(57)【要約】      （修正有）【課題】セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法及び当該方法を利用したセシウムを分離するシステムを提供する。【解決手段】セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法であって、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることを特徴とする分離方法、並びに当該方法を利用したセシウムを分離するシステム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法であって、
セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる工程を有することを特徴とする分離方法。
【請求項２】
前記硫酸アンモニウム水溶液の硫酸アンモニウム濃度が１〜５０重量％である、請求項１に記載の分離方法。
【請求項３】
前記セシウムを吸着した固体物質に対する前記硫酸アンモニウム水溶液の固液比（セシウムを吸着した固体物質の重量：硫酸アンモニウム水溶液の重量）が１：１０〜１：１０００である、請求項１又は２に記載の分離方法。
【請求項４】
前記加熱は、４０〜１２０℃における加熱である、請求項１〜３のいずれかに記載の分離方法。
【請求項５】
前記加熱時に、硫酸アンモニウム水溶液に超音波振動を印加する、請求項１〜４のいずれかに記載の分離方法。
【請求項６】
前記加熱を加圧下で行う、請求項１〜５のいずれかに記載の分離方法。
【請求項７】
前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から、硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる工程を更に有する、請求項１〜６のいずれかに記載の分離方法。
【請求項８】
セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離するシステムであって、
（１）セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１、
（２）前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２、及び
（３）前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３
を有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法及び当該方法を利用したセシウムを分離するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セシウム等の放射性物質に高濃度汚染された固体物質（例えば、土壌、がれき、汚泥、焼却灰及び植物）の処理としては、そのまま放射線遮蔽容器内で長期間保管する方法が主に採用されている。また、低濃度又は中濃度に汚染された固体物質の処理に関しては、焼却して減容貯蔵する方法、水等で放射性物質を除染する方法が採用されている。
【０００３】
2011年3月11日、東北地方太平洋沖地震による津波により福島第１原子力発電所が被災し、放射性物質による土壌、がれき等の汚染が広範囲に生じた。放射性物質による汚染が広範囲であると、汚染物質の貯蔵・運搬には限界があるため、放射線遮断容器内で長期間保管する処理方法は現実的ではない。また、水等で放射性物質を除染する方法によっても放射性物質を隔離できる訳ではないため広範囲の汚染に対する水等による除染もまた現実的ではない。
【０００４】
この点、セシウムに汚染された固体物質を塩酸、硝酸等の酸水溶液中で熱処理することによりセシウムを水溶液中に抽出した後、ゼオライト、プルシアンブルー等の吸着剤を用いてセシウムを吸着処理する技術が提案されている。これは、水溶液中のセシウムがゼオライト、プルシアンブルー等の吸着剤に吸着される性質を利用したものである。この方法によれば、セシウムに汚染された固体物質からセシウムを分離することは可能であるが、セシウムが吸着した吸着剤からセシウムを分離して回収する技術は未だ開発されておらず、セシウムを吸着した吸着剤は放射線遮蔽容器内で保管するか、埋立て処理せざるを得ないのが現状である。
【０００５】
セシウムを吸着した固体物質（セシウムを吸着した吸着剤も含む）からセシウム自体を分離・回収できる技術が開発されれば、放射性物質の保管・運搬の問題を解消することができるとともにセシウムを有効利用することもできる。かかる技術の開発が切望されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法及び当該方法を利用したセシウムを分離するシステム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】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱する方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、下記のセシウムを分離する方法及びシステムに関する。
項１．  セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法であって、
セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる工程を有することを特徴とする分離方法。
項２．  前記硫酸アンモニウム水溶液の硫酸アンモニウム濃度が１〜５０重量％である、上記項１に記載の分離方法。
項３．  前記セシウムを吸着した固体物質に対する前記硫酸アンモニウム水溶液の固液比（セシウムを吸着した固体物質の重量：硫酸アンモニウム水溶液の重量）が１：１０〜１：１０００である、上記項１又は２に記載の分離方法。
項４．  前記加熱は、４０〜１２０℃における加熱である、上記項１〜３のいずれかに記載の分離方法。
項５．  前記加熱時に、硫酸アンモニウム水溶液に超音波振動を印加する、上記項１〜４のいずれかに記載の分離方法。
項６．  前記加熱を加圧下で行う、上記項１〜５のいずれかに記載の分離方法。
項７．  前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から、硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる工程を更に有する、上記項１〜６のいずれかに記載の分離方法。
項８．  セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離するシステムであって、
（１）セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１、
（２）前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２、及び
（３）前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３
を有することを特徴とするシステム。
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明のセシウムを分離する方法
本発明のセシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法（以下、「本発明のセシウム分離方法」と略記する）は、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる工程を有することを特徴とする。
【００１１】
上記特徴を有する本発明のセシウム分離方法は、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することによりセシウムを硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることによりセシウムを分離する。これにより、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離することができる。また、セシウムを溶解した硫酸アンモニウム水溶液は液体成分を熱処理で気化させることにより、セシウム又はセシウム化合物を単離して回収することができる。
【００１２】
（セシウムを吸着した固体物質）
セシウムを吸着した固体物質としては特に限定されず、例えば、セシウムを吸着した土壌、粘土、がれき、汚泥、焼却灰、鉱物及び植物（枯葉、腐葉土等も含む）を幅広く対象とすることができる。吸着しているセシウムは、セシウム汚染により吸着（付着）したものに限定されず、セシウム吸着鉱に含まれるセシウムでもよい。がれき等の固体物質は、適当な大きさに砕いてから使用しても良い。
【００１３】
また、土壌等に含まれるセシウムに対してゼオライト、プルシアンブルー等を加えて、土壌等からセシウムを分離し、ゼオライト、プルシアンブルー等にセシウムを吸着させた場合は、そのセシウムを含むゼオライト、プルシアンブルーも対象とすることができる。
【００１４】
セシウム吸着鉱又はセシウムを含む土壌等を、先ずゼオライト、プルシアンブルー等を用いて当該ゼオライト、プルシアンブルー等にセシウムを吸着させ、次いで前記ゼオライト、プルシアンブルー等を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することで、硫酸アンモニウム水溶液中にセシウムを溶解して、効率よくセシウムを分離することが可能である。
【００１５】
本発明は、放射性セシウムにより汚染された固体物質からの放射性セシウムの分離にも適用することができ、放射性セシウムにより汚染された固体物質を除染することができる。
【００１６】
（硫酸アンモニウム水溶液中での加熱）
本発明では、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することによりセシウムを硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる。
【００１７】
本発明は、硫酸アンモニウム（(NH4)2SO4、融点280℃）水溶液を用いる。硫酸アンモニウム水溶液は、固体物質からのセシウムの分離に際し、一般的に使用されるシュウ酸や硝酸などの酸溶液よりも取扱が容易で安全である。また、固体物質からセシウムを分離した後の硫酸アンモニウム水溶液に対して、中和処理の必要がない。硫酸アンモニウムは、水への溶解度が高く（74g/100cc(20℃)）、水溶液を調製したときのｐＨが低いので（pH4.97(0.1moL/L)）、セシウムが吸着した固体物質から、セシウムを十分に分離できる。
【００１８】
硫酸アンモニウム水溶液の硫酸アンモニウム濃度は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、１〜５０重量％程度が好ましく、２〜３０重量％程度がより好ましく、５〜２０重量％程度が更に好ましく、１０重量％前後が特に好ましい。
【００１９】
セシウムを吸着した固体物質に対する硫酸アンモニウム水溶液の固液比（セシウムを吸着した固体物質の重量：硫酸アンモニウム水溶液の重量）は、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液に浸漬させる程度の量であれば特に限定されないが、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、１：１０〜１：１０００程度が好ましく、１：５０〜１：５００程度がより好ましい。例えば、セシウムが吸着した固体物質が、土壌、粘土、がれき、汚泥、焼却灰、鉱物及び植物である場合は、前記固体物質重量に対して添加する硫酸アンモニウム水溶液重量を１０倍以上とし、その水溶液を（必要であれば、加圧条件下で）加熱して９０〜１１０℃の温度に１０分以上保持することにより、前記固体物質からのセシウム溶解率を９０％以上とすることができる。また、セシウムが吸着した固体物質がゼオライトである場合は、ゼオライトにはセシウムが強固に吸着するので、前記固体物質重量に対して添加する硫酸アンモニウム水溶液重量を５０倍以上とし、その水溶液を（必要であれば、加圧条件下で）加熱して１１０〜１８０℃の温度に３０分以上保持することにより、固体物質からのセシウム溶解率を９９％〜１００％とすることができる。
【００２０】
加熱温度は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、４０〜１８０℃程度であっても良く、実用面から４０〜１２０℃程度が好ましい。常圧下で加熱する場合は、８０〜１００℃程度が好ましい。
【００２１】
硫酸アンモニウム水溶液を１００℃以上で加熱する場合は、耐圧容器を用いて加圧下で加熱することになり、既在のオートクレーブ等の加熱を伴う加圧器を使用することができる。例えば、１２０℃程度の加熱温度を保持するためには２気圧程度の加圧下で行うことが必要であり、１８０℃程度の加熱温度を保持するためには１０気圧程度の加圧下で行うことが必要である。加熱温度を１８０℃程度以下とすると、平衡蒸気圧は１０気圧未満とすることができ、高圧容器の範疇に抵触せず、簡便である。
【００２２】
また、本発明では、硫酸アンモニウム水溶液を用いるため、酸溶液を用いる場合に生じる耐圧容器の腐食問題は発生しない。
【００２３】
加熱時間は、セシウムを吸着した固体物質により適宜調整すれば良く、通常１０分以上の加熱処理が好ましく、３０分以上の加熱処理が好ましい。
【００２４】
加熱は、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、水の沸点を上げるため加圧下で行うことが好ましい。加圧器として、オートクレーブ、金属やガラス製の耐圧容器、圧力鍋等を使用することができ、加圧条件は、１.１気圧以上１０気圧未満が好ましく、１.１気圧〜３気圧がより好ましい。また、加圧と同時に加熱できる加圧器を用いることが好ましい。
【００２５】
加熱時において、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを効率よく硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させることができる点から、硫酸アンモニウム水溶液に超音波振動を印加することが好ましい。硫酸アンモニウム水溶液への超音波振動の印加は、市販の超音波発信器等を使用することができ、超音波振動の印加条件は、周波数５〜１００（ｋＨｚ）程度が好ましく、２０〜５０（ｋＨｚ）程度がより好ましい。
【００２６】
本発明では、硫酸アンモニウム水溶液を用いるが、他のアンモニウム塩を用いる場合には、本発明の効果は得られない。具体的には、硝酸アンモニウム（NH4NO3、融点170℃）は、加熱（210℃程度）により爆発性があるので、本発明の様に、セシウムが吸着した固体物質を加熱して、固体物質からセシウムを分離する方法では、採用できない。また、塩化アンモニウム（NH4Cl、融点338℃）は、水への溶解度が高くなく（37g/100cc(20℃)）、水溶液を調製したときのｐＨが低くないので（pH5.12(0.1moL/L)）、セシウムが吸着した固体物質からのセシウムの分離能力が十分でない。また、塩化アンモニウムは、融点が高いので、セシウムを塩化アンモニウム水溶液に溶解させた後に、塩化アンモニウムを気化させることが困難である。あるいは気化させるためにより多くのエネルギーが必要となる。その結果、塩化アンモニウムとセシウム又はセシウム化合物とを完全に分離させることが容易でなく、セシウムを含む塩化アンモニウムが残留しやすいため効果的な減容化につながらず、またそのため、塩化アンモニウムの再利用率も低下する。その他、炭酸アンモニウム（(NH4)2CO3、融点58℃）、炭酸水素アンモニウム（(NH4)HCO3、融点106℃）及び硫酸水素アンモニウム（(NH4)HSO4、融点146.9℃）は、分解しアンモニア臭が発生するので、採用できない。
【００２７】
（セシウム又はセシウム化合物の単離回収）
本発明では、前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から、硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる工程を更に含んでもよい。
【００２８】
本発明では、固体物質に含まれるセシウムを硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させた後、固体物質を取り除いたセシウムを含む硫酸アンモニウム水溶液から、水分を気化（蒸発）させることにより、セシウム又はセシウム化合物（セシウムの酸化物、水酸化物等）を含む硫酸アンモニウム粉末が得られる。セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液の水分は、常温下でも自然蒸発するが、硫酸アンモニウム水溶液を減圧及び加熱することにより短時間で効率的にセシウム又はセシウム化合物を含む硫酸アンモニウム粉末を濃縮・回収することができる。硫酸アンモニウムは食品添加物及び窒素肥料等にも使用される物質であり、食品添加物及び窒素肥料等としても利用が可能である。
【００２９】
本発明では、セシウム又はセシウム化合物を含む乾燥させた硫酸アンモニウム（粉末）を更に加熱して硫酸アンモニウムのみを気化（蒸発）させ、残留するセシウム又はセシウム化合物だけを単離回収することで、更に減容することができる。
【００３０】
硫酸アンモニウムを気化（蒸発）させる温度は、３００〜５００℃程度であれば、硫酸アンモニウムのみを気化させることができ、その温度では平衡蒸気圧が小さくほとんど気化しないセシウム又はセシウム化合物を回収することができる。硫酸アンモニウムを気化（蒸発）させる温度は、３００〜４００℃程度がより好ましく、３３０〜３６０℃程度が更に好ましく、通常３５０℃程度である。尚、本発明で言う気化とは、硫酸アンモニウムがアンモニアや硫酸などに分解せずに、硫酸アンモニウムのまま蒸発ガス化することである。
【００３１】
セシウム又はセシウム化合物の状態で単離回収することにより、遮蔽容器が小さくて済むことから、固体物質に吸着したセシウムが放射性セシウムである場合は、放射性セシウムを長期間貯蔵する場所の確保も容易となる。
【００３２】
また、本発明では、前記気化により得られる硫酸アンモニウムのガス成分を水中捕捉することにより、硫酸アンモニウム水溶液を調製し、本発明の方法で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用することができる。また、硫酸アンモニウムガスを冷却して凝縮することで、余分な副産物を含まず、再利用できる硫酸アンモニウム（粉末）とすることができる。
【００３３】
本発明のセシウムを分離するシステム
本発明は、上記セシウムを分離する方法の発明を利用した、セシウムを分離するシステムの発明も包含する。具体的には、セシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離するシステムであって、
（１）セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１、
（２）前記固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２、及び
（３）前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３を有することを特徴とするシステムを包含する。
【００３４】
本発明のセシウムを分離するシステムについて、図面を用いて説明する。
【００３５】
本発明のシステムでは、セシウムを吸着した固体物質（ゼオライト等）を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱することにより、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させる手段１を備える。次に、濾過により、セシウムを分離した固体物質と、セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液とを、分離すること（固液分離）ができる（図４の６参照）。
【００３６】
本発明のシステムでは、次に前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液から硫酸アンモニウム水溶液を気化させることによりセシウム又はセシウム化合物を単離させる手段２を備える。本発明のシステムでは、次に前記気化により得られるガス成分を水中捕捉することにより硫酸アンモニウム水溶液を調製し、前記手段１で用いる硫酸アンモニウム水溶液として再利用する手段３を備える。
【００３７】
図３は、本発明のシステムにおけるセシウム（Ｃｓ）と硫酸アンモニウムの分離方法（キャリアガス方式）を表し、前記手段２及び３に相当する。セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液（抽出液）を、加熱容器３内に入れ、窒素など不活性キャリアガス１を流しながらマントルヒーター２で加熱する。この時、最初は８０℃〜１００℃に保持して水分だけを蒸発させて回収容器４で凝縮水に戻す。この凝縮水は、原子吸光分析法等でセシウム濃度を測定する。水分を蒸発させることで、セシウム及び硫酸アンモニウム（セシウム含有硫酸アンモニウム粉末とも言う）が加熱容器３側に残留させる。
【００３８】
その後、マントルヒーター２の加熱温度を３５０℃程度に上げて硫酸アンモニウムを気化させる。加熱温度は、硫酸アンモニウムのガス化温度やガス生成速度により、３００℃〜５００℃程度の範囲で設定する。このガスを回収容器４で捕捉し、硫酸アンモニウム水溶液を得る。回収容器４内の水溶液は、原子吸光分析法等でセシウム濃度を測定する。
【００３９】
最終的にはセシウム又はセシウム化合物（セシウムの酸化物又は水酸化物等）は加熱容器３側に残留し、硫酸アンモニウムは回収容器４側に移行することにより、セシウム又はセシウム化合物を得ることができる。この結果、セシウムが吸着した固体物質の最初の重量と比較して、好ましくは約１／１０００まで減容できる。また回収容器４側の硫酸アンモニウム水溶液は再利用できる。
【００４０】
図４及び５は、本発明のシステムにおけるセシウムと硫酸アンモニウムの分離方法（アスピレータ吸引方式）を表し、前記手段２及び３に相当する。図４及び５は、前記図３に示すキャリアガス１に替えて、アスピレータ５で吸引する態様を示す。
【００４１】
図４は、セシウムを吸着した固体物質（ゼオライト等）を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱し、前記セシウムを前記硫酸アンモニウム水溶液中に溶解させた（手段１）後の、固液分離から、セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液の加熱操作を示す。図４では、硫酸アンモニウム水溶液を用いてセシウムを固体物質（ゼオライト等）から分離させた後、濾過による固液分離により、この試料を濾過して固体物質（ゼオライト等）とセシウム含有硫酸アンモニウム水溶液とを分離させる操作を示す（図４の６）。固体物質がゼオライトであれば、濾過後のゼオライトを再利用することができる（図４の７）。加熱容器３側にセシウム又はセシウム化合物のみが残留し、回収容器４側では硫酸アンモニウム水溶液を得る。アスピレータ吸引方式は、放射性セシウムを扱う場合に、容器内を負圧に保持することができ、系外への飛散を防止するという観点から望ましい。
【００４２】
また、図５は、セシウム含有硫酸アンモニウム水溶液から、セシウム又はセシウム化合物を得る操作（単離操作）を示す。図５では、回収容器４に回収した硫酸アンモニウム水溶液を再利用することを示す（図５の８）。
【発明の効果】
【００４３】
本発明のセシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法によれば、セシウムを吸着した固体物質を硫酸アンモニウム水溶液中で加熱するので、セシウムが硫酸アンモニウム水溶液中に溶解し、固体物質からセシウムを分離できる。また、固体物質を取り除いた前記セシウムを溶解させた硫酸アンモニウム水溶液を、加熱等により硫酸アンモニウム水溶液を気化（蒸発）させることにより、硫酸アンモニウムとセシウム又はセシウム化合物とを分離させることができる。その結果、セシウムを吸着した固体物質（例えばセシウム吸着鉱）からのセシウムの回収が可能である。
【００４４】
また、本発明のセシウムを吸着した固体物質からセシウムを分離する方法は、放射性セシウムにより汚染された固体物質からの放射性セシウムの分離にも適用することができ、放射性セシウムにより汚染された固体物質を減容化できる。
【００４５】
更に、前記気化させた硫酸アンモニウムのガス成分を水中捕捉することにより、硫酸アンモニウム水溶液が得られるので、硫酸アンモニウムとして再利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例２における固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量／ゼオライト重量）とゼオライトからのＣｓ溶解率の関係
【図２】実施例３における水溶液温度とゼオライトからのＣｓ溶解率の関係
【図３】Ｃｓと硫酸アンモニウムの分離方法（キャリアガス方式）
【図４】Ｃｓと硫酸アンモニウムの分離方法（アスピレータ吸引方式）１
【図５】Ｃｓと硫酸アンモニウムの分離方法（アスピレータ吸引方式）２
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。
【００４８】
参考例１
Ｃｓ吸着ゼオライトの作製（ゼオライトのＣｓ濃度は１０００ｐｐｍ）
１００ｐｐｍのセシウム（Ｃｓ）水溶液１００ｃｃ中にゼオライト１０ｇを投入してＣｓを吸着させた後、取り出して乾燥させ、Ｃｓを吸着させたゼオライトを作製した。残りの水溶液中の残留Ｃｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０〜０．３ｐｐｍとなったことより、ゼオライトにＣｓがほぼ１００％吸着され、ゼオライト１０ｇあたり１０ｍｇのＣｓを吸着したサンプルを作成した。
【００４９】
参考例２
Ｃｓ吸着土壌の作製（土壌のＣｓ濃度は１００ｐｐｍ）
１０ｐｐｍのＣｓ水溶液１００ｃｃ中に土壌１０ｇを投入した後、水分を蒸発させて乾燥させ、Ｃｓを１ｍｇ含む土壌１０ｇを作製した。
【００５０】
参考例３
Ｃｓ吸着焼却灰の作製（焼却灰のＣｓ濃度は１００ｐｐｍ）
１０ｐｐｍのＣｓ水溶液１００ｃｃ中に焼却灰１０ｇを投入した後、水分を蒸発させて乾燥させ、Ｃｓを１ｍｇ含む焼却灰１０ｇを作製した。
【００５１】
実施例１
ゼオライト・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液１０００ｃｃ中に入れ、オートクレーブ（２気圧）を用いて１２０℃で６０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光で測定した結果、１０ｐｐｍとなった。換算すると初期のゼオライトに吸着させたＣｓ量と水溶液中のＣｓ量は同じ１０ｍｇとなるため、Ｃｓはゼオライトから水溶液中に１００％溶解していた。
【００５２】
実施例２
ゼオライト・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液・固液比変化
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇに対して、濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液を所定量添加して、固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量／ゼオライト重量）を変えた場合のゼオライトからのＣｓ溶解率を図１に示す。図１から分かるように、固液比を上げるとＣｓ溶解率が増加した。
【００５３】
実施例３
ゼオライト・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液・温度変化
固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量／ゼオライト重量）を１００に固定し、参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを含む水溶液温度を変化させた場合のＣｓ溶解率を図２に示す。図２から分かるように、温度を上げるとＣｓ溶解率が増加した。１２０℃の場合、Ｃｓはゼオライトから水溶液中に１００％溶解していた。
【００５４】
実施例４
ゼオライト・硫酸アンモニウム水溶液・硫酸アンモニウムの濃度変化
固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量/ゼオライト重量）を１０に固定し、参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを含む水溶液の硫酸アンモニウム濃度（重量％）を変化させた場合のＣｓ分離結果（温度条件：室温）を表１に示す。
【００５５】
【表１】
2013134055.tif 000003
【００５６】
固液比（硫酸アンモニウム水溶液重量/ゼオライト重量）を１００に固定し、参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを含む水溶液の硫酸アンモニウム濃度（重量％）を変化させた場合のＣｓ分離結果（温度条件：９５℃）を表２に示す。
【００５７】
【表２】
2013134055.tif 000004
【００５８】
これらから分かるように、Ｃｓ溶解量は硫酸アンモニウム濃度に依存する傾向がみられた。固体物質から水溶液へのＣｓ溶解量は、硫酸アンモニウム濃度と比例関係でなく最適値を有することが分かる。この最適な硫酸アンモニウム濃度は、固体物質の種類、固液比又は温度によって変わる。温度を上げるとＣｓ溶解率が増加した。
【００５９】
実施例５
ゼオライト・５重量％硫酸アンモニウム＋５重量％塩化アンモニウム水溶液
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、濃度５重量％の硫酸アンモニウムと濃度５重量％の塩化アンモニウムを添加した水溶液１０００ｃｃ中に入れ、オートクレーブ（２気圧）を用いて１２０℃で６０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光で測定した結果、換算値でＣｓ量は１０ｍｇとなったことから、ゼオライトから水溶液中にＣｓは１００％溶解していた。
【００６０】
参考例４
ゼオライト・１０重量％フェロシアン化鉄水溶液
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、濃度１０重量％のフェロシアン化鉄水溶液１００ｃｃ中に入れて室温で２４時間保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０．５ｐｐｍとなった。このことより、Ｃｓが強固に吸着したゼオライトに単にフェロシアン化鉄水溶液を添加しても、０．５％程度しか溶解しないことが判明した。
【００６１】
参考例５
ゼオライト・エタノール
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、純度９９．９％のエタノール１００ｃｃ中に入れて室温で２４時間保持した。このエタノール中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０．１ｐｐｍとなった。このことより、Ｃｓが強固に吸着したゼオライトに単にエタノールを添加しても、０．１％程度しか溶解しないことが判明した。
【００６２】
参考例６
ゼオライト・アセトン
参考例１のＣｓ含有ゼオライト１０ｇを、純度９９％のアセトン１００ｃｃ中に入れて室温で２４時間保持した。このアセトン中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定した結果、０．１ｐｐｍとなった。このことより、Ｃｓが強固に吸着したゼオライトに単にアセトンを添加しても、０．１％程度しか溶解しないことが判明した。
【００６３】
実施例６
土壌・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例２のＣｓ含有土壌１０ｇを、濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液１００ｃｃ中に入れ、９０℃で１０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定することにより，土壌中からのＣｓ溶解率は９０％となっていることが判明した。
【００６４】
実施例７
土壌・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例２のＣｓ含有土壌１０ｇを，濃度１０重量％の硫酸アンモニウム水溶液５００ｃｃ中に入れ、オートクレーブ（１.２気圧）を用いて１０５℃で３０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定することにより、土壌中からのＣｓ溶解率は１００％となっていることが判明した。
【００６５】
実施例８
焼却灰・１０重量％硫酸アンモニウム水溶液
参考例３のＣｓ含有焼却灰１０ｇを、濃度１０重量％の硫酸アンモニウムを添加した水溶液５００ｃｃ中に入れ、オートクレーブを用いて１０５℃で３０分保持した。この水溶液中のＣｓ濃度を原子吸光分析法で測定することにより、焼却灰中からのＣｓ溶解率は１００％となっていることが判明した。
【００６６】
実施例９
抽出液のガス化によるＣｓ又はＣｓ化合物の単離回収
Ｃｓが完全にゼオライトから水溶液に溶解した実施例１の後に、濾過してゼオライトと水溶液を分離した。このＣｓ含有硫酸アンモニウム水溶液を、図３に示す加熱容器内に入れ、不活性キャリアガスを流しながらマントルヒーターで加熱した。最初は８０℃〜１００℃に保持して水分だけを蒸発させた。原子吸光分析法で測定した結果、凝縮水からＣｓは検出されなかったことから、蒸発時にＣｓが加熱容器側に残留することが確認できた。
【００６７】
その後、温度を３５０℃に上げてＣｓ含有硫酸アンモニウム粉末から硫酸アンモニウムを気化させた。加熱温度は、硫酸アンモニウムのガス化温度やガス生成速度により、３００℃〜５００℃の範囲で設定する。このガスは水中ですべて捕集した。原子吸光分析法を用いて、回収容器内の水溶液を分析した結果、Ｃｓは検出されず、また硫酸アンモニウム水溶液であることが分かった。
【００６８】
以上のことより、最終的にはＣｓ又はＣｓ化合物（Ｃｓ酸化物又はＣｓ水酸化物等）は加熱容器側に残留し、硫酸アンモニウムは回収容器側に移行することにより、Ｃｓ又はＣｓ化合物を単離回収することが可能となった。この結果、固体物質重量と比較して、約１／１０００まで減容できた。また回収容器側の硫酸アンモニウム水溶液は実施例１の溶解用水溶液として再利用される。
【００６９】
なお図３に示すキャリアガスに替えて、図４及び５に示す様に、アスピレータで吸引しても同様の結果が得られ、加熱容器側にＣｓ又はＣｓ化合物のみが残留し、回収容器側は硫酸アンモニウム水溶液となった。
【符号の説明】
【００７０】
１．キャリアガスボンベ
２．マントルヒーター
３．加熱容器
４．回収容器
５．アスピレータ
６．濾過による固液分離
７．濾過後の固体物質（ゼオライト）の再利用
８．硫酸アンモニウム水溶液の再利用
【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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