JP2006160769A - モルホリンジチオカルバミン酸アルカリ金属塩を含む重金属捕捉剤 - Google Patents
モルホリンジチオカルバミン酸アルカリ金属塩を含む重金属捕捉剤 Download PDFInfo
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Abstract
Description
で表されるモルホリンジチオカルバミン酸アルカリ金属塩を含有してなる重金属捕捉剤を見出した。
本発明の重金属捕捉剤の必須成分である式(I)で表されるモルホリンジチオカルバミン酸アルカリ金属塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、およびリチウム塩が挙げられ、中でもナトリウム塩は安価であるばかりでなく比較的水に溶け易いため使用しやすい点でより好ましい。
本発明の重金属捕捉剤は、従来公知の方法で重金属類の溶出防止、固定化、分離、除去等を行うことができるが、代表的には、次のように利用することができる。
本発明の重金属捕捉剤を焼却灰(即ち、飛灰および主灰)に添加することにより該焼却灰中の重金属を捕捉することを含む重金属類の環境への溶出防止方法である。
上記の重金属捕捉剤を重金属含有廃水に添加し、凝集助剤および高分子凝集剤の存在下で廃水中の重金属を凝集沈殿させることを含む重金属類の除去方法である。
上記の重金属捕捉剤を重金属汚染土壌に添加することにより該土壌中の重金属を捕捉し、土壌中で固定化する方法である。
(ナトリウム塩)
窒素雰囲気下で約5℃に氷冷した蒸留水63mLにモルホリン44g(0.51mol)をゆっくり滴下し(溶解熱による著しい水温上昇があった。)。得られた水溶液に12mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を43mL(ナトリウムとして0.52mol)加えて氷冷下で15分間撹拌した。その後反応液に、その温度が10℃を越えないようにゆっくり二硫化炭素を38.08g(0.5mol)を滴下した。約6時間かけて撹拌しながら反応液の温度をゆっくり上昇させた。残ったアミンと二硫化炭素を完全に反応させるために80℃〜90℃の加熱下で1時間撹拌したところ、反応液は淡黄緑色透明溶液となった。
(カリウム塩)
実施例1において、12mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液43mLの代りに、等濃度で等量の水酸化カリウム水溶液(カリウムとして0.52mol)を使用した以外は実施例1と同様にしてモルホリンジチオカルバミン酸カリウム塩を合成した。合成反応の過程で温度が室温付近で大量のカリウム塩が析出したが、前記の80℃〜90℃での撹拌により淡黄緑色透明溶液として得られた。
(リチウム塩)
窒素雰囲気下で約5℃に氷冷した2.4mol/Lの水酸化リチウム水溶液150mL(水酸化リチウムとして0.36mol(LiOH・H2Oとして15g))にモルホリン26.13g(0.3mol)と蒸留水50mLを加えて氷冷下で15分間撹拌した。その後、反応後に二硫化炭素22.85g(0.3mol)を実施例1と同様にして滴下し、その後10時間撹拌しながら反応液の温度をゆっくり上昇させた。その後、反応液を80℃〜90℃の加熱下で1時間撹拌した後、室温下で冷却した。得られた反応液を体積100mLまで濃縮した。4℃の条件でも結晶の析出はなかった。
以下の記述に置いて、供試薬剤について次の略称も使用した。
DEDTC−K:ジエチルジチオカルバミン酸カリウム
PDTC−K:ピペラジンビスジチオカルバミン酸ジカリウム
MDTC−K:モルホリンジチオカルバミン酸カリウム
MDTC−Na:モルホリンジチオカルバミン酸ナトリウム
MDTC−Li:モルホリンジチオカルバミン酸リチウム
NaSH:硫化水素ナトリウム
実験No.101において、表1に示すように、飛灰100g当り、供試薬剤として粉末状態のDEDTC−K2.5g(薬剤添加率2.5重量%)を加湿水55g(加湿水添加率55重量%)に溶解して予め均一な水溶液とした後に前記飛灰に添加し混練した後、混練した混合物を室温で24時間の養生させた。
実験No.102〜124の各実験において、DEDTC−Kの代わりに表示の供試薬剤(固形粉末)を表示の薬剤添加率で使用した以外は実験No.101と同様にして飛灰を処理した。
各実験で養生させた処理灰を下記に示す重金属分析法に供して鉛溶出量を測定した。
薬剤処理し養生した処理灰を粒子径5mm以下に粉砕した後50g採取し振とうビンに入れた。このビンにイオン交換水500mLを入れて、振とう回数は毎分200回、振とう幅は4cm以上5cm以下とし、6時間常温常圧下で振とうした。振とう終了後、メッシュ径が1マイクロメ−トルのガラス繊維ろ紙を用いて吸引ろ過によりろ液(溶出水)を得た。このろ液200mLに濃硝酸10mLを添加し、煮沸による有機物の灰化を行うとともに、体積が50mLになるまで濃縮した。これを試料として原子吸光分析法により溶出液中の鉛濃度を測定した。飛灰中に含まれる有害な重金属の多くは鉛が殆どを占め、その他の重金属類は殆ど検出されないので分析を省略した。
密閉できる塩化ビニール製の袋に灰を100g入れた。各実験の所定の加湿水添加率相当量の水に所定量の薬剤を溶解した。得られた水溶液を袋内の灰に添加後、袋をよく揉んで混練し、5分間放置した。その後、袋内部にエア−ポンプで空気を充填し、該空気中の二硫化炭素ガスを検知管で測定した。ガス検知管としてガステック社製No.13を用いた。
供試飛灰を鉛の含有量が多い灰、即ち、鉛含有量6350ppm、鉛溶出量95ppm、亜鉛含有量18190ppmである飛灰に変え、表2に実験No.201〜224の各々について示す条件を採用した以外は実施例4と同様にして処理を行い、測定に供した。
供試飛灰を鉛の溶出量が多い灰、即ち、鉛含有量3050ppm、鉛溶出量170ppmである飛灰に変え、表3に実験No.301〜306の各々について示す条件を採用した以外は実施例4と同様にして処理を行い、測定に供した。実験No.305と306では、供試薬剤が粉末ではなく50重量%水溶液の状態で提供されたが、表3に記載の薬剤添加率は有効成分としての添加率を示す。結果を表3に示す。
供試飛灰を鉛の含有量や溶出量が少ない灰、即ち、鉛含有量1010ppm、鉛溶出量25ppmの飛灰に変え、表4に実験No.401〜404の各々について示す条件を採用した以外は実施例4と同様にして処理を行い、測定に供した。実験No.403と404では、供試薬剤が粉末ではなく39.6重量%水溶液(尿素1.5重量%含有)の状態で提供されたが、表4に記載の薬剤添加率は有効成分としての添加率を示す。結果を表4に示す。
(廃水中の重金属捕捉)
供試廃水として、薬剤を添加していない焼却飛灰の溶出水に原子吸光分析用標準試薬(塩化水銀(II)の硝酸(0.2mol/L)溶液、水銀含有量100ppm)を添加した調製廃水を用いた。この調製廃水は鉛含有量2.2ppm、水銀含有量1.1ppmであった。この廃水に対して実験No.501および502において、MDTC−Naを39.6重量%水溶液(尿素1.5重量%含有)の状態で有効成分としてそれぞれ31.7ppmおよび39.6ppm添加した後、凝集助剤として塩化第二鉄を同表に示す量(廃液に対する体積基準)添加して約3分間撹拌した。その後、廃水のpHを1.0mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加して中性領域(6.5〜7.5)に調整した後、濃度0.1重量%に調製したアニオン系高分子凝集剤(ポリアクリルアミド)を2mL添加してフロックを生成させ沈殿させた。該フロックをろ別後、得られたろ液中の重金属濃度を原子吸光分析法により測定した。これらの結果を表5に示す。
Claims (7)
- 式(I)においてMがナトリウム、カリウムまたはリチウムである請求項1に係る重金属捕捉剤。
- 前記のモルホリンジチオカルバミン酸アルカリ金属塩がナトリウム塩またはカリウム塩であり、さらにハイドロトロピー剤を含有する水溶液の状態である請求項1または2に係る重金属捕捉剤。
- ハイドロトロピー剤が尿素である請求項3に係る重金属捕捉剤。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の重金属捕捉剤を焼却灰に添加することにより該焼却灰中の重金属を捕捉することを含む重金属類の環境への溶出防止方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の重金属捕捉剤を重金属含有廃水に添加し、凝集助剤および/または高分子凝集剤の存在下で廃水中の重金属を凝集沈殿させることを含む重金属類の除去方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の重金属捕捉剤を重金属汚染土壌に添加することにより該土壌中の重金属を捕捉し、土壌中で固定化する方法。
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