(57)【要約】【課題】処理後に発生する放射性廃棄物の量が少なく、且つ処理する際に多大な時間を要さない放射性セシウムを含む汚染水の浄化方法を提供する。【解決手段】汚染水に、フェロシアン化物を混合し、放射性セシウムを該フェロシアン化物に吸着させる吸着ステップと、汚染水において、凝集沈殿剤を用いて、放射性セシウムを吸着したフェロシアン化物を沈殿させる沈殿ステップと、沈殿ステップの後に、汚染水において、放射性セシウムを含む凝集沈殿物と、上澄み液とを分離する分離ステップとを含み、凝集沈殿剤は二酸化ケイ素及びアルミナを含む。さらに、凝集沈殿剤は、ゼータ電位の絶対値が１５ｍＶ以上であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウムを含む汚染水の浄化方法であって、
前記汚染水に、フェロシアン化物を混合し、放射性セシウムを該フェロシアン化物に吸着させる吸着ステップと、
前記汚染水において、凝集沈殿剤を用いて、放射性セシウムを吸着した前記フェロシアン化物を沈殿させる沈殿ステップと、
前記沈殿ステップの後に、前記汚染水において、放射性セシウムを含む凝集沈殿物と、上澄み液とを分離する分離ステップとを含み、
前記凝集沈殿剤は、二酸化ケイ素及びアルミナを含むことを特徴とする浄化方法。
【請求項２】
前記凝集沈殿剤は、ゼータ電位の絶対値が１５ｍＶ以上である請求項１に記載の浄化方法。
【請求項３】
前記沈殿ステップにおいて、
前記汚染水に対し、前記凝集沈殿剤を質量比で１／１，０００，０００〜１／１０の割合で混合する請求項１又は２に記載の浄化方法。
【請求項４】
前記沈殿ステップにおいて、
前記汚染水に対し、前記凝集沈殿剤を混合して撹拌する請求項１〜３のいずれか１項に記載の浄化方法。
【請求項５】
前記沈殿ステップにおいて、さらに、
消泡剤を混合する請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄化方法。
【請求項６】
前記凝集沈殿剤は、ゼータ電位の絶対値が３０ｍＶ以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質を含む汚染水の浄化方法に関し、特に、放射性セシウムを含む汚染水から放射性セシウムを除去するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
除染特別地域では家屋の壁面や樹木の表面に付着した放射性セシウム（主にＣｓ１３４、Ｃｓ１３５、Ｃｓ１３７）を含む放射性汚染物質に対して、水洗による除去が進められているため、放射性セシウムを含む放射性物質含有汚染水（以下「放射性汚染水」という）が大量に発生している。
【０００３】
放射性汚染水は、法律で定められた全ての放射性核種を、それぞれが放出基準値以下になるまで除去することにより環境へ放出することが許される。例えば、特許文献１には、有機物を含む放射性廃液を酸化処理し、吸着剤を添加した後濾過することにより、清浄な処理水を得る方法が開示されている。
【０００４】
セシウム化合物は水への溶解度が非常に高く、水中でイオンの状態で存在する。この状態であれば、ゼオライト等の吸着剤や紺青等に吸着保持される。ここで紺青とは、フェロシアン化鉄を主成分とする青色顔料であり、フェロシアン化カリウムの溶液に硫酸鉄と酸化剤とを加えることにより生成することができる。
【０００５】
一方特許文献２には、重原油、スラッジ類等の油分、ＣＯＤ成分、窒素成分を含有する排水を処理する排水処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２６０９９７号公報
【特許文献２】特開２００４−２７５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ゼオライトにより放射性セシウムを除去する場合には、ゼオライトを充填した吸着塔が必要となる。また、ゼオライトは単位体積あたりのセシウムの吸着量が低いため、大量のゼオライトが必要となるとともに、処理後に大量の放射性廃棄物が発生するという問題がある。
【０００８】
一方微粉末の紺青により放射性セシウムを除去する場合には、微粉末の紺青の単位体積あたりのセシウムの吸着量が高いので、放射性廃棄物の量が少ないという利点があるものの、微粉末であるが故に液相に分散しているため凝集沈殿に時間を要する。したがって、大量の放射性汚染水を処理する際には多大な時間を要するという問題がある。
【０００９】
また、放射性セシウムを吸着した微粉末の紺青をフィルタを用いて分離除去する場合には、紺青の粒径が非常に小さいことから分離に時間を要するとともに、加圧操作が必要となることから装置が複雑となるという問題がある。
【００１０】
また、紺青を粒状に加工した材料や、多孔性の単体に紺青を担持させた材料を用いて放射性セシウムを除去する場合には、これらの材料は単位体積あたりのセシウムの吸着量が低くなるので、放射性汚染水の浄化が高コスト化するとともに、発生する放射性廃棄物量が増大するという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、放射性セシウムを含む汚染水の浄化方法であって、前記汚染水に、フェロシアン化物を混合し、放射性セシウムを該フェロシアン化物に吸着させる吸着ステップと、前記汚染水において、凝集沈殿剤を用いて、放射性セシウムを吸着した前記フェロシアン化物を沈殿させる沈殿ステップと、前記沈殿ステップの後に、前記汚染水において、放射性セシウムを含む凝集沈殿物と、上澄み液とを分離する分離ステップとを含み、前記凝集沈殿剤は、二酸化ケイ素及びアルミナを含む。
【００１２】
また、前記凝集沈殿剤は、ゼータ電位の絶対値が１５ｍＶ以上であることが好ましい。
【００１３】
また、前記沈殿ステップにおいて、前記汚染水に対し、前記凝集沈殿剤を質量比で１／１，０００，０００〜１／１０の割合で混合して凝集沈殿を促進させることが好ましい。
【００１４】
また、前記沈殿ステップにおいて、前記汚染水に対し、前記凝集沈殿剤を混合して撹拌することにより、濾過、プレス、遠心分離等の脱水処理を行わずに前記凝集沈殿物と前記上澄み液とに分離可能にすることが好ましい。
【００１５】
また、前記沈殿ステップにおいて、さらに、消泡剤を混合して、気泡の生成を抑制し凝集沈殿を促進させることが好ましい。
【００１６】
また、前記凝集沈殿剤は、ゼータ電位の絶対値が３０ｍＶ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の放射性セシウムを含む汚染水の浄化方法は、紺青に代表されるフェロシアン化物を用いて放射性セシウムを吸着するので、処理後に発生する放射性廃棄物の量を従来よりも少なくでき、且つ、二酸化ケイ素及びアルミナを含む凝集沈殿剤を用いて、放射性セシウムが吸着された該フェロシアン化物を迅速に凝集沈殿させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る放射性汚染水の浄化システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明者らは、放射性セシウムを吸着したフェロシアン化物を短時間で沈殿させるために、様々な凝集沈殿剤を用いて数々の試験を行ってきたが、なかなかうまくいかなかった。しかし、凝集沈殿剤に様々な工夫を加えて種々の試験を行っているうちに、特定の凝集沈殿剤を用い、フェロシアン化物の沈殿が予想外に早く進むことを突き止め、本発明を完成した。
【００２０】
図１に示す放射性汚染水の浄化システムは、吸着ステップ１０、沈殿ステップ２０、及び分離ステップ３０を含み、放射性汚染水から放射性セシウムを除去することができる。
【００２１】
吸着ステップ１０では、放射性汚染水にフェロシアン化物を混合し、放射性セシウムを該フェロシアン化物に吸着させる。ここでフェロシアン化物は、フェロシアン化カリウムと金属塩との反応により生成することができる。ここで該金属塩には、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｚｎ（亜鉛）、等の様々な金属の塩を用いることができる。また代表的なフェロシアン化物の組成式は、Ｆｅ（ＩＩＩ）４［Ｆｅ（ＩＩ）（ＣＮ）６］３（紺青）等である。なお現在比較的入手が容易なフェロシアン化物には、例えばフェロシアン化第二鉄、フェロシアン化銅、及びフェロシアン化コバルト等があり、これらはいずれも主に顔料として用いられている。
【００２２】
沈殿ステップ２０では、吸着ステップ１０の後に、放射性汚染水において、凝集沈殿剤を用いて、放射性セシウムを吸着したフェロシアン化物を沈殿させる。ここで凝集沈殿剤は、二酸化ケイ素及びアルミナを含み、ゼータ電位の絶対値が１５ｍＶ以上である。凝集沈殿剤のゼータ電位は、１５ｍＶ以上有れば汚染水中で凝集沈殿剤の粒子間の反発力により凝集沈殿剤の粒子同士が凝集することがなくなり、フェロシアン化物と反応しやすくなるので、フェロシアン化物を迅速に凝集沈殿させることができる。ここで、二酸化ケイ素及びアルミナの含有量を調整することによりゼータ電位の値を調整することができる。
【００２３】
なお、凝集沈殿剤のゼータ電位は、ある程度の大きさまでは基本的に大きい程好ましい。具体的には凝集沈殿剤のゼータ電位は、１５ｍＶ以上有れば顕著な効果が得られるが、好ましくは２０ｍＶ以上、より好ましくは２５ｍＶ以上、さらに好ましくは３０ｍＶ以上である。また、凝集沈殿剤のゼータ電位が極端に大きすぎると逆に効力が下がるので、凝集沈殿剤のゼータ電位の上限を３５ｍＶとすることが好ましい。
【００２４】
凝集沈殿剤の粒径は、平均粒径５０μｍ〜３５０μｍが好ましく、より好ましくは７５μｍ〜１５０μｍである。平均粒径が５０μｍ未満では、比較的大きな粒径の粒子を粉砕して微細な粒径にしなければならず生産コストが割高になり、平均粒径が３５０μｍを超えると、体積あたりの凝集量が低くなり多量の凝集沈殿剤を混合する必要が生じるので好ましくない。また、凝集物の沈降速度を速めて処理時間を短縮するために、凝集沈殿剤の比重が１．５以上であることが好ましい。
【００２５】
ここでゼータ電位とは、分散された粒子の分散安定性の指標として用いるために定義された実測可能な値であり、電気泳動光散乱測定法を用いて測定することができる。
【００２６】
ここで電気泳動光散乱測定法とは、帯電した粒子が分散している系に電場をかけ、電場内を移動する粒子にレーザー光を照射し、光のドップラー効果を利用して散乱光の周波数のシフト量を測定することにより粒子の速度を得るものである。電気泳動光散乱測定法により得られた粒子の速度と、かけた電場の強さとから、以下の演算によりゼータ電位を算出することができる。
【００２７】
屈折率ｎの溶媒に分散した試料に、波長λのレーザー光を照射して、散乱角θにて散乱光を検出する場合に、泳動速度Ｖとドップラーシフト量Δｖの関係は、（式１）により表される。
Δｖ＝｛２Ｖｎｓｉｎ（θ／２）｝／λ      ・・・（式１）
ここでｎは溶媒の屈折率、θは検出角度（散乱角）である。
式１で得られた泳動速度Ｖと電場Ｅから、（式２）により電気移動度Ｕを求める。
Ｕ＝Ｖ／Ｅ      ・・・（式２）
電気移動度Ｕから（式３）によりゼータ電位ζを求める。
ζ＝４πηＵ／ε      ・・・（式３）
ここでηは溶媒の粘度、εは溶媒の誘電率である。
【００２８】
分離ステップ３０では、沈殿ステップ２０の後に、シックナー等の沈降濃縮装置を用いて、放射性汚染水において、放射性セシウムを含む凝集沈殿物と、放射性セシウムが除去されて浄化された上澄み液とを分離する。例えばシックナーに放射性汚染水を供給し、シックナーの底部中央の取り出し口から放射性セシウムを含む凝集沈殿物を泥漿として取り出し、シックナー上部の外周からあふれ出す上澄み液を排出する。
【００２９】
なお、沈殿ステップ２０において、放射性汚染水に対し、凝集沈殿剤を質量比で１／１，０００，０００〜１／１０の割合で混合して凝集沈殿を促進させることが好ましい。
【００３０】
また、分離ステップ３０において、濾過、プレス、遠心分離等の脱水処理を行っても良い。
【００３１】
また沈殿ステップ２０において、放射性汚染水に対し、凝集沈殿剤を混合して撹拌することにより、分離ステップ３０において、濾過、プレス、遠心分離等の脱水処理を行わずに一定時間放置してデカンテーションするだけで凝集沈殿物と上澄み液とに分離してもよい。
【００３２】
さらに、沈殿ステップ２０において、消泡剤を混合させて気泡の生成を抑制し凝集沈殿を促進させることもできる。
【００３３】
また、本発明は放射性Ｓｒ（ストロンチウム）等の除染にも効果がある。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３５】
（実施例１）
吸着ステップ１０において、フェロシアン化物（紺青の一種であるフェロシアン化第二鉄：Ｆｅ（ＩＩＩ）４［Ｆｅ（ＩＩ）（ＣＮ）６］３）を放射性汚染水１Ｌに対し２５０ｍｇの割合で混合し、放射性セシウムを該フェロシアン化物に吸着させ、濃青色の放射能汚染懸濁水を得た。
【００３６】
沈殿ステップ２０において、吸着ステップ後の放射能汚染懸濁水８０ｍＬ（１００Ｂｑ／ｋｇ）を取り、二酸化ケイ素及びアルミナを主成分とするゼータ電位の絶対値が約３２ｍＶの凝集沈殿剤の粉末を該放射能汚染懸濁水１Ｌに対し２ｇの割合で加え、３０秒間程度強く撹拌した。直ちに凝集沈殿が強く起こり、およそ１分後上澄み液は無色透明となった。
【００３７】
分離ステップ３０において、該上澄み液をデカンテーションにより採取した。該上澄み液の放射線量を測定すると検出限界以下（６Ｂｑ/ｋｇ以下）であった。
【００３８】
上澄み液をＩＣＰ−ＡＥＳ（ＩＣＰ発光分光分析法、試料溶液を霧状にしてＡｒプラズマに導入し、励起された元素が基底状態に戻る際に放出する光を分光して、その波長から元素を特定し、強度から定量を行うもの）により測定したところ、紺青由来のＦｅが検出限界以下であり（７ｐｐｂ以下）、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ、及びＺｎも検出限界以下であった。
【００３９】
（比較例１）
一方上記の実施例１と同様の要領で、実施例１で用いた二酸化ケイ素及びアルミナを主成分とするゼータ電位の絶対値が約３２ｍＶの凝集沈殿剤の粉末の代わりに、汎用凝集剤として一般的に用いられるＰＡＣ−２５０Ａ（ポリ塩化アルミニウムの液体品、一般式［Ａｌ２(ＯＨ)ｎＣｌ６−ｎ］ｍ）を使用した。
【００４０】
汎用凝集剤としてＰＡＣ−２５０Ａを、吸着ステップ後の放射能汚染懸濁水１Ｌに対し２ｇの割合で使用した。
【００４１】
吸着ステップ及び沈殿ステップの後、３０分が経過しても上澄み液は濃青色のままであり、フェロシアン化物の沈殿は認められず、放射能汚染懸濁水は懸濁したままであったので、分離ステップ３０において上澄み液を採取することはできなかった。
【００４２】
（実施例２）
吸着ステップ１０において、質量比５％の放射能汚染土壌を含む懸濁水（５００Ｂｑ/ｋｇ）を試料として８０ｇとり、これに実施例１で用いたフェロシアン化物を該懸濁水１Ｌに対し２５０ｍｇの割合で加えて振り混ぜた。
【００４３】
沈殿ステップ２０において、二酸化ケイ素及びアルミナを主成分とするゼータ電位の絶対値が約３２ｍＶの凝集沈殿剤の粉末を、吸着ステップ後の懸濁水１Ｌに対し１００ｍｇの割合で加え、３０秒間程度強く撹拌した。直ちに凝集沈殿が起こり、およそ２分後上澄み液は無色透明となった。
【００４４】
分離ステップ３０において、該上澄み液をデカンテーションにより採取した。該上澄み液の放射線量を測定すると検出限界以下であった。上澄み液をＩＣＰ−ＡＥＳで測定したところ、紺青由来のＦｅが検出限界以下であり、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ、及びＺｎも検出限界以下であった。
【００４５】
実施例１、２からわかるように、本発明の放射性セシウムを含む汚染水の浄化方法によれば、フェロシアン化物を用いて放射性セシウムを吸着するので、処理後に発生する放射性廃棄物の量を少なくでき、且つ、二酸化ケイ素及びアルミナを主成分とする凝集沈殿剤を用いて、放射性セシウムが吸着された該化合物を迅速に凝集沈殿させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１    放射性汚染水の浄化システム
１０    吸着ステップ
２０    沈殿ステップ
３０    分離ステップ
【図１】
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