JP2009039601A - バイオマス中の重金属元素の除去方法及び重金属汚染土壌の浄化方法 - Google Patents
バイオマス中の重金属元素の除去方法及び重金属汚染土壌の浄化方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】バイオマス中の重金属元素の除去方法は、重金属元素を含有するバイオマスをカルボン酸水溶液中に浸漬する工程と、バイオマスをカルボン酸水溶液中に保持して重金属元素を溶出させる工程と、重金属元素除去後のバイオマスをカルボン酸水溶液から取出す工程とを備える。
【選択図】図1
Description
従来技術であるファイトレメディエーションによって、水田あるいはその近傍の土壌に稲、麦、大豆などの植物を栽培し、それらの植物中にカドミウムをはじめとする重金属元素成分を集約・蓄積させる。
重金属元素を含有するバイオマスをカルボン酸水溶液中に保持して、重金属元素を水溶液中に溶出させる。カルボン酸としては、水酸基を有するものが好ましい。水酸基を有するカルボン酸を用いる目的は、カルボン酸を構成するカルボキシル基によるキレート反応を利用してバイオマス中に含まれるカドミウム、鉛、ヒ素などの重金属元素成分イオンを捕捉し、系外から酸水溶液中に排出するためである。これを実現するには、カルボン酸として、クエン酸、イソクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸のいずれかが望ましい。シュウ酸は、水酸基を有していないが、好ましいカルボン酸として使用可能である。
上記のカルボン酸水溶液中でのカルボキシル基によるキレート反応によって、バイオマス中の重金属元素イオンをバイオマスから系外への排出・除去をより効率的に行うには、カルボン酸水溶液中での洗浄処理に続いて、その残渣の水洗処理が有効である。常温での水洗処理によっても除去効果はあるが、50℃以上の温度での水洗処理によって、さらに排出・除去効果は向上する。また水洗処理条件に関して、バイオマスの体積に対して20倍以上、より好ましくは50倍以上の水を用いることで十分な除去効果が得られる。
重金属元素を含む汚染土壌に植物を生育し、この植物中に重金属元素を吸収させ、さらにこの植物を土壌から分離することにより、土壌に含まれる重金属元素の量を減少させることができる。土壌から分離した植物またはバイオマスに対しては、上述したカルボン酸水溶液による浸漬・洗浄処理、その後の水洗処理、その後の加熱処理等を施す。バイオマスを大気雰囲気中で加熱してシリカを作製した場合、そのシリカを上記の汚染土壌に散布するようにしてもよい。シリカは良好な可溶性を有しており、可溶性シリカ成分が70%以上あり、市販のシリカゲル肥料と同等の性能を有している。
Claims (17)
- 重金属元素を含有するバイオマスをカルボン酸水溶液中に浸漬する工程と、
前記バイオマスを前記カルボン酸水溶液中に保持して前記重金属元素を溶出させる工程と、
前記重金属元素除去後のバイオマスを前記カルボン酸水溶液から取り出す工程とを備える、バイオマス中の重金属元素の除去方法。 - 前記カルボン酸は、水酸基を有する、請求項1に記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。
- 前記カルボン酸は、クエン酸、イソクエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸および乳酸からなる群から選ばれた酸である、請求項1に記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。
- 前記カルボン酸水溶液の温度は、50℃以上90℃以下である、請求項1〜3のいずれかに記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。
- 前記カルボン酸水溶液の濃度は、1%以上20%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。
- 前記カルボン酸水溶液中の前記バイオマスの保持時間は、1分以上である、請求項4または5に記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。
- 前記バイオマスは、稲わら、籾殻、麦わら、麦殻、大豆のいずれかである、請求項1〜6のいずれかに記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。
- 前記カルボン酸水溶液中に浸漬する前のバイオマス中の重金属元素の含有量は20ppm以上であり、
前記カルボン酸水溶液による処理後のバイオマス中の重金属元素の含有量は5ppm以下である、請求項1〜7のいずれかに記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。 - 前記カルボン酸水溶液による処理後のバイオマス中の重金属元素の含有量は1ppm以下である、請求項1〜8のいずれかに記載のバイオマス中の重金属元素の除去方法。
- 重金属元素を含む汚染土壌に植物を生育し、この植物中に前記重金属元素を吸収させる工程と、
前記重金属元素を吸収した植物を土壌から分離する工程と、
土壌から分離した前記植物の一部または全部をバイオマスとして、カルボン酸水溶液中に浸漬して前記重金属元素を水溶液中に溶出させる工程と、
前記重金属元素除去後のバイオマスを前記カルボン酸水溶液から取り出す工程とを備える、重金属汚染土壌の浄化方法。 - 前記カルボン酸水溶液から取り出した前記バイオマスを水洗する工程と、
水洗後の前記バイオマスを大気雰囲気中で加熱してシリカを作製する工程とをさらに備える、請求項10に記載の重金属汚染土壌の浄化方法。 - 前記シリカを前記汚染土壌に散布する工程をさらに備える、請求項11に記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
- 前記重金属汚染土壌に生育する植物は、稲または麦である、請求項10〜12のいずれかに記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
- 前記カルボン酸は、水酸基を有する、請求項10〜13のいずれかに記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
- 前記カルボン酸は、クエン酸、イソクエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸および乳酸からなる群から選ばれた酸である、請求項10〜13のいずれかに記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
- 前記カルボン酸水溶液の温度は、50℃以上90℃以下であり、
前記カルボン酸水溶液の濃度は、1%以上20%以下であり、
前記カルボン酸水溶液中の前記バイオマスの保持時間は、1分以上である、請求項10〜15のいずれかに記載の重金属汚染土壌の浄化方法。 - 前記大気雰囲気中での加熱温度は、300℃以上1100℃以下であり、
前記シリカは、非晶質シリカである、請求項11に記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
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