JP3559904B2

JP3559904B2 - 環境浄化用組成物

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Publication number: JP3559904B2
Application number: JP2001343843A
Authority: JP
Inventors: 和雄堀口; 幸治日高; 健一藤澤; 彰大久保; 昇一大西; 有洋川本
Original assignee: NIPPON JIKKOU CO.LTD; Tomita Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: NIPPON JIKKOU CO.LTD; Tomita Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: JP2002316044A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液中のリン酸イオンを吸着する能力（環境浄化能）を有する組成物に関する。当該組成物は、それ自体がリン吸着材として、またリンを吸着する無機質材の原料として用いられるものである。また本発明は、リンを吸着した後はリン供給材として再資源化することのできる組成物に関する。
【０００２】
なお、本明細書において「無機質材」とは、本発明の組成物に骨材などのフィラーを配合して調製されるものをいう。
【０００３】
【従来の技術】
湖沼の富栄養化に関して、藻類、微小生物等の栄養源としてのリン及び窒素の除去が大きな問題となっている。また近年、河川などの護岸工事などでは自然型工法への転換が行われており、環境浄化に対する関心が高まっている。
【０００４】
この湖沼の富栄養化等の問題を解決するためには、原因となるリンや窒素を除去する必要がある。
【０００５】
現在行われている対策としては、湖沼などで葦原を広げる方法等であり、多くは生物による浄化方法である。具体的には、湖沼の水から窒素を除去する方法としては微生物の作用によって最終的には窒素ガスなどとして空気中に拡散させる方法があるが、リンの場合は窒素のようにガス化しないため、リンを蓄積した生物を除去する必要がある。
【０００６】
また、一方では自然型工法による護岸工事などでは、植物をいかに早く生育させるかが課題として残っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、それ自体がリン酸イオン吸着能といった環境浄化能を有しリン吸着材として用いられる組成物、またリン酸イオン吸着能を有する無機質材を製造するために用いられる組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに本発明は、リン吸着後はリン脱離処理によってリン回収が可能な組成物、並びに植物等へのリン供給材として再利用可能な組成物、またリン供給材として再資源化可能な無機質材の製造に用いられる組成物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的の達成を目指して日夜鋭意研究を重ねていたところ、セメント等の水硬性無機質材料と複合金属水酸化物を組み合わせることによって所望のリン酸イオン吸着能を備えた環境浄化型の無機組成物が調製できることを見出した。さらに、本発明者らは、水硬性無機質材料の種類やそれに配合する複合金属水酸化物の量を適宜調整することにより、各種用途に応じた強度を備えながらも所望のリン酸イオン吸着能を有する無機組成物が調製できることを見出した。そして、当該無機組成物に骨材などのフィラーを配合することによって、従来より使用されている公知用途の無機質材にリン酸イオン吸着能という環境浄化機能を付与することができること、またかかる新たな機能の付与により、有害物質を含まずまた再生容易な低環境負荷材料である無機質材の用途をより一層拡大することができることを確認した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
すなわち本発明は下記項１〜５に掲げる組成物である。これらの組成物は、それ自身がリン吸着能を有し、またリン吸着後はリン供給材として再利用可能な組成物である。また、これらの組成物は上記環境浄化能を有する無機質材の製造に用いることができる組成物である：
項１．複合金属水酸化物及び水硬性無機質材料を含有する環境浄化用組成物。
項２．複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及び水を混合して、乾燥固化して調製される環境浄化用組成物。
項３．水硬性無機質材料がセメントである項１または２に記載の環境浄化用組成物。
項４．複合金属水酸化物１００重量部に対して水硬性無機質材料を２〜９００重量部の割合で含有する項１乃至３のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
項５．リンを吸着してなる項１乃至４のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる複合金属水酸化物は、化学組成式（１）
Ｍ_１−ｘ ^２＋Ｍ_ｘ ^３＋（ＯＨ⁻）_{２＋ｘ−ｙ}（Ａ^ｎ−）_ｙ／ｎ（１）
〔式中、Ｍ^２＋はＭｇ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｃａ^２＋及びＣｕ^２＋からなる群から選ばれる少なくとも１種の二価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋はＡｌ^３＋及びＦｅ^３＋からなる群から選ばれる少なくとも１種の三価の金属イオンを示し、Ａ^ｎ−はｎ価のアニオンを示す。また、ｘは０．１≦ｘ≦０．５の正数であり、ｙは０．１≦ｙ≦０．５の正数であり、ｎは１または２である。〕
で表される。
【００１２】
ここでＭ^２＋で表される二価金属イオンとしては、前述するようにＭｇ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｃｕ^２＋等が挙げられるが、好ましくはＭｇ^２＋、Ｃａ^２＋である。Ｍ^３＋で表される三価の金属イオンとしては、前述するようにＡｌ^３＋、Ｆｅ^３＋が挙げられるが、好ましくはＡｌ^３＋である。
【００１３】
Ａ^ｎ−は、ｎ価のアニオン（ｎ＝１または２）を示す。すなわち、Ａ^ｎ−は、一価または二価のアニオンのみからなるか、一価のアニオンと二価のアニオンの両者を含むものである。但し、二価のアニオンはモル比で一価のアニオンより少ないのが好ましい。一価のアニオンとしては、例えばＯＨ⁻、Ｃｌ⁻、ＮＯ_２ ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｆ⁻、Ｂｒ⁻、ＨＣＯ_３ ⁻等が例示できる。好ましくはＣｌ⁻である。二価のアニオンとしては、例えばＳＯ_４ ^２−、ＣＯ_３ ^２−、ＳＯ_３ ^２−等が例示できるが、好ましくはＣＯ_３ ^２−である。
【００１４】
ｘは、通常０．１≦ｘ≦０．５であるが、好ましくは０．２≦ｘ≦０．４、より好ましくは０．２≦ｘ≦０．３５である。
【００１５】
ｙは、通常０．１≦ｙ≦０．５であるが、好ましくは０．２≦ｙ≦０．４、より好ましくは０．２≦ｙ≦０．３５である。
【００１６】
本発明の一般式（１）の化合物において、二価の金属イオンＭ^２＋及び三価の金属イオンＭ^３＋は、滴定法で測定した値である。またｎ価のアニオンＡ^ｎ−に関しては、それが炭酸イオンである場合は滴定法で測定した値、Ｃｌ⁻イオンである場合は塩化物イオン選択性電極を装備したイオンメーターにより測定した値、炭酸イオン及びＣｌ⁻イオンを除くＮＯ_２ ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｆ⁻、Ｂｒ⁻、ＨＣＯ_３ ⁻等の一価のアニオン及びＳＯ_４ ^２−、ＳＯ_３ ^２−等の二価のアニオンである場合は、イオンクロマトグラフィーにより測定した値である。なお、二価のアニオンに関する「ｙ」の値は、上記方法により測定したモル数をＡ^２−として表した値である。水酸化物イオンＯＨ⁻は、Ｍ^２＋、Ｍ^３＋及びＡ^ｎ−の測定値をもとに電気的中性条件から計算により求めた値である。
【００１７】
なお、上記複合金属水酸化物において、（Ａ^ｎ−）の一価のアニオンとしてＮＯ_２ ⁻、ＮＯ_３ ⁻を除くハロゲンイオン（Ｃｌ⁻、Ｆ⁻、Ｂｒ⁻）及び水酸化物イオンＯＨ⁻を用いることもできる。この場合、リン成分の吸着だけでなく窒素成分も吸着できるため、富栄養化した湖沼や排水などに多く含まれるリン成分や窒素成分の除去に有用である。この場合、環境上の問題から特にＣｌ⁻が好ましい。
【００１８】
これらの複合金属水酸化物は一種単独で用いてもよく、また上記イオンの組合せで調製された二種以上の複合金属水酸化物を任意に混合して用いてもよい。
【００１９】
前述する複合金属水酸化物は、一般に、原料となる二価の金属塩類及び三価の金属塩類をアルカリ環境下において反応させることによって調製することができる。かかる複合金属水酸化物の製造方法は公知であり、例えばＬａｎｇｍｕｉｒ，９，１４１８−１４２２（１９９３）の記載に従って調製することができる。また、これらの複合金属水酸化物は商業的に入手可能であり、簡便にはかかる複合金属水酸化物を使用することができる。
【００２０】
本発明で用いられる複合金属水酸化物は、その形状を特に制限するものではないが、通常粉末状、粒子状のものを挙げることができる。その大きさとしては、粉末状として平均粒径１０μｍ以下（レーザー回折測定法による）のもの、粒子状として平均粒径１０〜２００μｍ程度のものを挙げることができるが、これらに制限されるものではない。
【００２１】
本発明において水硬性無機質材料とは、それ自体が水と反応して凝結ないしは硬化する、いわゆる水硬化性を有するもの（水硬性成分）を広く包含するものであり、具体的にはセメント、水硬性石炭、水硬性ポゾラン、シリカ及びセッコウ（硫酸カルシウム）などを例示することができる。これらは１種ないしは２種を任意に組み合わせて用いることができる。好ましくはセメント及びセッコウであり、より好ましくはセメントである。
【００２２】
セメントは、水硬性セメントであれば特にその種類に制限されず、ケイ酸石灰質セメント（例えば普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメント，中庸熱ポルトランドセメント，耐硫酸塩ポルトランドセメント又は白色ポルトランドセメント等の各種のポルトランドセメント；高炉セメント，シリカセメントまたはフライアッシュセメント等の混合セメント）、アルミン酸石灰質セメント、ケイ酸アルミン酸石灰質セメント、リン酸セメントなどが広く包含される。好ましくはケイ酸石灰質セメント、アルミン酸石灰質セメント、ケイ酸アルミン酸石灰質セメントであり、より好ましくは早強ポルトランドセメント、高炉セメントである。なお高炉セメントには、ＪＩＳＲ５２１１によればスラグ量が５％を超え３０％以下のＡ種、スラグ量が３０％を超え６０％以下のＢ種、スラグ量が６０％を超え７０％以下のＣ種のいずれもが包含され、その種の別を問うものではない。好ましくはＢ種の高炉セメントである。
【００２３】
セッコウは、それ自体が水和硬化性を有するか、若しくは凝結剤や凝結促進剤などといった補助剤と併用することによって水和硬化性を呈するようになるものであればよく、具体的には半水セッコウ（α、β）、ＩＩ型無水セッコウを挙げることができる。なお、ここで用いられる凝結剤又は凝結促進剤としては、セッコウの成分である硫酸カルシウムの水和硬化性発現を補助もしくは増強する作用を有するものを広く挙げることができ、例えば硫酸カリウム、ミョウバン、二水セッコウの微粉末、シュウ酸などの有機酸などを挙げることができる。
【００２４】
上記複合金属水酸化物と水硬性無機質材料との配合割合は、使用する水硬性無機質材料の種類や調製した組成物の用途、また無機質材の原料とする場合には調製される無機質材の種類やその用途等によって種々異なり一概に規定することはできないが、通常は各種の用途に応じて、複合金属水酸化物１００重量部あたり水硬性無機質材料を２〜９００重量部、好ましくは５〜４００重量部の範囲から適宜選択して用いることができる。
【００２５】
より具体的には、例えば、複合金属水酸化物１００重量部あたり水硬性無機質材料を２〜１００重量部、好ましくは５〜１００重量部、より好ましくは５〜５０重量部の割合で配合し、これに水を混合して乾燥固化して調製することによって、適度な強度を有しながらも少量で強力なリン酸イオン吸着能を発揮する組成物を得ることができる。また、かかる配合割合で複合金属水酸化物及び水硬性無機質材料を含有する組成物を原料として用いることによって、適度な強度を有しながらも少量で強力なリン酸イオン吸着能を発揮する無機質材を調製することができる。このような組成物および無機質材は適度な強度と高いリン酸イオン吸着能が求められる用途に使用することができ、このようなものとしては例えばリン酸イオン吸着・除去用の濾過材や脱リンカラム用充填材（粒状、板状または棒状等）を挙げることができる。なお、上記濾過材や脱リンカラム用充填材のようにリン吸着能を重視して成形物を調製する場合は、早強ポルトランドセメント等のように早期に強度を発現する水硬性無機質材料を用いることが好ましい。
【００２６】
一方、本発明の組成物を原料として用いて、コンクリートやモルタル等のセメント調製物（湿式施工品、乾式施工品）のように強度が求められる無機質材を調製する場合には、水硬性無機質材料を比較的多量に使用することが好ましい。例えばコンクリートを調製する場合、従来のコンクリート調製物と同等の強度を得るためには、複合金属水酸化物１００重量部に対して配合する水硬性無機質材料（セメント）の割合として５０〜９００重量部、好ましくは１００〜４００重量部、より好ましくは２００〜４００重量部の範囲が例示できる。また、モルタルを調製する場合、従来のモルタル調製物と同等の強度を得るためには、複合金属水酸化物１００重量部に対して配合する水硬性無機質材料（セメント）の割合として４０〜９００重量部、好ましくは１００〜７００重量部、より好ましくは３００〜６００重量部の範囲が例示できる。かかる割合で複合金属水酸化物と水硬性無機質材料を含有する本発明の組成物によれば、従来のコンクリートやモルタル調製物に要求される強度はそのままに、新たに環境浄化機能であるリン酸イオン吸着能を付加してなる環境浄化型の無機質材を調製することができる。なお、かかるコンクリートやモルタルなどに使用する水硬性無機質材料としては高炉セメント等のように長期強度に優れたものが好ましい。なお、コンクリートやモルタル調製物には、例えば、護岸の擁壁等に用いる生コンクリートやプレミックスモルタル等の湿式施工品；環境保全型河川用製品（大型ブロック等）、魚礁類製品（一般魚礁及び藻礁等）、上下水道用製品（マンホール鉄筋コンクリート管など）、土木用積みブロック、農業用用水製品、農業用排水製品、道路用側溝（ＪＩＳ及びＪＩＳ外側溝など）、擁壁類製品、ボックスカルバート製品、貯留槽、防火水槽、景観製品（インターロッキングブロックなど）、緑化・植栽用製品（ポーラスコンクリート利用製品など）、浄化施設の濾床に用いる濾過材などの乾式施工品が包含される。
【００２７】
本発明の環境浄化用組成物は基本的に上記の複合金属水酸化物と水硬性無機質材料を含有するものであればよいが、必要に応じて、一般に当業界で用いられる混和材や混和剤等を配合することもできる。
【００２８】
ここで混和材としては、通常セメントに配合して用いられる混和材を広く用いることができ、具体的はフライアッシュ、シリカフューム、ポゾラン、高炉スラグ、ケイ酸質微粉末、鉱物質微粉末などが例示できる。
【００２９】
また混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、減水促進剤、減水遅延剤、促進剤、遅延剤、急結剤、防水剤、起泡剤、発泡剤、保水剤、接着剤、防水剤などが例示できる。これらの混和剤は上記範疇に含まれるものであれば制限されることなく任意に用いることができる。例えば、ＡＥ剤としては陰イオン系、非イオン系、陽イオン系または両性イオン系のＡＥ剤を任意に使用することができるが、好適には非イオン系のＡＥ剤である。また減水剤としては、リグニンスルホン酸塩系、高級多価アルコールのスルホン酸塩系、オキシ有機酸、アルキルアリルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオール複合体の減水剤を任意に使用することができるが、好適にはポリオール複合体である。
【００３０】
本発明の環境浄化用組成物は、その形態を特に制限するものではなく、複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及び必要に応じて上記任意成分を単に混合して粉状物としても調製されてなるものであっても、またこれらの混合物にさらに水を配合して乾燥固化して粒状、棒状、破砕状、針状、若しくは繊維状等の任意の形態に成形してなるものであってもよい。後者のように成形物とすることにより、本発明の環境浄化用組成物は、そのもの自体をリン吸着能を有する環境浄化材として好適に使用することができる。かかる成形物の成形方法としては押し出し成形法、核材表面に当該環境浄化用組成物をコーティングする方法などを挙げることができる。
【００３１】
かくして得られる本発明の環境浄化用組成物は、例えば水を混合して乾燥固化して成形物とした場合には、その排水中のリン成分を吸着除去する能力を利用して、浄化施設の濾床に用いる濾過材または吸着カラム用充填材などとして利用することができる。
【００３２】
また、本発明の環境浄化用組成物は、例えば水硬性無機質材料としてセメントを用いた場合には、さらにフィラーを配合して、セメントモルタルやコンクリート、その他セメントを成分とする各種の環境浄化型無機質材（湿式施工品、乾式施工品）の製造に使用することができる。環境浄化型無機質材として、具体的には、護岸の擁壁等に用いる生コンクリートやプレミックスモルタル等の湿式施工品や、環境保全型河川用製品（大型ブロック等）、魚礁類製品（一般魚礁及び藻礁等）、上下水道用製品（マンホール鉄筋コンクリート管など）、土木用積みブロック、農業用用水製品、農業用排水製品、道路用側溝（ＪＩＳ及びＪＩＳ外側溝など）、擁壁類製品、ボックスカルバート製品、貯留槽、防火水槽、景観製品（インターロッキングブロックなど）、緑化・植栽用製品（ポーラスコンクリート利用製品など）、浄化施設の濾床に用いる濾過材などの乾式施工品などを例示することができる。
【００３３】
本発明の環境浄化用組成物並びにかかる組成物から調製される環境浄化型無機質材は、そのリン酸イオン吸着能に基づいてリンを効率よく吸着するとともに、リン吸着後は、複合金属水酸化物のイオン交換能に基づいてリンを放出可能であるため、植物などへのリンの供給源として再利用することができる。
【００３４】
すなわち、環境浄化用組成物またはそれから調製される無機質材に吸着されたリンは、複合金属水酸化物のイオン交換能に基づいて放出されるか又は回収することによって再資源として利用することができ、またリンを脱離した環境浄化用組成物や無機質材は、再びリン吸着材として利用することができる。
【００３５】
環境浄化用組成物のリンの脱離方法としては、環境浄化用組成物をアルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を含む水溶液を脱離液として用いて処理する方法が例示できる。ここで、アルカリ金属炭酸塩水溶液としては、好ましくは炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸リチウム等の水溶液、より好ましくは炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウム水溶液が挙げられる。またアルカリ金属塩水溶液として、好ましくは水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の水溶液、より好ましくは水酸化ナトリウム及び塩化ナトリウム水溶液が挙げられる。さらにアルカリ土類金属塩水溶液として、好ましくは塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム等の水溶液、より好ましくは塩化マグネシウム及び硫酸マグネシウム水溶液が挙げられる。かかる脱離液処理により、環境浄化用組成物中のリン成分は、水溶性のリン酸塩として回収及び再利用が可能である。
【００３６】
またリンを脱離した環境浄化用組成物または無機質材を、再びリン吸着能を有するように再生する方法としては、リン成分脱離後の組成物または無機質材を、例えば約４３０〜６００℃、好ましくは約５５０℃で仮焼し、次いでｎ価アニオンを含む電解質溶液中で攪拌する方法を例示することができる。これにより、リン吸着能を発揮する有効成分である複合金属水酸化物を、ｎ価アニオンをイオン交換基として有するように再生することができる。
【００３７】
このときに用いる電解質溶液としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化リチウム等が挙げられるが、中でも塩化ナトリウムが安価で好適である。これらの電解質溶液の濃度は、０．５Ｍ〜５Ｍ程度であり、再生に必要な時間は２〜４時間程度である。また、上記の仮焼後の組成物または無機質材を直接排水などのリン成分含有物に接触させリン成分を吸着させた後、再生使用することも可能である。
【００３８】
さらにリン酸イオン脱離液を組み合わせて使用することにより、リン除去能力を効率よく再生することができる。すなわち、リン吸着後の環境浄化用組成物または無機質材をリン酸イオン脱離液の中で、アルカリ金属炭酸塩を除くアルカリ金属塩の水溶液、またはアルカリ土類金属塩の水溶液を単成分あるいは２成分以上の混合水溶液として用いることにより、リン除去能力を有するように再生できる。この際に用いるアルカリ金属塩として好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム等が挙げられ、より好ましくは水酸化ナトリウム及び塩化ナトリウムが挙げられ、アルカリ土類金属塩として好ましくは塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等が挙げられ、より好ましくは塩化マグネシウム及び硫酸マグネシウムが挙げられる。この際、処理工程としてはアルカリ金属塩の水溶液処理及びアルカリ土類金属塩の水溶液処理を各々組み合わせて数回に分けて行ってもよい。
【００３９】
なお、本発明に下記の実施態様が含まれる：
（１）複合金属水酸化物及び水硬性無機質材料を含有する環境浄化用組成物。
（２）複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及び水を混合して、乾燥固化して調製される環境浄化用組成物。
（３）水硬性無機質材料がセメントである（１）または（２）記載の環境浄化用組成物。
（４）複合金属水酸化物１００重量部に対して水硬性無機質材料を２〜９００重量部の割合で含有する（１）乃至（３）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。（５）複合金属水酸化物１００重量部に対して水硬性無機質材料を２〜１００重量部の割合で含有する（１）乃至（３）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。（６）水硬性無機質材料が早強ポルトランドセメントである（５）記載の環境浄化用組成物。
（７）粒状、棒状、破砕状、針状または繊維状といった形状を有するものである（２）乃至（６）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
（８）濾過材として、また濾過材の原料組成物として使用される（１）乃至（７）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
（９）カラム用充填材として、またカラム用充填材の原料組成物として使用される（１）乃至（７）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
（１０）複合金属水酸化物１００重量部に対して水硬性無機質材料を５０〜９００重量部の割合で含有する（１）乃至（３）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
（１１）複合金属水酸化物１００重量部に対して水硬性無機質材料を４０〜９００重量部の割合で含有する（１）乃至（３）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
（１２）水硬性無機質材料が高炉セメントである（１０）または（１１）記載の環境浄化用組成物。
（１３）生コンクリートまたはプレミックスモルタルの原料組成物として使用される（１０）乃至（１２）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
（１４）リンを吸着してなる上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の環境浄化用組成物。
（１５）リン供給源として利用される（１４）に記載の環境浄化用組成物。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明を実験例及び実施例によって更に詳細に説明するが、本発明は当該実施例によって何ら制限されるものではない。
実施例１セメント含有量とリン吸着量との関係
下式：
Ｍｇ^２＋ _{０．６６５}Ａｌ^３＋ _{０．３１７}（ＯＨ⁻）_{２．０３３}Ｃｌ⁻ _{０．２３８}（ＣＯ_３ ^２−）_{０．０２３}
で示される複合金属水酸化物に対して、ポルトランドセメント１００重量部に対して微粉砕高炉スラグ（比表面積６０００ｇ／ｍ^２）を１００重量部配合して調製した高炉セメントを、表１の割合（重量比）で配合して被験の環境浄化型無機質材用組成物（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）を調製した。具体的には下記の調製方法に従って試験体を調製した。
【００４１】
【表１】

【００４２】
（１）試験体の調製
上記各処方からなる組成物を、練り混ぜ機を用いて３分間練りまぜて、成形型枠に突き詰めて湿気箱中に静置した。２４〜７２時間経過後、成型物を型枠から取り外し、破砕して１０〜２０メッシュの試験体（破砕物）（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）を調製した。
【００４３】
（２）リン吸着能の測定
上記で調製した試験体（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）についてリン吸着能を測定した。リン吸着能の測定は、具体的には、各試験体０．２ｇを、塩酸にて約ｐＨ７に調整したリン濃度２６．７ｍＭ−ＰＮａ_２ＨＰＯ_４水溶液２０ｍＬ中にいれて、３０℃にて２４時間横振り振盪（１７０回／分）し、その後該水溶液から試験体を濾別して、濾液中のリン酸イオン濃度をモリブデンブルー法にて定量することによって行った。試験体のリン酸イオン吸着量は、水溶液のリン酸イオンの初期濃度と吸着平衡後の濾液中の残存濃度との差から、試験体１ｇ当たりの吸着量として算出した。結果を図１に示す。
【００４４】
尚、図１中、セメントの重量割合とは、複合金属水酸化物と高炉セメントの総量１００重量部に対する高炉セメントの重量割合を意味する。
【００４５】
実施例２セメントの種類と強度発現の特性
表２に示す処方からなる環境浄化型無機質材用組成物（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２）に、骨材２００重量部と水６０重量部を配合して試験体を作成した。具体的には、まず上記混合物を練り混ぜ機を用いて３分間練りまぜて、鋼製の成形型枠に２回にわけて突き硬めながら詰め、５時間以上経過した後、型の上から盛り上げを削り取り、湿気箱中に静置した。２４時間経過後、成形物を型枠から取り外し、水中に完全に浸漬し、さらに２８日間養生を行って試験体（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２）を調製した。
【００４６】
【表２】

【００４７】
（１）強度試験（圧縮強度試験）
上記の試験体（環境浄化型無機質材）Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１について、ＪＩＳＲ５２０１−１９９２の「セメントの物理試験方法」１０．強さ試験の規定に従って、強度（圧縮強度）を測定した。
【００４８】
具体的には曲げ強度試験はＪＩＳＲ５２０１−１９９２「セメントの物理試験方法」１０．強さの試験に規定されているミハエリス二重てこ型曲げ強さ試験機を用いて、支点間の距離を１００ｍｍとして試験体の中央部に毎秒５ｋｇｆ（４９Ｎ）の割合で載荷し、最大荷重を求めることによって実施した。また、圧縮強度試験はＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」１０．強さの試験に規定されている圧縮試験装置を用いて、供試体中央部に（４０±０．１ｍｍ）^２の範囲で、毎秒８０ｋｇｆ（７８５Ｎ）の割合で載荷し、最大荷重を求めることをによって実施した。圧縮強度試験の結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】

【００５０】
結果からわかるように、本発明の組成物から調製された環境浄化型無機質材Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１はいずれも強度においてＪＩＳＲ５２１１規定の基準と遜色がないか、または該基準を十分に満たすものであった。
【００５１】
（２）リン吸着能の測定
調製した環境浄化型無機質材のうち、Ｎｏ．１１とＮｏ．１２（２８日養生後）をさらに破砕して、破砕状（粒径：１０〜２０メッシュ）とした。調製した破砕状環境浄化型無機質材（Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２）を試験体として、下記の方法に従ってそのリン吸着能を測定した。
【００５２】
＜リン吸着能測定＞
塩酸にて約ｐＨ７に調整した２６．７ｍＭ−ＰＮａ_２ＨＰＯ_４水溶液２０ｍｌに上記破砕状の無機質材（試験体）を約０．２ｇ添加し、横振り振盪器で振盪する（３０℃、１７０ｒｐｍ×２４ｈ）。振盪後、上澄み液を限外濾過膜（ミリポアー、０．４５μｍ）を用いてろ過し、濾液中のリン酸イオン濃度を分光光度計（波長６６０ｎｍ）により定量する。試験体のリン酸イオン吸着量は、実施例１と同様に水溶液のリン酸イオンの初期濃度と回収した濾液中の残存濃度との差から、試験体１ｇ当たりの吸着量として算出した。結果を表４に示す。なお、その結果から換算した、試験体中に含まれる複合金属水酸化物１ｇあたりのリン酸イオン吸着量（ｍｍｏｌ／ｇ）を併せて示す。
【００５３】
【表４】

【００５４】
結果からわかるように、試験体Ｎｏ．１１及びＮｏ．１２はいずれも、リン吸着能目標値１．６ｍｍｏｌ／ｇの８割以上を超え、優れたリン吸着能を備えていた。また、この結果から、水硬性無機質材料として高炉セメントを用いることによってより高いリン酸イオン吸着能が得られることがわかる。この理由として、高炉セメントの場合には、試験体中のアルカリ量が少ないため炭酸ガスの吸収量が少なく、複合金属水酸化物の吸着能を高く保っていられることを挙げることができる。
【００５５】
実施例３
下式：
Ｍｇ^２＋ _{０．６６５}Ａｌ^３＋ _{０．３１７}（ＯＨ⁻）_{２．０３３}Ｃｌ⁻ _{０．２３８}（ＣＯ_３ ^２−）_{０．０２３}
で示される複合金属水酸化物に表５に記載する割合（重量比）で水硬性無機質材料（セメント）を配合した環境浄化型無機質材用組成物（Ｎｏ．１３〜１８）を用いて、実施例１に記載の方法に従って破砕物（粒径：１０〜２０メッシュ）を調製した。調製した破砕物（Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８）を試験体として、下記の方法により耐破砕強度とリン吸着能を測定した。
【００５６】
【表５】

【００５７】
（１）耐破砕強度の測定
試験体を約０．２ｇ精秤した後、共栓付きの３０ｍｌ容三角フラスコに移し、水２０ｍｌを入れ、横振り振盪機で振盪する（３０℃、１７０ｒｐｍ×２４ｈ）。振盪後、メンブランフィルター（０．８μｍ）を用いて、吸引ろ過し、４０℃で２４時間乾燥する。乾燥後、サンプル重量を測定した後、２０メッシュの篩いで整粒し、２０メッシュ通過品の重量を測定し、２０メッシュの篩いの残留分（重量％）から耐破砕強度を評価する。
【００５８】
（２）リン吸着能の測定
実施例２に記載する方法に従って試験体（Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８）のリン吸着量を測定した。結果を表６に示す。なお、リン吸着能については、試験体中に含まれる複合金属水酸化物１ｇあたりのリン酸イオン吸着量（ｍｍｏｌ／ｇ）の換算値も併せて示す。
【００５９】
【表６】

【００６０】
結果からわかるように、水硬性無機質材料として早強セメントを用いることによって、調製された破砕物（試験体Ｎｏ．１３〜１６）はリン吸着能目標値１．６ｍｍｏｌ／ｇの約７．５割以上のリン吸着能を備え、また耐破砕強度目標値である９５重量％（残留分）を十分に超えることが可能であった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の組成物は、それ自体をリン酸イオン吸着能を有するリン吸着材として使用できるとともに、本来有害物質を含まずまた再生容易な低環境負荷材料である無機質材（セメント調製物など）にリン酸イオン吸着能を付与することができる。また、本発明の環境浄化用組成物または該組成物を用いて調製される無機質材は、各種用途に応じた強度を備えているため、当該組成物によれば、濾過材、カラム充填材またはコンクリートやセメントモルタルなどのセメント調製物などについて従来公知用途に加えて、リン吸着能といった環境浄化機能を付加した製品を提供することができる。
【００６２】
さらに、本発明の環境浄化用組成物またはこれから調製される無機質材は、可逆的にリン酸イオンを脱着可能であり、これにより一旦吸着したリン成分を脱離、回収して再利用すること、さらに環境浄化用組成物または無機質材を再びリン吸着材として再生利用することが可能である。特にリン吸着材の再利用化は、従来問題となっているリン吸着材の廃棄による二次公害を生じることがなく、有限資源であるリン成分を回収・再利用できる環境低負荷型のリン成分リサイクルシステムの構築に有効であり、富栄養化防止と水環境保全及び資源環境学的観点からも非常に効果的である。
【００６３】
また本発明の組成物によれば、高ｐＨ条件下でも吸着したリン酸イオンを放出しないため、リン吸着後に再生骨材などの土木・建築用資材として再資源化利用することのできる無機質材を調製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セメント含有量とリン吸着量との関係を示す図である（実施例１）。

Claims

複合金属水酸化物及び水硬性無機質材料を含有する環境浄化用組成物であって、複合金属水酸化物は、化学組成式（１）
Ｍ _1-x ²⁺ Ｍ _x ³⁺ （ＯＨ ^- ） _2+x-y （Ａ ^n- ） _y/n （１）
〔式中、Ｍ ²⁺ はＭｇ ²⁺ 、Ｎｉ ²⁺ 、Ｚｎ ²⁺ 、Ｆｅ ²⁺ 、Ｃａ ²⁺ 及びＣｕ ²⁺ からなる群から選ばれる少なくとも１種の二価の金属イオンを示し、Ｍ ³⁺ はＡｌ ³⁺ 及びＦｅ ³⁺ からなる群から選ばれる少なくとも１種の三価の金属イオンを示し、Ａ ^n- はｎ価のアニオンを示す。また、ｘは０．１≦ｘ≦０．５の正数であり、ｙは０．１≦ｙ≦０．５の正数であり、ｎは１または２である。〕
で表され、水硬性無機質材料がセメントであり、セメントの含有割合が、複合金属水酸化物とセメントとの合算重量を１００重量部とした場合に２〜１０重量部である環境浄化用組成物。
複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及び水を混合して、乾燥固化して調製される請求項１に記載の環境浄化用組成物。
リンを吸着してなる請求項１又は２に記載の環境浄化用組成物。