JP2005324128A - Phosphorus removing agent and its manufacturing method - Google Patents

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JP2005324128A JP2004144802A JP2004144802A JP2005324128A JP 2005324128 A JP2005324128 A JP 2005324128A JP 2004144802 A JP2004144802 A JP 2004144802A JP 2004144802 A JP2004144802 A JP 2004144802A JP 2005324128 A JP2005324128 A JP 2005324128A
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phosphorus
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Kenichi Nakagawa
健一 中川
Masahiro Suzuki
雅博 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phosphorus removing agent of which the active ingredients are hydrotalcites not only having a high removal ratio of phosphorus dissolved in water, but also being excellent in handling and durability, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: In the agent for removing phosphorus dissolved in water, the hydrotalcites represented by general formula (I), M<SP>2+</SP><SB>1-x</SB>M<SP>3+</SP><SB>x</SB>(OH<SP>-</SP>)<SB>2</SB>A<SP>n-</SP><SB>x/n</SB>-mH<SB>2</SB>O (wherein M<SP>2+</SP>is at least one divalent metal ion selected from Mg<SP>2+</SP>, Zn<SP>2+</SP>, and Cu<SP>2+</SP>; M<SP>3+</SP>is at least one trivalent metal ion selected from Al<SP>3+</SP>and Fe<SP>3+</SP>; A<SP>n-</SP>is at least one anion selected from SO<SB>4</SB><SP>2-</SP>, Cl<SP>-</SP>, CO<SB>3</SB><SP>2-</SP>, and OH<SP>-</SP>; n is a valence of the above anion; x is a number satisfying 0<x<0.5; m is a number satisfying 0≤m<2) are made of a molded material dispersed in a porous matrix made of a water-insoluble resin. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水中に溶存しているリンの除去剤とその製造方法に関する。   The present invention relates to a phosphorus removing agent dissolved in water and a method for producing the same.

種々のめっき廃水や洗浄廃水等の種々の産業廃水や家庭廃水のみならず、河川、湖沼、池、ダム貯水池、海等の自然環境水の浄化、特に、水中に溶存しているリンの除去は、地球の環境保護を図るための重要な課題である。   Purification of natural environmental waters such as rivers, lakes, ponds, dam reservoirs, seas, etc. as well as various industrial and household wastewaters such as various plating wastewaters and washing wastewaters. This is an important issue for protecting the earth's environment.

特に、河川、湖沼、貯水池、海等の自然環境水中のリン濃度が高くなれば、富栄養化が起こる。これまでにも、鉄やアルミニウム化合物、活性炭、活性汚泥等、種々のリン除去剤が提案されてきているが、このような従来のリンの除去剤はいずれも、リンの除去率が低く、自然環境水の富栄養化を防止するには不十分なものであった。   In particular, eutrophication occurs when the phosphorus concentration in natural environmental waters such as rivers, lakes, reservoirs, and seas increases. So far, various phosphorus removal agents such as iron, aluminum compounds, activated carbon, activated sludge, etc. have been proposed, but all of these conventional phosphorus removal agents have low phosphorus removal rates and are naturally It was insufficient to prevent eutrophication of environmental water.

そこで、リンの除去率が高く、しかも、再生が可能であるリンの除去剤として、最近、ハイドロタルサイト類を用いることが提案されているが(特許文献1参照)、この提案においては、ハイドロタルサイト類は、粉体としてそのまま、リンの除去剤として用いるか、又は水を加えて混練し、造粒して、リンの除去剤として用いるものである。ハイドロタルサイト類は、粉体のままでは、取扱い性が悪く、また、単に造粒しても、強度が小さく、同様に、取扱い性が悪いうえに、容器に充填しても、容易に型崩れやチャネリングを起こすので、原水からのリン除去処理に不具合が生じることとなる。
特開2000−024658号公報
Thus, recently, it has been proposed to use hydrotalcites as a phosphorus removal agent that has a high phosphorus removal rate and can be regenerated (see Patent Document 1). The talcite is used as a powder as it is as a phosphorus remover, or is kneaded with water, granulated, and used as a phosphorus remover. Hydrotalcite is not easy to handle if it is in powder form, and it is low in strength even if it is simply granulated. Since collapse and channeling will occur, problems will arise in the phosphorus removal treatment from raw water.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-024658

本発明は、従来より知られているリンの除去に関する上述した問題、特に、ハイドロタルサイト類からなるリンの除去剤における上述した問題を解決するためになされたものであって、ハイドロタルサイト類を有効成分とし、水中に溶存しているリンの除去率が高いのみならず、強度と取扱い性にすぐれ、更に、耐久性にすぐれるリンの除去剤とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems related to the removal of phosphorus that have been conventionally known, in particular, the above-described problems in phosphorus removal agents comprising hydrotalcites. The purpose of the present invention is to provide a phosphorus removal agent and a method for producing the same, in which not only the removal rate of phosphorus dissolved in water is high but also the strength and handleability are excellent. To do.

本発明によれば、一般式(I)
2+ 1-x3+ x(OH-)2n- x/n・mH2O …(I)
(式中、M2+はMg2+、Zn2+及びCu2+から選ばれる少なくとも1種の2価金属イオンを示し、M3+はAl3+及びFe3+から選ばれる少なくとも1種の3価金属イオンを示し、An-はSO4 2-、Cl-、CO3 2- 及びOH- から選ばれる少なくとも1種のアニオンを示し、nは上記アニオンの価数を示し、xは0<x<0.5を満足する数であり、mは0≦m<2を満足する数である。)
で表されるハイドロタルサイト類が水不溶性樹脂からなる多孔性のマトリックス中に分散されている成形物からなることを特徴とする水に溶存しているリンの除去剤が提供される。
According to the invention, the general formula (I)
M 2+ 1-x M 3+ x (OH -) 2 A n- x / n · mH 2 O ... (I)
( Wherein M 2+ represents at least one divalent metal ion selected from Mg 2+ , Zn 2+ and Cu 2+ , and M 3+ represents at least one selected from Al 3+ and Fe 3+. A n− represents at least one anion selected from SO 4 2− , Cl , CO 3 2− and OH , n represents the valence of the anion, and x represents (0 <x <0.5 and m is a number satisfying 0 ≦ m <2)
There is provided a remover of phosphorus dissolved in water, characterized in that the hydrotalcite represented by the formula consists of a molded product dispersed in a porous matrix made of a water-insoluble resin.

更に、本発明によれば、一般式(I)
2+ 1-x3+ x(OH-)2n- x/n・mH2O …(I)
(式中、M2+はMg2+、Zn2+及びCu2+から選ばれる少なくとも1種の2価金属イオンを示し、M3+はAl3+及びFe3+から選ばれる少なくとも1種の3価金属イオンを示し、An-はSO4 2-、Cl-、CO3 2- 及びOH- から選ばれる少なくとも1種のアニオンを示し、nは上記アニオンの価数を示し、xは0<x<0.5を満足する数であり、mは0≦m<2を満足する数である。)
で表されるハイドロタルサイト類を水不溶性樹脂と水溶性高分子物質と共に溶融、混練し、成形した後、上記水溶性高分子物質を水にて抽出して、上記ハイドロタルサイト類を多孔性の水不溶性樹脂からなるマトリックス中に固定した成形物とすることを特徴とする水に溶存しているリンの除去剤の製造方法が提供される。
Furthermore, according to the invention, the general formula (I)
M 2+ 1-x M 3+ x (OH -) 2 A n- x / n · mH 2 O ... (I)
( Wherein M 2+ represents at least one divalent metal ion selected from Mg 2+ , Zn 2+ and Cu 2+ , and M 3+ represents at least one selected from Al 3+ and Fe 3+. A n− represents at least one anion selected from SO 4 2− , Cl , CO 3 2− and OH , n represents the valence of the anion, and x represents (0 <x <0.5 and m is a number satisfying 0 ≦ m <2)
The hydrotalcite represented by the formula is melted, kneaded and molded together with a water-insoluble resin and a water-soluble polymer substance, and then the water-soluble polymer substance is extracted with water to make the hydrotalcite porous. There is provided a method for producing a remover of phosphorus dissolved in water, characterized in that the molded article is fixed in a matrix made of a water-insoluble resin.

本発明のリン除去剤は、ハイドロタルサイト類が水不溶性樹脂からなる多孔性のマトリックス中に分散されて固定されている成形物からなるので、水中に流失することなく、水中に溶存しているリンを高い除去率と高い効率にて除去することができる。特に、本発明のリンの除去剤によれば、例えば、リンを高濃度に含む原水を処理して、リンを高い除去率にて除去することができるのみならず、水中に溶存している約5ppm程度の低濃度のリンに対しても、約90%以上を除去することができる。しかも、本発明のリン除去剤は、上述したように、ハイドロタルサイト類が水不溶性樹脂からなる多孔性のマトリックス中に分散されて固定されている成形物からなるので、強度が大きく、取扱いにも便利であるほか、耐久性にもすぐれている。   The phosphorus removing agent of the present invention is a molded product in which hydrotalcites are dispersed and fixed in a porous matrix made of a water-insoluble resin, so that it is dissolved in water without being washed away in water. Phosphorus can be removed with high removal rate and high efficiency. In particular, according to the phosphorus removing agent of the present invention, for example, raw water containing phosphorus at a high concentration can be treated to remove phosphorus at a high removal rate, and also about about dissolved in water. About 90% or more can be removed even with phosphorus at a low concentration of about 5 ppm. Moreover, as described above, the phosphorus removing agent of the present invention consists of a molded product in which hydrotalcites are dispersed and fixed in a porous matrix made of a water-insoluble resin. Is convenient and has excellent durability.

本発明によるリンの除去剤は、一般式(I)
2+ 1-x3+ x(OH-)2n- x/n・mH2O …(I)
(式中、M2+はMg2+、Zn2+及びCu2+から選ばれる少なくとも1種の2価金属イオンを示し、M3+はAl3+及びFe3+から選ばれる少なくとも1種の3価金属イオンを示し、An-はSO4 2-、Cl-、CO3 2- 及びOH- から選ばれる少なくとも1種のアニオンを示し、nは上記アニオンの価数を示、xは0<x<0.5を満足する数であり、mは0≦m<2を満足する数である。)
で表されるハイドロタルサイト類からなる。このようなハイドロタルサイト類は、市販品として容易に入手することができるが、必要に応じて、合成することもできる。
The phosphorus removal agent according to the present invention has the general formula (I)
M 2+ 1-x M 3+ x (OH -) 2 A n- x / n · mH 2 O ... (I)
( Wherein M 2+ represents at least one divalent metal ion selected from Mg 2+ , Zn 2+ and Cu 2+ , and M 3+ represents at least one selected from Al 3+ and Fe 3+. trivalent metal indicates ion, a n-is SO 4 2-, Cl -, CO 3 2- and OH - represents at least one anion selected from, n represents indicates the valence of the anion, x Is a number satisfying 0 <x <0.5, and m is a number satisfying 0 ≦ m <2.)
It consists of hydrotalcite represented by. Such hydrotalcites can be easily obtained as commercial products, but can also be synthesized if necessary.

本発明によれば、上記一般式(I)で表されるハイドロタルサイト類のなかでは、特に、M2+がMg2+とZnとから選ばれる少なくとも1種であり、M3+がAl3+であり、An-がSO4-とCl- から選ばれる少なくとも1種であるものが好ましい。 According to the present invention, among the hydrotalcites represented by the general formula (I), in particular, M 2+ is at least one selected from Mg 2+ and Zn, and M 3+ is Al. It is preferably 3+ and An n− is at least one selected from SO 4− and Cl .

ハイドロタルサイト類は、天然品も合成品も知られており、よく知られているように、層状構造を有する粘度鉱物である。天然のハイドロタルサイト(ハイドロタルク石)は、組成式Mg0.75Al0.25(OH)2(CO3)0.125・0.5H2Oで表されるマグネシウムとアルミニウムの含水塩基性炭酸塩鉱物であって、水酸化マグネシウムアルミニウム層の間に炭酸イオンと結晶水が挟み込まれている。前記一般式(I)で表されるハイドロタルサイト類も同様であって、例えば、水酸化マグネシウムアルミニウム層の間に炭酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、ヒドロキシルイオン等のアニオンを有し、これらのアニオンはイオン交換性を有する。 Hydrotalcite is known as a natural product or a synthetic product, and is a viscous mineral having a layered structure, as is well known. Natural hydrotalcite (hydrotalcite) is a hydrous basic carbonate mineral of magnesium and aluminum represented by the composition formula Mg 0.75 Al 0.25 (OH) 2 (CO 3 ) 0.125 · 0.5H 2 O. Carbonate ions and crystal water are sandwiched between magnesium aluminum hydroxide layers. The same applies to the hydrotalcites represented by the general formula (I), for example, having anions such as carbonate ion, sulfate ion, chlorine ion, hydroxyl ion between magnesium hydroxide aluminum layers, The anion has ion exchange properties.

従って、本発明によるリンの除去剤は、上記アニオンがリン酸イオンとイオン交換することによって、水中に溶存しているリン酸イオンを捕捉する。他方、このようなリン酸イオンとのイオン交換によって、水中には炭酸イオンや硫酸イオン等のハイドロタルサイト類の有するアニオン成分が溶出するが、これらのアニオンは水の汚染を引き起こさない。   Therefore, the phosphorus removing agent according to the present invention captures phosphate ions dissolved in water by ion exchange of the anions with phosphate ions. On the other hand, by ion exchange with such phosphate ions, anion components of hydrotalcites such as carbonate ions and sulfate ions are eluted in water, but these anions do not cause water contamination.

本発明によるリン除去剤は、このようなハイドロタルサイト類が水不溶性樹脂からなる多孔性のマトリックス中に分散され、固定されている成形物からなるものである。上記水不溶性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ABS樹脂、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド等を挙げることができる。しかし、これらに限定されるものではない。   The phosphorus removing agent according to the present invention is a molded product in which such hydrotalcites are dispersed and fixed in a porous matrix made of a water-insoluble resin. The water-insoluble resin is not particularly limited, and examples thereof include ethylene-vinyl acetate copolymer, polyethylene, polypropylene, vinyl chloride resin, polystyrene, polycarbonate, polyamide, ABS resin, polyacetal, polyphenylene oxide, and the like. be able to. However, it is not limited to these.

また、本発明によれば、水不溶性であれば、生分解樹脂も上記樹脂と同じく、水不溶性樹脂として用いられる。このような生分解樹脂としては、例えば、ポリ乳酸を挙げることができる。   In addition, according to the present invention, the biodegradable resin can be used as a water-insoluble resin as in the case of the above-mentioned resin if it is water-insoluble. Examples of such a biodegradable resin include polylactic acid.

このような本発明によるリンの除去剤は、好ましくは、例えば、押出機を用いて、上述したハイドロタルサイト類を水不溶性樹脂と水溶性高分子物質と共に溶融、混練し、得られた混練物を適宜の形状、例えば、ストランド状に押出し、これを切断して、ペレットに成形した後、このペレットから上記水溶性高分子物質を水にて抽出して、上記ハイドロタルサイト類を多孔性の水不溶性樹脂からなるマトリックス中に固定することによって得ることができる。   The phosphorus removing agent according to the present invention is preferably a kneaded product obtained by melting and kneading the above-described hydrotalcites with a water-insoluble resin and a water-soluble polymer substance, for example, using an extruder. Is extruded into an appropriate shape, for example, a strand, cut and formed into pellets, and then the water-soluble polymer substance is extracted from the pellets with water to make the hydrotalcite porous. It can be obtained by fixing in a matrix made of a water-insoluble resin.

上記水溶性高分子物質としては、上述したように、ハイドロタルサイト類と水不溶性樹脂と共に溶融、混練することができると共に、この混練物からなるペレットを水に浸漬したとき、水中に抽出されるものであれば、どのような物質でも用いられる。本発明において、そのような水溶性高分子物質の好ましい具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルエーテル等の合成高分子物質、コーンスターチ、デンプン、アラビアゴム、プルラン、デキストラン等の天然高分子物質、ジアルデヒドデンプン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の半合成高分子物質を挙げることができる。これらのなかでは、特に、ポリビニルアルコールが好ましく用いられる。   As described above, the water-soluble polymer substance can be melted and kneaded together with hydrotalcites and a water-insoluble resin, and is extracted into water when the pellet made of the kneaded material is immersed in water. Any material can be used. In the present invention, preferred specific examples of such water-soluble polymer materials include synthetic polymer materials such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polyvinyl ether, corn starch, starch, gum arabic, pullulan, dextran, and the like. Natural polymer materials, semi-synthetic polymer materials such as dialdehyde starch, methylcellulose, and hydroxyethylcellulose. Among these, polyvinyl alcohol is particularly preferably used.

より詳細には、例えば、ハイドロタルサイト類100重量部を水不溶性樹脂5〜100重量部と水溶性高分子物質5〜100重量部と共に押出機を用いて溶融、混練し、ストランドとして押出し、切断して、ペレットを得、次いで、このペレットを水中に浸漬し、攪拌、洗浄して、水溶性高分子物質を溶解し、水中に抽出すれば、ハイドロタルサイト類が多孔性の水不溶性樹脂からなるマトリックス中に分散され、固定された多孔性の粒子状の成形物として、本発明によるリン除去剤を得ることができる。   More specifically, for example, 100 parts by weight of hydrotalcite is melted and kneaded using an extruder together with 5 to 100 parts by weight of a water-insoluble resin and 5 to 100 parts by weight of a water-soluble polymer, extruded as a strand, and cut. Then, the pellet is immersed in water, stirred and washed to dissolve the water-soluble polymer substance and extracted into water, so that the hydrotalcite is removed from the porous water-insoluble resin. The phosphorus removing agent according to the present invention can be obtained as a porous particulate molded product dispersed and fixed in a matrix.

上記ペレットを水中に浸漬し、攪拌、混合して、水溶性高分子物質を抽出するに際して、水の温度は常温から95℃の範囲の温度であればよいが、好ましくは、50〜90℃の範囲である。また、水中で攪拌、混合する時間は、用いた水溶性高分子物質の種類やペレットの寸法にもよるが、通常、1〜24時間であり、好ましくは、2〜10時間である。但し、限定されるものではない。   When the above pellets are immersed in water, stirred and mixed to extract the water-soluble polymer substance, the temperature of water may be in the range of room temperature to 95 ° C, preferably 50 to 90 ° C. It is a range. The time for stirring and mixing in water is usually 1 to 24 hours, preferably 2 to 10 hours, although it depends on the type of the water-soluble polymer used and the size of the pellets. However, it is not limited.

特に、本発明によれば、ハイドロタルサイト類を水不溶性樹脂と水溶性高分子物質と共に溶融、混練し、押出成形する際、その温度は、通常、140〜200℃の範囲の温度とすることが好ましい。特に、150〜190℃の範囲の温度とすることが好ましい。   In particular, according to the present invention, when hydrotalcite is melted, kneaded and extruded with a water-insoluble resin and a water-soluble polymer substance, the temperature is usually in the range of 140 to 200 ° C. Is preferred. In particular, the temperature is preferably in the range of 150 to 190 ° C.

本発明によるリンの吸着剤の形状と大きさは、特に限定されるものではないが、取扱いに便利であるように、一例を挙げれば、直径1〜2mm、長さ3mm程度のペレット乃至粒子からなる。   The shape and size of the phosphorus adsorbent according to the present invention are not particularly limited, but for convenience of handling, for example, from a pellet or particle having a diameter of 1 to 2 mm and a length of about 3 mm. Become.

このようにして得られる本発明によるリン除去剤において、ハイドロタルサイト類は1〜95重量%の範囲にあり、水不溶性樹脂は5〜99重量%の範囲にあり、好ましくは、ハイドロタルサイト類は50〜95重量%の範囲にあり、水不溶性樹脂は5〜50重量%の範囲にある。   In the thus obtained phosphorus removing agent according to the present invention, the hydrotalcite is in the range of 1 to 95% by weight, the water-insoluble resin is in the range of 5 to 99% by weight, preferably the hydrotalcite. Is in the range of 50 to 95% by weight, and the water-insoluble resin is in the range of 5 to 50% by weight.

本発明によるリン除去剤は、前述したように、金属水酸化物層の間のアニオンとのイオン交換によって、水中のリン酸イオンを捕捉し、除去するので、イオン交換能力が飽和したとき、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム等のようなアルカリ水溶液を過剰に用いてハイドロタルサイト類を洗浄し、リン酸イオンを炭酸イオンとイオン交換することによって、リン酸イオンを上記アルカリに対応してリン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム等として回収することができると共に、リン除去剤を再生することができる。更に、必要に応じて、この後、硫酸水溶液又は塩酸で処理することによって、炭酸イオンを硫酸イオン又は塩素イオンに交換することもできる。   As described above, the phosphorus removing agent according to the present invention captures and removes phosphate ions in water by ion exchange with anions between the metal hydroxide layers, so when the ion exchange capacity is saturated, for example, Washing hydrotalcites with an excessive amount of alkaline aqueous solution such as sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, etc., and exchanging phosphate ions with carbonate ions makes it possible to cope with phosphate ions. In addition, it can be recovered as sodium phosphate, potassium phosphate, ammonium phosphate, etc., and the phosphorus removal agent can be regenerated. Furthermore, if necessary, the carbonate ions can be exchanged for sulfate ions or chloride ions by treating with an aqueous sulfuric acid solution or hydrochloric acid.

本発明によるリンの除去剤を用いて水中に溶存しているリンを捕捉し、除去するには、例えば、リンの除去剤を容器に充填し、これに上向流又は下向流で通水すればよい。処理すべき原水は、通常、本発明によるリンの除去剤に1分から24時間の範囲で接触させればよく、好ましくは、5分から1時間の範囲で接触させればよい。   In order to capture and remove phosphorus dissolved in water using the phosphorus removal agent according to the present invention, for example, a container is filled with the phosphorus removal agent, and water is passed therethrough in an upward flow or a downward flow. do it. The raw water to be treated is usually contacted with the phosphorus remover according to the present invention in the range of 1 minute to 24 hours, and preferably in the range of 5 minutes to 1 hour.

本発明によるリンの除去剤1重量部を用いて、リンをリン酸イオン換算で1000ppm含む原水1Lを処理して、好ましい態様によれば、原水中のリンを70%除去することができ、他方、リンをリン酸イオン換算で5ppm含む原水を連続的に処理して、原水中のリン濃度を0.1〜0.5ppmにまで低減することができる。原水の処理条件、例えば、原水に対するリンの除去剤の使用量、原水のリンの除去剤に対する接触速度等を適宜に設定することによって、リンをリン酸イオン換算で1ppm含む原水を連続的に処理して、好ましい態様によれば、原水中のリン濃度を0.1ppmにまで低減することができる。   Using 1 part by weight of the phosphorus remover according to the present invention, 1 L of raw water containing 1000 ppm of phosphorus in terms of phosphate ions can be treated, and according to a preferred embodiment, 70% of phosphorus in the raw water can be removed, The raw water containing 5 ppm of phosphorus in terms of phosphate ions can be continuously treated to reduce the phosphorus concentration in the raw water to 0.1 to 0.5 ppm. Treatment of raw water containing 1 ppm of phosphorus in terms of phosphate ion by continuously setting the raw water treatment conditions, for example, the amount of phosphorus removal agent used in the raw water, the contact rate of the raw water with the phosphorus removal agent, etc. Thus, according to a preferred embodiment, the phosphorus concentration in the raw water can be reduced to 0.1 ppm.

このように、原水中のリンを0.1〜0.5ppm程度にまで除去すれば、自然環境水の富栄養化を実質的に防止することができる。   In this way, eutrophication of natural environmental water can be substantially prevented by removing phosphorus in the raw water to about 0.1 to 0.5 ppm.

かくして、本発明によるリン除去剤は、例えば、河川、湖沼、池、ダム貯水池、海等の自然の水域や家庭廃水中に含まれるリンを除去するのに好適に用いることができる。   Thus, the phosphorus removing agent according to the present invention can be suitably used for removing phosphorus contained in natural water areas such as rivers, lakes, ponds, dam reservoirs, seas, and domestic wastewater.

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

参考例1
(ハイドロタルサイト類aの製造)
従来より知られている方法によって水熱合成した。水熱反応終了後、得られたハイドロタルサイト類をステアリン酸で表面処理し、次いで、濾過によって分離し、乾燥し、粉砕して、Mg0.67Al0.33(OH)2(CO3)0.165・0.48H2Oなる組成を有するハイドロタルサイト類を得た。
Reference example 1
(Manufacture of hydrotalcite a)
Hydrothermal synthesis was performed by a conventionally known method. After completion of the hydrothermal reaction, the obtained hydrotalcites are surface-treated with stearic acid, then separated by filtration, dried and ground to give Mg 0.67 Al 0.33 (OH) 2 (CO 3 ) 0.165 · 0. A hydrotalcite having a composition of .48H 2 O was obtained.

参考例2
(ハイドロタルサイト類bの製造)
塩化マグネシウムと塩化アルミニウムの混合溶液(Mg2+=32.0g/L、Al3+=17.0g/L)1Lと水酸化ナトリウム水溶液(150g/L)1Lとを3L容量ビーカーに同時に30分かけて滴下した。滴下終了後、更に、水酸化ナトリウム水溶液をpH8になるまで滴下した。このようにして得られたスラリーを4時間かけて200℃まで昇温し、この温度に4時間保持した後、90℃まで冷却した。この後、得られたハイドロタルサイト類を濾過によって分離し、乾燥、粉砕した後、ステアリン酸ナトリウムにて乾式表面処理して、Mg0.7Al0.3(OH)2Cl0.2・0.49H2Oなる組成を有するハイドロタルサイト類を得た。
Reference example 2
(Manufacture of hydrotalcite b)
A mixed solution of magnesium chloride and aluminum chloride (Mg 2+ = 32.0 g / L, Al 3+ = 17.0 g / L) and 1 L of aqueous sodium hydroxide (150 g / L) in a 3 L beaker at the same time for 30 minutes It was dripped over. After completion of the dropwise addition, an aqueous sodium hydroxide solution was further added until pH 8 was reached. The slurry thus obtained was heated to 200 ° C. over 4 hours, held at this temperature for 4 hours, and then cooled to 90 ° C. Thereafter, the obtained hydrotalcites are separated by filtration, dried and pulverized, and then subjected to a dry surface treatment with sodium stearate to become Mg 0.7 Al 0.3 (OH) 2 Cl 0.2 · 0.49H 2 O. Hydrotalcites having a composition were obtained.

参考例3
(ハイドロタルサイト類cの製造)
硫酸マグネシウムと硫酸アルミニウムの混合溶液(Mg2+=35.0g/L、Al3+=17.0g/L)1Lと水酸化ナトリウム水溶液(150g/L)1Lとを3L容量ビーカーに同時に30分かけて滴下した。滴下終了後、更に、水酸化ナトリウム水溶液をpH8になるまで滴下した。このようにして得られたスラリーを4時間かけて200℃まで昇温し、この温度に4時間保持した後、90℃まで冷却した。この後、得られたハイドロタルサイト類を濾過によって分離し、乾燥、粉砕し、更に、この後、ステアリン酸ナトリウムを用いて乾式表面処理して、Mg0.7Al0.3(OH)2(SO4)0.15・0.48H2Oなる組成を有するハイドロタルサイト類を得た。
Reference example 3
(Manufacture of hydrotalcite c)
A mixed solution of magnesium sulfate and aluminum sulfate (Mg 2+ = 35.0 g / L, Al 3+ = 17.0 g / L) and 1 L of an aqueous sodium hydroxide solution (150 g / L) simultaneously in a 3 L beaker for 30 minutes It was dripped over. After completion of the dropwise addition, an aqueous sodium hydroxide solution was further added until pH 8 was reached. The slurry thus obtained was heated to 200 ° C. over 4 hours, held at this temperature for 4 hours, and then cooled to 90 ° C. Thereafter, the obtained hydrotalcites are separated by filtration, dried and pulverized, and then subjected to a dry surface treatment using sodium stearate to obtain Mg 0.7 Al 0.3 (OH) 2 (SO 4 ). Hydrotalcites having a composition of 0.15 · 0.48H 2 O were obtained.

参考例4
(ハイドロタルサイト類dの製造)
塩化マグネシウムと硫酸アルミニウムの混合溶液(Mg2+=32.0g/L、Al3+=17.0g/L)1Lと水酸化ナトリウム水溶液(150g/L)1Lとを3L容量ビーカーに同時に30分かけて滴下した。滴下終了後、更に、水酸化ナトリウム水溶液をpH8になるまで滴下した。このようにして得られたスラリーを4時間かけて200℃まで昇温し、この温度に4時間保持した後、90℃まで冷却した。この後、得られたハイドロタルサイト類を濾過によって分離し、乾燥、粉砕し、更に、この後、ステアリン酸ナトリウムを用いて乾式表面処理して、Mg0.7Al0.3(OH)2Cl0.06(SO4)0.12・0.48H2Oなる組成を有するハイドロタルサイト類を得た。
Reference example 4
(Manufacture of hydrotalcite d)
A mixed solution of magnesium chloride and aluminum sulfate (Mg 2+ = 32.0 g / L, Al 3+ = 17.0 g / L) and 1 L of aqueous sodium hydroxide (150 g / L) in a 3 L capacity beaker simultaneously for 30 minutes It was dripped over. After completion of the dropwise addition, an aqueous sodium hydroxide solution was further added until pH 8 was reached. The slurry thus obtained was heated to 200 ° C. over 4 hours, held at this temperature for 4 hours, and then cooled to 90 ° C. Thereafter, the obtained hydrotalcites are separated by filtration, dried and pulverized, and then subjected to a dry surface treatment using sodium stearate to obtain Mg 0.7 Al 0.3 (OH) 2 Cl 0.06 (SO 4 ) Hydrotalcites having a composition of 0.12 · 0.48H 2 O were obtained.

参考例5
(ハイドロタルサイト類eの製造)
従来より知られている方法によって水熱合成した。水熱反応終了後、得られたハイドロタルサイト類をステアリン酸で表面処理し、次いで、濾過によって分離し、乾燥し、粉砕して、Mg0.59Zn0.08Al0.33(OH)2Cl0.06(SO4)0.135・0.48H2Oなる組成を有するハイドロタルサイト類を得た。
Reference Example 5
(Manufacture of hydrotalcite e)
Hydrothermal synthesis was performed by a conventionally known method. After completion of the hydrothermal reaction, the obtained hydrotalcites are surface-treated with stearic acid, then separated by filtration, dried and ground, and then Mg 0.59 Zn 0.08 Al 0.33 (OH) 2 Cl 0.06 (SO 4 ) Hydrotalcite having a composition of 0.135 · 0.48H 2 O was obtained.

比較例1
上記参考例2で得たハイドロタルサイト類b70重量部とエチレン−酢酸ビニル共重合体30重量部を混合し、押出機に投入し、温度180℃で溶融、混練し、混練物をペレットに成形し、これをリン除去剤B’とした。
Comparative Example 1
70 parts by weight of hydrotalcite b obtained in Reference Example 2 and 30 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer are mixed, put into an extruder, melted and kneaded at a temperature of 180 ° C., and the kneaded product is formed into pellets. This was designated as phosphorus removal agent B ′.

実施例1
(リン除去剤AからDの製造)
上記参考例1から4で得たハイドロタルサイト類aからdをそれぞれ用いて、リン除去剤AからDを製造した。即ち、ハイドロタルサイト類70重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体24重量部及び水溶性ポリビニルアルコール6重量部を混合し、押出機に投入し、温度190℃で溶融、混練し、混練物をペレットに成形した。このペレットを液体窒素にて急速凍結させ、破砕したものの断面の走査型電子顕微鏡写真(20000倍)を図1に示す。断面は平坦であって、空隙はみられない。
Example 1
(Production of phosphorus removing agents A to D)
Phosphorus removers A to D were produced using the hydrotalcites a to d obtained in Reference Examples 1 to 4, respectively. That is, 70 parts by weight of hydrotalcite, 24 parts by weight of ethylene-vinyl acetate copolymer and 6 parts by weight of water-soluble polyvinyl alcohol are mixed, put into an extruder, melted and kneaded at a temperature of 190 ° C. Molded into pellets. FIG. 1 shows a scanning electron micrograph (magnified 20000 times) of a cross section of the pellet which was rapidly frozen in liquid nitrogen and crushed. The cross section is flat and there are no voids.

次に、得られたペレットを85℃の温水中に投入し、3時間攪拌して、ペレットからポリビニルアルコールを溶解、抽出した後、ペレットを濾過によって分離し、50℃で24時間乾燥して、リンの除去剤AからDを得た。このリンの除去剤Aを液体窒素にて急速凍結させ、破砕したものの断面の走査型電子顕微鏡写真(20000倍)を図2に示す。白色の紐状物は多孔性のマトリックスを形成しているエチレン−酢酸ビニル共重合体であり、このマトリックス中にハイドロタルサイト類の粒子が固定されている。   Next, the obtained pellets are poured into 85 ° C. warm water and stirred for 3 hours to dissolve and extract polyvinyl alcohol from the pellets, and then the pellets are separated by filtration and dried at 50 ° C. for 24 hours. D was obtained from phosphorus removers A to D. FIG. 2 shows a scanning electron micrograph (magnified 20000 times) of a cross section of the phosphorus remover A rapidly frozen in liquid nitrogen and crushed. The white string is an ethylene-vinyl acetate copolymer forming a porous matrix, and hydrotalcite particles are fixed in the matrix.

実施例2
(リンの除去剤Eの製造)
上記参考例5で得たハイドロタルサイト類e60重量部、ポリ乳酸(三井化学(株)製「LACEA」H−100J F19)25重量部及び水溶性ポリビニルアルコール15重量部を混合し、押出機に投入し、温度190℃で溶融、混練し、ペレットに成形した。得られたペレットを85℃の温水中に投入し、3時間攪拌して、ペレットからポリビニルアルコールを溶解、抽出した後、ペレットを濾過によって分離し、50℃で24時間乾燥して、リンの除去剤Eを得た。
Example 2
(Production of phosphorus remover E)
60 parts by weight of hydrotalcites e obtained in Reference Example 5 above, 25 parts by weight of polylactic acid (“LACEA” H-100J F19, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and 15 parts by weight of water-soluble polyvinyl alcohol are mixed together in an extruder. It was charged, melted and kneaded at a temperature of 190 ° C., and formed into pellets. The obtained pellets are poured into warm water at 85 ° C. and stirred for 3 hours to dissolve and extract polyvinyl alcohol from the pellets. The pellets are separated by filtration and dried at 50 ° C. for 24 hours to remove phosphorus. Agent E was obtained.

実施例3
リンをリン酸イオン(PO4 3- ) 換算にて1000ppm含有する原水100mL中に上記リンの除去剤を1g又は0.1g投入し、24時間攪拌した後、リンの除去剤を濾過にて除去し、濾液中のリン酸イオン濃度を測定して、リン酸イオン除去率を求めた。リン酸イオン除去率Rは原水中のリン酸イオン濃度をC0 とし、この原水を上記リンの除去剤で処理した後の処理水中のリン酸イオン濃度をCとするとき、R=((C0−C)/C0 )×100(%)である。結果を表1に示す。
Example 3
1 g or 0.1 g of the above phosphorus removal agent is added to 100 mL of raw water containing 1000 ppm of phosphorus in terms of phosphate ion (PO 4 3− ). After stirring for 24 hours, the phosphorus removal agent is removed by filtration. Then, the phosphate ion concentration in the filtrate was measured to determine the phosphate ion removal rate. The phosphate ion removal rate R is defined as R = ((C when the phosphate ion concentration in the raw water is C 0 and the phosphate ion concentration in the treated water after the raw water is treated with the phosphorus removal agent is C. 0− C) / C 0 ) × 100 (%). The results are shown in Table 1.

実施例4
上記リン除去剤C500mLを内径47mm、全長120cmのカラムに充填し、このカラムにリンをリン酸イオン(PO4 3- ) 換算にて5ppm含有する水を42mL/分の割合でカラムの下端から連続して通水し、カラム上端からの処理水についてリン濃度を測定したところ、24時間後は0.1ppmであり、30日後は0.5ppmであった。
Example 4
The above phosphorus removing agent C500 mL is packed in a column having an inner diameter of 47 mm and a total length of 120 cm, and water containing 5 ppm of phosphorus in terms of phosphate ion (PO 4 3− ) is continuously supplied from the lower end of the column at a rate of 42 mL / min. Then, the phosphorus concentration of the treated water from the upper end of the column was measured and found to be 0.1 ppm after 24 hours and 0.5 ppm after 30 days.

実施例5
実施例4において、リン除去剤Cに変えて、リン除去剤Dを用いた以外は、同様にして、カラム上端からの処理水についてリン濃度を測定したところ、24時間後は0.1ppmであり、30日後は0.5ppmであった。
Example 5
In Example 4, except that the phosphorus removing agent D was used instead of the phosphorus removing agent C, the phosphorus concentration of the treated water from the top of the column was measured in the same manner. After 24 hours, it was 0.1 ppm. After 30 days, it was 0.5 ppm.

実施例6
実施例4において、リン除去剤Cに変えて、リン除去剤Eを用いた以外は、同様にして、カラム上端からの処理水についてリン濃度を測定したところ、24時間後は0.1ppmであり、30日後は0.5ppmであった。
Example 6
In Example 4, except that the phosphorus removing agent E was used instead of the phosphorus removing agent C, the phosphorus concentration of the treated water from the upper end of the column was measured in the same manner. After 24 hours, it was 0.1 ppm. After 30 days, it was 0.5 ppm.

実施例1において得られた粒子(ペレット)の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真(20000倍)である。2 is a scanning electron micrograph (magnified 20000 times) showing the particle structure of particles (pellets) obtained in Example 1. FIG. 実施例1において得られた多孔性の粒子からなる本発明のリンの除去剤の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真(20000倍)である。2 is a scanning electron micrograph (20000 times) showing the particle structure of the phosphorus remover of the present invention comprising porous particles obtained in Example 1. FIG.

Claims (2)

一般式(I)
2+ 1-x3+ x(OH-)2n- x/n・mH2O …(I)
(式中、M2+はMg2+、Zn2+及びCu2+から選ばれる少なくとも1種の2価金属イオンを示し、M3+はAl3+及びFe3+から選ばれる少なくとも1種の3価金属イオンを示し、An-はSO4 2-、Cl-、CO3 2- 及びOH- から選ばれる少なくとも1種のアニオンを示し、nは上記アニオンの価数を示し、xは0<x<0.5を満足する数であり、mは0≦m<2を満足する数である。)
で表されるハイドロタルサイト類が水不溶性樹脂からなる多孔性のマトリックス中に分散されている成形物からなることを特徴とする水に溶存しているリンの除去剤。
Formula (I)
M 2+ 1-x M 3+ x (OH -) 2 A n- x / n · mH 2 O ... (I)
( Wherein M 2+ represents at least one divalent metal ion selected from Mg 2+ , Zn 2+ and Cu 2+ , and M 3+ represents at least one selected from Al 3+ and Fe 3+. A n− represents at least one anion selected from SO 4 2− , Cl , CO 3 2− and OH , n represents the valence of the anion, and x represents (0 <x <0.5 and m is a number satisfying 0 ≦ m <2)
A remover of phosphorus dissolved in water, characterized in that the hydrotalcite represented by the formula comprises a molded product dispersed in a porous matrix made of a water-insoluble resin.
一般式(I)
2+ 1-x3+ x(OH-)2n- x/n・mH2O …(I)
(式中、M2+はMg2+、Zn2+及びCu2+から選ばれる少なくとも1種の2価金属イオンを示し、M3+はAl3+及びFe3+から選ばれる少なくとも1種の3価金属イオンを示し、An-はSO4 2-、Cl-、CO3 2- 及びOH- から選ばれる少なくとも1種のアニオンを示し、nは上記アニオンの価数を示し、xは0<x<0.5を満足する数であり、mは0≦m<2を満足する数である。)
で表されるハイドロタルサイト類を水不溶性樹脂と水溶性高分子物質と共に溶融、混練し、成形した後、上記水溶性高分子物質樹脂を水にて抽出して、上記ハイドロタルサイト類を多孔性の水不溶性樹脂からなるマトリックス中に固定した成形物とすることを特徴とする水に溶存しているリンの除去剤の製造方法。
Formula (I)
M 2+ 1-x M 3+ x (OH -) 2 A n- x / n · mH 2 O ... (I)
( Wherein M 2+ represents at least one divalent metal ion selected from Mg 2+ , Zn 2+ and Cu 2+ , and M 3+ represents at least one selected from Al 3+ and Fe 3+. A n− represents at least one anion selected from SO 4 2− , Cl , CO 3 2− and OH , n represents the valence of the anion, and x represents (0 <x <0.5 and m is a number satisfying 0 ≦ m <2)
The hydrotalcite represented by the formula is melted, kneaded and molded together with a water-insoluble resin and a water-soluble polymer substance, and then the water-soluble polymer substance resin is extracted with water to make the hydrotalcite porous. A method for producing a remover of phosphorus dissolved in water, characterized in that the molded article is fixed in a matrix made of a water-insoluble resin.
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