JP5666832B2 - 有機物質の分解処理方法および有機物質の分解処理剤キット - Google Patents
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Description
本発明の有機物質の分解処理方法では、過酸化水素は、有機物質の酸化剤として機能する。過酸化水素の使用量は、分解処理の対象、有機物質の種類、有機物質の濃度、分解処理の温度等により異なる。
本発明の有機物質の分解処理方法では、その詳細なメカニズムは未だ明らかではないが、コロイダルシリカにより、過酸化水素の自己分解が抑制されると考えられる。本発明において、コロイダルシリカとは、粒径が300nm以下の二酸化ケイ素をいい、水和物として水中に懸濁しているもの、水以外の溶媒に分散されているもの、微粉状のものがある。また、本発明のコロイダルシリカは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、チタニウム、スズ等の金属原子または半金属原子を、ケイ素原子に対するモル比で、10%以下であれば含有しても良い。コロイダルシリカの製造方法としては、テトラハロシラン化合物やテトラアルコキシシラン化合物を加水分解・縮合する方法、ケイ酸アルカリ水溶液を中和してアルカリイオンなどのイオンを除去する方法、ケイ酸アルカリ水溶液をイオン交換してアルカリイオンなどのイオンを除去する方法等が知られているが、本発明ではいずれの製法によるコロイダルシリカでもよい。
本発明の有機物質の分解処理方法において、鉄化合物は、過酸化水素による有機物質の酸化分解を促進する、いわゆる触媒として作用する。本発明の有機物質の分解処理方法に用いる鉄化合物としては、水に溶解または分散できるものであれば、特に限定されず、金属鉄、酸化鉄、水酸化鉄、硫化鉄、鉄塩等の何れでもよいが、水への拡散性に優れることから、水溶性の鉄塩が好ましい。なお、本発明において水溶性の鉄塩とは、25℃の水100gに1g以上溶解する鉄塩をいう。水溶性の鉄塩としては、例えば、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、過塩酸鉄(II)、過塩酸鉄(III)、臭化鉄(II)、臭化鉄(III)、ヨウ化鉄(II)、ヨウ化鉄(III)、硝酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、チオシアン酸鉄(II)、チオシアン酸鉄(III)、酢酸鉄(II)、シュウ酸鉄(III)、硫酸アンモニウム鉄(II)、硫酸アンモニウム鉄(III)、硫酸カリウム鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、フェロシアン化ナトリウム、フェリシアン化ナトリウム、フェロシアン化カリウム、フェリシアン化カリウム、フェロシアン化アンモニウム、フェリシアン化アンモニウム等が挙げられ、有機物質の分解率と経済性の点から、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、硝酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)が好ましく、塩化鉄(II)、硝酸鉄(II)、硫酸鉄(II)が更に好ましく、塩化鉄(II)、硫酸鉄(II)が最も好ましい。鉄化合物が鉄塩の場合は、無水塩でもよいし水和物(水化物ともいう)でもよく、水への溶解または分散のしやすさから、適宜選択すればよい。なお、本発明において水和物とは結晶水を有する塩をいい、例えば、硫酸鉄(II)は無水塩のほかに、一水和物、四水和物、五水和物、七水和物が知られている。
本発明の有機物質の分解処理方法では、過酸化水素の自己分解が低減し有機物質の分解率が向上するとともに、鉄化合物の析出を低減できることから、更に、キレート剤を使用することが好ましい。キレート剤としては、例えば、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、グリセリン酸、クエン酸、イソクエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、ガラクタル酸、サリチル酸等のヒドロキシカルボン酸化合物及びこれらの塩;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、1,2−ヒドロヘキシルジカルボン酸等のジカルボン酸化合物及びこれらの塩;グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、プロリン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、ヒスチジン、リシン、β−アラニン、タウリン等のアミノ酸及びこれらの塩;エチレンジアミンテトラ酢酸、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸、アスパラギン酸−N,N−ジ酢酸、グルタミン酸−N,N−ジ酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジマロン酸塩、プロパンジアミン−N,N’−ジマロン酸塩、イミノジコハク酸、タウリン−N,N−ジ酢酸、メチルグリシン−N,N−ジ酢酸、セリン−N,N−ジ酢酸、ヒドロキシイミノジコハク酸等のイミノカルボン酸化合物およびこれらの塩等が挙げられ、有機物質の分解率が高いことからヒドロキシカルボン酸化合物及びこれらの塩、イミノカルボン酸化合物およびこれらの塩が好ましく、易生分解性で環境への負荷が少ないことから、ヒドロキシカルボン酸化合物及びこれらの塩が更に好ましく、クエン酸およびその塩が最も好ましい。
本発明の有機物質の分解処理方法では、有機物質の分解率が向上し、過酸化水素の使用量を低減できることから、更に、過硫酸塩を使用することが好ましい。過硫酸塩は、過酸化水素とともに、有機物質の酸化剤として機能する。過硫酸塩とは、ペルオキソ二硫酸塩のみをいう場合と、ペルオキソ一硫酸塩とペルオキソ二硫酸塩とをあわせていう場合があるが、本発明では、ペルオキソ一硫酸塩とペルオキソ二硫酸塩とをあわせて過硫酸塩という。過硫酸塩としては、例えば、ペルオキソ二硫酸ナトリウム(過硫酸ナトリウムと呼ばれることがある)、ペルオキソ二硫酸カリウム(過硫酸カリウムと呼ばれることがある)、ペルオキソ二硫酸アンモニウム(過硫酸アンモニウムと呼ばれることがある)、ペルオキソ一硫酸ナトリウム、ペルオキソ一硫酸カリウム、ペルオキソ一硫酸アンモニウム等が挙げられ、自己分解が少なく、有機物質の分解率も良好であることから、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウムが好ましく、ペルオキソ二硫酸ナトリウムが特に好ましい。
本発明の有機物質の分解処理方法において、過硫酸塩を使用する場合には、過硫酸塩の自己分解が抑制でき、有機物質の分解率が向上することから更に、尿素、アルカリ金属炭酸塩、アンモニウムの炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩、および、アンモニウムのリン酸塩からなる群から選ばれる過硫酸塩安定化剤を含有することが好ましい。アルカリ金属もしくはアンモニウムの炭酸塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等が挙げられる。アルカリ金属もしくはアンモニウムのリン酸塩としては、例えば、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム等が挙げられる。
本発明の有機物質の分解処理剤キットは、上記の有機物質の分解処理方法に好適な分解処理剤のキットであり、過酸化水素およびコロイダルシリカを含有する薬液(A)と、鉄化合物を含有する薬液(B)とから構成される。
過酸化水素およびコロイダルシリカ、また、必要に応じて過硫酸塩、過硫酸塩安定剤を含有する薬液(A)の組成、鉄化合物、必要に応じてキレート剤を含有する薬液(B)の組成としては、工業的な原料の入手、薬液の経時の安定性又は保存性、運送や保管のコスト等を考慮し、下記の組成が好ましい。なお、本発明において、有機物質の分解処理剤キットのそれぞれの薬液は有機物質の存在量等、使用状況に照らして稀釈して使用することができる。下記の組成の薬液(A)、および下記の組成の薬液(A)を土壌に注入する程度の濃度まで希釈した希釈液は、本発明の薬液(A)である。同様に、下記の組成の薬液(B)、および下記の組成の薬液(B)を土壌に注入する程度の濃度まで希釈した希釈液は、本発明の薬液(B)である。
・過酸化水素:0.5〜20質量%、好ましくは1〜10質量%
・コロイダルシリカ(固形分):0.1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%
・水:残量
又は
・過酸化水素:0.05〜5質量%、好ましくは0.1〜2質量%
・コロイダルシリカ(固形分):0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜5質量%
・過硫酸塩:2〜30質量%、好ましくは5〜15質量%
・過硫酸塩安定化剤:0〜6質量%、好ましくは0.1〜2質量%
・水:残量
・鉄化合物:0.1〜30質量%、好ましくは5〜20質量%
・水:残量
又は
・鉄化合物:0.1〜30質量%、好ましくは5〜20質量%
・キレート剤:0〜10質量%、好ましくは1〜5質量%
・水:残量
35%過酸化水素水(H2O2)、平均粒径10〜20nmのコロイダルシリカ(ADEKA社製、商品名:アデライトAT−30、コロイダルシリカ含量30%)、ペルオキソ二硫酸ナトリウム(Na2S2O8)、無水炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)、メタケイ酸ナトリウム・9水和物(Na2SiO3・9H2O)およびイオン交換水を用いて、表1の組成にて薬液(A)(A1〜A6)、比較の処理液C1〜C5を調製した。また、硫酸鉄(II)・7水和物、クエン酸三ナトリウム・2水和物およびイオン交換水を用いて、表2の組成にて薬液(B)C1〜C3を調製した。なお、表中の数字は各薬剤の、水もしくは結晶水を除いた純分の質量%を表わす。
内容量120mLの遮光バイアル瓶に、表3又は表4に示す量の薬液(A)または処理液、および薬液(B)、並びに模擬土壌(市販園芸用赤玉土を乾燥粉砕したもの)10gを入れた後、内容物量が60gになるようイオン交換水を入れた。この遮光バイアル瓶に濃度200mg/Lのトリクロロエチレン(TCE)水溶液を50mL入れ、テフロン(登録商標)コーティングを施したゴム栓およびアルミシールで密栓した後、軽く振盪し、25℃の恒温槽に28日間保存した。
28日間保存後、バイアル瓶内の試験液からろ過して模擬土壌を除去した後、TCE、過酸化水素および過硫酸ナトリウムの濃度並びにpHを測定した。保存前の過酸化水素および過硫酸ナトリウムの濃度の計算値と、28日保存後の過酸化水素および過硫酸ナトリウムの濃度の測定値から過酸化水素および過硫酸塩の残存率を求めた。なお、TCEの濃度は、JIS K0125(用水・排水中の揮発性有機化合物試験方法)の水素イオン検出器(FID)を用いたヘッドスペース−ガスクロマトグラフ法に準拠して測定した。ただし、ガスクロマトグラフの検出器はECD(電子捕獲検出器)を使用した。過酸化水素および過硫酸ナトリウムの濃度は、それぞれJIS K1463(過酸化水素)、JIS K8253(ペルオキソ二硫酸カリウム(試薬))に、それぞれ準拠して測定した。
Claims (10)
- 有機物質の分解処理方法であって、該有機物質を含む対象中に、過酸化水素、コロイダルシリカおよび鉄化合物を添加する有機物質の分解処理方法であって、過酸化水素およびコロイダルシリカを含有する薬液(A)と、鉄化合物を含有する薬液(B)と、を別々に添加することを特徴とする有機物質の分解処理方法。
- 前記薬液(A)に、さらに、過硫酸塩を添加する請求項1記載の有機物質の分解処理方法。
- 前記薬液(A)に、さらに尿素、アルカリ金属炭酸塩、アンモニウムの炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩およびアンモニウムリン酸塩からなる群から選ばれる過硫酸塩安定化剤を添加する請求項2記載の有機物質の分解処理方法。
- 前記薬液(B)に、さらにキレート剤を添加する請求項1〜3のうちいずれか一項記載の有機物質の分解処理方法。
- 前記薬液(B)で処理した後、前記薬液(A)で処理する請求項1〜4のうちいずれか一項記載の有機物質の分解処理方法。
- 過酸化水素およびコロイダルシリカを含有する薬液(A)と、鉄化合物を含有する薬液(B)とから構成されることを特徴とする有機物質の分解処理剤キット。
- 前記薬液(A)中、過酸化水素の含有量が0.5〜20質量%、コロイダルシリカ(固形分)の含有量が0.1〜30質量%であり、前記薬液(B)中、鉄化合物の含有量が0.1〜30質量%である請求項6記載の有機物質の分解処理剤キット。
- 前記過酸化水素およびコロイダルシリカを含有する薬液(A)が、さらに過硫酸塩を含有する請求項7記載の有機物質の分解処理剤キット。
- 前記薬液(A)中、過酸化水素の含有量が0.05〜5質量%、コロイダルシリカ(固形分)の含有量が0.1〜20質量%、過硫酸塩の含有量が2〜30質量%であり、前記薬液(B)中、鉄化合物の含有量が0.1〜30質量%である請求項8記載の有機物質の分解処理剤キット。
- 前記過酸化水素およびコロイダルシリカを含有する薬液(A)が、さらに尿素、アルカリ金属炭酸塩、アンモニウムの炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩およびアンモニウムリン酸塩からなる群から選ばれる過硫酸塩安定化剤を含有する請求項8または9記載の有機物質の分解処理剤キット。
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