(57)【要約】【課題】捕捉性能を高め得る放射性セシウム用フィルタ装置を提案する。【解決手段】本発明の放射性セシウム用フィルタ装置１は、互いに連通する複数の気孔を有し、正電荷を帯びた多孔体１１と、前記多孔体１１の表面に電気化学的に結合され、前記気孔よりも小さい複数の金属シアノ錯体粒子１２とを備えることで、気孔を介して流れる流体に起因する金属シアノ錯体粒子１２の剥離を低減し、流体の流速に比べてその流体に含まれる放射性セシウムの流速を緩和して放射性セシウムが吸着し易い状態を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連通する複数の気孔を有し、正電荷を帯びた多孔体と、
前記多孔体の表面に電気化学的に結合され、前記気孔よりも小さい複数の金属シアノ錯体粒子と
を備えることを特徴とする放射性セシウム用フィルタ装置。
【請求項２】
正電荷を帯びた管状部材
をさらに備え、
前記管状部材の内側に前記多孔体が配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の放射性セシウム用フィルタ装置。
【請求項３】
前記多孔体の後方となる流体の流路に配置され、前記金属シアノ錯体粒子よりも小さい互いに連通する複数の気孔を有する多孔体
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射性セシウム用フィルタ装置。
【請求項４】
前記多孔体及び前記管状部材は、
恒常的に正電荷を帯びた電石状態とされる
ことを特徴とする請求項２に記載の放射性セシウム用フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射性セシウム用フィルタ装置に関し、放射性セシウムの捕捉性能を高めるために好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
放射性セシウムを補足する技術として、例えば下記特許文献が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、吸着工程において、不溶性フェロシアン化物からなる吸着体とセシウム含有水溶液を接触させてセシウムを吸着させ、固液分離してセシウムが除かれた溶液を排出する。そして、脱着工程において、セシウムを吸着した当該不溶性フェロシアン化物を酸化力のある脱着材溶液と接触させて不溶性フェロシアン化物を変化させることによりセシウムを脱着、回収する。その後、再生工程で、回収された不溶性フェロシアン化物を還元力ある再生剤と溶液と接触させることにより不溶性フェロシアン化物に転換する。このように、不溶性フェロシアン化物を繰り返し使用してセシウムが吸脱着される。吸着工程では、樹脂の空孔内にフェロシアン化銅を沈殿させ、水洗、風乾することにより担持したものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５４８２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の不溶性フェロシアン化物は、樹脂の空孔内に対して水洗、風乾することによって担持させたものであるため、その空孔を流体が通過したときなどに流れてしまう場合があり、セシウムの捕捉性能が低減するという問題がある。
【０００６】
特に、一般的な生活品における交換型のフィルター装置として用いる場合、樹脂の空孔から不溶性フェロシアン化物が剥離されると、セシウムを濃縮してしまうことになりかねず、かえって、セシウムの捕捉性能が悪くなる。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、捕捉性能を向上し得る放射性セシウム用フィルタ装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明は、放射性セシウム用フィルタ装置であって、互いに連通する複数の気孔を有し、正電荷を帯びた多孔体と、前記多孔体の表面に電気化学的に結合され、前記気孔よりも小さい複数の金属シアノ錯体粒子とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
多孔体を通過しようとする流体に放射性セシウムが含まれる場合、その放射性セシウムは陽イオンとして存在している。このため、多孔体に担持された金属シアノ錯体粒子は、放射性セシウムに対するイオン交換体として働き、金属シアノ錯体粒子に放射性セシウムが吸着されることになる。
【００１０】
この金属シアノ錯体粒子は、シアノ錯体陰イオンを有しており、正電荷を帯びる多孔体の表面に対して電気化学的に結合している。したがって、多孔体は、その多孔体の気孔を介して流れる流体によってその表面から金属シアノ錯体粒子が剥離することを低減することができる。これに加えて、多孔体は正電荷を帯びているため、陽イオンとして存在する放射性セシウムと反発し合う。したがって、多孔体は、流体の流速に比べてその流体に含まれている放射性セシウムの流速を緩和させて、放射性セシウムを金属シアノ錯体粒子に吸着させ易い状態を提供することができる。こうして、この放射性セシウム用フィルタ装置では、金属シアノ錯体粒子に対する放射性セシウムの捕捉性能が向上される。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明では、正電荷を帯びた多孔体の複数の気孔を含む表面に金属シアノ錯体粒子を電気化学的に結合することで、金属シアノ錯体粒子に対する放射性セシウムの捕捉性能を向上し得る放射性セシウム用フィルタ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における放射性セシウム用フィルタ装置の構成を示す概略図である。
【図２】第１濾過部を拡大部位とともに示す概略図である。
【図３】第２濾過部を拡大部位とともに示す概略図である。
【図４】管状部材の長手方向に垂直となる断面からみた放射性セシウムと電界の挙動の様子を示す概略図である。
【図５】第２の実施形態における放射性セシウム用フィルタ装置の構成を示す概略図である。
【図６】他の実施の形態における被吸収体誘導部の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面を用いながら説明する。
【００１４】
（１）第１の実施形態
（１−１）放射性セシウム用フィルタ装置の構成
図１に示すように、放射性セシウム用フィルタ装置１は、第１濾過部１０と、第２濾過部２０と、被吸着体誘導部３０とを含む構成とされる。
【００１５】
（１−２）第１濾過部の構成
第１濾過部１０は、図２に示すように、電石多孔体１１に対して、複数の金属シアノ錯体粒子１２が担持されたものである。電石多孔体１１は、互いに連通する複数の気孔を有し、恒久的に正電荷を帯びたものとされる。
【００１６】
互いに連通する複数の気孔を有する多孔体の例として、ゼオライト、多孔質ガラス、活性炭、シリカゲル、シリカアルミナ、アルミナ隔膜、軽量骨材、セラミックフィルター、あるいは、セラミックハニカムなどの有機又は無機の部材が挙げられる。
【００１７】
また、恒久的に正電荷を帯びさせる手法の例として、電界配向法又はコロナ放電法などが挙げられる。多孔体が非導電性の場合、その多孔体に対して、電界配向法又はコロナ放電法などにより直接的に静電誘導帯電を生じさせる。一方、多孔体が導電性の場合、多孔体表面に樹脂等の非導電性材を付加し、その非導電性材に対して、電界配向法又はコロナ放電法などにより静電誘導帯電を生じさせる。この静電誘導帯電によって、多孔体表面に静電電荷が恒久的に付与され、周囲に対して電界を形成する電石（エレクトレット）状態の多孔体となる。ただし、気孔の大きさをより大きく確保する観点や、製造し易さの観点などでは、多孔体が非導電性であるほうが好ましい。
【００１８】
また、電石多孔体１１の形状は、第１濾過部１０を配すべき対象などに応じて適宜変わるものであるが、この実施の形態では、図１に示したように、円柱形状とされる。
【００１９】
金属シアノ錯体粒子１２は、図２に示したように、電石多孔体１１の気孔よりも小さいものとされる。金属シアノ錯体は、ＣＮ基により金属イオンが架橋されている金属錯体であり、Ｍ[Ｍ´(ＣＮ)６]の組成式で表わされる。
【００２０】
金属シアノ錯体粒子１２の例として、組成式のＭ，Ｍ´がＦｅである錯体、あるいは、そのＦｅの双方又は一方をＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの遷移元素で置換した錯体が挙げられる。なお、前者の錯体は、プルシアンブルーと呼ばれ、後者の錯体は、プルシアンブルーと同じような構造であることから、プルシアンブルー類似体と呼ばれている。プルシアンブルーは、製法の違いなどによりベルリンブルー、ターンブルブルー、あるいは、ミロリーブルーなどとも呼ばれる。
【００２１】
この金属シアノ錯体粒子１２は、消化管に非吸収で毒性が低く放射性セシウムと結合する特質を有しているため、錠剤としても用いられている。人体に経口された金属シアノ錯体粒子１２はイオン交換体として、一価陽イオンとして存在する放射性セシウムを吸着することで、腸管に対する放射性セシウムの吸収を阻害するとともに、放射性セシウムを体外に排泄することが知られている。なお、放射性セシウムには、複数種類の同位体が存在するが、人体に影響を与えるものとして特に問題視されている１３７Ｃｓと１３４Ｃｓであっても金属シアノ錯体粒子１２に吸着される。また、可溶性のプルシアンブルーに比べて、不溶性のプルシアンブルーのほうが高い吸着性を有しているため、不溶性（特に水に難溶性）の金属シアノ錯体粒子１２が好ましい。
【００２２】
このような金属シアノ錯体粒子１２を電石多孔体１１に担持する手法を一例として挙げる。まず、金属シアノ錯体粒子１２と精製水とが混合された混合液に電石多孔体１１を入れた後、超音波などを与えて電石多孔体１１を振動させる。この振動よって電石多孔体１１の気孔に含まれる空気が多孔体内にあっても除去され、電石多孔体１１の内部にある気孔にまで混合液が浸水することになる。また、混合液に含まれる金属シアノ錯体粒子１２は、シアノ錯体陰イオンを有しているため、恒久的に正電荷を帯びている電石多孔体１１に引き寄せられ、その表面と電気化学的に結合する。こうして、金属シアノ錯体粒子１２が電石多孔体１１に担持される。次いで、電石多孔体１１を振動させ始めてから所定期間が経過した場合、その電石多孔体１１に対して振動を与え続けながら、混合液を除去するとともに電石多孔体１１を乾燥させる。したがって、電石多孔体１１に与えられる振動に耐え得る結合力をもった金属シアノ錯体粒子１２のみが電石多孔体１１に残ることになり、こうして、使用時において金属シアノ錯体粒子１２が剥離することを大幅に抑制することができる。
【００２３】
（１−３）第２濾過部の構成
第２濾過部２０は、図３に示すように、互いに連通する複数の気孔を有する多孔体であり、それら気孔は、金属シアノ錯体粒子１２よりも小さいものとされる。このような多孔体の例として、上述したものが挙げられる。
【００２４】
第２濾過部２０の形状は、第２濾過部２０を組み込むべき対象などに応じて適宜変わるものであるが、この実施の形態では、図１に示したように、断面円形でなる板状とされる。この第２濾過部２０は、その一方の面２０Ａと電石多孔体１１の一方の端面１０Ａとが対向する状態で配置される。なお、この配置位置は、流体の流路上に位置され、第１濾過部１０の後方として位置される。
【００２５】
（１−４）被吸着体誘導部の構成
被吸着体誘導部３０は、第１濾過部１０を通過する流体に含まれる放射性セシウムを第１濾過部１０に誘導するものであり、図１に示したように、管状部材３１と、電圧印加部３２とを含む構成とされる。
【００２６】
管状部材３１は、導電性でなり、その内壁に囲まれる領域は流体の流路とされる。この領域には、金属シアノ錯体粒子１２が担持された電石多孔体１１と、第２濾過部２０とが配置される。具体的には、管状部材３１の管軸ＡＸに沿って電石多孔体１１が配置され、管状部材３１の内壁と第２濾過部２０の側面とが固定された状態で、電石多孔体１１における一方の端面１０Ａの後方に第２濾過部２０が配置される。
【００２７】
電圧印加部３２は、管状部材３１に対してプラス極性の直流電圧を印加し、その管状部材３１に正電荷を帯びさせることで電界を形成させる。
【００２８】
（１−５）作用・効果等
この放射性セシウム用フィルタ装置１では、第１濾過部１０の電石多孔体１１を通過しようとする流体に放射性セシウムが含まれる場合、その放射性セシウムは陽イオンとして存在している。このため、電石多孔体１１に担持された金属シアノ錯体粒子１２は、放射性セシウムに対するイオン交換体として働き、金属シアノ錯体粒子１２に放射性セシウムが吸着されることになる。
【００２９】
この金属シアノ錯体粒子は、シアノ錯体陰イオンを有しており、正電荷を帯びる多孔体の表面に対して電気化学的に結合している。したがって、電石多孔体１１は、その電石多孔体１１の気孔を介して流れる流体によってその表面から金属シアノ錯体粒子１２が剥離することを低減することができる。
【００３０】
また、電石多孔体１１は複数の気孔を有しているため、それら気孔を有していない場合に比べて、単位体積あたりの金属シアノ錯体粒子１２の量を増加させることができる。
【００３１】
これに加えて、電石多孔体１１は正電荷を帯びているため、陽イオンとして存在する放射性セシウムと反発し合う。したがって、電石多孔体１１は、流体の流速に比べてその流体に含まれている放射性セシウムの流速を緩和させて、放射性セシウムを金属シアノ錯体粒子１２に吸着させ易い状態を提供することができる。
【００３２】
こうして、この放射性セシウム用フィルタ装置１では、金属シアノ錯体粒子１２に対する放射性セシウムの捕捉性能が向上される。
【００３３】
また、この放射性セシウム用フィルタ装置１では、正電荷を帯びた管状部材３１が備えられ、その管状部材３１の内壁に囲まれる領域に電石多孔体１１が配置されている。このため、管状部材３１は、管状部材３１の管内を流路として流体を通過させることができるとともに、図４に示すように、管内を通過する流体に含まれる陽イオンの放射性セシウムを、管軸ＡＸに沿って配される電石多孔体１１に誘導することができる。こうして、この放射性セシウム用フィルタ装置１では、金属シアノ錯体粒子１２に対する放射性セシウムの捕捉性能が向上される。なお、印加すべき直流電圧量に応じて、管状部材３１に帯びる正電荷の大きさを変化させることができるため、放射性セシウムを電石多孔体１１に誘導する程度を、電石多孔体１１と管状部材３１との距離などに応じて調整することができる。
【００３４】
また、この放射性セシウム用フィルタ装置１では、電石多孔体１１の後方となる流体の流路に、金属シアノ錯体粒子１２よりも小さい複数の気孔を有する多孔体である第２濾過部２０が配置されている。したがって、電石多孔体１１の表面に電気化学的に結合している金属シアノ錯体粒子１２が、仮に剥離した場合であっても、放射性セシウム用フィルタ装置１の外部に漏洩することを防止できる。
【００３５】
（２）第２の実施形態
（２−１）放射性セシウム用フィルタ装置の構成
図５に示すように、放射性セシウム用フィルタ装置２は、第１の実施形態と同様に、第１濾過部１０と、第２濾過部２０と、被吸着体誘導部３０とを含む構成とされる。以下、放射性セシウム用フィルタ装置２については、第１の実施形態と相違する部分に重点をおいて説明し、第１の実施形態と同じ乃至同様の部分の説明を適宜省略する。
【００３６】
（２−２）第１濾過部の構成
本実施形態の第１濾過部１０では、電石多孔体１１の形状が第１の実施形態の第１濾過部１０と異なる。具体的には、第１の実施形態では円柱状の電石多孔体１１が用いられていたのに対し、本実施形態では断面矩形の板状でなる電石多孔体１１が用いられている。
【００３７】
（２−３）第２濾過部の構成
本実施形態の第２濾過部２０では、第２濾過部２０の形状が第１の実施形態の第２濾過部２０と異なる。具体的には、第１の実施形態では断面円形の板状でなる多孔体が第２濾過部２０として用いられていたのに対し、本実施形態では断面矩形の板状でなる多孔体が第２濾過部２０として用いられている。
【００３８】
本実施の実施形態における第２濾過部２０の多孔体は、電石多孔体１１の断面積よりも大きいものとされ、その一方の面２０Ａが電石多孔体１１における一方の端面の中央領域に貼り付けられる。なお、この中央領域は、流体の流路上に位置され、その流路の前方として位置される。
【００３９】
（２−４）被吸着体誘導部の構成
本実施形態の被吸着体誘導部３０では、管状部材３１の形状が第１の実施形態の被吸着体誘導部３０と異なる。具体的には、第１の実施形態では断面円形の管状部材３１が用いられていたのに対し、本実施形態では断面矩形の管状部材３１が用いられている。また、第１の実施形態では導電性の管状部材３１が用いられていたのに対し、本実施形態では非導電性の管状部材３１が用いられている。さらに、管状部材３１の管軸ＡＸ方向の長さが、第１の実施形態に比べて本実施形態のほうが短くフィルム状となっている。
【００４０】
この管状部材３１の一方の端面３１Ａは、第２濾過部２０における一方の面２０Ａの辺縁部分に貼り付けられ、管状部材３１の内壁に囲まれる領域は流体の流路とされる。また、管状部材３１の他方の端面３１Ｂは、恒久的に正電荷を帯びた電石（エレクトレット）状態とされる。
【００４１】
（２−５）作用・効果等
この放射性セシウム用フィルタ装置２では、第２濾過部２０である板状多孔体に対して、その板状多孔体よりも小さい板状の電石多孔体１１が貼られ、その電石多孔体１１を囲むようにしてフィルム状の管状部材３１が貼られる。そして、この管状部材３１の他方の端面３１Ｂは、恒久的に正電荷を帯びて周囲に電界を形成している。
【００４２】
したがって、第２濾過部２０の一面２０Ａ側に到来する流体に放射性セシウムが含まれる場合、管状部材３１が、その管状部材３１の内側にある電石多孔体１１に放射性セシウムを誘導することができる。したがって、この放射性セシウム用フィルタ装置２では、管状部材３１の他方の端面３１Ｂが正電荷を帯びていない場合に比べて、金属シアノ錯体粒子１２に対する放射性セシウムの捕捉性能が向上される。
【００４３】
一方、管状部材３１は、第２濾過部２０の一面２０Ａ側に到来する流体のうち管状部材３１付近の流体に含まれている放射性セシウムを外側へ弾くこともできる。したがって、この放射性セシウム用フィルタ装置２では、管状部材３１の他方の端面３１Ｂが正電荷を帯びていない場合に比べて、管状部材３１の内側に通過する放射性セシウム量が低減される。
【００４４】
（３）他の実施の形態
上述の実施の形態では、放射性セシウム用フィルタ装置１又は２の構成要素として、第１濾過部１０と、第２濾過部２０と、被吸着体誘導部３０とが含まれたが、第２濾過部２０と被吸着体誘導部３０との双方又は一方が省略されていてもよい。なお、被吸着体誘導部３０が省略される場合、第１濾過部１０、又は、第１濾過部１０と第２濾過部２０とは、例えば、身体に対して流体を与える機器の流路に、あるいは、身体をカバーするものの壁として設けることができる。
【００４５】
上述の実施の形態では、電石多孔体１１の形状が円柱形状又は断面矩形の板状とされたが、様々な形状が適用可能である。
【００４６】
上述の実施の形態では、恒久的に正電荷を帯びた電石多孔体１１が用いられた。この電石多孔体１１に代えて、直流電圧の印加により正電荷を帯びた多孔体となるものが用いられてもよい。このようにすれば、印加すべき直流電圧量に応じて、多孔体に帯びる正電荷の大きさを変化させることができるため、流体の流速に比べてその流体に含まれている放射性セシウムの流速を緩和させる程度を、その流速などに応じて調整することができる。ただし、直流電圧の印加する部材が必要となるため、放射性セシウム用フィルタ装置１を小型化する観点や、配置スペースの制約を緩和する観点では、電圧を与えることなく、恒久的に正電荷を帯びた電石多孔体１１の方が好ましい。
【００４７】
上述の実施の形態では、第２濾過部２０の形状として、断面円形又は断面矩形の板状とされたが、様々な形状が適用可能である。また、第２濾過部２０の形状として、電石多孔体１１の断面形状と同じものとされたが、異なっていてもよい。
【００４８】
上述の実施の形態では、直流電圧の印加により正電荷を帯びたものとなる管状部材３１が用いられた。この管状部材３１に代えて、恒久的に正電荷を帯びた電石（エレクトレット）状態の管状部材が用いられてもよい。このようにすれば、電圧印加部３２を省略することができる。したがって、放射性セシウム用フィルタ装置１を小型化する観点や、配置スペースの制約を緩和する観点では、電石（エレクトレット）状態の管状部材としたほうが好ましい。なお、フロアノイズなどに起因して管状部材３１から発信される電界の変動することを抑制する観点では、恒久的に正電荷を帯びた領域を、管状部材３１の全体とするのではなく、管状部材３１の内壁部分としたほうが好ましい。また、管状部材３１が正電荷を帯びていることは必須の条件となるものではなく、単に流体の流路を規定する部材として存在していてもよい。
【００４９】
上述の実施の形態では、管状部材３１が用いられたが、この管状部材３１に代えて、図６に示すように、電石多孔体１１の外周に沿って、複数本の導電性の線材５０が、互いに所定又は任意の間隔をあけて設けられていてもよい。また、管状部材３１又は複数本の導電性の線材５０を分割し、それらが、電石多孔体１１の長手方向へ所定間隔ごとに設けられていてもよい。要するに、正電荷を帯びた管状部材が備えられ、その管状部材の内側に電石多孔体が配置されればよい。
【００５０】
上述の実施の形態では、電石多孔体１１の外周面と、管状部材３１の内周面との間に隙間が形成されたが、電石多孔体１１の外周面と、管状部材３１の内周面とが密着していてもよい。
【００５１】
上述の実施の形態では、恒久的に正電荷を帯びる電石多孔体１１に対して電気化学的に金属シアノ錯体粒子１２を結合させて第１濾過部１０が製造された。しかしながら第１濾過部１０の製造方法はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、金属シアノ錯体粒子１２よりも小さい（目の細かい）繊維空隙を有する多孔体を、光環境にて作成されたクエン酸鉄(III)アンモニウム20％と水溶液とフェリシアン化カリウム6.7％水溶液との混合水溶液に浸漬し、これを感光させる。この感光によって、多孔体中のクエン酸鉄(III)アンモニウムの３価鉄が２価鉄イオンとなり、これとフェリシアンイオンが反応して金属シアノ錯体粒子１２が多孔体の空隙の内部に形成され、それが大きくなって空隙に拘束される。次に、感光させ始めてから所定期間が経過した場合、混合液から多孔体を取り出し、水洗した後に乾燥させる。このように金属シアノ錯体粒子１２を多孔体の繊維空隙に拘束させることで、使用時において金属シアノ錯体粒子１２が剥離することを大幅に抑制することができる。なお、水洗の際に多孔体に振動を与えておくようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、身体に流体を直接的又は間接的に与える機器に備えるものとして、身体をカバーするものの壁として利用可能性があり、もちろんこれら以外にも幅広く利用可能性がある。具体的には、水道水の蛇口、浄水器、扇風機、マスク、頭巾、帽子、めがね、網戸などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１，２・・・放射性セシウム用フィルタ装置
１０・・・第１濾過部
１１・・・電石多孔体
１２・・・金属シアノ錯体粒子
２０・・・第２濾過部
３０・・・被吸着体誘導部
３１・・・管状部材
３２・・・電圧印加部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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