JPS59224598A - 使用済イオン交換樹脂の電解再生法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は使用済イオン交換樹脂の電気化学的手法を用い
た再生法に係わシ、特に原子力発電所から出て来る使用
済イオン交換樹脂の再生に好適な方法に関する。

〔従来技術〕

従来、原子力発電所から出て来る使用済のイオン交換樹
脂の再生は、次のように実施されている。

まず、アニオン型イオン交換樹脂（以下アニオン交換樹
脂と略称）とカチオン型イオン交換樹脂（以下カチオン
交換樹脂と略称）に分離し、次に、カチオン交換樹脂は
Ｈ２ＳＯ４を用いた強酸性溶液で、又、アニオン交換樹
脂はＮａＯＨを用いた強アルカリ性溶液で再生する。こ
れらの再生廃液は互いに中和され、Ｎａ２ＳＯ４の溶液
の形で排出される。しかし、このプロセスには次のよう
な問題がある。

０）　カチオン交換樹脂は強酸液で、アニオン交換樹脂
は強アルカリ液で再生するので、カチオン交換樹脂とア
ニオン交換樹脂を分ける必要がある。

（２）強酸性溶液及び強アルカリ性溶液を用いるので容
器の腐食の問題がある。そこでステンレス鋼、又はニッ
ケル・クロム鋼等の高価に耐食性のある材料を処理装置
の容器や構造相に用いることが必要となる。

（３）再生溶液として〜４００１ｉＬＨ２ＳＯ４／１を
樹脂及び〜１８０　ｙ−ＮａＯＨＡ１樹脂なる濃度の溶
液を用いるので大量の放射性廃棄物が出てくる。

（４）主にＣｏ、Ｍｎ　　などの放射性金属イオンを含
む廃棄物が溶液又はスラッジ状で出て来るので、これを
貯蔵に便利なように濃縮固化するプロセスが必要となる
。

以上の問題点は再生時に強酸お・よび強アルカリ溶液を
用いることから生じる。そこで強酸および強アルカリ溶
液を用いなくて済む電解再生法が望まれる。

他省、従来、電解手法を用いて放射性廃液を処理する技
術のフィーシビリテイスタディが行なわれている。この
技術の原理は第１図に示す通シである。図中、１は電解
槽、２は陰極、３は陽極、４はポンプ、５はアニオン交
換膜、６はカチオン交換膜、７は電源、８はアニオン交
換樹脂、９はカチオン交換樹脂、１０はイオン交換樹脂
床、１１は陽極室、１２は陰極室である。

この電解槽の動作原理の概要を以下に説明する。

ここで、Ｎａ２ＳＯ４水溶液を浄化するケースを考える
。

まず、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を入れたイ
オン交換樹脂床にＮａ２ＳＯ４水溶液を入れると、溶液
中のＮａ　　はカチオン交換樹脂に、又Ｓ０４　　はア
ニオン交換樹脂に吸着する。次にこれらのイオン交換樹
脂に電界を印加すると、この電界に沿ってイオン交換樹
脂中でＮａ　　は陰極方向に又ｓｏ４’　−は陽極方向
に移動する。これらのイオンは各々カチオンとアニオン
交換膜を通過して、Ｎａ　は陰極室にＳＯ４は陽極室に
濃縮される。

）記装置に電流を流しながら廃液を注入すると、電気透
析の現象がおこり、流出後の液は浄化されている。この
手法は給液濃度が約〜１０ｐｐｍよシ高いと、単純なイ
オン交換樹脂法よシも費用の面で安価であるが、〜１０
　ｐｐｍ以下では電流効率が下がシ、有効でないと言わ
れている。ところが上述から明らかなように、この方法
はイオンの除去を目的としたものである。しかるに、７
般−に原子力発電所の実際の使用済イオン交換樹脂には
イオン状物質の他に、不溶性の金属酸化物又は水酸化物
の微粒子（クラッドと称する）が数多く付着している。

従って本手法のみを適用してもクラッドの除去は不可能
である。

さらに陰極室１２に濃縮された廃棄物は液体状であシ前
記の従来法と同様な問題が残っている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、使用済のアニオン交換樹脂とカチオン
交換樹脂を予め分ける必要がなく、腐食問題を緩和し、
クラッドばかシでなく金属イオンをも除去することが可
能で、且つ放射性廃棄物の発生が少量であって減容固化
が容易となるような、原子力発電所からの使用済イオン
交換樹脂の再生方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明による使用済イオン交換樹脂の再生方法は、原子
カシラントから生じた使用済イオン交換樹脂を、アニオ
ン交換樹脂とカチオン交換樹脂に分けることなく、電解
槽に入れてそれに付着しているクラッドを電解還元する
ことでクラッドを一部溶解作用および剥離作用によシ該
イオン交換樹脂か、ら除去し、次いでこのイオン交換樹
脂を別の電解槽に入れて電場をかけることによシそれに
付着していた金属イオンを除去することを特徴とするも
のである。

この場合、除去されたクラッドは電析により回収し、ま
た除去された金属イーｊンは更に別の電解槽に導いて電
析回収するのがよい。まだ、クラッドを溶解させる際に
は錯化剤を添加してもよく、この錯化剤は後にこれを電
解によシ酸化してＣＯ２とＨ２Ｏに分解して廃棄物量の
低減を図るのがよく、また同時に・・ロダンイオン等も
酸化してガス化させて放出させるのがよい。

〔発明の実施例〕

実施例１ 本発明の方法に関与する各グロセス別に実験結果に基づ
きその有効性を下記に説明する。

（１）　　クラッドの溶解 クラッドとして沸謄水型原子炉（ＢＷＲ）プラントの代
表的なりラッドであるマグネタイト（Ｆｅ５０４）を取
シ上げ、その溶解性を調べた。すなわち市販のＦｅ３Ｏ
４の粉末を約１１２０Ｃで焼結して表面積が約ＩＣｍ２
のベレット状に形成し、これを陰極とし白金を陽極とし
て溶液に浸して通電し、Ｆｅ３Ｏ４ペレットの電位を種
々に設定して、その溶解量の電位依存性を調べた。溶液
とし″て０．００２　ｍｏｌ／　ｌのＥＤＴＡ　−２ａ
４溶液およびクエン酸２アンモニウム塩溶液を用いた。

第２図に、温度６５Ｃで４時間溶解したときの溶解量を
示す。曲線ａはＥＤＴＡ　−２ＮＨ４溶液の場合で、曲
線すはクエン酸２アンモニウム溶液の場合である。この
図から明らかなように、Ｆｅ３Ｏ４の電位を−０，８〜
−１，ｏ　ｖｓｃｆｆｉ（ｓｃｇは飽和カロメル電極）
に設定するとこの酸化物Ｆｅ３Ｏ４の溶解量は最大とな
ることが判った。このときの流した電気量に対する溶解
量の比すなわち、電流効率は２０％以上であった。この
電流効率は、溶液中の酸素を除くことによシ向上させる
ことができる。

ところで実際のプロセスとしては、クラッドの電位を下
げる場合、クラッドに電極端子を取９つけることは不可
能であるので、クラッドを上記の如く直接（陰極）分極
することはできない。そこで実際上クラッドの電位を下
げる次の二つの方法を試みた。

一つは、陽極と陰極の間にクラッドを置き複極現象を利
用してクラッドの電位を下げる方法である。第３図はこ
れに用いた装置の構造を示す。装置は、電解槽３１、陰
極３２、陽極３３、電源３４、試料としてのＦｅ５Ｏ４
極３５、参照電極（飽和カロメル電極）３６、電位差計
３７よシ成る。溶液としては１ｍｏｔ／ｌのＮａ　２８
０４水溶液を用い、陰極と陽極の間には、１００ｍＡの
電流を通電しだ０通電状態で、Ｆｅ３Ｏ４極３５を移動
させてその電位の低下状況を調べた。結果を第４図に示
す。通電しないときの自然電位は、＋０．１〜−〇、１
ｖの範囲にあるが、通電すると図のように電位は変化す
る。陰極から、電極間の約半分（＝ｓｃｒｎ）のところ
までは、電位の降下が著しい。このように、電極間にク
ラッドを入れるとクラッドの電位が下がシこれを溶解さ
せることができる。

もう一つの方法は電解還元液を利用する方法である。こ
の方法には第５図の実験装置を用いた。

本実映装置は、還元用電解槽５１、電析用電解槽５２、
循環ｆ７ｆ５３、試料極を入れる溶解槽５４、塩橋５５
、参黒電＆５６、バブラー５７、Ｆｅ　５０４の試料極
５８、電位差計５９よシ成る。還元用電解槽５１は、第
６図の構造のものであって、すなわち電解槽夕／り６１
、多孔質陰極６２、イオン交換膜６３，６４、陽極６５
、陰極室６６、中間液室６７、陽極室６Ｂよりｓ成され
ている。上記実験装置に０．００２　ｍｏｌ／ＬのＮａ
２ＳＯ４水溶液を１０を入れて循環し、同時に蔚ガスで
３０分脱気した。

脱気後、各々の電解槽にて、約ｉｏ〜ｌ　ｍＡ／ｃｍ２
で電解をした。陰極としては多孔質のグラッシーカーボ
ンを用いた。結果は第７図に示すように、Ｆｅ　５０４
の電位が大きく約−１，Ｏｖまで下がった。

以上の結果から電解還元は、クラッドの溶解に非常に有
効であることがわかる。

なお、錯化剤を使用する場合には、後で廃棄物処理が容
易になるように酸化分解したときＣｏ２と■（２０に分
解するものを使用することが望ましい。

（２）　　クラッドのはく離 イオン交換樹脂に対するクラッドの付着は静電的相互作
用により起る。すなわち、クラッドがプラスに帯電し、
イオン交換樹脂がマイナスに帯電することによ＃）電気
的に結合する。ところでクラッドの帯電性はクラッドの
電位に依存する。もしクラッドの帯電量が零又はマイナ
スになれば、クラッドはカチオン樹脂からはずれやすく
なる。

そこでクラッドの帯電性について第８図に示す実験装置
を用いて実験を行った。実験装置は、ビー力８１、クラ
ッド試料としてのＦｅ３Ｏ４の試料極８２、対極８３、
参照電極８４、ポテンショスタット８５、関数発生器８
６、ロックインアンプ８７、および記録計８８よシなる
。溶液として１ｍｏｌ／ｌのＮａ２ＳＯ４水溶液を用い
た。この装置によＪ）、Ｆｅ３Ｏ４のキャパシタンスを
設定電位を変えながら測定した。その結果に基づいて作
成したモット・シｗｉｙトキー・プロットを第９図に示
す。ここで、キャパシタンス自乗の逆数がほぼ零になる
電位つまシ約−〇、４ｖがフラット電位と呼ばれ、この
電位以下になると、クラッドの帯電性は零又はマイナス
に力るところである。すなわち、クラッドの電位をこれ
よシも下げると、付着クラッドをイオン交換樹脂から剥
離することが容易になる。クラッドの電位をこのように
下げるには、前述の電解還元液を用いる方法が有効であ
る。又クラッドをはずす方法として超音波を当てること
も有効である。

（３）金属イオンの除去 次に金属イオンが吸着している使用済イオン交換樹脂の
再生方法、つまシ使用済イオン交換樹脂に吸着している
金属イオンの除去方法について説明する。

（３，，１）　　電気透析を利用する方法これに用いた
金属イオン移動確認のための実験装置は第１０図に示す
通電、電解槽タンク１０１、隔膜１０２、樹脂注入口１
０３、陰極１０４、陽極（カーゼン電極）１０５、電源
１０６、新しいカチオン交換樹脂１０７　（ＤＯＷＥＸ
−５０＞および使用済カチオン交換樹脂１０８よりなる
。この使用済樹脂には除去さるべき吸着金属イオンの代
表例としてＣｏ　　イオン（放射性）を吸着させておい
た。

電極間には〜３ｍＡ／ｃｒｎ２の電流を通電した。Ｃｏ
６０イオンの移動量は、コリメート付きのＧｏ（Ｌｉ）
検出器で測定した。第１１図に結果を示す。第１１図中
の曲線ａ　ｔ　ｂ　ｌ　ｅ　＃およびｄは、各々１時間
後、３時間後、５時間後および８時間後の値を示す。

このように吸着したＣｏ　　イオンが電解によシ移動す
ることがわかる。この結果から、電極間距離を大きくす
ると、移動効率が低下することがわかるから、ｃｏ　　
イオンの除去効率を上けるためＫは、該距離を５０填以
下にする方が良い。この距離を大きくする場合には電流
密度を大きくすれば良い。

しかし後で述べるように電流密度を２０ｍＡ／Ｃｒｎ以
上にすると水の電解分解反応が起る。従って電気透析の
みを利用する場合には１〜２９　ｍＡ／ｃｍが最適であ
る。

（３，２）　　水の電解分解を利用する方法上記の電気
透析を利用する方法の他に、次の如く水の電解分解によ
シ、樹脂口シのｐＨを下げるか又は上げることによシ、
夫々カチオン交換樹脂又はアニオン交換樹脂よ多金属イ
オン又は陰イオンを除去しやすくする方法を試みた。用
いた実験装置を第１２図に示す。この装置は、電解槽タ
ンク１２０１、陽極１２０２、陰極１２０３、カチオン
交換膜１２０４、アニオン交換膜１２０５、アニオン交
換膜１２０６、カチオン交換膜１２０７、陽極濃縮セル
１２０８、脱塩セル１２０９、陰極濃縮セル１２１０、
および電源１２１１よりなる。

脱塩セル、陰極濃縮セルおよび陽極濃縮セルには、０−
１ｍｏｔ／ｌのＮａＣ２水溶液を入れた。

第１３図に、各セル中の、Ｈと電流密度の関係を示す。

第１３図の曲線ａ、ｂおよびＣは夫々、脱塩セル中のｐ
Ｈ、陽極濃縮セル中のＰＨ１および陰極濃縮セル中のｐ
）Ｉを示す。この図から明らかなように、電流密度が２
０ｍＡ／ｃｍ２を超えると、イオン交換膜の上で水の電
解分解がおこり、ＰＩＩが大きく２以下に低下する。こ
のＰＨ領領域は、カチオン交換膜樹脂１２０７の再生可
能領域である。加えて電位勾配が存在するために、金属
イオンは、陰極濃縮セルに移動する。更に、電流密度を
６０　ｍＡ　／Ｃｍ以上にすると、脱塩室のＰＨは、ア
ルカリ側に移動する。この結果から、この電流密度にす
るとアニオン交換膜樹脂１２０６の再生が容易になる。

以上の結果から電流値を２０〜８０　ｍＡ／ｃＴｎにコ
ントロールすることによシ、電気透析に加えて、水の電
解分解に基づく声の変化によシ、効率的に使用済イオン
交換樹脂に吸着していた金属イオンを除去することが可
能となることがわかる。

（４）金属イオンの回収 使用済イオン交換樹脂から除去した金属イオンは、電析
によシ回収する。この場合主な対象金属イオンはＣｏ　
、　Ｆｅ　ｙ　Ｎ１およびＭｎ等のイオンである。金属
イオンを効率的に電析回収する方法についての実験結果
を説明する。用いた電解槽は、第６図と同様である。こ
こでは電極としては、多孔質グラッシーカーボンを用い
た。これは、電析効率を上げるためには、水素過電圧が
高く且つ表面積が大きいものが望ましいこと、更には、
電析回収した電極材の処理処分が容易であることが望ま
しいことによる（カーボン材質の電極の場合には焼却処
理が容易でちる）。電解槽は２ヶ直列に用いた。溶液中
の溶存酸素濃度が高いと電析した金属イオンが溶出する
ことがある。従って、効率を向上させるためには、脱気
することが望ましい。

このために、電解槽を２個用いて、１個は溶存酸素除去
に用いた。溶液としては、０．１ｍｏｔ／ｌのＮａ２Ｓ
Ｏ４水溶液に０．２　ｍｏｌ／Ｌ　（Ｄ　り−ｃ　ン酸
第２７　：ｙモニウムの塩を添加し、更に０−０２ｍｏ
Ｌ／Ｌの金属イオンを添加したものを用いた。以上の装
置および溶液を用いて電解して、各金属イオンの除去効
率を測定した◇その結果、最適の電流密度（又は単位）
は、Ｃｏ　ｒ　Ｎｌ　ｔ　Ｆｅ　ｒ　Ｍｎに対して夫々
５〜２０　ｍＡ／Ｃｒｎ（０，２〜０．１５Ｖ）　、　
５〜３０　ｍＡ／／ｃｒｎ２（−〇−２〜−０，５Ｖ）
　、　１０〜５０　ｍＡ／ｃｒｎ（−０，６〜−２，Ｏ
Ｖ）、１５〜８０ｍＡ／ｃｒｎ　（−０，７〜−３，ｏ
ｖ）であった。１例として、Ｎｉの場合を第１４図に示
す。このときの電流密度は２０　ｍＡ／ｃｍとした。と
の図から、効率的にＮ１イオンが回収できることがわか
る。また溶液のｐｌ（を４〜６として電解することが適
当である。

（５）　　錯化剤の処理 クラッドの溶解に用いた錯化材の処理をする方法として
は、前述の如く、酸化によシこれをＣＯ２ガスとＮ２０
に分解する方法が最も廃棄物量が少なくなシ、望ましい
方法である。酸化方法として電解酸化法を用いる。これ
を第６図と同じ電解槽を用いて行なった。この場合、錯
化剤を添加した水溶液を陽極の上に流して、陽極上で酸
化する。陽極としては、白金電極を用いた。又該水溶液
として、１　ｍｏｌ／ＬのＮａ　２　ＳＯ４水溶液にＯ
−１ｍｏｌ／　！、のクエン酸第２アンモニウム塩を添
加したものを用いた。２０　ｍＡ　／ｃｍ通電したとき
のクエン酸の分解除去率を＠１５図に示す。この図から
明らかなように、８０チ以上のクエン酸が酸化分解され
る。

効率的にクエン酸を分解除去するためには、−が４〜８
で、電流値（又は電位）は、５ｍＡ／−〜３０ｍＡ／Ｃ
ｒｎ（＋０．４Ｖ〜＋２．０Ｖ）であることが都合が良
い。この他に、Ｃ０２＋Ｈ２０に分解する錯化剤には直
鎖状カルｄεン酸類が適当で、例えば、ぎ酸、しゆう酸
、さく酸、等がある。これらのカルボン酸の分解電位は
Ｏ〜＋１．５ｖの範囲内にあシ、よシ低い電流密度で分
解出来るので都合がよい。

（６）ハロゲンイオンの除去 使用済アニオン交換樹脂は主にハロゲンイオンの除去を
目的として使用されたものである。この使用済アニオン
交換樹脂に伺着し７ているこれらのイオンは酸化すると
ガス化する。第１６図にその実験結果を示す。この場合
、１ｍｏｔ／ｌのＮａ　２　ＳＯ４水溶液中に０．０２
ｍｏｔ／ＬのＮａＣ６を添加して、この溶液を白金上で
電解酸化した。曲線ａはＮａＣＬが存在する場合で、曲
線すはＮａＣ１が存在しない場合である。両者の差は２
Ｃ，ｔ−→Ｃｔの反応による。Ｃ６−の場合電流密度（
又は電位）　１　ｍＡ／ｃｎ１〜３０ｍＡ／Ｃｒｒ１２
（＋０．４〜＋２．５ｖ）カ適当であｈ、Ｉ−（Ｄ場合
には１　ｍＡ／ｃｒｎ〜２５　ｍＡ／Ｃ１ｎ　（０〜＋
１．５　Ｖ　）が適当である。但し放射性ヨウ素が放出
される場合にはガス出口に活性炭吸着塔を設ける。

（７）腐食について 最後に本発明の方法が、その実施に用いる装置の構造材
料に及はす腐食の問題について検討した。

ここでは、主要構造材料として用いるオーステナイト系
ステンレス鋼について、それも、オーステナイト系ステ
ンレス鋼の中で最も腐食性が大きい鋭敏化ＳＵＳ　３０
４鋼（６５０ｔ：’で２時間加熱したもの）の腐食性を
検討した。溶液としては、０．１ｍａｔ／Ｌのクエン酸
第２アンモニウム塩（ｐＨ＝４−２）を用いた。８０Ｃ
における鋭敏化ＳＵＳ　３０４のアノード分極曲線を第
１７図に示す。鋭敏化５ＵＳ３０４の浸漬電位は約−〇
、５　ＶＩＩ、、　（ＳＣＥは飽和カロメル電極）であ
った。この曲線によれば、５ＵＳ３０４活性溶解現象が
見られず、＋０−５Ｖまで不働態にあることがわかる。

すなわち、クエン酸第２アンモニウム塩溶液中では、鋭
敏化ＳＵＢ　３０４は殆んど腐食しない。この傾向はｐ
ｌ（を１２程度に増加しても同様であった。従って−を
４〜１２の範囲にする限シは錯化剤が存在しても腐食に
ついては問題がないと言える。又、再生の際に前記の水
の電解分解反応を利用する場合は、ネオプレンなどの耐
酸性のゴム等をライニングすることが必要である。

実施例２ 以上の実施例１で記載した各要素を組み合せた全体とし
ての使用済イオン交換樹脂電解再生法を実施する装置の
一例を第１８図に示す。

図中、１８０１は使用済イオン交換樹脂受入タンク、１
８０２はクラッド除去電解装置で、１８ｏ３はその陰極
、１８０４は陽極、１８０２′はその電源、１８０５は
イオン交換膜（カチオン）である。

１８０６はクラッド分離装置である。１８０７はフィル
ターである。１８０８はクラッド電析用電解槽、１８０
９はその電源、１８１０はその陽極、１８１１は新しも
イオン交換樹脂、１８１２は陰極である。１８１３は使
用済イオン交換樹脂に付着しているイオンを除去する再
生用電解槽で、１８１４はその陽極、１８１５は隔膜、
１８１６は新しいアニオン交換膜、１８１７は新しいカ
チオン交換膜、１８１８は陰極、１８１９は電源である
。１８２０は放射性イオン電析回収用電解槽で、１８２
１はその陰極、１８２２は新しいイオン交換膜、１８２
３は陽極、１８２４は電源である。１８２５は再生され
たイオン交換樹脂受はタンクである。１８２６はポンプ
である。

本装置の操作手順について説明する。まず使用済樹脂受
入タンク１８０１からクラッド除去電解装置１８０２に
使用済樹脂を移送する。この樹脂を直接電解することに
よシ樹脂表面に付着したクラッドを溶解はく離させる。

このとき溶液は、フィルター１８０７に通して大きなり
ラッドはろ過しろ液は、クラッド電析電解装置１８０９
によシ浄化する。との浄化した液は再びクラッド除去用
電解装置１８０２に戻す。

クラッド除去後の樹脂は、クラッド分離装置１８０６に
よシ最終的にクラッドと分離して、再生用電解槽１８１
３に入れる。なお、クラッドは前記のクラッド回収装置
の方に移送する。電解槽に入れた樹脂を電解することに
よシ、放射性金属イオンは陰極１８１８の方に、又Ｃｔ
−などの陰イオンは陽Ｉｆ　８１３の方に移す。前記の
クラッド除去の際錯化剤を用いた場合、錯化剤は、分子
が大きいのでアニオン交換膜を通過しないため、隔膜１
８１６とアニオン交換膜１８１５の間に濃縮される。

陰極室に濃縮した放射性全屈イオンは、放射性イオン電
析回収用電解槽１８２０に移送する。移送後陰極１８２
１の表面に放射性金属イオンを電析させる。又、錯化剤
は、この電解槽１８２０の陽極１８２３上で電解酸化さ
してＣ０２ガスとＨ２Ｏに分解する。最後に再生した樹
脂は再生樹脂受はタンク１８２５に移送する。

第１８図の構成に基づいて作られた小型の実験ルーズを
作シ、実際の使用済イオン交換樹脂を用いて試験を行な
った。使用済イオン交換樹脂は、２：１にカチオン交換
樹脂とアニオン交換樹脂を混合したものである。分析結
果によるとこの使用済イオン交換樹脂に付着しているク
ラッドはＦｅ成分が主であり、１を樹脂尚シ３１付着し
ており、また金属イオンである放射性成分は約３μＣｔ
付着していた。この樹脂を約２００ｍ採取して実験に供
した。実験はバッチ方式で行々つだ。この樹脂を２つの
クラッド除去用電解装置１８０２（電極は白金）に入れ
、更に０．０２　ｍａｔ／Ｌのしゆう酸第２アンモニウ
ムの溶液（Ｐ）′Ｉ中５）を入れて電解を行なった。電
解電流密度は、１０〜１５　ｍＡ／ｃｒｎとし、約２時
間電解した。このとき溶液はクラッド電析用電解槽１８
０８にフィルター１８０７を通して循環した。この電解
槽１８０８には、グラクシ−カービンを電極として用い
た。電解電流密度３０ｍＡ　７ｃｍ　とした。

このように、電解処理をした使用済イオン交換樹脂を超
音波をかけながらクラッド分離装置１８０６を用いて電
解液と樹脂を分離した。分離後の樹脂を再生用電解槽１
８１３に入れ、更に樹脂間の接触が保てる程に純水を入
れた。この電気槽の樹脂を入れる層の厚さは３０　ｎｍ
とした。又、陽極１８１４として白金を、陰極１８１８
として水素過電圧の高いカービンを用いた。又、この試
幣では、錯化剤としてしゆう酸を用いたがこのような比
較的大きな有機分子は、アニオン交換膜１８１６中の輸
率は小さい。そこで、焼結ガラスの隔膜１８１５を用い
て錯化剤濃縮室を設けた。輸率が大きい錯化剤等を用い
る場合には、この濃縮室は不必要である。この濃縮室の
厚さはなるべく小さい方がよく、本試験では、５鰭とし
た。ここで濃縮されたしゆう酸は、放射性イオン電析回
収用電解槽１８２０の陽極室でＣｏ２とＨ２Ｏに酸化分
解する。また、電解槽１８１３の陰極室に濃縮された金
属イオンは、電解槽１８２０の陽極１８２１（グラクシ
−カーボン）の上に電析させる。電解槽１８１３の電流
密度的Ｉ　Ｑ　ｍＡ／ｃｒｎとして約４時間運転した。

又、電解槽１８２０の電流密度は３０　ｍＡ／Ｃｍとし
た。

この結果、電解再生後の樹脂の放射能は約Ｉ　Ｘ　１０
””μＣ１／１を樹脂となシ、かつ樹脂表面のクラッド
状の伺着物は除去されていた。又、除去されたものは、
大部分はクラッド電析用電解槽１８０８の電極１８１２
、フィルター１８０７および、電解槽重８２０の電極１
８２１に付着していた。

以上の結果よシ、本発明の有効性が確認された。

本鮪貫謔＼木別ｔ＼〜樹脂内鴨陶９木掩橡昭殊用実施例
３ 本発明における、クラッドを除去した後の樹脂の再生装
置に関し、大量に樹脂を処理する場合には、第１９図に
示す装置を用いることかできる。

これは第１８図に示す再生電解槽１８１３を並列に継い
だ形である。

本装置は、大別して、樹脂の再生のだめの再生電解槽１
９０１、電析用電解槽１９０８、及び錯化剤の分解に用
いる酸化用電解槽１９１３に分かれる。

本装置の特徴は、再生用電解槽において樹脂再生部を並
列にｎ個（ｎ＞１）並べたことにある。

まず使用済樹脂供給ライン１９１８を用いて樹脂を再生
用電解槽に注入した後、電解を行なう。濃縮した放射性
イオン溶液は、排出ライン１９２０を介して電析用電解
槽１９０８に移送する。そこで陰極１９１１上に放射性
イオンを醒析回収する。又錯化剤は、濃縮されて、排出
ライン１９２１を介して分解用電解槽１９１３に移送さ
れ、陽極１９１６上でＣ０２とＨ２Ｏに分解される。

なお、電解を行なうと陰極１９０３および陽極１９０２
付近のｐＨは変動し、運転と共、に再生効率が低下する
場合がある。これを回避するために混合ライン１９２２
を用いて陰極と陽極の液を混合して、ｐＨを一定に保つ
ようにする。

実施例４ 更に再生効率を向上させる場合には、第２０図のように
単位再生電解槽を直列に継ぐ方式が考えられる。この場
合、再生率が増加するにつれて、樹脂室のｔ導度が下が
るので樹脂室の厚さを小さくして、各々樹脂室に印加さ
れる電圧が余り、大きく変らないようにすることが望ま
しい。

本実ｂｆｉｉ例の装置の構成は、実施例２と同様に、再
生用電解槽２００１％電析用電解槽２００８、及び酸化
用電解槽２０１３から成る。本装置の特徴は、再生用電
解槽において、樹脂再生部を直列にｎ個（ｎ＞１）操作
できるようにしたことにある０ まず、使用済供給ライン２０１８を介して、使用済樹脂
を供給する。注入後、電解を行ない樹脂の再生を行なう
。初段の再生部で再生された樹脂は次段の再生部に送ら
れ再生効率が更にアップされる。このようにして所定の
目標値まで効率向上を行なう。

次に濃縮した放射性イオン溶液は、排出ライン２０２１
を介して′中折用電解槽２００８に移送する。そこで陰
＋ｔ２０１１上に放射性イオンを電析回収する。又錯化
剤は、濃縮されて、排出ライン２０２２を通り分解用電
解槽２０１３に移送され、陽（ｉ２０１６上でＣ０２ガ
スとＨ２Ｏに分解される。

なお、電解を行なうと、陰極２００３と陽極２００２付
近のｐ′Ｈに変動し、運転と共に再生効率が低下する場
合がある。これを回避するために混合ライン２０２０を
用いて陰・晩と１嚇極の、夜を？昆合してｐＨを−＞２
に保つようにする。

実施例５ 再生効率を向上させる（では電解槽を直列に継ぐ方式が
望捷しいが、再生率が上がるにつれて樹脂室の電導度が
低下していくので、電解条件が異なって来る。そこで第
２１図のように、各々の電解槽に任意の電圧が印加でき
るようにする方式が考えられる。

本装置は、独立したｎ個（ｎ＞１）の再生用電解槽２１
０１、電解電圧調整用可変抵抗２１ｏ７、電析用型Ｍ槽
２１０８、及び酸化用電解槽２１１９よシ構成される。

本装置の特徴は、実施例４と異なシ、各電解再生部を独
立して、各電解電圧を独自調整できるようにしたことに
ある。

まず使用済樹脂をタンク２１２０から電解槽初段に入れ
電解を行なう。所定の電解が終了したのち次段の電解槽
に入れる。このようにして所定の再生効率を得る。この
とき、樹脂の電清度は、再生効率が向上するにつれて低
下するので必要な電解電圧は増加する。そこで可変抵抗
２１０７を用いて、電圧を最適値に維持する。再生樹脂
にタンク２１２１に収納する。

陰極室に濃縮した放射性イオンは、電析用電解槽２１０
８に導びき、陰極２１０９上に電析回収する。又、濃縮
した錯化剤は分解のため酸化用電解槽２１１９に導びく
。錯化剤は陽極２１１７上で酸化分解する。

又、再生用電解槽の電極室のＰＨの変動を抑制するため
に混合タンク２１１３にょシ陰極液と陽極液を混合する
。なお再生用電解槽の電解電圧をなるべく一定に保つた
めには、各々の濃縮廃液は樹脂の流れ方向と逆向きに流
す方が良い。この場合可変抵抗２１０７を用いて、再生
率が向上するにつれて、印加電圧を上けることが可能で
ある。従って、樹脂室の厚さを変えることは必要ない。

実施例６ 第１３図に示したように、イオン交換樹脂を通過する電
流密度が大きくなると、樹脂表面又は内部で水の電解分
解反応が起る。そこで、樹脂再生用電解槽１８１３にお
いて、使用済樹脂においてのみ水のＩＥ解分解を起して
再生することが考えられる。第２２図はそのだめの水の
電解分解発生用電解槽の構造を示す。

ここでの電解槽２２０１は、前述の実施例と同様に陰極
２２０２、陽極２２０５、カチオン交換膜２２０３、ア
ニオン交換膜２２０４およびスペーサ２２０６よシ成る
。前述と同様に再交換膜の間に錯化剤濃縮のために隔膜
を設けても良い。スペーサ２２０６のために樹脂部の電
流密度は大きくなる。すなわち、使用済樹脂層の断面積
を小さクシ、樹脂部のみ電流密度が大きくなるようスペ
ーサを入れる。イオン交換膜の面積に比較して、はぼ１
／２〜１１５にすれば良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば下記効果が得られる。

（１）従来の電解再生法は、使用済イオン交換樹脂と吸
着したイオンを電気透析によシ除去するものであった。

しかし、実際の使用済イオン交換樹脂にはイオンに加え
てクラッドが大量に付着しているので、従来の電解法で
はクラッドの除去ができなかった。これに対し、本発明
を用いるとクラッドを電解還元することにより、クラッ
ドを溶解・はく離することができる。この結果、従来の
電解法に比較して１桁以上のＤＦが期待できる。さらに
電流密度を上ければ、樹脂表面又は内部での水の電解分
解反応を利用することができ、ＤＦを更に向上させるこ
とが可能である。

（２）　　また、再生廃液を電極表面上に析出させるこ
とにより、従来の濃縮同化法に比較して容易に減容固化
ができる。さらに本発明では、強酸、強アルカリを用い
ていないのでＮａ　２　ＳＯ４などの大量の中性塩廃棄
物が出ない。又析出用電極としてカーがンを用いれば、
焼却処理をすることができるので、廃棄物は純粋に樹脂
への付着、吸着物のみとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電解によシ放射性廃液を処理する従来の方法に
用いる装置の概略断面図、第２図はマグネタイトの溶解
と電位の関係を示す実験グラフ、第３図は本発明に使用
可能なりラッド電位を低下させる方法に用いた実験装置
の概要図、第４図はその実験結果、第５図は本発明に使
用可能なりラッド電位を低下させる他の方法に用いた実
験装置の概要図、第６図は第５図における還元用電解槽
５１の詳細図、第７図はその実験結果、第８図はクラッ
ドの帯電性の実験に用いた装置の概要図、第９図はその
実験結果、第１０図は金属イオンの電気透析法による除
去の実験に用いた電解槽の概要図、第１１図はその実験
結果、第１２図は金属イオンの除去のために水の電気分
解させる方法の実験に用いた電解槽の概要図、第１３図
はその実験結果、第１４図は除去されたニッケルイオン
の電析回収の実験結果、第１５図は添加された錯化剤の
酸化分解による除去の実験結果、第１６図は使用済イオ
ン交換樹脂に付着しているハロダンイオンの除去の実験
結果、第１７図は鋭敏化５ＵＳ３０４鋼の腐食性に関す
る実験結果、第１８図は本発明の実施に用いる装置を例
示した系統図、第１９図ないし第２２図は第１８図の装
置の一部の変形実施例を夫々示す概要図である。 ３２・・・陰極　　　　　　３３・・・陽極３５・・・
試料極　　　　　３６・・・参照電極３７・・・電位差
計　　　　５１・・・還元用電解槽５２・・・電析用電
解槽　　５４・・・溶解槽５５・・・塩橋　　　　　　
５６・・・参照電極５８・・・試料極　　　　　５９・
・・電位差計６２・・・多孔−質陰極 ６３．６４・・・イオン交換膜 ６５・・・陽極　　　　　　６６・・・陰極室６７・・
・中間液室　　　　６８・・・陽極室８２・・・試料極
　　　　　８３・・・対極８４・・・参照電極 ８５・・・ポテンショスタット ８６・・・関数発生器　　　８８・・・記録計１０２・
・・隔膜　　　　　１０３・・・注入口１０４・・・陰
極　　　　　１０５・・・陽極１０７・・・カチオン交
換膜 １０８・・・使用済カチオン交換樹脂 １２０２・・・陽極　　　　１２ｏ３・・・陰極１２０
４・・・カチオン交換膜 １２０５・・・アニオン交換膜、 １２０６・・・アニオン交換膜 １２０７・・・カチオン交瘍膜 １２０８・・・陽極濃縮セル １２０９・・・脱塩セル １２１０・・・陰極濃縮セル １８０１・・・使用済樹脂受入タンク １８０２・・・クラッド除去電解槽 １８０６・・・クラッド分離装置 １８０７・・・フィルター １８０８・・・クラッド電析電解槽 １８１３・・・再生用電解槽 １８２０・・・イオン電析回収用電解槽１８２５・・・
再生樹脂受はタンク 電１Ω（ＶＳＣＥ） 第３図 試末羽函のイΩ＠（陰樋ｈ゛らの距離ｃｍ）、）Ｚ　　
　　　−−−一− 第６図 第７図 時間（分） 電位　（ＶＳＣＥ） 陰樋がらの距離　（ｍｓ） 第１２図 Ｚ１１ 第１３図 電　流　密　度　（姑／Ｃデ） 第１４図 曲　　間　　（ｈｒ） 第１５図 □□□□□□□□− 藺　　間　　（ｈｒ） 第１６図 菖配　　　　イΩ　　　　　（Ｖ／ＳＣＥ）第１７図 １１　　　　イＤ　　　　　　（Ｖ／ＳＣＥ　）第２０
図 第２１図 第２２図 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ エンジニアリング株式会社内 ０発　明　者　大角克己 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ ＠出　願　人　日立エンジニアリング株式会社日立市幸
町３丁目２番１号 ■出　願　人　日立サービスエンジニアリング株式会社 日立市会瀬町２丁目９番１号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 八 １、　クラッドおよび金属イオンが付着又は吸着してい
   る原子カプラントから生じた使用済イオン交換樹脂の再
   生方法であって、該イオン交換樹脂を電解槽に入れてク
   ラッドの電解還元およびクラッド電位の低下をなさしめ
   ることによシ、該クラッドを溶解・剥離させてイオン交
   換樹脂から除去し１１次いでこのイオン交換樹脂を別の
   電解槽に入れて電場をかけることにより金属イオンを該
   イオン交換樹脂から除去することを特徴とする使用済イ
   オン交換樹脂の再生方法。 ２、　クラッドを電解還元する際に電解還元された水溶
   液を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項の使
   用済イオン交換樹脂の再生方法。 ３、　金属イオンを除去する際に上記イオン交換樹脂と
   電極の間にイオン交換膜又は隔膜を設けることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項の使用済イオン交換樹脂の再
   生方法。 ４、　クラッドを除去する際にクラッドの溶解性を向上
   させるために錯化剤を添加することを特徴とする特許請
   求の範囲第１又は第２項の使用済イオン交換樹脂の再生
   方法。 ５、金属イオンを除去する際に前記イオン交換樹脂口シ
   において水の電気分解を起させて金属イオンの除去効率
   を向上させることを特徴とする特許請求の範囲第１項の
   使用済イオン交換樹脂の再生方法。 ６、　前記イオン交換樹脂から除去された金属物質を電
   析させて回収するようにした特許請求の範囲第１ないし
   第５項のいずれかに記載の使用済イオン交換樹脂の再生
   方法。 ７、　クラッド除去の後に前記錯化剤を電解酸化によシ
   分解して廃棄物を減容するようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第４項の使用済イオン交換樹脂の再生方
   法。