(57)【要約】【課題】セシウム含有廃棄物を固化して処理するのに適しており、且つ、固化された被処理物からのセシウムの溶出が抑制されたセシウム含有廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】（１）アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を添加する工程１、及び、（２）前記溶液を、ゲル化させる工程２を含む、ことを特徴とするセシウム含有廃棄物の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を添加する工程１、及び、
（２）前記溶液を、ゲル化させる工程２を含む、
ことを特徴とするセシウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記アルミノケイ酸塩原料は、メタカオリン、及びケイ酸アルミニウムから選択される少なくとも１種である、請求項１に記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記アルカリ活性剤は、水酸化ナトリウム、及びケイ酸ナトリウムを含む、請求項１又は２に記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記セシウム含有廃棄物の含有量は、前記セシウム含有廃棄物と、前記アルミノケイ酸塩原料との含有量の合計を１００重量％として、３０〜９０重量％である、請求項１〜３のいずれかに記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記アルミノケイ酸塩原料、及び前記セシウム含有廃棄物の含有量の合計は、前記アルミノケイ酸塩原料、前記セシウム含有廃棄物、及び前記アルカリ活性剤の含有量の合計を１００重量％として、４５〜９０重量％である、請求項１〜４のいずれかに記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記セシウム含有廃棄物は、セシウムが付着した瓦礫を焼却して生じる飛灰である、請求項１〜５のいずれかに記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セシウム含有廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平成２３年３月１１日に起こった東日本大震災（以下、震災という。）により、大量の瓦礫が発生し、福島第一原子力発電所において事故が発生したため、瓦礫が放射能汚染を受けた。このため、震災により発生した瓦礫等を処理場で焼却すると、焼却残渣から、８，０００Ｂｑ／ｋｇを超える高濃度の放射性セシウムが検出されている。このような焼却残渣を土中に埋め立てて処理すると、放射性セシウムが土中に溶出してしまうという問題がある。
【０００３】
放射性セシウムを含有する焼却残渣をセメントで固化することによって、不溶化して処理を行うことが検討されているが、それでも溶出率が高く、放射性セシウムの不溶化が十分ではない。このため、放射性セシウムを不溶化して処理することができ、被処理物を土中に埋め立てても、放射性セシウムが溶出し難いセシウム含有廃棄物の処理方法の開発が求められている。
【０００４】
廃棄物を固化して処理する処理方法として、下水汚泥溶融スラグ粉末を活性フィラーとし、ケイ酸ナトリウム水溶液をシリケートモノマー供給源として、これをポリマー化することでジオポリマーのモノマー源のシリケートモノマーが、下水汚泥溶融スラグ由来の金属イオンにより縮重合して固化したマトリックス構造体中に、下水汚泥溶融スラグ粉末が分散している構造を有する固化体とする下水汚泥溶融スラグ固化体の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、上記下水汚泥溶融スラグ固化体の製造方法は、Ｐ２Ｏ５が豊富に含まれている下水汚泥溶融スラグの再資源化を可能とし、下水汚泥溶融スラグ固化体製品を提供することを目的としており、放射性セシウムを含有する廃棄物を固化させ、且つ放射性セシウムが溶出しない処理方法とするための最適の条件については検討されておらず、セシウム含有廃棄物の処理に適した方法であるとはいえない。放射性セシウムを不溶化して処理することができ、被処理物を土中に埋め立てた場合、放射性セシウムの溶出が抑制された、セシウム含有廃棄物の処理方法は、未だ開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４３７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、セシウムを含有廃棄物を固化して処理するのに適しており、且つ、固化された被処理物からのセシウムの溶出が抑制されたセシウム含有廃棄物の処理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】
【０００８】
本発明者は上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を添加し、上記溶液をゲル化させて、セシウム含有廃棄物の処理を行う場合には、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、下記のセシウム含有廃棄物の処理方法に関する。
１．（１）アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を添加する工程１、及び、
（２）前記溶液を、ゲル化させる工程２を含む、
ことを特徴とするセシウム含有廃棄物の処理方法。
２．前記アルミノケイ酸塩原料は、メタカオリン、及びケイ酸アルミニウムから選択される少なくとも１種である、上記項１に記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
３．前記アルカリ活性剤は、水酸化ナトリウム、及びケイ酸ナトリウムを含む、上記項１又は２に記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
４．前記セシウム含有廃棄物の含有量は、前記セシウム含有廃棄物と、前記アルミノケイ酸塩原料との含有量の合計を１００重量％として、３０〜９０重量％である、上記項１〜３のいずれかに記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
５．前記アルミノケイ酸塩原料、及び前記セシウム含有廃棄物の含有量の合計は、前記アルミノケイ酸塩原料、前記セシウム含有廃棄物、及び前記アルカリ活性剤の含有量の合計を１００重量％として、４５〜９０重量％である、上記項１〜４のいずれかに記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
６．前記セシウム含有廃棄物は、セシウムが付着した瓦礫を焼却して生じる飛灰である、上記項１〜５のいずれかに記載のセシウム含有廃棄物の処理方法。
【００１０】
本発明のセシウム含有廃棄物の処理方法は、（１）アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を添加する工程１、及び、（２）上記溶液を、ゲル化させる工程２を含む。上記処理方法では、工程１により、溶液中でセシウム含有廃棄物の存在下において、アルミノケイ酸塩原料とアルカリ活性剤とを反応させ、工程２により、ゲル化させることによりジオポリマーが形成され、三次元網目構造のジオポリマー骨格のアルミニウムイオンに、セシウムイオンが結合することにより、セシウムイオンをジオポリマー中に強固に固定化することが容易となり、且つ、セシウムの溶出を抑制することが可能となる。
【００１１】
以下、本発明の製造方法について詳細に説明する。
【００１２】
１．工程１
上記工程１は、アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を添加する工程である。
【００１３】
（アルミノケイ酸塩原料）
上記アルミノケイ酸塩原料は、ケイ酸塩中にあるケイ素原子の一部をアルミニウム原子に置換した、下記一般式（１）
ｘＭ２Ｏ・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ        （１）
（Ｍは、アルカリ金属を示し、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ正の整数を示し、ｎは、０又は正の整数をす。）
で表されるアルミノケイ酸塩を生成することができるものであれば特に限定されない。
【００１４】
上記アルミノケイ酸塩原料としては、例えば、メタカオリン、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸とアルミナとの混合物等が挙げられる。中でも、セシウムの固定化率に優れたジオポリマーを形成することができる点で、メタカオリン、及びケイ酸アルミニウムを用いることがより好ましく、メタカオリンを用いることが更に好ましい。また、上記アルミノケイ酸塩原料としては、メタカオリン、及びケイ酸アルミニウムを混合して用いてもよい。
【００１５】
（アルカリ活性剤）
上記アルカリ活性剤は、アルミノケイ酸塩中のケイ素成分、及び金属成分の重合を促進させる成分である。上記アルカリ活性剤としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムの水溶液が挙げられ、中でも、ケイ酸ナトリウム、及び水酸化ナトリウムを用いることが好ましい。ケイ酸ナトリウム、及び水酸化ナトリウムを用いることにより、セシウムをジオポリマー中により強固に固定化することができ、セシウムの溶出を抑制することができる。また、水酸化ナトリウムと、ケイ酸ナトリウムとを混合して用いてもよい。
【００１６】
（セシウム含有廃棄物）
上記工程１では、セシウム含有廃棄物が用いられる。このようなセシウム含有廃棄物は、震災により発生した瓦礫等をゴミ処理場で焼却して得られる焼却残渣を用いることができるが、これに限定されず、木材、プラスチック等を焼却して得られ、セシウムを含有する廃棄物であればよい。
【００１７】
また、上記セシウム含有廃棄物は、震災により発生した瓦礫等を、焼却炉内で焼却する際に、焼却炉内に消石灰を噴霧することによりＨＣｌ、ＳＯ２等の酸性ガスを除去し、織布や不織布を用いて焼却作業中に発生する処理ガス中の煤塵をろ過捕集する、いわゆるバグフィルターと呼ばれる集塵装置を備えた焼却炉から排出されるセシウム含有廃棄物を用いてもよい。上記バグフィルターを備えた焼却炉から排出されるセシウム含有廃棄物は、バグフィルターを備えない焼却炉から排出されるセシウム含有廃棄物の成分に加え、消石灰由来のカルシウムを含有する。
【００１８】
上記焼却残渣は、一般に、飛灰と主灰を含むものである。ここで、飛灰とは、セシウムが付着した瓦礫等を焼却した際に発生する排ガス中の煤塵であり、主灰と比べて、塩素及び重金属を多量に含む。また、主灰とは、セシウムが付着した瓦礫等を焼却した際に、焼却炉の炉底に溜まる残渣である。本発明において、上記セシウム含有廃棄物は、セシウムが付着した瓦礫等を焼却して生じる飛灰であることが好ましい。このような飛灰は、セシウムの含有量が比較的多いため、セシウム含有廃棄物として、このような飛灰を用いることにより、セシウム含有廃棄物を固化して好適に処理することができ、且つ、固化された被処理物からのセシウムの溶出を抑制することができるとの本発明の効果をより顕著に発揮することができる。
【００１９】
上記セシウム含有廃棄物の含有量（以下、当該含有量をＦＡとも示す。）は、上記セシウム含有廃棄物と、上記アルミノケイ酸塩原料との含有量の合計を１００重量％として、３０〜９０重量％であることが好ましく、４０〜８０重量％であることがより好ましい。セシウム含有廃棄物の含有量を上述の範囲とすることにより、セシウムの溶出を、より効果的に抑制することができる。
【００２０】
上記アルミノケイ酸塩原料及びセシウム含有廃棄物の含有量の合計（以下、当該含有量の合計をＦｉとも示し、アルミノケイ酸塩原料、及びセシウム含有廃棄物の混合物を、フィラーともいう。）は、上記セシウム含有廃棄物、アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤の含有量の合計を１００重量％として、４５〜９０重量％であることが好ましく、５０〜８０重量％であることがより好ましい。上記アルミノケイ酸塩原料、及びセシウム含有廃棄物の含有量の合計を上述の範囲とすることにより、セシウムの溶出を、より効果的に抑制することができる。
【００２１】
上記溶液は、上記アルミノケイ酸塩原料、アルカリ活性剤、及び上記セシウム含有廃棄物のみからなるものであってもよいし、水等の公知の溶媒を含むものであってもよい。また、所望の濃度の水酸化ナトリウムを用いることにより、水酸化ナトリウム由来の水が溶液に含まれていてもよい。
【００２２】
工程１においては、上記アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を添加する。上記溶液にセシウム含有廃棄物を添加する方法としては、これらを混合することができれば特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、上記セシウム含有廃棄物を添加した溶液をビーカー内で混合撹拌させる方法が挙げられ、混合撹拌の際に、加熱してもよい。
【００２３】
上記混合撹拌の際の溶液の温度は特に限定されないが、２０℃程度の室温であることが好ましい。上記溶液の温度が低過ぎると、反応速度が遅くなるおそれがあり、高過ぎると、水等の溶液中の溶媒が蒸発してしまい、重合反応を継続できなくなるおそれがある。
【００２４】
上記溶液の混合撹拌の時間は特に限定されないが１０分以上であることが好ましい。上記混合撹拌の時間が短過ぎると、反応が不十分となるおそれがある。
【００２５】
以上説明した工程１により、アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物の粉末を分散させることができる。
【００２６】
２．工程２
上記工程２は、上記溶液をゲル化させる工程である。上記溶液をゲル化させる方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、上記溶液を２０℃前後の室温下で静置して養生する方法が挙げられ、また、ゲル化を促進させるため、溶液を室温以上の温度に加熱する方法が挙げられる。加熱温度は、２０℃程度の室温〜１１０℃であることが好ましい。また、加熱時間は、１０分〜４８時間であることが好ましく、３０分〜２４時間であることがより好ましい。
【００２７】
上記溶液をゲル化させる方法としては、具体的には、２０℃程度の室温で１週間静置して養生する方法、２０℃程度の室温で２４時間静置した後、１０５℃で２４時間静置し、更に、２０℃程度の室温で２４時間静置して養生する方法等が挙げられる。
【００２８】
上記工程２における溶液は、強いアルカリ性であることが好ましい。ゲル化の際の溶液を強いアルカリ性とすることにより、ゲル化をより促進することができる。
【００２９】
以上説明した工程２により、工程１で調製された溶液をゲル化させて、セシウムをジオポリマー中に固定化することができる。
【００３０】
本発明のセシウム含有廃棄物の処理方法は、上記工程１、及び２の他に、更に、他の工程を含んでいてもよい。上記他の工程としては、例えば、上記工程２によりゲル化されたジオポリマーを、水、イオン交換水等の洗浄液により洗浄し、過剰なＮａＯＨを除去する洗浄工程が挙げられる。上記洗浄工程により過剰なＮａＯＨを除去する方法としては、ジオポリマー中のＮａＯＨを除去できれば特に限定されない。上記洗浄工程に用いられた水等の洗浄液は、ジオポリマーのセシウムの固定化率を算出するために、洗浄液中に含まれるセシウム濃度を測定するとよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の処理方法によれば、セシウム含有廃棄物を固化して好適に処理することができ、且つ、固化された被処理物からのセシウムの溶出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】スプリングエイトにより測定したセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトルを示す図である。（ａ）は実施例２９により得られたジオポリマー中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトル、（ｂ）は飛灰に塩化セシウムを添加した混合飛灰中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトル、（ｃ）はセシウムを含む鉱石であるポルックス石中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトル、（ｄ）は炭酸セシウム中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトル、（ｅ）は塩化セシウム中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。
【００３４】
アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物を分散させた。セシウム含有廃棄物として、都市ゴミ処理場で焼却して得られた飛灰を用いた。飛灰は、都市ゴミ処理場の焼却炉により焼却した際に排出される中性灰と、バグフィルターを備える焼却炉により焼却した際に排出され、消石灰由来のカルシウムを含有するアルカリ灰とを用いた。
【００３５】
なお、以下の実施例及び比較例で用いた飛灰のセシウム含有量は、後述する（セシウム元素全量）を測定する際の測定方法により測定したところ、中性灰は、７．１ｍｇ−Ｃｓ／ｋｇであり、アルカリ灰は、１．８ｍｇ−Ｃｓ／ｋｇであった。
【００３６】
実施例１
（セシウム元素全量の測定）
飛灰のセシウムの含有量を、以下の方法により測定した。実施例１においては、飛灰として中性灰を使用した。先ず、中性灰をテフロン（登録商標）製の容器に５０ｍｇ量りとり、濃硝酸（電子工学用：ナカライテスク株式会社製）５ｍｌ、濃塩酸（電子工学用：ナカライテスク株式会社製）２ｍｌ、及びフッ化水素酸（特級：ステラケミファ株式会社製）３ｍｌを添加して、マイクロウェーブ分解装置（ＭＡＲＳ５：ＣＥＭ株式会社製）により、１８０ｐｓｉ（１．２ＭＰａ）、１９０℃の条件で分解した。分解後、フッ素のマスキングを行うことを目的として、ホウ酸水溶液を１８ｍｌ添加して、１００ｐｓｉ（０．６９ＭＰａ）、１７０℃の条件で再度分解を行った。得られた分解液を、０．２μｍのメンブランフィルターを用いてろ過した。得られたろ液を、硝酸（電子工学用：ナカライテスク株式会社製）を超純水により希釈して調製した１ｍｏｌ／ｌの硝酸水溶液を用いて、１００ｍｌにメスアップすることにより検液を得た。
【００３７】
得られた検液について、セシウム含有量を、ＩＣＰ−ＭＳ分析装置（横河アナリティカルシステムズ株式会社製  ＨＰ４５００）を用いて、５点検量線によるイットリウム固定内標準法により測定した。セシウムの検量線用標準資料濃度は、セシウム標準液（１０００ｐｐｍ：和光純薬工業株式会社製）を用いて、０、１０、２０、５０、１００μｇ／ｌに調製した。標準資料溶液、及び、測定対象となる、不溶物除去後のイオン交換水に、それぞれ、イットリウム標準液（１０００ｐｐｍ：和光純薬工業株式会社製）を用いて１００μｇ／ｌの濃度で添加し、１ｍｏｌ／ｌの硝酸でメスアップした。測定条件は、高周波電力１．４ｋＷ、プラズマガス１４．５〜１５．５Ｌ／ｍｉｎ、補助ガス０．９〜１Ｌ／ｍｉｎ、サンプリング位置７．５ｍｍ、酸化物生成比＜０．５％、２価イオン生成比＜２％の条件とした。
【００３８】
以上に説明した方法により測定された、単位数量あたりの飛灰のセシウム含有量の測定値と、後述する（ジオポリマーの合成）に用いられる飛灰（中性灰）の採取量との積を、「セシウム元素全量」として、固定化率を算出する下記式に用いた。
【００３９】
（ジオポリマーの合成）
中性灰を、１０５℃の条件下で１５分間乾燥させた。セシウム含有廃棄物として、乾燥後の中性灰を、１００ｍｌのポリ瓶内に適量採取した。ポリ瓶内で、中性灰に、アルミノケイ酸塩原料としてのメタカオリンを添加して、ポリ瓶を５分間振とうすることにより混合撹拌し、フィラーを得た。上記メタカオリンは、カオリン（和光純薬工業株式会社製）を９００℃で１２時間焼成したものを用いた。フィラー中の飛灰（中性灰）の含有量（ＦＡ）は、飛灰とアルミノケイ酸塩原料との含有量の合計を１００重量％として、５０重量％であった。
【００４０】
次に、１４ＭＮａＯＨ水溶液、及びケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）（ＪＩＳ  Ｋ１４０８  １号：ナカライテスク株式会社製）を質量比１：１の割合で混合することにより、アルカリ活性剤を調製した。上記１４ＭＮａＯＨ水溶液は、固体のＮａＯＨ（９６％）試薬（和光純薬工業株式会社製）をイオン交換水で溶解させて調製したものを用いた。
【００４１】
次に、１００ｍｌのポリ瓶内のフィラーに、上述のように調製したアルカリ活性剤を添加し、薬さじを用いて１０分間撹拌することにより、アルミノケイ酸塩原料、及びアルカリ活性剤を含む溶液に、セシウム含有廃棄物である飛灰を添加する工程を行った。アルミノケイ酸塩原料、及び飛灰の含有量の合計（フィラーの含有量）（Ｆｉ）は、アルミノケイ酸塩原料、飛灰、及びアルカリ活性剤の含有量の合計を１００重量％として、５０重量％であった。溶液中の気泡を除去するため、ポリ瓶に蓋をして、超音波発生装置（ｍｏｄｅｌ  ＢＲＡＮＳＯＮ２２１０：ヤマト科学株式会社製）を用いて２分間超音波振動を加えた。
【００４２】
得られた溶液を養生して、縮重合させることによりゲル化させ、ジオポリマーを得た。養生は、７２時間行い、最初の２４時間は室温で静置し、次の２４時間は１０５℃の温度条件下で静置し、最後の２４時間は室温で静置することにより行った。
【００４３】
得られたジオポリマーに含まれる過剰のＮａＯＨを除去するために、イオン交換水で洗浄を行った。具体的には、２００ｍｌのビーカーに１００ｍｌのイオン交換水を入れ、ポリ瓶内のジオポリマーをイオン交換水中に移し、５分間静置した。静置後、ジオポリマーを取り出し、１０５℃の温度条件下で２４時間乾燥させて、洗浄後のジオポリマーを得た。
【００４４】
（洗浄流出量の測定）
ジオポリマーの洗浄に用いた後のイオン交換水について、０．４５μｍのメンブランフィルターを用いて吸引ろ過を行い、不溶物を除去した。不要物除去後のイオン交換水について、上述のＩＣＰ−ＭＳ分析装置による測定条件と同一の条件でセシウム含有量を測定した。
【００４５】
以上に説明した方法により測定された、単位数量あたりの不要物除去後のイオン交換水のセシウム含有量の測定値と、洗浄に用いたイオン交換水全量との積を、「洗浄流出量」として、固定化率を算出する下記式に用いた。
【００４６】
（溶出量の測定）
上記洗浄後のジオポリマーを用いて、セシウムの溶出量を測定した。上記セシウムの溶出量の測定は、環境省による「土壌の汚染に係る環境基準について」の環境庁告示４６号試験に準拠した方法により行った。具体的には、以下の通りである。
【００４７】
先ず、得られたジオポリマーを粉砕し、非金属製の２ｍｍの目のふるいを通過させて、得られた粉末を十分混合した。次に、得られた粉末５ｇと、溶媒（純水に塩酸を加え、ｐＨ＝６．０となるように調製したもの）５０ｍｌとを１００ｍｌのポリ瓶に入れ、試料液を調製した。
【００４８】
次に、調製した試料液を振とう器（ヤマト科学株式会社製：ｍｏｄｅｌ  Ｓｈａｋｅｒ３００）を用いて、常温（約２０℃）常圧（約１気圧）、振とう回数２００回／分、振とう幅４ｃｍ以上５ｃｍ以下の条件で、６時間連続して振とうさせた。
【００４９】
次に、振とう後の試料液を、１０〜３０分程度静置後、遠心分離機により、毎分約３，０００回転の条件で２０分間遠心分離を行い、上澄み液を得た。
【００５０】
最後に、得られた上澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過してろ液を取り、定量に必要な量を正確に量り取った。量り取ったろ液を、硝酸（電子工学用：ナカライテスク株式会社製）を超純水により希釈して調製した１ｍｏｌ／ｌの硝酸水溶液を用いて、１００ｍｌにメスアップすることにより検液を得た。得られた検液について、上述のＩＣＰ−ＭＳ分析装置による測定条件と同一の条件でセシウム含有量を測定した。
【００５１】
以上に説明した方法により測定された、単位数量あたりの溶出量の測定値と、洗浄後のジオポリマー全量との積を、「セシウム溶出量」として、固定化率を算出する下記式に用いた。
【００５２】
（固定化率の算出方法）
以上に説明した測定方法により測定された測定値を用いて、下記式に基づいて、セシウムの固定化率を算出した。
［固定化率（％）］＝［（（セシウム元素全量）−（セシウム溶出量＋洗浄流出量））／（セシウム元素全量）］×１００
実施例２〜２８、比較例１〜３
使用飛灰の種類、飛灰の含有量（Ｆａ）、並びに、アルミノケイ酸塩原料及び飛灰の含有量の合計（Ｆｉ）を表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして処理試験を行い、固定化率を算出した。結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2014032031.tif 000002
【００５４】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜２８では、セシウムの固定化率が３５．４〜９４．０％であり、セシウムがジオポリマー中に固定化され、ジオポリマーからのセシウムの溶出が抑制されていることが分かった。また、セシウム含有廃棄物として中性灰を用いた実施例１〜９及び、アルカリ灰を用いた実施例１０〜２８のいずれにおいても同様にセシウムがジオポリマー中に固定化され、ジオポリマーからのセシウムの溶出が抑制されていることが分かった。
【００５５】
一方、比較例１〜３では、アルミノケイ酸塩を用いていないため、ジオポリマーを十分に形成することができないので、セシウムを十分に固定化することができず、固定化率が０〜１５．４％と低くなってしまった。
【００５６】
実施例２９〜４３
セシウム含有廃棄物に、セシウムが多量に含有されている場合にも同様に、セシウムの固定化が可能であることを確認するために、実施例２９〜４３により、飛灰にセシウム含有化合物を添加した混合飛灰を用いて、セシウム含有廃棄物の処理試験を行った。
【００５７】
具体的には、上記混合飛灰１ｋｇに対して、塩化セシウム（ＣｓＣｌ）又は炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）の含有量が１０００ｍｇ／ｋｇとなるように、飛灰に、塩化セシウム又は炭酸セシウムを添加し、乳鉢で摺り合わせることにより混合飛灰を得た。飛灰に代えて、上述の混合飛灰を用い、混合飛灰中の飛灰の種類、混合飛灰の含有量（ＦＡ）、並びに、アルミノケイ酸塩及び混合飛灰の含有量の合計（Ｆｉ）を表２のように変更した以外は、実施例１と同様にして処理試験を行った。結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
2014032031.tif 000003
【００５９】
表２の結果から、セシウム含有廃棄物にセシウムが多量に含有されている場合にも同様に、セシウムを固定化することが可能であることが分かった。飛灰に塩化セシウムを添加した混合飛灰を用いた実施例２９〜３５では、固定化率が５６．４〜９５．１％であり、セシウムがジオポリマー中に固定化されており、ジオポリマーからのセシウムの溶出が抑制されていた。
【００６０】
同様に、飛灰に炭酸セシウムを添加した混合飛灰を用いた実施例３６〜４３では、固定化率が７６．４〜９８．２％であり、セシウムがジオポリマー中に非常に高い割合で固定化されており、ジオポリマーからのセシウムの溶出が抑制されていた。
【００６１】
ジオポリマー中のセシウムの結合状態を調べるために、実施例２９により得られたジオポリマー中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトルを、大型放射光施設ＳＰｒｉｎｇ８（ＳｕｐｅｒＰｈｏｔｏｎ ｒｉｎｇ−８ ＧｅＶ：スプリングエイト）を用いて測定した（図１（ａ））。測定には、モノクロメータ（結晶面Ｓｉ３１１）を用い、検出器は１９素子半導体検出器を使用した。また、比較のために、飛灰に、セシウム含有化合物である塩化セシウムを添加した混合飛灰中のセシウム原子（図１（ｂ））、セシウムを含む鉱石であるポルックス石（ＣｓＡｌＳｉ２Ｏ６）中のセシウム原子（図１（ｃ））、炭酸セシウム中のセシウム原子（図１（ｄ））、及び塩化セシウム中のセシウム原子（図１（ｅ））のＸＡＮＥＳスペクトルを測定した。ＸＡＮＥＳスペクトルは、セシウム原子に近接する原子の立体配置等についての情報を含有しており、これを測定することにより、セシウム原子の結合状態が把握できる。
【００６２】
実施例２９により得られたジオポリマー中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトル（図１（ａ））は、ポルックス石中のセシウム原子のＸＡＮＥＳスペクトル（図１（ｃ））とピーク位置が共通しており、チャートが殆ど同一である。ポルックス石中のセシウム原子は、鉱石の分子構造の一部を形成しているため、セシウム原子に酸素原子が近接している。
【００６３】
また混合飛灰中のセシウム原子（図１（ｂ））、炭酸セシウム中のセシウム原子（図１（ｄ））、及び塩化セシウム中のセシウム原子（図１（ｅ））のＸＡＮＥＳスペクトルとは、ピーク位置等が相違している。
【００６４】
以上より、実施例２９により得られたジオポリマー中では、セシウム原子は、単に物理吸着等の物理的要因により取り込まれているのではなく、セシウム原子が鉱石の分子構造の一部を形成しているポルックス石中のセシウム原子と同様に、ジオポリマーの分子構造中に、分子構造の一部を形成している状態で取り込まれており、本発明のセシウム含有廃棄物の処理方法により処理されたセシウムが、ジオポリマーから溶出し難いことが裏付けられているといえる。
【図１】
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