[發明專利]沸石及其制造方法以及銫的選擇特異性捕獲方法

無效

• 申請號: 201380016330.3
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104379506A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 青野宏通;逸見彰男;山本徹;松枝直人
• 申請（專利權）人: 國立大學法人愛媛大學
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02;B01J20/18;B01J20/30;C01D17/00;G21F9/06;G21F9/12;G21F9/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王彥慧

技術領域

本發明涉及沸石及其制造方法以及銫的選擇特異性捕獲方法。

背景技術

正在尋求從由于核電站的事故等而被放射性同位素污染的土壤中除去作為放射性同位素之一的放射性銫的除污染方法。作為放射性銫的除污染方法之一，已考慮了沸石的利用。已知，沸石通過電親和力而對銫具有吸附作用(例如參照專利文獻1至3。)。

沸石是在結晶結構中具有無數孔隙的鋁硅酸鹽，是由M-Al-Si-O(M為堿金屬或堿土金屬)構成的物質。關于沸石，Si/Al比越小，沸石骨架由于同效置換而越帶負電，從而了為補償該負電，越需要M正離子。另外，沸石的Si/Al比越小，陽離子交換容量(CEC；Cation?Exchange?Capacity)越提高。

另外，作為回收混合在流體中的沸石的方法，已知使用包含沸石和磁性粒子的吸附劑并通過磁性分離來回收吸附劑的方法(例如參照專利文獻4至6。)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-15401號公報

專利文獻2：日本特開平8-271692號公報

專利文獻3：日本特開平6-186396號公報

專利文獻4：日本特開2005-177709號公報

專利文獻5：日本特開2005-137973號公報

專利文獻6：日本特開2007-234097號公報

非專利文獻

非專利文獻1：稻田干、北條純一，《來自煤焚燒灰的沸石合成(日文：石炭灰からのゼオライト合成)》”，材料的科學和工學，日本材料科學會，2006年，第43卷，第1期，第14-19頁

發明內容

發明要解決的課題

但是，對于天然沸石等一般的沸石而言，銫離子的捕獲能力僅依賴于電親和力，因此弱。另外，對于一般的沸石而言，陽離子會不分種類地捕獲，因此無法選擇性地捕獲銫離子。另外，對于一般的沸石而言，不具有將進入土壤中的粘土層間的銫從粘土層間取出并吸引到沸石上的能力。

作為一般的沸石的銫離子的捕獲能力低的理由，認為有2個理由。

其一是，對于一般的沸石而言，陽離子會不分種類地捕獲，因此沸石的捕獲容量的基準即陽離子交換容量(CEC值)馬上達到容量值上限，因此無法對目標銫離子充分地發揮作用。

其二是，對于一般的沸石而言，銫離子的捕獲能力僅依賴于電親和力，因此弱，另外，作為物理形狀的沸石孔隙相對于銫離子的直徑((埃米)程度)不是過大就是過小等，難以適合于捕獲條件。

例如作為天然沸石之一的絲光沸石(Si/Al比為5左右)，其陽離子的捕獲容量即CEC為120～150meq/100g(SI單位為cmol(+)·kg^-1)，大，但結晶孔隙為大于銫離子的直徑因此放射性銫的捕獲固定能力弱。

另外，擔憂放射性銫所致的污染的福島的土壤主要是花崗巖質地的風化后的“風化花崗巖土(まさ土)”土壤。“風化花崗巖土”土壤的CEC為20左右，“風化花崗巖土”土壤風化后的起因于長石的粘土礦物高嶺石的CEC為3～15meq/100g。另外，起因于云母的粘土礦物伊利石的CEC為10～40meq/100g。另外，伊利石改質后的粘土礦物蛭石的吸附容量的標準即CEC值為100～150meq/100g，較大，而且發生2:1型粘土礦物的特性即層間膨脹、且具有容易使放射性銫離子進入層間的性質。因此，難以從這樣的土壤中將銫游離捕獲。

本發明的目的在于提供能夠高效地捕獲土壤中或含有土壤的液體中的放射性銫的沸石及其制造方法以及銫的捕獲方法。

解決課題的手段

本申請發明人發現，包括天然和人工在內的多種沸石中，Na-P1型沸石具有大量與銫離子(直徑為)相同大小的結晶孔隙，由此具有將銫離子選擇特異性地捕獲固定的能力。Na-P1型沸石例如公開于非專利文獻1。

本發明所涉及的沸石的第一方式為通過將煤焚燒灰或造紙殘渣的焚燒灰和鐵化合物作為原料、并對該原料進行堿處理，由此使磁鐵礦結晶與Na-P1型沸石結晶同時共晶析出而得到的磁化Na-P1型沸石復合體，其特征在于，所述磁化沸石在Na-P1型沸石多晶體的晶界封入磁鐵礦粒子而成的結構、或者在Na-P1型沸石結晶內部分置換磁鐵礦而形成了納米復合體的結構、或者這兩種結構。

在本發明的沸石的第一方式中，上述磁化Na-P1型沸石復合體可以舉出如下的例子：使用鋁酸鈉和鋁化合物中的一種或多種將上述原料的Si/Al比調整為2以下之后進行上述堿處理而得到的復合體。