(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶存態の放射性物質又はヒ素又はリンを含む汚染水を浄化する方法であって、前記溶存態の放射性物質又はヒ素又はリンを含む汚染水にカルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウムから選ばれた何れかの１種又は２種以上の金属イオンから選ばれた陽イオンおよび／またはリン酸イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、水酸化イオンから選ばれた何れかの１種又は２種以上陰イオンを添加して放射性物質又はヒ素を含む微粒子状コロイドに形態変化させた後、前記放射性物質又はヒ素又はリンを含む微粒子状コロイドを平均粒径３０ミクロン以下の微粒子状イオン交換樹脂または前記平均粒径３０ミクロン以下の微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体に通流させ、前記放射性化合物又はヒ素又はリンを含む微粒子状コロイドを除去することを特徴とする汚染水を浄化する方法。
【請求項２】
前記汚染水が、放射性物質又はヒ素を含むことを特徴とする請求項１に記載の汚染水を浄化する方法。
【請求項３】
放射性物質又はヒ素又はリンを含むコロイドを吸着して浄化能力の低下した微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体を、酸含有水溶液、アルカリ含有水溶液、酸含有有機溶媒、アルカリ含有有機溶媒の１種又は２種以上に接触させて、前記微粒子状イオン交換樹脂表層に物理吸着された前記微粒子状コロイドを溶解して、前記溶液又は溶媒中に流出させることで、微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体の物理的吸着能力を回復させることを特徴とする請求項１又は請求項２の汚染水を浄化する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
水中に混在して健康被害を与える有害物質は、イオン成分、微生物や色素，悪臭成分、微粒子状の懸濁物質等と多種多様であるが、本発明で言う有害物質は、極微量存在するだけで重篤な健康被害を与える放射性セシウムやヒ素等で代表される有害物質を意味する。これら有害成分を効率的に除去して健康被害の少ない安全な水を調製する技術に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
自然的原因や産業活動などに由来する汚染物質による土壌、水質環境の汚染に対する環境汚染を防止する技術の必要性が高まってきている。福島原発事故により発生した放射性物質の除染対策は最重要課題であり、いまだ収束のめどが立っていない被害を最小限に抑えるべく奮闘している。汚染除去の場合は、広く分布した放射性物質を汚染物から放射線の高い部分を優先的に取り除くことになるので、比較的線量の高い廃棄物が発生することになる。水資源に恵まれた我が国に於いても、災害時に於いては、水道水に替えて健康被害のない飲料水を確保する必要性が高まる。世界的には水不足が深刻で、特にインドやバングラデシュの西ベンガル周辺では、地下水のヒ素汚染が世界最大規模で発生していることが明らかになってから久しいが、現時点でも適切な方策がなく、水質基準を満足する健康被害のない飲料水を経済的に生産するための技術が要望されている。
【０００３】
放射性物質を分離する素材としてゼオライトが用いられるが、吸着容量が少なく、焼却処理が出来ない為に廃棄物が多量に発生する難点がある。イオン交換樹脂は優れた吸着機能を持っているが、特に海水等の多量の溶存態化合物が混入した汚染水の浄化には、通常の水処理に用いられるイオン交換樹脂では十分な除去性能は期待できない為、そのような環境でも選択的かつ効率的にセシウム等の放射性物質を分離できる処理技術の開発が急務とされている。濾過膜やイオン交換濾紙では放射性セシウムの除去の難しいことが内閣府原子力被災者生活支援チームから報告されたプレスリリース内でも紹介されている。現在ゼオライト、不溶性フェロシアン化鉄、結晶質四チタン酸繊維、チタノシリケート（ＣＳＴ）、電子線グラフト重合により調製したモリブデン酸基を導入した捕集剤やそれを用いたカートリッジ等による除染技術が開示されている。
【０００４】
イオン交換樹脂を用いて水中に溶解した放射性物質を効率的に分離した先行例はない。その最大の理由は、汚染水中に含有されている有害成分の量に対して共存成分が圧倒的に多く、経済的視点から適用することは難しいと考えられていた。更に市販の粉末イオン交換樹脂には放射性物質の分離に適したものが無く、更に前記粉末イオン交換樹脂の再生が難しい上に、操作性に難点があり、樹脂そのものが高価であったためと考えられる。
【０００５】
産業界に於いて粉末イオン交換樹脂を利用した先行例は、原子力発電所や薬品業界に於いて公知であるが、これら業界で使用されている粉末イオン交換樹脂は、比較的粒径が大きく、粒度分布３８〜２５０ミクロンに調整されたものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】セシウムをどうする（福島原発事故、除染の為の基礎知識）小松優監修日本イオン工学会編、２０１２年１２月２８日初版発行
【非特許文献２】日本原子力研究開発機構：プレス発表
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２１２８８１
【特許文献２】特開２００３−２４５６８７
【特許文献３】特開２００４−２０３９８８
【特許文献４】特開２００５−１０２６７４
【特許文献５】特開２０１２−１７９００１
【特許文献６】特開２０１２−０１１３４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
汚染水中には多量の溶存態のイオン化合物が存在し、その中に極微量の有害成分が混在している。イオン交換樹脂交換容量に基づく化学的吸着作用を利用して、前記有害成分を選択的に分離することは難しい。汚染水中に存在する多量の溶存態化合物の中からセシウムやヒ素を選択的に優先して微粒子状コロイドに形態変化させる。前記有害成分を含む微粒子状コロイドを、微粒子状イオン交換樹脂固有の物理的吸着作用を利用することで、前記有害成分を効率的に分離除去することを特徴とする汚染水の浄化技術である。
本発明の課題は、汚染水中の有害成分、特に放射性セシウムやヒ素を除去する方法と装置に関する。前記有害成分を溶存態から微粒子状コロイドに形態変化させた後、微粒子状イオン交換樹脂で、微粒子状コロイドを分離除去する技術であり、このような試みは本発明で初めて開示された新しい汚染水の浄化技術である。
【０００９】
汚染水中の微粒子状コロイドを分離する方法として、遠心分離法、浮遊選考鉱法、活性炭等の吸着剤、各種フイルターを用いた濾過法がある。遠心分離法，浮遊選鉱法は、微粒子の分離機能に難点があり適用できない。活性炭は吸着機能も低く、再生方法に難点があり、より優れた吸着剤の開発が急がれている。膜ろ過法は微粒子の分離には優れた技術であるが、装置コストや多量に発生する濃縮液の再処理法に難点があり、低濃度放射性物質を含む汚染水の分離には効率が悪く、０．０１ミクロンのＵＦ膜を適用しても放射性物質を完全に除去出来ないばかりか、膜汚染など課題も多い。ゼオライトやカルシウム系凝集剤等を用いた凝集沈殿法、即ち、セシウム等の放射性物質を凝集剤と共に反応させて生成した汚泥を濾過分別する浄化法が一般的であるが、廃棄物汚泥が多量に発生し、減容化が難しいという致命的な欠陥がある。汚染水の不純物濃度範囲は大きく、多様な汚染水に応じた処理方法を確立すること及び処理方法に応じた適切な技術開発、例えば公共水域の濃度限度である１５０Ｂｑ／ｋｇの放射線濃度にまでより効率的に除染する方法、更には有害成分を除き、安全な飲料水を得る為のカートリッジフイルターを開発することなども重要な課題である。汚染水中の有害成分の種類と量に応じた適切な吸着剤の選択と共に、使用済み吸着剤の再生方法、使用済み廃棄物の後処理方法など総合的に考慮すべき課題が多い。  
【課題を解決するための手段】
【００１０】
放射性物質又はヒ素又はリンを含む微粒子状コロイドを含む汚染水を浄化する方法であって、前記放射性物質又はヒ素又はリンを含む微粒子状コロイドを微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体に通流させ、前記放射性物質またはヒ素またはリンを含む微粒子状コロイドを除去することを特徴とする汚染水を浄化する方法。
溶存態の放射性物質又はヒ素又はリンを含む汚染水を浄化する方法であって、前記溶存態の放射性物質又はヒ素又はリンを含む汚染水にカルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウムから選ばれた何れかの１種又は２種以上の金属イオンおよび／またはリン酸イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、水酸化イオンから選ばれた何れかの１種又は２種以上の陰イオンを添加して、前記溶存態の放射性物質又はヒ素又はリンを放射性物質又はヒ素またはリン含む微粒子状コロイドに形態変化させた後、前記放射性物質又はヒ素又はリンを含む微粒子状コロイドを微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体に通流させ、前記放射性物質又はヒ素又はリンを含む微粒子状コロイドを除去することを特徴とする汚染水を浄化する方法。
汚染水を浄化する前記汚染水が、放射性物質またはヒ素またはリンを含むことを特徴とする前記汚染水を浄化する方法であり、前記微粒子状イオン交換樹脂が平均粒径３０ミクロン以下とすることで、極微量存在するだけで重篤な健康被害を与える放射性物質やヒ素を含む汚染水を浄化する方法である。（微粒子状イオン交換樹脂の平均粒径は、Ｈｉａｃ／Ｒｏｙｃｏ液中微粒子測定器を用いて計測した価である）。
したことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の汚染水を浄化する方法。
【００１１】
コロイドが吸着された微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体の再生方法であって、前記微粒子状コロイドが吸着された微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体を酸含有水溶液、アルカリ含有水溶液、酸含有有機溶媒、アルカリ含有有機溶媒の1種又は2種以上に接触させて、前記微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体に吸着された前記微粒子状コロイドを脱着させることを特徴とする微粒子状イオン交換樹脂または微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体の再生方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を適用する効果は、健康被害のない安全な水を供給することである。例えば、福島原子力事故により発生した放射能汚染地区の除染に寄与すること、ヒ素等の健康被害に苦しむバングラデシュ国民に安全な飲料水を提供する装置を提供すること、緊急災害時に古井戸等の地下水から健康被害のない安全な飲料水を入手すること、農業排水中のリン等の富栄養化成分の除去対策など大きな効果が期待される。特に福島原発事故で発生した汚染水の除染は急務であり、放射性物質の多いホットスポットの溜り水や除染作業で回収された汚染水は、放射性成分を吸着した大量の微粒子状コロイドを包含しており、本発明方法によりセシウムを始めとする放射性成分を分離除去する効果は大きい。
以下本発明の実施形態を実施例で説明する。
【実施例１】
【００１３】
供給水の前処理
岡崎市羽根町にある溜池の水にリン酸とヒ素を添加して、リン酸含有量５００ｍｇ／Ｌ、ヒ素含量２．５ｍｇ／Ｌ濃度に調製した汚染水に、水酸化カルシウム粉末を添加撹拌して中和（ｐＨ８）することで、リン酸カルシウムを主体とする本発明で言う微粒子状コロイド含有液を得る。この溶液を被検液として次の実験を実施した。
【００１４】
微粒子状イオン交換樹脂包含不織布シート状濾過吸着体の調製方法
市販の粒状イオン交換樹脂を機械粉砕して調製した微粒子状強塩基性陰イオン交換樹脂（商品名、ダイヤイオンＰＡ３１２、平均粒径：１５ミクロン）５０ｇと微粒子状強酸性陽イオン交換樹脂（商品名、ダイヤイオンＰＫ３１６、平均粒径：１７ミクロン）１０ｇと微小繊維状化合物（商品名：セリッシュ）２０ｇをホモゲナイズして調製した液状組成物に、ポリエステル不繊布シートを浸漬混合し、遠心分離して付着水を除いた後、乾燥することで微粒子状イオン交換樹脂を内蔵させた微粒子状イオン交換樹脂包含繊維状濾過吸着体（前記特許：特開２０１２−０１１３４８）を調製した。前記吸着体を内筒に均一に巻き付け、濾過層の厚み３ｃｍ、容積の２，０００ｍｌからなる濾過吸着体を内蔵したカートリッジフイルターをエレメントとする濾過装置を調製した。（前記微粒子状イオン交換樹脂の平均粒径は、Ｈｉａｃ／Ｒｏｙｃｏ液中自動微粒子測定器を用いて計測した価である）。
【００１５】
試験方法
前記微粒子状イオン交換樹脂包含シート状濾過吸着体を内蔵した濾過装置に、前処理をした前記被検液を水道水で希釈してリン酸濃度約５０ｍｇ／Ｌ、ヒ素濃度０．２５ｍｇ／Ｌに調製し、この微粒子状コロイド含有液を供給液として浄化試験を実施した。１時間当たり２０Ｌで通流して、処理液中の微粒子状コロイド含量とリン酸及びヒ素化合物の消長を調べた。
【００１６】
分析方法
リン化合物の除去率を示す特性値として前記微粒子状コロイドの含量を調べた。前記微粒子状コロイド含量は、セル長１ｃｍにおける波長７２０ｎｍの光の透過率：Ｔ７２０ｎｍ１ｃｍを測定して求めた（純水をコントロールとした）。通液処理量は使用した粉末イオン交換樹脂包含吸着体容積の倍数量で表示した。
【００１７】
リン化合物の濃度は、モリブデン酸法を用いて測定した。ヒ素化合物の濃度は、メルコクァントシリーズ（独、ＭＥＲＣＫ社）：簡易分析用試験紙を用いて測定した。
試験結果
被検液の性状
光の透過率（Ｔ７２０ｎｍ、１ｃｍ）：  ９０．１％
リン酸濃度：  約５０ｍｇ／Ｌ，  ヒ素濃度：０．２５ｍｇ／Ｌ
【００１８】
処理液の性状を表１に示す。
【表１】
0005572785.tif 000002
【００１９】
考察
水中に溶解しているヒ素は、溶存態の亜ヒ酸イオン（AsO3）とヒ酸イオン（AsO4）として存在しているが、金属イオン等の陽イオンおよび／または陰イオン、例えばリン酸イオンとカルシウムイオンが存在すると前記ヒ素イオンを吸着して、容易にリン酸カルシウムを主成分とする微粒子状コロイドを生成する。供給水のリン酸濃度は約５０ｍｇ／Ｌと高く、前記微粒子状コロイドを生成しないで微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体に通流した場合、吸着体容積の１０〜２０倍量を通流しただけでリン酸イオンがリークしたが、前記微粒子状コロイドを生成させた後、前記吸着体に通流処理することで処理液中に溶解したリン酸濃度は著しく低下し、イオン交換容量を超えた吸着体容積の１００倍量の供給液を通流しても、リン酸除去率は９０％以上を保持し、溶存態のリン酸５ｐｐｍ以下と少なく、リン酸除去率９０％以上であった。供給水中には０．２５ｍｇ／Ｌと高濃度なヒ素（バングラデッシュ地下水の平均値）を含んでいたが、処理液中の含量は０．０５ｍｇ／Ｌ以下となり、バングラデッシュの水道水基準を満足する浄化水が調製されることが判った。
【００２０】
有害成分を除去する能力の低下した微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体の空隙には多数の微粒子状コロイド（ヒ素を含むリン酸カルシウム）が吸着されている。前記微粒子状コロイドは温塩酸水溶液に浸漬撹拌することで溶出し、有害成分も同時に系外へ排出することが判った。このことはヒ素等の有害成分は、イオン交換樹脂の交換基に強固に吸着されたものではなく、交換基周辺に弱い結合で吸着されている微粒子状コロイドに含まれていることが判った。再生効果を確認する為に、実施例１で使用して能力の低下した前記微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体を用いて、次の再生実験を試みた。
【００２１】
再生操作
カートリッジフイルターをエレメントとする装置処理液出口を再生剤の供給口として、０．５％の塩酸水溶液４０Ｌを６０℃に加温して、精製操作時の通流方向と逆方向で、ＳＶ２０の高速で通流した後、引き続き水酸化カルシウム飽和水溶液を通流して流出液のｐＨが７になったことを確認した後、１サイクル目と同様の供給液を用いて２サイクル目の繰り返し試験を実施したが、１サイクル目と比べて浄化能力の低下はなく、再生が容易に実施出来ることが判った。最も懸念した微生物汚染もなかった。
【００２２】
使用済微粒子状イオン交換樹脂に吸着されたコロイド成分と樹脂との親和力は小さく、それだけに容易に脱着されることが判った。特にカートリッジエレメントの微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性支持体は、低濃度の再生剤を逆洗、高速で通流することで、樹脂表層部に吸着した異物を容易に排出するが、エレメントに固着させている微粒子状イオン交換樹脂を脱離することはなかった。前項の再生操作に示した様に、第１工程：希薄な鉱酸による再生、第２工程：アルカリ性水溶液による中和からなる一連の単純化された再生操作が可能となった。
【実施例２】
【００２３】
微粒子状イオン交換樹脂による放射性物質除去試験
福島県双葉郡大熊町内で路面を高圧洗浄装置による除染作業で回収された汚染水を用いて次の実験を実施した。
【００２４】
テスト用濾過器に微粒子状イオン交換樹脂包含繊維状吸着体約１００ｍｌを充填し、前記汚染水を供給液として、自然濾過で通流し、２Ｌの処理液を調製した。供給液と処理液のＮＴＵ濁度と放射能濃度を日本化学環境センター（郡山市）に依頼して測定した。
【００２５】
試験結果
微粒子状イオン交換樹脂によるセシウムの除去効果を表２に示す。
【表２】
0005572785.tif 000003
＊今回の実験に使用した舗装道路を高圧洗浄回収水には、操作中に多数の粘土鉱物などの金属化合物含む為、回収水中の溶存態セシウムは既にコロイドに形態変化しているので、本実験では前処理を省いたにも拘らず、除去率は９９％と高く、処理水の放射能濃度は公共の水域の濃度限度である１５０Ｂｑ／ｋｇを僅かに上まわる１８２Ｂｑ／ｋｇであった。
【実施例３】
【００２６】
原発事故除染作業で回収された汚染水（福島県双葉郡大熊町内）を用いて、次の実液試験を実施した。高濃度の放射性セシウムを含む汚染水にゼオライト及びカルシウム系凝集剤を加えて、凝集沈殿させた後、沈降汚泥を分離した液をプレフイルター（５０μ）で濾過した処理液に、第一リン酸カルシウムを１０ｐｐｍ添加して、微粒子コロイド生成を促進させた溶液を、本実験の供給液として用いた。
【００２７】
試験方法
ステンレス製の中間規模試験装置の２系列の充填筒（内系１６ｃｍ×高さ３０ｃｍ）に
粉末イオン交換樹脂包含繊維状吸着体を各々５Ｌ充填し、充填筒を直列に配置し、前記供給液１，０００Ｌ（吸着体の１００倍量）を、下向流で１００〜２００Ｌ／Ｈｒの流速で通液した。
【００２８】
試験結果
ＮＴＵ濁度、放射線量は日本化学環境センター（郡山市）に依頼して分析した。
本実験は、福島県内で実施中の高圧洗浄回収水のモデル浄化試験プラント（回収水→凝集沈殿→０．０１ミクロンＵＦ膜→活性炭濾過→処理液）と並行して実施した実液試験結果である。
処理液の性状は、前記モデルプラントの処理液と遜色はなく、微粒子状イオン交換樹脂包含繊維状吸着体を用いた浄化システムは、ＵＦ膜濾過、活性炭濾過からなる一連のシステムに匹敵する優れた浄化機能を持つことが判った。処理水の放射線濃度も４０Ｂｑ／ｋｇと低く、公共水域の濃度限度である１５０Ｂｑ／ｋｇ以下の浄化水を調製出来ることが判った。実証試験結果を表３及び表４に示す。
【００２９】
【表３】
0005572785.tif 000004
【表４】
0005572785.tif 000005
【００３０】
考察
汚染水中に溶解している放射性物質は、海水や粘土鉱物が混入することで形態変化して交換態や懸濁態となり、既に微粒子状コロイドを多数含む汚染水もあるが、放射性物質を溶存態として含む汚染水も多く一様ではない。溶存態を含む汚染水では、金属イオン等の陽イオンおよび／または陰イオンを添加することで、溶存態放射性物質が選択的に反応して容易に微粒子状コロイドに形態変化し、懸濁態となり水中に浮遊する。例えばリン酸イオンやカルシウムイオン等を添加して微粒子コロイドの生成を促進すること、又は前記コロイド生成操作と同時に微粒子状イオン交換樹脂や超微粒子状イオン交換樹脂又は不溶性フェロシアン化物等を添加して、有害成分の除去効率を高めることは良い方法である。
【００３１】
本願で言う微粒子状コロイドは、溶液中に分散して存在するコロイド粒子を特定して表現したものであり、前記コロイド粒子が汚染水中に溶存している放射性物質又はヒ素又はリンを選択的に優先して吸着して生成することを特徴とする。
本願で言う微粒子状イオン交換樹脂は、２５０ミクロン以下の粒径を持つイオン交換樹脂を意味する。イオン交換樹脂は、大別して粒状イオン交換樹脂と微粒子状イオン交換樹脂（粉末イオン交換樹脂）と超微粒子状イオン交換樹脂（懸濁液）に分類されている（食品添加物便覧）。通常使用されている粒状イオン交換樹脂は、平均粒径が約０．５ｍｍの球形の粒状体であり、主として溶液の脱塩、脱色等の広い範囲で用いられている。微粒子状イオン交換樹脂は粒状イオン交換樹脂を機械粉砕して粉末状にしたもので、現在一般に普及している微粒子状イオン交換樹脂（市販品）は、平均粒径１２５ミクロンの粉末イオン交換樹脂であり、用途範囲も狭く薬品業界や原子力業界に於いて利用されているが、近年は膜技術の台頭で需要量は激減している。機械粉砕して調製した平均粒径２０ミクロン前後の特殊な微粒子状粉末イオン交換樹脂が、一部の精製糖業界に於いて、糖液の脱色剤として工業的規模で利用されている（前記特殊な微粒子状粉末イオン交換樹脂はオルガノ株式会社及び伊藤忠製糖株式会社の開発品である）。その他に０．０１ミクロン以下の平均粒径を持ったエマルジョン状の超微粒子状イオン交換樹脂が合成されるが、我が国での生産実績はなく、本格的な使用実績もない。本発明に適用して効果的なイオン交換樹脂は、平均粒径３０ミクロン以下好ましくは平均粒径を１ミクロン前後にまで機械粉砕した微粒子状イオン交換樹脂がよく、前記微粒子状イオン交換樹脂を用いることで、機能性と操作性に優れた粉末イオン交換樹脂包含吸着体を調製出来る。粒状イオン交換樹脂は微粒子化することで比表面積が飛躍的に増大し、通常のイオン交換樹脂には無い固有の物理的吸着作用を発揚することが判った。この優れた作用効果を利用して、汚染水中の有害成分を吸着した微粒子状コロイドを選択的に分離する技術に関する発明である。微粒子状イオン交換樹脂は、粒状イオン交換樹脂の機械粉砕でも合成法でも調製出来る。使用済み粒状イオン交換樹脂を機械粉砕することで、新品イオン交換樹脂に近い機能を備えた安価な微粒子状イオン交換樹脂が調製出来る。
【００３２】
セシウム等の有害成分を含む微粒子状コロイドを、微粒子状イオン交換樹脂又は前記イオン交換樹脂包含多孔性吸着体に接触通流させ、微粒子状粉末イオン交換樹脂の細孔部分に物理吸着させることで効率的に分離除去することを特徴とする。微粒子状イオン交換樹脂の浄化機能は特異的で活性炭やＵＦ膜では除去不可能な低分子化合物も吸着する。ＵＦ膜の物理濾過とは作用効果に著しい差があり、活性炭等の物理的吸着機能とは比較にならない優れた吸着機能を持ち、微粒子状コロイドを分離する機能が前記ＵＦ膜と遜色のないことが判った。
【００３３】
物理的吸着機能に優れた微粒子状イオン交換樹脂を適用することが重要で、前記微粒子状イオン交換樹脂固有の物理的吸着作用と化学的吸着作用が相乗的に機能し、結果として前記有害物質の除去効率を著しく高めた固有の吸着機能を発揚した。汚染水中には、多量の各種化合物が溶存しており（例えば有機化合物の分解成分等）、セシウムイオンやヒ素イオン等の有害成分に対して圧倒的に多いだけに、多量のイオン成分の中から選択して分離することは難しく、セシウムやヒ素等の有害成分が微粒子状コロイドに形態変化した後、微粒子状イオン交換樹脂に接触させることにより、大半のコロイド化し難い溶存態イオン成分に優先して、前記微粒子状コロイドが微粒子状イオン交換樹脂に吸着されることが判った。
【００３４】
極微量にしか存在しない前記有害物質、例えばヒ素では０．１ｐｐｍ、セシウム等の放射性物質では０．１ｐｐｍを大きく下回る極微量存在するだけで重篤な健康被害を与える。前述した様に、この様な極微量存在する有害成分を、多量に共存するイオン状化合物に優先して、溶存態の形態のままで、イオン交換樹脂を用いて選択的に分離除去することは非常に難しい。前記微粒子状コロイドに形態変化させ、物理的吸着作用に富んだ粉末イオン交換樹脂を適用することでのみ、効率よく有害成分を選択的に分離除去出来ることを知見し、本発明に至った。
【００３５】
現在市販されている粉末イオン交換樹脂は、平均粒径１２５ミクロンで、３８ミクロン以下の微粒子はカットされている。本発明に適用して効果的な微粒子状イオン交換樹脂は、平均粒径が３０ミクロン以下と小さく、不揃いな１ミクロン前後の微粒子状イオン交換樹脂を包含した粉末イオン交換樹脂である。粒径が極端に小さな粉末イオン交換樹脂を含み、不揃いである為、操作性に難点があり単独での使用は難しい。従って多孔性支持体、例えば繊維状吸着体に包含させて利用する。本発明に適用するイオン交換樹脂は、通常の粒状イオン交換樹脂又は使用済粒状イオン交換樹脂を機械粉砕で調製したものでも、合成法で調製した微粒子状又は超微粒子状イオン交換樹脂でも良い。
【００３６】
前処理で生成したコロイドを効率よく分別するイオン交換樹脂とその装置、更には能力の低下したイオン交換樹脂の再生方法を見出すことが重要である。粒状のイオン交換樹脂を微粒子化する粉砕技術の進展は著しく、粒径１ミクロン以下の微粒子状粉末イオン交換樹脂が生産可能で、微粒子化すればするほど粉末イオン交換樹脂固有の物理的吸着能力は飛躍的に高まり、作用効果は著しく拡大する。微粒子状イオン交換樹脂、好ましくは微粒子状陰陽両イオン交換樹脂を包含した多孔性支持体を濾過層とする濾過装置、より好ましくは微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体を濾過エレメントとするカートリッジフイルターに供給液を通流する。
【００３７】
微粒子状イオン交換樹脂包含多孔性吸着体に吸着された被吸着物は、酸又はアルカリ溶液又は硝酸アンモニウム等の溶液に浸漬し緩やかに撹拌するだけで吸着した異物を脱着して排出することが判った。例えば不純物が少ない地下水中のヒ素除去に使用して能力の低下した微粒子状イオン交換樹脂は、容易に再生が可能である。有害成分除去能力の低下した粉末イオン交換樹脂包含多孔性吸着体は、例えば希薄な温塩酸等の鉱酸含有液で洗浄することで容易に再生されるが、色素や油等の有機物汚染で能力の低下したイオン交換樹脂の再生剤としては、酸又はアルカリ含有有機溶媒溶液、例えば塩酸含有アセトン等が良い。汚染の実態に応じた再生剤を選択し、要に応じて酸含有水溶液、アルカリ含有水溶液、酸含有有機溶媒溶液、アルカリ含有有機溶媒溶液の1種又は2種以上に接触させて再生操作を実施することが重要である。
【００３８】
高濃度に濃縮された放射性物質を含む再生排液は、前処理工程に戻すことで、前処理工程の放射性廃棄物と合流して処理出来る。放射線を蓄積した使用済微粒子状イオン交換樹脂又は前記微粒子状粉末イオン交換樹脂包含吸着体は可燃物であり、減容可能な固化処理し易い廃棄物である。
【００３９】
微粒子状イオン交換樹脂包含吸着体の放射線除去システムとして多段式吸着塔を備えた連続処理装置を採用することが良く、１８２Ｂｑ／ｋｇの実施例２の処理水は、引き続き微粒子状粉末イオン交換樹脂包含吸着塔に連続して通流することで、実施例３の試験結果で明らかな様に、容易に５０Ｂｑ／L以下の浄化水が調製出来ることが判った。今後、平均粒径１ミクロン以下の微粒子状イオン交換樹脂や超微粒子状イオン交換樹脂、不溶性のフェロシアン化物等の吸着剤を活用することで本発明の効果は、更に高まるものと思われるが、汚染水の実情に応じた適正な浄化装置を選択し、相乗効果を発揮出来る合理的な浄化システムを構築することが重要である。