JP2005193078A

JP2005193078A - リン除去剤

Info

Publication number: JP2005193078A
Application number: JP2003435065A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Fukuda; 恭彬福田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Shoji Construction Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Shoji Construction Materials Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP4565836B2

Abstract

【課題】結晶性がよく、ろ過抵抗の小さい、特定の天然物もしくは改質した天然物を用いたリン除去剤、ならびにリンの除去方法を提供する。
【解決手段】バーミキュライトを有効成分とするリン除去剤。好ましくは層間にカルシウムが導入されたバーミキュライトを有効成分とし、バーミキュライトおよびカルシウム化合物の混合物を加熱処理して得られる。リンを含む水は、好ましくはｐＨ８〜１０でリン除去剤と接触され、リンをヒドロキシアパタイトとして水から除去される。
【選択図】なし

Description

本発明は、リンの除去剤に関し、さらに詳しくはたとえばリンを含む水中のリンの除去剤に関する。

従来、河川、湖、沼もしくは貯水池等の水、ならびに産業排水および生活排水等に含まれるリン酸もしくはその塩等のリン含有化合物（以下「リン」ということがある）は富栄養化の原因となるため、その効率的な除去が必要とされている。たとえば、消石灰を用いる凝集沈殿法が一般的であるが、多量の消石灰を用いるためにスラッジの精製が多くなり、さらに煩雑な後処理工程を必要とする難点がある。そこで、このような難点を解決するために種々の方法が提案されており、ケイ酸カルシウム水和物を脱リン材として用いる方法も提案されている（特許文献１）。この方法は、改良された脱リン方法を提供するが、ケイ酸カルシウム水和物の耐水性があまりよいとはいえないために、繰り返し使用するとケイ酸カルシウム水和物の崩壊を生じ、脱リン効果が低減してしまう傾向がある。

特開平９−３０８８７７号公報

本発明は、結晶性がよく、ろ過抵抗の小さく、特定の天然物もしくは改質した天然物を用いたリン除去剤を提供するものである。

本発明は、バーミキュライトを有効成分とするリン除去剤、さらにはリンを含む水をこのリン除去剤と接触させてリンを水から除去することを特徴とするリンの除去方法、を要旨とする。

本発明によれば、結晶性がよく、ろ過抵抗が小さい、特定の天然物もしくは改質した天然物を用いたリン除去剤が得られ、簡易な設備で効率的に水中のリンをヒドロキシアパタイトとして除去し得る。

本発明に係るリン除去剤はバーミキュライトを有効成分とする。本発明で使用されるバーミキュライト（ヒル石）は、黒雲母に類似した粘土鉱物であり、高温で脱水により層に垂直の方向に著しく膨張して、ヒルのように伸び多孔体となる。すなわち、本発明において使用されるバーミキュライトは、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ^２／ｇ以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下,そして表面積を大きくするのに好ましくは０．５ｍｍ以下である。

本発明においては、このようなバーミキュライトを実質的に未膨張の状態で使用する。すなわち、バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され著しく膨張する（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）。本発明においては実質的にこのような膨張を得ていないもの（層間水が存在し、実質的に未膨張バーミキュライトの構造を保持している程度まで膨張したものを含む）、および層間水が存在しない程度まで膨張させたバーミキュライトのいずれも使用されうる。

本発明におけるリン除去剤は、好適には上記のバーミキュライトの層間にカルシウムを導入したものを有効成分とする。バーミキュライトの層間にカルシウムを導入する方法は特に制限されないが、好適にはカルシウム化合物水溶液にバーミキュライトを浸漬させるか、またはバーミキュライトおよびカルシウム化合物の混合物を常圧ないし加圧下に加熱処理、たとえばオートクレーブ処理、することにより得られる。上記のカルシウム化合物水溶液としては、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム等の水溶液が好適である。

さらに、上記オートクレーブ処理による場合にはカルシウム化合物としては、固体もしくは液体のいずれでもよく、たとえば消石灰、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム等が好適に用いられ、通常、混合物中のカルシウム化合物がバーミキュライトの１〜１０ｗｔ％、好ましくは２〜５ｗｔ％である。このオートクレーブ処理は、通常１００〜２００℃、１０ｋｇ以下程度で行われる。

本発明においては上記のリン除去剤を、リンを含む水と接触させてリンを水から除去する。リン除去剤の使用量は、水に対して通常５〜２０％程度であり、水中のリンはヒドロキシアパタイトとして水から除去される。リンを含む水のｐＨは８〜１０に調節されるのが好適であり、ｐＨが５程度以下の場合には水酸化ナトリウムによりｐＨを上昇させるのが好適である。リンを含む水との接触により、リン除去剤の表面にヒドロキシアパタイトの核が発生、成長することによりリンが迅速に除去される。生成するヒドロキシアパタイトは、ヘドロ状ではなく、バーミキュライト表面に付着した顆粒状であり、リン回収、肥料化等の後処理も容易である。

このようにリンを含む水を反応槽でリン除去剤と接触させる際に、消費されるカルシウムを補充するためにカルシウム化合物をさらに添加するのが好適である。このカルシウム化合物としては、消石灰、塩化カルシウム等が挙げられるが、消石灰であるのが好適であり、飽和水溶液の形態で添加するのがさらに好適である。

本発明において、リンを含む水としては特に制限されず、河川、湖、沼もしくは貯水池等の水、ならびに産業排水および生活排水等が挙げられる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお部は質量部を表わす。
実施例１
水道水にＫＨ_２ＰＯ_４を溶解し、リン濃度約２０〜１００ｍｇ/Ｌの原水を調製した。未膨張バーミキュライト３００ｇを充填した３Ｌの噴流型反応槽に反応槽の２〜１０倍/分の流量でその原水を導入し、さらに反応槽内のｐＨを８〜１０に維持するために、塩化カルシウム飽和水溶液を反応槽に供給した。反応槽出口のリン濃度は約４〜２０ｍｇ/Ｌであり、リンの除去率は約８０％であった。
実施例２
実施例１において未膨張バーミキュライトに代えて、層間にカルシウムを導入した未膨張バーミキュライト（未膨張バーミキュライトに消石灰３ｗｔ％を添加し、１８０℃、５ｋｇで３時間、オートクレーブ処理）を用いる以外は実施例１と同様にしてリンの除去を行なった。実施例１の場合よりもさらにヒドロキシアパタイトの核発生、成長が容易であり、リンがさらに迅速に除去された。

本発明のリン除去剤を用いて、簡易な設備で効率的に水中のリンをヒドロキシアパタイトとして除去し得る。

Claims

バーミキュライトを有効成分とするリン除去剤。
層間にカルシウムが導入されたバーミキュライトを有効成分とするリン除去剤。
バーミキュライトが未膨張バーミキュライトである請求項１もしくは２記載の除去剤。
バーミキュライトが膨張バーミキュライトである請求項１記載の除去剤。
カルシウム化合物水溶液にバーミキュライトを浸漬させて得られる請求項２記載の除去剤。
バーミキュライトおよびカルシウム化合物の混合物を加熱処理して得られる請求項２記載の除去剤。
混合物中のカルシウム化合物がバーミキュライトの５ｗｔ％以下である請求項６記載の除去剤。
リンを含む水を請求項１〜７のいずれか記載のリン除去剤と接触させてリンを水から除去することを特徴とするリンの除去方法。
リンがヒドロキシアパタイトとして水から除去される請求項８記載のリンの除去方法。
リンを含む水をリン除去剤と接触させる際にカルシウム化合物をさらに添加する請求項９記載のリンの除去方法。
カルシウム化合物が消石灰である請求項１０記載のリンの除去方法。
ｐＨが８〜１０である請求項８〜１１のいずれか記載のリンの除去方法。