(57)【要約】【課題】放射性セシウム及びストロンチウムを含む放射性物質汚染水の処理方法を提供する。【解決手段】放射性セシウム及びストロンチウムを含む放射性物質汚染排水に０．０１〜０．９重量％の酸化チタンを含有するモルデナイト型ゼオライトを添加し、ｐＨ８．５〜９．５の条件下に撹拌してゼオライトに放射性物質を吸着させた後、高分子凝集剤で凝集沈殿処理する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウム及びストロンチウムを含む放射性物質汚染排水に０．０１〜０．９重量％の酸化チタンを含有するモルデナイト型ゼオライトを添加し、ｐＨ８．５〜９．５の条件下に撹拌してゼオライトに放射性物質を吸着させた後、高分子凝集剤で凝集沈殿処理することを特徴とする放射性物質汚染排水の処理方法。
【請求項２】
ゼオライトを添加後、５〜３０分間攪拌した後、高分子凝集剤を添加し３０〜６０秒間攪拌して凝集沈殿させる請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
ゼオライトの添加量が放射性物質汚染排水１リットルに対して５〜１００重量部、高分子凝集剤の添加量が１〜１００ｐｐｍである請求項１又は２に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質汚染水の処理方法に関し、詳しくは、特に、放射性セシウム及びストロンチウムを含む放射性物質汚染水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年の東日本大震災で被災した福島第一原子力発電所（以下、福島原発という。）では、津波により全電源と冷却系等が喪失し、核燃料のメルトダウンや水素爆発などで原子炉内の核燃料と建屋内に保管された使用済み核燃料の冷却の為に海水等を注入した。そのために１０万トンを超える大量の放射性物質汚染水が蓄積されている。
また、メルトダウン、水素爆発に伴い大気中に放射線物質が放出されたため、周辺の表土や家屋も放射線汚染されてしまい、水洗による除染作業で大量の放射性物質汚染水が今も発生している。
【０００３】
ウランの核分裂による生成物は、クリプトン、キセノン等の不活性ガスの他、放射性のヨウ素、セシウム、ストロンチウム、イットリウム、プルトニウム等があるが、ヨウ素は半減期が短いので比較的問題が少ないが、問題となっているのは半減期が３０年と長く、比較的量の多いセシウムとストロンチウムである。
【０００４】
セシウムやストロンチウムの吸着材料としては、ゼオライト等の鉱物の他、フェロシアン化金属化合物（プルシアンブルー）等の研究が報告されている（非特許文献１及び２）。しかしながら、これらは、真水中ではある程度有効であるが完全ではない。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属の共存イオン濃度の高い海水中では吸着性が低下する。その他セシウム吸着繊維などの研究も進められているが、未だ、十分な成果は上がっていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】G.B.Barton,J.L.Hepworth,E.D.McClanahan,R.L.re,H.H.VanTuyl : Ind.Eng.Chem.,50,pp,212-216(1958)
【非特許文献２】K.Tanihara:J.Radioanal.Nucl.Chem,153,pp,399-408(1991)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、放射性セシウム及びストロンチウムを含む放射性物質汚染水の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の要旨は、放射性セシウム及びストロンチウムを含む放射性物質汚染排水に０．０１〜０．９重量％の酸化チタンを含有するモルデナイト型ゼオライトを添加し、ｐＨ８．５〜９．５の条件下に撹拌してゼオライトに放射性物質を吸着させた後、高分子凝集剤で凝集沈殿処理することを特徴とする放射性物質汚染排水の処理方法に存する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明で吸着剤として使用するモルデナイト型ゼオライトは、セシウム及びストロンチウムの吸着除去率が高く、簡便な操作で効率よく除染することが出来るので、環境安全上非常に有益である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の処理に用いるモルデナイト型ゼオライトは、自然界に存在する天然のモルデナイト型ゼオライトの他、人工的に製造した人工モルデナイト型ゼオライトが使用できるが、天然のモルデナイト型ゼオライトが好ましい。
【００１０】
天然のモルデナイト型ゼオライトは、粘土鉱物の一種であり規則的な管状細孔とて空洞を有したアルカリ又はアルカリ土類金属を含む含水アルミナ珪酸塩で細孔の直径は０．２〜１ｎｍと微細なため、分子ふるい効果に加え、固体酸性、イオン交換能、触媒能、吸着能などの特性を有する。そして、その構造は多数存在し、２０１１年２月時点で１９４種類が発見されているが、工業的に利用されているのはわずか１０種類程度である。
【００１１】
本発明者は、種々のゼオライトについて、セシウム及びストロンチウムの吸着性について鋭意検討した結果、モルデナイト型の構造を持つゼオライトが有効であることを見出した。モルデナイト型ゼオライトは、産地により組成が異なるが、特に０．０１〜０．９重量％（ゼオライトに対する割合）の酸化チタンを含有するモルデナイト型ゼオライトがセシウム及びストロンチウムの吸着能が大きい。なお、モルデナイト型ゼオライトの粒径範囲は、通常１００〜５００メッシュ、好ましくは１５０〜４００メッシュである。
【００１２】
また、酸化チタンを含有しないモルデナイト型ゼオライトに上記の特定量の酸化チタンを含有させることによりその吸着能を改善することもできる。酸化チタンには、結晶構造の違いにより、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型があるが、本発明に最も好ましいのはルチル型の酸化チタンである。酸化チタンの含有量は好ましくは０．０３〜０．８重量％である。
【００１３】
一方、本発明で使用される高分子凝集剤は、一般的なカチオン系の高分子凝集剤であって、例えば、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン（共）重合体、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド系カチオン（共）重合体等が例示され、これらには、塩酸塩や硫酸塩などの３級塩、塩化メチル付加物などのハロゲン化アルキル付加物や塩化ベンジル等のハロゲン化アリール付加物などの４級塩などが含まれる。その他、ポリビニルアミン系重合体、ポリビニルアミジン系重合体などが例示される。処理水が濁る場合は、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ポリ塩化アルミニウム、ポリ塩化鉄などの無機系凝集剤と高分子凝集剤を併用しても良い。
【００１４】
放射性物質汚染排水に添加するモルデナイト型ゼオライトの添加量は、吸着するセシウム、ストロンチウムの濃度により異なるが、汚染排水１リットルに対する割合として、通常５〜１００重量部である。例えば、セシウム及びストロンチウムが共に１０ｐｐｍ程度であれば、汚染排水１リットルに対して５〜１０ｇ添加すれば良い。
【００１５】
放射性物質汚染排水にモルデナイト型ゼオライトを添加した後、ｐＨを８．５〜９．５に調整し、５〜３０分間攪拌した後、更に、高分子凝集剤を１〜１００ｐｐｍ添加して３０〜６０秒間攪拌する。その後、静置して上澄みをろ過などで処理して排出する。沈殿した汚泥は、フィルタープレス等で脱水してコンポスト化し、放射性廃棄物として適正な処理を行う。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の記載によって限定されるものではない。なお、本実施例における「％」は特に断りのない限り「質量％」を示す。なお、以下の実施例及び比較例は、便宜上、非放射性のセシウムとストロンチウム（化学的には放射性のセシウムとストロンチウムと同じである）を使用して行った。
【００１７】
（供試資料）
使用したゼオライト（平均粒径３００メッシュ）の組成を表１に示した。
【００１８】
【表１】
2013246139.tif 000002
【００１９】
（試験液の調整）
予め塩化セシウムを用いて、セシウム濃度が１０００ｍｇ／lになるようにしたセシウム標準液と、同様に塩化ストロンチウムを用いて作成したストロンチウムの１０００ｍｇ／ｌのストロンチウム標準液を作成した。
次いで、１０００ｍｌのメスフラスコに上記のセシウム標準液、ストロンチウム標準液を夫々、１０ｍｌ採取し、蒸留水を加えて１０００ｍｌとし、セシウム、ストロンチウムの１０ｍｇ／ｌの試験液を作成した。
【００２０】
実施例１〜３及び比較例１、２：
上記の試験液１Ｌを１Ｌのビーカーに採り、ゼオライトＡを８ｇ添加し、所定のｐＨに調整した後、ジャーテスターにて２３５ｒｐｍで１０分間攪拌した。
次に、０．１％ダイヤニトリックス社製カチオン系高分子凝集剤（アクリルアミド／ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級塩／ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル四級塩、分子量３００万）を２ｍｌ添加（２ｐｐｍ）し、２３５ｒｐｍで１分間攪拌した。２分間静置して凝集沈殿させた後、上水を用いて、セシウム及びストロンチウム濃度をＩＣＰ発光分光分析法で測定し、以下の計算式よりセシウム及びストロンチウム除去率を計算した。試験結果を表２に示した。
［数１］
除去率（％）＝（原水濃度−処理水濃度）÷原水濃度×１００
【００２１】
【表２】
2013246139.tif 000003
【００２２】
表２に示す結果より、セシウムよりもストロンチウムの方がｐＨに対して敏感であり、ｐＨ８．５〜９．５で処理すれば、同時に除去できることが分かる。
【００２３】
実施例４〜６：
実施例２において、最初の攪拌時間を５〜６０分とする以外は、実施例２と同様に試験を実施した。試験結果を表３に示した。尚、参考として実施例２も表３に併記した。
【００２４】
【表３】
2013246139.tif 000004
【００２５】
表３に示す結果より、攪拌時間は５分以上あれば十分であり、６０分攪拌しても再溶出しないことが分かった。
【００２６】
実施例７〜９及び比較例３、４：
酸化チタンを含まないモルデナイト型ゼオライトに、表４に示す所定量の酸化チタン（石原産業社製ルチル型酸化チタン「ＣＲ−５０」平均ＳＥＭ粒径０．１〜１．０μｍ）を混合し、実施例２と同様に試験を行った。試験結果を表４に示した。なお、ゼオライトと酸化チタンとの混合には、粉体混合装置（イワタニ社製ミキサー「ＩＦＭ−８００ＤＧ」）を使用した。
【００２７】
【表４】
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【００２８】
表４に示す結果より、チタンを含有しないモルデナイト型ゼオライトに、酸化チタンを適量添加することにより、吸着性能が改善されることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、現在、処理に困っている震災により破損した福島原発の原子炉の冷却等に使用され発生した放射性物質汚染排水を安全に処理して、河川または海に放流することができ、本発明は復興に大いに貢献できると期待される。