(57)【要約】【課題】水に溶け難く、且つ従来の材料と比べ、放射性核種等をより多く吸着することが可能な水処理材を提供する。【解決手段】水処理材は、ウロン酸を構成糖に含む多糖類の溶液と架橋剤とを混合した後、電離放射線また紫外線を照射することにより製造される。【選択図】図２Ｂ
2016203129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウロン酸を構成糖に含む多糖類の溶液と架橋剤とを混合した後、電離放射線また紫外線を照射することにより製造されることを特徴とする水処理材。
【請求項２】
前記架橋剤は、単官能、二官能若しくは多官能のアクリレート系溶液、単官能、二官能若しくは多官能のメタクリレート系溶液、または単官能、二官能若しくは多官能のアリル化合物溶液の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載の水処理材。
【請求項３】
１〜５０重量％の前記多糖類の溶液と１〜１０重量％の前記架橋剤とを混合した後、１０〜１００ｋＧｙの強度の前記電離放射線を照射することにより製造されることを特徴とする請求項１又は２記載の水処理材。
【請求項４】
前記多糖類はアルギン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の水処理材。
【請求項５】
前記架橋剤により架橋された前記ウロン酸のオリゴマーにより構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の水処理材。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の水処理材を用いて汚染水を浄化することを特徴とする水処理方法。
【請求項７】
前記水処理材を充填させた吸着塔に前記汚染水を通水させることによって、前記汚染水を浄化することを特徴とする請求項４記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理材、及び当該水処理材を用いた水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性ストロンチウム（ストロンチウム９０）やセシウム（セシウム１３７）等（以下、「放射性核種」という場合がある）により汚染された海水を浄化するために、様々な吸着材が使用されている。
【０００３】
吸着材としては、ゼオライトや酸化チタンといった無機系材料を用いたものがある。従来は、これらの吸着材を充填した吸着塔（カラム）を多段に設け、汚染水を通水することで、汚染水中の放射線核種の除去を行っていた。
【０００４】
しかし、このような浄化方法は、装置の運転管理が煩雑であったり、特殊な設備（たとえば、海水によって腐食しないような材質を用いた吸着塔）が必要となる。また、無機系材料を用いた吸着材は、それ自体を減容化することができないため、放射性核種を吸着した後の廃棄処理が問題となる。更に、海水中には安定した核種も存在するところ、一般的な吸着材は放射性核種だけを選択的に吸着することが困難である。従って、吸着容量が大きい材料が必要となる。
【０００５】
一方、このような既存技術に対し、天然多糖類を用いた放射性核種の吸着に関する研究がおこなわれている。
【０００６】
たとえば、非特許文献１には、天然多糖類であるアルギン酸の塩（アルギン酸ナトリウム）がストロンチウムを大量に吸着できることが記載されている。この研究結果に基づき、国際原子力機関（ＩＡＥＡ）は、技術報告書ＴＥＣＤＯＣ−３６８において、ストロンチウムによる内部被曝を受けた場合、アルギン酸ナトリウムを飲用することでストロンチウムが体外に排出されると報告している。
【０００７】
また、特許文献１では、放射性核種を除去するためのマイクロカプセル（抽出剤や吸着剤をアルギン酸カルシウムで内包するカプセル）を製作することが記載されている。このマイクロカプセルでコーティングしたフィルタや、マイクロカプセルを充填した吸着塔を用いることにより、汚染水中の放射性核種を吸着できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４５８５３９３号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｒ．ＨＥＳＰ  Ｂ．ＲＡＭＳＢＯＴＴＯＭ、“Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｓｏｄｉｕｍ  Ａｌｇｉｎａｔｅ  ｉｎ  ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ  Ｕｐｔａｋｅ  ｏｆ  Ｒａｄｉｏｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  ｂｙ  Ｈｕｍａｎ  Ｂｏｄｙ”  Ｎａｔｕｒｅ、２０８、ｐ．１３４１−１３４２  （Ｄｅｃ．２５，１９６５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、特許文献１に記載のアルギン酸カルシウムのカプセルは、アルギン酸のカルボキシル基がカルシウムイオンとイオン結合して得られる塩によるゲル状のカプセルである。一方、海水は大量にナトリウムを含有しているため、アルギン酸塩のカルシウムイオンは時間経過と共にナトリウムイオンと置換される。よって、カプセルのゲル強度が低下して海水に溶け出すため、吸着材に吸着させた放射性核種の回収が困難になる。また、特許文献１に記載のマイクロカプセルは、吸着した放射性核種の線量が多くなると分解してしまう可能性があるため、吸着量を制限しなければならない。
【００１１】
更に、従来のアルギン酸塩（アルギン酸のカルボキシル基が多価金属イオン（たとえば鉄）とイオン結合して得られる塩）のゲルを用いても放射性核種の吸着は可能であるが、ゲル状態を維持するためには多価金属イオンを保持することが必要であるため、吸着容量が少なくなる。また、従来のアルギン酸塩のゲルは、海水のマトリクス効果やバクテリアによって分解し、吸着した放射線核種を放出してしまう可能性がある。
【００１２】
本発明は、水に溶け難く、且つ従来の材料と比べ、放射性核種等をより多く吸着することが可能な水処理材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の水処理材は、ウロン酸を構成糖に含む多糖類の溶液と架橋剤とを混合した後、電離放射線また紫外線を照射することにより製造される。
また、本発明において、前記架橋剤は、単官能、二官能若しくは多官能のアクリレート系溶液、単官能、二官能若しくは多官能のメタクリレート系溶液、または単官能、二官能若しくは多官能のアリル化合物溶液の少なくとも一つであってもよい。
また、本発明において、前記水処理材は、１〜５０重量％の前記多糖類の溶液と１〜１０重量％の前記架橋剤とを混合した後、１０〜１００ｋＧｙの強度の前記電離放射線を照射することにより製造されてもよい。
また、本発明において、前記多糖類はアルギン酸ナトリウムであってもよい。
また、本発明において、前記水処理材は、前記架橋剤により架橋された前記ウロン酸のオリゴマーにより構成されている。
また、本発明の水処理方法は、上記の水処理材を用いて汚染水を浄化する。
また、本発明の水処理方法は、前記水処理材を充填させた吸着塔に前記汚染水を通水させることによって、前記汚染水を浄化することでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る水処理材は、多糖類と架橋剤の混合液に対して電離放射線等を照射することによりゲル化させているため、水に溶け難く、且つ従来の材料と比べ、放射性核種等をより多く吸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】従来の吸着材（アルギン酸鉄ビーズ）を模式的に示した図である。
【図１Ｂ】従来の吸着材（アルギン酸鉄ビーズ）を模式的に示した図である。
【図２Ａ】本発明に係る水処理材を模式的に示した図である。
【図２Ｂ】本発明に係る水処理材を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＝＝多糖類＝＝
多糖類は、複数の単糖分子がグリコシド結合によって重合している物質である。本発明の多糖類は、ウロン酸を構成糖に含む。ウロン酸は、官能基としてカルボキシル基を有する単糖類である。
【００１７】
ウロン酸を構成糖に含む多糖類は、たとえば、コンニャクマンナン、グアーガム、キサンタンガム、ジェランガム、ダイユータンガム、カラギーナン、ペクチン、ポリガラクツロン酸、アルギン酸ナトリウム（アルギン酸）、フコダイン、ローカストビーンガム、イヌリン、タマリンドガム、キシランがある。これらの多糖類のうち、カラギーナン、アルギン酸ナトリウム、ジェランガムが好ましく、アルギン酸ナトリウムがより好ましい。
【００１８】
アルギン酸ナトリウムは、マンヌロン酸(ｍａｎｎｕｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ)とグルロン酸(ｇｌｕｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ)とから構成されるアルギン酸のカルボキシル基がナトリウムイオンと結合して得られる塩である。本発明において、マンヌロン酸(ｍａｎｎｕｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ)とグルロン酸(ｇｌｕｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ)の含有比は特に限定されない。なお、本発明におけるウロン酸は、アルギン酸ナトリウムを構成するようなウロン酸の金属塩も含む。
【００１９】
＝＝架橋剤＝＝
架橋剤は、多糖類同士（ウロン酸のオリゴマー同士。詳細は後述）を架橋するために用いられる親水性もしくは疎水性のモノマーである。架橋剤は、単官能、二官能若しくは多官能のアクリレート系モノマーの溶液、単官能、二官能若しくは多官能のメタクリレート系モノマーの溶液、または単官能、二官能若しくは多官能のアリル化合物モノマーの溶液等である。架橋剤は、一種類のモノマーであってもよいし、複数のモノマーの混合物であってもよい。架橋剤の官能性は、架橋剤が有する炭素原子間の二重結合の数に基づく。すなわち、単官能の架橋剤は二重結合を１つ有し、二官能の架橋剤は二重結合を２つ有し、多官能の架橋剤は二重結合を３つ以上有する。
【００２０】
本発明において使用することができる単官能、二官能または多官能のアクリルレート系モノマーは、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシ-トリエチレングルコールアクリレート、２−エチルヘキシル-ジグルコールアクリレート、メトキシノナエチレングリコールアクリレート、エトキシ-ジエチレングリコールアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルサクシネート、２−アクリロイロキシエチル−２−ヒドロキシエチル-フタル酸、トリエチレングルコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ノナエチレングリコールジアクリレート、テトラデカエチレングリコールジアクリレート、トリコサエチレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングルコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，１０−デカンジオールジアクリレート、２−メチル−１，８−オクタンジオールジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヘプタプロピレングリコールジアクリレート、ドデカプロピレングリコールジアクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、トリメチロルプロパントリアクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートが好ましい。
【００２１】
本発明において使用することができる単官能、二官能または多官能のメタクリレート系モノマーは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、ｎ−ステアリルメタクリレート、ブトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ノナエチレングリコールジメタクリレート、テトラデカエチレングリコールジメタクリレート、トリコサエチレングリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エトキシ化ドデカプロピレングリコールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、ヘプタプロピレングリコールジメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。
【００２２】
本発明において使用することができる単官能、二官能または多官能のアリル化合物モノマーは、トリアリルイソシアヌレート、トリメタアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメタアリルシアヌレート、ジアリルアミン、トリアリルアミン、ジアリルクロレンデート、アリルアセテート、アリルベンゾエート、アリルジプロピルイソシアヌレート、アリルオクチルオキサレート、アリルプロピルフタレート、ブチルアリルマレート、ジアリルアジペート、ジアリルカーボネート、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジアリルフマレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルマロネート、ジアリルマレート、ジアリルオキザレート、ジアリルフタレート、ジアリルプロピルイソシアヌレート、ジアリルセバセート、ジアリルサクシネート、ジアリルテレフタレート、ジアリルタートレート、ジメチルアリルフタレート、エチルアリルマレート、メチルアリルフマレート、メチルメタアリルマレートが好ましい。
【００２３】
＝＝水処理材の製造方法＝＝
本発明に係る水処理材は、ウロン酸を構成糖に含む多糖類の溶液と架橋剤とを混合した後、電離放射線また紫外線を照射することにより製造される。以下、多糖類としてアルギン酸ナトリウムを例に説明する。
【００２４】
まず、アルギン酸ナトリウム水溶液に架橋剤を添加し、所定時間以上（たとえば一時間以上）撹拌して混合させる。
【００２５】
アルギン酸ナトリウムのような多糖類の溶液は１〜５０重量％程度が好ましい。多糖類の濃度が高くなり過ぎると溶液が不均一になって架橋剤と上手く混合できない。一方、多糖類の溶液は、多糖類が溶媒と均一に混ざり合い、流動性を持った状態であれば、液状でもペースト状でもよい。また、多糖類の粘度は、溶媒と均一に混ざり合う程度が好ましい。具体例として、アルギン酸ナトリウムの粘度は、１％水溶液（２０℃）で３５０〜１０００±１００ｍＰａ・ｓが好ましく、３５０〜５００±１００ｍＰａ・ｓがより好ましい。なお、アルギン酸ナトリウム水溶液には、フェロシアン化鉄、フェロシアン化ニッケル、酸化チタン、ゼオライトなどの従来から存在する放射性核種の吸着材を混合させておくことも可能である。
【００２６】
１〜５０重量％のアルギン酸ナトリウム水溶液に添加される架橋剤は、１〜１０重量％が好ましい。架橋剤が少なすぎると電離放射線を照射しても多糖類の架橋が進まない。一方、架橋剤が多すぎると、多糖類を架橋剤が内包するような構造となり、放射性核種の吸着が困難となる。
【００２７】
次に、塩化カルシウム溶液（多価金属イオン溶液）に対して混合液を滴下する。この場合、多価金属イオン溶液（マグネシウムを除く）は、脱水剤として機能する。脱水により混合液中における多糖類同士の距離が縮まるため、架橋剤とより反応し易くなる。また、脱水により混合液の粘度を高め、ペースト化することも可能である。
【００２８】
多価金属イオン溶液は、たとえば、塩化カルシウムや塩化鉄溶液である。多価金属イオン溶液は、０．１〜１ｍｏｌの塩化カルシウム溶液が好ましく、０．５〜１ｍｏｌの塩化カルシウム溶液がより好ましい。なお、混合溶液中において多糖類が高濃度の場合、脱水剤は不要であるが、高濃度溶液またはペーストを脱気することが好ましい。
【００２９】
次に、混合液に対し、電離放射線を１ｋＧｙ〜１００ｋＧｙの吸収線量で照射することにより、多糖類同士が架橋剤によって架橋されて流動性を失い、ゲル状の水処理材が生成される。照射される電離放射線は、１０ｋＧｙ〜５０ｋＧｙの吸収線量がより好ましい。１００ｋＧｙより強い電離放射線を照射すると、多糖類を構成する単糖自体が分解し、吸着力が低下する可能性がある。逆に１０ｋＧｙ未満の弱い電離放射線を照射しても架橋が進まず、ゲル状の水処理材を得ることができない。なお、電離放射線は、工業的に利用されている電子加速器からの電子線やコバルト６０線源からのγ線を利用することができる。また、電離放射線の代わりに紫外線を利用することも可能である。
【００３０】
アルギン酸ナトリウムをはじめ、ウロン酸を構成糖とする多糖類は、溶液中（または架橋剤との混合液中）でポリマー（分子量：７５万〜１００万程度）として存在する。一方、混合液に対して電離放射線を照射することにより、多糖類は分解し、可溶性のウロン酸のオリゴマー（分子量：５万〜１０万）を構成する。更に、電離放射線の照射により、ウロン酸のオリゴマーは架橋剤により架橋され、ゲル化（不溶化）する。
【００３１】
電離放射線の照射後、０．０１Ｎ〜１Ｎの水酸化ナトリウム溶液（或いは０．３％〜３％の塩化ナトリウム溶液）でゲルを洗浄することにより、カルボキシル基に相当する部分に結合しているカルシウムイオンをナトリウムイオンと置換する。
【００３２】
そして、１重量部のアルギン酸ナトリウムのゲル（ウロン酸オリゴマーのゲル）に対し５〜１０重量部の水で水洗し、反応に使用されなかった架橋剤等の不純物を洗い流す。水洗は多価金属イオンを含有している溶液以外であれば水道水でも０．０１Ｎ〜１Ｎの水酸化ナトリウムでもよい。この処理により、ゲルの吸着能力を更に高めることができる。
【００３３】
水洗後のアルギン酸ナトリウムのゲル（ウロン酸オリゴマーのゲル）は、乾燥等によって含水率を調整することができる。すなわち、本発明に係る水処理材は、使用用途や保管環境に合わせた状態に維持することが可能である。なお、ゲルの含水率は、１０〜５０重量％程度で調整することが好ましい。
【００３４】
ここで、本発明に係る水処理材及び従来の吸着材における放射性核種（ストロンチウム）の吸着メカニズムについて説明を行う。図１Ａ及び図１Ｂは従来のアルギン酸ビーズ（アルギン酸鉄）を模式的に示した図である。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明のアルギン酸ビーズ（水処理材）を模式的に示した図である。図１Ａ及び図２Ａは、ストロンチウムを吸着する前のアルギン酸ビーズを示す。図１Ｂ及び図２Ｂは、ストロンチウムを吸着した後のアルギン酸ビーズを示す。なお、図１Ａ〜図２Ｂでは、アルギン酸ビーズのうち、金属とイオン結合している部分（カルボキシル基に相当する部分）のみを示している。
【００３５】
ストロンチウムを含む水溶液に従来のアルギン酸鉄を添加した場合、カルボキシル基に相当する部分に結合している鉄イオンのうち、一部はストロンチウムイオンと置換される（ストロンチウムを吸着する）。一方、残りの部分は、ゲル強度を保つために鉄イオンと結合した状態を維持する（図１Ｂ参照）。すなわち、従来のアルギン酸鉄は、カルボキシル基に相当する部分全てを放射性核種の吸着に利用できず、吸着量が制限される。また、アルギン酸鉄は、鉄イオンと結合することによりゲル強度を保っているところ、ストロンチウムを吸着する代わりに一部の鉄イオンを放出することになるため、吸着によってゲル強度が著しく低下する（水に溶け出す）。
【００３６】
一方、本発明による水処理材は、架橋剤と照射により、アルギン酸ナトリウムのままゲル化（ウロン酸オリゴマーをゲル化）している（図２Ａ参照）。よって、ストロンチウムを含む水溶液に本発明の水処理材を添加した場合、カルボキシル基に相当する部分全てを放射性核種の吸着に利用できるため（図２Ｂ参照）、従来に比べて吸着量を多くすることができる。また、架橋剤によってゲル化されているため、放射性核種の吸着を行ってもゲル強度が著しく低下することはない（水に溶け難い）。
【００３７】
このように、本発明に係る水処理材は、水に溶け難く、且つ従来の吸着材と比べ、放射性核種をより多く吸着することができる。
【００３８】
また、本発明の水処理材は、放射性核種を吸着した後、炭化や乾燥させることで５分の１〜１０分の１まで減容化ができる。よって、吸着後の水処理材の廃棄量を減らすことが可能である。なお、減容することで放射性核種の含有率が高くならないように乾燥後の含水率を調整することが好ましい。
【００３９】
また、従来の吸着材は、汚染水に投入した場合に一気に放射性核種を吸着するため、吸着材自体の線量が高くなり取扱いが困難となる場合がある。一方、本発明の水処理材は、時間と共に徐々に吸着量が増加するため、予め単位時間当たりの吸着量を把握しておくことにより、任意のタイミングで引き上げることができる。すなわち、放射性核種の吸着量をコントロールできるため、水処理材の管理や廃棄が容易となる。
【００４０】
また、本発明においては、多糖類の溶液濃度（或いは使用する多糖類の粘度）を調整することにより、任意の形状（粒状、シート状）やサイズに加工した上でゲル化させることが可能である。すなわち、本発明の水処理材は、使用目的等に応じて任意の形状やサイズにすることができる。ゲルの表面積が大きければ大きいほど、吸着速度は速くなり、且つ吸着容量も大きくなる。
【００４１】
＝＝水処理材を用いた水処理方法＝＝
本発明に係るゲル状の水処理材は、海水等に含まれる放射性核種を吸着し、汚染水を浄化することができる。
【００４２】
たとえば、水処理材を通水性が高い容器に充填し、汚染水中に浸漬させるだけで汚染水中の放射性核種を吸着することができる。充填する容器は、不織布や合成繊維で作られる袋、或いはネトロンパイプ等、簡素なものでよい。海水に対して用いる場合、充填する容器は、海水によって腐食しない材質且つ通水性が要求される。水処理材を充填した容器の上部に浮子を取り付け、下部に重りを取り付けて浮力を調整することにより、海中において任意の深さの汚染水を浄化することができる。このように、本発明の水処理材によれば、簡易な設備によって汚染水の浄化が可能となる。
【００４３】
また、本発明の水処理材は、ゼオライト等の従来の吸着材と同様、多段式の吸着塔（カラム）に充填し、汚染水を吸着塔（カラム）に通水して放射性核種を吸着させることも可能である。従来の吸着材の場合、吸着塔内の吸着材だけを交換することが困難なため、放射性核種の吸着後は吸着塔自体を交換する必要があった。一方、本発明の水処理材はゲル状であるため、ポンプにより吸着塔内に圧送して充填することができる。また、処理後はポンプにより吸着塔内から水処理材だけを吸引することができる。よって、吸着材の交換作業が容易となり、作業者の被ばくも低減される。吸着塔（カラム）の数（段数）は２段〜５段が好ましい。吸着塔（カラム）への通水速度（ＳＶ：ｓｐａｃｅ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）は、７／ｈｒ．〜２５／ｈｒ．が好ましい。
【００４４】
更には、タンク等に溜めた汚染水の中にゲル状の水処理材を直接投入する。そして、汚染水を攪拌することにより、水処理材に放射性核種を吸着させる。その後、凝集剤で水処理材を沈殿させ、浄化された水だけ排水するといった作業により汚染水を浄化することも可能である。
【００４５】
なお、本発明の水処理材は、放射性核種以外の重金属を吸着することも可能である。また、本発明の水処理材は、海水だけに限らず、淡水に用いることも可能である。
【実施例】
【００４６】
［架橋剤及び照射強度の違いによるゲル化］
実施例１〜６について、ゲル分率を算出することにより、架橋剤と照射強度の違いによるゲル化の度合いを比較した。ゲル分率は、ゲル化の度合い（不溶化の度合い）を示す値である。ゲル分率が高いほど水に溶けにくい。
【００４７】
実施例１〜５のゲルは以下のような方法により作製した。すなわち、アルギン酸ナトリウム（「アルギテックスＭ」、株式会社キミカ製）の２重量％水溶液と４重量％の架橋剤（モノマー）を２０℃で１時間混合した後、その溶液をシャーレに入れ、１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム水溶液を１５ｃｃ滴下した。これらの混合液をシャーレに入れた状態で、国立研究開発法人日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所が所有するコッククロフト・ワルトン型電子加速器を用いて、加速電圧：２ＭｅＶ、電流値：２ｍＡ、コンベアスピード２．３３ｍ／ｍｉｎの条件で、所定の強度の電子線を照射した。実施例６のゲルは、塩化カルシウム水溶液を滴下しないこと以外は上記と同様の方法により作製されたものである。電子線の強度は、２０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙの３種類を選択した（実施例６については１００ｋＧｙでの照射を行っていない）。また、比較対象として、電子線を照射しない例（表１における０ｋＧｙ（参考例））も検討した。
【００４８】
ゲル分率は、電子線照射後のゲル化した試料の重量と、当該試料を水中に４８時間浸漬後、不溶分を２００メッシュの金網で濾し、乾燥させたものを秤量した重量とから算出した。
【００４９】
実施例１は、架橋剤としてテトラエチレングリコールジメタクリレート（４Ｇ、新中村化学工業株式会社製）を用いた。実施例２は、架橋剤としてノナエチレングリコールジメタクリレート（９Ｇ、新中村化学工業株式会社製）を用いた。実施例３は、架橋剤としてメトキシノナエチレングリコールアクリレート（ＡＭ−９０Ｇ、新中村化学工業株式会社製）を用いた。実施例４及び６は、架橋剤としてエトキシ化グリセリントリアクリレート（Ａ−ＧＬＹ−２０Ｅ、新中村化学工業株式会社製）を用いた。実施例５は、架橋剤としてメチルメタクリレート（和光純薬工業株式会社製）を用いた。
【００５０】
【表１】
2016203129.tif 000003
【００５１】
表１から明らかなように、電子線を照射しない場合にはいずれもゲル分率は０であった。これは架橋剤を入れただけではアルギン酸ナトリウム同士の架橋は起こらず、アルギン酸ナトリウムが水に溶けてしまいゲル化できなかったと考えられる。
【００５２】
一方、電子線を照射したアルギン酸ナトリウムのゲルが所定のゲル分率を示すということは、電子線を照射することによってアルギン酸ナトリウム（アルギン酸ナトリウムのオリゴマー）同士の架橋が進み、ゲル化していると考えられる。
【００５３】
また、電子線の照射量によりゲル分率が異なるということは、電子線の照射量を調整することで架橋の度合い（堅いゲルを作製したい、ある程度の柔軟性を持ったゲルを作製したい等）を調整できると考えられる。なお、架橋に必要な照射量は、架橋剤の種類によって異なると考えられる。また、電子線の照射量が高い場合には架橋の度合いを高める（堅いゲルを作製する）ことができるが、作製されたゲルの吸着力が低下すると考えられる。よって、高い吸着力を必要とする場合には、電子線の照射量を低く抑える（架橋によりゲル化できる程度）ことが好ましいと考えられる。
【００５４】
［吸着量の比較（純水）］
ストロンチウムを含有させた純水を用い、本発明に係るアルギン酸ナトリウムのゲル（水処理材）、及びアルギン酸鉄のゲル（アルギン酸多価金属塩のゲルによる従来の吸着材）の吸着量を比較した。比較は、分配係数を用いて行った。分配係数は、（処理前のストロンチウム濃度−処理後のストロンチウム濃度／処理後のストロンチウム濃度）×（純水の量／ゲルの重量）で求められる値である。
【００５５】
（実施例７）
アルギン酸ナトリウム（「アルギテックスＭ」、株式会社キミカ製）の２重量％水溶液に４重量％の架橋剤（「ポリエチレングリコール＃２００ジメタクリレート」、日立化成工業株式会社製）を添加後、２０℃で１時間混合した。その混合溶液を１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム（無水物。仁尾興産株式会社製）の溶液に滴下し、直ぐにゲルを回収した。回収したゲルに対し、ラジエ工業株式会社が所有する電子線照射施設を用いて、加速電圧：５ＭｅＶ、電流値５ｍＡ、コンベアスピード：３．００ｍ／ｍｉｎの条件で２０ｋＧｙの電子線を照射した。その後、１重量部のゲルに対し５重量部の０．１Ｎの水酸化ナトリウムで洗浄し、アルギン酸ナトリウムのゲルを得た。
【００５６】
ストロンチウム濃度を３ｍｇ／Ｌに調整した純水５００ｍｌに対し、アルギン酸ナトリウムのゲルを０．０６５ｇ添加し、２４時間振とうさせた。そして、純水中のストロンチウム濃度を測定し、分配係数を算出した。実施例７のゲルに対するストロンチウム吸着量は、分配係数で５．３×１０4Ｌ／ｋｇであった。
【００５７】
（比較例１）
ストロンチウム濃度を６．５ｍｇ／Ｌに調整した純水５００ｍｌに対し、アルギン酸鉄のゲル（株式会社キミカ製）を２５ｇ添加し、２４時間振とうさせた。そして、純水中のストロンチウム濃度を測定し、分配係数を算出した。比較例１のゲルに対するストロンチウム吸着量は、分配係数で２．２×１０2Ｌ／ｋｇであった。
【００５８】
以上から明らかなように、アルギン酸ナトリウムのゲルはアルギン酸多価金属塩のゲルに比べ１００倍以上の吸着量を有する。
【００５９】
［吸着量の比較（海水）］
実施例７及び比較例１で得たゲルについて、ストロンチウムを含有する海水を用いて吸着量の比較を行った。海水は、新富津漁港にて採取したものを用いた。比較は、上記例と同様、分配係数を用いて行った。なお、この実施例において分配係数を求める際は、「純水の量」の代わりに「海水の量」を用いた。
【００６０】
予めストロンチウム濃度を測定した海水５００ｍｌに対し、実施例７で得られたアルギン酸ナトリウムのゲルを絶乾状態で０．０４８ｇ添加し、２４時間振とうさせた。その後、海水中のストロンチウム濃度を測定し、分配係数を算出した。実施例７のゲルに対するストロンチウム吸着量は、分配係数で２．１×１０2Ｌ／ｋｇであった。
【００６１】
予めストロンチウム濃度を測定した海水５００ｍｌに対し、比較例１で得られたアルギン酸鉄のゲルを２５ｇ添加し、２４時間振とうさせた。その後、海水中のストロンチウム濃度を測定し、分配係数を算出した。比較例１のゲルに対するストロンチウム吸着量は、分配係数で１８Ｌ／ｋｇであった。
【００６２】
以上から明らかなように、アルギン酸ナトリウムのゲルはアルギン酸多価金属塩のゲルに比べ１０倍以上の吸着量を有する。なお、純水中に比べ、海水中の吸着量の差が少ないのは、海水のマトリクスが影響していると考えられる（他の金属イオンを吸着している、吸着速度が遅い等）。
【００６３】
［時間経過に伴う吸着量の変化について］
実施例７で得たゲルについて、ストロンチウムを含有する海水を用い、時間経過に伴うに吸着量の変化の比較を行った。海水は、新富津漁港にて採取したものを用いた。
【００６４】
海水７００Ｌに対し、実施例７で得られたアルギン酸ナトリウムのゲル３．５ｋｇを２４時間浸漬し、２４時間後に更にゲル３．５ｋｇを浸漬させる方法を４日間繰り返した。
【００６５】
この例において、海水のストロンチウム濃度は初期：７．８ｍｇ／Ｌから１日後：４．３ｍｇ／Ｌ、２日後：５．２４ｍｇ／Ｌ、３日後：４．８９ｍｇ／Ｌ、４日後：４．４２ｍｇ／Ｌであった。分析方法は、試料のストロンチウム濃度が０．１ｍｇ／Ｌ程度になるように純水で希釈した後、ＩＣＰ分析装置で分析した。
【００６６】
また、ゲルへの吸着量は１日後：３，４８４ｍｇ／Ｌ、２日後：７４ｍｇ／Ｌ、３日後：４７４ｍｇ／Ｌ、４日後：６５８ｍｇ／Ｌであった。４日間でゲルが吸着したストロンチウムの総量は４，６９０ｍｇ／Ｌであった。分析方法は、絶乾状態まで乾燥させたゲルを硝酸と熱で完全に溶解させた後、メスアップし、溶液のストロンチウム濃度をＩＣＰ分析装置で分析し、ゲルの重量を吸着量に換算した。
【００６７】
これらの結果から明らかなように、実施例７で得たゲルは、時間経過と共にストロンチウムを吸着していくため、吸着後の線量管理が可能となる。なお、たとえば１日後に引き上げたゲルが破過していない場合（所定量以下の放射性核種しか吸着していない場合）、当該ゲルを再利用することが可能である。
【００６８】
［ゲル強度の違い］
実施例７及び比較例１で得たゲルについてゲル強度の測定を行った。
【００６９】
実施例７で得られたゲルの初期強度（硬度）は４６Ｎ〜１２０Ｎであった。一方、比較例１で得られたゲルの初期強度（硬度）は１．０Ｎ〜１．５Ｎであった。ゲル強度の測定は、クリープメータを使用し、ゲルが破壊した時の荷重を硬度とした。
【００７０】
以上の結果から明らかなように、アルギン酸ナトリウムのゲルは、アルギン酸多価金属塩のゲルに比べ、ゲル強度が高い。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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