(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質、特に放射性セシウムを、簡易な方法で効率的に除去することができ、放射性セシウムを除去した後には減容固化が可能な有機材料を提供する。【解決手段】放射性物質を含む液体を放射性物質除去機能が付与された有機高分子よりなるイオン交換繊維及び/又はキレート繊維と接触させて微粒子状及びイオン状の放射性物質を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む液体を放射性物質除去機能が付与された有機高分子よりなるイオン交換繊維及び/又はキレート繊維と接触させて微粒子状及びイオン状の放射性物質を除去する放射性液体の除染方法。
【請求項２】
放射性物質が除去された液体を環境中に放流するか除染用水として再利用するとともに、放射性物質が捕捉されたイオン交換繊維及び/又はキレート繊維を放射性固体廃棄物として減容固化及び/又は焼却処分する請求項１に記載の放射性液体の除染方法。
【請求項３】
イオン交換繊維及び/又はキレート繊維にはイオン状の放射性セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、バリウム、イットリウム、スズさらにプルトニウムなどのアクチニド系列元素、ランタニド系列元素に代表されるウラン−２３５の核分裂に由来する元素、そしてコバルト、ニッケル、亜鉛、マンガンなど原子炉構造材料に由来する元素から選択されるいずれかの元素を除去する機能が付与されているもののである請求項１または２に記載の放射性液体の除染方法。
【請求項４】
前記イオン交換繊維及び/又はキレート繊維は繊維を基材として放射線グラフト重合法を利用してイオン交換基、キレート基及び/又はフェロシアン酸金属塩不溶化物が担持されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の放射性液体の除染方法。
【請求項５】
イオン交換繊維及び/又はキレート繊維が単繊維、単繊維の集合体である撚糸、織布、不織布、短繊維、短繊維塊状物、中空糸、スポンジ状の空隙材料、組みひも、モール、ロープ、袋、よりなる請求項１〜４のいずれかに記載の放射性液体の除染方法。
【請求項６】
放射性液体がプール水、家屋、ビル等建造物それに付属する雨樋、雨水桝、雨水溝、雨水導管、車両又は農産物、植物の洗浄用排水、海水、放射性汚染土壌から放射性物質を除去した廃液、放射性汚染物質を含む液体を移送する配管又は管路、側溝に存在するもの、水処理汚泥から排出させた放射性物質を含む液、放射性物質吸着材の溶離廃液、放射性物質を含む液体の貯留部及び配管から床、地面及び路面に漏出した液体、が含まれる請求項１〜５のいずれかに記載の放射性液体の除染方法。
【請求項７】
少なくとも（１）繊維状吸着材を用いた吸着部（２）該フィルタを収納するハウジング、カラム吸着槽（３）放射性物質を含む液体を吸引するためのポンプ（４）放射性物質を含む液体が存在する貯留部分からなり、（１）〜（４）を配管によって接続した放射性物質を含む液体の処理装置。
【請求項８】
モップ、雑巾、ブラシ及びワイパー等の掃除用具に放射性物質除去機能が付与された有機高分子よりなるイオン交換繊維及び/又はキレート繊維を用いた除染用具であって、使用後に着脱可能な除染用具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
東日本大震災によって発生した原子力発電所の事故によって、放射性物質が大量に環境中に放出された。本発明は放射性物質によって汚染した土壌、たまり水、水処理装置の沈殿汚泥及び建造物などから放射性物質を除去し除染するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所から放出された放射性物質にはウランー２３５の核分裂に由来するものと、原子炉構造材料に由来する元素からなる。前者にはセシウム、ストロンチウム、ヨウ素、バリウム、イットリウム、スズさらにプルトニウムなどのアクチニド系列元素、ランタニド系列に属する元素、後者にはコバルト、ニッケル、亜鉛、マンガンなどがある。
【０００３】
セシウムの半減期は約30年と長く、汚染の影響が大きくかつ長期にわたる。ここでは、放射性セシウムによって汚染されたたまり水、例えばプール水を例にとり説明する。
【０００４】
放射性物質（主にセシウム）によって汚染されたプール水は通常、凝集沈殿―ろ過によって処理される。凝集沈殿を行う際、セシウムを吸着させるためのゼオライトやフェロシアン化物を加えさらにアルミニウム系の凝集剤を添加し、撹拌後に沈殿分離する。そして、上澄み液の放射能を測定後、所定の値以下であれば放流や別の用途に再利用される。沈殿汚泥は人力でかき集め、袋に入れて脱水後、所定の場所に保管される。
【０００５】
一般的に凝集沈殿やろ過という水処理工程は、浄水場や下水処理場のように大流量の水処理を行う場合に採用される。水処理設備としては、取水槽―凝集設備―撹拌槽―沈殿槽―汚泥排出・脱水設備など大きな土木建築物や装置からなる。プール水や除染廃液のように非定常の液体を処理する場合、日本原子力研究開発機構がウェブサイト上に公開している「学校プール水の除染の手引き」（平成23年9月27日）によれば、１ｔタンクを5個程度用意し、それぞれのタンクにおいて、ゼオライト添加槽、凝集剤添加撹拌槽、上澄み液タンク（中和槽）、排水タンクと役割を受け持たせ、人力で処理している。このような操作を水深１ｍで２００ｍ3以上残留しているプール水に適用すると、200バッチの処理が必要である。広い場所、多くの作業者及び長時間を要する作業となる。
【０００６】
また、処理効率を向上させるため、ゼオライト、凝集剤や凝集助剤を多量に用いると、減容固化が困難な無機汚泥が増える。また、汚泥の脱水も人力に頼らねばならず、汚泥の一時保管場所の確保という深刻な問題もある。  
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、放射性物質、特に放射性セシウムを、簡易な方法で効率的に除去することができ、放射性セシウムを除去した後には減容固化が可能な有機材料を提供することを目的とする。
【課題を解決する手段】
【０００８】
本発明者らは課題を解決するために、次の特徴を有する放射性液体の除染方法を提案する。
【０００９】
態様１：放射性物質を含む液体を放射性物質除去機能が付与された有機高分子よりなるイオン交換繊維及び/又はキレート繊維と接触させて微粒子状及びイオン状の放射性物質を除去する放射性液体の除染方法。
【００１０】
本発明の１の態様を、放射性セシウムを例にとり説明する。放射性セシウムは粒子等の固体に吸着したものと液体中にイオンとして溶解しているものの2種類に大別される。微粒子等に吸着したセシウムの割合が大きいと言われているが、イオン状のセシウムも存在するため、固形物を分離しただけでは、放射性セシウムを除去できない。従って、放射性セシウムを除去する場合は固体に吸着したセシウムとイオン状のセシウムの両方を除去する必要がある。
【００１１】
繊維状吸着材の利点は組みひも、ロープやモールなどに成形加工が容易である点である。放射性セシウムで汚染された水に一端を固定して投入し、微粒子及びイオンを吸着後巻き取ることにより、放射性セシウムが除去できる。また、放射性物質の集まりやすい雨樋や側溝にロープやモールを置くだけでよい。固形物に吸着したセシウムはイオン交換繊維が保有する電荷によって除去できる。一般的には強酸性カチオン交換繊維は負に帯電しているため、正に帯電した微粒子を静電吸着できる。アニオン交換繊維は正に帯電しているため負に帯電した微粒子を吸着できる。放射性セシウムの化学状態によって、イオン交換繊維を選択することができる。この場合は、比較的大きな粒子や固体は吸着しにくいが、下記に示す使用方法がある。
【００１２】
繊維を長繊維のままか又は短繊維に切断し、カラムに充填して通常のカラム吸着方式で利用することも可能である。有機高分子繊維は成形加工性が良いため、ロープやモール以外にも撚糸を巻いたワインド型のフィルタに成形できる。また、不織布・織布などシート状の繊維はろ過膜として、プリーツ型のフィルタやのり巻き状のフィルタにも成形できる。この場合は、成形品が微粒子を除去できるため、汚染水をポンプ等によってフィルタに送水することにより、放射性セシウムを吸着した粒子とセシウムイオンが除去できる。微粒子に限らず大きな固形物も除去できる。
【００１３】
また、短繊維の場合は長さにもよるが、スラリーとして利用できる。ポンプや撹拌機による流体中に混ぜることで、隅々まで吸着材を接触させることができる。スラリーから繊維を回収するには、有機高分子の布、メッシュや網などを利用することができる。金属製であってもよいが、放射性廃棄物処分の観点から有機高分子製が好ましい。
【００１４】
さらに、多孔性中空糸は本来1μｍ程度以下の微粒子を除去するために使われる素材である。したがって、イオン交換基を有する多孔性中空糸は微粒子及びイオン状のどちらのセシウムも非常によく除去できる。
【００１５】
態様２：放射性物質が除去された液体を環境中に放流するか除染用水として再利用するとともに、放射性物質が捕捉されたイオン交換繊維及び/又はキレート繊維を放射性固体廃棄物として減容固化及び/又は焼却処分する上記１に記載の放射性液体の除染方法。
【００１６】
放射性物質が除去された液体は放射能を測定し、所定の基準を満たしていれば放流できる。そして、放射性物質を除去した後のイオン交換繊維材料は有機高分子であるため、圧縮固化や溶融固化が可能である。溶融固化の場合は吸着材以外の融点の低い材料を加え減容化する。減容化の程度は、用いた繊維材料の種類、適用箇所、使用条件等により決まるが、１/２以下にすることも容易である。融点が低いポリエチレンを用いて溶融固化した場合、繊維材料からの放射性物質のリークは極めて少なくなると期待できる。疎水性のポリエチレンで被覆されるためである。また、焼却処分も容易なため減容化率が高い。従来のゼオライトやフェロシアン化物を利用した凝集沈殿方式では達成困難な減容化率である。
【００１７】
態様３：イオン交換繊維及び/又はキレート繊維にはイオン状の放射性セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、バリウム、イットリウム、スズさらにプルトニウムなどのアクチニド系列元素、ランタニド系列元素に代表されるウランー２３５の核分裂に由来する元素、そしてコバルト、ニッケル、亜鉛、マンガンなど原子炉構造材料に由来する元素から選択されるいずれかの元素を除去する機能が付与されているもののである上記１または２に記載の放射性液体の除染方法。
【００１８】
放射性セシウムはカチオンであるためカチオン交換繊維で除去できる。また、放射性ヨウ素はヨウ素（I2）、次亜ヨウ素酸（HIO）、ヨウ化メチル（CH3I）の３種類の形態が主成分と言われている。これらはアニオン交換繊維で除去できる。例えば、ヨウ素（I2）や次亜ヨウ素酸（HIO）は４級アンモニウム基や３級アミノ基以下の低級アミノ基で除去できる。  ヨウ化メチル（CH3I）はイオン交換反応ではなく、３級アミノ基の非共有電子対に付加することで除去できる。また、放射性物質を含む液体の形態にもよるが、イミノジ酢酸基に代表されるアミノポリカルボン酸基、リン酸基、アミドキシム基およびポリエチレンイミン基などキレート機能も利用できる。イオン交換繊維及び/又はキレート繊維では放射性セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、バリウム、イットリウム、スズさらにプルトニウムなどのアクチニド系列元素、ランタニド系列元素に代表されるウランー２３５の核分裂に由来する元素、そしてコバルト、ニッケル、亜鉛、マンガンなどイオン状である場合は、カチオン交換又はアニオン交換繊維で除去でき、キレート繊維は多価金属の吸着に適している。イオン状でない場合は、酸化物や水酸化物等の微粒子及び他の粒子や固形物に吸着している場合多い。この場合は、粒子は負に帯電している場合が多いため、繊維の荷電と粒子の荷電との静電吸着が有効に働く。また、織布や不織布はそれ自体がフィルタとしての機能を有しており、これを基材としたイオン交換繊維やキレート繊維は粒子とイオンの同時除去材として使用できる。多孔性中空糸膜はさらに微小の粒子を除去できるため、そのような用途に向いている。
【００１９】
態様４：前記イオン交換繊維及び/又はキレート繊維は繊維を基材として放射線グラフト重合法を利用してフェロシアン酸金属が担持されたものである上記１〜３のいずれかに記載の放射性液体の除染方法。
【００２０】
イオン交換基を利用してセシウムに対する選択性の特に大きいフェロシアン化金属を担持したものも利用できる。例えば、フェロシアン化コバルトを担持したアニオン交換繊維は、先ずフェロシアン酸イオンをイオン交換吸着させ、次いで塩化コバルト等の金属塩水溶液に接触させることでフェロシアン酸コバルト等の不溶化物を担持することができる。また、カチオン交換繊維の場合は、コバルトを先ず吸着させておき、次にフェロシアン化カリウム等の水溶性フェロシアン酸塩水溶液と接触させ、フェロシアン酸コバルト等の不溶化物を担持することができる。ここで、アニオン交換基としては、４級アンモニウム基、３級以下の低級アミノ基が利用できる。カチオン交換基としては、スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基が利用できる。また、これらイオン交換基を複数有するキレート基も本発明のイオン交換基に含まれる。これらキレート基にはイミノジ酢酸基、ポリアミノ基等が含まれる。
【００２１】
このような方法により、フェロシアン酸コバルト等の非常に高いセシウムに対する選択性と担持用基材のイオン交換機能との両方の機能を有する複合素材ができる。特に海水のような塩類濃度の高い液に放射性セシウムが含まれている場合は、イオン交換機能が有効ではなく、本発明のフェロシアン酸コバルト担持材料の効果が顕著に働く。使用環境や使用方法によりどの機能を重視するか適宜選択できる。
【００２２】
本発明において、イオン交換基及び／又はキレート基を有するグラフト鎖を導入する方法である放射線グラフト重合法とは、γ線や電子線等の電離性放射線を基材に照射し、基材表面あるいは基材内部に生成したラジカルを利用して重合性単量体（以下、「モノマー」と称する。）を重合させ、基材からグラフト鎖を成長させる方法である。放射線グラフト重合法の特徴として、放射線の照射により、基材の表面のみならず基材の内部にまでラジカルを容易に発生させることができることが挙げられる。よって、基材表面だけではなく基材内部にまでモノマーを重合させることができるので、基材に導入されるグラフト鎖の数が多くなり、したがって基材に導入される官能基の数も多くなる。グラフト（graft）とは「接ぎ木」という意味であり、グラフト鎖の一端が基材に固定されていて、他端が固定されていない自由端である状態を表す。グラフト鎖がこのような形態的特徴を有するので、グラフト鎖間にはサイズの小さなイオンから大きな分子まで容易に侵入することができる。この点は、架橋構造を有するイオン交換樹脂と比較して、大きく異なる特徴である。特にグラフト鎖中にイオン交換基やキレート基のような固定電荷が存在すると、固定電荷同士が静電的に反発するため、グラフト鎖が延び、グラフト鎖同士も反発しあう。このため、グラフト鎖間に広いスペースが形成される。放射性セシウムに対して特に選択性の大きなフェロシアン酸金属塩不溶化物を形成させるための金属イオンやフェロシアン化物イオンなども、このように形成されたグラフト鎖間スペースに容易に侵入することが可能であり、ここで有機高分子成形体への吸着ならびにフェロシアン酸金属塩微粒子形成が起こることになる。
【００２３】
有機高分子成形体に照射する電離性放射線は、α線、β線、γ線、電子線、中性子線などが含まれるが、基材である有機高分子成形体の表面から深い部分まで透過する能力を有するγ線および電子線を用いることが好ましい。放射線の照射条件は、特に限定はないが、次の工程において充分なグラフト効率を得るためには、脱酸素状態で、5〜200kGy、特に30〜100kGyとすることが好ましい。この際、酸素濃度は、必要とされる重合率でのグラフト重合が達成される濃度であればよく、好ましくは、酸素濃度1％以下、より好ましくは、酸素濃度100ppm以下である。
【００２４】
有機高分子成形体に電離性放射線を照射すると、有機高分子成形体表面ならびに内部にラジカルが発生する。ここにカチオン交換基及び/又はキレート基を有するモノマーを接触させると、発生したラジカルを基点としてカチオン交換基及び/又はキレート基を有するモノマーが重合する。ここで、放射線の照射のタイミングにより、前照射グラフト重合法と同時照射グラフト重合法とに分けられる。本発明はどちらの照射方法をも採用できる。前照射グラフト重合法とは、あらかじめ基材に放射線を照射した後、モノマーと接触させる重合方法であり、単独重合物の生成量が少ないため一般的には分離材料の製造方法にふさわしい方法である。同時照射グラフト重合法とは、基材とモノマーとの共存下に放射線を照射するグラフト重合法である。本発明においては単独重合物（ホモポリマー）生成量の少ない前照射グラフト重合法を用いることがより好ましい。
【００２５】
ここで、接触させるモノマーが液体である場合は液相グラフト重合法となり、モノマーが気体である場合は気相グラフト重合法となる。本発明では液相または気相グラフト重合のいずれのグラフト重合方法も利用できる。すなわち、放射線を照射した有機高分子成形体に液体のモノマーを接触させることもできるし、気体のモノマーを接触させることもできる。また、含浸重合法を行うことも可能である。この方法は、予め所定のグラフト率が得られるようモノマー量を計算し、必要量のモノマーを予め有機高分子成形体に浸み込ませておくグラフト重合法である。
【００２６】
内部までイオン交換基の導入が可能であるため、フェロシアン酸金属塩不溶化物を繊維表面のみならず内部にまで担持することができ好ましい。そして、グラフト鎖は一端が固定され、他端が固定されていないため、グラフト鎖間がイオン交換基の同一荷電反発により、広がっている。このイオン交換基を利用して、フェロシアン酸金属塩不溶化物を担持するため、非常に微小な粒子の状態でグラフト鎖に保持される。
【００２７】
カチオン交換基やアニオン交換基を導入する場合、カチオン交換基又はアニオン交換基を有するモノマーをグラフト重合により容易に導入できる。
【００２８】
カチオン交換基を有するモノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メタクリルスルホン酸、アリルスルホン酸およびこれらのアルカリ金属塩が挙げられる。キレート基を有するモノマーとして、マレイン酸、ビニルイミダゾールなどが挙げられる。
【００２９】
アニオン交換基を有するモノマーとして、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、アリールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドが挙げられる。また、キレート基を有するモノマーとして、ビニルイミダゾールなどが挙げられる。
【００３０】
イオン交換基および／またはキレート基に転換可能な官能基を有するモノマーとして、アクリロニトリル、アクロレイン、ビニルピリジン、スチレン、クロロメチルスチレン、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、グリシジルソルベート、グリシジルメタイタコナート、グリシジルビニルスルホナート、エチルグリシジルマレアート、2−ビニルピロリドン、ジビニルベンゼン、1−ビニル−2−ピペリドン、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセタミドやこれらの誘導体が挙げられる。メタクリル酸グリシジルは、スルホン酸基やアミノ基をはじめキレート基など各種官能基導入が容易であるため、特に好適に利用できる。スチレンやクロロメチルスチレンも、イオン交換基およびキレート基の導入が容易であり、好適に利用できる。例えば、有機高分子成形体にメタクリル酸グリシジルをグラフト重合させ、次いで亜硫酸ナトリウムを反応させると、グラフト鎖中に存在するグリシジル基がスルホン基（カチオン交換基）に転換される。
【００３１】
スチレンやクロロメチルスチレンも、イオン交換基およびキレート基の導入が容易であり、好適に利用できる。例えば、有機高分子成形体にクロロメチルスチレンをグラフト重合させ、次いでトリメチルアミンを反応させると、グラフト鎖中に存在するクロロメチル基が４級アンモニウム基（アニオン交換基）に転換される
態様５：イオン交換繊維及び/又はキレート繊維が単繊維、単繊維の集合体である撚糸、織布、不織布、短繊維、短繊維塊状物、中空糸、スポンジ状の空隙材料、組みひも、ロープ、袋よりなる上記１〜４のいずれかに記載の放射性液体の除染方法。
【００３２】
本発明で使用する基材となる有機高分子成形体は、市販品のものを自由に選択できることである。例えば、繊維、不織布、織布、撚糸、膜、多孔性膜など、用途に応じて自由に選択することができる。これらの中でも繊維は表面積が大きいため、放射性物質の捕集材料として利用した場合に、大きな吸着速度を見込むことができる。また、繊維は、繊維集合体である撚糸の他、不織布、織布などのシート状にも容易に成形加工することができるので、本発明の用途には好適である。特に、放射性同位元素取扱事業所の事故時の放射性物質の除去のように、放射性物質の種類、発生個所、存在量、ならびに使用環境等が定常時と大きく変わる場合は、使用方法や使用形態を自在に選択、あるいは変更できる点が非常に有利である。本発明の放射性物質捕集材の基材として有用な繊維素材として、合成繊維の他、綿などのセルロース系繊維、動物性繊維若しくは再生繊維、またはそれらの混合繊維が挙げられる。合成繊維にはポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリウレタン系、ポリビニルアルコール系、フッ素系等が含まれる。セルロース系繊維には、綿、麻等の天然セルロース系繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニア法レーヨン、ポリノジック等の再生セルロース繊維、テンセル等の精製セルロース繊維、アセテート、ジアセテート等の半合成繊維が含まれる。動物性繊維には、羊毛等の獣毛繊維、絹等が含まれる。再生繊維には、キチン・キトサン繊維、コラーゲン繊維などが含まれる。これら繊維素材の混紡を用いることもまた可能である。
【００３３】
態様６：放射性液体がプール水、家屋、ビル等建造物それに付属する雨樋、雨水桝、雨水溝、雨水導管、車両又は農産物、植物の洗浄用排水、海水、放射性汚染土壌から放射性物質を除去した廃液、放射性汚染物質を含む液体を移送する配管又は管路、側溝に存在するもの、水処理汚泥から排出させた放射性物質を含む液、放射性物質吸着材の溶離廃液、放射性物質を含む液体の貯留部及び配管から床、地面及び路面に漏出した液体、が含まれる上記１〜５のいずれかに記載の放射性液体の除染方法。
本発明の効果を発揮できる場所としては、学校プール水の除染がある。プール水には枯葉やごみなど比較的大きな固体から砂などの降下物に至るまで、様々の大きさの固形物が認められる。大きな固形物と微粒子はプレフィルタでろ過し、通過したイオン状のセシウムは後段の吸着材で除去できる。
建造物を除染した後の洗浄排水には放射性物質が含まれるため、本発明の除染後の液体を洗浄用水として再利用することが好ましい。洗浄排水量を少なくすることができる。
雨樋や側溝などには、放射性物質を含む雨水や洗浄排水が集まり、高濃度の汚染が発生している。この流路にロープ状、モール状、組みひも状あるいはネットに繊維を入れた袋を設置すれば、充填塔やポンプなどを利用しなくとも簡単に繊維状吸着材と流体とを接触させることができる。
土壌の除染廃液には固形物が大量に含まれるため、プレフィルタなど予め固形物を除去する手段が効果的である。固形物の量が多い場合は固形物ろ過用のプレフィルタを採用し、後段で繊維状吸着材を用いることができる。
別の方法としては、次のようにバッチ処理に適した方法も採用できる。まず、プレフィルタで固形物ろ過を行い、ろ過済みの処理液を戻す。この操作で大半の固形物が除去される。次に、固形物が除去されたろ液に繊維状吸着材を投入して撹拌し、イオン状のセシウムを吸着した後、プレフィルタでろ過すれば、イオン状セシウムが吸着した繊維状吸着材がプレフィルタで捕捉できる。このようにして、固形物に吸着した放射性セシウムとイオン状の放射性セシウムの両方ともプレフィルタ1個で除去でき、減容固化処理に有利である。
【００３４】
態様７：少なくとも（１）取水槽（２）プレフィルタ（３）繊維状吸着材を用いた吸着部（４）放射性物質を含む液体を吸引・送水するためのポンプ（４）除染済み液体貯留部（１）〜（４）を接続し、かつ（４）から汚染個所へ除染済み液体を戻すための配管（５）発電機（６）（１）〜（５）を積載する可動式架台を主要構成部とする放射性物質を含む液体の処理装置。
【００３５】
放射性液体の除染装置は取水槽、プレフィルタ、繊維状吸着材を用いた吸着部、放射性物質を含む液体を吸引・送水するためのポンプ、除染済み液体貯留部、そしてこれら機器を接続するための配管、配管の一部を除染用水として再利用するための配管、発電機及びこれらの機器を装荷するための可動式架台からなる。
【００３６】
放射性液体の存在形態によっていくつかの組合せが考えられるが、基本構成は取水槽、繊維状吸着材を収納した吸着部、除染済み液体貯留部と配管・ポンプからなる。例えばプール水を除染する場合を例に説明する。ゴミや砂・土壌などで汚染が激しい場合、ポンプで吸引した後、取水タンク等で滞留させ比較的大きなごみ等を除去する方が好ましい。また必要によりスクリーン等を利用することもできる。また、吸着部に入る前にプレフィルタを用い、微粒子を予め取り除くことが後段の繊維状吸着材の汚染を防ぐ意味で好ましい。プレフィルタとしては、PP及びPE等の高分子からなるワインド型フィルタやプリーツ型フィルタが利用できるが他のフィルタも利用できる。様々な開口径のものを利用することができる。
【００３７】
また、先に述べたように繊維状吸着材を用いてワインド型フィルタを作製すれば、機械的ろ過とイオンの吸着を同時にでき、減容化に有利である。また、カートリッジフィルタを収納するハウジングの中に繊維状吸着材を充填すれば、カートリッジフィルタが微粒子除去と繊維流出防止の支持床の役割を果たし、プロセスが簡単になる。繊維や繊維の集合体である織布又は不織布を適当な長さで切断し、袋やかごに収納したものを配置してもよい。
【００３８】
また、短繊維をスラリーとして取り扱うことができる。この場合は、短繊維が流体中でイオンと微粒子を吸着する。そして、吸着終了後はメッシュやスクリーンなど網状のろ過機でこしとることができる。減容化を考えれば、布や織布・不織布などのウエスに受け、水切りしておけば、減容化工程への操作が容易である。また、除染対象にもよるが、予めプレフィルタで比較的大きな固形物や微粒子を除去し、その後、短繊維を入れ、撹拌後先のプレフィルタでろ過することもできる。この場合は、1個のフィルタ及びフィルタハウジングでセシウムを除去でき、減容化に有利である。プレフィルタの代わりに金網やスクリーンなどの篩も利用できる。
【００３９】
除染された液体は放射能測定を行ったうえで、放流することができる。また、処理済みの液体を除染用液体として再利用することが可能である。別の用途に利用できる。必要であれば、ポンプ等を介して除染用ジェットとすることもできる。
【００４０】
これら一式架台に設置すれば吸着部、ポンプ、処理水タンク、発電機、制御盤を基本構成として、プレフィルタや取水タンクを追加する場合であっても、非常にコンパクトにできる。
【００４１】
態様８：モップ、雑巾、ブラシ及びワイパー等の掃除用具に放射性物質除去機能が付与された有機高分子よりなるイオン交換繊維及び/又はキレート繊維を用いた除染用具であって、使用後に着脱可能な除染用具。
【００４２】
モップ、雑巾、ブラシ及びワイパー等の掃除用具は、長い柄の先の取付部に繊維束、織布、不織布を取付け、乾燥又は湿潤状態で使用される。壁、天井、床などの汚れや液だまりを除くために使用される。放射性物質を吸着し、汚染の拡大を防ぐには、ふき取った放射性物質を強固に保持する必要がある。本発明の繊維状吸着材は湿潤、乾燥のどちらの使用方法にも適用できる。本発明のモップ、雑巾、ブラシ及びワイパーの先から垂れるしずくには放射性物質が除去されているため、汚染の拡大が防止できる。また、乾燥状態で使用する場合、水に濡れて静電気がなくなることはない。使用後の繊維状吸着材を着脱可能な構造にすることで、減容化も容易である。洗車用のモールにも本発明が適用できる。
【００４３】
除染対象物のおかれた環境により、放射性セシウムの存在割合、即ち液中にイオン状で溶解しているセシウムと固形物に付着しているセシウムとの割合が異なる。また、枯葉や土などのごみの質や混入量も変わる。プレフィルタ、繊維状吸着材などをどの段階で利用するか除染現場に即して、適切な方法を採用することができる。また、繊維状吸着材の基材として、中空糸や不織布を選択することで、これら基材の微粒子等の固形物除去性能を生かすことができる。
【００４４】
放射性セシウムを例にとり説明したが、他の放射性元素を除去する場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の例である。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明の態様は以下の実施例に限らない。
［実施例１］  セシウムの除去
（１）強塩基性アニオン交換繊維の製造
繊維径約35μｍのナイロン繊維よりなる撚糸500gをポリエチレン袋に入れ、減圧排気−窒素ガス導入という窒素置換操作を3回繰り返した。この袋に、ガンマ線30kGyを照射した。照射後、照射済みのナイロン繊維を袋のまま発泡スチロールの箱に入れ、ここにドライアイスも入れて冷温保存した。一方、ビニルベンジルトリメチルアンモニウム塩酸塩（以下、VBTAC 、AGCセイミケミカル社製）を純水に溶解し１０％液１Lを作製した。この溶液に窒素をバブリングし、脱酸素した。先の放射線照射済みナイロン繊維をガラスアンプルにいれ、真空ポンプにて10分間吸引し、ガラスアンプル内を真空にした。ここに脱酸素したVBTAC水溶液をアンプル内の真空を利用して導入した。40℃の恒温水槽中で５時間グラフト重合を行った。重合後、ナイロン繊維を取り出し、50℃の純水で3回洗浄した後、真空乾燥後の重量を測定した。重量増加率から、VBTACのグラフト率は34％であることがわかった。グラフト重合後のナイロン繊維のイオン交換容量を測定すると中性塩分解容量は1.3meq/gであった。  
（２）フェロシアン酸コバルト金属塩担持ナイロン繊維の製造
（１）で得られた繊維をフェロシアン酸カリウム2％水溶液に1時間浸漬し、繊維にフェロシアン酸イオンを吸着させた。このフェロシアン酸イオンを吸着したナイロン繊維に塩化コバルト0.1Mと塩化カリウム0.3Mとなるよう調製した液に1時間浸漬した。フェロシアン酸コバルトをはじめ、フェロシアン酸塩不溶化物が繊維状に担持した。
（３）セシウム除去試験
１５０Lのプラスチックタンク、ポンプ、プレフィルタ（PP製ワインド型フィルタ、孔径10μｍ）、50φアクリル製カラム、50L処理水タンクからなる除去装置を作製した。（２）で作製したセシウム吸着材200gを長さ約５０ｍｍに切断し、充填した。次に、千葉大学構内の表層の土48gをとり、プラスチック製ドラム缶に入れ、さらに水道水150ｌを加え撹拌した。この後、塩化セシウムをセシウムで10ｍｇ/Ｌとなるよう加えた。このCs含有水をポンプにてプレフィルタ、セシウム吸着材及び処理水タンクの順に約４０ｌ/ｈで通液した。通液初期から１，２，３及び４時間後の処理水中のCs濃度をICP-MSにより測定した。結果はいずれもCs濃度0.2mg/ｌ以下であった。また、水道試験法による濁度及び色度測定値はそれぞれ1度以下、５度以下であり、清澄な液体が得られた。
操作が煩雑な凝集沈殿操作を行うことなく、ろ過操作のみで土の粒子に付着したセシウムとイオン状のセシウムが除去できた。フィルタ部は有機系高分子素材からなり、圧縮操作や焼却操作が可能であった。
【００４７】
［実施例２］  ストロンチウムの除去
（１）ストロンチウム繊維の製造
繊維径約35μｍのナイロン繊維よりなる撚糸500gをポリエチレン袋に入れ、減圧排気−窒素ガス導入という窒素置換操作を3回繰り返した。この袋に、ガンマ線30kGyを照射した。照射後、照射済みのナイロン繊維を袋のまま発泡スチロールの箱に入れ、ここにドライアイスも入れて冷温保存した。一方、メタクリル酸グリシジル（以下、GMA  和光化学製）１０％メタノール溶液を純水に溶解し１０％液を作製した。この溶液に窒素をバブリングし、脱酸素した。先の放射線照射済みナイロン繊維をガラスアンプルにいれ、真空ポンプにて10分間吸引し、ガラスアンプル内を真空にした。ここに窒素バブリングにより、脱酸素したGMA溶液をアンプル内の真空を利用して導入した。45℃の恒温水槽中で6時間グラフト重合を行った。重合後、反応済みGMA溶液を排出した。アセトンで3回洗浄し、乾燥後の重量を測定した。重量増加率から、GMAのグラフト率は143％であることがわかった。次にこの繊維をイミノジ酢酸ナトリウム10％、イソプロピルアルコール30％及び水60％の液１Lを加え、反応温度80℃、反応時間16時間でイミノジ酢酸基を導入した。反応後の導入率は重量増加率から、1.9mmol/gのイミノジ酢酸基を有するキレート繊維が製造された。
（２）ストロンチウム、カルシウム除去試験
実施例１−（３）において、カラムにセシウム吸着繊維の代わりにストロンチウム吸着繊維を200ｇ充填した。セシウムの代わりに塩化ストロンチウムをストロンチウム1mg/Ｌとなるよう加えた。この含有水をポンプにてプレフィルタ、キレート繊維充填カラム及び処理水タンクの順に約40ｌ/ｈで通液した。通液初期から１，２，３及び４時間後の処理水中のストロンチウム及びカルシウムをICP-MSにより測定した。結果はいずれもストロンチウム濃度及びカルシウム濃度共に0.2mg/ｌ以下であった。また、水道試験法による濁度及び色度測定値はそれぞれ1度以下、５度以下であり、清澄な液体が得られた。  
ろ過操作のみで、イオン状及び土の粒子に付着したストロンチウムとカルシウムなどのアルカリ土類金属が効果的に除去された。
【００４８】
[実施例3]  ワインド型フィルタ
（１）強塩基性アニオン交換繊維ボビンの製造
直径約35μｍのナイロン繊維の撚糸500gをボビンに巻いた状態でポリエチレン袋に入れ、減圧排気−窒素ガス導入という窒素置換操作を3回繰り返した。この袋を発泡スチロールの箱にドライアイス5kgとともに入れ、冷却下で発泡スチロールの箱にγ線40ｋＧｙを照射した。照射後、ポリエチレン袋の中のボビンを取り出し、ナイロン繊維撚糸を取り出し、容積20Lのステンレス製重合装置に入れた。予め窒素ガスでバブリング操作により脱酸素しておいたVBTAC10％水溶液に浸漬し、40℃でグラフト重合を行った、5時間後に装置の蓋を開き、重合を停止すると同時に、約１ｇのダミーサンプルを取り出した。ダミーサンプルのイオン交換容量を測定したところ、中性塩分解容量で1.03meq/ｇの値が得られた。
（２）フェロシアン酸コバルトの担持とワインド型フィルタの製造
実施例１−（２）の方法に準じてフェロシアン酸コバルトの不溶化物を担持したボビンを製造した。さらに、このボビンを用いてセシウム除去用ワインド型フィルタカートリッジを作製した。
（３）セシウムの除去試験
実施例１−（３）の除去装置において、プレフィルタの中に取り付けてあるPP製ワインド型フィルタを取り外し、（２）のセシウム除去用ワインド型フィルタカートリッジを取り付けた。プレフィルタの下流に設置したカラムは撤去した。処理液を原水タンクに戻すバッチ処理を行った。10時間後のタンク内のセシウム濃度をICP-MSにより測定したところ、0.2mg/ｌ以下であった。
操作が煩雑な凝集沈殿操作を行うことなくろ過操作のみで、イオン状及び土の粒子に付着したセシウムが効果的に除去された。そして、フィルタ部はプレフィルタ部1個からなり、取扱いが極めて簡単であり、減容効果が高かった。
【００４９】
[実施例４]  ヨウ素イオンの除去
実施例３−（３）においてセシウムの代わりにヨウ化ナトリウムをヨウ素濃度が1mg/ｌとなるよう加えた。同様の実験を行った。10時間後のヨウ素濃度は0.1mg/ｌ以下であった。
イオン状及び土の粒子に付着したヨウ素イオンが強塩基性アニオン交換繊維によって効果的に除去された。そして、フィルタ部はプレフィルタ部1個からなり、取扱いが極めて簡単であった。
【００５０】
[実施例５]  弱塩基性アニオン交換繊維によるセシウムの除去
（１）弱塩基性アニオン交換繊維の製造
実施例1−（１）において、VBTACの代わりにジメチルアミノエチルメタクリレート（以下、DMAEMA）20％水溶液を使用した以外は同様の条件でDMAEMAをグラフト重合し、46％のグラフト率を得た。
（２）フェロシアン酸コバルトの担持
実施例４−（１）で製造した繊維を０．５Mの塩酸に30分間浸漬し、塩酸を吸着させた。その後は実施例１−（２）と同様の方法でフェロシアン酸コバルトを担持した弱塩基性アニオン交換繊維を製造した。
（３）セシウム除去試験
実施例１−（３）と同様のセシウム除去試験を行ったところ、セシウムは0.2mg/ｌ以下と除去されていた。
弱塩基性アニオン交換繊維を基材として用いたセシウム吸着繊維も強塩基性アニオン交換繊維の場合と同様、イオン状及び土の粒子に付着したセシウムが効果的に除去された。
【００５１】
[実施例5]  ひも状繊維吸着材の流路設置例
実施例３−（２）で製造したフェロシアン酸コバルト不溶化物を担持したボビンから、１ｍの長さにカットした撚糸２０本を作製した。20本の撚糸を束ね一端で結び、ほうきのように他端を自由にした。雨樋を模した内径約60φ、長さ４ｍの塩ビパイプの入り口側に撚糸の結んだ方が来るように挿入した。  水道水にセシウムを10mg/ｌとなるように溶解し、模擬雨樋の入り口側から５L/分の流量で通液した。流出液中のセシウム濃度は0.2mg/ｌ以下であった。吸着後のひも状繊維吸着材には、微粒子も吸着し、清澄な液体が得られた。
ひも状繊維を雨樋等の流路に設置するだけで、放射性セシウムが除去できた。従来のような凝集沈殿操作では、汚染水を先ず取水タンク等に貯留する必要があったが、そのような操作が不要であるため、タンク、ポンプ、電源など大掛かりな装置も不要であった。吸着後の繊維の取り扱いは極めて簡単であった。
【００５２】
[実施例６]  繊維状吸着材充填ネット
実施例３−（２）で製造したフェロシアン酸コバルト不溶化物を担持したボビンから、30ｇを切り取り、綿塊状にほぐし、市販の洗濯用ネット袋入れた。これを10個作製した。水道水を利用して、150Lのタンクにセシウム濃度1mg/Lの合成原水を作製した。ネット10個をこのタンクに投入し、3時間撹拌機で接触させた。30分経過後、ネットをタンクから取出し、タンク内の液中のセシウム濃度を測定したところ。0.2mg/ｌ以下であった。
吸着後の繊維状吸着材充填ネットはそのまま、乾燥工程を経て、減容固化及び焼却処分が可能であった。
【００５３】
[実施例7]  スラリー循環１
実施例３−（２）で製造したフェロシアン酸コバルト不溶化物を担持した繊維のボビンから、約500ｇを切り取り、ハサミを用いて、５ｍｍ前後のカット繊維を作製した。水道水でセシウム濃度1mg/Lに調製した合成原水150ｌに、カット繊維を投入し、水中ポンプを使用し1時間撹拌した。1時間経過後、図１に示すように水中ポンプの吐出側に布袋を設置し、カット繊維を濾別した。タンク内のセシウム濃度は0.2mg/ｌ以下であった。
水中ポンプの撹拌操作と網（又は布）で、イオン状及び土の微粒子に付着したセシウムが効果的に除去された。そして、布に集めたカット繊維は取扱いが極めて簡単であった。脱水・乾燥工程し、圧縮操作や焼却操作が可能であった。
【００５４】
[実施例８]  スラリー循環２
実施例３−（２）で製造したフェロシアン酸コバルト不溶化物を担持した繊維のボビンから、約300ｇを切り取り、ハサミを用いて、２〜３ｍｍ前後のカット繊維を作製した。実施例１−（３）と同様のセシウム除去実験装置において、土を１０ｇ加え、水道水でセシウム濃度1mg/Lに調製した合成原水150ｌを作成した。先ず、プレフィルターとタンクの循環を1時間行い、固形物をろ過した。次に、固形物のろ過されたタンク内の液にカット繊維を投入し、1時間撹拌した。撹拌後のタンク内の水をプレフィルタに通液し、タンク内のカット繊維をろ過した。この処理水はセシウム濃度0.2mg/ｌ以下であった。プレフィルターの下流側に設置したセシウム吸着カラムを使用しなくとも、十分なセシウム除去性能が得られた。この試験の場合、放射性汚染物質はプレフィルターのハウジング内に溜まり、放射性廃棄物が1個のハウジングで持ち運びでき、取扱が容易であった。
プレフィルターの運転時間を調整するだけで、イオン状及び土の微粒子に付着したセシウムが効果的に除去され、1個のプレフィルタ―内に集めることが可能であった。取扱いが極めて簡単であった。
【００５５】
[実施例９]  中空糸
外形１ｍｍ、孔径0.5μｍのPE製多孔性中空糸膜にガンマ線を50ｋGy照射した後、実施例４−（１）に記載した方法によりDMAEMAをグラフト重合し。31％のグラフト率を得た。さらに、実施例４−（２）の方法により、フェロシアン酸コバルト不溶化物を担持した。中空糸の一端を接着剤で埋め、他端を開口させたままとした。注射器のシリンジを開口部に差し込み、セシウム濃度1m/ｌを含有する水道水を５ｍｌ/分の流量で導入した。多孔性中空糸膜を透過した液体のセシウム濃度を測定したところ、セシウム濃度は0.2mg/ｌ以下であった。多孔性中空糸膜はもともと微粒子を除去できる材料であるため、この多孔性中空糸膜を複数本まとめたカートリッジフィルターはイオン状のセシウム及び微粒子に付着したセシウムも同時に除去できることが明らかである。
【００５６】
[実施例１０]  不織布
（１）強酸性カチオン交換不織布の製造
繊維径16μｍのポリエチレン（鞘）/ポリエチレンテレフタレート芯の芯鞘複合繊維よりなり、目付４５ｇ/m2、厚み０．５ｍｍの熱融着不織布を放射線グラフト重合の基材とした。30cm×20cmの不織布10枚を窒素雰囲気でガンマ線を30ｋGy照射した。次にGMA１０％メタノール溶液でグラフト重合を行い、グラフト率93％を得た。この不織布を亜硫酸ナトリウム１０％、イソプロピルアルコール１０％、水８０％（重量％）の液に浸漬し、80℃、12時間スルホン化反応を行った。重量増加率より、1.85meq/gの強酸性カチオン交換不織布が得られた。
（２）フェロシアン酸コバルト不溶化物担持不織布の製造
（１）の強酸性カチオン交換不織布を塩化コバルト０．５Mに３０分間浸漬した後、水洗した。次に、フェロシアン酸カリウム０．２M水溶液に浸漬し、繊維にフェロシアン酸コバルトの不溶化物を担持した。洗浄はバッチで塩化ナトリウム１M水溶液、純水3回の順に行った。
（３）カラム試験
実施例９−（２）で製造したフェロシアン酸コバルト不溶化物担持不織布から５０φの穴開け機で10枚の50φ円形シートをとり、内径50φのアクリル製カラムに積層充填した。実施例１−（３）と同様のセシウム除去試験を行った。結果はセシウム濃度0.2mg/ｌ以下、清澄な処理水が得られた。
【００５７】
[実施例11]  バッグフィルタ
実施例３−（１）及び（２）で製造したセシウム吸着材を数cmにカットした。実施例１−（３）のセシウム除去試験装置のアクリル製カラムの代わりに直径100ｍｍ、長さ約400mmのバッグフィルタ（含ハウジング）を設置し、カット繊維300ｇを充填した。実施例１−（３）と同様のセシウム除去試験を行ったところ、通液初期から１，２，３及び４時間後の処理水中のCs濃度は0.2mg/ｌ以下であった。
【００５８】
[実施例12]  ウエス（ワイパー）
（１）強塩基性アニオン交換不織布の製造
芯/鞘がポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンからなる直径約15μｍの芯鞘複合繊維より構成された熱融着不織布（目付50ｇ/m2、厚み0.35ｍｍ）を20cm×30cmの大きさで10枚カットした。この不織布に窒素雰囲気で電子線を50ｋGy照射した。VBTAC/N-ビニルピロリドン/水（重量比5/10/85）の混合モノマー溶液１kgを作製し、窒素バブリングを行いモノマー液中の脱酸素を行った。照射済み不織布をモノマー混合溶液に浸漬し、45℃、8時間グラフト重合を行った。グラフト重合終了後、不織布を取り出し、洗浄乾燥を行った。重量増加率からグラフト率を算出すると82％であった。
（２）フェロシアン酸コバルト金属塩担持不織布の製造
（１）で得られた不織布をフェロシアン酸カリウム2％水溶液に1時間浸漬し、不織布にフェロシアン酸イオンを吸着させた。このフェロシアン酸イオンを吸着した不織布に塩化コバルト0.1Mと塩化カリウム0.3Mとなるよう調製した液に1時間浸漬した。フェロシアン酸コバルト不溶化物が不織布に担持した。
（３）セシウム除去試験
住宅用床材（塩化ビニル製）１ｍ×１ｍにセシウム10mg/ｌを含有する水道水を50ｍｌこぼし、溜まりを作った。市販のワイパー（花王株式会社、クイックルワイパー）のワイパー取付け部に（２）で作成したフェロシアン酸コバルト不溶化物担持不織布20cm×20cmを取り付け、床を拭き取った。床上に残存したセシウムを洗浄瓶で集め、セシウム濃度を測定した。こぼしたセシウム量の９５％以上が除去されていた。また、この拭き取り試験を5回繰り返してもセシウムが除去された。この不織布を水に浸漬しても、除去したセシウムがリークすることはなかった。
【００５９】
［実施例１３］  自動車洗車モール
実施例5で作成したひも状繊維吸着材を自動車洗車用モールに針金で固定し、自動車の洗浄を行った。また、洗浄水の排出流路に実施例１２の不織布を敷いた。自動車の除染及び洗車排水からセシウムの除去が同時に可能であった。
【００６０】
[比較例１]
実施例１−（３）で使用した１５０Lタンクにゼオライト２０ｇを加え10分間十分に撹拌した。次に水道用凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（PAC）を３０ｍｌ加え撹拌し、5分経過後に撹拌を停止し、撹拌が自然停止するまで30分放置した。タンク底部には汚泥が沈殿し、上澄み液には小さなフロックが浮遊していた。上澄み液を実施例1−（３）で用いたプレフィルタでろ過し、ろ液のセシウム濃度を測定したところ、0.2mg/l以下であった。１５０Lタンクの底には汚泥が約５L溜まっていた。３Lポリビーカーで汚泥をすくい取り、円形定性ろ紙（直径40cm）でろ過した。汚泥をすくい取る際、フロックが破壊され小さくなったため、ろ過時間が1時間以上かかった。また、含水率を下げるため、別の新しいろ紙を使用して水分を吸い取らせた。このようにして、2人の作業者が付きっきりで作業開始から終了まで5時間以上かかり、操作も煩雑であった。また、減容固化の困難な無機化合物の汚泥残った。原水タンク、処理水タンク、プレフィルタ、汚泥脱水ろ過装置、ろ液回収タンク、凝集剤溶解槽、攪拌機などタンク、バケツ類が多いため、作業終了後も器具洗浄水が多量に必要であった。
【図１】
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