(57)【要約】【課題】従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用ナノ繊維を提供する。また、上記のようなセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法を提供する。また、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維を備えるセシウム吸着用製品を提供する。【解決手段】ナノ粒子化されたプルシアンブルーであるナノ粒子化プルシアンブルー２と、ナノ粒子化プルシアンブルー２を担持している有機ナノ繊維３とを有することを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維１。原料準備工程とセシウム吸着用ナノ繊維製造工程とをこの順序で含むセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法。また、セシウム吸着用ナノ繊維１（不織布１０の形態をとっている）を備えるセシウム吸着用製品２０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ粒子化されたプルシアンブルーであるナノ粒子化プルシアンブルーと、
前記ナノ粒子化プルシアンブルーを担持している有機ナノ繊維とを有することを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維。
【請求項２】
請求項１に記載のセシウム吸着用ナノ繊維において、
前記有機ナノ繊維は、親水性の有機材料を主成分とする有機材料から製造されたものであることを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維。
【請求項３】
請求項２に記載のセシウム吸着用ナノ繊維において、
前記親水性の有機材料は、ポリビニルアルコールであり、
前記有機ナノ繊維は、前記ポリビニルアルコールを主成分とする有機材料から製造されたポリビニルアルコール類からなることを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維。
【請求項４】
請求項３に記載のセシウム吸着用ナノ繊維において、
前記ポリビニルアルコール類は、水に対する不溶化処理がなされた不溶化ポリビニルアルコール類であることを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維。
【請求項５】
ナノ粒子化されたプルシアンブルーであるナノ粒子化プルシアンブルーと、有機材料及び溶媒を含有する有機材料溶液とを準備する原料準備工程と、
前記ナノ粒子化プルシアンブルー及び前記有機材料溶液を用いて、前記ナノ粒子化プルシアンブルーと、前記ナノ粒子化プルシアンブルーを担持している有機ナノ繊維とを有するセシウム吸着用ナノ繊維を製造するセシウム吸着用ナノ繊維製造工程とをこの順序で含むことを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法において、
前記有機材料は、親水性の有機材料を主成分として含有し、
前記溶媒は、水を主成分として含有し、
前記原料準備工程においては、前記有機材料溶液として、前記ナノ粒子化プルシアンブルーを前記有機材料溶液に分散させた溶液であるプルシアンブルー分散有機材料溶液を準備し、
前記セシウム吸着用ナノ繊維製造工程においては、前記ナノ粒子化プルシアンブルー及び前記有機材料溶液として、前記プルシアンブルー分散有機材料溶液を用いることを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法において、
前記親水性の有機材料は、ポリビニルアルコールであり、
前記セシウム吸着用ナノ繊維製造工程は、前記有機ナノ繊維として水溶性有機ナノ繊維を形成する水溶性有機ナノ繊維形成工程を含むことを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法において、
前記セシウム吸着用ナノ繊維製造工程は、水に対する不溶化処理を行うことにより、前記水溶性有機ナノ繊維を、水に対する不溶化処理がなされた不溶化ポリビニルアルコール類からなる有機ナノ繊維とする有機ナノ繊維不溶化工程を、前記水溶性有機ナノ繊維形成工程の後に、さらに含むことを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法において、
前記有機ナノ繊維不溶化工程においては、前記不溶化処理として熱による不溶化処理を行い、
前記熱による不溶化処理における処理温度は、１４０℃〜２２０℃の範囲内にあることを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法において、
前記原料準備工程においては、前記有機材料溶液として、グルタルアルデヒドを添加した有機材料溶液を準備し、
前記グルタルアルデヒドの添加量は、前記親水性の有機材料の質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率で表したときに、２．５ｗｔ％以上であり、
前記有機ナノ繊維不溶化工程においては、前記不溶化処理として塩酸ガスによる不溶化処理を行うことを特徴とするセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれかに記載のセシウム吸着用ナノ繊維を備えることを特徴とするセシウム吸着用製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セシウム吸着用ナノ繊維、セシウム吸着用ナノ繊維の製造方法及びセシウム吸着用製品に関する。
【０００２】
なお、本明細書における「セシウム」（「セシウム吸着用ナノ繊維」のように物の名称の一部となっている場合を含む）は、セシウムの同位体全てを含む記載である。また、「セシウム１３７」は、セシウムの同位体のうちセシウム１３７のみを指す記載である。
【０００３】
本明細書における「セシウム吸着用物質」は、セシウムを吸着可能な物質のことをいう。また、「セシウム吸着材」は、セシウム吸着用物質を有する部材のことをいう。本発明に係るセシウム吸着用ナノ繊維、及び、当該セシウム吸着用ナノ繊維からなる不織布は、セシウム吸着材である。また、「セシウム吸着用製品」は、セシウム吸着材を備える製品のことをいう。
【背景技術】
【０００４】
近年、原子力事故が実際に発生したことにより、様々な放射性物質が人間の生活圏を含む環境中に放出され、深刻な問題が発生している。中でも懸念されているのがセシウム１３７の影響である。放射性のアルカリ金属であるセシウム１３７は、水溶性であるという特徴や、カリウムと置き換わって生体内に蓄積するという特徴や、半減期が約３０年であるという特徴を有する。このため、環境中に放出されたセシウム１３７は、健康、生活、及び、産業（特に農業、漁業、畜産業のような生物に直接関連する産業）に対して、深刻な悪影響を、かなりの長期間にわたって及ぼすと考えられている。
【０００５】
以下に、環境中に放出されたセシウム１３７に関連して、現在求められていることを例示する。
【０００６】
現在、放射性物質を除去するために、土壌の表層を剥離したり、アスファルトや建造物の表面を水で洗浄したりといった除染作業が行われている。こうした作業を行った後に出る放射性廃棄物（例えば、剥離した土壌や洗浄に用いた水）は、環境中にそのまま廃棄することはできない。これら放射性廃棄物は、基本的に全量回収され、その後隔離貯蔵されることとなる。しかし、放射性廃棄物の量が膨大であるため、現状では、その貯蔵スペースが不足しがちになっている。このため、放射性廃棄物を減容化することが求められている。
【０００７】
また、セシウム１３７が水や微小物質（砂粒、塵、埃、水滴等）とともに環境中に拡散することが考えられる。このため、セシウム１３７の環境中への拡散を防ぐことも求められている。
さらに、セシウム１３７が人体に流入し、人体の健康を損なう可能性が考えられる。このため、セシウム１３７の人体への流入を遮断することも求められている。
【０００８】
上記のような要求に対応するためのものとして、従来、セシウム吸着材（セシウム吸着物質として、例えば、ゼオライトやフェロシアン化物を有するもの。）やセシウム吸着材を備えるセシウム吸着用製品が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
従来のセシウム吸着材やセシウム吸着用製品によれば、放射性物質を減容化すること、セシウム１３７の環境中への拡散を防ぐこと、及び、セシウム１３７の人体への流入を遮断することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−０２４８１２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、セシウム吸着材の重要な要素として、セシウム吸着能力の高さを挙げることができる。また、セシウム吸着能力が高くても、取り扱いが困難であっては使用が難しくなってしまう。セシウム吸着材の技術分野においては、従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着材が常に求められている。
【００１１】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用ナノ繊維を提供することを目的とする。また、上記のようなセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法を提供することを目的とする。さらにまた、従来のセシウム吸着用製品よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用製品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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の発明者らは、まず、セシウム吸着用物質について研究及び検討を進めた。当該検討の中で、本発明の発明者らはプルシアンブルー（Prussian blue）に着目した。プルシアンブルーは染料として合成された物質であるが、セシウムを選択的に吸着する能力が高く、かつ、水に溶解しにくいという特徴があるため、セシウム吸着用物質として用いられる機会が多くなってきている。
【００１３】
プルシアンブルーは、主に、組成式ＦｅＩＩＩ４[ＦｅＩＩ（ＣＮ）６]３で表されるヘキサシアノ鉄（II）酸鉄（III）の青色錯体からなる。
なお、本明細書においては、ヘキサシアノ鉄（II）酸鉄（III）と組成がやや異なる物質であっても、例えば、ヘキサシアノ鉄（II）酸鉄（III）アンモニウムや、ヘキサシアノ鉄（II）酸鉄（III）の鉄イオン１つが他の金属イオン（例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、銅、ニッケルのイオン）と置換されたもののように、一般的にプルシアンブルーとして扱われているものについては、区別することなく無くプルシアンブルーとして扱う。
【００１４】
プルシアンブルーによるセシウムの吸着メカニズムは未だ詳細には知られていないが、一般的に論じられているメカニズムとして、イオン交換、物理吸着、及びイオントラッピングが挙げられている。どのようなメカニズムであっても、プルシアンブルーがセシウムを吸着するには、プルシアンブルーとセシウムとが接触する必要がある。このため、プルシアンブルーの表面積を大きくすると、セシウムを吸着する効果も高くすることができる。
【００１５】
これらの背景から、プルシアンブルーの微細化が研究されている。最近、産業技術総合研究所が、ナノ粒子化されたプルシアンブルー（以下、ナノ粒子化プルシアンブルーという。）を開発した（大日精化工業株式会社および関東化学株式会社と共同。）。市販品のプルシアンブルー（平均直径：約１０μｍ）のセシウムイオン吸着率は約８０％であるのに対し、ナノ粒子化プルシアンブルー（平均直径：約１５ｎｍ）のセシウムイオン吸着率は約１００％である。このように、ナノ粒子化プルシアンブルーは卓越したセシウム吸着能力を有している。
【００１６】
このように、ナノ粒子化プルシアンブルーは大変有用なセシウム吸着用物質である。しかし、本発明の発明者らは、ナノ粒子化プルシアンブルーはあまりにも微小であり、そのまま使用したのでは使用後の回収が著しく困難であることに考え至った。
【００１７】
そこで、本発明の発明者らは、ナノ粒子化プルシアンブルーを担持する担体として、有機ナノ繊維を用いることにした。有機ナノ繊維は、高分子の有機材料（ポリマー）からなり、平均直径が数千ｎｍ程度かそれ以下の極細繊維のことをいう。有機ナノ繊維は、その細さに起因する特異な性質、特に大きな比表面積により着目されている。
有機ナノ繊維は、直径が極細で表面積が非常に大きいため、担体として用いたときに、担持している物質が外部に露出する割合が大きいという特徴がある。また、有機ナノ繊維は、繊維質で扱いやすいという特徴もある。さらに、有機ナノ繊維は、微小物質の捕集性能が高いという特徴もある。
本発明は、以下の要素からなる。
【００１８】
［１］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維は、ナノ粒子化されたプルシアンブルーであるナノ粒子化プルシアンブルーと、前記ナノ粒子化プルシアンブルーを担持している有機ナノ繊維とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明のセシウム吸着用ナノ繊維によれば、上記のように、卓越したセシウム吸着能力を有しているセシウム吸着用物質であるナノ粒子化プルシアンブルーを、担持している物質が外部に露出する割合が大きい担体である有機ナノ繊維が担持しているため、従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力を高くすることが可能となる。
【００２０】
また、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維によれば、繊維質で扱いやすい有機ナノ繊維にナノ粒子化プルシアンブルーを担持しているため、容易に取り扱うことが可能となる。
【００２１】
このため、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維は、従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用ナノ繊維となる。
【００２２】
また、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維によれば、セシウム１３７を吸着することにより、放射性物質を減容化すること、セシウム１３７の環境中への拡散を防ぐこと、及び、セシウム１３７の人体への流入を遮断することが可能となる。
【００２３】
ところで、環境中のセシウムは、雨水、海水、除染処理水等の水系中にイオンや錯体として存在しているものと、乾燥した固体の表面に酸化物、水酸化物、塩等として存在しているものとがある。セシウムが付着している固体は、微小物質（砂粒や埃等）であることが多い。
本発明のセシウム吸着用ナノ繊維によれば、有機ナノ繊維の微小物質の捕集性能が高いため、セシウムが付着した固体が微小物質であっても、当該微小物質を効率よく捕集することが可能となる。
【００２４】
なお、プルシアンブルーは、液体中のセシウムを高い効率で吸着することはできるが、固体に付着したセシウムを高い効率で吸着することはできない。これはナノ粒子化プルシアンブルーであっても同様である。しかしながら、セシウム吸着用ナノ繊維及び捕集した固体に水分を加えてセシウムを水中に溶かし出すことにより、ナノ粒子化プルシアンブルーが、セシウムを高い効率で吸着することができるようになる。
【００２５】
本発明で用いるナノ粒子化プルシアンブルーの平均直径は、１０００ｎｍ以下とすることができ、さらにいえば５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００２６】
本発明のセシウム吸着用ナノ繊維としては、例えば、不織布の形態をとっているものを用いることができる。当該不織布は、セシウム吸着用ナノ繊維が有する効果をそのまま有する。
当該不織布は、セシウム吸着用ナノ繊維が製造されたときに不織布の形態をとっている場合には、その形態をそのまま利用したものであってよい。具体例としては、後述する電界紡糸法でセシウム吸着用ナノ繊維を製造する場合を挙げることができる。
また、セシウム吸着用ナノ繊維からなる不織布は、一度セシウム吸着用ナノ繊維を製造した後に、当該繊維を不織布化して製造したものであってもよい。繊維を不織布化する方法については、種々の公知の方法を用いることができる。
【００２７】
［２］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維においては、前記有機ナノ繊維は、親水性の有機材料を主成分とする有機材料から製造されたものであることが好ましい。
【００２８】
ところで、ナノ粒子化プルシアンブルーは、水系溶媒中で分散しやすく、かつ、有機溶媒中で分散しにくい性質を有する。ナノ粒子化プルシアンブルーが分散しないと、ナノ粒子化プルシアンブルーが凝集してしまうため、ナノ粒子化プルシアンブルーの表面積の大きさを活かすことができず、低品質なセシウム吸着用ナノ繊維となってしまう場合がある。一方、上記のような構成とすることにより、親水性の有機材料を水系溶媒に溶解させた溶液（例えば、後述する有機材料溶液）にナノ粒子化プルシアンブルーを分散させたもの（例えば、後述するプルシアンブルー分散有機材料溶液）を用いることで、有機ナノ繊維がナノ粒子化プルシアンブルーを均一に担持している、高品質なセシウム吸着用ナノ繊維とすることが可能となる。
【００２９】
上記した観点からは、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維においては、有機材料の全てが親水性の有機材料からなることが好ましい。
「親水性の有機材料を主成分とする」とは、親水性の有機材料の重量が、有機材料全体の重量の半分より大きいことをいう。
【００３０】
［３］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維においては、前記親水性の有機材料は、ポリビニルアルコールであり、前記有機ナノ繊維は、前記ポリビニルアルコールを主成分とする有機材料から製造されたポリビニルアルコール類からなることが好ましい。
【００３１】
ポリビニルアルコール（ＰＶＡともいう。）は、安定して入手可能であり、かつ、比較的安価な有機材料である。このため、上記のような構成とすることにより、安定して入手可能な材料を用いた、比較的安価であるセシウム吸着用ナノ繊維とすることが可能となる。
【００３２】
上記した観点からは、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維においては、有機材料の全てがポリビニルアルコールからなることが好ましい。
なお、「ポリビニルアルコール類」には、ポリビニルアルコールに副成分としての他の有機材料や各種添加剤を加えたものも含まれる。また、「ポリビニルアルコール類」には、ポリビニルアルコールに後処理（例えば、後述する不溶化処理）を行ったものも含まれる。
【００３３】
［４］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維においては、前記ポリビニルアルコール類は、水に対する不溶化処理がなされた不溶化ポリビニルアルコール類であることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、有機材料として水溶性のポリビニルアルコールを用いる場合であっても、セシウム吸着用ナノ繊維を水中や水分の多い場所で使用することが可能となる。
【００３５】
不溶化処理の方法としては、ポリビニルアルコールにおけるＯＨ基間の水素結合を強めて結晶性を向上させる方法、ポリビニルアルコールにおけるＯＨ基を減少させる方法、ポリビニルアルコールの高分子鎖間を架橋する方法等を用いることができる。具体例としては、熱による不溶化処理や化学反応による不溶化処理を挙げることができる（後述）。化学反応による不溶化処理としては、アルデヒド類、メチノール化合物、活性化ビニル化合物、エポキシ化合物、エステル、ジイソシアネート、無機系架橋剤、放射線の照射、及び、紫外線の照射を用いる方法を挙げることができる。
【００３６】
［５］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法は、ナノ粒子化されたプルシアンブルーであるナノ粒子化プルシアンブルーと、有機材料及び溶媒を含有する有機材料溶液とを準備する原料準備工程と、前記ナノ粒子化プルシアンブルー及び前記有機材料溶液を用いて、前記ナノ粒子化プルシアンブルーと、前記ナノ粒子化プルシアンブルーを担持している有機ナノ繊維とを有するセシウム吸着用ナノ繊維を製造するセシウム吸着用ナノ繊維製造工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００３７】
本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、上記した原料準備工程とセシウム吸着用ナノ繊維製造工程とをこの順序で含むため、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【００３８】
本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法においては、前記セシウム吸着用ナノ繊維製造工程においては、電界紡糸法を用いて有機ナノ繊維を形成することが好ましい。
【００３９】
電界紡糸法（エレクトロスピニング法ともいう。）は、有機材料溶液又は有機材料溶液を吐出するノズルと、有機ナノ繊維を捕集する側に配置されたコレクタとの間に高電圧を印加した状態で紡糸を行う方法である。電界紡糸法によれば、静電力により有機材料溶液、ひいては溶媒が蒸発した後に残る繊維をナノレベルまで微細化することができるため、直径が比較的均一な有機ナノ繊維を、連続的にかつ高効率で製造することができる。このため、上記のような方法とすることにより、直径が比較的均一なセシウム吸着用ナノ繊維を、連続的にかつ高効率で製造することが可能となる。
【００４０】
［６］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法においては、前記有機材料は、親水性の有機材料を主成分として含有し、前記溶媒は、水を主成分として含有し、前記原料準備工程においては、前記有機材料溶液として、前記ナノ粒子化プルシアンブルーを前記有機材料溶液に分散させた溶液であるプルシアンブルー分散有機材料溶液を準備し、前記セシウム吸着用ナノ繊維製造工程においては、前記ナノ粒子化プルシアンブルー及び前記有機材料溶液として、前記プルシアンブルー分散有機材料溶液を用いることが好ましい。
【００４１】
このような方法とすることにより、ナノ粒子化プルシアンブルーは水系溶媒中で分散しやすい性質を有することから、有機ナノ繊維がナノ粒子化プルシアンブルーを均一に担持している、高品質なセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【００４２】
上記［６］の場合においては、溶媒が水を主成分として含有することから、有機材料の全てが親水性の有機材料からなることが好ましい。また、上記［６］の場合には、溶媒の全てが水からなることが好ましい。
「水を主成分とする」とは、水の重量が、溶媒全体の重量の半分より大きいことをいう。
【００４３】
［７］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法においては、前記親水性の有機材料は、ポリビニルアルコールであり、前記セシウム吸着用ナノ繊維製造工程は、前記有機ナノ繊維として水溶性有機ナノ繊維を形成する水溶性有機ナノ繊維形成工程を含むことが好ましい。
【００４４】
このような方法とすることにより、安定して入手可能な材料（ポリビニルアルコール）を用いて、比較的安価であるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【００４５】
上記した観点からは、上記［７］の場合には、有機材料の全てがポリビニルアルコールからなることが好ましい。
なお、水溶性有機ナノ繊維は、ポリビニルアルコールを主成分とする有機材料から製造したものであるため、ポリビニルアルコール類からなる有機ナノ繊維に含まれる。
【００４６】
［８］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法においては、前記セシウム吸着用ナノ繊維製造工程は、水に対する不溶化処理を行うことにより、前記水溶性有機ナノ繊維を、水に対する不溶化処理がなされた不溶化ポリビニルアルコール類からなる有機ナノ繊維とする有機ナノ繊維不溶化工程を、前記水溶性有機ナノ繊維形成工程の後に、さらに含むことが好ましい。
【００４７】
このような方法とすることにより、有機材料として水溶性のポリビニルアルコールを用いる場合であっても、水中や水分の多い場所で使用することができるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【００４８】
［９］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法においては、前記有機ナノ繊維不溶化工程においては、前記不溶化処理として熱による不溶化処理を行い、前記熱による不溶化処理における処理温度は、１４０℃〜２２０℃の範囲内にあることが好ましい。
【００４９】
このような方法とすることにより、後述する実験例に示すように、熱による不溶化処理により、水中や水分の多い場所で使用することができるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【００５０】
また、上記のような方法とすることにより、熱による不溶化処理における処理温度が１４０℃〜２２０℃の範囲内にあるため、セシウム吸着用ナノ繊維が水に溶解してしまうのを十分に防ぐことが可能となり、かつ、ポリビニルアルコールが熱分解してしまうのを防ぐことが可能となる。
【００５１】
なお、熱による不溶化処理における処理温度が１４０℃〜２２０℃の範囲内にあることとしたのは、以下の理由による。すなわち、上記処理温度が１４０℃よりも低いときには、熱による不溶化処理が十分に完了しないことがあり、セシウム吸着用ナノ繊維が水に溶解してしまうのを十分に防ぐことができない場合があるためである。また、上記処理温度が２２０℃よりも高いときには、ポリビニルアルコールが熱分解してしまう場合があるためである。
【００５２】
上記観点からは、熱による不溶化処理における処理温度は、１６０℃〜１８０℃の範囲内にあることが一層好ましい。
【００５３】
［１０］本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法においては、前記原料準備工程においては、前記有機材料溶液として、グルタルアルデヒドを添加した有機材料溶液を準備し、前記グルタルアルデヒドの添加量は、前記親水性の有機材料の質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率で表したときに、２．５ｗｔ％以上であり、前記有機ナノ繊維不溶化工程においては、前記不溶化処理として塩酸ガスによる不溶化処理を行うことが好ましい。
【００５４】
このような方法とすることにより、後述する実験例に示すように、化学反応による不溶化処理により、水中や水分の多い場所で使用することができるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【００５５】
また、上記のような方法とすることにより、グルタルアルデヒドの添加量は、親水性の有機材料の質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率で表したときに、２．５ｗｔ％以上であるため、セシウム吸着用ナノ繊維が水に溶解してしまうのを十分に防ぐことが可能となる。
【００５６】
なお、グルタルアルデヒドの添加量は、親水性の有機材料の質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率で表したときに、２．５ｗｔ％以上であることとしたのは、以下の理由による。すなわち、グルタルアルデヒドの添加量が２．５ｗｔ％より少ない場合には、不溶化処理が十分に完了しないことがあり、セシウム吸着用ナノ繊維が水に溶解してしまうのを十分に防ぐことができない場合があるためである。
【００５７】
上記観点からは、グルタルアルデヒドの添加量は、親水性の有機材料の質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率で表したときに、１２．５ｗｔ％以上とすることが一層好ましい。
【００５８】
［１１］本発明のセシウム吸着用製品は、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維を備えることを特徴とする。
【００５９】
本発明のセシウム吸着用製品は、従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用ナノ繊維を備えるため、従来のセシウム吸着用製品よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用製品とすることが可能となる。
【００６０】
また、本発明のセシウム吸着用製品によれば、セシウム１３７を吸着することにより、放射性物質を減容化すること、セシウム１３７の環境中への拡散を防ぐこと、及び、セシウム１３７の人体への流入を遮断することが可能となる。
【００６１】
また、本発明のセシウム吸着用製品によれば、有機ナノ繊維の微小物質の捕集性能が高いため、セシウムが付着した固体が微小物質であっても、当該微小物質を効率よく捕集することが可能となる。
【００６２】
本発明のセシウム吸着用製品におけるセシウム吸着用ナノ繊維は、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法により製造されたものであることが好ましい。
本発明のセシウム吸着用製品におけるセシウム吸着用ナノ繊維としては、例えば、不織布の形態をとっているものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１及びセシウム吸着用製品２０を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法のフローチャートである。
【図３】実施形態１におけるナノ繊維製造装置１００及び不溶化処理装置１０２を説明するために示す図である。
【図４】実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法を説明するために示す図である。
【図５】実験例における、比較用ナノ繊維及びセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法を説明するために示す図である。
【図６】ナノ粒子化プルシアンブルーによる有機材料溶液の特性の変化を説明するために示す図である。
【図７】比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の、ＳＥＭ写真である。
【図８】ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量によるセシウム吸着用ナノ繊維の平均直径の変化を示すグラフである。
【図９】比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の、ＴＥＭ写真である。
【図１０】ナノ粒子化プルシアンブルー、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の、結晶構造解析結果を示すグラフである。
【図１１】比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の、熱重量分析結果を示すグラフである。
【図１２】熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。
【図１３】不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の、結晶構造解析結果を示すグラフである。
【図１４】熱による不溶化処理における分子構造の変化を示す化学反応式である。
【図１５】不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光）分析結果を示すグラフである。
【図１６】図１５のグラフのうち、９５０ｃｍ−１〜１２５０ｃｍ−１の部分を拡大して示すグラフである。
【図１７】ナノ粒子化プルシアンブルーにおける熱分解の様子をみるためのグラフである。
【図１８】不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を、水に浸漬したときの様子を示す写真である。
【図１９】熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を水に浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図２０】不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。
【図２１】塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。
【図２２】塩酸ガスによる不溶化処理における分子構造の変化を示す化学反応式である。
【図２３】比較用ナノ繊維、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の、ＦＴ−ＩＲ分析結果を示すグラフである。
【図２４】塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析結果を示すグラフである。
【図２５】グルタルアルデヒドの添加量による分子構造の変化の様子をみるためのグラフである。
【図２６】不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を、水に浸漬したときの様子を示す写真である。
【図２７】塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を水に浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図２８】比較用ナノ繊維及び塩素ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維における表面形態を、走査型プローブ顕微鏡により観察した結果を示す図である。
【図２９】セシウム吸着用ナノ繊維の水接触角を示すグラフである。
【図３０】塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のセシウム吸着特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、図面に基づいて、本発明に係るセシウム吸着用ナノ繊維、セシウム吸着用ナノ繊維の製造方法及びセシウム吸着用製品の実施形態について説明する。
【００６５】
［実施形態１］
１．実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１及びセシウム吸着用製品２０の構成
まず、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１及びセシウム吸着用製品２０について説明する。
【００６６】
図１は、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１及びセシウム吸着用製品２０を説明するために示す図である。図１（ａ）は不織布１０を拡大して示す模式図であり、図１（ｂ）はセシウム吸着用製品２０の斜視図である。
【００６７】
実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１は、図１（ａ）に示すように、ナノ粒子化されたプルシアンブルーであるナノ粒子化プルシアンブルー２と、ナノ粒子化プルシアンブルー２を担持している有機ナノ繊維３とを有する。
セシウム吸着用ナノ繊維１は、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法（後述）により製造されたものである。
ナノ粒子化プルシアンブルー２の平均直径は、１０００ｎｍ以下とすることができ、さらにいえば５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内とすることが好ましく、例えば、１５ｎｍである。
【００６８】
有機ナノ繊維３は、親水性の有機材料を主成分とする有機材料から製造されたものである。さらにいえば、親水性の有機材料はポリビニルアルコールであり、有機ナノ繊維３は、ポリビニルアルコールを主成分とする有機材料から製造された、ポリビニルアルコール類からなる。
実施形態１におけるポリビニルアルコール類は、水に対する不溶化処理がなされた不溶化ポリビニルアルコール類である。不溶化処理については、セシウム吸着用ナノ繊維の製造方法とともに後述する。
有機ナノ繊維３の平均直径は、３０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内とすることができ、例えば、２００ｎｍである。
【００６９】
不織布１０は、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１からなる。後述するように、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１は、不織布の形態をとって製造されるため、不織布１０は、製造時の形態をそのまま利用したものである。不織布１０は、セシウム吸着用ナノ繊維１からなるため、セシウム吸着用不織布１０というセシウム吸着材であるともいえる。
【００７０】
実施形態１に係るセシウム吸着用製品２０は、図１に示すように、不織布１０、基材１２及び芯材１４を備える。
不織布１０については、上記の通りであるため説明を省略する。
【００７１】
基材１２は、長尺シートの形態を取っている。基材１２は、不織布１０を補強する部材である。また、基材１２は、後述するように、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法において、セシウム吸着用ナノ繊維１を形成するための土台でもある。
【００７２】
基材１２としては、セシウム吸着用製品２０を使用する目的に応じた種々の部材を用いることができる。例えば、セシウム吸着用製品２０を気体中で使用する場合には、基材１２として通気性のある部材（不織布、織物、編物、紙、多孔質フィルム等）を用いることが好ましい。例えば、セシウム吸着用製品２０を水中で使用する場合には、基材１２として耐水性のある部材（水に溶けない材料からなる不織布、織物、編物、多孔質フィルム等）を用いることが好ましい。
基材１２としては、例えば、厚さが１μｍ〜５００μｍのものを用いることができる。
【００７３】
芯材１４は、不織布１０及び基材１２を巻きとるための部材である。芯材１４は、円筒形状を有する。
【００７４】
２．実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法
図２は、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法のフローチャートである。
図３は、実施形態１におけるナノ繊維製造装置１００及び不溶化処理装置１０２を説明するために示す図である。図３（ａ）はナノ繊維製造装置１００の模式図であり、図３（ｂ）は不溶化処理装置１０２の模式図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）は基本的に側面図であるが、図をわかりやすくするために、断面を表示している部材（例えば、筐体２００、原料タンク２３２及び筐体３００）もある。
【００７５】
実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法は、図２に示すように、原料準備工程Ｓ１及びセシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２をこの順序で含む。以下、各工程を説明する。
【００７６】
Ｓ１．原料準備工程
原料準備工程Ｓ１は、ナノ粒子化されたプルシアンブルーであるナノ粒子化プルシアンブルー２と、有機材料及び溶媒を含有する有機材料溶液とを準備する工程である。
ナノ粒子化プルシアンブルー２は、購入することにより準備してもよいし、製造することにより準備してもよい。
【００７７】
有機材料は、親水性の有機材料を主成分として含有する。さらにいえば、親水性の有機材料はポリビニルアルコールであり、有機材料は、ポリビニルアルコールを主成分とする。有機材料は、溶媒への溶解性を損なわない程度であれば、主成分以外の有機材料（セルロース等）を含有していてもよい。
また、溶媒は、水を主成分として含有する。溶媒は、ナノ粒子化プルシアンブルー２の分散性を損なわない程度であれば、主成分以外の溶媒（アセトン、酢酸、アルコール類等）を含有していてもよい。
有機材料溶液は、上記した有機材料及び溶媒の他に、導電性向上剤などの各種添加剤を含有していてもよい。
【００７８】
実施形態１においては、有機材料溶液として、ナノ粒子化プルシアンブルー２を有機材料溶液に分散させた溶液であるプルシアンブルー分散有機材料溶液６（図３（ａ）参照。）を準備する。プルシアンブルー分散有機材料溶液６は、ナノ粒子化プルシアンブルー２を有機材料溶液に添加した後、各種方法により撹拌することで準備することができる。
【００７９】
Ｓ２．セシウム吸着用ナノ繊維製造工程
セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２は、ナノ粒子化プルシアンブルー２及び有機材料溶液を用いて、ナノ粒子化プルシアンブルー２と、ナノ粒子化プルシアンブルー２を担持している有機ナノ繊維３とを有するセシウム吸着用ナノ繊維１を製造する工程である。
セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２においては、ナノ粒子化プルシアンブルー２及び有機材料溶液として、プルシアンブルー分散有機材料溶液６を用いる（図３（ａ）参照。）。
【００８０】
セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２は、水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１及び有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２をこの順序で含む。以下、各工程について説明する。
【００８１】
Ｓ２−１．水溶性有機ナノ繊維形成工程
水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１は、有機ナノ繊維として水溶性有機ナノ繊維を形成する工程である。つまり、水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１は、水溶性のセシウム吸着用ナノ繊維を製造する工程であるともいえる。水溶性有機ナノ繊維は、不織布１６（図３（ａ）参照。）の形態で形成される。
水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１では、電界紡糸法を用いて水溶性有機ナノ繊維を形成する。
水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１における電界紡糸法は、例えば、図３（ａ）に示すような、ナノ繊維製造装置１００により実施することができる。以下、ナノ繊維製造装置１００について簡単に説明する。
【００８２】
ナノ繊維製造装置１００は、図３（ａ）に示すように、搬送装置１１０と、電界紡糸装置１２０とを備える。
搬送装置１１０は、繰り出しローラー１１１、巻き取りローラー１１２、テンションローラー１１３，１１８及び補助ローラー１１４を備える。繰り出しローラー１１１及び巻き取りローラー１１２は、図示しない駆動モーターにより回転駆動される。
【００８３】
電界紡糸装置１２０は、搬送装置１１０に搬送されている基材１２の表面に、水溶性有機ナノ繊維（不織布１６）を形成する装置である。
電界紡糸装置１２０は、筐体２００、ノズルユニット２１０、有機材料溶液供給部２３０、コレクター２５０、電源装置２６０及び補助ベルト装置２７０を備える。
【００８４】
筐体２００は、導電性の部材からなり、接地されている。
ノズルユニット２１０は、複数の上向きノズル２２０を有する。
上向きノズル２２０は、有機材料溶液供給部２３０から供給されるプルシアンブルー分散有機材料溶液６を吐出口から上向きに吐出する。上向きノズル２２０を構成する材料としては導電体を用いることができる。
【００８５】
なお、ノズルとして横向きノズルを用いてもよいし、下向きノズルを用いてもよい。
紡糸区域の温度は、例えば２５℃に設定することができる。紡糸区域の湿度は、例えば３０％に設定することができる。
【００８６】
有機材料溶液供給部２３０は、原料タンク２３２及び原料供給装置２３４を備える。原料タンク２３２は、プルシアンブルー分散有機材料溶液６の分離や凝固を防ぐための撹拌装置２３３を内部に有する。
原料供給装置２３４は、プルシアンブルー分散有機材料溶液６を通過させるパイプ２３６及び供給動作を制御するバルブ２３８を備える。
【００８７】
コレクター２５０は、ノズルユニット２１０の上方に配置されている。コレクター２５０は導電体からなり、絶縁部材２５２を介して筐体２００に取り付けられている。
【００８８】
電源装置２６０は、上向きノズル２２０と、コレクター２５０との間に高電圧を印加する。電源装置２６０の正極はコレクター２５０に接続され、電源装置２６０の負極は筐体２００を介してノズルユニット２１０に接続されている。印加する電圧は、例えば、１０ｋＶ〜８０ｋＶに設定することができる。
補助ベルト装置２７０は、基材１２の搬送速度に同期して回転する補助ベルト２７２と、５つの補助ベルト用ローラー２７４とを有する。
【００８９】
Ｓ２−２．有機ナノ繊維不溶化工程
有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２は、水に対する不溶化処理を行うことにより、水溶性有機ナノ繊維を、水に対する不溶化処理がなされた不溶化ポリビニルアルコール類からなる有機ナノ繊維３とする工程である。つまり、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２は、水溶性のセシウム吸着用ナノ繊維をセシウム吸着用ナノ繊維１とする工程であるともいえる。また、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２は、不織布１６を不織布１０とする工程であるともいえる。
【００９０】
有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２においては、不溶化処理として熱による不溶化処理を行う。熱による不溶化処理における処理温度は、１４０℃〜２２０℃の範囲内にあることが好ましく、１６０℃〜１８０℃の範囲内にあることが一層好ましい。
有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２は、例えば、図３（ｂ）に示すような、不溶化処理装置１０２によって実施することができる。以下、不溶化処理装置１０２について簡単に説明する。
【００９１】
不溶化処理装置１０２は、図３（ｂ）に示すように、筐体３００と、繰り出しローラー３１０と、加熱部３２０と、巻き取りローラー３３０と、テンションローラー３４０と、補助ローラー３５０とを備える。
図３（ｂ）において符号Ｈで示す破線は、加熱部３２０から放出される熱を表している。水溶性有機ナノ繊維は、繰り出しローラー３１０から繰り出されてから巻き取りローラー３３０に巻き取られるまでの間に、加熱部３２０から放出される熱により水に対する不溶化処理がなされ、有機ナノ繊維３となる。
このため、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２においては、水溶性のセシウム吸着用ナノ繊維はセシウム吸着用ナノ繊維１となり、不織布１６は不織布１０となる。
【００９２】
なお、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２においては、水溶性の不織布１６及び不織布１０の熱収縮を防ぐため、これらの端部を押さえる枠やガイドレール等を用いることもできる。
【００９３】
以下、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１、セシウム吸着用ナノ繊維の製造方法及びセシウム吸着用製品２０の効果を記載する。
【００９４】
実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１によれば、卓越したセシウム吸着能力を有しているセシウム吸着用物質であるナノ粒子化プルシアンブルー２を、担持している物質が外部に露出する割合が大きい担体である有機ナノ繊維３が担持しているため、従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力を高くすることが可能となる。
【００９５】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１によれば、繊維質で扱いやすい有機ナノ繊維３にナノ粒子化プルシアンブルー２を担持しているため、容易に取り扱うことが可能となる。
【００９６】
このため、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１は、従来のセシウム吸着材よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用ナノ繊維となる。
【００９７】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１によれば、セシウム１３７を吸着することにより、放射性物質を減容化すること、セシウム１３７の環境中への拡散を防ぐこと、及び、セシウム１３７の人体への流入を遮断することが可能となる。
【００９８】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１によれば、有機ナノ繊維３の微小物質の捕集性能が高いため、セシウムが付着した固体が微小物質であっても、当該微小物質を効率よく捕集することが可能となる。
【００９９】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１によれば、有機ナノ繊維３は、親水性の有機材料を主成分とする有機材料から製造されたものであるため、親水性の有機材料を水系溶媒に溶解させた溶液にナノ粒子化プルシアンブルーを分散させたものを用いることで、有機ナノ繊維がナノ粒子化プルシアンブルーを均一に担持している、高品質なセシウム吸着用ナノ繊維とすることが可能となる。
【０１００】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１によれば、親水性の有機材料は、ポリビニルアルコールであり、有機ナノ繊維３は、ポリビニルアルコールを主成分とする有機材料から製造されたポリビニルアルコール類からなるため、安定して入手可能な材料を用いた、比較的安価であるセシウム吸着用ナノ繊維とすることが可能となる。
【０１０１】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１によれば、ポリビニルアルコール類は、水に対する不溶化処理がなされた不溶化ポリビニルアルコール類であるため、有機材料として水溶性のポリビニルアルコールを用いる場合であっても、セシウム吸着用ナノ繊維を水中や水分の多い場所で使用することが可能となる。
【０１０２】
実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法は、原料準備工程Ｓ１と、セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２とをこの順序で含むため、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【０１０３】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２においては、電界紡糸法を用いて有機ナノ繊維３を形成するため、直径が比較的均一なセシウム吸着用ナノ繊維を、連続的にかつ高効率で製造することが可能となる。
【０１０４】
ところで、ナノ粒子化プルシアンブルーは水系溶媒中で分散しやすい性質を有する。このため、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、有機材料は、親水性の有機材料を主成分として含有し、溶媒は、水を主成分として含有し、原料準備工程Ｓ１においては、プルシアンブルー分散有機材料溶液６を準備し、セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２においては、プルシアンブルー分散有機材料溶液６を用いるため、有機ナノ繊維がナノ粒子化プルシアンブルーを均一に担持している、高品質なセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【０１０５】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、親水性の有機材料は、ポリビニルアルコールであり、セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２は、水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１を含むため、安定して入手可能な材料（ポリビニルアルコール）を用いて、比較的安価であるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【０１０６】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２は、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２を、水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１の後に、さらに含むため、有機材料として水溶性のポリビニルアルコールを用いる場合であっても、水中や水分の多い場所で使用することができるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【０１０７】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２においては、不溶化処理として熱による不溶化処理を行うため、水中や水分の多い場所で使用することができるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【０１０８】
また、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、熱による不溶化処理における処理温度が１４０℃〜２２０℃の範囲内にあるため、セシウム吸着用ナノ繊維が水に溶解してしまうのを十分に防ぐことが可能となり、かつ、ポリビニルアルコールが熱分解してしまうのを防ぐことが可能となる。
【０１０９】
実施形態１に係るセシウム吸着用製品２０は、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１を備えるため、従来のセシウム吸着用製品よりもセシウム吸着能力が高いにもかかわらず、容易に取り扱うことが可能なセシウム吸着用製品とすることが可能となる。
【０１１０】
実施形態１に係るセシウム吸着用製品２０によれば、セシウム１３７を吸着することにより、放射性物質を減容化すること、セシウム１３７の環境中への拡散を防ぐこと、及び、セシウム１３７の人体への流入を遮断することが可能となる。
【０１１１】
実施形態１に係るセシウム吸着用製品２０によれば、有機ナノ繊維３の微小物質の捕集性能が高いため、セシウムが付着した固体が微小物質であっても、当該微小物質を効率よく捕集することが可能となる。
【０１１２】
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法を説明するために示す図である。図４（ａ）は実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法のフローチャートであり、図４（ｂ）は実施形態２における有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２ａを実施するための不溶化処理装置１０４の模式図である。なお、図４（ｂ）は基本的に側面図であるが、図をわかりやすくするために、断面図として表示している部材（例えば、筐体３００）もある。
【０１１３】
実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法は、基本的には実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法と同様の方法であるが、不溶化処理として塩酸ガスによる不溶化処理を実施する点が実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法の場合とは異なる。以下、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法との相違点を説明する。
なお、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法と同様である点については、説明を省略する。
【０１１４】
実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法は、図４（ａ）に示すように、原料準備工程Ｓ１ａ及びセシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２ａをこの順序で含む。また、セシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２ａは、水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１（プルシアンブルー含有原料溶液がグルタルアルデヒドを含有すること以外は、実施形態１における該当工程と同様の工程であるため、説明は省略する。）及び有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２ａをこの順序で含む。以下、実施形態１との主な相違点である原料準備工程Ｓ１ａ及び有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２ａについて説明する。なお、水溶性有機ナノ繊維形成工程Ｓ２−１で製造される不織布（グルタルアルデヒドを含有するもの）は、不織布１８として説明する。
【０１１５】
Ｓ１ａ．原料準備工程
原料準備工程Ｓ１ａは、基本的には実施形態１における原料準備工程Ｓ１と同様の工程であるが、実施形態２では、ナノ粒子化プルシアンブルー２、ポリビニルアルコール及び水の他に、不溶化処理の補助剤としてのグルタルアルデヒドを添加したプルシアンブルー分散有機材料溶液を準備する。
グルタルアルデヒドの添加量は、親水性の有機材料（ポリビニルアルコール）の質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率で表したときに、２．５ｗｔ％以上とすることが好ましく、１２．５ｗｔ％以上とすることが一層好ましい。
なお、グルタルアルデヒドの添加量は、例えば、１７．５ｗｔ％以下とすることができる。
【０１１６】
Ｓ２−２ａ．有機ナノ繊維不溶化工程
有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２ａにおいては、不溶化処理として塩酸ガスによる不溶化処理を行う。有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２ａは、例えば、図４（ｂ）に示すような不溶化処理装置１０４によって実施することができる。以下、不溶化処理装置１０４について簡単に説明する。
【０１１７】
不溶化処理装置１０４は、図４（ｂ）に示すように、筐体３００と、繰り出しローラー３１０と、塩酸ガス放出部３２２と、巻き取りローラー３３０と、テンションローラー３４０と、補助ローラー３５０とを備える。
【０１１８】
図４（ｂ）において符号Ｇで示す波線は、塩酸ガス放出部３２２から放出される塩酸ガスを表している。水溶性有機ナノ繊維は、繰り出しローラー３１０から繰り出されてから巻き取りローラー３３０に巻き取られるまでの間に、塩酸ガス放出部３２２から放出される塩酸ガスにより水に対する不溶化処理がなされ、有機ナノ繊維４（図示を省略する。）となる。
【０１１９】
このため、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２ａにおいては、水溶性のセシウム吸着用ナノ繊維はセシウム吸着用ナノ繊維５（図示を省略する。）となり、不織布１８は不織布１１となる。
【０１２０】
セシウム吸着用ナノ繊維５は、不溶化処理の方法の違いによる分子構造の違い（後述する図１４及び図２２参照。）以外は、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１と同様の構成を有し、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１２１】
実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法は、不溶化処理として塩酸ガスによる不溶化処理を実施する点が実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法の場合とは異なるが、原料準備工程Ｓ１ａ及びセシウム吸着用ナノ繊維製造工程Ｓ２ａをこの順序で含むため、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法と同様に、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【０１２２】
また、実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、原料準備工程Ｓ１ａにおいては、有機材料溶液として、グルタルアルデヒドを添加した有機材料溶液を準備し、有機ナノ繊維不溶化工程Ｓ２−２ａにおいては、不溶化処理として塩酸ガスによる不溶化処理を行うため、化学反応による不溶化処理により、水中や水分の多い場所で使用することができるセシウム吸着用ナノ繊維を製造することが可能となる。
【０１２３】
また、実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法によれば、グルタルアルデヒドの添加量は、親水性の有機材料の質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率で表したときに、２．５ｗｔ％以上であるため、セシウム吸着用ナノ繊維が水に溶解してしまうのを十分に防ぐことが可能となる。
【０１２４】
なお、実施形態２に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法は、不溶化処理として塩酸ガスによる不溶化処理を実施する点以外は実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法と同様の方法であるため、実施形態１に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【０１２５】
［実験例］
本発明の発明者らは、ナノ粒子化プルシアンブルーを有しないナノ繊維（以下、比較用ナノ繊維という。）と、ナノ粒子化プルシアンブルーを有するセシウム吸着用ナノ繊維（本発明に係るセシウム吸着用ナノ繊維）とを実際に製造し、様々な実験を行った。
個別の実験について説明する前に、比較用ナノ繊維及びセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法について説明する。なお、以下の製造方法においては、比較用ナノ繊維及びセシウム吸着用ナノ繊維は不織布の形態で得られる。
【０１２６】
図５は、実験例における、比較用ナノ繊維及びセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法を説明するために示す図である。図５（ａ）はナノ繊維製造装置１０６の模式図であり、図５（ｂ）は塩酸ガスによる不溶化処理の様子を示す模式図である。
【０１２７】
１．材料
まず、実験例で用いた材料について説明する。
有機材料としては、ポリビニルアルコール（けん化度：８８％、重合度：１７００。株式会社クラレ製。）を用いた。
溶媒としては、蒸留水（水道水より作製。）を用いた。
基材としては、セルロース不織布であるベンリーゼ（旭化成せんい株式会社の登録商標。小津産業株式会社より購入。）を用いた。
ナノ粒子化プルシアンブルーとしては、８ｗｔ％水分散液（関東化学株式会社より提供。）の状態のものを用いた。ナノ粒子化プルシアンブルーの平均直径は、１５ｎｍであった。
グルタルアルデヒドとしては、５０ｗｔ％水溶液（米国のＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社より購入。）の状態のものを用いた。
塩酸としては、純度３７%のもの（和光純薬工業株式会社より購入。）を用いた。
購入した材料及び提供された材料については、入手時のまま精製せずに用いた。
【０１２８】
２．比較用ナノ繊維
次に、比較用ナノ繊維の製造方法について説明する。比較用ナノ繊維は、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法に沿って製造した。なお、比較用ナノ繊維に関しては、不溶化処理は行わなかった。
【０１２９】
（原料準備工程）
まず、ポリビニルアルコールを蒸留水に投入した。８０℃で撹拌してポリビニルアルコールが溶解したことを確認した後、室温（約２５℃）まで自然冷却し、有機材料溶液の準備を行った。有機材料溶液におけるポリビニルアルコールの濃度は、１２ｗｔ％となるようにした。
【０１３０】
（セシウム吸着用ナノ繊維製造工程における水溶性有機ナノ繊維形成工程）
水溶性有機ナノ繊維形成工程は、図５（ａ）に示すようなナノ繊維製造装置１０６により行った。ナノ繊維製造装置１０６は、シリンジ４１０、コレクター４２０及び電源装置４３０を備える電界紡糸装置であった。
シリンジ４１０はプラスチックからなり、容量は５ｍｌである。シリンジ４１０の先端には、内径０．６ｍｍのキャピラリーチップ４１２を取り付けた。
コレクター４２０は回転型のドラムコレクターであり、一定速度で回転可能に構成されている。コレクター４２０は、表面を基材（図示せず。）で覆って用いた。
電源装置４３０としては、松定プレシジョン株式会社のＨＡＲ−１００＊１２（最高電圧出力：１００ｋＶ）を用いた。電源装置４３０のアノード側は銅線４３２に接続した。また、電源装置４３０のカソード側はコレクター４２０に接続した。
【０１３１】
準備した有機材料溶液をシリンジ４１０内に注入し、シリンジ４１０内に銅線４３２を差し込んで電源装置４３０と電気的に接続した。その後、コレクター４２０を回転させながら電界紡糸を行い、不織布の形態をとっている比較用ナノ繊維を得た。比較用ナノ繊維は基材上に形成され、実験では基材と比較用ナノ繊維及びその不織布を分離せずに用いた。キャピラリーチップ４１２の先端とコレクター４２０の表面と間の距離は１２ｃｍとした。印加電圧は１０ｋＶとした。
【０１３２】
３．熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維
次に、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法について説明する。当該セシウム吸着用ナノ繊維は、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法により製造した。
【０１３３】
（原料準備工程）
まず、比較用ナノ繊維の場合と同様に、有機材料溶液を作製した。次に、有機材料溶液にナノ粒子化プルシアンブルー水分散液を添加した。その後、１２時間以上撹拌してプルシアンブルー分散有機材料溶液を準備した。なお、以下の記載においては、上記した有機材料溶液とプルシアンブルー分散有機材料溶液との総称として有機材料溶液という記載を使うこともある（例えば、実験例１。）。
プルシアンブルー分散有機材料溶液におけるポリビニルアルコールの濃度は、１２ｗｔ％となるようにした。
【０１３４】
ナノ粒子化プルシアンブルーについては、添加量の違いによる影響を観察するために４段階の添加量を設定した。また、４段階の添加量に基づいてプルシアンブルー分散有機材料溶液を準備した。具体的には、ポリビニルアルコールの質量を１００ｗｔ％としたときにおけるナノ粒子化プルシアンブルーの質量が８ｗｔ％，１６ｗｔ％、２４ｗｔ％及び３２ｗｔ％となるようにした。これは、ポリビニルアルコールの質量を１００ｗｔ％としたときに、ナノ粒子化プルシアンブルー水分散液を、それぞれ１００ｗｔ％、２００ｗｔ％、３００ｗｔ％及び４００ｗｔ％用いることで調製した。このため、プルシアンブルー分散有機材料溶液におけるナノ粒子化プルシアンブルーの濃度は、それぞれ０．９６ｗｔ％、１．９２ｗｔ％、２．８８ｗｔ％及び３．８４ｗｔ％であったということもできる。
【０１３５】
溶媒の大半は電界紡糸の際に蒸発してしまうため、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量は、ポリビニルアルコールの量との兼ね合いが重要になる。このため、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量については、ポリビニルアルコールの質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率（以下の記載及び図面においては、単に「ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率」と記載する。）、つまり、８ｗｔ％，１６ｗｔ％、２４ｗｔ％及び３２ｗｔ％で記載する。
【０１３６】
（セシウム吸着用ナノ繊維製造工程における水溶性有機ナノ繊維形成工程）
用いた装置及び電界紡糸の方法は、有機材料溶液以外については、比較用ナノ繊維の場合と同様であるため、説明を省略する。なお、水溶性有機ナノ繊維形成工程により製造された直後のセシウム吸着用ナノ繊維も本発明のセシウム吸着用ナノ繊維に含まれるものであり（水溶性のセシウム吸着用ナノ繊維である）、不溶化処理を行っていないことを強調するために、以下、当該セシウム吸着用ナノ繊維を「不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維」と記載する。
【０１３７】
（セシウム吸着用ナノ繊維製造工程における有機ナノ繊維不溶化工程）
図示は省略するが、上記のようにして製造した不溶化を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維に、熱による不溶化処理を行った。熱による不溶化処理は、株式会社モトヤマのＮＨＶ−１５１５Ｄ（小型炉底昇降式電気炉）を用いて行った。熱による不溶化処理における加熱時には、熱収縮を防ぐために、セシウム吸着用ナノ繊維からなる不織布の端部をアルミナフレームで固定した。
【０１３８】
処理温度については、温度の違いによる影響を観察するために４段階の処理温度を設定し、４種類のセシウム吸着用ナノ繊維を製造した。具体的には、１４０℃で不溶化処理を行ったもの、１６０℃で不溶化処理を行ったもの、１８０℃で不溶化処理を行ったもの及び２００℃で不溶化処理を行ったものを製造した。いずれの場合も、昇温速度は２℃／ｍｉｎとした。
【０１３９】
４．塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維
次に、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法について説明する。当該セシウム吸着用ナノ繊維も、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法により製造した。
【０１４０】
（原料準備工程）
基本的には、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の場合と同様の方法でプルシアンブルー分散有機材料溶液を準備した。ただし、本工程では、プルシアンブルー分散有機材料溶液にグルタルアルデヒドを添加した。具体的には、ナノ粒子化プルシアンブルー水分散液を加える前にグルタルアルデヒド水溶液を有機材料溶液に添加し、室温で３時間撹拌した。
【０１４１】
グルタルアルデヒドについては、添加量の違いによる影響を観察するために４段階の添加量を設定した。また、４段階の添加量に基づいてプルシアンブルー分散有機材料溶液を作製した。具体的には、ポリビニルアルコールの質量を１００ｗｔ％としたときにおけるグルタルアルデヒドの質量が２．５ｗｔ％，７．５ｗｔ％、１２．５ｗｔ％及び１７．５ｗｔ％となるようにした。これは、ポリビニルアルコールの質量を１００ｗｔ％としたときに、５０ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液を、それぞれ５ｗｔ％、１５ｗｔ％、２５ｗｔ％及び３５ｗｔ％用いることで調製した。このため、プルシアンブルー分散有機材料溶液におけるグルタルアルデヒドは、それぞれ０．３０ｗｔ％、０．９０ｗｔ％、１．５０ｗｔ％及び２．１０ｗｔ％であったということもできる。
【０１４２】
溶媒の大半は電界紡糸の際に蒸発してしまうため、グルタルアルデヒドの添加量は、ポリビニルアルコールの量との兼ね合いが重要になる。このため、グルタルアルデヒドの添加量については、ポリビニルアルコールの質量を１００ｗｔ％としたときの質量分率（以下の記載及び図面においては、単に「グルタルアルデヒドの質量分率」と記載する。）、つまり、２．５ｗｔ％，７．５ｗｔ％、１２．５ｗｔ％及び１７．５ｗｔ％で記載する。
【０１４３】
（セシウム吸着用ナノ繊維製造工程における水溶性有機ナノ繊維形成工程）
用いた装置及び電界紡糸の方法については、有機材料溶液以外については、比較用ナノ繊維の場合と同様であるため、説明を省略する。
【０１４４】
（セシウム吸着用ナノ繊維製造工程における有機ナノ繊維不溶化工程）
不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維に、図５（ｂ）に示すようにして塩酸ガスを接触させ、不溶化処理を行った。
図５（ｂ）において、符号５１０で示すのはデシケーターであり、符号５２０で示すのは塩酸であり、符号５３０は平型電気ヒーターであり、符号Ｓで示すのはセシウム吸着用ナノ繊維であり、符号Ｇで示すのは塩酸ガスである。
【０１４５】
図５における符号Ｓの位置（デシケーターの上段）に不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維を置き、その後、デシケーター５１０の下段に入れた塩酸５２０をヒーター５３０で温め、塩酸ガスＧを発生させた。塩酸５２０の温度は、３０℃とした。
【０１４６】
不溶化処理を行った時間（セシウム吸着用ナノ繊維を塩酸ガスに接触させる時間）については、時間の違いによる影響を観察するために３段階の時間を設定した。具体的には、不溶化処理の時間を１０秒、３０秒及び５０秒として有機ナノ繊維不溶化工程を行い、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を製造した。
【０１４７】
なお、上記のようにして製造したセシウム吸着用ナノ繊維や不織布は、いずれもプルシアンプルー特有の青色を有することが確認できた。
以下、各実験とその結果について説明する。
【０１４８】
［実験例１］
図６は、ナノ粒子化プルシアンブルーによる有機材料溶液の特性の変化を説明するために示す図である。図６（ａ）はナノ粒子化プルシアンブルーの添加量による粘度の変化を示すグラフであり、図６（ｂ）はナノ粒子化プルシアンブルーの添加量による電気伝導度の変化を示すグラフであり、図６（ｃ）はナノ粒子化ブルシアンブルーの添加量による表面張力の変化を示すグラフである。図６におけるグラフの横軸は、いずれもナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率（単位：ｗｔ％）を表す。また、図６（ａ）におけるグラフの縦軸は有機材料溶液の粘度（単位：ｃＰ）を表し、図６（ｂ）におけるグラフの縦軸は有機材料溶液の電気伝導度（単位：ｍＳ／ｍ）を表し、図６（ｃ）におけるグラフの縦軸は表面張力（単位：ｍＮ／ｍ）を表す。
【０１４９】
実験例１においては、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量による、有機材料溶液の粘度、電気伝導度及び表面張力の変化についての実験を行った。これらは、電界紡糸法によってセシウム吸着用ナノ繊維を製造するときにおいて、セシウム吸着用ナノ繊維の製造の可否、形状、太さに大きな影響を与える要素である。
有機材料溶液としては、上記比較用ナノ繊維を製造するために準備した有機材料溶液と、上記熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を製造するために準備したプルシアンブルー分散有機材料溶液（ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率が異なる４種類）とを用いた。
【０１５０】
ここで、使用した装置について説明する。
粘度の測定においては、粘度計を用いて測定を行った。粘度計としては、米国のＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社のＤＶ−１を用いた。スピンドルは６３番を用い、回転速度は６０ｒｐｍに設定した。
電気伝導度の測定においては、ｐＨ電極を取り付けたｐＨメーターを用いて測定を行った。ｐＨ電極としては、株式会社堀場製作所の９６２５−１０Ｄを用い、ｐＨメーターとしては、同社のＤ−５４を用いた。
表面張力の測定においては、汎用の表面張力計を用いて測定を行った。
なお、実験例１における全ての測定は室温で行った。
【０１５１】
粘度については、図６（ａ）に示すように、ナノ粒子化プルシアンブルーを添加したプルシアンブルー分散有機材料溶液においては、ナノ粒子化プルシアンブルー添加しない有機材料溶液よりも粘度が大きく減少することが確認できた。また、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率の増加に比例するように粘度が減少することも確認できた。
なお、一般的にはナノ粒子を溶液に添加すると粘度は増加する傾向がある。一方、実験例１においては、ナノ粒子化プルシアンブルーを分散液の状態で添加しているため、プルシアンブルー分散有機材料溶液中においてナノ粒子化プルシアンブルーがよく分散しており、粘度が低下するものと考えられる。
【０１５２】
電気伝導度については、図６（ｂ）に示すように、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率の増加に比例するように電気伝導度が増加することが確認できた。これは、プルシアンブルーの結晶構造に鉄原子が含まれているためである。
【０１５３】
表面張力については、図６（ｃ）に示すように、ナノ粒子化プルシアンブルーによっては変化しないことが確認できた。
【０１５４】
［実験例２］
図７は、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。図７（ａ）は比較用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図７（ｂ）はナノ粒子化プルシアンブルーを８ｗｔ％添加したセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図７（ｃ）はナノ粒子化プルシアンブルーを１６ｗｔ％添加したセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図７（ｄ）はナノ粒子化プルシアンブルーを２４ｗｔ％添加したセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図７（ｅ）はナノ粒子化プルシアンブルーを３２ｗｔ％添加したセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。
【０１５５】
図８は、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量によるセシウム吸着用ナノ繊維の平均直径の変化を示すグラフである。図８におけるグラフの横軸はナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率（単位：ｗｔ％）を表し、縦軸はセシウム吸着用ナノ繊維の平均直径（単位：ｎｍ）を表す。プロットの上下に表示した範囲は、比較用ナノ繊維及びセシウム吸着用ナノ繊維の繊維径のばらつきを表す。
【０１５６】
図９は、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のＴＥＭ写真である。図９（ａ）は比較用ナノ繊維のＴＥＭ写真であり、図９（ｂ）はナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を８ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＴＥＭ写真であり、図９（ｃ）はナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を１６ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＴＥＭ写真であり、図９（ｄ）はナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を２４ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＴＥＭ写真であり、図９（ｅ）はナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を３２ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＴＥＭ写真である。
【０１５７】
実験例２においては、セシウム吸着用ナノ繊維の繊維としての形態を観察するための実験を行った。なお、ここでは電界紡糸法により製造した後の形態を観察するため、実験には、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を施していないセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
【０１５８】
ここで、使用した装置について説明する。
ＳＥＭ写真を得るための走査型電子顕微鏡として、日本電子株式会社のＪＳＭ−６０１０ＬＡを用いた。観察前には、試料に導電性を持たせるため、スパッタ装置を用いて白金バナジウムによるコーティングを行った。スパッタ装置としては、日本電子株式会社のＪＦＣ−１６００を用いた。コーティングの厚さは、約３０ｎｍとした。
ＴＥＭ写真を得るための透過型電位顕微鏡として、日本電子株式会社の２０１０  ＦａｓＴＥＭを用いた。
【０１５９】
まず、ＳＥＭ写真による観察により、図７に示すように、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率が２４ｗｔ％のときまでは、１本のナノ繊維に着目したときに繊維直径の変化があまりなく（図７（ａ）〜図７（ｄ）参照。）、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率が３６ｗｔ％のときには、１本のナノ繊維に着目したときに繊維直径の急激な変化（ビーズ状の構造）が出現することが確認できた（図７（ｅ）参照。）。なお、セシウム吸着用ナノ繊維において、繊維直径の急激な変化があったとしても、繊維直径の変化が少ない部分もあるので、セシウム吸着のために使用することは可能である。
【０１６０】
上記写真を元に、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を施していないセシウム吸着用ナノ繊維の平均直径を割り出して、図８に示すグラフを作成した。
その結果、ナノ粒子化プルシアンブルーを８ｗｔ％添加したときに、ナノ粒子化プルシアンブルーを添加しないとき（比較用ナノ繊維）に比べてセシウム吸着用ナノ繊維の平均直径が増大することが確認できた。一般的に、有機材料溶液の粘度は繊維径と比例関係にあり、電気伝導度は繊維径と反比例関係にある。しかし、実験例１に示したように、プルシアンブルー分散有機材料溶液の粘度は低下し、電気伝導度は増加しているため、上記観点からは繊維径は減少するのが通常であるとも考えられる。これは、後述するＴＥＭ写真にて示すように（図９（ｂ）参照。）、有機ナノ繊維の内部にナノ粒子化プルシアンブルーが多く入り込んでいるためであると考えられる。
【０１６１】
また、図８に示すグラフからは、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が増加するに従って、セシウム吸着用ナノ繊維の平均直径が減少していくことも確認できた。これは、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が増加するに従って、プルシアンブルー分散有機材料溶液の粘度が低下し、電気伝導度が増加することが原因であると考えられる。
【０１６２】
また、図８に示すグラフからは、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率が２４ｗｔ％以上であると、繊維径のばらつきが大きくなることが確認できた。これは、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が増加すると、有機ナノ繊維が担持しているナノ粒子化プルシアンブルーの量のばらつきも増加するためであると考えられる。
【０１６３】
次に、ＴＥＭ写真による観察により、有機ナノ繊維中にナノ粒子化プルシアンブルーが分散している様子を確認できた（図９（ｂ）〜図９（ｅ）参照。）。つまり、超音波処理のような特殊な撹拌方法を用いなくても、機械的な撹拌方法を用いるだけで、ナノ粒子化プルシアンブルーを十分に分散可能であることを確認できた。これについては、ナノ粒子化プルシアンブルーを分散液の形態で添加したこと、及び、溶媒として水を用いたことが大きな理由であると考えられる。
【０１６４】
また、図９に示すように、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量の増加に伴って繊維内部のナノ粒子化プルシアンブルーが増加していること、及び、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率が１６ｗｔ％以上の場合には、比較用ナノ繊維の場合（図９（ａ）参照。）よりも有機ナノ繊維の表面に凹凸が多くなることが確認できた。
【０１６５】
以上の実験例２より、本発明に係るセシウム吸着用ナノ繊維の製造方法で、本発明に係るセシウム吸着用ナノ繊維が製造可能であることを確認できた。
【０１６６】
［実験例３］
図１０は、ナノ粒子化プルシアンブルー、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の結晶構造解析結果を示すグラフである。図１０において、符号（Ａ）で示すのはナノ粒子化プルシアンブルーのグラフであり、符号（Ｂ）で示すのは比較用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｃ）で示すのはナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を８ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｄ）で示すのはナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を１６ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｅ）で示すのはナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を２４ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｆ）で示すのはナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を３２ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。
図１０におけるグラフの横軸は２θ（単位：°）を表し、縦軸は反射強度（単位：ａ．ｕ．）を表す。
【０１６７】
実験例３においては、比較用ナノ繊維及びセシウム吸着用ナノ繊維の結晶構造解析を行った。なお、実験例３においては、電界紡糸法により製造した後の結晶構造を観察するため、実験には、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
【０１６８】
ここで、使用した装置について説明する。
結晶構造解析には、広角Ｘ線回折（ＷＡＸＤ）装置である、株式会社リガクのＲｏｔａｆｌｅｘ  ＲＴＰ３００を用いた。解析条件は、ＣｕＫα放射線、４０ｋＶ、１５０ｍＡ、スキャン範囲：２θ＝５°〜３０°、スキャン速度：１°／ｍｉｎとした。
なお、ナノ粒子化プルシアンブルーについては、乾燥後の残渣を乳鉢ですりつぶしたものを試料とした。
【０１６９】
その結果、ナノ粒子化プルシアンブルーについては、図１０のグラフ（Ａ）に示すように、２θ＝１７．５°，２４．８°，３５．３°，３９．６°，４３．６°，５０．７°，５４．０°，５７．２°においてそれぞれ（２００），（２２０），（４００），（４２０），（４２２），（４４０），（６００），及び（６２０）面に起因する反射ピークを示した。このため、実験で用いたナノ粒子化プルシアンブルーが、確かにプルシアンブルーからなることが確認できた。
【０１７０】
また、比較用ナノ繊維においては、図１０のグラフ（Ｂ）に示すように、半結晶性ポリビニルアルコールの（１０１）面に起因する、２θ＝１９．３°の反射ピークが得られた。セシウム吸着用ナノ繊維においては、図１０のグラフ（Ｃ）〜グラフ（Ｆ）に示すように、上記反射ピークに加えて、２θ＝１７．４°，２４．７°，３５．２°，３９．６°に新たな反射ピークが得られた。ここから、ナノ粒子化プルシアンブルーがポリビニルアルコールと化学的には結合していないことが確認できた。
【０１７１】
また、セシウム吸着用ナノ繊維においては、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が増加するに従って、上記した新たな反射ピークの強度が増加することが確認できた。これは、セシウム吸着用ナノ繊維におけるナノ粒子化プルシアンブルーの量が増加したことに起因すると考えられ、実験例２の結果とも一致する。
【０１７２】
また、セシウム吸着用ナノ繊維においては、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が増加するに従って、半結晶性ポリビニルアルコールの（１０１）面に起因する、２θ＝１９．３°の反射ピークが減少することが確認できた。これは、ナノ粒子化プルシアンブルーがポリビニルアルコールの結晶化を妨げることに起因すると考えられる。
【０１７３】
以上の実験例１〜３により、セシウム吸着用ナノ繊維を製造する際には、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率は、例えば、８ｗｔ％〜３６ｗｔ％とすることができ、実験例の条件では１６ｗｔ％〜２４ｗｔ％とすることが好ましいことが確認できた。
【０１７４】
［実験例４］
図１１は、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の熱重量分析結果を示すグラフである。図１１におけて符号（Ａ）で示すのは比較用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｂ）で示すのはセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。図１１におけるグラフの横軸は温度（単位：°）を表し、縦軸は比較用ナノ繊維及びセシウム吸着用ナノ繊維の重量であって、実験開始時を基準（１００％）とした重量（単位：％）を表す。
【０１７５】
実験例４からは、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維に関連する実験を行った。
実験例４においては、熱による不溶化処理を行うことを前提として、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の熱重量分析を行い、熱分解の様子を確認した。なお、実験例４においては、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が２４ｗｔ％であって、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
【０１７６】
ここで、使用した装置について説明する。
熱重量分析には、株式会社リガクのＴｈｅｒｍｏ  ｐｌｕｓ  ＴＧ８１２０（熱重量分析装置）を用いた。分析条件は、Ｎ２雰囲気中、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ、測定範囲：２５℃〜６００℃とした。
【０１７７】
ポリビニルアルコール及びプルシアンブルーは、加熱により分解する性質を有している。このため、熱による不溶化処理においては、ポリビニルアルコール及びプルシアンブルーの熱分解を抑える必要がある。ポリビニルアルコールとプルシアンブルーとでは、ポリビニルアルコールの方が低温で分解するため、ポリビニルアルコールの熱分解の様子を重点的に調べる必要がある。
【０１７８】
まず、比較用ナノ繊維については、５０℃付近と２７５℃付近において重量が減少することが確認できた（図１１のグラフ（Ａ）参照。）。５０℃付近の重量減少は、水分や水分子が失われたことに起因すると考えられる。２７５℃付近の重量減少は、ポリビニルアルコールそのものが分解することに起因すると考えられる。
【０１７９】
次に、セシウム吸着用ナノ繊維については、２２０℃付近において質量が減少することが確認できた（図１１のグラフ（Ｂ）参照。）。これはポリビニルアルコールの分解に起因すると考えられる。つまり、セシウム吸着用ナノ繊維の場合には、比較用ナノ繊維の場合よりも、ポリビニルアルコールの分解が低温側にシフトしていた。これは、ナノ粒子化プルシアンブルーの影響によりポリビニルアルコールの結晶性が低下しているためであると考えられ、実験例３の結果とも一致する。
【０１８０】
なお、６００℃における比較用ナノ繊維の重量とセシウム吸着用ナノ繊維の重量との差は約２２％であり、セシウム吸着用ナノ繊維におけるナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率が２４ｗｔ％であるため、セシウム吸着用ナノ繊維にはナノ粒子化プルシアンブルーがほぼ計算通りに含まれていることも確認できた。
【０１８１】
以上の実験例４により、ポリビニルアルコールの熱分解を抑えるためには、およそ２２０℃以下の処理温度で不溶化処理を行う必要があることが確認できた。
【０１８２】
［実験例５］
図１２は、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。図１２（ａ）は１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図１２（ｂ）は１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図１２（ｃ）は１８０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図１２（ｄ）は２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。
【０１８３】
実験例５においては、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の、繊維としての形態を観察するための実験を行った。
使用した装置については、上記した実験例２に記載したものと同様であるため、記載を省略する。
実験例５においては、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が２４ｗｔ％であって、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
【０１８４】
その結果、図１２に示すように、いずれの処理温度で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維（不織布）においても、繊維径、繊維形態及び繊維密度の変化は確認できなかった。一般的には、ナノ繊維からなる不織布を加熱すると、熱収縮により繊維径及び繊維密度が増加する傾向がある。実験例５の場合においては、熱による不溶化処理における加熱時に、アルミナフレームで不織布の端部を固定したため、熱収縮を防ぐことができたと考えられる。
【０１８５】
なお、図示は省略するが、１８０℃以下の処理温度で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維（不織布）では、プルシアンブルーによる青色に変化は見られなかったが、２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維（不織布）では、茶色がかった色への変色が見られた。これは、ポリビニルアルコールの熱分解が始まったことに起因すると考えられる。
【０１８６】
［実験例６］
図１３は、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の結晶構造解析結果を示すグラフである。図１３において符号（Ａ）で示すのは不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｂ）で示すのは１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｃ）で示すのは１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｄ）で示すのは１８０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｅ）で示すのは２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。
【０１８７】
図１３におけるグラフの横軸は２θ（単位：°）を表し、縦軸は反射強度（単位：ａ．ｕ．）を表す。図１３における丸印はポリビニルアルコールに起因する反射ピークを示す目印であり、三角印はプルシアンブルーに起因する反射ピークを示す目印である。
【０１８８】
実験例６においては、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の結晶構造解析を行った。
実験例６においては、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの添加量が２４ｗｔ％であって、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
使用した装置については、上記した実験例３に記載したものと同様であるため、説明を省略する。
【０１８９】
その結果、図１３に示すように、熱による不溶化処理では、プルシアンブルーに起因する反射ピークには変化が見られないことが確認できた。
また、図１３のグラフ（Ｂ）〜グラフ（Ｅ）に示すように、２θ＝１１．２°及び２２．５°に新たな反射ピークが確認できた。１８０℃以下の温度で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維では、上記反射ピークを含む、ポリビニルアルコールに起因する反射ピークが大きくなっていることも確認できた。これは、不溶化処理により、ポリビニルアルコールの結晶性が増加したことに起因すると考えられる。
【０１９０】
一方、２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維では、特に２θ＝１９．３°の反射ピークが大きく減少した。これは、ポリビニルアルコールの熱分解が始まったことに起因すると考えられ、実験例５の結果と一致する。
【０１９１】
［実験例７］
図１４は、熱による不溶化処理での分子構造の変化を示す化学反応式である。式（１）は不溶化処理を行っていないポリビニルアルコールの化学式であり、式（２）は熱による不溶化処理がなされたポリビニルアルコールの化学式である。なお、式（１）及び式（２）の端部にある酢酸エステル部分は、ポリビニルアルコールの原料であるポリ酢酸ビニルに由来するものである。
【０１９２】
図１５は、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光）分析結果を示すグラフである。図１５（ａ）はセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析結果全体を示すグラフであり、図１５（ｂ）はＯ−Ｈ伸縮振動（３３５０ｃｍ−１）、Ｃ＝Ｏ伸縮振動（１７４０ｃｍ−１）及びＣ−Ｏ伸縮振動（１０９０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度を、Ｃ−Ｈ伸縮振動（２９９０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度に対する比として表示したグラフである。
【０１９３】
図１５（ａ）において符号（Ａ）で示すのは不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｂ）で示すのは１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｃ）で示すのは１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｄ）で示すのは１８０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｅ）で示すのは２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。
図１５（ａ）におけるグラフの横軸は波数（単位：ｃｍ−１）を表し、縦軸は吸光度（単位：ａ．ｕ．）を表す。図１５（ａ）における矢印は、図面左にあるものから、Ｏ−Ｈ伸縮振動（３３５０ｃｍ−１）、Ｃ−Ｈ伸縮振動（２９９０ｃｍ−１）、Ｃ＝Ｏ伸縮振動（１７４０ｃｍ−１）及びＣ−Ｏ伸縮振動（１０９０ｃｍ−１）を示す目印である。
【０１９４】
図１５（ｂ）におけるグラフの横軸は不溶化処理における処理温度（単位：℃。「未処理」は不要化処理を行っていないことを表す。）であり、縦軸は各伸縮振動における吸収ピーク強度の、Ｃ−Ｈ伸縮振動における吸収ピーク強度に対する比（吸収ピーク強度比）である。図１５（ｂ）において四角印で表示するプロットはＯ−Ｈ伸縮振動の吸収ピーク強度比であり、丸印で表示するプロットはＣ＝Ｏ伸縮振動の吸収ピーク強度比であり、三角印で表示するプロットはＣ−Ｏ伸縮振動の吸収ピーク強度比である。
【０１９５】
図１６は、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析結果を示すグラフのうち、９５０ｃｍ−１〜１２５０ｃｍ−１の部分を拡大して示すグラフである。図１６において符号（Ａ）で示すのは不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｂ）で示すのは１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｃ）で示すのは１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｄ）で示すのは１８０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｅ）で示すのは２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。図１６における矢印は、ポリビニルアルコールの結晶性に比例することが知られている、１１４１ｃｍ−１の吸収ピークを示す目印である。
【０１９６】
図１７は、ナノ粒子化プルシアンブルーにおける熱分解の様子をみるためのグラフである。具体的には、図１７は、Ｃ−Ｎ伸縮振動（２０７６ｃｍ−１）における吸収ピーク強度を、Ｃ−Ｈ伸縮振動（２９９０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度に対する比として表示したグラフである。図１７におけるグラフの横軸は不溶化処理を行った温度（単位：℃。「未処理」は不要化処理を行っていないことを表す。）であり、縦軸はＣ−Ｎ伸縮振動における吸収ピーク強度の、Ｃ−Ｈ伸縮振動における吸収ピーク強度に対する比である。
【０１９７】
実験例７においては、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析を行った。
実験例７においても、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率が２４ｗｔ％であって、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
【０１９８】
ＦＴ−ＩＲ分析には、株式会社  島津製作所のＩＲＰｒｅｓｔｉｇｅ−２１（ＦＴ−ＩＲ分析装置）を用いた。分析条件は、分解能４ｃｍ−１、測定範囲：６００−１とした。
【０１９９】
ポリビニルアルコールを不溶化するためには、ポリビニルアルコールのＯＨ基の状態が大きく関係してくる。このため、結晶構造解析の他にＦＴ−ＩＲ分析を行い。熱による不溶化処理が分子構造へ与える影響を詳細に調査した。
まず、熱による不溶化処理での分子構造の変化は、図１４に示すようなものであると考えられる。つまり、不溶化処理によりポリビニルアルコールのＯＨ基から水素が失われるというものである。これを念頭に、以下のＦＴ−ＩＲ分析結果を見ていく。
【０２００】
ＦＴ−ＩＲ分析の結果、図１５（ａ）に示すグラフが得られた。図１５（ａ）に示すように、処理温度が上昇するにつれ、Ｏ−Ｈ伸縮振動（３３５０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度が減少し、Ｃ＝Ｏ伸縮振動（１７４０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度が増加し、Ｃ−Ｏ伸縮振動（１０９０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度が減少することが確認できた。
【０２０１】
ここで、各伸縮振動における吸収ピーク強度の変化を、不溶化処理の影響がないと思われる吸収ピーク強度を基準にしてまとめ、グラフを作成した。基準としたのは、ＣＨ３のＣ−Ｈ伸縮振動（２９９０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度である。その結果、図１５（ｂ）に示すグラフが得られ、各吸収ピーク強度の増減が明確となった。
まず、Ｏ−Ｈ伸縮振動の吸収ピーク強度が減少したのは、不溶化処理によりＯＨ基の水素結合が切断されたことに起因すると考えられる。
また、Ｃ＝Ｏ伸縮振動の吸収ピーク強度が増加したのは、新たにＣ＝Ｏ結合が形成されたことに起因すると考えられる。
さらに、Ｃ−Ｏ伸縮振動の吸収ピーク強度が減少したのは、Ｃ＝Ｏ結合が形成されたことにより、Ｃ−Ｏ結合が減少したことに起因すると考えられる。
上記した３つの吸収ピーク強度が、処理温度が上昇するにつれて変化するのは、処理温度の上昇により分子構造の変化が進行するためであると考えられる。
これにより、図１４に示す分子構造の変化が裏付けられた。
【０２０２】
次に、ポリビニルアルコールの結晶性に比例することが知られている１１４１ｃｍ−１の吸収ピークに注目して、処理温度によるポリビニルアルコールの結晶性の変化について調査を行った。当該吸収ピークは、図１６のグラフ（Ａ）に示すように、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維においては確認できなかった。これは、ナノ粒子化プルシアンブルーの影響によってポリビニルアルコールの結晶性が低下したことに起因すると考えられる。一方、当該吸収ピークは、１８０℃までの処理温度で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においてはほぼ一定の強度を示すが（図１６のグラフ（Ｂ）〜グラフ（Ｄ）参照。）、２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては強度が減少すること（図１６のグラフ（Ｅ）参照。）が確認できた。これは、熱による不溶化処理によりポリビニルアルコールの結晶性が向上するが、２００℃では熱分解が始まって結晶性が減少するためであると考えられ、実験例５及び実験例６の結果と一致する。
【０２０３】
なお、プルシアンブルーの熱分解について確認するため、Ｃ―Ｎ伸縮振動（２０７６ｃｍ−１）に注目した調査も行った。その結果、図１７に示すように、Ｃ―Ｎ伸縮振動の吸収ピーク強度は、処理温度が高いほど減少することが判明した。このため、プルシアンブルーもある程度熱分解していたことが確認できた。
【０２０４】
［実験例８］
図１８は、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を、水に浸漬したときの様子を示す写真である。図１８（ａ）は不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の写真であり、図１８（ｂ）は１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の写真であり、図１８（ｃ）は１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の写真であり、図１８（ｄ）は１８０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の写真であり、図１８（ｅ）は２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の写真である。
図１８においては、黒く見える部分は実際にはプルシアンブルーに起因する青色の部分である。図１８は、浸漬から約１時間後の写真である。
【０２０５】
図１９は、水に浸漬した後の、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。図１９（ａ）は１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図１９（ｂ）は１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図１９（ｃ）は１８０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図１９（ｄ）は２００℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。
【０２０６】
実験例８においては、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を水に浸漬し、その様子や繊維としての形態を観察するための実験を行った。
ＳＥＭ写真を得るにあたって使用した装置については、上記した実験例２に記載したものと同様であるため、説明を省略する。
【０２０７】
実験例８においては、まず、シャーレに蒸留水を入れ、当該蒸留水にセシウム吸着用ナノ繊維からなる不織布を四角形状に裁断したものを浸漬し、目視による観察を行った。その結果、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維においては、浸漬した瞬間に有機ナノ繊維が溶解し、水中にナノ粒子化プルシアンブルーを放出してしまった（図１８（ａ）参照。）。このため、セシウム吸着用ナノ繊維が、ポリビニルアルコールから製造した有機ナノ繊維を有する場合において、当該セシウム吸着用ナノ繊維を水中で用いるためには、水に対する不溶化処理を行う必要があることが確認できた。
【０２０８】
一方、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、１時間経過後であっても、有機ナノ繊維は目視の範囲では溶解せず、水中にナノ粒子化プルシアンブルーを放出することもなかった（図１８（ｂ）〜（ｅ）参照。）。
【０２０９】
次に、水に浸漬した後の、熱による不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維における繊維の形態を観察するため、ＳＥＭを用いた観察を行った。
その結果、１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、有機ナノ繊維が部分的に溶解してフィルムのような形状に変化したことが確認できた（図１９（ａ）参照。）。一方、１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、１４０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維と比較して、有機ナノ繊維の形状がより明確に残っていることが確認でき（図１９（ｂ）参照。）、１８０℃以上の温度で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、繊維の形状が明確に残っていることが確認できた（図１９（ｃ）及び図１９（ｄ）参照。）。
なお、１４０℃や１６０℃で不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のような状態でも、繊維形状が残っている部分があるので、セシウム吸着用ナノ繊維として使用することは可能である。
【０２１０】
実験例４〜８により、熱による不溶化処理における処理温度は、例えば、１４０℃〜２２０℃の範囲内にあるとすることができ、実験例の条件では温度を１６０℃〜１８０℃の範囲内にあるとするのが一層好ましいことが確認できた。
【０２１１】
［実験例９］
図２０は、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。図２０（ａ）はグルタルアルデヒドを含有しないセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図２０（ｂ）はグルタルアルデヒドの質量分率を２．５ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図２０（ｃ）はグルタルアルデヒドの質量分率を７．５ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図２０（ｄ）はグルタルアルデヒドの質量分率を１２．５ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真であり、図２０（ｅ）はグルタルアルデヒドの質量分率を１７．５ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。
【０２１２】
実験例９においては、グルタルアルデヒドを添加した場合における、セシウム吸着用ナノ繊維の繊維としての形態を観察するための実験を行った。ここでは電界紡糸法により製造した後の形態を観察するため、実験には、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
使用した装置については、上記した実験例２に記載したものと同様であるため、説明を省略する。
【０２１３】
実験例９からは、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維に関連する実験を行った。
まず、ＳＥＭ写真による観察により、グルタルアルデヒドの添加の有無や、添加量の変化によっては、繊維直径、繊維直径の均一性、繊維形態及び紡糸状態の変化は確認できなかった（図２０参照。）。これは、グルタルアルデヒドを添加しても、プルシアンブルー分散有機材料溶液の溶液特性があまり変化しなかったことが原因であると考えられる。つまり、実験例に用いた程度の量のグルタルアルデヒドは、電界紡糸法によるセシウム吸着用ナノ繊維の製造には影響を与えないことが確認できた。
【０２１４】
［実験例１０］
図２１は、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。図２１においてはＳＥＭ写真が３列４行に配置されているが、紙面左側に配置されている写真のセシウム吸着用ナノ繊維ほど不溶化処理の時間が短く（紙面左から１０秒、３０秒、５０秒）、紙面上側に配置されている写真のセシウム吸着用ナノ繊維ほどグルタルアルデヒドの添加量が少ない（上から２．５ｗｔ％、７．５ｗｔ％、１２．５ｗｔ％、１７．５ｗｔ％）。
【０２１５】
実験例１０においては、グルタルアルデヒドの添加量及び不溶化処理の時間が繊維の形態に及ぼす影響を調査した。
その結果、目視では明確ではないが、グルタルアルデヒドの添加量が多いほど、また、不溶化処理の時間が長くなるほど、有機ナノ繊維同士が結合する割合が増え、有機ナノ繊維間の３次元的なネットワーク構造が形成される度合いが大きくなっているように見えることが確認できた（図２１参照。）。また、程度の差はあれ、いずれのセシウム吸着用ナノ繊維においても、有機ナノ繊維間の３次元的なネットワーク構造が形成されているようにみえる。３次元的なネットワーク構造は、ポリビニルアルコール及びグルタルアルデヒドからなる高分子鎖が、個々の繊維だけでなく隣接する繊維とも接合することにより形成されるものであると考えられる。
【０２１６】
つまり、実験例１０により、上記したいずれの条件においても、塩酸ガスによる不溶化処理は成功していることが確認できた。また、グルタルアルデヒドの添加量が多いほど、また、不溶化処理の時間が長くなるほど、不溶化処理の度合いが進行するらしきことが確認できた。
【０２１７】
［実験例１１］
図２２は、塩酸ガスによる不溶化処理での分子構造の変化を示す化学反応式である。式（３）は不溶化処理を行っていないポリビニルアルコールの化学式であり、式（４）はグルタルアルデヒドの化学式であり、式（５）は塩酸ガスによる不溶化処理がなされたポリビニルアルコールの化学式である。
【０２１８】
図２３は、比較用ナノ繊維、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析結果を示すグラフである。図２３（ａ）はセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析結果全体を示すグラフであり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のグラフのうち、９５０ｃｍ−１〜１２５０ｃｍ−１の部分を拡大して示すグラフである。
【０２１９】
図２３（ａ）において符号（Ａ）で示すのは比較用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｂ）で示すのはグルタルアルデヒドを含有せず、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｃ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が１２．５ｗｔ％で、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｄ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が１２．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。
【０２２０】
図２３（ａ）におけるグラフの横軸は波数（単位：ｃｍ−１）を表し、縦軸は吸光度（単位：ａ．ｕ．）を表す。図２３（ａ）における矢印は、図面左にあるものから、Ｏ−Ｈ伸縮振動に起因するピーク（３３５０ｃｍ−１）、Ｃ−Ｎ伸縮振動に起因するピーク（２０８２ｃｍ−１）及び水分（Ｈ２Ｏ）に起因するピーク（１６３１ｃｍ−１）を示す目印である。また。図２３（ａ）における範囲を示す符号は、Ｃ−Ｏ−Ｃ伸縮振動に起因する部分（１１５０ｃｍ−１〜１０８５ｃｍ−１）を示す目印である。
【０２２１】
図２３（ｂ）におけるグラフ（Ａ）〜グラフ（Ｄ）は、図２３（ａ）におけるグラフ（Ａ）〜グラフ（Ｄ）に対応する。図２３（ｂ）における範囲を示す符号は、Ｃ−Ｏ−Ｃ伸縮振動に起因する部分（１１５０ｃｍ−１〜１０８５ｃｍ−１）を示す目印である。また、図２３（ｂ）における矢印は、ポリビニルアルコールの結晶性に比例することが知られている、１１４１ｃｍ−１の吸収ピークを示す矢印である。図２３（ｂ）におけるグラフの横軸は波数（単位：ｃｍ−１）を表し、縦軸は吸光度（単位：ａ．ｕ．）を表す。
【０２２２】
図２４は、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析結果を示すグラフである。図２４（ａ）はセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析結果全体を示すグラフであり、図２４（ｂ）は図２４（ａ）のグラフのうち、９５０ｃｍ−１〜１２５０ｃｍ−１の部分を拡大して示すグラフである。
【０２２３】
図２４（ａ）において符号（Ａ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が２．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｂ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が７．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｃ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が１２．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｄ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が１７．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。図２４（ａ）におけるグラフの横軸は波数（単位：ｃｍ−１）を表し、縦軸は吸光度（単位：ａ．ｕ．）を表す。
【０２２４】
図２４（ｂ）におけるグラフ（Ａ）〜グラフ（Ｄ）は、図２４（ａ）におけるグラフ（Ａ）〜グラフ（Ｄ）に対応する。図２４（ｂ）における範囲を示す符号は、Ｃ−Ｏ−Ｃ伸縮振動に起因する部分（１１５０ｃｍ−１〜１０８５ｃｍ−１）を示す目印である。図２４（ｂ）におけるグラフの横軸は波数（単位：ｃｍ−１）を表し、縦軸は吸光度（単位：ａ．ｕ．）を表す。
【０２２５】
図２５は、グルタルアルデヒドの添加量による分子構造の変化の様子をみるためのグラフである。図２５は、具体的には、Ｃ−Ｏ−Ｃ伸縮振動（１０２５ｃｍ−１）における吸収ピーク強度を、Ｏ−Ｈ伸縮振動（３３５０ｃｍ−１）における吸収ピーク強度に対する比として表示したグラフである。図２５におけるグラフの横軸はグルタルアルデヒドの質量分率（単位：ｗｔ％）であり、縦軸はＣ−Ｏ−Ｃ伸縮振動における吸収ピーク強度の、Ｏ−Ｈ伸縮振動における吸収ピーク強度に対する比である。
【０２２６】
実験例１１においては、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＦＴ−ＩＲ分析を行った。
実験例１１においては、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を２４ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。また、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、不溶化処理の時間を３０秒とした。
使用した装置については、実験例７と同様であるため、記載を省略する。
【０２２７】
実験例１１においては、塩酸ガスによる不溶化処理が分子構造へ与える影響を詳細に調査した。
まず、塩酸ガスによる不溶化処理での分子構造の変化は、図２２に示すようなものであると考えられる。つまり、不溶化処理によりポリビニルアルコールのＯＨ基がグルタルアルデヒドのＣＯＨ基と反応し、分子鎖間の架橋が行われるというものである。これを念頭に、以下のＦＴ−ＩＲ分析結果を見ていく。
【０２２８】
ＦＴ−ＩＲ分析の結果、図２３（ａ）に示すグラフが得られた。図２３（ａ）のグラフ（Ｂ）〜グラフ（Ｄ）に示すように、ナノ粒子化プルシアンブルーの結晶格子中に含まれる水分（１６３１ｃｍ−１）の吸収ピークと、ナノ粒子化プルシアンブルーにおけるＣ−Ｎ伸縮振動（２０８２ｃｍ−１）の吸収ピークとが確認できた。この吸収ピークから、有機ナノ繊維がナノ粒子化プルシアンブルーを担持していることが確認できた。
【０２２９】
一方、図２３（ａ）のグラフ（Ｃ）に示すように、グルタルアルデヒドを添加しただけでは、図２３（ａ）のグラフ（Ｂ）と比較して、スペクトルに変化は見られなかった。これは、グルタルアルデヒドはポリビニルアルコールと同じ波数の吸収ピークを有するためである。
塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）のグラフ（Ｄ）に示すように、Ｏ−Ｈ伸縮振動（３３５０ｃｍ−１）の吸収ピークの減少と、Ｃ―Ｏ―Ｃ伸縮振動（１１５０ｃｍ−１〜１０８５ｃｍ−１）の吸収ピークの増加が確認できた。これは、ＯＨ基とＣＯＨ基とが反応してエーテル結合を形成したことが原因であると考えられる。
これにより、図２２に示す分子構造の変化が裏付けられた。
【０２３０】
また、図２３（ｂ）のグラフ（Ｃ）及びグラフ（Ｄ）に示すように、グルタルアルデヒドの添加や塩酸ガスによる不溶化処理によって、１１４１ｃｍ−１の吸収ピークが減少したことも確認できた。これは、３次元構造の形成によりポリビニルアルコールからなる高分子鎖の自由度が減少し、その結果、結晶性も減少したことに起因すると考えられる。
なお、図示による詳しい説明は省略するが、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、Ｃ−Ｎ伸縮振動（２０７６ｃｍ−１）の吸収ピーク強度に変化は見られなかった。つまり、塩酸ガスによる不溶化処理では、ナノ粒子化プルシアンブルーの分解は生じないことが確認できた。
【０２３１】
次に、図２４に示すように、グルタルアルデヒドの添加量による分子構造の変化を調査した。
その結果、グルタルアルデヒドの添加量が増加するに従って、Ｏ−Ｈ伸縮振動（３３５０ｃｍ−１）の吸収ピークは減少していき、Ｃ―Ｏ―Ｃ伸縮振動（１１５０ｃｍ−１〜１０８５ｃｍ−１）の吸収ピークは増加していくことが確認できた。つまり、グルタルアルデヒドの添加量が多いほど、不溶化処理が進行していくことが確認できた。
２つの吸収ピークの変化を定量化するために、Ｃ−Ｏ−Ｃ伸縮振動における吸収ピーク強度の、Ｏ−Ｈ伸縮振動における吸収ピーク強度に対する比（吸収ピーク強度比）を求め、グラフにした（図２５参照。）。このグラフから、グルタルアルデヒドの質量分率が１２．５ｗｔ％になるまではグルタルアルデヒドの添加量の増加に比例するように吸収ピーク強度比が増加し、グルタルアルデヒドの質量分率が１２．５ｗｔ％から１７．５ｗｔ％になるときは、吸収ピーク強度比の増加の割合が減少することが確認できた。つまり、グルタルアルデヒドの質量分率を１２．５ｗｔ％としたときには、不溶化処理はほとんど完了しているものと考えられる。
【０２３２】
［実験例１２］
図２６は、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維及び塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を、水に浸漬したときの様子を示す写真である。図２６（ａ）は不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の写真であり、図２６（ｂ）はグルタルアルデヒドの添加量が１２．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の写真である。
図２６においては、白黒で判りにくいが、黒っぽく見える部分は実際にはプルシアンブルーに起因する青色の部分である。図２６は、浸漬から約１時間後の写真である。
【０２３３】
図２７は、水に浸漬した後の、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のＳＥＭ写真である。図２７においてはＳＥＭ写真が３列４行に配置されているが、紙面左側に配置されている写真のセシウム吸着用ナノ繊維ほど不溶化処理の時間が短く（左から１０秒、３０秒、５０秒）、紙面上側に配置されている写真のセシウム吸着用ナノ繊維ほどグルタルアルデヒドの質量分率が少ない（上から２．５ｗｔ％、７．５ｗｔ％、１２．５ｗｔ％、１７．５ｗｔ％）。
【０２３４】
実験例１２においては、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を水に浸漬し、その様子や繊維としての形態を観察するための実験を行った。
実験例１２においては、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を２４ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。また、図２６に示した実験で用いたセシウム吸着用ナノ繊維においては、不溶化処理の時間を３０秒とした。
ＳＥＭ写真を得るにあたって使用した装置については、上記した実験例２に記載したものと同様であるため、説明を省略する。
【０２３５】
まず、シャーレに蒸留水を入れ、当該蒸留水にセシウム吸着用ナノ繊維からなる不織布を四角形状に裁断したものを浸漬し、目視による観察を行った。その結果、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維においては、グルタルアルデヒドを添加した場合でも、浸漬した瞬間に有機ナノ繊維が溶解し、水中にナノ粒子化プルシアンブルーを放出してしまった（図２６（ａ）参照。）。このため、セシウム吸着用ナノ繊維が、ポリビニルアルコールから製造した有機ナノ繊維を有する場合において、当該セシウム吸着用ナノ繊維を水中で用いるためには、水に対する不溶化処理を行う必要があることが再確認できた。
【０２３６】
一方、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、１時間経過後であっても、目視の範囲では溶解せず、水中にナノ粒子化プルシアンブルーを放出することもなかった（図２６（ｂ）参照。）。
【０２３７】
次に、水に浸漬した後の、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維における繊維の形態を観察するため、ＳＥＭを用いた観察を行った（図２７参照。）。
その結果、グルタルアルデヒドの質量分率を２．５ｗｔ％としたときは、有機ナノ繊維が部分的に溶解してフィルムのような形状に変化したことが確認できた。一方、グルタルアルデヒドの添加量が増えるにつれて繊維形状が明確に残るようになり、グルタルアルデヒドの質量分率を１２．５ｗｔ％としたときと１７．５％としたときとでは、繊維の形態に差異がみられないことが確認できた。つまり、グルタルアルデヒドの質量分率を１２．５ｗｔ％としたときには不溶化処理はほとんど完了していると考えられ、これは実験例１１の結果と一致する。
一方、不溶化処理の時間による差異は、ほとんど確認できなかった。これは、塩酸ガスによる不溶化はごく短時間（１分以下）で完了することを示している。
【０２３８】
実験例９〜１２により、塩酸ガスによる不溶化処理を行うときには、例えば、グルタルアルデヒドの質量分率を２．５ｗｔ％以上とすることができ、不溶化処理の時間を１０秒以上１分以下とすることができることが確認できた。また、実験例の条件では、グルタルアルデヒドの質量分率を１２．５ｗｔ％〜１７．５ｗｔ％とすることが好ましいことも確認できた。
【０２３９】
［実験例１３］
図２８は、比較用ナノ繊維及び塩素ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維における表面形態を、走査型プローブ顕微鏡により観察した結果を示す図である。図２８（ａ）比較用ナノ繊維の表面形態を示す３次元画像であり、図２８（ｂ）は比較用ナノ繊維の表面粗さ解析結果を示す図であり（表面付近の断面を示す図であるともいえる。図２８（ｄ）においても同様である。）、図２８（ｃ）はセシウム吸着用ナノ繊維の表面形態を示す３次元画像であり、図２８（ｄ）はセシウム吸着用ナノ繊維の表面粗さ解析結果を示す図である。
【０２４０】
実験例１３においては、セシウム吸着用ナノ繊維の表面形態を観察する実験を行った。
走査型プローブ顕微鏡として、セイコーインスツル株式会社のＳＰＡ４００を用いた。
走査型プローブ顕微鏡は、プローブ（探針）が試料表面をなぞるように上下に動き、表面状態を測定するため、試料の微細な表面形態を観察することができる。
【０２４１】
実験例１３においては、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を２４ｗｔ％とし、グルタルアルデヒドの質量分率を１２．５ｗｔ％とし、塩酸ガスによる不溶化処理を３０秒行ったセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。
測定を行った結果、比較用ナノ繊維は滑らかな表面を有していることが確認できた（図２８（ａ）参照。）。さらに、表面粗さ解析の結果からも表面に凹凸がほとんどないことが確認できた（図２８（ｂ）参照。）。
【０２４２】
一方、セシウム吸着用ナノ繊維については、表面に凹凸があることが確認できた（図２８（ｃ）参照。図２８（ｃ）において、白っぽい斑点のように見える部分が凹凸である。）。これを解析すると、突起部分の高さが約２ｎｍ〜３ｎｍとなっている（図２８（ｄ）参照。）。繊維表面における微小な突起は、大きさから考えてナノ粒子化プルシアンブルーの一部であると考えられる。つまり、上記の実験の結果、ナノ粒子化プルシアンブルーが、有機ナノ繊維の表面にも存在していることが確認できた。
【０２４３】
［実験例１４］
図２９は、セシウム吸着用ナノ繊維の水接触角を示すグラフである。図２９（ａ）はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シート、比較用ナノ繊維及び不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の水接触角を示すグラフであり、図２９（ｂ）は塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の水接触角を示すグラフである。
【０２４４】
図２９（ａ）において符号（Ａ）で示すのはＰＴＦＥシートのグラフであり、符号（Ｂ）で示すのは比較用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｃ）で示すのは不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。
【０２４５】
図２９（ｂ）において符号（Ｄ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が２．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｅ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が７．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｄ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が１２．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフであり、符号（Ｇ）で示すのはグルタルアルデヒドの質量分率が１７．５ｗｔ％で、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のグラフである。
図２９のグラフにおける横軸は経過時間（単位：秒）を表し、縦軸は水接触角（単位：°）を表す。
【０２４６】
実験例１４においては、濡れ性（水との親和性）について実験を行った。水に対する濡れ性が高いと、水との親和性が高いことになる。このため、セシウム吸着用ナノ繊維を水中や水分の多い場所で用いるときには、セシウム吸着用ナノ繊維の濡れ性が高いことが好ましい。
【０２４７】
実験例１４においては、セシウム吸着用ナノ繊維として、ナノ粒子化プルシアンブルーの質量分率を２４ｗｔ％としたセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。また、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、不溶化処理の時間を３０秒とした。
【０２４８】
まず、使用した装置について説明する。
静的水接触角の測定には、協和界面科学株式会社のＣＡ−ＶＰ（接触角計）を用いた。測定は、水の滴下後、１秒後、２秒後及び３秒後の写真を撮影することにより行った。
実験例１４においては、比較用ナノ繊維、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維、及び、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維の試料は、全て不織布の状態で実験を行った。しかし、以下の説明においては、わかりやすさのために不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維、及び、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維という記載を用いて説明を行う。
【０２４９】
まず、図２９（ａ）のグラフ（Ａ）に示すように、比較用に用いたＰＴＦＥシートの場合、水接触角は約１１７°で、水の滴下３秒後であっても水接触角は変化しなかった。
次に、比較用ナノ繊維の場合、図２９（ａ）のグラフ（Ｂ）に示すように、水接触角が１秒後で９３°、２秒後で２５°、３秒後で２０°となった。親水性の材料の場合は、水接触角が急激に減少する。
さらに、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維の場合も比較用ナノ繊維の場合と同様の傾向を有したが、１秒後の水接触角が１１２°であり、比較用ナノ繊維よりも増加した（図２９（ａ）のグラフ（Ｃ）参照。）。これは、ナノ粒子化プルシアンブルーを添加したことにより、セシウム吸着用ナノ繊維の表面に微小な凹凸が生じたことに起因すると考えられる。
【０２５０】
一方、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維においては、グルタルアルデヒドの添加量の変化による差異はあまり見られなかった（図２９（ｂ）のグラフ（Ｄ）〜グラフ（Ｇ）参照。）。全体としては、１秒後の水接触角が約３０°となり、不溶化処理により濡れ性が大きく向上することが確認できた。これは、不溶化処理によって有機ナノ繊維が溶解しなくなり、繊維間に水を吸収しやすくなったことに起因すると考えられる。また、グルタルアルデヒドが親水性であることも影響していると考えられる。
【０２５１】
結論として、不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維は、水に溶解しなくなり、かつ、不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維よりも濡れ性が向上しているため、水中や水分の多い場所で用いる（セシウムを吸着する）ために理想的な特性を有していることが確認できた。
【０２５２】
［実験例１５］
図３０は、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維のセシウム吸着用特性を示すグラフである。図３０における横軸は振とう時間（単位：分）を表し、縦軸はセシウム吸着率（単位：％）を表す。
【０２５３】
実験例１５においては、セシウム吸着用ナノ繊維のセシウム吸着特性について実験を行った。
まず、実験方法について説明する。
【０２５４】
まず、超純水１Ｌに対して硝酸セシウム（和光純薬工業株式会社より購入。）１０００ｍｇを添加し、セシウム１ｐｐｍ／超純水を作製した。このセシウム１ｐｐｍ／超純水１０ｍＬに、ナノ粒子化プルシアンブルーが１ｍｇとなるように、セシウム吸着用ナノ繊維を計算して投入し、６００ｒｐｍで１０分、３０分及び１００分振とうした。
振とう後、０．４５μｍのフィルターを用いてろ過し、２％ＨＮＯ３溶液（和光純薬株式会社より購入。）を用いて、１０分後、３０分後及び１００分後のろ液を、それぞれ５０倍、１０倍及び５倍に希釈した。
【０２５５】
その後、株式会社パーキンエルマージャパンのＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いてセシウム濃度を定量した。また、以下の式（１）及び式（２）を用いて、それぞれ、セシウム吸着率Ａ及び分配係数Ｋｄを計算した。
式（１）：Ａ＝１００−｛（Ａｂ／Ａａ）×１００｝
式（２）：Ｋｄ＝｛（Ａｂ−Ａａ）／Ａａ｝×（Ｖ／ｍ）
ただし、Ａａは吸着前のセシウム濃度、Ａｂは吸着後のセシウム濃度、Ｖは試験水の体積（ｍＬ）、ｍはナノ粒子化プルシアンブルーの質量（ｇ）である。
【０２５６】
実験例１５においては、グルタルアルデヒドの質量分率が１２．５ｗｔ％であり、塩酸ガスによる不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を用いた。不溶化処理の時間は３０秒とした。
実験を行った結果、試験開始から１０分後のセシウム吸着率Ａは８６．０３％、３０分後のセシウム吸着率Ａは９０．２４％、１００分後のセシウム吸着率Ａは９５．８５％となった（図３０参照。）。
【０２５７】
ここで、液−固比（ｍＬ／ｇ）に注目した。液−固比とは、セシウムを含む試験水体積（ｍＬ）と吸着材の質量（ｇ）との比である。実験例１５においては、試験水である超純水１０ｍＬに対して吸着材（ナノ粒子化プルシアンブルー）１ｍｇを用いたため、液−固比は１００００ということになる。一般的に、市販品のプルシアンブルーにおいては、液−固比が１０００のときの吸着率が約１００％であり、液−固比が５０００のときの吸着率が約８０％となる。つまり、吸着材の材料に対して試験水体積が大きくなればなるほど、吸着材の性能が顕著に現れるということができる。実験例１５においては、液−固比が１００００であったにもかかわらず、９５％以上の吸着率を発揮することができた。これは、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維が優れたセシウム吸着能力を有することを示している。
【０２５８】
また、吸着性能を定量化した数値である、分配係数Ｋｄを求めた。試験開始から１００分後の吸着率を基準に計算すると、Ｋｄ＝２３０６９４という値になった。この値は、一般的な吸着材における分配係数の値であるＫｄ＝１０００〜６０００に比べ、非常に高い値であるということができる。
【０２５９】
上記実験例１５により、本発明のセシウム吸着用ナノ繊維のセシウム吸着能力の高さが確認できた。
【０２６０】
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０２６１】
（１）上記各実施形態において記載し、各図面において図示した各構成要素の寸法、個数、材質及び形状は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
【０２６２】
（２）上記各実施形態においては、ポリビニルアルコール類からなる有機ナノ繊維３を例示して説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。ポリビニルアルコール類からなるものではない有機ナノ繊維、つまり、ポリビニルアルコール以外の有機材料（セルロース等）を主成分とする有機ナノ繊維としてもよい。原料に用いる有機材料の主成分がポリビニルアルコールではない場合でも、全体として有機材料が水溶性を示すのならば、本発明に係るセシウム吸着用有機ナノ繊維の製造方法を利用することができる。
【０２６３】
（３）上記各実施形態においては、不溶化処理がなされたセシウム吸着用ナノ繊維を例示して説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維としてもよい。不溶化処理を行っていないセシウム吸着用ナノ繊維、つまり、水溶性のセシウム吸着用ナノ繊維は、水中や水分の多い場所で使用することはできないが、乾燥した空気中や低極性溶媒中で使用することが可能である。
【符号の説明】
【０２６４】
１…セシウム吸着用ナノ繊維、２…ナノ粒子化プルシアンブルー、３…有機ナノ繊維、４…セシウム吸着用ナノ繊維、６…プルシアンブルー分散有機材料溶液、１０，１１…不織布、１２…基材、１４…芯材、１６，１８…（水溶性の）不織布、２０…セシウム吸着用製品、１００，１０６…ナノ繊維製造装置、１０２，１０４…不溶化処理装置、１１０…搬送装置、１１１，３１０…繰り出しローラー、１１２，３３０…巻き取りローラー、１１３，３４０…テンションローラー、１１４，３５０…補助ローラー、１２０…電界紡糸装置、２００，３００…筐体、２１０…ノズルユニット、２２０…上向きノズル、２３０…有機材料溶液供給部、２３２…原料タンク、２３３…撹拌装置、２３４…原料供給装置、２３６…パイプ、２３８…バルブ、２５０，４２０…コレクター、２５２…絶縁部材、２６０，４３０…電源装置、２７０…補助ベルト装置、２７２…補助ベルト、２７４…補助ベルト用ローラー、３２０…加熱部、３２２…塩酸ガス放出部、４１０…シリンジ、４１２…キャピラリーチップ、４３２…銅線、５１０…デシケーター、５２０…塩酸、５３０…ヒーター、Ｇ…塩酸ガス、Ｈ…熱
【図１】
2015080753.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015080753.tif 000007
【図６】
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【図８】
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【図１０】
2015080753.tif 000010
【図１１】
2015080753.tif 000011
【図１３】
2015080753.tif 000012
【図１４】
2015080753.tif 000013
【図１５】
2015080753.tif 000014
【図１６】
2015080753.tif 000015
【図１７】
2015080753.tif 000016
【図２２】
2015080753.tif 000017
【図２３】
2015080753.tif 000018
【図２４】
2015080753.tif 000019
【図２５】
2015080753.tif 000020
【図３０】
2015080753.tif 000021
【図７】
2015080753.tif 000022
【図９】
2015080753.tif 000023
【図１２】
2015080753.tif 000024
【図１８】
2015080753.tif 000025
【図１９】
2015080753.tif 000026
【図２０】
2015080753.tif 000027
【図２１】
2015080753.tif 000028
【図２６】
2015080753.tif 000029
【図２７】
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【図２８】
2015080753.tif 000031
【図２９】
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