JP2014222208A - 洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線汚染物質の除去に有効な洗浄方法を提供する。
【解決手段】焼成したゼオライト粉末４は細孔内からＮａなどが除かれ、全体として負に帯電している。その結果、正に帯電しているセシウム１３７などの汚染物質２は静電的に吸引されてゼオライト粉末４の細孔内に侵入し、そのまま吸着保持され、水中内に出てこない。そして、汚染物質を吸着したゼオライト粉末４は吸水性ポリマーが膨潤した３次元網目構造のゲル内に保持される。
【選択図】図６

Description

本発明は、ゼオライトを用いた洗浄方法に関する。

ゼオライト（沸石）はケイ素(Ｓｉ)とアルミニウム(Ａｌ)と酸素(Ｏ)からなる網目構
造をしており、ケイ素(Ｓｉ)とアルミニウム(Ａｌ)の比率の違いで、Ａ型、Ｙ型、クリノ
プティロライト、モルデナイトなどの種類が存在し、いずれも骨格間に微細な孔が形成され、例えばクリノプティロライトの場合は３．９〜５．４Å、モルデナイトの場合は６．７〜７．０Åの細孔が形成される。

ゼオライトは上記したように、種類ごとに略一定の微細孔を有しており、その大きさが分子レベルであるため、分子篩として従来から知られている。また最近では放射線汚染物質の吸着能があることが着目されている。

特許文献１には、磁性複合粒子を磁石で吸着するようにした放射性物質の除染システムが提案されている。前記磁性複合粒子の構造は、コア部に磁性ナノ粒子を配置し、その表面を被覆層で覆い、更に被覆層の外側にゼオライト等の捕捉性化合物の層を形成したものである。

また非特許文献１には、表面に微細な穴の多い「天然ゼオライト」１０グラムを、放射性セシウムを溶かした海水１００ミリ・リットルに入れて混ぜると、５時間で約９割のセシウムが吸着されることを確認したと報告されている。

また非特許文献２には、人口ゼオライトに鉄化合物を混ぜて磁気を帯びさせることで放射性セシウムを吸着させ、磁石を使って放射線汚染された土壌からセシウムを吸着したゼオライトを分離することが報告されている。

特許第４９３２０５４号公報

２０１１年７月２１日 読売新聞 ２０１２年７月１３日 毎日新聞

特許文献１に提案される除染方法の除染の対象は、海水、河川水、湖水、池の水、雨水などの汚染物質を含む水であり、汚染物質が付着した家屋、駐車場、橋や道路等の建造物、自動車、船舶、航空機等の固体表面に付着した放射線物質の除去には適用できない。
また従来のゼオライトを用いた汚染物質の洗浄方法は、ゼオライトを分子篩として用い、この分子篩の一方の側に汚染物質を含んだ水を送り込み、圧力を加えてゼオライト層を透過させ、この透過の際に汚染物質をゼオライトの細孔内に取り込んで吸着しているが、実際の洗浄にあたって、汚染物質を吸着したゼオライトを拡散させることなく確実に集める方法の提案がなされていない。

非特許文献２や特許文献１ではセシウム等を吸着する捕捉性化合物（ゼオライト等）の内部に磁性ナノ粒子を含ませることで、磁石を用いて捕捉性化合物を回収しているが、捕捉性化合物の内部に磁性ナノ粒子を含ませる技術が確立しておらず、この技術が普及するに至っていない。

また、磁性物質を利用して回収する方法は、汚染物質が吸着されていないが磁性を有する物質まで捕捉してしまい、その選別が困難となる。

上記課題を解決するため第１発明に係る洗浄方法は以下の工程からなる。
洗浄対象物の表面を水で濡らす工程。
水で濡れた洗浄対象物の表面にゼオライト粉末と吸水性ポリマーとの混合物を供給する工程。
洗浄対象物の表面に付着した放射線汚染物質を前記ゼオライト粉末に吸着させるとともに吸水性ポリマーの架橋構造内にゼオライト粒子を含んだ水を抱持する工程。
膨潤した吸水性ポリマーを回収する工程。

また第２発明に係る洗浄方法は以下の工程からなる。
洗浄対象物の表面を水で濡らす工程。
水で濡れた洗浄対象物の表面にゼオライト粉末を供給する工程。
洗浄対象物の表面にゼオライト粉末を含む水膜を形成して静置し、洗浄対象物の表面に付着した放射線汚染物質をゼオライトに吸着させる工程。
前記水膜に吸水性ポリマーを供給し吸水性ポリマーの架橋構造内にゼオライト粒子を含んだ水を抱持する工程。
膨潤した吸水性ポリマーを回収する工程。

前記ゼオライトの粒径は平均２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とする。粒径を細かくすることで、洗浄対象物の表面と接触するゼオライトの割合が大きくなり洗浄効果が高くなる。

洗浄対象物の表面に付着している汚染物質は水に溶解しゼオライトの細孔内に吸着される。セシウム１３７などの汚染物質はゼオライトの細孔内に一旦入り込むとその径がゼオライトの細孔から出にくい大きさなので、強固に吸着される。

ゼオライトの細孔内にセシウム１３７などの汚染物質を吸着させるにはある程度静置する必要がある。ゼオライト粉末と吸水性ポリマーを混合して供給する場合には、静置時間は問題にならないが、吸水性ポリマーを後から供給する場合には、吸水性ポリマーの供給時に水分が十分に残っていないと汚染物質を吸着したゼオライト粉末を吸水性ポリマーの架橋構造内に取り込むことができないので、静置時間は吸水性ポリマーの架橋反応が十分に進行できる量の水分が残る時間になる。

本発明に係る洗浄方法によれば、単なる水洗浄では除去できなかったセシウム１３７などの汚染物質を簡単な作業で確実に除去できる。特に、放射線物質を吸着したゼオライトを拡散させることなく集めることができるので、その後の保管・管理が容易且つ安全に行える。

洗浄前の洗浄対象物の表面を示す拡大図 洗浄対象物の表面に水をかけた後の拡大図 水をかけた後の洗浄対象物の表面にゼオライト粉末と吸水性ポリマー粉末との混合物を供給した状態の拡大図 吸水性ポリマー粉末が洗浄対象物の表面に水を吸収して膨潤した状態を示す図 膨潤した吸水性ポリマーの三次元構造内の拡大図 ゼオライト粉末の細孔内に汚染物質が吸着された状態を示す拡大図

以下に本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は洗浄前の洗浄対象物の表面を示す拡大図であり、洗浄対象物１の表面にはセシウム１３７などの汚染物質２が付着している。この洗浄対象物１の表面に散水機などを用いて水をかける。その結果、図２に示すように洗浄対象物１の表面に水膜３が形成される。
尚、水で洗浄しただけでは、洗浄対象物１の表面に付着している汚染物質２は除去されない。

ここで、洗浄対象物１としては、家屋、ビル、塀、駐車場、標識、橋、街路灯や道路などの建造物、自動車や電車などの車両、船舶、航空機、或いは樹木が挙げられる。

次いで、水膜３が形成されている洗浄対象物１の表面にゼオライト粉末４と吸水性ポリマー粉末５の混合物を噴射装置を用いて吹き付ける。噴射装置としてはコンプレッサからの圧縮空気を用いて別々のタンク内に貯留したゼオライト粉末４と吸水性ポリマー粉末５とを混合して噴射するものが考えられる。

噴射するゼオライト粉末４は天然ゼオライトを焼成したのちに、グラインダーにより微細化したもので、出来るだけ小さな径が好ましいが、最低でも２０μｍ以下とすることが洗浄効果を高める上で好ましい。
また、散布空間をビニールシートなどによって囲むことが、ゼオライト粉末４と吸水性ポリマー粉末５の混合物を無駄に飛散させず、付着効率を上げることが
できる。

前記吸水性ポリマー粉末５としては、例えばアクリル酸ナトリウム系を用いる。アクリル酸ナトリウム系の吸水性ポリマーは、アクリル酸、アクリル酸塩及び架橋性モノマーを共重合することで得られる。この吸水性ポリマーは経度に架橋した３次元網目構造で、ところどころに結合しているカルボキシル基が水を含むとゲル中にナトリウムイオンを解離する。

前記吸水性ポリマー粉末５の粒径としてはゼオライト粉末４と同程度とする。また、吸水性ポリマー粉末５の配合割合（容量％）は混合粉末１００に対し３〜３０％程度とすることが適当である。

上記のようにゼオライト粉末４と吸水性ポリマー粉末５との混合粉末を水膜３に供給すると、吸水性ポリマー粉末５は図４に示すように水を吸収して３次元網目構造が膨潤してゲル状になり、この３次元網目構造内に図５に示すように、ゼオライト粉末４が保持される。

ここで、焼成前のゼオライト粉末４の細孔にはＮａなどが吸着されており、これらの持つ正電荷によりゼオライト粉末４は正に帯電しているが、焼成後のゼオライト粉末４は細孔内からＮａなどが除かれ、全体として負に帯電している。その結果、図６に示すように、正に帯電しているセシウム１３７などの汚染物質２は静電的に吸引されて水中を移動してゼオライト粉末４の細孔６内に侵入し、そのまま吸着保持される。また一旦吸着された汚染物質２は水中内に出てこない。

上記の吸着を行わせるため、本発明方法では静置を行う。この静置時間は気温や天候によって左右されるが凡その目安として、３０分〜２４時間である。
この後、ゲル状の膨潤したポリマーを洗浄対象物１の表面から剥離し、容器等に収納して保管・管理を行う。

上述した実施例では、ゼオライト粉末４と吸水性ポリマー粉末５とを同時に水膜３に供給するようにしたが、先にゼオライト粉末４を供給し、静置して汚染物質をゼオライトに吸着させた後に、吸水性ポリマー粉末５を供給するようにしてもよい。

本発明に係る洗浄方法は、セシウム１３７以外の放射性物質によって汚染された物を除去する場合にも適用できる。

１…洗浄対象物、２…汚染物質、３…水膜、４…ゼオライト粉末、５…吸水性ポリマー粉末、６…細孔。

Claims (2)

1. 以下の第１〜第４工程からなる洗浄方法。
   洗浄対象物の表面を水で濡らす第１工程。
   水で濡れた洗浄対象物の表面にゼオライト粉末と吸水性ポリマーとの混合物を供給する第２工程。
   洗浄対象物の表面に付着した放射線汚染物質を前記ゼオライト粉末に吸着させるとともに吸水性ポリマーの架橋構造内にゼオライト粒子を含んだ水を抱持する第３工程。
   膨潤した吸水性ポリマーを回収する第４工程。
2. 以下の第１〜第５工程からなる洗浄方法。
   洗浄対象物の表面を水で濡らす第１工程。
   水で濡れた洗浄対象物の表面にゼオライト粉末を供給する第２工程。
   洗浄対象物の表面にゼオライト粉末を含む水膜を形成して静置し、洗浄対象物の表面に付着した放射線汚染物質をゼオライトに吸着させる第３工程。
   前記水膜に吸水性ポリマーを供給し吸水性ポリマーの架橋構造内にゼオライト粒子を含んだ水を保持する第４工程。
   膨潤した吸水性ポリマーを回収する第５工程。