JPH05146674A

JPH05146674A - 放射性物質吸着剤

Info

Publication number: JPH05146674A
Application number: JP14182192A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Takeuchi; 辰郎竹内; Takeo Kawakami; 猛雄川上; Motoya Mori; 元哉毛利
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-06-15
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JP3179866B2

Abstract

(57)【要約】【目的】産業廃液などから放射性物質を除去・回収・再
利用するのに有用な吸着剤および吸着方法を提供する。【構成】チタン，ジルコニウムおよびスズ等の四価金属
の含水亜鉄酸塩とチタン，ジルコニウム，スズ等の四価
金属または／および鉄等の二価金属の水和酸化物とを含
有する放射性物質の吸着剤。該吸着剤をその１／１０〜
１倍量（重量）の不飽和ポリエステル樹脂またはポリウ
レタン樹脂等の熱硬化性樹脂と混合し、硬化してなる放
射性物質の吸着剤。前記吸着剤と放射性物質含有溶液を
接触させる放射性物質の吸着方法。【効果】この吸着剤は各種の放射性物質吸着装置に適用
可能となり、放射性廃棄物の容量を減らし、また、吸着
した放射性物質を脱離・再利用することも可能となっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業廃液などに含まれ
る放射性物質や放射性廃棄物などから漏洩する放射性物
質を除去・回収・再利用するために有用な新規吸着剤お
よびその吸着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力産業の発展に伴い、中低レベルの
放射性廃棄物が原子力発電所等から排出されている。近
年、このような中低レベルの放射性廃棄物による汚染が
環境問題として重要な課題となっている。

【０００３】従来、ウランをはじめとする放射性物質の
除去法には、吸着法、気泡分離法、溶媒抽出法等が提案
されているが、これ等の中では吸着法が最も良い方法と
されている。

【０００４】このような吸着法では使用する吸着剤の特
性によって、放射性物質の除去効率が決まる。従来使用
されている吸着剤としては、含水酸化チタン、方鉛鉱、
酸化マンガン、リン酸ジルコニウム、更には、活性炭や
アルミナに担持した含水酸化チタン等の無機吸着剤や、
アシドキシム型キレート樹脂やヘキサカルボン酸等の有
機系吸着剤がある。しかしながら、従来の吸着剤は吸
着能が低く、更に、有機系吸着剤の場合は耐熱性にも問
題があり、高温の原子力発電所排水への適用は難しい。

【０００５】特開昭５４-１２８９９４では、アルミニ
ウム，マンガン，亜鉛，スズ，ジルコニウム等の難溶性
含水酸化物と鉄酸化物からなるウラン採取用磁気吸着剤
が提案されている。この吸着剤では粉末状のものが考え
られている。しかし、この粉末状吸着剤で吸着操作を行
なう場合、磁気分離を応用するにしても、固液分離には
困難性がつきまとうことになる。また、その吸着力も十
分ではなく問題点が残っている。

【０００６】また、特開昭５７-５０５４３号では、あ
る種の金属の含水亜鉄酸塩と水和酸化物とを含む吸着剤
が提案されているが、これは生活排水中に含まれるリン
酸イオン除去を目的としたものであり、放射性物質の吸
着除去に関しては解決されていない。

【０００７】このように、中低レベルの放射性廃棄物の
除去について、十分に技術は開発されていない。

【０００８】一方、使用済み放射性廃棄物の処理につい
ては、コンクリートで固め、地下や土中に埋設する方法
が現在は行われている。しかし、長期間の保管中にコン
クリート劣化などによる周辺環境への放射能汚染が懸念
されている。この放射性物質の漏出を防ぐための固定化
剤として使用可能な安全性の高い高性能の放射性吸着剤
の開発は未だ達成されていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、放射性物質
に対する吸着能力の優れた新規な放射性物質吸着剤およ
び該吸着剤を用いる放射性物質の有利な吸着方法を提供
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、金属の含水
亜鉄酸塩と水和酸化物との混合物が放射性物質を吸着す
ることを知見し、更に検討を重ねて本発明を完成するに
至った。

【００１１】すなわち、本発明は、四価金属の含水亜鉄
酸塩と四価または／および二価金属の水和酸化物とを含
有する放射性物質の吸着剤および該吸着剤を用いた放射
性物質の吸着方法に関する。

【００１２】該四価金属は、いかなる四価金属を用いて
もよいが、４族元素が好ましい。具体的には、チタン、
ジルコニウム、トリウム、ハフニウム、ゲルマニウム、
すず、鉛などが挙げられる。なかでも、チタン、ジルコ
ニウム、すずが好ましい。

【００１３】該二価金属は、いかなる二価金属を用いて
もよいが、具体的には、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、バリウム、亜鉛、カドニウム、クロム、
マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅などが挙げられ
る。なかでも、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛など
の二価の遷移金属が好ましい。特に、鉄族金属が、具体
的には鉄が好ましい。

【００１４】上記の四価金属の含水亜鉄酸塩は、通常、
水不溶性であり、非晶質塩を形成しているものが好まし
い。また、この含水亜鉄酸塩は一種の金属からなるもの
であってもよいし、二種以上の金属の含水亜鉄酸塩であ
ってもよい。上記の四価および二価金属の水和酸化物
は、通常、水不溶性であり、非晶質塩を形成しているも
のが好ましい。また、この水和酸化物は一種の金属から
なるものであってもよいし、二種以上の金属の水和酸化
物であってもよい。好ましくは、四価金属の含水亜鉄酸
塩と四価金属の水和酸化物とを含有する吸着剤である。

【００１５】前記含水亜鉄酸塩と水和酸化物との配合比
は、特に限定されるものではない。通常、含水亜鉄酸塩
に対応する四価金属と水和酸化物に対応する金属との金
属原子比で表すと、２００：１〜１：１００の範囲であ
る。好ましくは１００：１〜１：５０、さらに好ましく
は１００：１〜１：２５の範囲である。

【００１６】本発明の吸着剤は、イギリス特許第２,０
７０,０３２号（特公平６２-１２９９号）に記載された
方法またはそれに準じた方法によって製造される公知の
組成物である。

【００１７】例えば、四価金属塩を溶解した溶液に、該
四価金属イオンに対して、２倍モルの第一鉄塩を加えた
後、更にアルカリを加えて、溶液のｐＨを約６以上、好
ましくは７〜１２の範囲に保持する。この後、必要なら
ば溶液の温度を約３０〜１００℃に加温して、酸化性ガ
スを吹き込むか、酸化剤を添加することによって、四価
金属のの含水亜鉄酸塩の沈殿を得ることができる。

【００１８】一方、四価金属塩または／および二価金属
塩を溶解して調製した金属イオンを含有する溶液にアル
カリを加えて、必要ならば、溶液の温度を約３０〜１０
０℃に加温して、該液のｐＨを６以上、好ましくは７〜
１２の範囲に保持することによって、四価金属または／
および二価金属の水和酸化物の沈殿を得ることができ
る。

【００１９】また、含水亜鉄酸塩と水和酸化物を同時に
生成することもできる。例えば、四価金属塩を溶解して
金属イオンを含有する溶液を調製する。この溶液に０.
２〜１１倍モルの第一鉄塩を加える。必要ならば、二価
金属塩を更に加える。その後、アルカリを添加し、該溶
液のｐＨを約６以上、好ましくは約７〜１２に保持す
る。その後、必要ならば、溶液の温度を約３０〜１００
℃にした後、酸化性ガス（空気，酸素ガスまたはオゾン
等）を吹き込むか、酸化剤（過酸化水素等）を加えるこ
とによって、含水亜鉛酸塩と水和酸化物とを含有する混
合沈殿物を生成させる。このような方法で同時に含水亜
鉄酸塩と水和酸化物とを生成する場合には、２倍モルの
第一鉄塩を使用しても、実質上は一部の四価金属イオン
および一部の鉄イオンが水和酸化物を生成するので、本
発明の目的とする吸着剤を得ることができる。特に、四
価金属の含水亜鉄酸塩と鉄の水和酸化物とを含有する吸
着剤を得る場合には、第一鉄塩は該四価金属イオンに対
して２〜１１倍モル相当量を使用すればよい。

【００２０】上記のようにして得られた沈殿を濾別し、
水洗した後、乾燥する。乾燥は、風乾または約１００℃
以下、好ましくは約５０℃以下の温度範囲で約１〜５０
時間程度乾燥する。四価金属の含水亜鉄酸塩と四価また
は／および二価金属の水和酸化物とを別々に製造した場
合には、それぞれを乾燥物としてから混合してもよい
し、乾燥前に混合し、それを乾燥工程に付してもよい。
また、これら物質を同時に生成させた場合には、得られ
た混合沈殿物を前記のようにして乾燥物としてもよい。
好ましくは、同時に生成させる製造方法が簡便であり、
得られた吸着剤組成物もよい特性を有する。

【００２１】前記の製造法に於て用いられる四価金属
塩、二価金属塩、第一鉄塩としては、通常、約０.０５
〜２.０モルの溶液状で用いられる。この溶液状のもの
としては、水性液を挙げることができる。この水性液の
調製には、各種の水溶性金属化合物が用いられる。か
かる水溶性金属化合物としては、各種の金属塩、金属ア
ルコキシドなどの金属化合物が挙げられる。金属塩とし
ては、通常の金属塩（正塩）のほか、酸性塩、水酸化物
塩、酸化物塩（オキシ塩）、さらに他の複塩、錯塩の形
態の金属塩を用いてもよい。また、水溶液のｐＨが中性
付近では不溶性でも、酸性溶液中では溶解する化合物で
も良い。具体的には、次のようなものが挙げられる。

【００２２】(1)金属の塩化物、フッ化物、ヨウ化物、
臭化物等のハロゲン化物：ＣｏＣｌ₂、ＮｉＣｌ₂、Ｃｕ
Ｃｌ₂、ＺｎＣｌ₂、ＴｉＣｌ₄、ＳｎＣｌ₄、ＺｒＣ
ｌ₄、ＦｅＣｌ₂、ＦｅＦ₂、ＦｅＩ₂、ＦｅＢｒ₂、Ｎａ₂
[ＳｎＦｅ]、Ｋ₂[ＳｎＦ₆]、Ｋ₂[ＳｎＣｌ₆]、ＴｈＣｌ
₄、ＰｂＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄、ＣａＣｌ₂、ＣｒＣｌ₂、Ｂ
ａＣｌ₂、ＭｇＣｌ₂、ＭｎＣｌ₂など。

【００２３】(2)硫酸塩、硫酸アンモニウム塩、その他
の硫酸塩（無機酸塩）：ＦｅＳＯ₄、ＣｏＳｏ₄、Ｚｒ
(ＳＯ₄)₂、Ｓｎ(ＳＯ₄)₂、Ｔｈ(ＳＯ₄)₂、Ｐｂ(Ｓ
Ｏ₄)₂、Ｔｉ(ＳＯ₄)₂、(ＮＨ₄)₂Ｆｅ(ＳＯ₄)₂、ＺｎＳ
Ｏ₄、ＣｄＳＯ₄、ＣｒＳＯ₄、ＣｕＳＯ₄、ＮｉＳＯ₄、
ＭｇＳＯ₄、ＭｎＳＯ₄、Ｋ₂Ｃｏ(ＳＯ₄)₂、(ＮＨ₄)₂Ｍ
ｎ(ＳＯ₄)₂など。

【００２４】(3)硝酸塩（無機酸塩）：Ｚｎ(ＮＯ₃)₂、
Ｃｏ(ＮＯ₃)₂、Ｃｄ(ＮＯ₃)₂、Ｃａ(ＮＯ₃)₂、Ｓｎ(Ｎ
Ｏ₃)₄、Ｆｅ(ＮＯ₃)₂、Ｃｕ(ＮＯ₃)₂、Ｔｈ(ＮＯ₃)₄、
Ｎｉ(ＮＯ₃)₂、Ｂａ(ＮＯ₃)₂、Ｍｎ(ＮＯ₂)₂、Ｚｒ(Ｎ
Ｏ₃)₄、Ｔｉ(ＮＯ₃)₄など。

【００２５】(4)塩素酸塩、過塩素酸塩、チオシアンサ
ン酸塩、ジアンミン銀硫酸塩、ジアンミン銀硝酸塩、ク
ロム酸塩等のその他の各種無機酸塩：Ｚｎ(ＣｌＯ₃)₂、
Ｃａ(ＣｌＯ₃)₂、Ｂａ(ＣｌＯ₃)₂、Ｃａ(ＣｌＯ₄)₂、Ｆ
ｅ(ＣｌＯ₄)₂、Ｎｉ(ＣｌＯ₄)₂、Ｂａ(ＣｌＯ₄)₂、Ｍｇ
(ＣｌＯ₄)₂、Ｃｏ(ＣｉＯ₄)₂、Ｚｎ(ＳＣＮ)₂、Ｃａ(Ｓ
ＣＮ)₂、ＣａＣｒＯ₄、など。

【００２６】(5)酢酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩などの有
機酸塩：(ＣＨ₃ＣＯ₂)₂Ｚｎ、(ＣＨ₃ＣＯ₂)₄Ｚｒ、Ｃ₂
Ｏ₄Ｃｏ、(ＣＨ₃ＣＯ₂)₂Ｃｏ、(ＣＨ₃ＣＯ₂)₂Ｆｅ、(Ｃ
Ｈ₃ＣＯ₂)Ｃｕ、(ＣＨ₃ＣＯ₂)₂Ｎｉ、(ＣＨ₃ＣＯ₂)₂Ｂ
ａ、(ＣＨ₃ＣＯ₂)₂Ｍｇ、(Ｃ₂Ｏ₄)₂Ｔｈなど。

【００２７】(6)オキシ金属塩（ハロゲン化物、無機酸
塩、有機酸塩の形態のオキシ金属塩）：ＺｒＯＣｌ₂、
ＺｒＯＳＯ、ＴｈＯＣｌ₂、ＴｉＯＳＯ₄、ＺｒＯ(Ｎ
Ｏ₃)₂、ＺｒＯＣＯ₃、(ＮＨ₄)₂ＺｒＯ(ＣＯ₃)₂、ＺｒＯ
(ＣＨ₃ＣＯ₂)₂など。

【００２８】(7)金属アルコキシド類：Ｚｒ(ＯＣ
Ｈ₃)₄、Ｔｉ(ＯＣＨ₃)₄など。

【００２９】上記のうちでは、無機酸の塩が原料として
は好ましい。そのうち、強酸の塩がよい。例えば、硫酸
塩や硝酸塩が挙げられる。また、ジルコニウム塩につい
ては、オキシ金属塩が好ましい。

【００３０】前記のうち好ましい四価金属塩としては、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎの金属塩が挙げられる。なかでも、四
塩化チタン（TiCl₄）、硫酸チタン（Ti(SO₄)₂）、硫酸
チタニール（TiOSO₄）オキシ塩化ジルコニウム（ZrOCl₂
・8H₂O）、四塩化ジルコニウム（ZrCl₄）、硝酸ジルコニ
ウム（Zr(NO₃)₄・4H₂O）、硫酸ジルコニウム（Zr(SO₄)₂・
4H₂O）、酢酸ジルコニウム（Zr(CH₃COO)₄）、四塩化ス
ズ（SnCl₄）、硝酸スズ（Sn(NO₃)₄）、硫酸スズ（Sn(SO
₄)₂）などが好ましいものとして挙げられる。

【００３１】前記のうち好ましい第一鉄塩としては、た
とえば硫酸第一鉄（FeSO₄・7H₂O）、硝酸第一鉄（Fe(N
O₃)₂・6H₂O）、塩化第一鉄（FeCl₂）などがあげられる。
これらの第一鉄塩は通常、固形物で加えられるが、溶液
状で加えてもよい。

【００３２】また、前記製法中で用いられるアルカリと
しては、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
水酸化カルシウム、アンモニア、炭酸ナトリウム、トリ
エタノールアミン等の有機アミン類などがあげられる。
これらは通常約５〜２０重量％の水溶液で用いられる。

【００３３】酸化性ガスとしては、空気、酸素ガスまた
はオゾン等が挙げられる。該酸化性ガスを吹き込む場
合、その時間は、酸化性ガスの種類などによって異なる
が、通常約１〜３時間程度である。

【００３４】酸化剤としては、たとえば過酸化水素、次
亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムなどが用いら
れる。

【００３５】含水亜鉄酸塩と水和酸化物との組成物の形
状は如何なるものでも良いが、なかでも、該組成物の乾
燥物で約１５０μｍ以下の粒径のものは、後述する樹脂
との混合操作や、吸着性能等の点では特に好ましい。さ
らに好ましくは、その粒径が０.１〜１５０μｍの範囲
のものである。

【００３６】このようにして得られた含水亜鉄酸塩と水
和酸化物との組成物は、そのまま用いてもよいし、それ
の１／１０〜１倍量、好ましくは約１／５〜１倍量（重
量）の熱硬化性樹脂とを混合して用いてもよい。樹脂と
混合すると、ハンドリングに優れた吸着剤を得ることが
できる。上記樹脂の量が約１倍量をこえた場合は、吸着
剤の機械的強度は大きくなるが、吸着性能は、低下す
る。他方、樹脂の量が約１／１０倍量に満たない場合
は、吸着性能の点ではすぐれているが、機械的強度は低
下することがあるので、機械的強度が要求される箇所に
おいては、工業的使用に耐えられないことがある。

【００３７】上記の熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリ
エステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿
素樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。なかでも、不
飽和ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂が好まし
い。

【００３８】該不飽和ポリエステル樹脂としては、公知
の如何なる不飽和ポリエステル樹脂でもよい。具体的に
は、分子内に二重結合を有するジカルボン酸（マレイン
酸またはその無水物，フマル酸など）と二価のアルコー
ル（エチレングリコール，プロピレングリコールなど）
とを公知の方法によって縮合させて得られる不飽和綿状
ポリエステルをビニル型単量体（スチレン，クロロスチ
レン，メタクリル酸メチル，ジアリルフタレートなど）
に溶解したものがあげられる。前記のジカルボン酸は、
フマル酸，イタコン酸，無水フタル酸，アジピン酸，ヘ
ット酸，セバシン酸，イソフタル酸，テレフタル酸など
の不飽和ジカルボン酸や飽和ジカルボン酸で変性されて
いてもよい。また、二価のアルコールも、ビスフェノー
ルＡ、水添ビスフェノールＡ、ブタンジオール、ジエチ
レングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレ
ングリコール、トリメチレングリコール、ヘキサンジオ
ール、ペンタンジオールなどのグリコールで変性されて
いてもよい。

【００３９】該ポリウレタン樹脂としては、公知の如何
なるポリウレタン樹脂でも用いられる。具体的には分子
内に２個以上の水酸基を有するポリオールと分子内に２
個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート
とを公知の方法によって反応させて得られるものがあげ
られる。該ポリオールとしては、ポリエーテルポリオー
ル，ポリエステルポリオール，ポリマーポリオール，ブ
タジエン系ポリオール，ポリカーボネートジオール，ひ
まし油などが挙げられる。該ポリイソシアネートとして
は、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ），ジフェニル
メタンジイソシアネート（ピュアＭＤＩ），ナフタレン
ジイソシアネート（ＮＰＩ），ジメチルジフェニルジイ
ソシアネート（ＴＯＤＩ），ポリメチレンポリフェニル
ポリイソシアネート（クルードＭＤＩ），キシリレイン
ジイソシアネート（ＸＤＩ），ヘキサメチレンジイソシ
アネート（ＨＭＤＩ），イソホロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）などが挙げられる。

【００４０】このポリウレタン樹脂は通常、熱や架橋剤
などによって樹脂中に含まれているイソシアネート基同
志が反応するかまたはイソシアネート基とたとえばエチ
レングリコール，プロピレングリコール，ブタンジオー
ル，グリセリン，ヘキサントリオール，トリメチロール
プロパン，水などと反応して熱硬化性樹脂となる。

【００４１】前述の熱硬化性樹脂が室温下で液状の場
合、前記組成物との混合操作にそのまま用いることがで
きる。一方、固体状のものである場合には、炭化水素
（ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トル
エンなどの）、ハロゲン化炭化水素（塩化メチレン、ク
ロロホルム、トリクロルエタン、クロルベンゼンな
ど）、アルコール（メタノール、エタノール、プロパノ
ールなど）、ケトン（アセトン、メチルエチルケトンな
ど）、エステル（酢酸メチル、酢酸エチルなど）、エー
テル（エチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラ
ンなど）などの有機溶剤またはこれらの混合物あるいは
約９０℃以下の加熱などによって液状にして用いること
ができる。

【００４２】前記の熱硬化性樹脂と混合する具体的な方
法としては、たとえば含水亜鉄酸塩またはそれと水和酸
化物との混合物と樹脂とを撹拌機付き容器内で高速撹拌
して混合する方法、練合機により回分式あるいは連続的
に混合する方法、固−液を混合する場合に用いられる装
置を用いて回分式あるいは連続的に混合する方法などが
あげられる。

【００４３】混合に際しては、必要ならば不飽和ポリエ
ステル樹脂に対しては、たとえば、ベンゾイルパーオキ
サイド（ＢＰＯ）、ラウロイルパーオキシド、アセチル
パーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド、ｔ−
ブチルパーオキシドイソブチレートなどの触媒やたとえ
ばナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ジメチル
アニリン、フェニルモルホリン、ジエタノールアニリ
ン、パナジルアセチルアセトネート、フェニルホスフィ
ン酸などの硬化促進剤を適宜量加えてもよい。

【００４４】前記方法によって、吸着剤組成物と樹脂と
を混合した後、樹脂を硬化させる。樹脂を硬化させる操
作は通常、室温下でおこなわれるが、硬化時間が長い場
合は約３０〜９０℃に加熱してもよい。

【００４５】硬化物は必要ならばたとえばハンマーミ
ル、ロールクラッシャーなどによって破砕した後、整粒
してもよい。その場合、粒径は約３〜１２０メッシュ、
好ましくは約２４〜８０メッシュ程度のものが好まし
い。

【００４６】また、混合物を、たとえばスチールベルト
コンベアーなどの装置上に連続的に円柱状に押し出し、
スチールベルトコンベアー上で混合物が硬化するまでの
滞留時間を保持した後、硬化した円柱状吸着剤を適度の
長さに切断してもよい。また、混合物の小粒子を核とし
て皿型転動造粒機や遠心流動被覆造粒機を用いて、含水
亜鉄酸塩などと液状樹脂を同時に供給して被覆造粒をお
こない球形吸着剤を作成してもよい。

【００４７】このようにして得られた本発明の吸着剤
は、各種の放射性物質の吸着剤として用いることができ
る。そのような放射性物質としては次の放射性核種自体
やその核種を含む物質である。これらの核種が溶液中で
イオンとして存在したり、化合物として溶解しているも
のや、気体中に含まれているものに適用することが可能
である。特に、ウラニルイオン（ＵＯ₂ ⁺⁺）等のように
イオンとして液中に存在しているものに対して有効であ
る。

【００４８】・放射性核種：（医療・自然科学分野）³Ｈ，¹⁴Ｃ，²²Ｎａ，²⁴Ｎａ，
³²Ｐ，³⁵Ｓ，³⁶Ｃｌ，⁴²Ｋ，⁴⁵Ｃａ，⁵¹Ｃｒ，⁵⁴Ｍｎ，
⁵⁵Ｆｅ，⁵⁹Ｆｅ，⁵⁷Ｃｏ，⁵⁸Ｃｏ，⁶⁰Ｃｏ，⁶⁴Ｃｕ，⁶⁵
Ｚｎ，⁶⁷Ｇａ，⁸⁶Ｒｂ，⁸⁵Ｓｒ，⁸⁹Ｓｒ，⁹⁰Ｓｒ，⁹⁵Ｚ
ｒ，⁹⁹Ｍｏ，^99mＴｅ，¹⁰⁶Ｒｕ，¹¹⁰Ａｇ，¹¹¹Ｉｎ，
¹²³Ｉ，¹²⁵Ｉ，¹³¹Ｉ，¹³³Ｘｅ，¹³⁴Ｃｓ，¹³⁷Ｃｓ，
²⁰¹Ｔｌ，¹⁴⁰Ｌａ，¹⁴⁴Ｃｅ等（核燃料）Ｕ，Ｔｈ，Ｐｕ等（α放射体）²⁴¹Ａｍ，²¹⁰Ｐｏ，²²⁶Ｒａ，²⁵²Ｃｆ等（夜光塗料）¹⁴⁷Ｐｍ等このような本発明吸着剤を用いて、放射性物質を吸着す
る方法は、該吸着剤と放射性物質とを接触せしめること
によって行われる。

【００４９】具体的には、回分吸着法においては、放射
性物質を含む溶液中へ本発明吸着剤の所定量を加え、常
温もしくは加温しながら撹拌し、一定時間の間、吸着剤
と溶液とを十分接触せしめる。吸着終了後、固（吸着
剤）−液（溶液）を分離する。その固液分離方法は、通
常のろ過法や磁気分離法が適用できる。また、必要に応
じて、吸着剤と脱離液とを接触させ、吸着した放射性物
質を脱離・回収することもできる。

【００５０】連続吸着法においては、吸着剤を吸着カラ
ムに充填し、それに放射性物質を含む溶液を通して、該
放射性物質を吸着することができる。

【００５１】本発明の吸着剤のうち、特に樹脂を混合し
たものについては機械的強度に優れているので、このよ
うな固定床式以外に、移動床式や流動床式の吸着装置に
よって、吸着操作を行うことも可能である。

【００５２】連続吸着法の場合は、放射性物質が破過し
た時点で、通水を止めて適当な脱離液によって吸着した
放射性物質を脱離・回収すると共に、吸着剤を再生せし
め、再び通水を開始する操作が行われる。この場合、脱
離液は吸着した放射性物質の性状や種類によって種々の
ものが使用される。例えば、酸、アリカリ、塩類（ウラ
ンの場合は炭酸ナトリウム，炭酸アンモニア，炭酸水素
ナトリウム等）、有機溶媒（メタノール，アセトン等）
が用いられる。このような、脱離・回収操作は、海水中
に存在する約３ｐｐｂのウランを吸着・脱離・回収し、
イエローケーキとして核燃料に使用する場合に、特に有
効である。

【００５３】上記、回分式および連続式いずれにおいて
も、本発明吸着剤を用いれば、前記放射性核種を回収・
再利用することができる。特に、ウラン、ナトリウム、
コバルト、ストロンチウム、セシウム、セリウム、プロ
メシウムなどの放射性核種の回収・再利用に有効であ
る。

【００５４】また、使用済み放射性廃棄物を容器に封入
する際に用いられるモルタルなどの中に、５〜５０重量
％の本吸着剤を添加することにより、長期間保管中のモ
ルタル劣化に伴う容器外部への放射性物質の漏出を防止
することができる。

【００５５】また、本発明吸着剤は他の吸着剤を添加し
て用いてもよい。例えば、シリカゲル、ゼオライト、セ
ピオライト、アルミノシリケート系化合物、活性アルミ
ナ、活性炭などが挙げられる。特に、アルカリ土類金属
が多量に存在する場合には、ゼオライトの添加が有効で
ある。

【００５６】

【発明の効果】本発明吸着剤およびその処理方法は、放
射性廃棄物中の放射性物質の吸着処理剤や、海水中のウ
ラン回収用吸着剤として使用可能である。

【００５７】酸やアルカリなどの耐薬品性にも優れてい
るので、繰り返して脱離や吸着を行っても劣化すること
がなく、長時間の繰り返し使用が可能である。

【００５８】特に、含水亜鉄酸塩は、安定な化合物の結
晶格子を形成しており、添加された第一鉄塩で構成され
る格子の鉄原子の占めるべき位置にチタン、ジルコニウ
ム、スズ等の四価金属原子が入り込み、固溶体を形成し
ていると推定されるので、これらの金属は安定で、溶出
し難い利点がある。

【００５９】更に、本発明の吸着剤は、磁気的分離が可
能であり、吸着剤は固液分離が容易である。

【００６０】また、本発明の吸着剤のうち、樹脂と混合
したものは、含水亜鉄酸塩と水和酸化物とを含有する組
成物と不飽和ポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂
とを単に混合し、これを硬化させるという簡単な操作で
製造されるので、製造コストが安いという利点を有す
る。このような吸着剤は、それ自体機械的強度に優れて
いるので、工業的な使用条件に耐え、特に吸着操作をお
こなう場合、固定床吸着装置のみならず、移動床や流動
床の吸着装置に適用しても差しつかえない。

【００６１】本発明の吸着剤を用いれば、処理後の放射
性廃棄物としての容量を減じることが可能である。

【００６２】

【実施例】以下に実施例をあげ、本発明をより具体的に
説明する。

【００６３】［実施例１］特公昭６２-１２９９号の実
施例３で作成した吸着剤粉末の１ｇｒを、ウラン換算で
１.２２ｍｇのウランを含有する１００ｍｌの酢酸ウラ
ン水溶液に添加する。この溶液は希塩酸または希水酸化
ナトリウム溶液でｐＨを４、７または１０に調整した。
該溶液を撹拌しながら吸着剤と溶液を３０分間接触せし
めた。接触後、吸着剤をろ別分離して、吸着前の原液と
吸着後のろ液中のウラン量を液体シンチレーションカウ
ンターで測定した。その結果を〔表１〕に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】以上の結果より、原液中のウランイオンは
ほとんど全量が吸着剤に吸着されたことが判明した。吸
着剤のウラン吸着量はウラン換算で、１２.２ｍｇ／ｇ-
吸着剤であった。

【００６６】［実施例２］実施例１で用いた吸着剤と同
じ粉末の０.１ｇｒを、ウラン換算で４.９ｍｇのウラン
を含有する１００ｍｌの酢酸ウラン水溶液（ｐＨ７）に
添加した。該溶液を撹拌しながら吸着剤と溶液とを３０
分間接触せしめた。接触後、吸着剤をろ別分離した後、
吸着前後の溶液中のウラン量を液体シンチレーションカ
ウンターで測定した。その結果を〔表２〕に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】以上の結果より、吸着剤のウラン吸着量は
ウラン換算で、４６ｍｇ／ｇ-吸着剤であった。

【００６９】［実施例３］実施例２において吸着処理後
にろ別した吸着剤を１０ｍｌの０.１Ｎ塩酸に加え、室
温にて、３０分間撹拌した。その後、溶液中のウラン量
を液体シンチレーションカウンターで測定したところ、
ウラン換算で２.３３ｍｇのウランが脱離していた。回
収率は５０.６％であった。

【００７０】次ぎに、同じ操作を３回繰り返して行った
ところ、総回収量はウラン換算で３.１４ｍｇウランと
なり、その回収率は６８.３％であった。

【００７１】［実施例４］硫酸チタンの０.３０Ｍ水溶
液を１ｌ調製する。この溶液中にはＴｉとして１４ｇｒ
の金属イオンが含まれている。この水溶液中へ硫酸第一
鉄結晶（ＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ）を４２ｇｒ添加し、撹拌
しながら溶解する。この量は第一鉄イオンとして、０.
１５ｍｏｌに相当する。

【００７２】つぎに、この水溶液に１５重量％の水酸化
ナトリウム溶液を撹拌しながら、液のｐＨが１０になる
まで滴下すると、黒青緑色の沈殿が生じた。更に、この
水溶液を６０〜７０℃に加温しながら、１０ｌ／時の流
量で空気を吹き込んだ。空気の吹き込みを続けると水溶
液のｐＨが低下するので、この場合は１５重量％の水酸
化ナトリウム溶液を添加して、ｐＨを１０に保った。約
２時間空気を吹き込み、黒色のＴｉの含水亜鉄酸塩とＴ
ｉの水和酸化物との混合沈殿を生成させた。

【００７３】つぎに、この黒色沈殿物を吸引ろ別し、脱
イオン水でろ液が中性となるまで洗浄した後、４０℃で
乾燥する。これを乳鉢で１２０μｍ以下に粉砕して混合
組成物吸着剤を得た。

【００７４】１０ｍｇのこの吸着剤粉末を１ｍｌの吸着
試験液（Ｎａ-２２の４７９,０００ｃｐｍ溶液）に添加
した。該溶液をＩＵＣＨＩＬＡＢ・ＭＩＸＥＲ・ＨＭ-
１０を使用して２分間振盪した。振盪後、遠心分離を
３,０００ｒｐｍで１０分間行い、上澄液のＮａ-２２濃
度をガンマーカウンター（Aloka, ARC-2000型）で測定
した。この測定値から吸着剤によるＮａ-２２吸着率を
求めた。この結果を〔表３〕に示す。

【００７５】［実施例５〜１１］実施例４と同様の方法
で、Ｃｒ-５１、Ｆｅ-５５、Ｃｏ-６０、Ｎｉ-６３、Ｓ
ｒ-８５、Ｃｓ-１３４、Ｃｅ-１４１の７種の放射性金
属核種についても、それぞれの吸着率を求めた。なお、
試験液中の放射性核種の初期濃度は〔表３〕の通りであ
る。

【００７６】Ｃｏ-６０およびＳｒ-８５の濃度はガンマ
ーカウンターで測定し、Ｃｒ-５１、Ｆｅ-５５、Ｎｉ-
６３、Ｃｓ-１３４、Ｃｅ-１４１の濃度は液体シンチレ
ーションカウンター（Aloka, LSC-1000型）で測定し
た。この結果を〔表３〕に示す。

【００７７】

【表３】

【００７８】［実施例１２］実施例４で作成した吸着剤
粉末の１０ｍｇに、実施例４と同様の方法で、Ｎａ-２
２を吸着させ、遠心分離を行った。遠心分離した吸着剤
残渣の全量に１ｍｌの蒸留水を添加し、ＩＵＣＨＩＬ
ＡＢ・ＭＩＸＥＲ・ＨＭ-１０を使用して２分間振盪・
洗浄した。振盪後、３,０００ｒｐｍで１０分間、遠心
分離を行い、上澄液のＮａ-２２濃度をガンマーカウン
ターで測定し、本洗浄操作によるＮａ-２２の脱離量を
求めた。その結果を〔表４〕に示す。

【００７９】つぎに、洗浄・遠心分離した吸着剤（残
渣）に、１ｍｌの０.１Ｎ塩酸（和光純薬(株)製）を添
加し、２分間、振盪した後、遠心分離を行った。その上
澄液のＮａ-２２濃度をガンマーカウンターで測定し、
吸着剤からのＮａ-２２脱着率を求めた。その結果を
〔表４〕に示す。

【００８０】［実施例１３〜１５］実施例１２と同様の
方法で、Ｃｏ-６０、Ｓｒ-８５およびＣｓ-１３４の三
種の放射性金属核種の、洗浄による脱離量および０.１
Ｎ塩酸による脱着率を求めた。その結果を〔表４〕に示
す。

【００８１】Ｃｏ-６０とＳｒ-８５の濃度はガンマーカ
ウンターで測定し、Ｃｓ-１３４の濃度は液体シンチレ
ーションカウンターで測定した。

【００８２】

【表４】

【００８３】［実施例１６］３１６ｍｇの塩化セシウム
（ＣｓＣｌ）および９１９ｍｇの塩化カルシウム（Ｃａ
Ｃｌ₂・２Ｈ₂Ｏ）を５００ｍｌの蒸留水に溶解した。こ
の溶液には、ＣｓイオンとＣａイオンがそれぞれ５００
ｐｐｍ含まれている。

【００８４】つぎに、１ｇの実施例４で調製した吸着剤
粉末と２ｇのゼオライト（シルトンＢ^TM：水澤科学工業
(株)製）をこの溶液中に添加し、振盪機により、２８℃
１００回転／分の条件下に１８時間振盪した。振盪後、
上澄液中のＣｓイオンの濃度をイオンクロマトグラフィ
ー（横河製作所製:ＩＣ-５００型）で測定し、吸着剤の
Ｃｓの吸着率を求めた。その結果を〔表５〕に示す。Ｃ
ａイオンの存在下でも、Ｃｓイオンをよく吸着すること
が判明した。

【００８５】［実施例１７］塩化セシウムの代わりに、
７５９ｍｇの塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ₂・６Ｈ
₂Ｏ）を用いた以外は、実施例１６と同様の方法でＳｒ
の吸着率を求めた。その結果を〔表５〕に示す。Ｃａ存
在下でもＳｒイオンをよく吸着した。

【００８６】

【表５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】四価金属の含水亜鉄酸塩と四価または／お
よび二価金属の水和酸化物とを含有する放射性物質の吸
着剤。
【請求項２】請求項１記載の吸着剤とその１／１０〜１
倍量（重量）の熱硬化性樹脂とを混合し、硬化してなる
放射性物質の吸着剤。
【請求項３】四価金属の含水亜鉄酸塩と四価金属の水和
酸化物とを含有する請求項１または２記載の吸着剤。
【請求項４】四価金属がＴｉ，ＺｒまたはＳｎである請
求項１〜３記載の吸着剤。
【請求項５】二価金属がＦｅである請求項１、２または
４記載の吸着剤。
【請求項６】請求項１〜５記載の吸着剤と放射性物質と
を接触させる放射性物質の吸着方法。
【請求項７】請求項１〜５記載の吸着剤と放射性物質と
を接触させて放射性物質を吸着し、その後、該放射性物
質を脱離・回収することを特徴とする放射性物質の回収
方法。