JP2006231101A - Fluorine atom-containing ion removing method - Google Patents
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Description
本発明は、フッ素原子含有イオンによって汚染された土壌又は地下水を浄化する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for purifying soil or groundwater contaminated with fluorine atom-containing ions.
従来、フッ素原子含有イオンを浄化処理する方法としては、汚染された土壌中に一対の電極を挿入し、これら一対の電極の周囲に電解槽を設けて、この電解槽内に水を供給しながら一対の電極間に電流を流し、前記電解槽内のpHを一定範囲内に調整しながら、土壌中の汚染物質であるフッ素原子含有イオンを水溶液として回収する浄化方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、土壌中に電解槽を設けるためには、掘削工事が必要となるので、莫大な費用と時間がかかるという課題があった。 However, in order to provide an electrolytic cell in the soil, excavation work is required, and thus there is a problem that enormous costs and time are required.
また、水道水を電解槽に供給すると、微量(約1ppm)の塩素成分が混合するので、この塩素成分が他の金属イオンと結合するために、塩化物を析出することになり、電解槽が短寿命となる要因を作り出すという課題があった。 In addition, when tap water is supplied to the electrolytic cell, a minute amount (about 1 ppm) of the chlorine component is mixed, so that this chlorine component is combined with other metal ions, so that chloride is deposited, and the electrolytic cell is There was a problem of creating factors that would shorten the life.
さらに、土壌中に通水性の電解槽を設けているために、地下水が流入し、pHの変動が激しく、電解質溶液のpH調整が複雑となる課題があった。 In addition, since a water-permeable electrolytic cell is provided in the soil, there is a problem that groundwater flows in, the pH varies greatly, and the pH adjustment of the electrolyte solution becomes complicated.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、地下水を電気分解することで、地下水中のフッ素原子含有イオンを地下水から除去し、有価物であるセメント原料として利用するゼロエミッション型の環境リサイクルを実現できるフッ素原子含有イオンの除去方法を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and by removing the fluorine atom-containing ions in the groundwater from the groundwater by electrolyzing the groundwater, it is used as a valuable cement raw material. It aims at providing the removal method of the fluorine atom containing ion which can implement | achieve environmental recycling.
本発明は上記目的を達成するために、フッ素原子含有イオンによって汚染されている地下水を揚水手段であるポンプで汲み上げ、汲み上げた地下水を地上に設けた電解槽に流入せしめる。 In order to achieve the above object, the present invention pumps groundwater contaminated with fluorine atom-containing ions with a pump as a pumping means, and flows the pumped groundwater into an electrolytic cell provided on the ground.
この電解槽には、一対の電極(正電極と負電極)を設け、この電極の正電極側の周囲にはマイナスイオンのみが通過することができる半透過性膜が備わっている。 This electrolytic cell is provided with a pair of electrodes (a positive electrode and a negative electrode), and a semipermeable membrane through which only negative ions can pass is provided around the positive electrode side of the electrode.
この電解槽の電極間に直流電圧を印加して地下水を電気分解することによって、電解槽中のフッ素原子を含有するマイナスイオンが正電極側に移動し、半透過性膜を通過する。 By applying a DC voltage between the electrodes of the electrolytic cell to electrolyze groundwater, negative ions containing fluorine atoms in the electrolytic cell move to the positive electrode side and pass through the semipermeable membrane.
この半透過性膜と正電極との間には濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水が電気分解によって生成できるので、このイオン水を沈殿槽にポンプにより搬送する。 Since ionic water containing high-concentration fluorine atoms can be generated between the semipermeable membrane and the positive electrode by electrolysis, the ionic water is conveyed to the precipitation tank by a pump.
この沈殿槽にて濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水にカルシウム含有成分を添加し、撹拌することで、化学反応によりフッ化カルシウム等の沈殿物を生じる。 In this precipitation tank, a calcium-containing component is added to ionic water containing high-concentration fluorine atoms and stirred, whereby a precipitate such as calcium fluoride is generated by a chemical reaction.
このフッ化カルシウム等の沈殿物を脱水手段に搬送して固液分離した後、乾燥手段により固形物質を生成させた後、後段の粉砕手段で粒度調整を行い有価物を生成する。 After the precipitate such as calcium fluoride is conveyed to a dehydrating means and separated into solid and liquid, a solid substance is generated by a drying means, and then the particle size is adjusted by a subsequent pulverizing means to generate a valuable material.
本発明によれば、電解槽を土壌中に設けるための掘削工事を伴わないで、地上において電解槽を有する装置を設け、フッ素原子を含有するイオンによって汚染されている地下水を浄化できるため、設備投資のコストが低く抑えられるという効果を奏する。 According to the present invention, an apparatus having an electrolytic cell is provided on the ground without excavation work for installing the electrolytic cell in the soil, and the groundwater contaminated by ions containing fluorine atoms can be purified. The investment cost can be kept low.
また、この電解槽内の正電極とその周囲をマイナスイオンのみ通過できる半透過性膜で覆うことにより、正電極と半透過性膜の間の濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水を回収できる。 In addition, by covering the positive electrode in the electrolytic cell and the periphery thereof with a semipermeable membrane that allows only negative ions to pass therethrough, it is possible to collect ionic water containing high-concentration fluorine atoms between the positive electrode and the semipermeable membrane. .
この回収した濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水を沈殿槽に移し、カルシウム含有成分を添加することにより、フッ化カルシウムを生成させることができ、固液分離手段で脱水し、乾燥手段で水分調整した後、破砕手段で粒度調整することにより、汚染物質からセメント原料などのような有価物を得ることができるという効果を奏する。 This recovered ionic water containing high concentration fluorine atoms is transferred to a precipitation tank, and calcium-containing components can be added to produce calcium fluoride, which can be dehydrated by solid-liquid separation means and dried by drying means. After the adjustment, by adjusting the particle size by the crushing means, there is an effect that a valuable material such as a cement raw material can be obtained from the contaminant.
本発明は、フッ素原子含有イオンで汚染されている地下水を、揚水手段で汲み上げ、汲み上げた地下水を地上に設けた電解槽に投入する。 In the present invention, groundwater contaminated with fluorine atom-containing ions is pumped up by pumping means, and the pumped-up groundwater is put into an electrolytic cell provided on the ground.
この揚水手段にスクリューポンプを使用することにより、地下水を一定量の割合で汲み上げることができる。 By using a screw pump as the pumping means, groundwater can be pumped at a constant rate.
この電解槽は移動可能なユニットになっており、電解槽内には一対の正電極と負電極が具備されている。 The electrolytic cell is a movable unit, and a pair of positive and negative electrodes is provided in the electrolytic cell.
尚、電極の材料として特には限定しないが、正極側はイオン化傾向の小さい白金、パラジウム、金が望ましい。 In addition, although it does not specifically limit as a material of an electrode, Platinum, palladium, and gold with a small ionization tendency are desirable for the positive electrode side.
この電解槽内の一対の電極に直流電圧を40Vから60V印加して、投入された地下水を電気分解することにより、マイナスイオンであるフッ素原子含有イオン、水酸イオン、硝酸イオン等が正電極側に移動し、銅、鉛等の金属イオンは、負電極側に移動する。 By applying DC voltage from 40V to 60V to the pair of electrodes in this electrolytic cell and electrolyzing the injected groundwater, negative ions such as fluorine atom-containing ions, hydroxide ions, nitrate ions, etc. are on the positive electrode side. The metal ions such as copper and lead move to the negative electrode side.
直流電圧を40Vから60Vにすることで、イオン化物の移動により、特に正極側の電極への析出を防止することができる。 By changing the DC voltage from 40 V to 60 V, it is possible to prevent the deposition on the electrode on the positive electrode side in particular due to the movement of the ionized product.
なお、印加する直流電圧を40Vから60Vが好ましいとした理由としては、次の理由による。 The reason why the DC voltage to be applied is preferably 40V to 60V is as follows.
すなわち、印加する電圧が0Vから40V未満の範囲では、各イオンを電極へ引きつける力が弱く、逆に印加する電圧が60Vを越えると各イオンを電極へ引きつける力が急激に強くなるためである。 That is, when the applied voltage is in the range of 0 V to less than 40 V, the force attracting each ion to the electrode is weak, and conversely, when the applied voltage exceeds 60 V, the force attracting each ion to the electrode is rapidly increased.
この一対の電極の正電極側の周囲には、フッ素原子含有イオン等のマイナスイオンのみ通過する半透過性膜が備わっている。 A semi-permeable membrane that allows only negative ions such as fluorine atom-containing ions to pass through is provided around the positive electrode side of the pair of electrodes.
この半透過性膜と正電極との間の濃度が濃いフッ素原子含有イオン等を含むイオン水を、沈殿槽へと搬送用ポンプにより搬送する。 Ionized water containing fluorine atom-containing ions having a high concentration between the semipermeable membrane and the positive electrode is transported to the precipitation tank by a transport pump.
この沈殿槽にカルシウム含有成分を添加することにより、沈殿物を生じさせ、この沈殿物を脱水手段である水平型の遠心分離装置に搬送して固液分離する。 By adding a calcium-containing component to the precipitation tank, a precipitate is generated, and the precipitate is transported to a horizontal centrifugal separator as a dehydrating means for solid-liquid separation.
沈殿槽への添加物としては、塩素を含まない消石灰又は炭酸カルシウムを添加することにより、脱水後のケーキに塩素を除く必要がないため有価物にしやすくなる。 By adding slaked lime or calcium carbonate that does not contain chlorine as an additive to the settling tank, it is not necessary to remove chlorine from the cake after dehydration, which makes it easy to make it a valuable resource.
この固液分離された分離液は、電解槽に返送する。 The solid-liquid separated liquid is returned to the electrolytic cell.
また脱水されたケーキ成分は、乾燥手段であるパドル式の乾燥装置によって含水率を5%以下に乾燥させることで固形物質を生成することができる。 Moreover, the dehydrated cake component can produce a solid substance by drying the moisture content to 5% or less by a paddle type drying device as a drying means.
この脱水ケーキの含水率を5%以下にする手段としては、パドルにより脱水ケーキがかき上げられ、加熱面への接触回数を多くできるパドル式の乾燥装置が最適である。 As a means for reducing the moisture content of the dehydrated cake to 5% or less, a paddle type drying apparatus that can draw up the dehydrated cake with a paddle and increase the number of times of contact with the heating surface is optimal.
また、生成された固形成分は、消石灰又は炭酸カルシウムを添加しているために化学反応によりフッ化カルシウム又はその混合物等になる。 Moreover, since the produced | generated solid component has added slaked lime or calcium carbonate, it becomes calcium fluoride or its mixture by a chemical reaction.
しかしながら、これらフッ化カルシウムやその混合物は、粒形が様々であるため、粉砕手段である粉砕機を用いて粒度調整を行うことにより、フッ素原子含有イオンを有価物であるセメント原料又は、土壌改良材として使用することができるようになる。 However, since these calcium fluorides and mixtures thereof have various particle shapes, by adjusting the particle size using a pulverizer as a pulverizing means, fluorine atom-containing ions can be used as a valuable cement material or soil improvement. It can be used as a material.
また、フッ素原子含有イオンを大量に含む地下水においては、フッ化水素の原料としても使用できる。 Further, in groundwater containing a large amount of fluorine atom-containing ions, it can also be used as a raw material for hydrogen fluoride.
すなわち、ゼロエミッション型の環境リサイクルを実現することができる。 That is, zero emission type environmental recycling can be realized.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例)
図1、図2に示すように、汚染地下水を揚水するために地中の透水層に揚水井戸1と、その揚水井戸1の下流側に汚染状態を観測する観測井戸2を各々一つ又は複数設け、フッ素原子含有イオンを含む汚染された地下水を各々の井戸に設置したスクリューポンプなどの揚水手段3によって、流量を一定量に制御しながら揚水する。
(Example)
As shown in FIGS. 1 and 2, in order to pump up contaminated groundwater, one or
揚水した地下水を、地上に設けた流量調整槽4に流入する。
The pumped ground water flows into a flow
そして流量調整槽4からの上水を電解槽ユニット5に流入する。
Then, the clean water from the flow
また電解槽ユニット5には一対の電極が備わっており、この電極間に40Vから60Vの直流電圧を印加する。
The
直流電圧を印加することにより、プラスイオン(例えば、銅イオン、鉛イオン、亜鉛イオン等)は負電極6側に、マイナスイオン(例えば、フッ素イオン、 水酸イオン、シアンイオン、硝酸イオン等)は、正電極7側に移動する。
By applying a DC voltage, positive ions (eg, copper ions, lead ions, zinc ions, etc.) are on the
ここで、電解槽ユニット5の正電極7側の周囲には、マイナスイオンのみ通過する半透過性膜8が備わっており、この半透過性膜8と正電極7の間に集まった濃度の高いフッ素原子含有イオン等のマイナスイオン水を搬送用ポンプ9で沈澱槽10に搬送することができる。
Here, a
前記した沈殿槽10には攪拌翼11が備わっており、この沈殿槽10にカルシウム薬剤12(消石灰、炭酸カルシウム)を投入することで、化学反応を生じさせてフッ化カルシウムを生成することができ、カルシウム薬剤12投入後にpH調整の中和処理を行うことにより、フッ化カルシウムは沈殿槽10の底部に沈殿する。 The above-described precipitation tank 10 is provided with a stirring blade 11, and by adding a calcium chemical 12 (slaked lime, calcium carbonate) to the precipitation tank 10, a chemical reaction can be generated to generate calcium fluoride. Calcium fluoride is precipitated at the bottom of the precipitation tank 10 by performing neutralization treatment for pH adjustment after charging the calcium chemical 12.
沈殿したフッ化カルシウムは含水率が高いため、脱水工程において水平型の遠心分離機13に搬送用ポンプ(B)14で送られ、固液分離される。 Since the precipitated calcium fluoride has a high water content, it is sent to the horizontal centrifugal separator 13 by the transport pump (B) 14 in the dehydration step, and is solid-liquid separated.
この遠心分離機13により、固形分であるフッ化カルシウムは、含水率を60%程度に調整され、脱水した液体分は、前記流量調整槽4に送られる。
The centrifuge 13 adjusts the water content of calcium fluoride, which is a solid content, to about 60%, and the dehydrated liquid is sent to the flow
脱水された固形分であるフッ化カルシウムは、まだ含水率が高いため、後段の乾燥工程で、パドル式の乾燥装置15にコンベア16で搬送され、含水率を5%以下になるまで乾燥される。 Since calcium fluoride, which is a dehydrated solid, still has a high water content, it is conveyed to the paddle-type drying device 15 by a conveyor 16 in the subsequent drying step, and dried until the water content becomes 5% or less. .
乾燥したフッ化カルシウムは粒度が揃っていない為、粉砕機17にかけ粒度調整することにより、粒度が揃ったフッ化カルシウムを得ることができ、後段の貯留槽18に送られる。 Since the dried calcium fluoride does not have a uniform particle size, it can be obtained by adjusting the particle size through a pulverizer 17 to obtain a calcium fluoride having a uniform particle size, which is sent to the storage tank 18 at the subsequent stage.
この粒状のフッ化カルシウムは、セメント原料またはフッ化水素の原料として再利用することができるため、汚染地下水を無害化し、ゼロエミッション型の有価物処理が可能となる。 This granular calcium fluoride can be reused as a raw material for cement or a raw material for hydrogen fluoride, so that contaminated groundwater is rendered harmless and zero emission type valuables can be treated.
本発明の浄化方法は、例えば、電子部品工場、金属製品工場、ガラス製造工場など、有害汚染物質となり得る物質を使用又は排出する場所周辺において、有害汚染物質によって汚染された地下水を浄化する方法として、極めて有用である。 The purification method of the present invention is, for example, a method for purifying groundwater contaminated with harmful pollutants in the vicinity of places where substances that can be harmful pollutants are used or discharged, such as electronic parts factories, metal product factories, and glass manufacturing factories. Is extremely useful.
1 揚水井戸
2 観測井戸
3 揚水手段
4 流量調整槽
5 電解槽ユニット
6 負電極
7 正電極
8 半透過性膜
9 搬送用ポンプ
10 沈澱槽
11 攪拌翼
12 カルシウム薬剤
13 遠心分離機
14 搬送用ポンプ(B)
15 乾燥装置
16 コンベア
17 粉砕機
18 貯留槽
DESCRIPTION OF
15 Drying device 16 Conveyor 17 Crusher 18 Storage tank
Claims (8)
2. The fluorine atom-containing ion removal method according to claim 1, wherein the dehydrating means is a horizontal centrifugal separator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005045044A JP2006231101A (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Fluorine atom-containing ion removing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005045044A JP2006231101A (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Fluorine atom-containing ion removing method |
Publications (1)
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Family
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JP2005045044A Pending JP2006231101A (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Fluorine atom-containing ion removing method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110407303A (en) * | 2019-08-06 | 2019-11-05 | 东莞理工学院 | It is a kind of for removing the CDI module and its application of fluorine ion in aqueous solution |
-
2005
- 2005-02-22 JP JP2005045044A patent/JP2006231101A/en active Pending
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CN110407303A (en) * | 2019-08-06 | 2019-11-05 | 东莞理工学院 | It is a kind of for removing the CDI module and its application of fluorine ion in aqueous solution |
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