JP2014095108A - めっき廃液の処理装置、及びリン酸含有肥料溶液の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】めっき廃液を実用的かつ効率的に処理することができるめっき廃液の処理装置、及びリン酸含有肥料溶液の製造方法の提供。
【解決手段】無電解ニッケルめっき廃液からニッケルイオンを除去して得られたニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化すると共に、ニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる有機物成分を分解するめっき廃液の処理装置10において、オゾンを発生させるオゾン発生装置4と、このオゾン発生装置4から供給されたオゾンをマイクロバブル5aとしてニッケルイオン除去めっき廃液1中に発生させるマイクロバブル発生機5と、このマイクロバブル発生機5によってマイクロバブル5aを発生させたニッケルイオン除去めっき廃液1に対して電解酸化を行う電解酸化手段6とを備えた。
【選択図】図1
【解決手段】無電解ニッケルめっき廃液からニッケルイオンを除去して得られたニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化すると共に、ニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる有機物成分を分解するめっき廃液の処理装置10において、オゾンを発生させるオゾン発生装置4と、このオゾン発生装置4から供給されたオゾンをマイクロバブル5aとしてニッケルイオン除去めっき廃液1中に発生させるマイクロバブル発生機5と、このマイクロバブル発生機5によってマイクロバブル5aを発生させたニッケルイオン除去めっき廃液1に対して電解酸化を行う電解酸化手段6とを備えた。
【選択図】図1
Description
本発明は、めっき廃液を処理するめっき廃液の処理装置、及びめっき廃液を処理して得られるリン酸含有肥料溶液の製造方法に関する。
従来より、被めっき物に金属被膜を析出させるめっきとして、例えば被めっき物をニッケル溶液(Ni2+)中に浸して表面にニッケル皮膜(Ni)を被覆させる無電解ニッケルめっきが知られている。この無電解ニッケルめっき溶液には、硫酸ニッケル(NiSO4)等のニッケル源と共に、ニッケルを還元させるための次亜リン酸塩、さらに安定性付与等のためにいくつかの有機物が含まれている。無電解ニッケルめっき溶液はニッケルの析出により液組成が次第に変動し、ニッケル溶液中に亜リン酸イオン(HPO3 2−)や硫酸イオン(SO4 2−)が蓄積するため、被めっき物に対してめっきを十分に行うことができなくなる。
これを防止するためにニッケルめっき溶液中に成分追加が行われるが、最初に投入したニッケル源の規定倍数分使用後には、ニッケルめっき溶液は廃液として排出される。この排出される無電解ニッケルめっき廃液には、浴組成に由来する次亜リン酸イオン(HPO2 2−)、亜リン酸イオン、リン酸イオン(HPO4 2−)、いくつかの有機物成分、及びニッケルイオン等が含まれている。
このような無電解ニッケルめっき廃液の含有成分のうち排水中のニッケル成分はレアメタルであるので、社会的にも資源リサイクルが期待されている。また、無電解ニッケルめっき廃液の含有成分のうちリン成分は、環境における富栄養化の防止の見地から排出基準が設定されているが、分離回収することでリン酸肥料もしくはその原料として再利用することができる。
一方、無電解ニッケルめっき廃液の含有成分のうち有機物成分は分解しにくく、排水中においてCOD、BOD値を上昇させヘドロを形成する原因となる。そのため、無電解ニッケルめっき廃液中に含まれるこれらの成分をそれぞれ分離してニッケル及びリン酸を適切に回収することにより、資源として再利用すると同時に、有機物成分を分解して排水処理施設への負荷を軽減する工業技術が望まれていた。
しかしながら、無電解ニッケルめっき廃液にはリン酸イオンの他に次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンが含まれているので、無電解ニッケルめっき廃液からリン酸肥料として回収するためにはこれらの次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化してリン酸イオンとする必要がある。
そこで、このようなめっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化して処理するめっき廃液の酸化処理方法の従来技術の1つとして、例えば特許文献1に示す廃めっき液の電解酸化処理方法が提案されている。また、めっき廃液の酸化処理方法の他の従来技術の1つとして、例えば特許文献2に示すめっき廃液の処理方法が提案されている。
さらに、めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化して処理するものではないが、廃液の処理に用いられる従来技術の1つとして、例えば特許文献3に示す水中金属の酸化方法が知られている。また、排水の処理に用いられる他の従来技術の1つとして、例えば特許文献4に示す排水処理装置が知られている。
しかしながら、特許文献1に開示された従来技術の廃めっき液の電解酸化処理方法は、亜リン酸イオンを含むめっき廃液を、アノード電位を亜リン酸イオンの酸化電位と非酸化電位との間を交互に変動させながら電解酸化するようにしているが、実用的かつ工業的規模を想定して例えば500L処理槽及び5A/dm2のときの電流値は1000〜5000Aと推定され、大電流を反転させるための大掛かりな装置が必要となる。また、特許文献1に開示された方法では、COD成分であるカルボキシル基を主とした有機酸の分解に対してほとんど効果がないため、COD成分を分解することができず、そのため実際にはCOD成分がアノード表面において電解酸化を阻害する形となり、めっき廃液に含まれる全ての亜リン酸イオンをリン酸イオンにするためには時間が長く掛かり、効率良い酸化を目的としているものの実用的とはいえない。
また、特許文献2に開示された従来技術のめっき廃液の処理方法は、光触媒を担持した半導体無機粒子をめっき廃液中に投入して光を照射し、亜リン酸イオンをリン酸塩として除去するようにしているので、特に廃液を希釈しなければ照射した光が溶液中に浸透し難く、処理する時間が長く掛かり、効率が悪いという欠点がある。さらに、光照射で処理に必要なエネルギーを得るためにはUVが望ましいが、UV照射には大きな電力が必要になる反面、ランプ寿命が短いという欠点がある。
さらに、特許文献3に開示された従来技術の水中金属の酸化方法は、水中に含まれる金属イオンの酸化処理を促進するために廃液中に発生させた微細気泡を用いて廃液を処理しているが、この微細気泡は単に空気の気泡であり羽根車による撹拌で生じる程度の微細な気泡であるので、めっき廃液を処理する際にこの空気の微細気泡をめっき廃液中に発生させるだけでは、めっき廃液に含まれる金属イオンを酸化できても次亜リン酸イオンや亜リン酸イオンを十分に酸化できない虞がある。
また、特許文献4に開示された従来技術の排水処理装置は、排水中でプラズマ放電を起こしてオゾン(O3)を発生させることにより、排水に含まれる有機物を酸化するようにしているが、微細気泡ではないためオゾンに接触する表面積が限られてしまい高い効果は得られない。また、オゾンを用いて積極的にめっき廃液に含まれる次亜リン酸イオンや亜リン酸イオンを酸化することについてまでは開示されておらず、そのままの形でめっき廃液の処理に適用しても満足できる効果が得られないことが懸念されている。
このように、特許文献1〜4に開示された従来技術は、次亜リン酸イオンや亜リン酸イオンを少なくとも含んでいるめっき廃液の処理に対する実用面での使用に適していない。特に、無電解ニッケルめっき廃液には、上述したように次亜リン酸イオン、亜リン酸イオン、複数の有機物成分、キレート剤、及びそれらのニッケル錯体が高濃度で含まれており、これらを総合的に効率良く処理できる工業的な技術は未だ知られていない。
例えば、仮に無電解ニッケルめっき廃液にカルシウム塩を添加してリン酸イオンを亜リン酸カルシウム塩の形で沈殿させて分離する方法も考えられるが、この方法では生成したリン酸塩にニッケルが含まれるので、それぞれの材料の単離という点で好ましくない。また、無電解ニッケルめっき廃液にシュウ酸((COOH)2)を用いてニッケルだけを選択的に沈殿させようとしても、キレート剤が安定な錯体を形成しているので、ニッケルが分離しきれないことがある。さらに、リン酸回収の使用用途として、例えば肥料を考慮した場合には、無電解ニッケルめっき廃液を処理して得られるリン酸濃縮物液中にナトリウムイオン(Na+)や塩化物イオン(Cl−)等の肥料としての使用に邪魔になるものを含まないようにする必要がある。
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、めっき廃液を実用的かつ効率的に処理することができるめっき廃液の処理装置、及びリン酸含有肥料溶液の製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明のめっき廃液の処理装置は、めっき廃液から金属イオンを除去して得られた金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化すると共に、前記金属イオン除去めっき廃液に含まれる有機物成分を分解するめっき廃液の処理装置において、オゾンを供給するオゾン供給手段と、このオゾン供給手段によって供給された前記オゾンを微細な泡として前記金属イオン除去めっき廃液中に発生させる微細泡発生手段と、この微細泡発生手段によって前記微細な泡を発生させた前記金属イオン除去めっき廃液に対して電解酸化を行う電解酸化手段と、を備えたことを特徴としている。
このように構成した本発明は、オゾン供給手段と微細泡発生手段で金属イオン除去めっき廃液中にオゾンを微細な泡として発生させることにより、光触媒や光照射を利用せずに、酸化力の強いオゾンを金属イオン除去めっき廃液に取り入れて有機成分の分解及び次亜リン酸イオンと亜リン酸イオンの酸化に用いているので、処理時間を短縮することができる。さらに、オゾンによる酸化力を利用することに加え、電解酸化手段によって金属イオン除去めっき廃液に対して電解酸化を行うことにより、金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオンや亜リン酸イオンを効率良く酸化することができる。これにより、めっき廃液を実用的かつ効率的に処理することができる。
また、本発明に係るめっき廃液の処理装置は、前記発明において、前記微細な泡はマイクロバブルから成ることを特徴としている。このように構成すると、微細泡発生手段によって発生させる微細な泡をマイクロバブルまで細かくすることにより、微細な泡を形成する空気の表面積を増やすことができるので、この空気中のオゾンが金属イオン除去めっき廃液に接触する接触面積を拡大させることができる。これにより、金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンの酸化を促進できるので、めっき廃液の処理を速めることができる。
また、本発明のリン酸含有肥料溶液の製造方法は、めっき廃液から金属イオンを除去して得られた金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化すると共に、前記金属イオン除去めっき廃液に含まれる有機物成分を分解してリン酸含有肥料溶液を製造するリン酸含有肥料溶液の製造方法において、オゾンの微細な泡を前記金属イオン除去めっき廃液中に発生させて電解酸化を行うことを特徴としている。
このように構成した本発明は、酸化力の強いオゾンを金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンの酸化に利用し、さらに金属イオン除去めっき廃液に対して電解酸化を行うことにより、金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオンや亜リン酸イオンを迅速かつ十分に酸化してめっき廃液を処理することができる。よって、肥料としての使用に余分なイオンが金属イオン除去めっき廃液に添加されないので、電解酸化が行われた金属イオン除去めっき廃液を良質なリン酸含有肥料溶液として用いることができる。このように、めっき廃液を実用的かつ効率的に処理することができる。
また、本発明に係るリン酸含有肥料溶液の製造方法は、前記発明において、前記電解酸化は、前記金属イオン除去めっき廃液中に前記微細な泡を発生させた状態で行われることを特徴としている。このように構成すると、金属イオン除去めっき廃液に対して、微細な泡に含まれるオゾンによる酸化と電解酸化を同時に行えるので、めっき廃液を迅速に処理することができる。これにより、リン酸含有肥料溶液の製造時間を短縮できるので、リン酸含有肥料溶液の製造効率を高めることができる。
また、本発明に係るリン酸含有肥料溶液の製造方法は、前記発明において、前記微細な泡はマイクロバブルから成ることを特徴としている。このように構成すると、オゾンの微細な泡をマイクロバブルまで細かくすることにより、微細な泡を形成する空気の表面積を増やすことができるので、この空気中のオゾンが金属イオン除去めっき廃液に接触する接触面積を拡大させることができる。これにより、有機物成分を分解すると共に金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンの酸化を促進できるので、めっき廃液の処理を速めてリン酸含有肥料溶液を迅速に製造することができる。
本発明によれば、金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを迅速にリン酸イオンに酸化することができる。これにより、めっき廃液を実用的かつ効率的に処理できるので、従来よりもめっき廃液の処理により適した技術を提供することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明に係るめっき廃液の処理装置、及びリン酸含有肥料溶液の製造方法を実施するための形態を図に基づいて説明する。
図1に示すように、本発明に係るめっき廃液の処理装置の一実施形態である処理装置10は、めっき廃液として例えば無電解ニッケルめっき廃液の処理に用いられる。この無電解ニッケルめっき廃液には、次亜リン酸イオン(HPO2 2−)、亜リン酸イオン(HPO3 2−)、リン酸イオン(HPO4 2−)、金属イオンとして例えばニッケルイオン(Ni2+)、及びその他有機物成分として例えばクエン酸ナトリウム(Na3C6H5O7)、リンゴ酸(C4H6O5)等、コハク酸(C4H6O4)等のカルボキシル基(−COOH)を有する有機酸が含まれている。
処理装置10は、例えば無電解ニッケルめっき廃液からニッケルイオンを除去して得られたニッケルイオン除去めっき廃液1を処理する酸化槽2を備えており、この酸化槽2内のニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化すると共に、ニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれるその他有機物成分を分解するようにしている。
具体的には、処理装置10は、オゾンを供給するオゾン供給手段7を備えており、このオゾン供給手段7は、例えば大気から濃度85〜95%(体積比)程度の酸素を作成する酸素濃縮機(例えば株式会社CSP LFY−I−3L)3と、この酸素濃縮機3によって濃縮されて作成された酸素をオゾンに変換するオゾン発生装置(例えばアクエア株式会社製 OS1000)4とから構成されている。このオゾン発生装置4は、直列に配列された2つのオゾン発生機4a,4bから成っている。
また、処理装置10は、酸化槽2内のニッケルイオン除去めっき廃液1を撹拌する撹拌手段と、オゾン発生装置4によってオゾンが発生して供給されたオゾンを微細な泡としてニッケルイオン除去めっき廃液1内に発生させる微細泡発生手段とを備えている。撹拌手段は、例えばニッケルイオン除去めっき廃液1を循環させる揚水ポンプ(図示せず)から成っており、微細泡発生手段は、例えば微細な泡としてマイクロバブル5aをニッケルイオン除去めっき廃液1中に発生させるマイクロバブル発生機(例えば株式会社アスプ製 ASK3型)5から成っている。
そして、処理装置10は、マイクロバブル発生機5によってマイクロバブル5aが発生したニッケルイオン除去めっき廃液1に対して電解酸化を行う電解酸化手段6と、この電解酸化手段6によって電解酸化が行われている間、ニッケルイオン除去めっき廃液1の温度を管理する冷却装置(チラー)(例えばトーマス科学器械株式会社 TRL−107NH)2aとを備えている。
ここで、微細な泡は、例えばニッケルイオン除去めっき廃液1をスターラー(例えばIKAジャパン株式会社 RCTベーシックIKAMAG)等で撹拌して生じる程度の大きさよりも小さい大きさの泡であり、マイクロバブル5aは、例えば直径が50μm以下の大きさの泡であるが、10μm付近に気泡分布のピークがあり、気泡個数は数千個/mL以上であることが望ましい。
次に、上記処理装置10を用いたリン酸含有肥料溶液の製造方法について説明する。
まず、前段階として無電解ニッケルめっき廃液からニッケルイオンをキレート樹脂等で予め取り除いた後、酸素濃縮機3によって大気から濃度85〜95%程度の酸素を作成する。次に、オゾン発生装置4が酸素濃縮機3で作成した酸素をオゾンに変換し、揚水ポンプによって酸化槽2内のニッケルイオン除去めっき廃液1が循環されるのと同時に、変換されたオゾンがエジェクター効果によってマイクロバブル発生機5内に吸引される。
このとき、マイクロバブル発生機5は、内部における水の破砕力と負圧領域でのキャビテーション効果を利用することにより、吸引したオゾンを微細化してニッケルイオン除去めっき廃液1中でマイクロバブル5aを発生させる。発生したマイクロバブル5aは、ニッケルイオン除去めっき廃液1に高効率で溶解するので、マイクロバブル5aまで微細化されたオゾンによる酸化が可能になる。
具体的には、マイクロバブル5aの作成方法として、加圧減圧法(高圧下で気体を大量に溶解させ、減圧により再気泡化する手法)や気液せん断法(例えば毎秒400〜600回転の渦流を作って、この中に気体を巻き込み、ファン等により切断・粉砕させ発生させる手法)等が知られているが、本実施形態ではマイクロバブル発生機5によるマイクロバブル5aの作成方法として、例えば気液せん断法を採用している。
そして、マイクロバブル発生機5によってニッケルイオン除去めっき廃液1中で発生したマイクロバブル5aは、液中におけるオゾンを含む通常サイズの気泡が比較的短時間で液面まで上昇するのに対して、上述したように気泡体積が微細であるので、ニッケルイオン除去めっき廃液1中に長時間存在し続ける。例えば、液中における直径10μmの気泡は1分間に3mm程度しか上昇しない。
この間、オゾンを含むマイクロバブル5aは、オゾン自体が持つ高い酸化還元電位(E0=2.07V)による強力な直接酸化反応の他、ニッケルイオン除去めっき廃液1中の水に溶けたオゾンの一部が分解してフリーラジカル(OH)を形成することにより、これがニッケルイオン除去めっき廃液1中に存在する有機物と反応して酸化処理が行われる。
次に、電解酸化手段6は、マイクロバブル発生機5によってニッケルイオン除去めっき廃液1中にマイクロバブル5aを発生させた状態で、ニッケルイオン除去めっき廃液1に対して所定の時間、電解酸化を行う。
このとき、マイクロバブル発生機5によってニッケルイオン除去めっき廃液1中で発生したマイクロバブル5aは負に帯電しているので、オゾンを含むマイクロバブル5aは、電解処理槽である酸化槽2内の電場中においてアノード極側へ引き寄せられてアノード極界面へ移動することにより、アノード極面での電子引抜きによる酸化作用とアノード極界面へ移動した高濃度のオゾンを含むマイクロバブル5aによる酸化作用の相乗効果が働く。
ここで、従来の電解酸化は、アノード極面での電子引き抜きによる酸化作用の効果よりも、アノード極に酸素過電圧が小さい材料、例えば二酸化鉛(PbO2)を使用して、水の電気分解による酸素を積極的に発生させ、酸素が持つ酸化作用の効果を期待した処理が提案されていたが、この処理ではCOD成分であるカルボン酸等の有機物を効率良く分解することが困難であった。
そこで、本実施形態に係る電解酸化手段6による電解酸化は、アノード極に酸素過電圧が高い材料、例えば白金(Pt)膜で被覆したチタン(Ti)を使用して酸化還元電位を高め、アノード極面における直接的な電子引抜きによる有機物の分解効果を大きくすると共に、アノード極界面へ電気泳動されたオゾンを含むマイクロバブル5aによって酸化反応を促進させることにより、処理が効果的に行われている。このようにして、電解酸化手段6による電解酸化が完了すると、ニッケルイオン除去めっき廃液1から肥料として使用されるリン酸含有肥料溶液が得られる。
このように構成した本実施形態に係るめっき廃液の処理装置10、及びリン酸含有肥料溶液の製造方法によれば、無電解ニッケルめっき廃液からニッケルイオンを除去して得られたニッケルイオン除去めっき廃液1中に、オゾン発生装置4で発生させた酸化力の強いオゾンをマイクロバブル発生機5によって発生させた状態で、電解酸化手段6で電解酸化することにより、ニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる有機物成分を分解し、次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを迅速にリン酸イオンに酸化することができる。
さらに、リン酸含有肥料溶液の製造過程において肥料としての使用に余分なイオンがニッケルイオン除去めっき廃液1に添加されないので、電解酸化が行われたニッケルイオン除去めっき廃液1を良質なリン酸含有肥料溶液として用いることができる。しかも、ニッケルイオン除去めっき廃液1の処理に際して、無電解ニッケルめっき廃液を希釈する必要がないので、例えば希釈してから処理し、成分を得るためにまた濃縮するという無駄な処理を省くことができ、処理系が小型で済むという利点も得ることができる。このように、無電解ニッケルめっき廃液を実用的かつ効率的に処理できるので、無電解ニッケルめっき廃液の処理により適した技術を提供することができる。すなわち、無電解ニッケルめっき廃液を有効に利用することができると共に、その処理を容易に行うことができ、しかも処理系の小型化を実現することができる。
また、処理装置10及びリン酸含有肥料溶液の製造方法は、マイクロバブル発生機5は、オゾン発生装置4から吸引したオゾンを微細化してニッケルイオン除去めっき廃液1内で気泡径が細かなマイクロバブル5aを発生させるようにしているので、マイクロバブル5aに含まれるオゾンをニッケルイオン除去めっき廃液1に十分に接触させることができる。さらに、微細な泡であるマイクロバブル5aを内包するニッケルイオン除去めっき廃液1を撹拌によりアノード表面に循環させることにより、アノード電極界面の濃度勾配を崩すことができ、電解酸化を効率良く実施することができる。従って、ニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンの酸化を促進できるので、無電解ニッケルめっき廃液の処理を速めて迅速にリン酸含有肥料溶液を製造することができ、優れた効率性を実現することができる。
なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
次に、上記電解酸化手段6の電解酸化条件を定めて実施した実施例1、及びこの実施例1と比較する比較例1、2について説明する。
[実施例1]
本実施例1では、上述したリン酸含有肥料溶液の製造方法の製造工程を前提として、処理装置10の電解酸化手段6がニッケルイオン除去めっき廃液1に対して表1に示す電解酸化条件で電解酸化を行った。
本実施例1では、上述したリン酸含有肥料溶液の製造方法の製造工程を前提として、処理装置10の電解酸化手段6がニッケルイオン除去めっき廃液1に対して表1に示す電解酸化条件で電解酸化を行った。
[比較例1]
一方、比較例1では、上述したリン酸含有肥料溶液の製造方法の製造工程においてニッケルイオン除去めっき廃液1に対して、電解酸化を行わずにオゾンによる酸化のみを行った。
一方、比較例1では、上述したリン酸含有肥料溶液の製造方法の製造工程においてニッケルイオン除去めっき廃液1に対して、電解酸化を行わずにオゾンによる酸化のみを行った。
[比較例2]
比較例2では、上述したリン酸含有肥料溶液の製造方法の製造工程においてニッケルイオン除去めっき廃液1に対して、オゾンによる酸化を行わずに実施例1と同様の電解酸化条件で電解酸化のみを行った。
比較例2では、上述したリン酸含有肥料溶液の製造方法の製造工程においてニッケルイオン除去めっき廃液1に対して、オゾンによる酸化を行わずに実施例1と同様の電解酸化条件で電解酸化のみを行った。
以上の結果、図2に示すように実施例1(オゾンによる酸化と電解酸化の併用)で得られた処理時間が10時間のときのCOD濃度は1200mg/l、比較例1(オゾンによる酸化のみ)で得られた処理時間が10時間のときのCOD濃度は12000mg/l、比較例2(電解酸化のみ)で得られた処理時間が10時間のときのCOD濃度は17000mg/lとなった。
従って、実施例1で得られた処理時間が10時間のときのCOD濃度は、比較例1で得られた処理時間が10時間のときのCOD濃度と比較して約1/10となり、約10倍の良い結果が得られた。また、実施例1で得られた処理時間が10時間のときのCOD濃度は、比較例2で得られた処理時間が10時間のときのCOD濃度と比較して約1/14となり、約14倍の良い結果が得られた。
このことは、実施例1におけるマイクロバブル5aまで微細化されたオゾンによる酸化と電解酸化手段6による電解酸化によってニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンの酸化と有機物成分の分解が促進されたことに起因していると考えられる。特に、実施例1における処理時間に対するCOD濃度の変化率は、処理時間が長くなっても比較例1、2に比べて持続されていることが分かる。
一方、図3に示すように実施例1(オゾンによる酸化と電解酸化の併用)で得られた処理時間が10時間のときのリン酸イオンの濃度は6087mg/l、比較例1(オゾンによる酸化のみ)で得られた処理時間が10時間のときのリン酸イオンの濃度は2148mg/l、比較例2(電解酸化のみ)で得られた処理時間が10時間のときのリン酸イオンの濃度は319mg/lとなった。
従って、実施例1で得られた処理時間が10時間のときのリン酸イオンの濃度は、比較例1で得られた処理時間が10時間のときのリン酸イオンの濃度と比較して約3倍となり、約3倍の良い結果が得られた。また、実施例1で得られた処理時間が10時間のときのリン酸イオンの濃度は、比較例2で得られた処理時間が10時間のときのリン酸イオンの濃度と比較して約19倍となり、約19倍の良い結果が得られた。
このことは、実施例1におけるマイクロバブル5aまで微細化されたオゾンによる酸化と電解酸化手段6による電解酸化によってニッケルイオン除去めっき廃液1に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンの酸化が促進されたことに起因していると考えられる。
次に、上述したリン酸含有肥料溶液の製造方法で製造されたリン酸含有肥料溶液に対して、特許第2680285号に開示された肥料の製造方法のトレース実験を行った実施例2、及びこの実施例2と比較する比較例3について説明する。
[実施例2]
本実施例2では、リン酸含有肥料溶液から肥料として回収される不溶性のリン酸カルシウムを得るために、上述した実施例1で得られたリン酸含有肥料溶液300mlに対して、脱炭酸処理としてpHが2.0以下となるまで塩酸(35質量%)(HCl)を添加した後、pHが7.5に達するまで石灰乳(Ca(OH)2)を添加した。
本実施例2では、リン酸含有肥料溶液から肥料として回収される不溶性のリン酸カルシウムを得るために、上述した実施例1で得られたリン酸含有肥料溶液300mlに対して、脱炭酸処理としてpHが2.0以下となるまで塩酸(35質量%)(HCl)を添加した後、pHが7.5に達するまで石灰乳(Ca(OH)2)を添加した。
次に、リン酸含有肥料溶液をスターラーで4時間撹拌した後、リン酸含有肥料溶液内の沈殿物を吸引濾過によって分離し、70℃オーブンによって1時間乾燥した。そして、濾液に対して次亜リン酸イオン、亜リン酸イオン、及びリン酸イオンの成分分析を行うと共に、沈殿物を乾燥して得られた固形物に対してXRD分析を行った。
[比較例3]
一方、比較例3では、無電解ニッケルイオン廃液からニッケルイオンを除去した後のニッケルイオン除去めっき廃液300mlに対して、石灰乳を添加してpHを7.6に調整した後、酸化還元電位の変曲点(酸化還元電位約80mV)に達するまで次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)を添加した。
一方、比較例3では、無電解ニッケルイオン廃液からニッケルイオンを除去した後のニッケルイオン除去めっき廃液300mlに対して、石灰乳を添加してpHを7.6に調整した後、酸化還元電位の変曲点(酸化還元電位約80mV)に達するまで次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)を添加した。
次に、ニッケルイオン除去めっき廃液に対して、脱炭酸処理としてpHが2.0以下となるまで塩酸(35質量%)を添加した後、pHが4.6に達するまで再び石灰乳を添加した。次に、ニッケルイオン除去めっき廃液をスターラーで4時間撹拌した後、ニッケルイオン除去めっき廃液内の沈殿物を吸引濾過によって分離し、70℃オーブンによって1時間乾燥した。そして、濾液に対して次亜リン酸イオン、亜リン酸イオン、及びリン酸イオンの成分分析を行うと共に、沈殿物を乾燥して得られた固形物に対してXRD分析を行った。なお、石灰乳は水酸化カルシウムの懸濁水溶液(重量比で4倍)である。
以上の結果、図4に示すように実施例2における濾液に含まれる次亜リン酸イオンの濃度は処理前に比べて大幅に減少し、ほとんど残っていなかったのに対して、図5に示すように比較例3における濾液に含まれる次亜リン酸イオンの濃度は処理前に比べて減少しているが、処理前の量の半分程度が残されていた。
また、図4に示すように実施例2における濾液に含まれる亜リン酸イオンの濃度は処理前に比べて減少し、ほとんど見られなかったのに対して、図5に示すように比較例3における濾液に含まれる亜リン酸イオンの濃度は処理前に比べて減少しているが、少量がまだ残されていた。
従って、実施例2におけるリン酸含有肥料溶液に含まれる次亜リン酸イオンと亜リン酸イオンは酸化されてリン酸になっており、本実施形態に係るリン酸含有肥料溶液の製造方法が有用であることが分かる。なお、図4、図5に示すように実施例2及び比較例3において各溶液に含まれるリン酸イオンの濃度が見られなかったのは、各溶液に石灰乳を添加することによって沈殿物として析出されたことが考えられる。
また、図6に示すように実施例2における固形物からリン酸カルシウムのスペクトルが強く検出されたのに対して、図7に示すように比較例3における固形物から水酸化酸カルシウムのスペクトルが強く検出され、リン酸カルシウムのスペクトルの検出を確認することができなかった。このように、実施例2のリン酸含有肥料溶液から目的とするリン酸カルシウムが得られ、リン酸含有肥料溶液の製造方法として有用であることが分かる。
1 ニッケルイオン除去めっき廃液
3 酸素濃縮機
4 オゾン発生装置
4a,4b オゾン発生機
5 マイクロバブル発生機
5a マイクロバブル
6 電解酸化手段
7 オゾン供給手段
10 処理装置
3 酸素濃縮機
4 オゾン発生装置
4a,4b オゾン発生機
5 マイクロバブル発生機
5a マイクロバブル
6 電解酸化手段
7 オゾン供給手段
10 処理装置
Claims (5)
- めっき廃液から金属イオンを除去して得られた金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化すると共に、前記金属イオン除去めっき廃液に含まれる有機物成分を分解するめっき廃液の処理装置において、
オゾンを供給するオゾン供給手段と、
このオゾン供給手段によって供給された前記オゾンを微細な泡として前記金属イオン除去めっき廃液中に発生させる微細泡発生手段と、
この微細泡発生手段によって前記微細な泡を発生させた前記金属イオン除去めっき廃液に対して電解酸化を行う電解酸化手段と、
を備えたことを特徴とするめっき廃液の処理装置。 - 請求項1に記載のめっき廃液の処理装置において、
前記微細な泡はマイクロバブルから成ることを特徴とするめっき廃液の処理装置。 - めっき廃液から金属イオンを除去して得られた金属イオン除去めっき廃液に含まれる次亜リン酸イオン及び亜リン酸イオンを酸化すると共に、前記金属イオン除去めっき廃液に含まれる有機物成分を分解してリン酸含有肥料溶液を製造するリン酸含有肥料溶液の製造方法において、
オゾンの微細な泡を前記金属イオン除去めっき廃液中に発生させて電解酸化を行う
ことを特徴とするリン酸含有肥料溶液の製造方法。 - 請求項3に記載のリン酸含有肥料溶液の製造方法において、
前記電解酸化は、前記金属イオン除去めっき廃液中に前記微細な泡を発生させた状態で行われることを特徴とするリン酸含有肥料溶液の製造方法。 - 請求項3又は4に記載のリン酸含有肥料溶液の製造方法において、
前記微細な泡はマイクロバブルから成ることを特徴とするリン酸含有肥料溶液の製造方法。
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- 2012-11-08 JP JP2012245953A patent/JP2014095108A/ja active Pending
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