(57)【要約】【課題】汚染土壌や汚染水に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収可能な方法を提供する。【解決手段】汚染土壌から剥ぎ取った表土、水田、又は、汚染水等の汚染対象に、有機酸又は有機酸の水溶液を添加して、汚染対象に含まれる放射性物質をキレート作用によって液中に抽出させて抽出溶液を得るものとし、得られた抽出溶液にさらに凝縮剤を添加して、抽出溶液に含まれる放射性物質を凝縮剤中に取り込んでゲル化させるものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染対象に有機酸又は有機酸の水溶液を添加して抽出溶液を得る、抽出工程を備える、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法。
【請求項２】
前記汚染対象が、汚染土壌から剥ぎ取った表土、水田、又は、汚染水である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記抽出溶液に凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程をさらに備える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記凝縮剤添加工程の前に、前記抽出溶液の一部を蒸発除去する、蒸発工程をさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記凝縮剤添加工程の後に、前記抽出溶液を蒸発除去し、前記凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程をさらに備える、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記抽出溶液の蒸発除去による蒸発物を捕捉する、捕捉工程をさらに備える、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記ゲル化工程の後、ゲル化した前記凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程をさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ゲル化工程の後、ゲル化した前記凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程をさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記有機酸が、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、酢酸、蓚酸、フマル酸、コハク酸、ムギネ酸、乳酸及びグリコール酸からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記凝縮剤が、カラギーナン、アルギン酸塩、ペクチン、グアーガム（グァーガム）、キサンタンガム、タマリンドガム、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、アガロース、ヘパリン、ヒアルロン酸、キシログルカン、ガラクトマンナン、グルコマンナン、サクラン、デキストラン、デキストリン、マルトース、シクロデキストリン、グルコース、フコイダン、プルラン、ラムナン硫酸、レンチナン及びゲル化剤からなる群より選ばれるいずれか一つ、又は、それらの混合物である、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を含む汚染溶液に、凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程を備える、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法。
【請求項１２】
汚染土壌の表土に有機酸又は有機酸の水溶液を添加して抽出溶液を得る、抽出工程をさらに備え、該抽出溶液を前記汚染溶液として用いる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
汚染水田に有機酸又は有機酸の水溶液を導入し、代掻きの後、水田中の水溶液を前記汚染溶液として回収する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記凝縮剤添加工程の前に、前記汚染溶液の一部を蒸発除去する、蒸発工程をさらに備える、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記凝縮剤添加工程の後に、前記汚染溶液を蒸発除去し、前記凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程をさらに備える、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記汚染溶液の蒸発除去による蒸発物を捕捉する、捕捉工程をさらに備える、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ゲル化工程の後、ゲル化した前記凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ゲル化工程の後、ゲル化した前記凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記有機酸が、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、酢酸、蓚酸、フマル酸、コハク酸、ムギネ酸、乳酸及びグリコール酸からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記凝縮剤が、カラギーナン、アルギン酸塩、ペクチン、グアーガム（グァーガム）、キサンタンガム、タマリンドガム、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、アガロース、ヘパリン、ヒアルロン酸、キシログルカン、ガラクトマンナン、グルコマンナン、サクラン、デキストラン、デキストリン、マルトース、シクロデキストリン、グルコース、フコイダン、プルラン、ラムナン硫酸、レンチナン及びゲル化剤からなる群より選ばれるいずれか一つ、又は、それらの混合物である、請求項１１〜１９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌や汚染水中に含まれる放射性アルカリ金属（放射性セシウム等）や放射性アルカリ土類金属（放射性ストロンチウム等）の分離回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性セシウム等の放射性物質は、広く土壌に浸透して土壌中の鉱物に吸着固定されるため、長期に亘って農地を汚染することが懸念されている。例えば、土壌に含まれる粘土鉱物はセシウムを固定し易く、特にゼオライトにあっては、一端吸着したセシウムを化学的に抽出することは困難である。
【０００３】
汚染土壌から放射性物質を除去する方法については、過去、様々な検討がなされている（例えば、特許文献１〜４）が、現状では、土壌の表土を剥ぎ取ること、植物中に放射性物質を取り込ませて除去すること、ゼオライトによって放射性物質を吸着除去すること、の三種類の方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−０００９７３号公報
【特許文献２】特開平５−２００３２０号公報
【特許文献３】特表２００７−５３０２６２号公報
【特許文献４】特表２００６−５００２１０号公報
【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、土壌の表土を剥ぎ取る方法にあっては、剥ぎ取った表土をどのように処理して放射性物質を分離回収するかが問題となる。表土から放射性物質を分離回収できなければ、剥ぎ取った表土をそのまま廃棄処理する必要があり、処理量が膨大となる。また、植物によって放射性物質を除去する方法にあっては、植物の育成期間中に放射性物質を徐々に植物中に取り込ませて除去するものであり効率が悪く、吸着後の植物体の処分も問題となる。さらに、ゼオライトよって放射性物質を吸着除去する方法にあっては、上述の通り、一度吸着した放射性物質をゼオライトから分離回収することが困難となる。
【０００６】
また、汚染土壌の処理以外に、放射性物質を含む高濃度汚染水の処理も課題となる。多量の汚染水をそのまま廃棄することは困難であるが、汚染水に含まれる放射性物質を濃縮して分離回収できれば、処理が容易となるものと考えられる。
【０００７】
そこで本発明は汚染土壌や汚染水に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収可能な方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
汚染土壌からすべての放射性物質を取り除くことは困難であり莫大なコストを要する。本発明者らは、収穫時までに農作物に取り込まれない程度の低濃度となるまで、汚染土壌から放射性物質を取り除くことができれば、農作物の植栽環境としては問題ないものと考えた。すなわち、汚染土壌からすべての放射性物質を取り除くのではなく、植物が吸収可能なものに特化して除染を行うことで、安価で農地の回復ができるのではと考えた。
【０００９】
一方、農作物は、根から有機酸を分泌して、土壌や鉱物に固定されている有用元素を抽出・吸収する。すなわち、本発明者らは、植栽時に農作物内に取り込まれる放射性物質は、有機酸のキレート作用によって抽出された放射性物質であると考えた。
【００１０】
上記発想に基づいて本発明者らが鋭意研究を進めたところ、農作物の根から分泌される有機酸を用いて汚染土壌を除染することにより、キレート作用によって土壌から放射性物質を取り除くことができ、その後に植栽する農作物が吸収する放射性物質の量を抑えることができることを知見した。
【００１１】
また、本発明者らは、放射性物質を含む溶液の処理においては、凝縮剤（特にカラギーナンやアルギン酸塩）を添加することによって、放射性物質（特に放射性アルカリ金属／放射性アルカリ土類金属）を選択的に捕捉し、溶液の液分を蒸発除去することで、放射性物質を取り込んだ凝縮剤をゲル化可能であることを併せて知見した。
【００１２】
さらに、本発明者らは、放射性物質を取り込ませた凝縮剤をゲル化させたうえで、遠心分離に供することによって、例えば、土壌に含まれるミネラル分と放射性アルカリ金属や放射性アルカリ土類金属とを分離できることも併せて知見した。
【００１３】
本発明は上記知見に基づいてなされたものである。すなわち、
第１の本発明は、汚染対象に有機酸又は有機酸の水溶液を添加して抽出溶液を得る、抽出工程を備える、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法である。
【００１４】
第１の本発明において「汚染対象」としては、上述の通り、汚染土壌から剥ぎ取った表土、水田や汚染水を挙げることができる。尚、第１の本発明にいう「汚染水」とは、ヘドロ状又は泥状の汚染物質を含んだ汚染水を意味する。このような汚染水に有機酸又は有機酸の水溶液を添加することで、ヘドロ又は泥に含まれる放射性物質を液中に抽出することができる。また、本発明において、「放射性アルカリ金属」としては放射性セシウムを例示でき、「放射性アルカリ土類金属」としては放射性ストロンチウムを例示できる。
【００１５】
第１の本発明において、抽出溶液に凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程をさらに備えることが好ましい。これにより、例えば、抽出溶液に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を選択的に捕捉することができる。
【００１６】
第１の本発明において、凝縮剤添加工程の前に、抽出溶液の一部を蒸発除去する、蒸発工程をさらに備えることが好ましい。当該蒸発工程においては、余剰の水分を選択的に蒸発させる工程であることが好ましい。尚、蒸発工程においては、蒸発物を捕捉する、捕捉工程をさらに備えるとよい。
【００１７】
第１の本発明において、凝縮剤添加工程の後に、抽出溶液を蒸発除去し、凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程をさらに備えることが好ましい。これにより、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を含む凝縮剤をゲル化することができ、安全に効率よく、放射性廃棄物の減量ができる。この時、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも小さい場合、水分を先に選択的に蒸発させ、その後、有機酸のみを蒸発させることができ、上記の有機酸添加工程における有機酸として再利用することができる。或いは、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも大きい場合、先に有機酸のみを選択的に蒸発させ、上記の有機酸添加工程における有機酸として再利用することができる。尚、ゲル化工程においても、蒸発物を捕捉する捕捉工程をさらに備えるとよい。
【００１８】
第１の本発明において、ゲル化工程の後、ゲル化した凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程をさらに備えることが好ましい。これにより、汚染対象に含まれた放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属と、その他ミネラル分（カリウム等）とを分離することができる。
【００１９】
第１の本発明において、ゲル化工程の後、ゲル化した凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程をさらに備えることが好ましい。これにより、汚染対象をさらに濃縮でき、廃棄物を減量することができる。この時、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも小さい場合、残存する水分を先に選択的に蒸発させ、その後、有機酸のみを蒸発させることができ、上記の有機酸添加工程における有機酸として再利用することができる。或いは、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも大きい場合、先に有機酸のみを選択的に蒸発させ、上記の有機酸添加工程における有機酸として再利用することができる。尚、乾燥工程においても、蒸発物を捕捉する、捕捉工程をさらに備えるとよい。
【００２０】
第１の本発明において、「有機酸」としては、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、酢酸、蓚酸、フマル酸、コハク酸、ムギネ酸、乳酸及びグリコール酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましい。特に、リンゴ酸や酒石酸が好ましい。
【００２１】
第１の本発明において、「凝縮剤」としては、カラギーナン又はアルギン酸塩を用いることが好ましい。特にカラギーナンやアルギン酸ナトリウムが好ましい。これらに加え、ペクチン、グアーガム（グァーガム）、キサンタンガム、タマリンドガム、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、アガロース、ヘパリン、ヒアルロン酸、キシログルカン、ガラクトマンナン、グルコマンナン、サクラン、デキストラン、デキストリン、マルトース、シクロデキストリン、グルコース、フコイダン、プルラン、ラムナン硫酸、レンチナン、ポリアクリル酸ナトリウム等のゲル化剤の、いずれか一つ、又は、それらの混合物の溶液を用いることも可能である。
【００２２】
或いは、本発明を以下の態様とすることも可能である。すなわち、
第２の本発明は、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を含む汚染溶液に、凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程を備える、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法である。
【００２３】
第２の本発明において、「放射性アルカリ金属」としては放射性セシウムを例示でき、「放射性アルカリ土類金属」としては放射性ストロンチウムを例示できる。
【００２４】
第２の本発明において、汚染土壌の表土に有機酸又は有機酸の水溶液を添加して抽出溶液を得る、抽出工程をさらに備え、当該抽出溶液を上記の汚染溶液として用いることもできる。これにより、汚染土壌の表土に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収することができる。
或いは、汚染水田に有機酸又は有機酸の水溶液を導入し、代掻きの後、水田中の水溶液を上記の汚染溶液として回収することもできる。これにより、汚染水田に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収することができる。
【００２５】
第２の本発明において、凝縮剤添加工程の前に、汚染溶液の一部を蒸発除去する、蒸発工程をさらに備えることが好ましい。当該蒸発工程においては、余剰の水分を選択的に蒸発させる工程であることが好ましい。尚、蒸発工程においては、蒸発物を捕捉する、捕捉工程をさらに備えるとよい。
【００２６】
第２の本発明において、凝縮剤添加工程の後に、抽出溶液を蒸発除去し、凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程をさらに備えることが好ましい。これにより、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を含む凝縮剤をゲル化することができ、安全に効率よく、放射性廃棄物の減量ができる。この時、抽出溶液に有機酸が含まれている場合は、当該有機酸を選択的に蒸発させることで、上記の抽出工程において用いられる有機酸として再利用できる。例えば、抽出溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも小さい場合は、残存する水分を先に選択的に蒸発させ、その後、有機酸のみを蒸発させることができ、抽出溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも大きい場合は、有機酸を先に蒸発させることができる。尚、ゲル化工程においても、蒸発物を捕捉する捕捉工程をさらに備えるとよい。
【００２７】
第２の本発明において、ゲル化工程の後、ゲル化した凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程をさらに備えることが好ましい。これにより、汚染対象に含まれた放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属と、その他ミネラル分（カリウム等）とを分離することができる。
【００２８】
第２の本発明において、ゲル化工程の後、ゲル化した凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程をさらに備えることが好ましい。これにより、汚染対象をさらに濃縮でき、廃棄物を減容・減量することができる。この時、抽出溶液に有機酸が含まれている場合は、当該有機酸を選択的に蒸発させることで、上記の抽出工程において用いられる有機酸として再利用できる。例えば、抽出溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも小さい場合は、残存する水分を先に選択的に蒸発させ、その後、有機酸のみを蒸発させることができ、抽出溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも大きい場合は、有機酸を先に蒸発させることができる。尚、乾燥工程においても、蒸発物を捕捉する、捕捉工程をさらに備えるとよい。
【００２９】
第２の本発明において、「有機酸」としては、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、酢酸、蓚酸、フマル酸、コハク酸、ムギネ酸、乳酸及びグリコール酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましい。特に、リンゴ酸や酒石酸が好ましい。
【００３０】
第２の本発明において、「凝縮剤」としては、カラギーナン又はアルギン酸塩を用いることが好ましい。特にカラギーナンやアルギン酸ナトリウムが好ましい。これらに加え、ペクチン、グアーガム（グァーガム）、キサンタンガム、タマリンドガム、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、アガロース、ヘパリン、ヒアルロン酸、キシログルカン、ガラクトマンナン、グルコマンナン、サクラン、デキストラン、デキストリン、マルトース、シクロデキストリン、グルコース、フコイダン、プルラン、ラムナン硫酸、レンチナン、ポリアクリル酸ナトリウム等のゲル化剤の、いずれか一つ、又は、それらの混合物の溶液を用いることも可能である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、汚染土壌や汚染水に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収可能な方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】汚染土壌から放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を分離回収する方法を説明するための図である。
【図２】水田から放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を分離回収する方法を説明するための図である。
【図３】汚染水から放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を分離回収する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
１．第１実施形態
本発明は畑地の汚染土壌から放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を分離回収する方法として適用可能である。図１に、第１実施形態に係る本発明の放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法Ｓ１０を示す。図１に示すように、方法Ｓ１０は、汚染土壌の表土を剥ぎ取る工程（工程Ｓ１１）、剥ぎ取った表土に有機酸又は有機酸の水溶液を添加して抽出溶液を得る、抽出工程（工程Ｓ１２）、得られた抽出溶液を汚染溶液として回収する工程（工程Ｓ１３）、回収した汚染溶液の一部を蒸発除去する、蒸発工程（工程Ｓ１４）、汚染溶液に凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程（工程Ｓ１５）、汚染溶液を蒸発除去し、凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程（工程Ｓ１６）、ゲル化した凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程（工程Ｓ１７）及びゲル化した凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程（工程Ｓ１８）を備えている。以下、各工程について説明する。
【００３４】
１．１．工程Ｓ１１
工程Ｓ１１は、汚染土壌の表土を剥ぎ取る工程である。放射線物質による土壌汚染は、通常、表土部分において深刻となる。そのため、表土を除染することで、土壌に含まれる放射線物質を効率的に除去することができる。表土の剥ぎ取り方法については、特に限定されるものではなく、公知の手段、手法を用いればよい。
【００３５】
１．２．工程Ｓ１２
工程Ｓ１２は、剥ぎ取った表土に有機酸又は有機酸の水溶液を添加して抽出溶液を得る、抽出工程である。有機酸は、農作物の根から分泌される有機酸が好ましく、具体的には、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、酢酸、蓚酸、フマル酸、コハク酸、ムギネ酸、乳酸及びグリコール酸からなる群から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。この中でも酢酸、リンゴ酸又は酒石酸が好ましく、リンゴ酸又は酒石酸が特に好ましい。有機酸を表土に添加することで、表土に吸着した放射性物質をキレート作用によって抽出することができる。
【００３６】
抽出の形態としては特に限定されるものではないが、例えば、剥ぎ取った表土をタンクに入れ、ここに有機酸や有機酸の水溶液を添加し、適宜攪拌し、バッチ式或いは連続式に有機酸や有機酸の水溶液を汲み出す形態が挙げられる。或いは、表土を充填して充填層とし、当該充填層に有機酸や有機酸の水溶液を連続的に流通させる形態であってもよい。
【００３７】
工程Ｓ１２によれば、農作物の根から分泌される有機酸を用いて汚染土壌の表土を除染することにより、表土に含まれる放射性物質をキレート作用によって取り除くことができる。このようにすることで、収穫時までに農作物に取り込まれない程度の低濃度となるまで、汚染土壌の表土から放射性物質を取り除くことができる。
【００３８】
１．３．工程Ｓ１３
工程Ｓ１３は、工程Ｓ１２にて得られた抽出溶液を汚染溶液として回収する工程である。例えば、上記のようにバッチ式或いは連続式に汲み出された抽出溶液を汚染溶液として処理施設の系内（容器内）に回収し、後処理に備える。
【００３９】
１．４．工程Ｓ１４
工程Ｓ１４は、回収した汚染溶液の一部を蒸発除去する、蒸発工程である。蒸発は加熱による蒸発、減圧による蒸発等、種々の形態を適用できるが、特に減圧により行うことが好ましい。この時、減圧によって水分を蒸発させようとすると、水分とともに一部の放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属も揮発する可能性がある。そのため、工程Ｓ１４においては、蒸発物を捕捉する、捕捉工程をさらに備えるとよい。蒸発物の捕捉は、例えば、ゼオライトや珪藻土を充填させた充填層によって行うことができる。ゼオライトの場合は吸着効果を、珪藻土の場合はクロマトグラフィー効果を利用する。これにより、系外に放射性物質が排出されることを防ぐことができる。
【００４０】
減圧により汚染溶液の一部を蒸発除去する場合は、例えば、圧力を２０℃で１７．５３６ｍｍＨｇ程度、３０℃で３１．８２７ｍｍＨｇ程度に減圧することが好ましい。減圧時間は特に限定されるものではない。尚、工程Ｓ１４は、汚染溶液の全部を蒸発除去するものではなく、下記工程Ｓ１５において、凝縮剤がある程度の高濃度となるように（すなわち、低濃度になり過ぎないように）、汚染溶液の液分を一部だけ蒸発させて減容するものである。ただし、工程Ｓ１４は、水分が極端に多い場合に実施するものであり、必須の工程ではない。すなわち、工程Ｓ１３により回収した汚染溶液に、そのまま後述の凝縮剤を添加してもよい。
【００４１】
１．５．工程Ｓ１５
工程Ｓ１５は、汚染溶液に凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程である。凝縮剤としては、汚染溶液に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を捕捉・凝縮させ得るものであればよい。特に、カラギーナン又はアルギン酸塩を用いることが好ましい。アルギン酸塩としては特にアルギン酸ナトリウムを用いるとよい。これら以外にも、ペクチン、グアーガム（グァーガム）、キサンタンガム、タマリンドガム、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、アガロース、ヘパリン、ヒアルロン酸、キシログルカン、ガラクトマンナン、グルコマンナン、サクラン、デキストラン、デキストリン、マルトース、シクロデキストリン、グルコース、フコイダン、プルラン、ラムナン硫酸、レンチナン、ポリアクリル酸ナトリウム等のゲル化剤の、いずれか一つ、又は、それらの混合物の溶液を用いることも可能である。これらであれば、汚染溶液に含まれるアルカリ金属／アルカリ土類金属を化学的に結合・捕捉することができる。汚染溶液に対する凝縮剤の添加量は特に限定されるものではないが、汚染溶液１００質量部に対して、凝縮剤を、好ましくは１質量部以上５質量部以下、より好ましくは２質量部以上４質量部以下添加するとよい。
【００４２】
１．６．工程Ｓ１６
工程Ｓ１６は、汚染溶液を蒸発除去し、凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程である。工程Ｓ１６においては、工程Ｓ１４と同様、例えば減圧によって汚染溶液を蒸発除去することができる。工程Ｓ１６における蒸発除去により汚染溶液中の凝縮剤の濃度が高くなり、徐々にゲル化する。減圧の程度は工程Ｓ１４と同様とすればよい。また減圧時間についても、汚染溶液中の凝縮剤をゲル化できれば特に限定されるものではない。この時、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも小さい場合、水分を先に選択的に蒸発させ、その後、有機酸のみを蒸発させることができ、上記の工程Ｓ１２における有機酸として再利用することができる。或いは、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも大きい場合、有機酸を先に選択的に蒸発させ、上記の工程Ｓ１２における有機酸として再利用することができる。尚、工程Ｓ１６においても工程Ｓ１４と同様、蒸発物を捕捉する捕捉工程をさらに備えるとよい。
【００４３】
上述の通り、本発明においては汚染溶液に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を凝縮剤によって捕捉している。すなわち、工程Ｓ１６において、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属はゲルに含まれることとなり、汚染溶液を構成する有機酸や水を蒸発除去することによって放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属をゲル中に濃縮することができる。
【００４４】
１．７．工程Ｓ１７
工程Ｓ１７は、ゲル化した凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程である。遠心分離は公知の遠心分離機を用いて、上記のゲル化した凝縮剤及び残存溶液を遠心分離にかければよい。例えば、汚染溶液中にミネラル分としてのカリウムと放射性セシウムとが含まれていた場合、両者は化学的に似た性質を有するため、双方凝縮剤に捕捉されて凝縮剤と化学的に結合しつつゲルを形成する。当該ゲルはチキソトロピーを有するため、遠心分離に供した場合、質量の大きなセシウムゲルが、カリウムゲルを押しのけて下層側に濃縮される。また、遠心分離終了後においてもゲル状を維持するため、セシウムゲルとカリウムゲルとが再び混合することはない。したがって、工程Ｓ１７により、土壌のミネラルとして有用なアルカリ金属／アルカリ土類金属（例えばカリウムやカルシウム）と、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属（例えば、放射性セシウムや放射性ストロンチウム）とを適切に分離することが可能である。カリウムやカルシウムを汚染溶液から回収し、廃棄物をさらに減容・減量したい場合は、工程Ｓ１７を行うことが好適である。
【００４５】
１．８．工程Ｓ１８
工程Ｓ１８は、ゲル化した凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程である。工程Ｓ１８においては、工程Ｓ１４やＳ１６と同様、減圧による溶液の蒸発除去を行うことによって、ゲル化した凝縮剤を乾燥させることができる。この時、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも小さい場合、水分を先に選択的に蒸発させ、その後、有機酸のみを蒸発させることができ、上記の工程Ｓ１２における有機酸として再利用することができる。或いは、汚染溶液に含まれる有機酸の蒸気圧が水よりも大きい場合、有機酸を先に選択的に蒸発させることができ、上記の工程Ｓ１２における有機酸として再利用することができる。尚、工程Ｓ１８においても工程Ｓ１４と同様、蒸発物を捕捉する捕捉工程をさらに備えるとよい。乾燥後のゲルには放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属が濃縮される。乾燥後のゲルは、例えばフィルム状とすることが可能であり、廃棄の際の取り扱いも容易である。
【００４６】
このように工程Ｓ１１〜Ｓ１８を有する方法Ｓ１０によれば、汚染土壌に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収することができる。特に、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を乾燥ゲル中に濃縮して含ませることができ、放射性廃棄物を減容・減量することができる。すなわち、汚染溶液をそのまま廃棄処分するよりも、廃棄コストを抑えることが可能となり、廃棄の際の取り扱いも容易となる。
【００４７】
２．第２実施形態
本発明は水田から放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を分離回収する方法としても適用可能である。図２に、第２実施形態に係る本発明の放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法Ｓ２０を示す。図２に示すように、方法Ｓ２０は、汚染水田に有機酸又は有機酸の水溶液を導入する工程（工程Ｓ２１）、水田の代掻きを行う工程（工程Ｓ２２）、代掻きの後、水田中の水溶液を汚染溶液として回収する工程（工程Ｓ２３）、回収した汚染溶液の一部を蒸発除去する、蒸発工程（工程Ｓ２４）、汚染溶液に凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程（工程Ｓ２５）、汚染溶液を蒸発除去し、凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程（工程Ｓ２６）、ゲル化した凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程（工程Ｓ２７）及びゲル化した凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程（工程Ｓ２８）を備えている。以下、各工程について説明する。
【００４８】
２．１．工程Ｓ２１
工程Ｓ２１は、汚染水田に有機酸又は有機酸の水溶液を導入する工程である。この場合、有機酸としては揮発し難いものを用いることが好ましい。具体的には、リンゴ酸を用いるとよい。有機酸の導入方法としては特に限定されるものではなく、水田へ水を導入するための水路を介して有機酸を流し込む形態や散布機を用いて水田に有機酸を散布する形態等が挙げられる。
【００４９】
２．２．工程Ｓ２２
工程Ｓ２２は、水田の代掻きを行う工程である。これにより、土塊の内部についても有機酸と接触させることができ、水田の土塊に含まれる放射性物質を有機酸中に抽出することができる。工程Ｓ２２は、公知の手段を用いた通常の代掻きを行えばよい。
【００５０】
２．３．工程Ｓ２３
工程Ｓ２３は、代掻きの後、水田中の水溶液を汚染溶液として回収する工程である。尚、代掻きの後、水田の固体相（土壌）と液相（水溶液）とが十分に分離するまで、すなわち土壌が十分に沈殿するまで静置するとよい。これにより、汚染溶液に含まれる土分を低減することができる。水溶液の回収形態については特に限定されるものではなく、例えば、工程Ｓ２１、２２を経た水田に対して、水路を介して水溶液を流出させる形態やポンプを用いて水溶液を汲み出す形態等が挙げられる。回収された水溶液には放射性物質が含まれており、汚染溶液として工程Ｓ２４以下の工程に供される。尚、工程Ｓ２３を経た水田には有機酸が残存することとなるが、上述の通り、当該有機酸は植栽時に農作物の根から分泌される根酸と同様の作用効果を有するものであるため、当該有機酸が水田に残存していたとしても植栽環境を悪化させることはない。ただし、石灰等の土壌改良剤を散布することによって水田に残存した有機酸を中和することも可能である。
【００５１】
２．４．工程Ｓ２４〜Ｓ２８
工程Ｓ２４〜Ｓ２８は、上述した工程Ｓ１４〜Ｓ１８と同様の工程とすることができ、ここでは説明を省略する。
【００５２】
このように工程Ｓ２１〜Ｓ２８を有する方法Ｓ２０によれば、水田に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収することができる。特に、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を乾燥ゲル中に濃縮して含ませることができ、放射性廃棄物を減容・減量することができる。すなわち、汚染溶液をそのまま廃棄処分するよりも、廃棄コストを抑えることが可能となり、廃棄の際の取り扱いも容易となる。
【００５３】
３．第３実施形態
本発明は、いわゆる高濃度汚染水等の放射性物質汚染水から放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を分離回収する方法としても適用可能である。図３に、第３実施形態に係る本発明の放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法Ｓ３０を示す。図３に示すように、方法Ｓ３０は、汚染水を回収する工程（工程Ｓ３１）、回収した汚染水の一部を蒸発除去する、蒸発工程（工程Ｓ３２）、汚染水に凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程（工程Ｓ３３）、汚染水を蒸発除去し、凝縮剤をゲル化させる、ゲル化工程（工程Ｓ３４）、ゲル化した凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程（工程Ｓ３５）及びゲル化した凝縮剤を乾燥させる、乾燥工程（工程Ｓ３６）を備えている。
【００５４】
工程Ｓ３２〜Ｓ３６は、上述の工程Ｓ１４〜Ｓ１８と対応している。すなわち、汚染溶液として汚染水を用いること（工程Ｓ３１）以外は、方法Ｓ１０と同様の工程とすることが可能である。
【００５５】
このように工程Ｓ３１〜Ｓ３６を有する方法Ｓ３０によれば、高濃度汚染水等の放射性物質汚染水に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収することができる。特に、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を乾燥ゲル中に濃縮して含ませることができ、放射性廃棄物を減容・減量することができる。すなわち、汚染水をそのまま廃棄処分するよりも、廃棄コストを抑えることが可能となり、廃棄の際の取り扱いも容易となる。
【００５６】
尚、いわゆる高濃度汚染水等の放射性物質汚染水中にヘドロ又は泥が含まれている場合、当該汚染水中に有機酸又は有機酸の水溶液を添加して、ヘドロや泥に含まれる放射性物質をキレート作用によってあらかじめ液中に抽出しておくことが好ましい。
【００５７】
以上、本発明について、第１実施形態〜第３実施形態を例示して説明したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明は、以下の特徴のうちのいずれかを有していれば、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収することができる。
【００５８】
本発明は、例えば、汚染土壌や汚染水田を対象として、根酸等の有機酸又は有機酸の水溶液を添加して抽出溶液（汚染溶液）を得る、抽出工程（Ｓ１２、Ｓ２１）を備えていることで、土壌に吸着した放射性物質を適切に分離回収可能とし、土壌に含まれる放射性物質を収穫時までに植物に取り込まれない程度に低濃度とすることができる点に特徴を有する。
【００５９】
また、本発明は、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を含む汚染溶液に、カラギーナン等の凝縮剤を添加する、凝縮剤添加工程（Ｓ１５、Ｓ２５、Ｓ３３）を備えていることで、汚染溶液に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を捕捉可能とし、汚染溶液の減容・減量を可能とした点に特徴を有する。
【００６０】
さらに、本発明は、ゲル化した凝縮剤を遠心分離する、遠心分離工程（Ｓ１７、Ｓ２７、Ｓ３５）を備えていることで、ゲルに含まれる、土壌のミネラルとして有用なアルカリ金属／アルカリ土類金属（例えばカリウムやカルシウム）と、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属（例えば、放射性セシウムや放射性ストロンチウム）とを適切に分離することができる点に特徴を有する。
【００６１】
上記の３つの特徴は、いずれも、汚染土壌や汚染水に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収可能とするものといえ、上記の特徴のうち少なくとも一つを備える本発明によって「発明が解決しようとする課題」を解決することができると言える。
【００６２】
尚、本発明に係る方法は、津波による塩害土壌を再生する場合にも適用することができる。すなわち、有機酸又は有機酸水溶液を土壌に添加して、土壌に含まれる塩害成分（ナトリウム等）を抽出することで、土壌を再生することができる。また、回収した抽出溶液に対して凝縮剤の添加や蒸発・ゲル化を行うことで、塩害成分を濃縮しつつ、抽出溶液を適切に減容・減量することができる。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例により、本発明にかかる、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法について、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の具体的形態に限定されるものではない。
【００６４】
１．ゼオライトが土壌から吸着したイオンの有機酸による抽出試験
ゼオライトのイオン吸着効果を確認するため、ゼオライトを水田土壌中に埋設して、水田に含まれるイオンをゼオライトに吸着させた。その後、水田から引き上げたゼオライトを、酢酸、クエン酸又は蒸留水に浸漬し、各溶媒において吸着イオンを抽出可能か否かについて、目視及びＩＣＰ発光分析によって確認した。
【００６５】
目視で確認したところ、酢酸やクエン酸を添加した場合、吸着イオン種の抽出・溶解によって溶液が着色した。特に、色合いから、酢酸が吸着イオンを最適に抽出できると判断された。一方、蒸留水を添加した場合、溶液の着色はみられず、吸着イオンの抽出はできないことが分かった。酢酸添加の場合と蒸留水添加の場合とについて、ＩＣＰ発光分析を行ったところ、やはり、酢酸については吸着イオンを抽出できているのに対し、蒸留水については吸着イオンをほとんど抽出できていなかった。
【００６６】
以上のことは、有機酸を用いて、土壌や鉱物に吸着されているイオンの抽出・回収が可能であることを示唆している。
【００６７】
２．セシウムの抽出試験
赤玉土、鹿沼土、バーミキュライト、珪藻土、ゼオライトの５種類の土・鉱物に、５％塩化セシウム溶液を５０ｍｌ加え、一日静置した。その後、水、酢酸、酒石酸又はリンゴ酸を添加し、一日静置して抽出試験を行った。抽出試験においては、プラズマ発光分光分析装置（セイコー電子工業株式会社製、ＳＰＳ-７７００  ｖｅｒ．１．０４）を用いて分光分析を行った。標準試料には、３９７．６ｐｐｍの試料１個を用い、測定を行った。セシウムの抽出効率を数値化した結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
2013088227.tif 000003
【００６９】
表１に示すように、セシウムの抽出効率は、水抽出よりも有機酸による抽出の方が高い傾向にある。特に、酒石酸又はリンゴ酸を用いた場合に抽出効率が高い。すなわち、有機酸を用いて、土壌や鉱物に吸着されているセシウムを効率的に抽出・回収可能であることがわかった。
【００７０】
３．凝縮剤添加によるセシウムの捕捉試験
塩化セシウムの飽和溶液２５ｍｌに２％カラギーナン溶液２５ｍｌを添加したところ、瞬時にゲル化した。その後、同溶液を風乾条件で乾燥させたところ、カラギーナンがフィルム状で乾燥し、一方で、塩化セシウムの結晶は確認できなかった。塩化セシウムの結晶が実験容器（１００ｍｌビーカー）内にも析出していないことから、カラギーナンに完全に取り込まれていることがわかった。
【００７１】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う、放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば、汚染土壌や汚染水に含まれる放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属を効率的に分離回収することができる。例えば、汚染土壌の除染や高濃度汚染水の廃棄の際に利用することができる。
【図１】
2013088227.tif 000004
【図２】
2013088227.tif 000005
【図３】
2013088227.tif 000006