JP4325842B2 - 有害物質収着材及びそれを用いた環境浄化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質で汚染された水質や土壌などの環境浄化方法に関する。
なお、本明細書における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開昭４７−３１８９４号公報
【特許文献２】
特開昭４８−８３１１４号公報
【特許文献３】
特開昭４９−１６７１４号公報
【特許文献４】
特開平１１−２７７０４５号公報
【特許文献５】
特開２０００−２０２４２５号公報
【特許文献６】
特開平１０−４３７３２号公報
各種産業から排出される有害物質が地球環境を汚染していることが社会的な問題となっており、その排出対策及び環境浄化が求められている。有害物質としては、化学工場などで主に使用されている六価クロムをはじめとする水銀、鉛、ヒ素、セレン、及びカドミウムなどの有害重金属類、ドライクリーニングの溶剤、電子部品や金属製品の脱脂剤、冷媒などとして広く利用されているトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、フロン、及び塩化メチレン等の有機ハロゲン化合物（環境ホルモン）を挙げることができる。ところが、これら有害物質の取扱い管理が厳しく行われているにもかかわらず、不測の事故等により汚染された環境が数多く存在する。これらを放置することは、地下水への流出等による汚染の拡大を引起したり、動植物を経由して人体に蓄積された場合、多大な悪影響を及ぼすことが知られているため、環境保全上無害になるよう対策を講じる必要があった。そこで、汚染環境を浄化する方法が提案された。
【０００３】
有害重金属類の浄化方法としては、セメントを主成分とする固化材により固定化する方法や、水溶性の第一鉄塩により有害重金属を還元して不溶化する方法、カルシウムアルミノフェライト類を添加する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。しかし、セメント系固化材による方法は多量の固化材を必要とする上、浄化後の土壌が硬化しているため利用範囲が限定されるという課題があった。また水溶性の第一鉄塩は高価な上、初期の無害化には優れるものの、空気中の酸素と容易に反応して還元作用が失われるため、長期的な効果は期待できないという課題があった。また、カルシウムアルミノフェライト類は重金属低減効果が高いものの、土壌や水質中のアニオン、特に硫酸イオンの影響を受けて重金属の収着効果が低下する場合があった。
【０００４】
また有機ハロゲン化合物の浄化方法としては、有機塩素系化合物を分解可能な微生物、サッカロミセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ハンゼヌラ（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、及びカンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）等を含む液体を注入する方法（特許文献４）や汚染された土壌を真空抽出法により浄化する方法（特許文献５）、消石灰及び／又はカルシウムアルミネート類の粉末を汚染土壌と混合する方法（特許文献６）などが提案されている。しかしながら、いずれの方法も有機ハロゲン化合物の汚染土壌を完全に浄化することは難しく、一部は地下水を経由して飲料水汚染の原因となる恐れがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記したような課題を解決した、新たな有害物質収着材及びそれを用いた環境浄化方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は、重金属類や有機ハロゲン化合物なる有害物質に対する有害物質収着材に関する発明であって、カルシウムアルミノフェライトとトリアルカノールアミンとを含有し、両者の合計１００部中トリアルカノールアミンが０．１〜５部であることを特徴とする。
前記収着材において、カルシウムアルミノフェライトは非晶質であるのがよい。
また、第２の発明は、環境浄化方法に関する発明であって、上記した第１の発明の有害物質収着材を用いることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
【０００８】
本発明で使用するカルシウムアルミノフェライトとは、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｆｅ2Ｏ3系を総称するものであり、特に限定されるものではないが、一般的に、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡ、Ｆｅ2Ｏ3をＦとすると、Ｃ4ＡＦやＣ6Ａ2Ｆなどの化合物がよく知られている。ＣａＯを含む原料とＡｌ2Ｏ3を含む原料とＦｅ2Ｏ3を含む原料を混合して、キルンや電気炉で熱処理をして得られる水和活性を有する物質である。
【０００９】
カルシウムアルミノフェライトの鉱物形態は、結晶質、非晶質のいずれであっても良い。ただし、非晶質の方が有機ハロゲン化合物の浄化効果がより大きいため、ガラス化率は５０重量％以上が好ましく、７５重量％以上がより好ましい。ガラス化率の測定方法は、カルシウムアルミノフェライトを１，０００℃で２時間加熱後、５℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ0を求める。一方、加熱しないサンプルも同様に粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを求める。以上の値を、Ｘ（重量％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ。）の式を用いてガラス化率Ｘを求めた。
【００１０】
本発明におけるカルシウムアルミノフェライトの組成は特に限定されないが、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3がそれぞれ質量比で３０〜６０％、５〜３０％、１〜５０％であることが好ましく、４０〜６０％、１０〜３０％、１０〜４０％であることがより好ましい。ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3が前記範囲外では有害物質の収着効果が低下することがある。
【００１１】
カルシウムアルミノフェライトの粒度は特に限定されるものではないが、ブレーン比表面積で２０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。２０００ｃｍ2／ｇ未満では有害物質の収着効果が低下する場合がある。
【００１２】
本発明で使用するアルカノールアミンは、１価〜４価アミンのいずれでもよく、特に限定されるものではないが、中でも、トリアルカノールアミンが好ましい。その具体例としては、例えば、トリエタノールアミン、トリ（２−ヒドロキシプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）−アミン、トリ（２−ヒドロキシブチル）アミン、１−（ビス−２−ヒドロキシプロピルアミノ）−２−プロピルマレイン酸エステル、１−（ビスヒドロキシェチル）アミノ−２−ヒドロキシ−プロピルスルホン酸、１−（ビス−２−ヒドロキシプロピル）アミノプロピオン酸ナトリウム、１−（ビスヒドロキシエテル）アミノプロピオン酸ナトリウム等が挙げられる。なお、本発明には、前述のアルカノールアミンやそのナトリウム塩のほかに、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アンモニウム塩等も利用可能である。
【００１３】
これらアルカノールアミンの添加方法は特に限定されるものではなく、施工時にカルシウムアルミノフェライトと共に水質及び土壌に混合しても良いし、カルシウムアルミノフェライトの粉砕時に粉砕助剤として添加しても良い。
【００１４】
カルシウムアルミノフェライトとアルカノールアミンの混合割合は特に限定されるものではないが、通常、両者の合計１００部中アルカノールアミンが０．０１〜５部の範囲で使用することが好ましく、０．１〜２部がより好ましい。０．０１部未満では有害物質の収着効果が充分でなく、５部を超えて使用してもその効果は向上せず経済性の面からも好ましくない。
【００１５】
本発明でいう有害物質とは、クロム、鉛、カドミウム、ニッケル、水銀、ヒ素、セレン、モリブデンなどの重金属類や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、フロン、及び塩化メチレン等の有機ハロゲン化合物（いわゆる環境ホルモン）を対象とする。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００１７】
実施例１
ヒ素標準溶液及び硫酸ナトリウムを用いヒ素濃度５０ｍｇ／ｌ、硫酸イオン濃度 ５０００ｍｇ／ｌの汚染水を調製した。ヒ素は有害物質、硫酸イオンは土壌中に存在する収着阻害イオンに相当する。
一方、各種カルシウムアルミノフェライト９９部とトリ（２−ヒドロキシプロピル）アミン１部からなる有害物質収着材を調製した。これら有害物質収着材２ｇを汚染水５０ｍｌに配合し、５分間振とう後固液分離し、溶液中のヒ素残存濃度を測定した。なお、カルシウムアルミノフェライトの粉末度はいずれもブレーン比表面積４０００ｃｍ2／ｇとした。
【００１８】
＜使用材料＞
カルシウムアルミノフェライトａ：Ｃ4ＡＦ組成、合成品
カルシウムアルミノフェライトｂ：Ｃ6Ａ2Ｆ組成、合成品
カルシウムアルミノフェライトｃ：Ｃ4ＡＦ組成（非晶質）、合成品
トリ（２−ヒドロキシプロピル）アミン：市販品、グレースケミカルズ社製
「ＣＢＡ」
硫酸ナトリウム：市販品、関東化学社製、特級品
ヒ素：市販品、関東化学社製、ヒ素標準溶液、１０００ｍｇ／ｌ
【００１９】
＜測定方法＞
ヒ素濃度：溶液中のヒ素濃度をＩＣＰ発光分光分析法によって測定した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
実施例２
カルシウムアルミノフェライトｃの粉末度を表２に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
実施例３
カルシウムアルミノフェライトとトリ（２−ヒドロキシプロピル）アミンの混合割合を表３に示すように変化させたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００２４】
【表３】
【００２５】
実施例４
有害物質の種類を表４に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００２６】
＜使用材料＞
六価クロム：市販品、関東化学社製、六価クロム標準溶液、１０００ｍｇ／ｌ
セレン：市販品、関東化学社製、セレン標準溶液１０００ｍｇ／ｌ
モリブデン：市販品、関東化学社製、モリブデン標準溶液１０００ｍｇ／ｌ
トリクロロエチレン：和光純薬社製、試薬１級
【００２７】
＜測定方法＞
六価クロム量：ＪＩＳＫ０１０２に準拠して行った。
セレン量、モリブデン量：ＩＣＰ発光分光分析法によって測定した。
トリクロロエチレン量：日本工業規格Ｋ０１２５の５．１、５．２、５．３．１、５．４．１、又は５．５に定める方法に準拠した。
【００２８】
【表４】
【００２９】
【発明の効果】
本発明の有害物質収着材を用いることにより、土壌や水質中の六価クロム、水銀、鉛、ヒ素、セレン、及びカドミウムなどの有害金属を収着することができる。また、本発明の有害物質収着材は土壌や水質中のアニオン、特に硫酸イオン等の妨害性物質の影響を受けることなく有害物を収着することが可能であるという特徴を有するため、硫酸イオン等り妨害性物質を含む土壌や水質の浄化に適する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質で汚染された水質や土壌などの環境浄化方法に関する。
なお、本明細書における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開昭４７−３１８９４号公報
【特許文献２】
特開昭４８−８３１１４号公報
【特許文献３】
特開昭４９−１６７１４号公報
【特許文献４】
特開平１１−２７７０４５号公報
【特許文献５】
特開２０００−２０２４２５号公報
【特許文献６】
特開平１０−４３７３２号公報
各種産業から排出される有害物質が地球環境を汚染していることが社会的な問題となっており、その排出対策及び環境浄化が求められている。有害物質としては、化学工場などで主に使用されている六価クロムをはじめとする水銀、鉛、ヒ素、セレン、及びカドミウムなどの有害重金属類、ドライクリーニングの溶剤、電子部品や金属製品の脱脂剤、冷媒などとして広く利用されているトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、フロン、及び塩化メチレン等の有機ハロゲン化合物（環境ホルモン）を挙げることができる。ところが、これら有害物質の取扱い管理が厳しく行われているにもかかわらず、不測の事故等により汚染された環境が数多く存在する。これらを放置することは、地下水への流出等による汚染の拡大を引起したり、動植物を経由して人体に蓄積された場合、多大な悪影響を及ぼすことが知られているため、環境保全上無害になるよう対策を講じる必要があった。そこで、汚染環境を浄化する方法が提案された。
【０００３】
有害重金属類の浄化方法としては、セメントを主成分とする固化材により固定化する方法や、水溶性の第一鉄塩により有害重金属を還元して不溶化する方法、カルシウムアルミノフェライト類を添加する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。しかし、セメント系固化材による方法は多量の固化材を必要とする上、浄化後の土壌が硬化しているため利用範囲が限定されるという課題があった。また水溶性の第一鉄塩は高価な上、初期の無害化には優れるものの、空気中の酸素と容易に反応して還元作用が失われるため、長期的な効果は期待できないという課題があった。また、カルシウムアルミノフェライト類は重金属低減効果が高いものの、土壌や水質中のアニオン、特に硫酸イオンの影響を受けて重金属の収着効果が低下する場合があった。
【０００４】
また有機ハロゲン化合物の浄化方法としては、有機塩素系化合物を分解可能な微生物、サッカロミセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ハンゼヌラ（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、及びカンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）等を含む液体を注入する方法（特許文献４）や汚染された土壌を真空抽出法により浄化する方法（特許文献５）、消石灰及び／又はカルシウムアルミネート類の粉末を汚染土壌と混合する方法（特許文献６）などが提案されている。しかしながら、いずれの方法も有機ハロゲン化合物の汚染土壌を完全に浄化することは難しく、一部は地下水を経由して飲料水汚染の原因となる恐れがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記したような課題を解決した、新たな有害物質収着材及びそれを用いた環境浄化方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は、重金属類や有機ハロゲン化合物なる有害物質に対する有害物質収着材に関する発明であって、カルシウムアルミノフェライトとトリアルカノールアミンとを含有し、両者の合計１００部中トリアルカノールアミンが０．１〜５部であることを特徴とする。
前記収着材において、カルシウムアルミノフェライトは非晶質であるのがよい。
また、第２の発明は、環境浄化方法に関する発明であって、上記した第１の発明の有害物質収着材を用いることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
【０００８】
本発明で使用するカルシウムアルミノフェライトとは、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｆｅ2Ｏ3系を総称するものであり、特に限定されるものではないが、一般的に、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡ、Ｆｅ2Ｏ3をＦとすると、Ｃ4ＡＦやＣ6Ａ2Ｆなどの化合物がよく知られている。ＣａＯを含む原料とＡｌ2Ｏ3を含む原料とＦｅ2Ｏ3を含む原料を混合して、キルンや電気炉で熱処理をして得られる水和活性を有する物質である。
【０００９】
カルシウムアルミノフェライトの鉱物形態は、結晶質、非晶質のいずれであっても良い。ただし、非晶質の方が有機ハロゲン化合物の浄化効果がより大きいため、ガラス化率は５０重量％以上が好ましく、７５重量％以上がより好ましい。ガラス化率の測定方法は、カルシウムアルミノフェライトを１，０００℃で２時間加熱後、５℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ0を求める。一方、加熱しないサンプルも同様に粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを求める。以上の値を、Ｘ（重量％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ。）の式を用いてガラス化率Ｘを求めた。
【００１０】
本発明におけるカルシウムアルミノフェライトの組成は特に限定されないが、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3がそれぞれ質量比で３０〜６０％、５〜３０％、１〜５０％であることが好ましく、４０〜６０％、１０〜３０％、１０〜４０％であることがより好ましい。ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3が前記範囲外では有害物質の収着効果が低下することがある。
【００１１】
カルシウムアルミノフェライトの粒度は特に限定されるものではないが、ブレーン比表面積で２０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。２０００ｃｍ2／ｇ未満では有害物質の収着効果が低下する場合がある。
【００１２】
本発明で使用するアルカノールアミンは、１価〜４価アミンのいずれでもよく、特に限定されるものではないが、中でも、トリアルカノールアミンが好ましい。その具体例としては、例えば、トリエタノールアミン、トリ（２−ヒドロキシプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）−アミン、トリ（２−ヒドロキシブチル）アミン、１−（ビス−２−ヒドロキシプロピルアミノ）−２−プロピルマレイン酸エステル、１−（ビスヒドロキシェチル）アミノ−２−ヒドロキシ−プロピルスルホン酸、１−（ビス−２−ヒドロキシプロピル）アミノプロピオン酸ナトリウム、１−（ビスヒドロキシエテル）アミノプロピオン酸ナトリウム等が挙げられる。なお、本発明には、前述のアルカノールアミンやそのナトリウム塩のほかに、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アンモニウム塩等も利用可能である。
【００１３】
これらアルカノールアミンの添加方法は特に限定されるものではなく、施工時にカルシウムアルミノフェライトと共に水質及び土壌に混合しても良いし、カルシウムアルミノフェライトの粉砕時に粉砕助剤として添加しても良い。
【００１４】
カルシウムアルミノフェライトとアルカノールアミンの混合割合は特に限定されるものではないが、通常、両者の合計１００部中アルカノールアミンが０．０１〜５部の範囲で使用することが好ましく、０．１〜２部がより好ましい。０．０１部未満では有害物質の収着効果が充分でなく、５部を超えて使用してもその効果は向上せず経済性の面からも好ましくない。
【００１５】
本発明でいう有害物質とは、クロム、鉛、カドミウム、ニッケル、水銀、ヒ素、セレン、モリブデンなどの重金属類や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、フロン、及び塩化メチレン等の有機ハロゲン化合物（いわゆる環境ホルモン）を対象とする。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００１７】
実施例１
ヒ素標準溶液及び硫酸ナトリウムを用いヒ素濃度５０ｍｇ／ｌ、硫酸イオン濃度 ５０００ｍｇ／ｌの汚染水を調製した。ヒ素は有害物質、硫酸イオンは土壌中に存在する収着阻害イオンに相当する。
一方、各種カルシウムアルミノフェライト９９部とトリ（２−ヒドロキシプロピル）アミン１部からなる有害物質収着材を調製した。これら有害物質収着材２ｇを汚染水５０ｍｌに配合し、５分間振とう後固液分離し、溶液中のヒ素残存濃度を測定した。なお、カルシウムアルミノフェライトの粉末度はいずれもブレーン比表面積４０００ｃｍ2／ｇとした。
【００１８】
＜使用材料＞
カルシウムアルミノフェライトａ：Ｃ4ＡＦ組成、合成品
カルシウムアルミノフェライトｂ：Ｃ6Ａ2Ｆ組成、合成品
カルシウムアルミノフェライトｃ：Ｃ4ＡＦ組成（非晶質）、合成品
トリ（２−ヒドロキシプロピル）アミン：市販品、グレースケミカルズ社製
「ＣＢＡ」
硫酸ナトリウム：市販品、関東化学社製、特級品
ヒ素：市販品、関東化学社製、ヒ素標準溶液、１０００ｍｇ／ｌ
【００１９】
＜測定方法＞
ヒ素濃度：溶液中のヒ素濃度をＩＣＰ発光分光分析法によって測定した。
【００２０】
【表１】
実施例２
カルシウムアルミノフェライトｃの粉末度を表２に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
実施例３
カルシウムアルミノフェライトとトリ（２−ヒドロキシプロピル）アミンの混合割合を表３に示すように変化させたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００２４】
【表３】
実施例４
有害物質の種類を表４に示すように変化させたこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００２６】
＜使用材料＞
六価クロム：市販品、関東化学社製、六価クロム標準溶液、１０００ｍｇ／ｌ
セレン：市販品、関東化学社製、セレン標準溶液１０００ｍｇ／ｌ
モリブデン：市販品、関東化学社製、モリブデン標準溶液１０００ｍｇ／ｌ
トリクロロエチレン：和光純薬社製、試薬１級
【００２７】
＜測定方法＞
六価クロム量：ＪＩＳＫ０１０２に準拠して行った。
セレン量、モリブデン量：ＩＣＰ発光分光分析法によって測定した。
トリクロロエチレン量：日本工業規格Ｋ０１２５の５．１、５．２、５．３．１、５．４．１、又は５．５に定める方法に準拠した。
【００２８】
【表４】
【発明の効果】
本発明の有害物質収着材を用いることにより、土壌や水質中の六価クロム、水銀、鉛、ヒ素、セレン、及びカドミウムなどの有害金属を収着することができる。また、本発明の有害物質収着材は土壌や水質中のアニオン、特に硫酸イオン等の妨害性物質の影響を受けることなく有害物を収着することが可能であるという特徴を有するため、硫酸イオン等り妨害性物質を含む土壌や水質の浄化に適する。
Claims (3)
- カルシウムアルミノフェライトとトリアルカノールアミンとを含有し、両者の合計１００部中トリアルカノールアミンが０．１〜５部であることを特徴とする重金属類や有機ハロゲン化合物なる有害物質に対する有害物質収着材。
- 前記カルシウムアルミノフェライトが、非晶質であることを特徴とする請求項１記載の重金属類や有機ハロゲン化合物なる有害物質に対する有害物質収着材。
- 請求項１又は２記載の有害物質収着材を用いることを特徴とする環境浄化方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003127830A JP4325842B2 (ja) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | 有害物質収着材及びそれを用いた環境浄化方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2003127830A JP4325842B2 (ja) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | 有害物質収着材及びそれを用いた環境浄化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004330044A JP2004330044A (ja) | 2004-11-25 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP5068958B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2012-11-07 | 電気化学工業株式会社 | ヒドロゲル組成物およびそれを用いた地盤改良方法 |
| CN103979630A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-13 | 南京理工大学 | 一种铁氧体的用途 |
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2003
- 2003-05-06 JP JP2003127830A patent/JP4325842B2/ja not_active Expired - Fee Related
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