(57)【要約】【課題】放射性物質を含む土壌から放射性物質を効率的に除去する。【解決手段】放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去する放射性物質の除去剤は、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする。放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去する放射性物質の除去方法は、粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、この除去剤とを含む混合液を撹拌して分散液を得た後、分散液から液体成分を分離除去する。放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去する放射性物質の除去剤は、Ｍｇ、Ｃａ、およびＬｉの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする。放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去する放射性物質の除去方法は、粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、この除去剤とを含む混合液を撹拌して分散液を得た後、分散液から液体成分を分離除去する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去する放射性物質の除去剤であって、
Ｌｉ、Ｎａ、およびＫの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする放射性物質の除去剤。
【請求項２】
請求項１において、
前記金属の塩は、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｋ２ＣＯ３、またはＫＮＯ３である放射性物質の除去剤。
【請求項３】
放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去する放射性物質の除去剤であって、
Ｍｇ、Ｃａ、およびＬｉの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする放射性物質の除去剤。
【請求項４】
請求項３において、
前記金属の塩は、Ｍｇ（ＮＯ３）２、ＭｇＳＯ４、ＭｇＣＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＳＯ４、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＮＯ３、またはＬｉ２ＣＯ３である放射性物質の除去剤。
【請求項５】
放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去する放射性物質の除去方法であって、
前記粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫの中から選択される金属の塩の少なくとも一種とを含む混合液を撹拌して分散液を得る混合撹拌工程と、
前記分散液から液体成分を分離除去する分離除去工程と、
を有する放射性物質の除去方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記金属の塩は、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｋ２ＣＯ３、またはＫＮＯ３である放射性物質の除去方法。
【請求項７】
放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去する放射性物質の除去方法であって、
前記粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、Ｍｇ、Ｃａ、およびＬｉの中から選択される金属の塩の少なくとも一種とを含む混合液を撹拌して分散液を得る混合撹拌工程と、
前記分散液から液体成分を分離除去する分離除去工程と、
を有する放射性物質の除去方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記金属の塩は、Ｍｇ（ＮＯ３）２、ＭｇＳＯ４、ＭｇＣＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＳＯ４、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＮＯ３、またはＬｉ２ＣＯ３である放射性物質の除去方法。
【請求項９】
請求項５から９のいずれかにおいて、
前記分離除去工程では、濾過によって分散液から液体成分を分離除去する放射性物質の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質を含む土壌、粘土鉱物、ケイ酸塩化合物などの除染対象物から放射性物質を取り除く放射性物質の除去剤および放射性物質の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性物質を除去する方法としては、放射性物質が存在している水をキチン質の物質に通過させて、放射性物質をキチン質の物質に吸着させる方法がある（特許文献１）。しかしながら、化学吸着やイオン交換等によって土壌に含まれる粘土鉱物に取り込まれたＣｓやＳｒ等の放射性物質は、水に溶けにくいため、水中に土壌を分散させた後にキチン質の物質に通過させても、土壌に放射性物質が相当量残ってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、放射性物質を含む土壌、粘土鉱物、ケイ酸塩化合物などの除染対象物から放射性物質を効率的に除去する放射性物質の除去剤と放射性物質の除去方法を提供することを目的とする。
なお、本発明において、「土壌」は、岩石が風化して生成した粗粒の無機物（一次鉱物）やコロイド状の無機物（粘土鉱物あるいは二次鉱物）、生物の死骸などの粗大有機物、粗大有機物が微生物などの分解者の作用などによって変質して生じる有機物（腐植）などを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の放射性物質の除去剤は、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去する放射性物質の除去剤であって、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする。金属の塩は、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｋ２ＣＯ３、またはＫＮＯ３であることが好ましい。
【０００６】
本発明の他の放射性物質の除去剤は、放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去する放射性物質の除去剤であって、Ｍｇ、Ｃａ、およびＬｉの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする。金属の塩は、Ｍｇ（ＮＯ３）２、ＭｇＳＯ４、ＭｇＣＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＳＯ４、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＮＯ３、またはＬｉ２ＣＯ３であることが好ましい。
【０００７】
本発明の放射性物質の除去方法は、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去する放射性物質の除去方法であって、前記粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫの中から選択される金属の塩の少なくとも一種とを含む混合液を撹拌して分散液を得る混合撹拌工程と、前記分散液から液体成分を分離除去する分離除去工程と、を有する。金属の塩は、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｋ２ＣＯ３、またはＫＮＯ３であることが好ましい。
【０００８】
本発明の他の放射性物質の除去方法は、放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去する放射性物質の除去方法であって、前記粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、Ｍｇ、Ｃａ、およびＬｉの中から選択される金属の塩の少なくとも一種とを含む混合液を撹拌して分散液を得る混合撹拌工程と、前記分散液から液体成分を分離除去する分離除去工程と、を有する。金属の塩は、Ｍｇ（ＮＯ３）２、ＭｇＳＯ４、ＭｇＣＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＳＯ４、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＮＯ３、またはＬｉ２ＣＯ３であることが好ましい。
【０００９】
本発明の各放射性物質の除去方法において、前記分離除去工程では、濾過によって分散液から液体成分を分離除去することが好ましい。なお、本明細書等で使用する「除去」とは、ゼロになるまで取り除く場合だけではなく、少なくなるように取り除く場合も含む。また、上記本発明の態様を適宜組み合わせることにより、放射性Ｃｓと放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓと放射性Ｓｒを除去することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放射性物質を含む土壌、粘土鉱物、ケイ酸塩化合物などの除染対象物から放射性物質を効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ｋ２ＳＯ４＋ＭｇＳＯ４による除染速度のアレニウスプロットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の放射性物質の除去剤および放射性物質の除去方法について、各実施形態に基づいて説明する。なお、重複説明は適宜省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る放射性物質の除去剤（以下、「放射性物質の除去剤」を単に「除去剤」という場合がある。）は、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去するために用いる。放射性Ｃｓを含む粘土鉱物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｃｓが降りかかった土壌中に存在する。粘土鉱物としては、例えば、石英以外の長石、雲母、ゼオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、クリストバライト等が挙げられる。放射性Ｃｓを含むケイ酸塩化合物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｃｓで汚染された、人工又は天然のケイ酸塩化合物等が挙げられる。天然のケイ酸塩化合物は、草や木（枝、幹、葉など）が腐ったもの、腐葉土、などの中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。人工のケイ酸塩化合物は、森林や樹木等から出る枝、幹、葉などの焼却灰、木材などの各種廃材などの焼却灰、一般廃棄物などの焼却灰、下水道等の汚泥の焼却灰、等の中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。前記焼却の温度は、例えば、９００℃〜１０００℃以上で、１３００℃より低い温度である。人工のケイ酸塩化合物には、溶融スラグの中に含まれるケイ酸塩化合物が含まれる。溶融スラグは、前記焼却灰等を、さらに高温（１３００℃以上）で溶融したものを冷却して、固化させたものである。溶融スラグは、その冷却方法により、水冷スラグ、空冷スラグ、徐冷却スラグの３つに大別される。前記ケイ酸塩化合物には、溶融スラグが含まれる。前記ケイ酸塩化合物は、腐敗や焼却等によって、放射性Ｃｓと化合（結合）したものである。
【００１４】
本実施形態の除去剤は、Ｃｓとイオン交換され、同じアルカリ金属であるＬｉ、Ｎａ、およびＫの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする。すなわち、本実施形態の除去剤は、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫの中から選択される金属の塩の少なくとも一種の粉体であってもよいし、これらの金属の塩の水溶液であってもよい。また、本実施形態の除去剤は、これら金属の塩が複数含まれていてもよい。さらに、本実施形態の除去剤は、必要に応じて各種添加剤が含まれていてもよい。
【００１５】
金属の塩としては、例えば、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属硫酸水素塩、金属炭酸塩、金属炭酸水素塩、金属リン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、安全性、価格、および入手しやすさ等の面で優れているＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｋ２ＣＯ３、ＫＮＯ３またはこれらの含水塩が好ましい。添加剤としては、フッ酸や酸性フッ化アンモニウム等が挙げられる。なお、本実施形態の除去剤にフッ化物を少量添加するとＣｓの除去速度は上がるが、フッ化物は環境を汚染する可能性があるので、損益を考慮してフッ化物の添加を決めるのがよい。加えて言うと、フッ化物はイオン交換をするのではなく、鉱物を溶かし、その結果Ｃｓ、Ｓｒが脱離され溶解するため、本発明の除染剤とは機構が異なる。
【００１６】
本実施形態の除去剤が、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去できるメカニズムは以下のとおりである。放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物は、化学吸着およびイオン交換によって放射性Ｃｓが粘土鉱物又はケイ酸塩化合物に取り込まれていること、より具体的には、粘土鉱物又はケイ酸塩化合物中でＯ−Ｃｓ結合が形成されていることが、粘土鉱物又はケイ酸塩化合物のＸＲＤによって分かった。したがって、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去ためには、Ｏ−Ｃｓ結合を切断する必要がある。
【００１７】
ＬｉＮＯ３を例に挙げると、水中でＯ−Ｃｓ結合を含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物にＬｉＮＯ３（Ｌｉ＋とＮＯ３−）を作用させたら、Ｏ−Ｃｓ結合が切断されＯ−Ｌｉ結合が形成されて、つまり、ＣｓとＬｉがイオン交換されて、水中にＣｓ＋とＮＯ３−が存在すれば、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去できることになる。このようなイオン交換が進むか否かは、Ｃｓ２Ｏ＋２ＬｉＮＯ３→Ｌｉ２Ｏ＋２ＣｓＮＯ３の反応が進むか否かと同視できる。
【００１８】
Ｃｓ２Ｏ＋２ＬｉＮＯ３→Ｌｉ２Ｏ＋２ＣｓＮＯ３の反応が進行するか否かは、熱力学的にギブスの自由エネルギー（Ｇｉｂｂｓ  ｆｒｅｅ  ｅｎｅｒｇｙ：ΔＧ）を用いた計算によって予測することがきる。反応速度に影響するのは温度及び活性化エネルギーである。すなわち、Ｃｓ２Ｏ、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２Ｏ、ＣｓＮＯ３のΔＧは、それぞれ−１８０ｋＪ／ｍｏｌ、−５１０ｋＪ／ｍｏｌ、−６０９ｋＪ／ｍｏｌ、−５３５ｋＪ／ｍｏｌであるから、上記化学反応式の左辺全体のΔＧは、−１８０＋（−５１０）×２＝−１２００ｋＪ／ｍｏｌであり、右辺全体のΔＧは、−６０９＋（−５３５）×２＝−１６７９ｋＪ／ｍｏｌである。右辺全体のΔＧの方が左辺全体のΔＧより小さいため、上記化学反応式で表される化学反応は左辺から右辺に進行すると予想できる。したがって、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去するためにＬｉＮＯ３が有効であることが分かる。
【００１９】
同様にして計算すると、下記の各化学反応式も右辺全体のΔＧの方が左辺全体のΔＧより小さいため、左辺から右辺に進行すると予想でき、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物から放射性Ｃｓを除去するためにＬｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｋ２ＣＯ３、およびＫＮＯ３が有効であることが分かる。
Ｃｓ２Ｏ＋Ｌｉ２ＳＯ４→Ｌｉ２Ｏ＋Ｃｓ２ＳＯ４
Ｃｓ２Ｏ＋Ｌｉ２ＣＯ３→Ｃｓ２ＣＯ３＋Ｌｉ２Ｏ
Ｃｓ２Ｏ＋Ｎａ２ＳＯ４→Ｎａ２Ｏ＋Ｃｓ２ＳＯ４
Ｃｓ２Ｏ＋２ＮａＮＯ３→Ｎａ２Ｏ＋２ＣｓＮＯ３
Ｃｓ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３→Ｃｓ２ＣＯ３＋Ｎａ２Ｏ
Ｃｓ２Ｏ＋Ｋ２ＳＯ４→Ｋ２Ｏ＋ＣｓＳＯ４
Ｃｓ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３→Ｃｓ２ＣＯ３＋Ｋ２Ｏ
Ｃｓ２Ｏ＋２ＫＮＯ３→Ｋ２Ｏ＋２ＣｓＮＯ３
【００２０】
なお、各物質の室温（２５℃）でのΔＧ（ｋＪ／ｍｏｌ）は以下の通りである。
Ｌｉ２ＳＯ４：−１４７１、Ｃｓ２ＳＯ４：−１５０６、Ｌｉ２ＣＯ３：−１２４３
Ｃｓ２ＣＯ３：−１２０１、
Ｎａ２ＳＯ４：−１４３２、Ｎａ２Ｏ：−４３７  ＮａＮＯ３：−５０２、
Ｎａ２ＣＯ３：−１１７０、
Ｋ２ＳＯ４：−１４９０、  Ｋ２Ｏ：−３８８、  Ｋ２ＣＯ３：−１１９７、
ＫＮＯ３：−５３４、
【００２１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る放射性物質の除去方法は、放射性Ｃｓを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓを除去するために用いる。放射性Ｃｓを含む粘土鉱物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｃｓが降りかかった土壌中に存在する。粘土鉱物としては、例えば、石英以外の長石、雲母、ゼオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、クリストバライト等が挙げられる。放射性Ｃｓを含むケイ酸塩化合物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｃｓで汚染された、人工又は天然のケイ酸塩化合物等が挙げられる。天然のケイ酸塩化合物は、草や木（枝、幹、葉など）が腐ったもの、腐葉土、などの中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。人工のケイ酸塩化合物は、森林や樹木等から出る枝、幹、葉などの焼却灰、木材などの各種廃材などの焼却灰、一般廃棄物などの焼却灰、下水道等の汚泥の焼却灰、等の中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。前記焼却の温度は、例えば、９００℃〜１０００℃以上で、１３００℃より低い温度である。人工のケイ酸塩化合物には、溶融スラグの中に含まれるケイ酸塩化合物が含まれる。溶融スラグは、前記焼却灰等を、さらに高温（１３００℃以上）で溶融したものを冷却して、固化させたものである。溶融スラグは、その冷却方法により、水冷スラグ、空冷スラグ、徐冷却スラグの3つに大別される。前記ケイ酸塩化合物には、溶融スラグが含まれる。前記ケイ酸塩化合物は、腐敗や焼却等によって、放射性Ｃｓと化合（結合）したものである。
【００２２】
本実施形態の除去方法は、粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、第１実施形態の除去剤とを含む混合液を撹拌して分散液を得る混合撹拌工程と、分散液から液体成分を分離除去する分離除去工程とを有する。混合液中の粘土鉱物又はケイ酸塩化合物の質量に対する有効成分である金属の塩の質量の比率は、土壌又はケイ酸塩化合物中の放射性物質の濃度にもよるが、１ｐｐｍ以上１０％以下が好ましい。汚染された塩（放射性Ｃｓのイオンの塩と、前記金属の塩の混合物）の量を最小限に抑えるためである。混合撹拌工程は高温であるほど早く進むが、混合撹拌工程における混合液の温度は、実用上２０℃以上１００℃以下が好ましい。また、混合撹拌工程にかける時間を長くすれば、放射性Ｃｓの除去量を増大することができる。
【００２３】
遠心分離等の機械的な分離方法では、液体成分に土壌が混入するおそれがあるため、分離除去工程では、濾膜を用いた濾過によって分散液から液体成分、すなわち濾液を分離除去することが好ましい。なお、混合撹拌工程と分離除去工程を繰り返すことによって、粘土鉱物からの放射性Ｃｓの除去量を増大させることができる。濾膜としては、例えば、濾紙、ガラス繊維濾紙、ポリエチレンまたはポリプロピレン等の樹脂、親水性処理を施した樹脂、等を用いたフィルタ、ニトロセルロース製フィルタ、セルロースアセテート製フィルタ、等や下記に挙げるものが挙げられる。
濾膜の構造は高い圧力に耐えるよう改良が進められ、現在では以下の何れかとなっている。
・中空糸膜（ちゅうくうしまく）
直径３〜７ミリメートル程度の太さで中が空胴の糸状に成型し、通常は糸の外側から内側へろ過する（逆のタイプもある）。
・スパイラル膜
１枚のろ過膜を、強度を保つための網など（サポートと呼ぶ）と重ね合わせ、２つ折りにして袋状に接着した後、縦一直線に切れ目を入れた集水管で袋の口を挟み、これを芯にしてロールケーキ状に巻く。ロールケーキの断面方向から加圧し、反対側の断面から濃縮水を、集水管から透過水を得る。
・チューブラー膜
中空円筒状で中空糸膜より太いもの。直径は最大数センチメートルのものまである。濃縮水の流速を高くでき不純物の膜表面への付着を防ぎやすい反面、これが仇ともなってエネルギーコストが高くなる上、設置面積が大きくなる。
また、濾膜の材質は主に以下の４種類が使われる。
・酢酸セルロース
最初に逆浸透膜用に開発された素材で、主に海水淡水化に使われている。不純物、特に微生物や有機物の膜への付着を防ぐために、ごく少量の次亜塩素酸などの薬品を流しながら使うのが一般的であるが、次亜塩素酸は膜をほとんど通過しないため、透過水には出てこない。
・芳香族ポリアミド
１９７０年代に実用化された。膜の操作圧（膜の透過側と給水側との圧力差から、浸透圧を差し引いたもの）が低い、塩類の阻止率が高い、膜からの不純物の溶け出しが少ない、などの特長を持つ反面、次亜塩素酸（日本の水道水には必ず含まれる）などの薬品や不純物の付着に弱いため、これらを予め除去しておくための念入りな前処理が欠かせない。浄水処理や工業用の純水・超純水の製造には不可欠な素材であるが、最近では操作圧の低さによるエネルギーコストの低減を狙って、海水淡水化や家庭用浄水器にも使われるケースが増えてきている。
・ポリビニルアルコール
最近では単独の素材として使われることは少なく、専ら芳香族ポリアミドを不純物の付着に強くするための複合材として用いられる。
・ポリスルホン
比較的堅牢だが塩類の阻止率が低いため、果汁や乳製品・化学薬品などの濃縮処理、および家庭用浄水器に使われたり、最近では孔を大きくして芳香族ポリアミドの膜サポート（重ね合わせて強度を増すための素材）や複合材としても多用されている。
【００２４】
分離除去工程を経て、固体成分は除染された粘土鉱物又はケイ酸塩化合物となり、液体成分は放射性Ｃｓのイオンが溶解した液体となる。逆浸透膜等を用いてこの液体成分を濃縮すれば、放射性Ｃｓのコンパクト化が図れ、放射性Ｃｓの保管や管理がしやすくなる。なお、本実施形態では、混合撹拌工程で粘土鉱物又はケイ酸塩化合物を含む分散液を作製しているが、実際の除染作業では、粘土鉱物を含む土壌又はケイ酸塩化合物と、水と、第１実施形態の除去剤を含む混合液を作製する。
【００２５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る放射性物質の除去剤は、放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去するために用いる。放射性Ｓｒを含む粘土鉱物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｓｒが降りかかった土壌中に存在する。粘土鉱物としては、例えば、石英以外の長石、雲母、ゼオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、クリストバライト等が挙げられる。放射性Ｓｒを含むケイ酸塩化合物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｓｒで汚染された、人工又は天然のケイ酸塩化合物等が挙げられる。天然のケイ酸塩化合物は、草や木（枝、幹、葉など）が腐ったもの、腐葉土、などの中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。人工のケイ酸塩化合物は、森林や樹木等から出る枝、幹、葉などの焼却灰、木材などの各種廃材などの焼却灰、一般廃棄物などの焼却灰、下水道等の汚泥の焼却灰、等の中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。前記焼却の温度は、例えば、９００℃〜１０００℃以上で、１３００℃より低い温度である。人工のケイ酸塩化合物には、溶融スラグの中に含まれるケイ酸塩化合物が含まれる。溶融スラグは、前記焼却灰等を、さらに高温（１３００℃以上）で溶融したものを冷却して、固化させたものである。溶融スラグは、その冷却方法により、水冷スラグ、空冷スラグ、徐冷却スラグの3つに大別される。前記ケイ酸塩化合物には、溶融スラグが含まれる。前記ケイ酸塩化合物は、腐敗や焼却等によって、放射性Ｓｒと化合（結合）したものである。
【００２６】
本実施形態の除去剤は、Ｓｒとイオン交換されるアルカリ土類金属であるＭｇおよびＣａ、ならびにアルカリ金属ではあるが、アルカリ土類金属に近い特性を持つＬｉの中から選択される金属の塩の少なくとも一種を有効成分とする。すなわち、本実施形態の除去剤は、Ｍｇ、Ｃａ、およびＬｉの中から選択される金属の塩の少なくとも一種の粉体であってもよいし、これらの金属の塩の水溶液であってもよい。また、本実施形態の除去剤は、これら金属の塩が複数含まれていてもよい。さらに、本実施形態の除去剤は、必要に応じて各種添加剤が含まれていてもよい。
【００２７】
金属の塩としては、例えば、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属硫酸水素塩、金属炭酸塩、金属炭酸水素塩、金属リン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、安全性、価格、および入手しやすさ等の面で優れているＭｇ（ＮＯ３）２、ＭｇＳＯ４、ＭｇＣＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＳＯ４、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、またはこれらの含水塩が好ましい。添加剤としては、フッ酸や酸性フッ化アンモニウム等が挙げられる。
【００２８】
本実施形態の除去剤が、放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去できるメカニズムは、第１実施形態と同様である。すなわち、下記の各化学反応式は、右辺全体のΔＧの方が左辺全体のΔＧより小さいため、左辺から右辺に進行すると予想でき、放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去するためにＭｇ（ＮＯ３）２、ＭｇＳＯ４、ＭｇＣＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＳＯ４、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、およびＬｉ３ＰＯ４が有効であることが分かる。
【００２９】
ＳｒＯ＋ＭｇＣＯ３→ＳｒＣＯ３＋ＭｇＯ
ＳｒＯ＋ＣａＣＯ３→ＳｒＣＯ３＋ＣａＯ
ＳｒＯ＋ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ→ＳｒＳＯ４＋ＣａＯ
ＳｒＯ＋Ｍｇ（ＮＯ３）２→Ｓｒ（ＮＯ３）２＋ＭｇＯ
ＳｒＯ＋Ｃａ（ＮＯ３）２→Ｓｒ（ＮＯ３）２＋ＣａＯ
ＳｒＯ＋ＭｇＳＯ４→ＳｒＳＯ４＋ＭｇＯ
ＳｒＯ＋２ＬｉＮＯ３→Ｓｒ（ＮＯ３）２＋Ｌｉ２Ｏ
ＳｒＯ＋Ｌｉ２ＳＯ４→ＳｒＳＯ４＋Ｌｉ２Ｏ
ＳｒＯ＋Ｌｉ２ＣＯ３→ＳｒＣＯ３＋Ｌｉ２Ｏ
【００３０】
なお、各物質のΔＧ（ｋＪ／ｍｏｌ）は以下の通りである。
ＳｒＯ：−８０１、  ＭｇＣＯ３：−１１３１、  ＳｒＣＯ３：−１２４９
ＭｇＯ：−６１０、  ＣａＣＯ３：−１２３５、  ＣａＯ：−６１２
ＣａＳＯ４：−１４６６、  ＳｒＳＯ４：−１４８８
Ｍｇ（ＮＯ３）２：−８４０、  Ｓｒ（ＮＯ３）２：−１０３６
Ｃａ（ＮＯ３）２：−９９６、  ＭｇＳＯ４：−１３１２
【００３１】
なお、原発事故等によって汚染された土壌中には、放射性Ｃｓおよび放射性Ｓｒが含まれる可能性が高い。しかがって、原発事故等によって汚染された土壌中から放射性Ｃｓおよび放射性Ｓｒを同時に除去する場合には、第１実施形態の除去剤と本実施形態の除去剤を混合するのが好ましい。この場合、有効成分として、陰イオンが共通である金属の塩を選べばよい。塩同士が反応して除去効率を低下するのを防げるからである。
【００３２】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る放射性物質の除去方法は、放射性Ｓｒを含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｓｒを除去するために用いる。放射性Ｓｒを含む粘土鉱物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｓｒが降りかかった土壌中に存在する。粘土鉱物としては、例えば、石英以外の長石、雲母、ゼオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、クリストバライト等が挙げられる。放射性Ｓｒを含むケイ酸塩化合物は、例えば、原発事故等によって放射性Ｓｒで汚染された、人工又は天然のケイ酸塩化合物等が挙げられる。天然のケイ酸塩化合物は、草や木（枝、幹、葉など）が腐ったもの、腐葉土、などの中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。人工のケイ酸塩化合物は、森林や樹木等から出る枝、幹、葉などの焼却灰、木材などの各種廃材などの焼却灰、一般廃棄物などの焼却灰、下水道等の汚泥の焼却灰、等の中に含まれるケイ酸塩化合物が挙げられる。前記焼却の温度は、例えば、９００℃〜１０００℃以上で、１３００℃より低い温度である。人工のケイ酸塩化合物には、溶融スラグの中に含まれるケイ酸塩化合物が含まれる。溶融スラグは、前記焼却灰等を、さらに高温（１３００℃以上）で溶融したものを冷却して、固化させたものである。溶融スラグは、その冷却方法により、水冷スラグ、空冷スラグ、徐冷却スラグの3つに大別される。前記ケイ酸塩化合物には、溶融スラグが含まれる。前記ケイ酸塩化合物は、腐敗や焼却等によって、放射性Ｓｒと化合（結合）したものである。
【００３３】
本実施形態の除去方法は、粘土鉱物又はケイ酸塩化合物と、水と、第３実施形態の除去剤とを含む混合液を撹拌して分散液を得る混合撹拌工程と、分散液から液体成分を分離除去する分離除去工程とを有する。混合液中の粘土鉱物又はケイ酸塩化合物の質量に対する有効成分である金属の塩の質量の比率は、土壌又はケイ酸塩化合物中の放射性物質の濃度にもよるが、０．００００１以上０．５以下が好ましい。汚染された塩（放射性Ｓｒのイオンの塩と、前記金属の塩の混合物）の量を最小限に抑えるためである。混合撹拌工程は高温であるほど早く進むが、混合撹拌工程における混合液の温度は、オートクレーブ等を用いて、高温にすれば反応速度は飛躍的に増大し、（アレニウスプロットに載る）スループットは大幅に改善するが、同時に高圧になるため爆発の危険、高温の蒸気が漏えいして作業員が負傷したり、他の装置類に損害を与える傾向があるため、実用上２０℃以上１００℃以下が好ましい。もちろん安全なオートクレーブができればそれを使うに越したことはない。また、混合撹拌工程にかける時間を長くすれば、放射性Ｃｓの除去量を増大することができる。
【００３４】
第２実施形態と同様の理由で、分離除去工程では、濾膜を用いた濾過によって分散液から液体成分を分離除去することが好ましい。濾膜としては、第２実施形態で用いられるものが挙げられる。なお、混合撹拌工程と分離除去工程を繰り返すことによって、粘土鉱物又はケイ酸塩化合物からの放射性Ｓｒの除去量を増大させることができる。
【００３５】
分離除去工程を経て、固体成分は除染された粘土鉱物又はケイ酸塩化合物となり、液体成分は放射性Ｓｒのイオンが溶解した液体となる。逆浸透膜等を用いてこの液体成分を濃縮すれば、放射性Ｃｓのコンパクト化が図れ、放射性Ｓｒの保管や管理がしやすくなる。なお、本実施形態では、混合撹拌工程で粘土鉱物又はケイ酸塩化合物を含む分散液を作製しているが、実際の除染作業では、粘土鉱物を含む土壌又はケイ酸塩化合物と、水と、第１実施形態の除去剤を含む混合液を作製する。
【００３６】
なお、放射性Ｃｓおよび放射性Ｓｒの両方を含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓおよび放射性Ｓｒを除去するには、第１実施形態の除去剤と第３実施形態の除去剤とを組み合わせた除去剤を用いることも可能である。また、放射性Ｃｓおよび放射性Ｓｒの両方を含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性Ｃｓおよび放射性Ｓｒを除去するには、第２実施形態の除去方法と第４実施形態の除去方法を順不同で両方実施してもよい。なお、放射性Ｃｓおよび放射性Ｓｒの両方を含む粘土鉱物又はケイ酸塩化合物から放射性物質を除去する場合、放射性Ｃｓのみ、あるいは、放射性Ｓｒのみ、を除去することができる。この場合、例えば、放射性Ｃｓを第一優先で除去できる。
【実施例】
【００３７】
１．放射性Ｃｓを含む粘土鉱物の除染
５００ｍｌの蓋付きＰＰ製密閉容器内に測定試料を入れ、この容器をＧＭカウンター（Ｃｏｌｉｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製  ＧｍｂＨ：Ｖｅｒｓｉｏｎ  Ｎｏ．：Ｊ２８０−１Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｓｃａｎｎｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ９００）上に置いて、３０分以上放置した。その後、ＧＭカウンターを用いて、容器から発生する放射線量を測定間隔１分で１０回測定した。これら１０回の測定値の平均をその試料の放射線量とした。なお、このＧＭカウンターでは、放射性Ｃｓの放射線量は測定できるが、放射性Ｓｒの放射線量は精度よく測定できない。
【００３８】
本実施例で用いた各試薬の製造元、製品名、および純度等は、以下のとおりである。
ＬｉＮＯ３：関東化学社製  硝酸リチウム  鹿一級  純度＞９８％
Ｌｉ２ＳＯ４：関東化学社製  硫酸リチウム一水和物  鹿一級  純度＞９８．５％
Ｌｉ２ＣＯ３：関東化学社製  炭酸リチウム  鹿一級  純度＞９８．５％
Ｎａ２ＳＯ４：関東化学社製  硫酸ナトリウム  鹿一級  純度＞９８．５％
ＮａＮＯ３：関東化学社製  硝酸ナトリウム  鹿一級  純度＞９８％
ＮａＨＣＯ３：関東化学社製  炭酸水素ナトリウム  鹿一級  純度＞９９％
Ｎａ２ＣＯ３：関東化学社製  炭酸ナトリウム  鹿一級  純度＞９９％
Ｋ２ＳＯ４：関東化学社製  硫酸カリウム  鹿一級  純度＞９８．５％
Ｋ２ＣＯ３：関東化学社製  炭酸ナトリウム  鹿一級  純度＞９９．５％
ＫＮＯ３：関東化学社製  硝酸カリウム  鹿一級  純度＞９８％
ＮＨ４・ＨＦ：関東化学社製  酸性フッ化アンモニウム  鹿一級  純度＞９７％
Ｍｇ（ＮＯ３）２：関東化学社製  硝酸マグネシウム六水和物  鹿一級  純度＞９８％
【００３９】
実施例１：地点Ａの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
ある地点Ａから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌４４ｇを容器に入れて放射線量を測定したところ０．１４μＳｖ／ｈだった。
【００４０】
（Ｃ）水洗浄
まず、地点Ａの土壌４３．６ｇ（その土壌重量にて放射線量０．１４μＳｖ／ｈ）を容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。つぎに、この試料を５分間撹拌した後、濾紙を用いて濾過し、残渣の放射線量を測定したところ０．１４μＳｖ／ｈだった。水洗浄では放射性Ｃｓが除去されないことが分かった。
【００４１】
（Ｄ）Ｋ２ＣＯ３洗浄
まず、地点Ａの土壌を４２．６ｇ（その土壌重量にて放射線量０．１４μＳｖ／ｈ）、Ｋ２ＣＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。つぎに、容器の内壁に沿って、かきまぜ棒でこの試料を１００回撹拌して、土壌の粒子を均一に分散させた後、１０時間放置した。その後、合計２Ｌ以上の水を用いて１０回以上濾紙を用いて濾過し、残渣の放射線量を測定したところ０．０９μＳｖ／ｈだった。
【００４２】
なお、実施例１（Ｅ）から実施例１（Ｇ）、実施例２（Ｃ）から実施例２（Ｅ）、実施例３（Ｃ）、実施例４（Ｃ）から実施例２（Ｅ）、実施例５（Ｂ）から実施例５（Ｆ）、実施例６（Ｃ）から実施例６（Ｈ）、実施例７（Ｃ）から実施例７（Ｅ）、および実施例８（Ｃ）から実施例８（Ｆ）も同様に、１００回撹拌、１０時間放置、および合計２Ｌ以上の水での１０回以上濾過を行った。
【００４３】
（Ｅ）Ｋ２ＳＯ４洗浄
まず、地点Ａの土壌を４１．９ｇ（その土壌重量にて放射線量０．０９μＳｖ／ｈ）、Ｋ２ＳＯ４を１ｇ容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０９μＳｖ／ｈだった。
【００４４】
（Ｆ）ＮａＨＣＯ３洗浄
まず、地点Ａの土壌を４１．３ｇ（その重量にて放射線量０．０９μＳｖ／ｈ）、ＮａＨＣＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０７μＳｖ／ｈだった。
【００４５】
（Ｇ）Ｌｉ２ＳＯ４洗浄
まず、地点Ａの土壌を３９．４ｇ（その重量にて放射線量０．０７μＳｖ／ｈ）、ＬｉＳＯ４を１ｇ容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０５μＳｖ／ｈだった。
【００４６】
実施例２：地点Ａの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
まず、ある地点Ａから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌４０ｇを容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、濾過した後の残渣の放射線量を測定したところ０．１７μＳｖ／ｈだった。
【００４７】
（Ｃ）Ｎａ２ＳＯ４洗浄
まず、地点Ａの土壌を３８．７ｇ（その重量にて放射線量０．１７μＳｖ／ｈ）、Ｎａ２ＳＯ４を１ｇ容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１２μＳｖ／ｈだった。
【００４８】
（Ｄ）ＮａＮＯ３洗浄
まず、地点Ａの土壌を３８ｇ（その重量にて放射線量０．１２μＳｖ／ｈ）、ＮａＮＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１１μＳｖ／ｈだった。
【００４９】
（Ｅ）Ｌｉ２ＣＯ３洗浄
まず、地点Ａの土壌を３８ｇ（その重量にて放射線量０．１１μＳｖ／ｈ）、Ｌｉ２ＣＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が１５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０９μＳｖ／ｈだった。
【００５０】
実施例３：地点Ｂの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
まず、ある地点Ｂから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌１２０ｇを容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、濾過した後の残渣の放射線量を測定したところ０．１０μＳｖ／ｈだった。
【００５１】
（Ｃ）Ｌｉ２ＳＯ４洗浄
まず、地点Ｂの土壌を１２０ｇ（その重量にて放射線量０．１０μＳｖ／ｈ）、Ｌｉ２ＳＯ４を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
【００５２】
実施例４：地点Ａの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
まず、ある地点Ａから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌４７ｇを容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、濾過した後の残渣の放射線量を測定したところ０．２０μＳｖ／ｈだった。
【００５３】
（Ｃ）ＬｉＮＯ３洗浄（１回目）
まず、地点Ａの土壌を４５ｇ（その重量にて放射線量０．２０μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１５μＳｖ／ｈだった。
【００５４】
（Ｄ）ＬｉＮＯ３洗浄（２回目）
上記実施例４（Ｃ）で得られた土壌を４１ｇ（その重量にて放射線量０．１５μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０６μＳｖ／ｈだった。
【００５５】
（Ｅ）ＬｉＮＯ３洗浄（３回目）
上記実施例４（Ｄ）で得られた土壌を３９．９ｇ（その重量にて放射線量０．０６μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
【００５６】
実施例５：地点Ａの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）ＫＮＯ３洗浄（１回目）
まず、ある地点Ａから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌を４５．１ｇ、ＫＮＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１５μＳｖ／ｈだった。
【００５７】
（Ｃ）ＬｉＮＯ３洗浄（２回目）
上記実施例５（Ｂ）で得られた土壌を４４．４ｇ（その重量にて放射線量放射線量０．１５μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０７μＳｖ／ｈ）だった。
【００５８】
（Ｄ）Ｋ２ＳＯ４洗浄
上記実施例５（Ｃ）で得られた土壌を４４ｇ（その重量にて放射線量放射線量０．１５μＳｖ／ｈ）、Ｋ２ＳＯ４を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１１μＳｖ／ｈだった。
【００５９】
（Ｅ）Ｌｉ２ＳＯ４＋ＬｉＮＯ３洗浄
上記実施例５（Ｄ）で得られた土壌を４３．９ｇ（その重量にて放射線量０．１１μＳｖ／ｈ）、Ｌｉ２ＳＯ４とＬｉＮＯ３を各１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１０μＳｖ／ｈだった。
【００６０】
（Ｆ）Ｋ２ＳＯ４＋Ｎａ２ＣＯ３＋Ｌｉ２ＳＯ４＋Ｋ２ＣＯ３洗浄
上記実施例５（Ｅ）で得られた土壌を４３．５ｇ（その重量にて放射線量放射線量０．１０μＳｖ／ｈ）、Ｋ２ＳＯ４を０．２３ｇ、Ｎａ２ＣＯ３を０．２８５ｇ、Ｌｉ２ＳＯ４を０．２４２ｇ、Ｋ２ＣＯ３を０．４２３ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０８μＳｖ／ｈだった。
【００６１】
実施例６：地点Ａと地点Ｂの混合土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
まず、ある地点Ａから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌と、ある地点Ｂから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌とを混合した混合土壌１７４ｇを容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、濾過した後の残渣の放射線量を測定したところ０．２４μＳｖ／ｈだった。
【００６２】
（Ｃ）Ｌｉ２ＳＯ４洗浄（１回目）
上記実施例６（Ｂ）で得られた混合土壌を１７３ｇ（その重量にて放射線量０．２４μＳｖ／ｈ）、Ｌｉ２ＳＯ４を１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１８μＳｖ／ｈだった。
【００６３】
（Ｄ）ＬｉＮＯ３洗浄（１回目）
上記実施例６（Ｃ）で得られた混合土壌を１６７ｇ（その重量にて放射線量０．１８μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を４ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１６μＳｖ／ｈだった。
【００６４】
（Ｅ）Ｌｉ２ＳＯ４洗浄（２回目）
上記実施例６（Ｄ）で得られた混合土壌を１６４ｇ（その重量にて放射線量０．１６μＳｖ／ｈ）、Ｌｉ２ＳＯ４を４ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１２μＳｖ／ｈだった。
【００６５】
（Ｆ）Ｌｉ２ＳＯ４洗浄（３回目）
上記実施例６（Ｅ）で得られた混合土壌を１５８ｇ（その重量にて放射線量０．１２μＳｖ／ｈ）、Ｌｉ２ＳＯ４を４．０１２ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１０μＳｖ／ｈだった。
【００６６】
（Ｇ）ＬｉＮＯ３洗浄（２回目）
上記実施例６（Ｆ）で得られた混合土壌を１５５ｇ（その重量にて放射線量０．１０μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を０．０８１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０９μＳｖ／ｈだった。
【００６７】
（Ｈ）ＮＨ４・ＨＦ洗浄
上記実施例６（Ｇ）で得られた混合土壌を１５３ｇ（その重量にて放射線量０．０９μＳｖ／ｈ）、ＮＨ４・ＨＦを０．０５５ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０６μＳｖ／ｈだった。
【００６８】
実施例７：地点Ｃの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
ある地点Ｃから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌７３ｇを容器に入れて放射線量を測定したところ０．２１μＳｖ／ｈだった。
（Ｃ）水洗浄
上記実施例７（Ｂ）で得られた土壌７２ｇ（その重量にて放射線量０．２１μＳｖ／ｈ）を容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．２０μＳｖ／ｈだった。
【００６９】
（Ｄ）ＫＮＯ３洗浄
上記実施例７（Ｃ）で得られた土壌を１６７ｇ（その重量にて放射線量０．２０μＳｖ／ｈ）、ＫＮＯ３を１．９９３ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１３μＳｖ／ｈだった。
【００７０】
（Ｅ）Ｋ２ＳＯ４洗浄
上記実施例７（Ｄ）で得られた混合土壌を６９ｇ（その重量にて放射線量０．１３μＳｖ／ｈ）、Ｋ２ＳＯ４を２．００４ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０９μＳｖ／ｈだった。
【００７１】
実施例８：地点Ａの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０４μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
ある地点Ａから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌５３ｇを容器に入れて放射線量を測定したところ０．１９μＳｖ／ｈだった。
【００７２】
（Ｃ）水洗浄
上記実施例８（Ｂ）で得られた土壌５２ｇ（その重量にて放射線量０．１９μＳｖ／ｈ）を容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１９μＳｖ／ｈだった。
【００７３】
（Ｄ）ＫＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２洗浄
上記実施例８（Ｃ）で得られた土壌を５１ｇ（その重量にて放射線量０．１９μＳｖ／ｈ）、にＫＮＯ３を２．０１５ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２を３．０３９ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１０μＳｖ／ｈだった。
【００７４】
（Ｅ）Ｋ２ＳＯ４洗浄
上記実施例８（Ｄ）で得られた土壌を４８ｇ（その重量にて放射線量０．１０μＳｖ／ｈ）、にＫ２ＳＯ４を５．００ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０９μＳｖ／ｈだった。
【００７５】
（Ｆ）ＫＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２＋ＮＨ４・ＨＦ加熱洗浄
上記実施例８（Ｅ）で得られた土壌を４８ｇ（その重量にて放射線量０．０９μＳｖ／ｈ）、ＫＮＯ３を１ｇ、ＭｇＮＯ３を１ｇ、ＮＨ４・ＨＦを０．５ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加し、７６℃で３０分間加熱した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０７μＳｖ／ｈだった。
【００７６】
実施例８−２：地点Ａの土壌の除染
（Ａ）ブランク
容器内に空気を入れて放射線量を測定したところ０．０５μＳｖ／ｈだった。
（Ｂ）イニシャル
ある地点Ａから入手した、放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌１５２ｇを容器に入れて放射線量を測定したところ０．１６μＳｖ／ｈだった。
【００７７】
（Ｃ）水洗浄
上記実施例８−２（Ｂ）で得られた土壌１５２ｇ（その重量にて放射線量０．１６μＳｖ／ｈ）を容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１６μＳｖ／ｈだった。
【００７８】
（Ｄ）ＬｉＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ加熱洗浄（１回目）
上記実施例８−２（Ｃ）で得られた土壌を１５２ｇ（その重量にて放射線量０．１６μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加し、１００℃で３０分間加熱した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１２μＳｖ／ｈだった。
【００７９】
（Ｅ）ＬｉＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ加熱洗浄（２回目）
上記実施例８−２（Ｄ）で得られた土壌を１５２ｇ（その重量にて放射線量０．１２μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加し、１００℃で３０分間加熱した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．１０μＳｖ／ｈだった。
【００８０】
（Ｆ）ＬｉＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ加熱洗浄（３回目）
上記実施例８−２（Ｅ）で得られた土壌を１５２ｇ（その重量にて放射線量０．１０μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加し、１００℃で３０分間加熱した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０９μＳｖ／ｈだった。
【００８１】
（Ｇ）ＬｉＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ加熱洗浄（４回目）
上記実施例８−２（Ｆ）で得られた土壌を１５２ｇ（その重量にて放射線量０．０９μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加し、１００℃で２時間加熱した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０８μＳｖ／ｈだった。
【００８２】
（Ｈ）ＬｉＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ加熱洗浄（５回目）
上記実施例８−２（Ｇ）で得られた土壌を１５２ｇ（その重量にて放射線量０．０８μＳｖ／ｈ）、ＬｉＮＯ３を１ｇ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを１ｇ容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加し、１００℃で３時間加熱した。そして、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定したところ０．０７μＳｖ／ｈだった。
さらに、上記（Ｈ）の土壌を（Ｈ）と同じ操作を繰り返し、さらに４時間処理したところ残渣の放射線量を測定したところブランク（自然放射線量）と同じ、０．０４だった。
【００８３】
実施例９：地点Ａとは異なる地域の土壌の除染
新規に得られた放射性物質で汚染された土壌Iを乾燥し、十分に混合して、各６０gに４つ（（１）、（２）、（３）、（４））に分けた。この各６０gの土壌６０gの放射線量は０．３０μＳｖ／ｈｒであった。その時の空容器を含めたブランク放射線量は０．０４であった。）（その重量にて放射線量０．３０μＳｖ／ｈ）を容器に入れ、全容量が３５０ｍｌとなるように水を追加した。そして、各容器には、Ｋ２ＳＯ４  ０．５ｇ＋ＭｇＳＯ４  ０．３gを正確に計り、十分に混合したのち、上記実施例１（Ｄ）と同様の処理をしてから残渣の放射線量を測定した、ただし、（１）の土壌の処理条件は４０℃、１６時間、（２）の土壌の処理条件は、６０℃、１５時間、（３）の条件は、８０℃、４時間、（４）の条件は１００℃、４時間で行った。
平均値−ブランク値（０．０４μＳｖ／ｈ）を求めた結果、（１）は０．０７μＳｖ／ｈ、（２）は０．０４μＳｖ／ｈ、（３）は０．０６μＳｖ／ｈ、同様に（４）は０．０２μＳｖ／ｈであった。
これをアレニウスプロットに載せると完全にアレニウスプロットに乗ることが分かった（図１参照）。
図１に示す式から、活性化エネルギーは３４．２ＫＪ／モル、速度定数Ａは２．６５であることが分かった。
【００８４】
２．Ｓｒを含む粘土鉱物からのＳｒ除去
放射性Ｓｒを含む粘土鉱物のモデルとして、各種粘土鉱物にＳｒ（ＮＯ３）２を添加したものを用いた。すなわち、各種粘土鉱物を乳鉢で粉砕した後、Ｓｒ（ＮＯ３）２を添加し、水洗浄したものがモデル粘土鉱物である。このモデル粘土鉱物が本発明の除去剤で洗浄する前の試料である。まず、除去剤で洗浄する前の試料のＳｒ含有量（ａｔｍ％（以下同じ））を測定した。つぎに、除去剤でこのモデル粘土鉱物を洗浄した後に、Ｓｒ含有量を測定した。洗浄前と洗浄後の各Ｓｒ含有量の変化から、除染効果を評価した。
【００８５】
除去剤での洗浄は、例えば、以下のようにして行った。まず、本発明の除去剤で洗浄する前のモデル粘土鉱物と、除去剤を容器に入れ、水を追加した。つぎに、この試料を撹拌した後、１０時間室温（２５℃）で放置した。そして、合計２Ｌ以上の水を用いて１０回以上濾過した。このときの残差が、本発明の除去剤で洗浄した後の試料となる。なお、除去剤で洗浄した後の試料を、除去剤で洗浄する前の試料として再利用する場合がある。
【００８６】
Ｓｒ含有量の測定は、蛍光Ｘ線分析装置（日本電子株式会社  ＪＳＸ−３１００Ｒ  ＩＩ  エネルギー分散形蛍光Ｘ線分析装置）を用いた。測定条件は以下のとおりである。
管電圧：５０．０００ｋＶ          管電流：０．５８５ｍＡ
リアルタイム：１６０．４３秒      デッドタイム：３８％
ライブタイム：１００．００秒      計数率：２４７２８Ｃｏｕｎｔｓ／秒
プリセット：ライブタイム１００．００秒      エネルギー範囲：０−４１ｋｅＶ
ＰＨＡモード：Ｔ２      雰囲気：ＶＡＣ
光学系条件は以下のとおりである。
コリメータ：３．０００ｍｍ      フィルタ：Ｏｐｅｎ
【００８７】
本実施例で用いた各試薬および各粘土鉱物の製造元、製品名、および純度等は、以下のとおりである。
Ｓｒ（ＮＯ３）２：関東化学社製  硝酸ストロンチウム  鹿1級  純度＞９８％
Ｍｇ（ＮＯ３）２：関東化学社製  硝酸マグネシウム  鹿1級  純度＞９８％
Ｃａ（ＮＯ３）２：関東化学社製  硝酸カルシウム四水和物  鹿1級  純度＞９８％
バーミキュライト（黒雲母）：べルミテック株式会社製  スーパーファイン１号品
ベントナイト：ク二ミネ工業株式会社製  クニピアＦ
ゼオライト：ネオナイト社製  島根県産ゼオライト  ネオナイト
【００８８】
実施例１０：Ｓｒ（ＮＯ３）２添加バーミキュライト(黒雲母）の洗浄
（１）Ｍｇ（ＮＯ３）２洗浄
洗浄前のＳｒ含有量：０．９％    洗浄後のＳｒ含有量：０．１％
（２）Ｃａ（ＮＯ３）２洗浄
洗浄前のＳｒ含有量：０．０６％    洗浄後のＳｒ含有量：０．０４％
【００８９】
実施例１１：Ｓｒ（ＮＯ３）２添加ベントナイトの洗浄
（１）Ｍｇ（ＮＯ３）２洗浄
洗浄前のＳｒ含有量：２７％    洗浄後のＳｒ含有量：９％
（２）Ｃａ（ＮＯ３）２洗浄
洗浄前のＳｒ含有量：９％    洗浄後のＳｒ含有量：４％
（３）ＣａＣＯ３洗浄
洗浄前のＳｒ含有量：２７％    洗浄後のＳｒ含有量：３％
【００９０】
実施例１２：Ｓｒ（ＮＯ３）２添加ゼオライトの洗浄
（１）Ｃａ（ＮＯ３）２加熱洗浄
１００℃で３０分洗浄した。
洗浄前のＳｒ含有量：１０．７％    洗浄後のＳｒ含有量：６．５％
（２）Ｃａ（ＮＯ３）２＋ＮＨ４・ＨＦ洗浄
洗浄前のＳｒ含有量：１０．７％    洗浄後のＳｒ含有量：４．６％
【００９１】
３．Ｃｓを含む粘土鉱物からのＣｓ除去
上記Ｓｒを含む粘土鉱物からのＳｒ除去と同様にして、Ｃｓを含む粘土鉱物からのＣｓ除去を評価した。なお、本実施例で用いた各試薬および各粘土鉱物の製造元、製品名、および純度等は、以下のとおりである。
ＣｓＮＯ３：関東化学社製  硝酸セシウム  鹿一級  純度＞９９．９９％
Ｌｉ（ＮＯ３）２：関東化学社製  硝酸リチウム  鹿一級  純度＞９８％
Ｋ２ＳＯ４：関東化学社製  硫酸カリウム  鹿一級  純度  ＞９８．５％
ゼオライト：ネオナイト社製  島根県産ゼオライト  ネオナイト
【００９２】
実施例１３：ＣｓＮＯ３添加ゼオライトの洗浄
（１）Ｌｉ（ＮＯ３）２加熱洗浄
７６℃で３０分洗浄した。
洗浄前のＣｓ含有量：１６．９％    洗浄後のＣｓ含有量：１６．０％
（２）Ｋ２ＳＯ４洗浄
洗浄前のＣｓ含有量：１７．２％    洗浄後のＣｓ含有量：１３．０％
【００９３】
（３）Ｋ２ＳＯ４加熱洗浄
７６℃で３０分洗浄した。
洗浄前のＣｓ含有量：１７．２％    洗浄後のＣｓ含有量：１３．５％
（４）Ｋ２ＳＯ４＋ＮＦ４・ＨＦ洗浄
洗浄前のＣｓ含有量：１７．２％    洗浄後のＣｓ含有量：１１．７％
【００９４】
４．放射性Ｓｒを含む粘土鉱物の除染
ある地点Ｂから入手した、放射性Ｓｒが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌について、除去剤で洗浄する前と除去剤で洗浄した後の各Ｓｒ含有量を、蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定した。本実施例は、Ｓｒを含む粘土鉱物からのＳｒ除去の実施例とほぼ同様にして行った。なお、本実施例で用いた各試薬および各粘土鉱物の製造元、製品名、および純度等は、以下のとおりである。
ＬｉＮＯ３：関東化学社製  硝酸リチウム  鹿一級  純度＞９８％
Ｍｇ（ＮＯ３）２：関東化学社製  硝酸マグネシウム六水和物  鹿一級  純度＞９８％
【００９５】
実施例１４：ＬｉＮＯ３＋Ｍｇ（ＮＯ３）２洗浄
洗浄前のＳｒ含有量：０．１０％    洗浄後のＳｒ含有量：０．０８％
【００９６】
実施例１５〜２３
上記実施例１〜９において、「放射性Ｃｓが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌」および「土壌」、あるいは、「放射性Ｓｒが取り込まれた粘土鉱物を含む土壌」および「土壌」、に替えて、「放射性Ｃｓが取り込まれたケイ酸塩化合物を含む焼却灰」および「焼却灰」、あるいは、「放射性Ｓｒが取り込まれたケイ酸塩化合物を含む焼却灰」および「焼却灰」、を除染対象物としたこと以外は、上記実施例１〜８−２と同様にして除染を行った。
その結果、「放射性Ｃｓが取り込まれたケイ酸塩化合物を含む焼却灰」および「放射性Ｓｒが取り込まれたケイ酸塩化合物を含む焼却灰」についても、上記実施例１〜８−２と同様に、同程度に除染が可能であることを確認した。
【００９７】
なお、解離したＣｓ、Ｓｒイオンを含む塩の水溶液から再度放射性セシウム、放射性ストロンチウムを回収するには、粉末状（粒径６０ミクロン径以下）で再回収、ナノレベルオーダーのフェロシアン化鉄で、Ｃｓイオンのみであるが、回収することができる。
さらには、逆浸透膜にてＣｓ、Ｓｒイオンを含む溶液を濃縮（約６０−８０％まで）させて、回収しても良く、さらにその濃縮液の水分を蒸発乾固して、Ｃｓ、Ｓｒの塩及び過剰に添加した添加剤を回収することができる。
回収した放射性Ｃｓ、Ｓｒの塩もしくは水溶液の量（カサ）はできるだけ少ないことが望ましいので、除染剤の量はできるだけ少ないほうが望ましい。
【００９８】
以上より、本発明の除去剤および除去方法は、優れた効果を有することが分かった。
【図１】
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