JP2013184122A - Granular phosphorus adsorbent - Google Patents

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智 原口
Masakuni Isogawa
昌邦 五十川
Tomoaki Kiuchi
智明 木内
Hideyuki Tsuji
秀之 辻
Toshihiro Imada
敏弘 今田
Sachiko Yoshida
祥子 吉田
Shinobu Shigeniwa
忍 茂庭
Satomi Ebihara
聡美 海老原
Tokusuke Hayami
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and efficiently recover phosphorus contained in a large quantity of waste water, such as sewage, and pointed out as a depleting resource while recycling the phosphorus as the resource at low cost.SOLUTION: A granular phosphorus adsorbent contains: magnesium ions and iron ions; a plurality of phosphorus adsorbent granules composed of layered double hydroxides having hydrotalcite-like structures; and a binder composed of natural high molecular weight polysaccharides in which the plurality of phosphorus adsorbent granules are dispersed. The pluralities of phosphorus adsorbent granules are granulated by using the binder.

Description

本発明の実施形態は、粒状リン吸着剤に関する。   Embodiments of the present invention relate to a particulate phosphorus adsorbent.

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、希少元素として認識される元素の種類も増加する傾向にある。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、リンも希少元素として認識されてきている。リンは生物が生育するために必須の元素であり、肥料の重要な成分である。また、工業的にもリン酸若しくはリン酸塩として、めっき用薬品や表面処理剤として広く使用されている。   In recent years, due to the rapid globalization of economic activities, global environmental pollution and water pollution have become serious problems. In addition, worldwide production activities simultaneously lead to resource depletion, and the types of elements recognized as rare elements tend to increase. Recently, the reduction of phosphorus ore on a global scale has progressed, and in recent years phosphorus has also been recognized as a rare element. Phosphorus is an essential element for the growth of organisms and is an important component of fertilizer. Also, it is widely used industrially as phosphoric acid or phosphate as a plating chemical or a surface treatment agent.

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(実際には、リン酸イオンの形態となっている)の除去手段としては、マグネシウム化合物やカルシウム化合物などを凝集剤として添加し、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)やヒドロキシアパタイト(HAP)などのリン酸塩を析出させ、凝集沈殿させる方法などが広く知られている。しかしながら、このような方法では、沈殿物の形成に時間がかかるため処理時間が長くなり、また、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。   On the other hand, strict emission standards for phosphorus have been established as measures against eutrophication problems in closed waters such as lakes and bays. As a means of removing phosphorus from water (actually in the form of phosphate ions), magnesium compound or calcium compound is added as a flocculant, and magnesium ammonium phosphate (MAP) or hydroxyapatite (HAP) And the like, and a method of precipitating and precipitating a phosphate such as) is widely known. However, in such a method, it takes a long time to form a precipitate, so the processing time is long. In addition, since phosphate is a hard-to-precipitate suspension, in order to quickly precipitate phosphate. It is necessary to form flocs, and as a result, a large amount of sludge is generated.

結果として、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、コスト的な負荷が増大してしまうという問題があった。さらに、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。   As a result, in order to process a large amount of sludge, it is necessary to increase the size of the processing equipment, so there is a problem that the cost load increases. Further, since various ionic components are taken into the floc by using the flocculant, the cost for separating them from the sludge is also high. For these reasons, sludge is also often treated as an industrial waste without being reused.

すなわち、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。   In other words, when removing phosphorus in water by conventional methods, for example, coagulation and precipitation due to the addition of calcium salt has a number of inefficiencies such as much processing time, large equipment, and the need for sludge treatment. It can be said that.

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(リン酸イオン)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。   In view of such problems, in recent years, many new materials for water purification have been proposed. For example, regarding phosphorus removal, an adsorbent having a hydrotalcite structure has been proposed as a high-performance phosphorus remover (see Non-Patent Document 1, for example). Hydrotalcite is a kind of mineral layered inorganic compound, and has a mechanism to remove phosphorus (phosphate ion) in water by anion exchange between phosphate anion and anion contained between layers, and high phosphorus removal ability Has been reported to have

一方で、リンを吸着した後の吸着剤は、産業廃棄物として処理してしまうと、結果的に余分なコストがかかってしまい、上述した技術に比較して優位性を持たないため、再利用させることが必須の要件となる。再利用には、吸着剤から吸着物質、すなわちリンを離脱させる必要がある。リンを離脱させた後の吸着剤は、再度上述のようなリンの吸着除去に使用することができる。また、離脱したリン自体も、例えば他の化学成分と混合させるなどして化成肥料として再利用することができる。   On the other hand, if the adsorbent after adsorbing phosphorus is treated as industrial waste, it results in an extra cost and is not superior to the above-mentioned technology. It is an essential requirement. For reuse, it is necessary to release the adsorbing substance, that is, phosphorus from the adsorbent. The adsorbent after releasing phosphorus can be used again for the adsorption removal of phosphorus as described above. The detached phosphorus itself can be reused as a chemical fertilizer, for example, by mixing it with other chemical components.

リンの離脱に関しては、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ土類金属炭酸塩を除く、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むリン脱着液及び炭酸マグネシウムを除くマグネシウム塩類から構成されるリン脱着液で連続的に処理した後、処理液を必要に応じてpH調整し、必要に応じてさらにアンモニア及びアンモニウム塩の水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種を混合し、リン酸マグネシウム及びリン酸マグネシウムアンモニウム等を生成させて沈殿分離する技術が開示されている(特許文献1)。   Regarding the release of phosphorus, a magnesium desorbing solution containing at least one selected from the group consisting of alkali metal salts and alkaline earth metal salts, excluding alkali metal carbonates and alkaline earth metal carbonates, and magnesium salts excluding magnesium carbonate After the continuous treatment with the phosphorus desorption liquid composed of, the pH of the treatment liquid is adjusted as necessary, and if necessary, further mixed with at least one selected from the group consisting of an aqueous solution of ammonia and an ammonium salt, A technique for producing and separating magnesium phosphate, magnesium ammonium phosphate and the like by precipitation is disclosed (Patent Document 1).

しかしながら、上述した技術においては、リン脱着剤での処理、pH調整、アンモニア処理及びリン酸塩の析出沈殿等の多段の工程が必須となり、リン脱着の際のコストを増大させる結果となってしまい、その結果、離脱したリンを肥料として使用するに当たっての製造コスト増大に繋がるという問題があった。すなわち、吸着剤で回収したリンを肥料として再利用しようとすると、流通肥料価格を押し上げてしまう結果となり、回収したリンの肥料としての再利用を阻む結果となっている。   However, in the above-described technique, a multi-step process such as treatment with a phosphorus desorbing agent, pH adjustment, ammonia treatment, and precipitation and precipitation of phosphate is essential, resulting in an increase in cost during phosphorus desorption. As a result, there has been a problem that the production cost is increased in using the detached phosphorus as a fertilizer. That is, if the phosphorus collected by the adsorbent is to be reused as fertilizer, the result will be an increase in the price of the fertilizer distributed, and the reuse of the collected phosphorus as a fertilizer will be hindered.

水環境学会誌第22巻第11号875−881(1999)Journal of Japan Society on Water Environment Vol. 22, No. 875-881 (1999)

特許第4164681号Japanese Patent No. 4164681

本発明は、下水などの排水中に大量に含まれ、資源としての枯渇性が指摘されるリンを容易かつ効率良く回収するとともに、資源として低コストで再利用することを目的とする。   An object of the present invention is to easily and efficiently recover phosphorus that is contained in a large amount in wastewater such as sewage and that is depleted as a resource, and to reuse it as a resource at low cost.

実施形態の粒状リン吸着剤は、マグネシウムイオンおよび鉄イオンを含み、ハイドロタルサイト様構造を呈する層状複水酸化物からなる複数のリン吸着剤粒子と、前記複数のリン吸着剤粒子が分散した天然高分子多糖類からなる結合剤とを具える。そして、前記複数のリン吸着剤粒子は前記結合剤によって造粒されている。   The granular phosphorus adsorbent according to the embodiment includes a plurality of phosphorus adsorbent particles composed of layered double hydroxides containing magnesium ions and iron ions and exhibiting a hydrotalcite-like structure, and a natural dispersion in which the plurality of phosphorus adsorbent particles are dispersed. And a binder made of a high molecular polysaccharide. The plurality of phosphorus adsorbent particles are granulated with the binder.

(リン吸着剤)
実施形態におけるリン吸着剤は、マグネシウムイオンおよび鉄イオンを含み、ハイドロタルサイト様構造を呈する層状複水酸化物を有する。
(Phosphorus adsorbent)
The phosphorus adsorbent in the embodiment includes a layered double hydroxide containing magnesium ions and iron ions and exhibiting a hydrotalcite-like structure.

上記層状複水酸化物は層状構造を呈しており、具体的にはマグネシウムイオン及び鉄イオンを中心とした八面体が二次元的に連なってなる層が複数積層されたような構成を採っている。なお、マグネシウムイオン及び鉄イオンは、上述した構造において同一の結晶サイトに位置するものであって、互いに置換の関係にある。また、このような状態では、層状複水酸化物は正電荷を帯びるようになるので、この層状複水酸化物を構成する陰イオンが層間に介在し、全体として電気的中性を維持している。   The layered double hydroxide has a layered structure, and specifically has a structure in which a plurality of layers in which octahedrons centering on magnesium ions and iron ions are two-dimensionally connected are stacked. . Magnesium ions and iron ions are located at the same crystal site in the above-described structure, and are in a substitution relationship with each other. Further, in such a state, the layered double hydroxide becomes positively charged, so the anions constituting the layered double hydroxide are interposed between the layers, and the electrical neutrality is maintained as a whole. Yes.

層状複水酸化物の組成成分は、本実施形態の目的を達成することができる限りにおいて特に限定されるものではないが、例えば、一般式[Mg2+ 1−xFe3+ (OH)](Anx/n・yHO(0.05≦x≦0.34、0.5≦m≦3.4であり、An-はn価の陰イオン、yは自然数)で表されるような組成成分とすることができる。この場合、上述したように、層状複水酸化物は、マグネシウムイオン(Mg2+)及び鉄イオン(Fe3+)を中心とした八面体が二次元的に連なってなる層が複数積層され、層間には硫酸イオン(SО 2−)及び硝酸イオン(NO 3−)等の陰イオンが介在して電気的中性を維持する。 The composition component of the layered double hydroxide is not particularly limited as long as the object of the present embodiment can be achieved. For example, the general formula [Mg 2+ 1-x Fe 3+ x (OH) m ] (An ) x / n · yH 2 O (0.05 ≦ x ≦ 0.34, 0.5 ≦ m ≦ 3.4, An is an n-valent anion, and y is a natural number). It can be set as such a composition component. In this case, as described above, the layered double hydroxide is formed by laminating a plurality of layers in which octahedrons centering on magnesium ions (Mg 2+ ) and iron ions (Fe 3+ ) are two-dimensionally connected. Maintains an electrical neutrality through anions such as sulfate ions (SO 4 2− ) and nitrate ions (NO 3 3− ).

なお、層状複水酸化物が上述のような組成成分を有することによって、以下のような利点を奏することができる。すなわち、一般式[Mg2+ 1−xFe3+ (OH)](Anx/n・yHO(0.05≦x≦0.34、0.5≦m≦3.4であり、An-はn価の陰イオン、yは自然数)で表される化合物は、いわゆるハイドロタルサイト構造を採る。 In addition, when a layered double hydroxide has a composition component as described above, the following advantages can be achieved. That is, the general formula [Mg 2+ 1-x Fe 3+ x (OH) m ] (An ) x / n · yH 2 O (0.05 ≦ x ≦ 0.34, 0.5 ≦ m ≦ 3.4) The compound represented by An is an n-valent anion and y is a natural number) has a so-called hydrotalcite structure.

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って、マグネシウムイオンを中心とする八面体(ブルーサイト層)が二次元的に連なり、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されて層状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、層間の陰イオンが他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。 The hydrotalcite is represented by, for example, the general formula [Mg 3 Al (OH) 8 ] 1 / 2CO 3 2 · 2H 2 O, and has an octahedron (brucite layer) centered on magnesium ions. Layers that are two-dimensionally connected and in which some magnesium ions are replaced with aluminum ions are stacked to form a layered structure. Carbonate ions and crystal water exist between the layers. It is known that hydrotalcite having such a structure has a property that anions between layers exchange with other anions.

したがって、本実施形態における層状複水酸化物が、上述した一般式で表されるような組成成分を有し、ハイドロタルサイト構造を呈することによって、前記一般式中の陰イオンである硫酸イオン(SО 2−)及び硝酸イオン(NO 3−)が、排水中に含まれるリン酸イオン(HPO 、HPO 2−、PO 3−等)と交換することができるようになる。この結果、排水中のリン酸イオンの吸着回収を効果的に行なうことができるようになる。 Therefore, the layered double hydroxide in this embodiment has a composition component represented by the above general formula and exhibits a hydrotalcite structure, whereby sulfate ions ( SO 4 2− ) and nitrate ions (NO 3 3− ) can be exchanged for phosphate ions (H 2 PO 4 , HPO 4 2− , PO 4 3−, etc.) contained in the waste water. Become. As a result, the adsorption and recovery of phosphate ions in the waste water can be effectively performed.

さらに、本実施形態においては、層状複水酸化物がマグネシウムイオンを含んでいるので、上記層状複水酸化物を排水中に浸漬させた場合に、層状複水酸化物を構成するマグネシウムイオンが排水中に溶出するようになる。この結果、排水中に存在するリン酸イオンと、同じく排水中に存在するアンモニウムイオンや炭酸イオンとは、上記のようにして溶出したマグネシウムイオンと、例えばリン酸アンモニウムマグネシウムやリン酸マグネシウムと炭酸マグネシウムとの複合酸化物を生成し、排水中に沈殿するようになる。したがって、生成した沈殿物を除去することによって、排水からのリン酸イオンの除去が可能となる。   Furthermore, in this embodiment, since the layered double hydroxide contains magnesium ions, when the layered double hydroxide is immersed in the wastewater, the magnesium ions constituting the layered double hydroxide are drained. Elute in. As a result, phosphate ions present in the wastewater, and ammonium ions and carbonate ions also present in the wastewater are magnesium ions eluted as described above, for example, ammonium magnesium phosphate and magnesium phosphate and magnesium carbonate. And a complex oxide is produced and precipitates in the waste water. Therefore, it is possible to remove phosphate ions from the waste water by removing the generated precipitate.

このように本実施形態のリン吸着剤は、このリン吸着剤が有する層状複水酸化物の層間に存在する陰イオンとのイオン交換によって排水中のリン酸イオンを吸着除去することができるともに、層状複水酸化物中のマグネシウムイオンが排水中に溶出することによって、リン酸イオンを含む沈殿物を生成し、これを除去することによって排水からのリン酸イオンの除去を行うことができる。したがって、本実施形態のリン吸着剤は、排水中のリン酸イオンを高効率に除去することができる。   Thus, the phosphorus adsorbent of the present embodiment can adsorb and remove phosphate ions in waste water by ion exchange with anions existing between layers of the layered double hydroxide of the phosphorus adsorbent, Magnesium ions in the layered double hydroxide are eluted into the wastewater, so that a precipitate containing phosphate ions is generated, and by removing this, the phosphate ions can be removed from the wastewater. Therefore, the phosphorus adsorbent of this embodiment can remove phosphate ions in the waste water with high efficiency.

なお、本実施形態におけるリン吸着剤は、層状水酸化物構造を基本骨格に備えており、前述のようにマグネシウムイオン及び鉄イオンを中心とした八面体の水酸化物が二次元的に連なってなる層が複数積層されたような構成を採っている。したがって、本実施形態におけるリン吸着剤が従来のハイドロタルサイト様化合物と異なる点は、従来の層状水酸化物は層間でのイオン交換が主な吸着原理であり、八面体の水酸化物自体は吸着に殆ど関与しないのに対して、本実施形態においてはこの八面体の水酸化物が吸着に大きく関与していることである。   The phosphorus adsorbent in the present embodiment has a layered hydroxide structure in the basic skeleton, and as described above, octahedral hydroxides centered on magnesium ions and iron ions are two-dimensionally linked. A structure in which a plurality of layers are stacked is adopted. Therefore, the phosphorus adsorbent in this embodiment is different from the conventional hydrotalcite-like compound in that the conventional layered hydroxide is based on ion exchange between layers, and the octahedral hydroxide itself is The octahedral hydroxide is largely involved in the adsorption in the present embodiment, whereas it is hardly involved in the adsorption.

本実施形態のリン吸着剤は、例えば平均粒子径1μm〜1000μmの微細な粒子状、換言すれば粉末状であって、リン吸着剤単独では取り扱いが困難であり、さらに吸着システムのカラム内に充填した際に目詰まりなどを起こし易いという不利益がある。したがって、本実施形態では、以下に説明するような結合剤を用い、粒子状(粉末状)のリン吸着剤を造粒する。   The phosphorus adsorbent of the present embodiment is, for example, fine particles having an average particle diameter of 1 μm to 1000 μm, in other words, powder, and is difficult to handle with the phosphorus adsorbent alone, and is further packed in the column of the adsorption system. There is a disadvantage that clogging is likely to occur. Therefore, in the present embodiment, a particulate phosphorus adsorbent is granulated using a binder as described below.

なお、上記平均粒子径は、例えばレーザー回折法により測定することができる。具体的には、株式会社島津製作所製のSALD−DS21型測定装置(商品名)などにより測定することができる。   In addition, the said average particle diameter can be measured by the laser diffraction method, for example. Specifically, it can be measured by a SALD-DS21 type measuring device (trade name) manufactured by Shimadzu Corporation.

上述した、マグネシウムイオンおよび鉄イオンを含み、ハイドロタルサイト様構造を呈する層状複水酸化物のリン吸着剤は、基本的に、マグネ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、マグネシウムまたは鉄の、塩化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩などが挙げられる。このとき、反応溶液の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。   The layered double hydroxide phosphorus adsorbent containing magnesium ions and iron ions and having a hydrotalcite-like structure described above is basically obtained by hydrothermal reaction between a compound containing magnesium and a compound containing iron. Can be manufactured. Although the compound which can be used as a raw material here is not specifically limited, For example, the chloride, carbonate, nitrate, sulfate, etc. of magnesium or iron are mentioned. At this time, the pH of the reaction solution is preferably alkaline. Such a reaction can be carried out under normal pressure or under high pressure using an autoclave or the like.

反応条件は、目的とする層状複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。   The reaction conditions are selected according to the structure and particle size of the target layered double hydroxide, but the reaction is generally conducted at 25 to 200 ° C, preferably 60 to 95 ° C. The pressure may be normal pressure, or may be increased or reduced using an autoclave or the like, for example, 0.01 to 2.0 MPa.

(結合剤)
実施形態の粒状リン吸着剤は、天然高分子多糖類からなる結合剤中に上記粒子状(粉末状)のリン吸着剤を分散させ、上記結合剤で隣接するリン吸着剤同士を結合し、これらリン吸着剤を実質的に造粒する。
(Binder)
In the particulate phosphorus adsorbent of the embodiment, the particulate (powder) phosphorus adsorbent is dispersed in a binder composed of a natural polymer polysaccharide, and the adjacent phosphorus adsorbents are bonded with the binder. Substantially granulate the phosphorus adsorbent.

本実施形態において、造粒する際に用いる結合剤は天然高分子多糖類である。天然高分子多糖類は、単糖類を構成単位として、それらが鎖状に連なった高分子である。多くの天然高分子多糖類は適切な条件で処理することで、ヒドロゲルを形成する。このヒドロゲル中に粒子状(粉末状)のリン吸着剤を分散させることで、リン吸着剤の造粒物を形成する。粒子状(粉末状)のリン吸着剤は造粒物中に保持されており、天然高分子多糖類が分解しない限り、造粒物はそのままの形態で保持され、いわゆる粒状リン吸着剤を構成することになる。   In the present embodiment, the binder used for granulation is a natural polymer polysaccharide. Natural polymer polysaccharides are polymers in which monosaccharides are used as constituent units and they are linked in a chain. Many natural polymeric polysaccharides form hydrogels when treated under appropriate conditions. By dispersing a particulate (powdered) phosphorus adsorbent in the hydrogel, a granulated product of the phosphorus adsorbent is formed. The particulate (powdered) phosphorus adsorbent is retained in the granulated product, and the granulated product is retained in its original form as long as the natural polymer polysaccharide is not decomposed to constitute a so-called granular phosphorus adsorbent. It will be.

なお、造粒して得た粒状リン吸着剤の粒径は、例えば平均粒子径500μm〜5000μmの大きさとなり、上記粒子状(粉末状)のリン吸着剤の数倍から数千倍の大きさとなる。したがって、取り扱いが容易となり、さらに吸着システムのカラム内に充填した際に目詰まりなどを起こし易いという不利益を防止することができる。   The particle size of the granular phosphorus adsorbent obtained by granulation is, for example, an average particle size of 500 μm to 5000 μm, which is several times to several thousand times larger than the above-described particulate (powdered) phosphorus adsorbent. Become. Therefore, handling is facilitated, and further, it is possible to prevent the disadvantage that clogging or the like is likely to occur when packed in the column of the adsorption system.

上記平均粒子径は、例えばレーザー回折法により測定することができる。具体的には、株式会社島津製作所製のSALD−DS21型測定装置(商品名)などにより測定することができる。   The average particle diameter can be measured, for example, by a laser diffraction method. Specifically, it can be measured by a SALD-DS21 type measuring device (trade name) manufactured by Shimadzu Corporation.

天然高分子多糖類は、分子内に極性を持つ官能基を有することから親水性であり、水及び水中に含まるリン酸イオンが透過しやすい特徴がある。そのため、リン吸着剤の性能を損なうことなく造粒物を形成することが可能である。すなわち、天然高分子多糖類からなる結合剤で上記リン吸着剤を造粒した場合においても、得られた粒状リン吸着剤を排水中に浸漬した際に、各粒子状のリン吸着剤は、例えば上記層状複水酸化物に由来する吸着特性を損なうことなく、高いリン吸着性能を示す。   Natural polymer polysaccharides are hydrophilic because they have a polar functional group in the molecule, and are characterized by being easily permeable to water and phosphate ions contained in water. Therefore, it is possible to form a granulated product without impairing the performance of the phosphorus adsorbent. That is, even when the above phosphorus adsorbent is granulated with a binder composed of natural polymer polysaccharide, when the obtained granular phosphorus adsorbent is immersed in waste water, each particulate phosphorus adsorbent is, for example, High phosphorus adsorption performance is exhibited without impairing the adsorption characteristics derived from the layered double hydroxide.

また、天然高分子多糖類は自然由来の成分であり、環境中に放出しても悪影響を及ぼさず、特に田畑等、農地へ直接散布した場合には、土壌中に含まれる酵素を発現する微生物によって徐々に分解される。したがって、造粒後の粒状リン吸着剤によって排水中のリン(リン酸イオン)を吸着した後は、当該粒状リン吸着剤からリンの離脱処理を行うことなく、粒状リン吸着剤をそのまま農地に散布することにより、肥料としてのリンのみが残存するようになる。   In addition, natural polymer polysaccharides are naturally derived components that do not adversely affect the environment when released into the environment. In particular, when sprayed directly onto farmland such as fields, microorganisms that express enzymes contained in soil Is gradually decomposed by. Therefore, after adsorbing phosphorus (phosphate ions) in the wastewater by the granular phosphorus adsorbent after granulation, the granular phosphorus adsorbent is sprayed as it is on the farmland without performing the removal treatment of phosphorus from the granular phosphorus adsorbent. By doing so, only phosphorus as fertilizer remains.

結果として、リン吸着剤をリン吸着に再利用することはできないが、吸着したリンの脱離操作を必要としないので、リンの資源としての安価な再利用が可能となる。すなわち、下水などの排水中に大量に含まれ、資源としての枯渇性が指摘されるリンを容易かつ効率良く回収するとともに、資源として低コストで再利用することができる。   As a result, although the phosphorus adsorbent cannot be reused for phosphorus adsorption, it does not require a desorption operation of the adsorbed phosphorus, so that it can be inexpensively reused as a phosphorus resource. That is, phosphorus that is contained in a large amount in wastewater such as sewage and that is depleted as a resource can be easily and efficiently recovered and reused as a resource at low cost.

天然高分子多糖類としては、寒天、セルロース、キチン、キトサン、精製アガロース、ジェランガム等を挙げることができるが、特に寒天が好ましい。寒天はテングサ、オゴノリ等の海藻類を原料として製造されるものであり、加熱によって溶解し、その後冷却することで固化する性質があり、温度の制御により容易に造粒物を形成することができる。   Examples of the natural polymer polysaccharide include agar, cellulose, chitin, chitosan, purified agarose, gellan gum, and agar is particularly preferable. Agar is made from seaweeds such as plovers and sea cucumbers as raw materials. It has the property of being dissolved by heating and then solidifying by cooling, and can easily form a granulated product by controlling the temperature. .

例えば、上述した粒子状(粉末状)のリン吸着剤に対して結合剤として働き、造粒物である粒状リン吸着剤を製造するに際しては、寒天を水及びリン吸着剤と混合して100℃以上に加熱して溶解し、その後冷却して固化させる。均一なヒドロゲルを形成するために、溶解温度は、105℃以上130℃以下が望ましい。   For example, when producing a granular phosphorus adsorbent which is a granulated product as a binder for the above-described particulate (powder) phosphorus adsorbent, agar is mixed with water and a phosphorus adsorbent at 100 ° C. It dissolves by heating to the above, and then it is cooled and solidified. In order to form a uniform hydrogel, the dissolution temperature is desirably 105 ° C. or higher and 130 ° C. or lower.

なお、寒天の構成成分であるアガロースは、ほとんどの生物に分解されにくいという特徴があり、吸着システムに適用されている間に、生物分解により造粒物が崩壊する恐れが少ない。但し、農地に散布した場合において、土壌中には寒天を分解する酵素を発現する微生物が存在するので、上記アガロースは当該微生物によって徐々に分解され、結果として寒天自体が分解するので、農地すなわち土壌に悪影響を与えることがない。   Note that agarose, which is a constituent of agar, is characterized by being hardly decomposed by most organisms, and there is little possibility that the granulated material will collapse due to biodegradation while being applied to the adsorption system. However, when sprayed on farmland, there are microorganisms that express an enzyme that breaks down agar in the soil. Will not be adversely affected.

また、結合剤中における粒子状(粉末状)リン吸着剤の含有量は、このリン吸着剤が結合剤によって造粒され、粒状のリン吸着剤を構成する限りにおいて特に限定されるものではないが、例えば、結合剤の100質量部に対してリン吸着剤の含有量を100質量部から1500質量部とすることができる。リン吸着剤の含有量が100質量部よりも少ないと、得られる粒状リン吸着剤のリン吸着能が低下する恐れがある。一方、リン吸着剤の含有量が1500質量部よりも多いと、リン吸着剤に対する結合剤の量が足りなくなり、造粒を行うことができず、粒状リン吸着剤を得ることが困難になる場合がある。   Further, the content of the particulate (powder) phosphorus adsorbent in the binder is not particularly limited as long as the phosphorus adsorbent is granulated by the binder to form a granular phosphorus adsorbent. For example, the content of the phosphorus adsorbent can be 100 to 1500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder. When there is less content of a phosphorus adsorbent than 100 mass parts, there exists a possibility that the phosphorus adsorption capacity of the granular phosphorus adsorbent obtained may fall. On the other hand, when the content of the phosphorus adsorbent is more than 1500 parts by mass, the amount of the binder with respect to the phosphorus adsorbent is insufficient, granulation cannot be performed, and it becomes difficult to obtain a granular phosphorus adsorbent. There is.

本実施形態の結合剤は、アルギン酸塩を含むことができる。アルギン酸塩は主に褐藻に含まれる多糖類の一種であり、天然由来の物質である。アルギン酸の構成単位であるウロン酸にカルボキシル基を有することから、陽イオン交換性を有し、特にマグネシウムイオンやカルシウムイオンといった2価の陽イオンと強く結合する性質がある。   The binder of this embodiment can include an alginate. Alginate is a kind of polysaccharide mainly contained in brown algae and is a naturally derived substance. Since uronic acid, which is a structural unit of alginic acid, has a carboxyl group, it has cation exchange properties, and particularly has a property of strongly binding to a divalent cation such as magnesium ion or calcium ion.

粒子状(粉末状)のリン吸着剤が上述のように層状複水酸化物からなり、マグネシウムイオンを含む場合、マグネシウムイオンはその濃度勾配により、粒状リン吸着剤(造粒物)のリン吸着剤周囲からその表面に向けて結合剤中を移動するが、アルギン酸イオンを含まない場合は、マグネシウムの移動を制限するものは結合剤を構成する、例えばヒドロゲルの骨格による物理的障壁のみである。   When the particulate (powdered) phosphorus adsorbent is composed of layered double hydroxides as described above and contains magnesium ions, the magnesium ions are in the form of a granular phosphorus adsorbent (granulated product) due to the concentration gradient. If it moves in the binder from the surroundings towards its surface but does not contain alginate ions, it is only the physical barrier that constitutes the binder, for example the hydrogel skeleton, that limits the migration of magnesium.

アルギン酸塩を含んだ結合剤では、マグネシウムイオンがアルギン酸イオンと結合するので、マグネシウムイオンは粒状リン吸着剤(造粒物)内部にある程度の割合で保持されることになり、粒状リン吸着剤を排水中に浸漬させた場合においても、粒状リン吸着剤から溶出するマグネシウムイオンの割合をある程度の割合で止めることができ、造粒物外部への溶出が抑制される。   In binders containing alginate, magnesium ions bind to alginate ions, so magnesium ions are retained at a certain rate inside the granular phosphorus adsorbent (granulated product), and the granular phosphorus adsorbent is drained. Even when immersed therein, the proportion of magnesium ions eluted from the granular phosphorus adsorbent can be stopped to some extent, and elution to the outside of the granulated product is suppressed.

すなわち、結合剤中にアルギン酸塩を含まない場合は、粒状リン吸着剤を排水中に浸漬した場合において、粒状リン吸着剤中の層状複水酸化物からなる粒子状リン吸着剤からのマグネシウムイオンの溶出量が多くなりすぎて、粒子状(粉末状)リン吸着剤が分解して溶解してしまい、最早リン吸着剤としての機能を奏することができなくなってしまう場合がある。しかしながら、結合剤中にアルギン酸塩を含むことにより、当該アルギン酸塩とマグネシウムイオンとの結合に起因して、溶出するマグネシウムイオンの量が制限されるので、粒子状(粉末状)リン吸着剤の分解及び溶解を抑制し、リン吸着剤としての機能を損なうことがない。   That is, when the binder does not contain an alginate, when the granular phosphorus adsorbent is immersed in the waste water, magnesium ions from the particulate phosphorus adsorbent composed of the layered double hydroxide in the granular phosphorus adsorbent In some cases, the amount of elution increases too much, so that the particulate (powdered) phosphorus adsorbent decomposes and dissolves, and can no longer function as a phosphorus adsorbent. However, the inclusion of an alginate in the binder limits the amount of magnesium ions that elute due to the binding between the alginate and magnesium ions, so the decomposition of the particulate (powdered) phosphorus adsorbent And it suppresses dissolution and does not impair the function as a phosphorus adsorbent.

なお、結合剤中にアルギン酸塩を含むことによって、溶出したマグネシウムイオンは、造粒物、すなわち粒状リン吸着剤の周囲に例えばリン酸マグネシウムアンモニウム等として近在して沈殿し、さらには粒状リン吸着剤の表面に付着するようになる。リン酸マグネシウムアンモニウム等のアンモニア性窒素も肥料の有効成分であるので、結合剤中にアルギン酸塩を含有させることにより、リン酸マグネシウムアンモニア等の回収を比較的容易に行うことができる。上記リン酸マグネシウムアンモニウム等の回収が容易になることによって、下水などの排水中に大量に含まれ、資源としての枯渇性が指摘されるリンを容易かつ効率良く回収でき、資源として低コストで再利用することができるとともに、当該リン酸マグネシウムアンモニア等の資源としての有効利用も可能になる。   In addition, by including alginate in the binder, the eluted magnesium ions are precipitated in the vicinity of the granulated product, that is, the granular phosphorus adsorbent, for example, as magnesium ammonium phosphate, and further adsorbed by the granular phosphorus. It becomes attached to the surface of the agent. Since ammonia nitrogen such as magnesium ammonium phosphate is also an active ingredient of fertilizer, it is possible to recover magnesium phosphate ammonia and the like relatively easily by including an alginate in the binder. By making it easy to recover magnesium ammonium phosphate, etc., phosphorus that is contained in a large amount in wastewater such as sewage and depleted as a resource can be recovered easily and efficiently. In addition to being able to be used, effective use as resources such as magnesium phosphate ammonia is also possible.

また、上述のように、アルギン酸塩は主に褐藻に含まれる多糖類の一種であり、天然由来の物質であるので、例えば結合剤中にアルギン酸塩を含む造粒した粒状リン吸着剤をリン吸着後にそのまま農地に散布しても、当該農地に悪影響を及ぼすことがない。   In addition, as described above, alginate is a kind of polysaccharide mainly contained in brown algae, and since it is a naturally derived substance, for example, it adsorbs a granulated granular phosphorus adsorbent containing alginate in a binder. Even if it is sprayed on the farmland as it is, it will not adversely affect the farmland.

結合剤中におけるアルギン酸塩の含有量は、結合剤中に含まれるリン吸着剤の量に依存するが、例えば結合剤100質量部に対して0.1質量部から1.0質量部とすることができる。アルギン酸塩の含有量が0.1質量部よりも少ないと、上述した作用効果を十分に奏することができない場合があり、アルギン酸塩の含有量が1.0質量部よりも多いと、結合剤中のリン吸着剤からのマグネシウムイオンの溶出抑制の効果が顕著になって、リン酸アンモニウムマグネシウム等の沈殿物を十分に得ることができず、排水中のリン吸着量、すなわち回収率が低下してしまう場合がある。   The content of alginate in the binder depends on the amount of the phosphorus adsorbent contained in the binder. For example, the content of alginate is 0.1 to 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the binder. Can do. If the alginate content is less than 0.1 parts by mass, the above-described effects may not be sufficiently achieved. If the alginate content is more than 1.0 parts by mass, The effect of suppressing the elution of magnesium ions from the phosphorus adsorbents in the water becomes remarkable, and precipitates such as ammonium magnesium phosphate cannot be obtained sufficiently, and the amount of phosphorus adsorbed in the wastewater, that is, the recovery rate decreases. May end up.

アルギン酸塩の種類は特に限定されるものではないが、比較的安価で入手が容易なアルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸カルシウム等を挙げることができる。   The type of alginate is not particularly limited, and examples thereof include sodium alginate, potassium alginate, calcium alginate and the like that are relatively inexpensive and easily available.

アルギン酸塩を結合剤中に含有させるには、造粒物である粒状リン吸着剤を製造するに際に、アルギン酸塩を天然高分子多糖類、水及びリン吸着剤と混合して100℃以上に加熱して溶解し、その後冷却して固化させる。   In order to contain the alginate in the binder, the alginate is mixed with the natural polymer polysaccharide, water and the phosphorus adsorbent at 100 ° C. or higher when producing the granular phosphorus adsorbent which is a granulated product. Heat to dissolve, then cool to solidify.

本実施形態の結合剤は無機物粒子を含むことができる。この場合、結合剤中に異相界面が形成されることになるので、当該異相界面においてリン酸アンモニウムマグネシウム等のリン化合物が析出し易くなる。   The binder of this embodiment can include inorganic particles. In this case, since a heterophasic interface is formed in the binder, a phosphorous compound such as ammonium magnesium phosphate is likely to precipitate at the heterophasic interface.

したがって、上述したアルギン酸塩の場合と同様に、結合剤中に無機物粒子を含まない場合は、得られた粒状リン吸着剤を排水中に浸漬した場合において、粒状リン吸着剤中の層状複水酸化物からなる粒子状リン吸着剤からのマグネシウムイオンの溶出量が多くなりすぎて、粒子状(粉末状)リン吸着剤が分解して溶解してしまい、最早リン吸着剤としての機能を奏することができなくなってしまう場合がある。しかしながら、結合剤中に無機物粒子を含むことにより、上述のように異相界面が形成され、排水中に溶出するマグネシウムイオンの量が制限されるので、粒子状(粉末状)リン吸着剤の分解及び溶解を抑制し、リン吸着剤としての機能を損なうことがない。   Therefore, as in the case of the alginate described above, when inorganic particles are not included in the binder, the layered double hydroxide in the granular phosphorus adsorbent is obtained when the obtained granular phosphorus adsorbent is immersed in waste water. The amount of elution of magnesium ions from the particulate phosphorus adsorbent made of the material becomes too large, and the particulate (powder) phosphorus adsorbent decomposes and dissolves, so that it can function as a phosphorus adsorbent. It may not be possible. However, by including inorganic particles in the binder, a heterogeneous interface is formed as described above, and the amount of magnesium ions eluted in the waste water is limited. Therefore, decomposition of the particulate (powder) phosphorus adsorbent and Dissolution is suppressed and the function as a phosphorus adsorbent is not impaired.

また、結合剤中に無機物粒子を含むことによって、溶出したマグネシウムイオンは、造粒物、すなわち粒状リン吸着剤の周囲に例えばリン酸マグネシウムアンモニウム等として近在して沈殿し、さらには表面に付着するようになる。リン酸マグネシウムアンモニウム等のアンモニア性窒素も肥料の有効成分であるので、粒状リン吸着剤がリン酸マグネシウムアンモニア等を含むことに加えて、排水中のリン酸マグネシウムアンモニウム等の回収も容易になるので、当該リン酸マグネシウムアンモニア等の資源としての有効利用も可能になる。   In addition, by including inorganic particles in the binder, the eluted magnesium ions precipitate in the vicinity of the granulated product, that is, the particulate phosphorus adsorbent, for example, as magnesium ammonium phosphate, and adhere to the surface. To come. Ammonia nitrogen such as magnesium ammonium phosphate is also an active ingredient of fertilizer, so in addition to the particulate phosphorus adsorbent containing magnesium ammonium phosphate etc., it is also easy to recover magnesium ammonium phosphate etc. in the waste water. In addition, effective utilization as resources such as magnesium phosphate ammonia is also possible.

すなわち、下水などの排水中に大量に含まれ、資源としての枯渇性が指摘されるリンを容易かつ効率良く回収でき、資源として低コストで再利用することができるとともに、アンモニア性窒素等の追加の資源の有効活用も行うことができる。   In other words, phosphorus that is contained in a large amount in wastewater such as sewage and is depleted as a resource can be recovered easily and efficiently, and can be reused as a resource at low cost. It is also possible to effectively use these resources.

上記作用効果を顕著に奏するためには、無機物粒子の大きさを粒状リン吸着剤に含まれる粒子状(粉末状)のリン吸着剤と同等の大きさ、例えば1μm〜1000μmの大きさとすることが好ましい。   In order to achieve the above-described effects, the size of the inorganic particles is set to the same size as the particulate (powder) phosphorus adsorbent contained in the granular phosphorus adsorbent, for example, 1 μm to 1000 μm. preferable.

また、結合剤中における無機物粒子の含有量は、結合剤中に含まれるリン吸着剤の量に依存するが、例えば結合剤100質量部に対して10質量部から100質量部とすることができる。無機物粒子の含有量が10質量部よりも少ないと、上述した作用効果を十分に奏することができない場合があり、無機物粒子の含有量が100質量部よりも多いと、結合剤中のリン吸着剤からのマグネシウムイオンの溶出抑制の効果が顕著になって、リン酸アンモニウムマグネシウム等の沈殿物を十分に得ることができず、排水中のリン吸着量、すなわち回収率が低下してしまう場合がある。   Moreover, although content of the inorganic particle in a binder is dependent on the quantity of the phosphorus adsorption agent contained in a binder, it can be 10 mass parts to 100 mass parts with respect to 100 mass parts of binders, for example. . When the content of the inorganic particles is less than 10 parts by mass, the above-described effects may not be sufficiently achieved. When the content of the inorganic particles is more than 100 parts by mass, the phosphorus adsorbent in the binder. In this case, the elution suppression effect of magnesium ions from the water becomes remarkable, and precipitates such as ammonium magnesium phosphate cannot be obtained sufficiently, and the phosphorus adsorption amount in the waste water, that is, the recovery rate may be reduced. .

無機物粒子としては、例えば充填材として用いられている汎用のものを用いることができる。具体的には、炭酸カルシウム、アルミナ、タルク、カオリンクレー、マイカ、シリカ等を用いることができる。   As the inorganic particles, for example, general-purpose particles used as a filler can be used. Specifically, calcium carbonate, alumina, talc, kaolin clay, mica, silica and the like can be used.

無機物粒子を結合剤中に含有させるには、造粒物である粒状リン吸着剤を製造するに際に、無機物粒子を天然高分子多糖類、水及びリン吸着剤、必要に応じてアルギン酸塩と混合して100℃以上に加熱して溶解し、その後冷却して固化させる。   In order to contain the inorganic particles in the binder, when producing the granular phosphorus adsorbent as a granulated product, the inorganic particles are mixed with natural polymer polysaccharide, water and phosphorus adsorbent, and if necessary, an alginate. Mix and heat to 100 ° C. or higher to dissolve, then cool to solidify.

なお、上述した無機物粒子は、例示したようにカルシウムやマグネシウムなどの肥料成分を含むので、結合剤中に無機物粒子を含む造粒した粒状リン吸着剤をリン吸着後にそのまま農地に散布しても、当該農地に悪影響を及ぼすことがなく、さらに吸着したリンと同様に肥料としての作用効果を示すようになる。   In addition, since the inorganic particles described above include fertilizer components such as calcium and magnesium as illustrated, even if the granulated granular phosphorus adsorbent containing inorganic particles in the binder is directly sprayed on the farmland after phosphorus adsorption, It does not adversely affect the farmland, and also exhibits the effect as a fertilizer like the adsorbed phosphorus.

本実施形態の結合剤中には空孔を形成することができる。この場合、結合剤中の空孔の割合を制御することによって、造粒物、すなわち粒状リン吸着剤の密度を調整することができる。すなわち、空孔の割合を少なくすると、粒状リン吸着剤の密度が増大し、比重が高くなるので沈降性が高くなり、粒状リン吸着剤を排水中から重力分離等によって回収することができる。一方、空孔の割合を多くすると、粒状リン吸着剤の密度が減少し、比重が小さくなるので、例えば粒状リン吸着剤を排水中に投入した場合に当該排水との接触効率を高めることができ、粒状リン吸着剤を浮上分離等によって回収することができるようになる。   Voids can be formed in the binder of this embodiment. In this case, the density of the granulated product, that is, the granular phosphorus adsorbent can be adjusted by controlling the ratio of the pores in the binder. That is, when the ratio of the pores is reduced, the density of the granular phosphorus adsorbent increases and the specific gravity increases, so that the sedimentation property increases, and the granular phosphorus adsorbent can be recovered from the wastewater by gravity separation or the like. On the other hand, increasing the proportion of pores decreases the density of the granular phosphorus adsorbent and reduces the specific gravity. For example, when the granular phosphorus adsorbent is put into wastewater, the contact efficiency with the wastewater can be increased. The granular phosphorus adsorbent can be recovered by floating separation or the like.

結合剤中に空孔を形成するためには、造粒物である粒状リン吸着剤を製造するに際に、所定の発砲剤を、天然高分子多糖類、水及びリン吸着剤、必要に応じてアルギン酸塩、無機物粒子と混合して100℃以上に加熱して溶解し、その後冷却して固化させ、さらに発泡処理を行う。   In order to form pores in the binder, when producing a granular phosphorus adsorbent that is a granulated product, a predetermined foaming agent is added to the natural polymer polysaccharide, water and phosphorus adsorbent, if necessary. Then, it is mixed with alginate and inorganic particles and heated to 100 ° C. or higher to dissolve, then cooled and solidified, and further subjected to foaming treatment.

発泡剤に求められる性質として、天然高分子多糖類の溶解及び固化の過程では分解せず、その後で実施する発泡処理工程において、気泡を形成する必要がある、また、発泡処理において、リン吸着剤及び天然高分子多糖類(ヒドロゲル)が分解、変質を起こさないことが求められる。   As a property required for the foaming agent, it does not decompose in the process of dissolution and solidification of the natural polymer polysaccharide, and it is necessary to form bubbles in the foaming treatment process to be performed later. In addition, it is required that the natural polymer polysaccharide (hydrogel) does not decompose or deteriorate.

例えば、天然高分子多糖類としての寒天は、200℃を超えると分子鎖の切断が発生することが懸念される。そのため、発泡剤としては分解温度が120℃〜200℃の範囲にあるものを適用することが好ましい。例えば、p,p'-オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドなどの有機系発泡剤や炭酸水素ナトリウムなどの無機系発泡剤を使用することができる。   For example, when agar as a natural polymer polysaccharide exceeds 200 ° C., there is a concern that molecular chains are broken. Therefore, it is preferable to apply a foaming agent having a decomposition temperature in the range of 120 ° C to 200 ° C. For example, an organic foaming agent such as p, p′-oxybisbenzenesulfonylhydrazide or an inorganic foaming agent such as sodium hydrogen carbonate can be used.

(実施例1)
原料として、硝酸マグネシウムと硝酸鉄(III)とがMg:Fe=4:1(原子比)となるように純水に混合し、NaOH溶液で溶液がpH=12になるように調整しながら温度65℃で攪拌しながら溶解させて、最終的に400mLの溶液を得た。次に、溶液を65℃に保ちながら数時間保持した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、65℃〜80℃で数時間乾燥して供試体1とした。
Example 1
As raw materials, magnesium nitrate and iron (III) nitrate are mixed with pure water so that Mg: Fe = 4: 1 (atomic ratio), and the temperature is adjusted while adjusting the solution to pH = 12 with NaOH solution. It was dissolved with stirring at 65 ° C. to finally obtain 400 mL of solution. Next, a precipitate was formed which was kept for several hours while keeping the solution at 65 ° C. Finally, the generated precipitate was separated by filtration, washed, and dried at 65 ° C. to 80 ° C. for several hours to obtain Specimen 1.

供試体1は、マグネシウムと鉄の複合金属水酸化物であることをICP分析により確認した。また、この複合金属水酸化物が層状構造であることをX線回析法により確認した。さらに、供試体1の平均粒子径が1μm〜100μmであることを株式会社島津製作所製のSALD−DS21型測定装置(商品名)により測定した。   Specimen 1 was confirmed by ICP analysis to be a composite metal hydroxide of magnesium and iron. The composite metal hydroxide was confirmed to have a layered structure by an X-ray diffraction method. Furthermore, it was measured with the SALD-DS21 type | mold measuring apparatus (brand name) by Shimadzu Corporation that the average particle diameter of the test body 1 is 1 micrometer-100 micrometers.

次いで、上述のようにして得た供試体1の0.5g及び寒天0.034g、水3gをオートクレーブ内で混合し、120℃、10分加熱することにより、寒天を完全に溶解させ、後に冷却することにより、寒天のヒドロゲル中に供試体1が分散した供試体2を得た。   Next, 0.5 g of Specimen 1 obtained as described above, 0.034 g of agar, and 3 g of water were mixed in an autoclave and heated at 120 ° C. for 10 minutes to completely dissolve the agar. By doing this, the specimen 2 in which the specimen 1 was dispersed in the agar hydrogel was obtained.

なお、供試体1の分散は、供試体2を切断し、その切断面をSEM観察することによって観察した。したがって、供試体2は、寒天を結合剤とし、当該結合剤中に層状の複合金属水酸化物の粒子が分散した粒状の造粒物であることが確認された。また、供試体2の平均粒子径が2mmであることを株式会社島津製作所製のSALD−DS21型測定装置(商品名)により測定した。   The dispersion of the specimen 1 was observed by cutting the specimen 2 and observing the cut surface with an SEM. Therefore, it was confirmed that the specimen 2 was a granular granulated product in which agar was used as a binder and layered composite metal hydroxide particles were dispersed in the binder. Moreover, it measured with the SALD-DS21 type | mold measuring apparatus (brand name) by Shimadzu Corporation that the average particle diameter of the specimen 2 was 2 mm.

一方、リン酸イオン濃度が180mg/L、アンモニウムイオン濃度が640mg/L、炭酸イオン濃度が3000mg/L、マグネシウムイオン濃度が24mg/Lとなるように調整された水溶液を排水模擬液として準備した。この排水模擬液1Lに100mgの供試体1及び供試体2を投入し、24時間混合攪拌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、上澄み液中のリン酸イオン濃度を定量分析し、リン吸着量を算出した。   On the other hand, an aqueous solution adjusted to have a phosphate ion concentration of 180 mg / L, an ammonium ion concentration of 640 mg / L, a carbonate ion concentration of 3000 mg / L, and a magnesium ion concentration of 24 mg / L was prepared as a drainage simulation liquid. 100 mg of Specimen 1 and Specimen 2 were added to 1 L of this drainage simulation liquid, and mixed and stirred for 24 hours for water purification treatment. After the treatment, the specimen and the supernatant were separated by filtration, the phosphate ion concentration in the supernatant was quantitatively analyzed, and the phosphorus adsorption amount was calculated.

その結果、供試体1(造粒していない粒子状(粉末状)の吸着剤)のリン吸着量は80mg−P/gであり、供試体2(造粒後のいわゆる粒状リン吸着剤)のリン吸着量は84mg−P/gであった。すなわち、リン吸着剤の造粒前後において、リンの吸着能はほぼ同一であり、供試体1(粒子状(粉末状)の吸着剤)は、リン吸着能を低下させることなく、寒天を結合剤として造粒可能であることが判明した。   As a result, the phosphorus adsorption amount of the specimen 1 (particulate (powder) adsorbent not granulated) is 80 mg-P / g, and the specimen 2 (so-called granular phosphorus adsorbent after granulation) The phosphorus adsorption amount was 84 mg-P / g. That is, the phosphorus adsorption capacity is almost the same before and after the granulation of the phosphorus adsorbent, and the specimen 1 (particulate (powdered) adsorbent) binds the agar to the binder without reducing the phosphorus adsorption capacity. It was found that it can be granulated.

このことから、造粒することにより粒子径を増大させ、取り扱いを容易にした粒状リン吸着剤は、ハンドリングが容易であり、資源としての枯渇性が指摘されるリンを容易かつ効率良く回収するとともに、資源として低コストで再利用できることが分かる。   From this, the granular phosphorus adsorbent with increased particle size by granulation and easy handling is easy to handle and easily and efficiently recovers phosphorus that is pointed out as a resource depletion. It can be seen that it can be reused as a resource at low cost.

(実施例2)
実施例1と同様にして供試体1を得、その後、供試体1の0.5g及び寒天0.034g、アルギン酸ナトリウム0.019g及び水3gをオートクレーブ内で混合し、120℃、10分加熱することにより、寒天を完全に溶解させ、後に冷却することにより、寒天のヒドロゲル中に供試体1が分散した供試体3を得た。
(Example 2)
Specimen 1 was obtained in the same manner as in Example 1. Thereafter, 0.5 g of specimen 1, 0.034 g of agar, 0.019 g of sodium alginate and 3 g of water were mixed in an autoclave and heated at 120 ° C. for 10 minutes. Thus, the specimen 3 in which the specimen 1 was dispersed in the agar hydrogel was obtained by completely dissolving the agar and cooling it later.

なお、供試体1の分散は、供試体3を切断し、その切断面をSEM観察することによって観察した。したがって、供試体2は、寒天を結合剤とし、当該結合剤中に層状の複合金属水酸化物の粒子が分散した粒状の造粒物であることが確認された。また、供試体3の平均粒子径が2mmであることを株式会社島津製作所製のSALD−DS21型測定装置(商品名)により測定した。   The dispersion of the specimen 1 was observed by cutting the specimen 3 and observing the cut surface with an SEM. Therefore, it was confirmed that the specimen 2 was a granular granulated product in which agar was used as a binder and layered composite metal hydroxide particles were dispersed in the binder. Moreover, it measured with the SALD-DS21 type | mold measuring apparatus (brand name) by Shimadzu Corporation that the average particle diameter of the specimen 3 was 2 mm.

上述のようにして得た供試体3を、実施例1と同じ模擬液中に同条件下で投入し、実施例1と同様にしてリン吸着量を測定したところ、供試体2と同様に、単位重量当たり80mg−P/gのリンを吸着しており、供試体1と同等の高いリン吸着性能を示すことが判明した。したがって、寒天を結合剤として用いて造粒した場合においても、リン吸着能を劣化させないことが判明した。   The specimen 3 obtained as described above was put in the same simulated solution as in Example 1 under the same conditions, and the phosphorus adsorption amount was measured in the same manner as in Example 1. As in the specimen 2, It was found that 80 mg-P / g of phosphorus was adsorbed per unit weight and showed high phosphorus adsorption performance equivalent to that of Specimen 1. Therefore, it was found that even when agar is granulated using a binder, the phosphorus adsorption ability is not deteriorated.

このことから、造粒することにより粒子径を増大させ、取り扱いを容易にした粒状リン吸着剤は、ハンドリングが容易であり、資源としての枯渇性が指摘されるリンを容易かつ効率良く回収するとともに、資源として低コストで再利用できることが分かる。   From this, the granular phosphorus adsorbent with increased particle size by granulation and easy handling is easy to handle and easily and efficiently recovers phosphorus that is pointed out as a resource depletion. It can be seen that it can be reused as a resource at low cost.

また、模擬液中に投入した後の供試体3の組成について再度ICP分析したところ、供試体2に比較して窒素に関するピーク強度が2倍となっていることが判明した。したがって、供試体3では、資源としての枯渇性が指摘されるリンを容易かつ効率良く回収でき、資源として低コストで再利用することができるとともに、リン酸マグネシウムアンモニア等のアンモニア性窒素の資源としての有効利用も可能であることが分かる。   Further, when the ICP analysis was performed again on the composition of the specimen 3 after being put into the simulated liquid, it was found that the peak intensity related to nitrogen was doubled compared to the specimen 2. Therefore, the specimen 3 can easily and efficiently recover phosphorus, which is pointed out as a resource, and can be reused as a resource at low cost, and as a resource of ammonia nitrogen such as magnesium phosphate ammonium. It can be seen that effective use of can also be achieved.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment was posted as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

Claims (7)

マグネシウムイオンおよび鉄イオンを含み、ハイドロタルサイト様構造を呈する層状複水酸化物からなる複数のリン吸着剤粒子と、
前記複数のリン吸着剤粒子が分散した天然高分子多糖類からなる結合剤とを具え、
前記複数のリン吸着剤粒子は前記結合剤によって造粒されていることを特徴とする、粒状リン吸着剤。
A plurality of phosphorus adsorbent particles comprising a layered double hydroxide containing magnesium ions and iron ions and exhibiting a hydrotalcite-like structure;
A binder comprising a natural polymer polysaccharide in which the plurality of phosphorus adsorbent particles are dispersed,
The particulate phosphorus adsorbent, wherein the plurality of phosphorus adsorbent particles are granulated by the binder.
前記層状複水酸化物は、一般式、
[Mg2+ 1−xFe3+ (OH)](Anx/n・yH
(0.05≦x≦0.34、0.5≦m≦3.4であり、An-はn価の陰イオン、yは自然数)で表わされることを特徴とする、請求項1に記載の粒状リン吸着剤。
The layered double hydroxide has the general formula:
[Mg 2+ 1-x Fe 3+ x (OH) m ] (An ) x / n · yH 2 O
2. It is represented by (0.05 ≦ x ≦ 0.34, 0.5 ≦ m ≦ 3.4, An is an n-valent anion, and y is a natural number). Granular phosphorus adsorbent.
前記層状複水酸化物の表面に、マグネシウムイオン及び鉄イオンの少なくとも一方が付着していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の粒状リン吸着剤。   The granular phosphorus adsorbent according to claim 1 or 2, wherein at least one of magnesium ions and iron ions adheres to the surface of the layered double hydroxide. 前記天然高分子多糖類は寒天であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の粒状リン吸着剤。   The granular phosphorus adsorbent according to any one of claims 1 to 3, wherein the natural polymer polysaccharide is agar. 前記結合剤中に分散したアルギン酸塩を具えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一に記載の粒状リン吸着剤。   The granular phosphorus adsorbent according to any one of claims 1 to 4, further comprising an alginate dispersed in the binder. 前記結合剤中に分散した無機物粒子を具えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の粒状リン吸着剤。   The granular phosphorus adsorbent according to any one of claims 1 to 5, further comprising inorganic particles dispersed in the binder. 前記結合剤の内部に空孔が形成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載の粒状リン吸着剤。   The particulate phosphorus adsorbent according to any one of claims 1 to 6, wherein pores are formed inside the binder.
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