(57)【要約】【課題】  セシウム除去性能に優れた耐久性のあるセシウム除去材を提供する。【解決手段】本発明のセシウム除去材は、カチオン化した繊維にプルシアンブルーを付与してなる。また、前記繊維がポリエステル繊維、ナイロン繊維、トリアセテート繊維、ジアセテート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維らなる群から選ばれる少なくとも１種を含むとよい。また、前記繊維が長繊維であるとよい。また、本発明のセシウム除去材の製造方法は、繊維をカチオン化処理した後、プルシアンブルーを繊維に付与する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオン化した繊維にプルシアンブルーを付与したセシウム除去材。
【請求項２】
前記繊維がポリエステル繊維、ナイロン繊維、トリアセテート繊維、ジアセテート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１記載のセシウム除去材。
【請求項３】
前記繊維が長繊維であることを特徴とする請求項１または２に記載のセシウム除去材。
【請求項４】
繊維をカチオン化処理した後、プルシアンブルーを繊維に付与するセシウム除去材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セシウム除去材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放射性汚染水からセシウムを除去する方法については、ゼオライトやクラウンエーテルの利用検討が進んでいる。しかしながら、放射性汚染水の中には、カルシウム、ナトリウムなどの他の物質も含まれていることより、ゼオライトでは、他の物質も同様に吸着してしまいすぐに飽和に達し、効率的にセシウムを除去することはできない。
【０００３】
また、他にセシウムを除去する物質として、金属錯体であるプルシアンブルーが知られており、既に体内のセシウム除去材として市販されているものも適用されている。
プルシアンブルーは、ゼオライト等に比べ、セシウムを選択的に吸着する性能を有していることより、種々の陽イオンが含まれる大量の放射性汚染水を除去する際もセシウムを効率よく除去することが可能である。そこで、プルシアンブルーで染色した繊維をセシウム吸着材として用いた水道の蛇口に取り付けて使用できるカートリッジ式除去器が提案されている（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１８１０８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維にプルシアンブルーを付与することは、表面積が大きく考え方としては好ましいものであるが、プルシアンブルーをポリプロピレン繊維で染色をおこなっても、プルシアンブルーはポリプロピレン繊維には固着しておらず、水と接触するとほとんどのプルシアンブルーはプロピレン繊維から脱落してしまい耐久性が十分ではなく、プルシアンブルーの使用量に比べセシウムの除去効率が悪かった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、セシウム除去性能に優れた耐久性のあるセシウム除去材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかるセシウム除去材は以下の構成を有する。
（１）本発明のセシウム除去材は、カチオン化した繊維にプルシアンブルーを付与してなる。
（２）前記繊維がポリエステル繊維、ナイロン繊維、トリアセテート繊維、ジアセテート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むとよい。
【０００８】
（３）前記繊維が長繊維であるとよい。
また、本発明のセシウム除去材は、以下の製造方法で製造されると好ましい。
（４）繊維をカチオン化処理した後、プルシアンブルーを化学繊維に付与するとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセシウム除去材は、プルシアンブルーを付与した繊維がカチオン化されているため、プルシアンブルー粒子が強固に繊維に付与され、セシウム除去性能およびその耐久性に優れる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係るセシウム除去材について説明を行う。
（セシウム除去材）
本発明のセシウム除去材は、カチオン化された繊維にプルシアンブルーが付与されている。
本発明のセシウム除去材は、そのまま放射性汚染水を通水させている水路あるいは溜めてある容器等の中に浸漬して用いても良いが、透水性のある容器や袋の中にセシウム除去材を充填し放射性汚染水を通水させている水路あるいは溜めてある容器等の中に浸漬して用いてもよい。
【００１１】
なお、本発明のセシウム除去材は、他のセシウム除去材や他の放射性物質除去材等を併用して用いてもよい。
【００１２】
（繊維）
本発明の繊維とは、毛、綿、絹、麻などの天然繊維、レーヨン繊維などの再生繊維、トリアセテート繊維、ジアセテート繊維などの半合成繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維などの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維が挙げられ特に限定されるものではない。
【００１３】
プルシアンブルーとの強固な固着との観点からは、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、トリアセテート繊維、ジアセテート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維などの分散染料により染色できる繊維を含むと好ましい。
また、繊維自体がカチオン性である毛、絹、ナイロンもカチオン化剤で処理を行わなくとも、アミノ基を有しており繊維表面がプルシアンブルーとの吸着性を有しているため好ましい。
また、後で説明をおこなうカチオン化処理によるカチオン化剤の固着量の増加やカチオン化剤の固着力の向上の観点から、繊維自体がアニオン性を有しているまたは有しやすい、アクリル繊維、ジアセテート繊維なども好ましい。
【００１４】
また、水中のセシウムとの接触機会を増やすとの観点からは、繊維に対し、撚糸や仮撚り、エアー交絡などの糸加工が容易で、繊維を嵩高にすることができ、水中でも形状が安定しているポリエステルが好ましい。
また、繊維は複数の種類の繊維を複合して用いてもよい。
また、繊維は、短繊維、長繊維いずれであっても用いることができるが、放射性汚染水の処理中あるいは処理後に繊維の流出を抑えるとの観点からは長繊維が好ましい。
【００１５】
繊維の形状は、糸状、綿状、網状、織物、編物、不織布いずれの形態であってもよく特に限定されるものではない。
安価に製造でき、表面積も大きく、セシウムとの接触機会を大きくすることができるとの観点からは、綿状、不織布が好ましい。
【００１６】
本発明の繊維は、カチオン化されている。カチオン化することにより水中にセシウム除去材を浸漬した際、繊維に付与されているプルシアンブルーの固着耐久性が向上する。
【００１７】
繊維のカチオン化は、繊維を紡糸するための混合物にカチオン性を有する物質を添加し紡糸したり、紡糸等された後の繊維にカチオン化剤を付与する方法（カチオン化処理）などが挙げられ任意の方法で行えばよい。なお、カチオン化剤を繊維に付与する方法は、繊維を紡糸するための混合物にカチオン化剤を添加するものに比べ、繊維の表面全体および／または表面近傍がカチオン化されるため、カチオン化剤の有効活用の観点より好ましい。カチオン化剤としては、ポリアミン系カチオン樹脂、ジシアンジアミド系カチオン樹脂、第四級アンモニウム系カチオン樹脂などが挙げられる。
【００１８】
また、アニオン化された繊維がカチオン化されていてもよい。
繊維のアニオン化は、繊維を紡糸するための混合物にアニオン性を有する物質を添加し紡糸したり、紡糸等された後の繊維にアニオン化剤を付与する方法（アニオン化処理）などが挙げられ任意の方法で行えばよい。なお、アニオン化剤を繊維に付与する方法は、繊維を紡糸するための混合物にアニオン化剤を添加するものに比べ、繊維の表面全体および／または表面近傍がアニオン化されるため、アニオン化剤の有効活用の観点より好ましい。アニオン化剤としては、アクリル酸などのカルボキシル基含有化合物やスルホン酸基含有化合物、リン酸系化合物などが挙げられる。
【００１９】
（プルシアンブルー）
本発明のプルシアンブルーは、公知のものを用いることができ、カラーインデックスナンバー（Ｃ．Ｉ．）Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ２７として知られている。
また、その粒子径もナノメートルオーダーのものからマイクロメートルオーダーのものが市販されており、任意のものを用いることができる。
【００２０】
なお、好ましくはプルシアンブルーの平均粒子径は３００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下がよい。プルシアンブルーの粒子径が小さいほど、プルシアンブルーの繊維表面への吸着や吸尽が促進され、プルシアンブルーの繊維への固着耐久性、セシウムの除去性の観点より好ましい。
なお、ここでの粒子径とは、一次粒子をいい、電子顕微鏡で観察により得られた粒子の画像より、各粒子の投影面積に相当する円の直径として算出し、平均粒子径は、少なくとも30個の粒子の粒子径を上記のように測定した平均値をいう。
また、プルシアンブルーを水に分散させた際に、２次粒子等の状態となっており、撹拌等で簡単に一次粒子まで分離しない場合には、プルシアンブルーの凝集粒子の平均粒子径は上記と同様に３００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下がよい。理由は前記と同様である。
【００２１】
＜セシウム除去材の製造方法＞
本発明のセシウム除去材の好ましい一製造方法に基づき本発明を説明する。なお、本発明のセシウム除去材は下記の製造方法に限定されるものではない。
【００２２】
本発明のセシウム除去材では、繊維をカチオン化処理する。カチオン化処理は、前記のカチオン化剤を繊維に付与するとよい。付与する方法としては、カチオン化剤を含む水溶液、エマルジョン液、有機溶剤液などに繊維を常温〜１００℃、１分〜１時間程度浸漬する浸漬法が挙げられる。浸漬後は、４０〜１５０℃程度で３０秒〜６０分程度乾燥すればよい。
【００２３】
また、カチオン化剤を含む水溶液に生地を浸漬（１分未満）し、パッダーなどで絞り、１００℃〜２００℃で５秒〜１５分間程度熱処理を行うパディング法が挙げられる。なお、パディング法においては熱処理の前に、該熱処理温度よりも低温で乾燥処理をおこなってもよい。また、熱処理は乾熱処理であっても、スチーム処理であってもよい。
また、カチオン化剤を含む水溶液、エマルジョン液、有機溶剤液などをスプレーで繊維に付与するスプレー法なども挙げられる。スプレーでカチオン化剤を繊維に付与した後、パディング法と同様に、１００℃〜２００℃で５秒〜１５分間程度熱処理を行ったり、熱処理の前に、該熱処理温度よりも低温で乾燥処理をおこなってもよい。また、熱処理もパディング法と同様に乾熱処理であっても、スチーム処理であってもよい。
【００２４】
カチオン化剤の付与量は、繊維の質量に対し、０．００１〜３０質量％付与するとよい。より好ましくは、０．０１〜５質量％程度がよい。上記下限値を下回ると繊維に付与されたプルシアンブルーの耐久性向上効果が十分ではないおそれがある。また、上限値を超えてもセシウム除去性能がさほど向上しないため、コスト面より不利である。
また、繊維をカチオン化処理する前にアニオン化処理をおこなってもよい。
【００２５】
繊維をカチオン化処理した後に、プルシアンブルーを繊維に付与する。付与する方法としては、プルシアンブルーを含む水溶液、エマルジョン液、有機溶剤液などを繊維に付与する。
付与する方法としては、プルシアンブルーを含む水溶液、エマルジョン液、有機溶剤液などに繊維を常温〜１４０℃、１分〜１時間程度浸漬する。その後、必要に応じ水洗、乾燥処理をおこなう。乾燥は、４０〜１３０℃程度で３０秒〜６０分程度行えばよい。
【００２６】
また、プルシアンブルーを含む水溶液、エマルジョン液、有機溶剤液などをパディング法やスプレー法などで繊維に付与してもよい。
プルシアンブルーの付与量は、繊維の質量に対し、０．００１〜３０質量％付与するとよい。より好ましくは、０．００１〜２０質量％程度がよい。上記下限値を下回ると繊維に付与するプルシアンブルーによるセシウム除去性能が十分ではないおそれがある。また、上限値を超えてもセシウム除去性能が大きく向上しないためコスト面より不利である。
【００２７】
また、繊維へのプルシアンブルーの付与方法として、プルシアンブルーを添加したバインダー樹脂溶液を繊維にパディング法やスプレー法などで付与することも可能である。
なお、プルシアンブルーを少量で大きな効果を得るとの観点からは、バインダー樹脂を用いずに、プルシアンブルーを繊維に付与することが好ましい。プルシアンブルーを添加したバインダー樹脂溶液を用いた場合には、該樹脂の中にプルシアンブルーが埋没してしまい、バインダーを用いなかったものに比べプルシアンブルーの付与量比でセシウムの除去性能が劣るおそれがある。
【００２８】
上記説明したように、本発明のセシウム除去材をもちいれば、優れたセシウム除去性能を長期間維持することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。
【００３０】
＜セシウムの除去率＞
セシウム除去材と１ｐｐｍのセシウム水溶液の固液比が１：２００（例えば、セシウム除去材０．１ｇにセシウム水溶液２０ｍｌ）となるようにセシウム除去材をセシウム水溶液に添加し、1分間振とうさせる。次に、1分間振とうしたセシウム水溶液とセシウム除去材を分離し、セシウム水溶液中のセシウム濃度を誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ、セイコー電子工業株式会社製、ＳＰＱ８０００特型）を用いて測定した。
【００３１】
1回目の処理をおこなったセシウム水溶液に、同様の固液比となるようにセシウム除去材を添加し、同様に1分間振とうした後、同様に1分間振とうしたセシウム水溶液とセシウム除去材を分離し、セシウム水溶液中のセシウム濃度を誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて測定した。
この操作を繰り返し、測定したセシウム除去率を下記（１）式により求めた。
セシウム除去率（％）＝処理後のセシウム水溶液中のセシウム濃度／処理前のセシウム水溶液中のセシウム濃度×１００・・・（１）
処理前のセシウム水溶液中のセシウム濃度は、セシウム除去材での処理を一回も行っていないときの濃度（１ｐｐｍ）。
【００３２】
（実施例１）
ポリエステル繊維（５６デシテックス、３６フィラメント：長繊維）を用いた編物（スムース。目付１１０ｇ／ｍ２）をカチオン化処理した。カチオン化処理は、カチオン化剤（ポリアミン系水溶性カチオン樹脂）を含む水溶液に浸漬し、６０℃で３０分間撹拌しながら処理し、繊維をカチオン化した。水溶液中のカチオン化剤の量は、当該編物の質量に対し１５質量％となるように添加した。
【００３３】
次に、カチオン化剤を含む水溶液を排水し、水洗後、濃度が４質量％のプルシアンブルー水溶液（分散液）に、カチオン化処理した編物を浸漬し、９０℃で１０分間撹拌しながら処理した。なお、プルシアンブルーの一次粒子径は１０〜２０ｎｍのものを用いた。
【００３４】
次に、プルシアンブルー水溶液で処理した編物をプルシアンブルーに起因する青い色水がすすぎ水から目視で確認できなくなるまですすいだ。
次に、８０℃で２時間乾燥し、セシウム除去材を得た。
得られたセシウム除去材のセシウム除去率を測定し、表１に記載した。
繊維のみ（プルシアンブルーの付与なし）のセシウム除去率は、1回のみ３０分振とう処理したもので、２７．０％であった。
【００３５】
（実施例２）
一次粒子径が２００〜３００ｎｍのプルシアンブルーを用いた以外は実施例と同一にしセシウム除去材を得た。得られたセシウム除去材のセシウム除去率を測定し表１に記載した。
【００３６】
【表１】
2014215101.tif 000002
【００３７】
表１に記載の通り、本願発明のセシウム除去材は十分水ですすいだ後であっても水中のセシウムを除去できることが確認され、水中で処理を行ってもプルシアンブルーは繊維に付与されており、耐久性のあるすぐれたセシウム除去性能を有していることが確認された。
また、プルシアンブルーの粒子径の比較では、粒子径が１０〜２０ｎｍと小さいもののほうがよりセシウム除去性能がすぐれていた。