(57)【要約】【課題】放射性物質汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰を効果的に除染し、浄化することを可能とする、低コストの吸着材、その再生方法、及び放射性汚染物質の浄化方法を提供すること。【解決手段】ＭＦｅ２Ｏ４（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１種である）のスピネル型結晶構造を有する磁性フェライトを含有することを特徴とする放射性物質の吸着材。この吸着材と放射性物質汚染水とを混合し、磁力を用いて、混合液を吸着材と水とに分離することにより、放射性物質汚染水が浄化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＦｅ２Ｏ４（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１種である）のスピネル型結晶構造を有する磁性フェライトを含有することを特徴とする放射性物質の吸着材。
【請求項２】
前記磁性フェライトは、ＭＦｅ２Ｏ４のＭが異なる２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質の吸着材。
【請求項３】
前記磁性フェライトが５０重量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性物質の吸着材。
【請求項４】
前記放射性物質がセシウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放射性物質の吸着材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の吸着材と放射性物質汚染水とを混合する工程、及び
磁力を用いて、混合液を吸着材と水とに分離する工程
を具備することを特徴とする放射性物質汚染水の浄化方法。
【請求項６】
前記分離された吸着材を、再度、放射性物質汚染水と混合し、吸着材を所定回数繰り返し使用することを特徴とする請求項５に記載の放射性物質汚染水の浄化方法。
【請求項７】
前記吸着材と放射性物質汚染水の混合液をｐＨ９〜１２に調整することを特徴とする請求項５又は６に記載の放射性物質汚染水の浄化方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の吸着材と、放射性物質汚染土壌と、水とを混合する工程、及び
磁力を用いて、混合液を、吸着材と、土壌及び水とに分離する工程
を具備することを特徴とする放射性物質汚染土壌の浄化方法。
【請求項９】
前記分離された吸着材を、再度、放射性物質汚染土壌及び水と混合し、吸着材を所定回数繰り返し使用することを特徴とする請求項８に記載の放射性物質汚染土壌の浄化方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の吸着材と、放射性物質汚染焼却灰と、水とを混合する工程、及び
磁力を用いて、混合液を、吸着材と、焼却灰及び水とに分離する工程
を具備することを特徴とする放射性物質汚染焼却灰の浄化方法。
【請求項１１】
前記分離された吸着材を、再度、放射性物質汚染焼却灰及び水と混合し、吸着材を所定回数繰り返し使用することを特徴とする請求項１０に記載の放射性物質汚染焼却灰の浄化方法。
【請求項１２】
放射性物質を吸着した吸着材をｐＨ２〜５の酸性水と接触させることにより、放射性物質を吸着材から脱着させて、酸性水に移行させる工程
を具備することを特徴とする吸着材の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質汚染水や放射性物質汚染土壌、放射性物質汚染焼却灰等の放射性汚染物質から放射性物質を除去するための吸着材、その再生方法、及び放射性汚染物質の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災に伴う原発事故においては、大量の放射性物質が漏洩して周辺に放出され、家屋、道路、土壌を汚染しており、その除染が緊急かつ重大な問題となっている。放出された放射性物質は、主としてヨウ素１３１、セシウム１３４、及びセシウム１３７であるが、ヨウ素１３１の半減期は８日と短いため、半減期が約２年のセシウム１３４、約３０年のセシウム１３７が除染の対象となっている。
【０００３】
これらの放射性物質の除染は、家屋及び道路については、水で洗浄することにより行っているが、その際に大量の汚染水が発生する。また、土壌は、放射性セシウムの濃度の高い表土を除去することにより行っているが、この場合も大量の汚染土壌が発生する。これらの汚染水及び汚染土壌は、無害化することは出来ないため、汚染土壌や汚染水を浄化して放射性物質を回収することが必要である。
【０００４】
このような放射性物質による汚染土壌や汚染水を浄化する方法として、放射性物質を吸着材に吸着させることにより処理する方法が提案されている。例えば、四価金属の含水亜鉄酸塩と四価金属の水不溶性リン酸塩とを含有する吸着材を用いる方法（例えば、特許文献１参照）、廃液中に含まれる放射性物質をキチン又はキトサンに吸着させる方法（例えば、特許文献２参照）、セシウムを含む廃液をセシウム蓄積菌で処理してセシウムを除去する方法（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【０００５】
しかし、これらの方法はいずれも放射性物質の除去効果がそれほど高くなく、また使用される吸着材等のコストが高いため、大量の汚染土壌や汚染水を浄化するのには適していない。
【０００６】
なお、最近、吸着材としてゼオライトやフェロシアン化物を用いることが検討されており、所定の効果が得られることが報告されているが、いずれも吸着材のコストが高いという問題がある。また、これらの技術は凝集剤を用いて吸着材を固液沈降分離するものであり、かつ吸着材の再生使用は困難であることから、コスト高となり、やはり大量の汚染土壌や汚染焼却灰や汚染水を浄化するのには適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１４６６７３号公報
【特許文献２】特開平８−６８８９３号公報
【特許文献３】特開２００７−２７１３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の事情の下になされ、放射性物質汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰を効果的に除染し、浄化することを可能とする、低コストの吸着材、その再生方法、及び放射性汚染物質の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、ＭＦｅ２Ｏ４（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１種である）のスピネル型結晶構造を有する磁性フェライトを含有することを特徴とする放射性物質の吸着材を提供する。
【００１０】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に係る吸着材と放射性物質汚染水とを混合する工程、及び磁力を用いて、混合液を吸着材と水とに分離する工程を具備することを特徴とする放射性物質汚染水の浄化方法を提供する。
【００１１】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様に係る吸着材と、放射性物質汚染土壌と、水とを混合する工程、及び磁力を用いて、混合液を、吸着材と、土壌及び水とに分離する工程を具備することを特徴とする放射性物質汚染土壌の浄化方法を提供する。
【００１２】
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様に係る吸着材と、放射性物質汚染焼却灰と、水とを混合する工程、及び磁力を用いて、混合液を、吸着材と、焼却灰及び水とに分離する工程を具備することを特徴とする放射性物質汚染焼却灰の浄化方法を提供する。
【００１３】
本発明の第５の態様は、放射性物質を吸着した吸着材をｐＨ２〜５の酸性水と接触させることにより、放射性物質を吸着材から脱着させて、酸性水に移行させる工程を具備することを特徴とする吸着材の再生方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、放射性物質汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰を効果的に除染し、浄化することを可能とする、低コストの吸着材、その再生方法、及び放射性汚染物質の浄化方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第２の実施形態に係る放射性物質汚染水の浄化方法のシステムフロー図である。
【図２】第２の実施形態に係る放射性物質汚染水の浄化方法に用いられる浄化装置を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る放射性物質汚染土壌又は焼却灰の浄化方法のシステムフロー図である。
【図４】実施例に用いたフェライトの代表的なＸＲＤプロファイルを示す図である。
【図５】実施例におけるフェライトのセシウム吸着能の試験結果を示す図である。
【図６】実施例におけるフェライト及び土壌のベクレル分析装置により得られた１３７Ｃｓのγ線スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係る放射性物質の吸着材は、ＭＦｅ２Ｏ４（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１種である）のスピネル型結晶構造を有する磁性フェライトを含有することを特徴とする。
【００１８】
磁性フェライトとして、ＭＦｅ２Ｏ４のＭが異なる２種以上の混合物を用いることが出来る。このような混合物としては、例えば、ＭｎＦｅ２Ｏ４とＦｅ3Ｏ４、ＺｎＦｅ２Ｏ４とＦｅ3Ｏ４の混合物が挙げられる。なお、ＭがＦｅのみの場合には、磁性フェライトは、Ｆｅ３Ｏ４となる。
【００１９】
本実施形態に係る吸着材は、上記磁性フェライトを主成分とするものであり、磁性フェライトが５０重量％以上含むものであることが好ましく、より好ましくは７５重量％以上含むものであるのがよい。なお、磁性フェライト以外に吸着材に含まれる成分として、例えば、Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｓを含む化合物を挙げることが出来る。
【００２０】
磁性フェライトの粒径は特に限定されないが、１次粒子径が０．０１μｍ〜１０μｍであり、これら粒子が凝集し擬似粒子を形成している。この擬似粒子粒径は１μｍ〜１００μｍであるが、増粒して０．１〜５ｍｍのペレット状にしたものを用いても良い。大きすぎる場合には、単位容積あたりの吸着性能が低くなり、小さすぎる場合には、取扱いが困難となり、好ましくない。
【００２１】
本実施形態に係る吸着材は、吸着する対象である放射性物質として、セシウムを効果的に吸着することが出来る。放射性セシウムは、セシウム１３４及びセシウム１３７である。
【００２２】
フェライトによる放射性物質の吸着は、放射性物質イオン特にセシウムイオンとフェライトとの間の静電結合によるものが支配的であると考えられる。フェライトの等電点は弱酸性であり、それよりアルカリ性側ではマイナスの電位を帯びる、一方、セシウムイオンはプラスの電荷を持っているため、アルカリ性の下ではフェライトの吸着能が増大する。逆にｐＨを下げ、酸性にすることで静電結合していたセシウムはフェライト表面より脱離する。
【００２３】
本実施形態に係る吸着材に用いられる磁性フェライトは、従来、放射性物質汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰の浄化に使用されていた吸着材に匹敵する浄化性能を示すとともに、それら吸着材に比べ非常に安価であるため、大量の放射性物質汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰を浄化するための吸着材として実用上、非常に優れている。
【００２４】
また、吸着材に用いられる磁性フェライトは、大容積の汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰から放射性物質を吸着して濃縮した形で小容積となり、また磁選回収され、汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰から分離することにより、その後の処理が容易となる。また、後述するように、汚染水、汚染土壌又は汚染焼却灰の処理に用いられた磁性フェライトは、繰り返しリサイクル使用することができるとともに、汚染物質を脱着することにより、再生使用することが可能である。
【００２５】
本発明の第２の実施形態に係る放射性物質汚染水の浄化方法は、上述した吸着材と放射性物質汚染水とを混合する工程、及び磁力を用いて、混合液を吸着材と水とに分離する工程を具備することを特徴とする。
【００２６】
この放射性物質汚染水の浄化方法では、上述したように、分離された吸着材を、再度、放射性物質汚染水と混合し、吸着材を所定回数繰り返し使用することが出来る。吸着材を１回使用するごとに廃棄するか、又は後述する方法により再生するのでは、コストが高くなり、従来の他の浄化方法に比べ低コストであるという本発明の利点を生かすことができない。
【００２７】
吸着材を繰り返し使用する回数は、放射性物質汚染水の処理量及び使用する吸着材の量により変化するが、通常、３〜２０回である。３回未満では、処理コストが高くなり、２０回を超えると、吸着効率が低下する。所定回数、処理に使用した吸着材は、後述する方法により放射性物質を脱着することにより再生することが出来る。
【００２８】
吸着効率を高めるために、吸着材と放射性物質汚染水の混合液をｐＨ９〜１２に調整することが望ましい。上述したように、吸着材を構成するフェライトは、混合液のｐＨが高くなり、アルカリ性になるほど、セシウム等の放射性物質を吸着する能力が高くなるからである。
【００２９】
ｐＨの調整は、汚染水及び吸着材が収容されている吸着反応槽に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）等のアルカリ水溶液を導入することにより行うことが出来る。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る放射性物質汚染水の浄化方法のシステムフロー図であり、図２は、それに対応する浄化装置を示す図である。
【００３１】
図１及び図２において、吸着反応槽１中に汚染水２、及び吸着材としてのフェライト３が導入される。吸着反応槽１は、攪拌機４を備えており、汚染水２とフェライト３の混合液が撹拌され、汚染水２中の放射性物質がフェライト３に吸着される。
【００３２】
また、吸着反応槽１内の混合液中にはｐＨ電極５が配置されており、ｐＨ電極５に接続されたｐＨ制御装置６により測定されたｐＨの値に応じて、汚染水２とフェライト３の混合液のｐＨ調整が行われる。即ち、混合液のｐＨが７未満、即ち酸性の場合には、放射性物質のフェライト３への吸着が効果的に行われず、また一旦吸着しても、脱着してしまうため、ｐＨ制御装置６は、薬剤タンク７から吸着反応槽１内にアルカリ水溶液を導入して混合液のｐＨをアルカリ性にするように動作する。アルカリ水溶液としては、上述した水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）等を用いることができる。
【００３３】
なお、混合液のｐＨが７以上、即ちアルカリ性であっても、ｐＨが９未満の場合には、同様にアルカリ水溶液を導入して、ｐＨを９〜１２にすることにより、優れた吸着効果を得ることが出来る。なお、ｐＨが１１〜１２のときに、特に優れた吸着効果を得ることが出来る。
【００３４】
吸着反応槽１内で所定時間撹拌され、放射性物質がフェライト３へ吸着された混合液は、次いで、湿式磁選機８に送られ、そこで磁力によりフェライト３が混合液から分離される。湿式磁選機８としては、通常、回転トレイ電磁石を備え、常磁性体異物を分離するために用いられる一般的な装置や、レアアースによる高磁力磁選機、超伝導磁選機などを用いることが出来る。
【００３５】
湿式磁選機８で分離されたフェライト３は、回収され、吸着反応槽１に回収フェライト９としてリサイクルされ、再び放射性物質の吸着に供される。
【００３６】
放射性物質を吸着したフェライト３を分離された浄化水は、次いで、ｐＨ調整槽１０に送られる。放射性物質が除去されても強いアルカリ性を有する場合には、浄化水をそのまま放流することは出来ないので、ｐＨ制御装置１１により、例えばＣＯ２ガスを吹き込むことにより、浄化水が中性にされる。ｐＨ調整はＣＯ２ガスに限定されるものではなく、硫酸、塩酸、硝酸などの鉱酸、クエン酸などの有機酸などでも構わない。図２に示す装置では、ＣＯ２ガスは、多孔板１２を通すことにより小さい気泡の形でｐＨ調整槽１０内の浄化水中に均一に吹き込まれる。
【００３７】
本実施形態では、放射線量が数１００〜２０００Ｂｑ／Ｌの汚染水を１００Ｂｑ／Ｌ以下にまで低減することが可能であり、放射線量が１００Ｂｑ／Ｌ以下に低減した浄化水を最終浄化水として放流することができる。
【００３８】
図２に示す浄化装置は、主要な構成ユニットとして、吸着反応槽１、磁選機８、ｐＨ調整槽１０を備えるのみという、簡単な構成であって、低コスト、省スペースでありながら高処理能力を有する。また、シンプルでコンパクトな装置構成であるため、車載式のモバイル浄化装置としての適用が可能であり、それによって狭窮な地域での汚染水の浄化が可能である。
【００３９】
本発明の第３の実施形態に係る放射性物質汚染土壌の浄化方法は、上述した吸着材と、放射性物質汚染土壌と、水とを混合する工程、及び磁力を用いて、混合液を、吸着材と、土壌及び水とに分離する工程を具備することを特徴とする。
【００４０】
この放射性物質汚染土壌の浄化方法において、分離された吸着材を、再度、放射性物質汚染土壌及び水と混合し、吸着材を所定回数繰り返し使用することが出来ることは、上述した放射性物質汚染水の浄化方法と同様である。
【００４１】
図３は、本実施形態に係る放射性物質汚染土壌の浄化方法のシステムフロー図である。図３に示すように、最初に、水洗槽中に汚染土壌、吸着材としてのフェライト、及び水が導入される。水洗槽は、攪拌機を備えており、汚染土壌、フェライト、及び水の混合液が撹拌され、汚染土壌中の放射性物質がフェライトに吸着される。
【００４２】
水洗槽内では、汚染土壌が水洗され、まず、放射性物質が土壌から水中に溶解する。溶解した放射性物質は、次いでフェライトに吸着される。なお、汚染土壌、特に微粒の粘土鉱物に吸着された放射性物質、例えばセシウムは、溶出しにくく、水洗しても水への抽出率は低い。また、水に抽出されても再度土粒子に再吸着され、汚染土壌を効果的に浄化することは困難となる場合がある。
【００４３】
この場合、汚染土壌、フェライト及び水の混合液をアルカリ性とすることにより、土粒子から水への抽出性と、フェライトへの吸着性が向上し、土粒子への再吸着が防止され、汚染土壌の浄化効率が格段に向上する。
【００４４】
即ち、水洗槽内の混合液中にはｐＨ電極が配置されており、それにより測定されたｐＨの値に応じて、ｐＨ電極に接続されたｐＨ制御装置による混合液のｐＨ調整が行われ、混合液がアルカリ性とされる。ｐＨ制御装置によるｐＨ調整の手順は、上述した第２の実施形態においてしたのと同様に行うことが出来る。
【００４５】
水洗槽内で放射性物質がフェライトへ吸着された混合液は、次いで、分級に供され、粗粒土が分離される。粗粒土が分離された、細粒土を含む混合液は、更に水洗された後、湿式磁選機に送られ、そこで磁力によりフェライトが混合液から分離される。湿式磁選機は、上述した第２の実施形態において用いたのと同様のものを用いることが出来る。
【００４６】
湿式磁選機で分離されたフェライトは、回収され、水洗槽にリサイクルされて、再び放射性物質の吸着に供される。なお、図３に示すように、細粒土を含む混合液の水洗に対してもリサイクル使用することが出来る。
【００４７】
放射性物質を吸着したフェライトを分離された浄化液は、次いで、分級され、浄化土壌と浄化水とに分離される。浄化土壌は、廃棄されるか、埋め立て等に供され、浄化水の一部はそのまま水洗槽にリサイクルされ、残りの浄化水は、ｐＨ調整槽において中性にされた後、放流される。ｐＨ調整槽におけるｐＨ調整は、上述した第２の実施形態における方法と同様に行うことが出来る。なお、ｐＨが調整された浄化水は、もともと汚染されているものではないため、第２の実施形態におけるように、モニター槽に導入し、そこで放射線量をモニターし、所定の値以下の放射線量であることをチェックした後に、放流するという手順をとる必要はない。
【００４８】
本発明の第４の実施形態に係る放射性物質汚染焼却灰の浄化方法は、上述した吸着材と、放射性物質汚染焼却灰と、水とを混合する工程、及び磁力を用いて、混合液を、吸着材と、焼却灰及び水とに分離する工程を具備することを特徴とする。
【００４９】
ここで焼却灰とは飛灰と主灰のいずれか、または両方の灰のことである。
【００５０】
この放射性物質汚染焼却灰の浄化方法において、分離された吸着材を、再度、放射性物質汚染焼却灰及び水と混合し、吸着材を所定回数繰り返し使用することが出来ることは、上述した放射性物質汚染水又は汚染土壌の浄化方法と同様である。
【００５１】
本実施形態に係る放射性物質汚染焼却灰の浄化方法のシステムフロー図は、図３に示す通り放射性物質汚染土壌の処理フローと同様である。
【００５２】
水洗槽内では、汚染焼却灰が水洗され、まず、放射性物質が焼却灰から水中に溶解する。焼却灰、特に焼却飛灰中の放射性セシウムは塩化セシウムの形態で存在する比率が高く、土壌に比べると水への溶解率が極めて高くなる。通常６０〜９５％の放射性セシウムは水へ移行する。また、焼却灰は水と接触するとｐＨは１０〜１２のアルカリ性になるため、フェライトへの吸着には好適である。また、洗浄水のｐＨを調整する必要も無い。
【００５３】
水洗槽内で放射性物質がフェライトへ吸着された混合液は、次いで、分級に供され、粗粒焼却灰が分離される。なお、焼却飛灰など粗粒分は存在しない場合はこの分級工程は省略できる。粗粒焼却灰が分離された、細粒焼却灰を含む混合液は、更に水洗された後、湿式磁選機に送られ、そこで磁力によりフェライトが混合液から分離される。湿式磁選機は、上述した第２の実施形態において用いたのと同様のものを用いることが出来る。
【００５４】
湿式磁選機で分離されたフェライトは、回収され、水洗槽にリサイクルされて、再び放射性物質の吸着に供される。なお、図３に示すように、細粒焼却灰を含む混合液の水洗に対してもリサイクル使用することが出来る。
【００５５】
放射性物質を吸着したフェライトを分離された浄化液は、次いで、分級され、浄化焼却灰と浄化水とに分離される。浄化焼却灰は、廃棄されるか、埋め立て等に供され、浄化水の一部はそのまま水洗槽にリサイクルされ、残りの浄化水は、ｐＨ調整槽において中性にされた後、放流される。ｐＨ調整槽におけるｐＨ調整は、上述した第２の実施形態における方法と同様に行うことが出来る。なお、ｐＨが調整された浄化水は、もともと汚染されているものではないため、第２の実施形態におけるように、モニター槽に導入し、そこで放射線量をモニターし、所定の値以下の放射線量であることをチェックした後に、放流するという手順をとる必要はない。
【００５６】
本発明の第５の実施形態に係る吸着材の再生方法は、放射性物質を吸着した吸着材をｐＨ２〜５の酸性水と接触させることにより、放射性物質を吸着材から脱着させて、酸性水に移行させる工程を具備することを特徴とする。
【００５７】
上述したように、吸着材を含む混合液のｐＨが７未満、即ち酸性の場合には、フェライトに吸着した放射性物質が脱着してしまう。本実施形態では、この現象を利用して、放射性物質を吸着した吸着材をｐＨ２〜５の酸性水と接触させることにより、放射性物質を吸着材から脱着させ、吸着材を再生するものである。
【００５８】
なお、酸性水のｐＨが５を超えると、脱着効果が低下し、一方、ｐＨが２未満では、吸着材であるフェライトが溶解してしまい、好ましくない。
【００５９】
ｐＨ２〜５の酸性水としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸などを用いることが出来る。
【００６０】
本実施形態によると、放射性物質を吸着した吸着材を単に酸性水と接触させるだけで、放射性物質を吸着材から効果的に脱着し、吸着材を再生することができるので、吸着材による汚染物質の浄化のコストを更に下げることが可能であり、その実用上の価値は非常に高い。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の実施例を示し、本発明の効果をより具体的に説明する。
【００６２】
本実施例では、安定同位体を用いた吸着試験と、実際に放射性セシウムにより汚染された土壌を用いた吸着試験とを行った。
【００６３】
１．安定同位体を用いた吸着試験
放射性セシウム吸着用のフェライトとして、石原産業（株）製の「ＭＴ−Ｖ０」を使用した。このフェライトの代表的なＸＲＤプロファイル、及び成分を、それぞれ図４及び下記表１に示す。
【表１】
2014055895.tif 000003
【００６４】
図４、及び上記表１より、使用したフェライトは、Ｆｅ３Ｏ４で表されるスピネル型マグネタイトが大半を占めるものであり、若干のＭｎＦｅ２Ｏ４やＺｎＦｅ２Ｏ４が混合している可能性がある。
【００６５】
最初に、安定同位体である１３３Ｃｓを含む試薬である塩化セシウムを純水に溶解して２ｍｇ／ＬのＣｓを含有する水溶液を調製した。この溶液に１％−ＨＣｌまたは３％−ＫＯＨを加えて、溶液のｐＨを５、７、９、１０、１１、１２にし、純水で希釈して１ｍｇ／ＬのＣｓを含む水溶液を調製した。
【００６６】
各々の水溶液と軽粉砕したフェライト「ＭＴ−Ｖ０」をポリエチレン容器内に所定重量比で収容し、密栓した後、２００ｒｐｍでレシプロ振とうした。試験水準を下記表２に示す。
【表２】
2014055895.tif 000004
【００６７】
所定時間が経過した後、容器の底部に１５００ガウスの板状フェライト磁石を敷き、フェライトを磁石で固定し、容器を傾けながら上澄み溶液を回収した。
【００６８】
上澄み溶液について、そのｐＨを測定した後、原子吸光分析装置によりセシウム濃度を測定した。別途、フェライトを混合していない溶液のセシウム濃度を測定して、フェライトのセシウム吸着能を求めた。その試験結果を下記表３、図５に示す。
【表３】
2014055895.tif 000005
【００６９】
上記表３及び図５より、フェライトはセシウムを吸着するが、ｐＨがアルカリ性になるほど吸着能が高く、ｐＨ１１以上では１５０μｇ／ｇ以上の高い吸着能を示すことがわかる。
【００７０】
２．実際に放射性セシウムで汚染された土壌を用いた吸着試験
福島県内より採取した土壌を２ｍｍの篩いにかけ、通過分をサンプル土壌とした。このサンプル土壌３００ｇに水６００ｍＬ及びフェライト１５ｇをステンレス製１２００ｍＬ容器に収容し、攪拌羽根を用いて４００ｒｐｍの回転速度で３０分間攪拌した。
【００７１】
別途、水の代わりに、水にＫＯＨを加えてｐＨ１１．５に調整したアルカリ水を用い、同様の操作を行った。これらのスラリー溶液を３０００ｒｐｍで遠心分離を行い、上澄み液とフェライト混合土壌を得た。
【００７２】
上澄み液はポリ容器に回収した。フェライト混合土壌は風乾した後、１５００ガウスの棒状フェライト磁石で土壌とフェライトとを分離回収した。上澄み液、洗浄前後の土壌、処理前後のフェライトについてベクレル分析装置により、１３７Ｃｓの線量を測定し、放射線Ｃｓ量をＢｑ／ｋｇで算出した。
【００７３】
ベクレル分析装置によるγ線スペクトルの例を図６に、放射線量測定結果を下記表４に示す。
【表４】
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【００７４】
上記表４から、以下のことがわかる。
【００７５】
１）の水洗浄の結果から、水洗浄により土壌の放射線量が低減し、フェライトの放射線量が増大し、洗浄水の放射線量は非常に低いレベルであることより、放射性セシウムが土壌から水に溶解し、溶解したセシウムがフェライトにより吸着されていることがわかる。
【００７６】
２）のアルカリ洗浄の結果から、ｐＨを１１．５にすることにより、洗浄土壌の放射線量が水洗浄の場合よりも低減し、フェライトへの放射線量が増加していることがわかる。このことは、アルカリ水による土壌洗浄によってセシウムのフェライトへの吸着量を増大させることが出来、フェライトを含むアルカリ水による土壌洗浄が有効であることを示している。
【符号の説明】
【００７７】
１…吸着反応槽、２…汚染水、３…フェライト、４…攪拌機、５…ｐＨ電極、６…ｐＨ制御装置、７…薬剤タンク、８…湿式磁選機、９…回収フェライト、１０…ｐＨ調整槽、１１…ｐＨ制御装置、１２…多孔板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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