JP2003160338A - Arsenic-adsorptive manganese compound, arsenic adsorbent, and method for adsorbing and removing arsenic in aqueous solution - Google Patents

Arsenic-adsorptive manganese compound, arsenic adsorbent, and method for adsorbing and removing arsenic in aqueous solution

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new technical means by which not only a pentavalent arsenic but also a trivalent one, removal of which has been difficult in the prior art can be removed efficiently. <P>SOLUTION: This means comprises treating an arsenic-containing aqueous solution by using an arsenic-adsorptive manganese compound which is an oxygen compound of manganese containing bismuth and includes manganese as a main component, and then adsorbing and removing arsenic. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、ヒ素吸着
性のマンガン化合物とヒ素吸着剤並びに水溶液中のヒ素
の吸着除去方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an arsenic-adsorptive manganese compound, an arsenic adsorbent, and a method for adsorbing and removing arsenic in an aqueous solution.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明の課題】河川や湖沼水域のヒ素によ
る汚染問題の例は国内外で多くみられ、特に海外ではバ
ングラディッシュの例が大きく報道されている。この地
の土壌はヒ素を豊富に含んでおり、ヒ素で汚染された井
戸水を飲料水として利用している現地住人にはヒ素によ
る皮膚障害や疾患が多くみられる。バングラディッシュ
の中でも最も被害が深刻といわれるNawabganj district
では、飲料水中のヒ素濃度が0.01〜1mg/l(W
HOの水質基準0.01mg/l)にも達すると報告さ
れているが実質的な対策は行われていないのが現状であ
る。一方、国内におけるヒ素汚染問題は主に廃鉱山から
の廃水によるものである。島根県の笹ヶ谷鉱山では、閉
山後の坑道からの廃水により鉱山の周辺の河川水中のヒ
素濃度は環境基準値を越える0.08〜1.3mg/l
であったと報告されている。また、北海道の旧幌別硫黄
鉱山周辺では弁景川へのヒ素を多量に含む強酸性水の流
出により、1975年までは河川水中のヒ素濃度が大き
く環境基準値を越えていた。これに対して、壮瞥町によ
る坑口の封鎖や坑内水の中和処理施設の設置などの鉱害
対策により、1981年以降は当初のヒ素濃度0.2m
g/lに対して10分の1の約0.02mg/lにまで
低下したと報告されている。しかしながら、この処理施
設で中和とヒ素の共沈除去のために用いられるライムケ
ーキ、消石灰および炭酸カルシウムの使用総量は年間4
〜5万トンに達し、これによって発生する多量の沈殿物
の処理場の確保と年間約3億円の経費を必要とすること
が大きな問題となっている。ヒ素による水質汚染問題
は、上記の他にも地熱発電所からの廃水や産業廃棄物に
よるものなど数多く存在する。しかしながら、現在、主
として行われている共沈法には処理後の廃棄物処理や経
費の問題などがあり、これに代わるヒ素の処理法として
ヒ素吸着剤による処理方法が期待されている。特に、三
価のヒ素を酸化剤の添加によって比較的吸着しやすい五
価のヒ素に酸化する過程を省いて直接3価のヒ素を吸着
できる新規な吸着物質を実現することは、経済的なヒ素
除去技術を確立するうえで価値があるものと考えられ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION There are many cases of arsenic pollution problems in rivers and lakes both in Japan and abroad, especially in Bangladesh. The soil in this area is rich in arsenic, and local residents who use well water contaminated with arsenic as drinking water have many skin disorders and diseases caused by arsenic. Nawabganj district is said to be the most severely damaged in Bangladesh
Then, the arsenic concentration in drinking water is 0.01 to 1 mg / l (W
Although it has been reported that the water quality standard for HO will reach 0.01 mg / l), the current situation is that no substantial measures have been taken. On the other hand, the arsenic pollution problem in Japan is mainly due to wastewater from abandoned mines. At the Sasagaya mine in Shimane prefecture, the arsenic concentration in the river water around the mine exceeds the environmental standard value due to the wastewater from the tunnel after the closing of the mine 0.08-1.3 mg / l
It was reported that it was. In addition, around the former Horibetsu sulfur mine in Hokkaido, the concentration of arsenic in river water was large until 1975 due to the outflow of strongly acidic water containing a large amount of arsenic to the Benkei River, which exceeded the environmental standard value. On the other hand, due to mine pollution countermeasures such as the blockage of the mine mouth by Sobetsu Town and the installation of a neutralization treatment facility for the mine water, the initial arsenic concentration of 0.2 m after 1981.
It is reported to be reduced to about 0.02 mg / l, which is 1/10 of g / l. However, the total amount of lime cake, slaked lime and calcium carbonate used for neutralization and coprecipitation removal of arsenic at this treatment facility is 4
It is a big problem that the amount of ~ 50,000 tons is reached, and a large amount of precipitate generated by this is required to secure a treatment site and an annual cost of about 300 million yen. In addition to the above, there are many water pollution problems caused by arsenic, such as wastewater from geothermal power plants and industrial waste. However, the coprecipitation method that is mainly performed at present has problems such as waste disposal after processing and cost, and an alternative method for treating arsenic is expected to be an arsenic adsorbent. In particular, it is an economical arsenic to realize a novel adsorbent capable of directly adsorbing trivalent arsenic by omitting the process of oxidizing trivalent arsenic to pentavalent arsenic which is relatively easy to adsorb by adding an oxidizing agent. It is considered to be valuable in establishing removal technology.

【0003】そこで、この出願の発明は、以上のとおり
の従来技術の問題点を解消し、五価のヒ素はもちろんの
こと、従来困難とされてきた三価のヒ素をも効率的に除
去することが可能な、新しい技術手段を提供することを
課題としている。
Therefore, the invention of this application solves the problems of the prior art as described above, and efficiently removes not only pentavalent arsenic but also trivalent arsenic, which has been conventionally difficult. It is an object to provide a new technical means capable of doing so.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第1には、ビスマスを含
むマンガンの酸素化合物であって、マンガンを主成分と
することを特徴とするヒ素吸着性のマンガン化合物を提
供する。
Means for Solving the Problems The invention of the present application is to solve the above-mentioned problems. Firstly, it is an oxygen compound of manganese containing bismuth, which contains manganese as a main component. An arsenic adsorbing manganese compound is provided.

【0005】そしてこの出願の発明は、上記の発明につ
いて、第2には、ビスマスは、マンガンの酸素化合物の
表面の一部に分布して配設されていることを特徴とする
ヒ素吸着性のマンガン化合物を、第3には、ビスマスま
たはその化合物が添加されたマンガンまたはその化合物
が、大気中もしくは含酸素雰囲気中において焼成された
ものであることを特徴とするヒ素吸着性のマンガン化合
物を、第4には、そのビスマスの化合物が炭酸酸化ビス
マスであって、マンガンの化合物が炭酸マンガンである
ことを特徴とするヒ素吸着性のマンガン化合物を、第5
には、マンガンの酸素化合物を含む溶液にビスマスが加
えられて乾燥脱水されたものであることを特徴とするヒ
素吸着性のマンガン化合物を、第6には、マンガン化合
物が粉砕されたものであることを特徴とするヒ素吸着性
のマンガン化合物を、第7には、マンガン化合物が酸処
理されたものであることを特徴とするヒ素吸着性のマン
ガン化合物を提供する。
The invention of this application is, with respect to the above invention, secondly, bismuth is distributed in a part of the surface of the oxygen compound of manganese, and is disposed. Thirdly, a manganese compound, and thirdly, an arsenic-adsorptive manganese compound characterized in that manganese or a compound thereof to which bismuth or a compound thereof is added, is fired in the air or an oxygen-containing atmosphere, Fourthly, an arsenic-adsorptive manganese compound characterized in that the bismuth compound is bismuth carbonate oxide and the manganese compound is manganese carbonate,
The arsenic-adsorptive manganese compound is characterized in that bismuth is added to a solution containing an oxygen compound of manganese and dried and dehydrated, and sixthly, the manganese compound is crushed. An arsenic-adsorptive manganese compound, which is characterized by the above, and a arsenic-adsorptive manganese compound, which is characterized in that the manganese compound is acid-treated.

【0006】そして、この出願の発明は、第8には、よ
り具体的に、炭酸酸化ビスマス粉末と炭酸マンガン粉末
との混合物が100℃〜450℃の温度において焼成さ
れたものであることを特徴とする前記のヒ素吸着性のマ
ンガン化合物を、第9には、200℃近傍の温度におい
て焼成されたものであることを特徴とするヒ素吸着性の
マンガン化合物を、第10には、ビスマスとマンガンの
混合モル比が0.001:1から1:1の範囲であるこ
とを特徴とするヒ素吸着性のマンガン化合物を、第11
には、ビスマスとマンガンの混合モル比が0.01:1
から1:1の範囲であることを特徴とするヒ素吸着性の
マンガン化合物を提供する。
Eighthly, the invention of this application is more specifically characterized in that a mixture of bismuth carbonate oxide powder and manganese carbonate powder is fired at a temperature of 100 ° C to 450 ° C. The ninth is the arsenic-adsorptive manganese compound described above, and the ninth is the arsenic-adsorptive manganese compound characterized by being calcined at a temperature near 200 ° C. The tenth is bismuth and manganese. An arsenic-adsorptive manganese compound characterized by having a mixed molar ratio of 0.001: 1 to 1: 1.
Has a mixed molar ratio of bismuth and manganese of 0.01: 1.
An arsenic-adsorptive manganese compound is provided in the range from 1 to 1: 1.

【0007】第12には、この出願の発明は、以上いず
れかのマンガン化合物もしくはこれを含有するものから
なることを特徴とするヒ素吸着剤を提供し、第13に
は、マンガン化合物が担体物質に担持もしくは担体物質
に充填されていることを特徴とするヒ素吸着剤を提供す
る。
Twelfth, the invention of this application provides an arsenic adsorbent characterized by comprising any of the above manganese compounds or those containing the same, and thirteenth, the manganese compound is a carrier material. The present invention provides an arsenic adsorbent characterized by being supported or filled with a carrier material.

【0008】さらに、この出願の発明は、第14には、
前記のヒ素吸着剤を、ヒ素を含有する水溶液と接触させ
て、水溶液中のヒ素を吸着除去することを特徴とする水
溶液中のヒ素の吸着除去方法を提供し、第15には、ヒ
素を吸着した吸着剤を酸処理して、ヒ素を酸溶液中に脱
着させ、ヒ素を脱離した吸着剤を再利用可能とすること
を特徴とするヒ素吸着剤の再生方法をも提供する。
The fourteenth aspect of the invention of the present application is:
A method for adsorbing and removing arsenic in an aqueous solution, which comprises contacting the arsenic adsorbent with an aqueous solution containing arsenic to adsorb and remove arsenic in the aqueous solution. There is also provided a method for regenerating an arsenic adsorbent, which comprises subjecting the adsorbent described above to acid treatment to desorb arsenic in an acid solution so that the adsorbent having desorbed arsenic can be reused.

【0009】以上のとおりのこの出願の発明によるマン
ガンを主成分とする酸素化合物は、吸着剤法以外の従来
手法のもつ経済性の低さの問題を解決し、さらに従来の
吸着剤法では効率的な除去が技術的に困難であった三価
のヒ素をも極めて短時間に効率良く吸着除去できるとい
った特徴を有している。たとえばこの発明による吸着剤
の場合には、吸着剤1グラムあたりの三価のヒ素吸着量
は50mgにも達する。また、ヒ素を吸着した吸着剤を
希硫酸などの酸溶液と接触させることによって簡易に吸
着ヒ素を酸溶液中に回収でき、吸着剤は再利用が可能に
なるという特徴も有している。
As described above, the oxygen compound containing manganese as a main component according to the invention of the present application solves the problem of low economic efficiency of the conventional methods other than the adsorbent method, and the conventional adsorbent method is more efficient. The characteristic feature is that trivalent arsenic, which was technically difficult to remove, can be adsorbed and removed efficiently in an extremely short time. For example, in the case of the adsorbent according to the present invention, the amount of trivalent arsenic adsorbed per gram of the adsorbent reaches as high as 50 mg. Further, it is also possible to easily collect the adsorbed arsenic in the acid solution by bringing the adsorbent having adsorbed arsenic into contact with an acid solution such as dilute sulfuric acid, and the adsorbent can be reused.

【0010】そして、この出願の発明は、三価のヒ素で
ある亜ヒ酸のみならず、五価のヒ素であるヒ酸に対して
も有効であることも重要な特徴である。一般に工業廃水
中のヒ素は五価のヒ酸の形態で溶存するケースが多いこ
とから、三価の亜ヒ酸だけでなく、五価のヒ酸に対して
も有効であることは、この出願の発明がヒ素含有廃水の
処理において広い適用性を有していることを意味してい
る。
It is an important feature that the invention of this application is effective not only for trivalent arsenic arsenous acid but also for pentavalent arsenic arsenic acid. In general, arsenic in industrial wastewater is often dissolved in the form of pentavalent arsenic acid. Therefore, it is effective not only for trivalent arsenous acid but also for pentavalent arsenic acid. Means that the invention of (1) has wide applicability in the treatment of arsenic-containing wastewater.

【0011】さらに、以上のような、この発明の吸着剤
は優れた性能を示すと共に、吸着剤による浄水方法の長
所でもある、処理対象となる水溶液の電解質濃度を上げ
ずにすむという長所を併せもつ。すなわち、吸着剤の主
成分であるマンガンとビスマスが処理対象のヒ素水溶液
中に、ほとんど溶出しないという特徴を有している。
Further, as described above, the adsorbent of the present invention exhibits excellent performance, and is also an advantage of the water purification method using the adsorbent, that is, it is not necessary to increase the electrolyte concentration of the aqueous solution to be treated. Hold. That is, the main feature of the adsorbent is that manganese and bismuth hardly elute into the arsenic aqueous solution to be treated.

【0012】また、これまで粉末状吸着剤の保持方法と
しては、PVC等を用いて造粒したのちカラム等に充填
してやる手法が一般的とされている。しかしながら、こ
の従来の方法ではPVCとの接着面が生ずるために、吸
着剤粒子と処理対象の液体との接触面積が小さくなり、
結果としてカラムがもつ処理能力の低下をまねいてい
た。そこで、この発明では、たとえば、無灰パルプまた
はガラスウールなどの繊維質等の担体物質を用いて、粉
末状吸着剤を保持する手法を新たに開発し、上述した従
来手法の短所を改善している。
Further, as a method for holding the powdery adsorbent, a method in which granules are granulated using PVC or the like and then packed in a column or the like is generally used. However, in this conventional method, a contact surface between the adsorbent particles and the liquid to be treated becomes small because an adhesion surface with PVC is generated,
As a result, the throughput of the column was reduced. Therefore, in the present invention, for example, by using a carrier material such as ashless pulp or glass wool and the like, which holds the powdery adsorbent, a new method is developed to improve the above-mentioned disadvantages of the conventional method. There is.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】この出願の発明は前記のとおりの
特徴をもつものであるが以下にその実施の形態について
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention of this application has the characteristics as described above, and the embodiments thereof will be described below.

【0014】まず、この出願の発明が提供するマンガン
化合物は、その機能としてヒ素吸着性を有している。そ
して、このものは、ビスマス(Bi)を含むマンガン
(Mn)の酸素化合物あって、しかもマンガンを主成分
としている。そしてこの出願の発明のマンガン化合物に
おいて、ビスマスは、マンガンの酸素化合物の表面に一
部に分布して配設されていることがより好ましい形態と
して例示される。なお、「酸素化合物」との規定につい
ては、酸化物または複合酸化物等としての酸化物、ある
いはこれを主とした、炭酸基等の酸素含有基を有するも
のを意味している。そしてこのマンガンの酸素化合物と
は、代表的に焼成物として得られるものを考慮すること
ができるが、これに限定されることはない。
First, the manganese compound provided by the invention of this application has arsenic adsorption as its function. This is an oxygen compound of manganese (Mn) containing bismuth (Bi) and has manganese as a main component. In the manganese compound of the invention of this application, it is illustrated that bismuth is partially distributed and disposed on the surface of the oxygen compound of manganese as a more preferable form. Note that the definition of "oxygen compound" means an oxide as an oxide or a complex oxide, or a compound mainly containing this and having an oxygen-containing group such as a carbonate group. As the oxygen compound of manganese, those obtained as a fired product can be considered, but the oxygen compound is not limited thereto.

【0015】たとえば、焼成については、通常は、10
0℃〜500℃程度の温度において、ビスマスまたはそ
の化合物とマンガンあるいはその化合物とが上記のよう
なマンガンの酸素化合物を構成するようにしている。こ
の焼成においては、大気中あるいは酸素雰囲気中におい
て、上記のとおりの酸素化合物の生成が可能な原料物質
として、金属ビスマスまたはその各種の化合物や金属マ
ンガンまたはその各種の化合物を用いることができる。
より具体的に、この化合物としては、たとえば、硫化
物、臭化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩、ハロ
ゲン化物等であって、固体状の粉末等として存在するも
のが好適に用いられる。ゾル−ゲル法によって沈殿生成
されたものであってもよい。
For example, for firing, usually 10
At a temperature of about 0 ° C. to 500 ° C., bismuth or a compound thereof and manganese or a compound thereof constitute the oxygen compound of manganese as described above. In this firing, metal bismuth or various compounds thereof or metal manganese or various compounds thereof can be used as a raw material capable of producing the above-mentioned oxygen compound in the air or oxygen atmosphere.
More specifically, as this compound, for example, sulfides, bromides, carbonates, nitrates, sulfates, organic acid salts, halides and the like, which are present as solid powders, are preferably used. . It may be one produced by precipitation by a sol-gel method.

【0016】この出願の発明のマンガン化合物は、より
代表的には、炭酸酸化ビスマスの粉末と炭酸マンガンの
粉末を混合し、これを混合粉末として、あるいは成形体
として100〜450℃、好ましくは170℃〜250
℃、より限定的には200℃近傍の温度範囲で焼成した
ものが例示される。ここで、200℃近傍とは、200
±20℃程度の温度範囲を示すものとして理解すること
ができる。この代表例の炭酸酸化ビスマスと炭酸マンガ
ンをはじめとする原料物質の混合割合は、ヒ素吸着性能
の点においては、モル比で、ビスマス:マンガンが0.
001:1〜1:1の範囲とすることが好ましい。そし
て、ヒ素吸着の通常的な実施環境下においては、0.0
1:1〜1:1の範囲、より限定的には0.01:1〜
0.5:1の範囲のものとすることを好適な例として示
すことができる。
More typically, the manganese compound of the invention of this application is prepared by mixing a powder of bismuth carbonate oxide and a powder of manganese carbonate, and mixing the powder as a mixed powder or a molded body at 100 to 450 ° C., preferably 170. ℃ ~ 250
For example, those fired in a temperature range of about 200 ° C., more specifically about 200 ° C., are exemplified. Here, near 200 ° C. means 200
It can be understood as indicating a temperature range of about ± 20 ° C. The mixing ratio of the raw material substances such as bismuth carbonate oxide and manganese carbonate in this representative example is a molar ratio of bismuth: manganese of 0.1 in terms of arsenic adsorption performance.
It is preferably in the range of 001: 1 to 1: 1. And, under the normal environment of arsenic adsorption, 0.0
1: 1 to 1: 1 range, more specifically 0.01: 1 to
It can be shown as a preferable example that the range is 0.5: 1.

【0017】一方で、この出願の発明のマンガン化合物
は、焼成物として得られるのもに限定されることはな
く、たとえば、マンガンの酸素化合物を含む溶液にビス
マスが加えられて乾燥脱水されたものとしても実現され
るのである。より具体的には、たとえば、過マンガン酸
カリウムと硫酸マンガンを硫酸浴中で混合攪拌して二酸
化マンガンを含む溶液を調整し、これにたとえば硝酸ビ
スマスを加えて攪拌しながら、200℃で乾燥脱水して
得られるもの等が例示される。この場合のビスマスとマ
ンガンの割合については、前記と同様にすることができ
る。
On the other hand, the manganese compound of the invention of the present application is not limited to be obtained as a calcined product, for example, one obtained by adding bismuth to a solution containing an oxygen compound of manganese and drying and dehydrating it. Is also realized. More specifically, for example, potassium permanganate and manganese sulfate are mixed and stirred in a sulfuric acid bath to prepare a solution containing manganese dioxide, and bismuth nitrate, for example, is added to the solution to dry and dehydrate at 200 ° C. with stirring. Examples thereof are those obtained. The ratio of bismuth and manganese in this case can be the same as above.

【0018】このようなこの出願の発明のヒ素吸着性の
マンガン化合物は、ヒ素吸着剤としては、マンガン化合
物を酸処理によって活性化することも有効である。たと
えばこの酸処理は、希硝酸、希硫酸、希塩酸等を用いて
行うことができ、この酸処理によって、この出願の発明
のマンガン化合物のヒ素吸着性能は著しく向上されるこ
とになる。
The arsenic-adsorptive manganese compound of the invention of this application is also effective as an arsenic adsorbent by activating the manganese compound by acid treatment. For example, this acid treatment can be carried out using dilute nitric acid, dilute sulfuric acid, dilute hydrochloric acid or the like, and the arsenic adsorption performance of the manganese compound of the invention of this application will be significantly improved by this acid treatment.

【0019】さらにヒ素吸着剤としてのこのマンガン化
合物は、焼成物については、たとえば原料を混合粉末あ
るいは成形体としてから焼成することができ、所望の比
表面積を有する焼成物として得ることが可能とされてい
る。
Further, this manganese compound as an arsenic adsorbent can be obtained as a fired product having a desired specific surface area by firing the raw material as a mixed powder or a molded body. ing.

【0020】また、このマンガン化合物は、任意のタイ
ミングにおいて所望の大きさに粉砕し、比表面積を調整
して利用することなども可能である。したがって、上記
の酸処理による活性化を施すことのほかに、焼成物を粉
砕して比表面積を調整することによっても、このマンガ
ン化合物の吸着性能を向上させることができる。
The manganese compound can be crushed to a desired size at an arbitrary timing to adjust the specific surface area before use. Therefore, the adsorption performance of the manganese compound can be improved by crushing the calcined product and adjusting the specific surface area in addition to the activation by the above acid treatment.

【0021】このようなこの出願の発明のヒ素吸着剤
は、無灰パルプやガラスウール等の担体物質を保持材と
して、これに担持、あるいは充填して、水溶液中のヒ素
の吸着除去に使用することもできる。
The arsenic adsorbent of the invention of this application is used for adsorbing and removing arsenic in an aqueous solution by supporting or filling a carrier material such as ashless pulp or glass wool on the carrier material. You can also

【0022】従来技術では、水中の三価のヒ素を酸化剤
の投与によって処理しやすい五価のヒ素に酸化した後、
処理していた。この従来の方法では水中の電解質濃度が
増加することによる水質の悪化が問題となり、さらには
経済性も低いため、水中の三価のヒ素を直接的に吸着処
理できる吸着剤の開発が望まれていた。この出願の発明
では、たとえば、マンガン化合物にビスマス化合物を少
量添加して焼成する等して得られるビスマスを含みマン
ガンを主成分とする金属酸化物を、より好適には酸処理
した後、ヒ素廃水に適用することによって、五価のヒ素
の場合だけでなく、三価のヒ素に対する高性能で経済的
な吸着処理を実現することができる。なお、三価のヒ素
の吸着については、この発明の実証実験において、ヒ素
水溶液のpHと酸化還元電位の測定から亜ヒ酸(HAs
2)の状態にあるヒ素の場合として確認している。
In the prior art, after oxidizing trivalent arsenic in water into pentavalent arsenic which is easy to process by administering an oxidizing agent,
Was processing. In this conventional method, deterioration of water quality due to an increase in electrolyte concentration in water poses a problem, and further, since the economical efficiency is low, it is desired to develop an adsorbent capable of directly adsorbing trivalent arsenic in water. It was In the invention of this application, for example, a metal oxide containing bismuth and containing manganese as a main component, which is obtained by adding a small amount of a bismuth compound to a manganese compound and then firing, is more preferably acid-treated, and then arsenic wastewater is used. In addition to the case of pentavalent arsenic, it is possible to realize a highly efficient and economical adsorption treatment for trivalent arsenic. Regarding the adsorption of trivalent arsenic, in the demonstration experiment of the present invention, the arsenous acid (HAs
It is confirmed as the case of arsenic in the state of O 2 ).

【0023】また、ガラスウール等を吸着剤保持材とし
て用いることにより、カラムの繰り返し使用時の耐薬品
性が優れた粉末状吸着剤の保持層が得られる。また、無
灰パルプを吸着剤保持材として用いることにより、カラ
ムを繰り返し使用後、廃棄する際に焼却炉等で焼却処分
することが可能となる。この時、粉末吸着剤を抱き込ん
だ保持層の体積の大半を占める無灰パルプはほぼ完全に
燃焼し、焼却後は吸着剤の成分のみが残渣として残るこ
とになる。
Further, by using glass wool or the like as the adsorbent holding material, it is possible to obtain a powdery adsorbent holding layer having excellent chemical resistance when the column is repeatedly used. Further, by using the ashless pulp as the adsorbent holding material, after the column is repeatedly used, it becomes possible to incinerate it in an incinerator or the like when discarding. At this time, the ashless pulp, which occupies most of the volume of the holding layer enclosing the powder adsorbent, is almost completely burned, and only the adsorbent component remains as a residue after incineration.

【0024】以上のとおり、この出願の発明によれば、
五価のヒ素の場合はもちろんのこと、従来技術では水中
からの除去が困難とされてきた三価のヒ素を効率的に吸
着できる新規な吸着剤が提供される。この吸着剤は、吸
着剤1g当たりの最大ヒ素吸着量が50mg以上に達す
る高い性能を示す。
As described above, according to the invention of this application,
A novel adsorbent capable of efficiently adsorbing trivalent arsenic, which has been difficult to remove from water by the conventional technique as well as pentavalent arsenic, is provided. This adsorbent exhibits high performance in which the maximum arsenic adsorption amount per 1 g of the adsorbent reaches 50 mg or more.

【0025】この発明による吸着剤をヒ素水溶液に適用
するに当たっては、たとえば以下の手順によると最も効
果が大きい。このことは後述の実施例より明らかであ
る。
In applying the adsorbent according to the present invention to an aqueous arsenic solution, for example, the following procedure is most effective. This is apparent from the examples described below.

【0026】(a)炭酸マンガン粉末MnCO3(特級
試薬)と炭酸酸化ビスマス粉末Bi2(CO3)O2(特
級試薬)とを重量比1:0.1〜0.2の割合で混合
し、電気炉を用いて200℃で4時間30分焼成するこ
とで、ビスマスを含みマンガンを主成分とする金属酸化
物を合成する。
(A) Manganese carbonate powder MnCO 3 (special grade reagent) and bismuth carbonate oxide powder Bi 2 (CO 3 ) O 2 (special grade reagent) were mixed in a weight ratio of 1: 0.1 to 0.2. A metal oxide containing bismuth and containing manganese as a main component is synthesized by firing at 200 ° C. for 4 hours and 30 minutes using an electric furnace.

【0027】(b)(a)で得られたビスマスを含みマ
ンガンを主成分とする金属酸化物を濃度0.5mol/
l程度の希硝酸に懸濁させて、残留炭酸成分を気化して
除去する。ついで純水で洗浄して付着している希硝酸を
除去する。
(B) The metal oxide containing bismuth obtained in (a) and containing manganese as a main component has a concentration of 0.5 mol /
It is suspended in about 1 of dilute nitric acid and the residual carbonic acid component is vaporized and removed. Then, it is washed with pure water to remove the attached dilute nitric acid.

【0028】(c)(b)で得られた試料を乾燥機を用
いて100℃程度で1時間乾燥処理する。以上の操作に
よって吸着剤が製造される。
The samples obtained in (c) and (b) are dried for 1 hour at about 100 ° C. using a dryer. An adsorbent is manufactured by the above operation.

【0029】(d)吸着剤使用時は、(c)の吸着剤を
ヒ素水溶液に接触させる。必要に応じて、濃度0.5m
ol/l程度の希硝酸に懸濁させて30分〜1時間程度
攪拌した後、ろ取し、純水で洗浄した後、ヒ素水溶液に
懸濁させることができる。
(D) When using the adsorbent, the adsorbent of (c) is brought into contact with the aqueous arsenic solution. If necessary, a concentration of 0.5m
It can be suspended in dilute nitric acid of about ol / l, stirred for about 30 minutes to 1 hour, collected by filtration, washed with pure water, and then suspended in an arsenic aqueous solution.

【0030】(e)ヒ素水溶液中のヒ素濃度が排水基準
値である0.1mg/lまで低下した後、吸着剤をろ過
などの手法によってヒ素水溶液中から回収する。浄化さ
れた廃水は公共用水域への放流が可能となる。
(E) After the arsenic concentration in the aqueous arsenic solution has dropped to 0.1 mg / l which is the standard value for wastewater, the adsorbent is recovered from the aqueous arsenic solution by a technique such as filtration. The purified wastewater can be released to public water bodies.

【0031】(f)回収したヒ素吸着後の吸着剤に濃度
0.5mol/l程度の希硫酸を少量加え、30分程度
攪拌することによって、希硫酸中に吸着ヒ素を脱着して
濃縮する。
(F) A small amount of diluted sulfuric acid having a concentration of about 0.5 mol / l is added to the recovered adsorbent after adsorbing arsenic, and the mixture is stirred for about 30 minutes to desorb and concentrate the adsorbed arsenic in the diluted sulfuric acid.

【0032】(g)ヒ素を脱着した後の本吸着剤は再び
ヒ素に対する吸着能力を回復するため、再びヒ素水溶液
と接触させて再使用する。
(G) After the desorption of arsenic, the adsorbent of the present invention is again brought into contact with an aqueous arsenic solution for reuse in order to restore the adsorption capability for arsenic again.

【0033】また、以上の例示では吸着剤を粉体のまま
でヒ素水溶液に懸濁させているが、工業化の際には必要
に応じて造粒したり、必要に応じて適切な大きさに粉砕
したり、また、多孔質体に担持させてカラムに充填し、
カラムにヒ素水溶液を通水することによってヒ素を除去
する応用も可能である。
Further, in the above examples, the adsorbent is suspended as a powder in an arsenic aqueous solution, but in the industrialization, it is granulated if necessary, or if necessary, it is adjusted to an appropriate size. It is crushed, or loaded on a column by supporting it on a porous body,
It is also possible to apply arsenic by passing an aqueous arsenic solution through the column.

【0034】そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく
説明する。もちろん以下の例によって発明が限定される
ことはない。
Therefore, an embodiment will be shown below and further detailed description will be given. Of course, the invention is not limited to the following examples.

【0035】[0035]

【実施例】実施例1:吸着剤の合成とヒ素吸着 〔吸着剤の合成〕炭酸マンガンMnCO3粉末(特級試
薬)と炭酸酸化ビスマスBi2(CO3)O2粉末(特級
試薬)との混合比を数段変えて充分に混合した。混合し
た各混合粉体を20g程度、それぞれ磁製ルツボに移
し、電気炉を用いて400℃で4.5h焼成した後、室
温まで放冷した。焼成の結果得られたビスマスを含みマ
ンガンを主成分とする金属酸化物を吸着剤として用いて
ヒ素吸着実験を実施し、最も高い吸着量が得られる最適
な炭酸マンガンMnCO3粉末と炭酸酸化ビスマスBi2
(CO3)O2粉末との混合重量比を求めた。また、炭酸
酸化ビスマスBi2(CO3)O2粉末を混合しない、炭
酸マンガンMnCO3粉末のみを同条件で焼成して得ら
れたマンガン酸化物と吸着性能を比較することによって
ビスマスを添加する効果を確認した。
Examples Example 1: Synthesis of adsorbent and adsorption of arsenic [Synthesis of adsorbent] Manganese carbonate MnCO 3 powder (special grade reagent) and bismuth carbonate oxide Bi 2 (CO 3 ) O 2 powder (special grade reagent) were mixed. The ratio was changed in several stages and mixed well. Approximately 20 g of each mixed powder mixture was transferred to a porcelain crucible and baked in an electric furnace at 400 ° C. for 4.5 hours, and then allowed to cool to room temperature. An arsenic adsorption experiment was carried out using a metal oxide containing bismuth and containing manganese as a main component, which was obtained as a result of calcination, as an adsorbent, and the optimum manganese carbonate MnCO 3 powder and bismuth carbonate Bi were obtained. 2
The mixing weight ratio with the (CO 3 ) O 2 powder was determined. Further, the effect of adding bismuth by comparing adsorption performance with manganese oxide obtained by firing only manganese carbonate MnCO 3 powder without mixing bismuth carbonate Bi 2 (CO 3 ) O 2 powder under the same conditions. It was confirmed.

【0036】次に、焼成温度を150℃、200℃、2
50℃、300℃と数段階変化させて4.5h焼成した
後、室温まで放冷し、その結果得られたビスマスを含み
マンガンを主成分とする金属酸化物を吸着剤として用い
てヒ素吸着実験を実施することで最適な焼成温度を調べ
た。
Next, the firing temperature is 150 ° C., 200 ° C., 2
Arsenic adsorption experiments using bismuth-containing metal oxides containing manganese as the main component as an adsorbent after cooling to room temperature after changing the temperature to 50 ° C and 300 ° C for several hours and baking for 4.5h. The optimal firing temperature was investigated by carrying out.

【0037】なお、ここで得られたビスマスを含みマン
ガンを主成分とする吸着剤と、炭酸マンガン粉末の焼成
物は、全て、粒径1〜10μm、比表面積は50m2/g
程度であった。 〔ヒ素吸着実験の方法〕試薬As23から調製された三
価のヒ素含有の全濃度が1000mg/lのヒ素標準液
(和光純薬工業製)をイオン交換水で希釈して、濃度が
10mg/l、20mg/l、および40mg/lのヒ
素溶液を1000ml作成してそれぞれの実験に供し
た。またヒ素水溶液のpH調節には水酸化ナトリウム水
溶液を用いた。次に、上述の合成によって得た吸着剤
1.0gを電子天秤で秤量し、0.5mol/lの希硝
酸(希硫酸、または希塩酸でも可)1000mlに懸濁
させて1時間かく拌した。かく拌後、孔径0.6mmの
ガラス繊維ろ紙(GS25アドバンテック東洋(株))
を用いて吸引ろ過を行い、イオン交換水1000mlで
通水洗いを実施した(以下、この操作を酸処理と呼
ぶ)。酸処理の結果得られる活性化した吸着剤をヒ素水
溶液に懸濁させて1時間かく拌した。かく拌中、5分、
10分、20分、30分および60分経過時にヒ素水溶
液からサンプルを20mlずつろ取した。ろ取には、孔
径0.2μmのディスポーサブルメンブランフィルタ
(DISMIC−25アドバンテック東洋(株))を用
いた。ろ取した各サンプル中のヒ素濃度をICP発光分
析装置(ICPS−1000III 島津製作所(株))で
測定し、ヒ素水溶液中のヒ素濃度の時間推移を調べた。 〔ヒ素吸着量と原料混合比〕ヒ素吸着剤を合成するに当
たり、前記のとおり、炭酸マンガンMnCO3粉末(特
級試薬)と炭酸酸化ビスマスBi2(CO3)O2粉末
(特級試薬)との混合比を変えて、最適な混合比を検討
した。焼成温度は400℃とした。その結果を図1に示
した。図1から最も高い吸着量が得られる最適な混合比
は、混合重量比がMnCO3:Bi2(CO3)O2=1:
0.1〜0.2程度であることが判明した。これに対し
て、ビスマスを添加しない場合である混合比が1:0の
マンガン酸化物では吸着量がビスマスを添加した場合に
比べて著しく低く、ビスマスの混合によってヒ素吸着性
能が向上することが判明した。
The adsorbent containing bismuth and containing manganese as a main component and the fired product of manganese carbonate powder all had a particle size of 1 to 10 μm and a specific surface area of 50 m 2 / g.
It was about. [Method of arsenic adsorption experiment] Arsenic standard solution (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having a total concentration of 1000 mg / l and containing trivalent arsenic prepared from reagent As 2 O 3 was diluted with ion-exchanged water to obtain a concentration of 1000 ml of 10 mg / l, 20 mg / l, and 40 mg / l arsenic solutions were prepared and subjected to each experiment. An aqueous sodium hydroxide solution was used to adjust the pH of the arsenic aqueous solution. Next, 1.0 g of the adsorbent obtained by the above-mentioned synthesis was weighed by an electronic balance, suspended in 1000 ml of 0.5 mol / l dilute nitric acid (dilute sulfuric acid or dilute hydrochloric acid), and stirred for 1 hour. After stirring, glass fiber filter paper with a pore size of 0.6 mm (GS25 Advantech Toyo Corp.)
Was filtered with suction, and washed with 1000 ml of ion-exchanged water (hereinafter, this operation is referred to as acid treatment). The activated adsorbent obtained as a result of the acid treatment was suspended in an aqueous arsenic solution and stirred for 1 hour. 5 minutes while stirring
After 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes and 60 minutes, 20 ml of each sample was collected from the aqueous arsenic solution by filtration. A disposable membrane filter (DISMIC-25 Advantech Toyo Corp.) having a pore diameter of 0.2 μm was used for the filtration. The arsenic concentration in each sample collected by filtration was measured with an ICP emission spectrometer (ICPS-1000III Shimadzu Corporation), and the time course of the arsenic concentration in the arsenic aqueous solution was examined. [Arsenic Adsorption Amount and Raw Material Mixing Ratio] In synthesizing the arsenic adsorbent, as described above, manganese carbonate MnCO 3 powder (special grade reagent) and bismuth carbonate oxide Bi 2 (CO 3 ) O 2 powder (special grade reagent) were mixed. The optimum mixing ratio was examined by changing the ratio. The firing temperature was 400 ° C. The results are shown in Fig. 1. From FIG. 1, the optimum mixing ratio for obtaining the highest adsorption amount is that the mixing weight ratio is MnCO 3 : Bi 2 (CO 3 ) O 2 = 1:
It was found to be about 0.1 to 0.2. On the other hand, the adsorbed amount of manganese oxide having a mixing ratio of 1: 0, which is the case without adding bismuth, is significantly lower than that of the case where bismuth is added, and it was found that the mixing of bismuth improves the arsenic adsorption performance. did.

【0038】X線回折パターンにより確認したところ、
重量比が上記のとおり1:0.1〜0.2の焼成物の場
合には、酸化ビスマスと炭酸酸化ビスマスのピークと、
2θの値が37deg付近でアモルファスマンガン酸化
物によるものと考えられるブロードなピークが認められ
た。 〔ヒ素吸着量と焼成温度〕ヒ素吸着剤を合成するに当た
り、炭酸マンガンと炭酸酸化ビスマスの混合粉体を電気
炉を用いて焼成した際の、焼成温度の違いに対するヒ素
吸着量の変化を検討した。その結果を図2に示した。図
2から、焼成温度が300℃程度の場合に高い吸着量が
得られることがわかる。しかしながら、吸着操作終了後
にヒ素水溶液中に懸濁している吸着剤をろ取し、重量を
計量したところ、初期重量である1gから重量が半分近
くに減少していることがわかった。この吸着剤重量の減
少は、焼成後に得られる吸着剤中に原料試薬である炭酸
マンガンが残留しており、吸着剤の酸処理の際に炭酸成
分が気化して抜けることに起因するものと考えられる。
この重量の減少量を考慮して図2を補正すると図3のよ
うに200℃の焼成によって得られた吸着剤が最も高い
吸着量を示すことが明らかとなった。 〔ヒ素吸着量とpH〕ヒ素吸着量が除去対象の水溶液の
pHによってどのような影響を受けるかを調べた。その
結果、図4のようにヒ素水溶液のpHが弱酸性の場合に
良好なヒ素吸着を示すことが明らかとなった。よって、
除去対象となるヒ素水溶液のpHを予め弱酸性に調整し
ておくと効率的なヒ素除去が行えるものと考えられる。 〔吸着剤からヒ素の脱着方法〕吸着剤に吸着したヒ素は
希硫酸などの酸と接触させると良好な脱着性を示す。脱
着に用いる酸溶液の種類と脱着率の関係を図5に示し
た。図5より、希塩酸あるいは希硫酸を用いた場合に高
い脱着が可能なことがわかる。 〔水溶液中のヒ素濃度と吸着量〕水溶液中のヒ素濃度が
吸着量に与える影響を図6に示した。この図6から明ら
かなように、ヒ素濃度が高まるにしたがって吸着量も増
加する。 〔実際のヒ素廃水への適用例〕合成した吸着剤が、実際
の三価のヒ素を含有するヒ素廃水に対して有効かどうか
を確認した。処理対象としたのは、現在稼働中の地熱発
電所において生じている廃水である。この排水中にはヒ
素が3.5mg/lの濃度で存在している。この廃水の
成分とpHを表1に示した。表1から分かるように、こ
の廃水はヒ素以外にも多成分を含む。実際では、この廃
水1lに対して、上記の混合重量比が1:0.2で20
0℃で焼成した1gの吸着剤を濃度0.5mol/lの
希硝酸で酸処理後、廃水に懸濁させて1時間攪拌した。
得られた結果を図7に示した。図7から、廃水中のヒ素
濃度は初期値の3.5mg/lからわずか5分以内で排
水基準値の0.1mg/l以下に減少しており、本吸着
剤が実際のヒ素廃水に対しても極めて有効であることが
証明された。
When confirmed by an X-ray diffraction pattern,
In the case of a burned product having a weight ratio of 1: 0.1 to 0.2 as described above, peaks of bismuth oxide and bismuth carbonate oxide,
A broad peak, which is considered to be due to amorphous manganese oxide, was observed when the value of 2θ was around 37 deg. [Arsenic adsorption amount and firing temperature] In synthesizing an arsenic adsorbent, changes in the arsenic adsorption amount due to the difference in firing temperature were examined when firing a mixed powder of manganese carbonate and bismuth carbonate using an electric furnace. . The results are shown in Fig. 2. From FIG. 2, it can be seen that a high adsorption amount can be obtained when the firing temperature is about 300 ° C. However, when the adsorbent suspended in the aqueous arsenic solution was collected by filtration after the adsorption operation and weighed, it was found that the weight decreased from the initial weight of 1 g to nearly half. This decrease in adsorbent weight is considered to be due to the fact that manganese carbonate, which is the raw material reagent, remains in the adsorbent obtained after firing, and the carbonic acid component vaporizes and escapes during the acid treatment of the adsorbent. To be
When FIG. 2 was corrected in consideration of this weight reduction amount, it became clear that the adsorbent obtained by firing at 200 ° C. showed the highest adsorption amount as shown in FIG. [Arsenic Adsorption Amount and pH] It was investigated how the arsenic adsorption amount was affected by the pH of the aqueous solution to be removed. As a result, it was revealed that good arsenic adsorption was exhibited when the pH of the aqueous arsenic solution was weakly acidic as shown in FIG. Therefore,
It is considered that the arsenic can be efficiently removed by adjusting the pH of the arsenic aqueous solution to be removed to weak acidity in advance. [Method of desorbing arsenic from adsorbent] Arsenic adsorbed on the adsorbent exhibits good desorbability when brought into contact with an acid such as dilute sulfuric acid. The relationship between the type of acid solution used for desorption and the desorption rate is shown in FIG. From FIG. 5, it can be seen that high desorption is possible when dilute hydrochloric acid or dilute sulfuric acid is used. [Arsenic Concentration in Aqueous Solution and Adsorption Amount] FIG. 6 shows the influence of the arsenic concentration in the aqueous solution on the adsorption amount. As is clear from FIG. 6, the adsorbed amount increases as the arsenic concentration increases. [Example of application to actual arsenic wastewater] It was confirmed whether the synthesized adsorbent is effective against actual arsenic wastewater containing trivalent arsenic. The target of treatment is the wastewater generated at the geothermal power plant currently in operation. Arsenic is present in this wastewater at a concentration of 3.5 mg / l. The components and pH of this wastewater are shown in Table 1. As can be seen from Table 1, this wastewater contains many components in addition to arsenic. Actually, the mixing weight ratio of 1: 0.2 is 20 with respect to 1 liter of this wastewater.
1 g of the adsorbent calcined at 0 ° C. was acid-treated with dilute nitric acid having a concentration of 0.5 mol / l, suspended in waste water, and stirred for 1 hour.
The obtained results are shown in FIG. 7. From Fig. 7, the arsenic concentration in the wastewater has decreased from the initial value of 3.5 mg / l to less than the wastewater standard value of 0.1 mg / l within just 5 minutes. However, it proved to be extremely effective.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】実施例2: 〔無灰パルプまたはガラスウールを用いた粉末状吸着剤
の保持と吸着〕工業化の際には必要に応じて造粒したり
多孔質体に担持させてカラムに充填し、カラムにヒ素水
溶液を通水する事によってヒ素を除去することができ
る。 (1)粉末状吸着剤の保持方法 純水に太さ1μm程度の無灰パルプまたはガラスウール
を適量を加え、十分に攪拌する。使用する無灰パルプま
たはガラスウールの太さは、保持する吸着剤粒子の大き
さに依存する。たとえば直径が1〜数十μm程度の吸着
剤粒子を保持対象とする。次に、吸着剤を加えてさらに
攪拌する。ここで、吸着剤の性質に応じて必要な場合に
は塩酸、硝酸などの鉱酸を加えて所定の時間攪拌する。
この鉱酸を加えて攪拌する処理によって吸着剤粒子の表
面が活性化される。
Example 2 [Holding and adsorption of powdery adsorbent using ashless pulp or glass wool] In industrialization, granulation or supporting on a porous body was carried out and packed in a column when necessary. Arsenic can be removed by passing an aqueous arsenic solution through the column. (1) Method for holding powdery adsorbent An appropriate amount of ashless pulp or glass wool having a thickness of about 1 μm is added to pure water and sufficiently stirred. The thickness of the ashless pulp or glass wool used depends on the size of the adsorbent particles retained. For example, an adsorbent particle having a diameter of about 1 to several tens of μm is set as a holding target. Next, an adsorbent is added and further stirred. Here, if necessary depending on the nature of the adsorbent, a mineral acid such as hydrochloric acid or nitric acid is added and stirred for a predetermined time.
The surface of the adsorbent particles is activated by the treatment of adding the mineral acid and stirring.

【0041】ガラスウールを用いる場合には吸着カラム
をつくる筒の上部より少量ずつ上述の懸濁液を加え、そ
の都度下部からポンプなどで完全に吸引して液を排出す
る。これを目的の厚さになるまで繰り返しガラスウール
繊維が粉末状吸着剤を抱き込んだ保持層を成形させる。
When glass wool is used, the above-mentioned suspension is added little by little from the upper part of the cylinder forming the adsorption column, and each time, the liquid is discharged by completely sucking it from the lower part with a pump or the like. This is repeated until the desired thickness is reached, and the holding layer in which the glass wool fiber encloses the powdery adsorbent is formed.

【0042】一方、無灰パルプを用いる場合には、吸着
カラムをつくる筒の上部から上述の懸濁液を注ぎ入れ、
下部から徐々に液体を排出させながらカラムの筒中でパ
ルプと吸着剤が均一に沈降するよう棒などで攪拌しなが
ら無灰パルプ繊維が粉末状吸着剤を抱き込んだ保持層を
成形させる。 (2)保持方法による実施例 以下は、前項で述べた吸着方法に対して本保持方法を適
用したヒ素含有水処理の実施例である。
On the other hand, when ashless pulp is used, the above suspension is poured from the upper part of the cylinder forming the adsorption column,
While the liquid is gradually discharged from the lower part, the ashless pulp fiber forms a holding layer in which the powdery adsorbent is contained while stirring with a rod or the like so that the pulp and the adsorbent are uniformly settled in the column cylinder. (2) Example of holding method The following is an example of arsenic-containing water treatment in which this holding method is applied to the adsorption method described in the previous section.

【0043】a)吸着カラム法 この手法は、半導体工場などから排出される三価のヒ素
を含有するヒ素廃水をターゲットとした実施例である。
図8に示したように廃水タンクからポンプを用いて吸着
カラムに廃水を圧入してヒ素を除去する方法であり、連
続的かつ大量に廃水を処理することが可能である。な
お、ポンプと吸着カラムの間にはバルブを設け、吸着カ
ラムへの送液量を制御する。また、吸着カラムは密閉さ
れており、ヒ素吸着剤と大気との接触を防いで吸着剤の
乾燥による吸着カラムの性能低下を防止している。図9
には、この手法によるヒ素廃水処理の実施結果を示し
た。この実施結果は、吸着カラムの直径2cm、カラム
長さ10cmの円筒形のカラムを用いて、1ppmのヒ
素水溶液を300ml/hの速度で通水処理した実験結
果から得られたものである。
A) Adsorption column method This method is an example in which arsenic wastewater containing trivalent arsenic discharged from a semiconductor factory is targeted.
As shown in FIG. 8, this is a method in which waste water is pressed into the adsorption column from the waste water tank by using a pump to remove arsenic, and it is possible to treat the waste water continuously and in large quantities. A valve is provided between the pump and the adsorption column to control the amount of liquid sent to the adsorption column. Further, the adsorption column is hermetically sealed to prevent contact between the arsenic adsorbent and the atmosphere and prevent performance deterioration of the adsorption column due to drying of the adsorbent. Figure 9
Shows the results of arsenic wastewater treatment by this method. The results of this experiment were obtained from the results of experiments in which a 1 ppm arsenic aqueous solution was passed through the column at a rate of 300 ml / h using a cylindrical column having a diameter of 2 cm and a column length of 10 cm.

【0044】b)吸着マット法 この手法は、バングラディッシュなどにおいて生じてい
る深刻な飲料水のヒ素汚染に対する浄水技術として考案
した実施例である。電源などを一切必要としない簡易な
浄水手法として期待される。図10に示す処理装置は、
取水栓のついた外枠とヒ素吸着マットおよび従来から家
庭用ろ過槽などにも用いられている木炭および砂・小石
等から構成されている。この装置の特徴として、構造が
単純であり壊れにくく、外枠と吸着マットのみを現地に
供給することでヒ素の浄水が可能になる点があげられ
る。小石層および砂層では水中の懸濁微粒子を取り除
き、また木炭層においては有機物等を除去し、さらにヒ
素吸着マットにおいてヒ素を吸着除去することにより安
全な飲料水が手軽に得られる。その他、構造上の特徴と
してヒ素吸着マットの設置位置により取水栓の位置を高
くすることで常に吸着マットが水中にあるようにしてい
ることがあげられる。これによって、吸着マットと大気
との接触によって吸着剤が乾燥し、結果として吸着マッ
トの性能劣化が生じることを防いでいる。
B) Adsorption mat method This method is an example devised as a water purification technique against severe arsenic contamination of drinking water which occurs in Bangladesh and the like. It is expected as a simple water purification method that does not require any power source. The processing device shown in FIG.
It is composed of an outer frame with a water tap, an arsenic adsorption mat, and charcoal, sand, and pebbles that have been used in household filtration tanks. The features of this device are that the structure is simple and it is not easily broken, and it is possible to purify arsenic by supplying only the outer frame and adsorption mat to the site. Safe drinking water can be easily obtained by removing suspended fine particles in water in the pebbles layer and sand layer, removing organic matter and the like in the charcoal layer, and further removing arsenic by the arsenic adsorption mat. Another structural feature is that the position of the water intake plug is raised depending on the installation position of the arsenic adsorption mat so that the adsorption mat is always in water. This prevents the adsorbent from drying due to contact between the adsorption mat and the atmosphere, resulting in deterioration of the performance of the adsorption mat.

【0045】なお、吸着マットには、あらかじめ鉱酸に
よって活性化処理されたヒ素吸着剤が保持されている。
吸着マットと大気との接触による吸着剤の性能劣化を防
ぐために、吸着マットは外枠部分とは別に充分に水分を
吸わした状態で空気を抜いて密封する必要がある。本装
置を使用する現地までは、吸着マットをフィルムなどで
密閉状態にして送付し、使用開始時にフィルムを剥がし
て開封し、外枠の中に敷き、その上から図のように砂、
小石、木炭を充填して使用する。
The adsorption mat holds an arsenic adsorbent that has been activated by a mineral acid in advance.
In order to prevent the performance of the adsorbent from deteriorating due to contact between the adsorbent mat and the atmosphere, the adsorbent mat needs to be evacuated and sealed in a state where the adsorbent mat is sufficiently moistened in addition to the outer frame part. To the site where this device is used, send the adsorption mat in a sealed state with a film etc., peel off the film at the beginning of use and open it, spread it in the outer frame, and sand from above, as shown in the figure.
Used by filling with pebbles and charcoal.

【0046】c)吸着パック法 この手法は、b)の手法に対して、より簡易性・利便性
を高めることを目的とし、携帯型のヒ素浄水手法として
考案された実施例である。この手法の実施例を図11に
示した。吸着パック中には通水性をよくするための少量
のガラスウールまたは無灰パルプ等の繊維室とヒ素吸着
剤が封入されており、処理対象の水に投げ入れ、処理対
象水を攪拌することによってヒ素が吸着除去される。
C) Adsorption pack method This method is an embodiment devised as a portable arsenic water purification method for the purpose of improving the simplicity and convenience of the method of b). An example of this technique is shown in FIG. A small amount of glass wool or ashless pulp fiber chamber and arsenic adsorbent are enclosed in the adsorption pack to improve water permeability, and the arsenic adsorbent is thrown into the water to be treated and the water to be treated is agitated. Are adsorbed and removed.

【0047】吸着パック中のヒ素吸着剤は、あらかじめ
鉱酸によって活性化処理され、湿潤状態でビニール袋等
で密封されている。この密封によって、ヒ素吸着剤の吸
着能力は長期にわたって保持される。吸着パックの使用
時には密封袋を破って吸着パックを取り出すことによっ
て即時に利用できる。図12にこの手法の実施結果を示
す。図12では、三価のヒ素含有水1リットルに1個の
吸着パック投入して攪拌した際のヒ素濃度の低下の様子
が見られる。
The arsenic adsorbent in the adsorption pack is previously activated with mineral acid and sealed in a wet state with a vinyl bag or the like. Due to this sealing, the adsorption capacity of the arsenic adsorbent is maintained for a long time. When using the adsorption pack, it can be used immediately by breaking the sealed bag and removing the adsorption pack. FIG. 12 shows the result of implementation of this method. In FIG. 12, it can be seen that the concentration of arsenic decreases when one adsorption pack is added to 1 liter of trivalent arsenic-containing water and stirred.

【0048】実施例3: 〔工業廃水からのヒ酸(五価のヒ素)の除去〕 (実験廃水)表2に示したような成分をもつ実際の工業
廃水からヒ素(V)の除去を上記の混合重量比が1:
0.2で200℃で焼成した吸着剤を用いて試みた。ヒ
素濃度は0.028mg/lであり、環境基準の0.0
1mg/lを上回っている。酸化還元電位の測定によ
り、この廃水中のヒ素はヒ酸であることを確認した。
Example 3: [Removal of arsenic acid (pentavalent arsenic) from industrial wastewater] (Experimental wastewater) Removal of arsenic (V) from actual industrial wastewater having the components shown in Table 2 was carried out as described above. The mixing weight ratio of is 1:
Tried with an adsorbent calcined at 0.2 and 200 ° C. The arsenic concentration is 0.028 mg / l, which is 0.0 of the environmental standard.
Greater than 1 mg / l. By measuring the redox potential, it was confirmed that the arsenic in this wastewater was arsenic acid.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】(実験条件)実験廃水1リットルに対し、
0.5規定の濃度の硝酸によって酸処理した吸着剤1.
44gを懸濁させて攪拌した。吸着剤懸濁後5min、
15min、30min、60min、120min経
過時に実験廃水のサンプルを濾取し、通常のICP発光
分析と比較して分析感度の高い水素化物発生装置付きの
ICP発光分析装置によって実験廃水中のヒ素濃度の変
化を調べた。 (実験結果)図13に示したように、横軸の攪拌時間の
経過とともにヒ素濃度は低下し、吸着剤懸濁後30分で
環境基準値の0.01mg/lをクリアした。よって、
この発明の吸着剤は表2のように種々の他成分が共存す
る実際の工業廃水中からヒ素(V)を除去することにも
有効であることが確かめられた。
(Experimental conditions) For 1 liter of experimental wastewater,
Adsorbent acid-treated with nitric acid having a concentration of 0.5 N
44 g was suspended and stirred. 5 minutes after suspending the adsorbent,
After 15 min, 30 min, 60 min, 120 min, a sample of the experimental wastewater was collected by filtration, and the arsenic concentration in the experimental wastewater was changed by an ICP emission spectrometer equipped with a hydride generator, which has a higher analytical sensitivity than ordinary ICP emission analysis. I checked. (Experimental Results) As shown in FIG. 13, the arsenic concentration decreased with the passage of stirring time on the horizontal axis, and the environmental standard value of 0.01 mg / l was cleared 30 minutes after suspension of the adsorbent. Therefore,
As shown in Table 2, it was confirmed that the adsorbent of the present invention is effective for removing arsenic (V) from actual industrial wastewater in which various other components coexist.

【0051】実施例4: 〔人工ヒ素(V)廃水からのヒ素の除去〕 (実験廃水)試薬Na2HAsO4を純水に溶解させて、
人工ヒ素(V)廃水3リットルを作成した。ヒ素濃度は
10mg/lとし、pHは水酸化ナトリウム水溶液の添
加によってpH7に調節した。 (実験条件)0.5規定の硝酸で30分酸処理した実施
例3の吸着剤1gを純水で洗浄した後、実験廃水に懸濁
させて1時間攪拌した。 (実験結果)1時間経過時の実験廃水中のヒ素濃度をI
CP発光分析装置で調べたところ、ヒ素濃度は7.2m
g/lに低下していた。実験廃水から吸着剤を濾取し、
重量を計測した結果は0.5gであった。これらの結果
から、吸着剤単位重量当たりのヒ素(V)の吸着量を算
出すると、16.8mg/gという値が得られた。この
値は、試薬As23を用いて調合したヒ素(III)を含む
人工亜ヒ酸廃水を用いて実施した実験とほぼ同等な実験
結果であり、この発明の吸着剤が三価のヒ素だけでな
く、五価のヒ素にも同様に有効な吸着剤であることを示
すものである。
Example 4 [Removal of Arsenic from Artificial Arsenic (V) Wastewater] (Experimental Wastewater) Reagent Na 2 HAsO 4 was dissolved in pure water,
3 liters of artificial arsenic (V) wastewater was prepared. The arsenic concentration was 10 mg / l and the pH was adjusted to pH 7 by adding aqueous sodium hydroxide solution. (Experimental conditions) 1 g of the adsorbent of Example 3, which had been acid-treated with 0.5 N nitric acid for 30 minutes, was washed with pure water, suspended in experimental waste water, and stirred for 1 hour. (Experimental result) The arsenic concentration in the experimental wastewater after 1 hour was calculated as I
The arsenic concentration was found to be 7.2 m when examined with a CP emission spectrometer.
It had fallen to g / l. Filter the adsorbent from the experimental wastewater,
The result of measuring the weight was 0.5 g. From these results, when the adsorption amount of arsenic (V) per unit weight of the adsorbent was calculated, a value of 16.8 mg / g was obtained. This value is almost the same as the result of the experiment conducted using the artificial arsenous acid wastewater containing arsenic (III) prepared by using the reagent As 2 O 3 , and the adsorbent of the present invention is a trivalent arsenic. Not only that, it is an adsorbent that is also effective for pentavalent arsenic.

【0052】実施例5: 〔吸着剤表面におけるヒ素の吸着状態の観察〕この出願
の発明の吸着剤へのヒ素の吸着状態を観察するために、
大量のヒ素を吸着させた吸着剤を用意した。
Example 5: [Observation of Arsenic Adsorption State on Adsorbent Surface] In order to observe the adsorption state of arsenic on the adsorbent of the invention of this application,
An adsorbent that adsorbed a large amount of arsenic was prepared.

【0053】吸着剤としては、炭酸酸化ビスマス粉末と
炭酸マンガン粉末とをモル比でMn:Bi=0.1:1
となるように混合し、200℃で4時間半焼成した焼成
物を、0.5mol/lの希硝酸で30分間攪拌処理
し、25μmのガラス濾紙に濾手して水洗したものを用
いた。この吸着剤0.7gを精秤し、原子吸光分析用ヒ
素標準液から調整した40mg/lの高濃度の人工ヒ素
含有水1Lに懸濁させ、攪拌しながら200時間ヒ素を
吸着させた。
As the adsorbent, a bismuth carbonate powder and a manganese carbonate powder are used in a molar ratio of Mn: Bi = 0.1: 1.
The resulting mixture was mixed for 4 hours and half at 200 ° C., the mixture was stirred with 0.5 mol / l dilute nitric acid for 30 minutes, and a 25 μm glass filter paper was filtered and washed with water. 0.7 g of this adsorbent was precisely weighed, suspended in 1 L of 40 mg / l high-concentration artificial arsenic-containing water prepared from an arsenic standard solution for atomic absorption analysis, and adsorbed arsenic for 200 hours with stirring.

【0054】除去処理開始から200時間後のヒ素の濃
度は、図14に示したように約7.2mg/lであり、
単純に計算して、吸着剤1gあたり約46.8gのヒ素
を吸着している。
The arsenic concentration 200 hours after the start of the removal treatment was about 7.2 mg / l as shown in FIG.
By simple calculation, about 46.8 g of arsenic is adsorbed per 1 g of the adsorbent.

【0055】このヒ素を吸着した吸着剤の表面を、走査
型電子顕微鏡(SEM)観察し、その結果を図15に示
した。またこのSEM像に対応する部分をエネルギー分
散型X線分光(EDS)分析により調べ、吸着剤の表面
におけるMn,As,Biの分布状態を観察した。その
結果をそれぞれ図16(a)〜(c)に示した。これら
の図から、吸着剤の表面でBiが偏在していること、ま
たAsは吸着剤の表面にBiが偏在する場所を除いてほ
ぼ均一に存在していることが確認された。
The surface of the adsorbent having adsorbed arsenic was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the results are shown in FIG. The portion corresponding to this SEM image was examined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis, and the distribution state of Mn, As, and Bi on the surface of the adsorbent was observed. The results are shown in FIGS. 16 (a) to 16 (c), respectively. From these figures, it was confirmed that Bi was unevenly distributed on the surface of the adsorbent, and As was almost uniformly present on the surface of the adsorbent except for the locations where Bi was unevenly distributed.

【0056】また、ヒ素吸着前の吸着材、ヒ素吸着後の
吸着剤、およびヒ素吸着後にアルゴンイオンエッチング
して表面を数10nm程度削った吸着剤について、X線
光電子分光(XPS)分析を行ない、その結果をそれぞ
れ図17(a)〜(c)に示した。(a)と比較して、
(b)のヒ素吸着後の吸着剤についてはAs3d軌道電子
の結合エネルギーが44.9eVに見られ、三価の状態
にあるヒ素が吸着されていることが確認された。また、
(c)の表面を削った吸着剤についてはこのスペクトル
が観察されないことから、この吸着剤は、内部気孔など
ではなくごく表面においてヒ素を吸着していることが予
想される。
Further, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis is performed on the adsorbent before adsorbing arsenic, the adsorbent after adsorbing arsenic, and the adsorbent whose surface has been scraped by several tens of nm by argon ion etching after adsorbing arsenic. The results are shown in FIGS. 17 (a) to (c), respectively. Compared to (a),
As for the adsorbent after (b) arsenic adsorption, the binding energy of As 3d orbital electrons was found to be 44.9 eV, and it was confirmed that arsenic in a trivalent state was adsorbed. Also,
Since this spectrum is not observed for the adsorbent whose surface is cleaved in (c), it is expected that this adsorbent adsorbs arsenic on the very surface rather than inside pores.

【0057】以上のことから、この出願の発明の吸着剤
は、主にマンガンの存在する位置に3価の状態でヒ素を
吸着していることがわかった。
From the above, it was found that the adsorbent of the invention of this application adsorbs arsenic in a trivalent state mainly at the position where manganese exists.

【0058】実施例6: 〔バングラディッシュ井戸水からのヒ素の除去〕炭酸酸
化ビスマス粉末と炭酸マンガン粉末とをモル比でMn:
Bi=0.1:1となるように混合し、200℃で4時
間半焼成した焼成物を、0.5mol/lの希硝酸で3
0分間攪拌処理した後、25μmのガラス濾紙に濾手し
て水洗することで、この出願の発明のヒ素吸着剤を得
た。
Example 6 [Removal of Arsenic from Water of Bangladesh Well] Bismuth carbonate oxide powder and manganese carbonate powder were mixed in a molar ratio of Mn:
The mixture was mixed so that Bi = 0.1: 1, and the calcined product was calcined at 200 ° C. for 4 hours and a half, and diluted with dilute nitric acid at 0.5 mol / l to 3 times.
After stirring for 0 minutes, a 25 μm glass filter paper was filtered and washed with water to obtain an arsenic adsorbent of the invention of this application.

【0059】まず、この吸着剤についての基本的なヒ素
吸着能を確認するために、原子吸光分析用ヒ素標準液か
ら調整した人工ヒ素水溶液を用いて吸着試験を行い、吸
着等温線を作成した。その結果を図18に示した。この
吸着剤の吸着特性はラングミュア型に分類され、平衡濃
度25mg/lで飽和吸着に到達することが確認され
た。
First, in order to confirm the basic arsenic adsorption capacity of this adsorbent, an adsorption test was conducted by using an artificial arsenic aqueous solution prepared from an arsenic standard solution for atomic absorption spectrometry, and an adsorption isotherm was prepared. The result is shown in FIG. The adsorption characteristics of this adsorbent were classified into Langmuir type, and it was confirmed that saturated adsorption was reached at an equilibrium concentration of 25 mg / l.

【0060】また人工ヒ素水溶液のpHを変化させ、平
衡時のpHと分配係数Kdとの関係を図19に示した。
なお、分配係数Kdは次式にしたがって算出したもので
ある。
Further, the pH of the artificial arsenic aqueous solution was changed, and the relationship between the pH at equilibrium and the partition coefficient K d is shown in FIG.
The distribution coefficient K d is calculated according to the following equation.

【0061】Kd=(吸着剤1gあたりのヒ素吸着量/m
ol)÷(人工ヒ素水溶液1cm3中に残存するヒ素の
量/mol) 図19より、この吸着剤については、酸性からアルカリ
性までの広いpH領域で吸着能を示し、特に人工ヒ素水
溶液がpH4.5付近でKd値が最大となり最もヒ素吸
着能が高くなることがわかった。
K d = (arsenic adsorption amount per 1 g of adsorbent / m
ol) / (amount of arsenic remaining in 1 cm3 of the artificial arsenic aqueous solution / mol) From FIG. 19, this adsorbent exhibits an adsorbing ability in a wide pH range from acidic to alkaline, and particularly the artificial arsenic aqueous solution has a pH of 4.5. It was found that the K d value was maximized in the vicinity and the arsenic adsorption capacity was highest.

【0062】次に、図20に示すように、上記酸処理後
の吸着剤2gを無灰パルプ1.5gに担持させて内径2
cmのクロマト管に充填し、カラムタイプのヒ素吸着剤
とした。
Next, as shown in FIG. 20, 1.5 g of ashless pulp was loaded with 2 g of the above-mentioned acid-treated adsorbent to give an inner diameter of 2
It was filled in a chromatographic tube of cm and used as a column type arsenic adsorbent.

【0063】このカラムに、1mg/l,pH5.0の
人工ヒ素水溶液を、通水速度100ml/1.0時間で
通水する破過試験を行い、その結果を図21に示した。
このカラムの場合のヒ素処理能力が、1mg/lの人工
ヒ素水溶液について35lであることがわかった。
A breakthrough test was conducted in which an artificial arsenic aqueous solution of 1 mg / l, pH 5.0 was passed through this column at a water flow rate of 100 ml / 1.0 hour, and the results are shown in FIG.
The arsenic treatment capacity for this column was found to be 35 l for a 1 mg / l artificial arsenic solution.

【0064】そして、次に、前記と同じカラムを用い、
バングラディッシュの井戸水からヒ素を除去することを
ことを試みた。この水は、ダッカの西、インドとの国境
付近にあるChapai Nawabganjiにおける井戸で採取した
ものである。なお、カラムへの井戸水の通水速度は10
0ml/10minとした。カラム通水の前後における
井戸水の各成分の濃度変化を測定し、表3に示した。こ
こで、As,Mn,Biの濃度については水素化物発生
装置つきICP発光分析装置((株)島津製作所製:I
CPS−1000III)を、その他の成分の濃度につい
てはイオンクロマトグラフ((株)島津製作所製:イオ
ンクロマトグラフPIA−1000,)を用いて測定し
た。
Then, using the same column as above,
Attempted to remove arsenic from well water in Bangladesh. This water was taken from a well in Chapai Nawabganji near the border with India, west of Dhaka. The well water flow rate to the column is 10
It was 0 ml / 10 min. Changes in the concentration of each component of well water before and after column water flow were measured and are shown in Table 3. Here, regarding the concentrations of As, Mn, and Bi, an ICP emission spectrometer with a hydride generator (manufactured by Shimadzu Corporation: I)
CPS-1000III) and the concentrations of other components were measured using an ion chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation: Ion Chromatograph PIA-1000,).

【0065】[0065]

【表3】 [Table 3]

【0066】井戸水に含まれる砒素の濃度は、初期濃度
の0.01mg/lから検出限界値以下の濃度にまで低
下したことが確認された。このように、この出願の発明
の吸着剤によって、バングラディッシュの井戸水、ある
いはそれ以上の濃度のヒ素を含む水から、ほぼ完全にヒ
素を除去できることが示された。
It was confirmed that the concentration of arsenic contained in the well water decreased from the initial concentration of 0.01 mg / l to the concentration below the detection limit value. Thus, it has been shown that the adsorbent of the invention of this application can almost completely remove arsenic from well water in Bangladesh or water containing arsenic at a higher concentration.

【0067】実施例7: 〔酸処理をしない吸着剤によるヒ素の除去〕炭酸酸化ビ
スマス粉末と炭酸マンガン粉末とをモル比でMn:Bi
=0.1:1となるように混合し、200℃で4時間半
焼成した焼成物を、酸処理せずに、そのままメノウ乳鉢
で平均粒径が1/2程度になるように軽く粉砕して、こ
の出願の発明のヒ素吸着剤とした。
Example 7: [Removal of Arsenic by Adsorbent without Acid Treatment] Bismuth carbonate powder and manganese carbonate powder were mixed in a molar ratio of Mn: Bi.
= 0.1: 1, and calcined at 200 ° C for 4 hours and a half, and lightly crushed without acid treatment in an agate mortar to an average particle size of about 1/2. The arsenic adsorbent of the invention of this application was used.

【0068】この吸着剤0.5gを、原子吸光分析用ヒ
素標準液から調整した10mg/lのヒ素水溶液に入
れ、マグネチックスターラーで120分間攪拌した後、
ヒ素水溶液中のヒ素濃度をICP発光分析装置により測
定した。その結果、ヒ素水溶液の濃度は4.1mg/l
にまで低下したことが確認された。吸着試験終了後に吸
着剤を回収し、乾燥させた時の重量を測定したところ
0.39gであった。これらの結果から、吸着剤1gあ
たりに吸着されているヒ素の量は約30mgであり、酸
処理をした吸着剤について同様の吸着試験をした場合の
結果の35mg/gに比較して、遜色のない値であるこ
とかわかった。
0.5 g of this adsorbent was placed in a 10 mg / l arsenic aqueous solution prepared from an arsenic standard solution for atomic absorption spectrometry, and the mixture was stirred for 120 minutes with a magnetic stirrer,
The arsenic concentration in the arsenic aqueous solution was measured by an ICP emission spectrometer. As a result, the concentration of the arsenic aqueous solution was 4.1 mg / l.
It was confirmed that it was lowered to. After the adsorption test was completed, the adsorbent was collected and dried to weigh 0.39 g. From these results, the amount of arsenic adsorbed per 1 g of the adsorbent is about 30 mg, which is comparable to the result of the same adsorption test of the adsorbent treated with acid, which is 35 mg / g. I knew it wasn't.

【0069】以上のことから、この出願の発明の吸着剤
についても、その比表面積を増大させることで、ヒ素吸
着能を向上できることが確認された。そして、たとえば
酸処理のためのコストや、酸処理により吸着剤重量の目
減りといった問題を解消するために、吸着剤の比表面積
を適切に調整することが有効であることも示された。
From the above, it was confirmed that the adsorbent of the invention of this application can also improve the arsenic adsorption capacity by increasing its specific surface area. It was also shown that it is effective to appropriately adjust the specific surface area of the adsorbent in order to solve the problems such as the cost for the acid treatment and the decrease in the weight of the adsorbent due to the acid treatment.

【0070】実施例8: 〔異なる原料から製造した吸着剤によるヒ素の除去〕硫
酸マンガンと硫酸ビスマスとをモル比でMn:Bi=
0.1:1となるように混合し、400℃で4時間半焼
成してこの出願の発明のヒ素吸着剤とした。得られた吸
着剤の粒径は1〜10μm、比表面積は50m2/g程度
であった。
Example 8: [Removal of Arsenic by Adsorbents Produced from Different Raw Materials] Manganese sulfate and bismuth sulfate in a molar ratio of Mn: Bi =
The mixture was mixed at a ratio of 0.1: 1 and calcined at 400 ° C. for 4 hours and half to obtain the arsenic adsorbent of the invention of this application. The particle size of the obtained adsorbent was 1 to 10 μm, and the specific surface area was about 50 m 2 / g.

【0071】このものは、上記実施例に示したような炭
酸酸化ビスマスと炭酸マンガンとを焼成して得られる吸
着剤とほぼ同じ物質であると認められ、また、より安価
に作製できるものの、ヒ素吸着能については7割程度で
あった。一方の、ビスマスを含まないマンガン酸化物の
焼成物に比較すると、約2倍以上の高いヒ素吸着能を有
することが確認された。したがって、原料として炭酸酸
化ビスマスと炭酸マンガンを用いるとより吸着性能の高
いヒ素吸着剤を得ることができることがわかった。ま
た、この出願の発明の吸着剤をより安価に製造するため
には、原料として、硫酸マンガンや硫酸ビスマス等を用
いることも有効であることがわかった。
It is recognized that this substance is almost the same substance as the adsorbent obtained by firing bismuth carbonate oxide and manganese carbonate as shown in the above examples, and although it can be produced at a lower cost, arsenic The adsorption capacity was about 70%. On the other hand, it was confirmed that the arsenic adsorption capacity was about twice as high as that of the calcined product of manganese oxide containing no bismuth. Therefore, it was found that an arsenic adsorbent having higher adsorption performance can be obtained by using bismuth carbonate and manganese carbonate as the raw materials. Further, it has been found that it is also effective to use manganese sulfate, bismuth sulfate or the like as a raw material in order to manufacture the adsorbent of the invention of this application at a lower cost.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、五価のヒ素をはじめ、従来困難とされて
きた三価のヒ素をも廃水等から効率的に除去することが
可能な、新しい技術手段を提供することができる。
As described in detail above, according to the invention of this application, it is possible to efficiently remove pentavalent arsenic as well as trivalent arsenic, which has hitherto been difficult, from wastewater and the like. Technical means can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】炭酸マンガンと炭酸酸化ビスマスの混合重量比
に対するヒ素吸着量の関係を例示した図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the relationship between the mixed weight ratio of manganese carbonate and bismuth carbonate oxide and the amount of arsenic adsorption.

【図2】焼成温度とヒ素吸着量との関係を例示した図で
ある。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a firing temperature and an arsenic adsorption amount.

【図3】図2において補正後の関係を例示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram exemplifying a relationship after correction in FIG.

【図4】初期pHとヒ素吸着量との関係を例示した図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an initial pH and an arsenic adsorption amount.

【図5】脱着率と吸着時間との関係を例示した図であ
る。
FIG. 5 is a diagram exemplifying a relationship between a desorption rate and an adsorption time.

【図6】水溶液ヒ素濃度とヒ素吸着量との関係を例示し
た図である。
FIG. 6 is a diagram exemplifying a relationship between an aqueous solution arsenic concentration and an arsenic adsorption amount.

【図7】攪拌時間とヒ素濃度との関係を例示した図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between stirring time and arsenic concentration.

【図8】吸着カラムによる排水処理を例示した概要図で
ある。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating wastewater treatment by an adsorption column.

【図9】吸着カラム法によるヒ素排水処理の結果を例示
した図である。
FIG. 9 is a view showing an example of the result of arsenic wastewater treatment by the adsorption column method.

【図10】吸着マットによる簡易な浄水法を例示した概
要図である。
FIG. 10 is a schematic view illustrating a simple water purification method using an adsorption mat.

【図11】吸着パックによる携帯用浄水法を例示した概
要図である。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a portable water purification method using an adsorption pack.

【図12】吸着パック法による排水処理の結果を例示し
た図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the result of wastewater treatment by the adsorption pack method.

【図13】五価のヒ素含有廃水についての処理結果を例
示した図である。
FIG. 13 is a diagram exemplifying a treatment result of pentavalent arsenic-containing wastewater.

【図14】40mg/lの人工ヒ素含有水に吸着剤を入
れたときのヒ素濃度の経時変化を例示した図である。
FIG. 14 is a view exemplifying a time-dependent change in arsenic concentration when an adsorbent is added to 40 mg / l artificial arsenic-containing water.

【図15】ヒ素を吸着した吸着剤の表面をSEM観察し
た結果を例示した図である。
FIG. 15 is a view exemplifying the result of SEM observation of the surface of the adsorbent on which arsenic is adsorbed.

【図16】EDS分析により、図15のSEM像に対応
する部分における(a)Mn,(b)As,(c)Bi
の分布状態を例示した図である。
16 is an EDS analysis showing (a) Mn, (b) As, (c) Bi in a portion corresponding to the SEM image of FIG.
It is the figure which illustrated the distribution state of.

【図17】(a)ヒ素吸着前の吸着材、(b)ヒ素吸着
後の吸着剤、および(c)ヒ素吸着後にアルゴンイオン
エッチングして表面を数10nm程度削った吸着剤につ
いて、X線光電子分光(XPS)分析を行なった結果を
例示した図である。
FIG. 17 shows X-ray photoelectrons of (a) an adsorbent before adsorbing arsenic, (b) an adsorbent after adsorbing arsenic, and (c) an adsorbent whose surface has been scraped by several tens of nm by argon ion etching after adsorbing arsenic. It is the figure which illustrated the result of having performed a spectrum (XPS) analysis.

【図18】吸着剤のヒ素吸着等温線を例示した図であ
る。
FIG. 18 is a diagram illustrating an arsenic adsorption isotherm of an adsorbent.

【図19】吸着剤の吸着平衡時のpHと分配係数Kd
の関係を例示した図である。
FIG. 19 is a diagram exemplifying a relationship between pH and a distribution coefficient K d at the adsorption equilibrium of an adsorbent.

【図20】カラムタイプのヒ素吸着剤の構成を例示した
図である。
FIG. 20 is a diagram exemplifying a configuration of a column type arsenic adsorbent.

【図21】カラム通水試験における破過曲線を例示した
図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a breakthrough curve in a column water flow test.

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) C02F 1/28 C02F 1/28 E Fターム(参考) 4D024 AA01 AA04 AB17 BA05 BA14 BB01 BB02 BB03 BB08 CA01 DA07 DB03 DB20 4G048 AA03 AB05 AC08 AD04 AE05 4G066 AA02A AA02B AA26A AA26B AA43A AA47A AA71C AC07C BA20 BA26 CA46 DA07 DA08 EA20 FA02 FA22 FA34 FA37 GA11 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C02F 1/28 C02F 1/28 EF term (reference) 4D024 AA01 AA04 AB17 BA05 BA14 BB01 BB02 BB03 BB08 CA01 DA07 DB03 DB20 4G048 AA03 AB05 AC08 AD04 AE05 4G066 AA02A AA02B AA26A AA26B AA43A AA47A AA71C AC07C BA20 BA26 CA46 DA07 DA08 EA20 FA02 FA22 FA34 FA37 GA11

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビスマスを含むマンガンの酸素化合物で
あって、マンガンを主成分とすることを特徴とするヒ素
吸着性のマンガン化合物。
1. An arsenic-adsorptive manganese compound, which is an oxygen compound of manganese containing bismuth and contains manganese as a main component.
【請求項2】 ビスマスは、マンガンの酸素化合物の表
面の一部に分布して配設されていることを特徴とする請
求項1記載のヒ素吸着性のマンガン化合物。
2. The arsenic-adsorptive manganese compound according to claim 1, wherein bismuth is distributed and disposed on a part of the surface of the oxygen compound of manganese.
【請求項3】 ビスマスまたはその化合物が添加された
マンガンまたはその化合物が、大気中もしくは含酸素雰
囲気中において焼成されたものであることを特徴とする
請求項1または2記載のヒ素吸着性のマンガン化合物。
3. The arsenic-adsorptive manganese according to claim 1, wherein the manganese to which bismuth or a compound thereof is added or the compound thereof is baked in the air or an oxygen-containing atmosphere. Compound.
【請求項4】 ビスマスの化合物が炭酸酸化ビスマスで
あって、マンガンの化合物が炭酸マンガンであることを
特徴とする請求項3記載のヒ素吸着性のマンガン化合
物。
4. The arsenic-adsorptive manganese compound according to claim 3, wherein the bismuth compound is bismuth carbonate oxide and the manganese compound is manganese carbonate.
【請求項5】 マンガンの酸素化合物を含む溶液にビス
マスが加えられて乾燥脱水されたものであることを特徴
とする請求項1または2記載のヒ素吸着性のマンガン化
合物。
5. The arsenic-adsorptive manganese compound according to claim 1 or 2, wherein bismuth is added to a solution containing an oxygen compound of manganese and dried and dehydrated.
【請求項6】 請求項1ないし5いずれかに記載のマン
ガン化合物が粉砕されたものであることを特徴とするヒ
素吸着性のマンガン化合物。
6. An arsenic-adsorptive manganese compound, characterized in that the manganese compound according to any one of claims 1 to 5 is pulverized.
【請求項7】 請求項1ないし5いずれかに記載のマン
ガン化合物が酸処理されたものであることを特徴とする
ヒ素吸着性のマンガン化合物。
7. An arsenic-adsorptive manganese compound, wherein the manganese compound according to claim 1 is acid-treated.
【請求項8】 炭酸酸化ビスマス粉末と炭酸マンガン粉
末との混合物が100℃〜450℃の温度において焼成
されたものであることを特徴とする請求項1ないし7い
ずれかに記載のヒ素吸着性のマンガン化合物。
8. The arsenic adsorbent according to claim 1, wherein the mixture of the bismuth carbonate oxide powder and the manganese carbonate powder is calcined at a temperature of 100 ° C. to 450 ° C. Manganese compound.
【請求項9】 200℃近傍の温度において焼成された
ものであることを特徴とする請求項8記載のヒ素吸着性
のマンガン化合物。
9. The arsenic-adsorptive manganese compound according to claim 8, which has been baked at a temperature near 200 ° C.
【請求項10】 ビスマスとマンガンの混合モル比が
0.001:1から1:1の範囲であることを特徴とす
る請求項1ないし9いずれかに記載のヒ素吸着性のマン
ガン化合物。
10. The arsenic-adsorptive manganese compound according to claim 1, wherein the mixing molar ratio of bismuth and manganese is in the range of 0.001: 1 to 1: 1.
【請求項11】 ビスマスとマンガンの混合モル比が
0.01:1から1:1の範囲であることを特徴とする
請求項10記載のヒ素吸着性のマンガン化合物。
11. The arsenic-adsorptive manganese compound according to claim 10, wherein the mixing molar ratio of bismuth and manganese is in the range of 0.01: 1 to 1: 1.
【請求項12】 請求項1ないし11いずれかに記載の
マンガン化合物もしくはこれを含有するものからなるこ
とを特徴とするヒ素吸着剤。
12. An arsenic adsorbent comprising the manganese compound according to claim 1 or one containing the manganese compound.
【請求項13】 マンガン化合物が担体物質に担持もし
くは担体物質に充填されていることを特徴とする請求項
12記載のヒ素吸着剤。
13. The arsenic adsorbent according to claim 12, wherein the manganese compound is supported on the carrier material or is packed in the carrier material.
【請求項14】 請求項12または13のヒ素吸着剤
を、ヒ素を含有する水溶液と接触させて、水溶液中のヒ
素を吸着除去することを特徴とする水溶液中のヒ素の吸
着除去方法。
14. A method for adsorbing and removing arsenic in an aqueous solution, which comprises contacting the arsenic adsorbent according to claim 12 or 13 with an aqueous solution containing arsenic to adsorb and remove arsenic in the aqueous solution.
【請求項15】 請求項14の方法によりヒ素を吸着し
た吸着剤を酸処理して、ヒ素を酸溶液中に脱着させ、ヒ
素を脱離した吸着剤を再利用可能とすることを特徴とす
るヒ素吸着剤の再生方法。
15. The method according to claim 14, wherein the adsorbent having adsorbed arsenic is treated with an acid to desorb the arsenic in an acid solution, and the adsorbent having desorbed arsenic can be reused. Regeneration method of arsenic adsorbent.
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