JP4609660B2 - Adsorbent - Google Patents

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Description

本発明は、溶液中の有害な重金属イオンを吸着する環境浄化用の組成物である。具体的には、ヒ素、セレン、クロム、鉛などを含む有害な重金属イオンを吸着するものである。   The present invention is an environmental purification composition that adsorbs harmful heavy metal ions in a solution. Specifically, it adsorbs harmful heavy metal ions including arsenic, selenium, chromium, lead and the like.

近年、水系および土壌中の有害重金属イオンを除去する環境技術が数多く提案されているが、ごく微量存在する重金属イオンなどを環境に負荷を与えずに、経済的で効率的に吸着・除去できる材料は現在のところ知られていない。   In recent years, many environmental technologies have been proposed to remove harmful heavy metal ions in water systems and soils, but materials that can be adsorbed and removed economically and efficiently without placing a heavy load on the environment. Is currently unknown.

従来、水溶液中の重金属イオン等の除去には、生物学的な方法、物理化学的な方法、凝集法、晶析法などが行われているが、操作の簡便性からは物理化学的な手法の一つである吸着・イオン交換法が有利である。従来、吸着・イオン交換法として、キレート樹脂・キレート繊維又はイオン交換樹脂や水酸化セリウム、ジルコニウムフェライト等を用いることが知られている。   Conventionally, biological methods, physicochemical methods, agglomeration methods, crystallization methods, etc. have been used to remove heavy metal ions, etc. in aqueous solutions. Of these, the adsorption / ion exchange method is advantageous. Conventionally, as an adsorption / ion exchange method, it is known to use a chelate resin, a chelate fiber, an ion exchange resin, cerium hydroxide, zirconium ferrite, or the like.

しかしながら、イオン交換樹脂やキレート樹脂・キレート繊維、水酸化セリウム、ジルコニウムフェライトなどは、効率的に重金属イオンを吸着・除去できる場合があるが、高価であり環境中で大量に使用することは困難であった。またイオン交換樹脂やキレート樹脂・キレート繊維、などは、選択的に重金属イオンを吸着除去するが、自然に分解するものではなく、環境中に放出された場合、環境負荷を与える恐れがある。   However, ion exchange resins, chelate resins / chelate fibers, cerium hydroxide, zirconium ferrite, etc. may be able to adsorb and remove heavy metal ions efficiently, but they are expensive and difficult to use in large quantities in the environment. there were. In addition, ion exchange resins, chelate resins / chelate fibers, etc. selectively adsorb and remove heavy metal ions, but they do not decompose naturally, and if they are released into the environment, there is a risk of environmental impact.

また、水酸化セリウム、ジルコニウムフェライトについても、希土類元素や高価な金属を使用しており高コストであることから環境中で大量に使用することは困難であった。   Also, cerium hydroxide and zirconium ferrite are rarely used because they use rare earth elements and expensive metals and are expensive.

従来、水中の重金属イオンの吸着剤として、磁性含水酸化鉄粒子やチタン、ジルコニウムの含水亜鉄酸塩をもちいるもの(特許文献1、2、3)、水酸化鉄中に酸化鉄および含水酸化鉄などを埋め込んだ塊上の吸着体(特許文献4、5、6)等が知られている。   Conventionally, as an adsorbent for heavy metal ions in water, those using magnetic hydrous iron oxide particles, hydrous ferrite of titanium and zirconium (Patent Documents 1, 2, and 3), iron oxide and hydrous oxide in iron hydroxide Adsorbents (Patent Documents 4, 5, and 6) on a lump in which iron or the like is embedded are known.

特開昭55−13153号公報JP-A-55-13153 特開昭56−118734号公報Japanese Patent Laid-Open No. 56-118734 特開昭57−50543号公報JP-A-57-50543 特表2004−509750号公報Special table 2004-509750 gazette 特表2004−509751号公報JP-T-2004-509751 特表2004−509752号公報JP-T-2004-509752

重金属イオンを吸着するものであり、殊に、低濃度であっても効率よくヒ素、セレン、クロム等を含む有害イオンを環境に大きな負荷を与えずに、吸着除去できる汎用性の高い吸着剤は未だに提供されていない。   Adsorbs heavy metal ions, and in particular, a highly versatile adsorbent that can adsorb and remove harmful ions including arsenic, selenium, chromium, etc. efficiently even at low concentrations without giving a large load to the environment. Not yet provided.

即ち、前出特許文献1乃至6には、各種鉄化合物を用いて重金属イオンなどを吸着することが記載されているが、重金属イオンを除去する十分な効果が認められるとは言い難いものや、環境負荷が軽微で経済的に重金属イオンなどを十分に低減できるとは言い難いものである。   That is, in the aforementioned Patent Documents 1 to 6, it is described that heavy metal ions and the like are adsorbed using various iron compounds, but it is difficult to say that a sufficient effect of removing heavy metal ions is recognized, It is hard to say that environmental impact is light and heavy metal ions can be sufficiently reduced economically.

前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。   The technical problem can be achieved by the present invention as follows.

即ち、本発明は、重金属イオンを吸着する吸着剤であって、前記吸着剤は炭素を0.1〜2.0wt%含有する含水酸化鉄粒子であることを特徴とする吸着剤である(本発明1)。   That is, the present invention is an adsorbent that adsorbs heavy metal ions, characterized in that the adsorbent is hydrous iron oxide particles containing 0.1 to 2.0 wt% of carbon. Invention 1).

また、本発明は、含水酸化鉄粒子がα−FeO(OH)及び/又はγ−FeO(OH)であることを特徴とする前記吸着剤である(本発明2)。   The present invention is also the adsorbent characterized in that the hydrous iron oxide particles are α-FeO (OH) and / or γ-FeO (OH) (Invention 2).

また、本発明は、鉄原料と、アルカリ原料として炭酸アルカリ水溶液又は炭酸アルカリ・水酸化アルカリ混合水溶液とを用いて反応溶液のpHが6.0〜10.0の領域で合成した含水酸化鉄粒子であることを特徴とする前記吸着剤である(本発明3)。   The present invention also provides hydrous iron oxide particles synthesized in the region where the pH of the reaction solution is 6.0 to 10.0 using an iron raw material and an alkali carbonate aqueous solution or an alkali carbonate / alkali hydroxide mixed aqueous solution as an alkali raw material. It is the said adsorbent characterized by being (Invention 3).

また、本発明は、含水酸化鉄粒子がチタン、ジルコニウム、ハフニウム、セリウムから選ばれる1種又は2種以上の元素を含有することを特徴とする前記いずれかの吸着剤である(本発明4)。   Further, the present invention is any one of the above adsorbents characterized in that the hydrous iron oxide particles contain one or more elements selected from titanium, zirconium, hafnium, and cerium (Invention 4). .

また、本発明は、重金属イオンが、ヒ素、セレン又はクロムから選ばれる1種以上の重金属を含むイオンであることを特徴とする前記いずれかの吸着剤である(本発明5)。   The present invention is also the adsorbent according to any one of the above, wherein the heavy metal ion is an ion containing one or more heavy metals selected from arsenic, selenium or chromium (Invention 5).

本発明に係る吸着剤は、広い濃度範囲のヒ素、セレン、クロム、鉛等からなる重金属イオン等の有害イオンを吸着・捕捉できるので、飲料水、排水、地下水における処理剤・有害イオン吸着剤として好適である。更に、重金属イオンが共存した飲料水や排水、地下水の処理剤・吸着剤としても、本発明に係る吸着剤は有効である。
さらに、本発明に係る吸着剤は無毒であり、且つ、経済的に大量生産できるものなので、地下水の重金属汚染を浄化するために設置される大規模な土壌浄化壁などに含有させて使用することも可能である。
また、本発明に係る吸着剤は、複雑な処理工程を必要としないので、簡便な処理方法に用いる吸着剤として好適である。
Since the adsorbent according to the present invention can adsorb and capture harmful ions such as heavy metal ions composed of arsenic, selenium, chromium, lead, etc. in a wide concentration range, it can be used as a treatment agent or harmful ion adsorbent in drinking water, waste water, or groundwater Is preferred. Furthermore, the adsorbent according to the present invention is also effective as a treatment / adsorbent for drinking water, drainage, and groundwater in which heavy metal ions coexist.
Furthermore, since the adsorbent according to the present invention is non-toxic and can be mass-produced economically, it should be used in a large-scale soil purification wall installed to purify heavy metal contamination of groundwater. Is also possible.
Moreover, since the adsorbent according to the present invention does not require a complicated processing step, it is suitable as an adsorbent used in a simple processing method.

さらに、本発明に係る吸着剤は無害な元素または化合物から構成されているので、該吸着剤自体を埋め立て処分した場合も、環境への負荷は小さい。   Furthermore, since the adsorbent according to the present invention is composed of harmless elements or compounds, even when the adsorbent itself is disposed of in landfill, the burden on the environment is small.

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。   The configuration of the present invention will be described in more detail as follows.

先ず、本発明に係る重金属イオンを吸着する吸着剤(以下、「吸着剤」とする。)について述べる。   First, an adsorbent that adsorbs heavy metal ions according to the present invention (hereinafter referred to as “adsorbent”) will be described.

本発明に係る吸着剤は、炭素を含有する含水酸化鉄粒子粉末であり、例えば、α−FeO(OH)(ゲータイト)、β−FeO(OH)(アカゲナイト)、γ−FeO(OH)(レッピドクロサイト)等であり、好ましくはα−FeO(OH)(ゲータイト)、γ−FeO(OH)(レッピドクロサイト)であり、より好ましくはα−FeO(OH)(ゲータイト)である。   The adsorbent according to the present invention is a hydrous iron oxide powder containing carbon. For example, α-FeO (OH) (goethite), β-FeO (OH) (akagenite), γ-FeO (OH) (let Pidocrocite), etc., preferably α-FeO (OH) (goethite), γ-FeO (OH) (lepidococsite), more preferably α-FeO (OH) (goethite).

本発明に係る吸着剤の炭素含有量は0.1〜2.0wt%である。0.1wt%未満の場合には、重金属イオンの吸着が十分ではない。2.0wt%を超える場合には、量産時の効率(生産性)が悪くなる点と、使用時に若干炭酸ガスが発生するために好ましくはない。好ましくは0.12〜1.2wt%であり、より好ましくは0.15〜0.8wt%である。   The carbon content of the adsorbent according to the present invention is 0.1 to 2.0 wt%. In the case of less than 0.1 wt%, adsorption of heavy metal ions is not sufficient. When it exceeds 2.0 wt%, it is not preferable because efficiency (productivity) at the time of mass production is deteriorated and carbon dioxide gas is slightly generated at the time of use. Preferably it is 0.12-1.2 wt%, More preferably, it is 0.15-0.8 wt%.

本発明に係る吸着剤の粒子形状は針状、紡錘状、粒状、板状等特に限定されるものではない。また、吸着剤の色相は概ね黄色から黄褐色である。   The particle shape of the adsorbent according to the present invention is not particularly limited, such as a needle shape, a spindle shape, a granular shape, or a plate shape. The hue of the adsorbent is generally yellow to tan.

本発明に係る吸着剤のBET比表面積値は30〜300m/gが好ましく、より好ましくは45〜300m/gである、さらに好ましくは60〜290m/gである。BET比表面積値が30m/g未満の場合には、有害イオンと吸着剤の接触面積が小さくなるので好ましくない。300m/gを超える場合には、有害イオンの吸着には問題ないが、工業的に生産するには困難であり、凝集が激しいなど取扱いにおいても困難である。 The BET specific surface area value of the adsorbent according to the present invention is preferably 30 to 300 m 2 / g, more preferably 45 to 300 m 2 / g, and still more preferably 60 to 290 m 2 / g. When the BET specific surface area value is less than 30 m 2 / g, the contact area between harmful ions and the adsorbent becomes small, which is not preferable. If it exceeds 300 m 2 / g, there is no problem in the adsorption of harmful ions, but it is difficult to produce industrially, and it is difficult to handle due to severe aggregation.

本発明に係る吸着剤の平均粒子径は2〜500nmが好ましい。好ましくは5〜300nmである。   The average particle diameter of the adsorbent according to the present invention is preferably 2 to 500 nm. Preferably it is 5-300 nm.

本発明に係る吸着剤はTi、Zr、Hf及びCeから選ばれる1種以上の元素を含有してもよく、前記元素を含有することによって重金属イオンの吸着能が向上する。Tiの含有量は0.1〜15wt%が好ましく、より好ましくは1.0〜15wt%である。Zr、HfまたはCeの含有量は0.2〜40wt%が好ましく、より好ましくは1.0〜30wt%である。Ti、Zr、HfまたはCeは含水酸化鉄中に固溶して存在させることが好ましい。   The adsorbent according to the present invention may contain one or more elements selected from Ti, Zr, Hf, and Ce, and the adsorption ability of heavy metal ions is improved by containing the elements. The content of Ti is preferably 0.1 to 15 wt%, more preferably 1.0 to 15 wt%. The content of Zr, Hf or Ce is preferably 0.2 to 40 wt%, more preferably 1.0 to 30 wt%. Ti, Zr, Hf or Ce is preferably present as a solid solution in the hydrous iron oxide.

本発明に係る吸着剤はTiの含有量はFeに対するモル比で(Ti/Fe)で1/50〜1/3が好ましい。Zr、Hf、Ceの含有量はFeに対するモル比((Zr、Hf、Ce)/Fe)で1/50〜1/2が好ましい。   In the adsorbent according to the present invention, the Ti content is preferably 1/50 to 1/3 in terms of molar ratio to Fe (Ti / Fe). The content of Zr, Hf, and Ce is preferably 1/50 to 1/2 in terms of a molar ratio to Fe ((Zr, Hf, Ce) / Fe).

次に、本発明に係る吸着剤の製造法について述べる。   Next, the manufacturing method of the adsorbent according to the present invention will be described.

本発明に係る吸着剤は、鉄原料と少なくとも炭酸アルカリを含むアルカリ原料とを混合し、反応溶液のpHを6.0〜10.0に制御して酸化反応を行って得ることができる。   The adsorbent according to the present invention can be obtained by mixing an iron raw material and an alkali raw material containing at least an alkali carbonate, and controlling the pH of the reaction solution to 6.0 to 10.0 to perform an oxidation reaction.

本発明における鉄原料としては、硫酸第一鉄水溶液、塩化第一鉄水溶液等を使用することができる。   As an iron raw material in this invention, ferrous sulfate aqueous solution, ferrous chloride aqueous solution, etc. can be used.

アルカリ原料は、炭酸アルカリ水溶液としては炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸アンモニウム水溶液等であり、水酸化アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を使用することができる。   The alkali raw materials are sodium carbonate aqueous solution, potassium carbonate aqueous solution, ammonium carbonate aqueous solution and the like as the alkali carbonate aqueous solution, and sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be used as the alkali hydroxide aqueous solution.

炭酸アルカリ水溶液、又は炭酸アルカリと水酸化アルカリとの混合水溶液の使用量は、第一鉄塩水溶液中の全Feに対する当量比として1.3〜3.5、好ましくは1.5〜2.5である。1.3未満の場合には、マグネタイト(フェライト)が混在することがあり、3.5を越えるとコスト高の傾向となり工業的に好ましくない。なお、マグネタイト(フェライト)が混在すると吸着性能が低下して好ましくない。   The amount of the alkali carbonate aqueous solution or the mixed aqueous solution of alkali carbonate and alkali hydroxide used is 1.3 to 3.5, preferably 1.5 to 2.5 as the equivalent ratio to the total Fe in the ferrous salt aqueous solution. It is. When it is less than 1.3, magnetite (ferrite) may be mixed, and when it exceeds 3.5, the cost tends to increase, which is not industrially preferable. In addition, if magnetite (ferrite) is mixed, the adsorption performance is lowered, which is not preferable.

反応時のpHは6.0〜10.0が好ましい。pHが6.0未満の場合には、含水酸化鉄に含まれる炭素量が0.1wt%以下となり、重金属イオンの吸着能が低下し、吸着剤として好ましくない。pH10.0を越える場合は、炭素量は0.1wt%以上となる場合も有るが、重金属イオンの吸着能が低く、吸着剤として好ましくない。   The pH during the reaction is preferably 6.0 to 10.0. When the pH is less than 6.0, the amount of carbon contained in the hydrous iron oxide is 0.1 wt% or less, and the adsorption ability of heavy metal ions is lowered, which is not preferable as an adsorbent. When the pH exceeds 10.0, the carbon content may be 0.1 wt% or more, but the adsorption capacity for heavy metal ions is low, which is not preferable as an adsorbent.

反応温度は、通常、含水酸化鉄粒子が生成する80℃以下の温度で行えば良い。80℃を超える場合には、Fe2+を含有するマグネタイト粒子が混在して好ましくない。なお、前述のようにマグネタイト(フェライト)が混在すると吸着性能が低下して好ましくない。 The reaction temperature may usually be a temperature of 80 ° C. or lower at which hydrous iron oxide particles are generated. When it exceeds 80 degreeC , the magnetite particle | grains containing Fe2 + are mixed and are not preferable. In addition, if magnetite (ferrite) is mixed as described above, the adsorption performance is lowered, which is not preferable.

酸化反応の前に窒素吹き込みによる脱炭酸反応を伴う熟成を行い、炭素含有量を調整してもよい。   The carbon content may be adjusted by aging with decarboxylation by blowing nitrogen before the oxidation reaction.

前記含水酸化鉄粒子の生成反応における酸化手段は、酸素含有ガス(例えば空気)を液中に通気することにより行う。   The oxidation means in the reaction for generating the hydrous iron oxide particles is performed by venting an oxygen-containing gas (for example, air) through the liquid.

本発明に係るTiを含有する含水酸化鉄粒子粉末を製造する際は、前記反応において、Ti原料を添加して混合、熟成すればよい。Ti原料としては、硫酸チタニルなどである。   In producing the hydrous iron oxide powder containing Ti according to the present invention, in the reaction, a Ti raw material may be added, mixed and aged. Examples of the Ti raw material include titanyl sulfate.

本発明に係るZrを含有する含水酸化鉄粒子粉末を製造する際は、前記反応において、Zr原料を添加して混合、熟成すればよい。Zr原料としては、硫酸ジルコニウムなどの4価のジルコニウム塩である。   In producing the hydrous iron oxide powder containing Zr according to the present invention, a Zr raw material may be added, mixed and aged in the reaction. The Zr raw material is a tetravalent zirconium salt such as zirconium sulfate.

本発明に係るHfを含有する含水酸化鉄粒子粉末を製造する際は、前記反応において、Hf原料を添加して混合、熟成すればよい。Hf原料としては、硫酸ハフニウムなどの4価のハフニウム塩である。また、ハフニウムは硫酸ジルコニウムなどのジルコニウム塩に不純物として含まれていることもある。   In producing the hydrous iron oxide powder containing Hf according to the present invention, the Hf raw material may be added, mixed and aged in the reaction. The Hf raw material is a tetravalent hafnium salt such as hafnium sulfate. Hafnium may be contained as an impurity in a zirconium salt such as zirconium sulfate.

本発明に係るCeを含有する含水酸化鉄粒子粉末を製造する際は、前記反応において、Ce原料を添加して混合、熟成すればよい。Ce原料としては、硫酸第二セリウムなどの4価のセリウム塩である。   In producing the hydrous iron oxide particles containing Ce according to the present invention, in the reaction, a Ce raw material may be added, mixed and aged. The Ce raw material is a tetravalent cerium salt such as ceric sulfate.

また、前記含水酸化鉄粒子を有機物などで乾式表面処理することによって、水系における有害イオンとの反応性をコントロールすることができる。表面処理剤としては、ロジン化合物、シランカップリング剤、高級脂肪酸等を挙げることができる。上記の表面処理剤による吸着剤粉末に対する被覆量は、含水酸化鉄粒子に対してC換算で各々0.1〜5重量%が好ましい。乾式表面処理機としては、らいかい機・振動ミル、ローラー型混合機などを使用することができる。   Moreover, the reactivity with harmful ions in an aqueous system can be controlled by subjecting the hydrous iron oxide particles to a dry surface treatment with an organic substance or the like. Examples of the surface treatment agent include rosin compounds, silane coupling agents, higher fatty acids and the like. The coating amount of the adsorbent powder by the surface treatment agent is preferably 0.1 to 5% by weight in terms of C with respect to the hydrous iron oxide particles. As a dry surface treatment machine, a rough machine, a vibration mill, a roller type mixer, or the like can be used.

次に、本発明に係る吸着剤を用いた水中の重金属イオンの処理方法について述べる。   Next, a method for treating heavy metal ions in water using the adsorbent according to the present invention will be described.

本発明に係る吸着剤では、ヒ素、セレン、クロム等の重金属のイオンについて高い吸着能を示すものである。   The adsorbent according to the present invention exhibits a high adsorbing ability for heavy metal ions such as arsenic, selenium, and chromium.

本発明における重金属イオン処理工程は、溶存している重金属イオンの固定化・分離処理の場合と、重金属イオンを放出させる可能性のあるものに吸着剤を共存させて重金属イオンの水系への放出を抑制させる場合に区別される。以下、本発明における溶存重金属イオンの処理工程について説明する。   In the heavy metal ion treatment process of the present invention, the heavy metal ions are released to the aqueous system by immobilizing an adsorbent in the case of immobilizing / separating the dissolved heavy metal ions and those that may release the heavy metal ions. A distinction is made when it is suppressed. Hereinafter, the process of the dissolved heavy metal ion in this invention is demonstrated.

本発明において、被処理水と吸着剤を接触させる方法は、特に制限はない。吸着剤及び/又は吸着剤の顆粒物が充填されたカラムや濾過槽に被処理水を流通させる方法、粉末状の含水酸化鉄粒子を用いた攪拌槽と沈殿槽を組み合わせた方法などが利用できる。   In the present invention, the method for bringing the water to be treated into contact with the adsorbent is not particularly limited. A method in which water to be treated is circulated through a column or filtration tank filled with an adsorbent and / or an adsorbent granule, a method in which a stirring tank using powdered hydrous iron oxide particles and a precipitation tank are combined can be used.

吸着剤を接触させる時の液温については、特に制限はなく、通常使用される温度範囲の5〜90℃で、好ましくは10〜50℃である。   There is no restriction | limiting in particular about the liquid temperature at the time of making an adsorbent contact, It is 5-90 degreeC of the temperature range normally used, Preferably it is 10-50 degreeC.

重金属イオンを吸着する際の水溶液のpHは、対象となるイオンによって異なるが、概ね酸性から中性域であることが好ましい。   Although the pH of the aqueous solution at the time of adsorbing heavy metal ions varies depending on the target ions, it is generally preferable to be in the acidic to neutral range.

また、本発明に係る吸着剤は、重金属イオンを吸着した後、通常の方法、例えば、水溶液中のpHを強アルカリにして脱離促進剤などを添加するなどの方法により、吸着した重金属イオンを脱離して再使用してもよい。   In addition, the adsorbent according to the present invention can adsorb the adsorbed heavy metal ion by a usual method, for example, a method of adding a desorption accelerator or the like by making the pH of the aqueous solution strong alkali. It may be detached and reused.

<作用>
本発明において重要な点は、本発明に係る吸着剤は、重金属を含有するイオンなどの有害なイオンを低濃度から高濃度まで広範囲にわたって、吸着できるという事実である。
<Action>
An important point in the present invention is the fact that the adsorbent according to the present invention can adsorb harmful ions such as ions containing heavy metals over a wide range from a low concentration to a high concentration.

本発明に係る吸着剤が重金属イオンに対して、高い吸着能を有する理由は未だ明らかではないが、後出実施例及び比較例に示すとおり、吸着剤を構成する含水酸化鉄粒子粉末に炭素が存在することによるものと本発明者は推定している。
即ち、本発明に係る吸着剤は、出発原料として炭酸系のアルカリ原料を用いるとともに、含水酸化鉄粒子の製造時にpHを制御して得られているので、炭酸イオン由来の炭素が存在する表面状態となったことに起因して、高い重金属イオンの吸着能を有するものと本発明者は推定している。
The reason why the adsorbent according to the present invention has a high adsorption capacity for heavy metal ions is not yet clear, but as shown in the examples and comparative examples described later, carbon is contained in the hydrated iron oxide particles constituting the adsorbent. The inventor presumes that it is due to the existence.
That is, since the adsorbent according to the present invention is obtained by using a carbonate-based alkaline raw material as a starting material and controlling the pH during the production of hydrous iron oxide particles, the surface state in which carbon derived from carbonate ions is present. As a result, the present inventor presumes that it has a high adsorption capacity for heavy metal ions.

本発明に係る吸着剤は、重金属を含有するイオンに対して高い吸着能を有するとともにイオンの吸着選択性を有しているので、共存イオンを含有する場合であっても、高い吸着能を維持することができる。   Since the adsorbent according to the present invention has high adsorption ability for ions containing heavy metals and has ion adsorption selectivity, it maintains high adsorption ability even when it contains coexisting ions. can do.

本発明に係る吸着剤は、酸性領域から中性領域で重金属イオンを吸着し、吸着後の重金属イオンを常法に従って分離して、吸着剤を再生するとともに吸着剤として再利用することが可能である。   The adsorbent according to the present invention can adsorb heavy metal ions from the acidic region to the neutral region and separate the adsorbed heavy metal ions according to a conventional method to regenerate the adsorbent and reuse it as an adsorbent. is there.

本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。   A typical embodiment of the present invention is as follows.

本発明に係る吸着剤の結晶相の同定は、「X線回折装置RINT2500(理学電機(株)製)」(管球:Cu、管電圧:40kV、管電流:300mA、ゴニオメーター:広角ゴニオメーター、サンプリング幅:0.010°、走査速度:4.00°/min、発散スリット:1/2°、散乱スリット:1/2°、受光スリット:0.15mm)を使用して行った。   The crystal phase of the adsorbent according to the present invention is identified by “X-ray diffractometer RINT2500 (manufactured by Rigaku Corporation)” (tube: Cu, tube voltage: 40 kV, tube current: 300 mA, goniometer: wide angle goniometer. , Sampling width: 0.010 °, scanning speed: 4.00 ° / min, diverging slit: 1/2 °, scattering slit: 1/2 °, light receiving slit: 0.15 mm).

本発明に係る吸着剤のBET比表面積値はBET法により測定した値で示した。   The BET specific surface area value of the adsorbent according to the present invention was indicated by a value measured by the BET method.

本発明に係る吸着剤のFe、Ti、Zr、Hf、Ceなどの金属元素含有量の分析は、該粉末を塩酸などで溶解し、「プラズマ発光分光分析装置 SPS4000(セイコー電子工業(株))」で測定して求めた。   Analysis of the content of metal elements such as Fe, Ti, Zr, Hf, and Ce of the adsorbent according to the present invention was performed by dissolving the powder with hydrochloric acid or the like, and “Plasma emission spectroscopic analyzer SPS4000 (Seiko Electronics Co., Ltd.) To measure.

本発明に係る吸着剤の炭素含有量(重量%)、硫黄含有量(重量%)は、カーボン・サルファーアナライザー:EMIA−2200(HORIBA製)により測定した。   The carbon content (% by weight) and the sulfur content (% by weight) of the adsorbent according to the present invention were measured by a carbon sulfur analyzer: EMIA-2200 (manufactured by HORIBA).

実施例1:吸着剤の製造
毎秒40lの割合で窒素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、1.60mol/lのNaCO水溶液22lと1.60mol/lのNaOH水溶液6lを投入した後、Fe2+0.8mol/lの硫酸第一鉄水溶液25l(NaCOはFeとの反応に対して1.76等量、NaOHはFeとの反応に対し0.24当量で合計2.0等量)を添加・混合し、温度50℃においてpH8.5のFeCOを含む懸濁液を生成した。
Example 1: Production of adsorbent In a reaction vessel maintained in a non-oxidizing atmosphere by flowing nitrogen gas at a rate of 40 l / sec, 1.60 mol / l Na 2 CO 3 aqueous solution 22 l and 1.60 mol / l After adding 6 l of NaOH aqueous solution, Fe 2+ 0.8 mol / l ferrous sulfate aqueous solution 25 l (Na 2 CO 3 is 1.76 equivalents for the reaction with Fe, NaOH is for the reaction with Fe 0.24 equivalents and a total of 2.0 equivalents) was added and mixed to form a suspension containing FeCO 3 at pH 8.5 at a temperature of 50 ° C.

上記懸濁液中に、引き続き、毎秒40lの割合で窒素ガスを流しながら、温度50℃で60分間保持して熟成した後、当該懸濁液の温度を40℃とし、毎分40lの空気を当該懸濁液中に5.5時間通気して黄褐色沈澱粒子を生成させた。黄褐色沈澱粒子は、pH調整、濾別、水洗、乾燥、粉砕した。   The suspension was aged by continuously flowing nitrogen gas at a rate of 40 liters per second while maintaining the temperature at 50 ° C for 60 minutes, and then the temperature of the suspension was 40 ° C. The suspension was aerated for 5.5 hours to produce tan precipitated particles. The yellowish brown precipitated particles were adjusted for pH, filtered, washed with water, dried and pulverized.

得られた黄褐色粒子粉末は、X線回折の結果、ゲータイト(α−FeO(OH))であり、BET比表面積が87m/gの紡錘状を呈した粒子からなり、鉄の含有量(T−Fe)が58.7wt%、炭素量(T−C)が0.46wt%、硫黄量(T−S)が0.26wt%であった。 As a result of X-ray diffraction, the obtained yellowish brown particle powder is goethite (α-FeO (OH)), is composed of particles having a spindle shape with a BET specific surface area of 87 m 2 / g, and has an iron content ( T-Fe) was 58.7 wt%, carbon amount (TC) was 0.46 wt%, and sulfur amount (TS) was 0.26 wt%.

実施例2〜7、比較例1〜2
吸着剤の生成反応におけるアルカリ水溶液の種類、濃度及び使用量、第一鉄塩水溶液の濃度及び使用量、鉄置換原料の種類、濃度、使用量などを種々変化させた以外は、実施例1と同様にして含水酸化鉄粒子を生成した。
Examples 2-7, Comparative Examples 1-2
Except for various changes in the type, concentration and usage of the alkaline aqueous solution, the concentration and usage of the aqueous ferrous salt solution, the type, concentration, and usage of the iron replacement raw material in the adsorbent production reaction, Example 1 and Similarly, hydrous iron oxide particles were produced.

このときの製造条件を表1に、得られた含水酸化鉄粒子の諸特性を表2に示す。   The production conditions at this time are shown in Table 1, and the characteristics of the obtained hydrous iron oxide particles are shown in Table 2.

Figure 0004609660
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Figure 0004609660
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<重金属イオン吸着試験>
使用例1
予めイオン交換水に硫酸をごく微量添加した溶液を調製して、その中に亜セレン酸ナトリウム(NaSeO;和光純薬工業製試薬特級)を添加して、初期濃度としてSe=11.0mg/L、pH6.7の重金属を含有した吸着試験溶液を調製した(SeはSeO 2−としてイオン化していると推定)。樹脂製ボトルに吸着試験溶液100mlを注ぎ、実施例1で得た吸着剤を0.2g(2g/L)添加して、水平振とう機を用いて6時間振とうした後、5Cのろ紙を用いて固液分離し、液中の重金属濃度を「プラズマ発光分光分析装置 SPS4000(セイコー電子工業(株))」を用いて測定した結果、Seの濃度は0.5mg/L以下で検出限界以下(以下、N.D.と略す)とした。
<Heavy metal ion adsorption test>
Example 1
First, a solution in which a very small amount of sulfuric acid was added to ion-exchanged water was prepared, and sodium selenite (Na 2 SeO 3 ; reagent grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added therein, and Se = 11. An adsorption test solution containing a heavy metal of 0 mg / L, pH 6.7 was prepared (Se was estimated to be ionized as SeO 3 2- ). Pour 100 ml of the adsorption test solution into a resin bottle, add 0.2 g (2 g / L) of the adsorbent obtained in Example 1, shake for 6 hours using a horizontal shaker, and remove 5C filter paper. As a result of measuring the concentration of heavy metals in the liquid using a “plasma emission spectroscopy analyzer SPS4000 (Seiko Electronics Co., Ltd.)”, the Se concentration was 0.5 mg / L or less and below the detection limit. (Hereinafter abbreviated as ND).

使用例2〜6、比較使用例1〜3:
吸着試験溶液のpH、吸着剤の種類、溶液中に含有する重金属の種類および濃度以外は、前記使用例1と同様にして重金属吸着試験を実施して結果を表3に示す。
なお、ヒ素の重金属イオンとしては、ヒ素標準液(Asand NaOH in water pH 5.0 with HCl;和光純薬工業製計量標準試薬)を用い(AsはAsO 3−またはAsO としてイオン化していると推定)、クロムの重金属イオンとしては、ニクロム酸カリウム(KCr;和光純薬工業製試薬特級)を前記と同様に溶解して用いた(CrはCr 2−としてイオン化していると推定)。また、Asの濃度は0.5mg/L以下で検出限界以下(以下、N.D.と略す)、Crの濃度は0.5mg/L以下で検出限界以下(以下、N.D.と略す)とした。
Use Examples 2-6, Comparative Use Examples 1-3:
Except for the pH of the adsorption test solution, the type of adsorbent, the type and concentration of the heavy metal contained in the solution, a heavy metal adsorption test was carried out in the same manner as in Use Example 1, and the results are shown in Table 3.
As arsenic heavy metal ions, an arsenic standard solution (As 2 O 3 and NaOH in water pH 5.0 with HCl; a measurement standard reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used (As is AsO 3 3− or AsO 2 As a heavy metal ion of chromium, potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ; Wako Pure Chemical Industries reagent special grade) was dissolved and used in the same manner as described above (Cr is Cr 2 Estimated to be ionized as O 7 2- ). The As concentration is 0.5 mg / L or less and below the detection limit (hereinafter abbreviated as ND), and the Cr concentration is 0.5 mg / L or less and below the detection limit (hereinafter abbreviated as ND). ).

使用例7〜9
吸着試験溶液のpH、吸着剤の種類、溶液中に含有する重金属を複数種とした重金属混合系にする以外は、前記使用例1と同様にして重金属吸着試験を実施して結果を表3に示す。
Use examples 7-9
The heavy metal adsorption test was carried out in the same manner as in Use Example 1 except that the adsorption test solution pH, the type of adsorbent, and the heavy metal contained in the solution were changed to multiple types, and the results are shown in Table 3. Show.

使用例10、比較使用例4
吸着試験溶液のpH、吸着剤の種類を変更し、溶液中に含有する重金属を一般的に吸着除去が困難とされている6価のSeである特級試薬のセレン酸ナトリウム(NaSeO;和光純薬工業製和光規格1級合格品)を溶解して用いた(SeO 2−としてイオン化していると推定)以外は、前記使用例1と同様にして重金属吸着試験を実施した。結果を表3に示す。
Use Example 10 and Comparative Use Example 4
Sodium selenate (Na 2 SeO 4 ), a special grade reagent that is hexavalent Se, which is difficult to adsorb and remove heavy metals contained in the solution by changing the pH of the adsorption test solution and the type of adsorbent; A heavy metal adsorption test was carried out in the same manner as in Use Example 1 except that Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Wako Standard Grade 1 acceptable product) was dissolved and used (estimated to be ionized as SeO 4 2- ). The results are shown in Table 3.

Figure 0004609660
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前記実施例からも明らかなとおり、本発明に係る吸着剤は、水溶液中の重金属イオン(水溶液中ではアニオンとして存在)に対して高い吸着能を示すものである。   As is clear from the above examples, the adsorbent according to the present invention exhibits a high adsorbing ability for heavy metal ions in an aqueous solution (present as anions in an aqueous solution).

本発明に係る吸着剤は、広い濃度範囲の重金属イオンを容易に吸着できるので、重金属イオンの吸着剤として好適である。
Since the adsorbent according to the present invention can easily adsorb heavy metal ions in a wide concentration range, it is suitable as an adsorbent for heavy metal ions.

Claims (4)

ヒ素、セレン又はクロムから選ばれる1種以上の重金属イオンを吸着する吸着剤であって、前記吸着剤は炭素を0.1〜2.0wt%含有する含水酸化鉄粒子であることを特徴とする吸着剤。 An adsorbent that adsorbs one or more heavy metal ions selected from arsenic, selenium or chromium , wherein the adsorbent is hydrous iron oxide particles containing 0.1 to 2.0 wt% of carbon. Adsorbent. 含水酸化鉄粒子がα−FeO(OH)及び/又はγ−FeO(OH)であることを特徴とする請求項1記載の吸着剤。 The adsorbent according to claim 1, wherein the hydrous iron oxide particles are α-FeO (OH) and / or γ-FeO (OH). 鉄原料と、アルカリ原料として炭酸アルカリ水溶液又は炭酸アルカリ・水酸化アルカリ混合水溶液とを用いて反応溶液のpHが6.0〜10.0の領域で合成した含水酸化鉄粒子であることを特徴とする請求項1又は2記載の吸着剤。 The hydrous iron oxide particles synthesized using an iron raw material and an alkali carbonate aqueous solution or an alkali carbonate / alkali hydroxide mixed aqueous solution as an alkali raw material in a pH range of 6.0 to 10.0. The adsorbent according to claim 1 or 2. 含水酸化鉄粒子がチタン、ジルコニウムセリウムから選ばれる1種又は2種以上の元素を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の吸着剤。

The adsorbent according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrous iron oxide particles contain one or more elements selected from titanium, zirconium and cerium.

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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009028192A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Toda Kogyo Corporation Adsorbent agent
JP2009255050A (en) * 2008-03-26 2009-11-05 Kochi Univ Removing agent and method using the same for removing heavy metal
CN102350311A (en) * 2011-07-15 2012-02-15 陕西科技大学 Preparation of keratin adsorbent, and method for treating wastewater containing trivalent chromium
CN102745764B (en) * 2012-07-20 2013-11-27 陕西科技大学 Method of using aluminum-titanium composite tanning wastes to remove trivalent chromium in chrome tanning wastewater
JP6043164B2 (en) * 2012-11-19 2016-12-14 オルガノ株式会社 Selenium-containing water treatment method and selenium-containing water treatment apparatus
JP6829436B2 (en) * 2017-02-10 2021-02-10 株式会社クラレ Silica-containing water treatment method and its treatment equipment
CN107617415B (en) * 2017-09-26 2019-11-15 中国农业大学 Carbon-based alpha-FeO (OH) loaded soil and underground water remediation material and preparation method thereof
US20220126264A1 (en) * 2019-02-14 2022-04-28 Nippon Soda Co., Ltd. Adsorbent particles
CN116371362A (en) * 2023-04-19 2023-07-04 哈尔滨工业大学(深圳) Preparation method of activated carbon adsorbent based on coffee shell, and product and application thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS553323A (en) * 1978-06-17 1980-01-11 Hitachi Maxell Ltd Production of gamma-iron oxyhydroxide
JPH02279524A (en) * 1989-04-21 1990-11-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Production of lanthanum chromate-based multiple oxide
JPH08183617A (en) * 1994-12-28 1996-07-16 Toda Kogyo Corp Production of fine lepidocrocite particles or powder
JP2004057954A (en) * 2002-07-30 2004-02-26 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Water treatment catalyst and method of treating water
JP2004509751A (en) * 2000-09-26 2004-04-02 バイエル アクチェンゲゼルシャフト Contact and adsorbent granules
JP2006305551A (en) * 2005-03-29 2006-11-09 Toda Kogyo Corp Adsorbent

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS553323A (en) * 1978-06-17 1980-01-11 Hitachi Maxell Ltd Production of gamma-iron oxyhydroxide
JPH02279524A (en) * 1989-04-21 1990-11-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Production of lanthanum chromate-based multiple oxide
JPH08183617A (en) * 1994-12-28 1996-07-16 Toda Kogyo Corp Production of fine lepidocrocite particles or powder
JP2004509751A (en) * 2000-09-26 2004-04-02 バイエル アクチェンゲゼルシャフト Contact and adsorbent granules
JP2004057954A (en) * 2002-07-30 2004-02-26 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Water treatment catalyst and method of treating water
JP2006305551A (en) * 2005-03-29 2006-11-09 Toda Kogyo Corp Adsorbent

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