JP2002239525A

JP2002239525A - 土壌中の物質の分離方法

Info

Publication number: JP2002239525A
Application number: JP2001039472A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nihei; 裕之二瓶
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】土壌中に存在する重金属類や塩類などの物質
を効率的に土壌から分離する方法を提供すること。【解決手段】溶媒に溶解状態で土壌中に存在する対象
物質を土壌と分離する方法であって、土壌中に前記溶媒
とは異なる流体を通過させ、土壌中の前記溶媒を該流体
と置換することにより、対象物質を前記溶媒とともに、
または対象物質を前記流体中に移行させて該流体ととも
に、土壌から分離することを特徴とする、土壌中の物質
の分離方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌中の物質の分
離方法に関し、より詳細には土壌中に存在する重金属
類、塩類等の物質を土壌から効率よく分離する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】土壌中に含まれる重金属類等の汚染物質
を土壌から分離する方法として、電気浸透法、水蒸気加
熱法、塩化揮発法などの方法が知られている。また、最
近では土壌に水を加えてスラリー化し、そこに捕集剤等
を加えた後、浮遊選鉱する方法（特開平１１−１０１３
１号公報）が提案されている。しかし、この方法は、分
離対象となる重金属類と気泡との接触面積を大きくとる
必要があるため、処理土壌濃度を１体積％以下とする必
要があり、大量の土壌を処理するには装置規模を大きく
せざるを得ず、大量の排水の処理も必要である。また、
同様に接触面積を大きくするため、前処理として土壌粒
子径を１００μｍ以下に粉砕、分級する必要があった。

【０００３】また、特開平１０−１１８６０９号公報で
は、超臨界流体によって飛灰から重金属類を抽出して分
離回収する方法が開示されている。しかし、この方法
は、大量の水を投入して被処理物（飛灰）を液状にして
超臨界流体と接触させ、抽出を行うものであるため、土
壌のような大量の被処理物を処理するには適さない。ま
た、重金属の抽出後は、被処理物と大量の水分が混合し
た状態となるため、被処理物と水分を分離する必要があ
るとともに、大量の排水を処理しなければならず、後処
理の煩雑さや経済性の点でも土壌処理には適さない方法
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、土壌中に存
在する重金属類や塩類などの物質を効率的に土壌から分
離できる方法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の土壌中の物質の分離方法の発明
（以下、「第一発明」と記すことがある）は、溶媒に溶
解状態で土壌中に存在する対象物質を土壌と分離する方
法であって、前記溶媒とは異なる流体を土壌中に浸透さ
せ、土壌中の前記溶媒を該流体と置換することにより、
対象物質を前記溶媒とともに土壌から分離することを特
徴とする。

【０００６】この第一発明によれば、土壌中に流体を浸
透させ、土壌中の溶媒を流体に置換するため、土壌中の
対象物質を選択的に、かつ効率良く分離できる。また、
分離処理と同時に土壌を脱水し、乾燥することができる
ため処理工程数を減少させることができる。さらに、１
０体積％以上の土壌濃度でも処理が可能であるので、従
来法に比べ単位処理土壌重量当りの処理体積を減少させ
ることができ、設備の縮小化を図ることが可能であると
ともに、使用水量および排液処理量をいずれも低減で
き、処理コストも低下させ得る。また、前処理としての
粉砕処理を省略もしくは簡素化できるので付帯設備を縮
小できる。さらに、複合汚染土壌のように対象物質が二
以上存在する場合も同時に処理することが可能である。

【０００７】また、請求項２に記載の土壌中の物質の分
離方法の発明（以下、「第二発明」と記すことがある）
は、溶媒に溶解状態で土壌中に存在する対象物質を土壌
と分離する方法であって、溶解状態の前記対象物質を捕
集剤により捕集した後、前記溶媒とは異なる液体を土壌
中に浸透させ、土壌中の前記溶媒を該液体と置換すると
ともに、対象物質を前記溶媒とともに、または前記液体
中に移行させて該液体とともに土壌から分離することを
特徴とする。この第二発明によれば、請求項１と同様の
作用効果に加え、液体を通過させる前に溶解状態の対象
物質を捕集剤により捕集する処理を含むため、該液体と
ともに対象物質が流出しやすくなるほか、流出後に対象
物質を回収する場合に液体との分離操作が容易になる。

【０００８】請求項３に記載の土壌中の物質の分離方法
の発明は、請求項１において、土壌から排出された洗浄
排液に捕集剤を添加し、対象物質を回収することを特徴
とする。この特徴によれば、土壌から排出された洗浄排
液に捕集剤を添加することにより、溶媒とともに排出さ
れた重金属類の回収が容易になる。

【０００９】請求項４に記載の土壌中の物質の分離方法
の発明は、請求項１または３において、土壌通過後の前
記流体の圧力および／または温度を変化させて気化せし
め、回収した後、循環使用することを特徴とする。この
特徴によれば、土壌通過後の流体の圧力および／または
温度を変化させて気化せしめ、回収して循環使用するた
め、従来法に比べ使用水量および排液処理量を大幅に低
減することができ、処理コストも低下させ得る。

【００１０】請求項５に記載の土壌中の物質の分離方法
の発明は、請求項１または３において、前記流体が常温
付近での圧力変化により気体−液体間で相変化をする性
質を持つ物質であることを特徴とする。この特徴によれ
ば、常温付近での圧力変化により気体−液体間で相変化
をする性質を持つ物質を使用するため、土壌通過後に相
変化を利用しての回収、循環使用が容易となる。

【００１１】請求項６に記載の土壌中の物質の分離方法
の発明は、請求項２において、土壌通過後の前記液体の
圧力および／または温度を変化させて気化せしめ、回収
した後、循環使用することを特徴とする。この特徴によ
れば、請求項２記載の発明において、請求項４と同様の
作用効果が得られる。

【００１２】請求項７に記載の土壌中の物質の分離方法
の発明は、請求項２において、前記液体が常温付近での
圧力変化により気体−液体間で相変化をする性質を持つ
物質であることを特徴とする。この特徴によれば、請求
項２記載の発明において、請求項５と同様の作用効果が
得られる。

【００１３】請求項８に記載の土壌中の物質の分離方法
の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項において、
前処理として、土壌中の対象物質を溶解させる処理を含
むことを特徴とする。この特徴によれば、土壌中の対象
物質を溶解させる処理を含むため、土壌中の対象物質が
十分な溶解状態にない場合でも溶解させることにより、
土壌の状態に関わらず実効性の高い分離が可能になる。

【００１４】請求項９に記載の土壌中の物質の分離方法
の発明は、請求項１ないし８のいずれか１項において、
前記対象物質が重金属類であることを特徴とする。この
特徴によれば、対象物質が重金属類であるため、重金属
類に汚染された土壌からの重金属類の除去または回収が
可能になり、土壌浄化方法として利用価値が高い。

【００１５】請求項１０に記載の土壌中の物質の分離方
法の発明は、請求項１ないし８のいずれか１項におい
て、前記対象物質が塩類であることを特徴とする。この
特徴によれば、対象物質が塩類であるため、塩害の生じ
た土地などの土壌からの塩類の除去または回収が可能に
なる。

【００１６】請求項１１に記載の土壌中の物質の分離方
法の発明は、請求項１、３、４、５または８において、
前記流体が液体二酸化炭素であることを特徴とする。こ
の特徴によれば、流体が二酸化炭素であるため、土壌通
過後に減圧、昇温などの条件操作によって気化させるこ
とにより、対象物質や洗浄排液との分別回収および循環
再利用が容易に行える。

【００１７】請求項１２に記載の土壌中の物質の分離方
法の発明は、請求項２、６、７または８において、前記
液体が液体二酸化炭素であることを特徴とする。この特
徴によれば、請求項２、６、７または８において請求項
１１と同様の作用効果が得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明方法は、土壌中の溶媒に溶
解状態で存在する対称物質を、該溶媒とは異なる流体ま
たは液体を土壌に浸透させて、土壌中の溶媒を流体また
は液体で置換することにより、対象物質を溶媒とともに
排出し、または対象物質を前記液体中に移行させること
により対象物質の分離を行うものである。

【００１９】本発明分離方法を適用できる対象物質に
は、土壌中に存在する各種の汚染物質や有用物質が含ま
れ、溶媒に溶解可能であれば特にその種類は問わない。
対象物質としては、例えば、重金属類、無機化合物（還
元性無機化合物を含む）、塩類、油分、有機塩素化合
物、農薬、揮発性炭化水素等を挙げることができる。よ
り具体的には、重金属類としては、例えば鉛、水銀、カ
ドミウム、砒素、セレン、６価クロム、鉄、亜鉛等、無
機化合物としては、例えば、シアン、フッ素化合物、ホ
ウ素化合物、硝酸もしくは亜硝酸性窒素を含む化学物質
等、塩類としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カル
シウム、塩化マグネシウム等、油分としては例えば、重
油、工業用油（潤滑油、切削油など）等、有機塩素系化
合物としては、例えば、ダイオキシン類、ＰＣＢ類等の
難揮発性有機塩素化合物ほか、ジクロロメタン、ジクロ
ロエチレン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン等
の揮発性有機塩素系化合物、農薬としては、例えば有機
燐化合物、チウラム、シマジン、チオベンカルブ等、揮
発性炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、
フェノール類等を挙げることができ、二種以上の対象物
質が存在する複合汚染土壌にも適用できる。

【００２０】本発明において、「溶媒に溶解状態」と
は、対象物質が溶媒に溶解した溶液の状態（例えば、重
金属類や塩類が水に溶解した状態など）のほか、対象物
質が溶媒と混和した状態（例えば、油分が有機溶媒と混
和した状態）または懸濁した状態などが含まれる。ここ
で、溶媒となりうるものは、対象物質の種類によって異
なる。例えば、対象物質が塩類の場合には水を、対象物
質が油の場合は有機溶媒を、それぞれ溶媒とすることが
できる。また、対象物質が重金属類の場合にも、必要に
応じて前処理として酸を添加して溶解させることによ
り、水を溶媒とすることができる。

【００２１】第一発明における流体としては、液体や超
臨界流体等が例示される。また、流体には溶媒とは異な
る物質を使用し、溶媒に対する親和性の高いものあるい
は低いもの（すなわち、溶媒と混和等しないもの）を適
宜使い分けることができる。使用する流体の種類は、対
象物質や溶媒の種類によって異なり、例えば溶媒が水の
場合には、流体として液体二酸化炭素（液体ＣＯ₂）、
液体エタン（液体Ｃ₂Ｈ ₆）、液体トリフルオロメタン
（液体ＣＦ₃Ｈ）等の液体のほか、超臨界水、超臨界二
酸化炭素（超臨界ＣＯ₂）、超臨界エタン（超臨界Ｃ₂Ｈ
₆）、超臨界トリフルオロメタン（超臨界ＣＦ₃Ｈ）等が
例示できる。また、第二発明における液体には、上記第
一発明で挙げた液体が使用できる。

【００２２】第一発明で使用する流体または第二発明で
使用する液体（以下、これらを「流体等」と総称するこ
とがある）は、対象物質（重金属類など）の種類に対応
して、１種類あるいは２種類以上を選択して使用する。

【００２３】本発明では、土壌通過後の対象物質との分
離を容易にするため、土壌通過後の流体等の圧力および
／または温度を変化させて気化せしめ、対象物質や洗浄
排液から分離・回収した後、再使用することが好まし
く、この観点から、特に常温付近での圧力変化により気
体−液体間で相変化をする性質を持つ液体を用いること
が好ましい。かかる性質の液体としては、上記した液体
ＣＯ₂、液体Ｃ₂Ｈ₆、液体ＣＦ₃Ｈ等の液体を挙げること
ができる。

【００２４】土壌に流体等を浸透させ、土壌中を通過さ
せる際の条件は、以下のようにすることが好ましい。処
理土壌の濃度としては、１〜５０体積％（ｍ³−土壌／
ｍ³−溶媒を示す。以下同じ）とすることができ、１０
〜２０体積％が好ましい。このように本発明では、１０
体積％以上の高い濃度の土壌でも処理できる点で従来法
に比べて各段に有利である。

【００２５】土壌に流体等を浸透させ、通過させる際に
は、使用する流体等の種類に応じて適宜加圧下で行うこ
とができる。例えば流体等として液体ＣＯ₂を用いる場
合には、３５〜８０ｋｇ／ｃｍ²程度とすることがで
き、特に５０〜７０ｋｇ／ｃｍ²が好ましい。この範囲
であれば、常温付近でＣＯ₂は液体ＣＯ₂となるので、消
費エネルギー効率の点で有利である。

【００２６】流体等を土壌に浸透させ、通過させるとき
の温度は、例えば流体等として液体ＣＯ₂を用いる場合
には、２８３〜２９０Ｋ程度とすることが好ましい。こ
の範囲であれば、常温との差が小さいので、消費エネル
ギーが少なく、温度制御が容易である。流体等を土壌中
に浸透、通過させる速度は、土壌や対象物質の性質に応
じて適宜決定することが好ましい。

【００２７】流体等による置換が完了したかどうかは、
回収槽に回収される溶媒の量および溶媒の流出停止によ
って判断することができる。

【００２８】本発明は、土壌中の溶媒を流体等で実質的
に置換することにより、溶媒に溶解状態にあった対象物
質を土壌中に存在し得ないようにして土壌からの対象物
質の分離を行うものであるため、溶媒と流体等とを必ず
しも完全に置換する必要はなく、大部分の溶媒が流体等
に置き換わった状態であればよい。

【００２９】第二発明では、土壌中に液体を浸透、通過
させる前に土壌中に対象物質を捕集するための捕集剤を
添加することが必要である。捕集剤としては、対象物質
が重金属類である場合は、高分子重金属捕集剤を用いる
ことが好ましく、その例としては、イミノ二酢酸型、イ
ミノプロピオン酸型、エチレンジアミン三酢酸型、アミ
ノリン酸型、アミドキシム型、リン酸型、ポリアミン
型、チオール型、ジチオカルバミン酸型、チオ尿素型等
の無機物質／有機物質をキレート形成基として持つキレ
ート化剤を挙げることができる。捕集剤の添加量は、捕
集剤の種類や土壌中の重金属類等の含有率に応じて適宜
設定できる。

【００３０】また、捕集剤を添加する場合には、予め対
象物質に適合する捕集剤が機能するｐＨ範囲にしておく
ため、必要に応じてｐＨ調整液を加えてｐＨ調整を行う
ことが好ましい。例えば、重金属捕集剤としてキレート
化剤を用いる場合には、ｐＨ６〜８程度とすることが好
ましい。なお、第二発明において、液体の通過前にｐＨ
調整液を加えて捕集剤が機能するｐＨ範囲に調整を行う
段階で、土壌中に溶解していた重金属類が析出してくる
場合には、第二発明方法によらず、第一発明に従って実
施する方が好ましい。

【００３１】また、流体を浸透させる前に捕集剤を必要
としない第一発明において、対象物質が重金属類である
場合には、重金属類と溶媒との分離を容易ならしめるた
め、第二発明と同様の捕集剤を土壌から排出された洗浄
排液に添加した後、さらに凝集剤を添加することが好ま
しい。ここで凝集剤としては、重金属固定フロックを凝
集させることができる限り特に制約はなく、例えば、ポ
リ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の無機系凝集
剤や、カチオン性、アニオン性、両性またはノニオン性
の有機高分子凝集剤等を使用することができる。凝集剤
の添加量は、使用する凝集剤の種類、重金属類の固定に
使用する重金属捕集剤の種類、重金属類の含有率などに
よって適宜設定できる。

【００３２】本発明では、流体等を通過させる前に、土
壌や対象物質の種類や状態に応じて、例えば、粉砕処
理、土壌への溶媒の添加、溶解処理などの前処理を行う
ことができる。例えば、重金属類による汚染土壌では、
重金属類の溶解度は土壌ｐＨに大きく依存し、重金属類
は微粒子状の細かい沈殿物として土壌粒子が集合した団
粒構造の外部あるいは内部に存在したり、土壌粒子表面
で陽イオンとして吸着されているなど、土壌の種類によ
り存在状態が異なる。また、重金属類の存在形態も、例
えば、炭酸塩、水酸化物、酸化物等、重金属類の種類に
より異なり、重金属類が粉末の状態で混在している場合
もある。このような土壌および重金属類の種類や状態に
対応するため、洗浄処理条件を変化させることが適切で
ある。

【００３３】粉砕処理は、土壌と重金属類との接触面積
を増加させる目的で必要に応じて行われる。本発明で
は、土壌の種類や土壌の状態、対象物質の量などに応じ
て粉砕処理を行うことが可能であるが、粉砕処理を行う
場合でも、例えば、数ｍｍ程度の粗粉砕でよい。

【００３４】溶媒の添加は任意であり、処理対象となる
土壌の状態や対象物質の種類に応じて実施できる。例え
ば、対象物質が塩類等の水溶性物質（重金属類のように
酸処理によって溶解する場合も含む）であれば、処理土
壌の水分量が多い場合には溶媒の添加は不要であるが、
水分量が少ない場合には、前記土壌濃度となるように適
量の溶媒（水）を添加して溶解状態を高めることが可能
である。また、対象物質が油やダイオキシン類等である
場合には、例えば、トルエン、アセトン、メタノール等
の親油性溶媒を添加することができる。

【００３５】溶解処理は、必要に応じて土壌中に存在す
る対象物質を十分な溶解状態にするための任意である。
例えば、対象物質が重金属類であれば、酸処理により水
などの溶媒に溶解させることができる。ここで、重金属
類を溶解可能な酸としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸、
酢酸等を挙げることができ、対称物質となる重金属類の
種類や濃度に対応して、酸の種類や添加量を決定するこ
とができる。

【００３６】流体等を通過させた後の土壌は、必要に応
じて後処理として空気を通過させて残存する流体等を排
出させることができる。本発明方法によって処理された
後の土壌は、含水率が数％と乾燥状態に近く、そのまま
浄化土壌として利用できる。

【００３７】以下、本発明の分離方法を図面により説明
する。図１および図２は、重金属類を対象物質とした場
合の処理方法を示すフローチャートである。図中、破線
で囲んだ処理は任意である。

【００３８】図１では、まず処理対象となる重金属類を
含有した土壌を洗浄機に投入し、必要に応じて前処理と
して粉砕処理、水分添加、酸処理を行う。

【００３９】前記のとおり粉砕処理は、土壌と重金属類
との接触面積を増加させる目的で必要に応じ行われる。
水分添加は、対象物質である重金属類を溶解状態にする
ための溶媒を供給するものであり、処理対象土壌の含水
量が高い場合にはこの操作は不要となる。また、酸処理
は、土壌中の重金属類を溶解させる目的で酸を添加する
ものであり、土壌の状態に応じて実施する。

【００４０】以上の前処理の後、土壌を分離塔に移し、
土壌中に流体として液体ＣＯ₂を浸透させ、土壌中を通
過させて土壌中の溶媒（ここでは、水）と置換する。液
体ＣＯ₂を浸透、通過させる際には、液体ＣＯ₂が定常的
に、かつ均一に分離塔内を流れるように、および、押し
出し流れを形成するようにすることが好ましい。

【００４１】液体ＣＯ₂の置換が完了すると、浄化土
壌、液体ＣＯ₂および洗浄排液に区分される。液体ＣＯ₂
は、減圧および／または昇温により気体ＣＯ₂に変化さ
せて分別回収し、再度圧力や温度を調整することにより
液体ＣＯ₂に変化させて循環再使用することが可能とな
る。

【００４２】土壌から排出される洗浄排液（ここでは洗
浄排水）は、溶媒成分（ここでは水）中に重金属類と各
種の土壌成分を含有する。この洗浄排液は、必要に応じ
てｐＨを調整し、高分子捕集剤および凝集剤を添加する
ことにより、溶解状態で含まれている重金属類を固定、
分離して、回収した後、排液処理を行い、再び循環再使
用することができる。

【００４３】図２は、液体ＣＯ₂を通過させる前に高分
子捕集剤による捕集を行う態様を示すフローチャートで
ある。前処理は図１と同様に行うことができる。前処理
後、引き続き洗浄機内で対象重金属類に適合する高分子
捕集剤が機能するｐＨ範囲に調整した後、高分子捕集剤
を添加する。なお、この段階で溶解状態にある重金属類
が再度析出する場合には、ｐＨ調整液および高分子重金
属類捕集剤の添加は行わずに、図１に示す方法で処理を
行う方がよい。液体ＣＯ₂の浸透、通過および水分との
置換は、図１と同様に行うことができる。置換終了後の
排出物は、液体ＣＯ₂と、液体ＣＯ₂中に移行した捕集重
金属類と、洗浄排液とに分別される。液体ＣＯ₂は、温
度および／または圧力変化を加えて気化させることによ
り捕集重金属類と容易に分離され、循環再使用される。
捕集重金属類は回収され、洗浄排水は排水処理に付され
た後に、循環再使用される。

【００４４】ここで、本発明の分離方法の原理を図３、
図４により説明する。図３の（Ａ）〜（Ｄ）は、図１の
処理方法により土壌３０中で水４０と液体ＣＯ₂６０と
を置換させていく過程を時間を追って示している。
（Ａ）は、土壌中に重金属類５０が水４０に溶解状態で
存在している状態を示す。（Ｂ）は、液体ＣＯ₂６０を
浸透させ始めた段階を示し、（Ｃ）は、さらに時間が経
過した状態を示している。液体ＣＯ₂６０と水４０とは
混和しないため、液体ＣＯ₂６０に押されるようにしな
がら土壌３０中の水４０が移動し、水４０を溶媒として
溶解している重金属類５０も徐々に土壌から排出されて
いく。溶媒の置換が進むと、土壌３０中から実質的に水
４０が除去され、液体ＣＯ₂６０が充満していく。
（Ｄ）は、最後に空気８０を通過させることによって液
体ＣＯ₂６０を排出させている状態を示す。

【００４５】図４の（Ｅ）〜（Ｇ）は、液体ＣＯ₂６０
を浸透させる前に重金属捕集剤７０を添加して重金属類
５０の捕集を行う図２の処理方法による場合である。
（Ｅ）は、重金属捕集剤７０に捕集された重金属類５０
が土壌中で捕集、固定された状態を示す。（Ｆ）は液体
ＣＯ₂６０を浸透、通過させ始めた段階を示し、重金属
捕集剤７０に捕集された重金属類５０は、水４０に対す
る親和性よりも、液体ＣＯ₂６０に対する親和性の方が
高いため、水４０と同時には排出されず、（Ｇ）に示す
ように液体ＣＯ₂６０に移行して液体ＣＯ₂６０と共に排
出される。

【００４６】図５は、本発明分離方法を利用する土壌浄
化装置１の一例を模式的に示したものである。この土壌
浄化装置１は、主な構成として、洗浄機１１、二基の分
離塔１２および回収槽１３からなり、さらに、ここでは
流体等としての液体ＣＯ₂の循環経路２１、液体ＣＯ₂を
圧縮するための高圧ポンプ２２および熱交換器２３を備
えている。重金属類を含む汚染土壌は、先ず洗浄機１１
に投入され、必要な前処理や重金属捕集剤の添加を行っ
た後、分離塔１２に移され、液体ＣＯ₂の浸透、通過に
よる溶媒の置換が行われる。ここでは、液体ＣＯ₂を通
過させるため、分離塔１２は高圧容器を用いている。浄
化された土壌は分離塔１２から回収するとともに、捕集
重金属類と液体ＣＯ₂および洗浄排液は回収槽１３へ送
られ、ここで液体ＣＯ₂から気体ＣＯ₂への変換による捕
集重金属類の分離と、洗浄排水の排出が行われる。気体
ＣＯ₂は、循環経路２１を介して高圧ポンプ２２および
熱交換機２３へ送られ、液体ＣＯ₂として再利用され
る。

【００４７】以上、対象物質として重金属類を例にとり
説明したが、処理対称物質が塩類の場合も順じた処理工
程によって分離することができる。

【００４８】対象物質が重油等の油や、トリクロロエチ
レン、ダイオキシン類等の有機塩素系化合物のように油
性物質・親油性物質である場合には、適宜溶媒や流体等
を選択することによって本発明方法による分離が可能で
ある。例えば、対象物質が油である場合に、まず溶媒と
して油に対する親和性の高い有機溶媒を投入し、次に土
壌中に油に対する親和性の低い流体等を通過させて溶媒
との置換を行うことにより有機溶媒とともに油を排出さ
せることができる。

【００４９】本発明では対象物質の物性に応じて、流体
等として極性高いものや極性の低いものを区別して用い
たり、あるいは複数の処理対象物質に対応した数種類の
流体等を使い分けることにより、例えば、重金属類等の
水溶性物質と油等の水不溶性物質とを同時に土壌から分
離することが可能である。

【００５０】すなわち、対象物質Ｘ、Ｙを含む土壌に対
し、まず対象物質Ｘに対する親和性の高い溶媒Ａを投入
してＸを十分に溶解状態にしておき、次に、溶媒Ａとの
親和性が低く（混和しにくく）、かつ対象物質Ｙに親和
性が高い流体等Ｂを土壌に浸透、通過させて溶媒Ａと置
換して、溶媒Ａとともに溶解状態のＸを、次いで流体等
ＢとともにＹを、順次排出させることにより、それぞれ
分別して回収することができる。

【００５１】また、二つ以上の対象物質が存在する土壌
に対しては、条件を変化させながら本発明の分離方法を
繰り返し行うことも可能である。例えば、対象物質が重
金属類と塩類である場合に、まず、液体ＣＯ₂を浸透、
通過させて水分存在下で溶解状態にある塩類を水分とと
もに排出させ、液体ＣＯ₂の導入を一旦中断する。次い
で、土壌中の水分量を調整してから酸処理を行い、重金
属類を溶解状態にした後、再度液体ＣＯ₂を浸透、通過
させて重金属類を排出させることにより、共に水に対す
る溶解性を持つ塩類と重金属類のような二種以上の対象
物質を順次別々に分離回収できる。同様にして異なる二
種以上の重金属類を別々に分離させることも可能であ
る。

【００５２】

【実施例】次に実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれによって何ら制約されるもので
はない。実施例１湿潤シリカゲルを用い、ゲルを土壌、ゲル中の溶液を対
象物質（重金属類、塩類など）が溶解した土壌中の溶媒
と想定して、流体として液体ＣＯ₂を浸透、通過させる
モデル実験を行った。

【００５３】実験に用いた湿潤シリカゲルは、テトラエ
トキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄］、Ｈ₂Ｏ、エタノー
ルおよびＨＣｌを適量混合し、ゾル−ゲル法により調製
した。ここで、テトラエトキシシランは、ゲル構造体と
なる二酸化ケイ素（ＳｉＯ ₂）の原料であり、Ｈ₂Ｏは加
水分解のために用いられ、エタノールは均一な溶液を作
るための溶媒である。また、ＨＣｌは、加水分解、重合
反応を調節する触媒である。調製したアルコゲル（湿潤
ゲル中の溶媒がアルコールであるもの）中には、エタノ
ール、ＨＣｌ及び未反応のＨ₂Ｏが含まれる。

【００５４】図６は、ゲル中の溶媒の分離工程手順およ
び各工程における温度と圧力を示したものである。ま
ず、適当な大きさに切断したアルコゲルを分離槽内にセ
ットし、エタノールで分離槽全体を満たした後、蓋をす
る（図６中、工程番号１〜２）。分離槽の温度を室温か
ら２８３〜２９０Ｋまで冷却後、ガスＣＯ₂を送入し、
６０ｋｇ／ｃｍ²まで加圧する（同、工程番号２〜
３）。ここで、分離槽のガスＣＯ₂は、液体ＣＯ₂に相変
化する。この温度及び圧力を維持しつつ、液体ＣＯ₂を
流すことによってアルコゲル中と分離槽内のエタノール
を液体ＣＯ₂に置換し、押し出された溶媒を回収する
（同、工程番号３〜６）。液体ＣＯ₂によりアルコゲル
中のエタノールの置換が終了した後、液体ＣＯ₂を放出
し、大気圧まで減圧する（同、工程番号６〜７）。ここ
で、分離槽の液体ＣＯ₂はガスＣＯ₂に相変化するため、
ガスＣＯ₂を空気で置換することにより、溶媒が分離さ
れたドライゲルが得られた。

【００５５】このドライゲルの塩素量および含水率を測
定した結果、共にゼロであった。これにより、アルコゲ
ルよりＨＣｌおよびＨ₂Ｏ、エタノールが除去されたこ
とが確認できた。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、土壌中に流体等を浸
透、通過させ、土壌中の溶媒を流体等によって置換する
ため、土壌中の対象物質を選択的に、かつ効率良く分離
できる。また、分離処理と同時に土壌を脱水し、乾燥す
ることができるため処理工程数を減少させることができ
る。さらに、１０体積％以上の土壌濃度でも処理が可能
であるので、単位処理土壌重量当りの処理体積を減少さ
せることができ、大量処理または設備の縮小化を実現で
きるとともに、使用水量および排液処理量をいずれも低
減でき、処理コストも低下させ得る。また、前処理とし
ての粉砕処理を省略もしくは簡素化できるので付帯設備
を縮小できる。さらに、複合汚染土壌のように対象物質
が二以上存在する場合でも同時に処理することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るフローチャートで
ある。

【図２】本発明の一実施の形態に係るフローチャートで
ある。

【図３】本発明の分離方法の原理を模式的に示す図面で
ある。

【図４】本発明の分離方法の原理を模式的に示す図面で
ある。

【図５】本発明の分離方法に使用可能な装置の一例を示
す図面である。

【図６】実施例１の各工程における温度と圧力の状態を
示す図面である。

【符号の説明】

１土壌浄化装置１１洗浄機１２分離塔１３回収槽２１循環経路２２高圧ポンプ２３熱交換機３０土壌４０水５０重金属類６０液体ＣＯ₂ ７０重金属捕集剤８０空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０９Ｃ 1/02 Ｃ０９Ｋ 101:00 1/08 Ｂ０９Ｂ 5/00 ＺＡＢＳＣ０９Ｋ 17/02 3/00 ３０４Ｋ // Ｃ０９Ｋ 101:00 Ｆターム(参考） 4D004 AA41 AB02 AB03 AB06 AB07 CA13 CA39 CA40 CA47 CC06 CC11 4D017 AA01 AA13 BA13 CA13 CA17 4D056 AB03 AB11 AC21 AC24 BA05 BA11 BA16 CA15 CA20 CA21 EA03 4H026 AA01 AA07 AB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶媒に溶解状態で土壌中に存在する対象
物質を土壌と分離する方法であって、前記溶媒とは異なる流体を土壌中に浸透させ、土壌中の
前記溶媒を該流体と置換するとともに、対象物質を前記
溶媒とともに土壌から分離することを特徴とする、土壌中の物質の分離方法。
【請求項２】溶媒に溶解状態で土壌中に存在する対象
物質を土壌と分離する方法であって、溶解状態の前記対象物質を捕集剤により捕集した後、前記溶媒とは異なる液体を土壌中に浸透させ、土壌中の
前記溶媒を該液体と置換することにより、対象物質を前
記溶媒とともに、または前記液体中に移行させて該液体
とともに土壌から分離することを特徴とする、土壌中の物質の分離方法。
【請求項３】請求項１において、土壌から排出された
洗浄排液に捕集剤を添加し、対象物質を回収することを
特徴とする土壌中の物質の分離方法。
【請求項４】請求項１または３において、土壌通過後
の前記流体の圧力および／または温度を変化させて気化
せしめ、回収した後、循環使用することを特徴とする土
壌中の物質の分離方法。
【請求項５】請求項１または３において、前記流体が
常温付近での圧力変化により気体−液体間で相変化をす
る性質を持つ物質であることを特徴とする土壌中の物質
の分離方法。
【請求項６】請求項２において、土壌通過後の前記液
体の圧力および／または温度を変化させて気化せしめ、
回収した後、循環使用することを特徴とする土壌中の物
質の分離方法。
【請求項７】請求項２において、前記液体が常温付近
での圧力変化により気体−液体間で相変化をする性質を
持つ物質であることを特徴とする土壌中の物質の分離方
法。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１項におい
て、前処理として、土壌中の対象物質を溶解させる処理
を含むことを特徴とする土壌中の物質の分離方法。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれか１項におい
て、前記対象物質が重金属類であることを特徴とする土
壌中の物質の分離方法。
【請求項１０】請求項１ないし８のいずれか１項にお
いて、前記対象物質が塩類であることを特徴とする土壌
中の物質の分離方法。
【請求項１１】請求項１、３、４、５または８におい
て、前記流体が液体二酸化炭素であることを特徴とする
土壌中の物質の分離方法。
【請求項１２】請求項２、６、７または８において、
前記液体が液体二酸化炭素であることを特徴とする土壌
中の物質の分離方法。