(57)【要約】【課題】放射性物質類を高効率で除染可能であり、かつ、安価に提供し、さらに環境負荷を低減できる除染用粒子等を提供する。【解決手段】本発明に係る除染用粒子分散液の製造方法は、第１金属塩の水溶液、第２金属塩の水溶液、第３金属塩の水溶液を調製する。そして、第１金属塩の水溶液と、第２金属塩の水溶液を混合して混合水溶液を得、次いで、混合水溶液に、第３金属塩の水溶液を混合して撹拌することにより、第１金属塩の金属と、第３金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第１の難溶性金属塩、及び第３金属塩の金属と、第２金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第２の難溶性金属塩の分散液を得る工程を備える。第１の難溶性金属塩、及び第２の難溶性金属塩は、放射性物質類を捕捉可能なものである。【選択図】図１
2014052287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
易溶性がある第１金属塩の水溶液を調製し、
易溶性があり、前記第1金属塩とは異なる第２金属塩の水溶液を調製し、
前記第２金属塩の金属のカウンターイオンと難溶性の塩を形成可能な金属と、前記第１金属塩の金属と難溶性の塩を形成可能なカウンターイオンとから形成され、易溶性がある第３金属塩の水溶液を調製し、
前記第1金属塩の水溶液と、前記第２金属塩の水溶液を混合して混合水溶液を得、
次いで、前記混合水溶液に、前記第３金属塩の水溶液を混合して撹拌することにより、前記第１金属塩の金属と、前記第３金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第１の難溶性金属塩と、前記第３金属塩の金属、及び前記第２金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第２の難溶性金属塩の分散液を得る工程を備え、
前記第１の難溶性金属塩、及び前記第２の難溶性金属塩は、放射性物質類を捕捉可能である除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項２】
前記第１金属塩は、放射性物質類を捕捉可能な金属を含む請求項１に記載の除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項３】
前記第２金属塩の金属に対するカウンターイオンが、放射性物質類を捕捉可能なものである請求項１又は２に記載の除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項４】
前記第２金属塩の金属が、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属の少なくともいずれかである請求項１〜３の少なくともいずれかである除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項５】
前記第１の難溶性金属塩が、硫酸バリウムである請求項１〜４のいずれか１項に記載の除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項６】
前記第１の難溶性金属塩、及び前記第２の難溶性金属塩の少なくとも一方がナノ粒子である請求項１〜５のいずれか１項に記載の除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項７】
前記第２の難溶性金属塩が、フェロシアン化ニッケル、フェロシアン化鉄、フェロシアン化銅、フェロシアン化コバルト、フェロシアン化亜鉛の少なくともいずれかである請求項１〜６のいずれか１項に記載の除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項８】
前記放射性物質類が、放射性セシウム、非放射性セシウム、放射性ストロンチウム、非放射性ストロンチウム、放射性タリウム、非放射性タリウム、ラジウムから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射性物質類の除染用粒子分散液の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の除染用粒子分散液の製造方法により得られた除染用粒子分散液。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の除染用粒子分散液の製造方法により分散液を得、その後、前記分散液から除染用粒子を取り出す工程を備える除染用粒子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の除染用粒子の製造方法により得られた除染用粒子。
【請求項１２】
コア部に磁性ナノ粒子、
表層に液体中の放射性物質類を捕捉する請求項１１に記載の除染用粒子、
及び、前記磁性ナノ粒子を直接被覆し、前記磁性ナノ粒子と前記除染用粒子の間に実質的に形成されている被覆層を具備する除染用磁性複合粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除染用粒子、除染用粒子分散液、及びそれらの製造方法に関する。さらに、前記除染用粒子を含む除染用磁性複合粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災の際に発生した原子力発電所の事故により、放射性物質除染の高効率化を図ることが重要な課題となっている。除染技術として、除染剤（非特許文献１）を汚染水に投入して放射性物質を捕捉し、液相と固相を分離して除染する方法が知られている。特許文献１においては、２つの区域を有する特定の反応器において除染処理効率を高める方法が提案されている。本発明者は、先般、磁力を利用して短時間で放射性物質を捕捉・分離可能な放射性物質類除染システム、及び放射性物質類の除染方法等を提案した（特許文献２）。
【０００３】
非特許文献２においては、海水や高濃度の塩を含む水に含まれるストロンチウムを選択的に捕集して回収できるストロンチウム選択吸着剤が提案されている。詳細には、ストロンチウム吸着能力の高い材料（ゼオライト系）を内包し、その表面をＣａ、Ｍｇを透過させない複層の薄膜で覆った構造を有するストロンチウム選択吸着剤が提案されている。
【０００４】
放射性ストロンチウムの人体除染においては、緊急時にはＸ線造影剤として用いられる硫酸バリウムの使用が推奨されている（非特許文献３）。硫酸バリウムは、Ｘ線造影剤以外にも、塗料、化粧品等の顔料や、光沢増強剤など様々な用途に広く用いられ、製造方法についても、従来より様々な提案がなされている（特許文献３〜７）。硫酸バリウムの粒径は、通常、マイクロオーダーであるが、ナノサイズ化する方法についても提案がなされている（特許文献４〜７）。
【０００５】
特許文献６においては、非水性溶媒を含有する液相合成混合物中のＺイオン源（Ｚ＝カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）又はバリウム（Ｂａ））及び硫酸イオン源から結晶成長によって合成する方法が開示されている。特許文献７においては、a)特定の構造を有する極性有機溶剤、b)多価金属または1価の遷移金属、硫酸塩源および、場合によっては、ドーパント金属源、および、c)特定の塩基を含む反応混合物を加熱する工程を含むナノ粒子化方法が提案されている。なお、非特許文献４〜８については後述する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−５０７０００号公報
【特許文献２】特許第４９３２０５４号
【特許文献３】特開２００２−２６５２１８号公報
【特許文献４】特開昭５７−５１１１９号公報
【特許文献５】特開平９−１５６９２４号公報
【特許文献６】特開２００６−５０７２０３号公報
【特許文献７】特開２００７−５３６１９１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】"放射性物質の除去・回収技術のためのデータベース"、［online］、独立行政法人  物質・材料研究機構、２０１１年４月１９日、［平成２４年８月７日検索］、インターネット（http://reads.nims.go.jp/）
【非特許文献２】"化研が放射性汚染水の除染に非常に有効なストロンチウム選択吸着剤の開発に成功！"  プレスリリース・ニュースリリースの「ＰＲ  Ｎｅｗｓ」、［online］、ソーシャルワイヤー株式会社  ２０１２年３月６日、［平成２４年８月７日検索］、インターネット（http://prnews.jp/view/1869/）
【非特許文献３】「人体内放射能の除去技術―挙動と除染のメカニズム」／メーカー  講談社出版、１９９５年１２月１５日、ｐ．５７−５８
【非特許文献４】R.D. Ambashta, et al., Journal of Magnetic Materials, 2003, 267, 335-340
【非特許文献５】Urban I, et al., Chem. Commun., 2010, 46, 4583-4585
【非特許文献６】Zhang XQ, et al., J. Mater. Chem., 2010, 20, 5110-5116
【非特許文献７】Wang H, et al., J. Hazard. Mater., 2011, 191, 163-169
【非特許文献８】' XANES を用いた水田土壌中のヨウ素の非破壊形態分析とその溶脱機構'、［online］、研究トピックス  農業環境技術研究所、［平成23年10月11日検索］、インターネット（http://www.niaes.affrc.go.jp/sinfo/publish/niaesnews/072/news07209.pdf#search=）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
放射線被爆、放射性物質拡散の問題を解決するために高効率な除染技術が求められている。また、広範囲で高普及率化を実現するためには、安価で、かつ環境負荷を低減可能な技術が求められている。これらの技術は、現在稼働中の原子力発電所の安全対策においても重要な意義を有する。なお、上記においては原子力発電所の汚染の問題について述べたが、放射性物質類の除染処理の分野においても同様の課題が存在する。
【０００９】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放射性物質類を高効率で除染可能であり、かつ、安価に提供でき、さらに環境負荷低減も図れる除染用粒子、除染用粒子分散液、及びこれらの製造方法、並びに除染用複合粒子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る除染用粒子分散液の製造方法は、易溶性がある第１金属塩の水溶液を調製し、易溶性があり、前記第1金属塩とは異なる第２金属塩の水溶液を調製し、前記第２金属塩の金属のカウンターイオンと難溶性の塩を形成可能な金属と、前記第１金属塩の金属と難溶性の塩を形成可能なカウンターイオンとから形成され、易溶性がある第３金属塩の水溶液を調製し、前記第1金属塩の水溶液と、前記第２金属塩の水溶液を混合して混合水溶液を得、次いで、前記混合水溶液に、前記第３金属塩の水溶液を混合して撹拌することにより、前記第１金属塩の金属と、前記第３金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第１の難溶性金属塩と、前記第３金属塩の金属、及び前記第２金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第２の難溶性金属塩の分散液を得る工程を備える。前記第１の難溶性金属塩、及び前記第２の難溶性金属塩は、放射性物質類を捕捉可能なものである。
【００１１】
本発明の除染用粒子の製造方法によれば、得られる第１の難溶性金属塩と第２の難溶性金属塩の両者が放射性物質類を捕捉可能な物質のため、高効率な除染剤を提供できる。また、第１の難溶性金属塩と第２の難溶性金属塩を同一工程で簡便に合成でき、さらに特殊な装置が不要であるというメリットを有する。また、水を用いて合成でき、加熱処理、加圧処理、後処理工程等を行わずに合成可能であるというメリットを有する。これらにより、環境負荷低減を図りつつ安価に除染剤を提供できる。
【００１２】
本発明の除染用粒子分散液は、上記態様の除染用粒子分散液の製造方法により得たものである。
【００１３】
本発明の除染用粒子の製造方法は、上記態様の除染用粒子分散液の製造方法により分散液を得、その後、前記分散液から除染用粒子を取り出す工程を備えるものである。
本発明の除染用粒子は、上記態様の除染用粒子の製造方法により得たものである。
【００１４】
本発明の除染用磁性複合粒子は、コア部に磁性ナノ粒子、表層に液体中の放射性物質類を捕捉する上記態様の除染用粒子、及び、前記磁性ナノ粒子を直接被覆し、前記磁性ナノ粒子と前記除染用粒子の間に実質的に形成されている被覆層を具備するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放射性物質類を高効率で除染可能であり、かつ、安価に提供でき、さらに環境負荷低減も図れる除染用粒子、除染用粒子分散液、及びこれらの製造方法、並びに除染用複合粒子を提供できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る放射性物質類の除染方法のフローチャート図。
【図２Ａ】第２実施形態に係る除染用磁性複合粒子の模式的説明図。
【図２Ｂ】第２実施形態に係る除染用磁性複合粒子の一部分解図。
【図２Ｃ】図２ＡのＩＩＣ−ＩＩＣ切断部断面図。
【図２Ｄ】磁性ナノ粒子がクラスターを形成している場合の一例を示す説明図。
【図２Ｅ】図２Ｄのクラスターに、被覆層が形成されている場合の一例を示す説明図。
【図２Ｆ】図２Ｅに、捕捉性化合物が形成される工程の一例を示す説明図。
【図２Ｇ】クラスターを形成している場合の除染用磁性複合粒子の一例を示す説明図。
【図２Ｈ】クラスターを形成している場合の被覆性磁性ナノ粒子の別の一例を示す説明図。
【図２Ｉ】図２Ｈの切断部の模式的断面図。
【図３Ａ】第２実施形態に係る放射性物質類除染システムの説明図。
【図３Ｂ】第２実施形態に係る放射性物質類除染システムの説明図。
【図３Ｃ】第２実施形態に係る放射性物質類除染システムの説明図。
【図３Ｄ】第２実施形態に係る放射性物質類除染システムの説明図。
【図４】第２実施形態に係る磁力集積手段の一例を示す模式的分解斜視図。
【図５】実施例１に係る除染用粒子分散液の透過型電子顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に含まれることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは必ずしも一致しない。また、以降の実施形態及び実施例において、同一の要素部材には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。また、下記の実施形態は、互いに好適に組み合わせられる。
【００１８】
［第１実施形態］
本発明に係る除染用粒子分散液の製造方法について、図１を用いつつ説明する。
ステップ１として、易溶性がある第１金属塩の水溶液を調製する。ここで、「易溶性」とは、溶質１ｇ又は１ｍＬを溶かすのに要する溶媒量が３０ｍＬ未満のものとする（２０±５℃、常圧、５分ごとに強く３０秒間振り混ぜるとき、３０分以内に溶ける度合にて判定）。より好ましくは、溶質１ｇ又は１ｍLを溶かすのに要する溶媒量が１０ｍＬ未満である。
【００１９】
第１金属塩としては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において特に限定されないが、アルカリ土類金属塩、若しくはアルカリ金属塩が好ましい。アルカリ金属としては、リチウム・ナトリウム・カリウム・ルビジウム・セシウム・フランシウムがあり、アルカリ土類金属としては、ベリリウム・マグネシウム・カルシウム・ストロンチウム・ラジウム等があるが、放射性物質類の捕捉能を第２金属塩のカウンターイオンとの間で形成する観点からはバリウムであることが好ましく、第１金属塩の好適な例として水酸化バリウム等が挙げられる。なお、第１金属塩は、１種類でも、複数種類を用いてもよい。また、水溶液を調製する際に、不溶性の物質を除去する目的等のために、濾過工程などを適宜追加することができる。以降の水溶液調製についても同様である。
【００２０】
なお、放射性物質とは、放射能を持つ物質の総称で、ウラン、プルトニウム、トリウムのような核燃料物、放射性物質、若しくは放射性同位体、中性子を吸収又は核反応を起こして生成された放射化物質全般を指す。本発明の放射性物質類除染システム及び放射性物質類の除染方法は、放射性物質のみならず、放射性物質である放射性同位体の安定同位体に対しても同様に適用できるものである。放射性同位体と安定同位体は、物理化学的性質や環境中における挙動に差がないことが一般に知られている（例えば、非特許文献８）。すなわち、放射性同位体と安定同位体とは、捕捉性の挙動が実質的に同一であると考えてよいことが知られている。従って、本明細書において「放射性物質類」とは、ウラン、プルトニウム、トリウムのような核燃料物、放射性物質、若しくは放射性同位体、中性子を吸収又は核反応を起こして生成された放射化物質全般、並びに放射性同位体の安定同位体（非放射性物質）も含むものと定義する。
【００２１】
ステップ２として、易溶性があり、第1金属塩とは異なる第２金属塩の水溶液を調製する。第２金属塩の金属としては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で特に限定されないが、後述する第３金属塩との組み合わせで難溶性塩を形成しやすくする観点からは、アルカリ金属、又はアルカリ土類金属を用いることが好ましく、アルカリ金属がより好ましい。アルカリ金属やアルカリ土類金属の具体例は、前述したとおりである。これらの中でも入手容易性、安全性、及び安価に提供する観点からは、第２金属塩の金属の好ましい例は、ナトリウム、カリウム、カルシウムが挙げられる。なお、第２金属塩は、第1金属塩の水溶液に混ぜた際に、直ちに難溶性の金属塩を形成しないものを用いる。ここで、「直ちに難溶性の金属塩を形成しないもの」とは、除染用粒子を形成する通常のタイムスケールにおいて難溶性の金属塩を形成するものを除外する趣旨である。
【００２２】
第２金属塩のカウンターイオンは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で特に限定されないが、放射性物質類を捕捉可能な捕捉性化合物を用いる。例えば、第２金属イオンのカウンターイオンは、フェロシアン化イオン、フェリシアン化イオン等が好適な例として挙げられる。第２金属塩の一例として、フェロシアン化カリウム、フェロシアン化ナトリウム、フェロシアン化カルシウム、フェリシアン化カリウム、フェリシアン化ナトリウム、フェリシアン化カルシウム等が好適な例として挙げられる。第２金属塩は、１種類でも、複数種類でもよい。
【００２３】
ステップ３として、第２金属塩のアルカリ金属のカウンターイオンと難溶性の塩を形成可能な金属と、第１金属塩の金属と塩を形成可能なカウンターイオンとから形成され、易溶性がある第３金属塩の水溶液を調製する。第３金属塩は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において特に限定されないが、硫酸ニッケル、硫酸銅、硫酸鉄等の遷移金属塩や硫酸亜鉛などが好適な例として挙げられる。第３金属塩は、単一種類でも複数種類でもよい。なお、本明細書において「難溶性」とは、溶媒１ｇ又は１ｍLを溶かすに要する溶媒量が１００ｍＬ以上を要するもの（２０±５℃、常圧、５分ごとに強く３０秒間振り混ぜるとき、３０分以内に溶ける度合にて判定）、及び不溶性のものをいうものとする。なお、上記ステップ１〜ステップ３までは、順不同である。また、ステップ３は、ステップ４の後に調製してもよい。
【００２４】
ステップ４として、ステップ１の第１金属塩の水溶液と、ステップ２の第２金属塩の水溶液を混合して混合水溶液を得る。この際、沈殿物が生じないように注意する。但し、本発明の趣旨を逸脱しない程度の沈殿物が生じていてもよい。混合方法は、沈殿物が生じないように混合できれば特に限定されないが、第１金属塩の水溶液に対し、第２金属塩を穏やかに混合する方法を例示できる。
【００２５】
ステップ５として、ステップ４により得られた水溶液に、ステップ３で得られた第３金属塩の水溶液を混合撹拌することにより、第１金属塩の金属と、第３金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第１の難溶性金属塩と、第３金属塩の金属と、第２金属塩の金属に対するカウンターイオンとから形成される第２の難溶性金属塩の分散液を得る。この際、所望の粒径サイズが得られるように撹拌条件を調整する。ナノ粒子を得たい場合には、十分に撹拌することが重要である。即ち、分散液中に２種類の難溶性金属塩を形成する。撹拌条件、撹拌時間、撹拌温度を制御することにより、結晶成長を制御し、所望の粒径の難溶性金属塩を得ることができる。
【００２６】
上記ステップ４、ステップ５において、第１金属塩の水溶液、第２金属塩の水溶液、第３金属塩の水溶液のそれぞれの濃度や混合比率等は、用いる分散液の用途に応じて適宜設計すればよい。ステップ５により得られた除染用粒子分散液は、そのまま除染に利用することができる。無論、ステップ５に加えて、必要に応じてｐＨを調整する工程や、溶液の濃度や量を調整する工程、第1の難溶性金属塩と第２の難溶性金属塩を濾過により回収して、水に再分散させて除染用粒子分散液を得てもよい。以上の工程を経て、本発明の除染用粒子分散液を得ることができる。
【００２７】
さらに、上記工程で得られた除染用粒子分散液から、除染用粒子を粉体として取り出す工程により、除染用粒子を得ることができる。粉体とする方法は特に限定されないが、例えば、濾過・洗浄を行った後に乾燥することにより除染用粒子の粉体を得ることができる。また、溶媒を留去することにより、除染用粒子の粉体を得てもよい。得られた除染用粒子は、除染対象となる液体中にそのまま投入して除染に利用することができる。また、除染前に予め、水に再分散させて利用してもよい。また、後述する実施形態のように、得られた除染用粒子を磁性ナノ粒子などと複合粒子化し、これを利用してもよい。
【００２８】
ここで２種類の難溶性金属塩とは、第１金属塩、第２金属塩、第３金属塩がそれぞれ独立に単一種類であっても、複数種類であってもよいことに付随するもので、形成される第１の難溶性金属塩、第２の難溶性金属塩が、それぞれ独立に単一種類でも、複数種類であってもよいことを意味する。なお、各水溶液中には、それぞれ独立に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の添加剤が含まれていてもよい。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記第1金属塩〜第３金属塩に分類されない他の金属塩を添加してもよい。
【００２９】
第1の難溶性金属塩としては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で特に限定されないが、好ましい例として硫酸バリウムが挙げられる。硫酸バリウムは、ストロンチウム（放射性ストロンチウム、非放射性ストロンチウムを含む（以下、同様））やラジウムの吸着に有効である。
【００３０】
第２の難溶性金属塩としては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で特に限定されないが、フェロシアン化ニッケル、フェロシアン化鉄（プルシアンブルー）、フェロシアン化コバルト、フェロシアン化銅などのフェロシアン化金属が好適な例として挙げられる。これらは、セシウム（放射性セシウム、非放射性セシウム）の吸着に有効である。また、プルシアンブルーは、セシウムの他、タリウム除去などにも有効である。
【００３１】
第1実施形態により得られる第１の難溶性金属塩と第２の難溶性金属塩は、両者共に放射性物質類を捕捉可能な粒子である。従って、放射性物質類の吸着の高効率化を実現できる。しかも、第１の難溶性金属塩と第２の難溶性金属塩を撹拌・混合により特別な装置を用いずに一度に簡便に合成できる。従って、安価に提供することができる。また、水を用いて合成でき、加熱処理、加圧処理、後処理工程等を行わずに合成可能であり、環境負荷低減を図ることができる。なお、水以外の溶媒を用いたり、加熱処理工程を加えたり、後処理工程を加えることを排除するものではない。
【００３２】
ここで、放射性物質類を捕捉する第１の難溶性金属塩、及び第２の難溶性金属塩は、それぞれ独立にナノ粒子でもマイクロ粒子でもよいが、より高効率に吸着させる観点、すなわち比表面積を増大させる観点からは、ナノ粒子とすることが好ましい。ナノ粒子化することにより、比表面積が大きくなり、これにより放射性物質類の高効率捕捉が可能になると推測している。
【００３３】
得られた除染用粒子は、放射性物質類を含む液体中に投入して、液体中の放射性物質類を捕捉後、これらを回収することにより除染する。若しくは、除染対象物を得られた除染用粒子分散液中に浸漬する。
【００３４】
本発明の除染の対象となる液体、すなわち、放射性物質類が含有された液体は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば特に限定されない。好適な例としては、放射能汚染水等の水系、有機溶剤が一部に含まれている水系溶剤を挙げられるが、有機溶剤系に適用することも可能である。本発明の回収の対象となる液体は、例えば、雨水、地下水、雪解け水、海水、河川、湖、池、貯水槽等の水や、汚染土壌を含む土壌水、汚染した塵の分散水、汚染した埃の分散水、汚染がれき・装置・機械などの洗浄水、三輪車・自転車・オートバイ・自動車・電車・貨車・船・飛行機・ヘリコプターなど人・動物・荷物などの輸送手段を洗浄した水、上水道へ供給する水、中水道に供給する水、下水道から集められた水、下水汚泥、浄水汚泥、放射性物質類を含む焼却灰の分散水、牛乳、果汁、お茶などの食品を含む飲料水、収穫した茶葉等の洗浄水、母乳、内部被爆者の血清や体液、その他動物・植物・微生物由来の水分・汚染水・洗浄水を挙げることができる。なお、上水道、中水道に供給する水とは、例えば、各家庭に供給する水、工業用水、農業用水、林業・畜産業・水産業に使用する水を含む。
また、本発明の除染の対象となる非液体としては、食品、牧草、焼却灰、土等が挙げられる。
【００３５】
放射性物質を捕捉した除染用粒子の回収方法は、公知の方法を制限なく利用できる。例えば、共沈、吸着、イオン交換等を単独で、若しくは組み合わせて回収することができる。
【００３６】
本発明の除染用粒子分散液、若しくは除染用粒子によれば、第１の難溶性金属塩、第２の難溶性金属塩の両者を、放射性物質類を捕捉する金属塩としているので、放射性物質類の吸着を高効率的に行うことが可能となる。しかも、例えば、ストロンチウムとセシウム等、異なる放射性物質類を同時に吸着して除染することができるという優れた効果がある。
【００３７】
また、３種類の水溶液を調製して、混合撹拌するという方法により特別な装置を用いずに簡便に第１の難溶性金属塩、第２の難溶性金属塩を一度に得ることができる。しかも、加温装置、加熱装置等も不要のためコスト的なメリットも高い。また、特許文献６、７のように、非水性溶媒や有機化合物を用いずに合成できるので環境負荷を低減できる。また、後処理工程を行わずに、得られた分散液をそのまま利用することも可能であるという簡便性がある。また、除染用粒子をナノサイズとすることにより、比表面積を大きしてさらに放射性物質類の高効率吸着を図ることもできる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、上記実施形態の除染用粒子を除染用磁性複合粒子として応用した例について説明する。
【００３９】
除染用磁性複合粒子１は、図２Ａ〜図２Ｃの模式的説明図に示すように、磁性ナノ粒子１０、被覆層１５、除染用粒子１８を有する。磁性ナノ粒子１０の表面の少なくとも一部には、被覆層１５が形成され、被覆層１５を介して磁性ナノ粒子１０と除染用粒子１８が結合されている。換言すると、除染用磁性複合粒子１は、コア部に磁性ナノ粒子１０、表層に液体中の放射性物質類を捕捉する除染用粒子１８、及び、磁性ナノ粒子１０を直接被覆し、磁性ナノ粒子１０と除染用粒子１８の間に実質的に形成されている被覆層１５を有する。被覆層１５は、単一の被覆層のみならず、複数の被覆層から構成されてもよい。
【００４０】
磁性ナノ粒子１０としては、（１）除染用粒子１８と除染用磁性複合粒子１を形成する、（２）磁力集積手段によって、集積可能な磁性を有する、という条件を満たすものであれば、特に限定されずに適用することができる。例えば、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、マグヘマイト（Ｆｅ２Ｏ３）、一酸化鉄（ＦｅＯ）、窒化鉄、鉄（Ｆｅ）、ニッケル、コバルト、コバルト白金クロム合金、バリウムフェライト合金、マンガンアルミ合金、鉄白金合金、鉄パラジウム合金、コバルト白金合金、鉄ネオジムボロン合金、及びサマリウムコバルト合金等が挙げられる。また、複写機等で用いられている磁性トナー等を利用してもよい。なお、磁性ナノ粒子表面の耐食性を向上させるため、表面を各種酸化金属などで被覆してもよい。
【００４１】
磁性ナノ粒子１０は、粒子径が小さくても高い磁気誘導特性を有する磁気異方性の高い材料が好ましい。磁性ナノ粒子１０の好ましい材料としては、窒化鉄、鉄、ＦｅＰｔ粒子や、ＦｅＰｔ粒子と他の磁性金属元素を含むナノ粒子との除染用磁性複合粒子を挙げることができる。また、磁性分子が非磁性分子によって被覆されたナノ粒子、若しくはマイクロ粒子を用いてもよい。さらに、上記特許文献２に開示した自己会合型磁性脂質ナノ粒子、若しくは脂質被覆磁性ナノ粒子やポリマー被覆磁性ナノ粒子など有機物被覆磁性ナノ粒子を磁性ナノ粒子として用いてもよい。その他シリカ被覆磁性ナノ粒子など無機物被覆磁性ナノ粒子を磁性ナノ粒子として用いてもよい。
【００４２】
磁性ナノ粒子１０の平均粒径は、放射能汚染水２０中に分散可能であればよく、特に限定されない。放射能汚染水２０に対する分散性を考慮すると、１ｎｍ以上、１０ｍｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは、磁気吸着能の観点から、５ｎｍ以上、吸着表面積拡大の観点から、１ｍｍ以下である。
【００４３】
除染用粒子１８としては、上記実施形態１において製造された除染用粒子分散液から得られた放射性物質類を捕捉できる第１の難溶性金属塩、又は／及び第２の難溶性金属塩である。これに加えて、他の公知の捕捉性化合物を混合してもよい。即ち、被覆層１５の外側に配設される化合物として、除染用粒子１８のみを配設してもよいし、除染用粒子１８以外の捕捉性化合物と除染用粒子１８との両者を配設してもよい。以降の説明においては、除染用粒子１８のみを用いた例について説明するが、除染用粒子１８と除染用粒子１８以外の捕捉性化合物とを組み合わせた場合も同様である。
【００４４】
なお、捕捉性化合物としては、ゼオライト、イライト、雲母（mica）、バーミキュライト（vermiculite）、スメクタイト（smectite）等の粘土鉱物全般、活性炭、イオン交換体全般、公知の天然・人工のナノ多孔体、ペクチンなどの食物繊維等が有効である。また、上記実施形態以外の方法で製造された難溶性金属塩が一部に含まれていてもよい。イオン交換体は、イオン交換樹脂、バーミキュライト・ベントナイトなどの天然イオン交換体、リン酸ジルコニウム・酸化アルミニウム・フェロシアン化鉄などの無機イオン交換体などが挙げられる。放射性物質類がセシウムの場合には、前述したフェロシアン化金属の他に、ゼオライト、粘土鉱物、ペクチン（食物繊維）が特に有効である。その他、グアー豆酵素分解物、アガロース、グルコマンナン、ポリデキストロース、アルギン酸ナトリウム、イヌリン、カラギーナン、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、キチン、キトサンなども有効である。捕捉性化合物は、捕捉したい放射性物質に応じて適宜設計すればよい。捕捉性化合物は、必要に応じて、熱処理や圧熱処理等の処理を施してもよい。例えば、ゼオライトなどは、熱処理や圧熱処理によってセシウム吸着能を向上させることができる。複数種類の放射性物質を捕捉したい場合は、種類の異なる捕捉性化合物を被覆性磁性ナノ粒子に導入したり、複数の除染用磁性複合粒子を用いればよい。
【００４５】
除染用磁性複合粒子は、第1実施形態で得られた除染用粒子分散液をそのまま被覆性磁性ナノ粒子の分散液と混合することにより得ることができる。また、除染用粒子分散液から除染用粒子を得、これらを被覆性磁性ナノ粒子の分散液と混合することにより除染用磁性複合粒子を得てもよい。簡便に合成する観点からは、本発明の除染用粒子分散液を後処理工程せずに用いることが好ましい。
【００４６】
被覆層１５は、コア部に形成された磁性ナノ粒子の被覆層として機能する。磁性ナノ粒子１０と除染用粒子１８の間に実質的に設けられており、これらを接着させる機能を担う。磁性ナノ粒子１０と被覆層１５からなる被覆性磁性ナノ粒子は、市販されている磁性ビーズなどを好適に用いることができる。磁性ナノ粒子１０と被覆層１５の結合形態は、公知の技術を制限なく利用できる。結合強度から、共有結合、若しくは静電結合が望ましい。例えば、磁性ナノ粒子を、高分子電解質を用いて容易に被覆することができる。
【００４７】
被覆層１５と除染用粒子１８の結合形態は特に限定されないが、好ましくは、静電結合、若しくは共有結合が挙げられる。なお、被覆層１５と捕捉性化合物、又は除染用粒子１８と捕捉性化合物の混合物の結合形態についても同様である。
【００４８】
被覆層１５に、除染用粒子１８等と結合する反応基を有することが好ましい。非特許文献４においては、被覆層１５に相当する層を設けていなかったので、複合粒子が分解しやすいという問題があった。一方、本発明に係る除染用磁性複合粒子１によれば、被覆層１５を設けているので、除染用磁性複合粒子１の分解を効果的に防止することができる。換言すると、廃液汚染水、海水等において、分解を抑制して除染用磁性複合粒子を用いることができる。その結果、粒子の磁力を所望の値に保持することができるので、磁力発生手段による回収を高効率に行うことができる。また、被覆層１５の反応基を調節することにより、所望量の除染用粒子１８等を磁性ナノ粒子１０に導入することが可能となるというメリットも有する。なお、異種の磁性体、異種の捕捉性化合物を組み合わせて、複合粒子を製造することも可能である。
【００４９】
被覆層１５の好適な例として、脂質、界面活性剤、高分子を挙げることができる。また、シリカ等の無機物でもよく、いわゆるプラスチック材でもよい。高分子としては、末端にアルコキシシリル基、クロロシリ基、イソシアナトシリル基、メルカプト基等を有するポリエチレングリコール等の高分子、ポリ―Ｌ−リジン、ポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム）、メチルグリコールキトサン（MGch）、ポリ（アリルアミン塩酸塩）、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、ジアリルジメチルアンモニウム等のカチオン性ポリ電解質、４−スチレンスルホン酸ナトリウム、Poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium、Polyanetholesulfonic acid sodium、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）、ポリ（４−スチレンスルホン酸）アンモニウム、ポリ（４−スチレンスルホン酸）リチウム、ポリ（４−スチレンスルホン酸）、ポリ（４−スチレンスルホン酸）−ｃｏ−マレイン酸）ナトリウム、ポリ（アクリル酸、ナトリウム塩）、ポリ（ビニルスルホン酸、ナトリウム塩）、ポリ（硫酸ビニル）カリウム塩、ポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）、ポリビニル硫酸カリウム（PVSK）等のポリア二オン性ポリ電解質などが挙げられる。被覆層１５の反応基としては、アピジン−ビオチン系結合、エポキシ基、トシル基、エステル基、チオール基、アミノ基、ハロゲン化アシル基、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル基、アルデヒド基、マレイミド基、ビニルスルホン基、ベンゾトリアゾールカーボネート基、プロモアセトアミド基などが挙げられる。放射性照射により耐熱性・耐候性などの向上作用のあるポリエチレンなどの架橋型ポリマーを一部含んでも良い。また、磁性ナノ粒子に対し、公知の界面活性剤は全て使用できる。
【００５０】
除染用磁性複合粒子のサイズは、１０ｎｍ〜５ｍｍの範囲であることが分散性・比表面積・磁気吸着性のバランスの観点から好ましく、５０ｎｍ〜５００μｍの範囲であることがさらに好ましく、２５０ｎｍ〜５０μｍの範囲がさらに好ましい。また、除染用磁性複合粒子の飽和磁化は、磁力による集積効率を高める観点から、５ｅｍｕ／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは１０ｅｍｕ／ｇ以上である。また、さらに好ましくは２０ｅｍｕ／ｇ以上である。磁石への吸着効率を高める上では、飽和磁化が高いほうが好ましいが、入手性の観点から、通常、２２０ｅｍｕ／ｇ以下である。
【００５１】
除染用磁性複合粒子に用いる磁性ナノ粒子は、図２Ｄに示すように、複数の磁性ナノ粒子１０が凝集しているクラスター１００であってもよい。磁性ナノ粒子としてクラスターを用いる場合、クラスター１００の表面に対して、直接、被覆層１５を形成すればよい（図２Ｅ参照）。複数の磁性ナノ粒子１０のクラスター１００に対して、その表層に被覆層１５がコーティングされている。
【００５２】
また、図２Ｈの被覆性磁性ナノ粒子の説明図、及びその断面図である図２Ｉに示すように、単分散の磁性ナノ粒子１０それぞれに被覆層１５がコーティングされていてものが凝集したクラスター１００であってもよい。いずれにしても、磁性ナノ粒子１０の表層の少なくとも一部に被覆層１５がコーティングされていればよい。なお、個々の磁性ナノ粒子を被覆する被覆層と、クラスター全体を被覆する被覆層の種類が異なっていてもよい。
【００５３】
除染用粒子１８は、除染用磁性複合粒子の表層に形成されている（図２Ｇ参照）。図２Ｆには、静電結合によって除染用粒子１８と被覆層１５を結合させている例を示す。この例においては、除染用磁性複合粒子１は、負に帯電しているクラスター１００に対し正に帯電している被覆層１５を静電結合により結合させ、さらに、負に帯電している除染用粒子１８を被覆層１５に結合させている。磁性ナノ粒子１０がクラスター１００を形成することによって、除染用磁性複合粒子１の磁力による吸着力・吸着スピードを高めることができ、磁気集積効率を高めることができるというメリットを有する。
【００５４】
除染用磁性複合粒子１の分解を効果的に抑制する観点からは、磁性ナノ粒子の表層の５０％以上が被覆層にコーティングされていることが好ましく、８０％以上がコーティングされていることがさらに好ましい。
【００５５】
次に、第２実施形態に係る除染用磁性複合粒子を用いた除染方法の一例について説明する。
【００５６】
まず、放射性物質類を含む液体である放射能汚染水２０に放射性物質類を捕捉する除染用磁性複合粒子１を投入する（図３Ａ参照）。第２実施形態の例では、放射性物質類である放射性セシウム２１を捕捉する粒子を放射能汚染水２０に投入する。除染用磁性複合粒子１とは、放射性物質類捕捉性と磁性を兼ね備えた粒子である。除染用磁性複合粒子１の投入量は、放射能汚染水２０中の放射性物質類の濃度を測定し、放射性セシウム２１を捕捉するために十分な量を算出して投入する。
【００５７】
次いで、放射能汚染水２０中に投入された除染用磁性複合粒子１によって、放射性物質類を捕獲する（図３Ｂ参照）。必要に応じて、放射性汚染水を撹拌、分散、加温等してもよい。
【００５８】
その後、磁力集積手段３０を放射能汚染水に浸漬して除染用磁性複合粒子１を集積する。次いで、磁力集積手段３０を放射能汚染水から分離した後に、磁気発生をオフすることによって放射性物質類を回収する（図３Ｃ参照）。すなわち、磁力集積手段３０の磁力により、放射性物質類をトラップした除染用磁性複合粒子１を集積し、除染用磁性複合粒子１を回収する。従って、簡便かつ効率よく放射性物質類を回収することができる。磁力集積手段３０は、放射能汚染水内に浸漬せずに、容器の外壁に当接あるいは近接させることにより、除染用磁性複合粒子１を集積させて、分離・回収してもよい。
【００５９】
磁力集積手段３０は、磁力のＯＮ−ＯＦＦ可能な機能と、移動機構を備えている。例えば、電磁石、超電導磁石等が好適に用いられる。また、永久磁石とシールド手段とによって磁力のＯＮ−ＯＦＦを制御することも可能である。さらに、永久磁石等を用いて除染用磁性複合粒子１をまず回収し、その後、より強力な電磁石、超電導磁石等により除染用磁性複合粒子１を回収し、次いで、電磁石や超電導磁石等の磁力をオフすることにより、除染用磁性複合粒子１を分離することも可能である。
【００６０】
永久磁石を用いる場合には、特に限定されるものではないが、一例として、フェライト、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ合金、サマリウム−コバルト合金を挙げることができる。強力な磁力を要する場合には、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ合金が好ましい。磁力集積手段３０は、電磁石や超電導磁石等を用いる場合にも、磁石の磁力線に指向性を付与させるために、シールド手段を設けることが有効である。磁力発生手段３０を海水による腐食などから適切に保護するために、必要に応じて磁石等をケーシング内に密封する。
【００６１】
図４に、第２実施形態にかかる磁力集積手段３０の主要部の一例を示す模式的分解斜視図を示す。磁力集積手段３０は、磁石３１、シールド手段３２、ケーシング３３、等を備えている。磁石３１の磁界発生方向に指向性を付与するためのシールド機能を有する。第２実施形態に係るシールド手段３２は、ヨーク（継鉄）により構成した。無論、シールド機能を有する材料であればこれに限定されるものではない。第２実施形態においては、一方向に強い磁力が発生するように、シールド手段３２であるヨークは、磁石３１の側面及び上面を被覆するような凹部形状の円筒体からなる。シールド手段３２を設けることにより、磁石３１の底面からの磁力を増強する。
【００６２】
図４の磁力集積手段３０は、例えば、除染用磁性複合粒子１を回収後、より強力な電磁石や超電導磁石等によって除染用磁性複合粒子を磁石３１から分離し、次いで、より強力な電磁石や超電導磁石の磁力をオフすることにより除染用磁性複合粒子１のみを回収する。
【００６３】
その後、放射能汚染水の放射能濃度をセンサー４０によって再測定する（図３Ｄ参照）。そして、放射性物質類の回収が必要と判断された場合には、上記工程を繰り返す。放射性物質類の回収が不要と判断された場合には、放射性物質類の回収作業を終了する。放射性物質類が除去された水は、原子力発電所の冷却水等などに再利用することができる。
【００６４】
第２実施形態に係る放射性物質類の除染方法によれば、磁力集積手段３０を放射能汚染水に浸漬して引き上げ、引き上げ後に、磁気発生をオフすれば放射性物質類を回収できるので、操作性がよく効率も高い。しかも、磁力集積手段は、何度も利用可能であるという優れたメリットがある。また、特別の設備等を導入する必要がないという優れた効果もある。すなわち、第２実施形態に係る放射性物質類の除染方法によれば、放射性物質類を高効率で回収することができる。
【００６５】
また、非特許文献５のような高価な化合物を用いずに形成可能であるので、低コスト化を実現できる。さらに、除染用磁性複合粒子は、多層構造を有し、磁性ナノ粒子と捕捉性化合物の間に被覆層を設けているので、環境耐性を高めることができる。例えば、特許文献４、６、７においては、磁性ナノ粒子表層をフェロシアン化鉄が覆っているため、磁性ナノ粒子、フェロシアン化鉄の両者の表面電位がマイナスを示すｐＨ８以上のアルカリ領域では、磁性ナノ粒子、フェロシアン化鉄の間の反発力が生まれ、磁性ナノ粒子表面からフェロシアン化鉄が剥離しやすくなる欠点があった。また、特許文献４においては、原料として、爆発などの危険性のある過塩素酸を用いるという問題もあった。
【００６６】
また、第２実施形態に係る除染用磁性複合粒子によれば、クラスター（磁性ナノ粒子塊）を容易に形成できるので、磁気による吸着力・吸着速度を高めることが容易であるというメリットを有する。また、クラスターを形成した場合、クラスターを被覆層と捕捉性化合物の２層により被覆しているので、物理的に安定な粒子を提供することができる。そのため、環境耐性の高い除染用磁性複合粒子を提供することができるという優れた効果を有する。
【００６７】
なお、汚染土壌に対して放射性物質類回収を実施する際には、汚染土壌、若しくは汚染土壌の分散液に対して除染用磁性複合粒子を投入する前に、汚染土壌中、若しくは汚染土壌の分散液中に含まれる磁性体を事前に磁気選別により回収しておくことが望ましい。これにより、除染用磁性複合粒子による放射性物質類の捕捉、及び回収を高効率で実現することができる。
【００６８】
また、第２実施形態においては、磁性ナノ粒子、被覆層、捕捉性化合物の３層構造よりなる例を説明したが、磁性ナノ粒子−被覆層−捕捉性化合物−被覆層−捕捉性化合物の５層構造であってもよい。また、磁性ナノ粒子−被覆層−捕捉性化合物−被覆層−捕捉性化合物−被覆層の６層構造等であってもよい。また、用いる磁性ナノ粒子、被覆層、捕捉性化合物は、それぞれ独立に、単一、複数種類のいずれであってもよい。
【００６９】
また、放射性物質類の除染方法は、上記第施形態の例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、放射性物質類除染システムは、液体注入口、除染用磁性複合粒子混合タンク、磁力による除染用磁性複合粒子回収タンク、濾過装置を有していてもよい。例えば、液体注入口からの液体注入に伴って除染用磁性複合粒子混合タンクに、液体注入量や汚染度等に応じて予め設定した除染用磁性複合粒子を投入する。そして、液体と除染用磁性複合粒子とを除染用磁性複合粒子混合タンク内でよく混合する。その後、磁力による除染用磁性複合粒子回収タンクに除染用磁性複合粒子を含む液体を移動させ、磁気集積手段により除染用磁性複合粒子を回収する。その後、用途に応じて必要であれば、濾過装置を通過させる。このような放射性物質類除染システムは、例えば、浄水器、上水処理施設、マンション等の上水処理システムとして好適に利用できる。
【００７０】
第２実施形態の除染用磁性複合粒子によれば、第1実施形態の除染用粒子分散液、若しくは除染用粒子を利用することにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、放射性物質類を捕捉後、磁力により放射性物質を捕捉した除染用磁性複合粒子を回収できるので、放射性物質類を高効率で回収除去できるという優れたメリットを有する。
【００７１】
［実施例］
（実施例１）＜ナノ化硫酸バリウム・フェロシアン化ニッケル混合物の製造＞
水酸化バリウム（Ｗａｋｏ純薬社製）を用いて飽和水酸化バリウム水溶液（２５℃）を得た。得られた水溶液を０．４５μｍのフィルターで濾過することにより、空気中の二酸化炭素と反応して生じた混在する炭酸バリウムの難溶性塩を取り除いた。次いで、濾過後の飽和水酸化バリウム水溶液５．５ｍＬにフェロシアン化カリウム・３水和物（Ｗａｋｏ純薬社製）の水溶液（０．５モル／Ｌ）６ｍＬを沈殿物が生じないように緩やかに混合した。次に、これに、硫酸ニッケル・６水和物（Ｗａｋｏ純薬社製）の水溶液（０．４９モル／Ｌ）１３．５ｍＬを加え、激しく攪拌・混合した。得られた溶液を「除染用粒子分散液」と称する。
【００７２】
図５に、得られた除染用粒子分散液の透過型電子顕微鏡写真を示す。透過型電子顕微鏡において、硫酸バリウムと、フェロシアン化ニッケルの粒子を認めた。透過型電子顕微鏡を用いて測長したところ、硫酸バリウムと、フェロシアン化ニッケルのいずれの粒径も数十ｎｍオーダーの粒径であることを確認した。上記実験例においては、硫酸バリウムの最小粒径は、約２０ｎｍ程度であった。また、第1の難溶性金属塩と第２の難溶性金属塩とが、概ね同時に形成されていることを確認した。これらの難溶性金属塩は、後述するように、放射性捕捉能があることを確認した。
【００７３】
なお、上記実施例１の撹拌速度を落とし、撹拌時間を長くすることにより、マイクロサイズの除染用粒子が得られることを確認した。
【００７４】
（実施例２）＜磁性ナノ粒子＞  ０．０２モルの塩化第一鉄（ＩＩ）（和光純薬社製）、０．０４モルの塩化第二鉄（ＩＩＩ）（和光社製）を、２５ｍＬの純水に溶解した。次いで、アルゴンガスの下で、２５ｍＬのアンモニア水（２５％）を加え、黒色の酸化鉄ナノ粒子の磁性スラリーを得た。得られた磁性スラリーは、１０分間３０００Ｇで遠心分離を行い、塩化アンモニウムの副産物を除去するために３５ｍＬの純水で１０回洗浄した。
【００７５】
＜ＰＤＤＡ被覆磁性ナノ粒子の製造＞  次いで、１ｇの磁性ナノ粒子（酸化鉄ナノ粒子）が含まれるように磁性スラリーを１０％アンモニア水に再分散させた液２０ｍＬを得た。さらに、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロライド）(Poly(diallyldimethylammonium chloride)（シグマアルドリッチ社製）（「ＰＤＤＡ」と称する）原液の１０倍希釈水溶液２０ｍＬを加え、２時間混合した。９８００Ｇで２０分間遠心分離した後、純水４５ｍＬにより３回洗浄した。そして、ＰＤＤＡ被覆磁性スラリーである被覆性磁性ナノ粒子を得た。この被覆性磁性ナノ粒子１ｇを、１０ｍＬの純水に分散させた。得られた溶液を「被覆性磁性ナノ粒子の分散液」と称する。
【００７６】
＜除染用磁性複合粒子＞  上記実施例１で得られた除染用粒子分散液、上記被覆性磁性ナノ粒子の分散液との分散液を１：２の割合で混合した。そして、１５分間室温で放置し、除染用磁性複合粒子を０．５テスラのネオジム磁石で吸着させ、上澄みを除去した。これらの工程を経て、酸化鉄ナノ粒子・ＰＤＤＡ被覆層・吸着剤の多層構造を有する除染用磁性複合粒子の分散液を得た。
【００７７】
（実施例３）上記捕捉性化合物の分散液と、上記被覆性磁性ナノ粒子の分散液の混合割合を、１：１に変更した以外は、実施例２と同様の方法により除染用磁性複合粒子を得た。
（実施例４）上記捕捉性化合物の分散液と、上記被覆性磁性ナノ粒子の分散液の混合割合を、１：１．５に変更した以外は、実施例２と同様の方法により除染用磁性複合粒子を得た。
（実施例５）上記捕捉性化合物の分散液と、上記被覆性磁性ナノ粒子の分散液の混合割合を、１：２．５に変更した以外は、実施例２と同様の方法により除染用磁性複合粒子を得た。
（実施例６）上記捕捉性化合物の分散液と、上記被覆性磁性ナノ粒子の分散液の混合割合を、１：３に変更した以外は、実施例２と同様の方法により除染用磁性複合粒子を得た。
【００７８】
実施例２〜６において、いずれも除染用磁性複合粒子が得られることを確認した。このうち、実施例２〜５において特に優れた粒子が得られることがわかった。
【００７９】
（実施例Ａ）１ｐｐｍの塩化ストロンチウムを含有する蒸留水を用意した。この塩化ストロンチウム溶液２．５ｍＬに、実施例１で製造した除染用粒子分散液１６．７μＬを添加した。なお、この捕捉性化合物の分散液１６．７μＬ中に１．６７ｍｇの乾燥除染剤を含むことを、乾燥遠心前後の重量測定で確認した。前記混合物を５分間撹拌後、１５０００Ｇ（重力加速度）にて１０分間、遠心分離機（日立工機社製）により遠心分離した。上澄みの塩化ストロンチウム濃度を、偏光ゼーマン原子吸光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて測定したところ、５１７ｐｐｂへの低下を認めた。なお、塩化ストロンチウムに対する分配係数を下記式（１）より求めたところ、２２３．８であった（吸着前の水溶液濃度：１ｐｐｍ、吸着後の水溶液濃度：０．５１７ｐｐｍ、水溶液体積：２．５ｍＬ、吸着材重量：０．００１６７ｇ）。
＜式１＞  分配係数＝｛（吸着前の水溶液濃度（ｐｐｍ））−（吸着後の水溶液濃度（ｐｐｍ））｝／（吸着後の水溶液濃度ｐｐｍ）×水溶液体積（ｍＬ）／吸着材重量（gram）
なお、偏光ゼーマン原子吸光光度計は、ストロンチウムについては、ストロンチウム計測用ホロカソードランプを使用して分析し、セシウムについては、セシウム計測用ホロカソードランプを使用し分析した。
【００８０】
（実施例Ｂ）  実施例４の塩化ストロンチウム溶液２．５ｍＬに、実施例２で製造した除染用磁性複合粒子の分散液５０μＬを添加した。なお、除染用磁性複合粒子の分散液５０μＬ中に４．７８ｍｇの乾燥磁性除染剤を含み、さらにこの中に乾燥したナノ化硫酸バリウム・フェロシアン化ニッケル混合物が３．３４ｍｇ含量することを、乾燥遠心前後の重量測定で確認した。前記混合物を５分間ほど撹拌した後、０．５テスラのネオジム磁石にて１分間磁気分離を行った。磁気分離後に溶液の塩化ストロンチウム濃度を、偏光ゼーマン原子吸光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて測定したところ、５９５ｐｐｂへの低下を認めた。また、塩化ストロンチウムに対する分配係数を上記式１より求めたところ、５７．０であった（吸着前の水溶液濃度：１ｐｐｍ、吸着後の水溶液濃度：０．５９５ｐｐｍ、水溶液体積２．５ｍＬ、吸着材重量：０．００４７８ｇ）。
【００８１】
（実施例Ｃ）  ０．５ｐｐｍの塩化ストロンチウムを含有する蒸留水を用意した。この塩化ストロンチウム溶液２．５ｍＬに、実施例２で製造した除染用磁性複合粒子の分散液を真空乾燥させた除染用磁性複合粒子（２５ｍｇ）を、５分間撹拌後、０．５テスラのネオジム磁石にて１分間磁気分離を行った。磁気分離後、溶液の塩化ストロンチウム濃度を偏光ゼーマン原子吸光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製）により測定したところ、６７．５ｐｐｂへの低下を認めた。また、塩化ストロンチウムに対する分配係数を上記式１より求めたところ１０２．５１８５であった（吸着前の水溶液濃度：０．５ｐｐｍ、吸着後の水溶液濃度：０．０６７５ｐｐｍ、水溶液体積：２．５ｍＬ、吸着材重量：０．０２５ｇ）。
【００８２】
（実施例Ｄ）  ０．５ｐｐｍの塩化ストロンチウムを含有する蒸留水を用意した。この塩化ストロンチウム溶液２．７ｍＬに、実施例２で製造した除染用磁性複合粒子の分散液を真空乾燥させた除染用磁性複合粒子（３６ｍｇ）を、５分間撹拌後、０．５テスラのネオジム磁石にて１分間磁気分離を行った。磁気分離後、溶液の塩化ストロンチウム濃度を偏光ゼーマン原子吸光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製）により測定したところ、２２．５ｐｐｂへの低下を認めた。また、塩化ストロンチウムに対する分配係数を上記式１より求めたところ、２１８．３３５６であった（吸着前の水溶液濃度：０．５ｐｐｍ、吸着後の水溶液濃度：０．０２２５ｐｐｍ、水溶液体積：２．７ｍＬ、吸着材重量：０．０３６ｇ）。
【００８３】
（実施例Ｅ）  
２ｐｐｍの塩化セシウムを含有する蒸留水を用意した。この塩化セシウム水溶液２．５ｍＬに、実施例２で製造した除染用磁性複合粒子の分散液を真空乾燥させた除染用磁性複合粒子（２．５ｍｇ）を投入して５分間撹拌を行った。その後、０．５テスラのネオジム磁石にて１分間磁気分離を行った。磁気分離後、溶液の塩化セシウム濃度を偏光ゼーマン原子吸光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製）により測定した。その結果、セシウム濃度が０．１８４ｐｐｍに低下したことを確認した。また、塩化セシウムに対する分配係数を式１より求めたところ９８６９．５６５であった（吸着前の水溶液濃度：２ｐｐｍ、吸着後の水溶液濃度：０．１８４ｐｐｍ、水溶液体積：２．５ｍＬ、吸着材重量：０．００２５ｇ）。
【００８４】
（比較例Ａ）  硫酸ニッケルと水酸化バリウムを撹拌混合して、マイクロサイズの硫酸バリウムを得た。得られた硫酸バリウムを真空乾燥させた。得られた硫酸バリウムの粒径は、１μｍ前後であることを確認した。
次に、１ｐｐｍの塩化ストロンチウムを含有する蒸留水を用意した。この塩化ストロンチウム溶液２．５ｍＬに、真空乾燥させた硫酸バリウムを１．５ｍｇ添加して混合し、５分間撹拌した。その後、１５０００Ｇ（重力加速度）にて１０分間、遠心分離機（日立工機社製）により遠心分離した。そして、上澄みの塩化ストロンチウム濃度を偏光ゼーマン原子吸光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製）により測定したところ、塩化ストロンチウム濃度がほぼ１ｐｐｍのままであるという結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る除染用粒子は、液体中に混入した放射性物質類を除去するために好適に利用できる。また、放射性同位体と安定同位体は、前述したように物理化学的性質や環境中における挙動に差がないことから、非放射性物質の除染に対しても、本発明に係る除染用粒子を好適に利用できる。本発明は、前述したように、海水等の天然由来、血清等の生体由来、飲料水等の食品分野、浄水、中水、下水、汚泥、各種洗浄水等の分野をはじめとする液体中に分散した放射性物質類の除染に対して、広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１        除染用磁性複合粒子
１０      磁性ナノ粒子
１２      磁性籠状骨格
１３      中空構造
１４      空隙
１５      被覆層
１８      捕捉性化合物
２０      放射能汚染水
２１      放射性セシウム（放射性物質類）
２５      塩化セシウム
３０      磁力集積手段
３１      磁石
３２      シールド手段
３３      ケーシング
【図１】
2014052287.tif 000003
【図２Ｃ】
2014052287.tif 000004
【図２Ｉ】
2014052287.tif 000005
【図３Ａ】
2014052287.tif 000006
【図３Ｂ】
2014052287.tif 000007
【図４】
2014052287.tif 000008
【図２Ａ】
2014052287.tif 000009
【図２Ｂ】
2014052287.tif 000010
【図２Ｄ】
2014052287.tif 000011
【図２Ｅ】
2014052287.tif 000012
【図２Ｆ】
2014052287.tif 000013
【図２Ｇ】
2014052287.tif 000014
【図２Ｈ】
2014052287.tif 000015
【図３Ｃ】
2014052287.tif 000016
【図３Ｄ】
2014052287.tif 000017
【図５】
2014052287.tif 000018