JP2015213873A - 浄化処理剤及び浄化処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の浄化処理剤は、ケイ素化合物を含む汚染水又は汚染土壌から重金属又は重金属含有化合物を除去する浄化処理剤であって、鉄又はその合金粉とアルカリ土類金属又はその塩とを主に含有する。また、当該浄化処理剤は塩化第一鉄又は塩化第二鉄をさらに含有することが好ましく、発明の効果を妨げない範囲で、溶媒等のその他の成分を含有してもよい。また、当該浄化処理剤の態様としては、例えばアルカリ土類金属イオンを含有する液体に鉄粉が分散したもの、固体のアルカリ土類金属又はその塩と鉄粉とを混合したもの等が挙げられる。
上記鉄又はその合金粉は、その表面に重金属を吸着する。重金属等は水中で重金属イオンとして存在しており、この重金属イオンと鉄粉とを反応させることで重金属イオンが還元され、重金属が鉄粉の表面に析出する。その結果、鉄粉はその表面に重金属を吸着できる。
アルカリ土類金属又はその塩は、汚染水又は汚染土壌溶出液中においてイオン化し、ケイ素化合物から生じるケイ素イオン等と反応する。これにより、汚染水又は汚染土壌溶出液中のケイ素イオン等が減少する。
上記塩化第一鉄又は塩化第二鉄は、当該浄化処理剤の重金属等の除去性能をより向上させる。この理由としては、以下のように推測できる。塩化鉄は汚染水又は汚染土壌溶出液に溶解し、塩素イオンと鉄イオンとが生じる。この鉄イオンにより、汚染水又は汚染土壌溶出液の酸化還元電位が低下し、重金属イオンが還元されやすくなることで、鉄粉表面に重金属が析出しやすくなる。さらに、塩化鉄により汚染水又は汚染土壌溶出液のpHが低下し、鉄粉の表面が腐食し易くなることで、鉄粉から生じる2価の鉄イオンと重金属イオンとの反応が促進されると考えられる。これらの結果、上記重金属等の除去性能がより向上する。
当該浄化処理剤が浄化する汚染水又は汚染土壌は、ケイ素化合物を含み、重金属又は重金属含有化合物をさらに含む。この汚染水又は汚染土壌はケイ素化合物を含有するため、後述するように鉄粉のみを用いた浄化処理剤では重金属等の除去性能が低下する。
上記重金属又は重金属化合物は、汚染水又は汚染土壌溶出液中では重金属イオンとして存在し、汚染水又は汚染土壌溶出液中に溶解している。
上記ケイ素化合物は、汚染水又は汚染土壌溶出液中ではケイ素イオン、ケイ酸イオン等のイオンで存在し、汚染水又は汚染土壌溶出液中に溶解している。また、汚染土壌中ではケイ酸、ケイ酸塩等の化合物又は単体のケイ素として存在する。
当該浄化処理剤はアルカリ土類金属又はその塩を含有するため、当該浄化処理剤を添加した汚染水又は汚染土壌溶出液中にはアルカリ土類金属イオンが存在する。このアルカリ土類金属イオンがケイ素化合物に由来するケイ素イオン等と反応し、汚染水又は汚染土壌溶出液中からケイ素イオン等を除去することで、ケイ素の鉄粉の表面への析出を抑制する。これにより、鉄粉の反応性の低下を防止でき、鉄粉の表面に重金属が効率良く析出し吸着されるため、当該浄化処理剤は重金属等の除去性能に優れると考えられる。従って、当該浄化処理剤は、上記ケイ素化合物を含有する汚染水又は汚染土壌の浄化に好適に用いることができる。
次に、上述の浄化処理剤を用い、本発明の浄化処理方法の実施形態について詳説する。
本工程では、当該浄化処理剤とケイ素化合物を含む汚染水又は汚染土壌溶出液とを接触させる。この接触方法には特に限定は無く、例えば当該浄化処理剤を適当な容器に充填し、この容器中に汚染水又は汚染土壌溶出液を連続的に通過させる方法、当該浄化処理剤を汚染水又は汚染土壌溶出液に添加し撹拌等する方法等が挙げられる。
本工程では、汚染水又は汚染土壌溶出液のpHが3以上7以下となるようpH調整剤を添加する。当該浄化処理剤はアルカリ土類金属又はその塩を含有するため、汚染水又は汚染土壌溶出液に当該浄化処理剤を接触させることで、汚染水又は汚染土壌溶出液がアルカリ性に傾く場合がある。この場合、pH調整剤を添加し汚染水又は汚染土壌溶出液のpHを上記範囲内とすることで、当該浄化処理剤が含有する鉄粉の重金属の吸着効率の低下を防止できる。
pH調整剤としては、汚染水又は汚染土壌溶出液のpHを上記範囲内とでき、当該浄化処理剤の働きを阻害しないものであれば特に限定されないが、例えば塩酸、硫酸等の無機酸、蟻酸、酢酸等の有機酸、塩化鉄等の無機塩化物、カルボン酸塩化物等の有機塩化物、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等の無機アルカリなどが挙げられる。これらの中で、無機酸、無機塩化物又は無機アルカリが好ましく、塩酸、塩化鉄又は水酸化ナトリウムがより好ましい。また、pH調整剤の形状としては、固体、液体等を適宜選択し使用できる。
当該浄化処理方法は、鉄粉とアルカリ土類金属又はその塩とを含有する浄化処理剤を用いているため、ケイ素化合物を含有する汚染水中又は汚染土壌溶出液中でも、上記重金属イオンと鉄粉とが効率良く反応し、上記重金属等の除去性能が向上する。そのため、当該浄化処理方法は、上記ケイ素化合物を含有する汚染水又は汚染土壌の浄化に好適に用いることができる。
<汚染水の調製及び処理>
内容積500mLのポリエチレン製容器に、イオン交換水で1mg/Lに調整したセレン酸ナトリウム溶液247.25mL、Si標準液(1000ppm)2.5mL及びCa標準液(1000ppm)0.25mLを投入し混合液とした。この混合液のpHを測定したところ、アルカリ性であったため、pHが7以下となるように濃度が10質量%の塩酸を添加し混合液を酸性とした。次いで混合液に鉄粉0.25gを添加し、浄化処理剤と汚染水との混合物を得た。この混合物における固体/液体比(g/mL)は1:1000であった。ここで「固体/液体比とは、上記浄化処理剤と汚染水との混合物における全固体量(g)に対する全液体量(mL)の比である。その後、水平振とう機を用い、温度25℃、回転数140rpm、振とう幅4cmの条件下で、上記浄化処理剤と汚染水との混合物を24時間振とうし、攪拌した。振とう後、混合液を孔径0.45μmのメンブレンフィルタで吸引ろ過し、処理後汚染水を得た。
各成分の含有量を表1に記載の通りとしたほかは、実施例1と同様にして処理後汚染水の調製を行った。なお、実施例2の混合液のpHはアルカリ性であったため、実施例1と同様に、pHが7以下となるように濃度が10質量%の塩酸を添加し、混合液を酸性とした。実施例3〜6及び比較例1の混合液のpHは酸性であったため、塩酸を添加せずに攪拌を行った。
各成分の含有量を表2に記載の通りとしたほかは、実施例1と同様にして処理後汚染水の調製を行った。なお、実施例7〜13では、実施例2の混合液のpHはアルカリ性であったため、pH調整剤として塩化第一鉄を添加した。これらの実施例及び比較例における混合液の攪拌前及び攪拌後のpHを表2に示す。
Claims (9)
- ケイ素化合物を含む汚染水又は汚染土壌から重金属又は重金属含有化合物を除去する浄化処理剤であって、
鉄又はその合金粉とアルカリ土類金属又はその塩とを含有する浄化処理剤。 - 上記重金属又は重金属含有化合物の金属種として少なくともセレンを含む請求項1に記載の浄化処理剤。
- 塩化第一鉄又は塩化第二鉄をさらに含有する請求項1又は請求項2に記載の処理剤。
- 上記アルカリ土類金属塩が、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、リン酸二水素カルシウム又は酢酸カルシウムである請求項1、請求項2又は請求項3に記載の処理剤。
- 上記鉄又はその合金粉がアトマイズ法により製造されたものである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の処理剤。
- 上記鉄又はその合金粉が硫黄分を含む請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の処理剤。
- 上記鉄又はその合金粉における硫黄分の含有量が0.6質量%以上5質量%以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の処理剤。
- ケイ素化合物を含む汚染水又は汚染土壌から重金属又は重金属含有化合物を除去する浄化処理方法であって、
鉄又はその合金粉とアルカリ土類金属又はその塩とを含有する浄化処理剤を上記汚染水又は汚染土壌溶出液と接触させる工程を備える浄化処理方法。 - 上記汚染水又は汚染土壌溶出液のpHが3以上7以下となるようpH調整剤を添加する工程をさらに備える請求項8に記載の浄化処理方法。
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