特許 6441703 溶存金属捕集材、溶存金属捕集材の製造方法、溶存金属の捕集方法及び水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6441703

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】溶存金属捕集材、溶存金属捕集材の製造方法、溶存金属の捕集方法及び水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/28 20060101AFI20181210BHJP

   B01J 20/24 20060101ALI20181210BHJP

   B01J 20/30 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/28 B

   B01J20/24 B

   B01J20/30

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-20619(P2015-20619)

(22)【出願日】2015年2月4日

(65)【公開番号】特開2016-140849(P2016-140849A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2017年11月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 祐二

(72)【発明者】

【氏名】岩村 康弘

(72)【発明者】

【氏名】片山 重厚

【審査官】 菊地 寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１７２１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０８９９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２９３５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５８００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０７３３４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 欧州特許出願公開第００４３９８６６（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｂ０１Ｊ ２０／２４

Ｂ０１Ｊ ２０／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持体と、
前記支持体上に設けられ、タンニンを担持させたナイロンからなる担体と、
を具備し、
前記担体の質量に対する前記タンニンの質量であるタンニン担持率が３５質量％以上である、ことを特徴とする、溶存金属捕集材。

【請求項2】

前記担体と前記支持体とが交互に積層された積層体である、請求項１に記載の溶存金属捕集材。

【請求項3】

ロール状に巻回された積層体である、請求項１に記載の溶存金属捕集材。

【請求項4】

前記支持体が、テフロン、ポリエチレン又はポリエチレンテレフタレートからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の溶存金属捕集材。

【請求項5】

支持体上に配置したナイロンからなる担体に、前記タンニンの質量が前記ナイロンの質量の１０倍から１０００倍のタンニン溶液を含浸させることを特徴とする、溶存金属捕集材の製造方法。

【請求項6】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の溶存金属捕集材を用いて溶存金属を捕集することを特徴とする、溶存金属の補集方法。

【請求項7】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の溶存金属捕集材を備えたことを特徴とする、水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶存金属捕集材、溶存金属捕集材の製造方法、溶存金属の捕集方法及び水処理装置に関し、例えば、海水などの被処理水中の溶存金属を効率良く回収できる溶存金属捕集材、溶存金属捕集材の製造方法、溶存金属の捕集方法及び水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、海水中の溶存金属を回収する捕集材が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。特許文献１に記載の捕集材は、担体としてのセルロース上に反応助剤としてのナトリウム塩を用いてタンニンを結合させてなり、担体に接合させたタンニンと海水中の溶存金属としてのウランなどの相互作用を利用して海水中の溶存金属を回収する。また、特許文献２に記載の捕集材は、繊維基材にグラフト重合させたシアノ基をアミドキシム基に変換した担体を用いることにより、担体と海水中の溶存金属としてのウランなどの相互作用を利用して海水中の溶存金属を回収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１７２１６３号公報

【特許文献2】特開２０００−１７８５３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、海水中の溶存金属であるウランの需要増大予測のもと、価格の高騰が予想される鉱山由来のウラン資源の他に海水中などから安価にウランを回収する技術が望まれている。しかしながら、従来の海水中の溶存金属の捕集材では、製造コスト及びウラン回収率が必ずしも十分ではなく、鉱山由来のウラン資源を用いる場合と比較して回収コストが高くなる実情がある。このため、製造コストが安く、溶存金属の回収効率が高く、溶存金属を安価に回収できる捕集材が望まれている。

【0005】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、製造コストが安く、溶存金属の回収効率が高く、溶存金属を安価に回収できる溶存金属捕集材、溶存金属捕集材の製造方法、溶存金属の捕集方法及び水処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の溶存金属捕集材は、支持体と、前記支持体上に設けられ、タンニンを担持させたナイロンからなる担体と、を具備することを特徴とする。

【0007】

この構成によれば、分子内に極性が低いアルキル鎖などの疎水部と極性が高いアミド基などの極性部とを有するナイロンを担体に用いるので、タンニンの疎水部とナイロンの疎水部との疎水結合及びナイロンの極性部とタンニンの水酸基との水素結合などにより、担体にタンニンを効率良く担持できるものと推察される。したがって、製造コストが安く、溶存金属の回収効率が高く、溶存金属を安価に回収できる溶存金属捕集材を実現できる。

【0008】

本発明の溶存金属捕集材においては、前記担体と前記支持体とが交互に積層された積層体であることが好ましい。この構成により、担体の間に介在する支持体によって担体に被処理水を効率良く含浸させることができるので、溶存金属の回収効率が向上する。

【0009】

本発明の溶存金属捕集材においては、ロール状に巻回された積層体であることが好ましい。この構成により、担体の間に介在する支持体によって担体に被処理水を効率良く含浸させることができるので、溶存金属の回収効率が向上する。

【0010】

本発明の溶存金属捕集材においては、前記支持体が、テフロン（登録商標）、ポリエチレン又はポリエチレンテレフタレートの疎水性高分子からなることが好ましい。この構成により、ナイロン担体の物理的強度が増すこと、ナイロン担体へのタンニン担持量が向上すること、ナイロン担体への被処理水接触機会が均質化されることにより、溶存金属の低コスト回収と回収効率向上が可能となる。

【0011】

本発明の溶存金属捕集材においては、前記担体の質量に対する前記タンニンの質量であるタンニン担持率が３５質量％以上であることが好ましい。この構成により、溶存金属を捕集するタンニンが担体に十分担持されるので、溶存金属の回収効率が向上する。

【0012】

本発明の溶存金属捕集材の製造方法は、支持体上に配置したナイロンからなる担体に、タンニン溶液を含浸させることを特徴とする。支持体を介して担体にタンニン溶液を効率良く含浸させることができるので、溶存金属の回収効率が向上する。

【0013】

本発明の溶存金属の捕集方法は、上記溶存金属捕集材を用いて溶存金属を捕集することを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、分子内に極性が低いアルキル鎖などの疎水部と極性が高いアミド基などの極性部とを有するナイロンを担体に用いるので、タンニンの疎水部とナイロンの疎水部との疎水結合及びナイロンの極性部とタンニンの水酸基との水素結合などにより、担体にタンニンを効率良く担持できるものと推察される。したがって、製造コストが安く、溶存金属の回収効率が高く、溶存金属を安価に回収できる溶存金属の捕集方法を実現できる。

【0015】

本発明の水処理装置は、上記溶存金属捕集材を備えたことを特徴とする。

【0016】

この構成によれば、分子内に極性が低いアルキル鎖などの疎水部と極性が高いアミド基などの極性部とを有するナイロンを担体に用いるので、タンニンの疎水部とナイロンの疎水部との疎水結合及びナイロンの極性部とタンニンの水酸基との水素結合などにより、担体にタンニンを効率良く担持できるものと推察される。したがって、製造コストが安く、溶存金属の回収効率が高く、溶存金属を安価に回収できる水処理装置を実現できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、製造コストが安く、溶存金属の回収効率が高く、溶存金属を安価に回収できる溶存金属捕集材、溶存金属捕集材の製造方法、溶存金属の捕集方法及び水処理装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材の模式図である。

【図2A】図２Ａは、溶存金属捕集材を用いた積層体の模式図である。

【図2B】図２Ｂは、溶存金属捕集材を用いた積層体の模式図である。

【図3A】図３Ａは、本実施の形態に係る溶存金属捕集材を用いた溶存金属捕集材モジュールの一例を示す図である。

【図3B】図３Ｂは、本実施の形態に係る溶存金属捕集材を用いた溶存金属捕集材モジュールの他の例を示す図である。

【図4】図４は、本実施の形態に係る担体の模式図である。

【図5】図５は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材における溶存金属の捕集原理の説明図である。

【図6】図６は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材によるウランの捕集効率の説明図である。

【図7】図７は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材の製造方法のフロー図である。

【図8】図８は、タンニン水溶液温度とタンニン担持量との関係を示す図である。

【図9】図９は、タンニン水溶液濃度とタンニン担持率との関係を示す図である。

【図10】図１０は、ホルムアルデヒドを用いた溶存金属捕集材の架橋処理の概念図である。

【図11】図１１は、架橋処理前後の溶存金属捕集材のタンニン剥離率を示す図である。

【図12】図１２は、本実施の形態に係る水処理装置の概略図である。

【図13】図１３は、本実施の形態に係る水処理装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は適宜組み合わせて実施可能である。また、各実施の形態において共通する構成要素には同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

【0020】

図１は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材の模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１は、支持体１１と、この支持体１１上に設けられ、タンニンを担持させたナイロンからなる担体１２とを備える。本実施の形態に係る溶存金属捕集材１は、ウランなどの溶存金属を含有する海水などの被処理水に含浸させることにより、被処理水中の溶存金属とタンニンとの相互作用により被処理水中の溶存金属を担体１２に捕集して回収するものである。被処理水としては、溶存金属を含有するものであれば特に制限はなく、例えば、海水、井戸水、温泉、鹹水、地表水、地熱発電所の復水、温水、工業排水、鉱山廃水及び油ガス随伴水などが挙げられる。

【0021】

支持体１１としては、例えば、テフロン（登録商標）、ポリエチレン及びポリエチレンテレフタレートなどのタンニンを担持しない疎水性高分子などの材質のものが用いられる。支持体１１としては、これらの中でも、タンニンや後述のタンニン担持ナイロン担体からの金属回収時に用いる硝酸等薬品に対する安定性の観点から、テフロン（登録商標）が好ましい。担体１２は、ナイロンに溶存金属との相互作用により担体に溶存金属を捕集するタンニンを担持している。タンニンによる溶存金属の捕集は、タンニンに含まれるカテコール基（ベンゼンの１，２位の水素がヒドロキシル基に置換した有機化合物）、ピロガロール基（ベンゼンの１，２，３位の水素がヒドロキシル基に置換した有機化合物）が、溶存金属と錯体を作成することに起因すると考えられている。従い、タンニンとしては、溶存金属を捕集できるものであれば特に制限はなく、例えば、五培子タンニン、ワットルタンニン、渋柿、チェストナット、ミモザ、ケブラチョなどから抽出したタンニンなどを用いることができる。

【0022】

図２Ａ及び図２Ｂは、溶存金属捕集材１を用いた積層体（溶存金属捕集材モジュール）の模式図である。図２Ａに示すように、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１は、支持体１１と担体１２との積層体をロール状に巻回した積層体１Ａの状態で被処理水を通水させて用いられる。この積層体１Ａは、被処理水を導入する被処理水導入流路１３ａ及び溶存金属捕集材１によって処理された処理水を排出する処理水排出流路１３ｂが設けられたケース１３内に配置される。また、図２Ｂに示すように、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１は、複数の支持体１１と複数の担体１２とが交互に積層された積層体１Ｂの状態で被処理水を通水させて用いられる。この積層体１Ｂは、被処理水を導入する被処理水導入流路１３ａ及び溶存金属捕集材１によって処理された処理水を排出する処理水排出流路１３ｂが設けられ、支持部材１４ａを有するケース１４内に配置される。このように、溶存金属捕集材１を積層体１Ａ，１Ｂとして用いることにより、支持体１１が担体１２間のスペーサーとして機能するので、溶存金属捕集材１の担体１２間に均一に被処理水が浸入して担体１２に溶存金属を効率良く捕集させることが可能となる。また、溶存金属捕集材１を積層体１Ａ，１Ｂとして用いることにより、溶存金属捕集材１に捕集されたウランなどの溶存金属を硝酸などによって速やかに溶解させて回収することも可能となる。

【0023】

図３Ａは、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１のモジュールを用いた溶存金属捕集装置２Ａの一例を示す図であり、図３Ｂは、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１のモジュールを用いた溶存金属捕集装置２Ｂの一例を示す図である。図３Ａに示す溶存金属捕集装置２Ａは、溶存金属捕集材１のモジュールである積層体１ａが複数並設されて構成される。また、図３Ｂに示す溶存金属捕集装置２Ｂは、溶存金属捕集材１のモジュールである積層体１ｂが複数並設されて構成される。

【0024】

以下に、支持体を用いることの利点を記載する。タンニンは植物のセルロース繊維を接着する能力があることから、高濃度タンニンを繊維に担持させる際の溶液に用いることは困難であった。そのため、これまでのタンニンを使った繊維染色などでは、数質量％程度の低濃度タンニンを使っており、頻繁にタンニン担持対象物（繊維）を振とうするなどの行為を行って、繊維同士の接着や染色ムラを発生させない工夫をおこなってきた。一方、本実施の形態で必要とするタンニン担持溶液濃度は、従来のタンニン染色時の濃度より高い３質量％以上としている。繊維同士が接着しないようにする、担持ムラを発生させないような工夫が支持体の採用である。

【0025】

また、本実施の形態においては、溶存金属捕集材１をモジュール化することにより、タンニン担体の作製及び再生（例えば、担体から剥離したタンニンを再びナイロンに担持させること、及び劣化したタンニンを新しいタンニンで上塗りすることなど）の際に、支持体を担体の間に挟めることで、均質なタンニン担体を少ないタンニン液量、及び高濃度のタンニン溶液で効率良く作製することが可能となる。更に、支持体を用いることにより、担体をタンニン溶液に浸漬させる際の気泡のかみ込みが減少して、担持量の低減ならびに担持ムラを防ぐことが可能となる。大量のタンニン担持ナイロン担体を作成する場合は、支持体を用いることにより、タンニン溶液内で担体をコンパクトかつ垂直状態で設置することが可能となるので、気泡のかみ込みをより一層低減することが可能となる。

【0026】

さらに、支持体を用いることにより担体の物理的強度が向上する利点もある。通常は、タンニン担持ナイロン担体は繰り返し利用を狙って作成するが、酸性物質であるタンニンそのものや、後段の金属回収用の酸処理によるナイロン担体の劣化が発生し、ナイロン担体の崩壊とそれによる金属回収効率の低下が懸念される。支持体はこのナイロン担体の劣化を防ぐ効果があり、ナイロン担体の繰り返し利用回数増に寄与できる。

【0027】

次に、本実施の形態に係る担体１２の構成について詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る担体１２の模式図である。図４に示すように、本実施の形態に係る担体１２は、ナイロン１２ａの繊維上にタンニン１２ｂが物理的に担持されている。ここで、本実施の形態では、分子内に極性が低いアルキル鎖などの疎水部と極性が高いアミド基などの極性部とを有するナイロン１２ａを担体１２に用いるので、タンニン１２ｂの疎水部とナイロン１２ａの疎水部との疎水結合及びナイロン１２ａの極性部とタンニン１２ｂの水酸基との水素結合などにより、担体１２にタンニンを効率良く担持できるものと推察される。

【0028】

図５は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１における溶存金属の捕集原理の説明図である。図５に示すように、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１では、担体１２のナイロン１２ａに担持されたタンニン１２ｂは、複数のピロガロール基を有する。この複数のピロガロール基とウラニルイオン（ＵＯ_２^２＋）などの溶存金属との相互作用によって溶存金属がタンニン１２ｂに担持されて捕集されると言われている。

【0029】

次に、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１による溶存金属としてのウランの捕集効率について説明する。図６は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１によるウランの捕集効率の説明図である。なお、図６においては、横軸に溶存金属捕集材１の海水中における浸漬時間を示し、縦軸にウラン量を示している。また、図６においては、ナイロンを担体として用いた本実施の形態に係る溶存金属捕集材１におけるウラン量の変化（Ｌ１参照）、及び海水中のウラン量の変化（Ｌ２参照）をそれぞれ示している。この結果は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１は海水中のウランを効率捕集できている担体であることを示している。

【0030】

図６に示すように、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１によれば、海水中に溶存金属捕集材１を含浸させた後に速やかに溶存金属捕集材１のウラン量が増大すると共に、海水中のウラン量が減少している。そして、溶存金属捕集材１では、溶存金属捕集材１を含浸させた後、５時間で９０％以上のウランを捕集することができる。これに対して、従来例ではウラン捕集量が本実施の形態に係る溶存金属捕集材１の半分程度であった。これらの結果から、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１によれば、溶存金属としてのウランを速やかに高い効率で捕集できることが分かる。

【0031】

次に、溶存金属捕集材１の製造方法について説明する。図７は、本実施の形態に係る溶存金属捕集材の製造方法のフロー図である。まず、担体としてのナイロンを蒸留水によって洗浄した後、洗浄した担体を風乾にて乾燥させる（ステップＳＴ１１）。蒸留水によるナイロンの洗浄は、例えば、３回程度繰り返す。また、風乾の条件は、例えば、１０℃にて１０時間以内である。次に、乾燥後の担体を３質量％以上のタンニン水溶液に浸漬させる（ステップＳＴ１２）。ここでは、タンニンの質量は、ナイロンの質量の１０倍から１０００倍の範囲とする。タンニン水溶液の温度は２５℃以上であり、担体の浸漬時間は１０分以上、好ましくは２０分以上である。次に、タンニン水溶液への浸漬後の担体を蒸留水によって洗浄した後、洗浄した担体を風乾にて乾燥させる（ステップＳＴ１３）。蒸留水によるナイロンの洗浄は、例えば、３回程度繰り返す。また、風乾の条件は、例えば、１０℃にて１０時間以内である。次に、タンニン溶液への浸漬前後の担体の質量に基づいてタンニンの担持量を測定する（ステップＳＴ１４）。担持量が所定値未満である場合（ステップＳＴ１５：Ｎｏ）には、再び担体をタンニン水溶液に含浸させる（ステップＳＴ１２）。担持量が所定値以上である場合（ステップＳＴ１４：Ｙｅｓ）には、溶存金属捕集材１の製造を終了する。

【0032】

次に、作製した溶存金属捕集材１を用いた溶存金属の捕集方法について説明する。まず、２５℃、１０００ｃｃ（１Ｌ）の海水中に作製した溶存金属捕集材を入れて所定時間振とうする。所定時間経過した後、海水から溶存金属捕集材を取り出して硝酸を用いて溶存金属の溶離を行う。そして、溶存金属捕集材及び塩酸水溶液を原子発光分析（ＩＣＰ）などで分析することにより、海水中の溶存金属を捕集できたかを確認できる。また、溶存金属捕集材は、ウラン以外の希土類（レアアース）などのレアメタルを選択的に捕集することも可能である。

【0033】

ここで、担体へのタンニンの担持の条件について詳細に説明する。図８は、タンニン水溶液の温度とタンニン担持量との関係を示す図である。なお、図８においては、２５℃のタンニン水溶液に担体１２を含浸させた場合を基準としたタンニン担持量の相対値を示している。図８に示すように、タンニン水溶液の温度が２５℃及び５０℃の場合には、略同等のタンニン担持量であるのに対し、タンニン水溶液の温度が７５℃の場合には、大幅にタンニン担持量が増大することが分かる。この結果から、担体へタンニンを担持させる際のタンニン水溶液の温度としては、タンニン担持量を向上する観点から、２５℃以上が好ましく、６０℃以上がより好ましく、７５℃以上が更に好ましく、また担体の安定性の観点から、１４０℃以下が好ましいことが分かる。

【0034】

図９は、タンニン水溶液の濃度とタンニン担持率との関係を示す図である。なお、図９においては、７５℃のタンニン水溶液の濃度を３質量％、６質量％、９質量％とした場合のタンニン担持率の変化を示している。また、ここでのタンニン担持率とは、担体の質量に対するタンニン担持量（タンニン質量／担体質量）である。タンニン担持量は、具体的には以下の手法で計測する。担体としてのナイロンは、ナイロンを洗浄後、４０℃で２時間風乾した後、８時間以上、乾燥用デシケーター内で保存したものを微量天秤で秤量した（秤量結果Ａ）。この秤量したナイロンを上述のタンニン水溶液に所定温度でタンニン担持処理し、得られたタンニン担持ナイロンからナイロンに担持されていない余剰タンニンを洗浄除去した後に、４０℃で２時間風乾した後、８時間以上、乾燥用デシケーター内で保存したものを微量天秤で秤量した（秤量結果Ｂ）。この秤量結果Ａと秤量結果Ｂとを使い、タンニン担持率は以下の計算式（１）で算出する。
担持率％＝（秤量結果Ｂ−秤量結果Ａ）／秤量結果Ａ×１００ ・・・式（１）

【0035】

図９に示すように、タンニン水溶液の濃度が３質量％でのタンニン担持率は、３５質量％以上に達する。また、タンニン水溶液の濃度の増大と共にタンニン担持率は増大してタンニン水溶液の濃度が９質量％の場合には、タンニン担持率が４５質量％以上となることが分かる。これらの結果から、担体へタンニンを担持させる際のタンニン水溶液の濃度としては、タンニン担持量を向上する観点から、３質量％以上が好ましく、６質量％以上がより好ましく、９質量％以上が更に好ましく、またタンニン水溶液の調製を容易にする観点から、２０質量％以下が好ましいことが分かる。このように、本実施の形態においては、支持体を用いることにより、高濃度のタンニン溶液を用いた場合であっても、担体をタンニン溶液に浸漬させる際の気泡のかみ込みが減少して、タンニンとナイロンとの接触面積の減少を防ぐことが可能となり、タンニンの担持に要する水の消費量を削減した効率がよい溶存金属捕集材の作製方法が可能となる。これに対して、支持体を用いない場合には、上述したタンニン溶液を浸漬させる際の担体への気泡のかみ込みにより十分な担持量が得られない。

【0036】

なお、本実施の形態に係る溶存金属捕集材１の製造方法においては、溶存金属捕集材１の製造後にアルデヒドを用いた架橋処理を実施してもよい。図１０は、ホルムアルデヒドを用いた溶存金属捕集材１の架橋処理の概念図である。図１０に示すように、タンニン１２ｂをホルムアルデヒドで架橋処理するとタンニン１２ｂのピロガロール基間に架橋結合１２ｃが形成される。この架橋処理により、タンニン１２ｂは、より強固に担体１２に固定することが可能となる。架橋処理によるアルデヒドとしては、ホルムアルデヒド及びグルタルアルデヒドなどの各種アルデヒドを用いることが可能である。また、アルデヒド処理は、例えば、５０ｍｌの蒸留水に２ｍｌの２Ｎ塩酸水溶液と共に５ｍｌのホルムアルデヒド水溶液を添加した水溶液に、室温にて４時間以上溶存金属捕集材１を浸漬することにより架橋結合１２ｃを形成することができる。

【0037】

図１１は、架橋処理前後の溶存金属捕集材１のタンニン剥離率を示す図である。なお、図１１においては、無処理のタンニンを捕集した溶存金属捕集材１（Ｌ４参照）と架橋処理したタンニンを捕集した溶存金属捕集材１（Ｌ５参照）をそれぞれリン酸緩衝生理食塩水中で振とうした際の振とう時間とタンニン剥離率との関係を示している。図１１に示すように、無処理のタンニンを捕集した溶存金属捕集材１に対して、架橋処理を施すことにより、大幅にタンニン剥離率を低減することが可能となる。この結果から、架橋処理により、溶存金属捕集材１は、より一層安定して溶存金属を捕集できることが分かる。

【0038】

次に、図１２及び図１３を参照して本実施の形態に係る水処理装置について説明する。図１２及び図１３は、本実施の形態に係る水処理装置１００の概略図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る水処理装置１００は、被処理水ラインＬ_１０が接続された濾過装置１０１と、濾過装置１０１の後段に設けられた逆浸透膜濾過部１０２とを備える。濾過装置１０１と逆浸透膜濾過部１０２との間には、濾過水ラインＬ_１１が設けられている。また、濾過装置１０１の前段には被処理水Ｗ_１中の溶存金属を回収する上記実施の形態に係る溶存金属捕集材１が複数配置された溶存金属回収部２００が設けられている。また、図１３に示すように、溶存金属回収部２００は、逆浸透膜濾過部１０２の後段の濃縮水排出ラインＬ_１３に設けてもよい。

【0039】

被処理水ラインＬ_１０は、海水などの原水である被処理水Ｗ_１を濾過装置１０１に供給する。濾過装置１０１は、被処理水ラインＬ_１０から供給される被処理水Ｗ_１を濾過して濾過水Ｗ_２とする。また、濾過装置１０１は、濾過水ラインＬ_１１を介して濾過水Ｗ_２を逆浸透膜濾過部１０２に供給する。逆浸透膜濾過部１０２は、濾過水Ｗ_２を分離膜１０２ａに透過させて濾過水Ｗ_２中の塩分を除去した透過水Ｗ_３を得ると共に、濾過水Ｗ_２中の塩分が濃縮された濃縮水Ｗ_４を得る。また、逆浸透膜濾過部１０２は、透過水ラインＬ_１２を介して透過水Ｗ_３を後段の各種装置（不図示）に供給すると共に、濃縮水排出ラインＬ_１３を介して濃縮水Ｗ_４を排出する。分離膜１０２ａとしては、濾過水Ｗ_２から透過水Ｗ_３及び濃縮水Ｗ_４が得られるものであれば特に制限はない。また、図１２及び図１３に示す例では、水処理装置１００が逆浸透膜濾過部１０２を備えた例について説明するが、水処理装置１００は、濾過水Ｗ_２を濾過して透過水Ｗ_３及び濃縮水Ｗ_４が得られる濾過部を有するものであれば必ずしも逆浸透膜濾過部１０２を備える必要はない。

【0040】

濾過装置１０１は、濾過装置本体１０１ａ内に積層された第１濾過層１０１ｂ及び第２濾過層１０１ｃを備える。第１濾過層１０１ｂは、濾過装置本体１０１ａの頂部１０１ｄ側に設けられる。第２濾過層１０１ｃは、濾過装置本体１０１ａの底部１０１ｅ側に設けられ、珪砂などの粒状濾過材を含んで構成される。この第１濾過層１０１ｂ及び第２濾過層１０１ｃによって被処理水Ｗ_１中の無機系不純物が除去されるので、後述する水質評価部１０３によって有機物系不純物に基づく被処理水Ｗ_１中の濁質濃度を測定して把握することができる。

【0041】

また、本実施の形態に係る水処理装置１００は、濾過水ラインＬ_１１を流れる濾過水Ｗ_２の水質を評価する水質評価部１０３と、凝集剤供給ラインＬ_２１を介して被処理水ラインＬ_１０に凝集剤１０４ａを供給する凝集剤供給部１０４と、水質評価装置１０３での濾過水Ｗ_２の水質の評価結果に基づいて凝集剤供給部１０４から供給される凝集剤１０４ａの量を制御する制御部１０５とを備える。

【0042】

水質評価部１０３は、被処理水Ｗ_１中の有機物などの濁質濃度を測定して監視する。制御部１０５は、水質評価部１０３で測定された被処理水Ｗ_１中の濁質濃度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。そして、制御部１０５は、被処理水Ｗ_１中の濁質濃度が所定の閾値以上である場合には、凝集剤供給ラインＬ_２１に設けられた薬剤供給ポンプ１０６を運転して凝集剤供給部１０４から被処理水ラインＬ_１０に凝集剤１０４ａを供給する。また、制御部１０５は、被処理水Ｗ_１中の濁質濃度が所定の閾値未満である場合には、薬剤供給ポンプ１０６を停止して凝集剤供給部１０４から被処理水ラインＬ_１０への凝集剤１０４ａの供給を停止する。

【0043】

以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置１００によれば、上記実施の形態に係る溶存金属捕集材１が複数配置された溶存金属回収部２００が濾過装置１０１の前段に設けられているので、被処理水Ｗ_１から淡水が得られるだけでなく、被処理水Ｗ_１中に含まれたウランなどの溶存金属を効率良く回収することが可能となる。また、この水処理装置１００における溶存金属回収部２００は、水中だけでなく、陸上に設置することもできるので、溶存金属の回収に伴う溶存金属回収部２００のメンテナンス性が向上する。

【0044】

なお、上述した実施の形態においては、担体にタンニンを担持させる例について説明したが、担体にリグニンを担持させてもウランなどの溶存金属を回収することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ 溶存金属捕集材
１Ａ，１Ｂ 積層体
１１ 支持体
１２ 担体
１２ａ ナイロン
１２ｂ タンニン
１２ｃ 架橋結合
１３ ケース
１３ａ 被処理水導入流路
１３ｂ 処理水排出流路
１４ ケース
１４ａ 支持部材

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】