JP2018149520A5

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Publication number: JP2018149520A5
Application number: JP2017049102A
Authority: JP
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2020-04-30

Description

本発明は、塩基性炭酸マグネシウムを５００〜７００℃の範囲の温度で焼成したマグネシウム剤を、除去対象物質を含む被処理水に添加する工程と、前記被処理水への前記マグネシウム剤の添加後に除去対象物質の不溶化反応を行う工程と、不溶化された不溶化物を固液分離する工程と、を含み、前記添加する工程において、前記不溶化物を固液分離する前のｐＨが１０以上となるような量の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加し、前記マグネシウム剤は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ ^２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下である、水処理方法である。

また、本発明は、塩基性炭酸マグネシウムの焼成物を含んでおり、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下である、水処理用マグネシウム剤である。

また、本発明は、塩基性炭酸マグネシウムを５００〜７００℃の範囲の温度で焼成することによって、マグネシウム剤を得る水処理用マグネシウム剤の製造方法であって、前記マグネシウム剤は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ ^２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下である、水処理用マグネシウム剤の製造方法である。

＜実施例１−１〜１−５、参考例２−１〜２−５、比較例１−１〜１−５，２−１〜２−２＞
［マグネシウム剤の調製］
塩基性炭酸マグネシウム（和光純薬工業社製、重質）５ｇを１０測りとり、それぞれ、４００℃（比較例１−１）、４５０℃（比較例１−２）、５００℃（実施例１−１）、５５０℃（実施例１−２）、６００℃（実施例１−３）、６５０℃（実施例１−４）、７００℃（実施例１−５）、８００℃（比較例１−３）、９００℃（比較例１−４）、１０００℃（比較例１−５）で、各温度に達してから１時間、電気炉内で焼成した。また、水酸化マグネシウム（和光純薬工業社製）５ｇを７つ測りとり、それぞれ、４００℃（比較例２−１）、４５０℃（参考例２−１）、５００℃（参考例２−２）、５５０℃（参考例２−３）、６００℃（参考例２−４）、６５０℃（参考例２−５）、７００℃（比較例２−２）で、各温度に達してから１時間、電気炉内で焼成した。

表２に示すように、水酸化マグネシウムを原料とした場合、比較例２−１の焼成温度４００℃では減量率が１２．６％と他の焼成温度の減量率よりも小さく、焼成温度４５０℃（参考例２−１）では減量率は２７．０％と急激に大きくなっていることから、比較例２−１の４００℃では未脱水の水酸化マグネシウムがマグネシウム剤の中に残留していると考えられる。参考例２−１以降の焼成温度４５０℃以上では焼成温度上昇に伴う減量率の増加は小さいことから、焼成温度４５０℃以上では十分脱水したことが推定される。

図２に示すように、焼成温度４５０℃以上のＸＲＤスペクトルには、比較参照として測定した既知の酸化マグネシウムのスペクトルと同じく、２θ＝４２°，６２°にピークが現れた。このことから焼成温度４５０℃以上（参考例２−１〜２−５および比較例２−２）では、いずれも酸化マグネシウムが主成分であることが確認された。

表２に示すように、マグネシウム剤の比表面積について、比較例２−１の焼成温度４００℃ではＢＥＴ比表面積が８１．９ｍ^２／ｇ以下と小さいのに対し、焼成温度が４５０℃〜６５０℃の参考例２−１〜２−５ではＢＥＴ比表面積は大きく、１１１〜２２９ｍ^２／ｇであった。なお、焼成温度が５５０℃を超えるとＢＥＴ比表面積は小さくなる傾向にあり、焼成温度７００℃以上の比較例２−２のＢＥＴ比表面積は７６．４ｍ^２／ｇであった。

一方、マグネシウム剤の結晶の大きさについて、ＸＲＤスペクトルをもとにＨａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒ法で計算した結晶サイズを見ると、焼成温度が高くなるほど大きくなる傾向にあり、焼成温度４００℃（比較例２−１）では５４．８Å以下であるのに対し、焼成温度４５０〜６５０℃（参考例２−１〜２−５）では６４．１〜１０７Åであり、焼成温度７００℃（比較例２−２）では１５８Åであった。

各被処理水を撹拌しながら、それぞれに、実施例１−１〜１−５、参考例２−１〜２−５および比較例１−１〜１−５，２−１〜２−２の製造方法で作製したマグネシウム剤の粉末をそれぞれ７．４６ｇ添加し、添加から７２０分間撹拌を継続しながら反応させた。この間、被処理水のｐＨをｐＨセンサで測定し続けるとともに、添加から１分後〜７２０分後（撹拌停止直前）に適宜、被処理水を０．５ｍＬ採水した。この採取した水は直ちに口径０．１μｍのフィルタでろ過して不溶物を除去し、各反応時間における水中の残留ホウ素の濃度の分析試料とした。

各温度で焼成したマグネシウム剤を添加後のｐＨは、図５に示すように、各参考例２−１〜２−５では、反応１０分で１０．３以上となり、以後１０．３〜１０．７の範囲で推移した。焼成温度の低い比較例２−１や焼成温度の高い比較例２−２では反応１０分で１０．２〜１０．３となり１０．３〜１０．４で推移し、参考例よりやや低いｐＨで推移した。

このとき被処理水中の溶存ホウ素残留率は、図６に示すように、焼成温度４５０〜６００℃の参考例２−１〜２−５で、３０分で６７〜８０％、６０分で４８〜６６％、１２０分で２７〜４８％であった。これに対し、比較例２−１および２−２では、反応３０分で８７％、６０分で７５〜７７％、１２０分で５９〜６４％であった。１２０分まででみると、残留ホウ素は参考例２−１〜２−５のほうが顕著に低いことから、ホウ素の不溶化速度は、焼成温度４５０〜６５０℃のマグネシウム剤を添加した参考例２−１〜２−５のほうが明らかに高いと言える。

なお、７２０分という長時間反応させた後の溶存ホウ素の残留率は、参考例２−１〜２−５で１６〜２４％であった。比較例２−２は１７％で参考例と同等となったが、比較例２−１は５６％で参考例と大きな差があった。

７２０分の反応後の被処理水をろ紙で吸引したときのろ過時間（ろ過に要した時間）は、表４に示すように、参考例２−１〜２−５および比較例２−１〜２−２とも２８〜５０秒であったが、実施例１−１〜１−５のろ過時間と比較すると大幅に短いろ過時間であった。すなわち、焼成温度４５０〜６５０℃のマグネシウム剤を使用することで、高い固液分離速度が得られることが確認された。

これらの結果から、高いホウ素除去速度を有し、かつ高い固液分離速度も有するのは、水酸化マグネシウムを原料とし４５０〜６５０℃で焼成して得たマグネシウム剤を添加した参考例２−１〜２−５であることが示された。また、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下であるマグネシウム剤が好ましいことも示された。

このように、塩基性炭酸マグネシウムを５００〜７００℃の範囲の温度で焼成したマグネシウム剤を用いた実施例では、除去対象物質を含む水から、除去対象物質を短時間で不溶化、固液分離し、良好な水質の処理水を得て、分離した固形物を効率的に減容化できることが示された。

Claims

塩基性炭酸マグネシウムを５００〜７００℃の範囲の温度で焼成したマグネシウム剤を、除去対象物質を含む被処理水に添加する工程と、
前記被処理水への前記マグネシウム剤の添加後に除去対象物質の不溶化反応を行う工程と、
不溶化された不溶化物を固液分離する工程と、
を含み、
前記添加する工程において、前記不溶化物を固液分離する前のｐＨが１０以上となるような量の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加し、
前記マグネシウム剤は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ ^２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下であることを特徴とする水処理方法。
請求項１に記載の水処理方法であって、
前記被処理水は、前記除去対象物質としてホウ素、フッ素、セレン、重金属もしくはそれらの化合物、またはシリカのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする水処理方法。
塩基性炭酸マグネシウムの焼成物を含んでおり、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ^２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下であることを特徴とする水処理用マグネシウム剤。
塩基性炭酸マグネシウムを５００〜７００℃の範囲の温度で焼成することによって、マグネシウム剤を得る水処理用マグネシウム剤の製造方法であって、
前記マグネシウム剤は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ ^２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下であることを特徴とする水処理用マグネシウム剤の製造方法。