JP4503420B2 - 環境汚染有機化合物の無害化処理法及びそのための装置 - Google Patents
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Description
本発明(A)は、環境汚染有機化合物、すなわち揮発性有機化合物及び低揮発性有機塩素化合物を含む水溶液中に塩基性金属塩からなる触媒物質を添加してから超音波を照射す
ることにより、環境汚染有機化合物を高効率で除去することを基本的特徴とする。また、
本発明(B)は、環境汚染有機化合物を含む水溶液を、塩基性金属塩からなる触媒物質に通しながら、超音波を照射することにより、環境汚染有機化合物を高効率で除去することを基本的特徴とする。環境汚染有機化合物を含む水溶液としては、廃棄物の最終処分施設や産業廃棄物埋立地その他の土壌からの浸出水、下水道の放流水、汚染地下水、工場排水、その他各種あるが、本発明はそれらのいずれに対しても適用することができる。
本発明(C)は、ゴミ焼却灰、石炭フライアッシュ、製紙スラッジ焼却灰、活性汚泥焼却灰等の無機系廃棄物を原料とするゼオライトの水熱合成用水性スラリーに超音波を照射することにより、ゼオライトを合成しながら、それら無機系廃棄物中の環境汚染有機化合物を無害化することを特徴とする。また、本発明(D)は、それらの無機系廃棄物を原料とするゼオライト合成用水性スラリーから水熱合成によりゼオライトを合成するに際して、生成途中のゼオライトを含む該スラリーに超音波を照射しながら環境汚染有機化合物を含む排ガスを吹き込むことで環境汚染有機化合物を無害化除去することを特徴とする。
表2に示す全22種の各種VOCを混合して水に添加し、それら各標準物質(=各VOCすなわち各揮発性有機化合物)の濃度を7ng/mLとした水溶液(=標準液)を得た。得られた水溶液の10mLを気密性を有するバイアル瓶(ガラス製)に採り、その中にHAPを0.05g/10mL(約0.5wt%)を加えてキャップをした。次いで、卓上型超音波洗浄器内に水を充填し、その中にバイアル瓶を浸して45分間だけ超音波(周波数40kHz)を照射した。その後、超音波洗浄器を開封してバイアル瓶に内部標準物質(1−フロロ−4−ブロモベンゼン)の1(μ1)を加えて密栓し、GC/MSにより残存VOC濃度を分析した。なお、内部標準物質は、JIS K0125で規定された、VOCの定量分析で検量線作成のために加えられる物質であり、それ自体は変化しない。
表3に示す全22種の各種VOCを水に混合して添加し、それら各標準物質(=各VOCすなわち各揮発性有機化合物)の濃度を7ng/mLから100ng/mLに変えて、各標準液の10mLを気密性を有するバイアル瓶に採り、以下実施例1と同一の操作により各標準液中の残存VOC濃度をGC/MSにより分析した。こうして、本発明の効果を確認するため、(1)HAP添加のみ(超音波処理なし)、(2)超音波による単独処理、(3)超音波処理+HAP添加処理(=本発明の実施例)、(4)超音波処理+消石灰添加処理について同様の実験を実施した。このうち(1)、(2)、(4)が比較例に相当している。
超音波処理の照射時間の影響をみるために、実施例1と同様、表4に示す全22種の各種VOCを混合して水に添加し、それら各標準物質(=各VOCすなわち各揮発性有機化合物)の濃度を100ng/mLとし、各標準液の10mLを気密性を有するバイアル瓶に採り、その中にHAPの0.05g/10mL(約0.5wt%)を加えてキャップをし、卓上型超音波洗浄器内に水を充填してバイアル瓶を浸してから、照射時間を実施例2での45分から60分に延長して、超音波(40kHz)を照射した。その後は、実施例1と同一の操作により、各標準液中の残存VOC濃度をGC/MSにより分析した。本実験の効果を確認するためと、他の酸化・還元剤の効果をみるために、過酸化水素(H2O2、含有量30wt%、1mL/10mL)を用いた実験も実施した。こうして、(1)HAP添加のみ(超音波処理なし)、(2)過酸化水素による単独処理、(3)超音波処理+過酸化水素処理、(4)超音波処理+HAP添加処理(=上記実験、本発明の実施例)について同様の実験を実施した。このうち(1)〜(3)が比較例に相当している。
実試料として3次処理後の下水道排水中に残存するVOCについて同様の除去処理実験を行った。下水道排水中に含まれるVOCはクロロホルム、ブロモジクロロメタン、ジブロモジクロロメタン、ブロモホルムである。この実試料の10mLを気密性を有するバイアル瓶に採り、これにHAPの0.05g/10mL(約0.5wt%)を加えてキャップをし、卓上型超音波洗浄器内に水を充填して、これにバイアル瓶を浸し、45分間、超音波(40kHz)を照射した。その後、超音波洗浄器を開封して内部標準物質(1−フロロ−4−ブロモベンゼン)の1(μ1)を加えて密栓し、GC/MSにより残存VOC濃度を分析した。また、比較例として、この実試料にHAPを加えず超音波照射のみによる処理実験を同様にして行った。
実試料として製紙工場排水中に残存する高濃度VOCについて実施例1と同様の除去処理実験を実施した。製紙工場排水中に含まれるVOCはジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、1,1,2−トリクロロエチレンの4種である。この実試料の原液10mLを気密性を有するバイアル瓶に採り、以下、実施例1と同一の操作により製紙工場排水中の各物質の残存VOC濃度をGC/MSで分析した。表6はその結果である。実試料すなわち原液中には上記4種以外は含まれず、表6中3〜6として例示すように濃度0.0mg/Lであるので、全標準物質22種のうち14種のVOCの記載は省略している。また、表6中の排水基準値は環境庁告示第64号に準じている。
低結晶性のHAPは、カルシウム塩とリン酸塩の水溶液、あるいは骨灰の塩酸溶液などの原料を用いて、pH調整などによる生成条件を制御することにより、アモルファス状のHAPを析出させ、それら析出物の洗浄、熟成を行い、乾燥、焼成する方法や凍結、乾燥を行う方法などの種々の方法で合成することができる。
本実施例では、触媒物質として以下のようにして得たアモルファス状の牛骨HAPを用いた。牛骨を焼成し、その焼成牛骨を塩酸に溶解し、その後メンブランフィルターで精密ろ過を行い、ろ液を徐々にアンモニア水に滴下することでアルカリ性を維持したHAPの前駆体を析出させた。次に、この前駆体について水洗、熟成を繰り返した後、さらに乾燥してアモルファス状の牛骨HAPを得た。
2 超音波発振器
3 水
4 ゼオライト等の触媒物質容器
5 循環槽
6 原水注入管
7 空気抜き弁
8、9、11、13 配管
10 コントローラシリンジポンプ
12 浄水槽
14 架台
15 操作盤
Claims (14)
- 環境汚染有機化合物の無害化処理法であって、環境汚染有機化合物を含む水溶液に、ヒドロキシアパタイトからなる触媒物質を添加して、超音波を照射することにより、環境汚染有機化合物を高効率で除去することを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理法。
- 環境汚染有機化合物の無害化処理法であって、環境汚染有機化合物を含む水溶液を、ヒドロキシアパタイトからなる触媒物質に通しながら、超音波を照射することにより、環境汚染有機化合物を高効率で除去することを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理法。
- 請求項1または2に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理法において、前記ヒドロキシアパタイトからなる触媒物質が、非晶質ないし結晶化度が90%以下である低結晶性のヒドロキシアパタイトからなる触媒物質であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理法において、前記水溶液に含まれる環境汚染有機化合物が、揮発性有機化合物及び低揮発性有機塩素化合物のうちの少なくとも一種の環境汚染有機化合物であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理法。
- 請求項4に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理法において、前記低揮発性有機塩素化合物が、DDT、PCBまたはダイオキシン類からなる低揮発性有機塩素化合物であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理法において、前記環境汚染有機化合物を含む水溶液が、環境汚染有機化合物を含む地下水、環境汚染有機化合物を含む土壌や焼却によるゴミの最終処分施設や産業廃棄物埋立地からの浸出水、または、環境汚染有機化合物を含む土壌やフライアッシュの洗浄水であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理法において、前記超音波が20〜100kHzの範囲の低周波数領域の超音波であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理法。
- 環境汚染有機化合物の無害化処理装置であって、反応槽と、該反応槽に超音波発振器を配置してなり、該反応槽内に導入した環境汚染有機化合物を含む水溶液に、ヒドロキシアパタイトからなる触媒物質を添加してから超音波を照射することにより、環境汚染有機化合物を高効率で除去するようにしてなることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理装置。
- 環境汚染有機化合物の無害化処理装置であって、反応槽と、該反応槽に超音波発振器を配置するとともに、ヒドロキシアパタイトからなる触媒物質を充填してなり、該反応槽内に環境汚染有機化合物を含む水溶液を流通させながら、超音波を照射することにより、環境汚染有機化合物を高効率で除去するようにしてなることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理装置。
- 請求項8または9に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理装置において、前記ヒドロキシアパタイトからなる触媒物質が、非晶質ないし結晶化度が90%以下である低結晶性のヒドロキシアパタイトからなる触媒物質であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理装置。
- 請求項8〜10のいずれか1項に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理装置において、前記水溶液に含まれる環境汚染有機化合物が、揮発性有機化合物及び低揮発性有機塩素化合物のうちの少なくとも一種の環境汚染有機化合物であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理装置。
- 請求項11に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理装置において、前記低揮発性有機塩素化合物が、DDT、PCBまたはダイオキシン類からなる低揮発性有機塩素化合物であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理装置。
- 請求項8〜12のいずれか1項に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理装置において、前記環境汚染有機化合物を含む水溶液が、環境汚染有機化合物を含む地下水、環境汚染有機化合物を含む土壌や焼却によるゴミの最終処分施設や産業廃棄物埋立地からの浸出水、または、環境汚染有機化合物を含む土壌やフライアッシュの洗浄水であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理装置。
- 請求項8〜13のいずれか1項に記載の環境汚染有機化合物の無害化処理装置において、前記超音波が20〜100kHzの範囲の低周波数領域の超音波であることを特徴とする環境汚染有機化合物の無害化処理装置。
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