JP2002536180A

JP2002536180A - 有毒廃棄物で汚染された敷地を改良するための方法

Info

Publication number: JP2002536180A
Application number: JP2000599038A
Authority: JP
Inventors: ゲットマン，ゲリー・ディー; ロジャース，ジョン・イー; ハンター，ウッド・イー
Original assignee: コモドア・アプライド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2002-10-29
Also published as: WO2000048201A1; CA2362469A1; US6049021A; IL144825A; AU4166500A; IL144825A0; EP1159745A1; MXPA01007958A; CA2362469C

Abstract

(57)【要約】有毒廃棄物、特に、固体支持体材料、例えば、毒素で汚染された土壌または固体混合廃棄物を汚染除去するための方法は、最初に、高温の含窒素塩基で支持体から毒素を抽出し、続いて、温度を低下させてから溶媒和された電子で毒素の化学的な還元を開始させることによって、溶媒和された電子でさらに有効に汚染除去される。高温での毒素の予備抽出、続く、温度の低下は、競争副反応を最小化させ、毒素に対する溶媒和された電子の選択性を改良し、さらに効率的な金属利用を有するプロセスの経済性を改良する。本プロセスは、固体支持体材料を保持する抽出容器から毒素を分離することなく実施することができる。あるいは、高温を使用して、含窒素塩基により毒素の１回以上の抽出を行い、続いて、別個の反応器内で反応を実施することによって溶媒和された電子での還元を行う。本発明の方法は、実質上、全ての化学的に還元可能な危険物質の破壊において有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野本発明は、化学的方法、とりわけ、汚染された層から危険な毒素を分離するた
めの方法に関する分野である。さらに詳しくは、有毒廃棄物を汚染除去し、有毒
廃棄物敷地を改良するために、含窒素塩基、所望により、溶媒和された電子を含
有する含窒素塩基を使用する。

【０００２】発明の背景連邦政府のためによりまたその固有の目的のための私有の工業によって過去５
０年ほどにわたる種々の工業的活動の結果として、数多くの有毒廃棄物敷地が、
米国および外国の両方で認定されてきた。世界中の市民が環境問題についてより
多くの知見をうるようになるにつれ、有毒廃棄物敷地の改良は、行政府にとって
最優先課題となりつつある。現場の層から毒素を除去し、それによって、層を安
全に再使用可能にすることが改良の１つの目的である。さらなる処理または最終
廃棄のために、濃縮された、および多くはなお危険な毒素の減量化ももう１つの
目的である。好ましい場合には、毒素を除去し、また、その毒性を減少またはな
くす方法が使用される。概して、有毒廃棄物敷地の改良が有意な技術的チャレン
ジを表す。

【０００３】処理されるべき有毒廃棄物の性質は、敷地によって変化する。ある場合には、
毒素は、重金属のような１つのカテゴリーに入る。毒素の各カテゴリーは、その
カテゴリーに対する特定の方法を必要とし、場合によっては、１つのカテゴリー
に入る種特異的な方法が必要とされる。毒素は、種々の毒素カテゴリーからの化
学物質（ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｔｉｔｉｅｓ）の混合物からなることが極めて
多い。毒素が見出された際または見出される層（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）からこの
ような混合された毒素を層から分離することは、特に困難であろう。

【０００４】種々のカテゴリーの毒素が存在するという事実によって示される困難性に加え
て、種々の処理問題が、多くの異なる層タイプにも存在し、かくして、各有毒廃
棄物には、独特の取り扱い要求が存在しうる。例えば、毒素で汚染された土壌、
土または汚れた層の汚染除去には、その毒素で汚染された勤労者の衣類の汚染除
去よりもはるかに多くの異なる取り扱いおよび処理要求が存在する。

【０００５】本出願の譲り受け人によって保持されている一連の米国特許は、種々の層から
の多くの異なるカテゴリーに典型的な毒素を除去するための方法を開示し、特許
請求している。これら特許の幾つかは、以下のパラグラフで列挙し、それらのテ
キスト全部は、参照によって本明細書に援用する。これら方法の共通した特徴は
、それらが、類似した化学、すなわち、“含窒素塩基／溶媒和された電子”の化
学を用いることで、その意味は、従来技術に記載され、まとめた形で以降に記載
する。

【０００６】 “含窒素塩基”という用語は、従来技術における“アンモニア性液体”および
“液体アンモニア”という用語と同義的であり、例えば、無水液体アンモニア、
アミン等が挙げられる。溶媒和された電子は、電気分解により、または、活性金
属、例えば、ナトリウムを添加することによって含窒素塩基中に発生することが
できる。

【０００７】譲り受け人の特許の幾つかは、有毒廃棄物として汚染された土壌に関する。層
または支持体（ｃａｒｒｉｅｒ）タイプとして、“土壌（ｓｏｉｌ）”とは、そ
の通常の意味を有すると理解されるべきであり；土壌としては、広範に変化する
量の1種以上の成分を含み、例えば、粘土、砂、石、岩石粒子、有機物、沈泥、
水等が挙げられる。

【０００８】放射活性核体（ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｎｕｃｌｉｄｅ）は、１つの毒素カ
テゴリーを構成し、毒素が有毒廃棄物の１つのタイプを構成する少なくとも1種
の放射活性核体を含む核廃棄物を構成する。“放射活性核体”という用語は、元
素の周期律表を占める元素の放射活性同位体；これら元素を含有する放射活性化
合物；および、それらの核分裂の放射活性および非放射活性生成物が挙げられる
。放射活性同位体を示す元素としては、例えば、カーボン、セシウム、コバルト
、カリウム、プルトニウム、ウラン、ルテニウム、テルリウム、トリウム、スト
ロンチウム、ルビジウム、イットリウム、レニウム、ロジウム、パラジウム、テ
クネチウム、ネプチウムおよびアメリシウムが挙げられる。土壌に吸収されるか
吸着混合された放射活性核体を含む核廃棄物は、米国の西部砂漠および他の地域
において核装置を爆発させ、危険な核廃棄物を有する広範な面積の土地をもたら
す軍事試験プログラムの結果として生じた。

【０００９】米国特許５，４９５，０６２は、放射活性核体を土壌から分離するための方法
を開示し、特許請求している。その方法は、所望により、溶媒和された電子を含
むアンモニアで、汚染された土壌をスラリー化することを含む。スラリーが沈降
した後、さらに緻密な土壌粒子をスラリーの底部に主として固体相として収集し
、他方、より緻密でない土壌を微粉砕し、核廃棄物は主として流体上方相に濃縮
される。汚染除去された土壌は、容易に回収される。溶媒和された電子は、存在
する必要がないが、それらの存在は、スラリーにおける層分離を増進する。

【００１０】重金属は、もう１つの毒素カテゴリーを構成する。“重金属”は、概して、密
度少なくとも約５．０ｇ／ｃｍ³を有する金属と見なされる。“重金属”のカテ
ゴリーには、例えば、水銀、ヒ素、セレン、カドミウム、クロムおよび鉛の非放
射活性同位体が含まれる。重金属は、水溶性の塩類を形成し、下水流、雨水等に
よって、それらが環境に排出された元の位置から離れた位置に運ばれるので、土
壌から取り去るのが特に困難である。

【００１１】米国特許５，５１６，９６８の教示に従えば、元素状の水銀は、その土壌をア
ンモニア液体でスラリー化し、そのスラリーを沈降させることによって土壌から
分離され、その際、非常に緻密な水銀が最も緻密な土壌粒子の層の下に凝集し、
アンモニア性液体に懸濁された土壌微粒子は、上方相を形成する。汚染除去され
た土壌は、水銀底部生成物を排出させ、上方液体層をデカンテーションした後に
回収される。

【００１２】水銀、鉄、および、その他の重金属イオンは、米国特許５，６１３，２３８に
開示されている方法によって汚染された土壌から清浄化することができる。汚染
された土壌は、アンモニア性液体でスラリー化される。沈降の際に、スラリーは
、比較的緻密な土壌粒子を含有する下方相と土壌微粒子および重金属イオンを含
有する上方液体相とに分離される。汚染除去された土壌は、下方相から容易に回
収される。アンモニア性液体は、金属イオンとアミン配位錯体を形成することに
より、重金属イオンの上方液体相への溶解を促進すると推測される。

【００１３】前述した特許の方法は、種々のカテゴリーからの毒素の混合物を含有する土壌
の汚染除去することに範囲を広げることができる。例えば、有毒廃棄物が元素状
の水銀と１つ以上の放射活性核体との両方で汚染されている土壌からなる場合、
汚染された土壌をアンモニア性液体でスラリー化し、続いて、相分離させると、
核廃棄物は、土壌微細物を含む上方液体層に見出され、中間層は、汚染除去され
た土壌粒子を含み、容易に回収される。

【００１４】ハロゲン化された有機化合物は、もう１つの毒素のカテゴリーを示す。“ハロ
ゲン化された有機物”とは、炭素とハロゲンとの両方を含有する化合物を含む。
そのカテゴリーは、多数の病虫害防除剤および除草剤、変圧器の誘電体として使
用されるポリクロリネイト化されたビフェニル（ＰＣＢｓ）、ダイオキシン、お
よび、トリクロロエチレンのような洗浄液等を包含する。米国特許４，８５３，
０４０および５，１１０，３６４の教示に従えば、１種以上のハロゲン化された
有機物で汚染された層は、溶媒和された電子を含有するアンモニア性液体でその
ような有毒廃棄物を処理することによって汚染除去することができる。

【００１５】毒素のその他のカテゴリーとしては、多核芳香族炭化水素、揮発性有機化合物
（ＶＯＣ’ｓ）およびスラッジが挙げられる。“多核芳香族炭化水素”のカテゴ
リーとしては、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ナフタセ
ンピレン、ペリレン等が挙げられ、これらは、全て、室温で固体であり、そのう
ちの幾つかは、発癌性であると考えられる。“ＶＯＣ’ｓ”としては、一般的な
有機溶剤、例えば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、アセトン、メチ
ルエチルケトン、ジエチルエーテル、メチルセロソルブ等が挙げられ；これらは
、概して、室温で比較的高い蒸気圧を有する易燃性液体である。“スラッジ”の
うちには、数種のタイプが存在し、一般的な用語としては、例えば、下水スラッ
ジ；および、例えば、砂糖大根からの砂糖の抽出、製紙、オイル精製等の種々の
工業プロセスによって生成する処理しにくいタール状のボトム生成物が挙げられ
る。含窒素塩基／溶媒和された電子技術は、これらカテゴリーの全てからの毒素
を含有する有毒廃棄物敷地の改良に適用することができる。

【００１６】含窒素塩基／溶媒和された電子技術の応用は、複雑な設備を必要としない。含
窒素塩基中の溶媒和された電子は、これまでに生成された最も強力な還元剤の１
つを含み、有毒廃棄物に対するこの試薬をたとえ至る所に存在する酸素、水等が
利用可能な電子に対して競争して毒素を圧倒することが予想される分野において
も使用することを可能とする。

【００１７】列挙した従来技術は、含窒素塩基／溶媒和された電子技術が広範な範囲の毒素
を処理するのに極めて有効であることを立証しているものの、溶媒和された電子
が、また、固体支持体材料、例えば、毒素（例えば、ＰＣＢ’ｓ）を保持してい
る土壌およびスラッジとも反応することができ、還元プロセスにおいて非能率を
生ずる。例えば、有機物質、鉄、粘土、水、高いカチオン交換能、ｐＨ、支持体
マトリックスそれ自体等の存在は、毒素を溶媒和された電子で破壊する試みを経
済的に魅力のないものとしかねない。標的とされる毒素との所望される還元反応
と同時に生ずる競争副反応は、過剰に高いアルカリ金属の要求量を生じかねず、
土壌の、例えば、溶媒和された電子による経済的な改良を実施できないものとす
る。さらに、化学量論量的要求を上回るさらなる量のアルカリ金属またはその他
活性金属の導入は、必ずしも、上記非能率を相殺せず、また、毒素を政府規則の
下に許容される最小のレベルまで確実に減少させない。過剰のナトリウムの使用
は、また、層／支持体マトリックス材料を中毒させない。

【００１８】したがって、有毒廃棄物の汚染除去および有毒廃棄物敷地を改良するのに溶媒
和された電子技術の応用においてさらに有効的かつコスト有効的なプロトコール
についての需要が存在する。

【００１９】発明の概要工業的な設備の周りまたは周辺の土の汚染をもたらす活動も、また、その工場
；プラント；倉庫；格納庫；納屋；および、勤労者が装置を組立てたり、製造を
実施したり、毒素発生プロセスを実施したりする同様の構造物内での有毒廃棄物
の生成をもたらした。工場および同様の設備内で発生する有毒廃棄物は、必ずし
も、それらの存在を明瞭に公表されず、場合によっては、上手に隠蔽されている
。

【００２０】例えば、工場内の有毒液体漏出についての一般的な処置は、無毒な固体支持体
材料中または上にその液体を吸収または吸着することであり、かくして、液体の
毒素を固体の有毒廃棄物へと変換することである。固体廃棄物は、ごみ埋め立て
で受け入れられやすいので、ごみ収集車および廃棄物運搬車が土壌廃棄物には好
まれる。液体廃棄物は、液体廃棄物が埋め立て地から漏出し、流れ等を汚染しや
すいので、廃棄することがさらに困難となりうる。また、概して、製造者が２社
以上の廃棄会社と取引する必要があり、製造者が幾つかの注意事項を表示して廃
棄物を廃棄する必要があるので、厄介となり、高価となる。１つの注意事項しか
表示する必要がない廃棄物、好ましくは、固体を発生させることの動機が存在す
る。

【００２１】一般的なごみ清掃器の運転で発生する副生物を合わせることは、製造設備にお
いて一般的ではない。例えば、ホトレジストおよびエッジング技術を使用する設
備においては、半導体チップのような電子部品を製造する設備においては、硫化
カドミウムおよびガリウムヒ素のような有毒な重金属化合物；および、元素状の
重金属を一般的なごみ中に見出すことはありえないことではない。プラントまた
は工場内の種々のごみ源を合わせると、数多くの毒素を含有する混合された固体
廃棄物が生成する。

【００２２】粒状または繊維質形態のセルロース性材料は、液体毒素を吸収または吸着させ
、固体の毒素を分散させるために使用されることが多い。“セルロース性（ｃｅ
ｌｌｕｌｏｓｉｃ）”材料は、天然に生ずるか人工の合成物質；または、セルロ
ースの分子構造と類似または同一の多糖類分子構造を有する化合物を少なくとも
約１０％含有する混合物である。粒状形態のセルロース性材料の例としては、お
がくず、木切れ、細かくした、例えば、裁断または粉砕されたトウモロコシの穂
軸および散乱ごみ（ｋｉｔｔｙｌｉｔｔｅｒ）が挙げられる。繊維質形態のセ
ルロース性材料としては、例えば、綿が挙げられる。このようなセルロース性材
料は、種々の毒素についての支持体または層として使用されることが多い。

【００２３】したがって、本発明の１つの目的は、例えば、粒子および繊維からなる群より
選択される固体支持体材料として、少なくとも１種のセルロース性層を含む有毒
廃棄物の汚染除去をするための方法であって、その方法が、含窒素塩基；および
、所望によるが、好ましくは、溶媒和された電子で、その有毒廃棄物でその有毒
廃棄物を処理することを含む方法を提供することである。

【００２４】含窒素塩基／および溶媒和された電子技術は、金属、例えば、放射核体、重金
属、危険な有機物、混合廃棄物等で汚染された多数の有毒層を汚染除去するため
に従来技術で利用されていた。さて、このような毒素が、本発明のプロセス改良
を採用することによって、それらが汚染された層からさらに効率的に除去しうる
ことが見出された。

【００２５】したがって、本発明のさらなる目的は、（ｉ）含窒素塩基、例えば、アンモニアと、毒素で汚染された固体支持体材
料を含む有毒廃棄物とを容器に導入し；（ｉｉ）その含窒素塩基と有毒廃棄物とを約１０℃〜約６０℃の範囲の高温
で攪拌することにより前記固体支持体からその毒素を抽出して、抽出混合物を形
成させ；（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で操作される高温よりも十分に低く前記抽出混合物
の温度を低下させて、毒素破壊の間に競争する副反応の発生を最小とし；（ｖｉ）工程（ｉｉｉ）の抽出混合物に、前記含窒素塩基に溶解させるのに
適した活性金属を導入することによって反応混合物を生じさせ；その後、（ｖ）前記反応混合物を反応させる；各工程を含む有毒廃棄物を汚染除去するための方法を提供することである。

【００２６】工程（ｉｖ）は、溶媒和された電子の予め形成した溶液を導入することによっ
て実施してもよいが、溶媒和された電子のｉｎ−ｓｉｔｕでの発生が好ましいこ
とを理解する必要がある。

【００２７】本発明者らは、最初に溶媒和された電子で有毒廃棄物を処理すると、毒素と選
択的に反応する代わりに、溶液中の電子と支持体マトリックスとの間またはマト
リックス中のある種の成分との間で望ましくない競争副反応を生ずることを見出
した。これは、電子の非効率的な使用を生じ、金属反応物を溶解させるのに必要
とされるよりも多い化学量論的等量を消費する。しかし、固体支持体材料を含む
有毒廃棄物を最初に含窒素塩基、例えば、液体アンモニア単独かつ高温で前処理
する場合、毒素それ自体に対する溶媒和された電子の選択性が、金属のさらなる
有効的な使用のために高められることも見出された。これは、固体支持体材料か
らの毒素の放出を高めることが見出された。ついで、抽出される混合物の温度を
低くし、好ましくは、溶媒和された電子をｉｎ−ｓｉｔｕで発生させるために活
性金属を導入することにより、溶媒和された電子と固体支持体またはその他の材
料、例えば、有機物質、鉄、水分、粘土、支持体マトリックス等の間で生ずる望
ましくない競争副反応が最小とされ、毒素に対する選択性が改良される。したが
って、溶解させる金属、例えば、ナトリウムが、さらに有効に使用され、プロセ
ス全体の経済性が改良される。

【００２８】有益なことに、その温度差を有する本発明の本実施態様は、分離容器で解毒す
るために支持体材料から抽出物と毒素とを物理的に分離しないで、同一容器内で
全工程を実施可能とすることができる。驚くべきことに、上記工程（ｉｉ）の高
温抽出温度、続く、工程（ｉｉｉ）のより低い操作温度は、固体支持体の存在で
毒素の優先的な破壊を可能とし、例えば、これは、活性金属の非効率的な使用を
生ずるアンモニア処理された電子と競争し、消費することが見出された。

【００２９】これとは別に、本発明のさらなる目的は、溶媒和された電子での処理に対して
支持体から毒素を物理的に分離することによって、非効率的な競争反応が回避さ
れる有毒廃棄物を汚染除去するための方法を提供することである。毒素は、洗浄
することにより、固体支持体／層材料から実質的に完全に抽出され、層から容器
に移し、溶媒和された電子で化学的に処理される。還元反応は、支持体およびそ
の他の競争物質を存在させないで実施され、それによって、競争副反応を最小と
する。本実施態様は、（ｉ）含窒素塩基、例えば、アンモニアと、毒素で汚染された固体支持体材
料を含む有毒廃棄物とを容器に導入して混合物を形成し；（ｉｉ）その含窒素塩基と有毒廃棄物とを約１０℃〜約６０℃の範囲の高温
で攪拌することにより混合物洗浄して、前記固体支持体材料からその毒素を除去
して、前記毒素を含む含窒素抽出物を形成させ；（ｉｉｉ）前記固体支持体から毒素を含む前記含窒素抽出物を分離し；（ｖｉ）含窒素塩基を工程（ｉｉｉ）の前記固体支持体材料に導入すること
によって、固体支持体材料中の毒素のレベルを約＜１０ｐｐｍになるまで十分な
回数洗浄および分離工程（ｉｉおよびｉｉｉ）を繰り返して、さらなる含窒素抽
出物を形成させ；（ｖ）工程（ｉｉｉおよびｉｖ）の含窒素抽出物に、前記含窒素塩基に溶解
させるのに適した活性金属を導入することによって反応混合物を生じさせ；その
後、（ｖｉ）反応混合物を反応させる；各工程を含む。

【００３０】もう一度再び、上記別法は、工程（ｖ）で実施される溶媒和電子の導入を考え
ているが、溶媒和された電子のｉｎ−ｓｉｔｕでの発生が好ましい。この別法は、１回以上の洗浄を通して固体支持体材料から毒素を抽出するため
の方法を提供する。毒素が支持体材料から分離されるので、生ずる競争反応の危
険性は、有意に低減され、活性金属の非効率的な使用が回避される。

【００３１】本発明は、また、含窒素塩基／溶媒和された電子技術の応用と考えることもで
き、廃棄物を含窒素塩基／溶媒和された電子技術に賦す前に有毒廃棄物を酸水溶
液で前処理する改良である。

【００３２】このような前処理は、有毒廃棄物から含窒素塩基相に最終的に移される汚染金
属の量を増大し、それによって、プロセスの効率を増大させる。この説明により
本発明を何らかの理論に結びつけようと意図するものでもなくまたは要望するも
のでもないが、それらの酸化物または硫酸塩として最初に金属が存在する限りに
おいて、前処理の予想される効果は、そのような塩類を酸化物または硫酸塩より
も含窒素塩基相に多く溶解することのできるその他のに転化することであると考
えられる。有毒金属が元素状の形態で最初に存在する限り、前処理の予想される
効果は、塩類を生じさせ、ついで、塩類を含窒素塩基層に溶解させることである
と考えることができる。

【００３３】さらに、含窒素塩基／溶媒和された電子技術に従い第１に処理される有毒廃棄
物は、有益には、含窒素塩基相に現れる毒物の量を増大させ、プロセスの効率を
高めることが見出された。したがって、本発明のなおもう１つの目的は、有毒廃
棄物を汚染除去するための方法において、含窒素塩基／溶媒和された電子技術の
利用により、含窒素塩基／溶媒和された電子技術の適用後、強塩基で有毒廃棄物
を処理する工程を提供することである。

【００３４】本発明のさらなる目的は、本発明の以下の詳細な説明を参考することによって
明らかとなるであろう。詳細な説明本発明の方法は、汚染された層または固体支持体と毒素とが広範な範囲の材料
から選択される有毒廃棄物を汚染除去するために適用することができる。溶媒和
された電子は、強力な還元剤であり、本発明の改良された方法は、効率および経
済性を最適化することができ、大体積の有毒廃棄物で汚染された敷地を改良する
のに使用されるなおさらなる魅力的なものである。

【００３５】概して、層または固体支持体材料は、実質上、いずれの材料であってもよく、
とりわけ、毒素に対する吸着剤または吸収剤として役割を果たすことのできるも
のである。本明細書に記載する方法に従い処理することのできる固体支持体材料
の典型的な例としては、数少ないが名前を挙げると、土壌；砂；砂礫；粘土；石
；コンクリート；アスファルト；れんが；ブロック；メーソンリー（masonry）
；カーボン、例えば、活性炭、カーボンブラック；ゼオライト；ポリマー；プラ
スチックス；エラストマー材料、例えば、天然および合成タイプのゴム；金属お
よびスチールのような金属合金；ガラス；ガラス繊維；衣類を含むテキスタイル
；セルロース性材料、および、これらの組合せが挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。

【００３６】本方法は、木材、木切れ、おがくず、紙、ボール紙、典型的に切断されまたは
粉砕されたトウモロコシの穂軸、綿繊維、および、これらの混合物を含め、セル
ロース性材料のような固体支持体の汚染除去にとりわけ有用である。

【００３７】溶媒和された電子で首尾よく処理することのできる毒素は、広範な範囲の危険
な材料を含み、化学的に還元しうる事実上いずれの物質をも含む。化学的に還元
しうる物質の幾つかの典型的な類としては、エネルギー材料、放射核体、核廃棄
物、重金属、有機物および特にハロゲン化された有機物、多核芳香族炭化水素、
揮発性有機化合物（ＶＯＣ’ｓ）、スラッジおよびこれらの混合廃棄物が挙げら
れる。溶媒和された電子は、ポリクロリネート化されたビフェニル（ＰＣＢ’ｓ
）ならびにダイオキシン、例えば、２，３，７，８−テトラクロロ−ジベンゾ−
ｐ−ダイオキシンおよび塩素化されたダイオキシン族のその他数種の員のいずれ
かおよび種々の防虫害防除剤のようなポリハロゲン化された有機化合物とともに
、危険な非放射活性金属または半金属のイオンのような化学的に還元しうる材料
の上記類の混合廃棄物を解毒するのに有用である。“病虫害防除剤（ｐｅｓｔｉ
ｃｉｄｅ）”という用語は、植物または動物伝染病の作用を破壊または阻害する
ために使用される物質、有機または無機物質を表す。これとしては、殺虫剤、除
草剤、殺鼠剤、殺ダニ剤等が挙げられる。

【００３８】個々の層／固体支持体材料および含まれる毒素に依存して、本発明の方法にお
いては、幾つかの変法が存在するが、含窒素塩基／アンモニア性液体溶媒和電子
技術の使用を含む本明細書に開示するより効率的で、かつ、経済的な方法が好ま
しくは使用される。溶媒和された電子技術の使用に係る一般的に公知の背景情報
が上記した特許に見ることができ、これらは、参考とすることによって本明細書
に組込む。これら特許の教示に矛盾することなく、場合によっては、含窒素塩基
単独である種の特異的な有毒廃棄物の汚染を除去するのに有効であるが、必ずし
も、全ての例が有効であるとは限らない。毒素が化学的に還元可能な物質を含む
時、溶媒和された電子の存在が必要とされる。しかし、溶媒和された電子が存在
すると、汚染除去された層を回収するために分離する必要のある相間の境界線が
シャープになるようであるので、その他の例においては、溶媒和された電子の存
在が望ましいことが多い。

【００３９】溶媒和された電子を含むと、活性金属は、元素の周期律表のＩＡ族およびＩＩ
Ａ族に見られる金属の１つ以上の組合せから選択される含窒素塩基に溶解される
。これらは、アルカリおよびアルカリ土類金属である。専ら利用性および経済性
の理由から、活性金属は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａおよびこれらの混合物からなる
群より選択するのが最も好ましい。大部分の場合においては、広範に入手可能で
あり、安価であるナトリウムの使用が満足するものであることが立証されるであ
ろう。

【００４０】含窒素塩基が必要とされ、アンモニア、アミン類等、および、これらの混合物
から選択することができる。無水の液体アンモニアは、農業において肥料として
広く使用されているので、容易に入手可能である。したがって、それは、比較的
安価であり、かくして、好ましい含窒素塩基である。しかし、アンモニアは、−
３３℃で沸騰し、場合によっては、液体アンモニアの溶液を冷却するか、溶液を
加圧するか、または、その両方が必要とされる。これが不便な場合には、多くの
アミンが容易に入手可能であり、含窒素塩基として使用することができる。

【００４１】有用なアミン類の典型的な類としては、第１級アミン類、第２級アミン類、第
３級アミン類、および、これらの混合物が挙げられる。このようなアミン類の具
体的な例としては、アルキルアミン、例えば、メチルアミン、エチルアミン、ｎ
−プロピルアミン、ｉｓｏ−プロピルアミン、２−メチルプロピルアミンおよび
ｔ−ブチルアミンが挙げられ、これらは、第１級アミン類であり；および、ジメ
チルアミンおよびメチルアミンが挙げられ、これらは、第２級アミン類であり；
また、第３級アミン類、例えば、トリエチルアミンが挙げられる。ジ−およびト
リアルキルアミン類もまた使用することができ、飽和環式アミン類、例えば、ピ
ペリジンも使用することができる。所望される反応温度で液体であるアミン類が
好ましく、これらアミンのうち、メチルアミン（ｂｐ −６．３℃）、エチルア
ミン（ｂｐ１６．６℃）、プロピルアミン（ｂｐ４９℃）、イソプロピルア
ミン（ｂｐ３３．０℃）、ブチルアミン（ｂｐ７７．８℃）およびエチレン
ジアミン（ｂｐ１１６．５℃）が特に好ましい。

【００４２】場合によっては、含窒素塩基をもう１つの溶媒和物質、例えば、エーテル類；
例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン；もしくは、１，
２−ジメトキシエタン；または、炭化水素、例えば、ペンタン、ヘキサン、デカ
ン等と組合せることが有益である。含窒素塩基およびそれとともに含まれるいず
れかの補助溶剤を選択するには、溶媒和された電子が極めて反応性であることを
念頭に置くことが必要であり、かくして、有毒廃棄物と競争し、溶媒和された電
子と反応する基を、含窒素塩基またはその補助溶剤とともに含まないことが好ま
しい。このような基としては、例えば、バーチ還元を受ける芳香族炭化水素基；
および、酸、ヒドロキシル、過酸化物、硫化物、ハロゲンおよびエチレン性不飽
和が挙げられる。

【００４３】場合によっては、その他の条件を使用して利点がある場合もあり、本発明の方
法に従い、含窒素塩基、特に、アンモニア性液体で層支持体から毒素を抽出する
初期工程を約１０℃〜約６０℃の範囲の高温で、さらに詳しくは、約２０℃〜約
４０℃で実施することができる。前述した温度よりもさらに高い温度で抽出を行
うことも可能であるが、このような高温は、また、より高圧での操作を意味する
。したがって、より高い温度での制約は、設備限界の結果であることが多い。し
たがって、最も有効な抽出は、概して、１０℃ほどの低さの範囲の温度で実施さ
れることが多いが、さらに好ましくは、約２０℃から出発し、約５０℃までの温
度がよい。最も好ましくは、固体支持体からの毒素の抽出は、約３０℃から始め
て約４０℃までの高温で実施することができる。概して、抽出温度は、続く溶媒
和された電子との化学反応温度よりも約１０℃〜約７０℃高くする必要がある。
このような高温は、攪拌しつつ実施する時、抽出効率を高める。

【００４４】有毒廃棄物との混合物を形成するためには、第１の容器に含窒素塩基、例えば
、無水アンモニアを導入する、上記考察した有毒廃棄物を汚染除去するための別
法において、混合物を高温で攪拌することによって、また、１回以上の洗浄を実
施することができる。これら高温は、上記考察した高温に相当する。固体支持体
中の残留毒素のレベルを約１０ｐｐｍ以下とするためには、混合物から抽出され
た毒素を分離および除去した後に、支持体材料をさらに洗浄することが望ましい
かもしれない。固体支持体を、含窒素塩基、例えば、液体アンモニアのようなア
ンモニア性液体で繰り返し洗浄するには、本明細書で記載するのと同様の操作条
件下で実施する。各洗浄後、毒素を含有する含窒素抽出物は、第１の容器内で、
固体支持体材料から分離される。固体支持体材料からの洗浄物／含窒素抽出物の
分離は、慣用的な手段、例えば、濾過、沈殿、デカンテーション、遠心分離等で
実施することができる。毒素を含有する洗浄液は、さらなる処理のために、別の
容器で合わされる、すなわち、溶媒和された電子をｉｎ−ｓｉｔｕで形成するの
に活性金属を導入するか、または、溶媒和された電子の予備形成溶液を導入する
ことによって解毒されるが、あまり好ましくない。

【００４５】本発明は、毒素の洗浄において、表面積を増大させ、含窒素塩基に晒されすた
めに、有毒廃棄物材料の粒子寸法を小さくする任意の予備工程を実施することも
できる。例えば、汚染された土壌は、慣用的な手段によって小さな粒状体に微粉
砕するか、または、汚染されたセルロース性材料、例えば、木切れをおがくずに
粉砕もしくは微粉砕することによって、支持体から毒素を抽出する全体の効率を
改良する。主として、岩、砂礫および砂からなり、ＰＣＢで汚染された有毒廃棄
物、例えば、風化した土壌は、土壌が広い表面積を有する場合、ＰＣＢ破壊がさ
らに容易である。−２０メッシュまで粉砕することによって風化された土壌のＰ
ＣＢでは、はるかに改良された＞９９％低減を達成することが可能である。

【００４６】同様に、有毒廃棄物からの水／水分の除去も、また、任意の予備工程によって
実施することができる。層の汚染除去は、本明細書に開示された方法に従い、水
を含有する層上で実施することができ、有毒廃棄物の乾燥予備工程は、毒素の溶
媒和された電子による化学的還元において金属を溶解させるのにさらに有効な使
用を提供する。例えば、コンベヤー上で汚染された土壌粒子を乾燥オーブンに通
して大部分のまたは実質的に全ての残留水分を除去することは、還元反応の選択
性および汚染除去プロセスの全体としての経済性を高めるのに通常有効である。

【００４７】抽出した毒素についての溶媒和された電子の選択性は、支持体材料およびその
他の物質との望ましくない競争副反応を最小化し、抽出される混合物の温度を土
壌支持体材料から毒素を抽出／洗浄するのに使用される高温以下に低くすること
によって活性金属を溶解するのにさらに効率よく使用される。低い温度範囲で生
ずる競争副反応が少ないことに照らし、活性金属の化学量論量または比較的小さ
な過剰量が使用される。実際、金属を添加する前の混合物の温度は、概して、抽
出／洗浄工程で使用される温度より約１０℃〜約７０℃低い。さらに詳しくは、
固体支持体、抽出された毒素および含窒素塩基を含む混合物の温度を支持体材料
との副反応と競争する有毒廃棄物材料からの毒素抽出の間の操作温度より約２０
℃〜約５０℃低くこと等によって最小化される。かくして、例えば、温度を４０
℃まで上昇させる時、個体支持体材料から毒素を抽出するために、続いて、混合
物の温度は、約１０℃〜約−２０℃まで低下させてから、溶媒和された電子の溶
解および形成のために導入され、毒素の化学的還元を開始する。同様に、液体ア
ンモニアで約２０℃の周囲温度条件で固体層から毒素を抽出する時、固体支持体
材料、毒素および含窒素塩基を含有する抽出混合物の温度は、約１０℃〜約−２
０℃の間にに低下する。

【００４８】抽出および洗浄工程は、亜大気圧で実施することができるが、そのプロセスは
、約８５ｐｓｉｇ〜約３６５ｐｓｉｇの圧力範囲で行うのが好ましい。さらに好
ましくは、反応は、約１２５〜約２００ｐｓｉｇの圧力下で行われる。

【００４９】本発明の方法を実施するには、反応混合物中の含窒素塩基／有毒廃棄物の比は
、好ましくは、重量／重量基準で約１／１〜約１０００／１の間が好ましく、さ
らに好ましくは、約１／１〜約１５／１の間であり、最も好ましくは、約２／１
〜約４／１の間である。

【００５０】活性金属の量は、好ましくは、混合物の重量に基づいて、約０．１重量％〜約
１２重量％の範囲にあることが好ましく；さらに好ましくは、約２重量％〜約１
０重量％の間であり；最も好ましくは、約３．５重量％〜約４．５重量％の間で
ある。

【００５１】金属の重量／毒素の重量に基づいて、反応混合物は、毒素に対して約２．０〜
約２４０．０倍もの金属を含有してもよく、さらに好ましくは、約４０〜約２０
０倍、最も好ましくは、有毒廃棄物中の毒素の約７０〜約９０倍もの金属を含有
していてもよい。

【００５２】有毒廃棄物の汚染除去プロセスは、含窒素塩基、例えば、液体アンモニア中に
溶媒和された電子の予め形成された溶液を導入して、毒素を破壊することによっ
て実現されものの、予想だにしえなかったことに、抽出された毒素に活性金属を
直接添加して、溶媒和された電子をｉｎ−ｓｉｔｕで形成することもまた望まし
くない競争副反応を最小化する補助となった。すなわち、抽出された毒素を含有
する混合物に導入される溶媒和された電子の予め形成された溶液は、競争副反応
を生じ、固体金属を反応域に導入することによって、電子をｉｎ−ｓｉｔｕで製
造する時よりも金属の使用が非効率的である。

【００５３】溶媒和された電子を含む反応の過程は、続いて、含窒素塩基および活性金属の
溶液の特徴である反応混合物の青い色または導電率をモニターすることができる
。青色が消えた時、それは、有毒廃棄物が全ての溶媒和された電子と反応したシ
グナルであり、必要とあらば、さらなる活性金属または溶媒和された電子を添加
してもよい。有毒廃棄物と溶媒和された電子との間の反応速度は迅速であり、大
部分の場合における反応は、数分ないし数時間で実質的に完了する。

【００５４】本発明の方法は、加熱／冷却、攪拌等の設備を備えた密閉加圧容器内でバッチ
式で行うことができる。例えば、デカンターを使用することによる連続基準で本
プロセスを実施して、相、すなわち、固体支持体材料からの含窒素塩基を連続的
に分離することも可能である。

【００５５】本発明の含窒素塩基／溶媒和された電子技術における改良が有毒廃棄物を酸で
前処理することによって実施される場合には、有毒廃棄物は、最初に、酸水溶液
でスラリー化される。硫酸および硝酸を使用することができるが、硝酸塩がその
他の大部分の塩類よりも含窒素塩基に概してよく溶けるので、硝酸を使用するこ
とが好ましい。

【００５６】この前処理は、好ましくは、攪拌開放容器内で室温で行うことができるが、前
処理は、さらなる精巧な設備において、約０℃〜約１００℃の範囲のいずれかの
温度で実施することができる。酸水溶液は、約５重量％〜約５０重量％の酸を含
有することができるが、約１０重量％〜約２５重量％の酸を含有するのが好まし
い。有毒廃棄物／酸水溶液の比は、重量／重量基準で、約１／１０〜約１／１０
０で変化させることができ、有毒廃棄物の密度に依存するが、重量／重量基準で
、約１／２５有毒廃棄物／酸水溶液を使用することが好ましい。

【００５７】有毒廃棄物を完全に湿潤するためには、十分な酸水溶液を使用する必要があり
、約０．５〜２．５時間有効に混合することができるが、攪拌を停止し、混合物
を沈降させる時に、少なくとも２相に容易に分離する混合物を生じさせる必要が
ある。水相は、リサイクルするかまたは廃棄するために除去することができ、残
された残留層は、所望により、水で洗浄することができる。

【００５８】前処理した有毒廃棄物は、プレスされるか、遠心分離されて、次の工程、すな
わち、含窒素塩基／溶媒和された電子技術による処置で抽出へと進む前に、可能
な限り、多くの水が除去される。とりわけ、活性金属を含窒素塩基に添加する場
合には、抽出および溶媒和された電子での還元化学に進む前に乾燥し、続いて、
汚染除去された支持体材料を回収することが好ましい。

【００５９】本発明の含窒素塩基／溶媒和された電子技術における改良が含まれる場合には
、強塩基による後処理が実施され、溶媒和された電子は、有毒廃棄物を取り扱う
ために必要とされるよりも過剰に溶媒和された電子濃度を生ずるのに十分な量活
性金属を添加することによって、含窒素塩基／有毒廃棄物中に生成させることが
好ましい。ついで、有毒廃棄物と混合物との間の所望される反応が完了したら、
反応混合物に水を緩やかにかつ注意しつつ加え、添加した過剰の活性金属の量に
よって測定されるした量ｉｎ−ｓｉｔｕで強塩基を生成する。

【００６０】活性金属がナトリウムである場合、強塩基は、水酸化ナトリウムであり、好ま
しい強塩基であるが、リチウムおよびカリウムのようなその他の活性金属を使用
することも可能である。量において、含窒素塩基に添加するための過剰の活性金
属は、十分な水を加えた時に、反応混合物中に約０．１Ｍ〜２Ｍを生ずることで
十分であるはずである。水を混合物に添加した後、スラリーは、継続して、約５
分〜約１時間攪拌する必要があり、続いて、混合物は、沈降させられる。ついで
、層を分離し、汚染除去された支持体材料は回収される。

【００６１】有毒廃棄物が含窒素塩基単独で、溶媒和された電子が存在せず、処理される場
合、含窒素塩基の完了において、強塩基の水溶液は、混合物中０．１Ｍ〜２Ｍの
強塩基の間で生成させるための量反応混合物に簡単に添加することができる。上
記攪拌および相分離後、汚染除去された有毒廃棄物は、回収することができる。

【００６２】以下の実施例を参考とすることによって、本発明の方法は、さらに明瞭となる
であろう。実施例１マグネチックスターラーを備えた２５０ｃｃビーカーに、ＮｅｗＢｅｄｆｏ
ｒｄＨａｒｂｏｒからの湿潤（５０％水）スラッジ３４．１ｇを入れた。この
スラッジに濃硝酸／水の１：１溶液５０ｃｃを加え、３０分間十分に混合し、ブ
フナー漏斗を介して濾過し、濾液が酸性とならないところまで水で濯いだ。濾過
ケーキを強制空気オーブン内で２２５°Ｆで２時間乾燥させた。以下の表は、金
属除去効率を示す：

【００６３】

【表１】

【００６４】酸処理により生じた固体を加圧反応器に装填した。液体アンモニアを加えた。
攪拌しつつ、ナトリウム金属を小片にして、溶媒和された電子の存在を示す恒常
的な青色が観測されるまで加えた。合計３．０ｇのナトリウムを必要とした。混
合物を１５分間攪拌し、青色があせた。アンモニアを蒸発させると、３５．０ｇ
の処理された汚れが残った。分析すると、ＰＣＢについて以下の破壊効率が示さ
れた。

【００６５】

【表２】

【００６６】同一量のアンモニアおよびナトリウムを使用して、溶媒和された電子によるこ
の最初の処理からの土壌に対し、第２回目の処理を行った。生ずる土壌は、ＰＣ
Ｂレベル１０ｐｐｍを有することが示されている。

【００６７】実施例２５２％の砂、３３％のシルト（沈泥）および１５％の粘土を含むテキサスの敷
地からの土壌は、分析により、１１，８３３ｐｐｍのＰＣＢに加え、以下の金属
を含有することが見出された：

【００６８】

【表３】

【００６９】土壌１０００ｇを１５リットルの加圧反応器に充填した。反応器を密閉し、９
リットルのアンモニアを添加した。マグネチック駆動攪拌器上、４０Ｈ₃で１５
分間懸濁液を混合した。ロックホッパーを介して、ナトリウム金属６１ｇを添加
して、溶媒和された電子をｉｎ−ｓｉｔｕで形成した。５分後、導電率は、わず
か２ミリ−ジーメンス（ｍｉｌｉ−Ｓｉｅｍｅｎｓ）であった。もう３７ｇのナ
トリウムを添加すると、青色は、２分で消えた。最終のナトリウム３１ｇを加え
、混合物を１５分間攪拌した。

【００７０】反応機器内での溶媒和された電子反応に続き、３回の移換えを使用し、反応混
合物を分離器へと移し、ただ攪拌するだけで、均質となった。ついで、大部分の
アンモニアを回収するが、一部分（ほぼ１リットル）を最初分離器に残し、アン
モニア／水抽出媒体を発生させた。分離器内のアンモニア混合物を３×１８００
ｍｌの水（合計５４００ｍｌ）でクエンチし、アンモニア／水混合物を３０分間
攪拌して、アンモニア／水抽出物を生じさせた。

【００７１】攪拌停止後５分で、４つの１リットルビーカーにアンモニア／水抽出物をはか
せた。分離器内に残る抽出された清浄な土壌をさらなる３６００ｍｌの水で濯ぎ
、濾過し、収集した。分離器の第２回目の濯ぎ（３６００ｍｌ）を行い、残留す
る土壌を除いた。この残留土壌も、また、濾過すると、固体の画分と濾液とを与
えた。

【００７２】以下の表４は、上記表３の単離され、処理された土壌と比較したアンモニア水
抽出物中の還元された金属の含量を示す。

【００７３】

【表４】

【００７４】実施例３トウモロコシの穂軸からなる有毒廃棄物材料を３５３ｐｐｂのダイオキシンお
よび鉱油で汚染させる。汚染させたトウモロコシの穂軸を切り刻むと、有毒廃棄
物材料の２００ｇ試料を生じた。ダイオキシンを含有する大口試料をドライアイ
ス／アセトンで−７８℃に冷却した機械的に攪拌される２リットルのビーカーに
導入する。ついで、無水の液体アンモニア（８００ｍｌ）をビーカーに加え、続
いて、微粉砕されたナトリウム金属（２０ｇ）を小分けしつつ加えた。ナトリウ
ムを加えると、溶媒和された電子の青色の特徴が観測される。ナトリウムの全て
を添加した後１時間、温度が自然に上昇して、アンモニアが蒸発されるように、
攪拌しつつ、反応混合物に水（１５０ｍｌ）を緩やかに加えた。反応混合物の温
度が室温まで達したら、攪拌を止め、ビーカーの内容物を沈降させる。

【００７５】しばらくすると、ビーカーの内容物が２相に分離し、上相は、セルロース性の
粒子を含有し、下方は、幾分曇った水性アンモニア相となる。大気圧で大きなひ
だ付き濾紙を介して反応混合物を注ぐことにより、セルロース性相を回収する。
濾過後、濾紙上に収集される固体を水で２回洗浄する。ついで、セルロース性材
料をペトリ皿に移し、減圧オーブン内で４８時間室温で乾燥させる。生ずるセル
ロース性材料をオイル状の物質で被覆する。生成物の大口試料は、１ｐｐｂ未満
のダイオキシンを含有する。

【００７６】実施例４競争する副反応を最小化することによる有毒廃棄物の汚染除去における溶媒和
された電子のさらなる有効使用を立証するために、以下の実験を行った：底部プロペラ翼を有するマグネチック駆動攪拌器を２リットルの加圧反応器に
装備させた。各端部にボールバルブを有する１インチパイプからなる“ホッパー
（ｈｏｐｐｅｒ）”を通る導入口を具備させた。さらなる液体を供給するための
もう１つの導入口を具備させた。導出口をアンモニア凝縮システムに接続させた
。

【００７７】処理（ａ）：使用する前に、水で濯ぎ、反応器を完全に清浄とし、ついで、乾燥させた。土
壌を秤取量導入し、反応器を密閉した。必要とあらば、反応器内のアンモニア蒸
気を排出することにより、アンモニア貯蔵タンクと反応器との間のバルブを開放
することによって、無水の液体アンモニアを反応器へと移した。土壌試料Ｎｏ．
１を除いて、全ての土壌を最初に０℃２００ｒｐｍでアンモニアと混合させ（抽
出）てから、活性金属（ナトリウム）を反応器内に導入した。土壌粒状物から液
体アンモニアを分離する代わりに、ホッパーを介して混合物に固体のナトリウム
金属を加えるか、または、溶媒和された電子の溶液を第２の加圧容器から移した
。土壌の全重量に基づき、４重量％レベルのナトリウム金属を使用した。各反応
について、圧力、温度および導電率を記録した。導電率に低下によって示される
ように、一度、溶媒和された電子が枯渇したら、混合物を３０分間攪拌した。ア
ンモニアを蒸発させ、土壌生成物を回収し、ＰＣＢについて分析した。

【００７８】処理（ｂ）：特定の時間、少なくとも２０℃、しかし、通常は、４０℃の高温で攪拌し、続
いて、０℃の温度に低下させてから、ナトリウム金属または溶媒和された電子の
溶液を添加することによって、ＰＣＢ汚染された土壌−アンモニア混合物を抽出
した以外は、この処理は、上記処理（ａ）と同様であった。

【００７９】試験した土壌試料は、以下の特性表示を有した：

【００８０】

【表５】

【００８１】土壌試料＃１−４は、各々、以下に示す種々のレベルのＰＣＢを含有したが、
これらを乾燥させ、最初に、土壌＃１の処理（ａ）を除いて、無水の液体アンモ
ニアで抽出し、ついで、上記特定した処理を使用して、土壌から前以て分離する
ことなく、溶媒和された電子で処理した。

【００８２】

【表６】

【００８３】表６は、毒素の破壊のために溶媒和された電子を導入する前に、含窒素塩基で
有毒廃棄物を抽出することの有益な効果を立証する。最初の抽出プロセスを高温
、すなわち、４０℃で行い、続いて、溶媒和された電子との反応を低い温度で行
う時、土壌中の毒素の最終レベルは、さらに少なくなった。

【００８４】土壌試料２−４での試験結果は、試料が高い濃度の鉄および粘土を有するので
、特に有意であり、したがって、また、上記土壌特性表示に示した通り、高いカ
チオン交換能を有する。本発明者らは、これが溶媒和された電子に対する望まし
くない競争副反応の発生を高め、ナトリウム需要を高め、毒素に対する選択性を
低下させ、低い破壊パーセンテージを生ずる反応媒体を創出することを見出した
。にもかかわらず、土壌試料２、３および４は、処理（ｂ）に従い処理され、毒
素は、最初に、高温で抽出され、続いて、その温度を０℃まで低くしてから、反
応を溶媒和された電子で開始するので、ＰＣＢ毒素のより高い破壊パーセンテー
ジを有した。これは、競争反応の原因である土壌支持体からの抽出された毒素を
含むアンモニア性溶液を前以て分離することなく達成された。このような改良さ
れた結果は、反応混合物に課するナトリウムを増大させることなく達成された。

【００８５】処理（ａ）を使用するが、前以て毒素を抽出しないか、また、処理（ｂ）を使
用するが、抽出物と反応物との間に温度差のない土壌試料１で好ましい破壊パー
センテージが非常に高い砂含量（８８％）に起因し、対応して、この土壌の低い
鉄、粘土およびカチオン交換能に起因することに注目する必要がある。このよう
に高い砂状土壌は、有機物質、粘土、鉄、シルト等のよりバランスの取れた組成
物を含み、通常付随する類似した競争副反応を示さず、これらは、土壌試料２−
４のカチオン交換能のようなより高いカチオン交換能を有しない。

【００８６】実施例５溶媒和された電子処理が高温での前処理を含む時に必要とされるさらなるナト
リウム消費を立証するために、実施例４からの土壌＃４を種々のレベルのナトリ
ウム需要で試験した。

【００８７】

【表７】

【００８８】表７は、高温での有毒廃棄物の予備抽出で、高レベルのＰＣＢ破壊が、なお、
ナトリウム金属の低レベルで調製した溶媒和された電子を使用して、なお、達成
されうることを立証する。すなわち、高温で予備抽出、続く、毒素の還元前の低
温で、競争副反応が少ないので、溶媒和された電子の形成におけるナトリウム金
属のさらに有効な使用が可能となる。高温で抽出しない場合、２０％のナトリウ
ムは、高温で実施される予備抽出での１２％のナトリウム使用よりも幾分少ない
ＰＣＢ除去を生ずる。これは、ナトリウム処理の６７％の増大を示す。

【００８９】実施例６本発明のさらなる実施態様に従う固体廃棄物の汚染除去における溶媒和された
電子のさらに有効な使用を立証するために、以下の実験を行った：ＰＣＢ汚染された土壌の精製のために、底部排出口の開口に１００メッシュの
ステンレススチールスクリーンを配置し、それをその位置に保持するために接着
剤を使用して加圧反応器を改良した。柔軟なホースを反応器の排出ボールバルブ
に接続し、ついで、もう１つのボールバルブを介して受器に接続した。土壌から
のＰＣＢを抽出した後アンモニアを排出するのを助けるために、高圧シリンダー
から柔軟なホースを介して反応器に窒素圧力を加えた。

【００９０】これらの研究を実施するのに、反応器に土壌を充填し、密閉した。周囲温度で
アンモニアを使用するか、または、供給容器内で３０℃〜４０℃の温度に加熱し
、所望される体積を反応器に充填した。圧力は、１００〜２００ｐｓｉｇの範囲
であった。土壌の抽出は、土壌および液体アンモニア混合物を２００ｒｐｍで３
０分間攪拌することによって行った。攪拌を終了し、反応器圧力が２０〜３０ｐ
ｓｉｇ過剰となるように反応器を加圧した。底部バルブを緩やかに開放し、受器
にアンモニアをはかせた。土壌を取りだし、ＰＣＢについて分析した。

【００９１】ＰＣＢを溶媒和された電子で化学的に破壊するために、ボールバルブアセンブ
リを介して受器内のＰＣＢ含有アンモニアを反応器に移し戻した。固体添加のた
めのホッパーアセンブリを使用して、導電率２００ミリジーメンス／ｃｍが５分
間で得られるまで、ナトリウム金属を小分けして加えた。アンモニアを蒸発させ
、反応器内容物を秤取量のヘキサンに取り、残留ＰＣＢについて分析した。

【００９２】本実施例の研究で使用した自然に風化した土壌は、以下の特性表示を有した：

【００９３】

【表８】

【００９４】上記開示した処理を使用して、上記のように特性決定され、ＰＣＢを含有する
自然に風化した土壌１−６を乾燥させ、アンモニアで抽出した。表９は、その結
果を与える。

【００９５】

【表９】

【００９６】表９は、本発明に従い高温で土壌からＰＣＢ毒素の１回または多数回抽出を示
す。ＰＣＢの高い負荷を含有する土壌試料、例えば、土壌＃１を３サイクル（１
ａ，１ｂ，１ｃ）抽出すると、元の試料から、事実上、全ての毒素が除去された
。試験試料３ａ−３ｂ；４ａ−４ｂおよび５ａ−５ｂにおいても同様の結果が達
成された。

【００９７】本実験において、表９に開示したように、液体アンモニアと、抽出されたＰＣ
Ｂ毒素とを含む抽出物は、続いて、別個の密閉加圧容器に入れた洗浄液にナトリ
ウム金属を導入することによって溶媒和された電子で還元され、アンモニア化さ
れた電子をｉｎ−ｓｉｔｕで形成した。以下の表１０で示される１つの反応は、
反応の典型例である：

【００９８】

【表１０】

【００９９】実施例７有毒廃棄物の汚染除去における溶媒和された電子の特性に及ぼす粒子寸法の効
果を立証するために、粉砕後、固体の層を“受け入れられるように（ａｓｒｅ
ｃｉｅｖｅｄ）”処理した。層の汚染を除去するのに、実施例４の方法を使用し
た。層に応じて、３種の粉砕方法を使用した：乳鉢および乳棒、実験室粉砕ミル
（ＷｉｌｅｙＭｉｌｌｆｒｏｍＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，
Ｃａｔａｌｏｇｕｅｎｏ．０８−３３８）および登録商標Ｂｌａｃｋ＆
Ｄｅｃｋｅｒチョッパー。

【０１００】種々の物質を粉砕する効果は、以下の表１１に示す：

【０１０１】

【表１１】

【０１０２】表１１は、種々の形態の固体廃棄物を粉砕／微粉砕してから高温で抽出し、続
いて、低い温度で溶媒和された電子と反応させることによる層の前処理の有効性
を立証する。

【０１０３】本発明を種々の実施態様に関連させて説明したが、それらはほんの例である。
したがって、当業者であれば、前述の詳細な説明に照らして、多くの変更例、変
形例および変法が明らかとなるであろうし、したがって、このような変更例、変
形例および変法も特許請求の精神および範囲の内に入ることを意図するものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ロジャース，ジョン・イーアメリカ合衆国オハイオ州43338，マウント・ギリード，タウンシップ・ロード 3855，ナンバー 145 (72)発明者ハンター，ウッド・イーアメリカ合衆国オハイオ州43334，マレンゴ，タウンシップ・ロード 4500，ピー・オー・ボックス 158 Ｆターム(参考） 2E191 BA02 BA11 BA13 BB01 BD00 4D004 AA41 AB03 AB05 AB06 AB07 AB09 AC07 CA34 CA47 CC11 CC12 CC15 DA03 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ｉ）含窒素塩基と、毒素で汚染された固体支持体材料を
含む有毒廃棄物とを容器に導入し；（ｉｉ）その含窒素塩基と有毒廃棄物とを約１０℃〜約６０℃の範囲の高め
られた温度で攪拌することにより前記固体支持体材料からその毒素を抽出して、
抽出混合物を形成させ；（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で操作される高められた温度よりも十分に低く前記
抽出混合物の温度を低下させて、毒素破壊の間の競争副反応の発生を最小とし；（ｖｉ）工程（ｉｉｉ）の抽出混合物に、前記含窒素塩基に溶解させるのに
適した活性金属を導入することによって反応混合物を生じさせ；その後、（ｖ）前記反応混合物を反応させる；ことを含む各工程を特徴とする有毒廃棄物を汚染除去するための方法。
【請求項２】溶媒和された電子を含む反応混合物を特徴とする、請求項１
に記載の方法。
【請求項３】液体アンモニアである含窒素塩基を特徴とし、活性金属が、
ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウムおよびそれらの混合物からなる群
より選択される員である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】毒素についての吸着剤または吸収剤として働く材料である固
体の支持体を特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】土壌、砂、砂礫、粘土、石、コンクリート、アスファルト、
れんが、ブロック、メーソンリー（masonry）、カーボン、ポリマー、ゼオライ
ト、プラスチック、エラストマー材料、金属、ガラス、ガラス繊維、テキスタイ
ル、セルロース性材料、および、これらの組合せからなる群より選択される員で
ある固体支持体を特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】木切れ、おがくず、紙、ボール紙、切断されたトウモロコシ
の穂軸、粉砕されたトウモロコシの穂軸、綿、および、それらの混合物からなる
群より選択されるセルロース性材料を含む固体支持体を特徴とする、請求項３に
記載の方法。
【請求項７】工程（ｉｉｉ）において、混合物の温度を約１０℃〜約−２
０℃に低下させることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項８】工程（ｉｉｉ）における混合物の温度を工程（ｉｉ）の抽出
温度より約１０℃〜約７０℃低下させることを特徴とする、請求項３に記載の方
法。
【請求項９】有毒廃棄物の粒子寸法を小さくすることを特徴とする予備工
程を含む、請求項3に記載の方法。
【請求項１０】有毒廃棄物から水を除去することを特徴とする予備工程を
含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】エネルギー材料、放射性核種、核廃棄物、重金属、ハロゲ
ン化された有機物、多核芳香族炭化水素、揮発性有機化合物、スラッジ、および
それらの混合物からなる群より選択される材料である毒素を特徴とする、請求項
３に記載の方法。
【請求項１２】ＰＣＢ、病虫害防除剤、ダイオキシン、および、それらの
混合物からなる群より選択される員を含む毒素を特徴とする、請求項３に記載の
方法。
【請求項１３】有毒廃棄物を酸で前処理することを特徴とする工程を含む
、請求項３に記載の方法。
【請求項１４】工程（ｖ）の反応混合物を強塩基で後処理することを特徴
とする工程を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１５】（ｉ）含窒素塩基と、毒素で汚染された固体支持体材料
を含む有毒廃棄物とを容器に導入して混合物を形成し；（ｉｉ）その含窒素塩基と有毒廃棄物とを約１０℃〜約６０℃の範囲の高め
られた温度で攪拌することにより前記混合物を洗浄して、前記固体支持体材料か
らその毒素を除去して、前記毒素を含む含窒素抽出物を形成させ；（ｉｉｉ）前記固体支持体から前記含窒素抽出物を分離し；（ｖｉ）含窒素塩基を工程（ｉｉｉ）の前記固体支持体材料に導入すること
によって、固体支持体材料中の毒素のレベルを約＜１０ｐｐｍになるまで十分な
回数洗浄および分離工程（工程（ｉｉ）および工程（ｉｉｉ））を繰り返して、
さらなる含窒素抽出物を形成させ；（ｖ）工程（ｉｉｉおよびｉｖ）の含窒素抽出物に、前記含窒素塩基に溶解
させるのに適した活性金属を導入することによって反応混合物を生じさせ；その
後、（ｖｉ）反応混合物を反応させる；ことを含む各工程を特徴とする有毒廃棄物を汚染除去するための方法。
【請求項１６】溶媒和された電子を含む工程（ｖ）の反応混合物を特徴と
する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】液体アンモニアである含窒素塩基を特徴とし、活性金属が
、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウムおよびそれらの混合物からなる
群より選択される員である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】毒素に対して吸着剤または吸収剤として働く材料である固
体の支持体を特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】土壌、砂、砂礫、粘土、石、コンクリート、アスファルト
、れんが、ブロック、メーソンリー（masonry）、カーボン、ポリマー、ゼオラ
イト、プラスチック、金属、ガラス、ガラス繊維、テキスタイル、セルロース性
材料、および、それらの組合せからなる群より選択される員である固体支持体を
特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】木切れ、おがくず、紙、ボール紙、切断されたトウモロコ
シの穂軸、粉砕されたトウモロコシの穂軸、綿、および、それらの混合物からな
る群より選択されるセルロース性材料を含む固体支持体を特徴とする、請求項１
７に記載の方法。
【請求項２１】約−３３℃〜約５０℃の範囲の工程（ｖ）についての反応
混合物の温度を特徴する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】有毒廃棄物の粒子寸法を小さくすることを特徴とする予備
工程を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】有毒廃棄物から水を除去することを特徴とする予備工程を
含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】エネルギー材料、放射性核種、核廃棄物、重金属、ハロゲ
ン化された有機物、多核芳香族炭化水素、揮発性有機化合物、スラッジ、および
それらの混合物からなる群より選択される材料である毒素を特徴とする、請求項
１７に記載の方法。
【請求項２５】ＰＣＢ、病虫害防除剤、ダイオキシン、および、それらの
混合物からなる群より選択される員を含む毒素を特徴とする、請求項１７に記載
の方法。
【請求項２６】有毒廃棄物を酸で前処理することを特徴とする工程を含む
、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】工程（ｖｉ）の反応混合物を強塩基で後処理することを特
徴とする工程を含む、請求項１７に記載の方法。