JP2005218982A - 水中リン除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水中のリンを、その水を酸性化せず、而も薬品や大規模な装置を用いずに、効果的に除去する方法、更には、水中のリンを除去した上で、そのリンを回収する方法の提供。
【解決手段】 卵白と卵黄を除去した鶏卵の卵殻を粗く粉砕し、水に浸し、約１０分後に卵殻ごと水を攪拌することにより卵殻と卵殻膜を分離させ、分離した卵殻のみを乾燥させて粉砕機で卵殻を微粉化することにより粒径０．０３ｍｍ以下の卵殻粉を得る。リン酸イオンを含有する水と粒径０．０３ｍｍ以下の卵殻粉とを混合して攪拌することにより、前記リン酸イオンを卵殻粉に吸着させた後、卵殻粉を水から分離する。水から分離した卵殻粉を回収する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、水中のリンを除去する方法及び除去したリンを回収する方法に関する。

リンは生体の必須元素の一つであり、リン化合物には様々な用途が望める。しかしながら一方において、海水や陸水中の過剰なリンは、富栄養化による水質や底質の悪化及び悪質な赤潮発生の原因ともなる。

従来の水質浄化技術においては、微生物や凝集剤などを用いて水中のリンを除去しており、除去したリンの再利用範囲は限られていた。また、各種薬品の使用は、コストや環境負荷の面で改善すべき点があった。

ところで、血清リン値を下げることができる経口リン吸着剤として、平均粒子径１５μｍ以下かつ最大粒子径５０μｍ以下の卵殻微粉末からなる経口リン吸着剤の発明が特開平８−３２２５１４号公報（特許文献１）に開示されている。

この経口リン吸着剤は、平均粒子径１５μｍ以下、最大粒子径５０μｍ以下とすることにより、人工透析患者の血清リン値を下げることができ、さらに、胃酸抑制剤を服用している患者の血清リン値を下げることができる。その原理について前記特許文献１には、「卵殻微粉末がリンを吸着するためには、一度溶解しイオン化する必要があり、人体においては胃酸がそれを促している。卵殻微粉末の粒子径を特定の大きさ以下にすることにより粒子の表面積が大きくなり、胃酸の量の個人差にかかわらず、また、胃酸抑制剤により胃酸の分泌量が抑えられているにもかかわらず、溶解しやすくなったため、血清リンではないか」と推察されている。

特許文献１によれば、水中のリンを卵殻微粉末に吸着させるには、リンを含む水を酸性として、卵殻微粉末を一旦溶解させイオン化する必要がある。しかしながら、水中のリンを除去するためにわざわざｐＨを調整して酸性とすることは、リンを除去又は除去・回収した後の水の処理を含めて、コスト、労力、及び環境保護等の面で全く望ましくない。
特開平８−３２２５１４号公報

本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、水中のリンを、その水を酸性化せず、而も薬品や大規模な装置を用いずに、効果的に除去する方法、更には、水中のリンを除去した上で、そのリンを回収する方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の水中リン除去方法は、
リン酸イオンを含有する水と粒径０．０３ｍｍ以下の卵殻粉とを混合することにより前記リン酸イオンを卵殻粉に吸着させた後、卵殻粉を水から分離することを特徴とする。

また本発明の水中リン除去方法は、上記の水から分離した卵殻粉を回収するものとすることができる。

また、上記水中リン除去方法は、上記卵殻粉の粒径が０．０１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下であるものとすることが望ましい。

本発明のメカニズムは必ずしも明らかではないが、次のように推定される。すなわち、卵殻の主成分である炭酸カルシウムが、水中のリン酸イオンと反応してリン酸カルシウム（水素塩も含む）となる。この反応の速度を律する条件の一つに炭酸カルシウムとリン酸イオンとの接触頻度があるが、卵殻自体が多孔質状であり、而もその卵殻の粒径が０．０３ｍｍ以下であることから、その接触頻度が大きく増大する。

そのため、リン酸イオン含有水を酸性として卵殻粉を溶解させること（すなわち、卵殻粉の成分をイオン化すること）を要することなく、卵殻の主成分である炭酸カルシウムと水中のリン酸イオンとの反応が常温（例えば１０乃至２５℃）でも短時間で進行し、リン酸イオンを卵殻粉に効率良く吸着し得る。従って、リン酸イオンを卵殻粉に吸着させてその卵殻粉を水から分離することにより水中のリンを除去すること、更に、その卵殻粉を回収してリンの回収再利用を図ること、並びに、卵殻粉を除去した水の自然環境への排出や再利用等のための処理を、何れも容易且つ確実に行うことができる。

特に、卵殻粉の粒径を０．０１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下とすることにより、リン酸イオンを吸着した卵殻粉を水から分離してリンを除去すること、更に、その卵殻粉を回収してリンの回収再利用を図ることを、何れも一層容易且つ確実に行うことができる。

本発明の水中リン除去方法によれば、廃棄されることの多い卵殻を利用して、薬品や大規模施設を必要とせずに水中のリンの除去又は回収を容易且つ確実に行うことができる。また、廃棄物（卵殻）の減量につながり、薬品や大規模施設を必要としないことから、環境負荷やコストの面でも有効性が高い。更に、無害物である卵殻にリンを吸着させて回収するものであることから、回収したリンは、人体に直接触れるような用途も含めて、再利用範囲が広い。

リン酸イオンを含有する水におけるリン酸イオンを除去又は回収対象とするが、リン酸イオン以外の成分を同時に含有するものを除外するものではない。

用いる卵殻粉は、例えば、卵白と卵黄を除去した鶏卵等の卵の卵殻を粗く粉砕した後、それを十分量の水に浸し、十分な時間の経過後（例えば約１０分後）に卵殻ごと水を攪拌することにより卵殻と卵殻膜を分離させ、分離した卵殻のみを乾燥させた後、粉砕機で卵殻を微粉化することにより得ることができる。卵殻粉の粒径は、粉砕量と粉砕時間により調整することができる。なお、卵殻を乾燥させた後でも卵殻膜が残っている場合、弱い風を当てることにより、残った卵殻膜を効果的に吹き飛ばして除去することができる。

用いる卵殻粉の粒径は、０．０３ｍｍ以下であるが、０．０１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下であることが、水（通常は水溶液）からの卵殻粉の分離及び卵殻粉の回収によるリンの回収再利用上好ましい。粒径０．０３ｍｍ（０．０１ｍｍ）というのは、０．０３ｍｍ（０．０１ｍｍ）の粒径を主とするものを言う［例えば、微粉の７０％以上、好ましくは８０％以上が粒径０．０３ｍｍ（０．０１ｍｍ）であるもの］。

卵殻微粉末の製造
卵白と卵黄を除去した鶏卵の卵殻を、乳鉢で粉砕した後、１０分間水に浸した。その後、卵殻ごと水を攪拌し、上部に浮く卵殻膜と下部に沈む卵殻とを分離させ、その卵殻を太陽光の下で２４時間自然乾燥させた後、ミルミキサー（13500RPMのサン株式会社製粉砕機）を用いて微粉砕した。

粉砕量と粉砕時間を調整して卵殻を微粉砕することにより、０．０５ｍｍ、０．０３ｍｍ、及び０．０１ｍｍの粒径を主とする卵殻微粉末をそれぞれ得ることができた。

リン酸イオン吸着試験１
０．０５ｍｍ、０．０３ｍｍ、及び０．０１ｍｍの粒径を主とする各卵殻微粉末１０ｇ、及び、それぞれについて２．８ｍｇＰ／Ｌ（リン濃度）のリン酸二水素カリウム水溶液２００ｍＬを用意し、各卵殻微粉末とリン酸二水素カリウム水溶液を混合した後、これをそれぞれ１５分間攪拌した。液温は１５乃至２０℃であった。

得られた混合物をそれぞれガラスろ過器にて濾過して水溶液と卵殻微粉末とを分離したところ、０．０５ｍｍの粒径を主とする卵殻微粉末の場合、水中リン酸イオンを回収する効果がほとんどなかったのに対し、０．０３ｍｍの粒径を主とする卵殻微粉末の場合は３０％のリンを回収することができ、０．０１ｍｍの粒径を主とする卵殻微粉末の場合は４８％のリンを回収することができた。なお、リンの量（リン酸濃度）は、日本工業規格中の工場排水試験方法（JIS K 0102）に従って測定した。

リン酸イオン吸着試験２
０．０１ｍｍの粒径を主とする各卵殻微粉末１０ｇと２．５ｍｇＰ／Ｌのポリリン酸水溶液２００ｍＬを混合した後、これを１５分間の攪拌した。液温は１５乃至２０℃であった。

得られた混合物をガラスろ過器にて濾過して水溶液と卵殻微粉末とを分離したところ、６６％のリンを回収することができた。なお、リンの量（リン酸濃度）は、日本工業規格中の工場排水試験方法（JIS K 0102）に従って測定した。

Claims (3)

1. リン酸イオンを含有する水と粒径０．０３ｍｍ以下の卵殻粉とを混合して攪拌することにより、前記リン酸イオンを卵殻粉に吸着させた後、卵殻粉を水から分離することを特徴とする水中リン除去方法。
2. 上記の水から分離した卵殻粉を回収する請求項１記載の水中リン除去方法。
3. 上記卵殻粉の粒径が０．０１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下である請求項１又は２記載の水中リン除去方法。