JP3633010B2 - Waste treatment material and waste treatment method - Google Patents

Description

【００１２】
本発明で使用するアルミニウムシリケートは、比表面積が広いことが好ましい。つまり、使用するアルミニウムシリケートの比表面積が増加するにしたがって、有害金属を安定化する性能は向上する。一方、比表面積が広くなると、有害金属は安定化されて溶出しなくなるが、処理材のかさ比重が低下して廃棄物との混合の際に取扱いが困難になるので好ましくない。そこで、アルミニウムシリケートの比表面積は、１５０ｍ²／ｇ以上、１０００ｍ²／ｇ未満であることが好ましく、２００ｍ²／ｇ以上、７００ｍ²／ｇ未満であることがより好ましい。
【００１３】
アルミニウムシリケート中のアルミニウム原子には、４配位のものと６配位のものが存在する。本発明で用いるアルミニウムシリケートは、その中に含まれるアルミニウム原子が４配位であることが好ましい。すなわち、アルミニウム原子が４配位である場合には、３価の陽イオンであるアルミニウム原子だけでは電気的中性が保てないため、格子中に陽イオンを取り込むことになる。このため、鉛などの有害金属の安定化量が向上する。一方、６配位のアルミニウム原子は、電気的には中性であり、陽イオンを取り込むことができない。したがって、本発明で用いるアルミニウムシリケートは、４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。アルミニウム原子の配位数の測定方法としては、ＮＭＲを用いる方法がよい。例えばＡｌＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏを基準物質として²⁷Ａｌ−ＮＭＲを測定する場合、６配位のアルミニウム原子のケミカルシフトのピークは０ｐｐｍの近傍に現れ、一方、４配位のアルミニウム原子のケミカルシフトのピークは５５ｐｐｍ付近に現れる。これらの位置に現れるピーク面積の比からアルミニウムシリケート中に存在する４配位と６配位のアルミニウム原子の存在比を知ることができる。
【００１４】
アルミニウムシリケートには結晶性、無定形、非晶質、ガラス状などの種類が知られているが、本発明では、粉体状のものならば使用することができる。また、乾燥過程や焼成過程を経ていてもかまわない。また、本発明で使用するアルミニウムシリケートは、表１に示したフライアッシュや焼却炉灰の如きいわゆるポゾラン物質ではなく、低比表面積の活性白土、カオリンクレー、珪藻土、ろう石などは含まれない。また、処理材をあらかじめ調合して保存するような場合には、セメント類などの他の添加物の吸湿による劣化を促進させないために、無水であるか、または充分に水分を除去していることが好ましい。この様なアルミニウムシリケートとしては合成品でも天然品でも存在し、いずれも用いることができる。合成品のアルミニウムシリケートとしては、ケイ酸ソーダ溶液に可溶性アルミニウム塩を加えて得られる合成アルミニウムシリケートが挙げられる。また、天然のものとしては、酸性白土を酸処理して破砕した微粉状のアルミニウムシリケートが挙げられる。しかし、本発明に用いられるアルミニウムシリケートは、これに限定されるものではない。
【００１５】
次に、本発明で用いられる二酸化ケイ素について詳しく説明する。この二酸化ケイ素としては、重金属の安定化に優れている点で比表面積が大きい微粉状であることが好ましい。つまり、使用する二酸化ケイ素の比表面積が増加するにしたがって、重金属を安定化する性能は向上する。一方、比表面積が広くなると有害重金属は安定化されて溶出しなくなるが、処理材のかさ比重が低下して廃棄物との混合の際に取扱いが困難になるので好ましくない。そこで、二酸化ケイ素の比表面積は、１５０ｍ²／ｇ以上、１０００ｍ²／ｇ未満であることが好ましく、２００ｍ²／ｇ以上、７００ｍ²／ｇ未満であることがより好ましい。
【００１６】
二酸化ケイ素は四面体構造であるＳｉＯ₄を単位骨格として種々の構造を形成している。そのため、ＳｉＯ₄四面体の酸素原子のうち何個の酸素原子が隣接するケイ素によって共有されているかを意味する縮重度Ｑ（Ｑ＝１〜４）がケイ素原子の状態を表すために用いられる。二酸化ケイ素中のケイ素原子がＱ４の場合は、ケイ素原子の全ての結合が強固なＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合であるため、鉛などの重金属イオンと結合することが困難である。これに対して、Ｑ３、Ｑ２もしくはＱ１のケイ素原子は、Ｓｉ−Ｏ結合やＳｉ−Ｏ−Ｘ結合を有する。ここで、Ｘは水素原子や、Ｎａ、Ｃａなどの金属原子である。この場合、鉛などの重金属イオンは、Ｓｉ−Ｏと結合したり、Ｘ原子と置換されたりして、安定化される。したがって、本発明で用いる二酸化ケイ素は、Ｑ４の存在量がなるべく少ない方が良い。すなわち、本発明で用いる二酸化ケイ素は、全ケイ素原子に対するＱ４のケイ素原子が８５％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。二酸化ケイ素中のＱ４のケイ素原子の存在量を知るためにはＮＭＲを用いることが良い。例えば、（ＣＨ₃）₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₃ＳＯ₃Ｎａを基準物質として²⁹Ｓｉ−ＮＭＲを測定すると、Ｑ４のケミカルシフトピークは−１１３ｐｐｍ付近に現れる。また、Ｑ３のピークは−１０４ｐｐｍ、Ｑ２のピークは−９５ｐｐｍ付近に現れる。これらの位置に現れるそれぞれのピークの面積比からＱ４の存在比を算出することができる。
【００１７】
二酸化ケイ素には、結晶性、無定形、非晶質、ガラス状などの種類が知られているが、ここでは、粉体状であれば使用することができる。さらに、処理材をあらかじめ調合して保存するような場合には、セメント類などの他の添加物の吸湿による劣化を促進させないために、無水であるか十分に水分を除去していることが好ましい。このような二酸化ケイ素としては、合成品でも天然品でも存在し、いずれも用いることができる。合成の二酸化ケイ素は、ケイ酸ソーダと酸から製造される。このときの温度、濃度などの反応条件、乾燥、粉砕の条件などにより様々な物性を有する二酸化ケイ素が製造される。また、天然のものとしては、酸性白土や活性白土を酸処理して破砕した微粉状の二酸化ケイ素が挙げられる。しかし、本発明で用いられる二酸化ケイ素はこれらに限定されるものではない。
【００１８】
本発明に用いられる上記のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素における表面電位は、それらの粉体によるイオン吸着量に大きな影響を与える。本発明で用いるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素は、この表面電位が負であることが望ましい。すなわち、表面電位が負である場合には、粉体表面には負に帯電した吸着サイトが多数存在しており、この部分に、陽イオンである有害金属が吸着されて安定化される。したがって、本発明で使用されるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面電位は、ｐＨ７以上の領域で、−１５ｍＶ以下であることが望ましい。粉体の表面電位の測定方法としては、流動電位法や電気泳動法などが知られている。本発明で用いる粉体状のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素は粒径が大きく水溶液中に浮遊させることが困難であるため、流動電位法で測定することが良い。本発明では、表面電位測定溶液は５％のＫＣｌ溶液にＮａＯＨまたはＨＣｌを添加してｐＨを２〜１２に調節したものを用いた。
【００１９】
また、本発明に係る廃棄物処理材には、上記のような比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素に加えて、セメントを主たる構成成分として加えることができる。本発明で用いられるセメントには、ポルトランドセメント（普通、超早強、中よう熱、耐硫酸塩など）、混合セメント系（フライアッシュ、高炉、シリカなど）などの水硬性セメントや、石灰、石膏のような気硬性セメントなどがある。また、石灰混合セメントなども使用することができる。本発明では、これらを２種類以上混合して用いてもよく、使用するセメントには特に制限はなく、処理すべき廃棄物の性質、処理の状況などに応じて適宜選択して用いることができる。
【００２０】
さらに、本発明では、上記のような比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素や、セメントなどの主たる構成成分の他に、還元剤、アロフェンなどを補助剤として含有させても良い。また、防水剤（塩化カルシウム、ポリマーエマルション、水溶性ポリマー、高級脂肪酸など）、凝固促進剤、固化促進剤などを加えても良い。前記還元剤としては、チオ硫酸ナトリウム、チオ尿素、塩化第１鉄、硫酸第１鉄、亜硫酸ナトリウム、ハイドロサルファイトなどがある。この中でもチオ硫酸ナトリウム、チオ尿素、がより好ましい。上記の補助剤をさらに含有させると、本発明の廃棄物処理材において、還元剤は、有害重金属を含有する廃棄物が混合、混練される処理材を、セメントが固化されるまで、還元的な状態にすることができると考えられる。アロフェンはセメントの中でのエトリンガイトの生成を促進するものと考えられる。また、アロフェンには物理的吸着作用があると考えられる。さらに、ゼオライトや活性炭も本発明の効果を増すために加えることができる。したがって、セメントと比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素を主たる構成成分としてなる処理材に、さらに上記の群から選ばれた化合物を補助剤として加えることで、一層の重金属の安定化が期待できる。
【００２１】
また、セメントと、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素との混合の混合比率は、適宜調整されるが、一般的な混合比率は、１０〜８０重量％、好ましくは２０〜６０重量％である。しかし、前述のごとく高比表面積のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素による重金属の安定化効果は、重金属イオンに対する吸着効果なども含まれる。したがって、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素による重金属の安定化効果は、廃棄物単位量に対するアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面積にも左右される。そこで、セメントへのアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の添加量は、処理材単位量当たりにおけるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面積で規定するのが良い。すなわち、処理材１ｇ当たりに含まれるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面積は、５０ｍ²以上であることが好ましく、１００ｍ²以上であることがより好ましい。
【００２２】
次に、本発明に係る廃棄物処理材の調製方法に付いて説明する。本処理材は、セメントや、アルミニウムシリケート、二酸化ケイ素などを予め混合してもよいし、また、使用に際して混合してもよい。さらには、廃棄物の処理時に、セメント、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素、その他の処理材成分、および廃棄物の全てを同時に混合してもよい。前者の予め混合する場合、混合の仕方とか順序については特に制限はない。なお、予め混合する場合の処理材の保存に当たっては、セメントと同程度に水分の混合をできるだけ避けるのがよく、密封状態であれば、処理材はセメントと同様に安定である。また、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素は単独で用いても良いし、両方を混合して用いても良い。もちろんセメントなどと混合して用いる場合にも、アルミニウムシリケートと二酸化ケイ素を併用しても良い。セメントを加えた処理材は、処理物の固化強度が上がり、成型品を再利用することもできるし、セメント本来の重金属安定化能力を補助的に利用することができる。またセメントがアルカリ性であることを利用し、セメントと、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素を用いて廃棄物のｐＨを調節することができる。
【００２３】
次に本発明の処理材による廃棄物の処理方法を説明する。本発明の廃棄物処理方法は、上記のような処理材を、廃棄物に添加し、必要に応じて水を加えたものを混練し、養生固化させる。本発明の好ましい実施態様としては、ホッパーに集められたダストや飛灰などの廃棄物を、別のホッパーからの上記廃棄物処理材と混合し、必要に応じて、これに水を加え、賦型装置内で十分に練り合わせて押し出す方法である。従来のセメントのみによる処理方法では、一般的に廃棄物としてのダスト１００重量部に対して１０〜３０重量部のセメントを加えて混練を行っている。しかし、本発明の処理材を用いる場合には、同量のセメントを加えた場合よりも優れた性能が得られる。したがって、例えば、セメントと同程度の重金属安定化能を希望する場合には、セメントのみの場合よりも処理材の添加量は少量でよく、処理後の固化物の減容化が期待できる。また、従来のセメントのみの方法では、重金属の安定化が不十分なものには、セメントと同量の処理材を用いることで十分な重金属安定化効果が期待できる。
【００２４】
既に述べたように、廃棄物焼却飛灰中のＰｂはアルカリ雰囲気下で溶出しやすいことが一般的に知られているが、都市ゴミの焼却炉などでは稼働中に発生する塩酸ガス量を制御する目的で消石灰を吹き込んでいるため、このような運転条件下で生成する電気集塵機捕集飛灰やバグフィルター捕集飛灰は特にＰｂ溶出量が多い。これに対し本発明の処理材は、比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素が酸として作用することにより、アルカリ雰囲気をより中性に近づけるためＰｂ溶出量を減少しうる、との発想に基づき開発されたものであるが、予想通りのＰｂ溶出抑制効果は確認されものの、必ずしもＰＨが低下するとは限らず、酸としての作用機構に関しては必ずしも明確でないのが現状である。
【００２５】
上記のような作用のほかに、本発明で用いられる高比表面積のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素が、有害重金属を安定化する機構は、有害金属イオンを化学的、物理的に吸着する作用、有害金属を含むコロイド粒子を凝集させ、また吸着する作用が主なものであると推察される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の廃棄物処理材を用いて有害重金属を含有する産業廃棄物や都市ゴミの焼却炉から排出されるＥＰ灰やバグ灰（特に、消石灰や生石灰を吹き込んだＥＰ灰やバグ灰）を処理することで、有害重金属、特にＰｂが効率よく安定化され、溶出量が減少し、安定化処理に非常に有効なものである。有害重金属では、その他にカドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛などを安定化できる。さらに、本発明の廃棄物処理材を用いる事により、例えば、半導体工場やメッキ工場のような各種廃液の処理後に排出されるスラリー状スラッジや脱水ケーキスラッジ、あるいは製鋼所での電気炉溶融窯などの作業場での作業環境保全用の有害集塵ダスト、都市ゴミ溶融炉からでる飛灰、あるいは埋立投棄処分などによる汚染土壌などに含まれる有害重金属を安定化して、有害重金属の溶出量を抑えることができる。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例を上げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例の記載に先立ち、実施例および比較例で用いた各種アルミニウムシリケートおよび二酸化ケイ素の物性を、予め表２、表３に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
【表３】

【００３０】
また、上記アルミニウムシリケート（１）とアルミニウムシリケート（９）、および二酸化ケイ素（１）の各ｐＨでの表面電位を、表４、表５、および表６に示す。
【００３１】
【表４】

【００３２】
【表５】

【００３３】
【表６】

【００３４】
（参考例１）
普通ポルトランドセメント７０重量部（宇部セメント製）に対し、固体酸としてＢＥＴ法による比表面積がそれぞれ１５０ｍ²／ｇ、１８０ｍ²／ｇ、１９０ｍ²／ｇ、２２０ｍ²／ｇ、および２５０ｍ²／ｇの活性白土（水澤化学工業製）３０重量部を混合して本発明の廃棄物処理材を得た。比較例として、普通ポルトランドセメントを用いた。各処理材の組成を下記表７に示す。
【００３５】
【表７】

【００３６】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、１０ｇの上記処理材、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法（日本、以下同じ）で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を、下記表８に示す。尚、表には、比較例として用いた普通ポルトランドセメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量（比較例（１−１））、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量（比較例（１−２））、および日本における規制値を併記した。
【００３７】
【表８】

【００３８】
表８に示される実験結果は、固体酸の１つである酸性白土を加工して比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上になるように加工した活性白土を用いた廃棄物処理材が、従来のセメントと比較して、重金属の安定化効果に優れていることを示している。
【００３９】
（参考例２）
普通ポルトランドセメント８０重量部（宇部セメント製）に対し、固体酸として硫酸アルミニウム（和光純薬製）、リン酸アルミウニム（和光純薬製）、ミョウバン（和光純薬製）、アルミニウムシリケート（和光純薬製）、タンニン（和光純薬製）２０重量部を混合して本発明の廃棄物処理材を得た。比較例として普通ポルトランドセメントを用いた。各処理材の組成を下記表９に示す。
【００４０】
【表９】

【００４１】
塩化鉛２ｇを精製水１８ｍｌに加えて十分に攪拌した後、上記各処理材４５ｇを加えて混練し、７日間養生した。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表１０に示す。比較例（２−１）として、普通ポルトランドセメントのみを処理材として塩化鉛溶液に添加した場合の鉛溶出量を示す。
【００４２】
【表１０】

【００４３】
表１０に示される実験結果は、廃棄物処理材が、固体酸である硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、アルミニウムシリケート、ミョウバン、またはポリアニリン化合物であるタンニンの、いずれを用いた場合においても、従来のセメントの場合と比較して、重金属の安定化効果に優れていることを示していする。
【００４４】
（参考例３）
陽イオン交換樹脂（ダウケミカル社製；ダウエックス５０Ｗ−Ｘ８）を処理材（３−１）とした。また、比較例として、陰イオン交換樹脂（ダウケミカル社製；ダウエックス１−Ｘ８）を比較材（３−１）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を含んだアルカリ性飛灰１４０ｇに蒸留水１４００ｇを添加し、良く振とうした後に上澄み液を濾過して得られた抽出液２００ｇに、上記処理材を０．２ｇ添加して１時間振とうした後に、上澄み液を濾過し、その鉛濃度を測定した結果を下記表１１に示す。尚、表には、比較例として、比較材（３−１）で同様の実験をした場合の鉛濃度、および無処理の抽出液の鉛濃度を併記した。
【００４５】
【表１１】

【００４６】
アルカリ領域では、鉛は陰イオン（亜鉛酸イオン）として存在しているということが通説である。しかし、表１１から明らかなように、陽イオン交換樹脂を処理材とした場合には、鉛濃度が無処理のものより低下している。これに対し、陰イオン交換樹脂では、鉛濃度が全く変化していない。したがって、固体酸としての陽イオン交換樹脂が、重金属の安定化能力に優れていることが分かる。
【００４７】
（参考例４）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）８０重量部に、硫酸カリウム（和光純薬製）、または炭酸カルシウム（和光純薬製）２０重量部を混合して処理材を得た。都市ゴミ焼却場から排出される鉛を含んだアルカリ性飛灰５０ｇに対して、上記処理材１５ｇを添加し、これに水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。また、比較例として上記飛灰５０ｇに対し、普通ポルトランドセメント１５ｇを添加し、これに水３０ｇを添加して混練し、同様に養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で溶出試験を行い比較した。この時の実験結果を下記表１２に示す。なお、表には、日本における規制値を併記した。
【００４８】
【表１２】

【００４９】
表１２の結果から、単なるセメント処理によって鉛溶出量は規制値以下にはならないのに対し、硫酸カリウムまたは炭酸カルシウムを混合した処理材を使用することにより、鉛の溶出量を効果的に規制値以下にできる。
【００５０】
（参考例５）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）６０重量部に、酸化アルミニウム（和光純薬製）４０重量部を混合して処理材を得た。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を含んだアルカリ性飛灰５０ｇに対して、上記処理材を添加し、これに水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。また、比較例として、上記飛灰５０ｇに対し、普通ポルトランドセメント５ｇ、又は１５ｇを添加し、これに水３０ｇを添加して混練し、同様に養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で溶出試験を行い比較した。この時の実験結果を下記表１３に示す。なお、表には、試験に用いた飛灰の、無処理の場合の鉛溶出量、および規制値を併記した。
【００５１】
【表１３】

【００５２】
表１３の結果から、単なるセメント処理によっては鉛溶出量は規制値以下にならないのに対し、酸化アルミニウムを混合した処理材を使用した場合には、効果的に規制値以下にできる。
【００５３】
（参考例６）
下記の表１４に示す割合で配合、混合した処理材（６−１）〜処理材（６−５）を調整した。
【００５４】
【表１４】

【００５５】
都市ゴミ焼却場から発生した、２種類の高アルカリ性飛灰Ａ（鉛含有量０．９重量％）、または飛灰Ｂ（鉛含有量０．２％）５０ｇに、上記処理材（６−１）〜処理材（６−５）を、下記表１５に示す量だけ混合し、これに水を２５ｇ添加して混練したものを７日間養生固化し、環境庁告示１３号法により溶出試験を行った結果を表１５に示す。また、普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）１５ｇを、上記飛灰Ａまたは飛灰Ｂに添加した以外は、上記実施例と同じ操作を行った結果、および各飛灰の無処理の場合の鉛溶出量を比較例として併記する。なお、上記の実施例において硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケートは、いずれも試薬（和光純薬製）を使用した。
【００５６】
【表１５】

【００５７】
表１５の参考例（６−１）〜参考例（６−５）の結果と、比較例（６−１）〜比較例（６−５）の比較から、単なるセメント処理によっても鉛溶出量は減少するものの、硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケートを混合した処理材を使用することにより、さらに効果的に鉛の溶出を抑制できることが示された。
【００５８】
（参考例７）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）６０重量部にアルミニウムシリケート（和光純薬製）１０重量部を混合して処理材（７−１）を得た。また、アルミニウムシリケートを合成二酸化ケイ素（シオノギ製薬製）に変えた他は同様の条件で処理材（７−２）を得た。都市ゴミ焼却場から得られる飛灰Ａおよび飛灰Ｃ、または産業廃棄物処理場から得られた飛灰Ｂ５０ｇに対して、上記処理材を添加し、これに水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。また比較例として、上記飛灰５０ｇに対し普通ポルトランドセメントを添加し、これに水３０ｇを添加して混練し同様に養生固化した。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で溶出試験を行い比較した。この時の実験結果を以下の表１６に示す。なお、表１６には、試験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【００５９】
【表１６】

【００６０】
表１６の結果から明らかなように、セメントに固体酸であるアルミニウムシリケート、または二酸化ケイ素を組み合わせることで、高性能の廃棄物処理材があられることが分かる。
【００６１】
（実施例１）
表２に示したアルミニウムシリケート（１）（比表面積５００ｍ²／ｇ）を処理材（８−１）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理での鉛溶出量１３０ｍｇ／１）５０ｇに対して、６ｇの処理剤（８−１）および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、この処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表１７に示す。また、比較例として表２に示したアルミニウムシリケート（７）（比表面積１００ｍ²／ｇ）、およびアルミニウムシリケート（８）（比表面積１１０ｍ²／ｇ）を比較例（８−１）、比較例（８−２）として６ｇ添加した場合の、鉛溶出量を測定した。なお、表１７には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【００６２】
【表１７】

【００６３】
表１７の実験結果より、本発明の処理剤（８−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、比表面積が小さなアルミニウムシリケート（７）やアルミニウムシリケート（８）を処理剤として用いた場合には、鉛溶出量を規制値以下にすることはできない。これに対して、比表面積の大きなアルミニウムシリケート（１）を用いた場合（実施例（１−１））には、鉛溶出量を規制値以下にすることが可能である。
【００６４】
（実施例２）
表２に示したアルミニウムシリケート（１）（４配位のアルミニウム原子が７９．８％）を処理材（９−１）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（鉛２０００ｍｇ／ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ，ＣａＯ含有４１．４％）５０ｇに対して、所定量（１ｇ，２ｇ，４ｇ，６ｇ，８ｇ）の処理材（９−１）および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表１８に示す。また、比較例として普通セメント（比較例（９−１））およびフライアッシュセメント（比較例（９−２））を処理材として、飛灰１０ｇに添加した場合の鉛溶出量を測定した。なお、表１８には、実験に用いた飛灰の、無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【００６５】
【表１８】

【００６６】
表１８の実験結果より、本発明の処理材（９−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、普通セメントやフライアッシュセメントを処理材として用いた場合には、これらを飛灰５０ｇに対して１０ｇ添加しても、鉛溶出量を規制値以下にすることはできない。これに対して、本発明の処理材（９−１）を用いた場合には、それよりも少量の添加であるにも係わらず、鉛の溶出量を０．１ｍｇ／ｌ（測定限界）以下にすることができている。
【００６７】
実施例２で用いたものと同じ飛灰５０ｇに表２に示したアルミニウムシリケート（９）（４配位のアルミニウム原子３７％）と３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。その結果を、下記の表１９に示す。
【００６８】
【表１９】

【００６９】
表１９の結果を実施例２の表１８の結果と比較すると、比較材（９−１）（４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の３７％であるアルミニウムシリケート（９））を用いた場合には、処理材（９−１）（４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の７９．８％）を用いた場合と比較して、鉛安定化能力が劣ることが分かる。すなわち、比較材（９−１）は処理材（９−１）と等量の添加量では、鉛溶出量が多い。また、処理材（９−１）では、飛灰５０ｇに対して８ｇの添加量で鉛の溶出量を検出限界以下に抑制できたのに対して、比較材（９−１）では、８ｇ添加しても規制値以下にすることはできなかった。このことから、４配位のアルミニウム原子が多いアルミニウムシリケートの方が、重金属の安定化性能が優れていることが分かる。
【００７０】
（実施例３、参考例８）
表２に示したアルミニウムシリケート（１）、（２）、（３）、（４）を、処理材（１０−１）、処理材（１０−２）、処理材（１０−３）、処理材（１０−４）とした（いずれも、４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の５０％以上）。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量が４７ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、５ｇの処理材（１０−１）〜処理材（１０−４）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２０に示す。また、表には、比較例として表２に示したアルミニウムシリケート（９）を比較材（１０−１）として、飛灰５０ｇに対して５ｇ添加した場合の結果を併記した。
【００７１】
【表２０】

【００７２】
表２０の実験結果より、処理材（１０−１）〜処理材（１０−４）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、本実験では分析精度を向上させ、検出限界を０．０１ｍｇ／ｌまで引き下げて測定したにも係わらず、処理材（１０−１）、処理材（１０−２）、処理材（１０−４）では、鉛溶出量は検出限界以下に、また、処理材（１０−３）では、０．０１ｍｇ／ｌにまで低下させることができている。これに対して、比較材（１０−１）（アルミニウムシリケート（９））を処理材として用いた場合には、鉛溶出量は０．４０ｍｇ／ｌであり、処理材（１０−１）〜処理材（１０−４）を用いた場合の鉛溶出量の４０倍以上になっている。
【００７３】
（実施例４、参考例９）
普通セメント６０重量部に対して、表２に示したアルミニウムシリケート（１）、（２）、（５）、または（６）を４０重量部加えて十分混合し、下記表２１に示す通りの処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）を得た。
【００７４】
【表２１】

【００７５】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、所定量の処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２２に示す。比較例として、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量および、日本における規制値を併記した。
【００７６】
【表２２】

【００７７】
表２２の実験結果より、処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）は、鉛に対して優れた溶出防止効果を有していることが分かる。つまり、本発明の処理材（１１−１）は、普通セメントよりも少ない添加量（実施例（１１−２））で鉛溶出量をセメント（比較例（１１−１））以下にすることが可能であり、添加量を普通セメント（比較例（１１−１））と同程度（７．５ｇ、実施例（１１−３））とすれば、鉛溶出量をセメントの場合に比べて１／３に抑えることができる。また、他の処理材（１１−２）〜処理材（１１−４）についても、普通セメントと同等の添加量で鉛溶出量を普通セメント以下にすることが可能である。さらに、処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）を比較すると、比表面積の大きなアルミニウムシリケートが含まれる処理材（１１−１）の鉛溶出防止効果が大きいことがわかる。
【００７８】
（実施例５）
各種セメント６５重量部に対して、表２に示したアルミニウムシリケート（１）（比表面積５００ｍ²／ｇ）３５重量部を加えて十分混合し、下記の表２３に示すとおりの処理材（１２−１）、処理材（１２−２）、および処理材（１２−３）を得た。
【００７９】
【表２３】

【００８０】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、所定量の処理材（１２−１）、処理材（１２−２）、または処理材（１２−３）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表２４に示す。また、比較例として、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の、無処理の場合の鉛溶出量、および、日本における規制値を併記した。
【００８１】
【表２４】

【００８２】
表２４の結果より、本発明に係る処理材（１２−１）、処理材（１２−２）、および処理材（１２−３）は、いずれも鉛に対して優れた溶出防止効果を有していることが分かる。すなわち、高比表面積のアルミニウムシリケートをセメントに添加することにより、普通セメントと比較して鉛の溶出量を大幅に減少させることができる。また、この場合の処理材に用いるセメントの種類がどのようなものであっても、セメント単独でも用いるよりも高性能な処理材が得られることが分かる。
【００８３】
（実施例６）
普通セメントに、表２に示したアルミニウムシリケート（１）を加え良く混合し、下記の表２５に示すとおりの処理材（１３−１）〜処理材（１３−６）を調製した。
【００８４】
【表２５】

【００８５】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、所定量の処理材（１３−１）〜処理材（１３−６）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表２６に示す。また、比較例として、普通セメントのみを処理材として上記飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量を併記した。
【００８６】
【表２６】

【００８７】
表２６の結果より、本発明に係る処理材は、いずれも普通セメントよりも少ない添加量で、鉛の溶出量を普通セメント以下にすることが可能であることが分かる。つまり、処理材１ｇ中のアルミニウムシリケートの表面積が５０ｍ²以上の処理材は、普通セメントよりも鉛安定性能が優れていることがわかる。
【００８８】
（実施例７、参考例１０）
表３に示した二酸化ケイ素（１）、（２）を処理材（１４−１）、処理材（１４−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量４０ｍｇ／１）５０ｇに対して、５ｇの処理材（１４−１）、または処理材（１４−２）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、９日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調査べた。この時の実験結果を、下記の表２７に示した。
【００８９】
【表２７】

【００９０】
表２７の実験結果より、本発明の処理材は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上である二酸化ケイ素を処理剤として用いた場合には、鉛の溶出量を検出限界以下まで低下させることが可能であるが、比表面積がそれ以下の比較例では、０．２５ｍｇ／ｌまでしか低下させることははできない。また、実施例（７−１）で用いた処理材は、Ｑ４のケイ素原子の存在量が８５％未満である二酸化ケイ素であり、比較例（１４−１）で用いた処理材は、Ｑ４のシリコン原子の存在量が８５％以上である二酸化ケイ素である。
【００９１】
（実施例８、参考例１１）
普通ポルトランドセメント５０重量部に、表３示した二酸化ケイ素（１）、（３）を５０重量部添加し、十分混合して処理材（１５−１）、処理材（１５−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（鉛含有量１３００ｍｇ／ｋｇ、無処理の場合の鉛溶出量４０ｍｇ／ｌ）１００ｇに対して、７．５ｇまたは１５ｇの処理材（１５−１）、処理材（１５−２）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２８に示す。また、比較例として、表２に示した二酸化ケイ素（６）、および普通ポルトランドセメントを比較材（１５−１）、比較材（１５−２）として１５ｇ添加した場合の結果を併記した。
【００９２】
【表２８】

【００９３】
表２８の実験結果より、処理材（１５−１）、処理材（１５−２）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上である二酸化ケイ素を用いた場合には、比表面積が１５０ｍ²／ｇ以下の二酸化ケイ素と比較して１／２以下、ポルトランドセメントと比較すると１／１０以下の鉛溶出量であることが分かる。本発明の処理材（１５−１）を３０重量％添加することにより、鉛溶出量を検出限界以下にすることが可能である。また、この固化封入効果は、添加した二酸化ケイ素の比表面積が大きいほど高く、処理材１ｇ当たりの表面積が大きいほど高いことが分かる。
【００９４】
（実施例９、参考例１２）
普通ポルトランドセメント８０重量部に、表３に示した二酸化ケイ素（１）、または二酸化ケイ素（４）を２０重量部添加し、十分に混合して処理材（１６−１）および処理材（１６−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（鉛含有量１３００ｍｇ／ｋｇ、無処理の場合の鉛溶出量８７ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、７．５ｇの処理材（１６−１）または処理材（１６−２）、および水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２９に示す。また、比較例として二酸化ケイ素（５）２０重量部を普通ポルトランドセメント８０重量部に添加したものを比較材（１６−１）として１５ｇ添加した場合の結果、および無処理の場合の溶出量を併記した。
【００９５】
【表２９】

【００９６】
表２９の実験結果より、Ｑ４のケイ素原子の存在量が少ない二酸化ケイ素ほど鉛の溶出量を低く抑えられることが分かる。また、処理材１ｇ中の二酸化ケイ素の表面積が５０ｍ²／ｇ以上である処理材は、鉛に対する安定化効果が高いことが分かる。
【００９７】
（実施例１０）
普通ポルトランドセメント７０重量部に対し、表２および表４に、その性状および表面電位を示したアルミニウムシリケート（１）（ｐＨ７以上での表面電位が−１５ｍＶ以下）を３０重量部加えて処理剤（１７−１）を得た。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量９０ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、１０ｇの処理材（１７−１）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、この処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表３０に示す。また、比較例として表２および表５に、その性状および表面電位を示したアルミニウムシリケート（９）を比較材（１７−１）として５ｇ添加した場合の結果を併記した。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量および、日本における規制値を併記した。
【００９８】
【表３０】

【００９９】
表３０の実験結果より、本発明に係る処理材（１７−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有している事が分かる。すなわち、処理材（１７−１）を用いた場合には、鉛の溶出量を規制値以下に抑えることができている。これに対して、ｐＨ７以上での表面電位が−１４ｍＶ以上のアルミニウムシリケート（９）を用いて調製した比較材（１７−１）では、鉛の溶出量を規制値を越える１１ｍｇ／ｌにする事しかできない。
【０１００】
（実施例１１）
普通ポルトランドセメント３０重量部に対して、硫酸アルミニウム２０重量部と、表３および表６に、その性状および表面電位を示した二酸化ケイ素（１）（ｐＨ７以上での表面電位が−１５ｍＶ以下）を５０重量部加えて処理剤（１８−１）を得た。また、普通ポルトランドセメント３０重量部に対して、硫酸アルミニウム２０重量部およびアルミニウムシリケート（９）を５０重量部を加えたものを比較材（１８−１）として調製した。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量４０ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、７．５ｇの処理材（１８−１）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、この処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表３１に示す。また、比較例として比較材（１８−１）を５ｇ、１０ｇ、または１５ｇ添加した場合の結果を併記した。なお、表３１には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛の溶出量および、日本における規制値を併記した。
【０１０１】
【表３１】

【０１０２】
表３１の実験結果より、本発明に係る処理材（１８−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有している事が分かる。すなわち、処理材（１８−１）を用いた場合には、鉛溶出量を検出限界（０．１ｍｇ／ｌ）以下に抑えることができている。これに対して、ｐＨ７以上での表面電位が−１４ｍＶ以上のアルミニウムシリケート（９）を用いて調製した比較材（１８−１）では、添加量を倍にしても鉛の溶出量を検出限界以下にする事ができない。
【０１０３】
（実施例１２）
普通ポルトランドセメント５０部に対して、硫酸アルミニウム１０部、表２に示したアルミニウムシリケート（１）２０重量部、および表３に示した各種二酸化ケイ素２０部をよく混合して、表３２に示す処理材（１９−１）〜処理材（１９−４）を得た。
【０１０４】
【表３２】

【０１０５】
都市ゴミ焼却場から排出される鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量１２０ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、１５ｇの処理材（１９−１）〜処理材（１９−４）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表３８に示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【０１０６】
【表３３】

【０１０７】
表３３の実験結果より、本発明の処理材は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、無処理の場合には鉛溶出量が１２０ｍｇ／ｌという高鉛含有の飛灰を、規制値の１／１００〜１／１０の溶出量に抑えることができている。また、本処理材では、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素を組み合わせても高い性能を維持することができる。したがって、コストや他の物性（嵩密度や流動性）を考慮して、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素を自由に組み合わせて良いことがわかる。
【０１０８】
（参考例１３）
ここでは、比較例から先に説明する。都市ゴミ焼却施設で生成するバグフィルター捕集飛灰を、環境庁告示１３号法により溶出試験を行った結果を比較例（２０−１）として表３４に示す。また、上記の飛灰５０ｇに普通ポルトランドセメントを１５ｇ混合したものに水を３０ｇ添加混練したものを７日間養生固化し、環境庁告示１３号法により溶出試験を行い、結果を比較例（２０−２）として表３４に示す。
【０１０９】
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）と硫酸アルミニウム（八代化学製）をそれぞれ重量比で５０：５０の比率で配合、混合したものを処理材として調製した。ここで、硫酸アルミニウムには、製造工程が同一で生産ロットのみ異なる２種のものを使用し、一方のロットの硫酸アルミニウムを使用した試験、および試験結果を比較例（２０−３）、他方のロットの硫酸アルミニウムを使用したものを比較例（２０−４）とする。セメントの代わりに上記各処理材を使用する他は比較例（２０−２）と同様の方法で溶出試験を行った場合の結果を表３４に示す。また、処理材の固結性を評価するために、下記に示す方法で固結試験を行った。すなわち、処理材約２００ｇを５００ｍｌのポリ容器に入れ、５ｋｇの荷重を上部より印加した状態で、５日または１０日間放置し、その後、目開き２ｍｍメッシュのふるい上に処理材を取り出してふるいにかけ、ふるい上の残った処理材（固まり）の量を測定した。固まり量の最初の重量に対する比率（％）で処理材の固結性を評価した（比率が低いほど良好）。表３４にその結果を示す。
【０１１０】
比較例（２０−３）と比較例（２０−４）の比較から、同じ生産者による硫酸アルミニウムでも、ロットが異なることによって固結試験結果が大きく異なることがわかる。これは微妙な生産条件、または保管条件が、硫酸アルミニウムの表面状態などに影響を及ぼした結果と考えられるが、現在のところ、その詳細は不明である。そこで、以下に述べる参考例１３では、固結防止剤の効果を顕著に示すため、比較例（２０−４）に使用した硫酸アルミニウムと同じロット、すなわち固結しやすいロットの硫酸アルミニウムを使用した。
【０１１１】
（参考例（１３−１）〜参考例（１３−５））普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）と硫酸アルミニウム（八代化学製）と固結防止剤をそれぞれ重量比で５０：５０：１０の比率で配合、混合して処理材を調製した。ここで、固結防止剤には、シリカゲル、活性白土、ステアリン酸Ｃａ、活性アルミナ、ステアリン酸アルミニウムをそれぞれ使用し、参考例（１３−１）〜参考例（１３−５）とした。セメントの代わりに、上記各処理材を使用する他は比較例（２０−２）と同様の方法で溶出試験を行った。その結果を表３４に示す。また、比較例（２０−３）、比較例（２０−４）と同様の方法で固化試験を行い、結果を表３４に示した。
【０１１２】
（参考例（１３−６））
硫酸アルミニウム１００重量部に対し、５重量部のパーム油をテトラヒドロフランに溶解して前記硫酸アルミニウムに添加混合した後、真空条件下で脱テトラヒドロフラン処理を行ったものと、セメントとを、重量比で５５：５０の比率で配合、混合して処理材を調製し、上記と同様の方法で溶出試験、固結試験を行った。結果を表３４に示した。
【０１１３】
（参考例（１３−７））
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）と硫酸アルミニウム（八代化学製）とステアリン酸カルシウムをそれぞれ重量比で５０：５０：５の比率で配合、混合して処理材を調製し、上記と同様の方法で溶出試験、固結試験を行った。結果を表３４に示す。
【０１１４】
【表３４】

【０１１５】
表３４に示される、比較例（２０−２）、比較例（２０−３）、比較例（２０−４）、および参考例（１３−１）〜参考例（１３−７）の結果の比較から、飛灰からの鉛溶出量は、セメント処理により大幅に減少するものの充分でないのに対し、固結防止剤を混合した処理材は固結防止材の種類、添加量によって多少の変動はあるものの、すべて１ｍｇ／ｌ以下に抑制でき、固体酸の添加による溶出防止性能についてその有意性が示された）。一方、固結防止試験については、固結しやすい硫酸アルミニウムを使用した比較例（２０−４）と同じ硫酸アルミニウムを用いた参考例（１３−１）〜参考例（１３−７）を比較することによって、固結防止剤の効果が示された。しかしながら、その効果は、用いる固結防止剤の種類によって異なること、また、参考例（１３−３）と参考例（１３−７）の比較から明らかなように、用いる固結防止材の添加量によっても効果が異なることから、固結防止剤の種類、添加量については適宜選択する必要があることが分かる。以上のことから、固結防止剤を混合した処理材の有害重金属の溶出抑制性能、および固結防止効果（保存安定性）が示され、固結防止剤を混合した廃棄物処理材の効果が明らかとなった。
【０１１６】
（参考例１４）
普通ポルトランドセメント６０〜７０重量部（宇部セメント製）に対し、固体酸としてＢＥＴ法による比表面積５００ｍ²／ｇのアルミニウムシリケート、および還元剤としてのチオ硫酸ナトリウム（和光純薬製）、アロフェン（松村産業製）、ベントナイト（クニミネ工業製）のうちの１種または２種以上を１０〜２０重量部を混合して本発明の処理材を得た。また、比較例として、普通ポルトランドセメント８０重量部に対し、アルミニウムシリケート２０重量部を混合して比較材（２１−１）とした。各処理材の組成を下記の表３５に示した。
【０１１７】
【表３５】

【０１１８】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、７．５ｇの上記処理材、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表３６に示した。また、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した比較例の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【０１１９】
【表３６】

【０１２０】
表３６の実験結果は、廃棄物処理材が、固体酸の１つであるアルミニウムシリケートに補助的に還元剤、アロフェン、ベントナイトを加えることによって、さらに重金属の安定化効果を向上させることが出来ることを示している。
【０１２１】
（参考例１５）
シリカゲル（和光純薬社製）５重量部を、１００ｇ／ｌのＨ₃ＰＯ₄溶液１００重量部に分散し攪拌した後、濾過し得られたケークを、１５０℃で乾燥したものを処理材（２２−１）とした。また、Ｈ₃ＰＯ₄溶液の代わりに硫酸を用いた以外は処理材（２２−１）と同様の方法で調製したものを処理材（２２−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、５ｇ、７．５ｇ、１０ｇの上記処理材：および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表３７に示す。比較例（２２−１）として、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および、日本における規制値を併記した。
【０１２２】
【表３７】

【０１２３】
表３７の結果から、シリカゲルにリン酸や硫酸を混合した処理材は、鉛の固化封入効果に優れていることがわかる。すなわちシリカゲルにリン酸や硫酸を混合した処理材によれば、セメントより少ない添加量で鉛溶出量をセメント以下に抑えることができ、鉛溶出量を規制値よりも少なくすることができている。
【０１２４】
（参考例１６）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）６０重量部に対して４０重量部の硫酸アルミニウム（和光純薬社製）、アルミニウムシリケート（和光純薬社製）、二酸化ケイ素（シオノギ製薬）、またはリン酸アルミニウムを加えて十分混合し、処理材（２３−１）〜処理材（２３−４）を得た。メッキ工場から排出される、銅を大量に含有する廃水スラッジ５０ｇに対し、上記の各処理材を１５ｇ添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、それぞれの処理材の安定化効果を調査した。各重金属の溶出量の測定方法には、アメリカ合衆国カリフォルニア州で採用されている試験方法であるＣＡＭ法（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｗｅｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いた。このときの結果を下記の表３８に示した。
【０１２５】
【表３８】

【０１２６】
表３８に示される実験結果より、普通ポルトランドセメントに、硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケート、二酸化ケイ素、またはリン酸アルミニウムを混合した廃棄物処理材は、いずれの有害金属に対しても優れた安定化効果を示し、従来のセメントのみの処理法と比較して顕著な効果が現れている。このように、普通ポルトランドセメントに、硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケート、二酸化ケイ素、またはリン酸アルミニウムを混合した処理材は、鉛以外に、鉛、カドミムウ、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛についても、その溶出量を減少させることができる。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a waste treatment material and a treatment method that are effective for stabilizing waste containing harmful heavy metals.
[0002]
[Prior art]
Currently, about 48 million tons (1988) of general waste and about 310 million tons (1985) of industrial waste are discharged in Japan. And in 2000 AD, the general waste is expected to reach about 80 million tons, while the industrial waste will reach about 600 million tons. Of this, about 70% of the general waste is incinerated, and about 20% is directly disposed of. In addition, about 40% of industrial waste is recycled, about 30% is reduced in volume by incineration and disposed of, and about 30% is directly discarded at the final disposal site. Since these incinerated municipal and industrial wastes contain a large amount of harmful heavy metals, the regulations on disposal are in the direction of being greatly strengthened.
[0003]
For example, in the case of a municipal waste treatment plant, color printing paper and cellophane contained in garbage include cadmium (Cd), lead (Pb), chromium (Cr), mercury (Hg), arsenic (As), Copper (Cu) and the like, and plastics contain cadmium, lead, zinc (Zn), chromium, mercury, arsenic, and the like, and ash enriched with heavy metals is obtained by incinerating these. In incinerators, this ash is often collected separately as main ash consisting of garbage husks and fly ash collected by a bag filter or the like. Both the main ash and the fly ash contain heavy metals, but the fly ash is particularly liable to elute heavy metals. This is due to the following reason. That is, in order to capture hydrochloric acid gas generated during incineration, slaked lime and quicklime are blown in the middle of the exhaust path. Since these slaked lime and quicklime are combined with hydrochloric acid gas generated during incineration to form calcium chloride, the concentration of hydrochloric acid gas in the exhaust gas is reduced. However, since unreacted slaked lime and quicklime remain in the fly ash, the fly ash becomes highly alkaline with a pH of 12 or more. However, fly ash contains a high concentration of lead, and lead has the property of becoming highly water-soluble as lead hydrochloric acid when it is highly alkaline. Therefore, if this ash is discarded untreated, lead will be eluted. . Therefore, in order to prevent the release of harmful metals such as lead from the fly ash at the incinerator, fly ash is mixed with cement, mixed with water, kneaded, and then cured and discarded. Landfilled with ash. However, since cement is alkaline, if a large amount of cement is added to such fly ash, elution of lead is not suppressed. As described above, there are various problems in the conventional processing method in which the cement is simply solidified, and secondary pollution may occur unless the application is limited.
[0004]
In addition, chelating agents have been experimentally used for fly ash treatment. Especially for fly ash with high alkalinity and high lead content, 6% or more of chelating agent is added to the weight of fly ash. Otherwise, there are some that are not controlled below the regulation value. In general, such a chelating agent is 50 to 80 times as expensive as cement, so it is considered that it will be a heavy burden in terms of running cost.
[0005]
Thus, it has been found that it may be difficult to stabilize heavy metals only by using cement or a chelating agent. In addition, as a device for kneading fly ash and treatment materials used in incineration plants, many companies manufacture various kneading devices, and their kneading performance is also various. Even in the same apparatus, there is a case where sufficient kneading is not performed depending on the position of the extruded kneaded material, and in that case, the effect of stabilizing the harmful metal by the treatment material also varies.
[0006]
As described above, there are currently problems with the treatment materials and treatment methods, and in addition, the shortage of domestic landfill sites has also become a problem, and the addition of a small amount of treatment materials regenerates harmful heavy metals in the waste. A treatment material and a treatment method that can be strongly stabilized so as not to elute have been desired.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a treatment material and a treatment method effective for stabilizing a waste containing such harmful heavy metals. In particular, as described above, the present invention provides a waste treatment material and a treatment method that can stabilize harmful heavy metals contained in alkaline fly ash discharged from a garbage incinerator so as not to re-elute. It is for the purpose.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve such problems, the present inventors have come to obtain a waste treatment material that can achieve this object. That is, the treatment material of the present invention has a specific surface area of 150 m.²/ G or moreAnd the surface potential is -15 mV or lower in the region of pH 7 or higher.It is a waste treatment material mainly composed of powdered aluminum silicate or powdered silicon dioxide.
[0009]
Next, the aluminum silicate used in the present invention will be described in detail. Aluminum silicate is a part of silicon dioxide silicon replaced with aluminum. Natural aluminum silicates such as pumice, fly ash, kaolin, talc, bentonite, activated clay, diatomaceous earth, zeolite and synthetic aluminum Silicate is known.
[0010]
The aluminum silicate used in the present invention is in a powder form. When a solid is subdivided into a powder, it shows physical and chemical properties that are unique, but a significant part of the cause is thought to be due to the effect of the particle surface. In order to examine such surface properties, it is better to know the total surface area of all particles contained in a unit amount of powder, that is, the specific surface area, rather than examining the size and distribution of individual particles. Specific surface area is measured by gas adsorption method (BET method, Harkins-Jura relative method), liquid as described in the book (powder physical property illustration, powder engineering study group, edited by Japan Powder Industry Association, 1975). The phase adsorption method, the immersion heat method (Harkins-Jura absolute method), and the permeation method (Brain method) are known, but the measurement principles are different, and the meanings of the obtained results are not necessarily the same. The specific surface area as used in the field of this invention is a value by the BET surface area method. Table 1 shows literature values.
[0011]
[Table 1]

[0012]
The aluminum silicate used in the present invention preferably has a wide specific surface area. That is, as the specific surface area of the aluminum silicate used increases, the ability to stabilize harmful metals improves. On the other hand, when the specific surface area is widened, the harmful metal is stabilized and does not elute, but the bulk specific gravity of the treated material is lowered and it becomes difficult to handle it when mixing with waste. Therefore, the specific surface area of aluminum silicate is 150m.²/ G or more, 1000m²/ G is preferably less than 200 m²/ G or more, 700m²More preferably, it is less than / g.
[0013]
There are tetracoordinate and hexacoordinate aluminum atoms in the aluminum silicate. The aluminum silicate used in the present invention preferably has tetracoordinate aluminum atoms contained therein. That is, when the aluminum atom is tetracoordinated, since the electrical neutrality cannot be maintained only by the aluminum atom which is a trivalent cation, the cation is taken into the lattice. For this reason, the stabilization amount of harmful metals, such as lead, improves. On the other hand, a hexacoordinate aluminum atom is electrically neutral and cannot take in a cation. Therefore, in the aluminum silicate used in the present invention, tetracoordinate aluminum atoms are preferably 50% or more, more preferably 70% or more of all aluminum atoms. As a method for measuring the coordination number of aluminum atoms, a method using NMR is preferable. For example, AlCl_Three・ 6H₂O as a reference material²⁷When measuring Al-NMR, the peak of chemical shift of 6-coordinated aluminum atoms appears near 0 ppm, while the peak of chemical shift of 4-coordinated aluminum atoms appears near 55 ppm. From the ratio of the peak areas appearing at these positions, the abundance ratio of tetracoordinated and hexacoordinated aluminum atoms present in the aluminum silicate can be known.
[0014]
Aluminum silicates of various types such as crystalline, amorphous, amorphous, and glassy are known, but in the present invention, any powdery one can be used. It is also acceptable to go through the drying process and baking process.Yes. MaIn addition, the aluminum silicate used in the present invention is not a so-called pozzolanic material such as fly ash or incinerator ash shown in Table 1, and does not include activated clay with low specific surface area, kaolin clay, diatomaceous earth, wax or the like. In addition, if the treatment material is prepared and stored in advance, it must be anhydrous or sufficiently removed moisture in order not to promote deterioration due to moisture absorption of other additives such as cements. Is preferred. As such an aluminum silicate, both synthetic products and natural products exist, and any of them can be used. Examples of the synthetic aluminum silicate include a synthetic aluminum silicate obtained by adding a soluble aluminum salt to a sodium silicate solution. Moreover, as a natural thing, the fine powder-form aluminum silicate which acid-treated earth clay was crushed and mentioned. However, the aluminum silicate used in the present invention is not limited to this.
[0015]
Next, silicon dioxide used in the present invention will be described in detail. The silicon dioxide is preferably in the form of fine powder having a large specific surface area in terms of stabilization of heavy metals. That is, as the specific surface area of the silicon dioxide used increases, the ability to stabilize heavy metals improves. On the other hand, when the specific surface area is widened, the harmful heavy metals are stabilized and are not eluted, but the bulk specific gravity of the treated material is lowered, and handling is difficult when mixing with waste, which is not preferable. Therefore, the specific surface area of silicon dioxide is 150m.²/ G or more, 1000m²/ G is preferably less than 200 m²/ G or more, 700m²More preferably, it is less than / g.
[0016]
Silicon dioxide is a tetrahedral structure SiO_FourAs a unit skeleton, various structures are formed. Therefore, SiO_FourDegeneracy Q (Q = 1 to 4), which means how many of the tetrahedral oxygen atoms are shared by adjacent silicon, is used to represent the state of the silicon atoms. When the silicon atom in silicon dioxide is Q4, it is difficult to bond with a heavy metal ion such as lead because all the bonds of the silicon atom are strong Si—O—Si bonds. On the other hand, the silicon atom of Q3, Q2 or Q1 has a Si—O bond or a Si—O—X bond. Here, X is a hydrogen atom or a metal atom such as Na or Ca. In this case, heavy metal ions such as lead are stabilized by bonding with Si—O or being substituted with X atoms. Therefore, the silicon dioxide used in the present invention should have as little Q4 as possible. That is, in the silicon dioxide used in the present invention, the silicon atoms of Q4 with respect to all silicon atoms are preferably 85% or less, and more preferably 80% or less. In order to know the amount of silicon atoms of Q4 in silicon dioxide, it is preferable to use NMR. For example, (CH_Three)_ThreeSi (CH₂)_ThreeSO_ThreeNa as a reference substance²⁹When Si-NMR is measured, the chemical shift peak of Q4 appears around −113 ppm. The Q3 peak appears at -104 ppm, and the Q2 peak appears at around -95 ppm. The abundance ratio of Q4 can be calculated from the area ratio of each peak appearing at these positions.
[0017]
There are known types of silicon dioxide such as crystalline, amorphous, amorphous, and glassy, but any powder can be used here. Furthermore, in the case where the treatment material is prepared and stored in advance, it is preferable that the additive is anhydrous or sufficiently removed in order not to promote deterioration due to moisture absorption of other additives such as cement. . As such silicon dioxide, both synthetic products and natural products can be used. Synthetic silicon dioxide is produced from sodium silicate and acid. At this time, silicon dioxide having various physical properties is produced depending on reaction conditions such as temperature and concentration, drying and pulverization conditions, and the like. Moreover, as a natural thing, the fine powdery silicon dioxide which acidified and crushed the acid clay and the activated clay was mentioned. However, the silicon dioxide used in the present invention is not limited to these.
[0018]
The surface potential of the above-described aluminum silicate and silicon dioxide used in the present invention has a great influence on the amount of ion adsorption by these powders. The surface potential of the aluminum silicate or silicon dioxide used in the present invention is desirably negative. That is, when the surface potential is negative, there are a large number of negatively charged adsorption sites on the powder surface, and a toxic metal as a cation is adsorbed and stabilized in this portion. Therefore, the surface potential of the aluminum silicate or silicon dioxide used in the present invention is desirably −15 mV or less in the region of pH 7 or higher. As a method for measuring the surface potential of a powder, a streaming potential method, an electrophoresis method or the like is known. Powdered aluminum silicate and silicon dioxide used in the present invention have a large particle size and are difficult to be suspended in an aqueous solution, and therefore, it is preferable to measure by the streaming potential method. In the present invention, the surface potential measurement solution was prepared by adding NaOH or HCl to a 5% KCl solution and adjusting the pH to 2-12.
[0019]
The waste treatment material according to the present invention has a specific surface area of 150 m as described above.²In addition to / g powdery aluminum silicate or powdered silicon dioxide, cement can be added as the main constituent. Examples of the cement used in the present invention include hydraulic cements such as Portland cement (ordinary, ultra-high strength, moderate heat, sulfate resistance, etc.), mixed cements (fly ash, blast furnace, silica, etc.), lime, and gypsum. There are air-hardening cements. Also, lime mixed cement or the like can be used. In the present invention, two or more of these may be mixed and used, and the cement to be used is not particularly limited, and can be appropriately selected and used according to the nature of the waste to be treated, the state of treatment, and the like. .
[0020]
Furthermore, in the present invention, the specific surface area as described above is 150 m.²In addition to the main constituents such as powdery aluminum silicate or powdery silicon dioxide of / g or more and cement, a reducing agent, allophane, or the like may be included as an auxiliary agent. Further, a waterproofing agent (calcium chloride, polymer emulsion, water-soluble polymer, higher fatty acid, etc.), a coagulation accelerator, a solidification accelerator and the like may be added. Examples of the reducing agent include sodium thiosulfate, thiourea, ferrous chloride, ferrous sulfate, sodium sulfite, and hydrosulfite. Among these, sodium thiosulfate and thiourea are more preferable. When the above adjuvant is further contained, in the waste treatment material of the present invention, the reducing agent is reductive until the cement is solidified. It is thought that it can be in a state. Allophane is thought to promote the formation of ettringite in cement. Allophane is considered to have a physical adsorption action. Furthermore, zeolite and activated carbon can be added to increase the effect of the present invention. Therefore, cement and specific surface area are 150m²/ G or more of powdered aluminum silicate or powdered silicon dioxide as a main constituent, and by adding a compound selected from the above group as an auxiliary agent, further stabilization of heavy metals is expected it can.
[0021]
The mixing ratio of the cement and the mixture of aluminum silicate or silicon dioxide is appropriately adjusted, but the general mixing ratio is 10 to 80% by weight, preferably 20 to 60% by weight. However, as described above, the effect of stabilizing heavy metals by high specific surface area aluminum silicate and silicon dioxide includes the effect of adsorption on heavy metal ions. Therefore, the effect of stabilizing heavy metals by aluminum silicate or silicon dioxide depends on the surface area of aluminum silicate or silicon dioxide with respect to the unit amount of waste. Therefore, the amount of aluminum silicate or silicon dioxide added to the cement is preferably defined by the surface area of the aluminum silicate or silicon dioxide per unit amount of the treatment material. That is, the surface area of aluminum silicate or silicon dioxide contained in 1 g of the treatment material is 50 m.²Preferably, it is 100m²More preferably.
[0022]
Next, a method for preparing a waste treatment material according to the present invention will be described. The treatment material may be premixed with cement, aluminum silicate, silicon dioxide, or the like, or may be mixed during use. Further, cement, aluminum silicate, silicon dioxide, other treatment material components, and all of the waste may be mixed at the same time when the waste is treated. When the former is mixed in advance, there is no particular limitation on the mixing method or order. In addition, when pre-mixing the treated material, it is better to avoid mixing water as much as possible with cement, and the treated material is as stable as cement when sealed. Moreover, aluminum silicate and silicon dioxide may be used independently, and both may be mixed and used. Needless to say, aluminum silicate and silicon dioxide may be used in combination when used in combination with cement or the like. The treatment material to which the cement is added can increase the solidification strength of the treated product, can reuse the molded product, and can supplement the inherent heavy metal stabilization ability of the cement. Further, utilizing the fact that the cement is alkaline, the pH of the waste can be adjusted by using cement, aluminum silicate, and silicon dioxide.
[0023]
Next, the waste processing method using the processing material of the present invention will be described. In the waste treatment method of the present invention, the treatment material as described above is added to the waste, and kneaded and solidified by adding water as necessary. In a preferred embodiment of the present invention, waste such as dust and fly ash collected in a hopper is mixed with the above-mentioned waste treatment material from another hopper, and water is added to the waste treatment material as necessary. This is a method of kneading and extruding sufficiently in a mold apparatus. In a conventional processing method using only cement, 10 to 30 parts by weight of cement is generally added to 100 parts by weight of dust as waste and kneaded. However, when the treatment material of the present invention is used, performance superior to the case where the same amount of cement is added can be obtained. Therefore, for example, when a heavy metal stabilizing ability comparable to that of cement is desired, the amount of treatment material added may be smaller than that of cement alone, and volume reduction of the solidified material after treatment can be expected. In addition, in the case of the conventional method using only cement, if the stabilization of heavy metal is insufficient, a sufficient heavy metal stabilization effect can be expected by using the same amount of treatment material as cement.
[0024]
As already mentioned, it is generally known that Pb in waste incineration fly ash is likely to elute in an alkaline atmosphere, but the amount of hydrochloric acid gas generated during operation is controlled in an incinerator for municipal waste. For this purpose, slaked lime is blown in, so that the electric dust collector collection fly ash and the bag filter collection fly ash generated under such operating conditions have a large amount of Pb elution. In contrast, the treatment material of the present invention has a specific surface area of 150 m.²/ G or more of powdered aluminum silicate or powdered silicon dioxide has been developed based on the idea that Pb elution can be reduced to make the alkaline atmosphere more neutral by acting as an acid. Although the expected Pb elution suppression effect is confirmed, the PH is not necessarily lowered, and the current mechanism of action as an acid is not necessarily clear.
[0025]
In addition to the above-described actions, the mechanism by which the high specific surface area aluminum silicate and silicon dioxide used in the present invention stabilize harmful heavy metals is characterized by the action of chemically and physically adsorbing harmful metal ions, harmful metals It is presumed that the main effect is to agglomerate and adsorb colloidal particles containing selenium.
[0026]
【The invention's effect】
Using the waste treatment material of the present invention, EP ash and bag ash (especially EP ash and bag ash blown with slaked lime and quick lime) discharged from incinerators of industrial waste and municipal waste containing toxic heavy metals are treated. By doing so, harmful heavy metals, particularly Pb, are efficiently stabilized, the amount of elution is reduced, and it is very effective for stabilization treatment. Other harmful heavy metals can stabilize cadmium, mercury, chromium, copper, nickel, zinc, etc. Furthermore, by using the waste treatment material of the present invention, for example, slurry sludge and dewatered cake sludge discharged after treatment of various waste liquids such as semiconductor factories and plating factories, or electric furnace melting kilns at steelworks, etc. To stabilize harmful heavy metals contained in contaminated soil, etc. from hazardous dust collection dust for working environment conservation, fly ash from municipal waste melting furnaces, or landfill dumping, etc. Can do.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Prior to the description of the examples, the physical properties of various aluminum silicates and silicon dioxide used in the examples and comparative examples are shown in Tables 2 and 3 in advance.
[0028]
[Table 2]

[0029]
[Table 3]

[0030]
Also, the above aluminum silicate (1) and aluminum silicate(9)Table 4, Table 5, and Table 6 show the surface potential at each pH of silicon dioxide (1).
[0031]
[Table 4]

[0032]
[Table 5]

[0033]
[Table 6]

[0034]
(Reference example1)
For 70 parts by weight of ordinary Portland cement (manufactured by Ube Cement), the specific surface area by the BET method is 150 m as a solid acid²/ G, 180m²/ G, 190m²/ G, 220m²/ G and 250 m²30 parts by weight of activated clay (produced by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) / G was mixed to obtain a waste treatment material of the present invention. As a comparative example, ordinary Portland cement was used. The composition of each treatment material is shown in Table 7 below.
[0035]
[Table 7]

[0036]
10 g of the above-mentioned treatment material and 30 g of water were added to 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant, and cured and solidified for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 (Japan, the same applies hereinafter). The experimental results at this time are shown in Table 8 below. In the table, the amount of lead elution (comparative example (1-1)) when only ordinary Portland cement used as a comparative example is added to fly ash as a treatment material, and the case where no fly ash used in the experiment is treated The lead elution amount (Comparative Example (1-2)) and the regulation value in Japan are also shown.
[0037]
[Table 8]

[0038]
Experimental results shown in Table 8Is solidProcessed acid clay, one of the body acids, has a specific surface area of 150m²It shows that the waste treatment material using the activated clay processed so as to be equal to or more than / g is excellent in the stabilization effect of heavy metals as compared with conventional cement.
[0039]
(Reference example2)
For 80 parts by weight of ordinary Portland cement (Ube cement), aluminum sulfate (Wako Pure Chemical), aluminum phosphate (Wako Pure Chemical), alum (Wako Pure Chemical), aluminum silicate (Wako Pure Chemical) as solid acid Product) and 20 parts by weight of tannin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were mixed to obtain a waste treatment material of the present invention. Ordinary Portland cement was used as a comparative example. The composition of each treatment material is shown in Table 9 below.
[0040]
[Table 9]

[0041]
After 2 g of lead chloride was added to 18 ml of purified water and sufficiently stirred, 45 g of each treatment material was added and kneaded and cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 10 below. As a comparative example (2-1), the amount of lead elution when only ordinary Portland cement is added to the lead chloride solution as a treatment material is shown.
[0042]
[Table 10]

[0043]
Experimental results shown in Table 10Is abandonedWhen the waste treatment material is any of solid acid aluminum sulfate, aluminum phosphate, aluminum silicate, alum, or polyaniline compound tannin, compared to conventional cement, It shows that the stabilization effect is excellent.
[0044]
(Reference example3)
A cation exchange resin (manufactured by Dow Chemical Company; Dowex 50W-X8) was used as the treatment material (3-1). In addition, as a comparative example, an anion exchange resin (manufactured by Dow Chemical Company; Dowex 1-X8) was used as a comparative material (3-1). Add 1400 g of distilled water to 140 g of lead-containing alkaline fly ash discharged from a municipal waste incineration plant, shake well, and then filter the supernatant to 200 g of the above-mentioned treatment material. After adding 2 g and shaking for 1 hour, the supernatant was filtered and the lead concentration was measured. In the table, as a comparative example, the lead concentration when the same experiment was performed with the comparative material (3-1) and the lead concentration of the untreated extract were also shown.
[0045]
[Table 11]

[0046]
In the alkali region, it is common that lead exists as an anion (zincate ion). However, as is apparent from Table 11, when the cation exchange resin is used as the treatment material, the lead concentration is lower than that of the untreated one. On the other hand, in the anion exchange resin, the lead concentration is not changed at all. Therefore, it turns out that the cation exchange resin as a solid acid is excellent in the stabilization ability of a heavy metal.
[0047]
(Reference example4)
A treatment material was obtained by mixing 20 parts by weight of potassium sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) or calcium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) with 80 parts by weight of ordinary Portland cement (manufactured by Ube Cement). To 50 g of alkaline fly ash containing lead discharged from a municipal waste incinerator, 15 g of the treatment material was added, 30 g of water was added thereto, and the mixture was kneaded and cured for 7 days. As a comparative example, 15 g of ordinary Portland cement was added to 50 g of the fly ash, and 30 g of water was added thereto and kneaded, and the mixture was cured and cured in the same manner. Then, the detoxification effect when these treatment materials were used was compared by conducting an elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 12 below. The table also shows the regulatory values in Japan.
[0048]
[Table 12]

[0049]
From the results in Table 12, the amount of lead elution does not fall below the regulation value by mere cement treatment,Mixed with potassium sulfate or calcium carbonateBy using treatment materials, the amount of lead elution can be effectively reduced below the regulation value..
[0050]
(Reference example5)
A treatment material was obtained by mixing 40 parts by weight of aluminum oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) with 60 parts by weight of ordinary Portland cement (manufactured by Ube Cement). The above treatment material was added to 50 g of lead-containing alkaline fly ash discharged from a municipal waste incineration plant, and 30 g of water was added thereto, followed by kneading and curing for 7 days. In addition, as a comparative example, 5 g or 15 g of ordinary Portland cement was added to 50 g of the fly ash, and 30 g of water was added thereto and kneaded, and similarly cured and solidified. Then, the detoxification effect when these treatment materials were used was compared by conducting an elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 13 below. In the table, the lead elution amount of fly ash used in the test and the regulation value in the case of no treatment are also shown.
[0051]
[Table 13]

[0052]
From the results of Table 13, the amount of lead elution does not fall below the regulation value by simple cement treatment,Mixed with aluminum oxideWhen treated material is used, it can be effectively below the regulation value..
[0053]
(Reference example6)
The processing material (6-1) to the processing material (6-5) mixed and mixed at the ratio shown in Table 14 below were adjusted.
[0054]
[Table 14]

[0055]
Two kinds of highly alkaline fly ash A (lead content 0.9% by weight) or fly ash B (lead content 0.2%) 50 g generated from a municipal waste incineration plant are treated with the above treatment material (6-1). ) ~ Processing material (6-5) is mixed in the amount shown in Table 15 below, and 25 g of water added to this material is kneaded and cured for 7 days, and a dissolution test is conducted by the Environmental Agency Notification No. 13 method. Table 15 shows the results. Moreover, except that 15 g of ordinary Portland cement (manufactured by Ube Cement) was added to the fly ash A or fly ash B, the results of the same operation as in the above examples and lead elution in the case of no treatment of each fly ash The amount is also shown as a comparative example. In the above examples, reagents (made by Wako Pure Chemical Industries) were used for both aluminum sulfate and aluminum silicate.
[0056]
[Table 15]

[0057]
Of Table 15Reference example(6-1) ~Reference exampleFrom the result of (6-5) and the comparison of Comparative Example (6-1) to Comparative Example (6-5), although the amount of lead elution is reduced by simple cement treatment,Mixed aluminum sulfate and aluminum silicateIt was shown that lead elution can be more effectively suppressed by using treatment materials..
[0058]
(Reference example7)
Treatment material (7-1) was obtained by mixing 10 parts by weight of aluminum silicate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) with 60 parts by weight of ordinary Portland cement (manufactured by Ube Cement). Moreover, the treatment material (7-2) was obtained on the same conditions except having changed the aluminum silicate into the synthetic silicon dioxide (made by Shionogi Pharmaceutical Co., Ltd.). The above treatment material is added to 50 g of fly ash A and fly ash C obtained from a municipal waste incineration plant, or fly ash B obtained from an industrial waste treatment plant, and 30 g of water is added thereto and kneaded. And cured for 7 days. As a comparative example, ordinary Portland cement was added to 50 g of the fly ash, 30 g of water was added thereto, and the mixture was kneaded and cured in the same manner. Then, the detoxification effect when these treatment materials were used was compared by conducting an elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 16 below. In Table 16, the lead elution amount in the case of no treatment of fly ash used in the test and the regulation value in Japan are also shown.
[0059]
[Table 16]

[0060]
As is apparent from the results in Table 16, it can be seen that a high-performance waste treatment material can be obtained by combining aluminum silicate, which is a solid acid, or silicon dioxide with cement.
[0061]
(Example1)
Aluminum silicate shown in Table 2 (1)(Specific surface area 500m²/ G) was treated material (8-1). Add 6g of treatment agent (8-1) and 30g of water to 50g of fly ash containing a large amount of lead (untreated lead elution amount 130mg / 1) discharged from a municipal waste incinerator. The mixture was kneaded and cured for 7 days. Thereafter, the effect of detoxification when this treatment material was used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 17 below. As a comparative example, aluminum silicate (7) shown in Table 2 (specific surface area 100 m²/ G), and aluminum silicate (8) (specific surface area 110 m²/ G) was measured for lead elution when 6 g was added as Comparative Example (8-1) and Comparative Example (8-2). In Table 17, the lead elution amount in the case of no treatment of fly ash used in the experiment and the regulation value in Japan are also shown.
[0062]
[Table 17]

[0063]
From the experimental results in Table 17, it can be seen that the treatment agent (8-1) of the present invention has an excellent solidification and encapsulation effect with respect to lead. That is, when aluminum silicate (7) or aluminum silicate (8) having a small specific surface area is used as a treating agent, the amount of lead elution cannot be reduced below the regulation value. In contrast, when an aluminum silicate (1) having a large specific surface area is used (Example (1-1)), it is possible to make the lead elution amount below the regulation value.
[0064]
(Example2)
The treatment material (9-1) was aluminum silicate (1) shown in Table 2 (79.8% of tetracoordinate aluminum atoms). Treatment of predetermined amount (1g, 2g, 4g, 6g, 8g) for 50g of fly ash (lead content: 2000mg / dryweight, CaO content: 41.4%) discharged from municipal waste incineration plant The material (9-1) and 30 g of water were added and kneaded and cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 18 below. Moreover, the amount of lead elution when a normal cement (Comparative Example (9-1)) and fly ash cement (Comparative Example (9-2)) were used as treatment materials and added to 10 g of fly ash as a comparative example was measured. In Table 18, the lead elution amount of fly ash used in the experiment in the case of no treatment and the regulation value in Japan are also shown.
[0065]
[Table 18]

[0066]
From the experimental results of Table 18, it can be seen that the treatment material (9-1) of the present invention has an excellent solidification and encapsulation effect with respect to lead. That is, when ordinary cement or fly ash cement is used as a treatment material, even if 10 g of these is added to 50 g of fly ash, the amount of lead elution cannot be reduced below the regulation value. On the other hand, when the treatment material (9-1) of the present invention is used, the amount of lead elution is 0.1 mg / l (measurement limit) or less despite the addition of a smaller amount. Can be.
[0067]
Example2The aluminum silicate (9) shown in Table 2 (4-coordinated aluminum atom 37%) and 30 g of water were added to 50 g of the same fly ash used in the above, and kneaded and cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The results are shown in Table 19 below.
[0068]
[Table 19]

[0069]
Results of Table 19 are examples2When the comparative material (9-1) (aluminum silicate (9) in which the tetracoordinated aluminum atom is 37% of the total aluminum atoms) is used, the treated material (9- 1) It can be seen that the lead stabilization ability is inferior compared with the case of using 4 coordinated aluminum atoms (79.8% of all aluminum atoms). In other words, the comparative material (9-1) has a large amount of lead elution when it is added in the same amount as the treatment material (9-1). In addition, in the treated material (9-1), the amount of lead elution was suppressed below the detection limit with an addition amount of 8 g per 50 g of fly ash, whereas in the comparative material (9-1), 8 g was added. Even so, it could not be below the regulation value. From this, it can be seen that aluminum silicate having many tetracoordinate aluminum atoms is superior in stabilizing performance of heavy metals.
[0070]
(Example3, Reference Example 8)
The aluminum silicates (1), (2), (3), and (4) shown in Table 2 are treated with the treatment material (10-1), the treatment material (10-2), the treatment material (10-3), and the treatment material. (10-4) (in all cases, the tetracoordinate aluminum atom is 50% or more of the total aluminum atom). From 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant (lead elution amount in the case of no treatment is 47 mg / l) -4) and 30 g of water were added and kneaded, and cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 20 below. The table also shows the results when 5 g of aluminum silicate (9) shown in Table 2 as a comparative example was added as a comparative material (10-1) to 50 g of fly ash.
[0071]
[Table 20]

[0072]
From the experimental results in Table 20,placeIt can be seen that the physical material (10-1) to the treated material (10-4) have an excellent solidification encapsulation effect with respect to lead. That is, in this experiment, although the analysis accuracy was improved and the detection limit was lowered to 0.01 mg / l, the treatment material (10-1), the treatment material (10-2), the treatment material (10- In 4), the lead elution amount is below the detection limit, and in the treated material (10-3), it can be reduced to 0.01 mg / l. On the other hand, when the comparative material (10-1) (aluminum silicate (9)) is used as the treatment material, the lead elution amount is 0.40 mg / l, and the treatment material (10-1) to treatment It is 40 times or more the amount of lead elution when the material (10-4) is used.
[0073]
(Example4, Reference Example 9)
40 parts by weight of the aluminum silicate (1), (2), (5) or (6) shown in Table 2 is added to 60 parts by weight of ordinary cement and mixed well, and the treatment as shown in Table 21 below is performed. The material (11-1) to the treated material (11-4) were obtained.
[0074]
[Table 21]

[0075]
A predetermined amount of treatment material (11-1) to treatment material (11-4) and 30 g of water are added to and mixed with 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant. And cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 22 below. As a comparative example, the lead elution amount when only ordinary cement is added to fly ash as a treatment material is shown. In the table, the lead elution amount in the case of no treatment of fly ash used in the experiment and the regulation value in Japan are also shown.
[0076]
[Table 22]

[0077]
Results of experiment in Table 22AndIt can be seen that the physical material (11-1) to the treated material (11-4) have an excellent elution preventing effect on lead. That meansOf the present inventionThe treatment material (11-1) can be made to have a lead elution amount lower than that of the cement (Comparative Example (11-1)) with an addition amount (Example (11-2)) smaller than that of ordinary cement. If the amount is about the same as ordinary cement (Comparative Example (11-1)) (7.5 g, Example (11-3)), the amount of lead elution can be suppressed to 1/3 compared to cement. it can. Moreover, also about the other processing material (11-2)-processing material (11-4), it is possible to make lead elution amount below normal cement with the addition amount equivalent to normal cement. Furthermore, when the treatment material (11-1) to the treatment material (11-4) are compared, it can be seen that the treatment material (11-1) containing aluminum silicate having a large specific surface area has a large lead elution preventing effect.
[0078]
(Example5)
Aluminum silicate (1) shown in Table 2 (specific surface area 500 m) with respect to 65 parts by weight of various cements²/ G) 35 parts by weight was added and mixed well to obtain the treated material (12-1), treated material (12-2), and treated material (12-3) as shown in Table 23 below.
[0079]
[Table 23]

[0080]
For 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incinerator, a predetermined amount of treatment material (12-1), treatment material (12-2), or treatment material (12-3), And 30 g of water were added and kneaded and cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 24 below. Moreover, the amount of lead elution when only ordinary cement is added to fly ash as a treatment material is shown as a comparative example. In the table, the amount of lead leaching of fly ash used in the experiment when not treated and the regulation value in Japan are also shown.
[0081]
[Table 24]

[0082]
From the results of Table 24, the treatment material (12-1), the treatment material (12-2), and the treatment material (12-3) according to the present invention all have an excellent anti-elution effect on lead. I understand that That is, by adding aluminum silicate having a high specific surface area to cement, the amount of lead elution can be greatly reduced as compared with ordinary cement. Moreover, it turns out that what kind of cement is used for the treatment material in this case can provide a treatment material with higher performance than that of cement alone.
[0083]
(Example6)
Aluminum silicate (1) shown in Table 2 was added to ordinary cement and mixed well to prepare treated materials (13-1) to (13-6) as shown in Table 25 below.
[0084]
[Table 25]

[0085]
A predetermined amount of treatment material (13-1) to treatment material (13-6) and 30 g of water are added to and mixed with 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant. And cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 26 below. As a comparative example, the lead elution amount when only ordinary cement is added to the fly ash as a treatment material is shown. The table also shows the amount of lead elution when the fly ash used in the experiment was not treated.
[0086]
[Table 26]

[0087]
From the results of Table 26, it can be seen that all of the treatment materials according to the present invention can reduce the lead elution amount to be equal to or less than that of ordinary cement with an addition amount smaller than that of ordinary cement. That is, the surface area of aluminum silicate in 1 g of the treatment material is 50 m.²It can be seen that the above treatment materials have better lead stability performance than ordinary cement.
[0088]
(Example7, Reference Example 10)
The silicon dioxide (1) and (2) shown in Table 3 were used as the treatment material (14-1) and the treatment material (14-2). 5 g of treated material (14-1) or treated material (14) with respect to 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration site (lead elution amount 40 mg / 1 in the case of no treatment) -2) and 30 g of water were added and kneaded to cure and solidify for 9 days. After that, the detoxification effect when these treatment materials were used was investigated by conducting a lead elution test using the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 27 below.
[0089]
[Table 27]

[0090]
From the experimental results in Table 27, it can be seen that the treatment material of the present invention has an excellent solidification and encapsulation effect with respect to lead. That is, the specific surface area is 150 m²When silicon dioxide having a specific surface area of not less than / g is used as a treatment agent, the elution amount of lead can be reduced to a detection limit or less, but in a comparative example having a specific surface area of less than 0.25 mg / l. Can only be reduced. In addition, the example (7The treatment material used in -1) is silicon dioxide in which the abundance of silicon atoms in Q4 is less than 85%, and the treatment material used in Comparative Example (14-1) has abundance of silicon atoms in Q4. It is silicon dioxide which is 85% or more.
[0091]
(Example8. Reference Example 11)
50 parts by weight of silicon dioxide (1) and (3) shown in Table 3 was added to 50 parts by weight of ordinary Portland cement and mixed well to obtain treated materials (15-1) and (15-2). 7.5g or 15g of treated material for 100g of fly ash (lead content 1300mg / kg, lead elution 40mg / l in case of no treatment) discharged from municipal waste incinerator (15-1), the treatment material (15-2), and 30 g of water were added and kneaded to cure and solidify for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 28 below. Moreover, the result at the time of adding 15 g of silicon dioxide (6) shown in Table 2 and normal Portland cement as a comparative material (15-1) and a comparative material (15-2) was written together as a comparative example.
[0092]
[Table 28]

[0093]
From the experimental results in Table 28,placeIt turns out that a science material (15-1) and a processing material (15-2) have the solidification enclosure effect excellent with respect to lead. That is, the specific surface area is 150 m²Specific surface area is 150 m when using silicon dioxide of more than / g²It can be seen that the lead elution amount is 1/2 or less compared to silicon dioxide of / g or less, and 1/10 or less compared to Portland cement.Of the present inventionBy adding 30% by weight of the treatment material (15-1), it is possible to make the lead elution amount below the detection limit. Moreover, this solidification sealing effect is so high that the specific surface area of the added silicon dioxide is large, per 1g of processing materials.Table ofIt can be seen that the larger the area, the higher.
[0094]
(Example9, Reference Example 12)
20 parts by weight of silicon dioxide (1) or silicon dioxide (4) shown in Table 3 is added to 80 parts by weight of ordinary Portland cement, and mixed well, so that the treated material (16-1) and treated material (16- 2). 7.5 g of treated material (16) for 50 g of fly ash (lead content 1300 mg / kg, lead elution amount 87 mg / l in the case of no treatment) discharged from a municipal waste incineration plant containing a large amount of lead -1) or the treatment material (16-2) and 30 g of water were added and kneaded to cure and solidify for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 29 below. In addition, as a comparative example, the result when 15 g of 20 parts by weight of silicon dioxide (5) added to 80 parts by weight of ordinary Portland cement is added as a comparative material (16-1) and the amount of elution when no treatment is performed are also shown. did.
[0095]
[Table 29]

[0096]
From the experimental results in Table 29, it can be seen that the amount of lead elution can be kept lower as the silicon dioxide content of Q4 is smaller. The surface area of silicon dioxide in 1 g of the treatment material is 50 m.²It can be seen that a treatment material of at least / g has a high stabilizing effect on lead.
[0097]
(Example10)
To 70 parts by weight of ordinary Portland cement, 30 parts by weight of aluminum silicate (1) (surface potential at pH 7 or higher and -15 mV or lower at pH 7 or higher) was added to Tables 2 and 4 to give a treatment agent ( 17-1) was obtained. 10 g of treated material (17-1) and 30 g of water are emitted from 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant (lead elution amount in the case of no treatment 90 mg / l). It was added and kneaded and cured for 7 days. Thereafter, the effect of detoxification when this treatment material was used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 30 below. Moreover, the result at the time of adding 5 g of aluminum silicate (9) which showed the property and surface potential as a comparative material (17-1) was written together in Table 2 and Table 5 as a comparative example. In the table, the lead elution amount in the case of no treatment of fly ash used in the experiment and the regulation value in Japan are also shown.
[0098]
[Table 30]

[0099]
From the experimental results of Table 30, it can be seen that the treatment material (17-1) according to the present invention has an excellent solidification encapsulation effect with respect to lead. That is, when the treatment material (17-1) is used, the elution amount of lead can be suppressed to a regulation value or less. On the other hand, in the comparative material (17-1) prepared using aluminum silicate (9) having a surface potential of -14 mV or higher at pH 7 or higher, the elution amount of lead is set to 11 mg / l exceeding the regulation value. I can only do that.
[0100]
(Example11)
20 parts by weight of aluminum sulfate with respect to 30 parts by weight of ordinary Portland cement, and silicon dioxide (1) (surface potential at pH 7 or higher is −15 mV or lower) showing properties and surface potentials in Tables 3 and 6 A treatment agent (18-1) was obtained by adding 50 parts by weight. A comparative material (18-1) was prepared by adding 20 parts by weight of aluminum sulfate and 50 parts by weight of aluminum silicate (9) to 30 parts by weight of ordinary Portland cement. 75 g of treated material (18-1) and 30 g of fly ash discharged from a municipal waste incinerator containing 50 g of lead (lead elution amount in the case of no treatment 40 mg / l) Water was added and kneaded to cure and solidify for 7 days. Thereafter, the effect of detoxification when this treatment material was used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 31 below. Moreover, the result at the time of adding the comparative material (18-1) 5g, 10g, or 15g as a comparative example was written together. In addition, in Table 31, the elution amount of lead when fly ash used in the experiment was not treated and the regulation value in Japan are also shown.
[0101]
[Table 31]

[0102]
From the experimental result of Table 31, it turns out that the processing material (18-1) which concerns on this invention has the solidification enclosure effect excellent with respect to lead. That is, when the treatment material (18-1) is used, the lead elution amount can be suppressed to the detection limit (0.1 mg / l) or less. On the other hand, in the comparative material (18-1) prepared using the aluminum silicate (9) having a surface potential of -14 mV or higher at pH 7 or higher, the elution amount of lead is below the detection limit even if the addition amount is doubled. I can't do it.
[0103]
(Example12)
The treatment shown in Table 32 was performed by thoroughly mixing 10 parts of aluminum sulfate, 20 parts by weight of aluminum silicate (1) shown in Table 2, and 20 parts of various silicon dioxides shown in Table 3 with 50 parts of ordinary Portland cement. Materials (19-1) to (19-4) were obtained.
[0104]
[Table 32]

[0105]
For 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant (lead elution amount of 120 mg / l in the case of no treatment), 15 g of the treatment material (19-1) to treatment material (19-4) ), And 30 g of water were added and kneaded to cure for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 38 below. In the table, the lead elution amount in the case of no treatment of fly ash used in the experiment and the regulation value in Japan are also shown.
[0106]
[Table 33]

[0107]
table33From the experimental results, it can be seen that the treatment material of the present invention has an excellent solidification encapsulation effect with respect to lead. That is, in the case of no treatment, the high lead-containing fly ash having a lead elution amount of 120 mg / l can be suppressed to 1/100 to 1/10 of the regulated value. Moreover, in this processing material, even if it combines aluminum silicate and silicon dioxide, high performance can be maintained. Therefore, it is understood that aluminum silicate and silicon dioxide may be freely combined in consideration of cost and other physical properties (bulk density and fluidity).
[0108]
(Reference Example 13)
Here, the comparative example will be described first. Table 34 shows the results of a dissolution test of bag filter collected fly ash produced at a municipal waste incineration facility by the Environmental Agency Notification No. 13 method as a comparative example (20-1). In addition, a mixture of 15 g of ordinary Portland cement mixed with 15 g of normal Portland cement mixed with 30 g of water was cured and solidified for 7 days, and an elution test was conducted by the Environmental Agency Notification No. 13 method. It is shown in Table 34 as 2).
[0109]
Normal Portland cement (manufactured by Ube Cement) and aluminum sulfate (manufactured by Yatsushiro Chemical) were blended in a weight ratio of 50:50 and mixed to prepare a treatment material. Here, two types of aluminum sulfate having the same manufacturing process and different production lots were used, and the test using the aluminum sulfate of one lot and the test results were compared with Comparative Example (20-3), the other A lotion of aluminum sulfate is used as Comparative Example (20-4). Table 34 shows the results when a dissolution test was conducted in the same manner as in Comparative Example (20-2) except that the above treatment materials were used instead of cement. Moreover, in order to evaluate the caking property of a processing material, the caking test was done by the method shown below. That is, about 200 g of the treatment material is put in a 500 ml plastic container and left to stand for 5 days or 10 days with a 5 kg load applied from the top. Then, the amount of the treatment material (lumps) remaining on the sieve was measured. The cohesiveness of the treated material was evaluated by the ratio (%) of the mass to the initial weight (the lower the ratio, the better). Table 34 shows the results.
[0110]
From the comparison between the comparative example (20-3) and the comparative example (20-4), it can be seen that even in the case of aluminum sulfate by the same producer, the consolidation test results differ greatly depending on the lot. This is thought to be a result of subtle production conditions or storage conditions affecting the surface condition of aluminum sulfate, but the details are currently unknown. Therefore, we will describe belowReference Example 13ThenAnti-caking agentIn order to show the effect ofratioThe same lot of aluminum sulfate as used in Comparative Example (20-4), that is, a lot of aluminum sulfate that is easily consolidated was used.
[0111]
(referenceExample (13-1) toreferenceExample (13-5)) Normal Portland cement (manufactured by Ube Cement), aluminum sulfate (manufactured by Yatsushiro Chemical), and an anti-caking agent were mixed and mixed in a weight ratio of 50:50:10 to prepare a treatment material. Here, as the anti-caking agent, silica gel, activated clay, stearic acid Ca, activated alumina, and aluminum stearate are used, respectively.referenceExample (13-1) toreferenceExample (13-5). A dissolution test was conducted in the same manner as in Comparative Example (20-2) except that the above treatment materials were used instead of cement. The results are shown in Table 34. Moreover, the solidification test was done by the method similar to a comparative example (20-3) and a comparative example (20-4), and the result was shown in Table 34.
[0112]
(referenceExample (13-6))
After 100 parts by weight of aluminum sulfate, 5 parts by weight of palm oil was dissolved in tetrahydrofuran and added to and mixed with the aluminum sulfate. : The processing material was prepared by mixing and mixing at a ratio of 50, and a dissolution test and a consolidation test were performed in the same manner as described above. The results are shown in Table 34.
[0113]
(referenceExample (13-7))
Normal Portland cement (made by Ube cement), aluminum sulfate (made by Yatsushiro Chemical) and calcium stearate are mixed and mixed in a weight ratio of 50: 50: 5 to prepare a treatment material, and eluted in the same manner as above. A test and a consolidation test were conducted. The results are shown in Table 34.
[0114]
[Table 34]

[0115]
Comparative Example (20-2), Comparative Example (20-3), Comparative Example (20-4), and Table 34 shown in Table 34referenceExample (13-1) toreferenceExample (13From the comparison of the results of -7), the lead elution from fly ash is not sufficient, although it is significantly reduced by cement treatment,Mixed with anti-caking agentAlthough the treatment materials vary somewhat depending on the type and amount of anti-caking material, they can all be controlled to 1 mg / l or less, and the elution prevention performance due to the addition of solid acid is shown to be significant.Was). On the other hand, for the anti-caking test, the same aluminum sulfate as in Comparative Example (20-4) using aluminum sulfate that is easily caking was used.referenceExample (13-1) toreferenceExample (13By comparing -7), SolidThe effect of the anti-caking agent was shown. However, the effect depends on the type of anti-caking agent used,referenceExample (13-3) andreferenceExample (13As is clear from the comparison of -7), since the effect varies depending on the amount of the anti-caking material used, it can be seen that the type and amount of the anti-caking agent need to be appropriately selected. From the above,Mixed with anti-caking agentInhibition of leaching of harmful heavy metals in treatment materials and anti-caking effect (storage stability)Mixed with anti-caking agentThe effect of waste treatment materials became clear.
[0116]
(Reference Example 14)
Normal portland cement 60-70 parts by weight (manufactured by Ube Cement)²10 to 20 parts by weight of 1 / g aluminum silicate and sodium thiosulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), allophane (manufactured by Matsumura Sangyo), bentonite (manufactured by Kunimine Kogyo) as a reducing agent It mixed and the processing material of this invention was obtained. As a comparative example, 20 parts by weight of aluminum silicate was mixed with 80 parts by weight of ordinary Portland cement to obtain a comparative material (21-1). The composition of each treatment material is shown in Table 35 below.
[0117]
[Table 35]

[0118]
7.5 g of the above treatment material and 30 g of water were added to 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant, and cured for 7 days. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 36 below. Moreover, the lead elution amount of the comparative example which added only ordinary cement as a processing material to fly ash is shown. In the table, the lead elution amount in the case of no treatment of fly ash used in the experiment and the regulation value in Japan are also shown.
[0119]
[Table 36]

[0120]
The experimental results in Table 36 areAbandonedIt shows that the waste treatment material can further improve the stabilization effect of heavy metals by adding a reducing agent, allophane, and bentonite to aluminum silicate which is one of solid acids.
[0121]
(Reference Example 15)
5 parts by weight of silica gel (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)_ThreePO_FourA cake obtained by dispersing in 100 parts by weight of the solution and stirring, followed by filtration, and drying at 150 ° C. was used as a treatment material (22-1). H_ThreePO_FourWhat was prepared by the method similar to the processing material (22-1) except having used the sulfuric acid instead of the solution was made into the processing material (22-2). 50 g of fly ash containing a large amount of lead discharged from a municipal waste incineration plant, knead by adding 5 g, 7.5 g, 10 g of the above treatment material: 30 g of water, and curing for 7 days I let you. Thereafter, the detoxification effect when these treatment materials were used was examined by conducting a lead elution test by the Environmental Agency Notification No. 13 method. The experimental results at this time are shown in Table 37 below. As a comparative example (22-1), the lead elution amount when only ordinary cement is added to fly ash as a treatment material is shown. In the table, the lead elution amount in the case of no treatment of fly ash used in the experiment and the regulation value in Japan are also shown.
[0122]
[Table 37]

[0123]
From the results in Table 37,Silica gel mixed with phosphoric acid or sulfuric acidIt can be seen that the treatment material is excellent in the effect of solidifying and enclosing lead. IeSilica gel mixed with phosphoric acid or sulfuric acidAccording to the treatment material, the lead elution amount can be suppressed to be lower than the cement with an addition amount smaller than that of the cement, and the lead elution amount can be made smaller than the regulation value.
[0124]
(Reference Example 16)
40 parts by weight of aluminum sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), aluminum silicate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), silicon dioxide (Shionogi Pharmaceutical), or aluminum phosphate with respect to 60 parts by weight of ordinary Portland cement (manufactured by Ube Cement) In addition, it mixed sufficiently and obtained processing material (23-1)-processing material (23-4). To 50 g of wastewater sludge containing a large amount of copper discharged from the plating factory, 15 g of each of the above-mentioned treatment materials was added and kneaded and cured for 7 days. Then, the stabilization effect of each processing material was investigated. The CAM method (California Wet Extraction Test Method), which is a test method employed in California, USA, was used as a method for measuring the elution amount of each heavy metal. The results at this time are shown in Table 38 below.
[0125]
[Table 38]

[0126]
From the experimental results shown in Table 38,Ordinary Portland cement mixed with aluminum sulfate, aluminum silicate, silicon dioxide, or aluminum phosphateThe waste treatment material shows an excellent stabilization effect against any harmful metal, and a remarkable effect appears as compared with a conventional cement-only treatment method. in this way,Ordinary Portland cement mixed with aluminum sulfate, aluminum silicate, silicon dioxide, or aluminum phosphateThe treatment material can reduce the amount of elution of lead, cadmium, mercury, chromium, copper, nickel, and zinc in addition to lead.

Claims (15)

Lead, cadmium, mercury, chromium, copper, a treatment material for treating waste containing at least one hazardous substance of the group consisting of nickel, zinc, specific surface area be 150 meters ² / g or more A waste treatment material comprising a powdery aluminum silicate or powdered silicon dioxide having a surface potential of -15 mV or less in a pH 7 or higher region as a main component. A treatment material for treating waste containing at least one hazardous substance selected from the group consisting of lead, cadmium, mercury, chromium, copper, nickel, and zinc, with cement and a specific surface area of 150 m ² / g The powdery aluminum silicate or powdery silicon silicate having a surface potential of −15 mV or less in the region of pH 7 or higher is the main constituent, and the powdery aluminum silicate or powdery material in the treatment material. A waste treatment material, wherein the amount of silicon dioxide is 10 to 80% by weight. The waste treatment material according to claim 1 or 2 , wherein 50% or more of the aluminum atoms present in the aluminum silicate are tetracoordinate aluminum atoms. The waste treatment material according to claim 1 or 2 , wherein among silicon atoms present in the silicon dioxide, silicon atoms having a degeneracy of 4 is 85% or less. The waste treatment material according to claim 1 or 2 , wherein the powdery aluminum silicate is a powdery synthetic aluminum silicate. The waste treatment material according to claim 1 or 2 , wherein the powdered silicon dioxide is powdered synthetic silicon dioxide. The waste treatment material according to claim 1 or 2, wherein one or two kinds selected from a reducing agent and allophane are further added as an auxiliary agent. The waste treatment material according to claim 7 , wherein the reducing agent is one or more selected from sodium thiosulfate, thiourea, ferrous chloride, ferrous sulfate, sodium sulfite, and hydrosulfite. . The waste treatment material according to claim 7 , further comprising zeolite or activated carbon. A waste treatment method for treating waste containing at least one hazardous substance in the group consisting of lead, cadmium, mercury, chromium, copper, nickel and zinc, the waste having a specific surface area of 150 m ² / g or more and mixed with a waste treatment material as a main constituent of powdered aluminum silicate or powdered silicon dioxide having a surface potential of −15 mV or less in the region of pH 7 or more , if necessary A waste treatment method characterized by kneading and solidifying a material to which water has been added. A waste treatment method for treating waste containing at least one hazardous substance from the group consisting of lead, cadmium, mercury, chromium, copper, nickel, and zinc, wherein the waste is mixed with cement. A powdery aluminum silicate or powdered silicon dioxide having a surface area of 150 m ² / g or more and a surface potential of −15 mV or less in a region of pH 7 or more is mixed with a waste treatment material as a main constituent, A waste treatment method characterized by kneading and curing and curing water added as necessary. The waste treatment method according to claim 10 or 11 , wherein a blending amount of the powdered aluminum silicate or powdered silicon dioxide in the treatment material is 10 to 80% by weight. The waste treatment method according to claim 10 or 11 , wherein the waste is alkaline fly ash. The waste treatment method according to claim 10 or 11 , wherein a reducing agent and allophane are further added as auxiliary agents. The waste treatment method according to claim 10 or 11, wherein zeolite or activated carbon is further added.