JP3332549B2 - 汚染物質吸着剤 - Google Patents

汚染物質吸着剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、土壌中若しくは排水中
の汚染物質を吸着し、汚染物質を除去し、汚染物質の拡
散を効果的に防止し得る汚染物質吸着剤に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、産業活動がもたらした環境汚染
は、深刻な社会問題に発展している。土壌汚染に関して
は、重金属化合物、難分解性化学物質及び原油による汚
染等が指摘されているが、中でも塩素系有機化合物によ
る汚染は発生件数も多く、且つ汚染物質が地下水により
拡散する為、広大な地域が汚染されている場合が多く、
これらの分解、除去及び拡散防止技術の開発が急がれて
いる。上記した塩素系有機化合物による地下水汚染及
び、地下水汚染より発生する土壌汚染に対する処置とし
て、現在各種の方法が採られ、又、様々な検討が行なわ
れている。例えば、地中にパイプを挿入し、吸引により
揮発性有機溶剤を回収する真空抽出法や、大きな真空乾
燥容器内に汚染土壌を入れ、加熱しながら減圧乾燥する
真空乾燥法、或は汚染された地下水を汲み上げ、活性炭
処理する方法等が実際に行われている。又、研究段階の
方法としては、微生物により汚染物質を分解させるバイ
オレメディエーションがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、汚染土
壌の処理はその対象が広大である為、処理費用の経済性
が要求されるという問題点がある。現在行われている上
記方法は、いずれも莫大なランニングコストがかかり、
且つ多大な処理時間を要する。又、バイオレメディエー
ションに関しては、石油系の汚染に対する効果が米国内
で確認されているものの、塩素系有機化合物を始めとす
るその他難分解性化学物質への効果については、未だ実
用の段階とは言えない。従って、本発明の目的は、特に
地下水汚染により発生する土壌汚染に対処すべく、土壌
汚染を招く地下水に溶解している汚染物質を高効率に吸
収して土壌中への拡散を防ぎ、更には汚染土壌から汚染
物質を除去することを簡易に達成し得る汚染物質吸着剤
を提供することにある。
【0004】
【課題を解決する為の手段】上記の目的は、以下の本発
明によって達成される。即ち、本発明は、汚染物質を吸
着するための汚染物質吸着剤であって、有機化合物と粘
土鉱物との反応物である有機物変性粘土と、該有機物変
性粘土の透水性を向上させるための透水性改良剤とを
なくとも含有している混合物であり、該混合物の透水係
数が、5.00×10 -6 〜1.00×10 -2 cm/se
cであることを特徴とする汚染物質吸着剤である。
【0005】
【作用】本発明者は、難分解性化学物質による地下水汚
染、中でも特に塩素系有機化合物による汚染土壌を安価
な材料で早急に処理すべく鋭意検討を重ねた結果、少な
くとも有機物変性粘土及び透水性改良剤とを含有する汚
染物質吸着剤によれば、単にこれを汚染土壌に注入する
だけで地下水に溶解している汚染物質を高効率に吸収
し、除去することが出来、汚染物質の土壌中への拡散防
止が可能であることを知見して本発明に至った。本発明
に使用されている有機物変性粘土を、含有機化合物廃水
の処理剤として適用することは公知であるが(特開昭5
0−91159号公報)、かかる技術は廃水処理への適
用である為、廃水中の有機汚染物質と有機物変性粘土を
接触させた後、有機物変性粘土を沈澱又は浮上させる為
の処理槽が不可欠であり、汚染土壌への適用は困難であ
った。
【0006】これに対し本発明では、有機物変性粘土に
透水性改良剤を混合することで上記問題点を克服し、上
記の構成の汚染物質吸着剤を直接土壌に注入するという
単純な操作で、土壌中に拡散している汚染物質を吸着
し、除去することを可能とした。即ち、本発明の汚染物
質吸着剤による汚染物質の吸着性能は、通常の土壌に存
在する粘土鉱物のみでは得られず、粘土鉱物を有機化合
物と反応させた有機物変性粘土を用い、該有機物変性粘
土に汚染された地下水がゆっくりと接触出来る様にする
為に、透水性改良剤を加えることにより始めて上記の優
れた性能を発揮させることが可能となる。尚、本発明の
汚染吸着剤の適用は、汚染土壌に限らず、汚染水につい
ても有効である。
【0007】
【好ましい実施態様】以下に好ましい実施態様を挙げ
て、本発明を更に詳細に説明する。本発明の汚染物質吸
着剤は、少なくとも有機物変性粘土及び透水性改良剤を
含有していることを特徴とする。本発明の汚染物質吸着
剤を構成する有機物変性粘土とは、粘土鉱物と、アミド
化合物又はアミン化合物の様な陽イオン性有機化合物、
及びカルボン酸類の様な陰イオン性有機化合物を反応さ
せたもの、或はその両方を持った両性有機化合物と粘土
鉱物を反応させて得られるものである。尚、本発明で使
用される粘土鉱物とは、具体的には、例えば、アロフェ
ン、モンモリロナイト、ゼオライト及びカオリナイトを
主成分とする通常の土壌中に存在する粘土鉱物である。
【0008】又、本発明で使用される粘土鉱物と反応さ
せる陽イオン性有機化合物としては、アミド化合物 R
1CONH2 や、アミン化合物: ジアミン R1(NH2)2 及びトリアミン R1 (NH2)3
が挙げられる。(但し、式中のR1、R2 及びR3 は、
アルキル基又はアリル基を表す。) 又、本発明で使用される粘土鉱物と反応させる陰イオン
性有機化合物としては、カルボン酸及びカルボン酸誘導
体が挙げられる。更に、両性有機化合物としては、アミ
ノ酸類が挙げられる。
【0009】又、上記した様な粘土鉱物と反応させて有
機物変性粘土を作る為の有機化合物は、上記の有機化合
物を含む混合物であってもよく、例えば、土壌中に含ま
れる腐植酸にはアミノ酸、カルボン酸類及びその他の化
合物を含む混合物であり、かかる腐植酸を含有する土壌
と上記の粘土鉱物を反応させても、本発明で使用する汚
染物質の吸着特性に優れる有機物変性粘土が得ることが
出来る。従って、この様な態様とすれば、安価な物質で
本発明の汚染物質吸着剤を作製することが可能となる。
【0010】一方、本発明の汚染物質吸着剤のもう一つ
の構成成分である透水性改良剤は、親水性材料から成
り、上記した有機物変性粘土と混合した際に、内部に水
が通過することの出来る6μm以上の間隙を形成し得る
ものか、或はそれ自体が透水性を持つものが好適に用い
られる。この様な透水性改良剤として、具体的には、例
えば、無機鉱物、セラミックス、金属、天然高分子及び
合成高分子材料等で構成される粒子や繊維等が挙げられ
る。これらの材料は、ポーラスな構造を採り、汚染物質
吸着剤の透水性を高めることが出来る。透水性改良剤の
材料や構造、或は有機物変性粘土との混合比について
は、混合する有機物変性粘土の性質や使用する土壌の性
質、或は使用形態に合わせ、適宜選択するとよい。
【0011】又、透水性改良剤を有機物変性粘土と混合
する方法としては、単に両者を混ぜ合わせる方法や、透
水性改良剤がポーラスな構造を形成した際に有機物変性
粘土を空隙内にとり込ませる方法等、使用形態に合わせ
て適宜選択するとよい。特に後者の方法は、カートリッ
ジ式に汚染物質吸着剤を定期的に交換するような使用方
法の場合に適する。
【0012】又、透水性改良剤と有機物変性粘土を混合
した本発明の汚染物質吸着剤の透水係数は、5.00×
10-6〜1.00×10-2cm/secの範囲とする。
透水係数がこれより小さいと汚染物質を含む廃水液と汚
染物質吸着剤との接触が悪くなり、又、これより大きす
ぎると汚染物質が汚染物質吸着剤に吸着されずに通過し
てしまう確率が高くなり、本発明の所期の効果が得られ
ない。更に、本発明においては、透水係数を1.00×
10-5〜1.00×10-3cm/secの範囲とするの
がより好ましいが、本発明の汚染物質吸着剤を注入する
際の土壌の透水性に合わせて透水係数を適宜に決定する
とよい。又、有機物変性粘土と透水性改良剤との混合比
は、使用する鉱物粘土及び親水性材料等によって異なる
が、本発明の汚染物質吸着剤に含有される透水性改良剤
の割合は、15〜90重量%程度とするのが好ましい。
尚、本発明において使用する透水係数は、JIS A1
218(土の透水試験方法・定水位透水試験)により求
められる。
【0013】上記方法により得られた少なくとも有機物
変性粘土と透水性改良剤とを含む本発明の汚染物質吸着
剤は、汚染源及び汚染サイトを囲む様に井戸を掘り、こ
こに投入して使用する。特に、地下水の流れに直行する
様に、複数の井戸を配置すると効果的である。地下水に
混入している汚染物質は、本発明の汚染物質吸着剤の投
入された井戸を通過する際に除去される為、汚染物質の
拡散を防止することが出来る。又、然る後に汚染物質吸
着剤を回収することも可能である。
【0014】
【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的
に説明する。 実施例1 メタノール500mlにステアリルアミン150g及び
ステアリン酸100gを溶解した溶液を、アロフェンを
主成分とする粘土鉱物2kgに混合した後、乾燥させ、
有機物変性粘土を得た。更に、透水性改良剤としてセル
ロース(20〜100μm;E.MERCK製)500
gを上記有機物変性粘土に混合し、本実施例の汚染物質
吸着剤を得た。得られた汚染物質吸着剤を、JIS A
1218(土の試験方法・定水位透水試験)により透水
係数を測定したところ、透水係数は1.5×10-4cm
/secであった。
【0015】次に、本実施例の汚染物質吸着剤につい
て、TCE(トリクロロエタン)の吸着、除去効果につ
いての評価を下記の方法で行った。図1に示す装置を用
い、先ず容器1に汚染物質吸着剤3の流出を防ぐ為のフ
ィルターとして砂礫2を約1cm装填し、その上に本実
施例の汚染物質吸着剤3を20cm装填した後、更に、
その上に砂礫2を約1cm装填して汚染物質(TCE)
の吸着除去部とした。次に、貯水槽11にTCE濃度1
00ppmの水溶液(汚染液)4を満たし、貯水槽11
の水位が一定になる様に貯水槽11の高さを調節しなが
ら、4時間毎に容器1の下方に設けられている排水口6
から排出されてくる処理水7をサンプリングした。次
に、ガスクロマトグラフを用い、以下の条件に従ってサ
ンプリングされた処理水7中のTCE濃度を測定し、そ
の測定結果を図2に示す。 ・TCE測定条件 装置 :島津製作所(株)製 ガスクロマトグラフ
GC−9AM カラム :島津製作所(株)製 キャピラリカラム
CBJ-624-W30-300 カラム温度:200℃ 検出器 :FID
【0016】比較例1 実施例1の粘土鉱物2kgにセルロース粉末500g混
合したものを、本比較例の汚染物質吸着剤とした。実施
例1と同様の方法で、本比較例の汚染物質吸着剤の透水
係数を測定したところ、1.7×10-4cm/secで
あった。又、図1に示す装置を用いて、実施例1と同様
の評価を行い、その結果を図2に示した。
【0017】比較例2 実施例1と同様の粘土鉱物2kgに、セルロース粉末
1.5kg混合したものを本比較例の汚染物質吸着剤と
した。実施例1と同様の方法で、本比較例の汚染物質吸
着剤の透水係数を測定したところ、8.5×10-4cm
/secであった。又、図1に示す装置を用いて、実施
例1と同様の評価を行った。その結果を図2に示す。
【0018】実施例2 メタノール500mlにステアリルアミド150g及び
ステアリン酸100gを溶解した溶液を、モンモリロナ
イトを主成分とする粘土鉱物2kgに混合した後、乾燥
させ、有機物変性粘土を得た。更に、透水性改良剤とし
て火山砂礫2kgを上記有機物変性粘土に混合して、本
実施例の汚染物質吸着剤を得た。実施例1と同様の方法
で、本実施例の汚染物質吸着剤の透水係数を測定したと
ころ、3.0×10-4cm/secであった。又、図1
に示す装置を用いて、実施例1と同様に本実施例の汚染
物質吸着剤の評価を行い、その結果を図3に示す。
【0019】実施例3 メタノール500mlにロイシン150gを溶解した溶
液を、カオリナイトを主成分とする粘土鉱物2kgに混
合した後、乾燥させ、有機物変性粘土を得た。更に、透
水性改良剤として木粉1kgを上記有機物変性粘土に混
合して、本実施例の汚染物質吸着剤を得た。実施例1と
同様の方法で、本実施例の汚染物質吸着剤の透水係数を
測定したところ、2.3×10-4cm/secであっ
た。又、図1に示す装置を用いて、実施例1と同様に本
実施例の汚染物質吸着剤の評価を行い、その結果を図4
に示す。
【0020】実施例4 黒ボク土2kgにメタノール1リットルを加え、激しく
撹拌した後静止し、上澄液を回収した。次にこれを濾過
し、この濾液をアロフェンを主成分とする粘土鉱物2k
gに混合した後、乾燥させ、有機物変性粘土を得た。更
に、実施例3と同様に、透水性改良剤として4mmメッ
シュの篩でふるい分けた細かい木炭1kgを混合し、本
実施例の汚染物質吸着剤とした。実施例1と同様の方法
で、本実施例の汚染物質吸着剤の透水係数を測定したと
ころ、2.8×10-4cm/secであった。又、図1
に示す装置を用いて、実施例1と同様に本実施例の汚染
物質吸着剤の評価を行い、その結果を図5に示す。
【0021】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の汚染物質吸
着剤によれば、例えば、塩素系有機化合物等で汚染され
た土壌から、汚染物質を低コストで、且つ高効率に吸
着、除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】汚染物質吸着剤による汚染物質吸着性能を評価
する為の評価装置の概略を示す図である。
【図2】本発明の実施例1、比較例1及び比較例2にお
ける汚染物質吸着剤の評価結果を示す図である。
【図3】本発明の実施例2における汚染物質吸着剤の評
価結果を示す図である。
【図4】本発明の実施例3における汚染物質吸着剤の評
価結果を示す図である。
【図5】本発明の実施例4における汚染物質吸着剤の評
価結果を示す図である。
【符号の説明】
1:容器 2:砂礫フィルター 3:汚染物質吸着剤 4:汚染水 5:フィルター 6:排水口 7:処理水 8:サンプリング容器 9:浮き蓋 10:シリコンゴムパイプ 11:貯水タンク 12:浮き蓋 13:高さ調節架台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C09K 103:00 C09K 103:00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 20/12 C02F 1/28 C09K 17/42 C09K 17/48 C09K 17/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染物質を吸着するための汚染物質吸着
    剤であって、有機化合物と粘土鉱物との反応物である
    機物変性粘土と、該有機物変性粘土の透水性を向上させ
    るための透水性改良剤とを少なくとも含有している混合
    物からなり、該混合物の透水係数が、5.00×10 -6
    〜1.00×10 -2 cm/secであることを特徴とす
    る汚染物質吸着剤。
  2. 【請求項2】 前記透水性改良剤が、親水性材料で構成
    されている請求項1に記載の汚染物質吸着剤。
  3. 【請求項3】 塩素系有機化合物からなる汚染物質の吸
    着に使用される請求項1又は2に記載の汚染物質吸着
    剤。
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