JP2012250896A - Method for synthesizing scorodite - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for synthesizing scorodite which is suitable for reducing a specific surface area and suppressing elution of arsenic by lowering a nucleation density and obtaining coarser crystal grains.SOLUTION: Pentavalent arsenic ion, a divalent iron compound and a photocatalyst are mixed together, and heated at 50°C or higher, and simultaneously subjected to ultraviolet irradiation. Hereby, the divalent iron compound is oxidized into a trivalent iron compound to lower a nucleation density, and simultaneously to synthesize scorodite. After the ultraviolet irradiation, the mixture is further heated at 50°C or higher, and simultaneously oxygen is blown into it, to thereby bulk a scorodite crystal.

Description

本発明は、ヒ素が溶出しにくいように固定化するスコロダイトの合成方法に関し、特に粗大な結晶粒を得ることにより比表面積が小さくヒ素の溶出を抑制するのに好適なスコロダイトの合成方法に関する。   The present invention relates to a method for synthesizing scorodite in which arsenic is immobilized so that it is difficult to elute, and more particularly to a method for synthesizing scorodite suitable for suppressing arsenic elution by obtaining coarse crystal grains.

銅精錬時に発生する煙灰には高濃度のヒ素が含まれている。これらのヒ素は、原料として特段需要が無いため保管するのみであるが、保管中のヒ素が水に溶け出して周辺環境を汚染する危険性があるため、ヒ素の溶出を抑えなければならない。また銅の精錬時には、かかるヒ素を不純物として分離回収しなければならない。   Smoke ash generated during copper refining contains high concentrations of arsenic. These arsenic are only stored because there is no special demand as a raw material. However, since arsenic during storage may be dissolved in water and contaminate the surrounding environment, arsenic elution must be suppressed. In refining copper, arsenic must be separated and recovered as an impurity.

このため、従来より、保管中のヒ素や溶液中のヒ素が溶出しないように固定化する研究が従来より行われている。近年においてヒ素化合物の中でも最も溶解度の低いスコロダイト(FeAsO4・2H2O)の結晶を合成することでヒ素を不溶化する研究が注目されている。スコロダイトは化学的に安定であり、長期保存にも適している。スコロダイトは、主成分がヒ素であることから、単にスコロダイトの生成を行うのみでヒ素を固定化することが可能となる。 For this reason, conventionally, the research which fixes so that the arsenic in storage and the arsenic in a solution may not elute has been performed conventionally. In recent years, research on insolubilizing arsenic by synthesizing crystals of scorodite (FeAsO 4 · 2H 2 O), which has the lowest solubility among arsenic compounds, has attracted attention. Scorodite is chemically stable and suitable for long-term storage. Since the main component of scorodite is arsenic, arsenic can be immobilized simply by generating scorodite.

従来において提案されているスコロダイトの反応機構を以下の化学式(1)、(2)に示す(例えば、特許文献1、2参照。)。
Fe2++H++1/4O2→Fe3++1/2 H2O・・・・・(1)
Fe3++H3AsO4+2H2O→FeAsO4・2H2O + 3H+・・・・・(2)
The reaction mechanism of scorodite proposed in the past is shown in the following chemical formulas (1) and (2) (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Fe 2+ + H + + 1 / 4O 2 → Fe 3+ +1/2 H 2 O (1)
Fe 3+ + H 3 AsO 4 + 2H 2 O → FeAsO 4 · 2H 2 O + 3H + (2)

ここで化学式(1)では、2価の鉄イオンを3価の鉄イオンに酸化させるための反応式である。この化学式(1)では、FeSO4・7H2Oの溶解により生じたFe2+は、吹き込まれた酸素ガスにより酸化されFe3+となる。化学式(2)では、Fe3+とH3AsO4とが反応してスコロダイト(FeAsO4・2H2O)が生成される。スコロダイトは、難溶性の塩の結晶であり、溶解度が低いため容易に過飽和となる。過飽和状態では、スコロダイトの核が生成し易く、核生成密度が高くなる。その結果、スコロダイトの核が大量に発生し、結晶成長が妨げられ、得られる結晶は微細化してしまう。 Here, the chemical formula (1) is a reaction formula for oxidizing a divalent iron ion to a trivalent iron ion. In this chemical formula (1), Fe 2+ generated by dissolution of FeSO 4 .7H 2 O is oxidized by the blown oxygen gas to become Fe 3+ . In chemical formula (2), Fe 3+ and H 3 AsO 4 react to produce scorodite (FeAsO 4 .2H 2 O). Scorodite is a hardly soluble salt crystal and is easily supersaturated due to its low solubility. In the supersaturated state, scorodite nuclei are easily generated, and the nucleation density is increased. As a result, a large amount of scorodite nuclei are generated, the crystal growth is hindered, and the resulting crystal is miniaturized.

このため、特許文献1、2に開示の方法では、結晶を生成する過程で(1)の反応(Fe2+→Fe3+)を加えることにより、最終的にスコロダイトの過飽和度を下げ、核生成密度を制御して結晶を粗粒化したものである。 Therefore, in the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2, by adding the reaction (1) (Fe 2+ → Fe 3+ ) in the process of generating crystals, the supersaturation degree of scorodite is finally lowered, The crystal is coarsened by controlling the generation density.

特開2008−143741号公報JP 2008-143741 A 特開2008−119690号公報JP 2008-119690 A

しかしながら、特許文献1、2の開示技術では、化学式(1)の反応が容易に進み、反応の制御が容易ではないため、核生成密度が高くなり、スコロダイト結晶が却って粗粒化しにくい傾向があった。得られるスコロダイトの結晶が微細化してしまうと、比表面積が大きくなり、ヒ素が溶出しやすくなるおそれがあった。   However, in the disclosed technologies of Patent Documents 1 and 2, since the reaction of the chemical formula (1) proceeds easily and the control of the reaction is not easy, the nucleation density tends to increase, and the scorodite crystals tend not to coarsen. It was. If the obtained scorodite crystals are made finer, the specific surface area becomes large and arsenic may be easily eluted.

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、化学式(1)の反応を容易に制御することができ、それにより核生成密度を下げ、より粗大な結晶粒を得ることにより比表面積が小さくヒ素の溶出を抑制するのに好適なスコロダイトの合成方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is to easily control the reaction of the chemical formula (1), thereby reducing the nucleation density, An object of the present invention is to provide a method for synthesizing scorodite having a small specific surface area and suppressing arsenic elution by obtaining coarser crystal grains.

本発明者は、上述した課題を解決するために、スコロダイト結晶の核生成密度を下げるため、鉄をFe2+→Fe3+へ酸化させる過程を紫外線照射による光触媒で行う新たなスコロダイトの合成法を鋭意検討した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has developed a new method for synthesizing scorodite in which the process of oxidizing iron to Fe 2+ → Fe 3+ with a photocatalyst by ultraviolet irradiation is performed in order to lower the nucleation density of scorodite crystals. We have studied earnestly.

その結果、五価のヒ素イオンと2価の鉄化合物と光触媒とを混合し、50℃以上で加熱しつつ紫外線照射を行うことによりスコロダイトを合成する方法を新たに発明した。   As a result, a new method for synthesizing scorodite by mixing a pentavalent arsenic ion, a divalent iron compound, and a photocatalyst and irradiating with ultraviolet rays while heating at 50 ° C. or higher was invented.

請求項1記載の発明は、五価のヒ素イオンと2価の鉄化合物と光触媒とを混合し、50℃以上で加熱しつつ紫外線照射を行うことによりスコロダイトを合成することを特徴とする。   The invention according to claim 1 is characterized in that scorodite is synthesized by mixing a pentavalent arsenic ion, a divalent iron compound and a photocatalyst, and irradiating with ultraviolet rays while heating at 50 ° C. or higher.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記紫外線照射後に、更に50℃以上で加熱しつつ酸素を吹き込むことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, oxygen is blown in while heating at 50 ° C. or higher after the ultraviolet irradiation.

本発明によれば、有害なヒ素を閉じ込めることが可能なスコロダイト結晶の核生成密度を下げるため、鉄をFe2+→Fe3+へ酸化させる過程を紫外線照射による光触媒で行う。これにより核生成密度を下げることができ、スコロダイト結晶を粗大化させることが可能となる。 According to the present invention, in order to reduce the nucleation density of scorodite crystals capable of confining harmful arsenic, the process of oxidizing iron to Fe 2+ → Fe 3+ is performed with a photocatalyst by ultraviolet irradiation. Thereby, the nucleation density can be lowered and the scorodite crystal can be coarsened.

本発明を適用したスコロダイトの合成方法の実験のフローチャートである。It is a flowchart of the experiment of the synthesis method of the scorodite to which the present invention is applied. ステップS15において行った粉末X線回折の同定結果を示す図である。It is a figure which shows the identification result of the powder X-ray diffraction performed in step S15. ステップS15において撮影したCCD光学顕微鏡写真の図である。It is a figure of the CCD optical microscope photograph image | photographed in step S15. 成長したスコロダイトの径と時間変化についての実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result about the diameter and time change of the grown scorodite.

以下、本発明の実施の形態としてスコロダイトの合成方法について詳細に説明する。   Hereinafter, a method for synthesizing scorodite will be described in detail as an embodiment of the present invention.

本発明では、五価のヒ素イオンと2価の鉄化合物と光触媒とを混合し、50℃以上で加熱しつつ紫外線照射を行うことによりスコロダイトを合成する。このとき、更に紫外線照射後に50℃以上で加熱しつつ酸素を吹き込むようにしてもよい。   In the present invention, scorodite is synthesized by mixing pentavalent arsenic ions, a divalent iron compound, and a photocatalyst, and irradiating with ultraviolet rays while heating at 50 ° C. or higher. At this time, oxygen may be blown while heating at 50 ° C. or higher after ultraviolet irradiation.

本発明におけるスコロダイトの合成における反応機構は、以下の化学式(A),(B)に基づいたものとなる。   The reaction mechanism in the synthesis of scorodite in the present invention is based on the following chemical formulas (A) and (B).

Fe2++H++1/4O2→Fe3++1/2 H2O・・・・・(A)
Fe3++H3AsO4+2H2O→FeAsO4・2H2O + 3H+・・・・・(B)
Fe 2+ + H + + 1 / 4O 2 → Fe 3+ +1/2 H 2 O (A)
Fe 3+ + H 3 AsO 4 + 2H 2 O → FeAsO 4・ 2H 2 O + 3H + (B)

この化学式(A)は、2価の鉄イオンを3価の鉄イオンに酸化させるための反応式である。本発明では、化学式(1)の酸化反応(Fe2+→Fe3+)の過程を、光触媒により行わせる。化学式(B)では、Fe3+とH3AsO4とが反応してスコロダイト(FeAsO4・2H2O)が生成される。スコロダイトは、難溶性の塩の結晶であり、溶解度が低いため容易に過飽和となる。一般に過飽和状態では、スコロダイトの核が生成し易く、核生成密度が高くなるが、本発明では上述したように光触媒を用いることにより、その過飽和度を下げることを意図したものである。特に光触媒として、例えばTiO2(アナターゼ型)を利用し、そのTiO2の量と紫外線照射量とを制御するだけで、スコロダイトの過飽和度を下げて核生成密度を容易に制御することができる。 This chemical formula (A) is a reaction formula for oxidizing a divalent iron ion to a trivalent iron ion. In the present invention, the process of the oxidation reaction (Fe 2+ → Fe 3+ ) of the chemical formula (1) is performed by a photocatalyst. In chemical formula (B), Fe 3+ and H 3 AsO 4 react to produce scorodite (FeAsO 4 .2H 2 O). Scorodite is a hardly soluble salt crystal and is easily supersaturated due to its low solubility. In general, in the supersaturated state, nuclei of scorodite are easily generated and the nucleation density is increased. However, the present invention intends to reduce the degree of supersaturation by using a photocatalyst as described above. In particular, as a photocatalyst, for example, TiO 2 (anatase type) is used, and the nucleation density can be easily controlled by reducing the supersaturation degree of scorodite only by controlling the amount of TiO 2 and the amount of ultraviolet irradiation.

次に、本発明を適用したスコロダイト合成方法における各原料について説明をする。   Next, each raw material in the scorodite synthesis method to which the present invention is applied will be described.

五価のヒ素イオン
実際に上述した化学式(B)に基づいてスコロダイトを合成するためには、五価のヒ素イオン(As5+)が必要になる。五価のヒ素イオンは、通常イオンとして存在するものではなく上述した化学式(B)では化合物(H3AsO4)として存在する。しかし、この化合物H3AsO4は常温下で固体であるが、水に混合した場合に溶液となり、イオン化して、AsO4 3-として存在することとなる。まお、化合物としては、H3AsO4を例に挙げているが、これに限定されるものではなく、他のヒ素を含む化合物に代替されるものであってもよい。
Pentavalent Arsenic Ion In order to synthesize scorodite based on the above chemical formula (B), pentavalent arsenic ion (As 5+ ) is required. The pentavalent arsenic ion does not usually exist as an ion but exists as a compound (H 3 AsO 4 ) in the above-described chemical formula (B). However, this compound H 3 AsO 4 is a solid at normal temperature, but when mixed with water, it becomes a solution and ionizes to exist as AsO 4 3− . As an example, H 3 AsO 4 is exemplified as a compound, but the compound is not limited to this, and may be replaced with a compound containing other arsenic.

また、五価以外のヒ素イオンで構成される化合物については、予め五価にする処理動作を実行する必要がある。例えば三価のヒ素イオンであれば、過酸化水素や光触媒等を用いて五価のヒ素イオンに酸化させる処理を実行する。この酸化処理においては、例えば過酸化水素により酸化させるようにしてもよい。このヒ素イオンの濃度としては、例えば30g/L、望ましくは50g/Lであり、濃度が高いほうがヒ素沈殿率も高くなる。   For compounds composed of arsenic ions other than pentavalent, it is necessary to execute a pentavalent treatment operation in advance. For example, in the case of trivalent arsenic ions, a process of oxidizing to pentavalent arsenic ions using hydrogen peroxide, a photocatalyst, or the like is executed. In this oxidation treatment, for example, oxidation may be performed with hydrogen peroxide. The concentration of this arsenic ion is, for example, 30 g / L, preferably 50 g / L. The higher the concentration, the higher the arsenic precipitation rate.

鉄化合物
原料としては2価の鉄化合物を用いるようにしてもよい。この2価の鉄化合物の例としては、FeSO4・7H2O等である。また、この2価の鉄化合物は、ヒ素溶液に溶解可能なものとされていることが必要となる。添加量は、Fe/As=0.5〜2モル比とされている必要があり、望ましくは、当該モル比が1以上と、鉄がヒ素よりも多くなるように混合する。鉄がヒ素よりも過剰であるほどヒ素の沈殿率が高くなるため、沈殿率と鉄化合物の原料コストとを考慮しつつ適宜調製を行う。またヒ素イオンと鉄化合物とを混合したときに、反応液のpHが2以下となるように調整されている必要がある。
A divalent iron compound may be used as the iron compound raw material. Examples of the divalent iron compound include FeSO 4 .7H 2 O. In addition, the divalent iron compound needs to be soluble in the arsenic solution. The addition amount must be Fe / As = 0.5 to 2 molar ratio, and desirably, the molar ratio is 1 or more and the iron is mixed so as to be more than arsenic. Since the precipitation rate of arsenic becomes higher as the amount of iron is more than that of arsenic, the preparation is appropriately performed in consideration of the precipitation rate and the raw material cost of the iron compound. Moreover, when mixing an arsenic ion and an iron compound, it is necessary to adjust so that pH of a reaction liquid may become 2 or less.

光触媒
光触媒は、紫外線等の光が照射された場合にその表面から強力な酸化力を発揮する物質である。この光触媒は、2価の鉄化合物を3価の鉄化合物へ酸化させる機能を担う。この光触媒の例としては、例えばアナターゼ型二酸化チタン等であるが、これらに限定されるものではなく、鉄酸化反応(Fe2+→Fe3+)を起こす酸化力を呈するものであればいかなるものに代替可能である。また光触媒によって発揮する酸化力は異なるため、所望の酸化力を発揮させるためには、光触媒の添加量や照射する紫外光の強度等を適宜調整することになる。なお、この光触媒としては、より微粒のTiO2を使用するようにしてもよく、これにより結晶合成後の分離に重量分離を用いる場合において特に有利となる。
A photocatalytic photocatalyst is a substance that exerts a strong oxidizing power from its surface when irradiated with light such as ultraviolet rays. This photocatalyst has a function of oxidizing a divalent iron compound to a trivalent iron compound. Examples of this photocatalyst are, for example, anatase-type titanium dioxide, but are not limited to these, and any substance that exhibits an oxidizing power that causes an iron oxidation reaction (Fe 2+ → Fe 3+ ) can be used. Can be substituted. Further, since the oxidizing power exhibited by the photocatalyst is different, the amount of photocatalyst added, the intensity of ultraviolet light to be irradiated, and the like are appropriately adjusted in order to exhibit the desired oxidizing power. As this photocatalyst, finer TiO 2 may be used, which is particularly advantageous when weight separation is used for separation after crystal synthesis.

アナターゼ型二酸化チタン等のように微細な粒子であるものは、スコロダイトを粗大化させることで合成反応後に物理的にスコロダイトと分離することが可能となることから望ましいものといえる。   Fine particles such as anatase-type titanium dioxide are desirable because they can be physically separated from the scorodite after the synthesis reaction by coarsening the scorodite.

図1は、本発明を適用したスコロダイトの合成方法の実験のフローチャートである。ちなみに、このフローチャートは一例であり、他の原料や処理動作に代替されるものであってもよい。   FIG. 1 is a flowchart of an experiment of a scorodite synthesis method to which the present invention is applied. Incidentally, this flowchart is an example, and may be replaced with other raw materials or processing operations.

先ずステップS11において、ヒ素溶液と過酸化水素水とを混合する。このヒ素溶液は、As2O3を純水40mlに溶解させ、ヒ素濃度100g/Lの溶液としている。ちなみにこのAs2O3は、煙灰から精製したものである。As2O3を純水に溶解させると、三価のヒ素イオン(As3+)は得られるが、スコロダイトを合成するためには、五価のヒ素イオン(As5+)が必要である。よって酸化を目的として、このステップS11においては過酸化水素水を添加する。過酸化水素水の添加量は、上述した濃度のヒ素溶液40mlに対して5.4mlとしている。ヒ素溶液と過酸化水素水とを混合後、80℃まで混合液を加熱して8時間に亘り撹拌を行う。 First, in step S11, an arsenic solution and a hydrogen peroxide solution are mixed. In this arsenic solution, As 2 O 3 was dissolved in 40 ml of pure water to make a solution with an arsenic concentration of 100 g / L. By the way, this As 2 O 3 was purified from smoke ash. When As 2 O 3 is dissolved in pure water, trivalent arsenic ions (As 3+ ) are obtained, but in order to synthesize scorodite, pentavalent arsenic ions (As 5+ ) are required. Therefore, for the purpose of oxidation, hydrogen peroxide water is added in step S11. The amount of hydrogen peroxide added is 5.4 ml with respect to 40 ml of the arsenic solution having the above-mentioned concentration. After mixing the arsenic solution and the hydrogen peroxide solution, the mixture is heated to 80 ° C. and stirred for 8 hours.

次にステップS12へ移行し、光触媒としてアナターゼ型二酸化チタンを0.5009g添加する。次にステップS13へ移行し、鉄化合物としてFeSO4・7H2Oを添加する。このFeSO4・7H2Oの添加量は、AsとFeのモル比がFe/As=0.77となるように、11.1216g加えている。なお、このステップS12、13は互いに順序が逆転していてもよいし同時に行うようにしてもよい。 Next, it transfers to step S12 and 0.5009g of anatase type titanium dioxide is added as a photocatalyst. Then the process proceeds to step S13, the addition of FeSO 4 · 7H 2 O as an iron compound. The amount of FeSO 4 .7H 2 O added is 11.1216 g so that the molar ratio of As to Fe is Fe / As = 0.77. Note that the steps S12 and S13 may be reversed in order or performed simultaneously.

次にステップS14へ移行し、混合溶液を90℃に加熱した後、撹拌しながら紫外線を照射した。このときの紫外線の波長は、365nmであり、強度が810μw/cm2である。紫外線ランプは、溶液の入った溶液から約50mm離間した位置から照射している。この撹拌並びに紫外線の照射の時間は、48時間としているが、実験のサンプルを収集する観点から、紫外線の照射開始から1、6、12、24、36時間後にそれぞれ混合用液から採取するようにしている。 Next, the process proceeds to step S14, and the mixed solution is heated to 90 ° C. and then irradiated with ultraviolet rays while stirring. At this time, the wavelength of the ultraviolet light is 365 nm and the intensity is 810 μw / cm 2 . The ultraviolet lamp irradiates from a position about 50 mm away from the solution containing the solution. The stirring and ultraviolet irradiation time is 48 hours, but from the viewpoint of collecting experimental samples, samples are taken from the mixing liquid 1, 6, 12, 24, and 36 hours after the start of ultraviolet irradiation. ing.

なお、このステップS14における混合温度の温度は60℃以上であれば、化学式(A)、(B)に示される所期の反応が進行し、望ましくは80℃であれば、その反応が好適に進行することとなる。また、このステップS14において混合温度の反応時間は、30分以上であれば上述した化学式(A)、(B)に示される反応は進行する。反応開始直後からスコロダイトの結晶そのものは生成されており、時間とともにスコロダイト結晶は成長し、ヒ素沈殿率も上昇するため、反応時間を12〜48時間とすることが望ましい。これらをいかなる時間に設定するかは、生成コスト、紫外線照射量、ヒ素溶液中のヒ素濃度、ヒ素沈殿率等を考慮して適宜定められる。   In addition, if the temperature of the mixing temperature in this step S14 is 60 degreeC or more, the intended reaction shown by Chemical formula (A) and (B) will advance, If it is desirably 80 degreeC, the reaction is suitable. Will progress. Moreover, if the reaction time of mixing temperature is 30 minutes or more in this step S14, reaction shown by the chemical formula (A) and (B) mentioned above will advance. Since the scorodite crystal itself has been generated immediately after the start of the reaction, and the scorodite crystal grows with time and the arsenic precipitation rate also increases, the reaction time is preferably 12 to 48 hours. The time for setting these is appropriately determined in consideration of the production cost, the ultraviolet irradiation amount, the arsenic concentration in the arsenic solution, the arsenic precipitation rate, and the like.

次にステップS15へ移行し、混合溶液をろ過し、自然乾燥させる。その結果、粗大なスコロダイトが濾紙上に残存することとなる。本実験では、この濾紙に残存したスコロダイトを単離し、粉末X線回折による同定を行うと共にCCD光学顕微鏡による観察を行った。   Next, it transfers to step S15 and a mixed solution is filtered and air-dried. As a result, coarse scorodite remains on the filter paper. In this experiment, the scorodite remaining on the filter paper was isolated, identified by powder X-ray diffraction, and observed with a CCD optical microscope.

図2に、このステップS15において行った粉末X線回折の同定結果を示す。図2の丸印がスコロダイトの結晶構造に対応するピークである。この回折ピークの結果からスコロダイトの生成を確認することができ、また、原料であるAs2O3の消失を確認することができた。これにより、煙灰から精製したAs2O3であっても、スコロダイトを合成することができることが分かった。また、光触媒による酸化を利用することにより、スコロダイトの合成が実現できることが分かった。 In FIG. 2, the identification result of the powder X-ray diffraction performed in this step S15 is shown. The circles in FIG. 2 are peaks corresponding to the crystal structure of scorodite. From the result of this diffraction peak, the formation of scorodite could be confirmed, and the disappearance of As 2 O 3 as a raw material could be confirmed. As a result, it was found that scorodite can be synthesized even with As 2 O 3 purified from smoke ash. It was also found that scorodite synthesis can be realized by utilizing oxidation by photocatalyst.

図3は、ステップS15において撮影したCCD光学顕微鏡写真である。30μm程度の粗大なスコロダイトの結晶が形成されていることを確認することができた。なお、この写真において10μm程度のスコロダイト結晶粒も確認できている。また、数μmの微細な粒子は、TiO2である。 FIG. 3 is a CCD optical micrograph taken in step S15. It was confirmed that coarse scorodite crystals of about 30 μm were formed. In this photograph, scorodite crystal grains of about 10 μm are also confirmed. Further, the fine particles of several μm are TiO 2 .

図4は、成長したスコロダイトの径と時間変化についての実験結果を示している。横軸は、反応開始からの時間であり、縦軸は顕微鏡観察により測定した結晶粒径の平均値である。比較のため、従来法(FUJITA T.Novel atmospheric scorodite synthesis by oxidation of ferrous sulfate solution.Part I; Hydrometallurgy Vol.90,No2-4, p92-102(2008))において開示されているデータを図中で“比較例”として示している。比較例においてスコロダイトは、反応開始3時間までで急激に粗大化した後、微細な結晶が生成し、平均粒径は低下した。一方、本発明において、スコロダイトは、反応開始1時間後に粗大なもので5μm程度であったが、反応開始24時間後には、15μmとなり、48時間後には、30μmの粗大な結晶粒となった。   FIG. 4 shows experimental results on the diameter and time change of the grown scorodite. The horizontal axis is the time from the start of the reaction, and the vertical axis is the average value of the crystal grain size measured by microscopic observation. For comparison, the data disclosed in the conventional method (FUJITA T. Novel atmospheric scorodite synthesis by oxidation of ferrous sulfate solution.Part I; Hydrometallurgy Vol. 90, No2-4, p92-102 (2008)) This is shown as “Comparative Example”. In the comparative example, scorodite rapidly coarsened up to 3 hours from the start of the reaction, fine crystals were formed, and the average particle size was lowered. On the other hand, in the present invention, scorodite was coarse and about 5 μm 1 hour after the start of the reaction, but became 15 μm 24 hours after the start of the reaction, and became coarse crystal grains of 30 μm after 48 hours.

このように、本発明によれば、有害なヒ素を閉じ込めることが可能なスコロダイト結晶の核生成密度を下げるため、鉄をFe2+→Fe3+へ酸化させる過程を紫外線照射による光触媒で行う。これにより核生成密度を下げることができ、スコロダイト結晶を粗大化させることが可能となる。また、スコロダイト結晶を粗大化させることで重量分離を高効率に行うことも可能となる。 Thus, according to the present invention, in order to reduce the nucleation density of the scorodite crystal capable of confining harmful arsenic, the process of oxidizing iron from Fe 2+ to Fe 3+ is performed with a photocatalyst by ultraviolet irradiation. Thereby, the nucleation density can be lowered and the scorodite crystal can be coarsened. Further, it is possible to perform weight separation with high efficiency by coarsening the scorodite crystal.

なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、ステップS14における紫外線照射後に、更に50℃以上で加熱しつつ酸素を吹き込むようにしてもよい。この酸素の流入については、40ml/分の割合で行っているが、これに限定されるものではない。その結果、酸素の流入後24時間経過後では、スコロダイトの結晶サイズを50μmまで粗大化できることが分かった。また、酸素の流入後48時間経過後では、スコロダイトの結晶サイズは60μmに達するものもあった。この酸素の吹き込み時間は、30分以上であればよく、望ましくは12〜48時間程度であればよい。この酸素の吹き込み時間についても同様に生成コスト、紫外線照射量、ヒ素濃度、ヒ素沈殿率等を考慮して適宜決定されるようにしてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, oxygen may be blown while heating at 50 ° C. or higher after the ultraviolet irradiation in step S14. The inflow of oxygen is performed at a rate of 40 ml / min, but is not limited thereto. As a result, it was found that the crystal size of scorodite can be increased to 50 μm after 24 hours from the inflow of oxygen. In addition, after 48 hours from the inflow of oxygen, the crystal size of scorodite reached 60 μm. The oxygen blowing time may be 30 minutes or longer, and preferably about 12 to 48 hours. Similarly, the oxygen blowing time may be appropriately determined in consideration of the production cost, the ultraviolet irradiation amount, the arsenic concentration, the arsenic precipitation rate, and the like.

このように、紫外線照射後に、酸素を吹き込む工程を導入することにより、スコロダイトの結晶を更に粗大化させることが可能となる。この方法によれば、得られるスコロダイトの結晶は、30〜80μmの粒径まで幅を持たせることが可能となる。   Thus, by introducing a step of blowing oxygen after the ultraviolet irradiation, the scorodite crystal can be further coarsened. According to this method, the obtained scorodite crystal can have a width up to a particle size of 30 to 80 μm.

Claims (2)

五価のヒ素イオンと2価の鉄化合物と光触媒とを混合し、50℃以上で加熱しつつ紫外線照射を行うことによりスコロダイトを合成すること
を特徴とするスコロダイトの合成方法。
A method for synthesizing scorodite, comprising mixing a pentavalent arsenic ion, a divalent iron compound, and a photocatalyst, and synthesizing scorodite by performing ultraviolet irradiation while heating at 50 ° C. or higher.
上記紫外線照射後に、更に50℃以上で加熱しつつ酸素を吹き込むこと
を特徴とする請求項1記載のスコロダイトの合成方法。
The method for synthesizing scorodite according to claim 1, wherein oxygen is blown in after the ultraviolet irradiation while heating at 50 ° C or higher.
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