JP2002316850A - 環境浄化型無機質材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セメント等の水硬性無機質材料にリン酸イオン
吸着能を付与することによってそれ自体環境を浄化する
機能を有する無機質材を提供する。 【解決する手段】水硬性無機質材料、好ましくはセメン
ト、より好ましくは高炉セメントに複合金属水酸化物を
配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環境浄化能として
溶液中のリン酸イオンを吸着する能力を有する無機質材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】湖沼の富栄養化に関して、藻類、微小生
物等の栄養源としてのリン及び窒素の除去が大きな問題
となっている。また近年、河川などの護岸工事などでは
自然型工法への転換が行われており、環境浄化に対する
関心が高まっている。

【０００３】この湖沼の富栄養化等の問題を解決するた
めには、原因となるリンや窒素を除去する必要がある。

【０００４】現在行われている対策としては、湖沼など
で葦原を広げる方法等であり、多くは生物による浄化方
法である。具体的には、湖沼の水から窒素を除去する方
法としては微生物の作用によって最終的には窒素ガスな
どとして空気中に拡散させる方法があるが、リンの場合
は窒素のようにガス化しないため、リンを蓄積した生物
を除去する必要がある。

【０００５】また、一方では自然型工法による護岸工事
などでは、植物をいかに早く生育させるかが課題として
残っている。さらには、吸着剤によりリンを吸着除去し
た場合には、リンを吸着した吸着剤自体が廃棄物となり
その処理方法が問題として残っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、セメント等
の水硬性無機質材料にリン酸イオン吸着能を付与するこ
とによってそれ自体が環境浄化機能を有する無機質材を
提供することを目的とする。より詳細には、本発明は、
現場で施工されるもの（湿式施工品）並びに工場で予め
成型製造されるもの（乾式施工品）のいずれの無機質材
をも対象とし、それぞれ各種の用途に応じた強度並びに
リン酸イオン吸着能を備えた無機質材を提供することを
目的とする。

【０００７】さらに本発明は、有害な物質や有機物をほ
とんど含まず、かつ再資源化が容易な無機質材を提供す
ることを目的とする。より詳細には、本発明は無機質材
から構成された環境負荷の低い環境浄化型無機質材であ
ってリン酸イオン吸着能を有するとともに、リン吸着後
は再生骨材などの土木・建築用資材として、また植物へ
のリン供給基材として再利用可能な無機質材を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
の達成を目指して日夜鋭意研究を重ねていたところ、セ
メント等の水硬性無機質材料、複合金属水酸化物及びフ
ィラーを組み合わせることによって所望のリン酸イオン
吸着能を備えた環境浄化型の無機質材が調製できること
を見出した。さらに、本発明者らは、水硬性無機質材料
の種類やそれに配合する複合金属水酸化物及びフィラー
の量を適宜調整することにより、各種用途に応じた強度
を備えながらも所望のリン酸イオン吸着能を有する無機
質材が調製できることを見出し、これによって、従来よ
り使用されている公知用途の無機質材にリン酸イオン吸
着能という環境浄化機能を付与することができること、
またかかる新たな機能の付与により、有害物質を含ま
ず、再生容易な低環境負荷材料である無機質材の用途を
さらに一層拡大することができることを確認した。さら
に本発明者らは、上記無機質材は高ｐＨ条件下でもその
リン酸イオン吸着能が低下しないことから、セメントや
コンクリート調製品として調製でき、またリン吸着後は
再生骨材などの土木・建築用資材として利用できること
を確認した。

【０００９】本発明は、かかる知見に基づいて完成され
たものである。

【００１０】すなわち本発明は、下記に掲げる環境浄化
型無機質材である： 項１．複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラ
ーを含有する環境浄化型無機質材。 項２．水硬性無機質材料がセメントである項１記載の環
境浄化型無機質材。 項３．複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性
無機質材料を２〜９００重量部及びフィラーを２〜９０
００重量部の割合で含有する項１又は２に記載の環境浄
化型無機質材。 項４．リンを吸着してなる項１乃至３のいずれかに記載
の環境浄化型無機質材。

【００１１】なお、本発明の環境浄化型無機質材は、少
なくとも複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィ
ラーを含むものであればよく、その形態を特に制限する
ものではない。例えば上記３成分を含有する粉状物、さ
らにこれに水を配合して調製されるペースト状物、これ
を乾燥固化してペレット状やその他所望の形状に成形さ
れてなる成形物がいずれも包含される。さらに成形物は
現場で施工されるもの（湿式施工品）、または工場等で
予め製造されるもの（乾式施工品）のいずれであっても
よい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる複合金
属水酸化物は、化学組成式（１） Ｍ_1-x ²⁺Ｍ_x ³⁺（ＯＨ^-）_2+x-y（Ａ_n ^-）_y/n （１） 〔式中、Ｍ²⁺はＭｇ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｚｎ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ｃａ
²⁺及びＣｕ²⁺からなる群から選ばれる少なくとも１種の
二価の金属イオンを示し、Ｍ³⁺はＡｌ³⁺及びＦｅ ³⁺から
なる群から選ばれる少なくとも１種の三価の金属イオン
を示し、Ａ^n-はｎ価のアニオンを示す。また、ｘは０．
１≦ｘ≦０．５の正数であり、ｙは０．１≦ｙ≦０．５
の正数であり、ｎは１または２である。〕で表される。

【００１３】ここでＭ²⁺で表される二価金属イオンとし
ては、前述するようにＭｇ²⁺、Ｎｉ ²⁺、Ｚｎ²⁺、Ｆ
ｅ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｃｕ²⁺等が挙げられるが、好ましくはＭ
ｇ²⁺、Ｃａ²⁺である。Ｍ³⁺で表される三価の金属イオン
としては、前述するようにＡｌ³⁺、Ｆｅ³⁺が挙げられる
が、好ましくはＡｌ³⁺である。

【００１４】Ａ^n-は、ｎ価のアニオン（ｎ＝１または
２）を示す。すなわち、Ａ^n-は、一価または二価のアニ
オンのみからなるか、一価のアニオンと二価のアニオン
の両者を含むものである。但し、二価のアニオンはモル
比で一価のアニオンより少ないのが好ましい。一価のア
ニオンとしては、例えばＯＨ^-、Ｃｌ^-、ＮＯ₂ ^-、Ｎ
Ｏ₃ ^-、Ｆ^-、Ｂｒ^-、ＨＣＯ₃ ^-等が例示できる。好ましく
はＣｌ^-である。二価のアニオンとしては、例えばＳＯ₄
^2-、ＣＯ₃ ^2-、ＳＯ₃ ^2-等が例示できるが、好ましくはＣ
Ｏ₃ ^2-である。

【００１５】ｘは、通常０．１≦ｘ≦０．５であるが、
好ましくは０．２≦ｘ≦０．４、より好ましくは０．２
≦ｘ≦０．３５である。

【００１６】ｙは、通常０．１≦ｙ≦０．５であるが、
好ましくは０．２≦ｙ≦０．４、より好ましくは０．２
≦ｙ≦０．３５である。

【００１７】本発明の一般式（１）の化合物において、
二価の金属イオンＭ²⁺及び三価の金属イオンＭ³⁺は、滴
定法で測定した値である。またｎ価のアニオンＡ^n-に関
しては、それが炭酸イオンである場合は滴定法で測定し
た値、Ｃｌ^-イオンである場合は塩化物イオン選択性電
極を装備したイオンメーターにより測定した値、炭酸イ
オン及びＣｌ^-イオンを除くＮＯ₂ ^-、ＮＯ₃ ^-、Ｆ^-、Ｂｒ
^-、ＨＣＯ₃ ^-等の一価のアニオン及びＳＯ₄ ^2-、ＳＯ₃ ^2-
等の二価のアニオンである場合は、イオンクロマトグラ
フィーにより測定した値である。なお、二価のアニオン
に関する「ｙ」の値は、上記方法により測定したモル数
をＡ^2-として表した値である。水酸化物イオンＯＨ
^-は、Ｍ²⁺、Ｍ³⁺及びＡ^n-の測定値をもとに電気的中性
条件から計算により求めた値である。

【００１８】なお、上記複合金属水酸化物において、
（Ａ^n-）の一価のアニオンとしてＮＯ ₂ ^-、ＮＯ₃ ^-を除く
ハロゲンイオン（Ｃｌ^-、Ｆ^-、Ｂｒ^-）及び水酸化物イ
オンＯＨ^-を用いることもできる。この場合、リン成分
の吸着だけでなく窒素成分も吸着できるため、富栄養化
した湖沼や排水などに多く含まれるリン成分や窒素成分
の除去に有用である。この場合、環境上の問題から特に
Ｃｌ^-が好ましい。

【００１９】これらの複合金属水酸化物は一種単独で用
いてもよく、また上記イオンの組合せで調製された二種
以上の複合金属水酸化物を任意に混合して用いてもよ
い。

【００２０】前述する複合金属水酸化物は、一般に、原
料となる二価の金属塩類及び三価の金属塩類をアルカリ
環境下において反応させることによって調製することが
できる。かかる複合金属水酸化物の製造方法は公知であ
り、例えばLangmuir, 9, 1418-1422 (1993)の記載に従
って調製することができる。また、これらの複合金属水
酸化物は商業的に入手可能であり、簡便にはかかる複合
金属水酸化物を使用することができる。

【００２１】本発明で用いられる複合金属水酸化物は、
その形状を特に制限するものではないが、通常粉末状、
粒子状のものを挙げることができる。その大きさとして
は、粉末状として平均粒径１０μｍ以下（レーザー回折
測定法による）のもの、粒子状として平均粒径１０〜２
００μｍ程度のものを挙げることができるが、これらに
制限されるものではない。

【００２２】本発明において水硬性無機質材料とは、そ
れ自体が水と反応して凝結ないしは硬化する、いわゆる
水硬化性を有するもの（水硬性成分）を広く包含するも
のであり、具体的にはセメント、水硬性石炭、水硬性ポ
ゾラン、シリカ及びセッコウ（硫酸カルシウム）などを
例示することができる。これらは１種ないしは２種を任
意に組み合わせて用いることができる。好ましくはセメ
ント及びセッコウであり、より好ましくはセメントであ
る。

【００２３】セメントは、水硬性セメントであれば特に
その種類に制限されず、ケイ酸石灰質セメント（例えば
普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメン
ト，中庸熱ポルトランドセメント，耐硫酸塩ポルトラン
ドセメント又は白色ポルトランドセメント等の各種のポ
ルトランドセメント；高炉セメント，シリカセメントま
たはフライアッシュセメント等の混合セメント）、アル
ミン酸石灰質セメント、ケイ酸アルミン酸石灰質セメン
ト、リン酸セメントなどが広く包含される。好ましくは
ケイ酸石灰質セメント、アルミン酸石灰質セメント、ケ
イ酸アルミン酸石灰質セメントであり、より好ましくは
早強ポルトランドセメント、高炉セメントである。なお
高炉セメントには、JIS R 5211によればスラグ量が５％
を超え30％以下のＡ種、スラグ量が30％を超え60％以下
のＢ種、スラグ量が60％を超え70％以下のＣ種のいずれ
もが包含され、その種の別を問うものではない。好まし
くはＢ種の高炉セメントである。

【００２４】セッコウは、それ自体が水和硬化性を有す
るか、若しくは凝結剤や凝結促進剤などといった補助剤
と併用することによって水和硬化性を呈するようになる
ものであればよく、具体的には半水セッコウ（α、
β）、II型無水セッコウを挙げることができる。なお、
ここで用いられる凝結剤又は凝結促進剤としては、セッ
コウの成分である硫酸カルシウムの水和硬化性発現を補
助もしくは増強する作用を有するものを広く挙げること
ができ、例えば硫酸カリウム、ミョウバン、二水セッコ
ウの微粉末、シュウ酸などの有機酸などを挙げることが
できる。

【００２５】また本発明においてフィラーとして、セメ
ントやコンクリートの分野で通常使用される骨材を広く
用いることができる。例えば珪砂，寒水砂，川砂等の天
然骨材；陶磁器片やガラス粒等の着色骨材、パーライ
ト，バーミキュライト，シラス球等の軽量骨材、及び汚
泥焼成骨材などの再生骨材等及び加工骨材などの人工骨
材を挙げることができる。但し、これらに限定されるこ
とはなく、骨材と同様な機能を担う骨材相当物を使用す
ることもできる。またこれらの骨材は、一種単独で使用
してもまた２種以上を任意に組み合わせて用いてもよ
い。

【００２６】上記複合金属水酸化物、水硬性無機質材料
及びフィラーの各配合割合は、調製される無機質材の種
類やその用途によって異なり一概に規定することはでき
ないが、例えば水硬性無機質材料は、複合金属水酸化物
１００重量部に対して２〜９００重量部、好ましくは５
〜６００重量部、より好ましくは５〜４００重量部の範
囲から適宜選択して用いることができ、またフィラー
は、複合金属水酸化物１００重量部に対して２〜９００
０重量部、好ましくは３〜８０００重量部、より好まし
くは３〜６０００重量部の範囲から適宜選択して用いる
ことができる。

【００２７】より具体的には、例えば、本発明の無機質
材が予め工場などで製造される成形物である場合は、複
合金属水酸化物１００重量部に対して配合する水硬性無
機質材料の割合として２〜１００重量部、好ましくは５
〜１００重量部、より好ましくは５〜５０重量部の範囲
を、またこれらの複合金属水酸化物と水硬性無機質材料
との混合物１００重量部に対して配合するフィラーの割
合として２０〜９００重量部、好ましくは３０〜８００
重量部、より好ましくは３０〜６００重量部の範囲を例
示することができる。かかる割合で複合金属水酸化物、
水硬性無機質材料及びフィラーを用いることにより、適
度な強度を有しながらも少量で強力なリン酸イオン吸着
能を発揮する無機質材を調製することができる。このよ
うな無機質材は、強度より寧ろ高いリン酸イオン吸着能
が求められる用途に使用することができ、このようなも
のとしては例えばリン酸イオン吸着・除去用の濾過材
（粒状、板状または棒状等）を挙げることができる。な
お、上記濾過材のようにリン吸着能を重視する場合は、
早強ポルトランドセメント等のように早期に強度を発現
する水硬性無機質材料を用いて本発明の環境浄化型無機
質材を調製することが好ましい。

【００２８】また、コンクリートやモルタル等のセメン
ト調製物（湿式施工品、乾式施工品）のように強度が求
められる無機質材を調製する場合には、水硬性無機質材
料を比較的多量に使用することが好ましい。例えばコン
クリートの場合、従来のコンクリート調製物と同等の強
度を得るためには、複合金属水酸化物１００重量部に対
して配合する水硬性無機質材料（セメント）の割合とし
て５０〜９００重量部、好ましくは１００〜４００重量
部、より好ましくは２００〜４００重量部の範囲を、ま
たこれらの複合金属水酸化物と水硬性無機質材料との混
合物１００重量部に対して配合するフィラーの割合とし
て１００〜９００重量部、好ましくは１５０〜５００重
量部、より好ましくは２００〜４００重量部の範囲を例
示することができる。また、モルタルの場合、従来のモ
ルタル調製物と同等の強度を得るためには、複合金属水
酸化物１００重量部に対して配合する水硬性無機質材料
（セメント）の割合として４０〜９００重量部、好まし
くは１００〜７００重量部、より好ましくは３００〜６
００重量部の範囲を、またこれらの複合金属水酸化物と
水硬性無機質材料との混合物１００重量部に対して配合
するフィラーの割合として２０〜５００重量部、好まし
くは３０〜３００重量部、より好ましくは３０〜２００
重量部の範囲を例示することができる。かかる割合で複
合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーを用い
ることにより、従来のコンクリートやモルタル調製物に
要求される強度はそのままに、新たに環境浄化機能であ
るリン酸イオン吸着能を付加してなる環境浄化型の無機
質材を調製することができる。なお、上記コンクリート
やモルタル調製物には、例えば、護岸の擁壁等に用いる
生コンクリートやプレミックスモルタル等の湿式施工品
や、環境保全型河川用製品(大型ブロック等)、魚礁類製
品(一般魚礁及び藻礁等)、上下水道用製品(マンホール
鉄筋コンクリート管など)、土木用積みブロック、農業
用用水製品、農業用排水製品、道路用側溝(JIS及びJIS
外側溝など)、擁壁類製品、ボックスカルバート製品、
貯留槽、防火水槽、景観製品(インターロッキングブロ
ックなど)、緑化・植栽用製品(ポーラスコンクリート利
用製品など)、浄化施設の濾床に用いる濾過材などの乾
式施工品が包含される。

【００２９】かかるコンクリートやモルタル調製物に使
用する水硬性無機質材料としては高炉セメント等のよう
に長期強度に優れたものが好ましい。

【００３０】また本発明の環境浄化型無機質材は、必要
に応じて、一般に当業界で用いられる混和材、混和剤ま
たは高分子混和剤等を配合して調製することもできる。

【００３１】ここで混和材としては、通常セメントに配
合して用いられる混和材を広く用いることができ、具体
的はフライアッシュ、シリカフューム、ポゾラン、高炉
スラグ、ケイ酸質微粉末、鉱物質微粉末などが例示でき
る。

【００３２】また混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、Ａ
Ｅ減水剤、減水促進剤、減水遅延剤、促進剤、遅延剤、
急結剤、防水剤、起泡剤、発泡剤、保水剤、接着剤、防
水剤などが例示できる。これらの混和剤は上記範疇に含
まれるものであれば制限されることなく任意に用いるこ
とができる。例えば、ＡＥ剤としては陰イオン系、非イ
オン系、陽イオン系または両性イオン系のＡＥ剤を任意
に使用することができるが、好適には非イオン系のＡＥ
剤である。また減水剤としては、リグニンスルホン酸塩
系、高級多価アルコールのスルホン酸塩系、オキシ有機
酸、アルキルアリルスルホン酸塩、ポリオキシエチレン
アルキルエーテルまたはポリオール複合体の減水剤を任
意に使用することができるが、好適にはポリオール複合
体である。

【００３３】高分子混和剤は粉末状で配合しても、また
液体状で配合してもよい。ここで、高分子混和剤として
は、具体的に水性ポリマーディスパージョンおよび水溶
性ポリマーを挙げることができる。具体的には、ゴムラ
テックス、アクリルエマルジョン、アクリルスチレンエ
マルジョン、エチレン酢酸ビニルエマルジョン、スチレ
ンブタジエンゴムラテックス、エポキシ樹脂エマルジョ
ン、混合ラテックス、混合エマルジョン、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリル酸塩、メラミン等が例示でき
る。

【００３４】本発明の環境浄化型無機質材は、前述する
複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラー、並
びに必要に応じて上記任意成分を単に混合して粉状物と
して調製されてもよいし、これにさらに水を配合してペ
ースト状に調製されてもよいし、またこの含水物を乾燥
固化して所望の形状に調製されてもよい。

【００３５】かくして得られる本発明の環境浄化型無機
質材は、例えば水硬性無機質材料としてセメントを用い
て調製された場合には、セメントモルタルやコンクリー
ト、その他セメントを成分とする各種のセメント調製物
（生コンクリート、プレミックスモルタル、乾式施工
品、湿式施工品）として提供することができる。

【００３６】本発明の環境浄化型無機質材は、前述する
ようにそのリン酸イオン吸着能に基づいてリンを吸着す
るとともに、リン吸着後は、複合金属水酸化物のイオン
交換能に基づいて特定条件下でリンを放出可能であるた
め、リンの供給源として利用することができる。かかる
リンは植物の栄養源として有用である。また、リンの吸
着能はｐＨの高低に影響されないので、再生骨材などの
土木・建築用資材として再資源化して利用することが可
能である。

【００３７】なお、本発明に下記の実施態様が含まれ
る： （１）複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラ
ーを含有する環境浄化型無機質材。 （２）水硬性無機質材料がセメントである（１）記載の
環境浄化型無機質材。 （３）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性
無機質材料を２〜９００重量部及びフィラーを２〜９０
００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記載の
環境浄化型無機質材。 （４）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性
無機質材料を２〜１００重量部及びフィラーを２０〜９
００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記載の
環境浄化型無機質材。 （５）水硬性無機質材料が早強ポルトランドセメントで
ある（４）記載の環境浄化型無機質材。 （６）所定の形状を有する成形物である（３）、（４）
又は（５）に記載の環境浄化型無機質材。 （７）濾過材として使用される（６）記載の環境浄化型
無機質材。 （８）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性
無機質材料を５０〜９００重量部及びフィラーを１００
〜９００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記
載の環境浄化型無機質材。 （９）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性
無機質材料を４０〜９００重量部及びフィラーを２０〜
５００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記載
の環境浄化型無機質材。 （10）水硬性無機質材料が高炉セメントである（８）ま
たは（９）記載の環境浄化型無機質材。 （11）生コンクリートまたはプレミックスモルタルとし
て使用される（８）乃至 （10）のいずれかに記載の環境浄化型無機質材。 （12）リンを吸着してなる上記（１）〜(11)のいずれか
に記載の環境浄化型無機質材。 （13)リン供給源として利用される（12）記載の環境浄
化型無機質材。 （14）再生骨材などの土木・建築用資材として利用され
る（12）記載の環境浄化型無機質材。 （15）（12）記載の環境浄化型無機質材を材料として調
製されるモルタルまたはコンクリート。

【００３８】

【実施例】以下、本発明を実験例及び実施例によって更
に詳細に説明するが、本発明は当該実施例によって何ら
制限されるものではない。実施例１ セメント含有量とリン吸着量との関係 下式： Ｍｇ²⁺ _0.665Ａｌ³⁺ _0.317（ＯＨ^-）_2.033Ｃｌ^- _0.238（Ｃ
Ｏ₃ ^2-）_0.023 で示される複合金属水酸化物に対して、ポルトランドセ
メント100重量部に対して微粉砕高炉スラグ（比表面積6
000g/m²）を100重量部配合して調製した高炉セメント
を、表１の割合（重量比）で配合して被験の環境浄化型
無機質材用組成物（No.１〜No.９）を調製した。具体的
には下記の調製方法に従って試験体を調製した。

【００３９】

【表１】

【００４０】(1) 試験体の調製 上記各処方からなる組成物を、練り混ぜ機を用いて３分
間練りまぜて、成形型枠に突き詰めて湿気箱中に静置し
た。２４〜７２時間経過後、成型物を型枠から取り外
し、破砕して１０〜２０メッシュの試験体（破砕物）
（No.1〜No.9）を調製した。

【００４１】(2) リン吸着能の測定 上記で調製した試験体（No.１〜No.９）についてリン吸
着能を測定した。リン吸着能の測定は、具体的には、各
試験体0.2ｇを、塩酸にて約ｐＨ７に調整したリン濃度2
6.7ｍＭ-Ｐ Ｎａ₂ＨＰＯ₄水溶液 20mL中にいれて、30
℃にて24時間横振り振盪（170回／分）し、その後該水
溶液から試験体を濾別して、濾液中のリン酸イオン濃度
をモリブデンブルー法にて定量することによって行っ
た。試験体のリン酸イオン吸着量は、水溶液のリン酸イ
オンの初期濃度と吸着平衡後の濾液中の残存濃度との差
から、試験体１ｇ当たりの吸着量として算出した。結果
を図１に示す。

【００４２】尚、図１中、セメントの重量割合とは、複
合金属水酸化物と高炉セメントの総量100重量部に対す
る高炉セメントの重量割合を意味する。

【００４３】実施例２ セメントの種類と強度発現の
特性 表２に示す処方からなる環境浄化型無機質材用組成物
（No.10〜No.12）に骨材２００重量部と水６０重量部を
配合して試験体を作成した。具体的には、まず上記混合
物を練り混ぜ機を用いて３分間練りまぜて、鋼製の成形
型枠に２回にわけて突き硬めながら詰め、５時間以上経
過した後、型の上から盛り上げを削り取り、湿気箱中に
静置した。２４時間経過後、成形物を型枠から取り外
し、水中に完全に浸漬し、さらに28日間養生を行って試
験体（No.10〜No.12）を調製した。

【００４４】

【表２】

【００４５】(1) 強度試験（圧縮強度試験） 上記の試験体（環境浄化型無機質材）No.10及びNo.11に
ついて、JIS R 5201-1992の「セメントの物理試験方
法」10.強さ試験の規定に従って、強度（圧縮強度）を
測定した。

【００４６】具体的には曲げ強度試験はJIS R 5201-199
2「セメントの物理試験方法」10.強さの試験に規定され
ているミハエリス二重てこ型曲げ強さ試験機を用いて、
支点間の距離を１００ｍｍとして試験体の中央部に毎秒
５kgf（４９Ｎ）の割合で載荷し、最大荷重を求めるこ
とによって実施した。また、圧縮強度試験はJIS R 5201
「セメントの物理試験方法」10.強さの試験に規定され
ている圧縮試験装置を用いて、供試体中央部に（40±0.
1mm)²の範囲で、毎秒８０kgf（７８５Ｎ）の割合で載荷
し、最大荷重を求めることをによって実施した。圧縮強
度試験の結果を表３に示す。

【００４７】

【表３】

【００４８】結果からわかるように、本発明の環境浄化
型無機質材No.10及びNo.11はいずれも強度においてJIS
R 5211規定の基準と遜色がないか、または該基準を十分
に満たすものであった。

【００４９】(2) リン吸着能の測定 調製した環境浄化型無機質材のうち、No.11とNo.12（２
８日養生後）をさらに破砕して、破砕状（粒径：10〜20
メッシュ）とした。調製した破砕状環境浄化型無機質材
（No.11、No.12）を試験体として、下記の方法に従って
そのリン吸着能を測定した。

【００５０】＜リン吸着能測定＞塩酸にて約ｐＨ７に調
整した26.7mM-P Ｎａ₂ＨＰＯ₄水溶液20ｍｌに上記破砕
状の無機質材（試験体）を約０.２ｇ添加し、横振り振
盪器で振盪する（30℃、170rpm×24ｈ）。振盪後、上澄
み液を限外濾過膜（ミリポアー、０.４５μｍ）を用い
てろ過し、濾液中のリン酸イオン濃度を分光光度計（波
長660nm）により定量する。試験体のリン酸イオン吸着
量は、実施例１と同様に水溶液のリン酸イオンの初期濃
度と回収した濾液中の残存濃度との差から、試験体１ｇ
当たりの吸着量として算出した。結果を表４に示す。な
お、その結果から換算した、試験体中に含まれる複合金
属水酸化物１ｇあたりのリン酸イオン吸着量（mmol/g）
を併せて示す。

【００５１】

【表４】

【００５２】結果からわかるように、試験体No.11及びN
o.12はいずれも、リン吸着能目標値１.６mmol/gの８割
以上を超え、優れたリン吸着能を備えていた。また、こ
の結果から、水硬性無機質材料として高炉セメントを用
いることによってより高いリン酸イオン吸着能が得られ
ることがわかる。この理由として、高炉セメントの場合
には、試験体中のアルカリ量が少ないため炭酸ガスの吸
収量が少なく、複合金属水酸化物の吸着能を高く保って
いられることを挙げることができる。

【００５３】実施例３ 下式： Ｍｇ²⁺ _0.665Ａｌ³⁺ _0.317（ＯＨ^-）_2.033Ｃｌ^- _0.238（Ｃ
Ｏ₃ ^2-）_0.023 で示される複合金属水酸化物に表５に記載する割合（重
量比）で水硬性無機質材料（セメント）を配合した環境
浄化型無機質材用組成物（No.13〜18）を用いて、実施
例１に記載の方法に従って破砕物（粒径：10〜20メッシ
ュ）を調製した。調製した破砕物（No.13〜No.18）を試
験体として、下記の方法により耐破砕強度とリン吸着能
を測定した。

【００５４】

【表５】

【００５５】(1) 耐破砕強度の測定 試験体を約０.２ｇ精秤した後、共栓付きの３０ｍｌ容
三角フラスコに移し、水20ｍｌを入れ、横振り振盪機で
振盪する（30℃、170rpm×24ｈ）。振盪後、メンブラン
フィルター（0.8μｍ）を用いて、吸引ろ過し、４０℃
で２４時間乾燥する。乾燥後、サンプル重量を測定した
後、２０メッシュの篩いで整粒し、２０メッシュ通過品
の重量を測定し、２０メッシュの篩いの残留分（重量
％）から耐破砕強度を評価する。

【００５６】(2) リン吸着能の測定 実施例２に記載する方法に従って試験体（No.13〜No.1
8）のリン吸着量を測定した。結果を表６に示す。な
お、リン吸着能については、試験体中に含まれる複合金
属水酸化物１ｇあたりのリン酸イオン吸着量（mmol/g）
の換算値も併せて示す。

【００５７】

【表６】

【００５８】結果からわかるように、水硬性無機質材料
として早強セメントを用いることによって、調製された
破砕物（試験体No.13〜16）はリン吸着能目標値１.６mm
ol/gの約７.５割以上のリン吸着能を備え、また耐破砕
強度目標値である９５重量％（残留分）を十分に超える
ことが可能であった。

【００５９】実施例４ (1)試験体の調製 下式： Ｍｇ²⁺ _0.665Ａｌ³⁺ _0.317（ＯＨ^-）_2.033Ｃｌ^- _0.238（Ｃ
Ｏ₃ ^2-）_0.023 で示される複合金属水酸化物100重量部に対して、ポル
トランドセメント100重量部に対して微粉砕高炉スラグ
（比表面積6000g/m²）を100重量部配合して環境浄化型
無機質材用組成物を調製した。この環境浄化型無機質材
用組成物に、骨材375重量部、水46重量部を配合し混合
した後、φ10×10の大きさに充填率約75%で充填し、14
日間水中養生を行って試験体を調製した。

【００６０】(2) リン吸着能の測定 上記で調製した試験体についてリン吸着能を測定した。
リン吸着能の測定は、具体的には、試験体を、塩酸にて
約ｐＨ７に調整したリン濃度26.7ｍＭ-Ｐ Ｎａ₂ＨＰＯ
₄水溶液中にいれて、48時間静置した。所定の時間経過
後、該水溶液から試験体を濾別して濾液中のリン酸イオ
ン濃度をモリブデンブルー法にて定量した。また、同時
にｐＨメーターを用いて該溶液のｐＨを測定し、リン吸
着能に対するｐＨの影響を調べた。

【００６１】結果を図２に示す。図２からわかるよう
に、溶液のｐＨの上昇に伴って水溶液中のリン濃度が低
下しており、このことからｐＨが高くなってもリン酸イ
オンの放出は認められず、リン吸着能が維持されている
ことが明らかになった。従って、本発明の無機質材はセ
メントやコンクリート調製物などの高ｐＨ環境下でもリ
ン吸着能を発揮し、また一旦吸着したリン酸イオンは、
セメントやコンクリート調製物などの高ｐＨ環境下で最
放出しないことが判明した。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、本来有害物質を含まず
また再生容易な低環境負荷材料である無機質材にリン酸
イオン吸着能を付与することによって、所望のリン酸イ
オン吸着能を発揮する環境浄化型の無機質材を提供する
ことができる。本発明の環境浄化型無機質材は各種用途
に応じた強度を備えているため、当該無機質材によれば
従来より使用されている公知用途に環境浄化という有用
な機能を付加することができる。

【００６３】さらには、本発明の無機質材は、高ｐＨ条
件下でも吸着したリン酸イオンを放出しないため、リン
吸着後の環境浄化型無機質材は再生骨材等の土木・建築
用資材として再資源化利用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】セメント含有量とリン吸着量との関係を示す図
である（実施例１）。

【図２】ｐHとリン吸着能との関係を示す図である（実
施例５）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 利夫 島根県松江市西川津町923−13 (72)発明者 堀口 和雄 兵庫県神戸市西区伊川谷町有瀬字横分1181 −３−411 (72)発明者 日高 幸治 兵庫県加古川市加古川町西河原34番地 (72)発明者 藤澤 健一 兵庫県明石市太寺大野町2666 (72)発明者 大久保 彰 徳島県徳島市佐古７番町７−12 (72)発明者 大西 昇一 徳島県鳴門市撫養町立岩字七枚159 (72)発明者 川本 有洋 徳島県鳴門市瀬戸町明神字丸山144−４ (72)発明者 江角 典広 島根県簸川郡斐川町上直江1346 (72)発明者 川島 久雄 島根県出雲市大津町283−１ (72)発明者 安藤 邦広 島根県出雲市知井宮町77−１ Ｆターム(参考） 4D024 AA01 AB12 BA01 BB05 BB07 BC01 DA07 4G012 PA04 PA07 PA08 PA09 PA14 PA26 PB13 PC01 PC11 4G066 AA16B AA27B AA63D AA67D AA73C AA73D AA75C CA41 DA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及び
   フィラーを含有する環境浄化型無機質材。
2. 【請求項２】水硬性無機質材料がセメントである請求項
   １記載の環境浄化型無機質材。
3. 【請求項３】複合金属水酸化物１００重量部に対して、
   水硬性無機質材料を２〜９００重量部及びフィラーを２
   〜９０００重量部の割合で含有する請求項１又は２に記
   載の環境浄化型無機質材。
4. 【請求項４】リンを吸着してなる請求項１乃至３のいず
   れかに記載の環境浄化型無機質材。