JP5907792B2 - オスミウム廃液の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、オスミウムを含有する重金属廃液若しくは有機廃液を安全且つ実用的に処理する方法に関する。

オスミウムは白金族に属し、医学・生物分野での組織固定や電子染色、或いは有機合成での触媒として使用される。これらの用途で使用後に発生するオスミウム廃液は、人体に悪い影響を及ぼすため、安全に処理する必要がある。

従来技術

従来技術において、オスミウムを含む溶液を処理する方法として、一般的には吸着除去法が行われていた。この方法では活性炭若しくはイオン交換樹脂を使用するが、オスミウムの選択除去を直接行うことが困難なため、金属不純物を除く前処理が必要であった。さらに吸着剤は、使用期間が短く、高価である上、オスミウムを吸着した吸着剤からのオスミウムの脱離は困難であるため、吸着剤の繰り返し使用にも限度があった。

またオスミウムを含有する溶液に酸化剤を添加することで四酸化オスミウムを生成し、さらに空気を吹き込むことで溶液から四酸化オスミウムを揮発除去する方法も提案されており、この方法では低濃度のオスミウムを含む溶液も効率的に処理することが可能である。しかしこの方法では、特に人体に有害とされる気体状態の四酸化オスミウムを、安全且つ確実に処理する方法及び設備が必要である。

特開平９−１３７２３７ 特開平１０−１４７８２４

従来技術では、（１）多量の吸着剤を必要とするため、処理コストが上昇する、或いは（２）人体に有害である揮発するオスミウムを、安全且つ確実に処理する方法及び設備が必要であるため、処理コストが上昇するという課題があった。

上記課題を解決するための本発明は、廃液中に様々な形態で存在するオスミウムを揮発させることなく、安全に分離することを特徴とし、且つ高価な吸着剤等を使用せず安価なコストで実用的に、オスミウムを含有する廃液を処理する方法を提供する。

本発明は、オスミウムを含有する廃液に還元剤を添加する第一の工程と、前記第一の工程の析出物をろ過する第二の工程と、前記第二の工程で得られるろ液中のオスミウムを濃縮して分離する第三の工程を含むことを特徴とする、オスミウム廃液の処理方法である。

さらに、前記第三の工程で得られたオスミウムの濃縮物を水素還元する第四の工程を含むことを特徴とする。

また、前記第四の工程で得られた水素還元後の固体を水により洗浄し、洗浄に用いた水を前記第一の工程に戻すことを特徴とする。

本発明では、様々な形態で存在するオスミウムを、簡単な方法で揮発させることなく安全に、廃液中から除去することが可能である。さらに廃液を濃縮して得られた濃縮物を、水素還元することによりオスミウムの水への溶出を防げるため、安全に埋立処分することも可能となる。

（オスミウム廃液）
本発明で処理できるオスミウム廃液は、溶存状態若しくは固体浮遊物の状態でオスミウムを含有する廃液である。廃液に含有するオスミウムの形態は、廃液の特性によって異なり、塩化物や酸化物などの形態でも存在し、価数も２価、４価、８価など様々である。廃液に含まれるオスミウムの濃度は特に限定なく、あらゆる濃度範囲のオスミウム廃液に適用が可能である。廃液には、オスミウム以外の共存重金属として銅、ニッケル等を含んでいても良く、さらに塩化物イオン、硫酸イオンなどの陰イオンを含んでいても良い。また廃液は水溶液であっても、有機溶媒を含有しても良い。廃液を処理する際は、数種類のオスミウム廃液を、混合し処理をしても構わない。

（還元工程）
本発明では、まず上記の様なオスミウム廃液に還元剤を添加する。この工程では、溶存するオスミウムの一部が析出する。このとき、銅、ニッケル等の共存重金属がある場合は、同時に析出する。還元剤は、ナトリウムボロハイドライド（ＳＢＨ）、ヒドラジン、亜硫酸ナトリウム等の化学還元処理で一般的に使用されるものでよい。還元剤は、廃液のＯＲＰ＜０ｍＶ（ｖｓＳＨＥ）で安定するまで添加することが好ましい。還元剤を添加する際の廃液のｐＨは、還元剤が最も反応しやすいｐＨに調整することが好ましい。例えば、ＳＢＨの場合、ｐＨ５〜９の範囲とする。ｐＨ調整には、塩酸等の酸化力を持たない無機酸或いは水酸化物ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを使用することが好ましい。

（ろ過・ろ液濃縮工程）
還元剤添加後にオスミウム廃液をろ過し、ろ過残渣とろ液に分離する。ろ過の方法は、ろ紙やフィルターを使用する一般的なものでよい。分離したろ過残渣は、オスミウム析出物を含有しており、他に銅、ニッケル等の重金属を含有する。この残渣は水洗した後、後に述べる水素還元工程で処理、或いは直接埋立処分をしても良い。ろ液は、水分を蒸発させ濃縮する。尚、このろ液には四酸化オスミウム等の揮発性のオスミウムは含有していない。

濃縮は減圧若しくは常圧条件で行う。温度は、廃液に含有する水を蒸発可能な温度で行う。常圧条件の場合には、１００℃程度に加熱することが好ましい。蒸発した水分は、冷却し液体として回収する。回収した液体は、水或いは有機溶媒を含む。このとき、廃液に含有するオスミウムは還元剤の添加により析出している、あるいは揮発しない形態に変化しているため揮発することなく、廃液中で濃縮されるため、揮発したオスミウムを処理する設備は不要である。回収した液体は、オスミウムを含有せず、一般廃液として処理可能である。

（水素還元工程）
ろ液の水分を蒸発させて得られた濃縮物は、オスミウムを含み、さらに有機物、或いは塩化ナトリウムや硫酸ナトリウム等の無機塩を含有する。この濃縮物はオスミウム含有廃棄物として処理することもできるが、水素を含む還元雰囲気下で処理することで、不溶性の状態のオスミウムを得て、埋立処分することも可能である。このとき、還元工程で析出したろ過残渣を同時に水素還元しても良い。水素還元の温度条件としては、３５０℃〜７５０℃の範囲であることが好ましい。さらに有機物を含有する場合は、その有機物によって、濃縮物に含有するオスミウムの還元が阻害される可能性があるため、５００℃以上で水素還元を行い、有機物を分解除去することが好ましい。水素還元で得られた固体は、オスミウムを含有する他、塩化ナトリウムや硫酸ナトリウム等の無機塩を含有する。この固体は、さらに水で洗浄を行うことで、含有する無機塩を除去し、減容化することが可能である。水洗浄して得られた固体は、オスミウムを含み、さらに水に不溶であるため、安全に埋立処分することも可能である。

固体の洗浄に用いられた水は、工程内に戻すことが可能である。戻し先は、還元工程であることが好ましい。仮に洗浄液中に微量のオスミウムを含む場合にも、還元工程で溶液から除去すること、或いは濃縮工程で再度濃縮することが可能である。

実施例１
本実験には、表１に示す濃度の異なる５種類のオスミウム廃液を対象とし、処理を実施した。まず、これらの廃液３００ｍＬに水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨを７〜８に調整した。この液に、ＯＲＰ＜０ｍＶ（ｖｓＳＨＥ）で安定するまで還元剤を１０〜２０ｍＬ添加した。還元剤としては、１２％ＳＢＨ溶液を２０倍希釈したものを使用した。還元処理した際の析出物をろ過除去し、得られたろ液に溶存するオスミウムの濃度をＩＣＰ発光分析装置で定量した（表２：還元後）。表２に示すように、還元処理でのオスミウムの除去率は、廃液によって異なる。

還元剤を添加し析出物をろ過除去した、表１に示す試料番号１〜４のオスミウム廃液について、液温１００℃の常圧条件で加熱し、オスミウムを含有する濃縮物を得た。この加熱処理の際、蒸発した水分を液体まで冷却して回収し、さらに揮発したオスミウムの捕集液として０．１Ｍの水酸化ナトリウム溶液を、前記の蒸発した水分を回収する装置の後に設置した。回収した液体（以下回収液）、ならびに捕集液に含有するオスミウム濃度をＩＣＰ発光分析装置で定量した（表２：回収液、捕集液）。表２に示すように、いずれのオスミウム廃液でも、回収液ならびに捕集液にオスミウムを含有せず、オスミウムを揮発させることなく、オスミウムを含有する濃縮物を得た。

実施例２
本実験では、表３に示す試料番号６のオスミウム廃液を対象とし、処理を実施した。この廃液３．５Ｌに、水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨ７〜８に調整した後、ＯＲＰ＜０ｍＶ（ｖｓＳＨＥ）で安定するまで還元剤を２００ｍＬ添加した。還元剤としては、１２％ＳＢＨ溶液を２０倍希釈したものを使用した。還元処理した際の析出物をろ過除去し、得られたろ液に溶存するオスミウムの濃度をＩＣＰ発光分析装置で定量した（表３：還元後）。

さらにろ液を液温１００℃の常圧条件で加熱し、オスミウムを含む濃縮物を得た。この加熱処理の際、蒸発した水分を液体まで冷却して回収し、さらに揮発したオスミウムの捕集液として０．１Ｍの水酸化ナトリウム溶液を、前記の蒸発した水分を回収する装置の後に設置した。回収した液体（以下回収液）、ならびに捕集液に含有するオスミウム濃度をＩＣＰ発光分析装置で定量した（表３：回収液、捕集液）。結果を表４に示す。表４に示すように、いずれのオスミウム廃液でも、回収液ならびに捕集液にオスミウムを含有せず、オスミウムを揮発させることなく、オスミウムを含有する濃縮物を得た。

ろ液を加熱し、得られたオスミウムを含む濃縮物について、水素還元処理を実施した。濃縮物を炉内に設置し、水素を含むガスを炉内に充填した。ガスは水素４％を含むアルゴンとの混合ガスを使用し、ガス供給量は０．５Ｌ／分とした。十分に炉内の雰囲気を置換した後、加熱を開始した。温度は徐々に上昇させ、７５０℃で３時間保持した。水素還元で得られたオスミウムを含有する固体について、純水で洗浄処理を行い、洗浄後のオスミウムを含む固体について、溶出試験を実施した。溶出試験の溶媒には、塩酸あるいは水酸化ナトリウムでｐＨ６に調整した水を使用し、固体の１０倍量を添加し、２００ｒｐｍで６時間の連続振とうを行った。振とう後の液をろ過し、ろ液に含有するオスミウムの濃度をＩＣＰ発光分析装置で測定した。結果を表４に示す。表４に示すように、水素還元で得られた固体を水洗浄し、得られた固体からは、オスミウムの溶出は確認されなかった。すなわち固体に含有するオスミウムは不溶性の状態で存在しており、安全に埋立処分することも可能である。

Claims (3)

1. オスミウムを含有する廃液に還元剤を添加し、オスミウムを析出物及び／または揮発しない形態とする第一の工程と、前記第一の工程の析出物をろ過する第二の工程と、前記第二の工程で得られるろ液の水及び／または有機溶媒を蒸発させて揮発しない形態のオスミウムを分離する第三の工程を含むことを特徴とする、オスミウム廃液の処理方法。
2. 前記第三の工程で得られたオスミウムの濃縮物を水素還元する第四の工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のオスミウム廃液の処理方法。
3. 前記第四の工程で得られた水素還元後の固体を水により洗浄し、洗浄に用いた水を前記第一の工程に戻すことを特徴とする、請求項２に記載のオスミウム廃液の処理方法。