(57)【要約】      （修正有）【課題】災害や事故によってセシウム及び重金属類で汚染された排水（廃水）・土壌を効率よく浄化（除染）できる、ゼオライトを原料とする浄化剤（ネオナイト）と浄化装置を提供する。【解決手段】ゼオライトに、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウムなどの無機化合物及び、カチオン、アニオン、ノニオン系有機高分子化合物を加えることによって、ゼオライトのみでは出来なかった架橋、凝集、吸着機能を設けたものである。また、効率よく分離浄化を行うための装置を設けたものである。【選択図】図２
2013003130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼオライトにカルシウム、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウムなどの無機化合物または、カチオン、アニオン、ノニオン系有機高分子化合物を加えることによって、ゼオライトのみでは出来なかった架橋、凝集、吸着率の改善。
【請求項２】
請求項１において、放射性セシウムの除去及びヒ素、鉛、カドミニウム、水銀と言った重金属の除去が同時複合的に除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、災害や事故によって、セシウム及び重金属類で汚染された排水（廃水）・土壌の浄化（除染）に属するものである。
【背景技術】
【０００２】  何らかの理由で原子力発電所の機能が全て損なわれた場合、原子炉が破壊され環境中に大量の放射性物質が拡散する。放出された放射性物質は、ヨウ素１３１、セシウム１３７、ロジウム１０６、コバルト６０、ストロンチウム９０、ラジウム２２６、ウラン２３４、ウラン２３５、ウラン２３８、プルトニウム２３９、が放出され、中でもセシウム１３７とストロンチウム９０は半減期が３０．１年と２８．８年で、半減期が短いことから強力な放射線を放出し続ける。また、両元素の沸点はセシウムが６７１℃で、ストロンチウムが１３８２℃とセシウムの沸点が低いことから、広範囲に放射性セシウムが飛散することが考えられる。【０００３】  放出された放射性セシウムは、土壌では農地、住宅地、学校のグラウンド、下水道の汚泥、瓦礫に着いた土砂などに付着し、排水ではプール、浄水場、下水処理場、河川などに落ち、河川の場合は環境水が海域へ流入し汚染が更に広がることが想定されるため、早期の浄化（除染）対策を講じる事により、放射性物資の拡散を防止し、被爆を防ぐ事になる。【０００４】  放射性セシウムとそれ以外の物質を分離させるには、活性炭除去技術、イオン交換樹脂、ＲＯ膜による除去技術、ゼオライト除去技術、磁気分離除去技術、植物による取り込みなど様々な方法が研究、議論されているが、処理の内容が限定的であったり、除去率が低いなど各種問題を抱えている。【０００５】  セシウムは人体に取り込まれると、主に筋肉に蓄積され摂取から１００〜２００日の間で排泄行為により排出されるが、放射性セシウムが空気、土壌、食物に堆積した状態で生活を続けていると、体内に取り込まれる放射性セシウムの量は変わらず、被線し続けるため、がんの発生など人体に甚大な健康被害を生じさせる。そのような被曝を防止する為には、拡散した放射性セシウムの早期の浄化（除染）が必要となる。
【先行技術文献】
【０００６】
【特許文献１】  特開平１１−１１４３１３号広報
【０００７】
【非特許文献１】  島根県環境技術センター研究報告  第４５号  ２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  ゼオライト粉末で放射性セシウムを吸着する場合、ゼオライト自体には電気的に凝集、架橋する効果は無いので、セシウムを吸着した後も液体中に分散して浮遊したままの状態となるため浄化の効果が発揮されない。結果的には固液分離しなくては減量化ならないので、長期間保管する際に大きなスペースが必要となる。【０００９】  また、ゼオライトの粒度を大きくし沈降するようにした場合やろ過材として使用した場合、回収の手間は省かれるが、粒度が大きくなるのに反比例して、単位重量あたりの表面積は小さくなり、吸着効率が悪くなってしまいかえって放射性廃棄物の量が増大する。
【課題を解決する為の手段】
【００１０】  放射性汚染物は放射線を遮蔽する以外無害化することは出来ない。そのため放射能汚染された排水（廃水）・土壌や廃棄物を除染するには放射性セシウムを分離した後、それらの容積を小さくし、遮蔽して放射線量が下がるまで保管し続ける事になる。
【００１１】  ゼオライトを１μｍ〜２５０μｍの微粉末に粉砕したものに、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウムなどの無機化合物及び、カチオン、アニオン、ノニオン系有機高分子化合物を加えることによって、ゼオライトのみでは出来なかった架橋、凝集、吸着機能を持ったネオナイトを開発した。
【００１２】  セシウムイオン濃度が約１ｍｇ／Ｌになるように調整した純水（以下セシウム含有水）およびセシウムイオン濃度が１ｍｇ／Ｌになるように調整した３．５％ＮａＣｌ溶液（以下セシウム含有海水）を作成した。
【００１３】  ネオナイト１．０ｇを上記セシウム含有水１００ｍＬ、および上記セシウム含有海水１００ｍＬにそれぞれ添加し、２４時間振とうさせた。遠心分離およびろ過を行い、水分中のセシウムイオン濃度を測定した。
【００１４】  ゼオライトをセシウム上記含有水、および上記セシウム含有海水に同条件で添加、振とうした。同様に水分中のセシウムイオン濃度を測定した。
【００１５】  セシウム含有水にネオナイトを添加したものは、セシウムイオン濃度が１．０３５８ｍｇ／Ｌから０．００１１ｍｇ／Ｌに低下しており、除去率は９９．８９％だった。一方、セシウム含有水にゼオライトだけを添加したものは、セシウムイオン濃度が０．００３８ｍｇ／Ｌに低下しており、除去率は９９．６３％だった。ネオナイトはゼオライトよりもセシウムを２．７μｇ／Ｌ多く除去することができた。
【００１６】  セシウム含有海水にネオナイトを添加したものは、セシウムイオン濃度が１．０５３０ｍｇ／Ｌだったのが０．２４１２ｍｇ／Ｌに低下しており、除去率は７７．０９％だった。一方、セシウム含有海水にゼオライトを添加したものは、セシウムイオン濃度が０．２５４３ｍｇ／Ｌに低下しており、除去率は７５．８５％だった。ネオナイトはゼオライトよりもセシウムを１３．１μｇ／Ｌ多く除去することができた。
【００１７】  これをベクレルに換算する。１ベクレル＝０．３１ピコグラムとすると、セシウム含有水には、ネオナイトはゼオライトよりも約８７０万ベクレル多く除去でき、セシウム含有海水には、約４２００万ベクレル多く除去できる。
【発明の効果】
【００１８】  ネオナイトはゼオライトに様々な物質を加える事で、架橋、凝集、吸着の付加効果が備わるので、小さな粒子がくっつきあい大きな粒子になっていき、ストークスの定理から直径の２乗倍の速さで沈降していき、セシウムを含む沈殿物と水に完全分離される。更に脱水を行うことにより、１ｍ３の汚濁水を１／１０００〜１／１０，０００にする事が出来る濁水処理を行うことができ、無機分の添加により放射性セシウムの吸着率が改善することから、単位重量あたりの放射性セシウムの濃縮率が高い廃棄物となる。
【００１９】  ネオナイトは天然資源を利用した吸着凝集剤であり、ネオナイトを使用した排水・土壌処理では副産物や再汚染の心配が無いので、２次汚染を起こさない製品である他、カルシウム、アルミニウム、マグネシウムを主体とした無機分を加えることで重金属の吸着も可能となり、対象土壌の重金属無害化も同時に行える。
【００２０】  排水処理の場合、対象排水が１ｍ３に対しネオナイトを１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍ程度で投入し（使用量は汚染濃度により、高濃度の場合は１０００ｐｐｍ以上の添加が必要となる）、反応槽内で１時間〜３時間の間で反応させると放射性セシウムを９９．９％以上ネオナイトに吸着することが出来るので、沈殿物のスラリーを脱水して減容化し、容量の小さな放射性セシウム泥土となる。［図１］
【００２１】  土壌処理の場合、対象土壌を洗浄した後分離分級し、分級された１ｍ３あたりの放射性セシウムを含む泥土と１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍ程度投入し（使用量は汚染濃度により、高濃度の場合は１０００ｐｐｍ以上の添加が必要となる）、ネオナイトを１時間〜３時間の間で撹拌、混合させると放射性セシウムを９９．９％以上ネオナイトに吸着することが出来るので、沈殿物のスラリーを脱水して減容化し、容量の小さな放射性セシウム泥土となる。［図２］
【００２２】  ヒ素濃度１ｐｐｍ以下の土壌・排水に上記の方法で不溶化実験を行った所、環境基準値以下のヒ素濃度にする事が可能となったことから、放射性セシウムを含んだ重金属の無害化（不溶化）処理も同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  土壌排水中に含まれる放射性セシウムの概略図
【図２】  ［図１］にネオナイトを添加した図
【図３】  ネオナイトが反応し、イオン交換又は吸着される概略図
【図４】  吸着、イオン交換後の土壌排水図
【図５】  放射性セシウム排水処理フロー図
【図６】  放射性セシウム土壌処理フロー図
【発明を実施するための形態】
【００２３】  放射性セシウムが含まれる汚染水［図１］にネオナイトを入れ［図２］、汚染水にネオナイトに含まれるゼオライト成分のナトリウムがイオンとなり水に放出され、変わりに放射性セシウムが吸着（イオン交換または置換作用）され［図３］、さらにネオナイトはお互いに強力にくっ付き合う特徴があり、大きな塊りを形成していきながら水と放射性セシウムや土粒子を分離する［図４］。
【００２４】  排水にネオナイトを加え、清水と土壌に分離した後、土壌をネオナイトプレスで圧縮し処理を行う。
【００２５】  土壌を洗浄した後の濁水にネオナイトを加え、清水と土壌に分離した後、土壌をネオナイトプレスで圧縮し処理を行う。
【産業上の利用可能性】
【００２６】  原子力発電所内の放射性セシウムの除去を行える他、災害現場での除染作業、河川、湖沼、海域の除染、病院跡地の除染、放射性物質を扱う企業の汚染物の除染に利用できる。
【符号の説明】
【００２７】１・・・汚染された汚泥
２・・・解泥装置
３・・・水道水
４・・・希釈用の処理水
５・・・振動分級機（一次分離装置）
６・・・洗浄水
７・・・粒度１ｍｍ以上の無害汚泥
８・・・ネオナイトセパレーター（二次分離装置）
９・・・放射性セシウムを吸着したゼオライト＋有害汚泥
１０・・・ネオナイトクリーナー（濁水処理装置）
１１・・・ネオナイト
１２・・・ネオナイトプレス（脱水装置）
１３・・・粒度２０μｍ未満の無害汚泥
１４・・・放射性セシウム含有濁水
【図１】
2013003130.tif 000003
【図２】
2013003130.tif 000004
【図３】
2013003130.tif 000005
【図４】
2013003130.tif 000006
【図５】
2013003130.tif 000007
【図６】
2013003130.tif 000008