JP2001252675A - 排水中の重金属イオンの除去方法 - Google Patents
排水中の重金属イオンの除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的低温でも選択的に排水中の重金属含有
イオンを捕集することができ、該重金属含有イオンを難
不溶性のアニオン交換体として固液分離して排水から重
金属含有イオンを除去する方法及び排水から該アニオン
交換体を回収する方法を提供すること。 【解決手段】 Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物
と、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと、排水中の
重金属含有イオンとの接触によりハイドロカルマイトを
析出させ、該ハイドロカルマイトを固液分離することに
より排水中の重金属イオンを除去する。
イオンを捕集することができ、該重金属含有イオンを難
不溶性のアニオン交換体として固液分離して排水から重
金属含有イオンを除去する方法及び排水から該アニオン
交換体を回収する方法を提供すること。 【解決手段】 Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物
と、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと、排水中の
重金属含有イオンとの接触によりハイドロカルマイトを
析出させ、該ハイドロカルマイトを固液分離することに
より排水中の重金属イオンを除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却場などか
ら排出される排水中に含まれるモリブデン、ニッケル、
コバルト、銅、錫等の重金属イオンやこれらのオキシ酸
イオンを捕集し、排水中の重金属含有イオンを低減又は
除去する方法に関するものである。
ら排出される排水中に含まれるモリブデン、ニッケル、
コバルト、銅、錫等の重金属イオンやこれらのオキシ酸
イオンを捕集し、排水中の重金属含有イオンを低減又は
除去する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ゴミ焼却場、めっき工場、精練工場等の
排水には、人体に有毒な、例えば、水銀、鉛、カドミニ
ウム、銅、砒素、ニッケル、クロム、銀等の重金属が含
まれている。従来、排水中に含まれる重金属の処理方法
としては、排水中にキレート剤や高分子凝集剤を添加
し、これにより重金属イオンを捕集することが行われて
いる。また、近年、新たな試みとして、無機系吸着剤を
用いる方法、例えば、多孔質基材にハイドロキシアパタ
イトを含有させた吸着剤を用いる方法（特開平０９−１
９２４８１号公報）、ハイドロタルサイト型吸着剤を用
いる方法（特開平１０−１２８３１３号公報）等が提案
されている。
排水には、人体に有毒な、例えば、水銀、鉛、カドミニ
ウム、銅、砒素、ニッケル、クロム、銀等の重金属が含
まれている。従来、排水中に含まれる重金属の処理方法
としては、排水中にキレート剤や高分子凝集剤を添加
し、これにより重金属イオンを捕集することが行われて
いる。また、近年、新たな試みとして、無機系吸着剤を
用いる方法、例えば、多孔質基材にハイドロキシアパタ
イトを含有させた吸着剤を用いる方法（特開平０９−１
９２４８１号公報）、ハイドロタルサイト型吸着剤を用
いる方法（特開平１０−１２８３１３号公報）等が提案
されている。
【０００３】しかしながら、こうした無機系吸着剤を用
いる方法は、重金属と吸着剤とが確固とした化学結合が
形成されていないため、例えばハイドロタルサイト型吸
着剤を用いた場合には、吸着された重金属は、アルカリ
により溶出するという問題がある。また、キレート剤や
高分子凝集剤を添加する方法では、細かいフロックが生
成し、ハンドリングに問題がある。更に、キレート剤や
高分子凝集剤により処理された重金属を含有するフロッ
クは、海洋投棄等の手段により処理されてきたが、ロン
ドンダンピング条約により、こうした有害物を含む廃棄
物を投棄することが前面的に禁止され、有価物の再利用
の立場に立った研究が必要とされるようになった。
いる方法は、重金属と吸着剤とが確固とした化学結合が
形成されていないため、例えばハイドロタルサイト型吸
着剤を用いた場合には、吸着された重金属は、アルカリ
により溶出するという問題がある。また、キレート剤や
高分子凝集剤を添加する方法では、細かいフロックが生
成し、ハンドリングに問題がある。更に、キレート剤や
高分子凝集剤により処理された重金属を含有するフロッ
クは、海洋投棄等の手段により処理されてきたが、ロン
ドンダンピング条約により、こうした有害物を含む廃棄
物を投棄することが前面的に禁止され、有価物の再利用
の立場に立った研究が必要とされるようになった。
【０００４】こうした重金属含有イオンを再利用する方
法としては、例えば、ハイドロタルサイトを生成析出さ
せると同時に、この析出するハイドロタルサイト結晶中
に重金属イオンを捕集し、得られた重金属含有ハイドロ
タルサイト析出物を分離回収する方法（特開平１０−２
１６７４２号公報）等が開示されている。
法としては、例えば、ハイドロタルサイトを生成析出さ
せると同時に、この析出するハイドロタルサイト結晶中
に重金属イオンを捕集し、得られた重金属含有ハイドロ
タルサイト析出物を分離回収する方法（特開平１０−２
１６７４２号公報）等が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２１６７４２号公報の処理方法は、排水中でハイ
ドロタルサイトを生成させる原料として、アルミン酸ソ
ーダと、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムの少
なくとも１種と、炭酸ソーダを用いており、５０〜１２
０℃に加熱してハイドロタルサイトを生成析出させてい
る。該ハイドロタルサイト自体は該公報の実施例に示さ
れるように、好ましくは１００℃以上の高温でないと生
成されないため工業的に有利でないという問題がある。
１０−２１６７４２号公報の処理方法は、排水中でハイ
ドロタルサイトを生成させる原料として、アルミン酸ソ
ーダと、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムの少
なくとも１種と、炭酸ソーダを用いており、５０〜１２
０℃に加熱してハイドロタルサイトを生成析出させてい
る。該ハイドロタルサイト自体は該公報の実施例に示さ
れるように、好ましくは１００℃以上の高温でないと生
成されないため工業的に有利でないという問題がある。
【０００６】従って、本発明の目的は、比較的低温でも
選択的に排水中の重金属含有イオンを捕集することがで
き、該重金属含有イオンを難不溶性のアニオン交換体と
して固液分離して排水から重金属含有イオンを除去する
方法及び排水から該アニオン交換体を回収する方法を提
供することにある。
選択的に排水中の重金属含有イオンを捕集することがで
き、該重金属含有イオンを難不溶性のアニオン交換体と
して固液分離して排水から重金属含有イオンを除去する
方法及び排水から該アニオン交換体を回収する方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは、鋭意検討を行った結果、Ａｌ2 Ｏ3 成分を
含む化合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化カ
ルシウムを排水中に添加すると、排水中でＡｌ2 Ｏ3 と
カルシウム化合物との反応が常温下で進行して水酸基型
ハイドロカルマイトを生成析出させると共に、この析出
する水酸基型ハイドロカルマイト結晶中に重金属含有イ
オンが捕集され、更に得られた重金属含有ハイドロカル
マイトを固液分離できることなどを見出し、本発明を完
成させるに至った。
発明者らは、鋭意検討を行った結果、Ａｌ2 Ｏ3 成分を
含む化合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化カ
ルシウムを排水中に添加すると、排水中でＡｌ2 Ｏ3 と
カルシウム化合物との反応が常温下で進行して水酸基型
ハイドロカルマイトを生成析出させると共に、この析出
する水酸基型ハイドロカルマイト結晶中に重金属含有イ
オンが捕集され、更に得られた重金属含有ハイドロカル
マイトを固液分離できることなどを見出し、本発明を完
成させるに至った。
【０００８】すなわち、本発明は、Ａｌ2 Ｏ3 成分を含
む化合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化カル
シウムと、排水中の重金属含有イオンとの接触によりハ
イドロカルマイトを析出させ、該ハイドロカルマイトを
固液分離することにより排水中の重金属イオンを除去す
る方法を提供するものである。
む化合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化カル
シウムと、排水中の重金属含有イオンとの接触によりハ
イドロカルマイトを析出させ、該ハイドロカルマイトを
固液分離することにより排水中の重金属イオンを除去す
る方法を提供するものである。
【０００９】また、本発明は、Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化
合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化カルシウ
ムと、排水中の重金属含有イオンとの接触によりハイド
ロカルマイトを析出させると同時に、該ハイドロカルマ
イト結晶中に重金属イオン含有イオンを捕捉し、得られ
た重金属含有ハイドロカルマイト析出物を固液分離する
ことにより、排水から下記一般式（１）；ｍ｛(Ca)X (M
1)1-X ｝O ・｛（Al）y (M2)1-y ｝2O3 ・X2/n・ｌH2O
（１）（式中、Ｍ1 は２価の重金属イオン、Ｍ2 は３
価の重金属イオン、ＸはOH- 又は重金属のオキシ酸のア
ニオン、ｍは２〜４の数、ｎはアニオンの価数、ｘは０
＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｌは２０以下を示す。）で表さ
れる無機アニオン交換体を回収する方法を提供するもの
である。
合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化カルシウ
ムと、排水中の重金属含有イオンとの接触によりハイド
ロカルマイトを析出させると同時に、該ハイドロカルマ
イト結晶中に重金属イオン含有イオンを捕捉し、得られ
た重金属含有ハイドロカルマイト析出物を固液分離する
ことにより、排水から下記一般式（１）；ｍ｛(Ca)X (M
1)1-X ｝O ・｛（Al）y (M2)1-y ｝2O3 ・X2/n・ｌH2O
（１）（式中、Ｍ1 は２価の重金属イオン、Ｍ2 は３
価の重金属イオン、ＸはOH- 又は重金属のオキシ酸のア
ニオン、ｍは２〜４の数、ｎはアニオンの価数、ｘは０
＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｌは２０以下を示す。）で表さ
れる無機アニオン交換体を回収する方法を提供するもの
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明において、Ａｌ2 Ｏ3 成分
を含む化合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化
カルシウムは排水中に添加するものであり、これらの化
合物同士又は化合物と混合物同士は、排水中で反応し、
水酸基型ハイドロカルマイトを生成すると共に、重金属
含有イオンをその結晶中に捕集する。換言すれば、本発
明の重金属含有イオン除去方法において、これらのＡｌ
2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物及び酸化カルシウム
又は水酸化カルシウムは、水酸基型ハイドロカルマイト
を生成するための反応原料となる成分であるということ
ができる。
を含む化合物又は混合物と、酸化カルシウム又は水酸化
カルシウムは排水中に添加するものであり、これらの化
合物同士又は化合物と混合物同士は、排水中で反応し、
水酸基型ハイドロカルマイトを生成すると共に、重金属
含有イオンをその結晶中に捕集する。換言すれば、本発
明の重金属含有イオン除去方法において、これらのＡｌ
2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物及び酸化カルシウム
又は水酸化カルシウムは、水酸基型ハイドロカルマイト
を生成するための反応原料となる成分であるということ
ができる。
【００１１】Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物と
しては、例えば、アルミナ、アルミン酸ソーダ、アルミ
ン酸カルシウム、Ｃａ−Ａｌ2 Ｏ3 系化合物を含む混合
物等が挙げられる。Ｃａ−Ａｌ2 Ｏ3 系化合物を含む混
合物としては、例えば、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、５Ｃａ
Ｏ、３Ａｌ2 Ｏ3 、２ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、３ＣａＯ・
５Ａｌ2 Ｏ3 、１２ＣａＯ・７Ａｌ2 Ｏ3 、３ＣａＯ・
Ａｌ2 Ｏ3 等の鉱物組成を有する微粉末混合物が挙げら
れる。また、Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物は
１種単独又は２種以上を組み合わせて使用することがで
きる。本発明においては、これらの化合物の中、ＣａＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 、５ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 、２ＣａＯ・Ａ
ｌ2 Ｏ3 等の鉱物組成を有するアルミナセメントが特に
好ましく用いられる。
しては、例えば、アルミナ、アルミン酸ソーダ、アルミ
ン酸カルシウム、Ｃａ−Ａｌ2 Ｏ3 系化合物を含む混合
物等が挙げられる。Ｃａ−Ａｌ2 Ｏ3 系化合物を含む混
合物としては、例えば、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、５Ｃａ
Ｏ、３Ａｌ2 Ｏ3 、２ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、３ＣａＯ・
５Ａｌ2 Ｏ3 、１２ＣａＯ・７Ａｌ2 Ｏ3 、３ＣａＯ・
Ａｌ2 Ｏ3 等の鉱物組成を有する微粉末混合物が挙げら
れる。また、Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物は
１種単独又は２種以上を組み合わせて使用することがで
きる。本発明においては、これらの化合物の中、ＣａＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 、５ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 、２ＣａＯ・Ａ
ｌ2 Ｏ3 等の鉱物組成を有するアルミナセメントが特に
好ましく用いられる。
【００１２】本発明において、酸化カルシウム又は水酸
化カルシウムは、特に制限されず、工業的に入手できる
ものが使用できる。酸化カルシウム又は水酸化カルシウ
ムはこれらを併用することもできる。
化カルシウムは、特に制限されず、工業的に入手できる
ものが使用できる。酸化カルシウム又は水酸化カルシウ
ムはこれらを併用することもできる。
【００１３】本発明において、前記Ａｌ2 Ｏ3 成分を含
む化合物又は混合物（以下、「Ａ成分」とも言う）、及
び前記酸化カルシウム又は水酸化カルシウム（以下、
「Ｂ成分」とも言う）は、Ａ成分とＢ成分との混合物と
して排水中に添加（以下、「混合添加形態」とも言う）
しても、また、Ａ成分とＢ成分をそれぞれ個別に用意
し、同時に添加（以下、「個別同時添加形態」とも言
う）してもよい。Ａ成分の配合割合は、Ｂ成分の１モル
に対し、好ましくは０．３３〜０．４５モルのＡｌ2Ｏ
3 となる比率である。後述するように、接触前の排水の
ｐＨが１未満の場合、ｐＨ調整することが好ましく、こ
の場合、Ｂ成分の添加を多めにしてもよく、例えば、Ａ
成分の配合比率が、Ｂ成分の１モルに対し、好ましくは
０．０５〜０．３５モルのＡｌ2 Ｏ3 となる比率にして
もよい。また、接触前の排水のｐＨが１以上である場
合、ｐＨ調整の必要はなく、過剰のＢ成分の添加は必要
がないから、当該Ａ成分の配合比率は０．０５〜Ｏ．９
５モル、好ましくは０．２８〜０．４８モルのＡｌ2 Ｏ
3 となるような比率でよい。ｐＨ調整の必要がない場
合、Ａｌ2 Ｏ3 として０．０５モル未満では、未反応の
水酸化カルシウムなどが排水中に残存し、一方、Ａｌ2
Ｏ3 として０．９５モルを越える割合では、未反応のＡ
ｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物が排水中に残存することとな
って好ましくない。また、ｐＨ調整が必要であっても、
前記混合添加形態で行う場合は、当該Ａ成分の配合比率
はＢ成分１モルに対して、０．０５〜Ｏ．９５モルのＡ
ｌ2 Ｏ3 となる比率とし、別途にアルカリ剤を添加する
ようにしてもよい。このように、Ａ成分とＢ成分の配合
割合は、排水中に添加した場合、水酸基型ハイドロカル
マイトが生成するような割合であればよい。
む化合物又は混合物（以下、「Ａ成分」とも言う）、及
び前記酸化カルシウム又は水酸化カルシウム（以下、
「Ｂ成分」とも言う）は、Ａ成分とＢ成分との混合物と
して排水中に添加（以下、「混合添加形態」とも言う）
しても、また、Ａ成分とＢ成分をそれぞれ個別に用意
し、同時に添加（以下、「個別同時添加形態」とも言
う）してもよい。Ａ成分の配合割合は、Ｂ成分の１モル
に対し、好ましくは０．３３〜０．４５モルのＡｌ2Ｏ
3 となる比率である。後述するように、接触前の排水の
ｐＨが１未満の場合、ｐＨ調整することが好ましく、こ
の場合、Ｂ成分の添加を多めにしてもよく、例えば、Ａ
成分の配合比率が、Ｂ成分の１モルに対し、好ましくは
０．０５〜０．３５モルのＡｌ2 Ｏ3 となる比率にして
もよい。また、接触前の排水のｐＨが１以上である場
合、ｐＨ調整の必要はなく、過剰のＢ成分の添加は必要
がないから、当該Ａ成分の配合比率は０．０５〜Ｏ．９
５モル、好ましくは０．２８〜０．４８モルのＡｌ2 Ｏ
3 となるような比率でよい。ｐＨ調整の必要がない場
合、Ａｌ2 Ｏ3 として０．０５モル未満では、未反応の
水酸化カルシウムなどが排水中に残存し、一方、Ａｌ2
Ｏ3 として０．９５モルを越える割合では、未反応のＡ
ｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物が排水中に残存することとな
って好ましくない。また、ｐＨ調整が必要であっても、
前記混合添加形態で行う場合は、当該Ａ成分の配合比率
はＢ成分１モルに対して、０．０５〜Ｏ．９５モルのＡ
ｌ2 Ｏ3 となる比率とし、別途にアルカリ剤を添加する
ようにしてもよい。このように、Ａ成分とＢ成分の配合
割合は、排水中に添加した場合、水酸基型ハイドロカル
マイトが生成するような割合であればよい。
【００１４】本発明においては排水中で接触させる際、
前記Ａ成分及びＢ成分の他、必要に応じて他の成分を添
加することができる。他の成分としては、炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等の炭酸アルカ
リ；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチ
ウム等の苛性アルカリ；ポリアクリル酸ナトリウム、ア
クリルアミド又はメタアクリルアミドとアクリル酸ナト
リウム又はメタアクリル酸ナトリウムとの共重合体、ポ
リアクリルアミド又はポリメタアクリルアミドの部分加
水分解物、アクリルアミド又はメタクリルとアクリル酸
ナトリウム又はメタアクリル酸ナトリウムと２−アクリ
ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの
三元共重合体及びアルギン酸ナトリウム等の通常用いら
れる水処理剤が挙げられる。これら他の成分は、前記混
合添加形態の場合、前記Ａ成分及びＢ成分の混合物に配
合して使用することができる。
前記Ａ成分及びＢ成分の他、必要に応じて他の成分を添
加することができる。他の成分としては、炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等の炭酸アルカ
リ；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチ
ウム等の苛性アルカリ；ポリアクリル酸ナトリウム、ア
クリルアミド又はメタアクリルアミドとアクリル酸ナト
リウム又はメタアクリル酸ナトリウムとの共重合体、ポ
リアクリルアミド又はポリメタアクリルアミドの部分加
水分解物、アクリルアミド又はメタクリルとアクリル酸
ナトリウム又はメタアクリル酸ナトリウムと２−アクリ
ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの
三元共重合体及びアルギン酸ナトリウム等の通常用いら
れる水処理剤が挙げられる。これら他の成分は、前記混
合添加形態の場合、前記Ａ成分及びＢ成分の混合物に配
合して使用することができる。
【００１５】本発明の重金属含有イオンを除去する排水
としては、上記した重金属含有イオンを含有する排水で
あれば、特に限定はないが、例えば、ゴミ焼却場の排
水、めっき排水、精練工場排水等が挙げられる。また、
排水中の重金属含有イオン濃度としては、通常、１〜１
万ｐｐｍ、好ましくは、１〜１０００ｐｐｍのものであ
る。
としては、上記した重金属含有イオンを含有する排水で
あれば、特に限定はないが、例えば、ゴミ焼却場の排
水、めっき排水、精練工場排水等が挙げられる。また、
排水中の重金属含有イオン濃度としては、通常、１〜１
万ｐｐｍ、好ましくは、１〜１０００ｐｐｍのものであ
る。
【００１６】また、前記Ａ成分とＢ成分の合計添加量、
又は混合添加形態（重金属含有イオン捕集剤）の排水に
対する添加量は、排水１００ｍｌに対して、通常５〜１
００ｇ、好ましくは５〜１５ｇである。
又は混合添加形態（重金属含有イオン捕集剤）の排水に
対する添加量は、排水１００ｍｌに対して、通常５〜１
００ｇ、好ましくは５〜１５ｇである。
【００１７】接触（処理）時間は、通常１０分〜２４時
間、好ましくは３０分〜３時間であり、接触温度は、通
常、５〜５０℃であり、好ましくは５〜４５℃未満、特
に好ましくは、１０〜３０℃未満である。接触温度が５
℃未満では重金属含有イオンの選択的吸着が行われ難
く、一方、５０℃以上の温度では、選択的吸着の効果が
それ程上がらなくなり、また、投入熱量が多くなり工業
的に利用するにはコスト負担が増す傾向となり、好まし
くない。
間、好ましくは３０分〜３時間であり、接触温度は、通
常、５〜５０℃であり、好ましくは５〜４５℃未満、特
に好ましくは、１０〜３０℃未満である。接触温度が５
℃未満では重金属含有イオンの選択的吸着が行われ難
く、一方、５０℃以上の温度では、選択的吸着の効果が
それ程上がらなくなり、また、投入熱量が多くなり工業
的に利用するにはコスト負担が増す傾向となり、好まし
くない。
【００１８】本発明においては、Ａ成分、Ｂ成分及び排
水中の重金属含有イオンとの接触によりハイドロカルマ
イトを析出させる。接触時のｐＨは、ハイドロカルマイ
トの接触反応は、通常ｐＨ７を越えるアルカリ領域でお
こなわれることから、接触後のｐＨが７を越える値であ
れば、特に制限はないが、排水のｐＨが１未満の場合に
は、予め、アルカリ剤を加えて排水のｐＨを１以上に調
製しておくことが望ましい。この場合、混合添加形態
（重金属含有イオン捕集剤）としての添加の場合、該捕
捉剤中のＢ成分の配合量を高めたものが使用でき、ま
た、個別同時添加形態の場合、Ｂ成分の添加比率を前記
配合比率の範囲内で高めてやればよい。また、混合添加
形態（重金属含有イオン捕集剤）としての添加の場合、
アルカリ剤を別途に添加してｐＨ調整をしてもよい。
水中の重金属含有イオンとの接触によりハイドロカルマ
イトを析出させる。接触時のｐＨは、ハイドロカルマイ
トの接触反応は、通常ｐＨ７を越えるアルカリ領域でお
こなわれることから、接触後のｐＨが７を越える値であ
れば、特に制限はないが、排水のｐＨが１未満の場合に
は、予め、アルカリ剤を加えて排水のｐＨを１以上に調
製しておくことが望ましい。この場合、混合添加形態
（重金属含有イオン捕集剤）としての添加の場合、該捕
捉剤中のＢ成分の配合量を高めたものが使用でき、ま
た、個別同時添加形態の場合、Ｂ成分の添加比率を前記
配合比率の範囲内で高めてやればよい。また、混合添加
形態（重金属含有イオン捕集剤）としての添加の場合、
アルカリ剤を別途に添加してｐＨ調整をしてもよい。
【００１９】前記混合添加形態（重金属含有イオン捕集
剤）の場合、ｐＨ調整として用いられ、別途に添加され
るアルカリ剤としては、特に限定はなく、水酸化アルカ
リ、炭酸アルカリ等の通常のアルカリ剤を用いることが
できるが、本発明において、２価金属の酸化物又は水酸
化物が好ましく用いられる。２価金属の酸化物や水酸化
物としては、例えば酸化カルシウム、水酸化カルシウ
ム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリ
ウム、水酸化バリウム、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酸化
鉄、水酸化鉄等が挙げられ、この中、特に水酸化カルシ
ウムが好ましい。ｐＨ調整剤はこれらの１種又は２種以
上を組み合わせて使用することができる。
剤）の場合、ｐＨ調整として用いられ、別途に添加され
るアルカリ剤としては、特に限定はなく、水酸化アルカ
リ、炭酸アルカリ等の通常のアルカリ剤を用いることが
できるが、本発明において、２価金属の酸化物又は水酸
化物が好ましく用いられる。２価金属の酸化物や水酸化
物としては、例えば酸化カルシウム、水酸化カルシウ
ム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリ
ウム、水酸化バリウム、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酸化
鉄、水酸化鉄等が挙げられ、この中、特に水酸化カルシ
ウムが好ましい。ｐＨ調整剤はこれらの１種又は２種以
上を組み合わせて使用することができる。
【００２０】本発明の方法で捕集できる重金属含有イオ
ンとしては、重金属イオンと重金属のオキシ酸イオンで
あり、重金属イオンとしては、特に制限されないが、例
えば、モリブデンイオン、ニッケルイオン、コバルトイ
オン、銅イオン、スズイオン、鉄イオン、クロムイオ
ン、マンガンイオン、タングステンイオン、ビスマスイ
オン、バナジウムイオン、カドニウムイオン、銀イオ
ン、水銀イオン等が挙げられる。重金属のオキシ酸イオ
ンとしては、特に制限されないが、例えば、モリブデン
酸イオン、ニッケル酸イオン、コバルト酸イオン、銅酸
イオン、スズ酸イオン、鉄酸イオン、クロム酸イオン、
マンガン酸イオン、タングステン酸イオン、ビスマス酸
イオン、バナジウム酸イオン、カドニウム酸イオン等が
挙げられる。
ンとしては、重金属イオンと重金属のオキシ酸イオンで
あり、重金属イオンとしては、特に制限されないが、例
えば、モリブデンイオン、ニッケルイオン、コバルトイ
オン、銅イオン、スズイオン、鉄イオン、クロムイオ
ン、マンガンイオン、タングステンイオン、ビスマスイ
オン、バナジウムイオン、カドニウムイオン、銀イオ
ン、水銀イオン等が挙げられる。重金属のオキシ酸イオ
ンとしては、特に制限されないが、例えば、モリブデン
酸イオン、ニッケル酸イオン、コバルト酸イオン、銅酸
イオン、スズ酸イオン、鉄酸イオン、クロム酸イオン、
マンガン酸イオン、タングステン酸イオン、ビスマス酸
イオン、バナジウム酸イオン、カドニウム酸イオン等が
挙げられる。
【００２１】本発明の排水中の重金属含有イオンの除去
方法は、Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物と、酸
化カルシウム又は水酸化カルシウムと、排水中の重金属
含有イオンを接触させハイドロカルマイトを析出させる
と同時に、該ハイドロカルマイト結晶中に重金属イオン
含有イオンを捕捉し、次式（１）； ｍ｛(Ca)X (M1)1-X ｝O ・｛（Al）y (M2)1-y ｝2O3 ・X2/n・ｌH2O （１） （式中、Ｍ1 は２価の重金属イオン、Ｍ2 は３価の重金
属イオン、ＸはOH- 又は重金属のオキシ酸のアニオン、
ｍは２〜４の数、ｎはアニオンの価数、ｘは０＜ｘ＜
１、０＜ｙ＜１、ｌは２０以下を示す。）で表される無
機アニオン交換体を形成し、更に該無機アニオン交換体
を固液分離するものである。
方法は、Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物と、酸
化カルシウム又は水酸化カルシウムと、排水中の重金属
含有イオンを接触させハイドロカルマイトを析出させる
と同時に、該ハイドロカルマイト結晶中に重金属イオン
含有イオンを捕捉し、次式（１）； ｍ｛(Ca)X (M1)1-X ｝O ・｛（Al）y (M2)1-y ｝2O3 ・X2/n・ｌH2O （１） （式中、Ｍ1 は２価の重金属イオン、Ｍ2 は３価の重金
属イオン、ＸはOH- 又は重金属のオキシ酸のアニオン、
ｍは２〜４の数、ｎはアニオンの価数、ｘは０＜ｘ＜
１、０＜ｙ＜１、ｌは２０以下を示す。）で表される無
機アニオン交換体を形成し、更に該無機アニオン交換体
を固液分離するものである。
【００２２】前記ハイドロカルマイトは代表的な無機ア
ニオン交換体であることから、例えば、ＮＯ2 - 、ＮＯ
3 - 、ＳＯ4 2- 、ＳＯ3 - 、Ｓ2 Ｏ3 - 、Ｃｌ- 、
Ｂ- 、Ｂｒ- 、Ｉ- 、ＣｌＯ2 - 、Ｈ2 ＰＯ2 - 、ＨＰ
Ｏ2 2- 、ＨＰＯ2 2- 、ＨＢＯ3 -、Ｃ6 Ｈ4 （ＯＨ）Ｃ
Ｏ2 - 、ＣＨ3 ＣＯＯ- 、ＣＮ- 等のアニオンも捕捉吸
着できる。
ニオン交換体であることから、例えば、ＮＯ2 - 、ＮＯ
3 - 、ＳＯ4 2- 、ＳＯ3 - 、Ｓ2 Ｏ3 - 、Ｃｌ- 、
Ｂ- 、Ｂｒ- 、Ｉ- 、ＣｌＯ2 - 、Ｈ2 ＰＯ2 - 、ＨＰ
Ｏ2 2- 、ＨＰＯ2 2- 、ＨＢＯ3 -、Ｃ6 Ｈ4 （ＯＨ）Ｃ
Ｏ2 - 、ＣＨ3 ＣＯＯ- 、ＣＮ- 等のアニオンも捕捉吸
着できる。
【００２３】本発明の重金属含有イオン捕集機構は、例
えば、アルミナセメントと水酸化カルシウムを有効成分
とする吸着剤を用いた場合を例にとると、排水中でアル
ミナセメント中のＡｌ2 Ｏ3 と水酸化カルシウムの反応
により、次式； （２〜４）ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｃａ（ＯＨ）2 ・ｎＨ
2 Ｏ （式中、ｎは２０以下の数）で表される水酸基型ハイド
ロカルマイトが生成析出する過程で、析出するハイドロ
カルマイト結晶中に上記した重金属含有イオンが捕集さ
れる。捕集された重金属含有イオンは、前記一般式
（１）で表されるハイドロカルマイトとして存在してい
るものと考えられる。なお、予め調製した水酸基型ハイ
ドロカルマイトを排水中に添加しても、重金属含有イオ
ンの捕集量が小さく、本発明のような効果が得られな
い。
えば、アルミナセメントと水酸化カルシウムを有効成分
とする吸着剤を用いた場合を例にとると、排水中でアル
ミナセメント中のＡｌ2 Ｏ3 と水酸化カルシウムの反応
により、次式； （２〜４）ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｃａ（ＯＨ）2 ・ｎＨ
2 Ｏ （式中、ｎは２０以下の数）で表される水酸基型ハイド
ロカルマイトが生成析出する過程で、析出するハイドロ
カルマイト結晶中に上記した重金属含有イオンが捕集さ
れる。捕集された重金属含有イオンは、前記一般式
（１）で表されるハイドロカルマイトとして存在してい
るものと考えられる。なお、予め調製した水酸基型ハイ
ドロカルマイトを排水中に添加しても、重金属含有イオ
ンの捕集量が小さく、本発明のような効果が得られな
い。
【００２４】上記操作により、排水中の重金属含有イオ
ンは、ハイドロカルマイト結晶中に捕集され、難不溶性
の重金属含有ハイドロカルマイトとして析出し、この析
出物を処理水から公知の固液分離手段、例えば脱水機、
濾過器等により、容易に固液分離することができる。こ
こで用いる脱水機の種類としては、特に限定はなくフィ
ルタープレス、ベルトプレス、スクリュープレス等の固
形物と液体を分離できる機器であればよいが、脱水率の
高いものが特に望ましい。
ンは、ハイドロカルマイト結晶中に捕集され、難不溶性
の重金属含有ハイドロカルマイトとして析出し、この析
出物を処理水から公知の固液分離手段、例えば脱水機、
濾過器等により、容易に固液分離することができる。こ
こで用いる脱水機の種類としては、特に限定はなくフィ
ルタープレス、ベルトプレス、スクリュープレス等の固
形物と液体を分離できる機器であればよいが、脱水率の
高いものが特に望ましい。
【００２５】また、本発明は、上記方法により固液分離
した固形物である前記（１）式で表される難不溶性の無
機アニオン交換体を排水から回収するものである。回収
された重金属含有ハイドロカルマイトは、酸やアルカリ
により再び重金属イオンを溶出する心配がなく、また、
重金属含有ハイドロカルマイトは、無機アニオン交換体
であると共に、層間化合物としての特性も合わせ持つこ
とから、例えば、コンクリート着色剤、樹脂添加剤、コ
ンクリート又は塗料等の防錆剤、抗菌剤、触媒等の機能
性材料等として再利用することができ、更に回収された
当該重金属含有ハイドロカルマイトを加圧下又は減圧下
で結晶化処理することにより、より高性能な機能性材料
として再利用することもできる。
した固形物である前記（１）式で表される難不溶性の無
機アニオン交換体を排水から回収するものである。回収
された重金属含有ハイドロカルマイトは、酸やアルカリ
により再び重金属イオンを溶出する心配がなく、また、
重金属含有ハイドロカルマイトは、無機アニオン交換体
であると共に、層間化合物としての特性も合わせ持つこ
とから、例えば、コンクリート着色剤、樹脂添加剤、コ
ンクリート又は塗料等の防錆剤、抗菌剤、触媒等の機能
性材料等として再利用することができ、更に回収された
当該重金属含有ハイドロカルマイトを加圧下又は減圧下
で結晶化処理することにより、より高性能な機能性材料
として再利用することもできる。
【００２６】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって本発明を制限する
ものではない。 実施例１ （排水）プリント基板の洗浄に用いられたｐＨ０．３の
排水を使用した。その主たる重金属イオン濃度を表１に
示す。 （重金属含有イオン補集剤の調製）Ａｌ2 Ｏ3 ５２．３
９重量％、ＣａＯ３６．４重量％を含有するアルミナセ
メント１０００ｇに消石灰６７４ｇを配合し、均一組成
となるよう充分に攪拌して混合し、重金属含有イオン捕
集剤Ａを調製した。 （排水から重金属含有イオンを除去する方法）前記の排
水１００ｍｌに消石灰を加えて、ｐＨを２に調製した
後、室温下に前記重金属含有イオン捕集剤Ａを５ｇ添加
した。その際、若干の発熱を伴い、液温が４５℃まで上
昇し、そのままの温度で４時間攪拌した。その後、ｐＨ
を測定したところｐＨ９であった。次いで、ブフナーに
て処理液を固液分離し、ろ液と濾過物（固形物）を得
た。 （ろ液及び濾過物の分析）ろ液中の濾過液中の各重金属
イオン濃度をＩＣＰにて定量分析した。その結果を表１
に示した。なお、表１中のＮ．Ｄ．は検出限界０．０１
ｐｐｍ以下であることを示す。
説明するが、これは単に例示であって本発明を制限する
ものではない。 実施例１ （排水）プリント基板の洗浄に用いられたｐＨ０．３の
排水を使用した。その主たる重金属イオン濃度を表１に
示す。 （重金属含有イオン補集剤の調製）Ａｌ2 Ｏ3 ５２．３
９重量％、ＣａＯ３６．４重量％を含有するアルミナセ
メント１０００ｇに消石灰６７４ｇを配合し、均一組成
となるよう充分に攪拌して混合し、重金属含有イオン捕
集剤Ａを調製した。 （排水から重金属含有イオンを除去する方法）前記の排
水１００ｍｌに消石灰を加えて、ｐＨを２に調製した
後、室温下に前記重金属含有イオン捕集剤Ａを５ｇ添加
した。その際、若干の発熱を伴い、液温が４５℃まで上
昇し、そのままの温度で４時間攪拌した。その後、ｐＨ
を測定したところｐＨ９であった。次いで、ブフナーに
て処理液を固液分離し、ろ液と濾過物（固形物）を得
た。 （ろ液及び濾過物の分析）ろ液中の濾過液中の各重金属
イオン濃度をＩＣＰにて定量分析した。その結果を表１
に示した。なお、表１中のＮ．Ｄ．は検出限界０．０１
ｐｐｍ以下であることを示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】実施例２ 実施例１で用いた排水１００ｍｌに消石灰を加えてｐＨ
を４．１０に調製した後、実施例１で調製した前記重金
属含有イオン捕集剤Ａを排水の温度を２０℃に保持しな
がら、徐々に１０ｇ添加した。次いで、２０℃に保持し
たまま３０分間攪拌した。その後ｐＨを測定したとこ
ろ、ｐＨ１１．９であった。次いで、ブフナーに処理液
を固液分離し、ろ液と濾過物（固形分）を得た。次い
で、ろ液中の濾過液中の各重金属イオン濃度をＩＣＰに
て定量分析した。その結果を表２に示した。なお、表２
中のＮ．Ｄ．は検出限界０．０１ｐｐｍ以下であること
を示す。
を４．１０に調製した後、実施例１で調製した前記重金
属含有イオン捕集剤Ａを排水の温度を２０℃に保持しな
がら、徐々に１０ｇ添加した。次いで、２０℃に保持し
たまま３０分間攪拌した。その後ｐＨを測定したとこ
ろ、ｐＨ１１．９であった。次いで、ブフナーに処理液
を固液分離し、ろ液と濾過物（固形分）を得た。次い
で、ろ液中の濾過液中の各重金属イオン濃度をＩＣＰに
て定量分析した。その結果を表２に示した。なお、表２
中のＮ．Ｄ．は検出限界０．０１ｐｐｍ以下であること
を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【発明の効果】本発明の排水中の重金属含有イオンの除
去方法は、重金属含有イオンを室温近辺の温度で処理が
可能なため、簡易な操作で難不溶性の重金属含有ハイド
ロカルマイトを形成し、これを固液分離できるため工業
的に有利である。更に、回収された重金属含有ハイドロ
カルマイトは、アニオン交換体と層間化合物の両方の特
性を合わせ持つことから、例えば、コンクリート着色
剤、樹脂添加剤、コンクリート又は塗料等の防錆剤、抗
菌剤、触媒等の機能性材料等として再利用することがで
きる。
去方法は、重金属含有イオンを室温近辺の温度で処理が
可能なため、簡易な操作で難不溶性の重金属含有ハイド
ロカルマイトを形成し、これを固液分離できるため工業
的に有利である。更に、回収された重金属含有ハイドロ
カルマイトは、アニオン交換体と層間化合物の両方の特
性を合わせ持つことから、例えば、コンクリート着色
剤、樹脂添加剤、コンクリート又は塗料等の防錆剤、抗
菌剤、触媒等の機能性材料等として再利用することがで
きる。
フロントページの続き (72)発明者 金田 嘉郎 東京都江東区亀戸９丁目11番１号 日本化 学工業株式会社研究開発本部内 Ｆターム(参考） 4D038 AA08 AB67 AB68 AB72 AB83 BB13 BB17
Claims (5)
- 【請求項１】 Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物
と、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと、排水中の
重金属含有イオンとの接触によりハイドロカルマイトを
析出させ、該ハイドロカルマイトを固液分離することに
より排水中の重金属イオンを除去する方法。 - 【請求項２】 Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物
と、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと、排水中の
重金属含有イオンとの接触によりハイドロカルマイトを
析出させると同時に、該ハイドロカルマイト結晶中に重
金属イオン含有イオンを捕捉し、得られた重金属含有ハ
イドロカルマイト析出物を固液分離することにより、排
水から下記一般式（１）； ｍ｛(Ca)X (M1)1-X ｝O ・｛（Al）y (M2)1-y ｝2O3 ・X2/n・ｌH2O （１） （式中、Ｍ1 は２価の重金属イオン、Ｍ2 は３価の重金
属イオン、ＸはOH- 又は重金属のオキシ酸のアニオン、
ｍは２〜４の数、ｎはアニオンの価数、ｘは０＜ｘ＜
１、０＜ｙ＜１、ｌは２０以下を示す。）で表される無
機アニオン交換体を回収する方法。 - 【請求項３】 前記Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混
合物、及び前記酸化カルシウム又は水酸化カルシウム
は、前記Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混合物と、前
記酸化カルシウム又は水酸化カルシウムとの混合物とし
て排水中に添加されるものである請求項２記載の無機ア
ニオン交換体を回収する方法。 - 【請求項４】 前記Ａｌ2 Ｏ3 成分を含む化合物又は混
合物の配合割合が、酸化カルシウム又は水酸化カルシウ
ムの１モルに対し、０．０５〜Ｏ．９５モルのＡｌ2 Ｏ
3 となるような比率である請求項３記載の無機アニオン
交換体を回収する方法。 - 【請求項５】 前記接触は、５℃以上５０℃未満の温度
で行われることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１
項に記載の無機アニオン交換体を回収する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068729A JP2001252675A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 排水中の重金属イオンの除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068729A JP2001252675A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 排水中の重金属イオンの除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001252675A true JP2001252675A (ja) | 2001-09-18 |
Family
ID=18587740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000068729A Pending JP2001252675A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 排水中の重金属イオンの除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001252675A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007077779A1 (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-12 | Toagosei Co., Ltd. | 硫酸イオン無機捕捉剤、無機捕捉組成物並びにそれらを用いた電子部品封止用樹脂組成物、電子部品封止材、電子部品、ワニス、接着剤、ペーストおよび製品 |
| JP2013075260A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Mitsubishi Materials Corp | フッ素および有害物質を除去する処理方法と処理装置 |
| JP2013075261A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Mitsubishi Materials Corp | 有害物質を除去する処理方法および処理装置 |
| JP2013082926A (ja) * | 2005-12-20 | 2013-05-09 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 重金属イオン捕集材および重金属イオンの捕集方法 |
| CN112337511A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-09 | 深圳信息职业技术学院 | 一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法 |
| CN114797758A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-07-29 | 青岛科技大学 | 一种高温脱氯剂及其制备方法 |
| CN116495840A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-28 | 北京化工大学 | 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法 |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000068729A patent/JP2001252675A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013082926A (ja) * | 2005-12-20 | 2013-05-09 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 重金属イオン捕集材および重金属イオンの捕集方法 |
| WO2007077779A1 (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-12 | Toagosei Co., Ltd. | 硫酸イオン無機捕捉剤、無機捕捉組成物並びにそれらを用いた電子部品封止用樹脂組成物、電子部品封止材、電子部品、ワニス、接着剤、ペーストおよび製品 |
| JP2013075260A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Mitsubishi Materials Corp | フッ素および有害物質を除去する処理方法と処理装置 |
| JP2013075261A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Mitsubishi Materials Corp | 有害物質を除去する処理方法および処理装置 |
| CN112337511A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-09 | 深圳信息职业技术学院 | 一种阳离子交换剂和除去废水中的重金属离子的方法 |
| CN114797758A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-07-29 | 青岛科技大学 | 一种高温脱氯剂及其制备方法 |
| CN116495840A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-28 | 北京化工大学 | 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法 |
| CN116495840B (zh) * | 2023-06-20 | 2023-09-15 | 北京化工大学 | 一种二氧化铅电极及其制备方法和应用、电解耦合超稳矿化处理含重金属废水的方法 |
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