JP2023143588A - 修飾キトサンを利用して廃水中のニッケルを回収する方法及装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、修飾キトサンを利用して廃水中のニッケルを回収する装置および方法を提供する。【解決手段】装置のハウジング内に、修飾キトサンを調製するための薬剤処理室１、および修飾キトサンを利用して電気メッキ廃水中のニッケルを回収するための攪拌反応室２を含み、廃水中のニッケルを回収する方法は、キトサンをイソプロピルアルコールに溶解させて冷凍前処理し、キトサンとグルタミン酸をエステル化反応させて修飾キトサンを得た後、修飾キトサンを電気メッキ廃水に投入して攪拌反応し、ニッケルを回収する方法である。【選択図】図２
Description
本発明は、産業廃水処理の技術分野に属し、具体的には、修飾キトサンを利用して廃水中
のニッケルを回収する方法および装置に関する。
のニッケルを回収する方法および装置に関する。
最も一般的な電気めっき廃水に含まれるアレルゲン金属であるニッケルは、吸着材を使用
して電気めっき廃水から回収されることが多いのであるが、このニッケルの回収は、電気
めっき廃水に含まれるアレルゲンを除去するために行われる。その中で、キトサンは吸着
によるニッケル除去に選択性がなく、またキトサンはｐＨ５．５以下では溶解性が高く、
水溶液からの分離が困難であり、安価でアミノ基とカルボキシル基が豊富なグルタミン酸
でキトサンを修飾すると、キトサン分子の配位原子数が増え、吸着特性を向上させること
ができる。
して電気めっき廃水から回収されることが多いのであるが、このニッケルの回収は、電気
めっき廃水に含まれるアレルゲンを除去するために行われる。その中で、キトサンは吸着
によるニッケル除去に選択性がなく、またキトサンはｐＨ５．５以下では溶解性が高く、
水溶液からの分離が困難であり、安価でアミノ基とカルボキシル基が豊富なグルタミン酸
でキトサンを修飾すると、キトサン分子の配位原子数が増え、吸着特性を向上させること
ができる。
しかし、既存のグルタミン酸修飾キトサンの多くは、グルタミン酸とキトサンを架橋する
ために架橋剤を使用しており、得られたコンポジットは、キトサン単独と比較して、ニッ
ケル回収の効果は顕著ではなく、繰り返し使用すると、吸着性能は著しく低下し、回収作
業が面倒である。
ために架橋剤を使用しており、得られたコンポジットは、キトサン単独と比較して、ニッ
ケル回収の効果は顕著ではなく、繰り返し使用すると、吸着性能は著しく低下し、回収作
業が面倒である。
修飾キトサンを利用して廃水中のニッケルを回収する装置は、ハウジングを含み、ハウジ
ング内に、ハウジングをを上から下へ薬剤処理室と攪拌反応室を分割するための第１仕切
り板が設けられ、
薬剤処理室内に、薬剤処理室を上から下へ水浴室と濾過洗浄室に分割するための第２仕切
り板が設けられ、
水浴室内に、冷凍室が設けられ、冷凍室は材料進入管を介してハウジング頂部を貫通し、
冷凍室の外部に冷凍室内の薬剤を超音波処理するための超音波発生器が接続され、
第１仕切り板に、濾過筒が貫通し、濾過筒が第１仕切り板と気密に接続され、
濾過洗浄室内に第１洗剤タンクが設けられ、第１洗剤タンクは第１ノズルを介して濾過筒
と連通し、
第１仕切り板上方に位置する濾過筒の側壁に、複数組の水濾過穴が設けられ、第１仕切り
板下方に位置する濾過筒の側壁に、複数組の材料排出口が設けられ、濾過筒内部に、材料
排出口と協同して材料を排出するための押し板が設けられ、
攪拌反応室内に第２洗剤タンクが設けられ、第２洗剤タンク上に、攪拌反応室内に洗浄液
を噴霧するための第２ノズルが設けられ、攪拌反応室の側壁に外部と連通する流入管が設
けられ、
攪拌反応室内に攪拌ロッドが設けられ、攪拌ロッド下方に位置する攪拌反応室内に濾過溝
が設けられ、攪拌ロッドの一端が濾過溝に回転可能に接続され、攪拌ロッドの他端に第１
歯車が設けられ、濾過溝の側壁に貫通穴が設けられ、貫通穴の外部に回収管が接続され、
ハウジングの底部に排水管が設けられ、
攪拌反応室内に押し板を上下に往復移動させ、第１歯車を回転させるように駆動する駆動
機構が設けられ、攪拌反応室の内壁に加熱管が設けられる。
本発明の一側面によれば、濾過筒内にねじが設けられ、押し板の円心に近い箇所にねじ穴
が設けられ、ねじの一端がねじ穴を貫通し、
ねじの他端が濾過筒内壁に設けられた制限板に固定的に接続され、押し板上方に位置する
ねじに回転ナットが設けられ、回転ナットが押し板に回転可能に接続され、回転ナットに
攪拌翼が設けられる。
ねじと回転ナットを設けることで、攪拌翼を押し板の往復移動中同期して回転させ、押し
板上の修飾キトサンを漕ぎだし、堆積物が材料排出口を塞ぐことを防ぎ、修飾キトサンが
押し板の中部に集まることを防止し、修飾キトサンを材料排出口に漕ぎだし、排出量を向
上させることができる。
本発明の一側面によれば、駆動機構の外側に保護カバーが設けられ、保護カバーを設ける
ことで、吐出時修飾キトサンが駆動機構に落下して駆動機構の伝達に影響を与えることを
防止し、駆動機構の耐用年数をさらに延長することができ、
ハウジングに液添加管が設けられ、液添加管はそれぞれ第１洗剤タンクと第２洗剤タンク
と連通し、液添加管により洗浄液を即時に補充することができ、連通された液添加管によ
り一度２つの洗剤タンクを追加でき、時間を節約することができ、
冷凍室に冷凍室内の薬剤を冷凍するための冷凍アセンブリが設けられ、水浴室に水浴室内
の水を加熱するための加熱アセンブリが設けられ、水浴室の外側壁に薬剤貯蔵箱が設けら
れ、薬剤貯蔵箱は薬剤輸送管を介して冷凍室と連通し、排出管、第１洗剤タンク、第２洗
剤タンクおよび薬剤輸送管にそれぞれ電動切換弁が設けられ、冷凍アセンブリは、冷媒、
蒸発器、冷凍圧縮機、毛細管および凝縮器を含み、加熱アセンブリは鉄-クロム-アルミニ
ウム電熱線であり、上記部材を設けることで、装置の状態を便利に制御でき、装置をより
自動化することができ、装置のニッケル回収効率を向上させることができる。
本発明の一側面によれば、駆動機構は、ハウジング内壁に設けられた駆動部材、駆動部材
の出力軸に固定的に嵌設された第２歯車、駆動部材の出力軸端部に接続されたターンテー
ブル、押し板下方に設けられ濾過筒を貫通する押しロッド、およびターンテーブルと押し
ロッドを接続するための接続軸を含み、
駆動部材の出力軸はターンテーブルの一側面のターンテーブルの円心から離れた箇所に接
続され、ターンテーブルの他側面に環状フランジが設けられ、
第２歯車は第１歯車に噛み合って伝達され、
接続軸は押しロッドの下端部に垂直に固定され、接続軸の他端がローラを介して環状フラ
ンジに接続され、
濾過筒と接続軸間の押しロッドにばねが設けられ、
上記駆動機構により、修飾キトサンを電気メッキ廃水に添加する移行工程を簡略化し、往
復移動により毎回の排出量を制御し、大量添加により電気メッキ廃水の一部領域での修飾
キトサンの急速堆積に起因して堆積物が発生する状況を防止し、駆動機構により攪拌ロッ
ドを回転させる同時に、攪拌および反応を同期させ、装置の占有空間を節約し、工程時間
を短縮し、電気メッキ廃水中のニッケルの回収効率を向上させることができる。
本発明の選択可能な解決策として、濾過筒側壁上の複数組の材料排出口は同じ高さに位置
する。同じ高さの材料排出口により、駆動機構は固定の往復移動幅で少しずつ何度も吐出
し、修飾キトサンと電気メッキ廃水がより均一に混合され、より完全に反応し、電気メッ
キ廃水中のニッケルの回収効率を一層向上させることができる。
本発明の別の選択可能な解決策として、濾過筒側壁上の複数組の材料排出口はマトリック
ス状に分布し、押しロッド内部は中空であり、押しロッド内にねじ棒が可動に接続され、
ねじ棒の一端が薬剤処理室まで貫通しねじ棒を調整するためのナットが設けられ、ねじ棒
の他端が押しロッドを貫通し制限環が設けられる。ねじ棒を設けることで、駆動機構の往
復移動幅を調整して、一度の動作で異なる高さの排出口から材料を排出でき、材料の排出
スペースを増やし、排出速度を向上させ、さらに材料の堆積を防止することができる。
本発明の別の側面によれば、本発明は、上記装置を利用して電気メッキ廃水中のニッケル
を回収する方法をさらに提供し、この方法は以下のステップを含む。
ステップ１：質量濃度９０％のイソプロピルアルコール溶液とキトサンを１５０ｍｌ:１
ｇの割合で材料進入管を通じて冷凍室に順次添加して混合し、常温で２～４ｈ放置した後
、冷凍室内の温度を-１２～-１０℃に調整し、１～２ｈ冷凍し、そして冷凍室の温度を-
２０～-１５℃に調整し、引き続き４～８ｈ冷凍した後冷凍を停止し、次に水浴室の温度
を４５～５０℃に上昇させ、冷凍室内の冷凍物を恒温水浴で解凍して、混合液Ａを得、
解凍直後超音波発生器を作動させ、冷凍室内の混合液Ａを超音波処理して混合液Ａが徐々
に透明なペースト状になり、グルタミン酸にジメチルスルホキシドを加えた後加熱溶解し
て混合液Ｂを得、次に混合液Ｂを冷凍室内に加え、冷凍室内に質量濃度７０％の濃硫酸を
滴下して混合物を得、
その後、水浴室を加熱することで混合物を４０～５０℃の温度下で１０～２０ｈ反応させ
、反応した後の反応液が排出管を介して濾過筒に進入し、濾過および脱イオン水洗浄を順
次行った後、修飾キトサンを得、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．２５～０．３ｍＬであり、キトサンとグルタミン酸の質量比が２：１であり
、
ステップ２：駆動機構により、ステップ１で調製された修飾キトサンを材料排出口から攪
拌反応室内の電気メッキ廃水に投入し、電気メッキ廃水のｐＨを２～８に調整し、加熱管
により攪拌反応室内の温度を１０～５０℃に調整する同時に、駆動機構により攪拌ロッド
を１２０～１５０ｒｐｍの回転数で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して５～６０ｍｉｎ
反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１～１
．５：１であり、
ステップ３：修飾キトサンと電気メッキ廃水の反応が完了した後、濾過溝により電気メッ
キ廃水を排出し、濾過し、流入管を介して攪拌反応室に修飾キトサンと同等重量の濃度１
ｍｏｌ/Ｌの硫酸溶液を加えて濾過溝内の沈殿物を脱着させ、脱着した後洗浄および乾燥
して、最後に回収管を介して修飾キトサンを回収する。
ング内に、ハウジングをを上から下へ薬剤処理室と攪拌反応室を分割するための第１仕切
り板が設けられ、
薬剤処理室内に、薬剤処理室を上から下へ水浴室と濾過洗浄室に分割するための第２仕切
り板が設けられ、
水浴室内に、冷凍室が設けられ、冷凍室は材料進入管を介してハウジング頂部を貫通し、
冷凍室の外部に冷凍室内の薬剤を超音波処理するための超音波発生器が接続され、
第１仕切り板に、濾過筒が貫通し、濾過筒が第１仕切り板と気密に接続され、
濾過洗浄室内に第１洗剤タンクが設けられ、第１洗剤タンクは第１ノズルを介して濾過筒
と連通し、
第１仕切り板上方に位置する濾過筒の側壁に、複数組の水濾過穴が設けられ、第１仕切り
板下方に位置する濾過筒の側壁に、複数組の材料排出口が設けられ、濾過筒内部に、材料
排出口と協同して材料を排出するための押し板が設けられ、
攪拌反応室内に第２洗剤タンクが設けられ、第２洗剤タンク上に、攪拌反応室内に洗浄液
を噴霧するための第２ノズルが設けられ、攪拌反応室の側壁に外部と連通する流入管が設
けられ、
攪拌反応室内に攪拌ロッドが設けられ、攪拌ロッド下方に位置する攪拌反応室内に濾過溝
が設けられ、攪拌ロッドの一端が濾過溝に回転可能に接続され、攪拌ロッドの他端に第１
歯車が設けられ、濾過溝の側壁に貫通穴が設けられ、貫通穴の外部に回収管が接続され、
ハウジングの底部に排水管が設けられ、
攪拌反応室内に押し板を上下に往復移動させ、第１歯車を回転させるように駆動する駆動
機構が設けられ、攪拌反応室の内壁に加熱管が設けられる。
本発明の一側面によれば、濾過筒内にねじが設けられ、押し板の円心に近い箇所にねじ穴
が設けられ、ねじの一端がねじ穴を貫通し、
ねじの他端が濾過筒内壁に設けられた制限板に固定的に接続され、押し板上方に位置する
ねじに回転ナットが設けられ、回転ナットが押し板に回転可能に接続され、回転ナットに
攪拌翼が設けられる。
ねじと回転ナットを設けることで、攪拌翼を押し板の往復移動中同期して回転させ、押し
板上の修飾キトサンを漕ぎだし、堆積物が材料排出口を塞ぐことを防ぎ、修飾キトサンが
押し板の中部に集まることを防止し、修飾キトサンを材料排出口に漕ぎだし、排出量を向
上させることができる。
本発明の一側面によれば、駆動機構の外側に保護カバーが設けられ、保護カバーを設ける
ことで、吐出時修飾キトサンが駆動機構に落下して駆動機構の伝達に影響を与えることを
防止し、駆動機構の耐用年数をさらに延長することができ、
ハウジングに液添加管が設けられ、液添加管はそれぞれ第１洗剤タンクと第２洗剤タンク
と連通し、液添加管により洗浄液を即時に補充することができ、連通された液添加管によ
り一度２つの洗剤タンクを追加でき、時間を節約することができ、
冷凍室に冷凍室内の薬剤を冷凍するための冷凍アセンブリが設けられ、水浴室に水浴室内
の水を加熱するための加熱アセンブリが設けられ、水浴室の外側壁に薬剤貯蔵箱が設けら
れ、薬剤貯蔵箱は薬剤輸送管を介して冷凍室と連通し、排出管、第１洗剤タンク、第２洗
剤タンクおよび薬剤輸送管にそれぞれ電動切換弁が設けられ、冷凍アセンブリは、冷媒、
蒸発器、冷凍圧縮機、毛細管および凝縮器を含み、加熱アセンブリは鉄-クロム-アルミニ
ウム電熱線であり、上記部材を設けることで、装置の状態を便利に制御でき、装置をより
自動化することができ、装置のニッケル回収効率を向上させることができる。
本発明の一側面によれば、駆動機構は、ハウジング内壁に設けられた駆動部材、駆動部材
の出力軸に固定的に嵌設された第２歯車、駆動部材の出力軸端部に接続されたターンテー
ブル、押し板下方に設けられ濾過筒を貫通する押しロッド、およびターンテーブルと押し
ロッドを接続するための接続軸を含み、
駆動部材の出力軸はターンテーブルの一側面のターンテーブルの円心から離れた箇所に接
続され、ターンテーブルの他側面に環状フランジが設けられ、
第２歯車は第１歯車に噛み合って伝達され、
接続軸は押しロッドの下端部に垂直に固定され、接続軸の他端がローラを介して環状フラ
ンジに接続され、
濾過筒と接続軸間の押しロッドにばねが設けられ、
上記駆動機構により、修飾キトサンを電気メッキ廃水に添加する移行工程を簡略化し、往
復移動により毎回の排出量を制御し、大量添加により電気メッキ廃水の一部領域での修飾
キトサンの急速堆積に起因して堆積物が発生する状況を防止し、駆動機構により攪拌ロッ
ドを回転させる同時に、攪拌および反応を同期させ、装置の占有空間を節約し、工程時間
を短縮し、電気メッキ廃水中のニッケルの回収効率を向上させることができる。
本発明の選択可能な解決策として、濾過筒側壁上の複数組の材料排出口は同じ高さに位置
する。同じ高さの材料排出口により、駆動機構は固定の往復移動幅で少しずつ何度も吐出
し、修飾キトサンと電気メッキ廃水がより均一に混合され、より完全に反応し、電気メッ
キ廃水中のニッケルの回収効率を一層向上させることができる。
本発明の別の選択可能な解決策として、濾過筒側壁上の複数組の材料排出口はマトリック
ス状に分布し、押しロッド内部は中空であり、押しロッド内にねじ棒が可動に接続され、
ねじ棒の一端が薬剤処理室まで貫通しねじ棒を調整するためのナットが設けられ、ねじ棒
の他端が押しロッドを貫通し制限環が設けられる。ねじ棒を設けることで、駆動機構の往
復移動幅を調整して、一度の動作で異なる高さの排出口から材料を排出でき、材料の排出
スペースを増やし、排出速度を向上させ、さらに材料の堆積を防止することができる。
本発明の別の側面によれば、本発明は、上記装置を利用して電気メッキ廃水中のニッケル
を回収する方法をさらに提供し、この方法は以下のステップを含む。
ステップ１：質量濃度９０％のイソプロピルアルコール溶液とキトサンを１５０ｍｌ:１
ｇの割合で材料進入管を通じて冷凍室に順次添加して混合し、常温で２～４ｈ放置した後
、冷凍室内の温度を-１２～-１０℃に調整し、１～２ｈ冷凍し、そして冷凍室の温度を-
２０～-１５℃に調整し、引き続き４～８ｈ冷凍した後冷凍を停止し、次に水浴室の温度
を４５～５０℃に上昇させ、冷凍室内の冷凍物を恒温水浴で解凍して、混合液Ａを得、
解凍直後超音波発生器を作動させ、冷凍室内の混合液Ａを超音波処理して混合液Ａが徐々
に透明なペースト状になり、グルタミン酸にジメチルスルホキシドを加えた後加熱溶解し
て混合液Ｂを得、次に混合液Ｂを冷凍室内に加え、冷凍室内に質量濃度７０％の濃硫酸を
滴下して混合物を得、
その後、水浴室を加熱することで混合物を４０～５０℃の温度下で１０～２０ｈ反応させ
、反応した後の反応液が排出管を介して濾過筒に進入し、濾過および脱イオン水洗浄を順
次行った後、修飾キトサンを得、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．２５～０．３ｍＬであり、キトサンとグルタミン酸の質量比が２：１であり
、
ステップ２：駆動機構により、ステップ１で調製された修飾キトサンを材料排出口から攪
拌反応室内の電気メッキ廃水に投入し、電気メッキ廃水のｐＨを２～８に調整し、加熱管
により攪拌反応室内の温度を１０～５０℃に調整する同時に、駆動機構により攪拌ロッド
を１２０～１５０ｒｐｍの回転数で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して５～６０ｍｉｎ
反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１～１
．５：１であり、
ステップ３：修飾キトサンと電気メッキ廃水の反応が完了した後、濾過溝により電気メッ
キ廃水を排出し、濾過し、流入管を介して攪拌反応室に修飾キトサンと同等重量の濃度１
ｍｏｌ/Ｌの硫酸溶液を加えて濾過溝内の沈殿物を脱着させ、脱着した後洗浄および乾燥
して、最後に回収管を介して修飾キトサンを回収する。
本発明は、以下の有益な効果を有する。
（１）本発明の装置は、一体構造で、電気メッキ廃水中のニッケルの回収工程を簡略化し
、装置占有空間を節約し、修飾キトサンを間欠的に排出し、修飾キトサンと電気メッキ廃
水がより均一に混合され、修飾キトサンによる電気メッキ廃水中のニッケルの回収効果を
向上させることができる。
（２）本発明の装置は、ねじと回転ナットを設けることで、攪拌翼を押し板の往復移動中
同期して回転させ、修飾キトサンが押し板の中部に集まることを防止し、排出効率を向上
させ、堆積物が発生し材料排出口を塞ぐことを防止することができる。
（３）本発明の装置は、駆動機構の構造により、駆動機構による押し板の往復移動幅を調
整して、一度排出時、異なる往復移動幅の押し板により異なる数の材料排出口を開き、一
度の材料排出量を調整することができる。
（４）本発明の電気メッキ廃水中のニッケルの回収方法は、操作が簡単で、調製された修
飾キトサンの廃水中のニッケルの吸着効果が良好で、リサイクル使用後修飾キトサンのニ
ッケルの吸着性能が安定し、低下しにくく、繰り返してリサイクルすることができる。
（１）本発明の装置は、一体構造で、電気メッキ廃水中のニッケルの回収工程を簡略化し
、装置占有空間を節約し、修飾キトサンを間欠的に排出し、修飾キトサンと電気メッキ廃
水がより均一に混合され、修飾キトサンによる電気メッキ廃水中のニッケルの回収効果を
向上させることができる。
（２）本発明の装置は、ねじと回転ナットを設けることで、攪拌翼を押し板の往復移動中
同期して回転させ、修飾キトサンが押し板の中部に集まることを防止し、排出効率を向上
させ、堆積物が発生し材料排出口を塞ぐことを防止することができる。
（３）本発明の装置は、駆動機構の構造により、駆動機構による押し板の往復移動幅を調
整して、一度排出時、異なる往復移動幅の押し板により異なる数の材料排出口を開き、一
度の材料排出量を調整することができる。
（４）本発明の電気メッキ廃水中のニッケルの回収方法は、操作が簡単で、調製された修
飾キトサンの廃水中のニッケルの吸着効果が良好で、リサイクル使用後修飾キトサンのニ
ッケルの吸着性能が安定し、低下しにくく、繰り返してリサイクルすることができる。
［符号の説明］
１ 薬剤処理室
１１ 水浴室
１１１ 冷凍室
１１２ 材料進入管
１１３ 超音波発生器
１１４ 薬剤貯蔵箱
１１５ 排出管
１２ 濾過洗浄室
１２１ 第１洗剤タンク
１２２ 濾過筒
１２２１ 水濾過穴
１２２２ 材料排出口
１２２３ 押し板
１２２４ ねじ
１２２５ 制限板
１２２６ 攪拌翼
１２２７ 回転ナット
１２３ 濾過管
２ 攪拌反応室
２１ 攪拌ロッド
２２ 濾過溝
２２１ 貫通穴
２３ 第２洗剤タンク
２３１ 液添加管
２４ 流入管
２５ 回収管
２６ 排水管
２７ 加熱管
２８ 保護カバー
３ 駆動機構
３１ 駆動部材
３２ 接続軸
３３ 第２歯車
３４ ターンテーブル
３５ ローラ
３６ 押しロッド
３６１ ねじ棒
３６２ 制限環
３６３ ナット
３７ ばね
１ 薬剤処理室
１１ 水浴室
１１１ 冷凍室
１１２ 材料進入管
１１３ 超音波発生器
１１４ 薬剤貯蔵箱
１１５ 排出管
１２ 濾過洗浄室
１２１ 第１洗剤タンク
１２２ 濾過筒
１２２１ 水濾過穴
１２２２ 材料排出口
１２２３ 押し板
１２２４ ねじ
１２２５ 制限板
１２２６ 攪拌翼
１２２７ 回転ナット
１２３ 濾過管
２ 攪拌反応室
２１ 攪拌ロッド
２２ 濾過溝
２２１ 貫通穴
２３ 第２洗剤タンク
２３１ 液添加管
２４ 流入管
２５ 回収管
２６ 排水管
２７ 加熱管
２８ 保護カバー
３ 駆動機構
３１ 駆動部材
３２ 接続軸
３３ 第２歯車
３４ ターンテーブル
３５ ローラ
３６ 押しロッド
３６１ ねじ棒
３６２ 制限環
３６３ ナット
３７ ばね
以下、本発明の利点をより良く反映するために、具体的な実施形態と併せて本発明をより
詳細に説明する。
実施例１
図１～図３に示すように、修飾キトサンを利用して廃水中のニッケルを回収する装置は、
ハウジングを含み、ハウジング内の中部にハウジングを上から下へ薬剤処理室１と攪拌反
応室２に分割するための第１仕切り板が設けられ、第１仕切り板は内部中空の円形テーブ
ルであり、
薬剤処理室１内の中部に薬剤処理室１を上から下へ水浴室１１と濾過洗浄室１２に分割す
るための第２仕切り板が設けられ、水浴室１１内に冷凍室１１１が設けられ、冷凍室１１
１は材料進入管１１２を介してハウジング頂部を貫通し、冷凍室１１１外部に冷凍室１１
１内の薬剤を超音波処理するための超音波発生器１１３が接続され、超音波処理器１１３
は超音波プローブを介して冷凍室１１１内壁に進入し、
図２および図３に示すように、第１仕切り板に濾過筒１２２が貫通し、濾過筒１２２が第
１仕切り板に気密に接続され、
濾過洗浄室１２内に第１洗剤タンク１２１が設けられ、第１洗剤タンク１２１は第１ノズ
ルを介して濾過筒１２２と連通し、
第１仕切り板上方に位置する濾過筒１２２側壁に複数組の水濾過穴１２２１が設けられ、
第１仕切り板下方に位置する濾過筒１２２側壁に６組の材料排出口１２２２が設けられ、
濾過筒（１２２）側壁上の６組の材料排出口（１２２２）は環状に分布し同じ高さに位置
し、濾過筒１２２内部に材料排出口１２２２と協同して材料を排出するための押し板１２
２３が設けられ、
攪拌反応室２内に第２洗剤タンク２３が設けられ、第２洗剤タンク２３に攪拌反応室２に
洗浄液を噴霧するための第２ノズルが設けられ、攪拌反応室２の側壁に外部と連通する流
入管２４が貫通して設けられ、ハウジングに液添加管２３１が設けられ、液添加管２３１
はそれぞれ第１洗剤タンク１２１と第２洗剤タンク２３と連通し、
図２および図６に示すように、攪拌反応室２内に攪拌ロッド２１が設けられ、攪拌ロッド
２１下方に位置する攪拌反応室２内に濾過溝２２が設けられ、攪拌ロッド２１の一端が濾
過溝２２に回転可能に接続され、攪拌ロッド２１の他端に第１歯車２９が設けられ、濾過
溝２２側壁に貫通穴２２１が設けられ、貫通穴２２１外部に回収管２５が接続され、ハウ
ジング底部に排水管２６が設けられ、
図２に示すように、攪拌反応室２内に、押し板１２２３を上下に往復移動させ、第１歯車
２９を回転させるように駆動するための駆動機構３が設けられ、攪拌反応室２内壁に加熱
管２７が設けあっれ、
図４および図５に示すように、駆動機構３は、ハウジング内壁に設けられた駆動部材３１
、駆動部材３１の出力軸に固定的に嵌設された第２歯車３３、駆動部材３１の出力軸端部
に接続されたターンテーブル３４、押し板１２２３下方に設けられ濾過筒１２２を貫通す
る押しロッド３６、およびターンテーブル３４と押しロッド３６を接続するための接続軸
３２を含み、駆動部材３１の出力軸がターンテーブル３４の一側面のターンテーブル３４
の円心から２０ｃｍ離れた箇所に接続され、ターンテーブル３４の他側面に環状フランジ
が設けられ、第２歯車３３が第１歯車２９に噛み合って伝達され、接続軸３２が押しロッ
ド３６の下端部に垂直に固定され、接続軸３２の他端がローラ３５を介して環状フランジ
に接触して接続され、濾過筒１２２と接続軸３２間の押しロッド３６にばね３７が設けら
れ、駆動機構３の外側に保護カバー２８が設けられ、駆動部材３１は市販されている回転
モータを採用し、または市販されている回転モータの外形を調整して本装置に適合させた
ものを採用し、
図２に示すように、冷凍室１１１に、冷凍室１１１内の薬剤を冷凍するための冷凍アセン
ブリが設けられ、水浴室１１に水浴室１１内の水を加熱するための加熱アセンブリが設け
られ、水浴室１１の外側壁に薬剤貯蔵箱１１４が設けられ、薬剤貯蔵箱１１４は、水浴室
１１から伝達された熱を利用して薬剤貯蔵箱１１４内の薬剤を加熱し、薬剤貯蔵箱１１４
は薬剤輸送管を介して冷凍室１１１と連通し、排出管１１５、第１洗剤タンク１２１、第
２洗剤タンク２３および薬剤輸送管にそれぞれ電動切換弁が設けられ、冷凍アセンブリは
フロン１２冷媒、ワイヤーコイル蒸発器、ピストン冷凍圧縮機、紫銅管およびワイヤーチ
ューブ凝縮器を含み、冷凍アセンブリはいずれも市販されている冷凍アセンブリであり、
または市販されている冷凍アセンブリの外形を調整して従来技術を本装置に適合させたも
のを採用し、加熱アセンブリは鉄-クロム-アルミニウム電熱線であり、冷凍アセンブリ、
加熱アセンブリおよび電動切換弁はいずれも２．４ＧＨｚのワイヤレスリモコンで制御さ
れ、
上記装置を利用して廃水中のニッケルを回収する方法は、以下のステップを含む。
ステップ１：質量濃度９０％のイソプロピルアルコール溶液とキトサンを１５０ｍｌ:１
ｇの割合で材料進入管１１２を通じて冷凍室１１１に順次添加して混合し、常温で３ｈ放
置した後、冷凍室１１１内の温度を-１１℃に調整し、１ｈ冷凍し、そして冷凍室１１１
の温度を-１８℃に調整し、引き続き８ｈ冷凍した後冷凍を停止し、次に水浴室の温度を
４５℃に上昇させ、冷凍室１１１内の冷凍物を恒温水浴で解凍して、混合液Ａを得、
解凍直後超音波発生器１１３を作動させ、冷凍室１１１内の混合液Ａを超音波処理して混
合液Ａが徐々に透明なペースト状になり、グルタミン酸にジメチルスルホキシドを加えた
後加熱溶解して混合液Ｂを得、次に混合液Ｂを冷凍室１１１内に加え、冷凍室１１１内に
質量濃度７０％の濃硫酸を滴下して混合物を得、
その後、水浴室１１を加熱することで混合物を４５℃の温度下で１６ｈ反応させ、反応し
た後の反応液が排出管１１５を介して濾過筒１２２に進入し、濾過および脱イオン水洗浄
を順次行った後、修飾キトサンを得、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．２６ｍＬであり、キトサンとグルタミン酸の質量比が２：１であり、
ステップ２：駆動機構３により、ステップ１で調製された修飾キトサンを材料排出口１２
２２から攪拌反応室２内の電気メッキ廃水に投入し、電気メッキ廃水のｐＨを６に調整し
、加熱管２７により攪拌反応室２内の温度を３０℃に調整する同時に、駆動機構３により
攪拌ロッド２１を１３０ｒｐｍの回転数で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して２０ｍｉ
ｎ反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１～１
であり、
ステップ３：修飾キトサンと電気メッキ廃水の反応が完了した後、濾過溝２２により電気
メッキ廃水を排出し、濾過し、流入管２４を介して攪拌反応室２に修飾キトサンと同等重
量の濃度１ｍｏｌ/Ｌの硫酸溶液を加えて濾過溝２２内の沈殿物を脱着させ、脱着した後
洗浄および乾燥して、最後に回収管２５を介して修飾キトサンを回収する。
上記装置の駆動機構の動作原理は以下の通りである。
冷凍室１１１内の反応が完了した後得られた混合物が濾過筒１２２に進入すると、このと
き押し板１２２３が第１仕切り板との境界の濾過筒１２２内に位置し、混合物を濾過およ
び洗浄した後、回転モータを再度起動し、回転モータに接続されたターンテーブル３４を
ターンテーブル３４の円心から離れるように回転させ、ターンテーブル３４に接続された
押しロッド３６により押し板１２２３を上下に往復移動させ、ばね３７の圧縮量は押し板
１２２３の移動幅であり、押し板１２２３は往復移動中、修飾キトサンを材料排出口１２
２２から攪拌反応室２に添加し、
その同時に、駆動機構３の第２歯車３３は第１歯車２９と噛み合って回転し、第１歯車２
９は攪拌ロッド２１を駆動して電気メッキ廃水を攪拌し、電気メッキ廃水のｐＨを調整し
、加熱管２７により攪拌反応室２内の反応温度を調整する。
詳細に説明する。
実施例１
図１～図３に示すように、修飾キトサンを利用して廃水中のニッケルを回収する装置は、
ハウジングを含み、ハウジング内の中部にハウジングを上から下へ薬剤処理室１と攪拌反
応室２に分割するための第１仕切り板が設けられ、第１仕切り板は内部中空の円形テーブ
ルであり、
薬剤処理室１内の中部に薬剤処理室１を上から下へ水浴室１１と濾過洗浄室１２に分割す
るための第２仕切り板が設けられ、水浴室１１内に冷凍室１１１が設けられ、冷凍室１１
１は材料進入管１１２を介してハウジング頂部を貫通し、冷凍室１１１外部に冷凍室１１
１内の薬剤を超音波処理するための超音波発生器１１３が接続され、超音波処理器１１３
は超音波プローブを介して冷凍室１１１内壁に進入し、
図２および図３に示すように、第１仕切り板に濾過筒１２２が貫通し、濾過筒１２２が第
１仕切り板に気密に接続され、
濾過洗浄室１２内に第１洗剤タンク１２１が設けられ、第１洗剤タンク１２１は第１ノズ
ルを介して濾過筒１２２と連通し、
第１仕切り板上方に位置する濾過筒１２２側壁に複数組の水濾過穴１２２１が設けられ、
第１仕切り板下方に位置する濾過筒１２２側壁に６組の材料排出口１２２２が設けられ、
濾過筒（１２２）側壁上の６組の材料排出口（１２２２）は環状に分布し同じ高さに位置
し、濾過筒１２２内部に材料排出口１２２２と協同して材料を排出するための押し板１２
２３が設けられ、
攪拌反応室２内に第２洗剤タンク２３が設けられ、第２洗剤タンク２３に攪拌反応室２に
洗浄液を噴霧するための第２ノズルが設けられ、攪拌反応室２の側壁に外部と連通する流
入管２４が貫通して設けられ、ハウジングに液添加管２３１が設けられ、液添加管２３１
はそれぞれ第１洗剤タンク１２１と第２洗剤タンク２３と連通し、
図２および図６に示すように、攪拌反応室２内に攪拌ロッド２１が設けられ、攪拌ロッド
２１下方に位置する攪拌反応室２内に濾過溝２２が設けられ、攪拌ロッド２１の一端が濾
過溝２２に回転可能に接続され、攪拌ロッド２１の他端に第１歯車２９が設けられ、濾過
溝２２側壁に貫通穴２２１が設けられ、貫通穴２２１外部に回収管２５が接続され、ハウ
ジング底部に排水管２６が設けられ、
図２に示すように、攪拌反応室２内に、押し板１２２３を上下に往復移動させ、第１歯車
２９を回転させるように駆動するための駆動機構３が設けられ、攪拌反応室２内壁に加熱
管２７が設けあっれ、
図４および図５に示すように、駆動機構３は、ハウジング内壁に設けられた駆動部材３１
、駆動部材３１の出力軸に固定的に嵌設された第２歯車３３、駆動部材３１の出力軸端部
に接続されたターンテーブル３４、押し板１２２３下方に設けられ濾過筒１２２を貫通す
る押しロッド３６、およびターンテーブル３４と押しロッド３６を接続するための接続軸
３２を含み、駆動部材３１の出力軸がターンテーブル３４の一側面のターンテーブル３４
の円心から２０ｃｍ離れた箇所に接続され、ターンテーブル３４の他側面に環状フランジ
が設けられ、第２歯車３３が第１歯車２９に噛み合って伝達され、接続軸３２が押しロッ
ド３６の下端部に垂直に固定され、接続軸３２の他端がローラ３５を介して環状フランジ
に接触して接続され、濾過筒１２２と接続軸３２間の押しロッド３６にばね３７が設けら
れ、駆動機構３の外側に保護カバー２８が設けられ、駆動部材３１は市販されている回転
モータを採用し、または市販されている回転モータの外形を調整して本装置に適合させた
ものを採用し、
図２に示すように、冷凍室１１１に、冷凍室１１１内の薬剤を冷凍するための冷凍アセン
ブリが設けられ、水浴室１１に水浴室１１内の水を加熱するための加熱アセンブリが設け
られ、水浴室１１の外側壁に薬剤貯蔵箱１１４が設けられ、薬剤貯蔵箱１１４は、水浴室
１１から伝達された熱を利用して薬剤貯蔵箱１１４内の薬剤を加熱し、薬剤貯蔵箱１１４
は薬剤輸送管を介して冷凍室１１１と連通し、排出管１１５、第１洗剤タンク１２１、第
２洗剤タンク２３および薬剤輸送管にそれぞれ電動切換弁が設けられ、冷凍アセンブリは
フロン１２冷媒、ワイヤーコイル蒸発器、ピストン冷凍圧縮機、紫銅管およびワイヤーチ
ューブ凝縮器を含み、冷凍アセンブリはいずれも市販されている冷凍アセンブリであり、
または市販されている冷凍アセンブリの外形を調整して従来技術を本装置に適合させたも
のを採用し、加熱アセンブリは鉄-クロム-アルミニウム電熱線であり、冷凍アセンブリ、
加熱アセンブリおよび電動切換弁はいずれも２．４ＧＨｚのワイヤレスリモコンで制御さ
れ、
上記装置を利用して廃水中のニッケルを回収する方法は、以下のステップを含む。
ステップ１：質量濃度９０％のイソプロピルアルコール溶液とキトサンを１５０ｍｌ:１
ｇの割合で材料進入管１１２を通じて冷凍室１１１に順次添加して混合し、常温で３ｈ放
置した後、冷凍室１１１内の温度を-１１℃に調整し、１ｈ冷凍し、そして冷凍室１１１
の温度を-１８℃に調整し、引き続き８ｈ冷凍した後冷凍を停止し、次に水浴室の温度を
４５℃に上昇させ、冷凍室１１１内の冷凍物を恒温水浴で解凍して、混合液Ａを得、
解凍直後超音波発生器１１３を作動させ、冷凍室１１１内の混合液Ａを超音波処理して混
合液Ａが徐々に透明なペースト状になり、グルタミン酸にジメチルスルホキシドを加えた
後加熱溶解して混合液Ｂを得、次に混合液Ｂを冷凍室１１１内に加え、冷凍室１１１内に
質量濃度７０％の濃硫酸を滴下して混合物を得、
その後、水浴室１１を加熱することで混合物を４５℃の温度下で１６ｈ反応させ、反応し
た後の反応液が排出管１１５を介して濾過筒１２２に進入し、濾過および脱イオン水洗浄
を順次行った後、修飾キトサンを得、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．２６ｍＬであり、キトサンとグルタミン酸の質量比が２：１であり、
ステップ２：駆動機構３により、ステップ１で調製された修飾キトサンを材料排出口１２
２２から攪拌反応室２内の電気メッキ廃水に投入し、電気メッキ廃水のｐＨを６に調整し
、加熱管２７により攪拌反応室２内の温度を３０℃に調整する同時に、駆動機構３により
攪拌ロッド２１を１３０ｒｐｍの回転数で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して２０ｍｉ
ｎ反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１～１
であり、
ステップ３：修飾キトサンと電気メッキ廃水の反応が完了した後、濾過溝２２により電気
メッキ廃水を排出し、濾過し、流入管２４を介して攪拌反応室２に修飾キトサンと同等重
量の濃度１ｍｏｌ/Ｌの硫酸溶液を加えて濾過溝２２内の沈殿物を脱着させ、脱着した後
洗浄および乾燥して、最後に回収管２５を介して修飾キトサンを回収する。
上記装置の駆動機構の動作原理は以下の通りである。
冷凍室１１１内の反応が完了した後得られた混合物が濾過筒１２２に進入すると、このと
き押し板１２２３が第１仕切り板との境界の濾過筒１２２内に位置し、混合物を濾過およ
び洗浄した後、回転モータを再度起動し、回転モータに接続されたターンテーブル３４を
ターンテーブル３４の円心から離れるように回転させ、ターンテーブル３４に接続された
押しロッド３６により押し板１２２３を上下に往復移動させ、ばね３７の圧縮量は押し板
１２２３の移動幅であり、押し板１２２３は往復移動中、修飾キトサンを材料排出口１２
２２から攪拌反応室２に添加し、
その同時に、駆動機構３の第２歯車３３は第１歯車２９と噛み合って回転し、第１歯車２
９は攪拌ロッド２１を駆動して電気メッキ廃水を攪拌し、電気メッキ廃水のｐＨを調整し
、加熱管２７により攪拌反応室２内の反応温度を調整する。
実施例２
本実施例は実施例１と以下のように異なる。
ステップ１では、常温で２ｈ放置し、冷凍室１１１内の温度を-１０℃に調整し、２ｈ冷
凍し、冷凍室１１１の温度を-２０℃に調整し、引き続き４ｈ冷凍した後冷凍を停止し、
次に水浴室１１の温度を５０℃に上昇させ、
水浴室１１を加熱して混合物を５０℃の温度で１０ｈ反応させ、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．３ｍＬであり、
ステップ２では、電気メッキ廃水のｐＨを２に調整し、加熱管２７により攪拌反応室２内
の温度を１０℃に調整する同時に、駆動機構３により攪拌ロッド２１を１５０ｒｐｍの回
転数で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して６０ｍｉｎ反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１：１
である。
本実施例は実施例１と以下のように異なる。
ステップ１では、常温で２ｈ放置し、冷凍室１１１内の温度を-１０℃に調整し、２ｈ冷
凍し、冷凍室１１１の温度を-２０℃に調整し、引き続き４ｈ冷凍した後冷凍を停止し、
次に水浴室１１の温度を５０℃に上昇させ、
水浴室１１を加熱して混合物を５０℃の温度で１０ｈ反応させ、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．３ｍＬであり、
ステップ２では、電気メッキ廃水のｐＨを２に調整し、加熱管２７により攪拌反応室２内
の温度を１０℃に調整する同時に、駆動機構３により攪拌ロッド２１を１５０ｒｐｍの回
転数で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して６０ｍｉｎ反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１：１
である。
実施例３
本実施例は実施例１と以下のように異なる。
ステップ１では、常温で４ｈ放置し、冷凍室１１１内の温度を-１２℃に調整し、１．５
ｈ冷凍して、冷凍室１１１の温度を再度-１５℃に調整し、引き続き８ｈ冷凍した後冷凍
を停止し、次に水浴室１１の温度を４８℃に上昇させ、
水浴室１１を加熱して混合物を４０℃の温度で２０ｈ反応させ、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．２５ｍＬであり、
ステップ２では、電気メッキ廃水のｐＨを８に調整し、加熱管２７により攪拌反応室２内
の温度を５０℃に調整する同時に、駆動機構３は攪拌ロッド２１を１２０ｒｐｍの回転数
で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して５ｍｉｎ反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１．２
：１である。
本実施例は実施例１と以下のように異なる。
ステップ１では、常温で４ｈ放置し、冷凍室１１１内の温度を-１２℃に調整し、１．５
ｈ冷凍して、冷凍室１１１の温度を再度-１５℃に調整し、引き続き８ｈ冷凍した後冷凍
を停止し、次に水浴室１１の温度を４８℃に上昇させ、
水浴室１１を加熱して混合物を４０℃の温度で２０ｈ反応させ、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．２５ｍＬであり、
ステップ２では、電気メッキ廃水のｐＨを８に調整し、加熱管２７により攪拌反応室２内
の温度を５０℃に調整する同時に、駆動機構３は攪拌ロッド２１を１２０ｒｐｍの回転数
で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して５ｍｉｎ反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１．２
：１である。
実施例４
本実施例は実施例１と以下のように異なる。図７に示すように、濾過筒１２２内にねじ１
２２４が設けられ、押し板１２２３にはその円心５ｃｍ付近にねじ穴が設けられ、ねじ１
２２４の一端がねじ穴を貫通し、ねじ１２２４の他端が濾過筒１２２内壁に設けられた制
限板１２２５に固定的に接続され、制限板１２２５は押し板１２２３の上方に位置し、押
し板１２２３上方のねじ１２２４に回転ナット１２２７が設けられ、回転ナット１２２７
は押し板１２２３に回転可能に接続され、回転ナット１２２７に攪拌翼１２２６が設けら
れ、攪拌翼１２２６の長さが押し板１２２３の半径よりも５ｃｍ短い。
上記装置の動作原理は以下のように実施例１と異なる。駆動機構３が押し板１２２３を上
下に往復移動させるように駆動する時、回転ナット１２２７はねじ１２２４と協働するね
じ山によって回転し、回転ナット１２２７が攪拌翼１２２６に固定的に接続され同期的に
回転し、かつ回転ナット１２２７が押し板１２２３に回転可能に接続され、押し板１２２
３の移動中、継続的に押し板１２２３に堆積された修飾キトサンを漕ぎだし、押し板１２
２３上の材料排出口１２２２から離れた修飾キトサンを材料排出口１２２２へ漕ぎだし、
修飾キトサンの堆積や材料排出口１２２２の塞ぎ現象を防止することができる。
本実施例は実施例１と以下のように異なる。図７に示すように、濾過筒１２２内にねじ１
２２４が設けられ、押し板１２２３にはその円心５ｃｍ付近にねじ穴が設けられ、ねじ１
２２４の一端がねじ穴を貫通し、ねじ１２２４の他端が濾過筒１２２内壁に設けられた制
限板１２２５に固定的に接続され、制限板１２２５は押し板１２２３の上方に位置し、押
し板１２２３上方のねじ１２２４に回転ナット１２２７が設けられ、回転ナット１２２７
は押し板１２２３に回転可能に接続され、回転ナット１２２７に攪拌翼１２２６が設けら
れ、攪拌翼１２２６の長さが押し板１２２３の半径よりも５ｃｍ短い。
上記装置の動作原理は以下のように実施例１と異なる。駆動機構３が押し板１２２３を上
下に往復移動させるように駆動する時、回転ナット１２２７はねじ１２２４と協働するね
じ山によって回転し、回転ナット１２２７が攪拌翼１２２６に固定的に接続され同期的に
回転し、かつ回転ナット１２２７が押し板１２２３に回転可能に接続され、押し板１２２
３の移動中、継続的に押し板１２２３に堆積された修飾キトサンを漕ぎだし、押し板１２
２３上の材料排出口１２２２から離れた修飾キトサンを材料排出口１２２２へ漕ぎだし、
修飾キトサンの堆積や材料排出口１２２２の塞ぎ現象を防止することができる。
実施例５
本実施例は実施例１と以下のように異なる。図８に示すように、濾過筒１２２の側壁上の
１８組の材料排出口１２２２はマトリックス状に分布し、具体的に、６組の材料排出口１
２２２を大組として濾過筒１２２の側壁に同じ高さで環状に分布し、３つの大組が上下に
等間距で濾過筒１２２の側壁に分布し、押しロッド３６の内部が中空であり、押しロッド
３６内に可動に接続されたねじ棒３６１が設けられ、ねじ棒３６１の一端が薬剤処理室１
まで貫通しねじ棒３６１を調整するためのナット３６３が設けられ、ねじ棒３６１の他端
が押しロッド３６を貫通し制限環３６２が設けられる。
上記装置の動作原理は実施例１と以下のように異なる。ナット３６３によりねじ棒３６１
を調整し、ねじ棒３６１の制限環３６２によって押しロッド３６の上下往復移動幅を調整
して、押しロッド３６が一度上下に往復移動すると１８組の材料排出口１２２２を同時に
トリガーして、材料を排出するための空間および材料排出量が増加し、排出量を向上させ
、材料排出口１２２２の堆積物をさらに防止することができる。
本実施例は実施例１と以下のように異なる。図８に示すように、濾過筒１２２の側壁上の
１８組の材料排出口１２２２はマトリックス状に分布し、具体的に、６組の材料排出口１
２２２を大組として濾過筒１２２の側壁に同じ高さで環状に分布し、３つの大組が上下に
等間距で濾過筒１２２の側壁に分布し、押しロッド３６の内部が中空であり、押しロッド
３６内に可動に接続されたねじ棒３６１が設けられ、ねじ棒３６１の一端が薬剤処理室１
まで貫通しねじ棒３６１を調整するためのナット３６３が設けられ、ねじ棒３６１の他端
が押しロッド３６を貫通し制限環３６２が設けられる。
上記装置の動作原理は実施例１と以下のように異なる。ナット３６３によりねじ棒３６１
を調整し、ねじ棒３６１の制限環３６２によって押しロッド３６の上下往復移動幅を調整
して、押しロッド３６が一度上下に往復移動すると１８組の材料排出口１２２２を同時に
トリガーして、材料を排出するための空間および材料排出量が増加し、排出量を向上させ
、材料排出口１２２２の堆積物をさらに防止することができる。
実験例
一、実施例１で調製された修飾キトサンを使用して同時に金属イオンＮｉ２+、Ｃｕ２+、
Ｃｄ２+およびＣｏ２+を含有する廃水に対して吸着実験を行い、具体的な飽和吸着性能は
表１に示される。
表１ 実施例１の複数種類金属イオンを同時に含有する廃水に対する吸着性能
一、実施例１で調製された修飾キトサンを使用して同時に金属イオンＮｉ２+、Ｃｕ２+、
Ｃｄ２+およびＣｏ２+を含有する廃水に対して吸着実験を行い、具体的な飽和吸着性能は
表１に示される。
表１ 実施例１の複数種類金属イオンを同時に含有する廃水に対する吸着性能
実施例１で調製されたグルタミン酸修飾キトサンは同時に他の金属イオンを含有するとき
、Ｎｉ２+やＮｉ２+に対する吸着効果がやや低下したが、それでも高い吸着性能を持ち、
Ｎｉ２+吸着量が２１９．５ｍｇ/ｇに達し、優れた選択性を有し、吸着量が他の金属イオ
ンよりはるかに高く、平衡吸着までの経過時間はわずか２０ｍｉｎであり、他の金属イオ
ンの平衡吸着時間よりも短く、
同時に、上記方法を使用してアスパラギン酸修飾キトサン、アルギニン修飾キトサンおよ
びシスチン修飾キトサンの単一Ｎｉ２+含有廃水に対する吸着性を調べ、アスパラギン酸
修飾キトサン、アルギニン修飾キトサンおよびシスチン修飾キトサンはＮｉ２+に対する
吸着量がそれぞれ１０６．４ｍｇ/ｇ、５３．２ｍｇ/ｇおよび３５．９ｍｇ/ｇに達し、
廃水中にＣｕ２+、Ｃｄ２+などの金属イオンを同時に含有するとき、前記３つの修飾キト
サンのＮｉ２+に対する吸着量が低下し、各イオンの吸着効果に大きな違いがなく、Ｎｉ
２+に対する選択性が良くなかった。
二、実施例１で調製された修飾キトサンと比較例１、比較例２で調製された修飾キトサン
を単一Ｎｉ２+含有廃水に置いて吸着実験を行い、Ｎｉ２+の吸着効果の結果が表２に示さ
れる。
比較例１：実施例１と比較すると、修飾キトサンの調製経路が異なり、具体的に以下の通
りである。
１ｇのキトサンを１００ｍＬの２ｗｔ％の酢酸水溶液に溶解させ２ｈ放置して混合溶液Ｃ
を得、次に混合液Ｃを冷凍処理し、冷凍後の混合溶液Ｃを加熱し攪拌してペースト状にし
、ペースト状の混合液Ｃを、グルタミン酸を予め加えたジメチルスルホキシド溶液に添加
し、グルタミン酸を予め加えたジメチルスルホキシド溶液に濃硫酸をゆっくりと滴下して
混合液Ｄを得、混合液Ｄを４５℃で２４ｈ反応させ、反応した後、混合液Ｄを濾過および
洗浄して修飾キトサンを得、前記冷凍処理のパラメータ、加熱パラメータ、各成分の濃度
、使用量比および他のステップはいずれも実施例１と同様である。
比較例２：実施例１と比較すると、ステップ１では冷凍処理を行わず、他のステップはい
ずれも実施例１と同様である。
表２ 実施例１、比較例１および比較例２のＮｉ２+に対する吸着性
、Ｎｉ２+やＮｉ２+に対する吸着効果がやや低下したが、それでも高い吸着性能を持ち、
Ｎｉ２+吸着量が２１９．５ｍｇ/ｇに達し、優れた選択性を有し、吸着量が他の金属イオ
ンよりはるかに高く、平衡吸着までの経過時間はわずか２０ｍｉｎであり、他の金属イオ
ンの平衡吸着時間よりも短く、
同時に、上記方法を使用してアスパラギン酸修飾キトサン、アルギニン修飾キトサンおよ
びシスチン修飾キトサンの単一Ｎｉ２+含有廃水に対する吸着性を調べ、アスパラギン酸
修飾キトサン、アルギニン修飾キトサンおよびシスチン修飾キトサンはＮｉ２+に対する
吸着量がそれぞれ１０６．４ｍｇ/ｇ、５３．２ｍｇ/ｇおよび３５．９ｍｇ/ｇに達し、
廃水中にＣｕ２+、Ｃｄ２+などの金属イオンを同時に含有するとき、前記３つの修飾キト
サンのＮｉ２+に対する吸着量が低下し、各イオンの吸着効果に大きな違いがなく、Ｎｉ
２+に対する選択性が良くなかった。
二、実施例１で調製された修飾キトサンと比較例１、比較例２で調製された修飾キトサン
を単一Ｎｉ２+含有廃水に置いて吸着実験を行い、Ｎｉ２+の吸着効果の結果が表２に示さ
れる。
比較例１：実施例１と比較すると、修飾キトサンの調製経路が異なり、具体的に以下の通
りである。
１ｇのキトサンを１００ｍＬの２ｗｔ％の酢酸水溶液に溶解させ２ｈ放置して混合溶液Ｃ
を得、次に混合液Ｃを冷凍処理し、冷凍後の混合溶液Ｃを加熱し攪拌してペースト状にし
、ペースト状の混合液Ｃを、グルタミン酸を予め加えたジメチルスルホキシド溶液に添加
し、グルタミン酸を予め加えたジメチルスルホキシド溶液に濃硫酸をゆっくりと滴下して
混合液Ｄを得、混合液Ｄを４５℃で２４ｈ反応させ、反応した後、混合液Ｄを濾過および
洗浄して修飾キトサンを得、前記冷凍処理のパラメータ、加熱パラメータ、各成分の濃度
、使用量比および他のステップはいずれも実施例１と同様である。
比較例２：実施例１と比較すると、ステップ１では冷凍処理を行わず、他のステップはい
ずれも実施例１と同様である。
表２ 実施例１、比較例１および比較例２のＮｉ２+に対する吸着性
表２から分かるように、実施例１では２０ｍｉｎ後に平衡吸着に達し、飽和吸着量が２３
７．４ｍｇ/ｇに達し、５回繰り返し使用してＮｉ２+を吸着し、その吸着効果が第１回の
８９．６８％を保持した。
比較例１では、酢酸を溶媒として使用し冷凍処理を行い、比較例２ではイソプロピルアル
コールを溶媒とするが、冷凍処理を行わず、図１３に示すように、比較例１および比較例
２のＮｉ２+吸着能力が実施例１よりはるかに低下し、５回繰り返し使用した後、比較例
１および比較例２で調製されたキトサンの吸着性能がいずれも著しく低下した。
三、実施例１、２、３で調製された修飾キトサンを電気メッキ廃水に投入し吸着実験を行
い、Ｎｉ２+の吸着効果の結果が表３に示される。
表３ 実施例１、２および３のＮｉ２+吸着性
７．４ｍｇ/ｇに達し、５回繰り返し使用してＮｉ２+を吸着し、その吸着効果が第１回の
８９．６８％を保持した。
比較例１では、酢酸を溶媒として使用し冷凍処理を行い、比較例２ではイソプロピルアル
コールを溶媒とするが、冷凍処理を行わず、図１３に示すように、比較例１および比較例
２のＮｉ２+吸着能力が実施例１よりはるかに低下し、５回繰り返し使用した後、比較例
１および比較例２で調製されたキトサンの吸着性能がいずれも著しく低下した。
三、実施例１、２、３で調製された修飾キトサンを電気メッキ廃水に投入し吸着実験を行
い、Ｎｉ２+の吸着効果の結果が表３に示される。
表３ 実施例１、２および３のＮｉ２+吸着性
図９の赤外スペクトル図に示すように（Ａはキトサン、Ｂは本実施例１の修飾キトサン）
、３４４６での特徴ピークはキトサンとグルタミン酸中のＮ-Ｈ結合、Ｏ-Ｈ結合およびエ
ステル中のＣ=Ｏ結合の伸縮振動吸収ピークであり、１０７２でエステル結合中のＣ-Ｏ-
Ｃの特徴吸収ピークに対応する。また、曲線Ｂには、新しい特徴ピーク（１６００ｃｍ-
１）が現れ、グルタミン酸上のＮ-Ｈの特徴吸収ピークに対応し、以上の特徴ピークの一
連変化によれば、グルタミン酸がキトサンとエステル化反応し、グルタミン酸で修飾した
修飾キトサンを成功に調製したことが分かる。
表３、図１０および図１１に示すように、実施例１、２、３で調製された修飾キトサンは
酸性および弱アルカリ性環境下で、比較的良好な吸着効果を示し、修飾キトサンの吸着性
能に対するｐＨの変化の影響が小さく、１０～５０℃の温度範囲内で大きく変化せず、修
飾キトサンのニッケルに対する吸着変化が小さく、修飾キトサンのニッケル吸着性能に対
する温度の影響がほとんどない。
図１２および図１３に示すように、実施例１、２、３で調製された修飾キトサンを複数回
繰り返し使用した後吸着量が帆トンと変化せず、優れた安定性を持ち、Ｎｉ２+のみ含有
廃水を吸着するとき、修飾キトサンが廃水と２０ｍｉｎまで反応すると、修飾キトサンの
吸着性能が平衡吸着状態に達し、吸着量が２３７．４ｍｇ/ｇに達したことが確認できた
。
四、調製された修飾キトサンを異なる装置で電気メッキ廃水に投入して吸着実験を行い、
Ｎｉ２+の吸着効果の結果が表４に示される。
表４ 実施例１、４および５のＮｉ２+吸着性
、３４４６での特徴ピークはキトサンとグルタミン酸中のＮ-Ｈ結合、Ｏ-Ｈ結合およびエ
ステル中のＣ=Ｏ結合の伸縮振動吸収ピークであり、１０７２でエステル結合中のＣ-Ｏ-
Ｃの特徴吸収ピークに対応する。また、曲線Ｂには、新しい特徴ピーク（１６００ｃｍ-
１）が現れ、グルタミン酸上のＮ-Ｈの特徴吸収ピークに対応し、以上の特徴ピークの一
連変化によれば、グルタミン酸がキトサンとエステル化反応し、グルタミン酸で修飾した
修飾キトサンを成功に調製したことが分かる。
表３、図１０および図１１に示すように、実施例１、２、３で調製された修飾キトサンは
酸性および弱アルカリ性環境下で、比較的良好な吸着効果を示し、修飾キトサンの吸着性
能に対するｐＨの変化の影響が小さく、１０～５０℃の温度範囲内で大きく変化せず、修
飾キトサンのニッケルに対する吸着変化が小さく、修飾キトサンのニッケル吸着性能に対
する温度の影響がほとんどない。
図１２および図１３に示すように、実施例１、２、３で調製された修飾キトサンを複数回
繰り返し使用した後吸着量が帆トンと変化せず、優れた安定性を持ち、Ｎｉ２+のみ含有
廃水を吸着するとき、修飾キトサンが廃水と２０ｍｉｎまで反応すると、修飾キトサンの
吸着性能が平衡吸着状態に達し、吸着量が２３７．４ｍｇ/ｇに達したことが確認できた
。
四、調製された修飾キトサンを異なる装置で電気メッキ廃水に投入して吸着実験を行い、
Ｎｉ２+の吸着効果の結果が表４に示される。
表４ 実施例１、４および５のＮｉ２+吸着性
表４に示すように、実施例１と実施例４を比較して分かるように、実施例４では攪拌翼１
２２６で修飾キトサンを漕ぎだし、押し板１２２３中心に堆積された一部の修飾キトサン
も材料排出口１２２２に漕ぎだし、材料排出口１２２２の塞ぎを防止し、安定して修飾キ
トサンを一定に排出し、電気メッキ廃水中のニッケルの回収効率を向上させることができ
る。
実施例５では、駆動機構３による押し板１２２３の往復移動ストロークを調整することで
、材料排出口１２２２を６組から１８組に増やし、一回の排出量を増加させ、電気メッキ
廃水への修飾キトサンの投入時間を短縮したが、実施例５は実施例１と比較すると、実施
例５では一回の添加量が実施例１の一回添加量よりも多く、同じ攪拌速度で、理論的に、
実施例５の修飾キトサンが電気メッキ廃水に急速かつ均一に分散する効率が実施例１より
も低いため、実施例５のニッケル吸収量が実施例１よりも低いが、実施例５の処理時間が
実施例１よりも少ないため、実際の処理ニーズに応じて駆動機構３を用いて材料排出口１
２２２の開口数を調整すればよい。
２２６で修飾キトサンを漕ぎだし、押し板１２２３中心に堆積された一部の修飾キトサン
も材料排出口１２２２に漕ぎだし、材料排出口１２２２の塞ぎを防止し、安定して修飾キ
トサンを一定に排出し、電気メッキ廃水中のニッケルの回収効率を向上させることができ
る。
実施例５では、駆動機構３による押し板１２２３の往復移動ストロークを調整することで
、材料排出口１２２２を６組から１８組に増やし、一回の排出量を増加させ、電気メッキ
廃水への修飾キトサンの投入時間を短縮したが、実施例５は実施例１と比較すると、実施
例５では一回の添加量が実施例１の一回添加量よりも多く、同じ攪拌速度で、理論的に、
実施例５の修飾キトサンが電気メッキ廃水に急速かつ均一に分散する効率が実施例１より
も低いため、実施例５のニッケル吸収量が実施例１よりも低いが、実施例５の処理時間が
実施例１よりも少ないため、実際の処理ニーズに応じて駆動機構３を用いて材料排出口１
２２２の開口数を調整すればよい。
Claims (7)
- ハウジングを含み、前記ハウジング内に、ハウジングをを上から下へ薬剤処理室（１）と
攪拌反応室（２）を分割するための第１仕切り板が設けられ、
薬剤処理室（１）内に、薬剤処理室（１）を上から下へ水浴室（１１）と濾過洗浄室（１
２）に分割するための第２仕切り板が設けられ、
前記水浴室（１１）内に、冷凍室（１１１）が設けられ、前記冷凍室（１１１）は材料進
入管（１１２）を介してハウジング頂部を貫通し、
前記冷凍室（１１１）の外部に冷凍室（１１１）内の薬剤を超音波処理するための超音波
発生器（１１３）が接続され、
前記第１仕切り板に、濾過筒（１２２）が貫通し、前記濾過筒（１２２）が第１仕切り板
と気密に接続され、
濾過洗浄室（１２）内に第１洗剤タンク（１２１）が設けられ、前記第１洗剤タンク（１
２１）は第１ノズルを介して濾過筒（１２２）と連通し、
第１仕切り板上方に位置する前記濾過筒（１２２）の側壁に、複数組の水濾過穴（１２２
１）が設けられ、第１仕切り板下方に位置する前記濾過筒（１２２）の側壁に、複数組の
材料排出口（１２２２）が設けられ、前記濾過筒（１２２）内部に、前記材料排出口（１
２２２）と協同して材料を排出するための押し板（１２２３）が設けられ、
攪拌反応室（２）内に第２洗剤タンク（２３）が設けられ、前記第２洗剤タンク（２３）
上に、攪拌反応室（２）内に洗浄液を噴霧するための第２ノズルが設けられ、攪拌反応室
（２）の側壁に外部と連通する流入管（２４）が設けられ、
前記攪拌反応室（２）内に攪拌ロッド（２１）が設けられ、前記攪拌ロッド（２１）下方
に位置する攪拌反応室（２）内に濾過溝（２２）が設けられ、攪拌ロッド（２１）の一端
が濾過溝（２２）に回転可能に接続され、前記攪拌ロッド（２１）の他端に第１歯車（２
９）が設けられ、前記濾過溝（２２）の側壁に貫通穴（２２１）が設けられ、前記貫通穴
（２２１）の外部に回収管（２５）が接続され、前記ハウジングの底部に排水管（２６）
が設けられ、
前記攪拌反応室（２）内に押し板（１２２３）を上下に往復移動させ、第１歯車（２９）
を回転させるように駆動する駆動機構（３）が設けられ、攪拌反応室（２）の内壁に加熱
管（２７）が設けられる、ことを特徴とする修飾キトサンを利用して廃水中のニッケルを
回収する装置。 - 前記濾過筒（１２２）内にねじ（１２２４）が設けられ、前記押し板（１２２３）の円心
に近い箇所にねじ穴が設けられ、前記ねじ（１２２４）の一端が前記ねじ穴を貫通し、
ねじ（１２２４）の他端が濾過筒（１２２）内壁に設けられた制限板（１２２５）に固定
的に接続され、押し板（１２２３）上方に位置するねじ（１２２４）に回転ナット（１２
２７）が設けられ、前記回転ナット（１２２７）が押し板（１２２３）に回転可能に接続
され、回転ナット（１２２７）に攪拌翼（１２２６）が設けられる、ことを特徴とする請
求項１に記載の装置。 - 前記駆動機構（３）の外側に保護カバー（２８）が設けられ、
前記ハウジングに液添加管（２３１）が設けられ、前記液添加管（２３１）はそれぞれ前
記第１洗剤タンク（１２１）と第２洗剤タンク（２３）と連通し、
前記冷凍室（１１１）に冷凍室（１１１）内の薬剤を冷凍するための冷凍アセンブリが設
けられ、前記水浴室（１１）に水浴室（１１）内の水を加熱するための加熱アセンブリが
設けられ、水浴室（１１）の外側壁に薬剤貯蔵箱（１１４）が設けられ、前記薬剤貯蔵箱
（１１４）は薬剤輸送管を介して冷凍室（１１）と連通し、排出管（１１５）、第１洗剤
タンク（１２１）、第２洗剤タンク（２３）および薬剤輸送管にそれぞれ電動切換弁が設
けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記駆動機構（３）は、ハウジング内壁に設けられた駆動部材（３１）、駆動部材（３１
）の出力軸に固定的に嵌設された第２歯車（３３）、駆動部材（３１）の出力軸端部に接
続されたターンテーブル（３４）、押し板（１２２３）下方に設けられ濾過筒（１２２）
を貫通する押しロッド（３６）、および前記ターンテーブル（３４）と前記押しロッド（
３６）を接続するための接続軸（３２）を含み、
駆動部材（３１）の出力軸はターンテーブル（３４）の一側面のターンテーブル（３４）
の円心から離れた箇所に接続され、ターンテーブル（３４）の他側面に環状フランジが設
けられ、
前記第２歯車（３３）は前記第１歯車（２９）に噛み合って伝達され、
前記接続軸（３２）は押しロッド（３６）の下端部に垂直に固定され、接続軸（３２）の
他端がローラ（３５）を介して前記環状フランジに接続され、
濾過筒（１２２）と接続軸（３２）間の押しロッド（３６）にばね（３７）が設けられる
、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記濾過筒（１２２）側壁上の複数組の材料排出口（１２２２）は、同じ高さに位置する
、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 前記濾過筒（１２２）側壁上の複数組の材料排出口（１２２２）はマトリックス状に分布
し、前記押しロッド（３６）内部は中空であり、押しロッド（３６）内にねじ棒（３６１
）が可動に接続され、前記ねじ棒（３６１）の一端が薬剤処理室（１）まで貫通してねじ
棒（３６１）を調整するためのナット（３６３）が設けられ、ねじ棒（３６１）の他端が
押しロッド（３６）を貫通して制限環（３６２）が設けられる、ことを特徴とする請求項
４に記載の装置。 - 請求項１から６のいずれか１項に記載の装置を利用して廃水中のニッケルを回収する方法
であって、
ステップ１：質量濃度９０％のイソプロピルアルコール溶液とキトサンを１５０ｍｌ:１
ｇの割合で材料進入管（１１２）を通じて冷凍室（１１１）に順次添加して混合し、常温
で２～４ｈ放置した後、冷凍室（１１１）内の温度を-１２～-１０℃に調整し、１～２ｈ
冷凍し、そして冷凍室（１１１）の温度を-２０～-１５℃に調整し、引き続き４～８ｈ冷
凍した後冷凍を停止し、次に水浴室（１１）の温度を４５～５０℃に上昇させ、冷凍室（
１１１）内の冷凍物を恒温水浴で解凍して、混合液Ａを得て、
解凍直後超音波発生器（１１３）を作動させ、冷凍室（１１１）内の混合液Ａを超音波処
理して混合液Ａが徐々に透明なペースト状になり、グルタミン酸にジメチルスルホキシド
を加えた後加熱溶解して混合液Ｂを得、次に前記混合液Ｂを冷凍室（１１１）内に加え、
冷凍室（１１１）内に質量濃度７０％の濃硫酸を滴下して混合物を得て、
その後、水浴室（１１）を加熱することで前記混合物を４０～５０℃の温度下で１０～２
０ｈ反応させ、反応した後の反応液が排出管（１１５）を介して濾過筒（１２２）に進入
し、濾過および脱イオン水洗浄を順次行った後、修飾キトサンを得て、
その中で、グルタミン酸、ジメチルスルホキシドおよび濃硫酸の使用量の比が１ｇ：１０
０ｍＬ：０．２５～０．３ｍＬであり、キトサンとグルタミン酸の質量比が２：１であり
、
ステップ２：駆動機構（３）により、ステップ１で調製された修飾キトサンを材料排出口
（１２２２）から攪拌反応室（２）内の電気メッキ廃水に投入し、電気メッキ廃水のｐＨ
を２～８に調整し、加熱管（２７）により攪拌反応室（２）内の温度を１０～５０℃に調
整すると同時に、駆動機構（３）により攪拌ロッド（２１）を１２０～１５０ｒｐｍの回
転数で回転させ、電気メッキ廃水を攪拌して５～６０ｍｉｎ反応させ、
その中で、修飾キトサンの質量濃度と電気メッキ廃水中のニッケルの質量濃度比が１～１
．５：１であり、
ステップ３：修飾キトサンと電気メッキ廃水の反応が完了した後、濾過溝（２２）により
電気メッキ廃水を排出し、濾過し、流入管（２４）を介して攪拌反応室（２）に修飾キト
サンと同等重量の濃度１ｍｏｌ/Ｌの硫酸溶液を加えて濾過溝（２２）内の沈殿物を脱着
させ、脱着した後洗浄および乾燥して、最後に回収管（２５）を介して修飾キトサンを回
収する、を含む、ことを特徴とする方法。
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