JP4712290B2 - Hazardous material collecting material and method of treating sewage and soil using the same - Google Patents

Hazardous material collecting material and method of treating sewage and soil using the same Download PDF

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Description

本発明は、汚水や土壌中の有害物質捕集や各種廃棄物処理などにおいて使用される有害物質捕集材に関する。本発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。   The present invention relates to a hazardous substance collecting material used for collecting harmful substances in waste water or soil, various waste treatments, and the like. Unless otherwise specified, parts and% in the present invention are shown on a mass basis.

環境問題が顕在化している。特に、汚水や土壌中の有害物質、例えば、クロム、セレン、ヒ素等の重金属、硝酸態窒素や亜硝酸態窒素、フッ素、ホウ素、ダイオキシン類、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物類などは、環境基本法に基づく環境基準が定められ、この基準値以下の水準を保つことが好ましいとされており、特に環境負荷が高いクロム、セレン、ヒ素、及び揮発性有機化合物類を効率良く、迅速に捕集する材料が求められている。   Environmental problems are becoming apparent. In particular, harmful substances in sewage and soil, such as heavy metals such as chromium, selenium, arsenic, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, fluorine, boron, dioxins, volatile organic compounds such as trichloroethylene and tetrachloroethylene, Environmental standards based on the Basic Environment Law are established, and it is preferable to maintain a level below this standard value. Particularly, chromium, selenium, arsenic, and volatile organic compounds, which have a high environmental impact, are efficiently and quickly captured. There is a need for materials to collect.

これらの有害物質を捕集し、低減する材料としては、活性炭を用いる方法(特許文献1〜2等参照)、ゼオライト類を用いる方法(特許文献3等参照)、ハイドロタルサイト類やハイドロカルマイトを用いる方法(特許文献4〜5等参照)、還元性鉄粉により還元や分解して処理する方法(特許文献6等参照)、硫酸第一鉄を用いる方法(特許文献7〜8等参照)、アパタイト類を用いる方法(特許文献9等参照)、カルシウムサルホアルミネート水和物やカルシウムアルミネート水和物の加熱脱水物を用いる方法(特許文献10等参照)などが知られている。   As materials for collecting and reducing these harmful substances, methods using activated carbon (see Patent Documents 1 and 2, etc.), methods using zeolites (see Patent Document 3, etc.), hydrotalcites and hydrocalumite (Refer to patent documents 4-5 etc.), the method of reducing and decomposing with reducible iron powder (refer to patent documents 6 etc.), the method using ferrous sulfate (refer to patent documents 7-8 etc.) A method using apatites (see Patent Document 9 etc.), a method using calcium sulfoaluminate hydrate or a heated dehydrated calcium aluminate hydrate (see Patent Document 10 etc.), and the like are known.

一方、環境問題は産業副産物の減容や有効利用の観点からも検討されている。特に有効利用が進んでいない産業廃棄物、例えば、製鋼スラグの新用途を模索することは重要である。製鋼スラグは銑鉄を鋼に製鋼する工程で発生するスラグの総称であり、転炉スラグ、各種の溶銑予備処理スラグ、精錬スラグなどがある。これらの製鋼スラグは国内だけでも毎年千万トン以上発生するが、銑鉄を得る段階で発生する高炉スラグと比べて利用率は未だに低い水準にある。マスプロダクションの代表ともいえる製鉄業界から多量に発生する製鋼スラグの用途を見出すことは社会的にも大きな課題である。   On the other hand, environmental problems are also examined from the viewpoint of volume reduction and effective use of industrial by-products. In particular, it is important to search for new uses of industrial waste that has not been effectively utilized, for example, steelmaking slag. Steelmaking slag is a general term for slag generated in the process of making pig iron into steel, and includes converter slag, various types of hot metal pretreatment slag, and refining slag. Although more than 10 million tons of these steelmaking slags are generated every year in Japan alone, the utilization rate is still low compared to blast furnace slag generated at the stage of obtaining pig iron. Finding uses of steelmaking slag generated in large quantities from the steel industry, which can be said to be representative of mass production, is a major social issue.

転炉スラグをアルカリ金属やアルカリ土類金属と併用する水処理材や水処理方法が知られている(特許文献11等参照)。この発明は、主にリン酸の処理に係るものであるが、ヒ素の低減効果も示すものであった。   A water treatment material and a water treatment method in which converter slag is used in combination with an alkali metal or an alkaline earth metal are known (see Patent Document 11, etc.). The present invention mainly relates to the treatment of phosphoric acid, but also exhibits an arsenic reduction effect.

2次精錬スラグ、溶銑予備処理スラグ、転炉スラグ等の製鋼スラグを用いて重金属を含む廃棄物を60℃以上で安定化処理する方法が知られている(特許文献12等参照)。この発明は、2次精錬スラグ、溶銑予備処理スラグ、転炉スラグ等の製鋼スラグ用いて、鉛、カドミウム、亜鉛の溶出を抑制できるというものであった。 There is known a method for stabilizing waste containing heavy metals at 60 ° C. or higher using steelmaking slag such as secondary refining slag, hot metal pretreatment slag, converter slag, and the like (see Patent Document 12, etc.). This invention can suppress elution of lead, cadmium, and zinc by using steelmaking slag such as secondary refining slag, hot metal pretreatment slag, converter slag, and the like.

カルシウムアルミネートやカルシウムシリケート、カルシウムアルミノシリケートを含む粉末と硫酸根を含む粉末を用いて、クロムを含む廃棄物を安定化処理する方法が知られている(特許文献13等参照)。   There is known a method for stabilizing waste containing chromium using calcium aluminate, calcium silicate, powder containing calcium aluminosilicate and powder containing sulfate radical (see Patent Document 13 and the like).

カルシウムアルミネートを含む二次精錬スラグの粉末がフッ素の溶出抑制に効果があることが知られている(特許文献14〜16等参照)。   It is known that secondary refining slag powder containing calcium aluminate is effective in suppressing elution of fluorine (see Patent Documents 14 to 16).

特開平05-076619号公報JP 05-076619 A 特開2002-239347号公報JP 2002-239347 A 特開2001-238980号公報JP 2001-238980 特開平10-128313号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-128313 特開2001-252675号公報JP 2001-252675 A 特開平07-108280号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-108280 特開平09-085224号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-085224 特開平10-034124号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-034124 特開平08-182984号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 08-182984 特開2001-070926号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-070926 特開2002-086139号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-086139 特開2000-037676号公報JP 2000-037676 特開2002-059141号公報JP 2002-059141 A 特開2000-225383号公報JP 2000-225383 A 特開2000-246267号公報JP 2000-246267 A 特開2001-259570号公報JP 2001-259570

本発明は、有害物質捕集材と、それを用いた汚水及び土壌の処理方法を提供する。   The present invention provides a harmful substance collecting material, and a method for treating sewage and soil using the same.

本発明は、ブレーン比表面積が3,000cm /g以上、SiOの含有量が20%以下でAlの含有量が8.4%以上、Fe とAl の含有量の合計が15%以上、フッ素、ホウ素、イオウの含有量の合計が2%以下のカルシウムアルミネートを含まない製鋼スラグ粉末とアルカノールアミンを含有する有害物質捕集材であり、該有害物質捕集材を用いた汚水及び土壌の処理方法である。 The present invention, Blaine specific surface area of 3,000 cm 2 / g or more, the content of the content of SiO 2 is Al 2 O 3 less than 20% is 8.4% or more, the Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 A harmful substance collecting material containing a steelmaking slag powder and a alkanolamine containing no calcium aluminate having a total content of 15% or more and a total content of fluorine, boron and sulfur of 2% or less. This is a method for treating sewage and soil using a collecting material.

本発明の有害物質捕集材は、多くの有害物質を捕集することができ、硫酸イオンや炭酸イオンなどの種々のアニオン濃度が高い環境下でも有害物質を迅速かつ効率良く捕集する能力を有する等の効果を奏する。  The hazardous substance collecting material of the present invention can collect many harmful substances, and has the ability to collect harmful substances quickly and efficiently even in an environment with a high concentration of various anions such as sulfate ions and carbonate ions. There are effects such as having.

本発明でいう有害物質とは、特に限定されないが、環境基準が定められており、特に有害な物質とされているクロム、セレン、ヒ素、カドミウム、鉛、水銀等の重金属、全シアン、硝酸態窒素や亜硝酸態窒素、フッ素、ホウ素、リン、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物類、ダイオキシン類、PCB、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、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、ベンゼン、有機リンなどが挙げられる。環境基準が定められていないものとしては、例えば、銅、亜鉛、モリブデン、アミン系化合物、各種の環境ホルモンや内分泌かく乱物質などが挙げられる。   Hazardous substances as used in the present invention are not particularly limited, but environmental standards are established, and heavy metals such as chromium, selenium, arsenic, cadmium, lead, and mercury, all cyan, and nitrates, which are considered particularly harmful substances Nitrogen, nitrite nitrogen, fluorine, boron, phosphorus, volatile organic compounds such as trichlorethylene and tetrachloroethylene, dioxins, PCB, dichloromethane, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1-dichloroethylene, 1,1 1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, benzene, organic phosphorus, and the like. Examples of environmental standards not defined include copper, zinc, molybdenum, amine compounds, various environmental hormones, endocrine disrupting substances, and the like.

製鋼スラグとは、鉄鋼スラグのうち、製鉄工程で発生するスラグを総称するものであり、特に限定されるものではない。その具体例としては、転炉スラグ、脱ケイ、脱炭、脱リン等の各種の溶銑予備処理スラグや精錬スラグなどが挙げられる。製鋼スラグの化学成分や化合物組成は、製鋼方法や工程によって千差万別であるが、その化学成分は、例えば、CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO、TiO2、MnO、Na2O、K2O、S、P2O5、B2O3及びF等が挙げられる。 Steelmaking slag is a general term for slag generated in the ironmaking process among steel slags, and is not particularly limited. Specific examples thereof include various types of hot metal pretreatment slag and refining slag such as converter slag, desiliconization, decarburization, and dephosphorization. The chemical composition and alloy composition of the steel slag, but multifarious by steelmaking process and process, the chemical components, for example, CaO, SiO 2, Fe 2 O 3, Al 2 O 3, MgO, TiO 2, MnO, Na 2 O, K 2 O, S, P 2 O 5, B 2 O 3 and F, and the like.

製鋼スラグを構成する化合物としては、例えば、4CaO・Al2O3・Fe2O3や6CaO・2Al2O3・Fe2O3や6CaO・Al2O3・2Fe2O3などのカルシウムアルミノフェライト、CaO・Fe2O3や2CaO・Fe2O3などのカルシウムフェライト、遊離石灰、12CaO・7Al2O3や11CaO・7Al2O3・CaF2、3CaO・Al2O3などのカルシウムアルミネート類、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2、アノーサイトCaO・Al2O3・2SiO2などのカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO2、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2、モンチセライトCaO・MgO・SiO2などのカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO2やダイカルシウムシリケート2CaO・SiO2やランキナイト3CaO・2SiO2やワラストナイトCaO・SiO2などのカルシウムシリケート、カスピディン3CaO・2SiO2・CaF2、フッ素アパタイトやヒドロキシアパタイトなどのアパタイト類、ウスタイトFeO、マグネタイトFe3O4、リューサイト(K2O、Na2O)・Al2O3・SiO2等が挙げられる。これらの化合物が結晶質又は非晶質の形態で混在していても良い。 Examples of compounds constituting steelmaking slag include calcium alumino such as 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 and 6CaO · 2Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 and 6CaO · Al 2 O 3 · 2Fe 2 O 3. Ferrite, calcium ferrite such as CaO · Fe 2 O 3 and 2CaO · Fe 2 O 3 , free lime, calcium aluminum such as 12CaO · 7Al 2 O 3 and 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 , 3CaO · Al 2 O 3 sulfonates, gehlenite 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2, anorthite CaO · Al 2 O calcium aluminosilicates such as 3 · 2SiO 2, Merubinaito 3CaO · MgO · 2SiO 2, Akerumanaito 2CaO · MgO · 2SiO 2, Monte celite CaO · MgO · calcium magnesium silicate, such as SiO 2, tri-calcium silicate 3CaO · SiO 2 or dicalcium silicate 2CaO · SiO 2 and rankinite night 3CaO · 2SiO 2 or calcium silicate such as wollastonite CaO · SiO 2, Kasupidin 3CaO · 2SiO 2 · CaF 2, fluorine A Apatites, such as tight and hydroxyapatite, wustite FeO, magnetite Fe 3 O 4, leucite (K 2 O, Na 2 O ) · Al 2 O 3 · SiO 2 and the like. These compounds may be mixed in a crystalline or amorphous form.

製鋼スラグのフッ素、ホウ素、イオウの含有量の合計は2%以下であることが好ましい。これら元素の含有量が多いと、有害物質捕集効果が充分でない場合がある。例えば、フッ素を含む化合物である、11CaO・7Al2O3・CaF2、カスピディン3CaO・2SiO2・CaF2、フッ素アパタイト等は含有量が少ないほうが好ましい。ホウ素やイオウを含む化合物の存在も同様である。 The total content of fluorine, boron and sulfur in the steelmaking slag is preferably 2% or less. If the content of these elements is large, the harmful substance collecting effect may not be sufficient. For example, 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 , caspidine 3CaO · 2SiO 2 · CaF 2 , fluorine apatite, and the like, which are fluorine-containing compounds, preferably have a low content. The same is true for compounds containing boron or sulfur.

Fe2O3含有量やAl2O3含有量は有害物質の捕集効果を高める観点から重要であり、Fe2O3含有量とAl2O3含有量の合計が15%以上であることが好ましく、20〜65%であることがより好ましい。Fe2O3含有量とAl2O3含有量の合計が上記範囲外では有害物質捕集効果が不足する場合がある。製鋼スラグ中のFe2O3成分とAl2O3成分の割合は特に限定されるものではないが、Fe2O3含有量がAl2O3含有量よりも多いのが一般的である。 Fe 2 O 3 content and Al 2 O 3 content are important from the viewpoint of enhancing the collection effect of harmful substances, and the total of Fe 2 O 3 content and Al 2 O 3 content should be 15% or more Is preferable, and it is more preferable that it is 20 to 65%. If the total content of Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 is outside the above range, the harmful substance collecting effect may be insufficient. The ratio of the Fe 2 O 3 component and the Al 2 O 3 component in the steelmaking slag is not particularly limited, but the Fe 2 O 3 content is generally larger than the Al 2 O 3 content.

製鋼スラグに含まれる鉄の酸化物にはカルシウムフェライトやカルシウムアルミノフェライトを形成しているFe2O3の形態の鉄分ほか、ウスタイトFeOやマグネタイトFe3O4などの形態で存在する鉄分も存在する場合がある。ウスタイトFeOやマグネタイトFe3O4などは、還元剤として知られ、有害物質を還元したり分解したりするので共存していても良いが、本発明では、カルシウムフェライトやカルシウムアルミノフェライトを形成しているFe2O3の形態の鉄分の存在が好ましい。これは、カルシウムフェライトや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相互作用によって、優れた有害物質捕集効果がもたらされると考えられる。 The iron oxides contained in steelmaking slag include iron in the form of Fe 2 O 3 forming calcium ferrite and calcium aluminoferrite, as well as iron in the form of wustite FeO and magnetite Fe 3 O 4. There is a case. Wustite FeO and magnetite Fe 3 O 4 are known as reducing agents and may coexist because they reduce or decompose harmful substances, but in the present invention, calcium ferrite or calcium aluminoferrite is formed. The presence of iron in the form of Fe 2 O 3 is preferred. This is considered to be due to the excellent effect of trapping harmful substances due to the interaction of calcium ferrite or calcium aluminoferrite with alkanolamine.

製鋼スラグ中のCaO含有量は特に限定されないが、35%以上が好ましく、40%以上がより好ましい。この際、遊離石灰が存在する場合が多いが、遊離石灰の存在は、リン酸などを捕集する観点からはむしろ好ましい面もあり、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲、具体的には、15%以内であれば問題とはならない。なお、SiO2の含有量は、前記のFe2O3やAl2O3、並びにCaOの含有量を高く確保する観点から、20%以下が好ましく、15%以下がより好ましい。 The CaO content in the steelmaking slag is not particularly limited, but is preferably 35% or more, more preferably 40% or more. In this case, free lime is often present, but the presence of free lime also has a preferable aspect from the viewpoint of collecting phosphoric acid and the like, specifically in a range that does not substantially impede the purpose of the present invention. Is not a problem within 15%. In addition, the content of SiO 2 is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, from the viewpoint of ensuring a high content of Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , and CaO.

製鋼スラグの粒度は、特に限定されるものではないが、ブレーン比表面積値で3,000〜9,000cm2/gが好ましく、4,000〜6,000cm2/gがより好ましい。粒度が粗いと有害物質の捕集効果が低下する場合があり、過剰に粉砕することは不経済である。 The particle size of the steelmaking slag, is not particularly limited, but is preferably 3,000~9,000cm 2 / g in Blaine specific surface area value, 4,000~6,000cm 2 / g is more preferable. If the particle size is coarse, the effect of collecting harmful substances may be reduced, and excessive grinding is uneconomical.

アルカノールアミンとは化学式R1R2N−R−OH又はR1R2R3N+−R−OH(R1〜R3は水素原子、アルキル基、又はアリル基等のいずれでもよく、OH基や側鎖等を有していても良い。Rは2価以上のメチレン基又はアリル基等)型の化合物であれば、特に限定されない。 Alkanolamine is a chemical formula R 1 R 2 N—R—OH or R 1 R 2 R 3 N + —R—OH (R 1 to R 3 may be any of a hydrogen atom, an alkyl group, an allyl group, etc. It may have a group, a side chain, etc. R is not particularly limited as long as R is a divalent or higher-valent compound such as a methylene group or an allyl group.

具体例を挙げると、N-モノエタノールアミン、N,N-ジエタノールアミン、N,N,N-トリエタノールアミン、N,N,N-トリス−トリイソプロパノールアミン、N,N-ビス-(2-ヒドロキシル)-N-(2-ヒドロキシルプロピル)-アミン、トリス-(2-ヒドロキシブチル)-アミンなどの水酸基とアミノ基を有する高級トリアルカノールミン、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-(ビスヒドロキシエチル)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や1-(ビスヒドロキシエチル)アミノプロピオン酸ナトリウム等のカルボン酸誘導体やその塩等、水酸基以外のイオン性の官能基を有するアルカノールアミンなどが挙げられる。これらのうちで、トリエタノールアミンやトリイソプロパノールアミンが有害物質捕集効果を高める観点から、また、経済性の観点などからより好ましい。 Specific examples include N-monoethanolamine, N, N-diethanolamine, N, N, N-triethanolamine, N, N, N-tris-triisopropanolamine, N, N-bis- (2-hydroxyl ) -N- (2-hydroxypropyl) -amine, tris- (2-hydroxybutyl) -amine and the like, higher trialkanolamines having hydroxyl and amino groups, 1- (bis-2-hydroxypropylamino) -2- Propyl maleate, 1- (bishydroxyethyl) amino-2-hydroxy-propylsulfonic acid, sodium 1- (bis-2-hydroxypropyl) aminopropionate and sodium 1- (bishydroxyethyl) aminopropionate Examples thereof include carboxylic acid derivatives and salts thereof, alkanolamines having ionic functional groups other than hydroxyl groups. Among these, triethanolamine and triisopropanolamine are more preferable from the viewpoint of enhancing the effect of collecting harmful substances and from the viewpoint of economy.

アルカノールアミンのカルボン酸誘導体等には、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含まれる。   Examples of carboxylic acid derivatives of alkanolamine include potassium salts, calcium salts, magnesium salts, ammonium salts and the like in addition to sodium salts.

本発明では製鋼スラグの粉末とアルカノールアミンを併用するが、製鋼スラグのみを用いた場合や、アルカノールアミンのみを用いた場合には、優れた有害物質捕集効果は得られない。製鋼スラグのみを用いた場合には、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオンなどの種々の妨害性のアニオン濃度が高い環境下では、短時間で優れた捕集効果を発揮できず、アルカノールアミンには有害物質を捕集する効果がない。製鋼スラグの粉末とアルカノールアミンを併用することによって、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオンなどの種々のアニオンの濃度が高い環境下であっても短時間で優れた捕集効果を発揮できるものであり、アルカノールアミンは製鋼スラグに収着されるため、汚水や土壌にほとんど放出されない。   In the present invention, the steelmaking slag powder and alkanolamine are used in combination, but when only steelmaking slag is used or only alkanolamine is used, an excellent harmful substance collecting effect cannot be obtained. When only steelmaking slag is used, in an environment with a high concentration of various interfering anions such as sulfate ions, nitrate ions, carbonate ions, it is not possible to exert an excellent collection effect in a short time. There is no effect of collecting harmful substances. By using steelmaking slag powder in combination with alkanolamine, an excellent collection effect can be achieved in a short time even in an environment where the concentration of various anions such as sulfate ion, nitrate ion and carbonate ion is high. Alkanolamine is sorbed in steelmaking slag and is hardly released into sewage or soil.

製鋼スラグの粉末とアルカノールアミンの使用割合は特に限定されるものではないが、通常、製鋼スラグの粉末100部に対して、アルカノールアミン0.1部から10部の範囲で使用することが好ましく、0.5部〜5部がより好ましい。アルカノールアミンの配合量が少ないと、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオンなどの種々のアニオンの濃度が高い環境下での有害物質の捕集効果が充分でない場合があり、アルカノールアミンの配合量が多い場合、汚水や土壌に過剰のアルカノールアミンが放出される場合がある。   The ratio of the steelmaking slag powder and the alkanolamine used is not particularly limited, but usually it is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts alkanolamine with respect to 100 parts of the steelmaking slag powder, 0.5 parts ~ 5 parts are more preferred. If the amount of alkanolamine is small, the collection effect of harmful substances may not be sufficient in an environment where the concentration of various anions such as sulfate ion, nitrate ion and carbonate ion is high, and the amount of alkanolamine is large. In some cases, excess alkanolamines may be released into sewage and soil.

アルカノールアミンは製鋼スラグと別々に添加しても良いし、製鋼スラグとあらかじめ混合しても良い。製鋼スラグとアルカノールアミンを混合する場合、製鋼スラグを粉砕する際に、製鋼スラグにアルカノールアミンを添加しながら、粉砕することが好ましい。   The alkanolamine may be added separately from the steelmaking slag, or may be mixed in advance with the steelmaking slag. When steelmaking slag and alkanolamine are mixed, when steelmaking slag is pulverized, it is preferable to pulverize while adding alkanolamine to steelmaking slag.

本発明では、カルシウムフェライト、カルシウムアルミネート類、カルシウムアルミノフェライト類、カルシウムアルミノシリケート類、各種ポルトランドセメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント(エコセメント)、酸化カルシウム、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、フライアッシュ等の粉末、上記の粉末に含まれる水硬性材料や潜在水硬性物質やポゾラン物質から生成するあらゆる水和物類、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムやドロマイトやハイドロタルサイト類等のマグネシウム化合物、活性炭などの炭素質物質、モンモリロナイトやカオリナイトなどに代表される層状化合物であるベントナイト類、ゼオライト類、セピオライト、アパタイトやリン酸ジルコニウムなどのリン酸塩、活性炭、多硫化物や硫化物やチオ尿素やチオ硫酸塩類や亜硫酸塩類などのイオウ化合物、アマルガム、還元鉄粉や硫酸第一鉄や塩化第一鉄などの鉄化合物、セルロース類やポリビニルアルコール、キトサンなどの水溶性高分子類、ジアルキルジチオカルバミン酸類、キノリン化合物類、ポリアミン類、糖類等のうちの1種又は2種以上の有害物質低減材料を本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用可能である。   In the present invention, calcium ferrite, calcium aluminate, calcium aluminoferrite, calcium aluminosilicate, various portland cement, filler cement mixed with limestone powder, municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash were used as raw materials. Environmentally friendly cement (eco-cement), calcium oxide, ground granulated blast furnace slag, blast furnace slow-cooled slag, fly ash, etc., any water generated from hydraulic materials, latent hydraulic materials, and pozzolanic materials contained in the above powders Japanese compounds, magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium compounds such as dolomite and hydrotalcite, carbonaceous materials such as activated carbon, bentonites, zeolites, sepiolite, which are layered compounds represented by montmorillonite and kaolinite, A Phosphate such as tight and zirconium phosphate, activated carbon, sulfur compounds such as polysulfides and sulfides, thiourea, thiosulfates and sulfites, amalgam, reduced iron powder, ferrous sulfate and ferrous chloride, etc. 1 type or 2 or more types of hazardous | toxic substance reduction material of water-soluble polymers, such as these iron compounds, cellulose, polyvinyl alcohol, chitosan, dialkyl dithiocarbamic acid, quinoline compounds, polyamines, saccharides, etc. of this invention They can be used in combination as long as the purpose is not substantially inhibited.

上記の有害物質低減材料は本発明の有害物質捕集材と併用しても良いし、別々に使用してもよい。例えば、本発明の有害物質捕集材で一次処理を行った後、二次処理を上記の有害物質低減材料で行うことも可能である。このような、複数の有害物質処理を施すことは、有害物質を多面的に、かつ、確実に捕集する観点から好ましい。   The above hazardous substance reducing material may be used in combination with the hazardous substance collecting material of the present invention, or may be used separately. For example, after the primary treatment is performed with the hazardous substance collecting material of the present invention, the secondary treatment can be performed with the above-described hazardous substance reducing material. It is preferable to perform a plurality of such harmful substance treatments from the viewpoint of collecting harmful substances in a multifaceted and reliable manner.

本発明の有害物質捕集材の使用方法特に限定されるものではない。例えば、水処理に用いる場合であれば、粉末状で使用し、その後固液分離しても良いし、ペレットやカラムやフィルター等に加工して処理水を流水させて用いても良い。   The method of using the hazardous substance collecting material of the present invention is not particularly limited. For example, if it is used for water treatment, it may be used in a powder form and then separated into solid and liquid, or processed into pellets, columns, filters, etc., and treated water may be run.

ペレットやフィルターの製造方法としては、例えば、本発明の有害物質捕集材を加圧成形する方法や、各種ポルトランドセメントやアルミナセメントなどの水硬性材料を添加して硬化させ、成型する方法が挙げられる。   Examples of the method for producing pellets and filters include a method for pressure-molding the harmful substance-collecting material of the present invention, a method for adding and hardening a hydraulic material such as various Portland cements and alumina cements, and a method for molding. It is done.

土壌に用いる場合には、本発明の有害物質捕集材を土壌と混合・攪拌して用いる方法、散布して用いる方法、スラリー状にして土壌に注入する方法などが挙げられる。この際、各種のセメントを固化材や注入材などとして併用しても良い。   In the case of using for soil, a method of using the harmful substance collection material of the present invention by mixing and stirring with soil, a method of spraying and using it, a method of injecting it into a slurry, and the like can be mentioned. At this time, various cements may be used in combination as a solidifying material or an injecting material.

表1に示す各種の製鋼スラグ100部に対して、アルカノールアミンA又はアルカノールアミンBを表1に示す割合で添加して製鋼スラグをアルカノールアミン存在下でブレーン比表面積5,000cm2/gに粉砕し、有害物質捕集材を調製した。この有害物質捕集材1gを用い、表1に示す有害物質を含有する水溶液50mlに入れ、3時間攪拌した後、固液分離した。そして、液相中に残存する有害物質の濃度を測定し、有害物質の低減率を求めた。この際、硫酸ナトリウムを用いて、硫酸イオンを1,000mg/リットルの濃度で共存させた。結果を表1に示す。比較例として、市販の有害物質捕集材(有害物質捕集材イ〜ハ)や製鋼スラグの粉末のみを用いた場合についても同様の実験を行った結果を表1に併記する。 To 100 parts of various steelmaking slags shown in Table 1, alkanolamine A or alkanolamine B is added in the proportions shown in Table 1, and the steelmaking slag is crushed to a Blaine specific surface area of 5,000 cm 2 / g in the presence of alkanolamines. Then, a harmful substance collecting material was prepared. Using 1 g of this harmful substance collection material, it was placed in 50 ml of an aqueous solution containing the harmful substances shown in Table 1, stirred for 3 hours, and then solid-liquid separated. And the density | concentration of the harmful substance which remains in a liquid phase was measured, and the reduction rate of the harmful substance was calculated | required. At this time, sodium sulfate was allowed to coexist at a concentration of 1,000 mg / liter using sodium sulfate. The results are shown in Table 1. As a comparative example, the results of similar experiments are also shown in Table 1 in the case where only commercially available harmful substance collection materials (hazardous substance collection materials A to C) and steel slag powder are used.

<使用材料>
製鋼スラグ(1):転炉スラグ、SiO2含有量 11.5%、Fe2O3含有量 19.7%、Al2O3含有量 8.4%、CaO含有量 46.2%(遊離石灰含有量は10.7%)、MgO含有量7.6%、イオウ含有量 0.1%、フッ素含有量 0.1%、ホウ素は検出されず。カルシウムアルミネートは含まず。
製鋼スラグ(2):溶銑予備処理スラグ、SiO2含有量 23.2%、Fe2O3含有量 7.4%、Al2O3含有量 11.8%、CaO含有量 37.8%(遊離石灰含有量は0.8%)、MgO含有量3.8%、イオウ含有量 0.5%、フッ素含有量 0.9%、ホウ素は検出されず。カルシウムアルミネートは含まず。
製鋼スラグ(3):精錬スラグ、SiO2含有量 11.3%、Fe2O3含有量 22.5%、Al2O3含有量 11.2%、CaO含有量 40.9%(遊離石灰含有量は8.3%)、MgO含有量5.8%、イオウ含有量 0.3%、フッ素含有量 0.3%、ホウ素は検出されず。カルシウムアルミネートは含まず。
製鋼スラグ(4):脱リンスラグ、SiO2含有量 17.3%、Fe2O3含有量 15.7%、Al2O3含有量 2.8%、CaO含有量 42.3%(遊離石灰含有量は8.9%)、MgO含有量6.2%、イオウ含有量0.1%、P2O5含有量 5.5%、フッ素含有量 2.2%、ホウ素は検出されず。カルシウムアルミネートは含まず。
アルカノールアミンA :トリイソプロパノールアミン、試薬1級
アルカノールアミンB :トリエタノールアミン、試薬1級
有害物質捕集材イ:市販のゼオライト
有害物質捕集材ロ:市販の活性炭
有害物質捕集材ハ:市販のハイドロタルサイト
有害物質Cr :クロム標準溶液、クロム濃度1,000mg/リットル溶液、関東化学製
有害物質Se :セレン標準溶液、セレン濃度1,000mg/リットル溶液、関東化学製
有害物質As :ヒ素標準溶液、ヒ素濃度1,000mg/リットル溶液、関東化学製
有害物質F :フッ化ナトリウム、粉末状、試薬1級、和光純薬製
有害物質B :ホウ酸、粉末状、試薬1級、和光純薬製
有害物質NO3:硝酸ナトリウム、試薬1級、和光純薬製
有害物質P :オルトリン酸ナトリウム(Na3PO3)、粉末状、試薬1級、和光純薬製
有害物質TCE(トリクロロエチレン):試薬1級、和光純薬製
<Materials used>
Steelmaking slag (1): Converter slag, SiO 2 content 11.5%, Fe 2 O 3 content 19.7%, Al 2 O 3 content 8.4%, CaO content 46.2% (free lime content 10.7%), MgO content 7.6%, sulfur content 0.1%, fluorine content 0.1%, boron is not detected. Does not include calcium aluminate.
Steelmaking slag (2): Hot metal pretreatment slag, SiO 2 content 23.2%, Fe 2 O 3 content 7.4%, Al 2 O 3 content 11.8%, CaO content 37.8% (free lime content is 0.8%) , MgO content 3.8%, sulfur content 0.5%, fluorine content 0.9%, boron is not detected. Does not include calcium aluminate.
Steelmaking slag (3): Refined slag, SiO 2 content 11.3%, Fe 2 O 3 content 22.5%, Al 2 O 3 content 11.2%, CaO content 40.9% (free lime content 8.3%), MgO Content 5.8%, sulfur content 0.3%, fluorine content 0.3%, boron was not detected. Does not include calcium aluminate.
Steelmaking slag (4): Dephosphorized slag, SiO 2 content 17.3%, Fe 2 O 3 content 15.7%, Al 2 O 3 content 2.8%, CaO content 42.3% (free lime content 8.9%), MgO Content 6.2%, sulfur content 0.1%, P 2 O 5 content 5.5%, fluorine content 2.2%, boron is not detected. Does not include calcium aluminate.
Alkanolamine A: Triisopropanolamine, Reagent primary alkanolamine B: Triethanolamine, Reagent primary hazardous substance collector a: Commercial zeolite hazardous substance collector b: Commercial activated carbon hazardous substance collector c: Commercial Hydrotalcite harmful substance Cr: chromium standard solution, chromium concentration 1,000mg / liter solution, Kanto Chemical's hazardous substance Se: selenium standard solution, selenium concentration 1,000mg / liter solution, Kanto Chemical's hazardous substance As: arsenic standard solution, Arsenic concentration 1,000mg / liter solution, Kanto Chemical's hazardous substance F: Sodium fluoride, powder, reagent grade 1, Wako Pure Chemical's hazardous substance B: Boric acid, powder, reagent grade 1, hazardous substance made by Wako Pure Chemical NO 3 : Sodium nitrate, reagent grade 1, Wako Pure Chemical's hazardous substance P: Sodium orthophosphate (Na 3 PO 3 ), powder, reagent grade 1, Wako Pure Chemical's hazardous substance TCE (Trichloroethi Ren): Reagent grade 1, manufactured by Wako Pure Chemical

<測定方法>
有害物質の濃度:環境庁告示第46号に従って測定した。
有害物質の低減率:環境庁告示第46号に基づき測定した有害物質の濃度をもとに、以下の式により算出した。
有害物質の低減率(%) =C / C0 ×100
ただし、C0:有害物質捕集材を添加しない場合の有害物質溶出量の合計、C:有害物質捕集材を添加した場合の有害物質溶出量の合計。
<Measurement method>
Hazardous substance concentration: Measured according to Environmental Agency Notification No. 46.
Hazardous substance reduction rate: Calculated by the following formula based on the concentration of harmful substances measured based on Environmental Agency Notification No. 46.
Hazardous substance reduction rate (%) = C / C 0 × 100
However, C 0 : Total amount of harmful substance elution when no hazardous substance collector is added, C: Total amount of harmful substance elution when a hazardous substance collector is added.

Figure 0004712290

注:AのみはアルカノールアミンAを1g使用。TCEはトリクロロエチレン。
Figure 0004712290

Note: Only A uses 1 g of alkanolamine A. TCE is trichlorethylene.

製鋼スラグ(1)100部に対してアルカノールアミンA2部を添加して、表2に示すブレーン比表面積の有害物質捕集材を調製したこと以外は実施例1と同様に行った。結果を表2に併記した。   The same procedure as in Example 1 was conducted except that 2 parts of alkanolamine A was added to 100 parts of steelmaking slag (1) to prepare a harmful substance collecting material having a specific surface area of Blane shown in Table 2. The results are shown in Table 2.

Figure 0004712290

注:TCEはトリクロロエチレン。
Figure 0004712290

Note: TCE is trichlorethylene.

有害物質捕集材として製鋼スラグ(1)100部に対してアルカノールアミンA2部を添加して調製したものを使用し、クロム、セレン、ヒ素を含み、環境庁告示第46号法に基づく溶出試験の結果、前記重金属の溶出量が環境基準値を上回る土壌について、土壌の処理効果を確認した。土壌1m3に対して、有害物質捕集材を150kg添加し、よく混合して処理した。処理後の土壌を用いて再度、環境庁告示第46号法に基づく溶出試験を行った。結果を表3に示す。比較のために、普通ポルトランドセメントを用いて同様に行った場合の結果も併記した。 Dissolution test based on the Environmental Agency Notification No. 46, using chromium, selenium, and arsenic containing 100 parts of steelmaking slag (1) and adding alkanolamine A as a hazardous material collector. As a result, the soil treatment effect was confirmed for the soil in which the elution amount of the heavy metal exceeds the environmental standard value. Against soil 1 m 3, was added 150kg of hazardous substances adsorbent, and treated mixed well. The elution test based on the Environmental Agency Notification No. 46 method was performed again using the treated soil. The results are shown in Table 3. For comparison, the results obtained in the same manner using ordinary Portland cement are also shown.

<使用材料>
土壌 :有害物質で汚染された関東ローム土、Cr、As、Seを含有。
普通ポルトランドセメント(OPC):市販品の3種類を等量づつ混合したものを使用。
<Materials used>
Soil: Contains Kanto loam soil, Cr, As, Se contaminated with harmful substances.
Ordinary Portland cement (OPC): Uses a mixture of three commercial products in equal amounts.

Figure 0004712290

注:表中のN.D.は検出下限以下。
Figure 0004712290

Note: ND in the table is below the detection limit.

本発明の有害物質捕集材は、化学産業、電子産業、医療施設、及び各種研究施設等から廃棄される、クロム、セレン、ヒ素、フッ素、ホウ素、硝酸態窒素、及びリンなど多くの有害物質を、その種類によらず、迅速かつ効率良く捕集することができる等の効果を奏するため、多様な有害物質を含有する処理水中に含まれる有害物質捕集用途に適する。
The hazardous material collecting material of the present invention is a lot of harmful substances such as chromium, selenium, arsenic, fluorine, boron, nitrate nitrogen, and phosphorus, which are discarded from the chemical industry, electronics industry, medical facilities, and various research facilities. Regardless of its type, it has an effect that it can be collected quickly and efficiently, and is therefore suitable for collecting harmful substances contained in treated water containing various harmful substances.

Claims (3)

ブレーン比表面積が3,000cm /g以上、SiOの含有量が20%以下でAlの含有量が8.4%以上、Fe とAl の含有量の合計が15%以上、フッ素、ホウ素、イオウの含有量の合計が2%以下のカルシウムアルミネートを含まない製鋼スラグ粉末とアルカノールアミンを含有する有害物質捕集材。 Blaine specific surface area is 3,000 cm 2 / g or more, SiO 2 content is 20% or less, Al 2 O 3 content is 8.4% or more , and the total content of Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 Is a steel material slag powder containing 15% or more and a total content of fluorine, boron and sulfur of 2% or less , and containing alkanolamine. アルカノールアミンがトリイソプロパノールアミンを含むことを特徴とする請求項1項に記載の有害物質捕集材。 Hazardous substance trapping material of claim 1 wherein alkanolamine is characterized in that it comprises a triisopropanolamine. 請求項1〜のうちの1項に記載の有害物質捕集材を用いることを特徴とする汚水及び土壌の処理方法。 Method of processing sewage and soil, which comprises using a hazardous substance trapping material according to one of claims 1-2.
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