(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭素繊維を使用して気相中の微量の放射性物質を捕集する放射性物質除去フィルターにおいて、前記活性炭素繊維の全酸性基量が０．２ｍｅｑ／ｇ以下であること、前記活性炭素繊維が少なくとも１種類の化学物質を添着されていること、及び前記活性炭素繊維の相対湿度４５％における平衡水分吸着率が１０重量％以下であることを特徴とする放射性物質除去フィルター。
【請求項２】
活性炭素繊維に対する化学物質の添着量が０．１重量％〜５重量％であることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質除去フィルター。
【請求項３】
活性炭素繊維が不織布の形であり、前記活性炭素繊維の平均単繊維直径が２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質除去フィルター。
【請求項４】
フィルターの透過速度係数が０．０７〜０．６０ｃｍ／ｓ／Ｐａであることを特徴とする請求項３に記載の放射性物質除去フィルター。
【請求項５】
フィルターの中に含まれる活性炭素繊維重量が１５０ｇ／ｍ２〜１５００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項３または４に記載の放射性物質除去フィルター。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の放射性物質除去フィルターを用いたことを特徴とする放射性物質除去フィルターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療施設や原子力施設などで発生した放射性気体分を捕集除去する放射性物質除去フィルター及びそれを用いるフィルターユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療施設や原子力施設などにおいては、放射性ヨウ素などの放射性気体が排出されるため、空調施設の気体処理経路中に空気浄化装置を設置し、発生した放射性気体分の濃度を法律に規制された基準値以下に低下させた後、施設外に排出している。【０００３】
近年は、原子力技術の利用の高まりから、大学の研究施設や医療施設あるいは原子力発電所などにおいて排出される放射性気体量も増加する傾向にあり、また、環境面への配慮からも、大気中に排出される放射性気体の濃度の規制が一段と厳しく設定されてきている。【０００４】
このため、設置されている空気浄化装置の見直しが図られてきているが、放射性気体濃度の規制の厳格化が図られると、既設の空気浄化装置を取り替えたり改変したりしなければならないという事態が生じる。そのため、シート化されたチャコールフィルターを内蔵し、該シート状チャコールフィルターへの通過による放射性気体成分の捕集除去を行うことが提案されている（特許文献１参照）。また、この文献ではチャコールフィルターは織布状、不織布状の活性炭素繊維が用いられている。【０００５】
ここで用いられる活性炭素繊維については、細孔直径３〜３０ｎｍの細孔容積が０．１５ｃｃ／ｇ以下で、細孔直径３ｎｍ以下の細孔容積が０．５０ｃｃ／ｇ以上の細孔形状を有する活性炭素繊維シートに有機吸着に有効なアミンを添着し、この活性炭素繊維からなるシートの少なくとも一方に保護シートを積層したものが提案されている（特許文献２参照）。また、酸化処理された活性炭素繊維を利用することにより水中の微量な放射性物質を吸着させるフィルターも提案されている（特許文献３参照）。【０００６】
活性炭素繊維がシートである場合、これを必要に応じ、例えば濾材をひだ折加工し、波型に成型されたセパレーターを介しジグザグに折りたたんで収めてユニット化されて使用される。あるいは櫛型のセパレーターをひだの間に挿入してジグザグに折りたたんでユニットに収めたりして使用される。こうしたフィルターは通常多量の空気を排気しつつもまれに発生する放射性物質を確実に吸着せしめる必要がある。【０００７】
しかしながら、従来の活性炭素繊維ではヨウ素（Ｉ２）蒸気に比べてヨウ化メチルに代表される有機ヨウ素の除去効率が悪く、比較的早い時期に悪化するという問題点を有している。これは通気時の空気中の微量ガスが有機ヨウ素の吸着を阻害しているためであると考えられる。この微量ガスは過去の知見では窒素酸化物やイオウ酸化物などと言われているが特定されていない。こうした空気中の微量ガスは長期間の通気により活性炭の特定の吸着サイトに吸着し、結果として長期間通気後の特に放射性有機ヨウ素の捕集効率を低下させる。もちろん特許文献３に見られるようなアミン系の化学物質を添着して除去効率の向上を狙ったものもあるがそれでもなお不十分である。そのため、ユニットにするにあたり多量の活性炭素繊維フィルターを充填する必要があり、結果としてユニットとしての圧力損失が非常に高くなりかつ重量が重くなるためユニットとしての実用性に乏しくなる。【０００８】
また、この分野に使用されるチャコールフィルターユニットは一般的な初期の捕集効率や圧力損失の他に、長期通気後も初期と同程度の捕集効率を保持するような寿命特性も求められる。活性炭素繊維を放射性物質除去フィルターユニットとして用いる場合、こうしたユニットの圧力損失の許容される範囲で初期捕集効率や寿命などの所定の性能を維持するべく、できるだけ多くの活性炭を充填してユニットとして用いることが必要である。そのためユニット単体の重量が重くなるためユニットとしての取扱性が低下し、実用性に乏しくなる。市販されている一般的なチャコールフィルターは１ユニットあたり６０ｋｇ近くあり、交換に多数の人員とチェーンブロックなどの工具が必要である。
【特許文献１】特開２００３−６６１９１号公報
【特許文献２】特開２００４−２０５４９０号公報
【特許文献３】特開平６−３４３８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題を解決するために創案されたものであり、その目的は、有機ヨウ素の除去効率が高く、かつ長時間通気した後の除去効率も高いフィルターを提供すること、さらに初期および長期通気後の捕集効率や圧力損失の一定の性能を保持しつつ、重量の軽いフィルターユニットを提供すること、特に現在使用されている１インチ厚の粒状活性炭充填層を有するチャコールフィルターにおける問題点を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はかかる課題を達成するために鋭意検討した結果、得られたものである。
即ち、本発明は活性炭素繊維を使用して気相中の微量の放射性物質を捕集する放射性物質除去フィルターにおいて、前記活性炭素繊維の全酸性基量が０．２ｍｅｑ／ｇ以下であること、前記活性炭素繊維が少なくとも１種類の化学物質を添着されていること、及び前記活性炭素繊維の相対湿度４５％における平衡水分吸着率が１０重量％以下であることを特徴とする放射性物質除去フィルターである。
本発明の放射性物質除去フィルターの好ましい態様では、活性炭素繊維に対する化学物質の添着量が０．１重量％〜５重量％である。
本発明の放射性物質除去フィルターの好ましい態様では、活性炭素繊維が不織布の形であり、前記活性炭素繊維の平均単繊維直径が２５μｍ以下である。
本発明の放射性物質除去フィルターの好ましい態様では、フィルターの透過速度係数が０．０７〜０．６０ｃｍ／ｓ／Ｐａであり、フィルターの中に含まれる活性炭素繊維重量が１５０ｇ／ｍ２〜１５００ｇ／ｍ２である。
本発明の放射性物質除去フィルターの好ましい態様では、放射性物質除去フィルターユニットに用いられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射性有機ヨウ素の初期除去効率だけでなく長期間通気後の除去効率も高いフィルターを提供することができる。これによりフィルター充填量の低いユニットを構成することが可能となり、結果として重量が軽く圧力損失が小さいフィルターユニットを供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のフィルターを用いたユニットの全体概略図を示す。
【符号の説明】
【００１３】
１  ：  フィルター
２  ：  セパレーター
３  ：  枠体
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の放射性物質除去フィルターを詳細に説明する。
図１は本発明のフィルターを用いたフィルターユニットの全体概略図を示す。図１からわかるようにフィルターユニットはひだ折りされたフィルター１とセパレーター２、およびこれらを囲う枠体３から構成される。こうしたユニットの場合、寿命や除去効率を満足するためにできるだけ多くの吸着剤を含むフィルターを充填することが望ましい。しかしながら、あまり多く充填すると圧力損失も高くなるため、高い密度、薄い厚みを有するフィルターを使用してひだ折後のひだとひだの間の間隔を空け、構造抵抗を極力低減することにより圧力損失を低減することがフィルターの設計上望まれている。そのためには使用されるフィルターの充填量を極力少なくしかつ捕集効率を満足させなければならない。しかもフィルターユニットは仮に初期の捕集効率が良くても設置して長期間通気される間に捕集効率が落ちるので、こうした事態が生じないようにしなければならない。この原因は不確定ながら窒素酸化物やイオウ酸化物などの酸性ガスにあり、こうしたガスが空気中の水分と共に活性炭の特定の吸着サイトに吸着するためと考えられる。特に低い相対湿度下で吸着する水分は活性炭のある特定の細孔に吸着され易く、これが結果的に有機ヨウ素の吸着を阻害する結果となる。また、化学物質は化学反応により有機ヨウ素の捕集特性を向上させているが、これは同時に低い相対湿度での水分を多量に吸着し、かえって長時間通気後の捕集効率を低下させている。【００１５】
そこで、本発明のフィルターはフィルターを構成する活性炭素繊維に少なくとも１種類の化学物質を添着させ、相対湿度４５％における平衡水分吸着率を１０重量％以下、望ましくは９重量％以下、さらに望ましくは８重量％以下として、長期間通気後の有機ヨウ素吸着率を低下しないようにしている。平衡水分吸着率が１０重量％より大きい場合、通気時に水分が吸着する量が多くなり、空気中の酸性ガスを吸収する度合いが高くなるため、結果として有機ヨウ素を吸着するための細孔が閉塞してしまい、通気後の有機ヨウ素の吸着量が減少し、好ましくない。【００１６】
また、活性炭には上述の細孔の他に活性炭表面に酸性基である水酸基、カルボキシル基といった官能基が存在している。これらの官能基は本来水との濡れ性に大きく寄与しているが、気相系における水分の吸着には大きく寄与しない。しかしながら、こうした官能基の存在は添着されている化学物質と弱い結合をして化学薬品の活性を奪ってしまうため初期除去効率の低下の原因となる。従って、本発明のフィルターはフィルターとして用いる活性炭素繊維の全酸性基量を０．２ｍｅｑ／ｇ以下、望ましくは０．１９ｍｅｑ／ｇ以下、さらに望ましくは０．１８ｍｅｑ／ｇ以下として、初期における有機ヨウ素の除去効率を低下しないようにしている。しかしながら、全酸性基量が０．２ｍｅｑ／ｇより大きい場合は上述の理由により化学物質の活性を低減せしめるため好ましくない。【００１７】
本発明のフィルターは、活性炭素繊維で構成される不織布を用い、該活性炭素繊維の平均単繊維直径を２５μｍ以下にすることによって最小限の活性炭素繊維量で高効率、高寿命、及び低圧力損失を実現することができる。活性炭素繊維の平均単繊維直径は圧力損失と厚み、重量バランスを考えると、好ましくは２４μｍ以下、さらに好ましくは２３μｍ以下である。平均単繊維直径が２５μｍより大きい場合、圧損は小さくなるものの必要な捕集効率と寿命特性を得るために多くの活性炭素繊維が必要となり、結果的にフィルターユニットにした場合の重量が上昇してしまうため好ましくない。また、本発明のフィルターは、フィルターの透過速度係数が０．０７〜０．６０ｃｍ／ｓ／Ｐａ、好ましくは０．０７１〜０．５９ｃｍ／ｓ／Ｐａ、さらに好ましくは０．０７２〜０．５８ｃｍ／ｓ／Ｐａの範囲で構成されていることが圧力損失と除去効率のバランスを考える上で好ましい。透過速度係数とはフィルターの圧力損失測定時の風速を測定された圧力損失で除したものであり、これが大きい場合、総じて通気抵抗が低く、小さいと通気抵抗が高い。本発明のフィルターは適度な通気抵抗を有するが最小限の活性炭素繊維量で必要な放射性ヨウ素除去性能を発現するものである。然るに透過速度係数が０．０７ｃｍ／ｓ／Ｐａより小さい場合、通気抵抗が高くなるためフィルターユニットにした状態での圧力損失が高くなり、また０．６０ｃｍ／ｓ／Ｐａより大きい場合、通気抵抗が非常に低くなるため、被吸着物質である放射性有機ヨウ素が素通りしてしまい、必要な放射性ヨウ素除去性能を得ることができず、どちらも好ましくない。また、本発明のフィルターは必要な放射性ヨウ素除去性能を得るために、フィルターを構成する活性炭素繊維重量が１５０〜１５００ｇ／ｍ２であることが好ましい。これは、放射性ヨウ素、特にヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）に代表される放射性有機系ヨウ素化合物を構成するヨウ素１３１が吸着し、かつ通気時における妨害物質の影響を少なくするために必要な量であり、好ましくは１６０〜１４００ｇ／ｍ２、より好ましくは１７０〜１３００ｇ／ｍ２である。活性炭素繊維重量が１５０ｇ／ｍ２より少ない場合、必要な有機ヨウ素除去効率を得ることができず、また１５００ｇ／ｍ２より大きい場合、フィルターとしての折り曲げ特性が著しく悪化するため好ましくない。【００１８】
また、活性炭素繊維は、長期通気後の有機ヨウ素捕集効率の減少を少なくするために少なくとも１種類の化学物質を添着されていることが好ましい。活性炭素繊維に添着させる化学物質としては、シクロオクタン（トリエチレンジアミン）、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−アミノプロピル）−ピペラジン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、１，５−ジアザビシクロウンデセン、ポリ−３級−ブチルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレンイミン、１，５−ジアザピシクロ〔４，３，０〕ノン−５−エン、１，５−ジアザピシクロ〔５，４，０〕ウンデ７−５−エン、２−メチル−１，４−ジアザピシクロ〔２，２，２〕オクタン、フェニルヒドラジン、２−シアノピリジン、ジイソプロピルアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、ヘキサメチレンテトラミン、メチルポリエチレンイミン、ポリアルキルポリアミン等のアミン類の他、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化錫といった金属ヨウ化物が挙げられるが、添着する化学物質の種類は限定されない。しかしながら、活性炭繊維に対する化学物質の添着量は５重量％以下、望ましくは４重量％以下、さらには３重量％以下であることが相対湿度４５％での低い平衡水分吸着率を維持する上で好ましい。添着量が５重量％を越える場合は活性炭の細孔を塞ぎ、添着された化学物質が水分を吸着してしまい、酸性ガスの吸収も多くなり、有機ヨウ素の吸着特性を阻害するので好ましくない。また添着量は０．１重量％以上、好ましくは０．１５重量％以上、より好ましくは０．２重量％、さらに好ましくは０．３重量％以上であることが放射性ヨウ素を有するヨウ化メチルの吸着寿命を向上させる上で好ましい。０．１重量％未満の場合は化学物質とヨウ化メチルとの反応が困難になるため好ましくない。なお、添着量の算出方法は物質によって異なるが、金属ヨウ化物の場合は加熱灰化して酸に溶解し、原子吸光法、プラズマ発光法などの公知の方法により金属含有率を分析し、モル換算して金属ヨウ化物の添着率として算出する。またアミン類の場合、サンプルを抽出して重量減少量より求めるか、抽出した溶液のｐＨや滴定から間接的に求める。【００１９】
本発明のフィルターでは、ＢＥＴ法による比表面積が７００ｍ２／ｇ以上の一般的な比表面積を有する活性炭素繊維を用いるが、該活性炭素繊維の全酸性基量が０．２ｍｅｑ／ｇ以下であり、少なくとも１種類の化学物質を添着され、相対湿度４５％での平衡水分吸着率が１０重量％以下になるように製造されることができる。例えば、本発明の活性炭素繊維は、材料が綿、麻といった天然セルロース繊維の他、レーヨン、ポリノジック、溶融紡糸法による再生セルロース繊維、さらにはポリビニルアルコール繊維、アクリル系繊維、芳香族ポリアミド繊維、架橋ホルムアルデヒド繊維、リグニン繊維、フェノール系繊維、石油ピッチ繊維等の合成繊維を８００〜１２００℃で賦活性ガス下で炭化し、水蒸気や炭酸ガス、一酸化炭素が含有した賦活ガスによって賦活し製造することができるが、特に原料としてフェノール系繊維、石油ピッチ繊維といった炭素含有量の高い原料を用いて発生する分解ガスを抑え、９００℃以上の高温で炭化、賦活し、賦活ガスである水蒸気の濃度が低く設定して製造されることが好ましい。また、公知の方法で製造された活性炭素繊維の酸性基を除去するために窒素やアルゴン雰囲気下、または真空中で７００〜１２００℃で加熱することや、水素プラズマ等で処理することによっても得られる。【００２０】
活性炭素繊維シートの組織としては不織布、織布、紙状物などが存在するが、特に限定されずに強度や圧力損失を勘案して適宜使用される。活性炭素繊維の原料の時点でシートに形成し、上述の方法で炭化、賦活を行い、活性炭素繊維を得るのがシート中の活性炭素繊維の含有率を高める上で好ましいが、チップ状の原料を用い、活性炭素繊維を作成した後、バインダーなどと混ぜてシート化してもよい。さらにこうしたシートは積層濾材として、ユニット形成時の取扱性を保持するために適宜接合して積層してもよい。接合方法は接着剤によるケミカルボンド法、ホットメルト樹脂によるサーマルボンド法、ニードルパンチによる方法、ステッチボンド法、キルティングによる方法などがあるが、特に限定されない。また、シートの強度をさらに保持するために上記の活性炭素繊維以外の他の種類のシートを積層してもよい。活性炭素繊維に化学物質を添着する場合、添着方法は化学物質の水溶液を調製し、これに活性炭素繊維を含浸、脱水して乾燥し、必要であれば他のシートなどともに積層する方法が添着の均一性を考慮する上で好ましいが、特に限定されない。【００２１】
かくして得られたフィルターはユニットあたりの風量とフィルター面積から換算される通過風速が０．１２ｍ／ｓ以下になるように適度な寸法に切断され、セパレーターをともに折り込んでユニット化されて使用される。この場合、使用されるセパレーターは使用後の廃棄を考慮した場合、紙およびまたは不織布からなる燃焼可能な素材であることが望ましいが、燃焼にこだわらない場合は特に限定されない。また、セパレーターの形状は公知である波型、櫛型、ビード成型品があるが、フィルターを安定に固定する波型が好ましく用いられる。ひだ折りされたフィルターは端面に樹脂を塗布して枠体と接合してユニットとする。端面に塗布される樹脂はポリエステル系、酢酸ビニル系、セルロース系、ポリオレフィン系、エポキシ樹脂系、発泡ポリウレタン系などが公知の材料として存在するが、かさ密度の低いフィルターを固定する場合、発泡ポリウレタン系を使用することがフィルターとの接着性と安定性を考慮した場合好ましい。また、枠体は木製、合板製、紙製、樹脂製、アルミ製、ステンレス製のいずれも用いることが可能であるが、特に使用後燃焼廃棄する場合は燃焼可能な木製、合板製、紙製、樹脂製が好ましく用いられる。
【実施例】
【００２２】
次に実施例、比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、測定方法は下記の方法に準拠した。
（１）水分吸着率
温度２５±２℃、湿度４５±３％に調整された恒温恒湿器に試料を入れ、２４時間放置してその重量変化を評価し、試料の乾燥重量で除して水分吸着率とした。
（２）全酸性基量
試料を洗浄して化学物質を取り除き、乾燥し、三角フラスコに１／１００規定の水酸化ナトリウム水溶液６０ｃｃと試料０．５ｇを含浸させ、２５℃に調整された水浴中にて３時間振とうした。水溶液をガラスろうとでろ過して、ろ液を２５ｃｃ取り出し、１／１００規定塩酸水溶液で逆滴定し、ブランク（試料を入れずに同様に振とうさせたもの）との差をＤとして以下の式に従って全酸性基量を求めた。
全酸性基量（ｍｅｑ／ｇ）＝Ｄ  ×  ６０  ×  ０．０１
２５  ×  ０．５
（３）比表面積
島津製作所製ＡＳＡＰ２０１０を使用し、液体窒素温度における窒素吸着等温線より比ＢＥＴ法により（相対圧０．０２〜０．２）算出した。
（４）平均単繊維直径
活性炭素繊維を適当に少量ピンセットで台に固定して走査型電子顕微鏡で２０００〜４０００倍に拡大して写真撮影し、中央に映っている繊維の直径をものさしで読み取り、縮尺から繊維直径を算出する。写真を１０点撮影し、データの平均をとり、平均繊維直径とした。
（５）フィルターの透過速度係数
シートを７２ｍｍφの円形にくり抜き、円筒カラムに設置して風速１０ｃｍ／ｓの空気をシートに垂直に当たるように流し、上流側と下流側の圧力差を測定し、圧力損失とした。測定した風速、この場合１０ｃｍ／ｓを圧力損失で除し、フィルターの透過速度係数とした。
（６）フィルターの放射性物質捕集効率評価
試料を直径６０ｍｍの大きさに打ち抜いて、上流側からＨＥ４０ＴまたはＱＲ１００（アドバンテック東洋製）、試料、バックアップフィルターＣＨＣ−５０（アドバンテック東洋製）の順に捕集用ホルダーに装着した。化学反応により発生させたＣＨ３１３１Ｉを含む調湿された空気を風速毎秒８ｃｍで上流側より３０分間流通させた。放射性物質１３１Ｉの放射能は、フィルターの全量またはＣＨＣ−５０の場合は粒状活性炭の一部をガンマカウンター（パーキンエルマーライフサイエンス社製パッカード５００３型）で測定した。試料の捕集効率は、ＨＥ４０Ｔの捕集放射線量を除き、試料とバックアップフィルターとの合計の捕集放射能で試料の捕集放射能を除して求めた。
（７）フィルターの２４日通気後の放射性物質捕集効率評価
試料を直径６０ｍｍの大きさに打ち抜いて、上流側からＨＥ４０ＴまたはＱＲ１００（アドバンテック東洋製）、試料を通気用ホルダーに装着した。温度２５±２℃、相対湿度４０±３％に調整された恒温恒湿室の中でホルダー上流側より風速毎秒４０ｃｍで、空気を１日２４時間で２４日間通気した。その後試料を取り出し、放射性物質捕集効率評価を行った。
（８）フィルターユニットの圧力損失
フィルターを幅５８３ｍｍにスリット加工して所定の山高にひだ折りし、セパレーターをひだの間に挿入して内寸５８６ｍｍ角の枠体に装填し、スリットの端面と枠体の接触部分に接着剤を流して固定し、フィルターユニットとした。このフィルターをＪＩＳ  Ｂ  ９９０８に準拠したフィルターユニット試験装置に装填し、設定風量２８．３ｍ３／ｍｉｎの空気を流して測定した。【００２３】
実施例Ａ１
重量４５０ｇ／ｍ２のフェノール系繊維不織布を焼成装置に投入した。装置内温度を常温から９２０℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して炭化した。この際の雰囲気は不活性雰囲気（Ｎ２）とした。炭化後、同装置内を水蒸気１３ｖｏｌ％を含有する雰囲気（残部はＮ２）とし、引続き９２０℃で４５分保持して賦活し、活性炭素繊維不織布を得た。不織布の目付は２０５ｇ／ｍ２で、厚さは２．５ｍｍ、比表面積は１５８０ｍ２／ｇ、全酸性基量は０．０２ｍｅｑ／ｇであった。この活性炭素繊維を０．６重量％ヨウ化カリウム溶液に１時間含浸し、脱水、乾燥して１．０重量％ヨウ化カリウム添着活性炭素繊維を得た。この添着活性炭素繊維の水分吸着率、初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率、捕集効率低下率を表１に示す。【００２４】
実施例Ａ２
重量４５０ｇ／ｍ２のフェノール系繊維不織布を焼成装置に投入した。装置内温度を常温から９２０℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して炭化した。この際の雰囲気は不活性雰囲気（Ｎ２）とした。炭化後、同装置内を水蒸気１３ｖｏｌ％を含有する雰囲気（残部はＮ２）とし、引続き９２０℃で６０分保持して賦活し、活性炭素繊維不織布を得た。不織布の目付は１９８ｇ／ｍ２で、厚さは２．４ｍｍ、比表面積は１８１０ｍ２／ｇ、全酸性基量０．０８ｍｅｑ／ｇであった。この活性炭素繊維を０．６重量％ヨウ化カリウム溶液に１時間含浸し、脱水、乾燥して１．０重量％ヨウ化カリウム添着活性炭素繊維を得た。この添着活性炭素繊維の水分吸着率、初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率、捕集効率低下率を表１に示す。【００２５】
比較例Ａ１
重量４５０ｇ／ｍ２のフェノール系繊維不織布を焼成装置に投入した。装置内温度を常温から８６０℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して炭化した。この際の雰囲気は不活性雰囲気（Ｎ２）とした。炭化後、装置内を水蒸気１３ｖｏｌ％を含有する雰囲気（残部はＮ２）とし、引続き８６０℃で４５分保持して賦活し、活性炭素繊維不織布（サンプルＢ）を得た。不織布の目付は２１８ｇ／ｍ２で、厚さは２．６ｍｍ、比表面積は１２４０ｍ２／ｇ、全酸性基量０．０９ｍｅｑ／ｇであった。この活性炭素繊維を０．８重量％１，４−ジアザ−２，２，２−ビシクロオクタン溶液に１時間含浸し、脱水、乾燥して１０重量％１，４−ジアザ−２，２，２−ビシクロオクタン添着活性炭素繊維を得た。この添着活性炭素繊維の水分吸着率、初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率、捕集効率低下率を表１に示す。【００２６】
比較例Ａ２
重量６００ｇ／ｍ２のセルロース系繊維不織布にリン酸水素２アンモニウムを７重量％添着し、炭化処理装置に投入した。装置内温度を常温から３００℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して耐炎化処理を行い、さらに同装置内で温度を３００から９２０℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して炭化した。この際の雰囲気は不活性雰囲気（Ｎ２）とした。炭化後、装置内を水蒸気１３ｖｏｌ％含有する雰囲気（残部はＮ２）とし、引続き９２０℃で４５分保持して賦活し、活性炭素繊維不織布を得た。不織布の目付は１４８ｇ／ｍ２で、厚さは１．９ｍｍ、比表面積は１９３０ｍ２／ｇ、全酸性基量０．２５ｍｅｑ／ｇであった。この活性炭素繊維を０．６重量％ヨウ化カリウム溶液に１時間含浸し、脱水、乾燥して１．１重量％ヨウ化カリウム添着活性炭素繊維を得た。この添着活性炭素繊維の水分吸着率、初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率、捕集効率低下率を表１に示す。【００２７】
【表１】
0004549388.tif 000002
【００２８】
実施例Ｂ１
繊度２．２ｄＴｅｘ、長さ７２ｍｍのフェノール系繊維をニードルパンチ法により不織布化し、重量２２０ｇ／ｍ２、厚み３．０ｍｍの不織布を得た。該不織布を焼成装置に投入し、装置内温度を常温から９２０℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して炭化した。この際の雰囲気は不活性雰囲気（Ｎ2）とした。炭化後、同装置内を水蒸気１３ｖｏｌ％を含有する雰囲気（残部はＮ2）とし、引続き９２０℃で４５分保持して賦活し、活性炭素繊維から構成される不織布を得た。不織布の目付は１２１ｇ／ｍ2で、厚さは２．１ｍｍ、活性炭素繊維の平均単繊維直径は１３μｍ、比表面積は１５５０ｍ2／ｇ、全酸性基量は０．０２ｍｅｑ／ｇであった。該活性炭素繊維を１．０重量％ヨウ化カリウム溶液に１時間含浸し、脱水、乾燥して１．０重量％ヨウ化カリウム添着活性炭素繊維を得た。この添着活性炭素繊維の相対湿度４５％での水分吸着量は５．２重量％であった。
実施例Ｂ１−１
該添着活性炭素繊維を５枚重ねて積層し、重量３５ｇ／ｍ２のポリプロピレン製スパンレース不織布で両側をはさみ、ニードルパンチを施して総目付量６９０ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量６００ｇ／ｍ２、厚み８．５ｍｍ、フィルターの透過速度係数０．０９１ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。この初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。
実施例Ｂ１−２
該添着活性炭素繊維を３枚重ねて積層し、重量３５ｇ／ｍ２のポリプロピレン製スパンレース不織布で両側をはさみ、ニードルパンチを施して総目付量４２７ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量４００ｇ／ｍ２、厚み５．２ｍｍフィルター、透過速度係数０．１６９ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。
実施例Ｂ１−３
実施例Ｂ１−１で製造した活性炭素繊維フィルターを巾５８３ｍｍにスリットし、山高さ２８０ｍｍ、山数２０山にひだ折りして、山高さ７．２ｍｍ、巾２７０ｍｍ、長さ５８３ｍｍの波型に成型された紙セパレーター３９枚をフィルターのひだの間に挟みこみ、フィルターの端面に発泡ポリウレタン樹脂を塗布して、厚み１２ｍｍの合板で構成された外寸６１０ｍｍ角、奥行き２９０ｍｍの枠体に設置し、フィルターユニットを作成した。このフィルターユニットにおけるフィルター通過風速は０．０８ｍ／ｓであり、ユニットの重量および圧力損失を表３に示す。【００２９】
実施例Ｂ２
繊度５．５ｄＴｅｘ、長さ５１ｍｍのフェノール系繊維をニードルパンチ法により不織布化し、重量４５０ｇ／ｍ２、厚み４．０ｍｍの不織布を得た。該不織布を焼成装置に投入し、装置内温度を常温から９２０℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して炭化した。この際の雰囲気は不活性雰囲気（Ｎ2）とした。炭化後、同装置内を水蒸気１３ｖｏｌ％を含有する雰囲気（残部はＮ2）とし、引続き９２０℃で４５分保持して賦活し、活性炭素繊維から構成される不織布を得た。不織布の目付は２２０ｇ／ｍ2で、厚さは２．９ｍｍ、活性炭素繊維の平均単繊維直径は２２μｍ、比表面積は１５９０ｍ2／ｇ、全酸性基量は０．０２ｍｅｑ／ｇであった。この活性炭素繊維を１．０重量％ヨウ化カリウム溶液に１時間含浸し、脱水、乾燥して１．０重量％ヨウ化カリウム添着活性炭素繊維を得た。この添着活性炭素繊維の相対湿度４５％での水分吸着量は５．２重量％であった。
実施例Ｂ２−１
該添着活性炭素繊維を３枚重ねて積層し、重量３５ｇ／ｍ２のポリプロピレン製スパンレース不織布で両側をはさみ、ニードルパンチを施して総目付７２８ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量６６０ｇ／ｍ２、厚み７．８ｍｍ、透過速度係数０．１７１ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。
実施例Ｂ２−２
該添着活性炭素繊維を２枚重ねて積層し、重量３５ｇ／ｍ２のポリプロピレン製スパンレース不織布で両側をはさみ、ニードルパンチを施して総目付５０７ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量４４０ｇ／ｍ２、厚み４．８ｍｍ、透過速度係数０．２５ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。
実施例Ｂ２−３
実施例Ｂ２−１で製造されたフィルターと実施例Ｂ２−２で製造されたフィルターを熱融着繊維を介して積層し、加熱接合して積層フィルターを得た。このフィルターの総目付は１２４５ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量１１００ｇ／ｍ２、厚み１２．５ｍｍ、透過速度係数０．０９２ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。
実施例Ｂ２−４
実施例Ｂ２−１で製造した活性炭素繊維フィルターを巾５８３ｍｍにスリットし、山高さ２８０ｍｍ、山数２０山にひだ折りして、山高さ７．２ｍｍ、巾２６５ｍｍ、長さ５８３ｍｍの波型に成型された紙セパレーター３９枚をフィルターのひだの間に挟みこみ、フィルターの端面に樹脂を塗布して、厚み１２ｍｍの合板で構成された外寸６１０ｍｍ角、奥行き２９０ｍｍの枠体に設置し、フィルターユニットを作成した。このフィルターユニットにおけるフィルター通過風速は０．０８ｍ／ｓであり、ユニットの重量および圧力損失を表３に示す。【００３０】
比較例Ｂ１
繊度１６．５ｄＴｅｘ、長さ５１ｍｍのポリノジック繊維を１０重量％のリン酸１水素アンモニウムを添着して、ニードルパンチ法により不織布化し、重量６００ｇ／ｍ２、厚み６．０ｍｍの不織布を得た。該不織布を焼成装置に投入し、装置内温度を常温から２５０まで昇温し、３０分保持して耐炎化処理を行った後８９５℃まで５℃／分の速度で昇温させた後、３０分間保持して炭化した。この際の雰囲気は不活性雰囲気（Ｎ2）とした。炭化後、同装置内を水蒸気１３ｖｏｌ％を含有する雰囲気（残部はＮ2）とし、引続き８９５℃で４５分保持して賦活し、活性炭素繊維から構成される不織布を得た。不織布の目付は２００ｇ／ｍ2で、厚さは２．６ｍｍ、活性炭素繊維の平均単繊維直径は２７μｍ、比表面積は１５２０ｍ2／ｇ、全酸性基量は０．１ｍｅｑ／ｇであった。この活性炭素繊維を１．０重量％ヨウ化カリウム溶液に１時間含浸し、脱水、乾燥して１．０重量％ヨウ化カリウム添着活性炭素繊維を得た。この添着活性炭素繊維の相対湿度４５％での水分吸着量は６．１重量％であった。
該添着活性炭素繊維を３枚重ねて積層し、重量３５ｇ／ｍ２のポリプロピレン製スパンレース不織布で両側をはさみ、ニードルパンチを施して総目付６８０ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量６００ｇ／ｍ２、厚み７．８ｍｍ、透過速度係数０．２５ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。【００３１】
比較例Ｂ２
実施例Ｂ１で製造された活性炭素繊維から構成される不織布１枚に繊度５．５ｄＴｅｘ、目付２００ｇ／ｍ２のポリプロピレン製不織布で両側をはさみ、ニードルパンチを施して総目付５１１ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量１２０ｇ／ｍ２、厚み５．２ｍｍ、透過速度係数０．１７１ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。【００３２】
比較例Ｂ３
実施例Ｂ２で製造された活性炭素繊維から構成される不織布１枚に目付１２ｇ／ｍ２のポリプロピレン製スパンボンド不織布を両側にはさみ、ニードルパンチを施して総目付２２０ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量２００ｇ／ｍ２、厚み２．７ｍｍ、透過速度係数０．６６６ｃｍ／ｓ／Ｐａの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。【００３３】
比較例Ｂ４
実施例Ｂ１−１で製造した積層フィルターと実施例Ｂ１−２で製造した積層フィルターを熱融着繊維を挿入して加熱接着し、積層フィルターとした。総目付１２１０ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量１１２５ｇ／ｍ２、厚み１３．０ｍｍ、透過速度係数０．０５７ｃｍ／ｓ／Ｐａであった。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。
該活性炭素繊維フィルターを巾５８３ｍｍにスリットし、山高さ２８０ｍｍ、山数１６山にひだ折りして、山高さ５．０ｍｍ、巾２６５ｍｍ、長さ５８３ｍｍの波型に成型された紙セパレーター３１枚をフィルターのひだの間に挟みこみ、フィルターの端面に樹脂を塗布して、厚み１２ｍｍの合板で構成された外寸６１０ｍｍ角、奥行き２９０ｍｍの枠体に設置し、フィルターユニットを作成した。このフィルターユニットにおけるフィルター通過風速は０．１０ｍ／ｓであり、ユニット重量および圧力損失を表３に示す。【００３４】
比較例Ｂ５
実施例Ｂ２−３で製造されたフィルターと実施例Ｂ２−２で製造されたフィルターを熱融着繊維を介して積層し、加熱接合して積層フィルターを得た。このフィルターの総目付は１９８０ｇ／ｍ２、うち活性炭素繊維量１７６０ｇ／ｍ２、厚み２０．２ｍｍの積層フィルターを得た。このフィルターの初期及び２４日通気後の放射性物質捕集効率を表２に示す。
該活性炭素繊維フィルターを巾５８３ｍｍにスリットし、山高さ２８０ｍｍで山高３ｍｍのスペーサーを入れてひだ折りを試みたが、折り曲げ部分のポリプロピレン不織布が一部破壊された他、折り曲げ時の曲げ応力が大きいためにとり回しが極めて悪く、ひだ折りが不可能であった。【００３５】
【表２】
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【００３６】
【表３】
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【図１】
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