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JP2017116407A - 放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムの吸着剤、当該吸着剤を用いた放射性廃液の処理方法 - Google Patents

放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムの吸着剤、当該吸着剤を用いた放射性廃液の処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを高い除去効率にて簡易に除去することができる吸着剤、及び放射性廃液の処理方法を提供する。
【解決手段】粒径250μm以上1200μm以下の粉末又は粒子状の水酸化セリウム(IV)を含む、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着可能な吸着剤、及び該吸着剤を10cm以上300cm以下の層高で充填した吸着塔に、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含有する放射性廃液を通水線流速(LV)1m/h以上40m/h以下、空間速度(SV)200h−1以下で通水して、当該吸着剤に放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを吸着させることを含む、放射性廃液の処理方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含む放射性廃液の処理方法に関し、特に原子力発電プラント内で発生するNaイオン、Caイオン及び/又はMgイオンなどの夾雑イオンを含む放射性廃液中に含まれる放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを除去することができる吸着剤、当該放射性廃液の処理方法に関する。
2011年3月11日の東日本大震災により福島第一原子力発電所で発生した事故により、放
射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含む放射性廃液が大量に発生している。この放射性廃液には、原子炉圧力容器や格納容器、使用済み燃料プールに注水される冷却水に起因して発生する汚染水や、トレンチ内に滞留しているトレンチ水、原子炉建屋周辺のサブドレンと呼ばれる井戸より汲み上げられるサブドレン水、地下水、海水などがある(以下「放射性廃液」と称す。)。これらの放射性廃液は、サリー(SARRY, Simplified Active Water Retrieve and Recovery System(単純型汚染水処理システム)セシ
ウム除去装置)やアルプス(ALPS, 多核種除去装置)などと呼ばれる処理設備にて放射性物質が除去され、処理された水はタンクに回収されている。
放射性物質のうち、放射性アンチモンは酸化チタン、放射性ヨウ素は銀添着活性炭、放射性ルテニウムはイオン交換樹脂である吸着剤が使用され、放射性物質が除去されている。しかし、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムは除去目標値を超える値が検出されており、十分に除去できていない状況である。
また、放射性アンチモンは酸化ジルコニウムにより吸着除去できること(特許文献1)、放射性ヨウ素はPd、Pt、Rh及びAgなどの貴金属を担持させた多孔質無機酸化物により吸着除去できること(特許文献2)、放射性ルテニウムはpH調整剤又は酸化還元剤との併用によりイオン交換樹脂で吸着除去できること(特許文献3)が報告されている。
しかし、特許文献1〜3に開示されている吸着剤はそれぞれ特定の放射性元素のみを吸着除去するものであって、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着除去できる吸着剤は知られていない。さらに、放射性ヨウ素には、ヨウ化物イオンとヨウ素酸イオンが含まれており、放射性ヨウ素のみを吸着除去するだけでも2種類の吸着剤を使用する必要がある。各種放射性物質で汚染された海水などを除染するためには、放射性物質ごとに適切な吸着剤を使用することが必要となり、複数種類の吸着剤を用いるための複数の吸着塔及び薬剤の費用が高くなるという問題がある。
特許文献4には、ヒ素及び陰イオンの吸着剤として希土類元素の水酸化物が有効であることが開示されているが、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着除去できることは開示されていない。また、特許文献4に開示されている水酸化セリウムの赤外吸収スペクトルには3270cm−1以上3330cm−1以下の吸収ピークが確認できない。
非特許文献1には、セリア担持活性炭がアンチモン及びヨウ素酸イオンの吸着効果を有することが開示されている。しかし、アンチモン、ヨウ素酸イオンに加えてルテニウムを同時に吸着除去できることは開示されていない。
特許文献5及び6には、特定の水酸化セリウムがヨウ素酸イオンの吸着効果を有することが開示されている。しかし、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着除去できることは開示されていない。
特開2014-238407号公報 特開2013-104727号公報 特開2015-059852号公報 特開昭61-187931号公報 特許5793230号公報 特許5793231号公報
小松崎優子他,N37 多核種汚染水のワンスルー浄化のための吸着剤の開発(2)セリア担持活性炭のアンチモン・ヨウ素酸イオン吸着特性,日本原子力学会「2013年秋の大会」予稿集(CD−ROM),日本原子力学会,2013年,648頁
本発明の目的は、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着除去できる吸着剤を提供することにある。
また、本発明の目的は、1種類の吸着剤をカラムに充填して被処理水を通水する方法により放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを高い除去効率にて簡易に除去することができる、放射性廃液の処理方法及び処理装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究した結果、水酸化セリウム(IV)(Ce(OH))を含む特定の吸着剤が放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着除去できることを知見した。また、当該吸着剤を充填した吸着塔に特定の通水条件にて放射性廃液を通水することによって、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを簡易に効率よく除去できることを知見し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の態様を含む。
[1]下記特性を有する水酸化セリウム(IV):
(1)粒径250μm以上1200μm以下の粒子状であること
(2)熱重量分析において200℃から600℃まで温度上昇したときの重量減少率が4.0%以上10.0%以下であること、及び
(3)赤外吸収スペクトル分析したときに、3270cm−1以上3330cm−1以下、1590cm−1以上1650cm−1以下及び1410cm−1以上1480cm−1以下の各範囲に吸収ピークが観察されること
を含む、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着可能な吸着剤。
[2]前記水酸化セリウム(IV)の含有量が99.0wt%以上である、[1]に記載の吸着剤。
[3]前記水酸化セリウム(IV)の含有量が90.0wt%以上99.5wt%以下であり、さらにリン酸銀を0.5〜10.0wt%含む、[1]に記載の吸着剤。
[4]前記水酸化セリウム(IV)の含有量が90.0wt%以上99.0wt%以下であり、さらにリン酸銀を0.5wt%以上5.0wt%以下及び二酸化マンガンを0.5wt%以上5.0wt%以下含む、[1]に記載の吸着剤。
[5]前記[1]〜[4]のいずれか1に記載の吸着剤を10cm以上300cm以下の層高で充填した吸着塔に、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含有する放射性廃液を通水線流速(LV)1m/h以上40m/h以下、空間速度(SV)200h−1以下で通水して、当該吸着剤に放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを吸着させることを含む、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含有する放射性廃液の処理方法。
[6]前記放射性廃液は、Naイオン、Caイオン及び/又はMgイオンを含む廃液である、[5]に記載の処理方法。
本発明の吸着剤は、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着除去できる。
また、本発明の1種類の吸着剤を吸着塔に充填して被処理水を通水する方法により放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを高い除去効率にて簡易に除去することができる。
製造例1で製造した水酸化セリウム(IV)の赤外吸収スペクトルである。 実施例3におけるアンチモン吸着除去性能を示すグラフである。 実施例4におけるヨウ素酸イオン吸着除去性能を示すグラフである。 実施例5におけるルテニウム吸着除去性能を示すグラフである。 実施例6におけるヨウ素酸イオン吸着除去性能を示すグラフである。 実施例7におけるヨウ化物イオン吸着除去性能を示すグラフである。 実施例8におけるルテニウム吸着除去性能を示すグラフである。
本発明は、(1)粒径250μm以上1200μm以下、好ましくは300μm以上800μm以下、より好ましくは300μm以上600μm以下の粉末又は粒子状であり、(2)熱重量分析において200℃から600℃まで温度上昇したときの重量減少率が4.0%以上10.0%以下、好ましくは4.0%以上8.0%以下であること、及び(3)赤外吸収スペクトル分析したときに、3270cm−1以上3330cm−1以下、1590cm−1以上1650cm−1以下及び1410cm−1以上1480cm−1以下の各範囲に吸収ピークが観察される水酸化セリウム(IV)を含む、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着可能な吸着剤を提供する。
本発明の吸着剤の粒径は、市販されている一般的な吸着剤(例えばゼオライト系吸着剤は粒径1.5mm程度のペレットである)と比較して微細な粒子状であり、吸着速度が高い。一方、粉末状の吸着剤では、吸着塔に充填して通水処理を行うと流出してしまうため、所定粒径に成形することが好ましい。水酸化セリウム(IV)を例えば撹拌混合造粒、転動造粒、押し出し造粒、破砕造粒、流動層造粒、噴霧乾燥造粒(スプレードライ)、圧縮造粒、溶融造粒等の公知の造粒方法を用いて、粒子状に成形することができる。通常の吸着剤は造粒の際にバインダを用いるが、本発明の吸着剤はバインダを使用しない。バインダを用いずに造粒した吸着剤は、体積当たりの吸着剤量が増えるため、吸着塔に充填して用いる本発明の処理方法においては同じ吸着塔の体積当たりの処理量が増加するので好ましい。あるいは、水酸化セリウム(IV)を粉砕して粒子状としてもよい。粒子状に成形した後、篩を用いて分級して所定粒径範囲の粒子を得ることができる。
また、本発明で用いる上記所定範囲の粒径を有する粒子状に成形されている吸着剤は、湿潤状態で0.1N以上の強度を有することが好ましく、処理対象となる放射性廃液の通水時の圧力(一般的には、0.1〜1.0MPa)や長期間の通水によって崩壊しない。
本発明の水酸化セリウム(IV)は、熱重量分析において200℃から600℃まで温度上昇したときの重量減少率が4.0%以上10.0%以下、好ましくは4.0%以上8.0%以下であることが望ましい。熱重量分析による重量減少率を上記範囲内とすることにより、イオン交換可能なOH基が特定範囲内に制御され、安定した吸着性能を保持することができる。
3270cm−1以上3330cm−1以下の赤外吸収ピークは、ヒドロキシル基の伸縮振動に帰属し、特に3290cm−1以上3320cm−1以下の範囲に吸収ピークが観察されることが好ましい。
1590cm−1以上1650cm−1以下及び1410cm−1以上1480cm−1以下の赤外吸収ピークは、ヒドロキシル基の変角振動に帰属し、特に1610cm−1以上1630cm−1以下及び1430cm−1以上1470cm−1以下の範囲に吸収ピークが観察されることが好ましい。
本発明の吸着剤は、前記水酸化セリウム(IV)をそのまま用いてもよく、あるいは追加成分との混合物として用いても良い。水酸化セリウム(IV)をそのまま用いる場合の水酸化セリウム(IV)の含有量は99.0wt%以上、残余は不可避不純物であることが好ましい。
前記水酸化セリウム(IV)と追加成分との混合物である場合、本発明の吸着剤は、水酸化セリウム(IV)の含有量が90.0wt%以上99.5wt%以下であり、さらにリン酸銀を0.5〜10.0wt%含むことが好ましい。リン酸銀を含む場合には、ヨウ化物イオンに対する吸着能が向上し、水酸化セリウム(IV)とリン酸銀の割合を調整することで、ヨウ化物イオンの吸着能を制御することができる。
或いは本発明の吸着剤は、水酸化セリウム(IV)の含有量が90.0wt%以上99.0wt%以下であり、さらにリン酸銀を0.5wt%以上5.0wt%以下及び二酸化マンガンを0.5wt%以上5.0wt%以下含むことが好ましい。リン酸銀及び二酸化マンガンを含む場合には、ヨウ化物イオン及びルテニウムイオンの吸着能が向上し、リン酸銀及び二酸化マンガンの割合を調整することで、ヨウ化物イオン及びルテニウムイオンの吸着能を制御することができる。 本発明は、上記吸着剤を、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含む廃液と接触させる処理方法も提供する。本発明の処理方法は、上記吸着剤を10cm以上300cm以下の層高で充填した吸着塔に、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含有する放射性廃液を通水線流速(LV)1m/h以上40m/h以下、空間速度(SV)200h−1以下で通水して、当該吸着剤に放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを吸着させることを含む。
本発明の処理方法において、前記吸着剤を10cm以上300cm以下の層高、好ましくは20cm以上250cm以下、より好ましくは50cm以上200cm以下の層高となるように吸着塔に充填する。層高10cm未満では、吸着剤を吸着塔に充填する際に吸着剤層を均一に充填することができず、通水時のショートパスを引き起こし、結果として処理水質が悪化する。層高が高い程、適切な通水差圧が実現でき、処理水質が安定化し、処理水の総量も多くなるため好ましいが、層高300cmを越えると通水差圧が大きくなりすぎて、実用的ではない。
前記吸着剤を充填した吸着塔に対して、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含有する放射性廃液を通水線流速(LV)1m/h以上40m/h以下、好ましくは5m/h以上30m/h以下、より好ましくは10m/h以上20m/h以下、空間速度(SV)200h−1以下、好ましくは100h−1以下、より好ましくは50h−1以下、好ましくは5h−1以上、より好ましくは10h−1以上で通水する。通水線流速が40m/hを越えると通水差圧が大きくなり、1m/h未満では処理水量が少ないため、いずれも実用的ではない。空間速度(SV)は一般的な廃液処理で用いられる20h−1以下、特に10h−1程度でも本発明の吸着剤の効果を得ることができるが、通常の吸着剤を用いる廃液処理では20を越える大きな空間速度(SV)では安定した処理水質を実現できず、除去効果を得ることができない。本発明においては、吸着塔を大型化せずに通水線流速及び空間速度を大きくすることができる。
なお、通水線流速とは、吸着塔に通水する水量(m/h)を吸着塔の断面積(m)で除した値である。空間速度とは、吸着塔に通水する水量(m/h)を吸着塔に充填した吸着剤の体積(m)で除した値である。
本発明の吸着剤、処理方法及び処理装置は、Naイオン、Caイオン及び/又はMgイオンを含む廃液の除染に適する。
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。各種成分及び吸着剤の分析は下記に示す装置及び条件で行った。
<熱重量分析>
メトラー・トレド社製熱重量測定装置 TGA/DSC1を用い、30mgの試料を、30℃から1000℃まで昇温速度5℃/minで温度上昇させたときの200℃における試料の重量(A)及び600℃における試料の重量(B)を測定し、下記計算式により重量減少率を算出した。
[計算式] 重量減少率(%)=(A−B)/A×100
<赤外吸収スペクトル分析>
サーモフィッシャーサイエンティフィック社製NICOLET6700により、分解能:4cm−1、積算数:256回、測定波数領域:400cm−1〜4000cm−1の条件にて測定した。ATR法により測定し、ATR補正及びスペクトルのスムージング処理を行った。
<水酸化セリウム(IV)含有量>
蛍光X線分析装置として、リガク社製ZSX100eを用いた。測定条件は、管球:Rh(4kW)、雰囲気:真空、分析窓材:Be(厚み30μm)、測定モード:SQX分析(EZスキャン)、測定径:30mmφとして、全元素測定を行った。測定結果よりCO成分を除去し、更に全成分から全不純物(セリウム化合物以外の成分、例えばAl、SiO、P、CaO、SO、ZrO、Nd、AuO、Cl、F)を差し引いた量を求め、水酸化セリウム(IV)の量とした。測定用の試料は、吸着剤をアルミリング等の適当な容器に入れ、ダイスで挟みこんでからプレス機で10MPaの圧力をかけてペレット化することにより得た。
<アンチモン濃度、ヨウ素濃度及びルテニウム濃度>
アジレントテクノロジー社製誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)型式:Agilent 7700xを用いて、アンチモン、ヨウ素127、ルテニウムの定量分析を行った。試料は希硝酸で20倍希釈し0.1%硝酸マトリックスとして分析した。標準試料は各々の元素を10.0ppb、20.0ppb、50.0ppb、100.0pp
b、200.0ppb及び500.0ppb含有した水溶液を使用した。
[製造例1](水酸化セリウム99.0wt%以上)
<吸着剤Aの調製>
硝酸セリウム(III)6水和物86.8g(0.2mol)を1Lビーカーに秤量して、イオン交換水500mLに溶解した。ここに35%過酸化水素水19.4g(0.2mol)を添加して1時間撹拌した。得られた混合物に、アンモニア水(6mol/L)を添加することにより、該混合物のpHを9.0とし、一昼夜撹拌を継続して、反応スラリーを得た。得られた反応スラリーをろ過して固形物を得、この固形物を洗浄した後、50℃で24時間乾燥して水酸化セリウム(IV)の乾燥品を得た。得られた水酸化セリウムは、蛍光X線回析装置を用いた定量分析により、純度が99wt%であることが確認された。図1に得られた水酸化セリウム(IV)の熱分析スペクトルを示す。
この水酸化セリウムを粉砕し、分級し、JIS Z8801規格における公称目開きが600μmの篩に通し、この篩を通ったものを、前記の公称目開きが300μmの篩に通して、粒度が300μm以上600μm以下の粒状品を得、吸着剤Aを調製した。
[製造例2](水酸化セリウム95.0wt、リン酸銀5.0wt%)
<リン酸銀の調製>
リン酸水素2ナトリウムと硝酸銀との下記の反応により、リン酸銀を調製した。
Na2HPO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4 + 2NaNO3 + HNO3
リン酸水素2ナトリウム12水塩35.8gを300mLのイオン交換水に溶解した。硝酸銀51.0gを150mLのイオン交換水に溶解して、リン酸水素2ナトリウム水溶液に添加し、添加後、常温で1時間撹拌を継続して反応及び熟成させた。その後、反応後のスラリーをろ過し、得られた固形分を洗浄後、洗浄物を乾燥することによりリン酸銀(重量測定による推定純度:100wt%)を得た。
<吸着剤Bの調製>
100mL密閉式ガラス瓶に、製造例1で得られた水酸化セリウム(IV)と、上記で得られたリン酸銀とを合計で35gとなるように入れた。配合比は、水酸化セリウム(IV)95wt%とリン酸銀5wt%とした。この密閉式ガラス瓶に更に、イオン交換水50g及び2mmφのガラスビーズ60g(40mL)を入れて、ペイントシェーカーで20分間粉砕した。粉砕後のスラリーの平均粒子径を上記の方法で測定したところ、1.2μmであった。粉砕品をろ過した後、110℃で乾燥させた。乾燥後の固形物を乳鉢粉砕により粉砕した。得られた粉砕物を分級し、JIS Z8801規格における公称目開きが600μmの篩に通し、この篩を通ったものを、前記の公称目開きが300μmの篩に通して、粒度が300μm以上600μm以下の粒状品を得、これを吸着剤Bとした。
[製造例3](水酸化セリウム90.0wt%、リン酸銀10.0wt%)
配合比を水酸化セリウム(IV)90wt%とリン酸銀10wt%とした以外は、製造例2と同様にして吸着剤Cを得た。
[製造例4](水酸化セリウム95.0wt%、リン酸銀5.0wt%、二酸化マンガン5.0wt%)
100mL密閉式ガラス瓶に、製造例1で得た水酸化セリウム(IV)と、上製造例2で得たリン酸銀と、二酸化マンガン(日本重化学工業株式会社製活性化二酸化マンガン)とを合計で35gとなるように入れた。配合比は、水酸化セリウム95wt%、リン酸銀5wt%、二酸化マンガン5wt%とした。その他については、製造例2と同様にして吸着剤Dを得た。
[実施例1]
<模擬汚染海水1の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性のアンチモン、ヨウ素及びルテニウムを含む模擬汚染水を調製した。
まず、大阪薬研株式会社の人工海水製造用薬品であるマリンアートSF−1(塩化ナトリウム22.1g/L、塩化マグネシウム六水和物9.9g/L、塩化カルシウム二水和物1.5g/L、無水硫酸ナトリウム3.9g/L、塩化カリウム0.61g/L、炭酸水素ナトリウム0.19g/L、臭化カリウム96mg/L、ホウ砂78mg/L、無水塩化ストロンチウム0.19g/L、フッ化ナトリウム3mg/L、塩化リチウム1mg/L、ヨウ化カリウム81μg/L、塩化マンガン四水和物0.6μg/L、塩化コバルト六水和物2μg/L、塩化アルミニウム六水和物8μg/L、塩化第二鉄六水和物5μg/L、タングステン酸ナトリウム二水和物2μg/L、モリブデン酸アンモニウム四水和物18μg/L)を用いて塩分濃度が3.0wt%になるように水溶液を作成した。そこに、塩化アンチモン、ヨウ素酸ナトリウム及び塩化ルテニウムを添加して、アンチモンイオンの濃度が5.0mg/L、ヨウ素酸イオン及びルテニウムイオンの濃度が各1.0mg/Lの模擬汚染海水1を調製した。模擬汚染海水1の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、アンチモンイオン濃度は5.14mg/L、ヨウ素酸イオン濃度は0.90mg/L、ルテニウムイオン濃度は0.84mg/Lであった。
製造例1で調製した粒径300μm以上600μm以下の吸着剤A 1.0gを2Lのビーカーに充填し、1000mlの模擬汚染海水1を添加して、撹拌した後、24時間及び48時間経過時に模擬汚染海水1の一部を採取してアンチモンイオン、ヨウ素酸イオン及びルテニウムイオンの各濃度を測定したところ、24時間後のアンチモンイオン濃度は0.42mg/L、ヨウ素酸イオン濃度は0.59mg/L、ルテニウムイオン濃度は0.00mg/Lとなり、48時間後のアンチモンイオン濃度は0.21mg/L、ヨウ素酸イオン濃度は0.42mg/L、ルテニウムイオン濃度は0.00mg/Lとなった。
吸着剤による処理24時間及び48時間のアンチモンイオン、ヨウ素酸イオン及びルテニウムイオン濃度から、それぞれの除去率を算出した。結果を表1に示す。アンチモン及びルテニウムについては24時間の処理で90%以上の除去率を達成しており、短時間の処理が可能である。ヨウ素については48時間の処理で50%以上の除去率を達成しており、本吸着剤によってアンチモン、ヨウ素及びルテニウムをすべて除去することができるといえる。
Figure 2017116407
[実施例2]
<模擬汚染海水2の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性のアンチモン、ヨウ素及びルテニウムを含む模擬汚染水を調製した。
大阪薬研株式会社の人工海水製造用薬品であるマリンアートSF−1(塩化ナトリウム22.1g/L、塩化マグネシウム六水和物9.9g/L、塩化カルシウム二水和物1.5g/L、無水硫酸ナトリウム3.9g/L、塩化カリウム0.61g/L、炭酸水素ナトリウム0.19g/L、臭化カリウム96mg/L、ホウ砂78mg/L、無水塩化ストロンチウム0.19g/L、フッ化ナトリウム3mg/L、塩化リチウム1mg/L、ヨウ化カリウム81μg/L、塩化マンガン四水和物0.6μg/L、塩化コバルト六水和物2μg/L、塩化アルミニウム六水和物8μg/L、塩化第二鉄六水和物5μg/L、タングステン酸ナトリウム二水和物2μg/L、モリブデン酸アンモニウム四水和物18μg/L)を用いて塩分濃度が3.0wt%になるように水溶液を作成した。そこに、塩化アンチモン、ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ化ナトリウム及び塩化ルテニウムを添加して、アンチモンイオン5.0mg/L、ヨウ素酸イオン(IO )、ヨウ化物イオン(I)濃度が各0.5mg/L及びルテニウムイオンの濃度が1.0mg/Lの模擬汚染海水2を調製した。模擬汚染海水2の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、アンチモンイオン濃度は4.07mg/L、ヨウ素濃度は1.00mg/L、ルテニウムイオン濃度は0.82mg/Lであった。なお、ヨウ素酸イオン及びヨウ化物イオン濃度を合算してヨウ素濃度とした。
製造例2で調製した粒径300μm以上600μm以下の吸着剤B 1.0gを2Lのビーカーに充填し、1000mlの模擬汚染海水2を添加して、撹拌した後、24時間及び48時間経過時に模擬汚染海水2の一部を採取してアンチモンイオン、ヨウ素酸イオン、ヨウ化物イオン及びルテニウムイオンの各濃度を測定したところ、24時間後のアンチモンイオン濃度は0.11mg/L、ヨウ素濃度は0.29mg/L、ルテニウムイオン濃度は0.00mg/Lとなり、48時間後のアンチモンイオン濃度は0.08mg/L、ヨウ素濃度は0.27mg/L、ルテニウムイオン濃度は0.00mg/Lとなった。ヨウ素酸イオン及びヨウ化物イオン濃度を合算してヨウ素濃度とした。
吸着剤による処理24時間及び48時間のアンチモン、ヨウ素及びルテニウム濃度から、それぞれの除去率を算出した。結果を表2に示す。アンチモン及びルテニウムについては24時間処理で97%以上の除去率を達成し、ヨウ素については24時間処理で71%以上の除去率を達成していることから、水酸化セリウム(IV)及びリン酸銀を含む吸着剤は、ヨウ素酸イオンに加えヨウ化物イオンも除去できると言える。
Figure 2017116407
[実施例3]
<模擬汚染海水3の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性アンチモンイオンを含む模擬汚染水を調製した。
まず、ダイヤソルト株式会社の並塩の塩分濃度が1.0wt%になるように水溶液を作成した。そこに、セシウム濃度が1mg/Lとなるように塩化セシウムを添加し、ストロンチウム濃度が10mg/Lになるように塩化ストロンチウムを添加し、カルシウム濃度が300mg/Lになるように塩化カルシウムを添加し、マグネシウム濃度が400mg/Lになるように塩化マグネシウムを添加し、アンチモン濃度が10mg/Lになるように酒石酸アンチモンカリウムを添加して、共存イオンとして高濃度の塩化物イオン、セシウムイオン、ストロンチウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオンを含む模擬汚染海水3を調製した。模擬汚染海水3の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、アンチモンイオン濃度は10.04〜12.06mg/Lであった。
製造例1で調製した粒径300〜600μmの吸着剤A 20mlを内径16mmのガラスカラムに10cmの層高となるように充填し、模擬汚染海水3を67ml/minの流量(通水線流速20m/h、空間速度200h−1)で通水し、出口水を定期的に採取してアンチモンイオン濃度を測定した。なお出口水の分析結果は、アンチモンイオン濃度は0.20〜4.68mg/Lであった。
アンチモンの除去性能を図2に示す。図2において、横軸は吸着剤の体積に対して何倍量の模擬汚染海水を通水したのかを示すB.V.であり、縦軸はカラム出口のアンチモンイオン濃度(C)をカラム入口のアンチモン濃度(C)でそれぞれ除した値である。
図2より、層高10cm、空間速度200h−1では、B.V.7000程度までアンチモンをほぼ100%近く吸着除去できていることがわかる。
[実施例4]
<模擬汚染海水4の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性ヨウ素酸イオンを含む模擬汚染水を調製した。
まず、ダイヤソルト株式会社の並塩の塩分濃度が0.3wt%になるように水溶液を作成した。そこに、セシウム濃度が1mg/Lとなるように塩化セシウムを添加し、ストロンチウム濃度が10mg/Lになるように塩化ストロンチウムを添加し、カルシウム濃度が400mg/Lになるように塩化カルシウムを添加し、マグネシウム濃度が400mg/Lになるように塩化マグネシウムを添加し、ヨウ素酸イオン濃度が1mg/Lになるようにヨウ素酸ナトリウムを添加して、共存イオンとして高濃度の塩化物イオン、セシウムイオン、ストロンチウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオンを含む模擬汚染海水4を調製した。模擬汚染海水4の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、ヨウ素酸イオン濃度は0.99〜1.58mg/L、であった。
製造例1で調製した粒径300μm以上600μm以下の吸着剤20mlを内径16mmのガラスカラムに10cmの層高となるように充填し、模擬汚染海水4を67ml/minの流量(通水線流速20m/h、空間速度200h−1)で通水し、出口水を定期的に採取してヨウ素酸イオン濃度を測定した。なお出口水の分析結果は、ヨウ素酸イオン濃度は0.05〜0.52mg/Lであった。
また、製造例1で調整した水酸化セリウム(IV)をJIS Z8801規格における公称目開きが1mm(1000μm)の篩にかけ、次いで前記の公称目開きが500μmの
篩にかけて、粒径500μm以上1000μm以下の範囲に分級した吸着剤A’ 20mlを同様に内径16mmのガラスカラムに10cmの層高となるように充填し、模擬汚染海水4を67ml/minの流量(通水線流速20m/h、空間速度200h−1)で通水し、出口水を定期的に採取してヨウ素酸イオン濃度を測定した。
ヨウ素酸イオンの除去性能を図3に示す。図3において、横軸は吸着剤の体積に対して何倍量の模擬汚染海水を通水したのかを示すB.V.であり、縦軸はカラム出口のヨウ素酸イオン濃度(C)をカラム入口のヨウ素酸イオン濃度(C)でそれぞれ除した値である。
図3より、粒径300μm以上600μm以下の吸着剤A’(図3中「◇」で示す)はB.V.15000程度までヨウ素酸イオンを90%近く吸着除去でき、B.V.30000程度でも60%程度は吸着除去でき、粒径500μm以上1000μm以下の吸着剤A’(図3中「●」で示す)はB.V.10000程度までヨウ素酸イオンを90%近く吸着除去でき、B.V.30000程度でも60%程度を吸着除去できることがわかる。
[実施例5]
<模擬汚染海水5の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性ルテニウムイオンを含む模擬汚染水5を調製した。
まず、ダイヤソルト株式会社の並塩の塩分濃度が0.3wt%になるように水溶液を作成した。そこに、セシウム濃度が1mg/Lとなるように塩化セシウムを添加し、ストロンチウム濃度が10mg/Lになるように塩化ストロンチウムを添加し、カルシウム濃度が400mg/Lになるように塩化カルシウムを添加し、マグネシウム濃度が400mg/Lとなるように塩化マグネシウムを添加し、ルテニウムイオン濃度が1mg/Lになるように塩化ルテニウムを添加して、共存イオンとして高濃度の塩化物イオン、セシウムイオン、ストロンチウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオンを含む模擬汚染海水5を調製した。模擬汚染海水5の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、ルテニウムイオン濃度は0.54〜0.87mg/Lであった。
製造例1で調製した粒径300μm以上600μm以下の吸着剤A 20mlを内径16mmのガラスカラムに10cmの層高となるように充填し、模擬汚染海水5を67ml/minの流量(通水線流速20m/h、空間速度200h−1)で通水し、出口水を定期的に採取してルテニウム濃度を測定した。なお出口水の分析結果は、ルテニウムイオン濃度は0.01〜0.19mg/Lであった。
ルテニウムイオンの除去性能を図4に示す。図4において、横軸は吸着剤の体積に対して何倍量の模擬汚染海水を通水したのかを示すB.V.であり、縦軸はカラム出口のルテニウムイオン濃度(C)をカラム入口のルテニウムイオン濃度(C)でそれぞれ除した値である。
図4より、B.V.2500程度までルテニウムをほぼ100%吸着除去することができ、B.V.9000程度までルテニウムをほぼ80%吸着除去することができることがわかる。
[実施例6]
<模擬汚染海水6の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性ヨウ素酸イオンを含む模擬汚染水を調製した。
まず、ダイヤソルト株式会社の並塩の塩分濃度が0.3wt%になるように水溶液を作成した。そこに、セシウム濃度が1mg/Lとなるように塩化セシウムを添加し、ストロンチウム濃度が10mg/Lになるように塩化ストロンチウムを添加し、カルシウム濃度が400mg/Lになるように塩化カルシウムを添加し、マグネシウム濃度が400mg/Lになるように塩化マグネシウムを添加し、ヨウ素酸イオン濃度が10mg/Lになるようにヨウ素酸ナトリウムを添加して、共存イオンとして高濃度の塩化物イオン、セシウムイオン、ストロンチウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオンを含む模擬汚染海水6を調製した。模擬汚染海水6の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、ヨウ素酸イオン濃度は9.72〜10.97mg/L、であった。
製造例2及び製造例3で調製した粒径300μm以上600μm以下の吸着剤B及びC
20mlをそれぞれ内径16mmのガラスカラムに10cmの層高となるように充填し、模擬汚染海水4を67ml/minの流量(通水線流速20m/h、空間速度200h−1)で通水し、出口水を定期的に採取してヨウ素酸イオン濃度を測定した。なお出口水の分析結果は、ヨウ素酸イオン濃度は0.06〜8.89mg/Lであった。
ヨウ素酸イオンの除去性能を図5に示す。図5において、横軸は吸着剤の体積に対して何倍量の模擬汚染海水を通水したのかを示すB.V.であり、縦軸はカラム出口のヨウ素酸イオン濃度(C)をカラム入口のヨウ素酸イオン濃度(C)でそれぞれ除した値である。
図5より、リン酸銀5wt%を含む吸着剤(図5中「▲」で示す)はB.V.4000程度までヨウ素酸イオンをほぼ100%の吸着除去でき、リン酸銀10wt%を含む吸着剤(図5中「○」で示す)はB.V.2500程度までヨウ素酸イオンをほぼ100%吸着除去できることがわかる。
[実施例7]
<模擬汚染海水7の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性ヨウ化物イオンを含む模擬汚染水7を調製した。
まず、ダイヤソルト株式会社の並塩の塩分濃度が0.3wt%になるように水溶液を作成した。そこに、セシウム濃度が1mg/Lとなるように塩化セシウムを添加し、ストロンチウム濃度が10mg/Lになるように塩化ストロンチウムを添加し、カルシウム濃度が400mg/Lになるように塩化カルシウムを添加し、マグネシウム濃度が400mg/Lになるように塩化マグネシウムを添加し、ヨウ化物イオン濃度が10mg/Lになるようにヨウ化ナトリウムを添加して、共存イオンとして高濃度の塩化物イオン、セシウムイオン、ストロンチウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオンを含む模擬汚染海水7を調製した。模擬汚染海水7の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、ヨウ化物イオン濃度は7.88〜9.73mg/Lであった。
製造例2及び製造例3で調製した粒径300μm以上600μm以下の吸着剤B及びC
20mlをそれぞれ別個の内径16mmのガラスカラムに10cmの層高となるように充填し、模擬汚染海水6を67ml/minの流量(通水線流速20m/h、空間速度200h−1)で通水し、出口水を定期的に採取してヨウ化物イオン濃度を測定した。なお出口水の分析結果は、ヨウ化物イオン濃度は0.03〜8.98mg/Lであった。
ヨウ化物イオンの除去性能を図6に示す。図6において、横軸は吸着剤の体積に対して
何倍量の模擬汚染海水を通水したのかを示すB.V.であり、縦軸はカラム出口のヨウ化物イオン濃度(C)をカラム入口のヨウ化物イオン濃度(C)でそれぞれ除した値である。
図6より、リン酸銀5wt%を含む吸着剤B(図6中「▲」で示す)はB.V.3000程度までヨウ化物イオンをほぼ100%の吸着除去でき、リン酸銀10wt%を含む吸着剤C(図6中「○」で示す)はB.V.5000程度までヨウ化物イオンをほぼ100%吸着除去できることがわかる。
[実施例8]
<模擬汚染海水8の調製>
以下の手順にて、福島第一原発の汚染水を模擬した非放射性ルテニウムイオンを含む模擬汚染水を調製した。
大阪薬研株式会社の人工海水製造用薬品であるマリンアートSF−1(塩化ナトリウム22.1g/L、塩化マグネシウム六水和物9.9g/L、塩化カルシウム二水和物1.5g/L、無水硫酸ナトリウム3.9g/L、塩化カリウム0.61g/L、炭酸水素ナトリウム0.19g/L、臭化カリウム96mg/L、ホウ砂78mg/L、無水塩化ストロンチウム0.19g/L、フッ化ナトリウム3mg/L、塩化リチウム1mg/L、ヨウ化カリウム81μg/L、塩化マンガン四水和物0.6μg/L、塩化コバルト六水和物2μg/L、塩化アルミニウム六水和物8μg/L、塩化第二鉄六水和物5μg/L、タングステン酸ナトリウム二水和物2μg/L、モリブデン酸アンモニウム四水和物18μg/L)を用いて塩分濃度が0.3wt%になるように水溶液を作成した。そこに、ルテニウムイオンが1mg/Lとなるように塩化ルテニウムを添加し、さらに塩酸を用いてpHを3に調整し、模擬汚染海水8を調製した。模擬汚染海水8の一部を採取して、ICP−MSにより分析したところ、ルテニウムイオン濃度は0.90〜1.09mg/Lであった。
製造例4で調製した粒径300〜600μmの吸着剤D 20ml及び水酸化セリウム(IV)のみをそれぞれ別個の内径16mmのガラスカラムに10cmの層高となるように充填し、模擬汚染海水8を67ml/minの流量(通水線流速20m/h、空間速度200h−1)で通水し、出口水を定期的に採取してルテニウムイオン濃度を測定した。なお出口水の分析結果は、ルテニウムイオン濃度は0.00〜0.44mg/Lであった。
ルテニウムイオンの除去性能を図7に示す。図7において、横軸は吸着剤の体積に対して何倍量の模擬汚染海水を通水したのかを示すB.V.であり、縦軸はカラム出口のルテニウムイオン濃度(C)をカラム入口のルテニウムイオン濃度(C)でそれぞれ除した値である。
図7より、水酸化セリウム(V)だけの場合(図7中「△」で示す)と比較して、水酸化セリウム(V)とリン酸銀5wt%と二酸化マンガン5wt%とを含む吸着剤D(図7中「●」で示す)のルテニウム吸着性能が向上していることがわかる。

Claims (6)

  1. 下記特性を有する水酸化セリウム(IV):
    (1)粒径250μm以上1200μm以下の粒子状であること
    (2)熱重量分析において200℃から600℃まで温度上昇したときの重量減少率が4.0%以上10.0%以下であること、及び
    (3)赤外吸収スペクトル分析したときに、3270cm−1以上3330cm−1以下、1590cm−1以上1650cm−1以下及び1410cm−1以上1480cm−1以下の各範囲に吸収ピークが観察されること
    を含む、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを同時に吸着可能な吸着剤。
  2. 前記水酸化セリウム(IV)の含有量が99.0wt%以上である、請求項1に記載の吸着剤。
  3. 前記水酸化セリウム(IV)の含有量が90.0wt%以上99.5wt%以下であり、さらにリン酸銀を0.5〜10.0wt%含む、請求項1に記載の吸着剤。
  4. 前記水酸化セリウム(IV)の含有量が90.0wt%以上99.0wt%以下であり、さらにリン酸銀を0.5wt%以上5.0wt%以下及び二酸化マンガンを0.5wt%以上5.0wt%以下含む、請求項1に記載の吸着剤。
  5. 請求項1〜4のいずれか1に記載の吸着剤を10cm以上300cm以下の層高で充填した吸着塔に、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含有する放射性廃液を通水線流速(LV)1m/h以上40m/h以下、空間速度(SV)200h−1以下で通水して、当該吸着剤に放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを吸着させることを含む、放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムを含有する放射性廃液の処理方法。
  6. 前記放射性廃液は、Naイオン、Caイオン及び/又はMgイオンを含む廃液である、請求項5に記載の処理方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021000581A (ja) * 2019-06-20 2021-01-07 日本化学工業株式会社 ヨウ化物イオン吸着剤及びその製造方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230071223A1 (en) * 2020-01-20 2023-03-09 The University Of Tokyo Novel adsorbent
KR20210121562A (ko) * 2020-03-30 2021-10-08 한국원자력연구원 방사성 폐기물의 선택적 전처리 방법
US20230230717A1 (en) 2022-01-14 2023-07-20 Department Of Atomic Energy Government Of India Method for the removal of radionuclides from aqueous radioactive waste

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06214095A (ja) * 1993-01-18 1994-08-05 Hitachi Ltd オフガス処理設備及びヨウ素吸着材とその製造方法
JP2001133594A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 Jgc Corp 原子炉冷却水からの放射性核種の除去方法
JP2007098362A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Nippon Sheet Glass Co Ltd カチオン吸着材とその製造方法
US20110166016A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 Collins Jack L Formulation and method for preparing gels comprising hydrous cerium oxide
JP2013241312A (ja) * 2012-05-22 2013-12-05 Three M Innovative Properties Co 焼成物、金属イオン吸着材、金属イオンの除去方法、及び金属イオン除去設備
JP2015045606A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 水ing株式会社 放射性物質吸着剤の除染処理方法及び放射能汚染水の除染処理装置
JP2015059870A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置
JP5793231B1 (ja) * 2014-09-05 2015-10-14 日本化学工業株式会社 ヨウ素酸イオン吸着剤及びその製造方法
JP2015181972A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 株式会社化研 水溶液からヨウ素を除去するヨウ素除去剤、除去装置および除去方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5549719B2 (ja) * 1974-04-30 1980-12-13
JPS6019035A (ja) * 1983-07-13 1985-01-31 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 放射性ルテニウム廃液の吸着剤
JPS60161598A (ja) 1983-12-15 1985-08-23 日本原子力研究所 放射性ルテニウムを含む放射性廃液の処理方法
JPS61187931A (ja) 1985-02-18 1986-08-21 Asahi Chem Ind Co Ltd 水溶液中の砒素の吸着剤
EP2243547A1 (en) 2009-04-20 2010-10-27 Fortum OYJ Novel sorbent, method of producing the same and the use thereof
US9233863B2 (en) 2011-04-13 2016-01-12 Molycorp Minerals, Llc Rare earth removal of hydrated and hydroxyl species
JP5873302B2 (ja) 2011-11-11 2016-03-01 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 原子力設備の廃水処理装置及び廃水処理方法
DE202012012866U1 (de) * 2012-04-02 2014-02-06 Clariant Produkte (Deutschland) Gmbh Methyliodidadsorber
WO2015025681A1 (ja) 2013-08-23 2015-02-26 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置
JP6125960B2 (ja) 2013-09-19 2017-05-10 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置
JP5793230B1 (ja) 2014-09-05 2015-10-14 日本化学工業株式会社 ヨウ素酸イオン吸着剤及びその製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06214095A (ja) * 1993-01-18 1994-08-05 Hitachi Ltd オフガス処理設備及びヨウ素吸着材とその製造方法
JP2001133594A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 Jgc Corp 原子炉冷却水からの放射性核種の除去方法
JP2007098362A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Nippon Sheet Glass Co Ltd カチオン吸着材とその製造方法
US20110166016A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 Collins Jack L Formulation and method for preparing gels comprising hydrous cerium oxide
JP2013241312A (ja) * 2012-05-22 2013-12-05 Three M Innovative Properties Co 焼成物、金属イオン吸着材、金属イオンの除去方法、及び金属イオン除去設備
JP2015045606A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 水ing株式会社 放射性物質吸着剤の除染処理方法及び放射能汚染水の除染処理装置
JP2015059870A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置
JP2015181972A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 株式会社化研 水溶液からヨウ素を除去するヨウ素除去剤、除去装置および除去方法
JP5793231B1 (ja) * 2014-09-05 2015-10-14 日本化学工業株式会社 ヨウ素酸イオン吸着剤及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"高性能多核種除去設備タスクフォース(第3回)資料1 高性能多核種除去設備整備実証事業の進捗について", [ONLINE], JPN7019003925, 2014, pages 8 - 15, ISSN: 0004168343 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021000581A (ja) * 2019-06-20 2021-01-07 日本化学工業株式会社 ヨウ化物イオン吸着剤及びその製造方法
JP7313922B2 (ja) 2019-06-20 2023-07-25 日本化学工業株式会社 ヨウ化物イオン吸着剤及びその製造方法

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