STEP 3 〜

STEP 4

の実施例

非放射性セシウムイオンをフェロシアン化鉄で共沈フロテーションによって水から分離

1. 右図に多核種（ストロンチウム、イットリウム、セリウム、ルテニウム、ロジウム、ジルコニウム、ニオブ、セシウム）を含んだ混合廃水に本手法を適用した結果を示しました。各処理ステージにおいて適切な共沈試薬を添加してフロテーションした結果、廃水からの放射線強度がステージ毎に減少したことが分ります。共沈試薬としては水酸化第二鉄、リン酸カルシウム、およびフェロシアン化コバルトをいずれもppmオーダーの濃度で添加しました。各ステージで添加した共沈試薬と界面活性剤が効力を発揮するpHは、除染対象の各種と添加する薬品の組み合わせに固有です。このため、pHを各ステージの最適値に調整してフロテーションすることで、除染効率が４万Bq/minに達することを確認しています。

1. 下水処理場において発生している放射性汚泥を安全に処理するために、既設のベルトプレス機などで汚泥を脱水する前にシュウ酸などの希酸を添加しておき、脱水処理の際に汚泥が含む放射性物質の大部分を抽出し、その抽出液を共沈フロテーション法で処理することを提案します。この湿式の処理法であれば、放射性汚泥を直接焼却による放射性物質の二次拡散の可能性を大きく低減することができます。

1. 　生活圏に水道水を供給する浄水場においても河川等の水源から取水した水の濁りを除去するために使用された凝集沈澱剤の汚泥から放射能が検出され、その結果、汚泥の処理に支障をきたしているケースが報道されています。セシウムは河川水等の水中を、濁りの元である細かい粘土や砂の微粒子に非常に強く吸着された状態で移動しています。このため、浄水場において濁りの除去に使用された凝集沈澱汚泥から放射能が検出される理由になっています。また、通常の浄水施設では水道水をつくるために、上記の凝集沈澱処理に加えて、その後段では砂濾過処理も実施されています。このため、正常な運転とメンテナンスがなされている浄水場から供給された水道水にセシウムが混入してくることは考えにくいと言えます。また、ストロンチウムに関しては、セシウムとは異なり粘土や砂の微粒子に吸着されることはありませんが、やはり浄水場の凝集沈澱処理において共沈除去されていると考えられます。下図に、ストロンチウムの凝集沈澱処理に関する試験結果を示しました。同試験では、無担体ストロンチウム（粘土や砂に吸着されておらず、イオンとして水に溶けた状態のストロンチウム）を水道水をベースにして汚染水を模擬的に作成し、これに凝集沈澱剤を50mg/Lの濃度で添加した条件下で、pHをパラメータとして同汚染水から除去されたストロンチウムの割合を調べています。
   

1. 　上記の本実験では、ストロンチウム濃度を370000Bq/Lと非常に高く設定しましたが、現実の公的モニタリングからはストロンチウムによる水道水の汚染は確認されていません。よって、例え河川水中にストロンチウムによる汚染が生じていても、本実験の設定値よりも汚染濃度の値が低いと予想できます。このため、ストロンチウムは浄水場の凝集沈澱処理によって除去されており、水道水のストロンチウムによる汚染は防止されているものと考えられます。ただし、各浄水場における凝集沈澱剤の使用濃度は取水する各水源の水の濁度によっても変わるため、本試験の使用濃度である50mg/Lを下回る場合も存在するかもしれません。また、凝集沈澱処理におけるpHが7と中性近辺の場合は、上図の様にストロンチウムの共沈率は明らかに低下します。 したがって、放射性物質による土壌の汚染が確認されている地域においては、各浄水場における取水源の汚染状況を正確に把握して、浄水場の凝集沈澱処理における薬品濃度やpHを調整すること、および砂濾過の濾床からの放射能をモニタリングすることを通じ必要に応じて通常よりも早めに濾床の砂交換を実施することなど、水道水のストロンチウム汚染を事前に予防するために充分な対策を実施することが求められます。
   

しかしながら、陰イオンのヨウ素は通常の浄水場が備えている処理設備では除去できません。したがって、今後、放射性プルームを含む降雨があった際には、水道水のヨウ素による汚染に対して特に留意する必要があります。また、土壌の汚染が確認されている地方において、元々の水源がきれいなために水質検査が充分実施されていない井戸水や天然水を利用するにあたっては、汚染の有無や程度を把握する継続的なモニタリングが必要と言えます。

H. Koyanaka, et. al, Treatment of radioactive effluents using flotation of co-precipitation, 環境放射能除染学会, 第２回研究発表会, Session 11-2, 東京,（2013）

J. Shibata, N. Murayama, T. Tanaka, H. Koyanaka, S. Koyanaka, Dynamics of adsorption for removal cesium from radioactive effluent, Chemical Engineering Special Issue, Vol. 39，1，pp. 1-7，(2013)

8. H.Koyanaka, Environmental Pollution with Radioactive Elements, and Countermeasures after The Terrible East Japan Earthquake, Chapter 3 Cleaning technology of radioactive elements from polluted waters using a mining technologies, NTS Publisher, Mar. 21, (2012)
   

Y. Koyanaka, Treatment of the Radioactive Sludge Produced by Precipitate Flotation Method, Annual Reports of the Research Reactor Institute, Kyoto University, Vol. 3,  pp.147-152,　(1970)

25. Y.Koyanaka, Treatment of Radioactive Waste Regenerant of Ion Exchange Resin by Preferential Flotation Method, Journal of Nuclear Science and Technology, Vol. 6,　No.10, p.607-608, (1969)
    

Y. Koyanaka, フローテーション法による核燃料再処理廃液の処理に関する基礎的研究,日本原子力学会誌, Vol. 11, No. 4, pp.198-205, （1969）

Y. Koyanaka, Untersuchungen über die Trennung von Spaltprodukten nachder　Flotationsmethode - Die Abtrennung von 95Zr-95Nb , KFK-tr-242, Kernforschungsyentrum Karlsruhe  Literaturabteilung,　(1966)

Y. Koyanaka, Untersuchungen über die Trennung von Spaltprodukten nachder　Flotationsmethode - Die Abtrennung von 137Cs KFK-tr-228, Kernforschungsyentrum Karlsruhe  Literaturabteilung,　 (1966)

MS型浮遊選鉱機による基礎実験

最新のマイクロバブル法を併用すれば、いっそう処理速度の向上が期待できる

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結果として、ストロンチウムは左図で、- -△- - で示した様に、日本の浄水場では一般的な凝集沈澱剤であるPAC（アルミの塩）を添加し、その処理水pHを8.5〜9.0の弱アルカリ性に調整することで、370Bq/mLと高い濃度であっても約70％が処理水から除去された結果が得られています。また、水酸化第二鉄を用いると、図中、ー○ーで示した様に、pH8.5〜9.0において約70〜90％が除去されることが分ります。ここで、日本の飲料水に関するpHは5.8〜8.6と定められていますので、浄水処理においては弱アルカリ側で凝集沈澱処理を実施し、ストロンチウムの除去効果を高めることが水道水の汚染を防ぐために効果的であると言えます。