JP6779249B2 - 過酸化水素を用いた粘土鉱物中のセシウムの除去方法及び処理装置 - Google Patents
過酸化水素を用いた粘土鉱物中のセシウムの除去方法及び処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6779249B2 JP6779249B2 JP2018080169A JP2018080169A JP6779249B2 JP 6779249 B2 JP6779249 B2 JP 6779249B2 JP 2018080169 A JP2018080169 A JP 2018080169A JP 2018080169 A JP2018080169 A JP 2018080169A JP 6779249 B2 JP6779249 B2 JP 6779249B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cesium
- clay
- hydrogen peroxide
- clay mineral
- contaminated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 title claims description 134
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 133
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 131
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 title claims description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 55
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 47
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 32
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 18
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 16
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 14
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 13
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 7
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 6
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910052626 biotite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxosilane oxo(oxoalumanyloxy)alumane oxygen(2-) Chemical compound [O--].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001422 barium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N calcium;aluminum;dioxido(oxo)silane;sodium;hydrate Chemical compound O.[Na].[Al].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 2
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L hectorite Chemical compound [Li+].[OH-].[OH-].[Na+].[Mg+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O[Si]([O-])(O1)O[Si]1([O-])O2 KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910000273 nontronite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000276 sauconite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052629 lepidolite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052628 phlogopite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 26
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 12
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- -1 cesium ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 2
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004523 agglutinating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical group O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D17/00—Rubidium, caesium or francium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/006—Wet processes
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/16—Processing by fixation in stable solid media
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/30—Processing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C2101/00—In situ
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
本発明は、過酸化水素を用いた粘土鉱物中のセシウムの除去方法に関する。
原子力発電所の解体後には、その周辺から土壌及び地下水内に放射性核種による汚染が現われる。これは、非計画的漏出により発生し、土壌中の水分によりイオン化された核種が地表面または土壌の深さ方向に拡散して発生する。放射性核種のうち、特にセシウム（Ｃｓ１３７）の場合、一般に土壌の深さ１０ｃｍ程度まで汚染され、土壌中の粘土鉱物に選択的に強く吸着されると知られており、一般の土壌浄化方法では除去が難しい。
日本の福島原子力発電所事故の後、多量の放射性汚染土壌廃棄物が発生し、これを解決するための研究が活発に進められている。粘土鉱物に吸着されたセシウムの除去技術として、主に陽イオン交換による脱着に関する研究が進められているが、選択的に吸着されたセシウムに対しては非常に低い除去率を示すという短所がある。これを解決するため、１，０００℃以上の高温でセシウムを気化及び除去する熱処理方法に対する実験室規模の技術開発が実行された。しかし、この技術は、高い除去率にもかかわらず、大容量の土壌処理のためには安定性の維持が難しく、エネルギーの消耗が多く、発生した灰の処理などの問題点がある。その他、高濃度（６Ｍ）の酸（硝酸、塩酸）を約９０℃程度に加熱する方法も提示されたが、該技術は、高濃度の酸の取り扱いが難しく、且つ酸溶液の再使用が難しいためコストが増加し、大容量の土壌を処理する場合、装置の大型化が必要であり、エネルギーの消耗が多いという問題点がある。
粘土鉱物は、全体的に負電荷を帯び、高い陽イオン交換能力（Ｃａｔｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）を有しているので、陽イオンが強く吸着できる。しかし、粘土鉱物の種類と状態によって吸着可能な陽イオンの種類と陽イオン交換能力がそれぞれ異なるように現われる。
特に、粘土鉱物を構成する基本要素として２個の四面体シート（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ ｓｈｅｅｔ、ＳｉＯ４）と１個の八面体シート（ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ ｓｈｅｅｔ、Ａｌ（ＯＨ）６）が結合する２：１格子型粘土鉱物は、格子間に層間（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ）を有するようになるが、層間に存在する陽イオンにより湿潤条件で容易に膨潤されない格子型粘土鉱物の場合、格子間の電荷密度が高いため、セシウムの吸着が外部よりも格子間で優先して起きることができる。また、このような格子間におけるセシウムの吸着は、内圏錯体（ｉｎｎｅｒ−ｓｐｈｅｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）の形態で強く結合されて安定に固定されるので、除去が非常に難しい。
本発明は、過酸化水素を用いた粘土鉱物中のセシウムの除去方法及びセシウム汚染粘土の処理装置を提供することを目的とする。
しかし、本発明で達成しようとする技術的課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していないまた他の課題は、以下の記載から当業者であれば明確に理解できる。
本発明は、上述の問題点を解決するためのものであって、（ａ）セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を混合して層間拡張を起こすステップ、（ｂ）前記セシウムとイオン交換可能な陽イオンで前記粘土鉱物からセシウムを脱着するステップ、及び（ｃ）前記脱着されたセシウムを粘土鉱物から分離するステップを含む粘土鉱物中のセシウムの除去方法を提供する。
また、本発明は、過酸化水素、セシウムとイオン交換可能な陽イオン、及びセシウムにより汚染された粘土鉱物を混合して反応させる反応部、及び前記反応物からセシウムが除去された粘土鉱物とセシウムが含まれた反応溶液とに分離する固液分離部を含むセシウム汚染粘土の処理装置を提供する。
本発明は、粘土鉱物中のセシウムを除去するために過酸化水素を用いることを特徴とする。過酸化水素は、粘土鉱物の層間拡張を誘導することによって陽イオンが粘土鉱物の層間に進入しやすくすることで、セシウムの脱着効率をより向上させることができる。
本発明は、放射性核種により汚染された原子力施設の多様な敷地だけではなく、福島原子力発電所事故のような重大事故の発生時に、放射性核種により幅広く汚染された住居地域内の土壌を修復するのに効率的に用いることができ、放射性汚染土壌を過酸化水素と陽イオンのみを用いて処理するので、廃棄物による２次環境汚染を顕著に減らすことができ、廃棄物の処理費用を節約することができるという長所がある。
本発明者らは、粘土鉱物中のセシウムを効果的に除去するための方法を研究した結果、過酸化水素の分解時に発生する酸素気体の爆発を粘土鉱物の層間拡張に適用した場合、セシウムの除去効率が向上することを確認し、本発明を完成した。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明は、（ａ）セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を混合して層間拡張を起こすステップ、（ｂ）前記セシウムとイオン交換可能な陽イオンで前記粘土鉱物からセシウムを脱着するステップ、及び（ｃ）前記脱着されたセシウムを粘土鉱物から分離するステップを含む粘土鉱物中のセシウムの除去方法を提供する。
図１は、本発明の一具現例による粘土鉱物中のセシウムの除去方法を簡単に示した図である。
図１に示したように、本発明の一具現例による粘土鉱物中のセシウムの除去方法は、セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を混合して粘土鉱物の層間拡張を誘導し、陽イオン交換反応を通じて粘土鉱物からセシウムを分離することで行われる。
まず、本発明の一具現例による粘土鉱物中のセシウムの除去方法は、セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を混合して層間拡張を起こすステップ（（ａ）ステップ）を含む。
本明細書における「粘土鉱物」とは、粘土を構成する鉱物を意味するものであって、粘土には、石英や長石などの１次鉱物が含まれるが、通常、これらの含量は少なく、粘土の大部分は２次鉱物で構成されている。「２次鉱物」とは、岩石や母材を構成する１次鉱物が変質されるか、または風化作用の結果溶解された成分が再結合して生成された鉱物を意味する。このような粘土鉱物は、微細であるため表面積が大きく、反応性が豊かであり、その含量と種類は、土壌の理化学性を大きく左右する。
前記粘土鉱物は、負電荷を形成するため高い陽イオン交換能力を有しており、陽イオンが強く吸着され得る。粘土鉱物は、基本的に四面体シート（ＳｉＯ４）と八面体シート（Ａｌ（ＯＨ）６）が酸素と水酸基を共有しながら形成される。四面体シート内で主陽イオンＳｉＯ４＋がＡｌ３＋またはＦｅ３＋と同型置換されて負電荷を形成するようになり、四面体シートと八面体シートが酸素または水酸基を共有しながら一つの［ＳｉＡｌＯ４］−層（ｌａｙｅｒ）を形成するようになる。
具体的に、四面体シートと八面体シートは、酸素と水酸基を共有してそれぞれ一つずつ結合する１：１層状構造と、一つの八面体シートと二つの四面体シートとが結合する２：１層状構造と、に区分される。１：１層状構造を有する粘土鉱物の代表的な例としては、カオリナイト（ｋａｏｌｉｎｉｔｅ）があり、２：１層状構造を有する粘土鉱物の代表的な例としては、スメクタイト（ｓｍｅｃｔｉｔｅ）、バーミキュライト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ）、雲母（ｍｉｃａ）、イライト（ｉｌｌｉｔｅ）がある。
セシウムの吸着能力と選択性の差は、同一の構造と化学組成を有した粘土鉱物であっても、セシウムが吸着できる位置が異なるため発生する。１：１格子型粘土鉱物の場合、周辺に水分が多くても容易に膨潤されないので、格子内部にセシウムイオンが浸透しにくく、主に粘土鉱物の外部にセシウムが水和してイオン交換形態に吸着される。２：１格子型粘土鉱物の場合、格子間に層間を有するようになり、層間に存在する陽イオンの種類または風化の程度によって粘土鉱物の種類が分けられる。膨脹性の大きいスメクタイトまたはバーミキュライトのような粘土鉱物は、層内部にセシウムが容易に吸着される一方、層間に存在する陽イオンにより湿潤条件で膨脹性の低い粘土鉱物は、ほつれたエッジサイト（ｆｒａｙｅｄ ｅｄｇｅ ｓｉｔｅ）を通じて層内部に吸着され得ると判断される。この場合には、層間だけでなく外部にも吸着できるが、層間の電荷密度が高いためセシウムの吸着が層間で優先して起きられる。また、このような格子間におけるセシウムの吸着は、内圏錯体（ｉｎｎｅｒ−ｓｐｈｅｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）の形態で強く結合して安定に固定されるので、除去が非常に難しい。このとき、層間とは、層と層との間（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ）だけでなく、ほつれたエッジサイトを全て含む概念である。
すなわち、本発明のセシウム除去方法は、粘土鉱物の層間に吸着されたセシウムを除去するために行われ、前記粘土鉱物は、２：１層状構造を有することが好ましいが、これに限定されない。
具体的に、前記粘土鉱物は、ハイドロバイオタイト（ｈｙｄｒｏｂｉｏｔｉｔｅ）；スメクタイト（ｓｍｅｃｔｉｔｅ）系鉱物；バーミキュライト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ）；雲母（ｍｉｃａ）系鉱物；及びイライト（ｉｌｌｉｔｅ）からなる群より選択されてもよく、より具体的に、前記スメクタイト（ｓｍｅｃｔｉｔｅ）系鉱物は、モンモリロナイト（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）、バイデライト（ｂｅｉｄｅｌｌｉｔｅ）、ノントロナイト（ｎｏｎｔｒｏｎｉｔｅ）、ヘクトライト（ｈｅｃｔｏｒｉｔｅ）及びソーコナイト（ｓａｕｃｏｎｉｔｅ）からなる群より選択されてもよく、前記雲母（ｍｉｃａ）系鉱物は、バイオタイト（ｂｉｏｔｉｔｅ、黒雲母）、マスコバイト（ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ、白雲母）、フロゴパイト（ｐｈｌｏｇｏｐｉｔｅ、金雲母）及びレピドライト（ｌｅｐｉｄｏｌｉｔｅ、リチア雲母）からなる群より選択されてもよいが、これらに限定されない。
本発明において、過酸化水素は、粘土鉱物と混合された後に酸素気体と水分子とに分解され、この際に生成された酸素気体が粘土層内に蓄積されて爆発が起きながら粘土層間の膨脹を誘導することができる。また、次のステップ（（ｂ）ステップ）で添加される陽イオンが過酸化水素から分解された水分子と結合することで、層間膨脹を一さらに促進させることができる。
本発明の一実施例において、前記過酸化水素は、３０〜５０％水溶液を添加することができるが、これに限定されない。
次いで、本発明の一具現例による粘土鉱物中のセシウムの除去方法は、前記セシウムとイオン交換可能な陽イオンで前記粘土鉱物からセシウムを脱着するステップ（（ｂ）ステップ）、及び前記脱着されたセシウムを粘土鉱物から分離するステップ（（ｃ）ステップ）を含む。
このとき、前記セシウムとイオン交換可能な陽イオンでセシウムを脱着するステップ（（ｂ）ステップ）は、セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を混合するステップ（（ａ）ステップ）を行った後に順に行ってもよく、セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を混合するステップ（（ａ）ステップ）と同時に行ってもよく、過酸化水素と陽イオンの混合物を先に作製した後にセシウムにより汚染された粘土鉱物と混合してもよい。
本発明において、前記陽イオンは２価陽イオンであってもよく、具体的に、前記２価陽イオンは、マグネシウムイオン、カルシウムイオン及びバリウムイオンからなる群より選択されてもよく、好ましくは、マグネシウムイオンであってもよいが、陽イオン交換反応を通じて粘土鉱物からセシウムを脱着することができるものであれば、これらに限定されない。
本発明において、前記陽イオン濃度は、セシウムイオンの汚染濃度によって決められ、好ましくは、０．１〜１．０Ｍの範囲内であってもよいが、これに限定されない。
前記セシウムの分離は、粘土鉱物から陽イオンにより脱着されたセシウムを除去するために行われ、遠心分離など公知の方法を用いて行うことができる。
また、本発明は、過酸化水素、セシウムとイオン交換可能な陽イオン及びセシウムにより汚染された粘土鉱物を混合して反応させる反応部１、２、及び前記反応物からセシウムが除去された粘土鉱物とセシウムが含まれた反応溶液とに分離する固液分離部４を含むセシウム汚染粘土の処理装置を提供する。
図６は、本発明の一具現例によるセシウム汚染粘土の処理装置の模式図を示す。
本発明のセシウム汚染粘土の処理装置は、過酸化水素及びセシウムとイオン交換可能な陽イオンを通じて粘土鉱物からセシウムを脱着するステップが行われる反応部１、２を含む。
本発明の一具現例において、前記反応部は、過酸化水素及びセシウムとイオン交換可能な陽イオンを反応させる第１反応部１、及びセシウムにより汚染された粘土鉱物に前記過酸化水素と陽イオンの混合物を添加して反応させる第２反応部２を含むことができる。
このとき、第１反応部１で、過酸化水素溶液とイオン交換可能な陽イオンを混合して先に反応させた後、前記混合物を第２反応部２に送ってセシウムにより汚染された粘土鉱物と混合することで、層間拡張及びセシウムの脱着反応が同時に起きることができる。
本発明のまた他の一具現例において、前記反応部は、セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を添加して反応させる第１反応部、及び前記過酸化水素に反応させた粘土鉱物に陽イオンを添加して反応させる第２反応部を含むことができる。
このとき、第１反応部で、セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を反応させて粘土鉱物の層間拡張を起こした後、第２反応部で陽イオン交換反応を行うことでセシウムの脱着反応を起こすことができる。
本発明のセシウム汚染粘土の処理装置は、前記反応部で脱着されたセシウムときれいな粘土鉱物とを分離するための固液分離部４を含む。固液分離部４では、セシウムが脱着された粘土鉱物を含む固体部と、脱着されたセシウムを含む液体部と、を分離することで、放射性セシウムにより汚染していない粘土を得ることを目的とする。具体的に、前記固液分離は、フィルタープレスを用いてもよいが、固体状の粘土と液体状の反応溶液とを分離することができる方法であれば、これに限定されない。
本発明の一具現例において、前記反応部１、２と固液分離部４との間に凝集部３をさらに含んでもよい。前記凝集部３は、凝集剤を用いて粘土粒子を凝集させることで固液分離部の分離効率を高めるための部分である。
本発明における前記凝集剤は、粘土鉱物を含む土壌を凝集させることを目的として用いられるものであって、当業者にとって公知のものであれば、制限されることなく使用可能である。
本発明の一具現例において、前記固液分離部４の後段に反応溶液でセシウムを処理する後処理部５をさらに含んでもよい。前記後処理部５は、固液分離部４で分離された反応溶液に含まれたセシウムを処理するためのものであって、吸着剤を用いて処理することができるが、これに限定されない。
本発明のセシウム汚染粘土の処理装置において、前記粘土鉱物の種類、過酸化水素の濃度及び陽イオンの種類は上述した通りである。
したがって、本発明は、粘土鉱物中のセシウムを除去するために過酸化水素を用いることを特徴とするところ、過酸化水素は、粘土鉱物の層間拡張に効果的な役割をし、セシウムイオンと陽イオンの交換反応を通じて粘土鉱物からセシウムを容易に除去することができる。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されないものと解釈されることは、当業界における通常の知識を有した者にとって自明である。
実施例１．ハイドロバイオタイトで過酸化水素を用いたセシウムの除去
セシウムにより汚染されたハイドロバイオタイト（Ｈｙｄｒｏｂｉｏｔｉｔｅ）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液とを、１：１００の固液比で常温で混合して粘土鉱物の層間を分離した後、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）０．１Ｍを添加し、常温で一緒に撹拌して約２４時間反応させた。
セシウムにより汚染されたハイドロバイオタイト（Ｈｙｄｒｏｂｉｏｔｉｔｅ）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液とを、１：１００の固液比で常温で混合して粘土鉱物の層間を分離した後、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）０．１Ｍを添加し、常温で一緒に撹拌して約２４時間反応させた。
過酸化水素は、分解されながら水と酸素を生成するが、このときに発生する酸素気体が粘土層内に蓄積されて爆発が起きると、粘土層間の膨脹を誘導することができる。過酸化水素により層間が拡張された粘土鉱物に２価陽イオンを添加することで、陽イオン交換反応を通じてセシウムを分離することができる。図１は、本発明の方法によってセシウムが吸着された粘土鉱物から過酸化水素で層間拡張を誘導した後に、陽イオン交換反応を通じてセシウムを除去する方法を簡略に示した模式図である。
前記陽イオン交換反応が終わった後、遠心分離器で５，０００ｒｐｍ以上で１０分程度遠心分離して、粘土鉱物からセシウムが脱着されて出た溶液を分離した。
次いで、セシウムが含まれた溶液は、金属フェロシアナイド系の吸着剤を用いて溶液からセシウムを除去することができる。
実験例１．層間拡張及びイオン交換によるセシウムの脱着特性の評価
上記実施例１で、セシウムにより汚染された粘土の層間拡張及び２価陽イオンによるセシウムの脱着特性を、Ｘ−線回折（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析を通じて確認した。実験に使用された粘土は、膨脹性と非膨脹性が混在されたハイドロバイオタイト（Ｈｙｄｒｏｂｉｏｔｉｔｅ）であって、過酸化水素及び２価陽イオンの処理前には、２θ＝７．４゜（ｄ＝１．２ｎｍ）で最も強いピーク（ｐｅａｋ）を示し、膨脹性粘土鉱物であるバーミキュライト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ）の特性ピークである２θ＝６．２゜（ｄ＝１．４ｎｍ）と、非膨脹性粘土鉱物であるバイオタイト（ｂｉｏｔｉｔｅ）の特性ピークである２θ＝８．７゜（ｄ＝１．０ｎｍ）とで弱く現われた。
上記実施例１で、セシウムにより汚染された粘土の層間拡張及び２価陽イオンによるセシウムの脱着特性を、Ｘ−線回折（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析を通じて確認した。実験に使用された粘土は、膨脹性と非膨脹性が混在されたハイドロバイオタイト（Ｈｙｄｒｏｂｉｏｔｉｔｅ）であって、過酸化水素及び２価陽イオンの処理前には、２θ＝７．４゜（ｄ＝１．２ｎｍ）で最も強いピーク（ｐｅａｋ）を示し、膨脹性粘土鉱物であるバーミキュライト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ）の特性ピークである２θ＝６．２゜（ｄ＝１．４ｎｍ）と、非膨脹性粘土鉱物であるバイオタイト（ｂｉｏｔｉｔｅ）の特性ピークである２θ＝８．７゜（ｄ＝１．０ｎｍ）とで弱く現われた。
この粘土試料に、上記実施例１のように過酸化水素と塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２、Ｍｇ２＋）０．１Ｍを入れて反応させた結果、層間拡張が起きて非膨脹性のバイオタイトのピークは消え、ハイドロバイオタイトのピークも大部分膨脹性であるバーミキュライトのピークに移動したことを確認することができる。これによって、前記粘土鉱物が過酸化水素の分解時に生成された酸素気体と水分子を含有して水和されたマグネシウムイオンにより層間拡張が形成されたことが分かった（図２）。
実験例２．セシウムの脱着効果の比較
粘土鉱物からセシウムを除去するにおいて、過酸化水素の濃度または陽イオンの種類によるセシウムの脱着効果を確認するため、上記実施例と同一の方法でセシウム除去実験を行い、下記のように条件を異ならせてセシウムの脱着効果を比較した。
粘土鉱物からセシウムを除去するにおいて、過酸化水素の濃度または陽イオンの種類によるセシウムの脱着効果を確認するため、上記実施例と同一の方法でセシウム除去実験を行い、下記のように条件を異ならせてセシウムの脱着効果を比較した。
比較例１−１：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液のみ混合
比較例１−２：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）５０％水溶液のみ混合
比較例１−３：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液を混合した後、マグネシウムイオンの代わりに１価陽イオンであるアンモニウムイオン（ＮＨ４Ｃｌ）０．１Ｍを添加
比較例１−２：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）５０％水溶液のみ混合
比較例１−３：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液を混合した後、マグネシウムイオンの代わりに１価陽イオンであるアンモニウムイオン（ＮＨ４Ｃｌ）０．１Ｍを添加
その結果、図３に示したように、陽イオンを入れずに過酸化水素のみ反応させた場合には、過酸化水素の濃度が３５％から５０％に増加してもセシウムの脱着効果には大きな変化がなかった。また、過酸化水素と共に１価陽イオンであるアンモニウムイオンを入れて反応させたときに比べて、２価陽イオンであるマグネシウムイオンと反応させたときに、セシウムの脱着率が約３０％程度増加することを確認した。これは、２価陽イオンであるマグネシウムイオンがより大きい電子価を有するのでセシウムとのイオン交換能がより大きく、水和されたイオンのサイズがより大きいため、粘土鉱物の層間距離をより拡張させ、セシウムの脱着に一層有利に作用したと判断される。
実施例２．モンモリロナイトにおけるセシウムの脱着効果の比較
多様な粘土鉱物で過酸化水素を用いたセシウムの脱着効果を確認するために、膨脹性粘土の一種であるモンモリロナイト（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）を対象として実験した。上記実施例１と同一の方法でセシウム除去実験を行い、ハイドロバイオタイトの代わりにセシウムにより汚染されたモンモリロナイトを用いた。
多様な粘土鉱物で過酸化水素を用いたセシウムの脱着効果を確認するために、膨脹性粘土の一種であるモンモリロナイト（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）を対象として実験した。上記実施例１と同一の方法でセシウム除去実験を行い、ハイドロバイオタイトの代わりにセシウムにより汚染されたモンモリロナイトを用いた。
また、モンモリロナイトからセシウムを脱着するとき、反応条件によるセシウムの脱着効果を比較するため、下記のように条件を異ならせて実験した。
比較例２−１：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液のみ混合
比較例２−２：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）５０％水溶液のみ混合
比較例２−３：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液を混合した後、マグネシウムイオンの代わりに１価陽イオンであるアンモニウムイオン（ＮＨ４Ｃｌ）０．１Ｍを添加
比較例２−２：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）５０％水溶液のみ混合
比較例２−３：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液を混合した後、マグネシウムイオンの代わりに１価陽イオンであるアンモニウムイオン（ＮＨ４Ｃｌ）０．１Ｍを添加
その結果、図４に示したように、陽イオンを入れずに過酸化水素のみを反応させた場合、過酸化水素の濃度が３５％から５０％に増加したときにセシウムの脱着効果が少し上昇したが、意味のあるレベルの変化はなかった。また、過酸化水素と共に１価陽イオンであるアンモニウムイオンを入れて反応させた場合、却って５０％過酸化水素のみを入れたときより脱着効果が減少した一方、マグネシウムイオンと反応させたときの脱着効率は、約２倍程度に顕著に上昇することが分かった。
実施例３．イライトにおけるセシウムの脱着効果の比較
多様な粘土鉱物で過酸化水素を用いたセシウムの脱着効果を確認するために、非膨脹性粘土の一種であるイライト（ｉｌｌｉｔｅ）を対象として実験した。上記実施例１と同一の方法でセシウム除去実験を行い、ハイドロバイオタイトの代わりにセシウムにより汚染されたイライトを用いた。
多様な粘土鉱物で過酸化水素を用いたセシウムの脱着効果を確認するために、非膨脹性粘土の一種であるイライト（ｉｌｌｉｔｅ）を対象として実験した。上記実施例１と同一の方法でセシウム除去実験を行い、ハイドロバイオタイトの代わりにセシウムにより汚染されたイライトを用いた。
また、イライトからセシウムを脱着するとき、反応条件によるセシウムの脱着効果を比較するために、下記のように条件を異ならせて実験した。
比較例３−１：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液のみ混合
比較例３−２：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）５０％水溶液のみ混合
比較例３−３：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液を混合した後、マグネシウムイオンの代わりに１価陽イオンであるアンモニウムイオン（ＮＨ４Ｃｌ）０．１Ｍを添加
比較例３−２：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）５０％水溶液のみ混合
比較例３−３：過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）３５％水溶液を混合した後、マグネシウムイオンの代わりに１価陽イオンであるアンモニウムイオン（ＮＨ４Ｃｌ）０．１Ｍを添加
その結果、図５に示したように、過酸化水素のみを反応させた場合、過酸化水素の濃度が３５％から５０％に増加してもセシウムの脱着効果は意味のあるレベルに増加せず、過酸化水素と共に１価陽イオンであるアンモニウムイオンを入れて反応させた場合、５０％過酸化水素のみを入れた場合と類似したレベルであったが、マグネシウムイオンと反応させた場合の脱着効率は、２０以上顕著に上昇することが分かった。
前述した本発明の説明は、例示のためのものであって、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更することなく他の具体的な形態に容易に変形が可能であることを理解すべきである。したがって、以上で記述した実験例はすべての面で例示的なものであり、限定的でないものと理解すべきである。
１：第1反応部
２：第２反応部
３：凝集部
４：固液分離部
５：後処理部
２：第２反応部
３：凝集部
４：固液分離部
５：後処理部
Claims (14)
- （ａ）セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を混合して層間拡張を起こすステップ、
（ｂ）前記セシウムとイオン交換可能な陽イオンで前記粘土鉱物からセシウムを脱着するステップ、及び
（ｃ）前記脱着されたセシウムを粘土鉱物から分離するステップを含み、
前記（ｂ）ステップにおいて、前記陽イオンは２価陽イオンを含むことを特徴とする、
粘土鉱物中のセシウムの除去方法。 - 前記（ａ）ステップで、粘土鉱物は、２：１層状構造を有する粘土鉱物を含むことを特徴とする、
請求項１に記載の粘土鉱物中のセシウムの除去方法。 - 前記（ａ）ステップで、粘土鉱物は、ハイドロバイオタイト（ｈｙｄｒｏｂｉｏｔｉｔｅ）；スメクタイト（ｓｍｅｃｔｉｔｅ）系鉱物；バーミキュライト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ）；雲母（ｍｉｃａ）系鉱物；及びイライト（ｉｌｌｉｔｅ）からなる群より選択される一つ以上を含むことを特徴とする、
請求項１に記載の粘土鉱物中のセシウムの除去方法。 - 前記スメクタイト（ｓｍｅｃｔｉｔｅ）系鉱物は、モンモリロナイト（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）、バイデライト（ｂｅｉｄｅｌｌｉｔｅ）、ノントロナイト（ｎｏｎｔｒｏｎｉｔｅ）、ヘクトライト（ｈｅｃｔｏｒｉｔｅ）及びソーコナイト（ｓａｕｃｏｎｉｔｅ）からなる群より選択される一つ以上を含むことを特徴とする、
請求項３に記載の粘土鉱物中のセシウムの除去方法。 - 前記雲母（ｍｉｃａ）系鉱物は、バイオタイト（ｂｉｏｔｉｔｅ、黒雲母）、マスコバイト（ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ、白雲母）、フロゴパイト（ｐｈｌｏｇｏｐｉｔｅ、金雲母）及びレピドライト（ｌｅｐｉｄｏｌｉｔｅ、リチア雲母）からなる群より選択される一つ以上を含むことを特徴とする、
請求項３に記載の粘土鉱物中のセシウムの除去方法。 - 前記（ａ）ステップで、過酸化水素は３０〜５０％水溶液を添加することを特徴とする、
請求項１に記載の粘土鉱物中のセシウムの除去方法。 - 前記２価陽イオンは、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、及びバリウムイオンからなる群より選択される一つ以上であることを特徴とする、
請求項１に記載の粘土鉱物中のセシウムの除去方法。 - 過酸化水素、セシウムとイオン交換可能な陽イオン、及びセシウムにより汚染された粘土鉱物を混合して反応させる反応部、及び
前記反応部からセシウムが除去された粘土鉱物とセシウムが含まれた反応溶液とに分離する固液分離部を含み、
前記反応部は、セシウムにより汚染された粘土鉱物に過酸化水素を添加して反応させる第１反応部と、前記過酸化水素に反応させた粘土鉱物に陽イオンを添加して反応させる第２反応部と、を含み、
前記陽イオンは２価陽イオンを含むことを特徴とする、
セシウム汚染粘土の処理装置。 - 前記反応部は、過酸化水素及び陽イオンを反応させる第１反応部；及び
セシウムにより汚染された粘土鉱物に前記過酸化水素と陽イオンの混合物を添加して反応させる第２反応部を含むことを特徴とする、
請求項８に記載のセシウム汚染粘土の処理装置。 - 前記反応部と固液分離部との間に反応物に凝集剤を添加して混合させる凝集部をさらに含むことを特徴とする、
請求項８に記載のセシウム汚染粘土の処理装置。 - 前記固液分離部で分離された反応溶液からセシウムを処理する後処理部をさらに含むことを特徴とする、
請求項８に記載のセシウム汚染粘土の処理装置。 - 前記粘土鉱物は、２：１層状構造を有する粘土鉱物を含むことを特徴とする、
請求項８に記載のセシウム汚染粘土の処理装置。 - 前記過酸化水素は、３０〜５０％水溶液を添加することを特徴とする、
請求項９に記載のセシウム汚染粘土の処理装置。 - 前記２価陽イオンは、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、及びバリウムイオンからなる群より選択される一つ以上であることを特徴とする、
請求項８に記載のセシウム汚染粘土の処理装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2018-0028902 | 2018-03-12 | ||
| KR20180028902 | 2018-03-12 | ||
| KR10-2018-0036384 | 2018-03-29 | ||
| KR1020180036384A KR102039492B1 (ko) | 2018-03-12 | 2018-03-29 | 과산화수소를 이용한 점토광물 내 세슘의 제거 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019158856A JP2019158856A (ja) | 2019-09-19 |
| JP6779249B2 true JP6779249B2 (ja) | 2020-11-04 |
Family
ID=67842896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018080169A Active JP6779249B2 (ja) | 2018-03-12 | 2018-04-18 | 過酸化水素を用いた粘土鉱物中のセシウムの除去方法及び処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11059082B2 (ja) |
| JP (1) | JP6779249B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210121562A (ko) | 2020-03-30 | 2021-10-08 | 한국원자력연구원 | 방사성 폐기물의 선택적 전처리 방법 |
| CN115231582B (zh) * | 2022-07-19 | 2023-12-19 | 西安交通大学 | 一种二维蒙脱土大尺径纳米片剥离方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100764904B1 (ko) * | 2004-06-18 | 2007-10-09 | 한국원자력연구원 | 이온교환체를 이용한 세슘 또는 스트론튬의 방사성 핵종 제거방법 |
| JP5671437B2 (ja) | 2011-10-31 | 2015-02-18 | フジライト工業株式会社 | 吸着材の製造方法 |
| WO2013186873A1 (ja) | 2012-06-13 | 2013-12-19 | 学校法人日本大学 | 汚染土壌処理システム |
| KR101914123B1 (ko) | 2016-06-22 | 2018-11-01 | 한국원자력연구원 | 양이온성 유기 층간삽입제를 이용한 점토광물 내 세슘의 제거방법 |
-
2018
- 2018-04-18 JP JP2018080169A patent/JP6779249B2/ja active Active
- 2018-10-09 US US16/154,724 patent/US11059082B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019158856A (ja) | 2019-09-19 |
| US20190275573A1 (en) | 2019-09-12 |
| US11059082B2 (en) | 2021-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Barakan et al. | The advantages of clay mineral modification methods for enhancing adsorption efficiency in wastewater treatment: a review | |
| Wan et al. | Removal of fluoride from industrial wastewater by using different adsorbents: A review | |
| Chen et al. | Removal of Cd (II) and Pb (II) ions from aqueous solutions by synthetic mineral adsorbent: performance and mechanisms | |
| Zheng et al. | Removal of Cs+ from water and soil by ammonium-pillared montmorillonite/Fe3O4 composite | |
| Bendou et al. | Effect of hydrochloric acid on the structural of sodic-bentonite clay | |
| Li et al. | Adsorption of phosphate by acid-modified fly ash and palygorskite in aqueous solution: Experimental and modeling | |
| Hamdi et al. | Removal of phosphate ions from aqueous solution using Tunisian clays minerals and synthetic zeolite | |
| AU2015391054B2 (en) | A process for treatment and/or remediation of water | |
| JP6220114B2 (ja) | 放射性セシウム固体状被汚染物の除染方法及び装置 | |
| Yin et al. | Enhanced desorption of cesium from collapsed interlayer regions in vermiculite by hydrothermal treatment with divalent cations | |
| Houhoune et al. | Behaviour of modified hexadecyltrimethylammonium bromide bentonite toward uranium species | |
| JP6779249B2 (ja) | 過酸化水素を用いた粘土鉱物中のセシウムの除去方法及び処理装置 | |
| Yin et al. | Effective and efficient desorption of Cs from hydrothermal-treated clay minerals for the decontamination of Fukushima radioactive soil | |
| US8070959B2 (en) | Chalcogenide compounds with a clay-like cation-exchange capacity and methods of use | |
| Prasad et al. | Reducing the hardness of mine water using transformed fly ash | |
| Kwon et al. | Comparative study of the cesium adsorption behavior of montmorillonite and illite based on their mineralogical properties and interlayer cations | |
| Kim et al. | Comparison of Cs desorption from hydrobiotite by cationic polyelectrolyte and cationic surfactant | |
| KR101914123B1 (ko) | 양이온성 유기 층간삽입제를 이용한 점토광물 내 세슘의 제거방법 | |
| Mikyskova et al. | Equilibrium, kinetic and thermodynamic study of Pb2+ removal from aqueous solution by waste brick dust | |
| Kim et al. | Desorption of cesium from hydrobiotite by hydrogen peroxide with divalent cations | |
| KR102039492B1 (ko) | 과산화수소를 이용한 점토광물 내 세슘의 제거 방법 | |
| Kleiv et al. | Using tailings as heavy metal adsorbents—the effect of buffering capacity | |
| JP6238214B2 (ja) | 放射性物質汚染粒状物質の除染方法 | |
| JP6832551B2 (ja) | セシウム吸着材及びそれを用いた環境処理方法 | |
| WO2015160313A1 (en) | Process for obtaining health- and environment acceptable construction materials from the soil containing water soluble compounds of heavy metals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180518 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180531 |
|
| A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20180517 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190604 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190823 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200204 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200507 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200915 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201013 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6779249 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |