(57)【要約】【課題】再利用する土壌をより多く確保できる汚染土壌の除染方法を提供する。【解決手段】本発明に汚染土壌の除染方法は、放射性元素によって汚染された汚染土壌を分級し、汚染濃度の高い汚染微粒子と、残余の処理済み粒子とを得る汚染土壌の除染方法である。この除染方法では、水を含む分散媒中に汚染土壌又は汚染微粒子を分散質として分散したスラリーを得る第１工程と、スラリーに対して吸着材を接触させる第２工程と、第２工程後の吸着材を分離する第３工程とを備えている。吸着材は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物である。【選択図】図８
2015011012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性元素によって汚染された汚染土壌を分級し、汚染濃度の高い汚染微粒子と、残余の処理済み粒子とを得る汚染土壌の除染方法であって、
水を含む分散媒中に前記汚染土壌又は前記汚染微粒子を分散質として分散したスラリーを得る第１工程と、
前記スラリーに対して吸着材を接触させる第２工程と、
前記第２工程後の前記吸着材を分離する第３工程とを備え、
前記吸着材は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、前記各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物であることを特徴とする汚染土壌の除染方法。
【請求項２】
前記基材は竹繊維である請求項１記載の汚染土壌の除染方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染土壌の除染方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、日本では、平成２３年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発電所の事故によりセシウム１３７等の放射性元素が放出され、広い地域で土壌が汚染されている。放射性元素によって汚染された汚染土壌はその近くに居住する人間を外部被曝させる。また、汚染土壌によって生育した植物を人間が食したり、その植物を動物が食し、人間がその動物の肉を食したりすれば、その人間は内部被曝する。人間は外部被曝や内部被曝によって健康が損なわれる。
【０００３】
このため、特許文献１には、汚染土壌を有効に除染可能な除染方法が提案されている。この除染方法は、水を含む分散媒中に汚染土壌を分散質として分散したスラリーを得る第１工程と、スラリーに対して吸着剤等を供給する第２工程と、第２工程後の吸着剤等を回収する第３工程とを備えている。第１工程において、スラリー中の汚染土壌を摩砕することも行われている。また、第１工程において、スラリーを汚染濃度の高い汚染微粒子のスラリーと残余の処理済み粒子のスラリーとに分級することも行われている。第２工程で用いられる吸着剤としては、ゼオライトが採用されている。
【０００４】
この除染方法によれば、第３工程で回収する吸着剤等が高い汚染濃度を有することから、吸着剤等とともに汚染濃度の高い土壌を回収することが可能である。このため、汚染濃度の低い土壌の再利用が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６４６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の除染方法では、汚染土壌が芝生、草、牧草等、セルロース等の有機物を含む場合、その有機物が吸着剤の作用効果を損ない易い。また、従来の除染方法では、ゼオライト単体を吸着剤として採用していたため、吸着剤が二次凝集した状態から破砕し易く、吸着剤と土壌とを分離し難い。
【０００７】
このため、吸着剤とともに汚染濃度の低い土壌も回収し易く、再利用する土壌を確保し難い。このため、汚染地域においては、土壌不足が懸念される。
【０００８】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、再利用する土壌をより多く確保できる汚染土壌の除染方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に汚染土壌の除染方法は、放射性元素によって汚染された汚染土壌を分級し、汚染濃度の高い汚染微粒子と、残余の処理済み粒子とを得る汚染土壌の除染方法であって、
水を含む分散媒中に前記汚染土壌又は前記汚染微粒子を分散質として分散したスラリーを得る第１工程と、
前記スラリーに対して吸着材を接触させる第２工程と、
前記第２工程後の前記吸着材を分離する第３工程とを備え、
前記吸着材は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、前記各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物であることを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
本発明の汚染土壌の除染方法では、第１工程において、水を含む分散媒中に汚染土壌又は汚染微粒子を分散質として分散したスラリーを得る。そして、第２工程では、スラリーに対して吸着材を接触させる。この後、第３工程では、第２工程後の吸着材を分離する。
【００１１】
本発明の除染方法で採用する吸着剤は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物である。このゼオライト構造物は、各ゼオライトの周りに存在する各基材がセルロース等の有機物と絡み合うため、有機物が各ゼオライトの作用効果を損なうことを防止し、単体のゼオライトよりも優れた作用効果を発揮する。また、このゼオライト構造物は、土壌と混合されたとしても、無数の微細な有機繊維によって繊維状になっているため、篩等によって比較的容易に異物と分離可能である。
【００１２】
このため、この除染方法によれば、汚染濃度の高い土壌だけを吸着剤とともに回収することが可能になり、再利用する土壌を確保し易い。
【００１３】
したがって、本発明の汚染土壌の除染方法によれば、再利用する土壌をより多く確保できる。このため、汚染地域における土壌不足を解消することが可能である。
【００１４】
吸着剤の基材は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維であれば、種々のものを採用することが可能である。例えば、竹繊維、椰子繊維等の植物性の多孔質繊維の他、発泡スチロール等の人工の多孔質繊維を採用することが可能である。
【００１５】
本発明に汚染土壌の除染方法では、基材は竹繊維であることが好ましい（請求項２）。発明者らは竹繊維を基材としてゼオライト構造体を製造できることを確認したからである。また、竹繊維は多孔質であるため、多くの吸着質を吸着することが可能である。また、多孔質の竹繊維によって脱臭等の効果も見込まれる。竹繊維の竹としては、孟宗竹、和竹、笹竹等を採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の汚染土壌の除染方法によれば、再利用する土壌をより多く確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例の除染方法で用いるゼオライト構造物の製造方法を示す工程図である。
【図２】実施例の除染方法で用いるゼオライト構造物の原料である断熱用のパーライトの１００倍のＳＥＭ写真である。
【図３】実施例の除染方法で用いるゼオライト構造物の原料である精石のパーライトの１００倍のＳＥＭ写真である。
【図４】実施例の除染方法で用いるゼオライト構造物の原料である竹繊維の５００倍のＳＥＭ写真である。
【図５】実施例の除染方法で用いたゼオライト構造物の２００倍のＳＥＭ写真である。
【図６】実施例の除染方法で用いたゼオライト構造物の１０００倍のＳＥＭ写真である。
【図７】実施例の除染方法で用いたゼオライト構造物の５０００倍のＳＥＭ写真である。
【図８】実施例の汚染土壌の除染方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。まず、実施例の除染方法で用いるため、ゼオライト構造物を製造する。
【００１９】
図１に示すように、第１処理Ｓ１では、乾式ボールミルを使用して断熱用のパーライトを粉砕した。具体的には、乾式ボールミルに０．６４ｋｇの断熱用のパーライトを投入し、回転速度比を０．８５又は０．９５（Ｎ／Ｎｃ）として２〜６時間の粉砕を行った。
【００２０】
ここで用いた乾式ボールミルは、ポットの内壁が鉄製であり、ポットの長さが７２５ｍｍ、ポットの直径が７２５ｍｍである。各ボールは、鋼鉄製であり、直径が１５ｍｍである。ポット内の容積に対するボールの充填率は５０％である。ボールの総重量は７．５ｋｇである。ポットの回転数は８３ｒｐｍである。
【００２１】
パーライトの組成は、ＳｉＯ2が７５．０質量％、Ａｌ2Ｏ3が１４．０質量％、ＣａＯが０．１質量％、Ｎａ2Ｏが３．５質量％、Ｋ2Ｏが４．２質量％、Ｆｅ2Ｏ3が０．９質量％、その他が２．３質量％である。断熱用のパーライトの１００倍のＳＥＭ写真を図２に示す。なお、断熱用のパーライトに換えて精石であるパーライトを使用することもできる。精石であるパーライトの１００倍のＳＥＭ写真を図３に示す。
【００２２】
発明者らの試験結果によれば、乾式ボールミルで粉砕することにより、パーライトの粉体は、個々の粒子が内部に歪みを有し、高い活性を発揮する。
【００２３】
図１に示す第２処理Ｓ２では、公知技術を用いて無数の微細な竹繊維を得た。ここでは、長崎工業（株）製「竹宝」を竹繊維とした。この竹繊維の５００倍のＳＥＭ写真を図４に示す。竹繊維のＢＥＴ比表面積は０．１８９４６ｍ2／ｇである。なお、例えば、特開２０１３−４２７５３号公報に開示されている製造方法で竹繊維を製造することも可能である。
【００２４】
図１に示す第３処理Ｓ３では、１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液１４ｍｌと、パーライト粉砕物０．９１ｇと、竹繊維１ｇとを用意し、これらを混合し、第１反応液を得た。なお、モルデナイトの核として、微量のナノモルデナイトを第１反応液に混合することも可能である。
【００２５】
第４処理Ｓ４では、竹繊維の各繊維内の各気孔に塩基性水溶液をしみ込ませ、各気孔内にゼオライトを析出させるため、第１反応液を減圧した。こうして、第２反応液を得た。
【００２６】
第５処理では、第２反応液に対し、１５０°Ｃ、８４時間の水熱処理を行った。発明者らの試験によれば、より高温、かつ長時間の水熱処理を塩基性水溶液中で行うと、竹繊維のセルロースが分解してしまう。水熱処理後、吸引ろ過及び乾燥を行い、ゼオライト構造物を得た。
【００２７】
図５〜７に示すように、この製造方法によって、ゼオライト構造物を製造できることがわかる。これらのゼオライト構造物では、無数の微細な竹繊維の各気孔内に無数のモルデナイト型ゼオライトが保持された構造を有していた。このゼオライト構造物は、極めて微細な気孔を豊富に含んでいる。
【００２８】
図５は得られたゼオライト構造物の２００倍のＳＥＭ写真を示し、図６は得られたゼオライト構造物の１０００倍のＳＥＭ写真をに示し、図７は得られたゼオライト構造物の５０００倍のＳＥＭ写真をに示す。
【００２９】
続いて、実施例の除染方法を行う。まず、図８に示す第１工程Ｓ１１では、水を含む分散媒中に汚染土壌を分散質として分散したスラリーを得る。このスラリーに対し、ｐＨを調整するとともに、高せん断応力を付与しつつ分散を行うことにより、高せん断分散工程を行う。この際、高速ブランジャー（（株）マキノ製）を用いた。
【００３０】
高速ブランジャーの特性は以下のとおりである。
型式：ＭＨＳＢ−１４８
寸法：０．８４×０．６８×高１．４（ｍ）
重量：２００（ｋｇ）
ロータ径：φ１５０（ｍｍ）
ステータ径：φ２５０（ｍｍ）
材質：鋼
回転数：１２００ｒ／ｍｉｎ（６０Ｈｚ）
モータ出力：２．２（ｋＷ）
電圧：２００（Ｖ）
【００３１】
高速ブランジャーにおいて、分散系が収容されるタンクの特性は以下のとおりである。
形状：対辺５００ｍｍ（内法寸法４８０ｍｍ）×高さ６００ｍｍの八角柱状（じゃま板付き）
【００３２】
汚染土壌に対して重量比で３倍の水を加え、高せん断分散工程の処理時間を２０分とした。この高せん断分散工程後のスラリーには、汚染土壌及び汚染微粒子が分散していることとなる。
【００３３】
次に、第２工程Ｓ１２では、第１工程Ｓ１１で得たスラリーに対し、上述したゼオライト構造物からなる吸着剤を接触させる。この吸着剤は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物である。このため、ゼオライト構造物は、各ゼオライトの周りに存在する各基材がセルロース等の有機物と絡み合うため、有機物が各ゼオライトの作用効果を損なうことを防止し、単体のゼオライトよりも優れた作用効果を発揮する。
【００３４】
そして、第３工程Ｓ１３として、第２工程Ｓ１２後の吸着材を分離する。この際、まず、第２工程Ｓ１２後のスラリーに対し、第１分級工程を行った。第１分級工程では、振動篩（晃栄産業（株）製）により、スラリーから粒径１〜４ｍｍの粒子を分級した。
【００３５】
振動篩の特性は以下のとおりである。
型式：５００Ｄ（タッピングゴム付属）
寸法：０．７×０．７×高０．９（ｍ）
重量：１００（ｋｇ）
ふるい面（円形）有効径：４４０ｍｍ
振動数：３６００回／分
モータ出力：０．４ｋＷ
電圧：２００（Ｖ）
【００３６】
また、第２分級工程として、上記の振動篩の下流において、粒径０．２３３〜０．５ｍｍの粒子に対し、フィルタープレス（（株）マキノ製）を用いた。
【００３７】
フィルタープレスの特性は以下のとおりである。
機種：Ｍ８×６室
寸法：１．３×０．９×高１．３（ｍ）
重量：３３０（ｋｇ）
ろ室厚さ：２０（ｍｍ）
ろ過面積：０．２７（ｍ2）
ろ過容積：２．７（ｌ）
ダイヤフラムポンプのモータ出力：０．７５（ｋＷ）
ダイヤフラムポンプの電圧：２００（Ｖ）
【００３８】
この第３工程において、ゼオライト構造物は、土壌と混合されたとしても、無数の微細な有機繊維によって繊維状になっているため、篩等によって比較的容易に異物と分離可能である。
【００３９】
このため、この除染方法によれば、汚染濃度の高い土壌だけを吸着剤とともに回収することが可能になり、再利用する土壌を確保し易い。
【００４０】
したがって、この除染方法によれば、再利用する土壌をより多く確保できる。このため、汚染地域における土壌不足を解消することが可能である。
【００４１】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は汚染土壌の除染方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｓ１１…第１工程
Ｓ１２…第２工程
Ｓ１３…第３工程
【図１】
2015011012.tif 000003
【図２】
2015011012.tif 000004
【図３】
2015011012.tif 000005
【図４】
2015011012.tif 000006
【図５】
2015011012.tif 000007
【図６】
2015011012.tif 000008
【図７】
2015011012.tif 000009
【図８】
2015011012.tif 000010