WO2013065744A1 - 除染剤及びそれを用いる除染方法 - Google Patents

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WO2013065744A1
WO2013065744A1 PCT/JP2012/078182 JP2012078182W WO2013065744A1 WO 2013065744 A1 WO2013065744 A1 WO 2013065744A1 JP 2012078182 W JP2012078182 W JP 2012078182W WO 2013065744 A1 WO2013065744 A1 WO 2013065744A1
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decontamination
biosurfactant
agent
decontamination agent
group
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将司 泉田
恵広 柳澤
直明 田岡
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株式会社カネカ
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    • 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
    • G21F9/18—Processing by biological 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
    • G21F9/28—Treating solids

Definitions

  • the present invention relates to a decontamination agent containing a biosurfactant, a decontamination method using the same, a decontamination apparatus, and a decontamination system.
  • Nuclear power generation is an effective means of generating electricity, but on the other hand, the risk of leakage of radioactive materials is enormous for the environment and people.
  • Contaminated objects include the clothes, glassware, tools and equipment of workers in nuclear power plants, as well as release to the natural environment in the event of an accident. So far, surfactants have been mainly used as decontamination agents for clothing and glassware.
  • acidic aqueous solutions (decontamination agents) using citric acid, formic acid, etc. have been developed for tools and equipment (Patent Document 1), and radioactive substances adhered by immersing contaminated objects in the decontamination agents Is extracted into the decontamination reagent.
  • Patent Document 2 discloses a method of repairing contaminated soil with a biosurfactant that is a natural surfactant.
  • the present invention provides a high-performance decontamination agent that does not need to be collected after use because it is decomposed in nature and can be used on a large scale, and a decontamination method and decontamination system using the decontamination agent.
  • the purpose is to provide.
  • the present inventors have a high degree of decontamination performance and the natural surfactant biosurfactant is decomposed in the natural world. It was found that it can be used on a scale and that high purification performance can be obtained by combining with specific additives, and the present invention has been completed.
  • a decontamination agent comprising a biosurfactant and one or more additives selected from inorganic ammonium salts, organic chelates, activated carbon, and alginates.
  • the biosurfactant is represented by the following formula (1):
  • X represents an amino acid selected from leucine, isoleucine, and valine
  • R represents a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a branched alkyl group.
  • M represents , Hydrogen, or an alkali metal, an alkaline earth metal, or an optionally substituted ammonium.
  • a decontamination method comprising a step of bringing a decontamination target substance into contact with the decontamination agent according to any one of [1] to [4].
  • the decontamination method according to [7] wherein the decontamination target substance is contaminated soil, road, or house.
  • a decontamination apparatus comprising the decontamination agent according to any one of [1] to [4].
  • the decontamination agent in the present invention When the decontamination agent in the present invention is used, it is possible to extract not only conventional clothes and tools but also radioactive materials from buildings, roads, and clay, which has been impossible in the past. Further, since it is decomposed in nature, it is not necessary to collect it after use, and it can be used on a large scale. Therefore, the decontamination agent according to the present invention can be applied to decontamination in a large-scale environment such as soil, concrete, and asphalt.
  • the decontamination agent in the present invention is characterized by containing a biosurfactant and one or more additives selected from inorganic ammonium salts, organic chelates and activated carbon.
  • Biosurfactant is a natural surfactant produced by microorganisms, and is a compound that is highly biodegradable and has a very high safety to the environment and human body due to low skin irritation to the human body.
  • the compound include, but are not limited to, glycolipids such as mannosyl erythritol lipid, sophorolipid, trehalose lipid, rhamnolipid, fatty acid spiculisporic acid, polymer emalzan, and lipopeptide compound.
  • the biosurfactant in the present invention is particularly preferably a lipopeptide compound, and examples thereof include surfactin and arthrofactin, and salts thereof are also included. More specific examples include those produced by Bacillus bacteria such as Bacillus subtilis, and preferred examples include surfactin or a salt thereof.
  • surfactin or a salt thereof is represented by the following formula (1):
  • compound (1) (Hereinafter referred to as compound (1)).
  • * represents an optically active point
  • X represents any one amino acid selected from L-leucine, L-isoleucine, and L-valine.
  • R represents a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms refers to a monovalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Examples include heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosanyl group and the like.
  • the branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms refers to a monovalent branched hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Examples thereof include a methylundecyl group, 11-methyldodecyl group, 6-methyloctyl group, 7-methylnonyl group, 8-methyldecyl group, 9-methylundecyl group, and 10-methyldodecyl group.
  • the number of carbon atoms in the R group is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 8 or more, and particularly preferably 10 or more so that the portion becomes hydrophobic.
  • the carbon number is preferably 18 or less, and more preferably 16 or less.
  • substituents include aryl groups such as amino group, hydroxyl group and phenyl group, alkanoyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxyl group, nitro group and halogen atom.
  • M may be hydrogen, alkali metal, alkaline earth metal, or optionally substituted ammonium, and is not particularly limited as long as it forms a salt with surfactin.
  • Alkaline earth metal is not particularly limited, but represents beryllium, magnesium, calcium and the like.
  • Ammonium is not particularly limited as long as it forms a salt with surfactin, and may be substituted.
  • Examples of such ammonium include unsubstituted ammonium (NH 4 + ), monosubstituted ammonium, disubstituted ammonium, trisubstituted ammonium, and tetrasubstituted ammonium.
  • substituent for ammonium examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, and tert-butyl, and aralkyl such as benzyl, methylbenzyl, and phenylethyl.
  • organic groups such as aryl groups such as a group, phenyl group, toluyl group and xylyl group.
  • ammonium includes methylammonium, ethylammonium, benzylammonium, anilinium, diethylammonium, dicyclohexylammonium, pyrrolidinium, morpholinium, N-benzyl-N-ethylammonium, N-ethylanilinium, triethylammonium, tetra Examples include methylammonium, tetraethylammonium, pyridinium and the like. These organic groups may be further substituted with one or more substituents.
  • biosurfactant may be used alone or in combination of two or more.
  • surfactin or a salt thereof and glycolipid such as mannosyl erythritol lipid or sophorolipid, surfactin, or a salt thereof and fatty acid such as spicrispolic acid, surfactin, or a salt thereof and a polymer such as emulsan, surfactin, or Examples include, but are not limited to, a combination of the salt and lipopeptide compound such as arthrofactin.
  • biosurfactant in the present invention is not limited to microbial fermentation but can be obtained by chemical synthesis.
  • the biosurfactant used in the decontamination reagent of the present invention can be used as it is, even if it is a purified product, unpurified, for example, as a culture solution. Further, it may be a powder or an aqueous solution.
  • the amount of biosurfactant used in the decontamination agent in the present invention is not particularly limited, but in the case of an aqueous solution, the lower limit of the weight ratio is 0.000001% by weight or more, preferably 0.00001% by weight or more. Preferably it is 0.0001 wt% or more, most preferably 0.01 wt% or more, and the upper limit is 50 wt% or less, preferably 10 wt% or less, more preferably 1 wt% or less.
  • the decontamination agent according to the present invention contains one or more additives selected from inorganic ammonium salts, organic chelates, activated carbon, and alginates in addition to biosurfactants.
  • an inorganic ammonium salt is used in combination with a biosurfactant, the decontamination effect is clearly improved.
  • the inorganic ammonium salt include ammonium sulfate, ammonium nitrate, and ammonium phosphate.
  • One of these inorganic ammonium salts may be selected and used, or two or more may be selected and used in combination.
  • the amount of the inorganic ammonium salt in the decontamination reagent according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.01% by weight or more and 50% by weight or less, for example.
  • the amount is more preferably 0.1% by weight or more, further preferably 1% or more, more preferably 10% by weight or less, and further preferably 5% by weight or less.
  • Organic chelate has the action of coordinating and removing contaminants such as metal ions.
  • organic chelates include L-glutamic acid diacetate, citrate, tartrate, oxalate, malate, gluconate, and phytate. These organic chelates can be used in free form, but it is preferable to use a salt because of problems such as lowering the environmental pH.
  • the salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt, and ammonium salt.
  • the amount of the organic chelate used in the decontamination agent is not particularly limited, but is preferably 0.01% by weight or more and 50% by weight or less, for example.
  • the amount is more preferably 0.1% by weight or more, further preferably 1% or more, more preferably 10% by weight or less, and further preferably 5% by weight or less.
  • Activated carbon has the action of adsorbing and removing contaminants in its pores. What is necessary is just to adjust the particle size, pore diameter, etc. of activated carbon suitably.
  • the usage-amount of activated carbon in a decontamination agent For example, 0.01 weight% or more and 10 weight% or less are preferable.
  • the amount is more preferably 0.1% by weight or more, further preferably 0.5% or more, more preferably 5% by weight or less, and further preferably 2% by weight or less.
  • alginate-free combination examples include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt, and ammonium salt.
  • the thickener in a decontamination agent 0.001 weight% or more and 20 weight% or less are preferable.
  • the amount is more preferably 0.01% by weight or more, further preferably 0.1% by weight or more, more preferably 10% by weight or less, and further preferably 1% by weight or less.
  • the form of the decontaminating agent containing the biosurfactant and the specific additive is not particularly limited, for example, powder, solution, foam, paste, etc. Or those solutions are foamed.
  • the decontaminant solution may be prepared in advance so that the concentration of each component is appropriately adjusted and transported to the contamination site, or the high concentration solution may be transported to the contamination site. However, it may be diluted, and is not particularly limited thereto.
  • general decontamination agents include, for example, water-based decontamination agents mainly composed of water, alkaline decontamination agents including a base component, acidic decontamination agents including an acid component, and the like. It is not limited.
  • Examples of other components used in general decontamination agents that is, combination components used in the decontamination agent of the present invention include, for example, polyhydric alcohols such as glycerin, higher fatty acids such as palmitic acid and myristic acid, and derivatives thereof.
  • Higher alcohols such as lauryl alcohol and cetyl alcohol, and derivatives thereof, organic acids such as citric acid, tartaric acid and lactic acid, and derivatives thereof, nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether and polyhydric alcohol fatty acid ester, Anionic surfactants such as alkyl sulfate esters, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, dodecylbenzene sulfonates, cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, amphoteric betaine surfactants such as alkyldimethylbetaine Agent, methylcellulose, poly Water-soluble polymers such as vinyl alcohol, pH adjusters such as succinic acid, carbonate and bicarbonate, thickeners such as pectin and xanthan gum, inorganic fertilizers such as potassium chloride and potassium phosphate, cow dung, chicken dung, bone meal
  • organic fertilizers such as antifreeze components such as ethylene glycol and antifreeze proteins,
  • the decontamination agent of the present invention it is particularly preferable to use inorganic fertilizers, chelating agents, thickeners, etc. in order to increase the decontamination efficiency of soil, roads, houses and the like.
  • inorganic fertilizers examples include potassium salts, and examples of thickeners include pectin.
  • the amount of inorganic fertilizer used in the decontamination agent is not particularly limited.
  • the lower limit of the weight ratio is 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more.
  • the upper limit is 50 weight% or less, Preferably it is 10 weight% or less, More preferably, it is 5 weight% or less.
  • the amount of thickener used in the decontamination agent is not particularly limited.
  • the lower limit of the weight ratio is 0.001% by weight or more, preferably 0.01% by weight or more, and most preferably 0.1%.
  • the upper limit is 20% by weight or less, preferably 10% by weight or less, and more preferably 1% by weight or less.
  • Biosurfactant can be used not only as a main component of a decontamination agent but also as an auxiliary agent for decontamination.
  • Auxiliary means to improve the function or assist the function of the detergent When the auxiliary is added, effects such as improvement of decontamination rate, prevention of recontamination, improvement of liquid properties and handling can be obtained. There is.
  • the substances that can be removed by the decontamination reagent of the present invention include heavy metals in addition to radioactive substances.
  • the radioactive substance is not particularly limited as long as it has radioactivity.
  • the radioactive substance is not particularly limited as long as it has radioactivity.
  • heavy metals include iron, lead, gold, platinum, silver, copper, chromium, cadmium, mercury, zinc, arsenic, manganese, cobalt, nickel, molybdenum, tungsten, tin, bismuth, and salts thereof.
  • the method of using the decontamination agent of the present invention is not particularly limited.
  • the contamination target is clothing
  • the decontamination agent is mixed in a container or a washing machine, dehydrated and A method for separating the contaminated waste liquid is mentioned.
  • the decontamination target is a metal waste such as a tool generated in a nuclear facility
  • a method of mixing an aqueous solution containing a decontamination agent in a container or dipping in an aqueous solution containing a decontamination agent can be mentioned.
  • the contaminated soil is continuously put into a mixing tank by a conveyor, and at the same time, the decontaminating agent is mixed into the mixing tank.
  • the present invention is not limited to these.
  • the soil after decontamination can be returned to the natural world by solid-liquid separation with a classifier or the like.
  • the critical micelle concentration of the biosurfactant used in the decontamination agent of the present invention is extremely low, it is possible to disperse mud efficiently with high dispersibility.
  • the method of spraying the decontaminating agent is not particularly limited, but the decontaminating agent may be sprayed on a paddy field filled with water, or a small amount may be added in the vicinity of the water supply port when water is supplied.
  • the decontamination target is a road, building roof, window, exterior wall, etc.
  • the decontamination agent is sprayed on the road or building to be cleaned, the contaminated waste liquid is sucked and collected with vacuum etc. Can be mentioned.
  • the method of spraying the decontaminating agent is not particularly limited, and examples thereof include a method of spraying after filling a container, a method of radiating by pumping from a storage container or a tank, and a method of using a sprayer.
  • a bubble generating nozzle or the like may be attached to the tip nozzle, and the decontamination agent may be used as a foam.
  • the emitted decontaminating agent can be effectively decontaminated, for example, by increasing the contact area with the decontamination target and the contact time.
  • biosurfactant is effective because it has excellent foam stability.
  • Examples of the method of defoaming the decontamination agent of the present invention include, for example, a method of using a nozzle for generating bubbles that takes in air when water is discharged, or a method in which the decontamination agent is previously foamed in a mixer (micro Examples thereof include, but are not limited to, bubble devices and nanobubble devices.
  • defoaming detergent in foam When using defoaming detergent in foam, it is particularly effective when decontaminating high places such as roofs.
  • a high-pressure washing machine it is necessary to build a scaffold and climb up to a high place in order to spray the object at a short distance of about 1 m in order to maintain the physical washing effect by high pressure. Scaffolding is necessary to ensure safety when working at high altitudes, but it takes time and is inefficient when decontaminating many houses.
  • the decontamination agent of the present invention it is effective even if it is foamed and sprayed from a distance, so if there is a foundation that can be carried by humans, high places can be easily decontaminated, and many houses are built. Decontamination can be done efficiently. If a long polisher or brush that reaches the roof from the base is used, decontamination can be performed more efficiently.
  • adsorbent such as Binos (Japan Biomass Laboratory Co., Ltd.) or zeolite, incineration, or returning to the environment. It is not limited to these.
  • biosurfactant having carboxyl group When biosurfactant having carboxyl group is used as decontaminating agent, contaminated waste liquid containing biosurfactant after washing can immediately eliminate the bubbles generated by adding calcium chloride or the solution. In addition, since the surfactant is precipitated as a calcium salt, it can be easily separated from the contaminated waste liquid.
  • the decontamination agent of the present invention can also be used as a contamination inhibitor. That is, the degree of contamination can be suppressed by mixing the decontamination agent of the present invention before contamination occurs.
  • the decontamination agent of the present invention improves the decontamination effect compared to conventional decontamination agents and water.
  • the decontamination effect is not particularly limited, for example, a method of quantifying the contaminated metal contained in the contaminated object before and after the decontamination, or quantifying the contaminated metal contained in the decontamination detergent after cleaning, and comparing it with the contaminated object. Can be evaluated.
  • the method for quantifying the target contaminant metal is not particularly limited, and examples thereof include ion chromatography, inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and atomic absorption analysis.
  • cesium is not extracted into water once it is adsorbed by clay in the soil, so that the biosurfactant of the present invention is particularly effective for decontamination of the soil.
  • the quantification of the radioactive substance can be grasped by measuring the radiation dose emitted from the radioactive element other than the quantification method described above.
  • the measurement method can be performed by a method using a Geiger Mueller (GM) counter, a scintillation detector, a semiconductor detector, or the like.
  • GM Geiger Mueller
  • the decontamination effect of the radioactive substance is not particularly limited, but it can be evaluated by comparing the radiation dose before and after decontamination with the dosimeter as described above.
  • the decontamination apparatus and the decontamination system in the present invention include, for example, means for spraying biosurfactant and specific additives to the contamination target substance, means for recovering the contaminated waste liquid, and recovering the contaminated waste liquid such as binos and zeolite. It means a system that is systematically constituted by means of mutually related means for the purpose of decontamination, such as means for removing radioactive substances using an adsorbent.
  • Examples of means for spraying the biosurfactant and the specific additive to the contamination target material include a combination of a compressor, a hose, and a nozzle.
  • Examples of means for collecting the contaminated waste liquid include a filter, a centrifuge, and a washing machine using water.
  • decontamination apparatus and decontamination system there are other means for brushing after spraying biosurfactant and specific additives, diluting water from which radioactive substances have been removed with high concentration decontamination agent It can be used for a system that can contribute to decontamination as a whole, such as a system that can be expected to have a higher decontamination effect, a system that can reduce the total amount of cleaning liquid, and the like.
  • the scope of application of the decontamination agent of the present invention includes, in addition to metal waste such as clothes of conventional workers, tools generated in nuclear facilities, and the like, as well as building roofs, windows, and outer walls. It can be applied to a wide range of decontamination, including buildings, road surfaces, paddy fields, and farmland.
  • the decontamination agent of the present invention can decontaminate clay that easily absorbs radioactive substances, the contaminants are immersed in an aqueous solution and mixed with the clay to transfer the radioactive substances from the contaminants to the clay, and then the clay is removed.
  • a decontamination method is also possible.
  • Examples 1 to 3 Model experiment using non-radioactive cesium 0.12 g of cesium chloride and 150 g of water were added to and mixed with 100 g of bentonite (manufactured by Mitsutani Co., Ltd., 250SA-B), and dried under vacuum at 40 ° C. under vacuum. Thus, 101 g of a contaminated soil model containing cesium chloride was produced. The Cs ion concentration contained in the contaminated soil model was 799 ppm.
  • Removal rate (%) [(Cs amount in the supernatant) / (Cs amount in bentonite before decontamination)] ⁇ 100
  • Examples 4 to 5 Antifouling effect 20 g of decontamination agent having the same composition as that of Example 3 was added to 4 g of sand and stirred for 1 hour, 0.04 g of cesium chloride was added, and the mixture was further stirred for 1 hour. The supernatant was obtained by centrifugation, and the cesium concentration in the supernatant was quantified by ion chromatography (test group).
  • Transition rate (%) [Cs amount in supernatant (after 1 h of test) / Cs amount in supernatant (first time)] ⁇ 100
  • each migration rate was 16% in the test group / 88% in the control group, and the contamination prevention effect of the decontamination agent containing surfactin sodium and specific additives could be confirmed.
  • Example 6 Dispersibility comparison test 0.5 g of activated carbon (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., particle size 20 ⁇ m) was added to 50 ml of a 0.01 wt% surfactin sodium aqueous solution, mixed, and dispersed by sonication for 30 minutes. The solution was allowed to stand at 50 ° C., 1 mL was sampled from near the water surface with time, and the absorbance (660 nm) was measured to evaluate the turbidity of the aqueous solution. The results are shown in FIG.
  • the activated carbon fine particles have the effect of adsorbing pollutants.
  • surfactin sodium alone exhibits a purification action.
  • surfactin sodium exhibits a very excellent dispersing action on activated carbon fine particles. Therefore, it is thought that the decontamination agent containing Surfactin sodium and activated carbon can fully exhibit each performance, and shows a synergistic decontamination effect.
  • Comparative Example 6 Radiocesium decontamination experiment Decontamination to 3.3 m 2 (1.5 m ⁇ 2.2 m) between concrete soil measured in advance with a simple radiation meter (Clear Pulse, A2700). After spraying about 7.5 L of an agent (0.1 wt% surfactin sodium aqueous solution) and polishing with a deck brush, the waste liquid was sucked and collected with a handy cleaner. After natural drying, the dose at the location measured in advance was measured, and the removal rate was calculated based on the decrease rate. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 7 About 1 m of tap water 550 L to 3.3 m 2 (1.5 m ⁇ 2.2 m) between concrete soil measured in advance with a simple radiation measuring instrument (Clear Pulse, A2700) with a dose (height 1 cm). After being struck from this distance, after natural drying, the dose of the part measured in advance was measured, and the removal rate was calculated based on the decrease rate. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 8 A decontamination agent (0.1 wt% surfactin sodium aqueous solution) was added to the road 1 m 2 (1 m ⁇ 1 m) on the asphalt surface whose dose (height 1 cm) was measured in advance with a GM survey meter (Ludlum, Model 3). The waste liquid was recovered by spraying 3 L and sucking while polishing with a gold brush. Further, after rinsing with about 1 L of tap water, the waste liquid was sucked and collected, and after natural drying, the dose at a location measured in advance was measured, and the removal rate was calculated based on the rate of decrease. The results are shown in Table 2. During measurement, the periphery of the measurement point was shielded with lead, and the air dose (height 1 m) was 2.1 ⁇ Sv / h.
  • Example 7 GM survey meter (Ludlum Ltd., Model 3) in advance Dose (height 1 cm) road 1 m 2 of asphalt surface was measured (1 m ⁇ 1 m) in Josomezai (0.1 wt% sodium surfactin solution and sodium alginate 0. An aqueous solution containing 2 wt% was sprayed with about 0.3 L, and the waste liquid was collected by suction while polishing with a gold brush. Furthermore, after rinsing with about 1 L of hot water (about 60 ° C.), the waste liquid is sucked and collected, and after natural drying, the dose at the location measured in advance is measured, and the removal rate is calculated based on the rate of decrease. . The results are shown in Table 2. During measurement, the periphery of the measurement point was shielded with lead, and the air dose (height 1 m) was 2.1 ⁇ Sv / h.
  • Example 8 Decontamination agent (aqueous solution containing 0.1 wt% of surfactin sodium and 0.2 wt% of sodium alginate) on 28 m 2 of Japanese tile roof measured in advance with a GM survey meter (Ludlum, Model 3) 26L was sprayed with a foaming nozzle, rinsed with 24L of tap water, then naturally dried, the dose measured in advance was measured, and the removal rate was calculated based on the decrease rate. The results are shown in Table 2. During measurement, the periphery of the measurement point was shielded with lead, and the air dose (height 1 m) was 1.9 ⁇ Sv / h.
  • Example 9 Decontamination agent (aqueous solution containing 0.1 wt% of surfactin sodium and 0.2 wt% of sodium alginate) on 28 m 2 of Japanese tile roof measured in advance with a GM survey meter (Ludlum, Model 3) Is sprayed with 26L of foaming nozzle, rinsed with 24L of tap water, further brushed with about 6L of tap water using a long polisher, and air-dried, then the dose measured in advance The removal rate was calculated based on the rate of decrease. The results are shown in Table 2. During measurement, the periphery of the measurement point was shielded with lead, and the air dose (height 1 m) was 1.9 ⁇ Sv / h.
  • Comparative Example 9 GM survey meter (Ludlum made, Model3) after striking the tap water about 120L from a distance of about 1m in a high-pressure washer pre-dose (height 1cm) on the roof 5m 2 Japanese roof tiles was measured by, natural drying Then, the dose of the place measured in advance was measured, and the removal rate was calculated based on the decrease rate. The results are shown in Table 2. During measurement, the periphery of the measurement point was shielded with lead, and the air dose (height 1 m) was 1.4 ⁇ Sv / h.
  • Comparative Example 10 After spraying 1 L of decontaminating agent (surfactin sodium 0.1 wt% aqueous solution) to about 1 m 2 of lawn whose height (1 cm in height) was measured in advance with a GM survey meter (Ludlum, Model 3), the waste liquid was aspirated. After natural drying, the dose at the location measured in advance was measured, and the removal rate was calculated based on the decrease rate. The results are shown in Table 2. During measurement, the periphery of the measurement point was shielded with lead, and the air dose (height 1 m) was 1.2 ⁇ Sv / h.
  • decontaminating agent surfactin sodium 0.1 wt% aqueous solution
  • the decontamination agent of the present invention has a higher decontamination rate in the decontamination of living spheres such as houses and roads than the conventional high-pressure water cleaning, and also reduces the amount of cleaning liquid (generated waste liquid amount) to 1 / The amount could be reduced to 10 or less, and the load reduction effect in the contaminated water treatment was also confirmed (Table 2).
  • the decontamination agent of the present invention is a highly efficient and realistic decontamination agent suitable for a wide range of uses including soil, roads, general houses, and the like.

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Abstract

従来の除染剤は合成界面活性剤を使用するか酸性を示すため、大規模な環境の除染や放射性物質が限定されるなど適用範囲の面で未だ改善の余地があり、適用範囲を拡大できる除染剤を提供する。この課題を解決するために、バイオサーファクタントを含有する除染剤とする。これにより、放射性物質に汚染された対象物から放射性物質を低減できる。工具や衣類の他、建物や道路、土壌といった大規模な環境の除染にまで適用できる除染剤を提供できる。

Description

除染剤及びそれを用いる除染方法
　本発明は、バイオサーファクタントを含有する除染剤、及びそれを用いる除染方法、除染装置と除染システムに関する。
　原子力発電は発電方法として有力な手段であるが、一方で、放射性物質が漏洩した際のリスクは環境や人に対して甚大である。汚染される対象は、原子力発電所内の作業員の衣服、ガラス器具、工具、設備の他、万一の事故の際は自然環境への放出が挙げられる。これまでに、衣類やガラス器具の除染剤には界面活性剤が主に使用されている。また、工具や設備などはクエン酸や蟻酸などを用いた酸性水溶液（除染剤）が開発されており（特許文献１）、該除染剤に汚染対象物を浸漬することで付着した放射性物質を除染剤中に抽出している。しかしながら、自然環境、例えば土壌や道路、住居の表面（屋根や壁、窓）が汚染された場合は除染規模が大きくなるため、除染剤を大量に環境へ散布することになり、従来のような合成界面活性剤を使用すると自然分解されないため、汚染廃液との分離が必要であった。また、特許文献１の除染剤は酸性溶液であるため、中和工程が発生するなど除染効率が悪い上に、酸性でガス化するヨウ素１３１などには適用できなかった。
　一方、特許文献２には、天然の界面活性剤であるバイオサーファクタントで汚染土壌を修復する方法が開示されている。
特開２００９－５２９５５号公報 特表２００８－５２８０２９号公報
　上記のとおり、従来の除染剤には、環境への適用に課題があり適用範囲が限られているものがあった。また、天然の界面活性剤を利用する方法もしられていた。しかし、その性能は十分なものではなかった。
　そこで本発明は、自然界で分解されるため使用後に回収する必要が無く、大規模な使用も可能である高性能な除染剤、および当該除染剤を用いた除染方法と除染システムを提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題に基づき鋭意検討を行った結果、天然の界面活性剤であるバイオサーファクタントが高い除染性能を有すると共に、自然界で分解されるため使用後に回収する必要が無く、大規模に使用可能であること、また、特定の添加剤と組み合わせれば高い浄化性能が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　本発明を以下に示す。
［１］　バイオサーファクタントと、無機アンモニウム塩、有機キレート、活性炭およびアルギン酸塩から選択される１以上の添加剤を含有することを特徴とする除染剤。
［２］　バイオサーファクタントがリポペプチド化合物、またはその塩である［１］に記載の除染剤。
［３］　バイオサーファクタントが、下記式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  
（式中、＊は光学活性点を表す。Ｘは、ロイシン、イソロイシン、バリンから選ばれるアミノ酸を表し、Ｒは、炭素数１～２０の直鎖アルキル基、または分岐アルキル基を表す。Ｍは、水素、或いはアルカリ金属、アルカリ土類金属、または置換されていても良いアンモニウムを表す。）で表されるサーファクチンまたはその塩である［１］または［２］に記載の除染剤。
［４］　除染対象が放射性物質であることを特徴とする、［１］から［３］のいずれかに記載の除染剤。
［５］　除染剤としての使用のためのバイオサーファクタントと、無機アンモニウム塩、有機キレートおよび活性炭から選択される１以上の添加剤との組合せ。
［６］　汚染された土壌、道路または家屋の除染に使用するものである［５］に記載のバイオサーファクタントと、無機アンモニウム塩、有機キレートおよび活性炭から選択される１以上の添加剤との組合せ。
［７］　除染対象物質と、［１］～［４］の何れかに記載の除染剤を接触させる工程を含むことを特徴とする除染方法。
［８］　除染対象物質が、汚染された土壌、道路または家屋である［７］に記載の除染方法。
［９］　［１］～［４］のいずれかに記載の除染剤を含むことを特徴とする除染装置。
［１０］　［１］～［４］のいずれかに記載の除染剤を使用することを特徴とする除染システム。
　本発明における除染剤を使用すると、従来の衣類や工具だけでなく、建物や道路、更には、従来では不可能であった粘土からの放射性物質の抽出ができる。また、自然界で分解されるため使用後に回収する必要が無く、大規模な使用も可能である。よって、本発明に係る除染剤は、土壌、コンクリート、アスファルト等の大規模な環境での除染に適用できる。
本発明の実施例６、比較例４、５に係る分散能試験比較試験の結果を示す図である。
　本発明について、以下に詳述する。
　本発明における除染剤はバイオサーファクタントと、無機アンモニウム塩、有機キレートおよび活性炭から選択される１以上の添加剤を含有することを特徴とする。
　バイオサーファクタントとは、微生物により生産される天然の界面活性剤であり、生分解性が高く、人体に対する皮膚刺激性が低いため環境や人体への安全性が極めて高い化合物である。化合物例としては、糖脂質のマンノシルエリスリトールリピッドやソホロリピッド、トレハロースリピッド、ラムノリピッドの他、脂肪酸のスピクリスポール酸、ポリマーのエマルザン、リポペプチド化合物等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
　本発明におけるバイオサーファクタントは、上記の中でも、特にリポペプチド化合物が好ましく、例えば、サーファクチン、アルスロファクチン等が挙げられ、これらの塩も含まれる。また、さらに具体的には、バチラス・ズブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｕｂｔｉｌｉｓ）等のバチルス属細菌により生産されるものが挙げられ、好ましい例としてサーファクチンまたはその塩が挙げられる。
　ここで、サーファクチンまたはその塩は、下記式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  
（以下、化合物（１）とする）で表される。
　式（１）中、＊は光学活性点を表す。
　Ｘは、Ｌ－ロイシン、Ｌ－イソロイシン、およびＬ－バリンから選ばれる、いずれか１種のアミノ酸を表す。
　Ｒは、炭素数１～２０の直鎖アルキル基または炭素数１～２０の分岐アルキル基を表す。
　ここで、炭素数１～２０の直鎖アルキル基は、炭素数が１以上２０以下の一価直鎖状炭化水素基をいう。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコサニル基などが挙げられる。
　また、炭素数１～２０の分岐アルキル基は、炭素数が１以上２０以下の一価分岐状炭化水素基をいう。例えば、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、イソヘキシル基、７－メチルオクチル基、８－メチルノニル基、９－メチルデシル基、１０－メチルウンデシル基、１１－メチルドデシル基、６－メチルオクチル基、７－メチルノニル基、８－メチルデシル基、９－メチルウンデシル基、１０－メチルドデシル基などが挙げられる。
　Ｒ基の炭素数としては、当該部分が疎水性となるように４以上が好ましく、６以上がより好ましく、８以上がさらに好ましく、１０以上が特に好ましい。一方、炭素数が多過ぎると合成が難しくなる場合があり得るので、当該炭素数としては１８以下が好ましく、１６以下がより好ましい。
　これらは、１または２以上の置換基で置換されていてもよい。置換基としては、アミノ基、ヒドロキシル基、フェニル基などのアリール基、アルカノイル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
　Ｍは、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属または置換されていても良いアンモニウムを挙げることができ、サーファクチンと塩を形成するものであれば特に限定されるものではない。
　ここで、アルカリ金属としては特に限定されないが、リチウム、ナトリウム、カリウムなどを表す。
　アルカリ土類金属としては特に限定されないが、ベリリウム、マグネシウム、カルシウムなどを表す。
　アンモニウムは、サーファクチンと塩を形成するものであれば特に限定されず、置換されていても良い。このようなアンモニウムとしては、無置換アンモニウム（ＮＨ4 +）の他、一置換アンモニウム、二置換アンモニウム、三置換アンモニウムおよび四置換アンモニウムが挙げられる。
　アンモニウムの置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基等のアルキル基、ベンジル基、メチルベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、フェニル基、トルイル基、キシリル基等のアリール基等の有機基が挙げられる。
　アンモニウムとしては、より具体的には、メチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ベンジルアンモニウム、アニリニウム、ジエチルアンモニウム、ジシクロヘキシルアンモニウム、ピロリジニウム、モルホリニウム、Ｎ－ベンジル－Ｎ－エチルアンモニウム、Ｎ－エチルアニリニウム、トリエチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ピリジニウム等が挙げられる。これらの有機基は、更に１または２以上の置換基で置換されていても良い。
　上記バイオサーファクタントは１種、または２種以上使用しても良い。例えば、サーファクチン、或いはその塩とマンノシルエリスリトールリピッドやソホロリピッドなどの糖脂質、サーファクチン、或いはその塩とスピクリスポール酸などの脂肪酸類、サーファクチン、或いはその塩とエマルザンなどのポリマー、サーファクチン、或いはその塩とアルスロファクチンなどのリポペプチド化合物などの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　なお、本発明におけるバイオサーファクタントは、微生物の発酵由来に限らず、化学合成法によって得られるものでも同様に使用できる。
　本発明の除染剤に用いるバイオサーファクタントは、精製品であっても、未精製、例えば培養液のまま使用することも出来る。また、粉末であっても水溶液であっても良い。
　本発明における除染剤中のバイオサーファクタント使用量は、特に制限は無いが、水溶液の場合には、重量比の下限値は、０．０００００１重量％以上、好ましくは０．００００１重量％以上、更に好ましくは０．０００１重量％以上、最も好ましくは０．０１重量％以上であり、上限値は、５０重量％以下、好ましくは１０重量％以下、更に好ましくは１重量％以下である。
　本発明に係る除染剤は、バイオサーファクタントに加え、無機アンモニウム塩、有機キレート、活性炭およびアルギン酸塩から選択される１以上の添加剤を含有する。
　理由は明らかではないが、バイオサーファクタントに無機アンモニウム塩を併用すると、除染効果が明らかに向上する。無機アンモニウム塩としては、例えば、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウムを挙げることができる。無機アンモニウム塩は、これらから１つを選択して使用してもよいし、２つ以上を選択して組み合わせて使用してもよい。
　本発明に係る除染剤中の無機アンモニウム塩の量は、特に制限は無いが、例えば、０．０１重量％以上、５０重量％以下とすることが好ましい。当該量としては、０．１重量％以上がより好ましく、１％以上がさらに好ましく、また、１０重量％以下がより好ましく、５重量％以下がさらに好ましい。
　有機キレートは、金属イオンなどの汚染物質に配位し、除去する作用を有するものである。かかる有機キレートとしては、例えば、Ｌ－グルタミン酸二酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、シュウ酸塩、リンゴ酸塩、グルコン酸塩、フィチン酸塩を挙げることができる。なお、これら有機キレートはフリー体を用いることもできるが、環境ｐＨを低下するなどの問題があるため、塩を用いることが好ましい。塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩やマグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩を挙げることができる。
　除染剤中の有機キレートの使用量は、特に制限は無いが、例えば、０．０１重量％以上、５０重量％以下が好ましい。当該量としては、０．１重量％以上がより好ましく、１％以上がさらに好ましく、また、１０重量％以下がより好ましく、５重量％以下がさらに好ましい。
　活性炭は、汚染物質をその細孔内に吸着し、除去する作用を有するものである。活性炭の粒径や細孔径などは、適宜調整すればよい。
　除染剤中の活性炭の使用量は、特に制限は無いが、例えば、０．０１重量％以上、１０重量％以下が好ましい。当該量としては、０．１重量％以上がより好ましく、０．５％以上がさらに好ましく、また、５重量％以下がより好ましく、２重量％以下がさらに好ましい。
　理由は明らかではないが、バイオサーファクタントに無アルギン酸塩を併用すると、除染効果が明らかに向上する。アルギン酸塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩やマグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩を挙げることができる。
　除染剤中の増粘剤の使用量は、特に制限は無いが、例えば、０．００１重量％以上、２０重量％以下が好ましい。当該量としては、０．０１重量％以上がより好ましく、０．１重量％以上がさらに好ましく、また、１０重量％以下がより好ましく、１重量％以下がさらに好ましい。
　また、バイオサーファクタントと特定の添加剤を含有する除染剤の形態は、例えば、粉末状、溶液状、泡状、ペースト状等、特に限定されるものではないが、好ましい使用形態は、水溶液、またはそれらの溶液を泡沫化したものである。
　なお、除染剤の溶液は、上述したように各成分が適切に濃度調整された溶液を予め作成して、汚染現場に運搬して使用しても良いし、高濃度溶液を汚染現場まで運搬して希釈しても良く、特にこれらに限られるものではない。
　本発明における除染剤には、バイオサーファクタントと特定の添加剤以外に、一般的な除染剤に用いられる他の成分も併用することができる。ここで、一般的な除染剤とは、例えば、水を主成分とする水系除染剤、塩基成分含むアルカリ除染剤、酸成分を含む酸性除染剤、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　一般的な除染剤に用いられる他の成分、すなわち、本発明の除染剤に用いる併用成分としては、例えば、グリセリンなどの多価アルコール、パルミチン酸、ミリスチン酸などの高級脂肪酸、及びその誘導体、ラウリルアルコール、セチルアルコールなどの高級アルコール、及びその誘導体、クエン酸、酒石酸、乳酸等の有機酸、及びその誘導体、ポリオキシエチレンアルキルエーテルや多価アルコール脂肪酸エステルなどの非イオン性界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩やポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などのアニオン性界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩などのカチオン性界面活性剤、アルキルジメチルベタインなどの両性のベタイン型界面活性剤、メチルセルロース、ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子、コハク酸、炭酸塩、炭酸水素酸塩などのｐＨ調整剤、ペクチン、キサンタンガムなどの増粘剤、塩化カリウムやリン酸カリウムなどの無機肥料、牛糞、鶏糞、骨粉などの有機肥料、エチレングリコールや不凍タンパク質などの不凍成分、苛性塩、アンモニアなどの塩基、塩酸、硫酸、硝酸などの鉱酸、メタノールやエタノールなどの低級アルコール、水等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
　本発明の除染剤に用いる併用成分の中でも、特に、土壌や道路、家屋などの除染効率を上げるためには、無機肥料、キレート剤、増粘剤等の使用が好ましい。
　無機肥料としてはカリウム塩などを、増粘剤としてはペクチンなどが挙げられる。
　除染剤中の無機肥料の使用量は、特に制限は無いが、例えば、水溶液の場合には、重量比の下限値は、０．０１重量％以上、好ましくは０．１重量％以上、最も好ましくは１％以上であり、上限値は、５０重量％以下、好ましくは１０重量％以下、更に好ましくは５重量％以下である。
　除染剤中の増粘剤の使用量は、特に制限は無いが、例えば、重量比の下限値は、０．００１重量％以上、好ましくは０．０１重量％以上、最も好ましくは０．１重量％以上であり、上限値は、２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下、更に好ましくは１重量％以下である。
　バイオサーファクタントは、除染剤の主成分として用いるだけではなく、除染のための助剤としても使用できる。
　助剤とは、除洗剤の機能改善や機能補助することを意味し、助剤を加えることで、除染率の向上や再汚染の防止、液性状やハンドリングの改善等の効果が得られる場合がある。
　本発明の除染剤が、除去可能な物質としては、放射性物質の他にも重金属などが挙げられる。
　放射性物質としては、放射能を有していれば特に制限されないが、例えば、ウラン、プルトニウム、トリウムの他、ストロンチウム、ヨウ素、セシウム、カリウム、炭素、トリチウム、コバルト、クリプトン、ジルコニウム、ルテニウム、セリウムなどの放射性同位体、及びそれらの塩が挙げられる。
　重金属としては、例えば、鉄、鉛、金、白金、銀、銅、クロム、カドミウム、水銀、亜鉛、砒素、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブテン、タングステン、錫、ビスマスやそれらの塩が挙げられる。
　本発明の除染剤の使用方法、即ち除染方法は、特に制限されないが、例えば、汚染対象が衣類であれば、容器や洗濯機の中で除染剤を混合し、脱水して衣類と汚染廃液を分離する方法が挙げられる。
　除染対象が原子力設備で発生した工具などの金属廃棄物の場合には、容器内で除染剤を含む水溶液を混合するか、或いは除染剤を含む水溶液に浸漬する方法が挙げられる。
　除染対象が土壌の場合には、汚染土壌と除染剤を混合した後、振動篩や遠心機などの分離機で汚染廃液と土壌を分別するなどの方法が挙げられる。
　汚染土壌と除染剤の混合方法としては、容器内でシャベルなどを用いて人為的に混合する方法の他、汚染土壌をコンベアで連続的に混合槽に投入し、同時に除染剤を混合槽に連続投入する自動混合システムなどが挙げられるが、これらに限られたものではない。なお、混合した後は、分級機などで固液分離すれば、除染後の土壌は自然界に戻すことも可能である。
　除染対象が水田の場合には、除染剤を散布した後、代掻きにて微細な泥を分散し、上澄みを廃棄する方法が挙げられる。
　本発明の除染剤に用いるバイオサーファクタントの臨界ミセル濃度は極めて低いため、分散能も高く効率良く泥を分散できる。
　除染剤を散布する方法は、特に制限されないが、水を張った水田に除染剤を散布しても良いし、給水する際に給水口付近で少量ずつ投入しても良い。
　除染対象が道路の他、建物の屋根、窓、外壁等の場合には、洗浄対象となる道路や建物に除染剤を散布した後、汚染廃液をバキュームなどで吸引して回収する方法が挙げられる。
　除染剤を散布する方法は特に制限されず、容器に充填してから散布する方法、貯蔵容器、或いはタンクなどからポンプ圧送により放射する方法、噴霧器を用いる方法などが挙げられる。
　また、除染装置やポンプ圧送などで放射する際、先端のノズルに泡発生用ノズルなどを取り付け、除染剤を泡末化して使用しても良い。この場合、放射される除染剤は泡状となることで、除染対象との接触面積、接触時間が長くなる等により、効果的に除染できる。特に、バイオサーファクタントは泡安定性に優れるため効果的である。
　本発明の除染剤を泡末化する方法としては、例えば、放水時に空気を取り込む泡発生用のノズルを使用する方法、或いは、予め混合器内で除染剤を泡状とする方法（マイクロバブル装置やナノバブル装置）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　除洗剤を泡沫化して使用する場合、屋根など高所を除染する際に特に有効である。従来技術である高圧洗浄機を用いた除染では、高圧による物理的洗浄効果を維持すべく、対象物に１ｍ程度の近距離で吹きつけるため足場を組んで高所に上る必要がある。足場は高所作業の際、安全確保のために必要であるものの、多くの家屋を除染する場合は、時間を要し非効率である。一方、本発明の除染剤を用いる場合は、泡沫化して遠方から吹き付けるだけでも効果があるため、ヒトが持ち運び出来る程度の土台さえあれば、高所も用意に除染でき、多くの家屋を効率良く除染できる。土台から屋根に届く程度の長尺ポリッシャーやブラシなどを用いれば、更に効率良く除染可能である。
　除染後に発生した汚染廃液の処理法としては、バイノス（株式会社日本バイオマス研究所）やゼオライトなどの吸着剤を用いて廃液を無害化して、焼却、或いは環境へ戻す方法が挙げられるが、特にこれらに制限されない。
　なお、除染剤にカルボキシル基を有するバイオサーファクタントを使用した場合、洗浄後のバイオサーファクタントを含む汚染廃液は、塩化カルシウム、或いは該溶液を添加することで発生した泡を直ちに消すことが可能であり、更に該サーファクタントはカルシウム塩として沈殿するため、汚染廃液との分離が容易である。
　本発明の除染剤は、汚染防止剤としても使用できる。すなわち、汚染が生じる前に本発明の除染剤を混合しておくことにより、汚染の程度を抑えることができる。
　本発明の除染剤は、従来の除染剤や水に比べ除染効果が向上する。
　除染効果は、特に制限されないが、例えば、除染前後の汚染対象物中に含まれる汚染金属を定量する方法や、洗浄後の除洗剤に含まれる汚染金属を定量し、汚染対象物と比較することで評価可能である。目的とする汚染金属を定量する方法は、特に制限されないが、例えばイオンクロマトグラフィーや誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）や原子吸光分析などが挙げられる。
　放射性物質の中でも特にセシウムは一度土壌中の粘土に吸着されると水には抽出されないため、土壌の除染に関して本発明のバイオサーファクタントは特に効果的である。
　なお、放射性物質の定量は、上述した定量法以外に放射性元素から発せられる放射線量を測定することで把握できる。測定方法は、例えば、ガイガーミューラー（ＧＭ）計数管やシンチレーション検出器、半導体検出器などを用いた方法によって可能である。
　また、放射性物質の除染効果は、特に制限されないが上述のような線量計にて除染前後の放射線量を比較して評価可能である。
　本発明における除染装置および除染システムとは、例えば、バイオサーファクタントと特定の添加剤を汚染対象物質に散布する手段、汚染廃液を回収する手段、及び、回収した汚染廃液をバイノスやゼオライトなどの吸着剤を用いて放射性物質を除去する手段等、除染を目的として相互に関連する手段を要素として体系的に構成された系を意味する。
　バイオサーファクタントと特定の添加剤を汚染対象物質に散布する手段としては、例えば、コンプレッサー、ホース、ノズルの組合せを挙げることができる。
　汚染廃液を回収する手段としては、例えば、フィルター、遠心分離機、水などを用いる洗浄機などを挙げることができる。
　なお、除染装置および除染システムを構成する手段としては、他にも、バイオサーファクタントと特定の添加剤を散布した後にブラッシングする手段、放射性物質が除かれた水を高濃度除染剤の希釈や濯ぎ等に再利用する手段、等が挙げられ、より高い除染効果が期待できる系、洗浄液量の総量を低減できる系等、全体として除染に貢献できる系に用いられれば良い。
　上述のように、本発明の除染剤の適用範囲は、汚染対象として従来の作業員の衣類、原子力施設などで発生した工具などの金属廃棄物の他、建物の屋根、窓、外壁を含む建物表面や道路の路面、水田、農地などの土壌まで幅広い除染に適用できる。
　なお、本発明の除染剤は放射性物質が吸着しやすい粘土も除染できることから、汚染物を水溶液などに浸漬し粘土と混合させて放射性物質を汚染物から粘土に移行させた後、粘土を除染する方法も可能である。
　本願は、２０１１年１０月３１日に出願された日本国特許出願第２０１１－２３９３９０号および２０１２年３月６日に出願された日本国特許出願第２０１２－０４９４３５号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１１年１０月３１日に出願された日本国特許出願第２０１１－２３９３９０号および２０１２年３月６日に出願された日本国特許出願第２０１２－０４９４３５号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
　以下に本発明の具体的な実施例を示す。しかし、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
　実施例１～３　非放射性セシウムを用いたモデル実験
　ベントナイト（三立砿業株式会社製，２５０ＳＡ－Ｂ）１００ｇに塩化セシウム０．１２ｇと水１５０ｇを加えて混合し、真空下、４０℃で減圧乾燥して、塩化セシウムを含む汚染土壌モデル１０１ｇを作製した。当該汚染土壌モデルに含まれるＣｓイオン濃度は７９９ｐｐｍであった。このように調製したベントナイト２ｇに表１記載の化合物を含む水溶液１０ｇ（５倍重量　対調製済みベントナイト）を加えて室温下１ｈ攪拌した後、遠心分離により上澄み液を取得し、上澄み液中のＣｓ濃度をイオンクロマトグラフィーにて定量した。なお、除去率は、下式にて算出し、結果を表１に纏めた。
　　除去率（％）＝［（上澄み中のＣｓ量）／（除染前のベントナイト中のＣｓ量）］×１００
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　分析条件：イオンクロマトグラフィー
　　装置：　島津１０Ａシリーズ
　　カラム：　Ｓｈｉｍ－ｐａｃｋ　ＩＣ－Ｃ１
　　カラム温度：　４０℃
　　検出：　電気伝導度（ゲイン；１μＳ／ｃｍ，レスポンス；１秒，極性；＋）
　　移動相：　５ｍＭ硝酸水溶液
　　流速：　１．５ｍｌ／ｍｉｎ
　比較例１～２
　水または合成界面活性剤ＴＷＥＥＮ２０を用いた以外は上記実施例と同様にして、土壌からのセシウム除去率を評価した。結果を表１に示す。
　比較例３
　塩化セシウム２５ｇを水１０Ｌに溶解した後、山砂（産地；東和）１３０ｋｇに加えて混合し、塩化セシウムを含む汚染土壌モデル１４０ｋｇを作成した。当該汚染土壌モデルに含まれるＣｓイオン濃度は１４２ｐｐｍであった。この土壌に表１記載の組成からなる水溶液（除染剤）を土壌に対し約４２０ｋｇ（３倍重量対土壌）加えて、振動篩いにて固液分離した後、取得した土壌を同様の除洗剤で洗浄する操作を４回繰り返した。即ち、洗浄回数は合計５回とした。総洗浄液量は約２１００ｋｇであり、汚染土壌モデルに対して１５倍重量であった。振動篩いから排出された液中のセシウム濃度をイオンクロマトグラフィーにて定量した。結果を表１に示す。なお、除去率の計算方法は実施例１～３と同様に行った。
　実施例４～５　汚染防止効果
　砂４ｇに汚染防止剤として実施例３と同じ組成の除染剤２０ｇを加えて１時間攪拌した後、塩化セシウム０．０４ｇを加えて、更に１時間攪拌した。遠心分離により上澄みを取得し、上澄み中のセシウム濃度をイオンクロマトグラフィーにて定量した（試験区）。
　一方、塩化セシウム０．０４ｇと砂４ｇ、水１６ｇを混合して土壌汚染モデルを作製した後、高濃度除洗剤（サーファクチンナトリウム０．５％，硫酸アンモニウム５％，クエン酸三ナトリウム５％）を４ｇ加えて１時間攪拌した。当該実験において、希釈後の除洗剤成分の濃度は実施例２と同じである。その後、遠心分離により上澄みを取得し、上澄み中のセシウム濃度を定量した（対照区）。各試験区につき、下式にて土壌へのセシウム移行率を算出し、汚染防止効果を確認した。
　　移行率(％)＝［上澄み中のＣｓ量（試験１ｈ後）／上澄み中のＣｓ量（初発）］×１００
　その結果、各移行率は、試験区１６％／対照区８８％となり、サーファクチンナトリウムと特定の添加剤を含む除染剤の汚染防止効果が確認できた。
　実施例６　分散能比較試験
　０．０１ｗｔ％サーファクチンナトリウム水溶液５０ｍｌに活性炭（関東化学製，粒径２０μｍ）０．５ｇを加えて混合し、３０分間超音波処理して分散した。５０℃にて静置し、経時的に水面近くから１ｍＬサンプリングし、吸光度（６６０ｎｍ）を測定して水溶液の濁りを評価した。結果を図１に示す。
　比較例４～５
　活性炭を含むサーファクチンナトリウム水溶液に代わりに、０．０１ｗｔ％ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）水溶液または水を用いた以外は、実施例６と同様の評価を行った。結果を図１に示す。
　活性炭微粒子は汚染物質の吸着作用がある。また、上記実施例のとおり、サーファクチンナトリウムのみでも浄化作用を示す。さらに、図１に示すように、一般的な界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウムに比べ、サーファクチンナトリウムは、活性炭微粒子に対して非常に優れた分散作用を示す。従って、サーファクチンナトリウムと活性炭を含む除染剤は、それぞれの性能を十分に発揮することができ、相乗的な除染効果を示すと考えられる。
　比較例６　放射性セシウムの除染実験
　簡易放射線測定器（クリアパルス製，Ａ２７００）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定したコンクリート土間３．３ｍ2（１．５ｍ×２．２ｍ）に除染剤（０.１ｗｔ％サーファクチンナトリウム水溶液）を約７．５Ｌ散布し、デッキブラシにて磨いた後、ハンディクリーナーにて廃液を吸引、回収した。自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　比較例７
　簡易放射線測定器（クリアパルス製，Ａ２７００）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定したコンクリート土間３．３ｍ2（１．５ｍ×２．２ｍ）に水道水５５０Ｌを高圧洗浄機にて約１ｍの距離から打付けた後、自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。
　比較例８
　ＧＭサーベイメーター（Ｌｕｄｌｕｍ製，Ｍｏｄｅｌ３）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定したアスファルト面の道路１ｍ2（１ｍ×１ｍ）に除染剤（０.１ｗｔ％サーファクチンナトリウム水溶液）を約０．３Ｌ散布し、金ブラシにて磨きながら吸引して廃液を回収した。更に水道水１Ｌ程度にて濯いだ後、廃液を吸引して回収し、自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。なお、測定時には測定点の周囲を鉛で遮蔽し、空間線量（高さ１ｍ）は２．１μＳｖ／ｈであった。
　実施例７
　ＧＭサーベイメーター（Ｌｕｄｌｕｍ製，Ｍｏｄｅｌ３）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定したアスファルト面の道路１ｍ2（１ｍ×１ｍ）に除染剤（０.１ｗｔ％サーファクチンナトリウム水溶液とアルギン酸ナトリウム０．２ｗｔ％を含む水溶液）を約０．３Ｌ散布し、金ブラシにて磨きながら吸引して廃液を回収した。更にお湯（約６０℃）１Ｌ程度にて濯いだ後、廃液を吸引して回収し、自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。なお、測定時には測定点の周囲を鉛で遮蔽し、空間線量（高さ１ｍ）は２．１μＳｖ／ｈであった。
　実施例８
　ＧＭサーベイメーター（Ｌｕｄｌｕｍ製，Ｍｏｄｅｌ３）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定した日本瓦の屋根２８ｍ2に除染剤（サーファクチンナトリウム０．１ｗｔ％とアルギン酸ナトリウム０．２ｗｔ％を含む水溶液）を泡沫化ノズルにて２６Ｌ散布し、水道水２４Ｌにて濯いだ後、自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。なお、測定時には測定点の周囲を鉛で遮蔽し、空間線量（高さ１ｍ）は１．９μＳｖ／ｈであった。
　実施例９
　ＧＭサーベイメーター（Ｌｕｄｌｕｍ製，Ｍｏｄｅｌ３）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定した日本瓦の屋根２８ｍ2に除染剤（サーファクチンナトリウム０．１ｗｔ％とアルギン酸ナトリウム０．２ｗｔ％を含む水溶液）を泡沫化ノズルにて２６Ｌ散布し、水道水２４Ｌにて濯いだ後、更に、長尺のポリッシャーを用いて水道水約６Ｌで濯ぎながらブラッシングし、自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。なお、測定時には測定点の周囲を鉛で遮蔽し、空間線量（高さ１ｍ）は１．９μＳｖ／ｈであった。
　比較例９
　ＧＭサーベイメーター（Ｌｕｄｌｕｍ製，Ｍｏｄｅｌ３）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定した日本瓦の屋根５ｍ2に水道水約１２０Ｌを高圧洗浄機にて約１ｍの距離から打付けた後、自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。なお、測定時には測定点の周囲を鉛で遮蔽し、空間線量（高さ１ｍ）は１．４μＳｖ／ｈであった。
　比較例１０
　ＧＭサーベイメーター（Ｌｕｄｌｕｍ製，Ｍｏｄｅｌ３）にて予め線量（高さ１ｃｍ）を測定した芝生約１ｍ2に除染剤（サーファクチンナトリウム０．１ｗｔ％水溶液）を１Ｌ散布し、廃液を吸引してから自然乾燥後、事前に測定した箇所の線量を測定し、その低下率を基に除去率を算出した。結果を表２に示す。なお、測定時には測定点の周囲を鉛で遮蔽し、空間線量（高さ１ｍ）は１．２μＳｖ／ｈであった。
　以上より、サーファクチンナトリウムを含む除染剤を用いることで、これまで困難であった粘土からもセシウム塩をある程度低減できるが、硫酸アンモニウム、クエン酸３Ｎａを併用することで、粘土からの除去率の倍増効果が確認できた（表１）。
　また、本発明の除染剤は、家屋や道路などの生活圏の除染においては、従来技術の高圧水洗浄に比べ除染率が高いだけでなく、洗浄液量（発生廃液量）を１／１０量以下に低減でき、汚染水処理における負荷低減効果についても確認できた（表２）。
　このように、本発明の除染剤は、土壌や道路、一般家屋などを含む広範な用途に適した、高効率かつ現実的な除染剤である。

Claims (10)

  1. 　バイオサーファクタントと、無機アンモニウム塩、有機キレート、活性炭およびアルギン酸塩から選択される１以上の添加剤を含有することを特徴とする除染剤。
  2. 　バイオサーファクタントがリポペプチド化合物、またはその塩である請求項１に記載の除染剤。
  3. 　バイオサーファクタントが、下記式（１）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
      （式中、＊は光学活性点を表す。Ｘは、ロイシン、イソロイシン、バリンから選ばれるアミノ酸を表し、Ｒは、炭素数１～２０の直鎖アルキル基、または分岐アルキル基を表す。Ｍは、水素、或いはアルカリ金属、アルカリ土類金属、または置換されていても良いアンモニウムを表す。）で表されるサーファクチンまたはその塩である請求項１または２に記載の除染剤。
  4. 　除染対象が放射性物質であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の除染剤。
  5. 　除染剤としての使用のためのバイオサーファクタントと、無機アンモニウム塩、有機キレート、活性炭およびアルギン酸塩から選択される１以上の添加剤との組合せ。
  6. 　汚染された土壌、道路または家屋の除染に使用するものである請求項５に記載のバイオサーファクタントと、無機アンモニウム塩、有機キレート、活性炭およびアルギン酸塩から選択される１以上の添加剤との組合せ。
  7. 　除染対象物質と、請求項１～４の何れかに記載の除染剤を接触させる工程を含むことを特徴とする除染方法。
  8. 　除染対象物質が、汚染された土壌、道路または家屋である請求項７に記載の除染方法。
  9. 　請求項１～４のいずれかに記載の除染剤を含むことを特徴とする除染装置。
  10. 　請求項１～４のいずれかに記載の除染剤を使用することを特徴とする除染システム。
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