JP5752387B2 - 汚染土壌処理方法 - Google Patents
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Description
金属カルシウム(Ca)と、825℃で2時間焼成し水分を除去した酸化カルシウム(CaO)とを重量比で1:5とし、これを遊星ボールミルでアルゴンガス雰囲気下、600rpmで60分間、常温粉砕処理を行った。ミル粉砕物をアルゴンガス雰囲気下、分級し、2mm篩下の粉砕物を得た。これを金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOとした。得られた金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOを電子顕微鏡写真(SEM)で確認したところ、電子顕微鏡写真において比較的大きく見える粒子も、実際は、数十から百nm程度の大きさのナノ粒子が凝集したものであり、金属カルシウムは十分にナノサイズまで粉砕されていた。得られた金属カルシウムナノ分散体Ca/CaO中の金属カルシウム含有量を、水上置換法により水との接触時に発生する水素量から算出した結果、金属カルシウムナノ分散体1gに対して2.8mmolであった。
供試土壌の調製は次の要領で行った。なお、供試土壌中の重金属、ヒ素、フッ素含有量は、添加した重金属、ヒ素、フッ素が全て溶出したと仮定したとき、単位質量当たり各重金属、ヒ素、フッ素の土壌汚染対策法における溶出量基準値の約100倍量が検出される含有量とした。
(1)土壌:マサ土を使用した。マサ土は、大きな礫分を取り除いた他は特に粒度調整することなくそのまま使用した。
(2)重金属、ヒ素、フッ素濃度:鉛(Pd)、ヒ素(As)、カドミウム(Cd)、クロム(Cr)、フッ素(F)の各1000ml/L溶液(関東化学株式会社製)を用い、固液比1:10での最大溶出濃度が鉛(Pd)=1mg/L、ヒ素(As)=1mg/L、カドミウム(Cd)=1mg/L、総クロム(Cr)=5mg/L、フッ素(F)=8mg/Lとなるように調整した。
(3)調整方法:所定濃度に調整した標準液をホーローバット上で土壌と混合し、純水を十分に添加後、乾燥機で所定の含水率まで乾燥させた。
(4)土壌含水率:含水率1%、5%、10%及び重金属、ヒ素、フッ素を添加していない4種類とした。
アルゴンガスで置換したグローブボックス内でマグネット乳鉢を用い、金属カルシウムナノ分散体Ca/CaO1.0gを、室温下、回転数100rpmですり潰すように数分間攪拌した。その後、すり潰した金属カルシウムナノ分散体Ca/CaO1.0gと含水率1%の供試土壌9.0gとを密閉容器に入れ、これを手で数分間振って攪拌し、環境省告示第18号に基づき溶出試験を行った。溶出液中の鉛、ヒ素、カドミウム、クロムの濃度測定は、ICP発光分析により、フッ素は、イオンクロマトグラフにより行った。
土壌と金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOとの混合にマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数100rpmですり潰すように約4時間連続攪拌した以外は、実施例1と同様である。
実施例2と同様に、土壌と金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOとの混合にマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数100rpmですり潰すように約4時間連続攪拌した。溶出試験を行うときpHを7に調整して行い、実施例1の方法で分析した。なお、pH調整を行わない場合の溶出液のpHは、約12であった(実施例1、2)。
含水率1%の供試土壌を何ら処理することなくそのまま溶出試験を行い、実施例1と同様の方法で溶出液中の濃度の測定を行った。
金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOを全く添加することなく、含水率1%の供試土壌9.0gのみをマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数100rpmですり潰すように約4時間連続攪拌し、溶出試験、分析を行った。
(1)金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOを添加した場合、一部のケースにおいてわずかに溶出量基準値を超えたが、全体的には鉛、ヒ素、カドミウム、六価クロム、フッ素の5種類全ての物質において溶出量基準値を下回った。一方、金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOを添加しなかった場合、殆ど全てのケースで溶出量基準値を大幅に上回った。
(2)金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOを添加した場合、溶出量は、供試土壌の含水率、金属カルシウムナノ分散体Ca/CaOと重金属、ヒ素、フッ素汚染土壌との攪拌時間、及び溶出試験時のpHに影響されなかった。
Claims (5)
- 重金属、ヒ素、フッ素のいずれか1種以上で汚染された土壌と、重金属、ヒ素、フッ素のいずれか1種以上の不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属、ヒ素、フッ素のいずれか1種以上を不溶化させる汚染土壌処理方法であって、
前記金属粒子が金属カルシウムであり、
前記金属粒子は、固形状の金属と、
水分調整機能を有し水を吸脱着する、水吸脱着剤及び/又は多孔質無機材との混合物を、
固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕し得られる金属粒子を、水吸脱着剤及び/又は多孔質無機材中に分散させた金属分散体として与えられることを特徴とする汚染土壌処理方法。 - 前記金属分散体は、ナノサイズの金属粒子の表面を前記水吸脱着剤及び/又は多孔質無機材がコーティングし、
水吸脱着剤及び/又は多孔質無機材が、ナノサイズの金属粒子の大部分が酸素、二酸化炭素又は水と直接接触することを阻止することを特徴とする請求項1に記載の汚染土壌処理方法。 - 前記水吸脱着剤が酸化カルシウムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の汚染土壌処理方法。
- 前記重金属、ヒ素、フッ素のいずれか1種以上で汚染された土壌に含まれる水分量が所定の値を越えるときは、該土壌と前記金属粒子とを接触させるに先立ち、該土壌に水分調整剤を加え、該土壌に含まれる水分量を所定の値以下とする水分調整を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の汚染土壌処理方法。
- 前記重金属が、鉛、カドミウム、クロムのうちいずれか1種以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の汚染土壌処理方法。
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