JP4406090B2 - アスベストの分解処理剤及びアスベストの分解処理方法 - Google Patents
アスベストの分解処理剤及びアスベストの分解処理方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、アスベストの分解処理剤及びアスベストの分解処理方法に関するものである。
繊維状のアスベスト（石綿）は、耐久性、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などの特性に優れるとともに安価であることから建設資材として長年の間多用されてきている。
ところが、建設資材として多用された繊維体が飛散して人体内に吸引されると、健康を害するおそれがあることから、使用を禁止する対策が講じられている。
しかしながら、既に建設資材として多用されていることから、今後の使用を禁止するだけでなく、既設の繊維体の飛散を防止する必要があり、そのために、既設の繊維体の固定化技術が必要となる。
この繊維体の固定化技術は、既設の繊維体を継続して使用するために必要となるだけでなく、既設の繊維体を除去する際に繊維体の飛散を防止するためにも必要となる技術である。
しかしながら、従来のアスベストの処理方法は、大掛かりな設備を要し、高価な処理となっており、しかも、アスベストが含有された建設資材を構造物から剥離して廃材とする作業中に、繊維体が飛散してしまい、作業者や環境に害を及ぼすおそれがあった。
そこで、請求項１に係る本発明では、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤を提供するものである。
また、請求項２に係る本発明では、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤をアスベストを含有する被処理物に塗布又は含浸させることによって、被処理物に含有されるアスベストを分解することを特徴とするアスベストの分解処理方法を提供するものである。
また、請求項３に係る本発明では、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤を構造物の一部として使用されているアスベストを含有する被処理物に塗布又は含浸させることによって、被処理物に含有されるアスベストを分解し、その後、構造物から被処理物を除去することを特徴とするアスベストの分解処理方法を提供するものである。
また、請求項４に係る本発明では、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤を密閉容器内でアスベストを含有する被処理物に含浸させ、その後、容器内の温度を繰り返し上昇及び下降させることによって、被処理物に含有されるアスベストを分解することを特徴とするアスベストの分解処理方法を提供するものである。
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
すなわち、本発明では、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液の作用によってアスベストを分解して繊維質状から塊状に改質させることができる。
本発明に係るアスベストの分解処理剤は、アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするものであり、第１族又は第２族の金属体のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするものである。なお、本発明に係るアスベストの分解処理剤は、水酸化金属の水溶液又は水酸化金属の微粒子を含有する水溶液を添加してもよい。
ここで、第１族の金属体は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）のいずれかを指し、第２族の金属体は、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれかを指し、多硫化水溶液とは、硫化リチウム（Li2SX）、硫化ナトリウム（Na2SX）、硫化カリウム（K2SX）、硫化ルビジウム（Rb2SX）、硫化セシウム（Cs2SX）、硫化フランシウム（Fr2SX）、硫化ベリリウム（BeSX）、硫化マグネシウム（MgSX）、硫化カルシウム（CaSX）、硫化ストロンチウム（SrSX）、硫化バリウム（BaSX）、硫化ラジウム（RaSX）のｘ＝２〜12の水溶液を指し、水酸化金属とは、水酸化リチウム（Li2OH）、水酸化ナトリウム（Na2OH）、水酸化カリウム（K2OH）、水酸化ルビジウム（Rb2OH）、水酸化セシウム（Cs2OH）、水酸化フランシウム（Fr2OH）、水酸化ベリリウム（BeOH）、水酸化マグネシウム（MgOH）、水酸化カルシウム（CaOH）、水酸化ストロンチウム（SrOH）、水酸化バリウム（BaOH）、水酸化ラジウム（RaOH）を指す。
リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液（Sx（ｘ＝２〜１２））は、公知の化学反応を用いて生成することができる。
特に、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝６〜１２））を安定かつ安全に生成する方法としては、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄とを密閉容器内で蒸気の排出をすることなく98℃〜345℃の高圧下で撹拌混合しながら反応させることによって生成する方法がある。
たとえば、水酸化カルシウムと硫黄とを用いた場合には、消石灰と硫黄と水とを混合することによって生成でき、このとき、
Ca(OH)2→Ca++＋２OH -
Ca++＋S→CaS
の反応が起こる。
このCaSは、
２CaS＋４OH - →H2S＋Ca(OH)2＋S＋Ca＋O2
となる。
Ca(OH)2→Ca++＋２OH -
Ca++＋S→CaS
の反応が起こる。
このCaSは、
２CaS＋４OH - →H2S＋Ca(OH)2＋S＋Ca＋O2
となる。
ここで、従来の製法では、一部の硫化水素及び酸素が蒸気として大気に開放されていたが、本発明では、この反応を密閉容器内で行わせることで蒸気の排出をしないようにしている。
そのため、上記反応が正確に進んで、
H2S＋Ca(OH)2＋S＋Ca→Ca(HS)2＋Ca(OH)2
となる。
H2S＋Ca(OH)2＋S＋Ca→Ca(HS)2＋Ca(OH)2
となる。
また、CaSは、
２CaS＋２H2O→Ca(HS)2＋Ca(OH)2
となる。
２CaS＋２H2O→Ca(HS)2＋Ca(OH)2
となる。
さらに、CaSは、
CaS＋（ｘ−１）S→CaSx
となって、CaSx（ｘ＝６）が安定して生成される。
CaS＋（ｘ−１）S→CaSx
となって、CaSx（ｘ＝６）が安定して生成される。
これは、水酸化カルシウムを用いた場合に限られず、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物を用いた場合でも、Sx（ｘ＝６）を含有する処理剤を安定して生成できる。
特に、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄とを硫黄の粒子表面に付着したカリウム、マグネシウム、カルシウム、又はナトリウムを破砕し剥離させるように撹拌混合しながら反応させることによって多硫化物（但し、Sx（ｘ＝６））を主成分とする処理剤をより安定して生成することができる。
また、硫黄の溶解温度以上の温度で反応を行わせた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝８））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。
また、硫黄と熱水との混合液に、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物を所定量連続的に混入させた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝８〜１０））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。
また、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄と熱水との混合液に低温環境下（−２０℃〜０℃）で消石灰を混入させた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝６〜１２））を主成分とし、被処理物を固化することができるミルク状の処理剤を安定して生成することができる。
また、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄と熱水との混合液に低温環境下（−３０℃〜−２５℃）でカルシウムを混入させた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝８））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。
また、予め１００μ以下（好ましくは、５０μ以下）に粉砕した硫黄と、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物を粉体又はシルト状態で用いた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝１０〜１２））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。
また、分解処理剤は、廃棄物であるアルカリ灰を原料として生成することもできる。たとえば、アルカリ灰としてフライアッシュ（炭種;マッセルブルグ50％、ドレイトン50％の混焼により発生したもので、アルカリ度ＰＨ13.5）を用い、フライアッシュ20重量部、硫黄20重量部、水100重量部の配合比とし、まず、フライアッシュ20重量部と水100重量部を反応缶に入れ、上蓋を閉じ、混合機を作動させて10分程度混合する。
次に、安全弁を設定し上限反応圧力として排気圧を約10kg/cm2にセットし炉体冷却排水バルブ及び冷却バルブを開放するとともに冷却水入口バルブを開放して通水する。
次に、反応中の蒸発を抑えるために、エアーコンプレッサーによる加圧によって2.5kg/cm2程度の予圧をかける。
次に、バーナに点火して、圧力計と温度計とを確認し、混合しながら昇温する。この時に、圧力は10kg/cm2以下とし、温度計の表示が110℃に達してから、約30分間混合反応させる。
次に、バーナを停止し、圧力計が下降するまで放置し、安定したら排気弁により最終残圧を完全に排出し、大気圧と同化させる。
次に、混合機を停止させ、排出バルブを開放して、沈澱物及び液体を排出して、これらを回収する。
次に、回収物を冷却し、沈澱分離し薬液と沈澱物を得る。ここでは、薬液130重量部と沈澱物20重量部を得ることができた。
また、回収された薬液は、多硫化カルシウムを含有しており、液比重が1.2g/ccで黄緑色のpH10の液体であった。
また、原料とし焼却場飛灰ＰＨ13.5を用いたところ、多硫化カルシウムを含有した液比重が1.15g/ccの茶色のpH11の液体を得た。
このようにして生成した液体、さらには沈殿物の水溶液をアスベストの分解処理剤として用いることができる。
そして、上記アスベストの分解処理剤は、アスベストを含有する天井壁などの被処理物の表面に塗布したり、アスベストを含有する天井壁などの被処理物を含浸させたりすることによって、被処理物の内部に浸透し、被処理物に含有されるアスベストの分解を行うことができる。
たとえば、アスベストを使用した天井に上記アスベストの分解処理剤を塗布したところ、顕微鏡写真で見ると、塗布前には図１に示すように繊維状のアスベストが観察されたが、塗布後には図２に示すように繊維状のアスベストが全く観察されず、繊維質状のものが塊状に改質されていることが観察された。この場合には、アスベストを分解（改質）した後に天井材の除去作業を行えば、アスベストの飛散を防止することができる。
なお、柱や梁などの金属構造物の表面に付着したアスベストに対して、内部の金属構造物の表面に至る量の固化剤を塗布し又は含浸させた場合には、金属構造物の表面を酸化金属から硫化金属に変質させることができ、これにより金属構造物の防錆効果を得ることができる。
また、固化剤に界面活性剤を添加した後に被処理物に塗布し又は含浸させることによって、固定化処理時の固化剤の浸透性能を向上させることができる。
また、固化剤に水分を添加して比重を調整した後に被処理物に塗布し又は含浸させることによって、固化剤の浸透性や強度を調節することができる。たとえば、上記の多硫化カルシウムを含有した薬液の場合に、アスベストの分解処理後に除去する施工においては、強度よりも浸透性を重視して1.05g/cc〜1.1g/ccに調整し、通常の分解処理においては、1.1g/cc〜1.2g/ccに調整し、劣化の激しいアスベストの分解処理においては、強度を重視して1.2g/cc〜1.35g/ccに調整する。
また、水酸化金属の水溶液又は水酸化金属の微粒子を含有する水溶液は、アスベストの分解処理剤に添加した後に被処理物に塗布し又は含浸させてもよく、水酸化金属の水溶液又は水酸化金属の微粒子を含有する水溶液とアスベストの分解処理剤とを同時に被処理物に吹き付けることによって分解処理剤に添加しながら被処理物に塗布し又は含浸させるようにしてもよい。
また、分解処理剤に糊剤を添加した後又は添加しながら被処理物に塗布し又は含浸させることによって、分解処理剤の付着性能を向上させることができる。
また、分解処理剤を被処理物に塗布し又は含浸させた後に自然乾燥又は強制乾燥によって硫黄を結晶化させて被処理物の固定化を行うようにしてもよい。
この場合には、被処理物の内部及び表面に硫黄の結晶体が針状に成長し、強度を向上させることができる。
また、被処理物の表面に形成された固化剤の膜に乾燥によって線状の隙間が形成されても、この隙間から硫黄の結晶体が針状に成長し、隙間を閉塞することができ、これによっても強度を向上させることができる。さらに、塗料などで上塗りして針状の結晶体を潰すことによって隙間を完全に閉塞することができる。
また、アスベストを含有する被処理物に分解処理剤としての多硫化カルシウム（Sx（ｘ＝２〜１２））の水溶液を含浸させ、その後、多硫化カルシウム水溶液が２０重量％程度になるように半脱水して湿潤体とし、それを密閉容器（ポリエチレン製の厚さ0.15mmの袋）に入れ、その後、容器内の温度が繰り返し上昇及び下降するように直射日光が当る場所に自然放置することによっても、アスベストを分解することが観察された。
その結果を、図３に示す。図３に示す分解試験では、厚さ25mmのアスベスト建材１ｍ2に対して１Kgの分解処理剤が残留するようにしており、分解処理剤の比率を１６重量％としている。図３に示すように、初期のアスベストの含有率が２０％であったものが、７ヶ月後には半分以下に分解され、２年６ヶ月〜３年でほとんど全てが分解された。
このように、容器内の温度を繰り返し上昇及び下降するようにした場合には、温度上昇時に被処理物中の水分が蒸発し、その後、温度下降時に結露水として被処理物に浸透することになり、温度上昇時と温度下降時とで容器内部の雰囲気が異なり、酸化が優位的に進行する状態と還元が優位的に進行する状態とが交互に繰り返され、分解反応が促進されるものと考えられる。また、反応時の発熱によっても分解反応が促進されているものと考えられる。なお、容器内に酸素やオゾンを供給することによっても反応が促進されるものと考えられる。
なお、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液（Sx（ｘ＝２〜１２））を用いた場合も同様にアスベストの分解が観察された。
また、図３に示す分解試験では、最も分解が困難な白石綿（クリソタイル）を含有するアスベスト建材を用いているが、青石綿（クロシドライト）や茶石綿（アモサイト）などの他のアスベストを含有する建材であれば、白石綿よりも短期間で分解することができる。
Claims (4)
- リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤。
- リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤をアスベストを含有する被処理物に塗布又は含浸させることによって、被処理物に含有されるアスベストを分解することを特徴とするアスベストの分解処理方法。
- リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤を構造物の一部として使用されているアスベストを含有する被処理物に塗布又は含浸させることによって、被処理物に含有されるアスベストを分解し、その後、構造物から被処理物を除去することを特徴とするアスベストの分解処理方法。
- リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液を主成分とするアスベストの分解処理剤を密閉容器内でアスベストを含有する被処理物に含浸させ、その後、容器内の温度を繰り返し上昇及び下降させることによって、被処理物に含有されるアスベストを分解することを特徴とするアスベストの分解処理方法。
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