JP4859429B2 - ダイオキシン類捕捉剤およびダイオキシン類除去方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ダイオキシン、ジベンゾフラン、コプラナーＰＣＢなどのダイオキシン類を含有する物質から前記ダイオキシン類を捕捉するダイオキシン類捕捉剤及び除去方法に関する。
従来、ダイオキシン類を含有する可能性がある物質、例えば、焼却場、工場より排出される廃水、排ガス、焼却灰、土壌等の固体廃棄物等にダイオキシン類がなるべく含まれないように、焼却場、工場等の運転においては、その運転条件を最適化する等の対策が取られている。中でも、廃水中にダイオキシン類が含まれる場合、河川等に排出されると環境汚染が著しく広がるため、該廃水には、ダイオキシン類が含まれないように、焼却場、工場等において、より厳密な運転、管理が行なわれている。
しかしながら、運転条件を最適化しただけでは、ダイオキシン類を生成させないようにすることは困難である。そこで、ダイオキシン類を含む廃水等は、活性炭等の吸着剤を用いてダイオキシン類を吸着除去することが検討されている。
例えば、ダイオキシン類を含有する水を繊維状活性炭で処理することにより、ダイオキシン類を除去することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、繊維状の活性炭を使用することにより、従来の顆粒状活性炭を使用する際の問題点であった高流速での処理能力を十分に発揮できる点で優れた方法である。
しかしながら、この方法では、ダイオキシン類が含まれる廃水において、低濃度のダイオキシン類の除去には適しているが、高濃度のダイオキシン類を処理した場合、活性炭の使用量が多くなり、非常に高価なものになってしまう点で改善の余地があった。
このように、従来の方法では、低濃度のダイオキシン類の処理には適しているが、高濃度のダイオキシン類を処理する場合には、コストが高くなったりする場合があった。そこで、高濃度のダイオキシン類を簡便で、かつ、安価に処理できるダイオキシン類捕捉剤および除去方法が求められていた。
従って、本発明の目的は、ダイオキシン類を含む物質の処理において、高濃度のダイオキシン類を簡便に処理することができ、かつ、安価で、しかも、ダイオキシン類の捕捉効果が高い、ダイオキシン類捕捉剤およびダイオキシン類除去方法を提供することにある。
本発明者等は、前記目的を達成するため鋭意研究開発を重ねた。その結果、ダイオキシン類を含有する物質の処理において、ダイオキシン類捕捉剤として結晶性層状珪酸ナトリウムを使用したところ、簡便に処理できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムからなることを特徴とするダイオキシン類捕捉剤である。
また、第２の本発明は、ダイオキシン類を含む廃水とＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合させ、生じた微粒子を分離することを特徴とするダイオキシン類除去方法である。
本発明の結晶性層状珪酸ナトリウムからなるダイオキシン類捕捉剤は、ダイオキシン類を含む物質の処理において、簡便に、かつ、高濃度のダイオキシン類を処理でき、高いダイオキシン類の捕捉効果を発揮できる。また、本発明の結晶性層状珪酸ナトリウムは、珪酸ナトリウムより製造することができるため、非常に安価なものである。更に、この結晶性層状珪酸ナトリウムは、クラーク数が高いＮａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｈのみで構成されており、自然界への負担もほとんど無い。
また、本発明のダイオキシン類除去方法によれば、廃水と該ダイオキシン類捕捉剤を混合し、生じた微粒子を分離するだけで、水中のダイオキシン類の濃度を低下させることができる。
以下において、本発明に関し発明を実施するための最良の形態を含む、本発明の実施の形態に関し詳述するが、本発明は、この実施の形態によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもない。
本発明は、ダイオキシン類を含有する物質からダイオキシン類の溶出を抑制するダイオキシン類捕捉剤及びダイオキシン類捕捉方法に関するものであり、ダイオキシン類捕捉剤として、結晶性層状珪酸ナトリウムを使用することを特徴とするものである。
本発明において、ダイオキシン類を含有する物質とは、焼却場、工場等より排出される、ダイオキシン類を含有する廃水等である。本発明の結晶性層状珪酸ナトリウムは、これら物質に含まれるダイオキシン類を捕捉することが可能である。中でも、本発明の結晶性層状珪酸ナトリウムは、ダイオキシン類を含む廃水等の処理に好適に使用することができる。
以下、ダイオキシン類を含有する物質の処理として、ダイオキシン類を含む廃水の処理を中心に説明する。
本発明において、ダイオキシン類を含む廃水とは、焼却場、工場等より排出されるダイオキシン類を含む水溶液であり、前記廃水等には、金属イオンが共存していても問題なく実施することができる。
本発明において、処理される物質、廃水に含まれるダイオキシン類は、具体的には、ハロゲン化ジベンゾジオキシン類やハロゲン化ジベンゾフラン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）類（特にオルト位以外に塩素原子が置換したコプラナーＰＣＢ類）等が挙げられる。
より具体的にハロゲン化ジベンゾジオキシン類を例示すれば、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン（ＴｅＣＤＤ）、１，２，３，７，８−ペンタクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン（ＰｅＣＤＤ）、１，２，３，４，７，８−ヘキサクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン（ＨｘＣＤＤ）、１，２，３，４，６，７，８−ヘプタクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン（ＨｐＣＤＤ）、１，２，３，４，６，７，８，９−オクタクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン（ＯＣＤＤ）等が挙げられる。
また、ハロゲン化ジベンゾフラン類としては、例えば、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾフラン（ＴｅＣＤＦ）、１，２，３，７，８−ペンタクロロジベンゾフラン（ＰｅＣＤＦ）、１，２，３，４，７，８−ヘキサクロロジベンゾフラン（ＨｘＣＤＦ）、１，２，３，４，６，７，８−ヘプタクロロジベンゾフラン（ＨｐＣＤＦ）、１，２，３，４，６，７，８，９−オクタクロロジベンゾフラン（ＯＣＤＦ）等が挙げられる。
また、ＰＣＢ類（特にオルト位以外に塩素原子が置換したコプラナーＰＣＢ類）としては、例えば、３，３’，４，４’−テトラクロロビフェニル（ＴｅＣＢ）、３，３’，４，４’，５−ペンタクロロビフェニル（ＰｅＣＢ）、３，３’，４，４’，５，５’−ヘキサクロロビフェニル（ＨｘＣＢ）等が挙げられる。
本発明において、ダイオキシン類を含む物質、例えば廃水を処理する際に使用するダイオキシン類捕捉剤は、ＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムからなり、好ましくは、前記式中ｘが１．９から２．５までの数で、ｙは０から５までの数であり、特に好ましくは、Ｎａ２Ｓｉ２Ｏ５・ｙＨ２Ｏ（式中ｙは０から１までの数）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムである。このような構造を満足する結晶性層状珪酸ナトリウムを、ダイオキシン類を含む廃水の処理に使用することにより、優れたダイオキシン類捕捉効果を発揮することができる。前記構造を満足しない、例えば、水ガラスのような珪酸ナトリウム水溶液のみをダイオキシン類捕捉剤として使用した場合には、十分なダイオキシン類捕捉効果を得ることができないため好ましくない。以下、ＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムを、単に結晶性層状珪酸ナトリウムと示す場合もある。
本発明において、前記結晶性珪酸ナトリウムが、優れたダイオキシン類捕捉効果を発揮する理由は明らかではないが、以下の通り推定される。
本発明に使用する結晶性層状珪酸ナトリウムは、珪素と酸素からなる層の間にナトリウムイオンが存在する構造を有する結晶である。この結晶性層状珪酸ナトリウムを、ダイオキシン類を含む廃水の処理剤（ダイオキシン類捕捉剤）に使用した場合、前記層間に廃水に含まれるダイオキシン類が取り込まれることにより、ダイオキシン類を捕捉すると考えられる。このような作用によりダイオキシン類を捕捉すると考えられるため、本発明の結晶性層状珪酸ナトリウムは、廃水等、水の存在下でのダイオキシン類の処理に好適に使用できるものと考えられる。
本発明においては、前記のような結晶性層状珪酸ナトリウムを捕捉剤として使用することにより、廃水中にダイオキシン類が高濃度、例えば１００ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ以上、含まれていたとしても、十分に該廃水からダイオキシン類を捕捉することが可能となる。
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムを用いて廃水に含まれるダイオキシン類を除去する方法は、前記のダイオキシン類を含む廃水と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合し、生じた微粒子を分離することにより行なわれる。このような方法により、該廃水に含まれるダイオキシン類を捕捉する効果が発揮される。前記結晶性層状珪酸ナトリウムは、水に対する溶解性が低く、ダイオキシン類を含む廃水中において一部微粒子として存在する。中でも、排水中で０．０１〜１００μｍ程度の微粒子として存在させることにより、ダイオキシン類の低減効果を高めることができる。本発明においては、この結晶性層状珪酸ナトリウムの微粒子が、ダイオキシン類を捕捉し、更に、このダイオキシン類を捕捉した微粒子を固液分離することにより、該廃水よりダイオキシン類を低減することができる。
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムは、ダイオキシン類を含む廃水に対し、０．０１ｇ／Ｌから１００ｇ／Ｌまでの濃度の範囲で使用することが好ましい。前記結晶性層状珪酸ナトリウムの濃度が０．０１ｇ／Ｌ未満の場合、金属イオンが該廃水中に溶存する場合には、該金属イオンの影響を受け、十分に能力を発揮できないおそれがある。また、１００ｇ／Ｌを超える場合、能力は発揮されるものの、経済的ではない。経済性、ダイオキシン類の捕捉効果を考慮すると、より好ましくは、０．１ｇ／Ｌから１０ｇ／Ｌの範囲の濃度で使用することが好適である。
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムよりなるダイオキシン類捕捉剤と、ダイオキシン類を含む廃水とを混合する装置としては、特に制限されるものではなく、公知の撹拌・混合装置を用いることができる。撹拌・混合強度が高い装置を選択した場合、固液の接触効率が向上し、結晶性層状珪酸ナトリウムの性能を十分発揮させることが出来る。
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムを廃水中に添加する方法としては、ダイオキシン類を含む廃水に直接、結晶性層状珪酸ナトリウムを添加する方法、予め水に結晶性層状珪酸ナトリウムを懸濁させ、これを添加する方法等を採用することができる。前者の場合、問題なく実施することができる。後者の場合、長時間懸濁させた後にダイオキシン類を含む廃水と混合させると、懸濁中に結晶性層状珪酸ナトリウムの機能が低下し、十分な効果が得られない場合がある。よって、後者の場合、懸濁時間は５時間以内であることが好ましい。
本発明において、ダイオキシン類を含む廃水と結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合する際の温度は、特に制限されるものではないが、取り扱いの点から氷結しない温度から９０℃であることが好ましい。また、混合時間も、使用する装置、廃水や結晶性層状珪酸ナトリウム等の形状により、均一に混合できる時間を適宜決定してやればよいが、通常、１分〜１日である。また、ダイオキシン類を含む廃水と結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合する際、ダイオキシン類を含む廃水のｐＨは、５〜１２程度であることが好ましい。
本発明においては、前記の通り、ダイオキシン類を含む廃水と結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合すると微粒子が生じる。この微粒子にはダイオキシン類が捕捉されるので、処理水中から分離する必要がある。分離の方法については、既存の固液分離方法を用いることができる。例示すると、フィルタープレス、遠心分離、膜分離などが挙げられる。
以下において、実施例１を含む本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明は、これら実施例によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもない。
以下に実施例及び比較例を示す。評価結果は表１にまとめた。
比較例１（原液）
模擬廃水を１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウムで中和した（最終ｐＨ８）。この液を東洋濾紙株式会社製メンブレンフィルター（孔径１μｍ）で濾過した。ろ液をＪＩＳ Ｋ−０３１２（工業用水・工業用排水中のダイオキシン類の測定方法）に従って分析した。結果を表１に示す。
模擬廃水を１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウムで中和した（最終ｐＨ８）。この液を東洋濾紙株式会社製メンブレンフィルター（孔径１μｍ）で濾過した。ろ液をＪＩＳ Ｋ−０３１２（工業用水・工業用排水中のダイオキシン類の測定方法）に従って分析した。結果を表１に示す。
実施例１
ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ（モル比）が２になるように調製した珪酸ナトリウム水溶液を蒸発乾固させた後、７００℃で１時間焼成させて焼成物を得た。得られた焼成物は、粉末Ｘ線回折装置により確認したところ、Ｎａ２Ｓｉ２Ｏ５で示される結晶性層状珪酸ナトリウムであった。この結晶性層状珪酸ナトリウムを粉砕し、分級することにより平均粒径１００μｍの結晶性層状珪酸ナトリウム得た。
ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ（モル比）が２になるように調製した珪酸ナトリウム水溶液を蒸発乾固させた後、７００℃で１時間焼成させて焼成物を得た。得られた焼成物は、粉末Ｘ線回折装置により確認したところ、Ｎａ２Ｓｉ２Ｏ５で示される結晶性層状珪酸ナトリウムであった。この結晶性層状珪酸ナトリウムを粉砕し、分級することにより平均粒径１００μｍの結晶性層状珪酸ナトリウム得た。
比較例１で用いた模擬廃水（ｐＨ０．５）を１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウムでｐＨ５に調整した。この液、５Ｌに上記結晶性層状珪酸ナトリウムを２５ｇ添加し、室温下、スターラーで１０分間撹拌した（最終ｐＨ８）。この液を東洋濾紙株式会社製メンブレンフィルター（孔径１μｍ）で濾過し、比較例１と同様の分析を行った。結果を表１に示す。
Claims (2)
- ＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムからなることを特徴とするダイオキシン類捕捉剤。
- ダイオキシン類を含む廃水とＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合させ、生じた微粒子を分離することを特徴とする廃水のダイオキシン類除去方法。
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