(57)【要約】【課題】大気や排ガス等の気体中あるいは水道水や汚水等の液体中に含まれる放射性セシウムを、選択的かつ効果的に捕集することが可能になる放射性セシウムの吸着材およびその製造方法を提供する。【解決手段】気孔率が５０％〜９５％の多孔質発泡金属２の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂに、紺青粒子５が粒子５間並びに多孔質発泡金属２の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂとネッキングを形成して焼結された被覆層３を形成してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気孔率が５０％〜９５％の多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面に、紺青粒子が粒子間並びに上記多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面とネッキングを形成して焼結された被覆層を形成してなることを特徴とする放射性セシウムの吸着材。
【請求項２】
上記多孔質発泡金属を構成する金属は、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄若しくはチタン、またはこれらの合金であることを特徴とする請求項１に記載の放射性セシウムの吸着材。
【請求項３】
気孔率が５０％〜９５％の多孔質発泡金属の表面に、紺青を含む溶液を被覆した後に乾燥し、次いで１００℃〜３００℃の温度範囲で低温焼成を行うことにより、上記多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面に、少なくとも２μｍ以上の厚さ寸法を有する紺青の被覆層を形成することを特徴とする放射性セシウムの吸着材の製造方法。
【請求項４】
上記溶液は、２０〜６０ｗｔ％の紺青を含む水溶液であるとともに、当該水溶液中に上記多孔質発泡金属を浸漬するか、あるいは上記多孔質発泡金属に上記水溶液を塗布することにより、上記多孔質発泡金属の表面に上記溶液を被覆することを特徴とする請求項３に記載の放射性セシウムの吸着材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質発泡金属の表面に放射性セシウム捕集性に優れた紺青の被覆層が形成された放射性セシウムの吸着材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紺青は、一般式ＡyＭ［Ｆｅ（ＣＮ）6］x・ｎＨ2Ｏ、（Ｍ＝ＮＨ4、Ｋ）で表される無機化合物で、プルシアンブルーという青色顔料として知られている。また、この紺青は、例えば下記特許文献１に見られるように、放射性セシウムを選択的に吸着する能力を有していることも知られている。
【０００３】
しかしながら、紺青は、粒径が０．０５〜０．１μｍの微粉体であるために、当該紺青のみによって、多孔質のフィルター形状に成形することが困難である。加えて、放射性セシウムを捕集するに際しては、浄水や汚水等の液体からの捕集や、空気や高温の排ガス等からの捕集など、様々な形態があるために、上記紺青によって、これらに適したフィルターを形成することが難しいという問題点があった。
【０００４】
なお、フィルターとして用いて好適な多孔質発泡金属として、特許文献２および特許文献３に記載された高気孔率を有する多孔質焼結体が知られている。しかしながら、これら公知の多孔質発泡金属は、ステンレス鋼、アルミニウムなどを原料粉末として焼結しているため、いうまでもなく放射性セシウムを吸着する特性は有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−０６６２９５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６４１１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８０９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、適宜のフィルター形状に形成することにより、大気や排ガス等の気体中あるいは水道水や汚水等の液体中に含まれる放射性セシウムを、選択的かつ効果的に捕集することが可能になる放射性セシウムの吸着材およびその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る放射性セシウムの吸着材は、気孔率が５０％〜９５％の多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面に、紺青粒子が粒子間並びに上記多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面とネッキングを形成して焼結された被覆層を形成してなることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記多孔質発泡金属を構成する金属が、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄若しくはチタン、またはこれらの合金であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の本発明に係る放射性セシウムの吸着材の製造方法は、気孔率が５０％〜９５％の多孔質発泡金属の表面に、紺青を含む溶液を被覆した後に乾燥し、次いで１００℃〜３００℃の温度範囲で低温焼成を行うことにより、上記多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面に、少なくとも２μｍ以上の厚さ寸法を有する紺青の被覆層を形成することを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記溶液が、２０〜６０ｗｔ％の紺青を含む水溶液であるとともに、当該水溶液中に上記多孔質発泡金属を浸漬するか、あるいは上記多孔質発泡金属に上記水溶液を塗布することにより、上記多孔質発泡金属の表面に上記溶液を被覆することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１または２に記載の放射性セシウムの吸着材においては、気孔率が大きい多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面に、紺青粒子が粒子間並びに上記多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面とネッキングを形成して焼結された被覆層を形成しているために、放射性セシウムを含む液体や気体を、フィルター状の上記吸着材を通過させることにより、上記液体や気体に含まれる放射性セシウムを多孔質発泡金属表面の紺青によって選択的に、かつ効率的に吸着して捕集することができる。
【００１２】
また、紺青粒子が粒子間並びに多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面との間にネッキングを形成して焼結されているため、紺青の被覆層が多孔質発泡金属に強固に結合し、使用時などにも被覆層が欠落することがないフィルター形状の放射性セシウムの吸着材を提供することができる。
【００１３】
また、多孔質発泡金属を製造するに際しては、条件を適宜選択することにより、容易に所望とする気孔率や厚さ寸法等を得ることができるために、捕集箇所の構造や形態に応じた捕集用フィルターを構成することができる。
【００１４】
この結果、例えば、ゴミ焼却炉の排気系のバグフィルター、空調機用フィルター、浄水フィルター、および吸着材等として、様々な放射性セシウムを吸着して除去するためのフィルターや吸着材として用いることが可能になる。
しかも、放射性セシウムを吸着した後の廃フィルターは、従来の焼却法を用いた処分のように再び大気中に飛散させることなく、溶融法によって大幅に減容したうえで処分することができる。
【００１５】
また、上記多孔質発泡金属を構成する金属としては、請求項２に記載の発明のように、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄若しくはチタン、またはこれらの合金およびステンレス鋼を用いることができる。これらアルミニウム等は、紺青の組成に含まれる鉄（Ｆｅ）と親和性を有するために、当該多孔質発泡金属と高い接合強度を得ることができる。
【００１６】
さらに、この放射性セシウムの吸着材を、例えば、焼却炉からの排ガス中に含まれる放射性セシウムを除去すべく、排気系のバグフィルターに組み込む場合には、多孔質発泡金属を構成する金属として、耐熱性に優れたニッケル、銅あるいはチタンを用いることが好ましく、他方汚水等の液体中に含まれる放射性を除去する用途の場合には、上記金属としてアルミニウムや銅を用いれば好適である。
【００１７】
また、請求項３または４に記載の放射性セシウムの吸着材の製造方法によれば、多孔質発泡金属の表面に、紺青溶液を被覆した後に乾燥し、さらに１００℃〜３００℃の温度範囲で低温焼成を行っているために、紺青の粒子間並びに紺青の粒子と多孔質発泡金属の外表面および開気孔表面との間にネッキングを生じさせた状態で、多孔質発泡金属の表面に接合させることができる。この結果、当該紺青粒子の表面積を増大させて、放射性セシウムの捕集効率を高めることができる。
【００１８】
ここで、上記低温焼成の温度が１００℃に満たないと、多孔質発泡金属の表面に対する紺青粒子の接合強度が不十分になる虞があり、他方紺青はシアン化合物であって、図４に示すように、約３００℃以上で分解することにより、本来の放射性セシウムの捕集効果が急激に低下することから、上記低温焼成における上限温度を３００℃に限定したのである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る放射性セシウムの吸着材の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の放射性セシウムの吸着材の適用例を示す斜視図である。
【図３】多孔質発泡金属の表面への紺青粒子の接合形態を説明するための模式図である。
【図４】大気中における紺青の熱分解曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１および図２は、本発明に係る放射性セシウムの吸着材の一実施形態を示すもので、この放射性セシウム捕集用フィルター（以下、フィルターと略す。）１は、表面に開口した連続気孔が形成された３次元骨格構造を有する多孔質発泡金属２の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂに、紺青の粒子を接合してなる被覆層３を形成したものである。
【００２１】
ここで、多孔質発泡金属２は、その気孔率が５０％〜９５％のもので、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄若しくはチタン、またはこれらの合金若しくはステンレス鋼によって形成されたものである。他方、紺青による被覆層３は、多孔質発泡金属２の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂに、少なくとも２μｍ以上の厚さ寸法で形成されている。
【００２２】
そして、このフィルター１は、例えば図２に示すように、当該フィルター１を通過する流体との接触面積を増大させるために、蛇腹状に屈曲形成されて流体の流れ方向と交差する方向に配置されることにより使用することもできる。
【００２３】
次に、上記構成からなるフィルター１の製造方法の一実施形態について説明する。
先ず、アルミニウム粉末、ニッケル粉末、銅粉末、鉄粉末若しくはチタン粉末、またはこれらの合金粉末若しくはステンレス鋼粉末を用いて、多孔質発泡金属２を製作する。ちなみに、上記多孔質発泡金属２の製造方法としては、先に本出願人が上記特許文献２、３等において開示した公知の方法を用いることができる。
【００２４】
すなわち、上記アルミニウム粉末、ニッケル粉末、銅粉末、鉄粉末若しくはチタン粉末、またはこれらの合金粉末若しくはステンレス鋼粉末を原料粉末として多孔質発泡金属２を成形するには、上記原料粉末に、可塑剤、有機溶剤、界面活性剤、上記水系バインダ等を混合して、シート成形用の発泡スラリーを調製した後、この発泡スラリーをよく混合して、ドクターブレード法等によりキャリヤシート上に薄板状に成形してグリーンシートを得る。
【００２５】
次いで、このグリーンシートを高温高湿環境下で、揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させる。この際に、グリーンシートの内部に発生した気泡は、全方向からほぼ等価な圧力を受けて略球状の形状で成長する。気泡が内部から拡散して大気との界面に近づくと、気泡は、気泡と大気の間のスラリーの薄い部分へと成長していき、やがて気泡は破れて、気泡内部の気体は形成された小孔から大気中へ拡散していく。このようにして得られたスポンジ状に発泡したグリーンシートを、乾燥、脱脂、および焼成することにより、表面に開口した連続気孔を有する多孔質発泡金属板２が得られる。
【００２６】
他方、上記多孔質発泡金属２の表面に被覆層３を形成するための紺青の水溶液を準備する。この溶液は、水に紺青を２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％になるように加えたものである。そして、得られた水溶液中に、多孔質発泡金属２を浸漬するか、あるいは多孔質発泡金属２に上記水溶液を塗布することにより、多孔質発泡金属１の表面を上記水溶液によって被覆する。
【００２７】
次いで、これを６０℃の温度で乾燥した後に、さらに１００℃〜３００℃の温度範囲で低温焼成を行うことにより、多孔質発泡金属１の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂに、少なくとも２μｍ以上の厚さ寸法を有する紺青の被覆層３を形成する。
【００２８】
上記構成からなるフィルター１によれば、気孔率が大きい多孔質発泡金属２の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂに、２μｍ以上の厚さ寸法を有する紺青の被覆層３を形成しているために、放射性セシウムを含む液体や気体を、このフィルター１に通過させることにより、上記液体や気体に含まれる放射性セシウムを多孔質発泡金属２表面の紺青によって選択的に、かつ効率的に吸着して捕集することができる。
【００２９】
また、多孔質発泡金属２を製造するに際して、条件を適宜選択することにより、容易に所望とする気孔率や厚さ寸法等を得ることができるために、例えば、ゴミ焼却炉の排気系のバグフィルター、空調機用フィルター、浄水フィルター、および吸着材等として、捕集箇所の構造や形態に応じた様々な形状に適応させることができる。
【００３０】
加えて、放射性セシウムを吸着した後の廃フィルターは、溶融法によって大幅に減容したうえで処分することができる。
【００３１】
また、上記構成からなるフィルター１の製造方法によれば、多孔質発泡金属２の表面を紺青の水溶液によって被覆した後に乾燥し、さらに１００℃〜３００℃の温度範囲で低温焼成を行っている。この結果、紺青を多孔質発泡金属２の表面に、高い接合強度で、かつ表面積を増大させた状態で固着させることができる。
【００３２】
すなわち、図３に示すように、紺青の粒子５を多孔質発泡金属２の表面に付着させて、上記温度範囲において低温焼結すると、粒子５同士並びに粒子５と多孔質発泡金属２の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂとの間にネッキングを生じた状態で、多孔質発泡金属２に強固に接合される。これは、紺青の組成であるＦｅと、多孔質発泡金属２を構成するアルミニウム、ニッケル、銅、鉄若しくはチタンまたはこれらの合金若しくはステンレス鋼との親和性が良く、紺青の粒子５が多孔質発泡金属２の表面に拡散接合されているためと推定される。
【００３３】
これに対して、上記温度を３００℃以上まで上昇させて焼成すると、紺青の粒子５が収縮して、表面積が小さくなってしまうとともに、約３００℃において紺青の組成の一部であるシアンが分解することにより、本来の放射性セシウムの捕集効果が急激に低下してしまう。
【００３４】
したがって、上記温度範囲において低温焼結することにより、紺青の粒子５並びに粒子５と多孔質発泡金属２の外表面２ａおよび開気孔表面２ｂとの間にネッキングを生じさせた状態で、多孔質発泡金属２の表面に接合させることができ、よって紺青粒子の表面積を増大させて、放射性セシウムの捕集効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  放射性セシウムの吸着材
２  多孔質発泡金属
２ａ  外表面
２ｂ  開気孔表面
３  紺青による被覆層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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