(57)【要約】【課題】化学物質の吸着固定力に優れ、化学物質の除染効率を高めることができる化学物質の吸着固定材の提供。【解決手段】鉄を主成分とする第１部材と炭素を主成分とする第２部材が互いに当接結合した結合体が粘土系鉱物を主成分とする繋ぎ結合材で多数結合した構成よりなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄を主成分とする第１部材と炭素を主成分とする第２部材が互いに当接結合した結合体よりなることを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【請求項２】
請求項１記載の化学物質の吸着固定材において、
前記炭素の炭素含有率が８０％以上であることを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記第２部材の全部又は一部が多孔質であることを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記第１部材と第２部材の結合体が粘土系鉱物を主成分とする繋ぎ結合材で多数結合したものであることを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【請求項５】
請求項４に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記繋ぎ結合材に多孔質部材が混在することを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記吸着固定材に予め微生物の餌となる繁殖剤が付着されていることを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【請求項７】
請求項４に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記吸着固定材に予め微生物が付着されていることを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記化学物質が放射性物質であることを特徴とする化学物質の吸着固定材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質の除染に用いられる微生物吸収濃縮による化学物質の吸着固定材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学物質の除去・回収技術として、独立行政法人物質・材料研究機構がインターネット  （http://reads.nims.go.jp/ ）で公開した「福島第一原子力発電所事故によって放出された化学物質の除去・回収技術のためのデータベース」がある。
このデータベースは、環境中の化学物質の除去・回収技術を開発・実証し、実際の汚染除去を実現することを目指すために進めたもので、特に天然鉱物等の無機材料を利用して、環境から化学物質を回収・除去する技術等の開発を目的として、セシウム、ストロンチウムおよびヨウ素の吸着固定材の吸着特性の基礎的データの収集を進めた。検討した化学物質回収・除去材料としては、様々な産地・化学組成を有した候補材料約60種に対して基礎的データ800点近くを収集している。検討した天然鉱物等の無機材料は、ゼオライト、スメクタイト等の層状ケイ酸塩、鉄系鉱物、炭化物、層状複水酸化物などであるとされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】http://reads.nims.go.jp/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来公開された化学物質回収・除去材料は、その吸着特性を利用して汚染土壌や水などから放射性物質等の化学物質を回収・除去するものであるが、いずれも化学物質の吸着及び固定力が十分ではないため、化学物質の除染効率が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、化学物質の吸着固定力に優れ、化学物質の除染効率を高めることができる化学物質の吸着固定材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１記載の化学物質の吸着固定材は、鉄を主成分とする第１部材と炭素を主成分とする第２部材が互いに当接結合した結合体よりなることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の化学物質の吸着固定材は、請求項１に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記炭素の炭素含有率が８０％以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の化学物質の吸着固定材は、請求項１又は２に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記第２部材の全部又は一部が多孔質であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の化学物質の吸着固定材は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記第１部材と第２部材の結合体が粘土系鉱物を主成分とする繋ぎ結合材で多数結合したものであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の化学物質の吸着固定材は、請求項４に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記繋ぎ結合材に多孔質部材が混在することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載の化学物質の吸着固定材は、請求項４又は５に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記吸着固定材に予め微生物の餌となる繁殖剤が付着されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７記載の化学物質の吸着固定材は、請求項４に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記吸着固定材に予め微生物が付着されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８記載の化学物質の吸着固定材は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の化学物質の吸着固定材において、
前記化学物質が放射性物質であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、鉄を主成分とする第１部材と炭素を主成分とする第２部材が互いに当接結合した結合体よりなる構成としたため、鉄の表面に酸素が結合して鉄の酸化化合物すなわち錆が発生成長する。これにより、この多孔質（ポーラス状）である錆部に放射性物質や鉄等の複合化合物及び土壌中等に存在するバクテリアや常在菌等の微生物が付着吸着される。
【００１５】
また、鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）の密着により、炭素（Ｃ）の電気陰性度２．５と鉄（Ｆｅ）の電気陰性度１．８との間に差が生じ、局部電池が形成されて鉄（Ｆｅ）の電子（ｅ-）が炭素（Ｃ）へ移動する酸化が起こり、鉄イオン（Ｆｅ２＋）が水気中に溶出する。これにより、鉄イオン（Ｆｅ２＋）が錆部に吸着された微生物の栄養ミネラルとなり、微生物が繁殖増殖して生物濃縮を起こして、固定化される。
【００１６】
また、鉄材を含むため、化学物質の磁力選別が可能になる。
従って、化学物質の吸着固定力に優れると共に、化学物質の除染効率を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００１７】
請求項２記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、炭素の炭素含有率が８０％以上とすることで、錆の生成効率をさらに高めることができるようになる。
【００１８】
請求項３記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、第２部材の全部又は一部が多孔質であるため、化学物質及び微生物の吸着容量を増大させることができ、ひいては化学物質の除染効率をさらに高めることができるようになる。
【００１９】
請求項４記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、第１部材と第２部材の結合体が化学物質の吸着性を有する粘土系鉱物を主成分とする繋ぎ結合材で多数結合した構造としたことで、化学物質及び微生物の吸着容量を増大させることができ、ひいては化学物質の除染効率をさらに高めることができるようになる。
【００２０】
請求項５記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、繋ぎ結合材に多孔質部材を混在させることにより、化学物質及び微生物の吸着容量を増大させることができ、ひいては化学物質の除染効率をさらに高めることができるようになる。
【００２１】
請求項６記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、吸着固定材に予め微生物の餌となる繁殖剤が付着されることで、多孔質部分に微生物が棲み易い状態にすることができる。
【００２２】
請求項７記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、吸着固定材に予め微生物が付着されることで、化学物質の吸着を促進させることができるようになる。
【００２３】
請求項８記載の化学物質の吸着固定材では、上述のように、化学物質が放射性物質である場合、この吸着固定材による放射性物質の吸着を効率良く行えるようになる。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下にこの発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２５】
この実施例１の化学物質の吸着固定材は、鉄を主成分とする第１部材と炭素を主成分とする第２部材が互いに当接結合した結合体よりなる。
【００２６】
さらに詳述すると、この実施例１の化学物質の吸着固定材は、多孔質の炭素（望ましくは炭素含有率８０％以上）の粉・粒に炭素純度１００％に近い黒鉛微粉を配合したものと、鉄を主成分とする鉄材の粉、粒又は片（還元鉄、アドマイズ鉄、鉄鋼材切削クズ、鉄鋳物切削クズ）とを水又は塩水を加えながら混錬し、鉄材の表面に炭素を付着させた後、大気放出して鉄材から鉄錆が発生成長して炭素に鉄が絡んで強く固着固形化させる（Ｆｅ/Ｃ）。
なお、上記水又は塩水に付着性を上げるため、少量の水溶性澱粉糊を加えておく。
【００２７】
次に、この実施例１の作用効果を説明する。
即ち、この実施例１の化学物質の吸着固定材では、上述のように、鉄を主成分とする第１部材と炭素を主成分とする第２部材が互いに当接結合した結合体よりなる構成としたため、鉄の表面に酸素が結合して鉄の酸化化合物すなわち錆が発生成長する。これにより、この多孔質（ポーラス状）である錆部と炭素の多孔質部分に放射性物質や鉄等の複合化合物及び土壌中等に存在するバクテリアや常在菌等の微生物が付着吸着される。
【００２８】
また、鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）の密着により、炭素（Ｃ）の電気陰性度２．５と鉄（Ｆｅ）の電気陰性度１．８との間に差が生じ、局部電池が形成されて鉄（Ｆｅ）の電子（ｅ-）が炭素（Ｃ）へ移動する酸化が起こり、鉄イオン（Ｆｅ２＋）が水気中に溶出する。これにより、鉄イオン（Ｆｅ２＋）が錆部に吸着された微生物の栄養ミネラルとなり、微生物が繁殖増殖して生物濃縮を起こして、固定化される。
【００２９】
また、鉄材を含むため、化学物質の磁力選別が可能になる。
従って、化学物質の吸着固定力に優れると共に、化学物質の除染効率を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００３０】
また、水又は塩水に付着性を上げるため、少量の水溶性澱粉糊を加えておくことで、鉄材と炭素材との付着性を高めることできる。
【００３１】
次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分についてはその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【実施例２】
【００３２】
この実施例２の化学物質の吸着固定材は、前記第１部材と第２部材の結合体が粘土系鉱物を主成分とする繋ぎ結合材で多数結合した構成とした点が、上記実施例１とは相違したものである。
【００３３】
さらに詳述すると、この実施例２の化学物質の吸着固定材は、実施例１における吸収固定剤（Ｆｅ/Ｃ）の団粒を多数集合させるために、粘土系鉱物（粘土、ベントナイト、スメクタイト、カオリン）の粉を繋ぎ結合材として使用し、実施例１における吸収固定剤（Ｆｅ/Ｃ）の団粒に結合材を加えて混合し、水を加えて混錬し固まった時点で大気養生又は加熱養生して所定大きさの固形体にする。なお、大きな固形体を砕いて所定大きさの団塊としてもよい。
【００３４】
次に、この実施例２の作用効果を説明する。
即ち、この実施例２の化学物質の吸着固定材では、粘土系鉱物自体も化学物質の吸着性を有するため、化学物質及び微生物の吸着容量を増大させることができ、ひいては化学物質の除染効率をさらに高めることができるようになる。
【００３５】
なお、繋ぎ結合部材に多孔質部材（ゼオライト粉粒、珪藻土粉粒、パーライト粉粒、バーミキュライト等）を混在させることにより、化学物質及び微生物の吸着容量を更に増大させることができ、ひいては化学物質の除染効率をさらに高めることができるようになる。
【実施例３】
【００３６】
この実施例３の化学物質の吸着固定材は、実施例１又は２に記載の吸着固定材に予め微生物の餌となる繁殖剤（寒天、デンプン）が付着されている点が、前記実施例１、２とは相違したものである。
従って、この実施例３によると、多孔質部分に微生物が棲み易い状態にすることができるという追加の効果が得られる。
【実施例４】
【００３７】
この実施例４の化学物質の吸着固定材は、実施例１又は２に記載の吸着固定材に予め微生物が付着されることで、化学物質の吸着を促進させることができるようになるという追加の効果が得られる。
【００３８】
以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。