JP4258622B2 - Purification agent for soil and groundwater contaminated with organic halogen compounds, its production method, and purification method for soil and groundwater contaminated with organic halogen compounds - Google Patents

Purification agent for soil and groundwater contaminated with organic halogen compounds, its production method, and purification method for soil and groundwater contaminated with organic halogen compounds Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌又は地下水中に含まれるジクロロメタン、四塩化炭素、1、2−ジクロロエタン、1、1−ジクロロエチレン、シス−1、2−ジクロロエチレン、1、1、1−トリクロロエタン、1、1、2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1、3−ジクロロプロペン等の脂肪族有機ハロゲン化合物又はダイオキシン類、PCB等の芳香族有機ハロゲン化合物又は前記有機ハロゲン化合物とカドミウム、鉛、六価クロム、砒素、セレン、シアン等の重金属からなる汚染物質を効率よく、持続的に、しかも経済的に分解できる浄化剤を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の脂肪族有機ハロゲン化合物は、半導体工場での洗浄用や金属加工金属の脱脂用として幅広く用いられている。
【0003】
また、都市ごみや産業廃棄物を焼却するごみ焼却炉から発生する排ガスや飛灰、主灰中には、微量ではあるが人体に対して極めて強い毒性を持つ芳香族有機ハロゲン化合物であるダイオキシン類が含まれている。ダイオキシン類は、ジベンゾ−p−ジオキシン、ジベンゾフラン等の水素が塩素で置換された化合物の総称である。排ガスや飛灰はごみ焼却炉周辺に滞留し周辺地域の土壌中にダイオキシン類が残存することとなる。
【0004】
更に、PCB(ポリ塩化ビフェニル)は化学的、熱的に安定であり、電気絶縁性にも優れており、トランス、コンデンサーの絶縁油、可塑剤、熱媒体として多用されていたが、有害であることから製造及び使用が禁止されている。しかしながら、過去において使用されていたPCBの有効な処理方法は確立されておらず、大部分が処理されずにそのまま保存されている。
【0005】
脂肪族有機ハロゲン化合物及び芳香族有機ハロゲン化合物は難分解性である上に発癌性物質又は強い毒性を有する物質であるため、土壌・地下水の有機ハロゲン化合物による汚染が深刻な環境問題になっている。
【0006】
即ち、前記有機ハロゲン化合物が排出された場合、有機ハロゲン化合物は難分解性であるため、排出された土壌中に蓄積され有機ハロゲン化合物で汚染された状態となり、また、地下水も有機ハロゲン化合物によって汚染されることとなる。更に、地下水は汚染土壌以外の周辺地域についても広がるため、広範な領域で有機ハロゲン化合物による汚染が問題となる。
【0007】
有機ハロゲン化合物によって汚染された土壌では土地の再利用・再開発を行うことができないため、有機ハロゲン化合物によって汚染された土壌・地下水の浄化処理方法として様々な技術手段の提案がなされているが、有機ハロゲン化合物は難分解性であり、しかも、多量の土壌・地下水が処理対象となるため、効率的、且つ、経済的な浄化技術は未だ十分に確立されていない。
【0008】
有機ハロゲン化合物によって汚染された土壌の浄化方法として、各種触媒を用いて浄化処理する方法、有機ハロゲン化合物の揮発性を利用して吸引除去する方法、土壌を掘削して加熱処理によって無害化する熱分解法、微生物を利用する方法等が知られている。また、有機ハロゲン化合物によって汚染された地下水の浄化方法として、汚染地下水を土壌外に抽出して無害化する方法、地下水を揚水することによって有機ハロゲン化合物を除去する方法等が知られている。
【0009】
有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化方法として提案されている技術手段のうち、有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水と鉄系粒子を用いた浄化剤とを混合接触させて無害化する技術手段としては、特許文献1乃至13に開示されている各技術手段が提案されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平10−71386号公報
【特許文献2】
特開平11−235577号公報
【特許文献3】
特開平11−253908号公報
【特許文献4】
特開2000−5740号公報
【特許文献5】
特開2000−225385号公報
【特許文献6】
特開2000−237768号公報
【特許文献7】
特開2000−334063号公報
【特許文献8】
特開2001−38341号公報
【特許文献9】
特開2001−113261号公報
【特許文献10】
特開2001−198567号公報
【特許文献11】
特開2002−161263号公報
【特許文献12】
特開2002−210452号公報
【特許文献13】
特開2002−317202号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前出特許文献1には汚染土壌内にボーリング孔を穿孔した後、該ボーリング孔に圧縮空気及び鉄粉を吹き付けて、鉄粉を含有する鉄粉分散層を形成して地下水と接触させることによって土壌及び地下水中の有害物質を無害化する技術が開示されているが、用いる鉄粉の詳細な特性及び使用量等については記載されておらず、有機ハロゲン化合物を十分に低減できるとは言い難いものである。
【0012】
また、前出特許文献2には0.1重量%以上の炭素を含有する鉄粉を土壌に添加・混合して土壌中の有機ハロゲン化合物を無害化する技術が開示されているが、鉄粉の比表面積及び粒度は記載されているものの粒子サイズが大きいため、有機ハロゲン化合物を十分に低減できるとは言い難いものである。
【0013】
また、前出特許文献3にはPCBに粉末状の金属を混合して均一な混合状態の混練物を加熱して金属の塩化物を形成してPCBを無害化する技術が記載されているが、実施例では250℃以上の加熱が必要であり、経済的とは言い難い。
【0014】
また、前出特許文献4には銅を含有した鉄粉を用いて土壌中の有機ハロゲン化合物を無害化する技術が開示されているが、有機ハロゲン化合物の分解に長時間を必要とするため効率よく有機ハロゲン化合物を無害化できるとは言い難いものである。
【0015】
また、前出特許文献5には水素供与性化合物の存在下で還元性金属との化学反応によってハロゲン化炭化水素を還元的脱ハロゲン化する技術が記載されているが、脱ハロゲン化反応を促進させるアミンが必須であり、還元性金属による分解反応が十分とは言い難いものである。
【0016】
また、前出特許文献6には有機ハロゲン化合物と鉄系金属とを接触させる技術が開示されているが、繊維状の鉄系金属であって繊維径が大きく、芳香族有機ハロゲン化合物を十分に低減できるとは言い難いものである。
【0017】
また、前出特許文献7にはダイオキシン類と製鉄所における熱間圧延鋼板の製造工程から生じるミルスケールを含む塩酸酸性水溶液とを100℃より低温で接触させてダイオキシン類を無害化する技術が開示されているが、無害化を促進させる塩酸酸性水溶液が必須であり、ミルスケール自体の分解反応が十分とは言い難いものである。
【0018】
また、前出特許文献8には平均粒子径1〜500μmの鉄粒子を含む水懸濁液からなる土壌浄化剤が開示されているが、粒子サイズが大きく、有機ハロゲン化合物を十分に分解することが困難となる。
【0019】
また、前出特許文献9にはダイオキシン汚染土壌と鉄化合物を含む塩酸酸性水溶液中とを接触させてダイオキシンを無害化する方法が開示されているが、無害化を促進させる塩酸酸性水溶液が必須であり、鉄化合物自体の分解反応が十分とは言い難いものである。
【0020】
また、前出特許文献10には平均粒子径が10μm未満の球状鉄粒子を含有する水懸濁液を用いる技術が開示されているが、該球状鉄粒子を含有する水懸濁液は製鋼用の酸素吹転炉から精錬中に発生する排ガスを集塵し、ガスを除去して得られる水懸濁液であり、鉄粒子の粒度分布が広く汚染土壌への浸透速度が不均一となり浄化性能に遅れが生じ浄化に長時間かかるため、有機ハロゲン化合物を十分に低減できるとは言い難いものである。
【0021】
また、前出特許文献11には、ニッケル、銅、コバルト及びモリブデンから選ばれる金属が表面に付着し、付着金属以外の表面が鉄酸化被膜で覆われている有機ハロゲン化合物分解用鉄粉が記載されているが、ミルスケールで得られた鉄粉や溶鋼を水アトマイズした鉄粉を用いており、鉄粉の比表面積が低く、粒子サイズが大きいものと推定され、有機ハロゲン化合物を十分に低減できるとは言い難いものである。
【0022】
また、前出特許文献12には、Sを含有する鉄粉を有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理に用いることが記載されているが、粒子サイズが大きく、有機ハロゲン化合物を十分に低減できるとは言い難い。
【0023】
また、前出特許文献13には、マグネタイトを含有する鉄複合粒子粉末を有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理に用いることが記載されているが、Sを含有しておらず、有機ハロゲン化合物を十分に低減できるとは言い難い。
【0024】
そこで、本発明は、土壌・地下水中に含まれる有機ハロゲン化合物又は有機ハロゲン化合物とカドミウム、鉛、六価クロム、砒素、セレン、シアン等の重金属からなる有害物質を効率よく持続的に、且つ経済的に処理できる浄化剤を用いた浄化方法を提供することを技術的課題とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題は以下の通りの本発明により達成できる。
【0026】
即ち、本発明は、α−FeとFe とからなる鉄複合粒子を有効成分として含有する水懸濁液であって、当該鉄複合粒子の一次粒子の粒子形状が米粒状であって平均長軸径が0.05〜0.50μmであって軸比が1.0を越え2.0以下であり、α−Fe含有量が30〜99重量%であり、当該鉄複合粒子の二次粒子の粒度分布が単一ピークであり、メジアン径(D50:鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が50%となる粒子径)が0.5〜5.0μmであり、D90/D10比が1.0〜5.0であることを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤である(本発明1)。
【0027】
また、本発明は、α−FeとFeとからなる鉄複合粒子を有効成分として含有する水懸濁液であって、当該鉄複合粒子の一次粒子の粒子形状が米粒状であって平均長軸径が0.05〜0.50μmであって軸比が1.0を越え2.0以下であり、該鉄複合粒子粉末のX線回折スペクトルにおいてα−Feの(110)面の回折強度D110とマグネタイトの(311)面の回折強度D311との強度比(D110/(D110+D311))が0.20〜0.98であり、当該鉄複合粒子の二次粒子の粒度分布が単一ピークであり、メジアン径(D50:鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が50%となる粒子径)が0.5〜5.0μmであり、D90/D10比が1.0〜5.0であることを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤である(本発明2)。
【0028】
また、本発明は、比重が1.2〜1.4であり、濃度が20〜40重量%であることを特徴とする本発明1又は本発明2の有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤である(本発明3)。
【0029】
また、本発明は、前記有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤に含有される前記鉄複合粒子の飽和磁化値が90〜190Am/kgであり、BET比表面積が5〜60m/gであり、α−Feの(110)面の結晶子サイズが200〜500Åであることを特徴とする本発明1乃至本発明3のいずれかの有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤である(本発明4)。
【0030】
また、本発明は、平均長軸径が0.05〜0.50μmのゲータイト粒子粉末又は該ゲータイト粒子粉末を250〜350℃の温度範囲で加熱脱水したヘマタイト粒子粉末を350〜600℃の温度範囲で加熱還元して鉄粒子粉末とし、冷却後、該鉄粒子粉末を気相中で表面酸化被膜を形成することなく水中に取り出し、水中で当該鉄粒子粉末の粒子表面に表面酸化被膜を形成して鉄複合粒子を含有する水懸濁液を得、次いで、分散機又は攪拌機で湿式粉砕することを特徴とする本発明1乃至本発明4のいずれかの有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤の製造法である(本発明5)。
【0031】
また、本発明は、本発明1乃至本発明4のいずれかの有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤と有機ハロゲン化合物で汚染された土壌又は有機ハロゲン化合物で汚染された地下水とを混合接触させることを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理方法である(本発明6)。
【0032】
また、本発明は、本発明1乃至本発明4のいずれかの有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤と有機ハロゲン化合物及び重金属からなる汚染物質で汚染された土壌又は有機ハロゲン化合物及び重金属からなる汚染物質で汚染された地下水とを混合接触させることを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理方法(本発明7)。
【0033】
本発明の構成を詳しく説明すれば、次の通りである。
【0034】
まず、本発明1乃至4に係る有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤(以下、「浄化剤」という)について述べる。
【0035】
本発明における鉄複合粒子の一次粒子の粒子形状は米粒状である。本発明では紡錘状又は針状のゲータイト粒子粉末又はヘマタイト粒子をそのまま加熱還元処理するので、α−Fe相へ結晶変態する際、粒子形状が崩れ、等方的に成長する過程を経るので米粒状となる。一方、球状では粒子サイズが同じであれば、BET比表面積が小さくなり触媒活性が低くなるため、球状粒子が存在しないことが好ましい。
【0036】
本発明に係る浄化処理用鉄複合粒子粉末の平均長軸径は0.05〜0.50μmが好ましい。平均長軸径が0.05μm未満の場合にはα−Fe相が不安定であるため表面に厚い酸化被膜が形成され、α−Fe含有量を高くすることが困難となり、本発明の目的とする効果を得ることが困難となる。0.50μmを越える場合にはα−Fe含有量は高くできるが、BET比表面積が小さくなり、本発明の目的とする効果を得ることが困難となる。より好ましくは0.05〜0.30μmである。
【0037】
本発明における鉄複合粒子粉末の一次粒子の軸比は1.0を越え2.0以下である。軸比が1.0の場合、球状粒子であり粒子サイズが同じであればBET比表面積が小さくなり触媒活性が低くなり好ましくない。2.0を越える場合、BET比表面積が大きくなりα−Fe相が不安定になり表面に厚い酸化被膜が形成されやすく、α−Fe含有量を高くすることが困難となり、本発明の目的とする効果が得られ難い。好ましくは1.2〜1.8である。
【0038】
本発明に係る浄化剤を構成する鉄複合粒子をレーザー回折装置で粒度分布を測定した場合、鉄複合粒子の二次粒子の粒度分布は単一ピークである。複数のピークを有する場合、汚染土壌中への浸透速度が均一でなく浄化に長時間を要し本発明の目的とする効果が得られない。
【0039】
本発明に係る浄化剤中を構成する鉄複合粒子の二次粒子のメジアン径(D50:鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が50%となる粒子径)は0.5〜5.0μmである。二次粒子のメジアン径(D50)はより小さい程良いが一次粒子が微粒子であり、α−Feを含有するため、磁気凝集を起こし易く、0.5μm未満とすることは工業的には困難である。5.0μmを超える場合は、汚染土壌への浸透が遅くなり短時間で浄化し難く、本発明の目的とする効果が得られない。好ましくは0.5〜3.5μmである。
【0040】
本発明に係る浄化剤中の鉄複合粒子の二次粒子のD90(鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が90%となる粒子径)とD10(鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が10%となる粒子径)との比D90/D10は1.0〜5.0である。分布幅はより小さいほど汚染土壌への浸透速度が均一化され浄化速度も均一化されるため好ましいが、工業的には1.0が限界である。5.0を超える場合は汚染土壌への浸透速度が不均一となり浄化性能に遅れが生じ浄化に長時間かかる為、本発明の目的とする効果が得られない。
好ましくは1.0〜3.5である。
【0041】
本発明に係る浄化剤中の鉄複合粒子の二次粒子の分布幅(D84−D16)(D84:鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が84%となる粒子径、D16:鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が16%となる粒子径)は0.5〜5.0μmが好ましい。分布幅はより小さいほど汚染土壌への浸透速度が均一化され浄化速度も均一化されるため好ましいが、工業的には0.5が限界である。5.0を超える場合は汚染土壌への浸透速度が不均一となり浄化性能に遅れが生じ浄化に長時間かかる為、本発明の目的とする効果が得られない。好ましくは0.5〜3.5μmである。
【0042】
本発明における鉄複合粒子は、α−Fe含有量は30〜99重量%である。α−Fe含有量が30重量%未満の場合には、有機ハロゲン化合物の浄化性能が十分ではなく本発明の目的とする効果が得られない。α−Fe含有量が99重量%を越える場合には、粒子サイズが極端に大きいか又はBET比表面積が極端に小さく空気中で安定な状態であり、後出比較例に示すように触媒活性が著しく劣るものとなる。好ましくは40〜99重量%である。
【0043】
鉄複合粒子の構成相はα−Fe相とともに、Fe相を含有することが好ましい。Feを含有することによって触媒活性を長時間維持することが可能となる。α−FeとFeとの含有割合は該鉄複合粒子粉末のX線回折スペクトルにおいて、α−Feの(110)面の回折強度D110とFeの(311)面の回折強度D311との強度比(D110/(D311+D110))が0.20〜0.98であることが好ましく、より好ましくは0.30〜0.98である。また、Feは鉄複合粒子粉末の粒子表面に存在することが好ましい。
【0044】
本発明における鉄複合粒子の結晶子サイズ(α−Feの(110)面)は200〜400Åが好ましい。200Å未満の場合にはBET比表面積は大きいがα−Fe相が不安定であるため表面に厚い酸化被膜が形成され、α−Fe含有量を高くすることが困難となり、本発明の目的とする効果を得ることが困難となる。400Åを越える場合には、α−Fe含有量は高くできるが、BET比表面積が小さくなり、本発明の目的とする効果を得ることが困難となる。より好ましくは200〜350Åである。
【0045】
本発明における鉄複合粒子粉末のBET比表面積値は5〜60m/gが好ましい。5m/g未満の場合には、接触面積が小さくなり触媒活性が発現しにくい。60m/gを越える場合には、α−Fe相が不安定であるため表面に厚い酸化被膜が形成され、α−Fe含有量を高くすることが困難となり、本発明の目的とする効果を得ることが困難となる。より好ましくは7〜55m/gである。
【0046】
本発明における鉄複合粒子粉末の飽和磁化値は90〜190Am/kg(90〜190emu/g)が好ましい。90Am/kg未満の場合には、α−Fe含有量が低く触媒活性が低下するため好ましくない。190Am/kgを越える場合にはα−Fe含有量が高いもののBET比表面積が低くなりやすく触媒活性が低下する。より好ましくは95〜190Am/kg(95〜190emu/g)である。
【0047】
本発明における鉄複合粒子粉末には、微量のSを含有させることが好ましく、S含有量は500〜10000ppmが好ましく、より好ましくは1000〜5000ppmである。
【0048】
本発明における鉄複合粒子粉末は、Pb、Cd、As、Hg、Sn、Sb、Ba、Zn、Cr、Nb、Co、Bi等のFe以外の金属元素は毒性のある金属であるため極力含有しない方がよく、特にPb、Cd、As、Hgを実質的に含有しないことが好ましい。
【0049】
本発明に係る浄化剤の比重は1.2〜1.4が好ましい。1.2未満では浄化剤の輸送、土壌等への添加量を考えると固形分が少なく経済的でなく、1.4を超える場合は本発明の一次粒子径、二次粒子径を考慮すると浄化剤が増粘し、工業的に製造するのは困難である。
【0050】
本発明に係る浄化剤中の鉄複合粒子の濃度は20〜40重量%が好ましい。20重量%未満では浄化剤の輸送、土壌等への添加量を考えると固形分が少なく経済的でなく、40重量%を超える場合は本発明の一次粒子径、二次粒子径を考慮すると浄化剤が増粘し、工業的に製造するのは困難である。
【0051】
次に、本発明5に係る浄化剤の製造法について述べる。
【0052】
ゲータイト粒子粉末は、常法に従って、例えば、第一鉄塩と、水酸化アルカリ、炭酸アルカリ又はアンモニアから選ばれる1種又は2種以上とを反応させて得られる鉄の水酸化物や炭酸鉄等の第一鉄含有沈殿物を含む懸濁液中に空気等の酸素含有ガスを通気することにより得ることができる。
【0053】
ゲータイト粒子粉末の平均長軸径は0.05〜0.50μmであり、粒子形状は紡錘状又は針状が好ましく、軸比は4〜30が好ましく、より好ましくは5〜25であり、BET比表面積は20〜200m/gが好ましく、より好ましくは25〜180m/gである。
【0054】
また、鉄複合粒子におけるα−Fe含有量を高い割合で維持すると共に形状を破壊して粒状に結晶成長させるには、ゲータイト粒子粉末に対して焼結防止処理などの表面処理を行わないことが好ましい。
【0055】
ゲータイト粒子粉末は、常法に従って、造粒しておくことが好ましい。造粒することによって、固定層方式の還元炉を使用できる。
【0056】
得られたゲータイト粒子粉末は250〜350℃の温度範囲で加熱脱水したヘマタイト粒子粉末にすることが好ましい。
【0057】
ヘマタイト粒子粉末の平均長軸径は0.05〜0.50μmであり、粒子形状は紡錘状又は針状どちらでも良い。
【0058】
前記ゲータイト粒子粉末又は前記ヘマタイト粒子粉末を350〜600℃の温度範囲で加熱還元することによって鉄粒子(α−Fe)粉末とする。
【0059】
加熱還元温度が350℃未満である場合には、還元反応の進行が遅く、還元反応に長時間を要する。また、BET比表面積を大きくすることができるが、結晶成長を十分に行うことができず、α−Fe相が不安定となり粒子表面に酸化被膜が厚く形成されるためα−Fe含有量を高くすることができない。600℃を超える場合には、還元反応が急激に進行して粒子及び粒子相互間の焼結が過度に促進され粒子径が大きくなり、BET比表面積も小さくなるため好ましくない。
【0060】
なお、還元反応の昇温時の雰囲気は水素ガス、窒素ガス等が利用できるが、工業的には水素ガスが好ましい。
【0061】
加熱還元後の鉄粒子粉末は冷却した後、該鉄粒子粉末を気相中で表面酸化被膜を形成することなく水中に取り出し、水中で当該鉄粒子粉末の粒子表面に表面酸化被膜を形成する。
【0062】
冷却時の雰囲気は窒素又は水素のいずれでもよいが、最終的には窒素に切り替えることが好ましい。また、水中に取り出す時には100℃以下まで冷却されていることが好ましい。
【0063】
上記加熱還元処理によって、粒子全体はα−Fe相からなる鉄粒子となり、水中に取り出すことによって、α−Feの触媒活性により水を分解し、水素と酸素に分離し、その酸素によりα−Feが酸化され、粒子表面にFeからなる酸化被膜が形成されるものと推定している。
【0064】
加熱還元後の鉄粒子粉末を冷却後、水中に取り出し、水中で当該鉄粒子粉末の粒子表面に表面酸化被膜を形成した後、鉄複合粒子を湿式粉砕する。
【0065】
鉄複合粒子の凝集状態、性質(高活性)、大きさ、粉砕装置の能力(製品の粒度、粉砕量)及び最終形態を考慮すると、粉砕は湿式粉砕することが好ましい。
【0066】
本発明に用いる粉砕装置としては、メディアを用いる場合、転動ミル(ポットミル、チューブミル、コニカルミル)や振動ミル(ファイン・バイブレーションミル)等の容器駆動式、塔型(タワーミル)、攪拌槽型(アトライター)、流通管型(サンドグラインドミル)及びアニュラー型(アニュラーミル)等の媒体攪拌式を用いることができる。メディアを用いない場合、容器回転型(オングミル)、湿式高速回転型(コロイドミル、ホモミキサー、ラインミキサー)等のせん断・摩擦式を用いることができる。
【0067】
一般的に粉砕は25mm以下の原料を粉状に砕く事で、大別して粗粉砕、細粉砕、微粉砕の工程に分けられる。粗粉砕は5mm〜20メッシュまでの粉砕で、細粉砕は200メッシュ以下の粒子が90%程度、微粉砕は325メッシュ以下の粒子が90%程度となるように粉砕することと一般的に言われており、さらに数ミクロンまで粉砕できる超微粉砕機もある。本発明においては、鉄複合粒子を粗粉砕、細粉砕及び微粉砕の3つの粉砕状態を経ることが好ましい。
【0068】
粗粉砕にはバッフルを取り付けた攪拌槽内に挿入して攪拌する低速回転型、中速回転型、高速回転せん断型、高低速回転組み合わせ攪拌機等が使用できるが、本発明の鉄複合粒子の凝集体を考慮すると1000〜6000rpmの中速〜高速回転型攪拌機が好ましい。攪拌機の羽根形状はディスクタービン、ファンタービン、矢羽根タービン、プロペラ型等が挙げられるが、エッジ付きのディスクタービンが好ましく、例えば、特殊機化工業製のホモディスパーである。
【0069】
細粉砕又は微粉砕にはバッチ式装置又は連続式装置が使用できるが、工業的には連続式が好ましい。メディアを用いる場合はボールミル、タワーミル、サンドグラインドミル、アトライター等が使用でき、メディアを用いない場合は、ホモミキサー、ラインミキサー等が使用できる。
【0070】
細粉砕には、複数のスリットを外周に入れて軸固定面部にカッター歯を設けた回転子と固定子を多段式に組み合わせた装置を使用することができ、回転子の周速が30m/s以上のメディアレスであるラインミキサー等の連続せん断分散機、例えば、特殊機化工業製のホモミックラインミルが特に好ましい。
【0071】
微粉砕(仕上げ粉砕)は、円筒形のベッセル内にφ1〜φ3のメディアを充填率70〜80%で挿入し、ベッセル中心部に設置された回転軸に複数個の円板を取り付けて回転させることにより、メディアに急速旋回作用が起こり、その中を処理物が下から上に通過するサンドグラインドミル等のメディア式分散機を使用することができ、例えばアイメックス社製のサンドグラインダーが特に好ましい。
【0072】
本発明の湿式粉砕においては、粒子のクラック生長を助け再結合を抑制するため、又は粒子が凝集して粒状となり粉砕され難くなったりボールやミルに付着して粉砕力が弱められたりすることを抑制するために、粉砕助剤を適宜添加しても良い。粉砕助剤には固体、液体があり固体としては、ステアリン酸塩類、コロイド状シリカ、コロイド状カーボン等、液体ではトリエタノールアミン、スルホン酸アルキル等が使用できる。
【0073】
湿式粉砕時の懸濁液の濃度は鉄複合粒子が20〜40重量%が好ましい。20重量%未満の場合は、粉砕時にせん断等の応力が掛かり難く所定の粉砕粒度が得られないか長時間を要し、また粉砕に必要なメディアが著しく摩耗する為好ましくない。40重量%を超える場合には、水懸濁液が増粘し、機械的な負荷が大きく工業的に製造するのは困難である。
【0074】
次に、本発明6に係る有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理方法ついて述べる。
【0075】
有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理は、一般的に、含有される汚染物質を直接地下で分解する原位置分解法と掘削又は抽出した土壌・地下水中の汚染物質を分解する原位置抽出法とがあり、本発明においてはいずれの方法でも行うことができる。
【0076】
原位置分解法においては、浄化剤を高圧の空気、窒素等のガスあるいは水を媒体にしてそのまま浸透もしくはボーリング孔から地下に導入する方法が取られる。特に本発明の浄化剤は水懸濁液であるのでそのまま使用するか必要に応じて希釈すれば良い。
【0077】
原位置抽出法においては、掘削した土壌と浄化剤を、サンドミル、ヘンシェルミキサー、コンクリートミキサー、ナウターミキサー、一軸又は二軸式のニーダー型混合器等を用いて混合攪拌すれば良い。
【0078】
浄化剤の添加量は、土壌・地下水の有機ハロゲン化合物の汚染の程度に応じて適宜選択することができるが、汚染土壌を対象とする場合には、通常土壌100重量部に対して固形分換算で0.1〜30重量部が好ましく、より好ましくは0.2〜20重量部である。0.1重量部未満の場合には、本発明の目的とする効果が充分得られない。30重量部を超える場合には、浄化効果は向上するが経済的ではない。また、汚染地下水を対象とする場合には、地下水100重量部に対して固形分換算で0.1〜30重量部添加することが好ましく、より好ましくは0.2〜20重量部である。また、本発明に係る浄化剤を前記添加量になるように希釈して用いてもよい。
【0079】
本発明の浄化剤を用いた場合には、後述する評価法において、汚染土壌中の脂肪族有機ハロゲン化合物の残存率を8%以下、好ましくは0.1〜5.0%にすることができ、汚染地下水中の脂肪族有機ハロゲン化合物の残存率を8%以下、好ましくは0.1〜5.0%にすることができる。また、汚染土壌中の芳香族有機ハロゲン化合物の残存率を30%以下、好ましくは25%以下にすることができ、汚染地下水中の芳香族有機ハロゲン化合物の残存率を30%以下、好ましくは25%以下にすることができる。
【0080】
次に、本発明7に係る有機ハロゲン化合物及び重金属からなる汚染物質を含有する土壌・地下水の浄化処理方法ついて述べる。
【0081】
本発明においては、有機ハロゲン化合物と同時に、カドミウム、鉛、六価クロム、砒素、セレン、シアン等の重金属からなる汚染物質を不溶化することができる。
【0082】
浄化剤(固形分換算)の添加量は、前記と同様である。
【0083】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。
【0084】
ゲータイト粒子粉末及びヘマタイト粒子粉末の平均長軸径及び軸比は透過型電子顕微鏡写真で測定した。鉄複合粒子粉末の平均長軸径及び軸比は走査型電子顕微鏡写真を用いて測定した。
【0085】
鉄複合粒子粉末はレーザー散乱・回折方式「NIKKISO MICROTRAC HRA MODEL 9320−X100」(日機装社製)を用いて粒度分布を測定した。なお、分散溶媒をエタノールとし、分散剤をオルガノシランとし、分散を超音波分散機で1分間とした。
【0086】
各粒子粉末のS含有量は、「カーボン・サルファーアナライザー:EMIA−2200」(HORIBA製)を使用して測定した。
【0087】
各粒子粉末の結晶相は前記X線回折装置によって10〜90°の範囲で測定して同定した。
【0088】
鉄複合粒子粉末のα−Fe含有量は、あらかじめ各種混合割合の鉄とマグネタイト(α−Feを水中に取り出し変態させた)とからなる混合粉末のX線回折を測定し、α−Feの(110)面の回折強度D110、マグネタイトの(311)面の回折強度D311と混合割合との関係式を作成して検量線として用いることによって算出した。検量線である関係式は下記の通りである。
【0089】
α−Fe含有量=−51.387X+151.88X
X:強度比率(D110/(D110+D311))
【0090】
鉄複合粒子粉末のα−Feの(110)面の結晶子サイズは、X線回折法で測定される結晶粒子の大きさを、各粒子の結晶面のそれぞれに垂直な方向における結晶粒子の厚さを表したものであり、各結晶面についての回折ピーク曲線から、下記シェラーの式を用いて計算した値で示したものである。
【0091】
結晶子サイズ=Kλ/βcosθ
但し、β=装置に起因する機械幅を補正した真の回折ピークの半値幅(ラジアン単位)。
K=シェラー定数(=0.9)。
λ=X線の波長(Cu Kα線 0.1542nm)。
θ=回折角(各結晶面の回折ピークに対応)。
【0092】
各粒子粉末中に存在する鉄以外の金属元素のうち、Pb及びCdについては「フレーム原子吸光光度計 AA−6500S」(島津製作所製)を、Asについては「水素化合物発生原子吸光光度計 HVG−1」(島津製作所製)を、Hgについては「還元気化原子吸光光度計 MVU−1A」(島津製作所製)を用いてそれぞれ測定した。
【0093】
各粒子粉末の比表面積は、「モノソーブMS−11」(カンタクロム(株)製)を使用し、BET法により測定した値で示した。
【0094】
鉄複合粒子粉末の飽和磁化値は、「振動試料磁力計VSM−3S−15」(東英工業(株)製)を使用し、外部磁場795.8kA/m(10kOe)で測定した。
【0095】
<土壌用検量線の作製:脂肪族有機ハロゲン化合物の定量>
有機ハロゲン化合物の濃度は下記手順に従ってあらかじめ検量線を作成し、得られた検量線に基づいて濃度を算出した。
トリクロロエチレン(TCE:CHCl):分子量131.39
試薬特級(99.5%)、密度(20℃)1.461〜1.469g/ml
【0096】
トリクロロエチレンを0.05μl、0.1μl及び1.0μlの3水準とし、褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)にイオン交換水30mlを添加し、砂質土壌20g(目開き2mmの篩い下)を封印し、次いで、トリクロロエチレンを各水準量注入し、直ちにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付ける。バイアル瓶のヘッドスペースのガスをシリンジで50μl分取し、「GC−MS−QP5050」(島津製製作所製)を用いてトリクロロエチレンを測定する。トリクロロエチレンは全く分解されないものとして、添加量とピーク面積との関係を求める。このときのカラムはキャピラリーカラム(DB−1:J&W Scientific社製、液相:ジメチルポリシロキサン)とし、キャリアガスにはHeガス(143l/min)を使用し、40℃、2分間保持した後、10℃/minの速度で250℃まで昇温してガスを分析する。
【0097】
<脂肪族有機ハロゲン化合物測定用試料調整>
あらかじめ湿った砂質土壌20g(目開き2mm篩い下)にトリクロロエチレン1.0μlを添加し、トリクロロエチレンで汚染された土壌を作製した。褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)に、鉄複合粒子粉末として1gとなる量の浄化剤と該浄化剤中の水含有量とあわせて30.0mlとなる量のイオン交換水とを注入し、次いで、前記汚染土壌を注入し、直ちにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付ける。前記バイアル瓶をペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で3時間振とうする。
【0098】
<脂肪族有機ハロゲン化合物の評価方法>
トリクロロエチレン残存量は、前記バイアル瓶のヘッドスペースのガスをシリンジで50μl分取し、前記「GC−MS−QP5050」(島津製作所社製)を用いて測定する。
【0099】
<地下水用検量線の作製:脂肪族有機ハロゲン化合物の定量>
砂質土壌を添加しない以外は前記<土壌用検量線の作製:脂肪族有機ハロゲン化合物の定量>と同様にして地下水用検量線を作成した。
【0100】
<試料調整>
前記褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)に鉄複合粒子粉末として1gとなる量の浄化剤と該浄化剤中の水含有量とあわせて30.0mlとなる量のイオン交換水とを注入し、次いで、トリクロロエチレン1μlを注入し、直ぐにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付ける。前記バイアル瓶をペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で3時間振とうする。
【0101】
<評価方法>
トリクロロエチレン残存量は前記<脂肪族有機ハロゲン化合物の評価方法>と同様にして測定した。
【0102】
<土壌用検量線の作製:芳香族有機ハロゲン化合物の定量>
トリクロロベンゼン(TCB:CCl):分子量181.45
試薬特級(99.0%以上)、密度(20℃)1.46g/ml
【0103】
トリクロロベンゼンを0.05μl、0.1μl及び1.0μlの3水準とし、褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)にイオン交換水30mlを添加し、砂質土壌20g(目開き2mmの篩い下)を封印し、次いで、トリクロロベンゼンを各水準量注入し、直ちにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付ける。次いで、バイアル瓶をペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で10時間振とうする。その後、n−ヘキサン10mlを添加し、超音波分散機で20分間分散し、遠心分離機で8000rpm、5分間分離し、上層ヘキサン層からシリンジで1.0μl分取し、「GC−MS−QP5050」(島津製作所製)を用いてトリクロロベンゼンを測定する。トリクロロベンゼンは全く分解されないものとして、添加量とピーク面積との関係を求める。このときのカラムはキャピラリーカラム(DB−1:J&W Scientific社製、液相:ジメチルポリシロキサン)とし、キャリアガスにはHeガス(143l/min)を使用し、40℃、2分間保持した後、10℃/minの速度で250℃まで昇温してガスを分析する。
【0104】
<芳香族有機ハロゲン化合物測定用試料調整>
あらかじめ湿った砂質土壌20g(目開き2mm篩い下)にトリクロロベンゼン1.0μlを添加し、トリクロロベンゼンで汚染された土壌を作製した。褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)に鉄複合粒子粉末として1gとなる量の浄化剤と浄化剤中の水含有量とあわせて30.0mlとなる量のイオン交換水とを注入し、次いで、前記汚染土壌を注入し、直ちにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付ける。前記バイアル瓶をペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で10時間振とうする。その後、n−ヘキサン10mlを添加し、超音波分散機で20分間分散し、遠心分離機で8000rpm、5分間分離する。
【0105】
<芳香族有機ハロゲン化合物の評価方法>
トリクロロベンゼン残存量は、前記遠心分離した上層のn−ヘキサン層からシリンジで1.0μl分取し、前記「GC−MS−QP5050」(島津製作所社製)を用いて測定する。
【0106】
<地下水用検量線の作製:芳香族有機ハロゲン化合物の定量>
砂質土壌を添加しない以外は前記<土壌用検量線の作製:芳香族有機ハロゲン化合物の定量>と同様にして地下水用検量線を作成した。
【0107】
<試料調整>
前記褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)に鉄複合粒子粉末として1gとなる量の浄化剤と該浄化剤中の水含有量とあわせて30.0mlとなる量のイオン交換水とを注入し、次いで、トリクロロベンゼン1μlを注入し、直ぐにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付ける。前記バイアル瓶をペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で10時間振とうする。その後、n−ヘキサン10mlを添加し、超音波分散機で20分間分散し、遠心分離機で8000rpm5分間分離する。
【0108】
<評価方法>
トリクロロベンゼン残存量は前記<芳香族有機ハロゲン化合物の評価方法>と同様にして測定した。
【0109】
浄化処理における重金属等の有害物質の測定は、汚染土壌の固形分については、環境庁告示第46号「土壌の汚染に係る環境基準について」に基づいて、汚染地下水については、環境庁告示第10号「地下水の水質汚濁に係る環境基準について」に基づいて分析した。
【0110】
<浄化剤の製造>
毎秒3.4cmの割合でNガスを流すことによって非酸化性雰囲気に保持された反応容器中に、1.16mol/lのNaCO水溶液704lを添加した後、Fe2+1.35mol/lを含む硫酸第一鉄水溶液296lを添加、混合(NaCO量は、Feに対し2.0倍当量に該当する。)し、温度47℃においてFeCOを生成させた。
【0111】
ここに得たFeCOを含む水溶液中に、引き続き、Nガスを毎秒3.4cmの割合で吹き込みながら、温度47℃で70分間保持した後、当該FeCOを含む水溶液中に、温度47℃において毎秒2.8cmの空気を5.0時間通気してゲータイト粒子を生成させた。なお、空気通気中におけるpHは8.5〜9.5であった。
【0112】
ここに得たゲータイト粒子を含有する懸濁液をフィルタープレスで水洗した。その際、洗浄度を制御し、微量のSを残存させた。得られたプレスケーキを圧縮成型機を用いて孔径4mmの成型板で押し出し成型して120℃で乾燥してゲータイト粒子粉末の造粒物とした。
【0113】
ここに得た造粒物を構成する含有するゲータイト粒子粉末は、平均長軸径0.30μm、軸比(長軸径/短軸径)12.5の紡錘状を呈した粒子からなり、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在しないものであった。BET比表面積は85m/g、S含有量は900ppmであった。
【0114】
前記造粒物を330℃で加熱しヘマタイト粒子とし乾式粉砕する。その後水に邂逅し70%硫酸を4ml/kgの割合で添加し攪拌する。その後、脱水しプレスケーキとし、圧縮成型機を用いて孔径3mmの成型板で押し出し成型して120℃で乾燥してヘマタイト粒子粉末の造粒物とした。
【0115】
ここに得た造粒物を構成するヘマタイト粒子粉末は、平均長軸径0.25μm、軸比(長軸径/短軸径)10.5の紡錘形を呈した粒子からなり、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在しないものであった。S含有量は2100ppmであった。
【0116】
前記ヘマタイト粒子粉末の造粒物100gを固定層還元装置に導入し、Hガスを通気させながら、450℃で180分間、完全にα−Feとなるまで還元した。次に、Nガスに切替え室温まで冷却させた後、イオン交換水160mlを直接還元炉に導入し、そのまま30重量%の鉄粒子粉末を含有する水懸濁液として取り出した。
【0117】
その水懸濁液をバッフルを取り付けたステンレスビーカーに移し、中速回転型攪拌機として動力0.2kWのT.Kホモディスパー2.5型(直径40mmφのエッジタービン翼、特殊機化工業(株)製)を挿入し、回転数3600rpmで30分間攪拌した。
【0118】
次いで、連続せん断式分散機として、動力0.55kWのT.Kホモミックラインミル(PL−SL型、特殊機化工業(株)製)で、回転数4000rpmで分散処理した。
【0119】
その後、メディア式分散機として、動力1.5kWの四筒式サンドグラインダー(4TSG−(1/8G)型、アイメックス社製)に、直径2mmのガラスビーズを0.25l充填し、回転数500rpmで分散処理し浄化剤とした。
【0120】
得られた浄化剤の比重は1.25、固形分濃度は30重量%であり、レーザー回折・散乱法による浄化剤(水懸濁液)の粒度分布は、図1に示す通り、単一ピークであり、メジアン径(D50)が2.40μm、D90/D10比が1.86、分布幅(D84−D16)が1.15μmであった。
【0121】
得られた浄化剤中に含有する鉄複合粒子は、走査型電子顕微鏡(30000倍)で観察した結果、図2に示す通り、一次粒子の粒子形状は米粒状であって平均長軸径が0.13μmであって軸比が1.6であった。
【0122】
ここに得た鉄複合粒子は、α−Feを主体としており、飽和磁化値157Am/kg(157emu/g)、BET比表面積26m/g、結晶子サイズ298Åであった。S含有量は2900ppm、Cd、Pb、As及びHgはいずれも検出されなかった。X線回折の結果、α−FeとFeとが存在することが確認された。また、検量線から求めたα−Fe含有量は97.9wt%であり、そのD110(α−Fe)とD311(Fe)の強度比D110/(D110+D311)は0.95であった。
【0123】
<脂肪族有機ハロゲン化合物の浄化処理結果>
前記評価方法によれば、前記浄化剤を用いた場合の土壌中のトリクロロエチレンの残存率は3.3%であり、地下水中のトリクロロエチレンの残存率は4.0%であった。
【0124】
<芳香族有機ハロゲン化合物の浄化処理結果>
前記評価方法によれば、前記浄化剤を用いた場合の、土壌中のトリクロロベンゼンの残存率は17.4%であり、地下水中のトリクロロベンゼンの残存率18.7%であった。
【0125】
【作用】
本発明において重要な点は、本発明に係る浄化剤を用いることによって、土壌・地下水の有機ハロゲン化合物を効率よく、持続的に、しかも、経済的に分解処理できるという点である。
【0126】
本発明者は、土壌・地下水中の有機ハロゲン化合物を効果的に分解できる理由は未だ明らかではないが、下記のように推定している。
【0127】
即ち、本発明に係る浄化剤は、浄化剤中の有効成分である鉄複合粒子を十分に粉砕することによって、粒度分布が狭い鉄複合粒子であり、土壌中又は地下水中で容易に浸透・分散することができるので、鉄複合粒子が本来有する有機ハロゲン化合物に対する分解活性を十分に発揮できたことによるものと推定している。
【0128】
また、有機ハロゲン化合物と同時にカドミウム、鉛、六価クロム、砒素、セレン、シアン等の重金属からなる有害物質が存在する場合には、鉄複合粒子の一部が溶解するとともに溶解したFeと重金属とがフェライト化することによって、土壌又は地下水中の重金属を不溶化することができる。
【0129】
【実施例】
次に、本発明の実施例及び比較例を挙げる。
【0130】
ゲータイト粒子
ゲータイト粒子として表1に示すゲータイト粒子を用意した。
【0131】
ゲータイト粒子2
ゲータイト粒子1と同様のゲーサイト粒子をフィルタープレスで水洗する際、洗浄度を制御し、微量のSを残存させた。得られたプレスケーキを圧縮成型機を用いて孔径4mmの成型板で押し出し成型して120℃で乾燥してゲータイト粒子粉末の造粒物とした。
【0132】
ここに得た造粒物を構成する含有するゲータイト粒子粉末は、平均長軸径0.30μm、軸比(長軸径/短軸径)12.5の紡錘状を呈した粒子からなり、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在しないものであった。BET比表面積は85m/g、S含有量は1700ppmであった。
【0133】
【表1】

Figure 0004258622
【0134】
浄化剤:実施例1〜5、参考例1〜2、比較例1〜2;
ゲータイト粒子の種類、加熱脱水、加熱還元の温度、分散の方法等を種々変化させた以外は前記発明の実施の形態と同様にして浄化剤を得た。
【0135】
このときの製造条件を表2〜3に、得られた浄化剤の諸特性を表4〜5に示す。
【0136】
比較例1は還元鉄粉、比較例2は電解鉄粉である。
【0137】
【表2】
Figure 0004258622
【0138】
【表3】
Figure 0004258622
【0139】
【表4】
Figure 0004258622
【0140】
【表5】
Figure 0004258622
【0141】
<汚染土壌・汚染地下水の浄化処理>
実施例6〜10、参考例3〜4、比較例3〜4;
浄化剤の種類を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にして汚染土壌又は汚染地下水の処理を行った。
【0142】
このときの処理条件及び測定結果を表6に示す。
【0143】
【表6】
Figure 0004258622
【0144】
<有機ハロゲン化合物及び重金属等の有害物質で汚染された土壌の鉄複合粒子による浄化処理>
あらかじめ湿った砂質土壌20g(目開き2mm篩い下)にトリクロロエチレン1.0μlを添加し、トリクロロエチレンで汚染された土壌を作製した。褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)に実施の形態の浄化剤を鉄複合粒子として1gとなる量の浄化剤とイオン交換水27mlを注入し、次いで、前記汚染土壌を注入し、さらにカドミウム、鉛、砒素、セレン及びシアンを各10ppmとなるように1000ppm標準液(関東化学(株)製)より各0.3ml注入し、六価クロムを50ppmとなるように1000ppm標準液(関東化学(株)製)より1.5ml注入し、全量で100ppmになるように合計3.0ml注入した。直ぐにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付けた。前記バイアル瓶をペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で3時間振とうした後、前記バイアル瓶のヘッドスペースのガスをシリンジで50μl分取し、前記方法を用いてトリクロロエチレン残存量を測定した。その後更に13時間振とう(合計16時間)した後、0.45μmメンブランフィルターを使用して固液分離した。
【0145】
次いで、測定に必要な量の固形分(50g)及び濾液(300ml)が得られるまで、同様の処理を行った。濾液はそのまま環境庁告示第10号「地下水の水質汚濁に係る環境基準について」に基づき、固形分については40℃で3時間、大気中で乾燥し試料を得て、環境庁告示第46号「土壌の汚染に係る環境基準について」に基づき分析した。その結果、溶液中のカドミウム0.001mg/l未満、鉛0.005mg/l未満、六価クロム0.04mg/l未満、砒素0.001mg/l未満、セレン0.002mg/l未満、シアンは未検出であり、固体からの溶出量はカドミウム0.001mg/l未満、鉛0.005mg/l未満、六価クロム0.04mg/l未満、砒素0.001mg/l未満、セレン0.002mg/l未満、シアンは未検出であった。
【0146】
<有機ハロゲン化合物の浄化処理結果>
前記評価方法によれば、前記鉄複合粒子を用いた場合の土壌中のトリクロロエチレンの残存率は2.3%であった。
【0147】
<有機ハロゲン化合物、重金属等の有害物質で汚染された地下水の鉄複合粒子による浄化処理>
褐色バイアル瓶50ml(実容積68ml)に、実施の形態の浄化剤を鉄複合粒子として1gとなる量の浄化剤と27.0mlのイオン交換水、トリクロロエチレン1.0μlを注入し、さらにカドミウム、鉛、砒素、セレン及びシアンを各10ppmとなるように1000ppm標準液(関東化学(株)製)より各0.3ml注入し、六価クロムを50ppmとなるように1000ppm標準液(関東化学(株)製)より1.5ml注入し、全量で100ppmになるように合計3.0ml注入した。直ぐにフッ素樹脂ライナー付きゴム栓で蓋をし、その上からアルミシールで強固に締め付けた。前記バイアル瓶をペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で3時間振とうした後、トリクロロエチレン残存量を前記バイアル瓶のヘッドスペースのガスをシリンジで50μl分取し、前記方法を用いて測定した。その後、更に13時間振とう(合計16時間)した後、0.45μmメンブランフィルターを使用して固液分離した。
【0148】
次いで、測定に必要な量の固形分及び濾液が得られるまで、同様の処理を行った。濾液はそのまま環境庁告示第10号「地下水の水質汚濁に係る環境基準について」に基づき、固形分については40℃で3時間、大気中で乾燥し試料を得て、環境庁告示第46号「土壌の汚染に係る環境基準について」に基づき分析した。その結果、溶液中のカドミウム0.001mg/l未満、鉛0.005mg/l未満、六価クロム0.04mg/l未満、砒素0.001mg/l未満、セレン0.002mg/l未満、シアンは未検出であり、固体からの溶出量はカドミウム0.001mg/l未満、鉛0.005mg/l未満、六価クロム0.04mg/l未満、砒素0.001mg/l未満、セレン0.002mg/l未満、シアンは未検出であった。
【0149】
<有機ハロゲン化合物の浄化処理結果>
前記評価方法によれば、前記鉄複合粒子を用いた場合の地下水中のトリクロロエチレンの残存率は2.4%であった。
【0150】
【発明の効果】
本発明に係る浄化剤は、有機ハロゲン化合物を効率よく分解できるので、有機ハロゲン化合物によって汚染された土壌・地下水の浄化剤として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明の実施の形態で得られた浄化剤に含有される鉄複合粒子の粒度分布を示すグラフである。
【図2】 発明の実施の形態で得られた浄化剤に含有される鉄複合粒子の走査型電子顕微鏡写真である(30,000倍)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to dichloromethane, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1-dichloroethylene, cis-1,2-dichloroethylene, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2, contained in soil or groundwater. -Aliphatic organic halogen compounds such as trichloroethane, trichlorethylene, tetrachloroethylene, 1,3-dichloropropene or dioxins, aromatic organic halogen compounds such as PCB, or the above organic halogen compounds and cadmium, lead, hexavalent chromium, arsenic, selenium, It is an object of the present invention to provide a cleaning agent capable of efficiently, continuously and economically decomposing pollutants made of heavy metals such as cyan.
[0002]
[Prior art]
Aliphatic organic halogen compounds such as trichlorethylene and tetrachloroethylene are widely used for cleaning in semiconductor factories and for degreasing metalworking metals.
[0003]
Dioxins, which are aromatic organic halogen compounds that are extremely toxic to the human body, even in trace amounts, are contained in exhaust gas, fly ash, and main ash generated from incinerators that incinerate municipal waste and industrial waste. It is included. Dioxins are a general term for compounds in which hydrogen is substituted with chlorine, such as dibenzo-p-dioxin and dibenzofuran. Exhaust gas and fly ash stay around the waste incinerator and dioxins remain in the surrounding soil.
[0004]
In addition, PCB (polychlorinated biphenyl) is chemically and thermally stable, has excellent electrical insulation properties, and has been frequently used as an insulating oil, plasticizer, and heat medium for transformers and capacitors, but is harmful. Therefore, production and use are prohibited. However, an effective processing method for PCBs used in the past has not been established, and most of them are stored without being processed.
[0005]
Since aliphatic organohalogen compounds and aromatic organohalogen compounds are difficult to decompose and are carcinogenic or highly toxic, contamination by soil and groundwater organohalogen compounds has become a serious environmental problem. .
[0006]
That is, when the organic halogen compound is discharged, the organic halogen compound is hardly decomposable, so it accumulates in the discharged soil and becomes contaminated with the organic halogen compound, and the groundwater is also contaminated with the organic halogen compound. Will be. Furthermore, since groundwater spreads also in surrounding areas other than contaminated soil, the contamination by organic halogen compounds becomes a problem in a wide area.
[0007]
Since soil cannot be reused or redeveloped in soil contaminated with organohalogen compounds, various technical means have been proposed as purification methods for soil and groundwater contaminated with organohalogen compounds. Since organic halogen compounds are hardly decomposable, and a large amount of soil and groundwater are to be treated, an efficient and economical purification technology has not yet been sufficiently established.
[0008]
As a purification method for soil contaminated with organohalogen compounds, a purification method using various catalysts, a suction removal method using the volatility of organohalogen compounds, and heat that is detoxified by excavating the soil and heat treatment Degradation methods, methods using microorganisms, and the like are known. Further, as a method for purifying groundwater contaminated with organic halogen compounds, a method for extracting contaminated groundwater from the soil to render it harmless, a method for removing organic halogen compounds by pumping groundwater, and the like are known.
[0009]
Of the technical means proposed as a purification method for soil and groundwater contaminated with organohalogen compounds, soil and groundwater contaminated with organohalogen compounds and decontamination using iron-based particles are mixed and made harmless. As technical means to do so, each technical means disclosed in Patent Documents 1 to 13 has been proposed.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-10-71386
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-235577
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-253908
[Patent Document 4]
JP 2000-5740 A
[Patent Document 5]
JP 2000-225385 A
[Patent Document 6]
JP 2000-237768 A
[Patent Document 7]
JP 2000-334063 A
[Patent Document 8]
JP 2001-38341 A
[Patent Document 9]
JP 2001-113261 A
[Patent Document 10]
JP 2001-198567 A
[Patent Document 11]
JP 2002-161263 A
[Patent Document 12]
JP 2002-210452 A
[Patent Document 13]
JP 2002-317202 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the aforementioned Patent Document 1, after boring holes are drilled in the contaminated soil, compressed air and iron powder are blown into the boring holes to form an iron powder dispersion layer containing iron powder and contact with groundwater. Although technology for detoxifying harmful substances in soil and groundwater is disclosed, detailed characteristics and amount of iron powder used are not described, and it can reduce organic halogen compounds sufficiently It's hard to say.
[0012]
In addition, Patent Document 2 discloses a technique for detoxifying organic halogen compounds in soil by adding and mixing iron powder containing 0.1% by weight or more of carbon to the soil. Although the specific surface area and particle size are described, since the particle size is large, it cannot be said that the organic halogen compound can be sufficiently reduced.
[0013]
In addition, Patent Document 3 described above describes a technique for making PCBs harmless by mixing powdered metal with PCB and heating the kneaded material in a uniform mixed state to form metal chlorides. In the examples, heating at 250 ° C. or higher is necessary, which is not economical.
[0014]
In addition, Patent Document 4 discloses a technique for detoxifying organohalogen compounds in soil using iron powder containing copper. However, since it takes a long time to decompose the organohalogen compounds, it is efficient. It is difficult to say that organic halogen compounds can be rendered harmless.
[0015]
Patent Document 5 described above describes a technique for reductively dehalogenating a halogenated hydrocarbon by a chemical reaction with a reducing metal in the presence of a hydrogen-donating compound, but promotes the dehalogenation reaction. The amine to be produced is essential, and it is difficult to say that the decomposition reaction with the reducing metal is sufficient.
[0016]
In addition, Patent Document 6 discloses a technique for bringing an organic halogen compound and an iron-based metal into contact with each other. However, it is a fibrous iron-based metal having a large fiber diameter, and sufficient aromatic organic halogen compounds are used. It is hard to say that it can be reduced.
[0017]
Patent Document 7 discloses a technique for detoxifying dioxins by bringing dioxins into contact with an acidic aqueous hydrochloric acid solution containing mill scale generated from a hot-rolled steel sheet manufacturing process at a steel mill at a temperature lower than 100 ° C. However, an aqueous hydrochloric acid solution that promotes detoxification is essential, and it is difficult to say that the decomposition reaction of the mill scale itself is sufficient.
[0018]
Moreover, although the above-mentioned patent document 8 discloses a soil purifier composed of an aqueous suspension containing iron particles having an average particle diameter of 1 to 500 μm, the particle size is large and the organic halogen compound is sufficiently decomposed. It becomes difficult.
[0019]
In addition, Patent Document 9 discloses a method for detoxifying dioxins by contacting dioxin-contaminated soil with an acidic aqueous hydrochloric acid solution containing an iron compound. However, an acidic aqueous hydrochloric acid solution that promotes detoxification is essential. It is difficult to say that the decomposition reaction of the iron compound itself is sufficient.
[0020]
In addition, the above-mentioned Patent Document 10 discloses a technique using an aqueous suspension containing spherical iron particles having an average particle diameter of less than 10 μm. The aqueous suspension containing spherical iron particles is used for steelmaking. This is a water suspension obtained by collecting and removing the exhaust gas generated during refining from an oxygen blown furnace, and has a wide particle size distribution of iron particles and a non-uniform rate of penetration into contaminated soil. Therefore, it is difficult to say that the organic halogen compounds can be sufficiently reduced.
[0021]
In addition, the aforementioned Patent Document 11 describes an iron powder for decomposing an organic halogen compound in which a metal selected from nickel, copper, cobalt and molybdenum adheres to the surface and the surface other than the adhered metal is covered with an iron oxide film. However, it uses iron powder obtained by mill scale and iron atomized from molten steel, and it is estimated that the specific surface area of iron powder is low and the particle size is large, and organic halogen compounds are sufficiently reduced. It's hard to say that you can.
[0022]
In addition, in the above-mentioned Patent Document 12, it is described that iron powder containing S is used for purification treatment of soil / groundwater contaminated with an organic halogen compound, but the particle size is large and the organic halogen compound is sufficient. It is hard to say that it can be reduced.
[0023]
In addition, in the aforementioned Patent Document 13, it is described that the iron composite particle powder containing magnetite is used for purification treatment of soil / groundwater contaminated with an organic halogen compound, but does not contain S, It is difficult to say that organic halogen compounds can be sufficiently reduced.
[0024]
Therefore, the present invention provides an efficient, sustainable, and economical method for harmful substances composed of organic halogen compounds or organic halogen compounds and heavy metals such as cadmium, lead, hexavalent chromium, arsenic, selenium, and cyanide contained in soil and groundwater. It is a technical problem to provide a purification method using a purification agent that can be treated in an effective manner.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The technical problem can be achieved by the present invention as follows.
[0026]
That is, the present inventionα-Fe and Fe 3 O 4 Consisting ofAn aqueous suspension containing iron composite particles as an active ingredient, wherein the particle shape of the primary particles of the iron composite particles is rice-grained, the average major axis diameter is 0.05 to 0.50 μm, and the axial ratio Is more than 1.0 and not more than 2.0, the α-Fe content is 30 to 99% by weight, the particle size distribution of the secondary particles of the iron composite particles is a single peak, and the median diameter (D50: The particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter is 50% when the total volume of the iron composite particles is 100% is 0.5 to 5.0 μm, and D90/ D10A purification agent for soil and groundwater contaminated with an organic halogen compound, wherein the ratio is 1.0 to 5.0 (Invention 1).
[0027]
The present invention also provides α-Fe and Fe3O4An aqueous suspension containing iron composite particles consisting of: as an active ingredient, wherein the primary particles of the iron composite particles have a rice grain shape and an average major axis diameter of 0.05 to 0.50 μm. The axial ratio exceeds 1.0 and is 2.0 or less, and the diffraction intensity D of the (110) plane of α-Fe in the X-ray diffraction spectrum of the iron composite particle powder110And magnetite (311) plane diffraction intensity D311Intensity ratio (D110/ (D110+ D311)) Is 0.20 to 0.98, the particle size distribution of the secondary particles of the iron composite particles is a single peak, and the median diameter (D50: The particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter is 50% when the total volume of the iron composite particles is 100% is 0.5 to 5.0 μm, and D90/ D10A purification agent for soil and groundwater contaminated with an organic halogen compound, wherein the ratio is 1.0 to 5.0 (Invention 2).
[0028]
Moreover, the present invention has a specific gravity of 1.2 to 1.4 and a concentration of 20 to 40% by weight, soil and groundwater contaminated with the organic halogen compound of the present invention 1 or 2 (Invention 3).
[0029]
In the present invention, the iron composite particles contained in the soil / groundwater purification agent contaminated with the organic halogen compound have a saturation magnetization value of 90 to 190 Am.2/ Kg with a BET specific surface area of 5 to 60 m2Soil / groundwater contaminated with the organic halogen compound according to any one of the present invention 1 to 3, wherein the crystallite size of the (110) plane of α-Fe is 200 to 500 mm It is a purification agent (Invention 4).
[0030]
The present invention also relates to a goethite particle powder having an average major axis diameter of 0.05 to 0.50 μm or a hematite particle powder obtained by heating and dehydrating the goethite particle powder in a temperature range of 250 to 350 ° C. in a temperature range of 350 to 600 ° C. After heating and reducing to iron particle powder, after cooling, the iron particle powder is taken out in water without forming a surface oxide film in the gas phase, and a surface oxide film is formed on the particle surface of the iron particle powder in water. To obtain a water suspension containing iron composite particles, and then wet pulverizing with a disperser or a stirrer, soil / groundwater contaminated with any of the organic halogen compounds of the present invention 1 to 4 It is a manufacturing method of this purification agent (this invention 5).
[0031]
Further, the present invention provides a soil / groundwater purification agent contaminated with the organic halogen compound according to any one of the first to fourth aspects of the present invention and soil contaminated with the organic halogen compound or groundwater contaminated with the organic halogen compound. A method for purifying soil / groundwater contaminated with an organic halogen compound, characterized by mixing contact (present invention 6).
[0032]
Further, the present invention relates to soil or organic halogen compounds contaminated with contaminants comprising soil and groundwater purifiers, organic halogen compounds and heavy metals contaminated with the organic halogen compounds of any one of the present inventions 1 to 4. A method for purifying soil / groundwater contaminated with an organic halogen compound, wherein the groundwater contaminated with a contaminant made of heavy metal is mixed and contacted (Invention 7).
[0033]
The configuration of the present invention will be described in detail as follows.
[0034]
First, the soil / groundwater purification agent (hereinafter referred to as “purification agent”) contaminated with the organic halogen compounds according to the present invention 1 to 4 will be described.
[0035]
The particle shape of the primary particles of the iron composite particles in the present invention is rice. In the present invention, the spindle-shaped or needle-shaped goethite particle powder or hematite particle is subjected to heat reduction treatment as it is, and therefore when undergoing crystal transformation to the α-Fe phase, the particle shape collapses and undergoes an isotropic growth process. It becomes. On the other hand, if the particle size is the same in the spherical shape, the BET specific surface area is decreased and the catalytic activity is decreased.
[0036]
The average major axis diameter of the iron composite particle powder for purification treatment according to the present invention is preferably 0.05 to 0.50 μm. When the average major axis diameter is less than 0.05 μm, since the α-Fe phase is unstable, a thick oxide film is formed on the surface, making it difficult to increase the α-Fe content. It is difficult to obtain the effect. If it exceeds 0.50 μm, the α-Fe content can be increased, but the BET specific surface area becomes small, making it difficult to obtain the intended effect of the present invention. More preferably, it is 0.05-0.30 micrometer.
[0037]
The axial ratio of primary particles of the iron composite particle powder in the present invention is more than 1.0 and 2.0 or less. When the axial ratio is 1.0, spherical particles and the same particle size are not preferable because the BET specific surface area is small and the catalytic activity is low. If it exceeds 2.0, the BET specific surface area becomes large, the α-Fe phase becomes unstable, and a thick oxide film tends to be formed on the surface, making it difficult to increase the α-Fe content. It is difficult to obtain the effect. Preferably it is 1.2-1.8.
[0038]
When the particle size distribution of the iron composite particles constituting the purifier according to the present invention is measured with a laser diffractometer, the particle size distribution of secondary particles of the iron composite particles has a single peak. When it has a plurality of peaks, the permeation rate into the contaminated soil is not uniform, and it takes a long time for purification, and the intended effect of the present invention cannot be obtained.
[0039]
The median diameter (D) of secondary particles of iron composite particles constituting the purifier according to the present invention50: The particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter is 50% when the total volume of the iron composite particles is 100% is 0.5 to 5.0 μm. Secondary particle median diameter (D50) Is better, but the primary particles are fine particles and contain α-Fe. Therefore, magnetic agglomeration is likely to occur, and it is industrially difficult to make it less than 0.5 μm. When it exceeds 5.0 μm, the penetration into the contaminated soil is delayed and it is difficult to purify in a short time, and the intended effect of the present invention cannot be obtained. Preferably it is 0.5-3.5 micrometers.
[0040]
D of secondary particles of iron composite particles in the cleaning agent according to the present invention90(Particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter is 90% when the total volume of the iron composite particles is 100%) and D10Ratio D with (particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter is 10% when the total volume of the iron composite particles is 100%)90/ D10Is 1.0-5.0. The smaller the distribution width, the more uniform the permeation rate into the contaminated soil and the uniform purification rate, but 1.0 is the limit industrially. If it exceeds 5.0, the rate of penetration into the contaminated soil will be uneven and the purification performance will be delayed, and it will take a long time for the purification, so the intended effect of the present invention cannot be obtained.
Preferably it is 1.0-3.5.
[0041]
Distribution width (D of secondary particles of iron composite particles in the purifier according to the present invention (D84-D16) (D84: The particle diameter at which the cumulative ratio when the total volume of iron composite particles is 100% and the cumulative ratio with respect to the particle diameter is found is 84%, D16: The particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter is 16% when the total volume of the iron composite particles is 100% is preferably 0.5 to 5.0 μm. The smaller the distribution width, the more uniform the permeation rate into the contaminated soil and the uniform purification rate, but 0.5 is the limit for industrial use. If it exceeds 5.0, the rate of penetration into the contaminated soil will be uneven and the purification performance will be delayed, and it will take a long time for the purification, so the intended effect of the present invention cannot be obtained. Preferably it is 0.5-3.5 micrometers.
[0042]
The iron composite particles in the present invention have an α-Fe content of 30 to 99% by weight. When the α-Fe content is less than 30% by weight, the purification performance of the organic halogen compound is not sufficient, and the intended effect of the present invention cannot be obtained. When the α-Fe content exceeds 99% by weight, the particle size is extremely large or the BET specific surface area is extremely small and stable in the air. It will be extremely inferior. Preferably it is 40 to 99% by weight.
[0043]
The constituent phases of the iron composite particles are Fe-phase and Fe-phase.3O4Preferably it contains a phase. Fe3O4It becomes possible to maintain catalyst activity for a long time by containing. α-Fe and Fe3O4Is the diffraction intensity D of the (110) plane of α-Fe in the X-ray diffraction spectrum of the iron composite particle powder.110And Fe3O4Diffraction intensity D of (311) plane of311Intensity ratio (D110/ (D311+ D110)) Is preferably 0.20 to 0.98, more preferably 0.30 to 0.98. Fe3O4Is preferably present on the particle surface of the iron composite particle powder.
[0044]
The crystallite size (α-Fe (110) plane) of the iron composite particles in the present invention is preferably 200 to 400 mm. If it is less than 200%, the BET specific surface area is large but the α-Fe phase is unstable, so that a thick oxide film is formed on the surface, making it difficult to increase the α-Fe content. It becomes difficult to obtain an effect. If it exceeds 400%, the α-Fe content can be increased, but the BET specific surface area becomes small, making it difficult to obtain the intended effect of the present invention. More preferably, it is 200-350cm.
[0045]
The BET specific surface area value of the iron composite particle powder in the present invention is 5 to 60 m.2/ G is preferred. 5m2When it is less than / g, the contact area becomes small and the catalytic activity is hardly exhibited. 60m2When the amount exceeds / g, since the α-Fe phase is unstable, a thick oxide film is formed on the surface, making it difficult to increase the α-Fe content, and obtaining the intended effect of the present invention. It becomes difficult. More preferably 7-55m2/ G.
[0046]
The saturation magnetization value of the iron composite particle powder in the present invention is 90 to 190 Am.2/ Kg (90-190 emu / g) is preferred. 90 Am2If it is less than / kg, the α-Fe content is low and the catalytic activity is lowered, which is not preferable. 190Am2When the amount exceeds / kg, although the α-Fe content is high, the BET specific surface area tends to be low and the catalytic activity is lowered. More preferably 95-190 Am2/ Kg (95-190 emu / g).
[0047]
The iron composite particle powder in the present invention preferably contains a trace amount of S, and the S content is preferably 500 to 10,000 ppm, more preferably 1000 to 5000 ppm.
[0048]
The iron composite particle powder in the present invention does not contain as much as possible since metal elements other than Fe such as Pb, Cd, As, Hg, Sn, Sb, Ba, Zn, Cr, Nb, Co, and Bi are toxic metals. In particular, it is preferable that Pb, Cd, As, and Hg are not substantially contained.
[0049]
The specific gravity of the purifier according to the present invention is preferably 1.2 to 1.4. If less than 1.2, considering the transport amount of the cleaning agent and the amount added to the soil, etc., the solid content is low and not economical, and if it exceeds 1.4, the purification is performed considering the primary particle size and the secondary particle size of the present invention. The agent thickens and is difficult to manufacture industrially.
[0050]
The concentration of the iron composite particles in the cleaning agent according to the present invention is preferably 20 to 40% by weight. If it is less than 20% by weight, it is not economical because the solid content is small and the amount of addition to the soil or the like is considered, and if it exceeds 40% by weight, it is purified considering the primary particle size and the secondary particle size of the present invention. The agent thickens and is difficult to manufacture industrially.
[0051]
Next, the manufacturing method of the purifier which concerns on this invention 5 is described.
[0052]
The goethite particle powder is obtained by reacting ferrous salt with one or more selected from alkali hydroxide, alkali carbonate or ammonia according to a conventional method, such as iron hydroxide or iron carbonate. This can be obtained by ventilating an oxygen-containing gas such as air into a suspension containing the ferrous iron-containing precipitate.
[0053]
The average major axis diameter of the goethite particle powder is 0.05 to 0.50 μm, the particle shape is preferably spindle or needle shape, the axial ratio is preferably 4 to 30, more preferably 5 to 25, and the BET ratio. Surface area is 20-200m2/ G is preferable, more preferably 25 to 180 m.2/ G.
[0054]
Also, in order to maintain the α-Fe content in the iron composite particles at a high rate and destroy the shape and grow the crystals in a granular form, the goethite particle powder may not be subjected to surface treatment such as sintering prevention treatment. preferable.
[0055]
The goethite particle powder is preferably granulated according to a conventional method. By granulating, a fixed bed type reduction furnace can be used.
[0056]
The obtained goethite particle powder is preferably a hematite particle powder that has been heat-dehydrated in a temperature range of 250 to 350 ° C.
[0057]
The average major axis diameter of the hematite particle powder is 0.05 to 0.50 μm, and the particle shape may be either a spindle shape or a needle shape.
[0058]
The goethite particle powder or the hematite particle powder is heated and reduced in a temperature range of 350 to 600 ° C. to obtain iron particle (α-Fe) powder.
[0059]
When the heating reduction temperature is less than 350 ° C., the reduction reaction proceeds slowly and takes a long time for the reduction reaction. Further, although the BET specific surface area can be increased, the crystal growth cannot be sufficiently performed, the α-Fe phase becomes unstable, and a thick oxide film is formed on the particle surface, so that the α-Fe content is increased. Can not do it. When the temperature exceeds 600 ° C., the reduction reaction proceeds rapidly, the sintering between the particles and the particles is excessively promoted, the particle diameter is increased, and the BET specific surface area is also decreased.
[0060]
In addition, although hydrogen gas, nitrogen gas, etc. can utilize the atmosphere at the time of temperature increase of a reductive reaction, hydrogen gas is preferable industrially.
[0061]
After the heat-reduced iron particle powder is cooled, the iron particle powder is taken out in water without forming a surface oxide film in the gas phase, and a surface oxide film is formed on the particle surface of the iron particle powder in water.
[0062]
The atmosphere during cooling may be either nitrogen or hydrogen, but is preferably switched to nitrogen finally. Moreover, when taking out in water, it is preferable to be cooled to 100 degrees C or less.
[0063]
By the heat reduction treatment, the entire particles become iron particles composed of an α-Fe phase, and when taken out into water, the water is decomposed by the catalytic activity of α-Fe and separated into hydrogen and oxygen. Is oxidized and Fe on the particle surface3O4It is estimated that an oxide film consisting of
[0064]
The iron particle powder after heat reduction is cooled and then taken out into water. After forming a surface oxide film on the particle surface of the iron particle powder in water, the iron composite particles are wet-pulverized.
[0065]
In consideration of the agglomeration state, properties (high activity), size, ability of the pulverizer (product particle size, pulverization amount) and final form of the iron composite particles, the pulverization is preferably wet pulverization.
[0066]
As a pulverizer used in the present invention, when a medium is used, a container driven type such as a rolling mill (pot mill, tube mill, conical mill) or vibration mill (fine vibration mill), tower type (tower mill), stirring tank type ( Medium stirring types such as an attritor), a distribution pipe type (sand grind mill), and an annular type (annular mill) can be used. When the medium is not used, a shear / friction type such as a container rotation type (Ang mill) or a wet high-speed rotation type (colloid mill, homomixer, line mixer) can be used.
[0067]
In general, the pulverization is performed by roughly pulverizing a raw material of 25 mm or less into powder and roughly divided into coarse pulverization, fine pulverization, and fine pulverization processes. It is generally said that coarse pulverization is pulverization from 5 mm to 20 mesh, fine pulverization is such that particles of 200 mesh or less are about 90%, and fine pulverization is such that particles of 325 mesh or less are about 90%. There are also ultra-fine pulverizers that can pulverize to a few microns. In the present invention, the iron composite particles are preferably subjected to three pulverization states of coarse pulverization, fine pulverization, and fine pulverization.
[0068]
For coarse pulverization, a low-speed rotation type, medium-speed rotation type, high-speed rotation shear type, high-low-speed rotation combination stirrer, etc., which is inserted into a stirring tank equipped with a baffle and stirred can be used. Considering the collection, a medium to high-speed rotating stirrer at 1000 to 6000 rpm is preferable. The blade shape of the stirrer includes a disk turbine, a fan turbine, an arrow blade turbine, a propeller type, and the like, but a disk turbine with an edge is preferable, for example, a homodisper manufactured by Tokushu Kika Kogyo.
[0069]
A batch type apparatus or a continuous type apparatus can be used for fine pulverization or fine pulverization, but a continuous type is preferred industrially. When using media, a ball mill, tower mill, sand grind mill, attritor or the like can be used, and when no media is used, a homomixer, a line mixer or the like can be used.
[0070]
For fine pulverization, it is possible to use a multi-stage combination of a rotor and a stator in which a plurality of slits are provided on the outer periphery and the shaft fixing surface portion is provided with cutter teeth, and the peripheral speed of the rotor is 30 m / s. A continuous shearing disperser such as the above-mentioned medialess line mixer, for example, a homomic line mill manufactured by Tokushu Kika Kogyo is particularly preferable.
[0071]
Fine pulverization (finish pulverization) is performed by inserting a medium of φ1 to φ3 into a cylindrical vessel at a filling rate of 70 to 80%, and rotating by attaching a plurality of discs to a rotating shaft installed in the center of the vessel. Thus, a media-type disperser such as a sand grind mill in which a rapid swirling action occurs in the media and the processed material passes from the bottom to the top of the media can be used. For example, a sand grinder manufactured by IMEX is particularly preferable.
[0072]
In the wet pulverization of the present invention, the crack growth of particles is prevented and recombination is suppressed, or the particles are aggregated to become granular and difficult to be pulverized, or the pulverization force is weakened by adhering to a ball or a mill. In order to suppress, a grinding aid may be added as appropriate. Grinding aids include solids and liquids. Examples of solids include stearates, colloidal silica, colloidal carbon, etc., and liquids include triethanolamine and alkyl sulfonate.
[0073]
The concentration of the suspension during wet pulverization is preferably 20 to 40% by weight of iron composite particles. When the amount is less than 20% by weight, stress such as shearing is hardly applied during pulverization, and a predetermined pulverized particle size cannot be obtained or it takes a long time, and the media necessary for pulverization is significantly worn. If it exceeds 40% by weight, the aqueous suspension will thicken, and the mechanical load is large, making it difficult to produce industrially.
[0074]
Next, a method for purifying soil and groundwater contaminated with an organic halogen compound according to the sixth aspect of the present invention will be described.
[0075]
In general, purification of soil and groundwater contaminated with organic halogen compounds is generally performed by in-situ decomposition methods that decompose the contained pollutants directly in the ground, and raw materials that decompose excavated or extracted soil and groundwater. There is a position extraction method, and any method can be used in the present invention.
[0076]
In the in-situ decomposition method, a method is adopted in which the purifying agent is introduced into the basement through infiltration or a borehole as it is using high pressure air, a gas such as nitrogen or water as a medium. In particular, since the purification agent of the present invention is an aqueous suspension, it can be used as it is or diluted as necessary.
[0077]
In the in-situ extraction method, the excavated soil and the cleaning agent may be mixed and stirred using a sand mill, a Henschel mixer, a concrete mixer, a nauter mixer, a uniaxial or biaxial kneader mixer, or the like.
[0078]
The amount of the purification agent can be selected as appropriate according to the degree of contamination of the organic halogen compounds in the soil and groundwater, but when contaminated soil is the target, it is usually converted to solid content with respect to 100 parts by weight of the soil. Is preferably 0.1 to 30 parts by weight, and more preferably 0.2 to 20 parts by weight. When the amount is less than 0.1 parts by weight, the intended effect of the present invention cannot be obtained sufficiently. If it exceeds 30 parts by weight, the purification effect is improved, but it is not economical. When contaminated groundwater is targeted, it is preferably added in an amount of 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 0.2 to 20 parts by weight in terms of solid content with respect to 100 parts by weight of groundwater. Moreover, you may dilute and use the purification | cleaning agent which concerns on this invention so that it may become the said addition amount.
[0079]
When the purification agent of the present invention is used, in the evaluation method described later, the residual ratio of the aliphatic organic halogen compound in the contaminated soil can be 8% or less, preferably 0.1 to 5.0%. The residual rate of the aliphatic organic halogen compound in the contaminated groundwater can be 8% or less, preferably 0.1 to 5.0%. Further, the residual rate of aromatic organic halogen compounds in the contaminated soil can be 30% or less, preferably 25% or less, and the residual rate of aromatic organic halogen compounds in the contaminated groundwater is 30% or less, preferably 25 % Or less.
[0080]
Next, a method for purifying soil and groundwater containing contaminants composed of organic halogen compounds and heavy metals according to the seventh aspect of the present invention will be described.
[0081]
In the present invention, contaminants made of heavy metals such as cadmium, lead, hexavalent chromium, arsenic, selenium, and cyan can be insolubilized simultaneously with the organic halogen compound.
[0082]
The amount of the purification agent (in terms of solid content) is the same as described above.
[0083]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A typical embodiment of the present invention is as follows.
[0084]
The average major axis diameter and axial ratio of the goethite particle powder and the hematite particle powder were measured with a transmission electron micrograph. The average major axis diameter and axial ratio of the iron composite particle powder were measured using a scanning electron micrograph.
[0085]
The particle size distribution of the iron composite particle powder was measured using a laser scattering / diffraction method “NIKISO MICROTRAC HRA MODEL 9320-X100” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The dispersion solvent was ethanol, the dispersant was organosilane, and the dispersion was performed for 1 minute with an ultrasonic disperser.
[0086]
The S content of each particle powder was measured using “Carbon Sulfur Analyzer: EMIA-2200” (manufactured by HORIBA).
[0087]
The crystalline phase of each particle powder was identified by measuring in the range of 10 to 90 ° with the X-ray diffractometer.
[0088]
The α-Fe content of the iron composite particle powder was measured in advance by measuring the X-ray diffraction of a mixed powder composed of iron and magnetite in various mixing ratios (α-Fe was taken out into water and transformed). 110) Diffraction intensity D of the surface110Diffraction intensity D of (311) plane of magnetite311It was calculated by creating a relational expression between the mixing ratio and the mixing ratio and using it as a calibration curve. The relational expression which is a calibration curve is as follows.
[0089]
α-Fe content = −51.387X2+ 151.88X
X: Strength ratio (D110/ (D110+ D311))
[0090]
The crystallite size of the (110) plane of α-Fe of the iron composite particle powder is the crystal grain size measured by the X-ray diffraction method, and the thickness of the crystal grain in the direction perpendicular to the crystal plane of each grain. This is a value calculated from the diffraction peak curve for each crystal plane using the following Scherrer equation.
[0091]
Crystallite size = Kλ / βcosθ
Where β = half-value width (in radians) of the true diffraction peak corrected for machine width due to the device.
K = Scherrer constant (= 0.9).
λ = wavelength of X-ray (Cu Kα ray 0.1542 nm).
θ = Diffraction angle (corresponding to the diffraction peak of each crystal plane).
[0092]
Of the metal elements other than iron present in each particle powder, “Frame atomic absorption photometer AA-6500S” (manufactured by Shimadzu Corporation) is used for Pb and Cd, and “Hydrogen compound generation atomic absorption photometer HVG-” is used for As. 1 ”(manufactured by Shimadzu Corporation) was measured for Hg using“ reduction vaporization atomic absorption photometer MVU-1A ”(manufactured by Shimadzu Corporation).
[0093]
The specific surface area of each particle powder was represented by a value measured by BET method using “Monosorb MS-11” (manufactured by Kantachrome Co., Ltd.).
[0094]
The saturation magnetization value of the iron composite particle powder was measured using an “vibrating sample magnetometer VSM-3S-15” (manufactured by Toei Industry Co., Ltd.) with an external magnetic field of 795.8 kA / m (10 kOe).
[0095]
<Preparation of calibration curve for soil: Determination of aliphatic organic halogen compounds>
The concentration of the organic halogen compound was prepared in advance according to the following procedure, and the concentration was calculated based on the obtained calibration curve.
Trichlorethylene (TCE: C2HCl3): Molecular weight 131.39
Reagent grade (99.5%), density (20 ° C.) 1.461 to 1.469 g / ml
[0096]
Trichlorethylene was made into three levels of 0.05 μl, 0.1 μl and 1.0 μl, 30 ml of ion-exchanged water was added to 50 ml of brown vial (actual volume 68 ml), and 20 g of sandy soil (under 2 mm mesh sieve) was sealed. Next, each level of trichlorethylene is injected, immediately covered with a rubber stopper with a fluororesin liner, and firmly tightened with an aluminum seal from above. 50 μl of the gas in the headspace of the vial is taken with a syringe, and trichlorethylene is measured using “GC-MS-QP5050” (manufactured by Shimadzu Corporation). Assuming that trichlorethylene is not decomposed at all, the relationship between the amount added and the peak area is determined. The column at this time is a capillary column (DB-1: manufactured by J & W Scientific, liquid phase: dimethylpolysiloxane), He gas (143 l / min) is used as a carrier gas, and the temperature is maintained at 40 ° C. for 2 minutes. The gas is analyzed by raising the temperature to 250 ° C at a rate of ° C / min.
[0097]
<Sample preparation for measuring aliphatic organic halogen compounds>
1.0 g of trichlorethylene was added to 20 g of pre-moist sandy soil (under 2 mm mesh sieve) to prepare soil contaminated with trichlorethylene. Into a 50 ml brown vial (actual volume 68 ml), an amount of 1 g of the cleaning agent as iron composite particle powder and an amount of ion-exchanged water of 30.0 ml together with the water content in the cleaning agent are injected, Next, the contaminated soil is poured, immediately covered with a rubber stopper with a fluororesin liner, and firmly tightened with an aluminum seal from above. The vial is shaken with a paint conditioner (Red Devil) for 3 hours.
[0098]
<Evaluation method of aliphatic organic halogen compound>
The residual amount of trichlorethylene is measured using the above-mentioned “GC-MS-QP5050” (manufactured by Shimadzu Corporation) by taking 50 μl of the headspace gas of the vial bottle with a syringe.
[0099]
<Preparation of calibration curve for groundwater: Determination of aliphatic organic halogen compounds>
A groundwater calibration curve was prepared in the same manner as in <Preparation of soil calibration curve: Determination of aliphatic organic halogen compound> except that sandy soil was not added.
[0100]
<Sample preparation>
50 ml of the brown vial (actual volume: 68 ml) was injected with an amount of 1 g of the cleaning agent as iron composite particle powder and an amount of ion-exchanged water of 30.0 ml together with the water content in the cleaning agent, Next, 1 μl of trichlorethylene is injected, immediately covered with a rubber stopper with a fluororesin liner, and firmly tightened with an aluminum seal from above. The vial is shaken with a paint conditioner (Red Devil) for 3 hours.
[0101]
<Evaluation method>
The residual amount of trichlorethylene was measured in the same manner as in the above <Evaluation method of aliphatic organic halogen compound>.
[0102]
<Preparation of soil calibration curve: Determination of aromatic organic halogen compounds>
Trichlorobenzene (TCB: C6H3Cl3): Molecular weight 181.45
Reagent grade (99.0% or more), density (20 ° C.) 1.46 g / ml
[0103]
Trichlorobenzene was made into three levels of 0.05 μl, 0.1 μl and 1.0 μl, 30 ml of ion-exchanged water was added to 50 ml of brown vial (actual volume 68 ml), and 20 g of sandy soil (under 2 mm mesh sieve) Seal, then inject each level of trichlorobenzene, immediately cover with a rubber stopper with a fluororesin liner, and tighten firmly with an aluminum seal from above. The vial is then shaken with a paint conditioner (Red Devil) for 10 hours. Thereafter, 10 ml of n-hexane was added, dispersed with an ultrasonic disperser for 20 minutes, separated with a centrifugal separator at 8000 rpm for 5 minutes, and 1.0 μl was taken from the upper hexane layer with a syringe, and “GC-MS-QP5050” was collected. ”(Manufactured by Shimadzu Corporation) is used to measure trichlorobenzene. Assuming that trichlorobenzene is not decomposed at all, the relationship between the amount added and the peak area is determined. The column at this time is a capillary column (DB-1: manufactured by J & W Scientific, liquid phase: dimethylpolysiloxane), He gas (143 l / min) is used as a carrier gas, and the temperature is maintained at 40 ° C. for 2 minutes. The gas is analyzed by raising the temperature to 250 ° C at a rate of ° C / min.
[0104]
<Sample preparation for measuring aromatic organic halogen compounds>
1.0 g of trichlorobenzene was added to 20 g of wet sandy soil in advance (under 2 mm mesh sieve) to prepare soil contaminated with trichlorobenzene. 50 ml of brown vials (actual volume 68 ml) were injected with an amount of 1 g of the detergent as iron composite particle powder and an amount of ion-exchanged water of 30.0 ml in combination with the water content in the detergent, The contaminated soil is poured, immediately covered with a rubber stopper with a fluororesin liner, and firmly tightened with an aluminum seal from above. The vial is shaken with a paint conditioner (Red Devil) for 10 hours. Thereafter, 10 ml of n-hexane is added, dispersed for 20 minutes with an ultrasonic disperser, and separated with 8000 rpm for 5 minutes with a centrifuge.
[0105]
<Evaluation method of aromatic organic halogen compound>
The residual amount of trichlorobenzene is measured by using the above-mentioned “GC-MS-QP5050” (manufactured by Shimadzu Corporation) by separating 1.0 μl from the centrifuged n-hexane layer with a syringe.
[0106]
<Preparation of groundwater calibration curve: Determination of aromatic organic halogen compounds>
A groundwater calibration curve was prepared in the same manner as described above in <Preparation of soil calibration curve: Determination of aromatic organic halogen compound> except that sandy soil was not added.
[0107]
<Sample preparation>
50 ml of the brown vial (actual volume: 68 ml) was injected with an amount of 1 g of the cleaning agent as iron composite particle powder and an amount of ion-exchanged water of 30.0 ml together with the water content in the cleaning agent, Next, 1 μl of trichlorobenzene is injected, immediately covered with a rubber stopper with a fluororesin liner, and firmly tightened with an aluminum seal from above. The vial is shaken with a paint conditioner (Red Devil) for 10 hours. Thereafter, 10 ml of n-hexane is added, dispersed for 20 minutes with an ultrasonic disperser, and separated with a centrifuge at 8000 rpm for 5 minutes.
[0108]
<Evaluation method>
The residual amount of trichlorobenzene was measured in the same manner as in the above <Method for evaluating aromatic organic halogen compound>.
[0109]
Measurement of hazardous substances such as heavy metals in the purification treatment is based on the Environmental Agency Notification No. 46 “Environmental Standards Concerning Soil Contamination” for the solid content of contaminated soil, and the Environmental Agency Notification No. 10 for contaminated groundwater. No. “Environmental standards for groundwater pollution” was analyzed.
[0110]
<Manufacture of purification agent>
N at a rate of 3.4 cm per second2In a reaction vessel maintained in a non-oxidizing atmosphere by flowing gas, 1.16 mol / l Na2CO3After adding 704 l of aqueous solution, Fe2+Add 296 l of ferrous sulfate aqueous solution containing 1.35 mol / l and mix (Na2CO3The amount corresponds to 2.0 times equivalent to Fe. And FeCO at a temperature of 47 ° C.3Was generated.
[0111]
The obtained FeCO3In an aqueous solution containing2While maintaining gas at a temperature of 47 ° C. for 70 minutes while blowing gas at a rate of 3.4 cm per second, the FeCO3A goethite particle was produced by aeration of 2.8 cm of air at a temperature of 47 ° C. for 5.0 hours in an aqueous solution containing The pH during air ventilation was 8.5 to 9.5.
[0112]
The suspension containing the goethite particles obtained here was washed with a filter press. At that time, the degree of cleaning was controlled to leave a trace amount of S. The obtained press cake was extrusion molded with a molding plate having a pore diameter of 4 mm using a compression molding machine and dried at 120 ° C. to obtain a granulated product of goethite particles.
[0113]
The goethite particles contained in the granulated product obtained here consist of particles having a spindle shape with an average major axis diameter of 0.30 μm and an axial ratio (major axis diameter / minor axis diameter) of 12.5. However, the dendritic particles were not mixed. BET specific surface area is 85m2/ G, S content was 900 ppm.
[0114]
The granulated product is heated at 330 ° C. to form hematite particles and dry pulverized. Then, it is poured into water and 70% sulfuric acid is added at a rate of 4 ml / kg and stirred. Thereafter, it was dehydrated to form a press cake, extruded using a molding plate having a pore diameter of 3 mm using a compression molding machine, and dried at 120 ° C. to obtain a granulated product of hematite particles.
[0115]
The hematite particle powder constituting the granulated product obtained here consists of particles having a spindle shape with an average major axis diameter of 0.25 μm and an axial ratio (major axis diameter / minor axis diameter) of 10.5, and the particle size is uniform. Dendritic particles were not mixed. The S content was 2100 ppm.
[0116]
100 g of the granulated product of the hematite particle powder is introduced into a fixed bed reducing device, and H2While the gas was bubbled, the mixture was reduced at 450 ° C. for 180 minutes until it was completely α-Fe. Next, N2After switching to gas and allowing to cool to room temperature, 160 ml of ion-exchanged water was directly introduced into the reduction furnace and taken out as an aqueous suspension containing 30% by weight of iron particle powder.
[0117]
The aqueous suspension was transferred to a stainless beaker equipped with a baffle, and a T.W. K homodisper type 2.5 (edge turbine blade with a diameter of 40 mmφ, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) was inserted and stirred at a rotational speed of 3600 rpm for 30 minutes.
[0118]
Next, as a continuous shearing type disperser, a T.I. Dispersion treatment was carried out at a rotation speed of 4000 rpm using a K homomic line mill (PL-SL type, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.).
[0119]
Then, as a media-type disperser, 0.25 l of glass beads having a diameter of 2 mm were filled in a 4-cylinder sand grinder (4TSG- (1 / 8G) type, manufactured by IMEX Co., Ltd.) having a power of 1.5 kW, and the rotational speed was 500 rpm. Dispersed to give a cleaning agent.
[0120]
The specific gravity of the resulting cleaning agent is 1.25, the solid content concentration is 30% by weight, and the particle size distribution of the cleaning agent (water suspension) by the laser diffraction / scattering method is a single peak as shown in FIG. And the median diameter (D50) Is 2.40 μm, D90/ D10Ratio 1.86, distribution width (D84-D16) Was 1.15 μm.
[0121]
The iron composite particles contained in the obtained cleaning agent were observed with a scanning electron microscope (30000 times). As a result, as shown in FIG. 2, the primary particles had a rice grain shape and an average major axis diameter of 0. .13 μm and the axial ratio was 1.6.
[0122]
The iron composite particles obtained here are mainly composed of α-Fe and have a saturation magnetization value of 157 Am.2/ Kg (157 emu / g), BET specific surface area 26 m2/ G, crystallite size was 298 cm. The S content was 2900 ppm, and Cd, Pb, As and Hg were not detected. As a result of X-ray diffraction, α-Fe and Fe3O4And were confirmed to exist. The α-Fe content obtained from the calibration curve is 97.9 wt%, and the D110(Α-Fe) and D311(Fe3O4) Strength ratio D110/ (D110+ D311) Was 0.95.
[0123]
<Results of purification of aliphatic organic halogen compounds>
According to the evaluation method, the residual rate of trichlorethylene in the soil when the purifier was used was 3.3%, and the residual rate of trichlorethylene in the groundwater was 4.0%.
[0124]
<Results of purification treatment of aromatic organic halogen compounds>
According to the evaluation method, when the cleaning agent was used, the residual rate of trichlorobenzene in the soil was 17.4%, and the residual rate of trichlorobenzene in the groundwater was 18.7%.
[0125]
[Action]
An important point in the present invention is that the organic halogen compound in soil and groundwater can be decomposed efficiently, continuously and economically by using the purification agent according to the present invention.
[0126]
The present inventor has not yet clarified the reason why organic halogen compounds in soil and groundwater can be effectively decomposed, but has estimated as follows.
[0127]
That is, the purifying agent according to the present invention is an iron composite particle having a narrow particle size distribution by sufficiently pulverizing iron composite particles that are active ingredients in the purifying agent, and can easily penetrate and disperse in soil or groundwater. Therefore, it is presumed that the iron composite particles were able to sufficiently exhibit the decomposition activity with respect to the organic halogen compounds originally possessed.
[0128]
In addition, when there are harmful substances composed of heavy metals such as cadmium, lead, hexavalent chromium, arsenic, selenium, and cyan together with organic halogen compounds, part of the iron composite particles dissolves and dissolved Fe and heavy metals By ferritizing, heavy metals in soil or groundwater can be insolubilized.
[0129]
【Example】
Next, examples and comparative examples of the present invention will be given.
[0130]
Goethite particles
The goethite particles shown in Table 1 were prepared as goethite particles.
[0131]
Goethite particles 2
When washing goethite particles similar to the goethite particles 1 with a filter press, the degree of washing was controlled to leave a trace amount of S. The obtained press cake was extrusion molded with a molding plate having a pore diameter of 4 mm using a compression molding machine and dried at 120 ° C. to obtain a granulated product of goethite particles.
[0132]
The goethite particles contained in the granulated product obtained here consist of particles having a spindle shape with an average major axis diameter of 0.30 μm and an axial ratio (major axis diameter / minor axis diameter) of 12.5. However, the dendritic particles were not mixed. BET specific surface area is 85m2/ G, S content was 1700 ppm.
[0133]
[Table 1]
Figure 0004258622
[0134]
Purifier: Examples 1-5, Reference Examples 1-2, Comparative Examples 1-2;
A purifier was obtained in the same manner as in the above embodiment except that the kind of goethite particles, the temperature of heat dehydration, the temperature of heat reduction, the method of dispersion, etc. were variously changed.
[0135]
Manufacturing conditions at this time are shown in Tables 2 to 3, and various characteristics of the obtained purifiers are shown in Tables 4 to 5.
[0136]
Comparative Example 1 is reduced iron powder, and Comparative Example 2 is electrolytic iron powder.
[0137]
[Table 2]
Figure 0004258622
[0138]
[Table 3]
Figure 0004258622
[0139]
[Table 4]
Figure 0004258622
[0140]
[Table 5]
Figure 0004258622
[0141]
<Purification treatment of contaminated soil and contaminated groundwater>
Examples 6 to 10, Reference Examples 3 to 4, Comparative Examples 3 to 4;
Contaminated soil or contaminated groundwater was treated in the same manner as in the above-described embodiment except that the type of the purifying agent was changed variously.
[0142]
Table 6 shows the processing conditions and measurement results at this time.
[0143]
[Table 6]
Figure 0004258622
[0144]
<Purification treatment with iron composite particles in soil contaminated with organic halogen compounds and heavy metals and other harmful substances>
1.0 g of trichlorethylene was added to 20 g of pre-moist sandy soil (under 2 mm mesh sieve) to prepare soil contaminated with trichlorethylene. Into 50 ml of brown vial (actual volume 68 ml), the purification agent of the embodiment as an iron composite particle was injected with 1 g of the purification agent and 27 ml of ion-exchanged water, then the contaminated soil was injected, and cadmium, lead , Arsenic, Selenium, and Cyan are each injected at 0.3 ml from a 1000 ppm standard solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and the hexavalent chromium is 50 ppm at 1000 ppm standard solution (Kanto Chemical Co., Ltd.). 1.5 ml was injected from the product, and a total of 3.0 ml was injected so that the total amount was 100 ppm. The lid was immediately covered with a rubber stopper with a fluororesin liner, and the top was firmly tightened with an aluminum seal. The vial was shaken with a paint conditioner (manufactured by Red Devil) for 3 hours, and then 50 μl of the headspace gas of the vial was taken with a syringe, and the residual amount of trichlorethylene was measured using the above method. Thereafter, the mixture was further shaken for 13 hours (16 hours in total) and then separated into solid and liquid using a 0.45 μm membrane filter.
[0145]
Then, the same treatment was performed until a solid content (50 g) and a filtrate (300 ml) required for the measurement were obtained. Based on the Environmental Agency Notification No. 10 “Environmental Standards Concerning Groundwater Water Pollution”, the filtrate was dried in the atmosphere at 40 ° C. for 3 hours to obtain a sample, and the Environmental Agency Notification No. 46 “ The analysis was based on the “environmental standards for soil contamination”. As a result, cadmium in the solution is less than 0.001 mg / l, lead is less than 0.005 mg / l, hexavalent chromium is less than 0.04 mg / l, arsenic is less than 0.001 mg / l, selenium is less than 0.002 mg / l, cyan is Undetected, elution amount from solid was less than 0.001 mg / l cadmium, less than 0.005 mg / l lead, less than 0.04 mg / l hexavalent chromium, less than 0.001 mg / l arsenic, 0.002 mg / selenium Less than l and cyan were not detected.
[0146]
<Results of organic halogen compound purification>
According to the evaluation method, the residual rate of trichlorethylene in the soil when the iron composite particles were used was 2.3%.
[0147]
<Purification treatment with iron composite particles of groundwater contaminated with organic halogen compounds, heavy metals and other harmful substances>
Into 50 ml of brown vial (actual volume 68 ml), 1 g of the purifying agent of the embodiment as iron composite particles, 27.0 ml of ion-exchanged water, and 1.0 μl of trichlorethylene are injected, and cadmium, lead , Arsenic, Selenium, and Cyan are each injected at 0.3 ml from a 1000 ppm standard solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and the hexavalent chromium is 50 ppm at 1000 ppm standard solution (Kanto Chemical Co., Ltd.). 1.5 ml was injected from the product, and a total of 3.0 ml was injected so that the total amount was 100 ppm. The lid was immediately covered with a rubber stopper with a fluororesin liner, and the top was firmly tightened with an aluminum seal. The vial was shaken with a paint conditioner (manufactured by Red Devil) for 3 hours, and then the residual amount of trichlorethylene was measured by taking 50 μl of the gas in the headspace of the vial with a syringe and using the above method. Then, after further shaking for 13 hours (16 hours in total), solid-liquid separation was performed using a 0.45 μm membrane filter.
[0148]
Next, the same treatment was performed until a solid content and a filtrate required for measurement were obtained. Based on the Environmental Agency Notification No. 10 “Environmental Standards Concerning Groundwater Water Pollution”, the filtrate was dried in the atmosphere at 40 ° C. for 3 hours to obtain a sample, and the Environmental Agency Notification No. 46 “ The analysis was based on the “environmental standards for soil contamination”. As a result, cadmium in the solution is less than 0.001 mg / l, lead is less than 0.005 mg / l, hexavalent chromium is less than 0.04 mg / l, arsenic is less than 0.001 mg / l, selenium is less than 0.002 mg / l, cyan is Undetected, elution amount from solid was less than 0.001 mg / l cadmium, less than 0.005 mg / l lead, less than 0.04 mg / l hexavalent chromium, less than 0.001 mg / l arsenic, 0.002 mg / selenium Less than l and cyan were not detected.
[0149]
<Results of organic halogen compound purification>
According to the evaluation method, the residual rate of trichlorethylene in the groundwater when the iron composite particles were used was 2.4%.
[0150]
【The invention's effect】
Since the purification agent according to the present invention can decompose organic halogen compounds efficiently, it is suitable as a purification agent for soil and groundwater contaminated with organic halogen compounds.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of iron composite particles contained in a cleaning agent obtained in an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a scanning electron micrograph (30,000 magnifications) of iron composite particles contained in a cleaning agent obtained in an embodiment of the invention.

Claims (7)

α−FeとFe とからなる鉄複合粒子を有効成分として含有する水懸濁液であって、当該鉄複合粒子の一次粒子の粒子形状が米粒状であって平均長軸径が0.05〜0.50μmであって軸比が1.0を越え2.0以下であり、α−Fe含有量が30〜99重量%であり、当該鉄複合粒子の二次粒子の粒度分布が単一ピークであり、メジアン径(D50:鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が50%となる粒子径)が0.5〜5.0μmであり、D90/D10比が1.0〜5.0であることを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤。An aqueous suspension containing iron composite particles composed of α-Fe and Fe 3 O 4 as active ingredients, wherein the primary particles of the iron composite particles have a rice grain shape and an average major axis diameter of 0. 0.05 to 0.50 μm, the axial ratio exceeds 1.0 and is 2.0 or less, the α-Fe content is 30 to 99% by weight, and the particle size distribution of the secondary particles of the iron composite particles is It is a single peak, and the median diameter (D 50 : the particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter when the total volume of the iron composite particles is 100% is 50%) is 0.5 to 5.0 μm. A soil / groundwater purification agent contaminated with an organic halogen compound, wherein the D 90 / D 10 ratio is 1.0 to 5.0. α−FeとFeとからなる鉄複合粒子を有効成分として含有する水懸濁液であって、当該鉄複合粒子の一次粒子の粒子形状が米粒状であって平均長軸径が0.05〜0.50μmであって軸比が1.0を越え2.0以下であり、該鉄複合粒子粉末のX線回折スペクトルにおいてα−Feの(110)面の回折強度D110とマグネタイトの(311)面の回折強度D311との強度比(D110/(D110+D311))が0.20〜0.98であり、当該鉄複合粒子の二次粒子の粒度分布が単一ピークであり、メジアン径(D50:鉄複合粒子の全体積を100%として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が50%となる粒子径)が0.5〜5.0μmであり、D90/D10比が1.0〜5.0であることを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤。An aqueous suspension containing iron composite particles composed of α-Fe and Fe 3 O 4 as active ingredients, wherein the primary particles of the iron composite particles have a rice grain shape and an average major axis diameter of 0. an a in the axial ratio of 1.0 to over 2.0 .05~0.50Myuemu, the X-ray diffraction spectrum in alpha-Fe of the iron composite particles (110) plane diffraction intensity D 110 and magnetite The intensity ratio (D 110 / (D 110 + D 311 )) with the diffraction intensity D 311 of the (311) plane is 0.20 to 0.98, and the particle size distribution of the secondary particles of the iron composite particles is single It is a peak, and the median diameter (D 50 : the particle diameter at which the cumulative ratio with respect to the particle diameter is 50% when the total volume of the iron composite particles is 100%) is 0.5 to 5.0 μm. it D 90 / D 10 ratio of 1.0 to 5.0 Purifying agent of the soil or ground water contaminated with organohalogen compounds characterized. 比重が1.2〜1.4であり、濃度が20〜40重量%であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤。The specific gravity is 1.2 to 1.4, and the concentration is 20 to 40% by weight. The purifier for soil and groundwater contaminated with an organic halogen compound according to claim 1 or 2. 前記有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤に含有される前記鉄複合粒子の飽和磁化値が90〜190Am/kgであり、BET比表面積が5〜60m/gであり、α−Feの(110)面の結晶子サイズが200〜500Åであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤。The iron composite particles contained in the soil / groundwater purification agent contaminated with the organic halogen compound have a saturation magnetization value of 90 to 190 Am 2 / kg, a BET specific surface area of 5 to 60 m 2 / g, α The purifier for soil and groundwater contaminated with an organic halogen compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the crystallite size of the (110) plane of -Fe is 200 to 500 mm. 平均長軸径が0.05〜0.50μmのゲータイト粒子粉末又は該ゲータイト粒子粉末を250〜350℃の温度範囲で加熱脱水したヘマタイト粒子粉末を350〜600℃の温度範囲で加熱還元して鉄粒子粉末とし、冷却後、該鉄粒子粉末を気相中で表面酸化被膜を形成することなく水中に取り出し、水中で当該鉄粒子粉末の粒子表面に表面酸化被膜を形成して鉄複合粒子を含有する水懸濁液を得、次いで、分散機又は攪拌機で湿式粉砕することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤の製造法。A goethite particle powder having an average major axis diameter of 0.05 to 0.50 μm or hematite particle powder obtained by heating and dehydrating the goethite particle powder in a temperature range of 250 to 350 ° C. is heated and reduced in a temperature range of 350 to 600 ° C. It is made into particle powder, and after cooling, the iron particle powder is taken out in water without forming a surface oxide film in the gas phase, and a surface oxide film is formed on the particle surface of the iron particle powder in water to contain iron composite particles A water suspension to be obtained, and then wet pulverized with a disperser or a stirrer, wherein the soil or groundwater purification agent contaminated with an organic halogen compound according to any one of claims 1 to 4 is used. Manufacturing method. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤と有機ハロゲン化合物で汚染された土壌又は有機ハロゲン化合物で汚染された地下水とを混合接触させることを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理方法。The soil / groundwater purification agent contaminated with the organic halogen compound according to any one of claims 1 to 4 and the soil contaminated with the organic halogen compound or the groundwater contaminated with the organic halogen compound are mixed and contacted. A method for purifying soil and groundwater contaminated with an organic halogen compound. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された土壌・地下水の浄化剤と有機ハロゲン化合物及び重金属からなる汚染物質で汚染された土壌又は有機ハロゲン化合物及び重金属からなる汚染物質で汚染された地下水とを混合接触させることを特徴とする有機ハロゲン化合物を含有する土壌・地下水の浄化処理方法。The soil contaminated with the soil or groundwater purifier contaminated with the organic halogen compound according to any one of claims 1 to 4, and the soil contaminated with the organic halogen compound and the heavy metal contaminant or the organic halogen compound and the heavy metal contaminant. A method for purifying soil and groundwater containing an organic halogen compound, comprising mixing and contacting groundwater contaminated with a substance.
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