放射性铯的除去方法、放射性铯除去用的亲水性树脂组合物、放射性碘、放射性铯的除去...的制作方法_3

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水性多元醇和/或多胺。作为这样的亲水性成分合适的例子,优选为 具有羟基、氨基、羧基等的重均分子量为400~8000的范围的具有亲水性的化合物。关于 其优选的具体例,与之前在第1亲水性树脂中说明过的例子同样,因此省略说明。另外,第 2亲水性树脂的合成时,除此之外,可以使用在第1亲水性树脂中说明的有机聚异氰酸酯和 链延长剂。
[0097] 为了对第2亲水性树脂付与耐水性,与第1亲水性树脂的情况同样,还能够与上述 亲水性成分一起,并用不具有亲水链的其它多元醇、多胺、聚羧酸等。
[0098] 使用以上原料成分得到的、在分子链中具有亲水性链段以及聚硅氧烷链段的第2 亲水性树脂的重均分子量优选为3000~800000的范围。更优选的重均分子量为5000~ 500000的范围。
[0099] 对于在第2本发明中使用而言特别适合的第2亲水性树脂中的聚硅氧烷链段的 含量优选为〇. 1~12质量%的范围、特别优选为0. 5~10质量%的范围。聚硅氧烷链段 的含量小于〇. 1质量%时,很难说作为本发明的目的的耐水性和表面的耐粘连性的表现充 分;另一方面,超过12质量%时,具有由聚硅氧烷链段带来的防水性变强、吸水性能降低的 趋势,因此不优选。
[0100] 另外,对于在第2本发明中使用而言特别适合的第2亲水性树脂,亲水性链段的含 量优选为20~80质量%的范围,更优选为30~70质量%的范围。亲水性链段的含量小 于20质量%时,有吸水性能降低的趋势,因此不优选。另一方面,超过80质量%时,耐水性 变差,因此不优选。
[0101] 然后,对第3或第4本发明中分别使用的各亲水性树脂进行说明,但是,在第3或 第4本发明中,与上述的第1或第2本发明不同,不仅能除去放射性废液或放射性固态物中 存在的放射性铯,而且能够同时除去放射性碘以及放射性铯。
[0102] (第3亲水性树脂)
[0103] 对第3本发明赋予特征的亲水性树脂(以下称作第3亲水性树脂)的特征在于, 具有以亲水性成分作为结构单元的亲水性链段、和至少一个叔氨基。第3亲水性树脂在其 结构中具有以亲水性成分作为结构单元的亲水性链段、和至少一个叔氨基即可。这些链段 在该亲水性树脂的合成时未使用链延长剂时,分别无规地通过氨基甲酸酯键、脲键或氨基 甲酸酯一脲键等键合。该亲水性树脂的合成时使用链延长剂时,与上述键一起,在这些键间 存在作为链延长剂的残基的短链。
[0104] 第3本发明中的放射性碘、放射性铯的除去方法中能够利用的第3亲水性树脂组 合物(以下称作第3亲水性树脂组合物)含有上述第3亲水性树脂和粘土矿物而成,通过 使用该组合物,能够同时除去处理放射性碘以及放射性铯。关于能够这样处理的理由,本发 明人认为如下所述。首先,第3亲水性树脂通过其结构中的亲水性链段而显示出优异的吸 水性,关于这点,与构成以放射性铯的除去为目的的第1或第2本发明的亲水性树脂同样。 因此,在使用第3亲水性树脂的第3本发明中,对于放射性铯的除去,也能够得到与第1或 第2本发明同样的效果。
[0105] 第3亲水性树脂还在其结构中的主链和/或侧链导入有叔氨基,由此,在与离子化 的放射性碘之间形成离子键,其结果是,除了对于上述放射性铯的除去的效果以外,认为在 第3亲水性树脂中放射性碘被固定。但是,由于在水分的存在下如上所述离子键容易解离, 因此,认为若经过一定时间,固定的放射性碘会再次从树脂中放出,本发明人预想到,即使 使用上述结构的树脂,也难以在将树脂中的放射性碘的固定状态固定化的状态下除去放射 性碘。但是,本发明人研究的结果发现,实际上,离子键合的放射性碘即使经过长时间,也是 被固定在树脂中的状态。尽管该理由不确定,但是,本发明人考虑如下。即,推测是由于在 本发明中使用的第3亲水性树脂中,其分子内还存在有疏水性部分,在该树脂中的叔氨基 与放射性碘之间形成离子键后,该疏水性部分包围亲水性部分(亲水链段)以及上述离子 键部分的周围。认为由于这样的理由,在本发明中,通过使用含有具有特有结构的第3亲水 性树脂的第3亲水性树脂组合物,能够将放射性碘固定于树脂中,其除去成为可能。
[0106] 而且,如之前在第1、第2本发明的说明中详细描述的那样,由于第3亲水性树脂组 合物也含有具有亲水性链段的第3亲水性树脂,而且分散有粘土矿物,因此,认为除上述放 射性碘的除去以外,放射性铯的除去处理也成为可能,其结果是,通过第3发明,实现了将 放射性碘和放射性铯同时除去处理。
[0107] 第3亲水性树脂组合物含有第3亲水性树脂而成,但是,该亲水性树脂的特征在 于,具有以亲水性成分作为结构单元的亲水性链段、和至少一个叔氨基。作为具体的例子, 例如可举出具有亲水性链段、并且在结构中的主链和/或侧链上具有叔氨基的亲水性聚氨 酯树脂、亲水性聚脲树脂或亲水性聚氨酯一聚脲树脂中的至少一种树脂。
[0108] 这样的树脂通过使有机聚异氰酸酯、作为亲水性成分的高分子量的亲水性多元醇 和/或多胺、与在同一分子内具有至少一个含活性氢基团和至少一个叔氨基的化合物反应 而得到。即,作为为了在第3亲水性树脂的结构中导入亲水性链段和叔氨基而使用的化合 物,可举出在分子中具有至少一个含活性氢基团(反应性基团)、并且在其分子链中具有叔 氨基的化合物。作为具有至少一个含活性氢基团的化合物,可举出例如具有氨基、环氧基、 羟基、巯基、酸性卤化物基团、羧酸酯基、酸酐基等反应性基团的化合物。
[0109] 作为具有上述反应性基团的含叔氨基的化合物的优选例子,例如可举出用下述通 式⑴~⑶表示的化合物。
[0110]
[0111] [式(1)中的&为碳原子数为20以下的烷基、脂环族基团、或芳香族基团(也可以 被卤素、烷基取代),私以及R 3为也可以用一0 -、一 C0 -、一 C00 -、一 NHC0 -、一 S -、一 S0 -、一 S02-等连接的低级亚烷基,X以及Y为一 0H、一 C00H、一 NH2、一順&况为与上述 相同的定义)、一 SH等反应性基团,X以及Y可以相同,也可以不同。另外,X以及Y也可以 为能衍生成上述反应性基团的环氧基、烷氧基、酸性卤化物基、酸酐基、或羧酸酯基。]
[0112]
[0113] [式⑵中的Ri、R2、R3、X以及Y是与上述式⑴中的定义相同的定义,但是,两个 札之间也可以形成环状结构。R4为一(CH 2)n -(该式中的n为0~20的整数)。]
[0114] X--W--Y (3)
[0115] [式⑶中的X以及Y与上述式⑴中的定义相同,W表示含氮杂环、含氮和氧的 杂环、或含氮和硫的杂环。]
[0116] 作为用上述通式(1)、(2)以及(3)表示的化合物的具体例,可举出以下的例子。可 举出例如N,N-二羟乙基-甲胺、N,N-二羟乙基-乙胺、N,N-二羟乙基-异丙胺、N,N-二羟乙 基-正丁胺、N,N-二羟乙基-叔丁胺、甲基亚氨基双丙胺、N,N-二羟乙基苯胺、N,N-二羟乙 基-间甲苯胺、N, N-二轻乙基-对甲苯胺、N, N-二轻乙基-间氯苯胺、N, N-二轻乙基节胺、 N, N-二甲基-N',N'-二羟乙基-1,3-二氨基丙烷、N, N-二乙基-N',N'-二羟乙基-1,3-二 氨基丙烷、N-羟乙基-哌嗪、N,N-二羟乙基-哌嗪、N-羟基乙氧基乙基-哌嗪、1,4-双氨基 丙基-哌嗪、N-氨基丙基-哌嗪、吡啶二羧酸、2, 3-二氨基吡啶、2, 5-二氨基吡啶、2, 6-二 氨基-4-甲基吡啶、2, 6-二羟基吡啶、2, 6-吡啶-二甲醇、2-(4-吡啶基)-4, 6-二羟基嘧 啶、2, 6-二氨基三嗪、2, 5-二氨基三唑、2, 5-二氨基噁唑等。
[0117] 另外,这些叔氨基化合物的环氧乙烷加成物或环氧丙烷加成物等也可以在本发明 中使用。作为其加成物,例如可举出用下述结构式表示的化合物。此外,下述结构式中的m 表不1~60的整数,n表不1~6的整数。
[0118]
[0119] 作为第3亲水性树脂的合成中使用的有机聚异氰酸酯,可以使用在第1亲水性树 脂的说明中列举的有机聚异氰酸酯。
[0120] 另外,作为与上述有机聚异氰酸酯一起对本发明赋予特征的用于亲水性树脂的合 成的亲水性成分,例如优选在末端具有羟基、氨基、羧基等的、重均分子量为400~8000的 范围的、具有亲水性的化合物。关于其优选的具体例,与之前在第1亲水性树脂中说明的例 子同样,因此,省略说明。
[0121] 为了对第3亲水性树脂赋予耐水性,还可以与第1亲水性树脂的情况同样,与上述 亲水性成分一起并用不具有亲水链的其它多元醇、多胺、聚羧酸等。另外,第3亲水性树脂 的合成时,作为根据需要使用的链延长剂,之前在第1亲水性树脂中说明的链延长剂均可 以使用。
[0122] 使用以上原料成分得到的具有亲水性链段以及在分子链中具有叔氨基的第3亲 水性树脂的重均分子量优选为3000~800000的范围。更优选的重均分子量为5000~ 500000的范围。
[0123] 在第3本发明的放射性碘、放射性铯的除去方法中使用时,作为特别适合的第3亲 水性树脂,树脂中的叔氨基的含量为〇. 1~50eq (当量)/kg,更优选为0. 5~20eq/kg。叔 氨基的含量小于〇. leq/kg、即小于每10000分子量一个叔氨基时,作为第3本发明所希望 的目的的放射性碘的除去性的表现变得不充分,因此不优选。另一方面,叔氨基的含量超过 50eq/kg时,即超过每10000分子量500个叔氨基时,因树脂中的亲水性部分的减少而导致 疏水性变强、吸水性能变差,因此不优选。
[0124] 另外,用于第3本发明时,特别适合的第3亲水性树脂的亲水性链段的含量优选 为30~80质量%的范围,更优选为50~75质量%的范围。亲水性链段的含量小于30质 量%时,吸水性能差、放射性碘的除去性降低,因此不优选。另一方面,超过80质量%时,耐 水性变差,因此不优选。
[0125](第4亲水性树脂)
[0126] 以下对用于第4本发明的亲水性树脂进行说明。在第4本发明中,也与上述第3 本发明同样地,通过与粘土矿物一起使用具有特有结构的亲水性树脂,能够同时除去放射 性废液或放射性固态物中存在的放射性碘以及放射性铯。而且,用于第4本发明的亲水性 树脂与之前说明的第2亲水性树脂同样,树脂显示出充分的耐水功能等,通过使用该树脂, 与第3本发明相比,其实用性进一步提高。
[0127] 对第4本发明赋予特征的亲水性树脂(以下称作第4亲水性树脂)的特征在于, 具有以亲水性成分作为结构单元的亲水性链段、以具有至少一个叔氨基的成分作为结构单 元的含叔氨基链段、以及聚硅氧烷链段。即,第4亲水性树脂在其结构中具有以亲水性成分 作为结构单元的亲水性链段、以具有至少一个叔氨基的成分作为结构单元的含叔氨基链段 以及聚硅氧烷链段即可。这些链段在第4亲水性树脂的合成时未使用链延长剂时,分别无 规地通过氨基甲酸酯键、脲键或氨基甲酸酯一脲键等键合。第4亲水性树脂的合成时使用 链延长剂时,与上述键一起,在这些键间存在作为链延长剂的残基的短链。
[0128] 能够用于第4本发明中的放射性碘、放射性铯的除去方法的第4亲水性树脂组合 物(以下称作第4亲水性树脂组合物)在其结构中,与第3亲水性树脂同样地含有具有亲 水性链段和叔氨基的第4亲水性树脂和粘土矿物而成。因此,通过使用该第4亲水性树脂 组合物,与使用含有第3亲水性树脂的第3亲水性树脂组合物时同样地,能够将放射性碘以 及放射性铯同时除去处理。关于其详细理由,与之前说明的第3亲水性树脂组合物的情况 同样,因此省略说明。
[0129] 第4亲水性树脂除上述以外,要求在其结构中具有聚硅氧烷链段。在此,已知如 涉及第2亲水性树脂的说明中所述,被导入树脂分子中的聚硅氧烷链段本来为疏水性(防 水性),但是,使特定范围的量的聚硅氧烷链段导入结构中时,该树脂变成具有"环境应答 性"(高分子论文集、第48卷[第4号]、227 (1991))。
[0130] 第4本发明将通过导入聚硅氧烷链段而在树脂中表现的该"环境应答性"的现象 用于放射性碘的除去处理。如上所述,被导入本发明中使用的亲水性树脂中的叔氨基与处 理对象的放射性碘间形成离子键时,该树脂的亲水度进一步增加,由此,相反有产生下述问 题的可能性。即,在放射性碘、放射性铯的除去方法中,如后所述,为了固定放射性碘以及 放射性铯进行除去处理,例如优选以薄膜状等形态使用第3亲水性树脂,但是,此时,处理 的放射性碘的量为多量时,有对树脂所要求的耐水性带来障碍的可能性。相对于此,在第4 本发明中,通过在使用的亲水性树脂的分子中(结构中)进一步导入聚硅氧烷链段,即使在 上述情况下,使用的树脂也显示出充分的耐水功能,使有效进行处理的树脂结构得以实现。 即,第4亲水性树脂除了在其结构中导入的亲水性链段带来的吸水性能、由叔氨基带来的 对于放射性碘的固定性能以外,通过导入聚硅氧烷链段,实现该树脂的耐水性和表面的耐 粘连性能(耐粘附性),从而在用于放射性碘的除去处理时,更有用。
[0131] 而且,在第4本发明中,如之前说明的第1~第3本发明中说明的那样,通过使用 含有粘土矿物的第4亲水性树脂组合物,除了上述的放射性碘的除去以外,还能够进行放 射性铯的除去处理,由此,实现同时处理放射性碘和放射性铯。
[0132] 下面对用于形成实现上述性能的第4亲水性树脂的原料进行说明。第4亲水性树 脂的特征在于,在其结构中具有亲水性链段、叔氨基、和聚硅氧烷链段。因此,为了得到该亲 水性树脂,优选将具有至少一个叔氨基的多元醇或具有至少一个叔氨基的多胺、以及在同 一分子内具有至少一个含活性氢基团和聚硅氧烷链段的化合物作为原料的一部分。用于在 第4亲水性树脂中导入叔氨基的化合物优选使用下述列举的含叔氨基化合物。即,使用在 分子中具有至少一个作为含活性氢基团(以下有时记作反应性基团)的例如氨基、环氧基、 羟基、巯基、酸性卤化物基团、羧酸酯基、酸酐基等、并且在分子链中具有叔氨基的化合物。 具有上述反应性基团的含叔氨基化合物的具体的优选例子,与在第3亲水性树脂中说明的 同样,因此省略说明。
[0133] 另外,第4亲水性树脂的特征在于,在其结构中具有聚硅氧烷链段。作为能够用于 在第4亲水性树脂分子中导入聚硅氧烷链段的聚硅氧烷化合物,可举出例如在分子中具有 一个或2个以上的反应性基团、例如氨基、环氧基、羟基、巯基、羧基等的化合物。具有上述 反应性基团的聚硅氧烷化合物的优选例子与在第2亲水性树脂中说明的同样,因此省略说 明。
[0134] 为了对第4亲水性树脂赋予耐水性,可以与第1亲水性树脂的情况同样地,与上述 亲水性成分一起并用不具有亲水链的其它多元醇、多胺、聚羧酸等。另外,第4亲水性树脂 的合成时,作为根据需要使用的链延长剂以及能够使用的有机聚异氰酸酯,能够使用之前 在第1亲水性树脂中说明的链延长剂。
[0135] 使用以上的原料成分得到的在分子链中具有亲水性链段、叔氨基和聚硅氧烷链段 的第4亲水性树脂,其重均分子量优选为3000~800000的范围。更优选的重均分子量为 5000~500000的范围。
[0136] 对于在第4本发明的放射性碘、放射性铯的除去方法中使用而言特别适合的第4 亲水性树脂中的叔氨基的含量优选为〇. 1~50eq (当量)/kg的范围,更优选为0. 5~20eq/ kg。叔氨基的含量小于0. leq/kg、即小于每10000分子量一个叔氨基时,作为第4本发明所 希望的目的的放射性碘的除去性的表现变得不充分,另一方面,叔氨基的含量超过50eq/kg 时,即超过每10000分子量500个叔氨基时,因树脂中的亲水性链段的减少而导致疏水性变 强、吸水性能变差,因此不优选。
[0137] 另外,在第4本发明的放射性碘、放射性铯的除去方法中使用时,作为特别适合的 第4亲水性树脂,树脂中的聚硅氧烷链段的含量为0. 1~12质量%的范围,特别优选为 0. 5~10质量%的范围。聚硅氧烷链段的含量小于0. 1质量%时,作为本发明的目的的耐 水性和表面的耐粘连性的表现变得不充分;另一方面,超过12质量%时,由聚硅氧烷链段 带来的防水性变强,使吸水性能降低,阻碍放射性碘的吸附性,因此不优选。
[0138] 另外,在第4本发明中使用的情况下,特别适合的第4亲水性树脂的亲水性链段的 含量优选为30~80质量%的范围,更优选为50~75质量%的范围。亲水性链段的含量 小于30质量%时,吸水性能差,放射性碘的除去性降低。另一方面,超过80质量%时,耐水 性变差,因此不优选。
[0139] [亲水性树脂组合物的制造方法]
[0140] 第1或第2本发明中的放射性铯的除去方法、以及第3或第4本发明的放射性碘、 放射性铯的除去方法中适合的亲水性树脂组合物,除了上述的第1~第4任一种的亲水性 树脂以外,还通过使粘土矿物分散在组合物中而得到。具体地,可以在上述的第1~第4任 一种的亲水性树脂中加入粘土矿物和分散溶剂,利用规定的分散机进行分散操作而制造。 作为在上述分散中使用的分散机,只要是通常用于颜料分散的分散机,就可以没问题地使 用。例如,有涂料调质器(paint conditioner) (Red Devil公司制)、球磨机、珠磨机(以 上、Eirich公司制)
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