JP3786615B2 - ホウ素含有溶液の処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境汚染物質として環境基準、排出基準が定められているにもかかわらず、その不溶化処理が難かしいホウ素を含有する溶液について、特に処理方法が確立されていない１０００ mg ／Ｌから数千mg／Ｌ程度の濃度でホウ素を含有する排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホウ素及びその化合物は硝子材料、医薬品、染料、化粧品等の原料、合金、半導体材料、メッキ浴の成分として用いられ製造工程の排液中に含まれて環境に排出されている。また火力発電所、ゴミ焼却場などからはその燃料成分に由来するホウ素が排気ガスの処理の結果として、排煙脱硫水や洗煙廃水に移行して廃水として排出される。従ってこれらのホウ素含有排水の処理が不可欠であるのが現状である。
【０００３】
ホウ素を含有する溶液の処理方法に関しては従来からそのホウ素含有濃度によって大きく分けて３つの方法があり、それらの効率的、経済的な方法、或いは組合せ方法が開発され実施されてきたが、これらの方法にはそれぞれ一長一短がある。まずホウ素を数１０mg／Ｌ程度以下の低濃度で含有する水に対しては、イオン交換樹脂又は逆浸透膜などを用いる方法が一般に用いられているが、その交換容量を増すための樹脂の開発（例えば特開２０００−１４０６３１号公報参照）等が種々試みられている。またイオン交換樹脂の再生時に発生する排液は数十〜数百mg／Ｌの濃度のホウ素を含んでおり、この再生溶液の処理方法に工夫が必要となる。
【０００４】
一方、ホウ素濃度が数千mg／Ｌ以上のホウ素含有溶液では、蒸発乾燥が最も適切な処理方法であり、その効率化が追求されている。
【０００５】
ホウ素含有溶液の中で最も処理が面倒なのは前記２つの方法の中間に位置する範囲の中濃度でホウ素を含有する溶液の処理であり、一般的には硫酸アルミニウムや水酸化カルシウム、又は希土類やジルコニウムの化合物を添加し、ホウ素と添加薬剤との化合物の生成又は共沈を伴って凝集沈殿させる方法が採用されている。しかしながら、この処理では除去率が問題であり、種々の方法の組み合わせやプロセスの改良が行われている。一般に添加する薬剤の多い方が除去率はよいが、使用する薬剤を多量に用いることにより処理費、汚泥の発生量が問題となるため（一度に加えるのではなく同一操作を繰り返すことによって少ない薬剤で処理しようという提案が特開２００１−１８７３８６号公報に記載されている）。また、薬剤添加で処理された液は塩濃度が高くなり、更に除去率を上げるため、又は他の有害成分を除去するために、以降の処理が必要になったり、放流する場合の水質に問題が発生したりする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、前記の中濃度（１０００〜数千 mg ／Ｌ）のホウ素を含有する溶液の処理に際し、効率的であること、短時間且つ単純な操作で除去出来るという実用性が高いこと、処理に使用する薬品が安全で且つ廉価であること、その処理によって処理水の水質に影響を与えないこと等の課題を解決したホウ素含有溶液の処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、ホウ素を含有する水溶液に、酸化マグネシウムを添加し、加熱処理後、固液分離するホウ素含有水溶液の処理方法において、
ホウ素濃度が１０００〜数千 mg ／Ｌの水溶液に、酸化マグネシウムをモル比ＭｇＯ／Ｂで６〜１０倍添加し、５０℃以上の温度で攪拌加熱して、発生する水蒸気を還流させながら、熱処理し、次に固液分離してホウ素を除去するホウ素含有水溶液の処理方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、ホウ素を１０００〜数千mg／Ｌの濃度で含有するホウ素含有溶液に対して、安全で廉価なマグネシウム酸化物を用い、攪拌加熱して、発生する水蒸気を還流させるという簡単な操作で行え、処理も比較的短時間でホウ素の処理が出来、処理を繰り返すこともない一度の処理でホウ素を約５０mg／Ｌ以下まで除去処理することができ、さらに用いる薬剤が酸化物であるので、処理水の水質を処理の前後で殆ど変えることがなく、この後処理水から更にホウ素を除く処理、例えばイオン交換樹脂などを用いる場合にも本処理の影響はほとんどなく、放流する場合でも新たな問題は発生しないため、ホウ素処理という一連の作業が効率的で容易であるという水処理上極めて実用性の高い技術を提供するものである。
【０００９】
本発明においてホウ素含有溶液中に添加される酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は固形粉末の状態で又は水に懸濁させた状態で処理すべき溶液中に添加することができる。添加量は、溶液中のホウ素に対し、ＭｇＯ／Ｂ（モル比）で６〜１０倍である。ＭｇＯ／Ｂ（モル比）の値が少なすぎると処理時間を長くしなければならなくなり、実用性に問題が生じる場合がある。
【００１０】
本発明によれば、酸化マグネシウムの添加後、処理すべき溶液を攪拌加熱する必要があり、加熱温度は５０℃以上、好ましくは８０℃以上である。
【００１１】
本発明に従えば、前述の如く、酸化マグネシウムを添加して攪拌加熱することにより、溶液中のホウ素が添加した酸化マグネシウムと共に固形状態となって溶液中から分離するので、通常の固液分離方法（例えば、濾過、遠心分離、沈降）などで溶液中から容易に分離することができる。また本発明によれば添加する酸化マグネシウムが水に不溶性であるため固液分離後の液中に残存せず、しかもＭｇイオンとしても残存しないので、処理後の液中に追加成分が入らないという特長を有する。従って、例えば、ホウ素含有液を従前通りイオン交換樹脂又は膜で処理する設備においてイオン交換樹脂再生液又は膜濃縮液に含まれるホウ素を除去するのに有効に使用でき、処理後の液はそのままイオン交換樹脂又は膜処理原水に戻すことができる。
【００１２】
【実施例】
以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明を以下の実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
【００１３】
実施例１
ホウ酸（Ｈ 3 ＢＯ 3 ）２．８６ｇ／Ｌを純水に溶解して、ホウ酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）含有濃度約１，０００mg／Ｌ（分析値１，０５０mg／Ｌ）の液を作成し、酸化マグネシウムをＭｇＯ／Ｂ（モル比）の値を変えて添加し攪拌しながら、８０℃で反応させた。発生する水蒸気は還流させつつ、表Ｉに示す反応時間でサンプル液を抽出し、室温まで急冷却後、東洋濾紙製Ｎｏ．５Ａの濾紙で濾過して処理水とした。なお、処理水中のホウ素濃度の分析はＩＣＰ発光分析装置を用いて行った。結果を表Ｉに示す。
【００１４】
【表１】
表Ｉより酸化マグネシウムをＭｇＯ／Ｂ（モル比）で４倍以上加え、４０分間以上反応させることにより、ホウ素が５０mg／Ｌ以下まで処理された。実施例１の結果よりホウ素含有液の濃度が１０００ mg ／Ｌであっても、処理後のホウ素濃度５０mg／Ｌ以下までの処理が達成されており、さらに初期濃度の高い方が処理性はよい傾向を示した。最高除去率は９７％であった。
【００１６】
実施例２
初期のホウ酸濃度を変えて、ＭｇＯ／Ｂ（モル比）の値が４，６及び１０の酸化マグネシウムを添加し攪拌しながら４０〜８０℃で６０分間反応させた。処理結果は表 IIに示す。
【００１７】
【表２】
表 IIより温度が６０℃以上であれば、初期ホウ素濃度１０００ mg ／Ｌ以上の処理水に対しほぼ安定して処理後のホウ素濃度を５０mg／Ｌ以下にすることができた。
【００１９】
実施例３
実施例１及び２では調整した擬似液で本発明の効果を確認したが、本実施例ではニッケルメッキで実際に用いられているニッケルを含むワット液（ホウ素濃度６，７６０mg／Ｌ、ｐＨ４．３５）を５倍に希釈して、酸化マグネシウムをＭｇＯ／Ｂ（モル比）で１０になるように添加し、８０℃で２０分、４０分及び６０分処理し、本発明の実用性を確かめた。結果を表 IIIに示す。
【００２０】
【表３】
表 IIIの結果から実際の排液に対しても実施例１及び２に用いた擬似液と同様な結果が得られた。またホウ素処理に伴って、ワット液中に共存していたＮｉイオンも排水基準を満たす程度まで処理されていることが分かる。
【００２２】
実施例４
ホウ素選択性イオン交換樹脂再生工程で生じる排液のうち、ホウ素濃度の高い一部の分画のみを採取し試験に供した。ＮａＯＨにてｐＨ４に調整した後、ＭｇＯ／Ｂモル比１０の割合で酸化マグネシウムを添加し、攪拌しながら８０℃で反応させた。
表 IVに示す反応時間で試料を抽出し、室温まで急冷後、東洋濾紙Ｎｏ．５Ａの濾紙で濾過し処理水を得た。なお処理水中のホウ素濃度（mg／Ｌ）の分析はＩＣＰ発光分析装置を用いて行った。結果を表 IVに示す。
【００２３】
【表４】
表 IVの結果からホウ素選択性イオン交換樹脂再生液のホウ素除去に適用した場合も実施例１〜３の結果と同様な結果が得られ、本方法の有効性が実証できた。
【００２５】
【発明の効果】
以上の実施例に示したように本発明に従えば、前記課題が達成され、本発明の実用的効果は明白である。
Claims (3)
- ホウ素を含有する水溶液に、酸化マグネシウムを添加し、加熱処理後、固液分離するホウ素含有水溶液の処理方法において、
ホウ素濃度が１０００〜数千 mg ／Ｌの水溶液に、酸化マグネシウムをモル比ＭｇＯ／Ｂで６〜１０倍添加し、５０℃以上の温度で攪拌加熱して、発生する水蒸気を還流させながら、熱処理し、次に固液分離してホウ素を除去するホウ素含有水溶液の処理方法。 - 酸化マグネシウムが粉末状又は水懸濁スラリー状である請求項１に記載のホウ素含有水溶液の処理方法。
- 加熱温度が８０℃以上である請求項１又は２に記載の方法。
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