(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性セシウム汚染土壌等の中にある放射性セシウムを減らすことができる放射性セシウムの除去剤および除去方法を提供する。【解決手段】式〔I〕で表されるジスルホニルアミドアニオン、およびヘキサフルオロリン酸アニオンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアニオンと、カチオンとからなる物質を含む、放射性セシウムの除去剤を放射性セシウム汚染物に接触させる。2018185305.tif 000010（式〔I〕中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、１〜６個の炭素原子を有するフッ化アルキル基、またはハロゲノ基を示す。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式〔I〕：
2018185305.tif 000009
（式〔I〕中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、１〜６個の炭素原子を有するフッ化アルキル基、またはハロゲノ基を示す。）で表されるジスルホニルアミドアニオン、およびヘキサフルオロリン酸アニオンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアニオンと、
カチオンとからなる物質を含む、
放射性セシウムの除去剤。
【請求項２】
カチオンが、金属カチオンおよびオニウムカチオンからなる群から選ばれる少なくとも一つである、請求項１に記載の除去剤。
【請求項３】
金属カチオンが、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、カルシウムカチオン、バリウムカチオン、マグネシウムカチオン、アルミニウムカチオン、および鉄カチオンからなる群から選ばれる少なくとも１つである、請求項２に記載の除去剤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかひとつに記載の除去剤を、放射性セシウム汚染物に接触させることを含む、放射性セシウムの除去方法。
【請求項５】
前記除去剤が融解状態である、請求項４に記載の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウムの除去剤および除去方法に関する。より詳細に、本発明は、放射性セシウムにより汚染された物、例えば、放射性セシウム汚染土壌などから放射性セシウムを除去することができる放射性セシウムの除去剤および除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年に発生した福島第一原子力発電所の事故によって、周辺地域に放射性物質が飛散した。事故後、表土を除去する方法により、周辺地域の除染が精力的におこなわれた。また、時間の経過とともに放射線量の減衰も進み、周辺地域の安全性が向上してきている。
除染作業により削り取られた表土は、現在、汚染土壌として特定の場所に集積・管理されている。それら汚染土壌中には、主な放射線源として、放射性セシウム（セシウム１３４およびセシウム１３７）が含まれている。除染作業により、これらの汚染土壌が大量に発生したため、保管場所および保管費用などの負担が大きくなっている。そのため、これらの汚染土壌から、放射性セシウムを効率的に除去する技術の開発が望まれている。
【０００３】
特許文献１は、セシウム汚染土壌セシウム含有土壌の移動、集積、保管を不要とする方法として、リン酸二水素一カリウム水溶液にセシウム含有土壌、硝酸を加えてｐＨ ２に調整し、約１００℃に加熱して攪拌しながら２時間保持し、セシウム含有土壌からセシウムを抽出する方法を開示している。
特許文献２は、セシウム含有土壌にリン酸二水素一カリウム及び硫酸アンモニウムを含む水溶液を加えて加熱し、セシウム含有土壌から放射性セシウムを抽出する方法 を開示している。
特許文献３は、セシウム含有土壌と、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、ＮＨ4+ のリン酸塩、硫酸塩、及びシュウ酸塩からなる群より選択される少なくとも１ 種を含み、加熱して少なくとも一部が液状となった溶融剤とを接触させ、その後、前記セシウム含有土壌から抽出したセシウムを含む溶融剤と前記セシウム含有土壌からセシウムが抽出されたセシウム非含有土壌とを分離する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１８０１０号公報
【特許文献２】ＷＯ  ２０１３／０２７６５２  Ａ
【特許文献３】特開２０１７−０３９０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、放射性セシウム汚染土壌等の中にある放射性セシウムを減らすことができる、放射性セシウムの除去剤および除去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の形態を包含する。
〔１〕  式〔I〕で表されるジスルホニルアミドアニオン、およびヘキサフルオロリン酸アニオンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアニオンと、カチオンとからなる物質を含む放射性セシウムの除去剤。
2018185305.tif 000002
（式〔I〕中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、１〜６個の炭素原子を有するフッ化アルキル基、またはハロゲノ基を示す。）
【０００７】
〔２〕  カチオンが、金属カチオンおよびオニウムカチオンからなる群から選ばれる少なくとも一つである、〔１〕に記載の除去剤。
〔３〕  金属カチオンが、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、カルシウムカチオン、バリウムカチオン、マグネシウムカチオン、アルミニウムカチオン、および鉄カチオンからなる群から選ばれる少なくとも１つである〔２〕に記載の除去剤。
〔４〕  前記〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の除去剤を、放射性セシウム汚染物に接触させることを含む、放射性セシウムの除去方法。
〔５〕  前記除去剤が融解状態である、〔４〕に記載の除去方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の除去剤および除去方法は、放射性セシウム汚染物（例えば、放射性セシウム汚染土壌など）中にある放射性セシウムを減らすことができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る放射性セシウムの除去剤は、ジスルホニルアミドアニオン、およびヘキサフルオロリン酸アニオンからなる群から選ばれる少なくとも一つのアニオンと、カチオンとからなる物質を含むものである。
【００１０】
本発明に用いられるジスルホニルアミドアニオンは式〔I〕で表されるアニオンである。
2018185305.tif 000003
式〔I〕中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、１〜６個の炭素原子を有するフッ化アルキル基、またはハロゲノ基を示す。
【００１１】
Ｒ1およびＲ2におけるフッ化アルキル基は、それを構成する炭素原子の数が、１〜６個、好ましくは１〜４個、より好ましくは１〜２個である。フッ化アルキル基としては、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、ペルフルオロ−ｎ−プロピル基、フルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、フルオロブチル基、３，３，４，４，４−ペンタフルオロブチル基、ペルフルオロ−ｎ−ブチル基、ペルフルオロイソブチル基、ペルフルオロ−ｔ−ブチル基、ペルフルオロ−ｓｅｃ−ブチル基、フルオロペンチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロイソペンチル基、ペルフルオロ−ｔ−ペンチル基、フルオロヘキシル基、ペルフルオロ−ｎ−ヘキシル基、ペルフルオロイソヘキシル基などを挙げることができる。これらの中でも、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基またはペルフルオロ−ｎ−プロピル基が好ましく、トリフルオロメチル基またはペンタフルオロエチル基がより好ましい。
Ｒ1およびＲ2におけるハロゲノ基としては、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、イオド基を挙げることができる。これらのうち、フルオロ基が好ましい。
【００１２】
ジスルホニルアミドアニオンの具体例としては、ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオン、Ｎ−（フルオロスルホニル）−Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン、Ｎ−（フルオロスルホニル）−Ｎ−（ペンタフルオロエチルスルホニル）アミドアニオンなどを挙げることができる。これらのうち、Ｒ1およびＲ2が共にフルオロ基である、ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンが好ましい。
【００１３】
本発明に用いられるヘキサフルオロリン酸アニオンは式〔II〕で表されるアニオンである。
2018185305.tif 000004
【００１４】
カチオンは、前記のアニオンに、対を成すものであれば特に限定されないが、金属カチオンおよびオニウムカチオンからなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。金属カチオンは、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、カルシウムカチオン、バリウムカチオン、マグネシウムカチオン、アルミニウムカチオン、および鉄カチオンからなる群から選ばれる少なくとも１つであることがより好ましい。
【００１５】
本発明の除去剤に含有される物質の具体例としては、アンモニウムビス（フルオロスルホニル）アミド、リチウムビス（フルオロスルホニル）アミド、ナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド、カリウムビス（フルオロスルホニル）アミド、カルシウムビス（ジ（フルオロスルホニル）アミド）、バリウムビス（ジ（フルオロスルホニル）アミド）、マグネシウムビス（ジ（フルオロスルホニル）アミド）、アルミニウムトリ（ジ（フルオロスルホニル）アミド）、鉄ビス（ジ（フルオロスルホニル）アミド）、鉄トリ（ジ（フルオロスルホニル）アミド）；ヘキサフルオロリン酸アンモニウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸ナトリウム、ヘキサフルオロリン酸カリウム、ヘキサフルオロリン酸カルシウム、ヘキサフルオロリン酸バリウム、ヘキサフルオロリン酸マグネシウム、ヘキサフルオロリン酸アルミニウム、ヘキサフルオロリン酸鉄などを挙げることができる。
【００１６】
本発明に係る放射性セシウムの除去方法は、本発明に係る放射性セシウムの除去剤を、放射性セシウム汚染物に接触させることを含むものである。本発明に係る放射性セシウムの除去方法においては、本発明に係る放射性セシウムの除去剤を、融解状態にして、放射性セシウム汚染物に接触させることが好ましい。
【００１７】
放射性セシウム汚染物は、原爆実験、水爆実験、核実験、原子力発電所事故、原子力潜水艦事故、原子力船事故などのときに放出されることがある放射性セシウムによって汚染された、土壌、焼却灰、汚泥、瓦礫、地表水、地下水、植物、動物、建物などである。本発明の除去剤は、土壌、汚泥、焼却灰または瓦礫からの放射性セシウムの除去に適している。
【００１８】
本発明に係る放射性セシウムの除去剤と放射性セシウム汚染物とを接触させる方法は、特に限定されない。例えば、放射性セシウム汚染物が液体の場合は、汚染液体に本発明の除去剤を添加したり、本発明の除去剤が充てんされた層に汚染液体を通過させたりすることによって、接触させることができる。放射性セシウム汚染物が固体の場合は、汚染固体に本発明の除去剤を添加し、混ぜ合わせることによって、接触させることができる。なお、汚染土壌などには、水分や有機物が混ざっていることが多いので、本発明の除去剤を接触させる前に、汚染土壌などを加熱処理することによって、水分や有機物を除去することが好ましい。加熱処理は、例えば、１００〜２００℃の低温度で１２時間以上などの長時間行ってもよいし、例えば、５００〜１０００℃の高温度で１〜９時間などの短時間行ってもよい。本発明の除去方法において使用される本発明の除去剤の量は、特に制限されないが、放射性セシウム汚染物１ｋｇに対して、好ましくは０．１〜３０ｋｇ、より好ましくは１〜２０ｋｇである。
【００１９】
本発明の除去方法においては、本発明に係る放射性セシウムの除去剤と放射性セシウム汚染物とを接触させた状態で、加熱することができる。接触させた状態で加熱した時における温度は、好ましくは５０〜２２０℃、より好ましくは６０〜１８０℃である。
【００２０】
その後、処理済み汚染物を、本発明に係る放射性セシウムの除去剤から分離し、必要に応じて水洗浄、乾燥などすることができる。分離方法は特に制限されず、周知の固液分離法を採用することができる。処理済み汚染物が所定の放射能にまで低下していない場合には、本発明の除去方法を繰り返し行ってもよいし、他の除去方法を行ってもよい。使用済みの本発明に係る放射性セシウムの除去剤は、常温または低温において固体となるので、所定の保管場所にて管理することができる。
【００２１】
次に、実施例を示して、本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
放射性セシウム汚染土壌を８００℃で２時間加熱処理した。該土壌を１００℃以下に冷やした。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌（除去処理前の汚染土）５０ｇとナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド３００ｇとを混ぜ合わせながら、１１０℃で６時間、１３０℃で２時間加熱した。その後、１３０℃にてろ過し土壌を採り出した。採り出した土壌を室温まで冷却後、水洗した。得られた土壌（除去処理後の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。結果を表１に示す。
【００２３】
実施例２
ナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミドをカリウムビス（フルオロスルホニル）アミドに変えた以外は実施例１と同じ方法で放射性セシウム汚染土壌を処理した。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2018185305.tif 000005
【００２５】
実施例３
放射性セシウム汚染土壌を８００℃で２時間加熱処理した。該土壌を１００℃以下に冷やした。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌（除去処理前の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌５０ｇを１２０℃のナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド融液３００ｇに添加し、撹拌して分散させた。該液を１２０℃で２時間撹拌した。次いで１２０℃にてろ過し土壌を採り出した。採り出した土壌を１２０℃の新たなナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド融液３００ｇに添加し、撹拌して分散させた。該液を１２０℃で２時間撹拌した。次いで１２０℃にてろ過し土壌を採り出した。採り出した土壌を室温まで冷却後、水洗した。得られた土壌（除去処理後の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。結果を表２に示す。
【００２６】
実施例４
ナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミドをカリウムビス（フルオロスルホニル）アミドに変えた以外は実施例３と同じ方法で放射性セシウム汚染土壌を処理した。結果を表２に示す。
【００２７】
実施例５
ナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド３００ｇをナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド１５０ｇおよびカリウムビス（フルオロスルホニル）アミド１５０ｇに変えた以外は実施例３と同じ方法で放射性セシウム汚染土壌を処理した。結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2018185305.tif 000006
【００２９】
実施例６
１２０℃で２時間撹拌を、１５０℃で２時間撹拌に変えた以外は実施例３と同じ方法で放射性セシウム汚染土壌を処理した。結果を表３に示す。
【００３０】
実施例７
１２０℃で２時間撹拌を、１５０℃で２時間撹拌に変えた以外は実施例４と同じ方法で放射性セシウム汚染土壌を処理した。結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
2018185305.tif 000007
【００３２】
実施例８
放射性セシウム汚染土壌を８００℃で２時間加熱処理した。該土壌を１００℃以下に冷やした。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌（除去処理前の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌１００ｇと１３０℃のナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド融液１００ｇとを混ぜ合わせながら、１３０℃で２４時間加熱した。その後、１３０℃にてろ過し土壌を採り出した。採り出した土壌を１３０℃の新たなナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド融液１００ｇと混ぜ合わせながら、１３０℃で２４時間加熱した。その後、１３０℃にてろ過し土壌を採り出した。採り出した土壌を室温まで冷却後、水洗した。得られた土壌（除去処理後の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。結果を表４に示す。
【００３３】
実施例９
ナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミドをカリウムビス（フルオロスルホニル）アミドに変えた以外は実施例８と同じ方法で放射性セシウム汚染土壌を処理した。結果を表４に示す。
【００３４】
【表４】
2018185305.tif 000008
【００３５】
実施例１０
放射性セシウム汚染土壌を１１０℃で２４時間以上加熱処理した。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌（除去処理前の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌（除去処理前の汚染土）の放射能は２００００Ｂｑ／ｋｇであった。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌５０ｇと１２０℃のアンモニウムビス（フルオロスルホニル）アミド融液２００ｇとを混ぜ合わせながら、１２０℃で２時間加熱した。その後、１２０℃にてろ過し土壌を採り出した。採り出した土壌を室温まで冷却後、水洗した。得られた土壌（除去処理後の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定し、除去率を求めた。除去率は９１％であった。
【００３６】
実施例１１
放射性セシウム汚染土壌を１１０℃で２４時間以上加熱処理した。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌（除去処理前の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定した。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌（除去処理前の汚染土）の放射能は２００００Ｂｑ／ｋｇであった。加熱処理済みの放射性セシウム汚染土壌５０ｇと１５０℃のアンモニウムビス（フルオロスルホニル）アミド融液２００ｇとを混ぜ合わせながら、１５０℃で２時間加熱した。その後、１５０℃にてろ過し土壌を採り出した。採り出した土壌を室温まで冷却後、水洗した。得られた土壌（除去処理後の汚染土）についてシンチレーションカウンターで放射能を測定し、除去率を求めた。除去率は９４％であった。
【００３７】
実施例に示したとおり、本発明の放射性セシウムの除去剤および方法は、放射性セシウム汚染物から放射性セシウムを高率で除去することができる。