WO2013179940A1 - 放射性物質吸着材、吸着容器、吸着塔、及び水処理装置 - Google Patents

放射性物質吸着材、吸着容器、吸着塔、及び水処理装置 Download PDF

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    • C02F2101/006—Radioactive compounds

Definitions

  • the present invention relates to a radioactive substance adsorbent, an adsorption container and an adsorption tower filled with the radioactive substance adsorbent, and a water treatment apparatus to which the adsorption container or adsorption tower is applied.
  • radioactive strontium 90 Sr is a fission product having a long half-life and high diffusibility into water, and an improvement in a system for treating water contaminated with radioactive strontium is desired. .
  • Non-Patent Document 1 radioactive strontium in water can be adsorbed and removed with orthotitanic acid
  • the sodium titanate ion exchanger that adsorbs radioactive strontium is prepared by slurrying hydrous titanium oxide with a liquid consisting of alcohol and sodium hydroxide, heating, filtering, drying, crushing and classifying, and the sodium / titanium molar ratio.
  • a method of producing granular sodium titanate having an A of 0.6 or less Patent Document 1.
  • Granular sodium titanate produced by the method described in Patent Document 1 has a low adsorption capacity due to a low molar ratio of sodium / titanium which is an exchange cation.
  • Granular sodium titanate produced by the method described in Patent Document 1 is an aggregate of primary particles, and therefore has low strength, and is pulverized by vibration or impact applied during transportation, etc. When put in water, the primary particles fall off due to the collapse of the aggregates. For this reason, the finely divided particles and primary particles block the strainer of the adsorption tower or pass through the adsorption tower strainer, and the fine powder with radiation leaks from the adsorption tower.
  • the first object of the present invention is to provide a radioactive material adsorbent having a large adsorption capacity.
  • the second object of the present invention is to provide a radioactive material adsorbent that is excellent in mechanical strength, has no problem of leakage of fine powder, etc., and has excellent handleability as a water treatment material.
  • the third object of the present invention is to provide an adsorption vessel and an adsorption tower filled with the radioactive substance adsorbent, and a water treatment apparatus to which the adsorption vessel or adsorption tower is applied.
  • M 2 Ti 2 O 5: titanate salt represented by (M monovalent cation) was found to have excellent radioactive material adsorbed amount.
  • the radioactive material adsorbent produced by adding a binder to this titanate powder to form a granule of a predetermined size, and further firing has excellent mechanical strength, and there is no leakage of fine powder, etc. It was found that it is excellent in handleability as a water treatment material.
  • the present invention has been achieved on the basis of such knowledge, and the gist thereof is as follows.
  • a radioactive material adsorbent comprising a titanate having a chemical formula represented by M 2 Ti 2 O 5 (M: monovalent cation).
  • radioactive substance adsorbent according to any one of [1] to [4], wherein the radioactive substance is radioactive strontium.
  • An adsorption tower comprising the radioactive material adsorbent according to any one of [1] to [9].
  • a water treatment apparatus comprising the adsorption container according to [10] or the adsorption tower according to [11].
  • the titanate represented by M 2 Ti 2 O 5 (M: monovalent cation) has a larger adsorption capacity for radioactive substances than other titanates.
  • the radioactive material adsorbent produced by adding a binder to this titanate powder and then firing it has high mechanical strength and is crushed by vibrations and impacts applied during transportation, etc., and poured into water Dropout of the primary particles is suppressed. For this reason, the adsorption tower strainer is blocked by fine particles, and leakage of fine particles with radiation is prevented.
  • the radioactive substance adsorbent of the present invention is characterized by containing a titanate represented by M 2 Ti 2 O 5 .
  • M is a monovalent cation.
  • the titanate is generally represented by M 2 Tin n O 2n + 1 , and the titanate as a cation exchanger increases the number of cation exchange sites per molecule of titanate as n increases. Capacity is reduced.
  • M 2 TiO 3 is ideal in terms of cation exchange capacity, but the titanate represented by M 2 TiO 3 is very unstable and immediately denatures to M 2 Ti 2 O 5 by heating or the like. .
  • M 2 Ti 2 O 5 is thermally stable and excellent in chemical resistance such as acid and alkali, and is suitable as an adsorbent for water treatment.
  • the monovalent cation M of titanate represented by M 2 Ti 2 O 5 used in the present invention potassium is preferable because of excellent cation exchangeability.
  • the ionic radius of strontium and the ionic radius of the alkali metal element are as shown in the table below, and K is slightly larger than the ionic radius of Sr and is suitable as a cation exchanger.
  • the titanate represented by M 2 Ti 2 O 5 is preferably in the form of a powder having an average particle diameter in the range of 1 to 150 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be measured by, for example, a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus.
  • the titanate powder having an average particle diameter of 1 to 150 ⁇ m has a large adsorption capacity and is superior in handling in the subsequent molding process. That is, when the average particle diameter is 1 ⁇ m or more, there are no manufacturing difficulties such as scattering and electrostatic adhesion of containers. When the average particle size is 150 ⁇ m or less, the adsorption capacity is not reduced by the reduction of the specific surface area.
  • titanate powder having such a particle size.
  • the average particle size of the titanate powder is more preferably 4 to 30 ⁇ m.
  • the titanate powder having a predetermined size as described above it is preferable to use it after firing under predetermined conditions.
  • the shape and size of the molded body obtained by molding the titanate powder may be any shape that is suitable for filling an adsorption vessel or adsorption tower and passing water containing a radioactive substance. It may be a regular granular material such as a spherical shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, or an irregular shape. In consideration of the filling properties of the adsorption container and the adsorption tower, a spherical granular material is preferable.
  • the method for forming the titanate powder is not particularly limited, and examples thereof include a method for forming titanate powder into a granular material using a binder or the like.
  • binder examples include clay minerals such as bentonite, attapulgite, sepiolite, allophane, halloysite, imogolite, and kaolinite; sodium silicate, calcium silicate, magnesium silicate, sodium metasilicate, calcium metasilicate, magnesium metasilicate, Examples thereof include silicate compounds such as sodium aluminate metasilicate, calcium aluminate metasilicate, and magnesium aluminate metasilicate. These may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.
  • the binder it is preferable to use a natural clay mineral rather than a chemical silicate compound because it can be produced at a low cost, and among the clay minerals, the mechanical strength of the granular material is also preferred. It is preferable to use fibrous clay minerals such as attapulgite and sepiolite.
  • plasticizer that gives plasticity necessary for granulation as well.
  • plasticizer examples include starch, corn starch, molasses, lactose, cellulose, cellulose derivatives, gelatin, dextrin, gum arabic, alginic acid, polyacrylic acid, glycerin, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinyl pyrrolidone (PVP). , Water, methanol, ethanol and the like. These may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.
  • the mechanical strength is improved, due to vibration and impact applied during transportation, etc. Crushing and dropping of primary particles when thrown into water can be suppressed.
  • the amount of the binder used is not particularly limited, and is preferably 0.1 to 0.5 parts by mass with respect to 1 part by mass of titanate powder.
  • the amount of the binder used is too small, the strength of the obtained granular material is weak, and there is a possibility that the primary particles may fall off when crushed by vibrations or impacts applied during transportation or the like, or when poured into water.
  • the amount of binder used is too large, the proportion of titanate represented by M 2 Ti 2 O 5 which is an active site for cation exchange becomes small, so that the cation exchange capacity (radioactive substance adsorption amount) becomes small. .
  • the amount of the plasticizer used is not particularly limited, and is preferably 0.01 to 0.1 parts by mass with respect to 1 part by mass of titanate powder. If the usage-amount of a plasticizer is in the said range, a titanate powder can be shape
  • the plasticizer to be used is water. It is preferable to use together. Considering this point, it is preferable to use water and a cellulose derivative, PVA or the like in combination as a plasticizer.
  • the blending ratio (mass basis) of water and the cellulose derivative and / or PVA in the binder is preferably 1000: 1 to 10: 1. If the blending ratio is within this range, the titanate powder can be effectively molded.
  • titanate powder for example, a viscous fluid obtained by mixing titanate powder and a binder such as attapulgite and mixing water as a plasticizer with a cellulose derivative or the like is used.
  • a method of granulating and forming while adding to a mixed powder of titanate and attapulgite, a binder such as attapulgite and a plasticizer such as cellulose are mixed with the titanate powder as a powder, and water and other liquids are added while forming Examples of the method include grain forming.
  • the rolling granulation method or the mixed stirring granulation method is preferable.
  • the size of the titanate granules thus obtained is 150 to 3000 ⁇ m, preferably 300 to 2000 ⁇ m, in terms of particle size. If the size of the granular material is larger than the above range, the surface area becomes small, so that the radioactive substance adsorbing ability is lowered, and if it is small, there is a risk of leakage from the strainer of the adsorption tower.
  • the particle size of the granular material corresponds to the diameter of the granular material if it is spherical, and in the case of other shapes, when the granular material is sandwiched between two parallel plates, the interval between the plates is the largest. Indicates the length of the part (the distance between the two plates).
  • the molded titanate granules are preferably fired at 500 to 900 ° C. in an air atmosphere.
  • the binder powder and the titanate powder are sintered, and the particle strength is improved.
  • the calcination temperature is less than 500 ° C., the unsintered portion remains and the particle strength becomes weak. End up.
  • the firing time varies depending on the firing temperature and the size of the granular material, but is usually about 0.5 to 10 hours.
  • the radioactive material adsorbent of the present invention is preferably used by being filled in an adsorption vessel or adsorption tower having a strainer structure in the lower part or upper part, and contaminated water containing a radioactive substance, particularly radioactive strontium, is adsorbed in the adsorption container or adsorbent.
  • the present invention can be effectively applied to a water treatment apparatus that removes radioactive substances by passing water through a tower.
  • radioactive material adsorbent of Comparative Example 1 a commercial product of granular sodium titanate shown in Patent Document 1 “SrTreat” (manufactured by Fortum) was used.
  • radioactive substance adsorbent of Comparative Example 2 potassium tetratitanate obtained in Synthesis Example 2 was used, and as the radioactive substance adsorbent of Comparative Example 3, 8 potassium titanate (trade name “Tismo” chemical formula: K 2 Ti 8 O 17 manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) was used.
  • Example 1 80 g of attapulgite powder as a binder is added to 400 g of the potassium dititanate powder obtained in Synthesis Example 1, and the mixture is stirred at a high speed of 400 rpm with a mixing and agitation granulator (trade name “VG-01”, manufactured by Paulek). It was. Thereafter, 190 g of a 4% by weight polyvinyl alcohol solution was slowly added, and the particles were grown in a snowman manner by rolling granulation. The obtained granulated product was dried at 105 ° C. for 2 hours, and then classified with a metal sieve to a particle size of 300 to 1180 ⁇ m. The classified granular material was fired in an electric muffle furnace in an air atmosphere at 600 ° C. for 2 hours.
  • VG-01 mixing and agitation granulator
  • the radioactive substance adsorbent of Example 1 had a turbidity of 1.9, whereas the radioactive substance adsorbent of Comparative Example 1 had a turbidity of 230.
  • FIG. 1 indicates that the strontium concentration can be reduced to the lowest concentration in the case of the radioactive material adsorbent of Example 1.

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Description

放射性物質吸着材、吸着容器、吸着塔、及び水処理装置
　本発明は、放射性物質吸着材と、この放射性物質吸着材を充填してなる吸着容器及び吸着塔と、この吸着容器又は吸着塔を適用した水処理装置に関する。
　放射性ストロンチウム９０Ｓｒは、放射性セシウムと同様に、半減期が長く、また、水への拡散性が高い核分裂生成物であり、放射性ストロンチウムにより汚染された水を処理するシステムの改良が望まれている。
　水中の放射性ストロンチウムは、オルトチタン酸で吸着して除去できることが知られている（非特許文献１）。
　放射性ストロンチウムを吸着するチタン酸ナトリウムイオン交換体の製造方法として、含水酸化チタンをアルコールと水酸化ナトリウムからなる液でスラリー化させて加熱し、濾過・乾燥した後に破砕・分級してナトリウム／チタンモル比が０．６以下の顆粒状のチタン酸ナトリウムを製造する方法が提案されている（特許文献１）。
特許第４４２８５４１号公報
　特許文献１に記載される方法で製造される顆粒状のチタン酸ナトリウムは、交換カチオンであるナトリウム／チタンのモル比が低い為、吸着容量が小さい。
　特許文献１に記載される方法で製造される顆粒状のチタン酸ナトリウムは、一次粒子の凝集体であるため、強度が弱く、輸送中等に加えられる振動や衝撃等で粉砕されて微粉化したり、水中に投入すると凝集体の崩壊で一次粒子が脱落してしまう。このため、この微粉化した粒子や一次粒子が、吸着塔のストレーナを閉塞させたり、吸着塔ストレーナを通過して、放射線を帯びた微粉が吸着塔からリークする。
　本発明は、吸着容量の多い放射性物質吸着材を提供することを第１の目的とする。
　本発明は、機械的強度に優れ、微粉等のリークの問題がなく、水処理材として取扱性に優れた放射性物質吸着材を提供することを第２の目的とする。
　本発明は、この放射性物質吸着材を充填してなる吸着容器及び吸着塔と、この吸着容器又は吸着塔を適用した水処理装置を提供することを第３の目的とする。
　本発明者は、Ｍ２Ｔｉ２Ｏ５（Ｍ：一価カチオン）で表されるチタン酸塩が放射性物質吸着量に優れていることを見出した。また、このチタン酸塩の粉末にバインダーを加えて所定の大きさの粒状体に成形し、更に焼成することにより製造した放射性物質吸着材は、機械的強度に優れ、微粉等のリークがなく、水処理材として取扱性に優れることを見出した。
　本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
［１］　化学式がＭ２Ｔｉ２Ｏ５（Ｍ：一価カチオン）で表されるチタン酸塩を含むことを特徴とする放射性物質吸着材。
［２］　前記チタン酸塩は、平均粒子径が１～１５０μｍであることを特徴とする［１］に記載の放射性物質吸着材。
［３］　前記化学式がＫ２Ｔｉ２Ｏ５で表されることを特徴とする［１］又は［２］に記載の放射性物質吸着材。
［４］　前記チタン酸塩が、不規則な方向に複数の突起物が延びる形状を有することを特徴とする［３］に記載の放射性物質吸着材。
［５］　前記放射性物質が放射性ストロンチウムであることを特徴とする［１］ないし［４］のいずれかに記載の放射性物質吸着材。
［６］　前記チタン酸塩をバインダーを用いて粒径１５０～３０００μｍの範囲に成形してなることを特徴とする［１］ないし［５］のいずれかに記載の放射性物質吸着材。
［７］　前記バインダーが粘土鉱物であることを特徴とする［６］に記載の放射性物質吸着材。
［８］　前記粘土鉱物がアタパルジャイトであることを特徴とする［７］に記載の放射性物質吸着材。
［９］　前記成形後、更に５００～９００℃の温度範囲で焼成してなることを特徴とする［６］ないし［８］のいずれかに記載の放射性物質吸着材。
［１０］　［１］ないし［９］のいずれかに記載の放射性物質吸着材が充填されてなることを特徴とする吸着容器。
［１１］　［１］ないし［９］のいずれかに記載の放射性物質吸着材が充填されてなることを特徴とする吸着塔。
［１２］　［１０］に記載の吸着容器又は［１１］に記載の吸着塔を備えることを特徴とする水処理装置。
　Ｍ２Ｔｉ２Ｏ５（Ｍ：一価カチオン）で表されるチタン酸塩は、他のチタン酸塩よりも放射性物質の吸着容量が大きい。
　このチタン酸塩の粉末にバインダーを加えて成形した後、焼成することにより製造された放射性物質吸着材は、機械的強度が高く、輸送中等に加えられる振動や衝撃等による破砕や、水に投入したときの一次粒子の脱落が抑制される。このため、微粉粒子による吸着塔ストレーナの閉塞や、放射線を帯びた微粉のリークが防止される。
実施例１及び比較例２，３の結果を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであって、何ら本発明を限定するものではなく、本発明はその要旨を超えない範囲において、以下の実施形態に開示される各要素を種々変更して実施することができる。
　本発明の放射性物質吸着材は、Ｍ２Ｔｉ２Ｏ５で表されるチタン酸塩を含むことを特徴とする。Ｍは一価カチオンである。
　チタン酸塩は一般的にＭ２ＴｉｎＯ２ｎ＋１で表され、カチオン交換体としてのチタン酸塩は、ｎが大きい程チタン酸塩一分子当たりのカチオン交換サイトが少なくなってしまう為、カチオン交換容量は小さくなる。
　カチオン交換容量の点ではＭ２ＴｉＯ３が理想ではあるが、Ｍ２ＴｉＯ３で表されるチタン酸塩は非常に不安定であり、加熱等により直ちにＭ２Ｔｉ２Ｏ５に変性してしまう。
　Ｍ２Ｔｉ２Ｏ５は、熱的に安定であり、酸・アルカリ等の耐薬品性に優れており、水処理用の吸着材として好適である。
　本発明で用いるＭ２Ｔｉ２Ｏ５で表されるチタン酸塩の一価カチオンＭとしては、陽イオン交換性に優れることから、カリウムが好ましい。Ｙ．Ｑ．Ｊｉａ，Ｊ．Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｃｈｅｍ．，９５（１９９１）１８４によると、ストロンチウムのイオン半径とアルカリ金属元素のイオン半径は下表のとおりであり、ＫはＳｒのイオン半径よりやや大きくカチオン交換体として好適である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　一価カチオンＭがカリウムであるＫ２Ｔｉ２Ｏ５は、一般的な溶融法等にて合成を行うと繊維形状となるが、ＷＯ２００８／１２３０４６に記載されているように、チタン源及びカリウム源をメカノケミカルに粉砕しながら混合した後、その粉砕混合物を６５０～１０００℃で焼成する製法により、不規則な方向に複数の突起物が延びる形状とすることが可能である。当該形状を有するチタン酸塩の造粒体は、粉体強度が高く、短径サイズを大きくできるため、カチオン交換速度を制御することができる。
　Ｍ２Ｔｉ２Ｏ５で表されるチタン酸塩は、平均粒子径が１～１５０μｍの範囲にある粉末状であることが好ましい。平均粒子径は、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置により測定することができる。
　平均粒子径が１～１５０μｍのチタン酸塩粉末は、吸着容量が大きく、また、後の成形工程においてハンドリング面で優位である。即ち、平均粒子径が１μｍ以上であれば、飛散や静電気による容器付着など製造上の難点が生じることがない。平均粒子径が１５０μｍ以下であれば、比表面積の低下で吸着容量が低下することもない。
　従って、本発明においては、このような粒径のチタン酸塩粉末を用いることが好ましい。チタン酸塩粉末の平均粒子径は、より好ましくは４～３０μｍである。
　本発明においては、好ましくは、上記のようなチタン酸塩粉末を所定の大きさにして用いることが好ましく、特に、成形後、所定の条件で焼成して用いることが好ましい。
　チタン酸塩粉末を成形して得られる成形体の形状や大きさは、吸着容器や吸着塔に充填して、放射性物質を含む水を通水するのに適応した形状であればよく、例えば、球状、立方体形状、長方体形状、円柱形状等の定形粒状体であってもよいし、不定形形状であってもよい。吸着容器や吸着塔への充填性を考慮すると球状粒状体であることが好ましい。
　チタン酸塩粉末を成形する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、バインダー等を用いてチタン酸塩粉末を粒状体に成形する方法が挙げられる。
　上記バインダーとしては、例えば、ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライト、アロフェン、ハロイサイト、イモゴライト、カオリナイト等の粘土鉱物；ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カルシウム、メタケイ酸マグネシウム、メタケイ酸アルミン酸ナトリウム、メタケイ酸アルミン酸カルシウム、メタケイ酸アルミン酸マグネシウムなどのケイ酸塩化合物等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
　これらのうち、バインダーとしては、化成品であるケイ酸塩化合物よりも天然物である粘土鉱物を用いる方が安価に製造できる点で好ましく、さらに、粘土鉱物の中でも粒状体の機械的強度の点でアタパルジャイトやセピオライト等の繊維状の粘土鉱物を用いることが好ましい。
　成形時には、造粒に必要な塑性を与える可塑剤も同様に添加することが好ましい。上記可塑剤としては、例えば、デンプン、コーンスターチ、糖蜜、乳糖、セルロース、セルロース誘導体、ゼラチン、デキストリン、アラビアゴム、アルギン酸、ポリアクリル酸、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、水、メタノール、エタノール等が挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
　チタン酸塩とバインダーと可塑剤を所定の混合比で混合した後、造粒成形し、乾燥させた後、焼成することで、機械的強度が向上し、輸送中等に加えられる振動や衝撃等による破砕や、水に投入したときの一次粒子の脱落を抑制することができる。
　バインダーの使用量は、特に限定されるものではなく、チタン酸塩粉末１質量部に対し、０．１～０．５質量部であることが好ましい。バインダーの使用量が少な過ぎると、得られる粒状体の強度が弱く、輸送中等に加えられる振動や衝撃等によって破砕したり、水に投入したときに一次粒子が脱落したりするおそれがある。バインダーの使用量が多過ぎると、カチオン交換の活性部位であるＭ２Ｔｉ２Ｏ５で表されるチタン酸塩の割合が小さくなる為、カチオン交換容量（放射性物質吸着量）が小さくなってしまう。
　可塑剤の使用量は、特に限定されるものではなく、チタン酸塩粉末１質量部に対し０．０１～０．１質量部であることが好ましい。可塑剤の使用量が上記範囲内であれば、チタン酸塩粉末を効果的に成形することができる。
　製造コストを考慮すると、使用する可塑剤は水であることが好ましく、さらには、水と接触すると増粘する性質を有し、その粘化作用により粒子同士の結合に寄与する物質と水とを併用することが好ましい。この点を考慮すると、可塑剤として、水とセルロース誘導体やＰＶＡ等とを併用することが好ましい。
　可塑剤として水とセルロース誘導体及び／又はＰＶＡとを併用する場合、バインダーにおける水とセルロース誘導体及び／又はＰＶＡとの配合比（質量基準）は、１０００：１～１０：１であることが好ましい。配合比がこの範囲内であれば、チタン酸塩粉末を効果的に成形することができる。
　バインダーと可塑剤を用いてチタン酸塩の粉末を成形する方法としては、例えば、チタン酸塩粉末とアタパルジャイト等のバインダーを混合し、可塑剤である水とセルロース誘導体等とを混合した粘性流体をチタン酸塩とアタパルジャイトの混合粉末に添加しながら造粒成形する方法、アタパルジャイト等のバインダーとセルロース等の可塑剤を粉体のままチタン酸塩粉末に混合し、水等の液体を添加しながら造粒成形する方法等が挙げられる。
　この造粒成形法としては、具体的には、ドラム型造粒機、皿型造粒機等を使用した転動造粒法；フレキソミックス、バーティカルグラニュレーター等を使用した混合撹拌造粒法；スクリュー型押出造粒機、ロール型押出造粒機、ブレード型押出造粒機、自己成形型押出造粒機等を使用した押出造粒法；打錠形造粒機、ブリケット形造粒機等を使用した圧縮造粒法；吹き上げる流体（主として空気）中にチタン酸塩粉末とバインダーを浮遊懸濁させた状態に保ちながら水やアルコール等のバインダーを噴霧して造粒する流動層造粒法等が挙げられるが、粒状体に成形することを考慮すると、転動造粒法又は混合撹拌造粒法が好ましい。
　このようにして得られるチタン酸塩の粒状体の大きさは、粒径で１５０～３０００μｍ、好ましくは３００～２０００μｍである。この粒状体の大きさが上記範囲よりも大きいと、表面積が小さくなってしまう為、放射性物質吸着能が低下し、小さいと吸着塔のストレーナーからリークする恐れがある。粒状体の粒径とは、粒状体が球状であればその直径に該当し、その他の形状の場合、当該粒状体を２枚の平行な板で挟んだとき、その板の間隔が最も大きくなる部位の長さ（２枚の板の間隔）をさす。
　本発明では、成形したチタン酸塩の粒状体を空気雰囲気下、５００～９００℃で焼成することが好ましく、この焼成により、バインダー粉末とチタン酸塩粉末とが焼結され、粒子強度が向上する。この焼成処理において、焼成温度が５００℃未満であると、未焼結部位が残存して粒子強度が弱くなり、９００℃を超えるとチタン酸塩結晶の構造に影響を及ぼして吸着性能が低下してしまう。
　焼成時間は、焼成温度、粒状体の大きさによっても異なるが、通常０．５～１０時間程度である。
　本発明の放射性物質吸着材は、下部又は上部にストレーナー構造を有した吸着容器又は吸着塔に充填して使用するのが好ましく、放射性物質、特に放射性ストロンチウムを含有する汚染水を当該吸着容器又は吸着塔に通水して放射性物質を除去する水処理装置に有効に適用することができる。
　以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
［合成例１：二チタン酸カリウムの合成］
　酸化チタン４１８．９４ｇ及び炭酸カリウム３７７．０５ｇをヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を振動ミルで粉砕しながら０．５時間混合した。得られた粉砕混合物５０ｇをルツボに充填し、電気炉にて７８０℃で４時間焼成を行い、焼成物をハンマーミルにて粉砕を行い、不規則な方向に複数の突起が延びる形状を有した二チタン酸カリウムを得た。平均粒子径２０μｍであった。
［合成例２：四チタン酸カリウムの合成］
　酸化チタン１１７．５０ｇ、炭酸カリウム５８．７５ｇ及び塩化カリウム２３．５０ｇをヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物５０ｇをルツボに充填し、電気炉にて１０００℃で４時間焼成を行い、焼成物を温水中に投入して解きほぐし、濾別、乾燥し、四チタン酸カリウム繊維を得た。
　以下において比較例１の放射性物質吸着材としては、特許文献１に示される顆粒状のチタン酸ナトリウムの市販品　商品名「ＳｒＴｒｅａｔ」（Ｆｏｒｔｕｍ社製）を用いた。
　比較例２の放射性物質吸着材としては、合成例２で得られた四チタン酸カリウムを用い、比較例３の放射性物質吸着材としては、８チタン酸カリウム（商品名「ティスモ」化学式：Ｋ２Ｔｉ８Ｏ１７　大塚化学社製）を用いた。
［実施例１］
　合成例１で得られた二チタン酸カリウム粉末４００ｇに、バインダーとしてアタパルジャイト粉末８０ｇを加え、混合撹拌造粒機（商品名「ＶＧ－０１」、パウレック社製）により、回転数４００ｒｐｍで高速撹拌させた。その後、４重量％のポリビニルアルコール溶液をゆっくりと１９０ｇ加え、転動造粒により雪だるま式に粒子を成長させた。得られた造粒体を１０５℃で２時間乾燥させた後、金属製の篩で粒径３００～１１８０μｍに分級した。分級した粒状体を電気マッフル炉にて空気雰囲気下、６００℃で２時間焼成した。
［耐一次粒子脱落性の評価］
　実施例１の放射性物質吸着材と比較例１の放射性物質吸着材をそれぞれ１ｇ計量し、コニカルビーカーに投入後、水道水（栃木県野木町水）９９ｇを添加して軽く振り混ぜた後、ＪＩＳ　Ｋ０１０１（工業用水試験方法）に従い、上澄液の濁度を計測して耐一次粒子脱落性を評価した。
　濁度を計測した結果、実施例１の放射性物質吸着材が濁度１．９であったのに対し、比較例１の放射性物質吸着材では濁度２３０であった。
　この結果から、実施例１の放射性物質吸着材は、比較例１の放射性物質吸着材よりも、水中での一次粒子の脱落が大幅に低減されることが分かる。
［放射性物質吸着性能の評価］
　実施例１の放射性物質吸着材と比較例２，３の放射性物質吸着材をそれぞれ１ｇ計量し、ポリ容器に投入した。各々のポリ容器に、安定同位体の塩化ストロンチウムをストロンチウム濃度が１０ｍｇ／Ｌとなるように水道水（栃木県野木町水）に溶解させた水溶液１００ｍＬを加えた。３０分、１時間、２時間、４時間、それぞれ振とうさせた後、０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、濾液をＩＣＰ－ＭＳに導入して濾液中のストロンチウム濃度を定量した。結果を図１に示す。
　図１より、ストロンチウム濃度は、実施例１の放射性物質吸着材の場合が最も低濃度まで低減できていることが分かる。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　なお、本出願は、２０１２年５月２９日付で出願された日本特許出願（特願２０１２－１２２２１５）に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (12)

  1. 　化学式がＭ２Ｔｉ２Ｏ５（Ｍは一価カチオン）で表されるチタン酸塩を含む放射性物質吸着材。
  2. 　前記チタン酸塩は、平均粒子径が１～１５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質吸着材。
  3. 　前記化学式がＫ２Ｔｉ２Ｏ５で表されることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性物質吸着材。
  4. 　前記チタン酸塩が、不規則な方向に複数の突起物が延びる形状を有することを特徴とする請求項３に記載の放射性物質吸着材。
  5. 　前記放射性物質が放射性ストロンチウムであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射性物質吸着材。
  6. 　前記チタン酸塩がバインダーを用いて粒径１５０～３０００μｍの範囲に成形されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射性物質吸着材。
  7. 　前記バインダーが粘土鉱物であることを特徴とする請求項６に記載の放射性物質吸着材。
  8. 　前記粘土鉱物がアタパルジャイトであることを特徴とする請求項７に記載の放射性物質吸着材。
  9. 　前記成形後、更に５００～９００℃の温度範囲で焼成してなることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の放射性物質吸着材。
  10. 　請求項１ないし９のいずれか１項に記載の放射性物質吸着材が充填された吸着容器。
  11. 　請求項１ないし９のいずれか１項に記載の放射性物質吸着材が充填された吸着塔。
  12. 　請求項１０に記載の吸着容器又は請求項１１に記載の吸着塔を備える水処理装置。
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