根酸構成成分を用いた土壌からの
セシウムの抽出とその減量方法
国立大学法人 秋田大学
大学院工学資源学研究科 附属環境資源学研究センター 講師 村上 英樹
新技術の概要
１〄福島第一原子力発電所の事故に伴い放出された放射 性セシウムの農産物への影響を最小化するために、人 工的に根酸と同等の物質（各種有機酸）で汚染土壌の 洗浄を行う。 ２〄さらに、洗浄で生じた放射性廃液の減量を効果的に 実施する方法を提供する。 ３〄本技術で使用する凝縮剤（ゲル化剤）は、セシウムや ストロンチウムと強く結び付き、吸水性も持つため、 処分後の安全性も担保される。１〄植物が吸収可能なセシウムやストロンチウムを予め 土壌から除去して農産物の汚染を防ぐ ２〄セシウムまたはストロンチウム抽出廃液から安全に 水分のみを除去できる ３〄本処理工程で生じたセシウムおよびストロンチウム含 有廃棄物を減量できる
新技術の特徴
研究背景
々放射性セシウムやストロンチウムは、広く土壌に浸透して 土壌中の粘土鉱物に吸着固定されるため、長期に亘って 農地を汚染することが懸念されている。 →汚染された農産物の価格の下落 →農業の衰退 →TPPへの対応がより困難 々土壌に含まれる粘土鉱物はセシウムを固定し易い。 々ゼオライトを散布してセシウムを吸着させた場合、ゼオラ イトからセシウムを化学的に抽出することは困難。 →除染コストの高騰、或いは必要以上の処置→農地が 放棄される懸念 →必要なコストで必要な除染。即ち、植物が吸収可能な新技術の基となる研究成果々技術
１〄有機酸が吸着性鉱物からイオンを抽出できることを確認
２〄有機酸が可溶性セシウムを抽出できることを確認
３〄本処理工程で生じたセシウム含有廃棄物を減量できるこ とを確認
写真1 左から酢酸〃クエン酸〃蒸留水に浸けたイオン吸着ゼオライト試料 色合いから〃酢酸が最も吸着イオンを抽出していることが分かる〄 ゼオライトの水溶性イオン吸着効果を確認するため、ゼオライトを水田土壌中に埋設して、イ オン吸着実験を行った。 水田から引き上げたゼオライトを酢酸とクエン酸溶液に浸け、有機酸による溶解とキレート作 用により、吸着イオンを抽出した。また、イオン吸着ゼオライトを蒸留水にも浸け、水でイオンが 抽出されないかどうかをICP発光分析の定性分析で確認した。
酢酸によるゼオライトからのイオン抽出試験
（ゼオライトが土壌から吸着したイオンの酢酸による抽出）定性分析結果－１
検出された元素のうち、元々ゼオライトに在る主要元素を除いて選択し、定量分析を行っ た。 実験の結果、土壌とイオン吸着ゼオライトには、強いイオンの発光ピークが現れたが、同じ試料 を蒸留水に浸けた溶液からは、イオンの発光ピークが見られなかった。 以下の表は、抽出されたイオンの定性分析結果で、一列目はLi～Zr、二列目はNb～Uの有無を 表す。定量分析結果－２
図1 土壌試料から抽出した各イオンの濃度を100として〃カドミウムと ハフニウム〃亜鉛〃リチウムのゼオライトからの抽出率を示したグラフ 土壌から抽出されたイオンの濃 度を100として、各イオン吸着ゼオ ライトの分析結果をグラフにプロッ トしたところ、軽元素のリチウムは 土壌よりも抽出濃度が高い。これ は、ゼオライトが土壌中のリチウム を選択的に吸着していることを示 している。 以上のことは、有機酸を用いて、 土壌や鉱物に吸着されているイオ ンの回収が可能であることを示唆 している。 この結果を基に、次のステップで は、セシウムの抽出を試みる。
定量分析結果－３
実験手順 １〄赤玉土、鹿沼土、バーミキュライト、珪藻土、ゼオライトの５種類の土々鉱物に、 ５％塩化セシウム溶液を５０ｍｌ加え、一日静置。 ２〄その後、水、酢酸、酒石酸又はリンゴ酸を添加し、さらに一日静置してセシウ ムを抽出。 ３〄抽出量の測定には、プラズマ発光分光分析装置（ICP）を用いた。 表2 －〆検出限界以下 有機酸を用いて、土壌や鉱物に吸着されているセシウムを効率的に抽出々回収可
有機酸が可溶性セシウムを抽出できることを確認
赤球土 鹿沼土 バーミキュライト 珪藻土 ゼオライト 水 52.3 56.1 34.7 72.5 -酢酸 52.3 66.4 34.3 31.8 1.8 酒石酸 70.7 84.1 49 93.7 2.9 リンゴ酸 72.5 75.8 44.9 83.9 3.3セシウム含有廃棄物の減量を確認
写真2 カラギーナンでゲル化させた飽和セシウム溶液 完全に乾燥させるとフィルム状になり、剥離する。
新技術で使用する資材と抽出条件
１〄有機酸〆リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、酢酸、蓚酸、 フマル酸、コハク酸、ムギネ酸、グリコール酸、（乳酸）等 ２〄凝縮剤〆カラギーナン、アルギン酸塩、ペクチン等 ３〄抽出条件〆常温で可能 使用する資材は天然物質であり、環境への影響が少ない汚染水の脱水過程
ゲル化した汚染水 洗浄された汚染土壌 珪藻土や ゼオライト 洗浄された汚染土壌 乾燥してフィルム化した 廃棄物 排気々脱水 ２０℃で１７〄５３６mmHg、３０℃で３１〄８２７mmHg程度に減 圧して脱水。除染のフローチャート
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