JPH0631858B2 - 溶液中金属イオンの分離方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は放射能を帯びた金属イオンを含んだ金属イオ
ンが溶解している高電導度溶液から、金属イオンおよび
放射能を分離する方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 放射性物質で汚染された金属物品を除染する装置として
はセリウム３価イオンとセリウム４価イオンとを含む硝
酸水溶液を用いて、電解酸化還元反応によりセリウム３
価イオンからセリウム４価イオンを生成し、この生成し
たセリウム４価イオンがセリウム３価イオンに変化する
際の酸化力を利用し、放射性物質で汚染された金属物品
の表面を溶解して、放射性物質を金属物品表面から除去
する除染装置が知られている。

また電解研摩作用を利用して放射性物質で汚染された金
属物品の表面を溶解して、放射性物質を金属物品表面か
ら除去する電解除染装置が知られている。

これらの除染装置を使用していると、これらの除染装置
に用いられている高電導度溶液中には、次第に放射能を
帯びた金属イオンが、放射能を帯びていない金属イオン
とともに蓄積する。そのため、 （１）除染装置周辺の空間線量率が上昇してしまう、 （２）除染能力が低下する、 （３）金属塩が析出し高電導度溶液の流路を閉塞してし
まう、 等の問題が生じる。

そこで、これら高電導度溶液中は、放射能濃度または金
属イオン濃度が所定の値に達すると、廃棄しなければな
らなかった。すると、これら放射能を帯びた金属イオン
を含んだ金属イオンの溶解している高電導度溶液の廃棄
処理に伴う放射性の二次廃棄物が大量に発生するという
問題点があった。

このような問題点を解決する方法としてたとえば、特開
昭５７−５２８９９号公報および特開昭５９−１４００
０号公報などに開示されている放射能汚染染機器の除染
方法や放射性物質の除染方法が知られている。

第３図は特開昭５７−５２８９９号公報に開示されてい
る除染装置の一例を示した概略断面図である。

すなわち、第３図において、除染槽１内に放射能汚染機
器２と集電極６が電解液７中に浸漬されており、放射能
汚染機器２は陽極３に、集電極６は陰極５に維持されて
直流電源４に接続されている。また、除染槽１の底面お
よび側面にはそれぞれ超音波発信器８、９がそれぞれ設
けられている。

またその要旨は第３図中の符号を加筆して引用すると
「電解液７中に設けた陽極３と陰極５との間に直流電流
を通じ、前記陽極３に接続した放射能汚染機器２の放射
能汚染部分を電解除去する方法において、前記陰極５に
前記電解液７中の金属イオンから金属を析出付着させる
集電極６を設けて通電し、除染通電終了後前記陽極３を
炭素極に切換えて通電を継続することを特徴とする放射
能汚染機器の除染方法。」の通りである。

なお、集電極６の材質にはその実施例でステンレス鋼ま
たは普通鋼が使用されている。

第４図は特開昭５９−１４０００号公報における一実施
例の電解除染過程の状態を示す概略図、第５図は第４図
における電解除染後同じ電解槽内で電解液の放射能を除
去する状態を示す概略図、第６図は特開昭５９−１４０
００号公報における他の実施例で電解槽と異る槽で電解
液の放射能を除去する状態を示す概略図である。

すなわち特開昭５９−１４０００号公報では第４図に明
らかにされているように電解液１１を満した電解槽１２
にはポンプ１３、濾過器１４を有する液循環系路が設け
られ、電解液１１中の粗大懸濁物を除去するとともに電
解槽１２内の液攪拌を行なうようになっている。

電解除染は、直流電源の陽極に接続した被除染物１５を
電解液１１に浸漬し、電解液１１中の直流電源の陰極に
接続した陰極材１６との間に直流電流を流して行われ
る。通電により被除染物１５の母材金属の表面部の薄層
が溶解して金属イオンとなり、被除染物１５の表面上の
放射性複合酸化物被膜が浮上り状態となり酸素気泡の発
生、電解液の浸透等により破壊されて懸濁物となりそれ
ぞれ電解液中に放出される。金属イオンが液中の成分と
結合して金属塩となり陰極材１６の表面で析出する際、
金属酸化物等の微細懸濁物と一緒になり多孔質のスケー
ル１７となって陰極材１６の全面に付着する。被除染物
１５は電解除染を終えて電解槽外に取出された後、水洗
して再使用するかあるいは廃棄される。

被除染物１５の取出後、第５図に示すように、直流電流
の陰極に接続した捕集電極１８を電解液１１中に浸漬す
るとともに、スケール１７で覆われた陰極材１６を直流
電源の陽極に切換えて両者間に通電する。陰極材１６の
表面での付着金属の溶解や酸素気泡の発生により付着ス
ケールが粗大懸濁物として電解液中に剥離される。この
際、陰極材１６に超音波振動を与えるとスケール１７は
短時間で剥離される。液中に溶存する金属イオンは捕集
電極１８に集まり、金属および金属塩として捕集電極１
８の表面に析出し陰極材１６から剥離したスケール１７
から生じた粗大懸濁物はポンプ１３による液循環の過程
で瀘過器１４に捕集される。

第６図は別の槽を設けて電解除染と電解液中の金属イオ
ンの除去を同時に行うようにしたものである。すなわち
電解液の循環系内に金属イオン分離槽１９を設けて電解
除染と金属イオン捕集が同時に実施できるようになって
いる。電解槽１２では２組の陰極材１６、１６′が使用
され、電解除染終了後に陰極材１６、１６′を交互に極
生変換して通電することにより第５図におけると同様に
して各陰極材からスケールが剥離される。瀘過器１４で
スケールからの粗大懸濁物が除去され、その後電解液は
金属イオン分離槽１９に循環され、ここで電解液中に浸
漬された捕集電極１８′と陽極材２０との間の通電によ
り電解液中の金属イオンは捕集電極１８′の表面に析出
する。

スケール１７からの懸濁物を捕集した瀘過器１４のエレ
メントおよび金属イオンの析出した捕集電極１８または
１８′はそれぞれ電解液系外に取出して廃棄処分する。
ここで、陽極としても使用される陰極材１６、１６′お
よび陽極２０としては、例えば白金または白金メッキし
たチタン材等難溶性の材質とし、前記通電により電極素
材の金属イオンが溶出しないようにしている。捕集電極
１８、１８′としては電解液中の金属イオンが析出しや
すい金属が望ましいが、通常の鋼材あるいは放射性物質
で汚染された部品等の金属廃棄物を捕集電極材に使用し
ている。

以上説明した特開昭５７−５２８９９号公報および特開
昭５９−１４０００号公報では、電解研摩除染の電解液
から金属イオンおよび放射能を分離する場合について述
べている。しかしながら、これらの方法には、以下に示
すような問題点があった。

（１） 特開昭５７−５２８９９号公報では、炭素極を
用いているが、酸性の強い高電導度溶液の中では炭素極
の成分が溶出してしまうので、炭素極は実験では使用で
きても実用的には使用できない。

（２） 両方法ともに、陰極（特開昭５７−５２８９９
号公報では集電極、特開昭５９−１４０００号公報では
捕集電極と呼んでいる）にステンレス鋼または普通鋼を
用いているが、ステンレス鋼は普通鋼は水素過電圧の絶
対値が小さいため、水素が発生し易く、金属の析出より
水素の生成に使われる電流の割合が大きくなるため、金
属分離に関する電流効率が低下する。

［発明の目的］ 本発明は以上の問題点を解決するためになされたもの
で、放射能を帯びた金属イオンを含んだ金属イオンの溶
解している高電導度溶液の廃棄処理に伴う放射性を二次
廃棄物の発生量を低減するための、実用に使用でき、か
つ効率の良い、溶液中金属イオンの分離方法を提供する
ことを目的とする。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明に係る溶液中金属イオ
ンの分離方法は、放射能を帯びた金属イオンを含み主と
して鉄イオンが溶解している高電導度溶液中に浸漬され
た不活性金属からなる金属析出用陽極と、水素過電圧の
絶対値が鉄の水素過電圧の絶対値より大きい金属材料か
らなる金属析出用陰極との間に直流電流を流し、前記高
電導度溶液中の放射能を帯びた金属イオンを含んだ金属
イオンを、水素ガス発生を抑制した条件下で前記金属析
出用陰極上に析出物として付着させ、次にこの析出物を
前記金属析出用陰極から剥離させ、この剥離した析出物
を放射性廃棄物として廃棄することを特徴とする。

［発明の実施例］ 第１図を参照して本発明に係る溶液中金属イオンの分離
方法の第１の実施例について説明する。

第１図は、セリウム３価イオンとセリウム４価イオンと
を含む硝酸水溶液を用いて、電解酸化還元反応によりセ
リウム３価イオンからセリウム４価イオンを生成し、こ
の生成したセリウム４価イオンがセリウム３価イオンに
変化する際の酸化力を利用し、放射性物質で汚染された
金属物品の表面を溶解して、放射性物質を金属物品表面
から除去する除染装置に溶液中金属イオンの分離装置を
組み込んだ状態を説明するための図である。

第１図において符号２１は金属分離槽であり、この金属
分離槽２１内にはセリウム３価イオンおよびセリウム４
価イオンを含む硝酸水溶液からなる高電導度溶液２２が
貯溜されている。この高電導度溶液２２には、不活性金
属からなる金属析出用陽極２４および水素過電圧の絶対
値の大きい金属材料からなる金属析出用陰極２５が対峙
して浸漬され、金属析出用陽極２４にはプラスの電圧が
印加され、金属析出用陰極２５にはマイナスの電圧が印
加される。前記金属分離槽２１は、放射性物質で汚染さ
れた金属物品の表面を溶解して、放射性物質を金属部品
表面から除去するための槽を兼ねており、前記高電導度
溶液２２には、放射性物質で汚染された金属物品すなわ
ち被除染物２３が浸漬されている。

第１図中の２７はセリウム再生槽であり、このセリウム
再生槽２７内には前記金属分離槽２１に貯溜されていた
のと同じセリウム３価イオンおよびセリウム４価イオン
を含む硝酸水溶液からなる高電導度溶液２８が貯溜され
ている。この高電導度溶液２８には、プラスの電圧が印
加されたセリウム再生用陽極２９とマイナスの電圧が印
加されたセリウム再生用陰極３０とが対峙して浸漬され
ている。このセリウム再生槽２７と前記金属分離槽２１
とは循環配管３１、３２で連結されており、この循環配
管３２の途中には循環ポンプ３３が設けられており高電
導度溶液２２、２８が、金属分離槽２１とセリウム再生
槽２７との間を循環するようになっている。

次に、本発明に係る溶液中金属イオンの分離方法の第１
の実施例の作用を説明する。

セリウム再生槽２７内ではセリウム３価イオンとセリウ
ム４価イオンを含む硝酸水溶液からなる高電導度溶液２
８が以下に示す電解酸化還元反応の影響を受けて、セリ
ウム３価イオン（Ｃｅ³⁺）はセリウム４価イオン（Ｃｅ
⁴⁺）に変換される。

陽極 Ｃｅ³⁺→Ｃｅ⁴⁺＋ｅ⁻ ……（１） ２０Ｈ⁻→Ｈ_２Ｏ＋１／２０_２（↑）＋２ｅ⁻……
（２） 陰極 Ｈ^＋＋ｅ⁻→（１／２）Ｈ_２（↑） ……（３） セリウム４価イオン（Ｃｅ⁴⁺）濃度の高くなった高電導
度溶液２８は循環配管３１を通って金属分離槽２１に移
る。この金属分離槽２１ではセリウム再生槽２７で生成
されたセリウム４価イオンがセリウム３価イオンに変換
されると同時に、その時の酸化力により前記被除染物２
３の金属母材表面層は溶解された被除染物２３の表面の
放射能汚染が除去される。セリウム４価イオン（Ｃ
ｅ⁴⁺）がセリウム３価イオン（Ｃｅ³⁺）に変換される一
方、被除染物２３の金属母材表面層が溶解される反応は
金属の化学式をＭとして以下に示す通りである。

Ｍ＋Ｃｅ⁴⁺→Ｍ^＋＋Ｃｅ³⁺ 被除染物２３の金属母材表面層の溶解に伴って高電導度
溶液２２中へ移行した放射能のうち約９０％は不溶物中
に存在するので瀘過器などで容易に高電導度溶液２２か
ら分離できるが、残りの約１０％は金属イオンとして高
電導度溶液２２中に溶けた状態で存在するので、従来の
除染装置では、この放射能を帯びた金属イオンが放射能
を帯びていない金属イオンとともに高電導度溶液２２中
に蓄積してしまった。

本発明に係る溶液中金属イオンの分離方法を用いれば、
金属析出用陽極２４と金属析出用陰極２５との間に印加
した電圧による電解反応で、高電導度溶液２２中の金属
イオンが金属析出用陰極２５上に析出物２６として付着
する。そこで、この析出物２６を分離すれば高電導度溶
液２２中への放射能および金属イオンの蓄積を抑えるこ
とができる。さて、金属析出用陰極２５上に金属イオン
が析出物２６となって付着し、高電導度溶液２２から容
易に分離できるようになっても、金属析出用陽極２４か
ら金属イオンが容出してしまっては高電導度溶液２２中
への金属イオンの蓄積を抑えることができない。したが
って、金属析出用陽極２４は陽極電解では溶解しない金
属すなわち不活性金属であることが重要である。不活性
金属としては、チタン、白金、チタンに白金コーティン
グを施したもの、チタン以外の金属に白金コーティング
を施したものなどがある。本発明では、金属析出用陽極
２４として不活性金属を用いるので、金属析出用陽極か
らの金属イオン溶出がない。また、従来例のように炭素
極を用いた場合の成分が溶出してしまうという問題点が
ない。一方、金属析出用陰極２５の表面では、金属の析
出反応と水素の生成反応が競争している。金属析出用陰
極２５として、白金、鉄、ニッケルなどのように水素過
電圧の低い金属材料を用いると、金属の析出より水素の
生成に使われる電流の割合が大きくなるため、金属析出
に関する電流効率が悪くなる。したがって、金属析出用
陰極２５は、水素の生成し難い金属材料、すなわち水素
過電圧の高い金属材料であることが重要である。一般に
水素過電圧の大きさは、白金、ロジウム、金、タングス
テン、平滑白金、ニッケル、モリブデン、鉄、銀、アル
ミニウム、ベリリウム、ニオビウム、タンタル、銅、黒
鉛、ビスマス、鉛、スズ、インジウム、タリウム、水
銀、カドミウムの順に大きくなる。従来例のようにステ
ンレス鋼または普通鋼を用いる場合より金属析出に関す
る電流効率を良くするには、金属析出用陰極２５の材料
は、水素過電圧の絶対値が鉄の水素過電圧の絶対値より
大きい金属材料とする必要がある。

第１表に、本発明の第１の実施例と従来例とについて、
金属析出に関する電流効率を測定した結果を比較して示
す。

高電導度溶液としては、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３濃度０．８mo
l ／、ＨＮＯ_３濃度２mol ／の水溶液に前述の電解
酸化還元反応を起こさせセリウム４価イオン（Ｃｅ⁴⁺）
を生成させながらステンレス鋼ＳＵＳ３０４を１００ｇ
／溶解させた溶液を用いた。高電導度溶液温度は８０
℃とした。金属析出用陰極の材質は、本発明の実施例の
場合は鉛、従来例の場合はステンレス鋼とした。金属析
出用陽極としては、どちらの場合もチタンに白金コーテ
ィングを施したものを用いた。金属析出に関する電流効
率は、溶解させた金属であるＳＵＳ３０４を鉄Ｆｅで代
表させて、次式に従って求めた。

（電流効率）＝（析出したＦｅの重量）／（流れた電気
量すべてがファラデーの法則に従ってＦｅの析出に使わ
れたとした場合のＦｅの重量） ＝（回収したＦｅの重量）／ （Ｍ × Ｉ×（６０×ｔ）／ （|Z|×Ｆ）） Ｍ：Ｆｅの分子量 ５６ （−） Ｉ：電 流 ２ （Ａ） ｔ：通電時間 実測 （分） Ｚ：原子価 ２ （−） Ｆ：ファラデー定数 ９６５００（Ｃ／mol ） 第１表から、本発明の実施例の方が従来例に比べて約２
倍の金属析出に関する電流効率が得られることがわか
る。これは、金属析出用陰極に水素過電圧の高い金属材
料を用いたため、水素が生成しにくくなり、水素の生成
より金属の析出に使われる電流の割合が大きくなったた
めである。

以上説明したように、本発明では金属析出用陰極２５と
して水素過電圧の大きな金属材料を用いるので、水素の
生成より金属の析出に使われる電流の割合が大きくな
り、高電導度溶液中へ溶出した金属成分を効率よく分離
できる。これに伴い、金属イオンとして溶けていて瀘過
器では分離できなかった放射能も金属析出用陰極に析出
するため、放射能も効率よく分離でき、それに伴い高電
導度溶液中に溶解していた放射能の蓄積を抑制できる。

析出物２６は、金属析出用陰極２５にゆるく付着してい
るので、容易に剥離できる。金属析出用陰極２５から剥
離した析出物２６は、放射性廃棄物として廃棄される。
以下、本発明の第１の実施例と、従来例の高電導度溶液
を廃棄する場合とについて、二次廃棄物発生量を比較す
る。高電導度溶液中の金属イオンＦｅ³⁺で代表し、Ｆｅ
³⁺を１kg含んだ高電導度溶液に関し二次廃棄物発生量を
求める。本発明の第１の実施例で発生する二次廃棄物
は、剥離した析出物すなわちＦｅである。一方、高電導
度溶液を廃棄する場合、セリウムが高価なので別途回収
したとしても、Ｆｅ³⁺以外にＦｅ³⁺と少なくとも当量の
ＮＯ_３ ⁻を含んでおり、高電導度溶液を中和して廃棄し
なければならない。中和は以下の式に従う。

Ｆｅ³⁺＋３（ＯＨ）⁻→Ｆｅ（ＯＨ）_３ ３ＮＯ_３ ⁻＋３Ｎａ→３ＮａＮＯ_３ Ｆｅ（ＯＨ）_３とＮａＮＯ_３を含んだ中和後の廃電解液
を濃縮乾燥すると、Ｆｅ（ＯＨ）_３は、結晶水を持った
Ｆｅ_２Ｏ_３粉末となり、ＮａＮＯ_３はＮａＮＯ_３結晶の
粉末となる。Ｆｅ１kgを基準として、結晶水を無視した
Ｆｅ_２Ｏ_３粉末の発生量、およびＮａＮＯ_３粉末の発生
量を求めると以下の通りである。

（Ｆｅ_２Ｏ_３粉末の発生量） ＝（１kg）×（Ｆｅ_２Ｏ_３の分子量）／２（Ｆｅの分
子量） ＝１６０／２／５６ ＝１．４kg （ＮａＮＯ_３粉末の発生量） ＝（１kg）×（ＮａＮＯ_３を分子量） ×３／（Ｆｅの分子量） ＝８５×３／５６ ＝４．６kg 第２表に、本発明実施例と従来例の高電導度溶液を廃棄
する場合の、Ｆｅ１kg基準の二次廃棄物発生量を検討し
た結果を比較して示す。

第２表は、被除染物である金属を１kg溶解すると、二次
廃棄物発生量は、本発明の実施例の場合１kg、従来例の
高電導度溶液を廃棄する場合６kgとなることを示してい
る。本発明によれば、二次廃棄物発生量は従来例の高電
導度溶液を廃棄する場合の約１／６となることがわか
る。

以上説明したように、本発明に係る溶液中金属イオンの
分離方法によれば、 高電導度溶液中の金属イオンを金属として分離し、この
分離した金属だけを放射性廃棄物として廃棄するので、
高電導度溶液を廃棄する場合に比べ放射性の二次廃棄物
発生量が少なくなる。

つぎに第２図を参照して本発明に係る溶液中金属イオン
の分離方法の第２の実施例について説明する。第２図は
電解研摩作用を利用し、放射性物質で汚染された金属物
品の表面を溶解して、放射性物質を金属物品表面から除
去する電解除染装置に本発明による溶液中金属イオンの
分離装置を組み込んだ様子、および本発明による溶液中
金属イオンの分離方法を示す図である。

まず、本発明に係る溶液中金属イオンの分離方法の第２
の実施例の構成を説明する。

第２図中符号２１は金属分離槽であり、この金属分離槽
２１内には電解除染用電解液からなる高電導度溶液２２
が貯溜されている。この高電導度溶液２２には、不活性
金属からなる金属析出用陽極２４および水素過電圧の絶
対値の大きい金属材料からなる金属析出用陰極２５が対
峙して浸漬され、金属析出用陽極２４にはプラスの電圧
が印加され、金属析出用陰極２５にはマイナスの電圧が
印加される。第２図中符号３５は電解除染槽であり、こ
の電解除染槽３５には前記金属分離槽２１に貯溜されて
いたの同じ電解除染用電解液からなる高電導度溶液２８
が貯溜されている。この高電導度溶液２８には、プラス
の電圧が印加された被除染物２３とマイナスの電圧が印
加された電解除染用陰極３６とが対峙して浸漬されてい
る。この電解除染槽３５と前記金属分離槽２１とは循環
配管３１、３２で連結されており、この循環配管３２の
途中には循環ポンプ３３が設けられており高電導度溶液
２２、２８が、金属分離槽２１と電解除染槽３５との間
を循環するようになっている。

次に、本発明に係る溶液中金属イオンの分離装置および
方法の第２の実施例の作用を説明する。

電解除染槽３５では、被除染物２３と電解除染用陰極３
６との間に印加した電圧による電解研摩作用により、前
記被除染物２３の金属母材表面層は溶解され被除染物２
３の表面の放射能汚染が除去される。このとき、放射能
を帯びた金属イオンが放射能を帯びていない金属イオン
とともに高電導度溶液２２中に溶出するが、本発明に係
る溶液中金属イオンの分離装置および方法を用いれば、
金属析出用陽極２４と金属析出用陰極２５との間に印加
した電圧による電解反応で、高電導度溶液２２中の金属
イオンが金属析出用陰極２５上に析出物２６として付着
する。そこで、この析出物２６を分離すれば高電導度溶
液２２中への放射能および金属イオンの蓄積を抑えるこ
とができる。

第１の実施例と同様に第２の実施例でも、金属析出用陽
極２４として不活性金属を用いるので、金属析出用陽極
からの金属イオン溶出がない。また、従来例のように炭
素極を用いた場合の成分が容出してしまうという問題点
がない。

第１の実施例の説明と同様に、本発明の第２の実施例と
従来例について金属析出に関する電流効率を測定した結
果を比較して第３表に示す。高電導度溶液としては、Ｈ
_３ＰＯ_４濃度４０重量％の水溶液にステンレス鋼ＳＵＳ
３０４を１００ｇ／、電解研摩して溶解させた溶液を
用いた。高電導度溶液温度は４０℃とした。金属析出用
陰極の材質は、本発明の実施例の場合は鉛、従来例の場
合はステンレス鋼とした。金属析出用陽極としては、ど
ちらの場合もチタンに白金コーティングを施したものを
用いた。金属析出に関する電流効率は、第１の実施例の
説明で述べたのと全く同じ方法で求めた。

第１の実施例の場合と同様に、第３表から金属析出用陰
極に水素過電圧の高い金属材料を用いたため、水素が生
成しにくくなり、水素の生成より金属の析出に使われる
電流の割合が大きくなったことがわかる。以上説明した
ように、本発明では金属析出用陰極２５として水素過電
圧の大きな金属材料を用いるので、水素の生成より金属
の析出に使われる電流の割合が大きくなり、高電導度溶
液中へ溶出した金属成分を効率よく分離できる。これに
伴い、金属イオンとして溶けていて瀘過器では分離でき
なかった放射能も金属析出溶陰極上に析出するため放射
能も効率よく分離でき、それに伴い高電導度溶液中に溶
解していた放射能の蓄積を抑制できる。

第１の実施例の場合と同様、本発明の第２の実施例と、
従来例の高電導度溶液を廃棄する場合とについて、高電
導度溶液中の金属イオンをＦｅ³⁺で代表し、Ｆｅ³⁺を１
kg含んだ高電導度溶液に関し二次廃棄物発生量を比較す
る。高電導度溶液は、燐酸水溶液からなる電解液とす
る。本発明の第２の実施例で発生する二次廃棄物は、剥
離した析出物すなわちＦｅである。一方高電導度溶液を
廃棄する場合、高電導度溶液中すなわち電解液中には、
Ｆｅ³⁺以外にＦｅ³⁺と少なくとも当量のＰＯ_４ ^３−を含
んでおり、高電導度溶液を中和して廃棄しなければなら
ない。中和は以下の式に従う。

Ｆｅ³⁺＋３（ＯＨ）⁻→Ｆｅ（ＯＨ）_３ ＰＯ_４ ^３−＋３Ｎａ^＋→Ｎａ_３ＰＯ_４ Ｆｅ（ＯＨ）_３とＮａ_３ＰＯ_４を含んだ中和後の廃電解
液を濃縮乾燥すると、Ｆｅ（ＯＨ）_３は結晶水を持った
Ｆｅ_２Ｏ_３粉末となり、Ｎａ_３ＰＯ_４はＮａ_３ＰＯ_４結
晶の粉末となる。Ｆｅ１kgを基準として、結晶水を無視
したＦｅ_２Ｏ_３粉末の発生量、およびＮａＮＯ_３粉末の
発生量を求めると以下の通りである。

（Ｆｅ_２Ｏ_３粉末の発生量）＝（１kg） ×（Ｆｅ_２Ｏ_３の分子量）／２／（Ｆｅの分子量） ＝１６０／２／５６ ＝１．４kg （Ｎａ_３ＰＯ_４粉末の発生量）＝（１kg）×（Ｎａ_３Ｐ
Ｏ_４の分子量）／（Ｆｅの分子量） ＝１６４／５６ ＝２．９kg 第４表に、本発明の実施例と従来例の高電導度溶液を廃
棄する場合の、Ｆｅ１kg基準の二次廃棄物発生量を検討
した結果をまとめて示す。

第４表は、被除染物である金属を１kg溶解すると二次廃
棄物発生量は、本発明の実施例の場合１kg、従来例の高
電導度溶液を廃棄する場合４．４kgとなることを示して
いる。本発明によれば二次廃棄物発生量は従来例の高電
導度溶液を廃棄する場合の約１／４．３となることがわ
かる。

以上説明したように、本発明に係る溶液中金属イオンの
分離方法によれば、高電導度溶液中の金属イオンを金属
として分離し、この分離した金属だけを放射性廃棄物と
して廃棄するので、高電導度溶液を廃棄する場合に比べ
放射性の二次廃棄物発生量が少なくなる。

なお本発明に係る溶液中金属イオンの分離方法の第２の
実施例では、高電導度溶液すなわち電解液として燐酸水
素溶液をとりあげたが、電解液は燐酸水溶液に限ったも
のではない。高電導度溶液すなわち電解液として、燐酸
水溶液以外に、硫酸水溶液、硝酸水溶液、これらの水溶
液に添加物を加えた溶液、これらの水溶液の混合液を用
いても、これまで説明した値とは異なるが、 （１）金属析出に関する電流効率が向上する、 （２）放射性の二次廃棄物が減少するという効果は得ら
れる。

［発明の効果］ 本発明によれば、以下の効果がある。

（１） 高電導度溶液中の金属を分離し、この分離した
金属だけを放射性廃棄物として廃棄するので、高電導度
溶液を廃棄する場合に比較して二次廃棄物発生量が少な
くなる。

（２） 金属の分離と並行して、高電導度溶液中に溶解
していた放射能が分離されるため、高電導度溶液中に溶
解していた放射能の蓄積を抑制できる。

（３） 金属析出用陰極として水素過電圧の大きな金属
材料を用いるので、水素の生成より金属の析出に使われ
る電流の割合が大きくなる。すなわち、金属析出に関す
る電流効率が良くなる。

（４） 金属析出用陽極として不活性金属を用いるの
で、従来例の炭素鋼を用いた場合の、成分が溶出してし
まうという問題がない。

本発明による溶液中金属イオンの分離方法は、本発明の
第１の実施例および第２の実施例で説明した場合に限ら
れたものではない。他にも例えば、原子力発電所におけ
る復水脱塩装置の再生廃液中金属イオンをキレート樹脂
で回収し、このキレート樹脂の再生廃液中の金属イオン
および放射能を分離する場合にも、本発明による溶液中
金属イオンの分離方法は有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係る溶液中金属イオン
の分離装置およびその分離方法のそれぞれの実施例を示
す概要図、第３図から第６図は従来の放射能汚染除去分
離装置をそれぞれ示す概略断面図である。 １……除染槽 ２……放射能汚染機器 ３……陽極 ４……直流電源 ５……陰極 ６……集電極 ７……電解液 ８……超音波発信器 ９……超音波発信器 １１……電解液 １２……電解槽 １３……ポンプ １４……瀘過器 １５……被除染物 １６、１６′……陰極材 １７……スケール １８、１８′……捕集電極 １９……金属イオン分離槽 ２０……陽極材 ２１……金属分離槽 ２２……高電導度溶液 ２３……被除染物 ２４……金属析出用陽極 ２５……金属析出用陰極 ２６……析出物 ２７……セリウム再生槽 ２８……高電導度溶液 ２９……セリウム再生用陽極 ３０……セリウム再生陰極 ３１……循環配管 ３２……循環配管 ３３……循環ポンプ ３５……電解除染槽 ３６……電解除染用陰極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射能を帯びた金属イオンを含み主として
   鉄イオンが溶解している酸性の高電導度溶液中に浸漬さ
   れた不活性金属からなる金属析出用陽極と、水素過電圧
   の絶対値が鉄の水素過電圧の絶対値より大きい金属材料
   からなる金属析出用陰極との間に直流電流を流し、前記
   高電導度溶液中の放射能を帯びた金属イオンを含んだ金
   属イオンを、水素ガス発生を抑制した条件下で前記金属
   析出用陰極上の析出物として付着させ、次にこの析出物
   を前記金属析出用陰極から剥離させ、この剥離した析出
   物を放射性廃棄物として廃棄することを特徴とする溶液
   中金属イオンの分離方法。