JP2010075805A - 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法 - Google Patents

水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010075805A
JP2010075805A JP2008245198A JP2008245198A JP2010075805A JP 2010075805 A JP2010075805 A JP 2010075805A JP 2008245198 A JP2008245198 A JP 2008245198A JP 2008245198 A JP2008245198 A JP 2008245198A JP 2010075805 A JP2010075805 A JP 2010075805A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water purification
composite metal
ions
metal hydroxide
hydroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008245198A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010075805A5 (ja
JP5484702B2 (ja
Inventor
Hideyuki Tsuji
秀 之 辻
Tatsuoki Kono
野 龍 興 河
Akiko Suzuki
木 昭 子 鈴
Shinetsu Fujieda
枝 新 悦 藤
Shinji Murai
井 伸 次 村
Nobuyuki Ashikaga
利 伸 行 足
Katsuya Yamamoto
本 勝 也 山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2008245198A priority Critical patent/JP5484702B2/ja
Priority to US12/558,757 priority patent/US8133838B2/en
Publication of JP2010075805A publication Critical patent/JP2010075805A/ja
Publication of JP2010075805A5 publication Critical patent/JP2010075805A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5484702B2 publication Critical patent/JP5484702B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0225Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
    • B01J20/0229Compounds of Fe
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/041Oxides or hydroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/105Phosphorus compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

【課題】排水中のリンを選択的に吸着することができる水質浄化剤とそれを用いた水質浄化方法の提供。
【解決手段】鉄イオンおよびカルシウムイオンを構造中に含む複合金属水酸化物を含み、前記複合金属水酸化物が層状構造を有している水質浄化材料、およびそれを排水に接触させて、排水中のリン酸イオンを除去および回収する方法。その複合金属水酸化物はハイドロタルサイト様の構造を有し、かつカルシウムイオンおよび鉄イオンが水酸化物表面に付着した形態を有している。
【選択図】なし

Description

本発明は、河川湖沼、下水および産業排水などの水中に含まれるリン酸イオンなどの溶存成分を選択的に吸着することができる水質浄化材料に関するものである。
近年,経済活動の急速なグローバル化によって、世界規模での環境汚染・水質汚染が深刻な問題となっている。また、世界規模での生産活動は同時に資源枯渇を招き、少なくない種類の元素が希少元素として認識されつつある。
希少元素の一つとしてリンが挙げられる。最近では世界規模でのリン鉱石の減少が進んでおり、近年では既に希少元素として認識されてきている。一方、従来から湖沼や湾内など閉鎖性水域における富栄養化問題への対策として、リンに対する厳格な排出基準が設けられていた。水中からのリンの除去手段としては、カルシウム化合物などを凝集剤として添加して凝集沈殿させる方法などが広く知られている。しかし、一般にリン酸塩は難沈降性の浮遊物であるため、リン酸塩を迅速に沈降させるためには、フロックを形成させる必要があり、その結果、汚泥が大量に発生する。
このような大量の汚泥を処理するために、必然的に処理設備の大型化が要求されるため、コスト的に負荷が大きい。更に、凝集剤を使用することによりフロックに多種のイオン成分が取り込まれるため、汚泥からそれらを分離する処理にもコストがかかる。このような理由により、汚泥は再利用されることなく産業廃棄物として有償処理される場合が非常に多いという問題も抱えている。
即ち、従来の方法で例えば水中のリンを除去する場合においては、カルシウム塩の添加による凝集沈殿は多くの処理時間、設備の大型化、汚泥処理の必要など、数々の非効率な問題を抱えているといえる。
このような問題に鑑みて、近年、水質浄化のための新しい材料が数多く提案されている。例えば、リン除去に関して、高性能なリン除去剤としてハイドロタルサイト構造を有する吸着剤が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。ハイドロタルサイトは鉱物性の層状無機化合物の一種であり、層間に含まれる陰イオンがリン酸イオンとイオン交換することで水中のリンを除去するメカニズムを持ち、高いリン除去能力を持つことが報告されている。
しかし、ハイドロタルサイトにおいても、水中のリン酸イオンのみを選択的にイオン交換できるわけではなく、例えば炭酸イオンや硫酸イオンなどが水中に含まれる場合は、これらを優先的にイオン交換するという性質を有している。即ち、リン酸イオンに対する選択性という点においては改良の余地があった。
従来ならば、即ち環境汚染・水質汚染のみを視座した取り組みを求められるならば、水中から有害成分を取り除くのみで充分であると言えたが、前述のように世界規模で進展する有価資源の枯渇という問題に鑑みれば、これからの社会には資源の回収・再利用という視点が極めて重要である。従って、凝集剤・吸着剤においても優れた凝集能力・吸着能力は勿論のこと、優れた選択性という要素が非常に重要である。特に、リンにおいては、生活排水はもちろんのこと、食品工場や薬品工場など多くの産業排水に含まれているにも関わらず、資源としての枯渇性が深刻な問題となっており、従来の凝集剤・吸着剤にはない高性能かつ高選択性のある吸着剤が求められている。
水環境学会誌第22巻第11号875−881(1999)
水中の溶存成分、特に資源としての枯渇性が指摘されるリンの除去剤についてはこれまでに多くの提案がなされており、それらの多くは凝集剤・吸着剤であるが、これらはリン以外にも多くの元素を取りこむため、リンに対する選択性が充分ではないという問題がある。選択性が充分ではないと、使用後の凝集剤・吸着剤は廃棄物として扱うこととなり、リンを効率的に回収・再利用するという点において重大な問題となる。更に、従来の凝集剤は浮遊物の沈降を促進させるためにフロックを形成させており、大量の汚泥が発生するという問題がある。
このような問題を鑑みた本発明の目的は、従来の凝集剤・吸着剤では成し得なかった高いリン吸着能力と高いリン選択性を併せ持つリン除去材料を提供することにある。
本発明の一実施態様である水質浄化材料は、鉄イオンおよびカルシウムイオンを含む複合金属水酸化物を含み、前記複合金属水酸化物が層状構造を有し、かつX線結晶構造解析によって測定される水酸化カルシウムまたは水酸化鉄由来のメインピーク強度の合計が、層状構造由来のメインピーク強度の1/2以下であることを特徴とするものである。
また、本発明の一実施態様である水質浄化方法は、前記の水質浄化材料を用いて、排水中のイオン種を除去することを特徴とするものである。
本発明によれば、高いリン吸着能力と高いリン選択性を合わせ持つ水質浄化材料が提供される。本発明による水質浄化材料を用いれば、従来の凝集剤・吸着剤では実質的に不可能であった、高い選択性でリン酸イオンを吸着させることが可能となる。このため、排水からリンを高い比率で除去できるばかりではなく、除去されたリンを回収して再利用するにあたって、純度の高いリン含有物を簡便に得ることが出来る。
また、本発明による水質浄化材料は、排水中のリン濃度が高い場合においても、従来の水質浄化材料に比較して吸着能力の低下が少なく、極めて高性能なリン吸着材料が提供される。
本発明の実施形態を説明すると以下の通りである。
本発明における水質浄化材料は鉄イオンおよびカルシウムイオンを含む複合金属水酸化物を含むものである。そして、この複合金属水酸化物は複数の層が積層した層状構造を有している。また、層の基本的な構造は、カルシウムイオンを中心とした八面体が二次元的に連なっているものである。本発明においては複合金属水酸化物はカルシウムイオンと鉄イオンとを含むが、前記した層を構成するカルシウムイオンの一部が鉄イオンに置換されたものと考えることができる。このため、層は全体として正電荷を帯びている。そして、この層の間には陰イオンと結晶水とが存在し、複合金属水酸化物全体が電気的に中性となっている。
このような複合金属水酸化物の構造は、ハイドロタルサイトに近似したものである。ハイドロタルサイトは、例えば一般式[MgAl(OH)]1/2CO 2−・2HOで表されるものであるが、マグネシウムイオンを中心とする八面体が二次元的に連なった、Mg(OH)からなるブルーサイト層を基本とし、そのマグネシウムイオンの一部をアルミニウムイオンで置き換えた層が積層構造を形成しているものである。そして、その層間には炭酸イオンと結晶水とが存在している。このような構造を有するハイドロタルサイトは、層間の陰イオンをほかの陰イオンと交換する性質を有することが知られている。したがって、本発明による水質浄化材料に含まれる複合金属水酸化物は ハイドロタルサイト様構造を有しているということもできる。すなわち、本発明における複合金属水酸化物は、水酸化鉄と水酸化カルシウムとの単純な混合物ではないということができる。
また本発明において複合金属水酸化物は、金属元素としてカルシウムおよび鉄を含むものであるが、本発明の範囲を損なわない範囲で、それ以外の金属(以下、第三金属という)を含んでもよい。言い換えれば、第三金属の含有量が過度に高いと、複合金属水酸化物の結晶構造などに影響して本発明の効果が損なわれることがある。このような第三金属としては、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、ジルコニウム、ランタン、およびセリウムなどが挙げられる。第三金属元素は、その大きさなどによって複合金属水酸化物の結晶構造に与える影響が異なるため、元素の種類によって許容される含有量がことなる。しかし、一般的には、第三金属の含有量は、複合金属水酸化物に含まれる全金属元素に対して、5モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。
さらに、本発明における複合金属水酸化物は、前記したように層状構造を有しており、その層間に陰イオンを有している。このような陰イオンは特に限定されるものではないが、水質浄化材料として用いられる場合に、不適当な陰イオンを放出することは好ましくないので、環境に対して優しい陰イオンを有することが好ましい。このような陰イオンとしては、炭酸イオン、ハロゲン、および硫酸イオンなどが挙げられる。
このような本発明による複合金属水酸化物は、その表面における水酸基と鉄イオンおよびカルシウムイオンの化学的な作用により、陰イオンを吸着をするものと考えられる。そして、本発明における複合金属水酸化物は層状構造を有するが、このような構造によって、表面吸着のみでなく、層間に陰イオンを捕捉し、イオン交換することも同時に可能であるため、より高い効果が得られるものと考えられる。
本発明における複合金属水酸化物は、陰イオンのうち、リンを含むイオン、特にリン酸イオンに対する吸着性が高く、また選択的にリン酸イオンを吸着することができる。このようなリン酸イオンに対する高い吸着性および高い選択性は、特定されたもの以外の複合金属水酸化物、例えば公知のハイドロタルサイトには見られない特徴的な性質である。
本発明による複合金属水酸化物の表面に存在する鉄イオンおよびカルシウムイオンは同じく複合金属水酸化物の表面に数多く存在する水酸基との間で化学的な作用を持つため、鉄イオンまたはカルシウムイオンが表面に付着し、あたかも複合金属水酸化物表面に水酸化鉄または水酸化カルシウムが被覆されているような状態となりやすい。言い換えると、本発明による水質浄化材料は、前記した複合金属水酸化物のほかに、さらに水酸化鉄または水酸化カルシウムを含むことができる。従って、X線結晶構造解析において、水酸化鉄または水酸化カルシウム由来のピークが検出されることがある。これらのピークが大きすぎると、即ち表面に存在する鉄イオンまたはカルシウムイオンが多すぎると、例えばリン酸イオンを吸着させた際にリン酸鉄またはリン酸カルシウムが形成され、それらが浮遊物となって、沈降性が著しく悪化することがある。従って、これらの複合金属水酸化物の表面に存在する鉄イオンまたはカルシウムイオンの量は少ないほうがよい。このような鉄イオンまたはカルシウムイオンの量は、X線結晶構造解析により特定することができる。具体的には、X線結晶構造解析において、表面に存在する水酸化鉄または水酸化カルシウムに由来するメインピーク強度の合計は,層状構造由来のメインピーク強度の1/2以下であることが必要である。この範囲においては、吸着後の水質浄化材料の沈降性に影響を与えることなく、層間でのイオン交換と表面での吸着の効果を充分に得ることが出来る。
本発明における好ましい複合金属水酸化物の組成式は、一般式:
[Ca2+ 1−xFe3+ (OH)
で表すことができる。通常のハイドロタルサイトは、一般式[M2+ 1−y3+ (OH)][Ap− y/p・qHO]で表される層状構造を有し、本発明における水質浄化材料においても禁じした構造を含有すると考えられる。しかし、本発明においてCaおよびFeは全てハイドロタルサイトの基本骨格に含まれるわけではなく、ハイドロタルサイト構造におけるブルーサイト層の表面にCaおよびFeがイオン形態で付着していることが特徴のひとつである。したがって、正確にはハイドロタルサイトの一般式とは化学量論比が異なる。しかし、ハイドロタルサイト構造特有の層状構造を有することも特徴であるため、本発明における複合金属水酸化物の組成式は、少なくとも[Ca2+ 1−xFe3+ (OH)]と表すことができる。通常のハイドロタルサイト構造と同一の構造をとるのであれば、m=2となるが、本発明においては、ブルーサイト層表面にCaイオンおよびFeイオンが更に存在し、また、表面のCaイオンおよびFeイオンが水中の水酸基と化学的な作用を持ちやすいと考えられる。従って、本発明においては1.6<m<2.3の範囲であると推定され、この範囲であることが好ましい。
本発明においては、鉄イオンおよびカルシウムイオンの両方を含んでいることが必須であるので、式中のxは0<x<1であればよい。しかしながら、本発明の効果をより強く発現させるために、xは0.16≦x≦0.28であることが好ましく、0.2≦x≦0.25であることがより好ましい。
このようは複合金属水酸化物は、任意の方法で製造することができる。たとえば、よく知られているハイドロタルサイトの製造方法を参考に、金属化合物の種類と配合量を適切に調整することで、所望の複合金属水酸化物を得ることができる。
より具体的には、カルシウムを含む化合物と鉄を含む化合物とを水熱反応させることにより製造することができる。ここで原料として用いることができる化合物は特に限定されるものではないが、例えば、カルシウムまたは鉄の、塩化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩などが挙げられる。このとき、反応用液のpHはアルカリ性であることが好ましい。このような反応は、常圧下で行うほか、オートクレーブなどを利用して高圧下で行うこともできる。反応条件は、目的とする複合金属水酸化物の構造や粒子径などに応じて選択されるが、一般的には、25〜200℃、好ましくは60〜95℃で反応させる。圧力は常圧であってもよく、またオートクレーブなどを利用して加圧または減圧、例えば0.01〜2.0MPaとすることもできる。
本発明による水質浄化材料は、前記の複合金属水酸化物を含むものであるが、その複合金属水酸化物をそのまま、例えば粉末状で使用することができる。また、必要に応じて種々の形状に成形したうえで使用することもできる。たとえば、そのまま、あるいはバインダーを混合して造粒する、有機系若しくは無機系膜に担持させて膜状とする、カラムに充填した構造とする、などが可能である。また、造粒する場合に必要であれば、バインダーを含ませた後に焼成するなど、従来から知られている多孔体の製造方法を適用しても良い。
本発明による水質浄化方法は、前記の水質浄化材料を排水に接触させることにより、排水中に含まれるイオン種を除去するものである。ここで、水質浄化材料を排水に接触させる方法は特に限定されない。例えば、粉末状、または造粒された水質浄化材料を排水中に投入して接触させ、必要に応じて撹拌などをして陰イオンを吸着させたあと、沈降させる方法が挙げられる。この方法は、比較的大量の排水を処理する場合に有効な方法である。この方法によると、水質浄化設備が比較的大型になることが懸念点であるが、大量の排水を一度に処理できるという利点がある。また、膜に担持させた、あるいはカラムに充填した水質浄化材料に排水を導入することで接触させることもできる。この方法は、処理装置が比較的小規模となるが、排水処理量も限定されるので、少量の排水を処理するのに好適である。
本発明による水質浄化方法は、任意のpHの排水に対して適用することができる。しかしながら、強酸酸性下においては水質浄化材料の溶解が生じる可能性がある。従って、本発明による水質浄化方法を適用するのに好ましいpH範囲はpH2.0〜14.0であり、更に好ましくはpH3.0〜13.0である。本発明による水質浄化方法を適用するにあたって、より好ましい効果を発現させるために、排水のpHをあらかじめ調整してから水質浄化処理を行うことが好ましい。
本発明を諸例を用いて説明すると以下の通りである。
(実施例1)
塩化カルシウム8.3gと塩化鉄(III)4.1gとを純水に混合し、NaOH溶液で溶液がアルカリ性になるように調整しながら溶解させて最終的に200mLの溶液を得た。次に、溶液を80℃〜100℃に保ちながら数時間保持して沈殿物を生成させた。最後に、生成した沈殿物を濾別して洗浄し、90℃〜100℃で数時間乾燥して供試体1とした。供試体1は、カルシウムと鉄との複合金属水酸化物であり、一般式
[Ca0.75Fe0.25(OH)
で表すことができることをイオンクロマトグラフ法およびICP発光分光法により確認した。また、この複合金属水酸化物が層状構造を有していることをX線回折法により確認した。
一方、リン酸イオン濃度、硫酸イオン濃度、硝酸イオン濃度が夫々20mg/Lとなるよう調整された混合水溶液を排水模擬液として準備した。この排水模擬液50mLに20mgの供試体1を投入し、2時間混合撹絆して水質浄化処理を行った。処理後、供試体と上澄み液を濾別し、上澄み液中の各イオン濃度を定量分析し、各イオンの残存率およびリン吸着量を算出した。得られた結果は表1に示す通りであった。
(実施例2)
原料として、塩化カルシウム9.3gと塩化鉄(III)2.6gとを用いたほかは、実施例1と同様の方法により供試体2を得た。供試体2は、一般式
[Ca0.84Fe0.16(OH)
で表すことができる複合金属水酸化物であること、および層状構造を有していることを実施例1と同様の方法により確認した。
この供試体2を用いて実施例1と同様の方法で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(実施例3)
原料として、塩化カルシウム7.6gと塩化鉄(III)3.2gとを用いたほかは、実施例1と同様の方法により供試体3を得た。供試体3は、一般式
[Ca0.79Fe0.21(OH)
で表すことができる複合金属水酸化物であること、および層状構造を有していることを実施例1と同様の方法により確認した。
この供試体3を用いて実施例1と同様の方法で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(実施例4)
原料として、塩化カルシウム6.9gと塩化鉄(III)4.1gとを用いたほかは、実施例1と同様の方法により供試体4を得た。供試体4は、一般式
[Ca0.72Fe0.28(OH)
で表すことができる複合水金属酸化物であること、および層状構造を有していることを実施例1と同様の方法により確認した。
この供試体4を用いて実施例1と同様の方法で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(実施例5)
排水模擬液に、リン酸イオン濃度、硫酸イオン濃度、硝酸イオン濃度が夫々40mg/Lとなるよう調整した混合水溶液を用いたほかは、実施例1と同様にして、水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(実施例6)
供試体2を用いて実施例5と同様の要領で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(実施例7)
供試体3を用いて実施例5と同様の要領で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(実施例8)
供試体4を用いて実施例5と同様の要領で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(比較例1)
塩化アルミニウム8.0gと塩化マグネシウム1.9gとを純水に混合し、NaOH溶液で溶液がアルカリ性になるように調整しながら溶解させて最終的に200mLの溶液を得た。次に、溶液を80℃〜100℃に保ちながら数時間保持して沈殿物を生成させた。最後に、生成した沈殿物を濾別して洗浄し、90℃〜100℃で数時間乾燥して供試体5とした。この供試体5はマグネシウムとアルミニウムとを含むハイドロタルサイトからなるものである。この供試体5を用いて実施例1と同様の方法で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(比較例2)
供試体5を用いて実施例5と同様の要領で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(比較例3)
原料として、塩化カルシウム9.7gと塩化鉄(III)2.1gとを用いたほかは、実施例1と同様の方法により供試体6を得た。供試体6は、一般式
[Ca0.87Fe0.13(OH)
で表すことができる複合水金属酸化物であること、および層状構造を有していることを実施例1と同様の方法により確認した。しかし、X線回折による分析では、水酸化カルシウム由来のピークが層状構造に由来するピークの1/2を超えていた。この供試体6を用いて実施例5と同様の方法で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
(比較例4)
原料として、塩化カルシウム7.7gと塩化鉄(III)5.0gとを用いたほかは、実施例1と同様の方法により供試体7を得た。供試体7は、一般式
[Ca0.70Fe0.30(OH)
で表すことができる複合水金属酸化物であることを実施例1と同様の方法により確認した。しかし、層状構造が実質的に形成されていないことが確認された。この供試体7を用いて実施例5と同様の要領で水質浄化処理を行った。得られた結果は表1に示す通りであった。
Figure 2010075805
表1には、試験後の排水模擬液中のイオン種の濃度、および夫々の供試体におけるリン吸着量が示されている。また、夫々の供試体を水質浄化処理を行った後の供試体と上澄み液の固液分離に要した時間が併せて示されている。
実施例1〜4では何れにおいても、処理後の上澄み液中のリン酸イオン濃度は検出限界以下となり、溶液中のリン酸イオンは殆ど除去されていた。更に、リン酸イオン以外のイオンは殆どが濃度変化することなく残っており、実質的にリン酸イオンのみが選択的に除去されたことがわかった。排水模擬液中の濃度が高い場合(実施例5〜8)でも、同様の効果は確認された。更に、ろ過に用した時間も短く、実用上の取り扱いにおいてもなんら問題が無いことがわかった。
一方、比較例ではリン酸イオン濃度が低下しているものの、実施例に比較すると残存率が高く、また、他のイオン、特に硫酸イオンの濃度もかなり低下しており、硝酸イオンについても実施例と比較すると残存率が低くなる結果が得られた。更に、比較例3(供試体6)においては、リン酸イオン濃度が低下しているものの、フロックの形成によってろ過に多大な時間を要し、実用上の困難を伴うことがわかった。

Claims (5)

  1. 鉄イオンおよびカルシウムイオンを構造中に含む複合金属水酸化物を含み、前記複合水金属酸化物が層状構造を有し、かつX線結晶構造解析によって測定される水酸化カルシウムまたは水酸化鉄由来のメインピーク強度の合計が、層状構造由来のメインピーク強度の1/2以下であることを特徴とする水質浄化材料。
  2. 前記複合金属水酸化物がハイドロタルサイト様構造を有する、請求項1に記載の水質浄化剤。
  3. 前記複合金属水酸化物が、一般式:
    [Ca2+ 1−xFe3+ (OH)
    で表され、かつ0.16≦x≦0.28、1.6<m<2.3である、請求項1または2に記載の水質浄化材料。
  4. 前記複合金属水酸化物を構成する複合金属水酸化物の層の表面にカルシウムイオンまたは鉄イオンが付着している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水質浄化材料。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の水質浄化材料を排水に接触させ、前記排水中のイオン種を除去することを特徴とする水質浄化方法。
JP2008245198A 2008-09-25 2008-09-25 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法 Expired - Fee Related JP5484702B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008245198A JP5484702B2 (ja) 2008-09-25 2008-09-25 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法
US12/558,757 US8133838B2 (en) 2008-09-25 2009-09-14 Water purification material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008245198A JP5484702B2 (ja) 2008-09-25 2008-09-25 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010075805A true JP2010075805A (ja) 2010-04-08
JP2010075805A5 JP2010075805A5 (ja) 2011-05-06
JP5484702B2 JP5484702B2 (ja) 2014-05-07

Family

ID=42036550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008245198A Expired - Fee Related JP5484702B2 (ja) 2008-09-25 2008-09-25 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8133838B2 (ja)
JP (1) JP5484702B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5283963B2 (ja) * 2008-05-08 2013-09-04 株式会社東芝 樹脂複合体、およびそれを用いた水処理方法、ならびにその樹脂複合体の製造法
US20130022720A1 (en) * 2011-05-13 2013-01-24 University Of South Carolina Methods of Treating a Water Sample or a Substrate to Remove Organic Compounds
EP3294679B1 (en) * 2015-05-08 2024-06-05 Versuni Holding B.V. Application and recovery of scale inhibitors in domestic appliances

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6012007545; Yoshimi Seida and Yoshio Nakano: 'REMOVAL OF HUMIC SUBSTANCES BY LAYERED DOUBLE HYDROXIDE CONTAINING IRON' Wat. Res. Vol. 34, No. 5, 2000, pp. 1487-1494, Elsevier Science Ltd. *
JPN6012007547; Yoshimi Seida, Yoshio Nakano: 'Removal of phosphate by layered double hydroxides containing iron' Water Research 36, 2002, pp.1306-1312, Elsevier Science Ltd. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP5484702B2 (ja) 2014-05-07
US8133838B2 (en) 2012-03-13
US20100072140A1 (en) 2010-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SOeNMEZAY et al. Adsorption of lead and cadmium ions from aqueous solutions using manganoxide minerals
Yanming et al. Removal of lead from aqueous solution on glutamate intercalated layered double hydroxide
WO2012056826A1 (ja) 有害物質含有水の処理方法および処理装置
Laipan et al. Calcined Mg/Al-LDH for acidic wastewater treatment: Simultaneous neutralization and contaminant removal
MX2011004929A (es) Remocion de material objetivo usando metales de tierra rara.
Shin et al. Adsorption characteristics of multi-metal ions by red mud, zeolite, limestone, and oyster shell
Deng et al. Adsorption of hexavalent chromium onto kaolin clay based adsorbent
JP5352853B1 (ja) 放射性Cs汚染水の処理方法
WO2014094130A1 (en) Graphene oxide for use in removing heavy metal from water
WO2008082961A1 (en) Method and apparatus for removing arsenic from a solution
JP5336932B2 (ja) 水質浄化材料、水質浄化方法、リン酸肥料前駆体及びリン酸肥料前駆体の製造方法
Fonseka et al. Recovery of water and valuable metals using low pressure nanofiltration and sequential adsorption from acid mine drainage
JP5484702B2 (ja) 水質浄化材料およびそれを用いた水質浄化方法
JP2013244481A (ja) ストロンチウム含有排水の処理方法、処理装置及びストロンチウム吸着剤スラリー
JP5915834B2 (ja) 浄化処理材の製造方法
JP5046853B2 (ja) 重金属類を含有する汚染水の処理剤および処理方法
Stefan et al. Sorption of Heavy Metal on Natural Clay
JP2008029985A (ja) 陰イオン吸着剤再生装置およびそれを用いた陰イオン吸着剤の再生方法
JP2012213673A (ja) 酸性排水から製造した複水層状水酸化物様吸着剤とその製造方法
Alaei et al. The study of the removal conditions of free cyanide from wastewaters by layered double hydroxide through experimental design technique, kinetic and equilibrium studies
JP5250742B1 (ja) 放射性Cs汚染水の処理方法
JP2013154318A (ja) 磁性吸着剤
Zhu et al. REMOVAL OF LEAD IONS FROM AQUEOUS SOLUTION BY Mg/Cu/Fe LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MECHANISM
JP2010284570A (ja) アンチモン含有水の処理方法
AU2007340047B2 (en) Method and apparatus for removing arsenic from a solution

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110322

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110322

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130205

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130405

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140219

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees