JP4995465B2 - 運搬方法および運搬容器 - Google Patents

Description

本発明は運搬方法および運搬容器に関し、詳細には単体ヨウ素、ヨウ素元素を含む化合物、ヨウ素イオン、およびヨウ素元素を含むイオンからなる群より選択される少なくとも１種を含有する液を安定にかつ安全に運搬する方法、およびこれに用いられる運搬容器に関する。

ハロゲン元素であるヨウ素は、天然において他の元素と化合物を形成して存在することが多く、地殻、海水などに希薄に含まれる資源である。人に対する使用の例としては、生体反応を支える必須ミネラルとしての使用があり、工業資源としての使用の例は、ヨウ素が有する抗菌性や酸化力、反応性を利用した医薬用、工業用、農業用等の様々な製品の原料および中間体としての使用がある。その使用場面や使用量は増加する傾向にある。このように有用でニーズが多いヨウ素の供給に関しては、ヨウ素が自然界では水溶性の塩として存在する場合が多く、その分布の様子も希薄であるため、採掘には大規模な施設を必要とし、コスト高に繋がりうる。したがって、ヨウ素は産出量が限られる希少な資源として位置づけられる。

このように貴重な資源であるヨウ素の再使用は、増える需要を賄う意味、さらには、高濃度での排出を防止して環境負荷を軽減する意味として重要な課題となっている。

ヨウ素は高価であり反応性が高いことから、安易に使用できない物質である。そのため、ヨウ素の使用時、一度に使用するヨウ素の量は少ない。さらには環境負荷軽減への社会の認識が必ずしも高くなかったことから、ごくまれな例を除いて、使用後のヨウ素成分は、そのまま排水されるか、または産業廃棄物として処理されていた。これまでに知られているヨウ素成分の回収技術は、ヨウ素成分を含む液を燃焼し、得られた焼却灰などを精製処理することであり、有用な資源であるべきヨウ化物を含む液に関しては、ただ単に発生した排水として、処理施設へ送るための仕様があるに過ぎなかった（特許文献１および２参照）。

資源回収を前提とした、ヨウ素成分を含む液の扱いに関しては、ヨウ素が昇華しやすい性質を有し、腐食性を有する劇物であることを念頭に置かなければならない。ヨウ素成分を含む溶液は、生物および環境への影響を考慮して、特に保管および運搬時の安定性・安全性に対する配慮をしなければならないが、安定にかつ安全に保管・運搬する手段を強いてあげれば、空気酸化によりヨウ素が発生しないように、密閉性が高い容器を用意し、その容器内を窒素置換して充填する方法がある。容器の密閉性を確保することは、コスト高を招き回収事業自体の存続性に不利であるのみならず、気温差による容器内の圧力変化が発生することから、容器の材質は金属など強度があるものに限られ、大重量になるがゆえに取り扱い上も不利な点が多い（特許文献３参照）。さらに、廃液が酸性であれば、容器の材質は、単に金属をつかえばよいというものではなく、ハステロイなどの特殊合金や、テフロン（登録商標）コーティング仕様など加工が煩雑で高価なものになる。
特開昭５１−３４８９６号公報 特開２００４−３５３０２号公報 特開２００４−３３１１５５号公報

したがって、本発明の目的は、貴重な資源であるヨウ素成分の回収処理を効率的に行うために、安価で安定にかつ安全にヨウ素成分を含む溶液を運搬する方法、およびこれに用いられる容器を提供することにある。

上記の課題は、下記の（１）〜（７）により解決される。

（１）単体ヨウ素、ヨウ素元素を含む化合物、ヨウ素イオン、およびヨウ素元素を含むイオンからなる群より選択される少なくとも１種の濃度が１０質量％未満である液に、アルカリ化合物を添加してｐＨを調整する工程と、
単体ヨウ素、ヨウ素元素を含む化合物、ヨウ素イオン、およびヨウ素元素を含むイオンからなる群より選択される少なくとも１種の濃度が１０〜４０質量％である濃縮液を得るために、前記ｐＨを調整する工程で得られた液を濃縮する工程と、
前記濃縮液を運搬する工程と、
を含むことを特徴とする、液の運搬方法。

（２）前記ｐＨを調整する工程で得られる液のｐＨが７〜１３であることを特徴とする、前記（１）に記載の方法。

（３）前記ｐＨを調整する工程で、アルカリ化合物が添加される前の液が、単体ヨウ素、アルカリ金属およびヨウ素元素を含む化合物、アルカリ土類金属およびヨウ素元素を含む化合物、ならびにヨウ化アンモニウムからなる群より選択される少なくとも１種の物質を含むことを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の方法。

（４）前記アルカリ化合物が水酸化アルカリであることを特徴とする、前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の方法。

（５）前記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の方法に含まれる、液を濃縮する工程で得られた濃縮液を収容して、保管および運搬するための容器。

（６）前記容器は、圧力調整穴を備えていることを特徴とする、前記（５）に記載の容器。

（７）前記容器の形態がドラム缶、タンク、またはコンテナーであることを特徴とする、前記（５）または（６）に記載の容器。

本発明によれば、回収すべきヨウ素成分を含む液を安価で、安定にかつ安全に運搬することができる。

図１は、回収すべきヨウ素成分を含む液（以後、回収液と呼ぶ）を安定に保管し、安全に運搬するための処理工程を示したフローシートである。回収液は、単体ヨウ素、ヨウ素元素を含む化合物、ヨウ素イオン、およびヨウ素元素を含むイオンからなる群より選択される少なくとも１種（以後、ヨウ素分と呼ぶ）を含む。詳細には、ヨウ素分としては、単体ヨウ素、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸カリウム等のアルカリ金属およびヨウ素元素を含む化合物、ヨウ化カルシウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ素酸カルシウム、ヨウ素酸マグネシウム等のアルカリ土類金属およびヨウ素元素を含む化合物、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化ユウロピウム、ヨウ化銅、ヨウ化亜鉛、ヨウ素酸バリウム、またはこれらの水和物等のヨウ素元素を含む無機化合物、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル等のヨウ素元素を含む有機化合物などが好ましく、単体ヨウ素、アルカリ金属およびヨウ素元素を含む化合物、アルカリ土類金属およびヨウ素元素を含む化合物、ならびにヨウ化アンモニウムがより好ましい。また、回収液中のヨウ素分の濃度は１０質量％未満、好ましくは２〜８質量％である。

ｐＨ調整工程２では、アルカリ化合物、好ましくは水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の水酸化アルカリであるｐＨ調整剤３を回収液に添加して、ｐＨを７以上に調整する工程である。回収液が次工程で濃縮される間または回収液の保管および運搬中の液温上昇や液性変化などにより、昇華性のあるヨウ素単体が発生および飛散して回収されるべきヨウ素量が減少すること、人に対する毒性、ならびに装置および容器の素材の劣化などを防ぐために、ヨウ素分が含まれている液のｐＨを、昇華性のあるヨウ素単体が発生しやすい酸性条件からアルカリ性条件に変えることが必要となる。アルカリ化合物を添加した後の液のｐＨは、７〜１３が好ましく、より好ましくは７．５〜１３、さらに好ましくは８〜１２である。過度のアルカリ化は無用にアルカリを消費するため好ましくない。ヨウ化アンモニウムにおいては、液の温度変化や液の物性変化で容易に分解することが知られている。ヨウ化アンモニウムが含まれている液に、予め強い塩基を作用させれば、本発明の効果のみならず、保管や運搬に先立ってヨウ化アンモニウムからアンモニアをガスとして追い出し、このアンモニアガスを、スクラバーなどで安全に除去でき、保管や運搬中の予期せぬガス発生を防止できる効果もある。この際、回収液のヨウ素分の濃度が例えば、１０質量％以上あり、特に濃縮を実施しなくてもよい場合はそのまま濃縮回収液６として扱うことが可能である。

濃縮工程４では、比較的ヨウ素分の濃度が低い回収液を濃縮して、保管や運搬の利便性の向上を図る。濃縮方法は、通常行われている液の濃縮方法を行えばよいが、昇華性のあるヨウ素単体の発生を防止するために、本発明の方法は、濃縮の前にアルカリ化合物を添加する工程を含む。本発明の方法では、常圧下または減圧下での蒸発濃縮方法が好ましい。アルカリ化合物の添加を行うことで、装置および容器の材質、特に金属への腐食性が軽減され、熱伝導性に優れた金属素材を装置類に使用できる利点がある。また、この濃縮の際に副生する凝縮水５は、蒸留水として直ちに再利用が可能となる利点がある。回収液の濃縮の程度は、ヨウ素分の濃度として１０〜４０質量％となるように行う。過度の濃縮は、濃縮液の粘度および比重の上昇による取り扱い上の不利、結晶成分の析出による濃縮液の突沸などの事態を招きやすいことから、濃縮後の液のヨウ素分の濃度を、好ましくは２０〜３０質量％とする。回収液が有機溶剤を含む場合には、濃縮の工程で除去が可能であり、有機溶剤を含まない場合には、濃縮の工程で得られる凝縮水５が良質な工業用水として再利用が可能である。濃縮回収液６は、その後の工程となる保管７、または運搬８に供すべく管理される。

図２には、前記にて得られた濃縮回収液６を安全に保管および運搬するための容器を示す。図中で示すものは、容量が１ｍ^３程度のコンテナー１０である。濃縮回収液６を、本体と同じ高さに調整した上部蓋１１から、液面がコンテナー１０の側面上部に設けてある圧力調整穴１２を超えることのないようにポンプ等（図示せず）で充填する。保管・運搬に供する場合に、コンテナー１０を積載したり、隙間なく並べたりできるように、突起部を極力減らした構造を有する上部蓋１１、圧力調整穴１２、および下部バルブ１３が、コンテナー本体に対して窪んだ位置に設けてある。その後に液の回収処理を行うに当たっては、上部蓋１１または下部バルブ１３を経由して、回収処理装置に送液する。図３は、車載タンク２０の概略図である。濃縮回収液６を、マンホール２１または液入口バルブ２２からポンプ等（図示せず）で車載タンク２０に充填する。圧力調整穴２４は、雨水などが直接入らないように、ノズルが下を向く形でタンク上部に設けてある。保管および運搬後に液の回収処理を行うに当たっては、マンホール２１または液出口バルブ２３を経由して送液する。コンテナーの素材としてはステンレスなどの金属、ポリエチレンなどの樹脂等が用いられうるが、特に制限はない。ポリエチレンなどの樹脂をコンテナーの素材としたときは、強度を保つために外周を金属枠などで覆うことが好ましい。

図４は、図２で説明した容器の使用形態の一例を示す概略図である。図で示すものは、図２に示したコンテナー１０と同様の構造である、容器３０の配置である。濃縮回収液６を、配管３１を介してポンプ等（図示せず）で屋内または屋外に設置した容器３０に送る。図５は、図２で説明したものと同様の構造を有する、コンテナー４０による濃縮回収液の運搬の一実施形態であるが、例えばトラック４２に積載した形で運ぶことができる。図６は、図３に示しているタンクローリーでの濃縮回収液の運搬を示す一実施形態であり、配管５１を経由して、濃縮回収液が車載タンク５０に送られる。

このようにして得られた濃縮回収液は、必要によりヨウ素の回収工程に移される。例えば、濃縮回収液に塩素ガスを吹き込んで、その酸化作用によりヨウ素単体を析出させ、常法により回収することができる。

つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、ヨウ素イオンの濃度の測定は、ＪＩＳ規格 Ｋ８９１３ 「よう化カリウム(試薬)」中の、「６．試験方法 （１）純度(乾燥後)」に記載されている測定方法を基に、ヨウ素酸カリウム滴定法により測定した。

（実施例１）
ヨウ素イオン濃度が８質量％であるヨウ化ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムを添加して、ｐＨを９に調整した。ついで、得られた液を、蒸発缶を用いて濃縮して、ヨウ素イオン濃度が２４質量％である濃縮液を得た。このようにして得られた濃縮液を、図３に示したものと同様のタンクローリーでヨウ素回収装置へ運搬した。

この濃縮液をヨウ素回収装置内に移し、濃縮液１ｋｇに対して７０ｇの割合で、塩素ガスを供給した。その後に生成した析出物をメルター釜へ移し、メルター釜の下部よりヨウ素を回収した。ヨウ素の回収率は、蒸発濃縮する前のヨウ化ナトリウム水溶液に含まれていたヨウ素イオンに対して９５％であった。

（実施例２）
ヨウ素イオン濃度が約２質量％であるヨウ化カリウム溶液１００ｇを作製した後、５質量％の水酸化カリウム水溶液を加え、ヨウ化カリウム溶液のｐＨを約１２とした。その後は実施例１と同様にヨウ化カリウム溶液を蒸発濃縮し、ヨウ化カリウム溶液のヨウ素イオン濃度を測定した。結果を下記表１に示す。

（比較例）
ヨウ素イオン濃度が約２質量％であるヨウ化カリウム溶液１００ｇを作製した後、５質量％の硫酸水溶液を加え、ヨウ化カリウム溶液のｐＨを約２とした。その後は実施例１と同様にヨウ化カリウム溶液を蒸発濃縮し、ヨウ化カリウム溶液のヨウ素イオン濃度を測定した。結果を下記表１に示す。

表１からわかるように、ヨウ化カリウム溶液を酸性とした場合、ｐＨ調整時から、遊離ヨウ素による液の着色が見られた。また、蒸発濃縮後のヨウ化カリウム溶液の理論値は２０．１２質量％であるが、これと比べて比較例は、ヨウ素イオン濃度が少ないことから、蒸発濃縮時にヨウ素が空気中に放出したものと考えられる。

一方、ヨウ化カリウム溶液をアルカリ性とした実施例２では、ｐＨ調整時の液の色変化がないことから、ヨウ素の遊離はないと考えられる。また、蒸発濃縮後のヨウ化カリウム溶液の濃度の値も、理論値とほぼ同じであることから、蒸発濃縮時のヨウ素の空気中への放出はほとんどないと考えられる。

本発明は、ヨウ素分を使用した後、ヨウ素分を回収する技術に係る分野に好適に用いられうる。

本発明の運搬方法の一実施形態を示すフローシートである。 本発明の運搬容器の一実施形態を示す概略図である。 本発明の運搬容器の、他の実施形態を示す概略図である。 図２に示した本発明の運搬容器の、配置の一実施形態を示す概略図である。 本発明の運搬容器の、他の実施形態を示す概略図である。 本発明の運搬容器の、他の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１・・・回収液、
２・・・ｐＨ調整工程、
３・・・ｐＨ調整剤、
４・・・濃縮工程、
５・・・凝縮水、
６・・・濃縮回収液、
７・・・保管、
８・・・運搬、
１０、４０・・・コンテナー、
２０、５０・・・車載タンク、
３０・・・容器、
１１・・・上部蓋、
１２、２４・・圧力調整穴、
１３・・・下部バルブ、
２１・・・マンホール、
２２・・・液入口バルブ、
２３・・・液出口バルブ、
３１、５１・・・配管、
４２・・・トラック。

Claims (3)

1. 単体ヨウ素、ヨウ素元素を含む化合物、ヨウ素イオン、およびヨウ素元素を含むイオンからなる群より選択される少なくとも１種の濃度が１０質量％未満である液に、アルカリ化合物を添加して液のｐＨを７〜１３に調整する工程と、
   単体ヨウ素、ヨウ素元素を含む化合物、ヨウ素イオン、およびヨウ素元素を含むイオンからなる群より選択される少なくとも１種の濃度が１０〜４０質量％である濃縮液を得るために、前記ｐＨを調整する工程で得られた液を濃縮する工程と、
   前記濃縮液を運搬する工程と、
   を含むことを特徴とする、液の運搬方法。
2. 前記ｐＨを調整する工程で、アルカリ化合物が添加される前の液が、単体ヨウ素、アルカリ金属およびヨウ素元素を含む化合物、アルカリ土類金属およびヨウ素元素を含む化合物、ならびにヨウ化アンモニウムからなる群より選択される少なくとも１種の物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記アルカリ化合物が水酸化アルカリであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

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