TW201906789A - 利用階層結構之流水壓力損失減低型吸附系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於用以由水環境，特別是流水中將污染物質去除的利用階層結構之流水壓力損失減低型的污染物質之吸附去除系統及方法，特別係關於由被放射性銫污染之水環境(特別是流水)之放射性銫之污染去除系統及方法。具體而言，係提供一種系統，其係設置於污染水之流道，用以將污染水中之污染物質吸附去除之系統，其特徵為具備包含藉由與污染水接觸而吸附污染物質之吸附材的複數個匣體，與將匣體保持於前述流道之手段，前述匣體各自具備具有複數個通水孔之容器、被封入於容器之複數個吸附材，與防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，且前述吸附材，為載持有可捕捉污染物質之物質之由親水性纖維所構成的多孔質結構體。
Description
本發明係關於用以由水環境，特別是流水中去除污染物質的利用階層結構之流水壓力損失減低型之污染物質的吸附去除系統及方法，特別係關於由被放射性銫污染之水環境(特別是流水)去除放射性銫污染的系統及方法。
2011年3月11日發生之東日本大震災所致之福島第一核能發電廠之空前事故，目前仍對農業、水產業、畜產業，並且對周邊居民之生活造成深刻影響。無論核電廠事故本身的解決，還是因事故而釋出於環境中的碘(131
I)、銫(134
Cs、137
Cs)、鍶(90
Sr)等之放射性物質的去除，目前為我國緊要的課題。特別是將主要之放射性物質且具有約30年之長的半衰期之銫137(137
Cs)，由環境中，特別是海、河川、池塘、湖泊等之水環境中去除，目前係由各種機關進行各樣的方法探討。
例如，報告有使用黏合劑樹脂將沸石固定於不織布之放射性物質回收薄片，作為用以由漏出銫137之排水中將之吸附去除的放射性物質吸附材(例如參照專利文獻1)。 又，報告有使用了沸石的銫去除用水淨化過濾芯(例如參照專利文獻2)。其係設置將使沸石粒子固定於表面所成的不織布捲繞而成之過濾層，而欲去除銫者。 但是，使用沸石時，係有產生與所使用沸石相同量之放射性廢棄物的問題。
進一步地，已知有由載持普魯士藍類似物之親水性纖維基材所構成的銫吸附材，作為放射性物質吸附材(例如參照專利文獻3)。其係於纖維的內部固定化有普魯士藍類似物者。普魯士藍一般而言係不溶於水之粉末物質，以往不僅親水性纖維之表面，對內部的固定化也為困難，但該銫吸附材，係將普魯士藍不僅於纖維表面，對內部固定化亦成功者，藉此，可將銫吸附來由污染水去除。但是，由污染水中去除放射性物質時，必需迅速地淨化大量的污染水，然而即使利用該銫吸附材作為過濾材，亦有未實現迅速之淨化處理的問題。
同樣地，報告有於以絲材編織所形成的筒狀織物上載持亞鐵氰化化合物之放射性物質吸附回收裝置，作為藉由將放射性物質吸附而非過濾，以淨化污染水者(例如參照專利文獻4)，或報告有使用於自山地流入水庫或蓄水池之途中的流道等的置入有放射性銫吸附劑的收納容器之設置結構(例如參照專利文獻5)。但是，此等裝置係設置於河川或海水中來使用者，並非將大量流出之污染水予以迅速地淨化者，又，係有放射性物質之去除未充分進行的問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-99140號公報 [專利文獻2]日本特開2013-88411號公報 [專利文獻3]日本再表2013/27652號公報 [專利文獻4]日本特開2014-122809號公報 [專利文獻5]日本特開2014-98640號公報
[發明所欲解決之課題]
如此地，至今為止所報告之水環境的污染去除方法，於使用過的過濾材或吸附劑直接成為放射性廢棄物之觀點，及將大量之污染水迅速地處理，且將放射性物質充分地去除之觀點上，係有應改善之課題。 [用以解決課題之手段]
本發明者等人，至今為止，完成了關於「由載持有普魯士藍類似物之親水性纖維基材所構成的銫吸附材」之發明(例如參照專利文獻3)。該銫吸附材係將普魯士藍類似物固定化於親水性纖維基材者，安全且操作容易。又，係可由價格便宜且容易獲得之材料，藉由簡便的製造方法得到，因此由經濟的方面來看，亦係對於廣範圍之環境淨化的應用上為優良者。進一步地，於可依污染去除的對象，容易地將銫吸附材加工為最佳態樣之觀點，以及吸附環境中之放射性銫後，不使(吸附有銫之)普魯士藍類似物的過渡金屬鹽殘留於環境中，可輕易地僅回收吸附材。又，吸附材係以可燃性之親水性纖維基材形成，因此不需將使用後之吸附材施以特別處理，可焚化處置，相較於以往之污染去除方法而言，於亦可抑制放射性廢棄物之量的觀點上為有利。
本發明者等人為了解決上述課題，著眼於為了由水環境，特別是流水中迅速地處理污染物質，且將污染物質充分地去除，而改善設置於流道之吸附劑與流水的接觸效率，同時減低流水之壓力損失，進行努力探討的結果，確立了利用階層結構之流水壓力損失減低型的污染物質之吸附去除系統。進一步地將該去除系統，與本發明者等人開發之前述銫吸附材組合，構築了低成本且不需專家參與的由水環境，特別是流水之放射性銫的污染去除系統，而完成本發明。
本發明係如以下所述： [1] 一種系統，其係設置於污染水之流道，用以將污染水中之污染物質吸附去除之系統，其特徵為具備包含藉由與污染水接觸而吸附污染物質之吸附材的複數個匣體，與將匣體保持於前述流道之手段，前述匣體各自具備具有複數個通水孔之容器、被封入於容器之複數個吸附材，與防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，且前述吸附材，為載持有可捕捉污染物質之物質之由親水性纖維所構成的多孔質結構體。 [2] 如[1]之系統，其中防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，為具有可通水且不使吸附材貫通的尺寸之網目的網袋，此處，吸附材係以被填充於網袋之狀態而被封入於膠囊中。 [3] 如[1]或[2]之系統，其中具有通水孔之容器之最大長度的平均，為10mm~1×103
mm。 [4] 如[1]~[3]中任一項之系統，其中親水性纖維為纖維素纖維。 [5] 如[1]~[4]中任一項之系統，其中污染物質為放射性銫，可捕捉污染物質之物質為六氰基金屬酸之過渡金屬鹽，六氰基金屬酸之過渡金屬鹽係被固定於親水性纖維。 [6] 如[5]之系統，其中六氰基金屬酸之過渡金屬鹽，為六氰基鐵(II)酸鐵(III)水合物。 [7] 一種系統，其係設置於被放射性銫污染之水的流道，用以將污染水中之放射性銫吸附去除之系統，其特徵為 - 具備包含藉由與污染水接觸而吸附放射性銫之吸附材的複數個匣體，與將匣體保持於前述流道之手段， - 前述匣體各自具備具有複數個通水孔之大致球狀的膠囊、被封入於膠囊中之複數個吸附材，與具有可通水且不使吸附材貫通的尺寸之網目的網袋，此處，吸附材係以被填充於網袋之狀態而被封入於膠囊中，且 - 前述吸附材為載持有六氰基金屬酸之過渡金屬鹽之由親水性纖維所構成的多孔質粒子，六氰基金屬酸之過渡金屬鹽係被固定於纖維。 [8] 一種方法，其係將污染水中之污染物質吸附去除之方法，其特徵為包含 (i)將包含藉由與污染水接觸而吸附污染物質之吸附材的複數個匣體設置於流道之步驟、 (ii)使污染水與匣體中之吸附材接觸之步驟，及 (iii)由流道回收匣體之步驟，及 (iv)由匣體回收吸附材之步驟， 此處，具備將匣體保持於前述流道之手段，且前述匣體各自具備具有複數個通水孔之容器、被封入於容器之複數個吸附材，與防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，且前述吸附材，為載持有可捕捉污染物質之物質之由親水性纖維所構成的多孔質結構體。 [9] 如[8]之方法，其中污染物質為放射性銫，可捕捉污染物質之物質為六氰基金屬酸之過渡金屬鹽，六氰基金屬酸之過渡金屬鹽係被固定於親水性纖維。 [發明之效果]
本發明之將污染水中之污染物質吸附去除之系統中，係使用載持有可捕捉污染物質之物質的由親水性纖維所構成的多孔質結構體，作為吸附材。藉由使用多孔質結構體作為吸附材之載體，吸附材之表面積會增加，故可捕捉污染物質之物質的載持量增加，且污染水與吸附材之接觸效率會大幅改善，可將污染物質充分地去除。又，本發明之將污染水中之污染物質吸附去除之系統中，藉由將複數個吸附材進一步封入於具有複數個通水孔之容器中，將其以匣體的形態使用複數個，可減低流水之壓力損失，可迅速地處理大量之污染水。如此地，藉由利用如將複數個多孔質結構體集合而形成一個匣體，且將複數個該匣體集合而形成一個單元(系統)般的階層結構，確立了流水壓力損失減低型之污染物質的吸附去除系統。
又，本發明之系統為將污染水中之放射性銫吸附去除之系統時，其特徵為吸附材為銫吸附材，且該銫吸附材如後所述，係普魯士藍類似物被固定於由親水性纖維所構成的多孔質結構體之纖維，故安全且操作容易。又，能夠由價格便宜且容易獲得的材料，藉由簡便的製造方法而得到，因此由經濟的方面來看，亦係對於廣範圍之水環境淨化的應用上為優良者。又，吸附污染水中之放射性銫後，不使(吸附有銫之)普魯士藍類似物的過渡金屬鹽殘留於水環境中，可輕易地僅回收吸附材。又，吸附材係以可燃性之親水性纖維基材形成，因此可焚化處置，相較於以往之污染去除方法而言，於亦可抑制放射性廢棄物之量的觀點上為有利。
本發明係關於設置於污染水之流道，用以將污染水中之污染物質吸附去除之系統。本發明中，「污染水」係指被化學物質等之有害物質(以下稱「污染物質」)所污染的水。污染物質之例子可列舉汞、鉛、錫、銅、鎘、鎳、鈷、鉻等之重金屬；戴奧辛、氰化合物、砷化合物等之有機或無機化合物，或放射性銫(134
Cs、137
Cs)等之放射性物質。因此污染水可列舉被污染之海、河川、池塘、湖泊等之水環境；由被污染之水環境所取出之水、工業排水等。其中，本發明之系統，尤對將放射性銫吸附去除為適宜，故污染水以被放射性銫污染之水，亦即被放射性銫污染之海、河川、池塘、湖泊等之水環境；由被放射性銫污染之水環境所取出的水、含有放射性銫之排水或地下水等為對象。
本發明中，「被放射性銫污染之水」，係指含有放射性銫(134
Cs、137
Cs)之水。特別係指放射性銫濃度於銫134超過60Bq/L、於銫137超過90Bq/L者。此等基準係為了安全處置廢棄物，於法律所規定的標準，例如，放射性銫濃度若為此等基準以下，則可對河川或海等放流。
本發明中，「流道」係指水所流通之通路，可為海、河川、用水路等既存的流道，亦可為另外設置來作為本發明之系統的一部分者。
本發明之系統，具備包含藉由與污染水接觸而吸附污染物質之吸附材的複數個匣體，與將該匣體保持於前述流道之手段。本發明中，「吸附材」其特徵係為載持有可捕捉污染物質之物質之由親水性纖維所構成的多孔質結構體。
本發明中，「可捕捉污染物質之物質」，所屬技術領域中具有通常知識者可依以使用本發明之系統來進行吸附/去除為目的之污染物質來適當選擇。污染物質為汞、鉛、錫、銅、鎘、鎳、鈷、鉻等之重金屬，或戴奧辛、氰化合物、砷化合物等之有機或無機化合物時，可捕捉污染物質之物質的典型的例子可列舉活性碳或各種鉗合樹脂。污染物質為放射性銫(134
Cs、137
Cs)時，可捕捉污染物質之物質的典型的例子可列舉普魯士藍類似物。如此之可捕捉污染物質之物質，可由試藥供給業者獲得，或者所屬技術領域中具有通常知識者可自可由試藥供給業者獲得的試藥，遵照公知之方法調製。
此等之可捕捉污染物質之物質，係被載持於「由親水性纖維所構成的多孔質結構體」。親水性纖維亦可稱作吸水性纖維。親水性纖維一般而言為容易攝入水分子之纖維的總稱，典型而言為纖維素纖維。纖維素纖維之例子可列舉羊毛、綿、絲、麻、紙漿等之天然纖維、縲縈、多元腦纖維、銅氨纖維(cupra)(Bemberg(註冊商標))、溶解性纖維(lyocell)(Tencel(註冊商標))等之再生纖維，或該等之複合纖維。又，亦可為將乙酸酯、三乙酸酯等之半合成纖維，或聚醯胺系、聚乙烯醇系、聚偏二氯乙烯系、聚氯乙烯系、聚酯系、聚丙烯腈系、聚烯烴系或聚胺基甲酸酯系纖維等之合成纖維，或該等之複合纖維以公知方法改質，賦予親水性者。又，只要為具有所期望之親水性的範圍，則亦可為親水性纖維與合成纖維之複合素材，例如纖維素纖維與合成纖維(例如聚乙烯、聚丙烯等之聚烯烴系纖維)之纖維素複合纖維。就價格或獲得之容易性而言，作為親水性纖維，較佳為纖維素纖維或纖維素複合纖維。
由親水性纖維所構成的多孔質結構體，只要係以親水性纖維構成，且其內部具有水可滲透之空隙者，則其形狀等並無特殊限定。多孔質結構體的空隙率(空間之體積占結構體之全部體積的比例)，至少為約10%、較佳為約30%以上、更佳為約50%以上、特佳為約75%以上。結構體多孔質結構體之典型的例子，可列舉由親水性纖維所構成的多孔質粒子或纖維桿。
多孔質粒子可由專門業者獲得，或者所屬技術領域中具有通常知識者可藉由將可由專門業者獲得的親水性纖維之微粉末遵照公知之方法予以造粒來調製。多孔質粒子只要係大致球狀之多孔質粒子即可，但其平均粒子徑(中位直徑)係約1~約30mm、較佳為約1~約10mm、更佳為約2~約8mm。為了增加吸附材之表面積，改善可捕捉污染物質之物質的載持量或污染水與吸附材之接觸效率，平均粒子徑較佳為約10mm以下，為了防止吸附材流出於污染水(流水)中，使回收容易，平均粒子徑較佳為約1mm以上。又，多孔質粒子之空隙率並無特殊限制，較佳為約70~約98%、更佳為約75~約95%。多孔質粒子，例如多孔質纖維素粒子，可由Rengo股份有限公司以Viscopearl(註冊商標)A(平均粒子徑2mm、4mm；空隙率93%)或Viscopearl(註冊商標)P(平均粒子徑1mm、4mm、6mm、8mm；空隙率80%)而獲得。
纖維桿可由專門業者獲得，或者所屬技術領域中具有通常知識者可藉由將可由專門業者獲得之親水性的熱熔著纖維遵照公知之方法予以成型來調製。纖維桿一般而言為圓柱狀，例如，可列舉其直徑為約1~約30mm、長度為約1~約300mm、空隙率為約50~約90%者，但其形狀並無特殊限定。如此之纖維桿，例如可由Asahi纖維工業股份有限公司獲得。
將可捕捉污染物質之物質，載持於由親水性纖維所構成的多孔質結構體之方法並無特殊限制，所屬技術領域中具有通常知識者可依可捕捉污染物質之物質的性質等，採用適當的方法。例如，可捕捉污染物質之物質為水溶性時，可藉由於可捕捉污染物質之物質的水溶液中含浸由親水性纖維所構成的多孔質結構體，來得到載持有可捕捉污染物質之物質的多孔質結構體。又，可捕捉污染物質之物質為非水溶性時，可藉由於將親水性纖維之微粉末造粒時，混合入可捕捉污染物質之物質，作為複合化粒子而造粒。可捕捉污染物質之物質為普魯士藍類似物時之例子係詳述如下。
將普魯士藍類似物，特佳為普魯士藍，載持於由親水性纖維所構成的多孔質結構體而得的銫吸附材，其特徵為於內部係固定有普魯士藍類似物，而不僅是纖維表面。如普魯士藍般之「顏料」，對水或有機溶劑等之介質為不溶，對基質並無染色性。因此，藉由顏料來將纖維基材染色(捺染)時，通常必須以黏合劑樹脂等進行後處理，將顏料以附著於纖維表面之形態來固定化。但是，以黏合劑樹脂所進行的處理中，黏合劑樹脂同時亦會附著於可捕捉污染物質之物質(例如普魯士藍類似物)的表面，因此會損及其表面活性，降低污染物質之捕捉能力，故不佳。本發明之銫吸附材中，普魯士藍類似物，係於由親水性纖維所構成的多孔質結構體的存在下，藉由「六氰基金屬酸之無機鹽」與「含有過渡金屬元素之無機化合物」之反應，於in situ形成，於纖維之表面及內部作為微粒子而存在，因此不受黏合劑樹脂等影響，安定地固定於由親水性纖維所構成的多孔質結構體，又，可避免黏合劑樹脂所致之污染物質的捕捉能力降低。
此處，普魯士藍類似物(亦即六氰基金屬酸之過渡金屬鹽)，係以六氰基金屬酸離子為構築成分之氰基交聯型金屬錯合物的一種，其係以通式：MA m
[MB
(CN)6
]n
･hH2
O表示之化合物，被理解為呈現該金屬離子(MA
、MB
)以氰基而交互地交聯之面心立方結構。此處，MA
為第一過渡金屬。因此，本發明之普魯士藍類似物，亦可稱為六氰基金屬酸之過渡金屬鹽。第一過渡金屬可列舉由鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)及鋅(Zn)中選擇的1種或2種以上之金屬。較佳可列舉由鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)及鋅(Zn)中選擇的1種或2種以上之金屬，更佳為可列舉銅(Cu)或鐵(Fe)，特別是鐵(III)(Fe(III))。
前述通式中，MB
只要係可採取八面體6配位結構之金屬種類即可，較佳為由鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、銅(Cu)及鈷(Co)中選擇的1種或2種以上之金屬，更佳為鐵(Fe)或銅(Cu)，特別是鐵(II)(Fe(II))。再者前述通式中，m、n及h之值，係依MA
及MB
之氧化數決定。
普魯士藍類似物，只要係藉由六氰基金屬酸之無機鹽，與含有過渡金屬元素之無機化合物的反應所得之生成物，且係包含前述通式所表示者之物即可。再者，本發明之普魯士藍類似物，亦可包含該六氰基金屬酸之過渡金屬鹽的一部分之金屬離子被源自原料之鹼金屬離子等取代者。
例如，本發明之普魯士藍類似物之一態樣的六氰基鐵(II)酸之過渡金屬鹽，可列舉其鈧(Sc)鹽、鈦(Ti)鹽、釩(V)鹽、鉻(Cr)鹽、錳(Mn)鹽、鐵(Fe)鹽、鈷(Co)鹽、鎳(Ni)鹽、銅(Cu)鹽、鋅(Zn)鹽，及該等之1種或2種以上之混合鹽。較佳可列舉六氰基鐵(II)酸之鐵(Fe)鹽、鈷(Co)鹽、鎳(Ni)鹽、銅(Cu)鹽、鋅(Zn)鹽，及該等之1種或2種以上之混合鹽，更佳可列舉銅(Cu)鹽或鐵(Fe)鹽，特別是鐵(III)(Fe(III))鹽。再者，本發明之六氰基鐵(II)酸之過渡金屬鹽，只要係藉由六氰基鐵(II)酸之無機鹽，與含有過渡金屬元素之無機化合物的反應所得之生成物，且係包含前述通式(惟MB
特別係鐵(II)(Fe(II)))表示者之物即可，亦可包含該一部分的金屬離子被源自原料之鹼金屬離子等取代者。
本發明之普魯士藍類似物的最佳例子之六氰基鐵(II)酸之鐵(III)(Fe(III))鹽，亦稱為普魯士藍或柏林藍等，自古以來即作為顏料使用。其理想的化學組成為Fe(III)4
[Fe(II)(CN)6
]3
･xH2
O(x=14~16)(亦即「六氰基鐵(II)酸鐵(III)水合物」)，但依其製法等，亦有一部分之鐵離子被取代者。本發明之普魯士藍，只要係藉由六氰基鐵(II)酸之無機鹽，與含有鐵(III)之無機化合物的反應所得者，且係包含具有前述化學組成者之物即可，亦可包含一部分之鐵離子被源自原料之鹼金屬離子等取代者。
「六氰基金屬酸之無機鹽」，只要係水溶性，且可藉由與含有過渡金屬元素之無機化合物的反應，形成本發明之普魯士藍類似物(亦即六氰基金屬酸之過渡金屬鹽)者，則無特殊限制。可列舉六氰基金屬酸之鹼金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)，或該等之混合鹽，或其水合物為例。具體而言可列舉六氰基鉻(III)酸、六氰基錳(II)酸、六氰基鐵(II)酸或六氰基鈷(III)酸之鹼金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)，或該等之混合鹽，或其水合物。
例如，六氰基金屬酸為六氰基鐵(II)酸時，六氰基鐵(II)酸之無機鹽，只要係水溶性，且可藉由與含有過渡金屬元素之無機化合物的反應而形成六氰基鐵(II)酸之過渡金屬鹽者則無特殊限制。具體例子可列舉六氰基鐵(II)酸鉀、六氰基鐵(II)酸鈉，或該等之混合鹽，或其水合物。較佳為使用六氰基鐵(II)酸鉀或其水合物。
「含有過渡金屬元素之無機化合物」，只要係水溶性，且可藉由與六氰基金屬酸之無機鹽的反應，形成本發明之普魯士藍類似物(亦即六氰基金屬酸之過渡金屬鹽)者則無特殊限制。如此之含有過渡金屬元素之無機化合物，可列舉前述第一過渡金屬之鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、過氯酸鹽，或該等之混合鹽，或該等之水合物等。例如可列舉氯化鐵(III)、氯化鈷(II)、氯化鎳(II)等之鹵化物；硝酸鐵(III)、硝酸鈷(II)、硝酸鎳(II)等之硝酸鹽；硫酸鐵(III)、硫酸鈷(II)等之硫酸鹽；過氯酸鐵(III)等之過氯酸鹽；或該等之混合鹽，或該等之水合物。
例如，含有鐵(III)之無機化合物，只要係水溶性，且可藉由與六氰基鐵(II)酸之無機鹽的反應而形成普魯士藍者則無特殊限制。例如可列舉氯化鐵(III)、硝酸鐵(III)、硫酸鐵(III)、過氯酸鐵(III)或該等之混合鹽，或該等之水合物。
本發明之銫吸附材，可遵照國際公開第2013/027652號小冊記載之方法而製造。典型而言，係藉由包含(a)將由親水性纖維所構成的多孔質結構體以六氰基金屬酸之無機鹽的水溶液進行處理之步驟；及(b)將經步驟(a)處理之基材，以含有過渡金屬元素之無機化合物的水溶液進行處理之步驟的製造方法所製作。再者，步驟(a)及(b)之順序亦可相反。
本發明之吸附材，係集合有數十~數萬個，例如約20~約2萬個、較佳為約50~約5000個，封入於「具有通水孔之容器」中，而形成「匣體」。「容器」之形狀，其尺寸/材質等並無特殊限制，然就填充之容易性，及減低流水之壓力損失的觀點而言，較佳為使用大致球狀之容器。球狀容器之直徑，可為約10mm~約1.0×103
mm、較佳為約30mm~約0.5×103
mm、更佳為約40mm~約0.2×103
mm，較佳為聚苯乙烯、聚丙烯等之樹脂製的膠囊。如此之膠囊，由於價格便宜且可容易獲得，且加工亦容易，亦可為扭蛋(capsule toy)用之膠囊等。
設置於容器之「通水孔」，只要係不損及容器之自立性或對污染水之流水壓的強度，且於流道不妨礙污染水對容器內部之侵入，可使污染水與吸附材充分地接觸之程度的尺寸與數目，則無特殊限制。較佳為將直徑約0.5~約3cm之大致圓形的孔約3~約50個、更佳為將直徑約1~2cm之大致圓形的孔約5~30個，設置於容器作為通水孔。
本發明之匣體，具備「防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段」。該手段只要會防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸，則無特殊限制。例如，本發明中，將考慮到通水孔之尺寸與吸附材之尺寸，而將通水孔之尺寸設為可通水且不使吸附材貫通之尺寸者，也視為具備防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段。較佳為使用具有可通水且不使吸附材貫通的尺寸之網目的網袋。吸附材係集合有數十~數萬個，以被填充於網袋之狀態而被封入於球狀容器中。如此之網袋的材質或網目的尺寸，只要會防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸則無特殊限制，較佳為聚乙烯、聚丙烯、聚酯等之樹脂製，且20~200網目。
本發明之匣體，係集合有數十~數百個，藉由「保持匣體之手段」而設置於流道。保持匣體之手段，只要係對流過流道之污染水，使匣體停留於流道之特定範圍內，且不阻礙流水而使其壓力損失大幅上昇者，則無特殊限制。例如可對流道，將適於其寬度或深度的金屬網籠設置於流道，將數十~數百個匣體置入其中並予以保持，又，亦可將數十~數百個匣體置入網(net)中而投入流道中，以不被流水流走的方式保持。
本發明亦關於將污染水中之污染物質吸附去除之方法。本發明之方法，包含(i)將包含藉由與污染水接觸而吸附污染物質之吸附材的複數個匣體設置於流道之步驟、(ii)使污染水與匣體中之吸附材接觸之步驟、(iii)由流道回收匣體之步驟，及(iv)由匣體回收吸附材之步驟。
較佳為，本發明之方法，亦關於污染物質為放射性銫之將污染水中之放射性銫吸附去除之方法。
又，此等方法中，其特徵為匣體各自具備具有複數個通水孔之容器、被封入於容器之複數個吸附材，與防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，且前述吸附材，為載持有可捕捉污染物質之物質之由親水性纖維所構成的多孔質結構體。本發明之方法中之「污染物質」、「可捕捉污染物質之物質」、「由親水性纖維所構成的多孔質結構體」、「吸附材」、「匣體」等之具體的態樣或例示，係與上述同義。
再者本發明不限定於前述具體的態樣或例示所示者，可依目的、用途，在本發明之範圍內作各種變更。
[圖1A]吸附材之例子，顯示載持有普魯士藍類似物之由纖維素纖維所構成的多孔質粒子(直徑約4mm)。 [圖1B]左側為顯示多孔質結構體之例子之由纖維素複合纖維所構成的纖維桿(fiber rod)(直徑約15mm、高度15mm)，右側為顯示於該纖維桿上載持有普魯士藍類似物之吸附材。 [圖2]於具有可通水且不使吸附材貫通的尺寸之網目的網袋，填裝有約3000個圖1A所示吸附材之袋體，(a)表示關閉網袋之開口部之前、(b)表示關閉網袋之開口部之後。 [圖3]匣體之例子，(a)表示於開有約10~30個作為通水孔之直徑約1.2cm的圓形孔的膠囊中封入有圖2所示袋體者、(b)表示封入有袋體之膠囊與未封入之膠囊。 [圖4]顯示使用圖3之匣體的系統之示意圖。
Claims (9)
- 一種系統，其係設置於污染水之流道，用以將污染水中之污染物質吸附去除之系統，其特徵為具備包含藉由與污染水接觸而吸附污染物質之吸附材的複數個匣體，與將匣體保持於前述流道之手段，前述匣體各自具備具有複數個通水孔之容器、被封入於該容器之複數個吸附材，與防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，且前述吸附材，為載持有可捕捉污染物質之物質之由親水性纖維所構成的多孔質結構體。
- 如請求項1之系統，其中防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，為具有可通水且不使吸附材貫通的尺寸之網目的網袋，此處，吸附材係以被填充於網袋之狀態而被封入於膠囊中。
- 如請求項1或2之系統，其中具有通水孔之容器之最大長度的平均，為10mm~1×103 mm。
- 如請求項1~3中任一項之系統，其中親水性纖維為纖維素纖維。
- 如請求項1~4中任一項之系統，其中污染物質為放射性銫，可捕捉污染物質之物質為六氰基金屬酸之過渡金屬鹽，六氰基金屬酸之過渡金屬鹽係被固定於親水性纖維。
- 如請求項5之系統，其中六氰基金屬酸之過渡金屬鹽，為六氰基鐵(II)酸鐵(III)水合物。
- 一種系統，其係設置於被放射性銫污染之水的流道，用以將污染水中之放射性銫吸附去除之系統，其特徵為 - 具備包含藉由與污染水接觸而吸附放射性銫之吸附材的複數個匣體，與將匣體保持於前述流道之手段， - 前述匣體各自具備具有複數個通水孔之大致球狀的膠囊、被封入於膠囊中之複數個吸附材，與具有可通水且不使吸附材貫通的尺寸之網目的網袋，此處，吸附材係以被填充於網袋之狀態而被封入於膠囊中，且 - 前述吸附材為載持有六氰基金屬酸之過渡金屬鹽之由親水性纖維所構成的多孔質粒子，六氰基金屬酸之過渡金屬鹽係被固定於纖維。
- 一種方法，其係將污染水中之污染物質吸附去除之方法，其特徵為包含 (i)將包含藉由與污染水接觸而吸附污染物質之吸附材的複數個匣體設置於流道之步驟、 (ii)使污染水與匣體中之吸附材接觸之步驟、 (iii)由流道回收匣體之步驟，及 (iv)由匣體回收吸附材之步驟， 此處，具備將匣體保持於前述流道之手段，且前述匣體各自具備具有複數個通水孔之容器、被封入於容器之複數個吸附材，與防止吸附材由通水孔流出但不妨礙吸附材與水的接觸之手段，且前述吸附材，為載持有可捕捉污染物質之物質之由親水性纖維所構成的多孔質結構體。
- 如請求項8之方法，其中污染物質為放射性銫，可捕捉污染物質之物質為六氰基金屬酸之過渡金屬鹽，六氰基金屬酸之過渡金屬鹽係被固定於親水性纖維。
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