JP3711368B2

JP3711368B2 - 空気および水質浄化材

Info

Publication number: JP3711368B2
Application number: JP24347696A
Authority: JP
Inventors: 重義大澤; 哲也平田; 善忠山岸; 博和辻; 洋二石川; 勝坂場; 仁四郎藤田; 正克松石; 高延渡辺
Original assignee: Obayashi Corp; Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Obayashi Corp; Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: JPH1085725A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工場、オフィス、一般家庭厨房、下水処理場、し尿処理場、焼却場、畜舎、堆肥場、ペットのトイレ等から発生する悪臭ガスや有害ガスを吸着除去するほか、海洋、河川、湖沼あるいは工場排水に溶解している悪臭ガスや有機物を吸着除去する空気および水質浄化材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気中の悪臭ガスや有害ガスを除去する脱臭法としては、例えば，水、薬液等による洗浄法；活性炭、イオン交換樹脂、土壌等による吸着法；オゾン等による酸化法；燃焼により悪臭成分等を酸化分解させる燃焼法等が知られている。また水に溶解した悪臭ガスや有機物の除去法としては、例えば、微生物膜、活性汚泥等による好気的微生物分解法；活性炭、イオン交換樹脂等による吸着法等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記脱臭法のうち、まず洗浄法は処理後の廃液を何らかの方法で再処理する必要があり面倒である。また吸着法において使用される活性炭やイオン交換樹脂は高価であり、土壌は安価であるが脱臭性能に劣る。活性炭は広範囲の臭気ガスを除去できるものの、或種のガス例えばアンモニア、低級アミン等に対する脱臭性能は十分ではない上に、再生に高い費用を要する。またオゾン酸化は、設備費が高くつき、万一オゾンガスが洩れた場合には由々しい結果を引き起こす。燃焼法はＣＯ₂、ＮＯｘ、ＳＯｘ或いはダイオキシン等の発生を招いて大気汚染の原因になるので好ましくない。
【０００４】
また、水に溶解した悪臭ガスや有機物の除去法において、好気的微生物分解法は、設備費が高くつき、活性炭、イオン交換樹脂等による吸着法は除去効率は高いものの材料費が高いので高次処理のみにしか適用されない。
【０００５】
この発明の目的は、以上の点に鑑み、脱臭性能が高くかつ生産費が安くて使用上安全な空気および水質浄化材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による空気および水質浄化材は、浄水場、湖沼、ダムあるいは河川に堆積した汚泥２〜１２重量部（乾量）に、硅ニッケル鉱石からニッケルを溶融抽出した後の微細粒状のスラグ２〜１２重量部（乾量）と炭素質原料０．１〜１１重量部（乾量）を混練し、得られた混練物を造粒した後、得られた粒状物を還元条件下で焼成することによって調製されたものである。
【０００７】
上記汚泥は、浄水場、湖沼、ダムあるいは河川に堆積したものである。従来の汚泥処理法としては陸上埋め立てが主流であるが、悪臭発生や汚泥流出等の二次汚染の原因となっている。この発明は炭酸ガスの発生が少ない還元焼成法により汚泥を有機物に変換しようとするものである。
【０００８】
上記スラグとしては、硅ニッケル鉱石からニッケルを溶融抽出した後の微細粒状物が好ましく、粒径０．００１〜０．１ｍｍの粒子が９０重量％以上を占める微細粒状物が特に好ましい。ニッケル生産工場では原鉱石のニッケル含有量は４重量％以下であり、投入鉱石量のほとんどがスラグとして発生する。そのスラグの比較的粗い粒子は再骨材（砂）として利用されているが、粘土およびシルト（微砂）が約９０重量％を占め、５０％平均径が約４５μｍである微細粒状のスラグは埋立処理されるかまたは野積みで放置されている。微細粒状スラグの主成分はＳｉＯ₂（５３重量％）、ＭｇＯ（２９重量％）であり、その他にＦｅＯ（８重量％）、ＣａＯ（６重量％）、Ａｌ₂Ｏ₃（３重量％）等が含まれている。有害物溶出試験の結果では有害物は検出されていない。微細粒状のスラグは、ＭｇＯ、ＦｅＯおよびＣａＯ等、脱臭作用を示す金属酸化物を比較的多く含んでいる。この発明はこの点に着目したものである。
【０００９】
炭素質原料として特に好ましいものは、活性炭の製造または再生時に副生する最も粒子の細かい微細粒状の活性炭である。また、清酒醸造や食品・飲料製造工程で使用された後の活性炭の廃炭も好適に使用できる。これらはいずれも有害ガスの高い吸収性能を有する。
【００１０】
この発明による空気および水質浄化材の材料は、何れも産業廃棄物であり、この発明はそれらのリサイクル利用、高付加価値化を意図したものである。
【００１１】
粒状物の還元焼成温度は好ましくは７００〜１１００℃である。粒状物の還元条件下で焼成するには空気を遮断した状態で粒状物を焼成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を具体的に説明するため、この発明の実施例を示すが、この発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
実施例１
＜焼成物の構成＞
原料として浄水場汚泥、廃活性炭、およびニッケル生産工場の微粉スラグを、表１に示す割合で混練し、得られた混練物を造粒した後、得られた粒状物を温度約１０００℃で還元条件下で焼成した。こうして、２種の焼成物(A)(B)を調製した。原料の割合および焼成物の物性を表１に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
注１）活性炭の製造または再生時に副生する最も粒子の細かい微細粉状の活性炭。
【００１６】
注２）硅ニッケル鉱石から粗フェロニッケル粒を溶出した後の微細粉状のスラグ。
【００１７】
得られた焼成物は、焼成発泡により保水力および孔隙の多いものとなされた。この焼成物の水溶液はｐＨ６．５〜７．０の微酸性ないし中性を示す。
【００１８】
得られた焼成物は活性炭を含むため黒色をしており、乾燥状態では若干白色を呈し、水分を含むと光沢のある黒色に変化した。この変色により水分状態が目視で判別でき、水分管理が容易にできる利点がある。
【００１９】
＜焼成物の低濃度有害ガスの吸収除去試験＞
ガス吸収材として上記焼成物(A) および(B) を別々に５００ｍｌ容三角フラスコに１ｇずつ投入した。
【００２０】
一方、これに添加すべき有害物質希釈液として、ベンゼン１０μｌ／エタノール４ｍｌ希釈液、ホルムアルデヒド（３７重量％）１０μｌ／蒸留水４ｍｌ希釈液、トリクロロエチレン７μｌ／エタノール４ｍｌ希釈液、アセトアルデヒド１００μｌ／蒸留水１ｍｌ希釈液、アンモニア水（２８重量％）２５μｌ／４ｍｌ蒸留水を用意した。この有害物質希釈液を上記フラスコに１０μｌ添加した後、フラスコの口をパラフィルムで密封した。上記有害物質の気化を確認した後、吸引ポンプを備えた検知器の口にそれぞれの有害ガスに対応する検知管を取付け、かつ検知管をフラスコの口に入れて一定容量の被験空気を吸引するガステック法により、室温２０℃条件下で経時的に有害ガス濃度の測定を行った。
【００２１】
また、有害ガスとして硫化水素ガスを用いる際には、５００ｍｌ容三角フラスコにＭ／１５リン酸緩衝液（ｐＨ６．９８）を１００ｍｌ注入し、これに硫化水素ガス１０００ｐｐｍを２分間吹き込み（５００ｍｌ／分）、直ちにフラスコの口をパラフィルムで２重にカバーし、室温２０℃の条件下でフラスコを振盪し、吸引ポンプを備えた検知器の口に同ガスの検知管を取付け、かつ検知管をフラスコの口に入れて一定容量の被験空気を吸引するガステック法により、上記条件下で経時的にガス濃度の測定を行った。
【００２２】
それぞれの結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
表２から明らかなように、上記の全ての有害ガスについて焼成物ＡおよびＢによる吸収効果が認められた。すなわち、焼成物ＡおよびＢにおける測定開始時の濃度は、ベンゼンでは開始時２８．０ｐｐｍ、ホルムアルデヒドでは１４．３ｐｐｍ、トリクロロエチレンでは１５．２ｐｐｍ、アセトアルデヒドでは１５．０ｐｐｍであったのに対して、６０分後の濃度は全てのガスにおいて０ｐｐｍであった。また、アンモニアについても測定開始時の濃度８．０ｐｐｍが６０分後には焼成物Ａでは１ｐｐｍ、焼成物Ｂでは１．２ｐｐｍに減少した。硫化水素では、焼成物ＡおよびＢによる脱臭性能は極めて高く、測定開始時９００ｐｐｍの濃度が６０分後には０ｐｐｍへと減少した。この作用は、単に酸−アルカリ中和反応や吸着作用ではなく、焼成物が有害物質の酸化触媒として作用している可能性が認められた。すなわち、反応後の液に６Ｎ−ＨＣｌを加えてｐＨを２に調整し、硫化水素の回収試験を行ったところ、硫化水素は検知限界（５ｐｐｍ）以下であった。このことは、硫化水素が極めて短時間に下記のものに化学変化している可能性を示唆するものである。
【００２５】

【００２６】
フラスコの気密性を調べるため、対象として焼成物ＡおよびＢを加えず測定を行ったところ、いずれの気体についても容器からのガス洩れは殆どないしは全く認められなかった。
【００２７】
＜焼成物の色素吸着効果試験＞
色素吸着材として、乳鉢で６０メッシュ以下に粉砕した焼成物Ａと、ヤシ殻活性炭をそれぞれ５０ｍｇずつ秤取し供試した。
【００２８】
一方、対象とする色素としてメチレンブルー、トリパンブルー、メチルレッド、塩基性フクシン、酸性フクシンの各原液を所定の方法で用意し、それぞれＭ／１５リン酸緩衝液（ｐＨ６．９８）で希釈し、色素液とした。
【００２９】
色素液に焼成物Ａとヤシ殻活性炭をそれぞれ５０ｍｇ投入し、各色素液の濃度変化について吸光分度計により、メチレンブルーＯＤ₆₁₀、トリパンブルーＯＤ₅₆₀、メチルレッドＯＤ₄₂₀、塩基性フクシンＯＤ₅₁₀、酸性フクシンＯＤ₅₃₀の波長で、２４時間および４８時間後の吸光度を測定した。この結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】

【００３１】
供試した各色素液全てにおいて焼成物Ａの極めて高い色素吸着効果が認められた。即ち、焼成物Ａの吸着効果を吸光度により比較すると、焼成物Ａは２４時間後では測定開始時に比べ吸光度の急激な減少を示し、さらに４８時間後では色素をほぼ完全に吸着し、液は限りなく透明に近い吸光度を示した。これらの色素吸着効果は目視でも明らかに透明であった。さらに、焼成物Ａによる色素吸着効果は、メチレンブルー、トリパンブルー、メチルレッドおよび塩基性フクシンについてヤシ殻活性炭よりも優れた効果を示した。
【００３２】
色素の室内環境下における分解性を調べるため、対象として焼成物Ａを加えず測定を行ったところ、いずれの色素液についても変性による脱色は殆どないしは全く認められなかった。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、上述の如く産業廃棄物をリサイクル利用し、極めて簡単な製造法により、安価で高い性能を示し、かつ安全な空気および水質浄化材が得られる。これにより、工場、オフィス、厨房、下水処理場、し尿処理場、焼却場、畜舎、堆肥場、ペットのトイレ等から発生する悪臭ガス、有害ガスを吸着除去するほか、海洋、河川、湖沼あるいは工場排水に溶解している悪臭ガスや有機物を吸着除去する空気および水質浄化材を得ることができる。

Claims

浄水場、湖沼、ダムあるいは河川に堆積した汚泥２〜１２重量部（乾量）に、硅ニッケル鉱石からニッケルを溶融抽出した後の微細粒状のスラグ２〜１２重量部（乾量）と炭素質原料０．１〜１１重量部（乾量）を混練し、得られた混練物を造粒した後、得られた粒状物を還元条件下で焼成することによって調製された、空気および水質浄化材。
スラグが、粒径０．００１〜０．１ｍｍの粒子が９０重量％以上を占める微細粒状物である、請求項１記載の空気および水質浄化材。
炭素質原料が微細粒状の活性炭である、請求項１または２記載の空気および水質浄化材。