九州シンクロトロン光研究センター課 題 番 号 ： 090877N（様式第４号）

多 硫 化 カ ル シ ウ ム で 処理 し た ア ス ベ ス ト の繊維ナ ノ構造に関する研究
Stud y on Nano-Fiber Structure of Asbestos after Treatment by Poly Calcium Sulfide
田端 正明、藤原 理賀

Masaak i Tabata, Satoshi Fujiwara
佐賀大学

理工学部

Faculty of Science and Engineering, Saga University
１．概要
アスベスト繊維 が多硫化カルシ ウムによっ て化学的に常温分解 することを 見出し
た 。そ の 分 解 を 構 造 化 学 的 に 立 証 す る た め に 分 解 処 理 済 み ア ス ベ ス ト の 粉 末 Ｘ 線 回 折 の測 定 を 行 っ た 。ア ス ベ ス ト は 処 理 に よ っ て ア ス ベ ス ト 特 有 の 主 な ピ ー ク は 消 失 し 、構 造
的にも非アスベスト化されていることが明らかになった。
We found chemical decomp osition of asb estos b y treating it with calcium pol ysulfide atroom temperature. In order to confir m the change in str ucture of the asbestos, we measur ed
X-ray diffraction of the chemicall y treated asb estos. The characteristic peaks of the asbestos
were disappeared completel y. T hat supports chemical decomp osition of the asb estos at r oomtemper ature.

２．背景と研究目的：
アスベストはその微細な繊維が体内に吸入されると肺がんをもたらし危険であると指摘されている。しかし、現存するアスベストは４０００万トン以上と言われ、1000℃以上の高温溶融法で処分するのに４０年〜５０年かかる。一方、
我々は、常温で迅速に簡便な多硫化カルシウム液によるアスベスト繊維の分解（無害化）現象を見出した。本処理法が確立されば、エネルギー消費が少なく安価で迅速なアスベストの処理が可能となる。
この処理法を一般化するには、アスベスト繊維の分解が構造化学的にも裏付けられる必要がある。しかも、構造的にどのような化合物に変化しているかを明らかにする必要がある。
本研究では、多硫化カルシウムによって処理したアスベストの粉末Ｘ線回折を測定し、ピーク位置と強度の測定から、①アスベスト繊維の分解の確認、②構造変化を明らかにすることを目的とした。

３．実験内容：① 白アスベストおよび青アスベストを含む吹き付けアスベスト建材を採取し、それを多硫化カルシウムで処理した。
② 測定における安全性を確保するために、あらかじめ位相差偏光顕微鏡により、アスベスト繊維が減少し、アスベストが無害化されていることを確認した。
③ 多硫化カルシウムによる処理時間が異なる試料を測定し、非アスベスト化された繊維のナノ構造の時間変化を調べた。
④ 粉末試料をメノウ乳鉢に取り微細に粉砕した。エタノールを加え、シャーレーに移し試料の一部をパスツールピペットでとり、室温で試料を乾かした。
⑤ 乾いた試料をキャピラリー（内径 0.3mm,長さ 20mm）に詰めた。
⑥ 検出器は備え付けのＩＰを使った。
⑦ 測定時間は 10‑20 分。
⑧ ＢＬ−１５⑨ 12.8 KeV のエネルギーを照射したが、既存のアスベストのデータと比較するために２q値を CuKa値に換算した。
⑩標準シリカの粉末Ｘ線回折を測定した。

４．結果と考察４．１ 標準試料：シリカはノイズのない綺麗なシャープなピークが観測された。
４．２ 測定試料 白アスベストあるいは青アスベストを含む吹き付けアスベスト建材を多硫化カルシ溶液で５０時間（Fig1.-1）、１２５時間（Fig..1-2））、及び５0 時間(Fig.1-3)処理した粉末
Ｘ線回折の結果を示す。
W10-2-20min1d
250

び青アスベスト建材に含有されるクロシドライ
ト(10.6, 19.7,28.8,33.0)は消失した。また処理時間が長いほど出現するピークは減少した。この結果より、アスベストは多硫化カルシウム処理によって非アスベスト化していることが、粉末
Ｘ線回折からも明らかになった。
23.04、のピークは後述するように処理剤である多硫化カルシウムである。

４．３

市販粉末Ｘ線回折装置との比較

市販粉末Ｘ線回折装置に比べてシンクロト
ロン光による測定では、短時間に高い精度のスペクトルを得ることができる。そこで、両者の装置による違いを確認するために、アスベスト含有試料の粉末Ｘ線回折を測定した。
Fig.2 にその結果を示す。

20.14

Intensity

200
23.03

150

系列150025.8110015.28

白 ND 磁球 No.10（放射光）白 ND 磁球 No.10
NDロック乾燥物

29.53

50400010203040506070

Intensity

02qw-25-20min1d300

200

15010029.35
Intensity

1000
系列13040506070Fig.2 シンクロトロン光と市販装置との粉末
Ｘ線回折の比較

03040506070

2q

B-10-20min1d200
180

23.05

160
14020.72

10029.08

系列180602036.06 39.41
43.19

23.06

01020
５．今後の課題：120

10

2q (deg.)

50

15.37

4020

いずれもアスベスト特有のピー(ククリソタイ
001020304050
6070
ル(12.1, 19.7, 28.8))は消滅している。処理後の2q CuKa
Fig.1. 処理済みアスベストの粉末Ｘ線回折．１，白アスベスト建材 50 時間処理；２， 白アスベ
スト建材 125 時間処理；３，青アスベスト建材
50 時間処理Fig.1 に示すように、白アスベスト建材に含まれるクリソタイル特有のピーク(2q = 12.1, 24.4)及

上図に示すように、主なピーク位置については両者に大きな差が認められない。しかし、強度が小さなピークはシンクロトロン光でしか観測できない。また、主なピークの相対強度比を比較するとシンクロトロン光の方が明確に現れる。例えば 20.14 の強度に対する 15.28, 23.03,29.53 の強度比である。従って、本試料のように、主な鉱物結晶のほかにいくつかの他の鉱物を含む混合物試料の分解過程を見る場合は、シンクロトロン光も市販装置も大きな違いは見られない。定性的な分析には市販の装置で十分である。
しかし、正確な相対強度比とノイズでない小さなピーク位置を必要とする時はシンクロトロン光が有用である。特に、純物質を分解したときの生成物の結晶構造を決めるには、シンクロト
ロン光でしかできない。本測定後、純アスベス
トおよびそれを多硫化カルシウムで分解した試料のＸ線回折を市販の装置を用いて測定している。分解前後の明確なスペクトルが観測された。
この試料の測定にはシンクトロン光が威力を発すると期待している。しかし、純粋なアスベス
ト試料の分析は公的機関のシンクロトロン光施設での測定は万一、キャピライー破損による試料の飛散を考えると不可能である。
更に、シンクロトロン光を用いる測定では、ダイレクトポイントのセット位置で、Fig.1,2 に見られるように２q値で10-13付近が測定できないことが大きな欠点である。特に本研究で用いたアスベストは10.6と12.1に強いピークをもつので、分解プロセスを確認するには必要なピーク位置である。
６．今後の課題① 純粋なアスベストの処理後の構造変化を知るにはシンクロトロン光によるＸ線回折測定が必要である。しかし、② シンクロトロン光を用いる測定では、ダイレクトポイントの位置調整が重要である。
本測定試料のように10-13付近にピークを示す試料測定は不適当である。
③ 実験結果を比較するには、未処理のアスベストのデータが必要であるが、試料はキャピラリーに封印しているとはいえ、万一のことを考えると測定ができない。一方市販の装置では飛散しないようにカバーして測定できた。
７． 謝辞
佐賀のシンクロトロン光による粉末Ｘ線回折測定は初めてであったので、測定に当たっては丁寧な指導をしていただいたスタッフの方々に厚くお礼を申し上げます。
７．論文発表状況・特許状況
田端正明、庄野章文、納富啓一、アスベストの常温化学分解法に関する研究(ChemicalDecomposition of Asbestos at RoomTemperature),第 90 春季年会、日本化学会
2010 年、大阪、講演
８．キーワード
・粉末Ｘ線回折
粉末試料をＸ線で照射したときに、散乱されるＸ線が試料の結晶中の原子位置によって干渉されるので、結晶構造を決めることｇ多できる。