JP2005270779A

JP2005270779A - 重金属の分離方法および分離装置

Info

Publication number: JP2005270779A
Application number: JP2004086971A
Authority: JP
Inventors: Tsuguto Yamashita; 嗣人山下; Itaru Sakai; 至坂井; Keisuke Nakahara; 啓介中原
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】洗煙廃水、工業廃水など重金属を含む廃水から重金属を効率よく分離・回収することが可能となる。また、廃水に含まれる重金属を直接回収できるばかりでなく、ｐＨを調整することによってスラッジの発生量を極めて少なくすることができ、従来の中和凝集沈殿法に比べて効率的かつ経済的である。
【解決手段】重金属を含んだ被処理液をｐＨ４から９に調整するｐＨ調整槽２と、カソード電極８とアノード電極となる粒状電極６とを浸漬させた電解槽４とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、亜鉛、鉛、カドミニウム、銅などの重金属を含む廃水から重金属を効率良く分離・回収することができる、被処理液からの重金属の分離方法および分離装置に関するものである。

一般に、重金属イオンを含む廃水は、中和凝集沈殿法により処理される。重金属イオンは、塩化第二鉄あるいは硫酸アルミニウムなどの添加により水酸化物として析出させ、生成した水酸化第二鉄フロックあるいは水酸化アルミニウムのフロックと共に凝集沈殿によって分離されている。凝集沈殿物は、汚泥として排出され、埋立処分される。しかし、埋立て処分された汚泥からの重金属の溶け出しによる重金属の二次汚染が懸念されており、この方法は、決して有効な処分方法とはいえない。

特に重金属濃度の低い廃水から重金属を分離・回収することは、凝集材費用が嵩むなど経済的メリットがないことから、実施されておらず、低濃度重金属廃水に対する有効な重金属分離・回収技術の開発が望まれている。

従って、この発明の目的は、低濃度の重金属廃水にも適用可能な、被処理液からの重金属の分離方法および分離装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、重金属を含む被処理液をｐＨ４から９に調整し、これを電気分解して重金属を析出分離する際に、アノードとして粒状電極を用い、これを集積支持した粒状電極群に対して上向流で前記被処理液を通水して電気分解することに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、被処理液に電解質を加えることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、粒状電極の比重が１．０から１．３であることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、粒状電極の平均直径が５から２０ｍｍであることに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１つに記載の発明において、粒状電極のサイズが均一でないことに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１つに記載の発明において、粒状電極に磁性を付加することに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、重金属を含んだ被処理液をｐＨ４から９に調整するｐＨ調整ｚ槽と、カソードとアノードとを浸漬させた電解槽とを備え、前記アノードが粒状電極であることに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、粒状電極を攪拌するための攪拌手段が電解槽内に設置されていることに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、電解槽が複数段の電解槽から構成されることに特徴を有するものである。

この発明によれば、洗煙廃水、工業廃水など重金属を含む廃水から重金属を効率よく分離・回収することが可能となる。また、廃水に含まれる重金属を直接回収できるばかりでなく、ｐＨを調整することによってスラッジの発生量を極めて少なくすることができ、従来の中和凝集沈殿法に比べて効率的かつ経済的である。

この発明の、重金属の分離方法の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の、重金属の分離方法を示すブロック図である。

図１に示すように、被処理液である重金属含有廃水１は、ｐＨ調整槽２に導入される。ｐＨ調整槽２に導入された重金属含有廃水１は、ｐＨ調整液３を添加することによってｐＨ４からｐＨ９に調整される。ｐＨが９を超えると、重金属は、水酸化物として沈殿する割合が高くなり、一方、ｐＨが４未満では、後段の電解処理において水素発生が促進されて電解効率の低下を招く。従って、重金属含有廃水１のｐＨを４から９に調整する必要がある。

次に、ｐＨ調整した重金属含有廃水１は、電解槽４に供給され、ここで電気分解される。電気分解によって重金属が除去された廃水は、処理水５として電解槽４より排出される。

ｐＨ調整液３としては、特に限定されるものでなく、塩酸、硫酸、苛性ソーダなど通常使用されるｐＨ調整液３を用いることができるが、電解槽４において塩素ガスの発生を抑えるためには、塩素分を含まないｐＨ調整液３が好ましい。

また、図１には示してないが、ｐＨ調整槽２において電解質を加えることも有効であり、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウムなど通常使用される電解質を用いることができる。

図２は、図１に示した電解槽４の一例として粒状電極を用いた分離装置を示す概略図である。

図２において、６は、粒状電極であり、電解槽４の中に支持固定されている。７は、粒状電極６が乗せられたアノード電極である。粒状電極６とアノード電極７とは電気的に接続しているので、粒状電極６もアノード電極となる。８は、カソード電極であり、電圧印加装置９を用いて電極間に電圧を印加する。１０は、被処理水流入口であり、ここから重金属含有廃水１を電解槽４内に供給して電気分解処理を行い、処理水流出口１１より処理水を排出させる。

重金属含有廃水１中には、通常懸濁物が含まれるため、粒状電極６における閉塞を避けるために粒状電極６における電気的接続を保持しつつ粒状電極６を適度に流動させることが有効である。従って、粒状電極６の比重は、１．０から１．３とし、被処理水の通水方向は、上向流とすることが好ましい。

粒状電極６の材質は、特に限定されるものではなく、亜鉛、ニッケル、銀、炭素など通常電極として用いられる材質であれば使用できるが、粒状の樹脂を基盤とし、この表面に電極材料をコーティングする方法を採用すれば、比重を１．０から１．３の粒状電極６を容易に作成することができる。粒状電極６の大きさについては、その粒子径が小さいほど粒状電極６としての電極面積が大きくなるが、同時に懸濁物による閉塞の可能性も大きくなるため、平均直径で５から２０ｍｍが適当である。また、粒状電極６の形状は、同一である必要はない。被処理水の通水速度は、粒状電極６の大きさや比重によって一定の値に限定されるものではなく、粒状電極６間における電気的接続を保持しつつ粒状電極を適度に流動させる状態を保持できる流速であれば、特に問題はない。

粒状電極６間における電気的接続を保持しつつ粒状電極６を適度に流動させる別の手段として、電解槽４内に攪拌装置１２を設置し、粒状電極６を攪拌させることも有効である。この場合、粒状電極６と接触する攪拌装置１２の一部は、不導体とすることが好ましい。

粒状電極６における電気的接続を保持させる別の手段として、粒状電極に磁性を付加することも有効である。粒状電極に磁性を付加する方法としては、フェライトなど磁性体を粒状電極にする方法、フェライトなど磁性体をプラスチックなどで被覆して粒状電極にする方法、フェライトなど磁性体の中空粒子を粒状電極にする方法、プラスチック粒にフェライトなど磁性体を塗布して粒状電極にする方法がある。

以下、この発明の、重金属の分離方法を実施例によりさらに説明する。

直径６．３５ｍｍのポリアセタール樹脂球に銀をコーティングした粒状電極を作成し、これを図２に示したような内径１０ｃｍの電解槽に充填して層厚１０ｃｍの粒状電極層を形成した。被処理水として亜鉛イオンを１０ｍｇ／Ｌ含む溶液を表１に示した各ｐＨに調整し、さらに電解質として塩化ナトリウムを１重量パーセント添加した溶液を作成し、上記の粒状電極層に対して流速１０Ｌ／分で上向流で循環させながら電気分解した。アノードとして銀電極、カソードとして酸化イリジウム電極を用い、電極間の電流値が７００ｍＡとなるように印加電圧を調整した。６０分間の電解処理を行ったときの残存亜鉛イオン濃度は、表１に示した通りであった。

表１から明らかなように、被処理水のｐＨが４から９の場合には、特に残存亜鉛イオン濃度が低く、亜鉛を効率良く分離・回収できることが分かった。

この発明の、重金属の分離方法を示すブロック図である。粒状電極を用いた、この発明の分離装置を示す概略図である。

符号の説明

１：重金属含有廃水
２：ｐＨ調整槽
３：ｐＨ調整液
４：電解槽
５：処理水
６：粒状電極
７：アノード電極
８：カソード電極
９：電圧印加装置
１０：被処理水流入口
１１：処理水流出口
１２：攪拌装置

Claims

重金属を含む被処理液をｐＨ４から９に調整し、これを電気分解して重金属を析出分離する際に、アノードとして粒状電極を用い、これを集積支持した粒状電極群に対して上向流で前記被処理液を通水して電気分解することを特徴とする、重金属の分離方法。
前記被処理液に電解質を加えることを特徴とする、請求項１に記載の、重金属の分離方法。
前記粒状電極の比重が１．０から１．３であることを特徴とする、請求項１または２に記載の、重金属の分離方法。
前記粒状電極の平均直径が５から２０ｍｍであることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の、重金属の分離方法。
前記粒状電極のサイズが均一でないことを特徴とする、請求項１から４の何れか１つに記載の、重金属の分離方法。
前記粒状電極に磁性を付加することを特徴とする、請求項１から５の何れか１つに記載の、重金属の分離方法。
重金属を含んだ被処理液をｐＨ４から９に調整するｐＨ調整槽と、カソードとアノードとを浸漬させた電解槽とを備え、前記アノードが粒状電極であることを特徴とする、重金属の分離装置。
前記粒状電極を攪拌するための攪拌手段が前記電解槽内に設置されていることを特徴とする、請求項７に記載の、重金属の分離装置。
前記電解槽が複数段の電解槽から構成されることを特徴とする、請求項７または８に記載の、重金属の分離装置。