JP6149646B2

JP6149646B2 - 水銀汚染土壌からの水銀溶出低減方法およびそれに用いる水銀溶出低減材の製造方法

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Publication number: JP6149646B2
Application number: JP2013198013A
Authority: JP
Inventors: 裕輝板谷; 定人菊池; 國西　健史; 健史國西
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015063599A

Description

本発明は、水銀溶出低減材及びその製造方法に関し、特に水銀汚染土壌から水銀が溶出することを抑制する溶出低減材及びその製造方法に関する。

近年、工場跡地における土壌汚染や、産業廃棄物等の不法投棄による土壌汚染が社会問題として指摘されるようになり、このような汚染土壌から化学物質が溶出することを抑制する方法が、種々試みられている。

例えば、該汚染土壌中に含まれる重金属に対しては、酸化マグネシウム、軽焼ドロマイト、セメント、ゼオライト、鉄塩、高炉スラグなど用いて溶出低減処理を図ることが提案されている。
特に、ドロマイトは、栃木県葛生地方など日本国内でも大量に産出する鉱物であるため、比較的安価に入手することができ、該ドロマイトを低温で焼成した軽焼ドロマイトは、溶出低減材としても注目され、例えば特開２００６−２８９３０６号公報（特許文献１）には、フッ素および（または）重金属を含有する廃棄物からのフッ素および重金属の溶出を抑制する方法であって、固化剤としての水硬性物質と、安定化剤としての焼成ドロマイトの粉末とからなる安定化処理剤を添加し、水を加えて混練することにより反応させ、凝結固化させることからなる溶出抑制方法が開示されている。

しかし、この軽焼ドロマイトは、ドロマイトの主成分であるＣａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３に由来するカルシウムイオンやマグネシウムイオンが、ポゾラン反応やゲル化反応を起こすことによって重金属の溶出を抑制するものと言われているが、従来の軽焼ドロマイトにおいては、重金属等の溶出抑制効果が十分とは言えず、溶出低減効果を高めるために他の溶出低減手段を併用しなければならないという問題があった。

また特開２０１３-３１７９５号公報（特許文献２）には、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）精製物が軽焼されてなり、且つ前記ＭｇＣＯ₃が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣ_xＯ_y（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ₃とを含む軽焼生成物を含有することを特徴とする溶出低減材が、また特開２０１３−３２４３１号公報（特許文献３）には、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）とを主成分として含む鉱物が軽焼されてなり、且つ前記ＭｇＣＯ₃が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣ_xＯ_y（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ₃と、ＣａＣＯ₃とを含む軽焼生成物を含有することを特徴とする溶出低減材が記載されている。

一方、水銀汚染土壌については、他の第２種特定有害物質とは異なりセメント再資源化には制限があることに加え、管理型処分場へ搬入するには、土壌汚染対策法（環境省）に基づく第二溶出量基準以下にまで溶出量を低減させる必要があるため、不溶化処理が切望されている。
上記特許文献２及び特許文献３に記載の溶出低減材は、汚染土壌中から重金属が溶出することを抑制するものではあるが、水銀を必ず第二溶出量基準以下にまで溶出量を低減させるための溶出低減材であることは記載されていない。
したがって、水銀に汚染された土壌から第二溶出量基準以下にまで水銀の溶出量を低減させることができる、溶出低減材が期待されている。

特開２００６−２８９３０６号公報特開２０１３−３１７９５号公報特開２０１３−３２４３１号公報

本発明の目的は、上述の如き従来技術の問題点に鑑み、水銀に汚染された水銀汚染土壌からの水銀の溶出抑制作用の優れた溶出低減方法、特に第二溶出量基準以下にまで溶出量を低減させることができる水銀溶出低減方法及びそれに用いる水銀溶出低減材の製造方法を提供することである。

本発明の請求項１記載の水銀溶出低減方法は、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物が軽焼されてなり、軽焼により当該鉱物中のＭｇＣＯ_３が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣｘＯｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ_３と、ＣａＣＯ_３とを含む軽焼生成物及び水溶性硫酸塩を、質量比で８：２〜９：１で含む溶出低減材を水銀溶出低減材として使用することを特徴とする。

本発明の請求項２記載の水銀溶出低減方法は、請求項１記載の水銀溶出低減材において、前記軽焼生成物は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトルにおける前記ＭｇＣｘＯｙのピークが、ＭｇＣＯ_３およびＣａＣＯ_３の各ピークの中間領域に位置することを特徴とする。

また本発明の３記載の水銀溶出低減方法は、請求項１又は２記載の溶出低減材において、前記軽焼生成物には、酸化カルシウム（ＣａＯ）が実質的に含まれないことを特徴とする。
本発明の請求項４記載の水銀溶出低減方法は、請求項１〜３いずれかの項記載の溶出低減材において、前記水溶性硫酸塩が硫酸第一鉄であることを特徴とする。

本発明の請求項５記載の水銀溶出低減材の製造方法は、水銀溶出低減材として使用する溶出低減材であって、該溶出低減材は、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物を６４０〜９９０℃で軽焼して、当該鉱物中のＭｇＣＯ_３が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣｘＯｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ_３と、ＣａＣＯ_３とを含む軽焼生成物を調製し、該軽焼生成物と水溶性硫酸塩とを、質量比で８:２〜９：１で混合して得ることを特徴とする。

なお、本発明において「軽焼」とは、前記鉱物を加熱して、前記鉱物中の炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）の一部を脱炭酸させることをいう。
また、「ＣａＯを実質的に含まない」とは、前記軽焼生成物の、Ｘ線回析法（ＸＲＤ）による同定結果およびＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトルにおいて、ＣａＯのピークを示さないことをいう。

本発明によれば、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物が軽焼された軽焼生成物であって、前記鉱物中に含まれる炭酸マグネシウムの一部が脱炭酸されて生成されるＭｇＣ_ｘＯ_ｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）を含み、さらに、脱炭酸されていない炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）および炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を含む、すなわち、３つの成分を含む軽焼生成物と、水溶性硫酸塩とを、上記特定の混合割合で含有することによって、水銀に対して、高い溶出抑制作用を発揮することができる。
また、前記鉱物中のＣａＣＯ_３が脱炭酸されたＣａＯを実質的に含まない軽焼生成物を用いることによって、より水銀の溶出抑制作用を発揮させることができる。

実施例１の材料についての、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトル線図である。比較例１の材料についての、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトル線図である。比較例３の材料にいての、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトル線図である。比較例４の材料についての、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトル線図である。実施例１および比較例１〜３の各材料についての、Ｘ線回析によって検出されるＸＲＤスペクトル線図である。実施例１の材料に対して混合する硫酸第一鉄一水和物の混合質量比を変化させた各溶出低減材と水銀吸着除去率との関係を示す線図である。

本発明を以下の実施形態に基づき具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の水銀溶出低減材は、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物が軽焼されてなり、軽焼により当該鉱物中のＭｇＣＯ_３が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣ_ｘＯ_ｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ_３と、ＣａＣＯ_３とを含む軽焼生成物及び水溶性硫酸塩を、質量比で８：２〜９：１で含む、水銀溶出低減材である。

また、本発明の水銀溶出低減材の製造方法は、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物を６４０〜９９０℃で軽焼して、当該鉱物中のＭｇＣＯ_３が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣ_ｘＯ_ｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ_３と、ＣａＣＯ_３とを含む軽焼生成物を調製し、該軽焼生成物と水溶性硫酸塩とを、質量比で８:２〜９：１で混合することにより、水銀溶出低減材を製造する方法である。

本発明の水銀溶出低減材に用いる軽焼生成物は、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物が軽焼されてなり、当該鉱物中の炭酸マグネシウムが脱炭酸されることで生成されるＭｇＣ_ｘＯ_ｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを含むものである。

前記炭酸マグネシウムと炭酸カルシウムとを主成分として含む鉱物とは、炭酸カルシウム及び炭酸カルシウムを含有する鉱物であれば、特に限定されず任意の鉱物を適用することができ、望ましくは、炭酸マグネシウムを２０質量％以上、好ましくは４０質量％以上含み、且つ炭酸カルシウムを１５質量％以上、好ましくは５０質量％以上含む鉱物を好適に用いることができる。
かかる鉱物の具体例としては、ドロマイト等を挙げることができる。

前記ドロマイトとしては、炭酸マグネシウムと炭酸カルシウムとを含有してなるものであれば特に限定されず、天然に産出するドロマイト（白雲石）のほか、水酸化マグネシウムスラリーと石灰乳との混合物を焼成して得られた合成ドロマイト等を用いることもできる。
なお、天然に産出するドロマイトは、一般に、ＣａＯ／ＭｇＯで表わされる複塩のモル比が０．７０〜１．６３の範囲であり、ＣａＣＯ_３をＣａＯ換算で概ね９〜４０質量％、ＭｇＣＯ_３をＭｇＯ換算で概ね１０〜３８質量％含有するものである。

本発明に用いる軽焼生成物は、前記鉱物を焼成して、該鉱物中の炭酸マグネシウムが脱炭酸されることで生成されるＭｇＣ_ｘＯ_ｙと、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを含む生成物が生成されるように軽焼することで得ることができる。
かかる軽焼の際の温度条件としては、６４０〜９９０℃の範囲とし、好ましくは６９０〜８９０℃とし、さらに好ましくは７６０〜８５０℃とする。
また、軽焼時間は温度条件によっても変動するが、通常、１０〜６０分である。
焼成雰囲気等の上記以外の他の焼成条件や、焼成に用いる焼成装置については、従来公知の焼成条件および焼成装置を採用することができる。

このような軽焼を行なうことにより、前記鉱物中に含まれる炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）の一部が脱炭酸されてＭｇＣ_ｘＯ_ｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）を生成することができる。
すなわち、前記軽焼を行なうことにより、前記鉱物中の炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）の一部をそのまま残存させると同時に、炭酸マグネシウムの一部を脱炭酸してＭｇＣ_ｘＯ_ｙとし、さらに前記鉱物中の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）は実質的には脱炭酸させないことによって、前記ＭｇＣ_ｘＯ_ｙと、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを含む軽焼生成物を得ることができる。
上記鉱物を、高温長時間焼成して完全な焼成物とした場合、前記鉱物中に含まれる炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）がすべて脱炭酸されると同時に、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）も脱炭酸されてしまい、前記のような３つの成分を実質的に含む軽焼生成物を得ることができない。

前記軽焼生成物における前記ＭｇＣ_ｘＯ_ｙは、例えば、ＭｇＣＯ_３の基本構造が脱炭酸によって変化し基本構造の規則性が崩れた不定形な形で存在していると考えられる。

また、前記軽焼生成物における前記ＭｇＣＯ_３および前記ＭｇＣ_ｘＯ_ｙはおそらく非晶質であると考えられる。
前記鉱物中の炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）の一部はそのまま残存させると同時に、炭酸マグネシウムの一部を脱炭酸してＭｇＣ_ｘＯ_ｙとし、さらに前記鉱物中の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）は実質的には脱炭酸させない状態で軽焼を停止することによって、残存するＭｇＣＯ_３および生成されるＭｇＣ_ｘＯ_ｙは非晶質化するものと考えられる。

軽焼生成物は、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物を軽焼することで、当該鉱物中のＭｇＣＯ_３が脱炭酸されてＭｇＣ_ｘＯ_ｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）を生成し、これにより該軽焼生成物中に、ＭｇＣ_ｘＯ_ｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ_３と、ＣａＣＯ_３とが含まれるものである。
これにより、該軽焼物を溶出低減材に用いた場合に、水銀溶出低減効果を向上させることができる。

軽焼生成物が、ＭｇＣＯ_３、ＭｇＣ_ｘＯ_ｙ、ＣａＣＯ₃の３成分を含むことは、ＸＲＤによる同定結果およびＸＰＳによる検出スペクトル解析から推測しうる。
すなわち、前記軽焼生成物を、ＸＰＳによる成分分析を行うと、ＭｇＣＯ_３およびＭｇＣ_ｘＯ_ｙのピークが検出されるが、同時にＸＲＤによる同定を行うと、ＭｇＣＯ_３およびＭｇＣ_ｘＯ_ｙは検出されない。これは、ＸＲＤでは結晶質のものしか検出できないため、前記軽焼生成物中に含まれるＭｇＣＯ_３およびＭｇＣ_ｘＯ_ｙは非晶質化しているものと推定される。

このように、前記軽焼生成物が前記３つの成分を実質的に含む軽焼生成物であることは、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるスペクトルにおいて示される前記各ピーク値によって明確に確認できる。

本発明の溶出低減材に用いられる前記軽焼生成物が、ＭｇＣ_ｘＯ_ｙ、ＭｇＣＯ_３、ＣａＣＯ_３を含有することは、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトルにおいて示される各ピークによって、明確に検証可能となる。
すなわち、前記のようなピークを示す前記軽焼生成物であれば、優れた溶出抑制作用を発揮させうる状態で前記ＭｇＣ_ｘＯ_ｙ、ＭｇＣＯ_３、ＣａＣＯ_３の各成分が含有されている軽焼生成物である。

例えば、Ｘ線光電子分光法は、Ｘ線光電子分光装置ＳｉｇｍａＰｒｏｂｅ（ＶＧサイエンティフィック社製）を用いて、前記軽焼生成物を試料ペレットに埋めて表面をエッチング処理等適宜前処理した試料を分析し、検出されるＸＰＳスペクトルのＯ１ｓに対応するスペクトルにおけるピークを調べることで、前記軽焼生成物が前記のような３つの成分を含む場合には、各成分のピークが現れることとなる。

更に、ＭｇＣＯ_３およびＭｇＣ_ｘＯ_ｙの合計含有量、ＣａＣＯ₃の含有量の測定は、例えば、ＪＩＳＲ２２１２−４に規定するマグネシア及びドロマイト質耐火物の成分分析方法、または、Ｘ線回析法（ＸＲＤ）による同定結果およびＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による成分分析により、測定することが可能である。

本発明に用いる軽焼生成物は、ＣａＯを実質的に含まないことが好ましい。
前記鉱物を軽焼した場合には、前記鉱物中のＭｇＣＯ₃の一部が脱炭酸するが、ＣａＣＯ₃を実質的には脱炭酸する温度での焼成ではないため、前記軽焼生成物中には、実質的にＣａＯは含まれていない。

前記軽焼生成物がＣａＯを実質的に含まないことは、例えば、Ｘ線回析法（ＸＲＤ）による同定結果および前記Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトルにおいて、ＣａＯのピークが現れないことで確認することができる。

前記軽焼生成物は、前記鉱物を軽焼することで質量が減少するが、かかる軽焼による質量減少率は９〜２０質量％、好ましくは１０〜１７質量％、より好ましくは１６〜１７質量％であるように軽焼することが好ましい。
前記軽焼による質量減少率をこのような数値範囲内とすることにより、炭酸マグネシウム等からの脱炭酸反応を適切に生じさせ、前記前記鉱物中の炭酸マグネシウムの一部を残存させると同時に、炭酸マグネシウムの一部を脱炭酸してＭｇＣ_ｘＯ_ｙとし、かかる脱炭酸によって生じる前記ＭｇＣ_ｘＯ_ｙと、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを含む軽焼生成物を適切に生成させることができるものと考えられる。

また、本発明の水銀溶出低減材には、さらに、水溶性硫酸塩が配合される。
前記水溶性硫酸塩としては、例えば、硫酸第一鉄、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムナトリウム等を挙げることができ、中でも、硫酸第一鉄を用いることが好ましい。

本発明の水銀溶出低減材においては、水溶性硫酸塩は、上記軽焼生成物：水溶性硫酸塩の配合質量割合が８：２〜９：１であり、好ましくは８：２である。
このような配合割合とすることで、水銀の溶出を抑制することが可能となり、特に、長期間にわたって、安定して水銀溶出低減効果が継続して得られ、第二溶出基準以下とすることが可能となる。

本発明の水銀溶出低減材は、例えば、水銀を含む汚染土壌等に添加する場合には、土壌中の水銀の量に応じて適宜好ましい量を混合することができるが、例えば、汚染土壌に対して２０〜２００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは５０〜１５０ｋｇ／ｍ^３の濃度になるように添加することが好ましい。

本発明を以下の実施例、比較例及び試験例により説明するが、これらに限定されるものではない。

軽焼生成物の調製
栃木県葛生地方産出のドロマイト（住友大阪セメント株式会社唐沢鉱業所産）を、８００℃の電気炉で０分（加熱処理しない：比較例１）、１０分間加熱したもの（以下、比較例２）、３０分間加熱したもの（以下、実施例１）及び１２０分間加熱したもの（比較例３）を準備した。
なお、市販のＭｇＯ（泉工業株式会社製、商品名：酸化マグネシウム（純度１９．９９％）：比較例４）も準備した。

軽焼生成物の成分分析
上記実施例１、比較例１、比較例３及び比較例４の各材料を、Ｘ線光電子分光装置：ＳｉｇｍａＰｒｏｂｅ（ＶＧサイエンティフィック社製）を用いて分析した。
測定条件は以下の通りである。
《測定条件》
Ｘ線源：ＡｌＫａ線（１４８６．６ｅＶ）
検出角度：約４５°
ビーム径：１００Ｗ／４００μｍ
パスエネルギー（ワイドスキャン）：１００ｅＶ、Ａｒ（３０），Ｃ（２０），Ｏ（３０），Ｍｇ（１０），Ｃａ（１０）、（カッコ内は積算回数）
パスエネルギー（元素ナロースキャン）：２０ｅＶ
測定元素：Ａｒ，Ｃ，Ｏ，Ｍｇ，Ｃａ
Ａｒ^＋イオンスパッタ速度：約２ｎｍ／ｍｉｎ（Ｔａ_２Ｏ_５膜に換算）

前記各材料試料はそれぞれＩｎペレットに埋めて平らにし、カーボンテープで試料台に固定した。
測定は各試料とも３００秒、Ａｒイオンでスパッタによるエッチング処理後に測定した。

図１乃至図４に、各材料（実施例１、比較例１、比較例３、比較例４）のＸＰＳスペクトルのＯｓ１のスペクトルを、表１にその分析結果を示す。

図１は実施例１のＸＰＳスペクトルである。
図１および表１に示すように、実施例１の軽焼生成物からは、ＭｇＣＯ_３およびＣａＣＯ_３のピークの間の領域に２種類のＭｇＣ_ｘＯ_ｙのピークが現れている。
すなわち、実施例１の軽焼生成物は、ドロマイト中のＭｇＣＯ_３の一部が脱炭酸されたＭｇＣ_ｘＯ_ｙを含み、且つ、ＭｇＣＯ_３およびＣａＣＯ_３も含むことを示している。
一方、ＣａＯの位置にはピークが見られないことから、実施例１の軽焼生成物では、ドロマイト中の成分であるＣａＣＯ_３が脱炭酸されたＣａＯを含んでいないことを示している。

図２に示す比較例１は、ドロマイト中の成分であるＭｇＣＯ_３及びＣａＣＯ_３のピークのみを示している。
図３に示す比較例３は、ＭｇＣ_ｘＯ_ｙのピークを示しており、ＭｇＣＯ_３のピークは示していない。
これは、ドロマイト中のＭｇＣＯ_３のほとんどが脱炭酸されてＭｇＣ_ｘＯ_ｙとなったためと考えられる。さらに、「ドロマイト（１２０分）」はＣａＯのピークも示しており、これはＣａＣＯ_３の一部が脱炭酸されていると考えられる。
図４に示す比較例４はＭｇＯのピークを示している。
実施例１及び比較例３では、この比較例４で示されるピークの位置にはピークが表れていない。すなわち、実施例１及び比較例３では、軽焼または焼成によって生成されるＭｇＣ_ｘＯ_ｙはＭｇＯとは異なる化合物であることがわかる。

さらに、前記実施例１及び比較例１〜４の各材料を、Ｘ線回析装置：Ｘ’ＰｅｒｔＰＲＯ（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製）を用いてＸＲＤ回析を行った。
測定条件は以下の通りである。
《測定条件》
手法：粉末Ｘ線回折、スピンなし
管球：Ｃｕ
出力設定：４５ｋＶ，４０ｍＡ
２θ：5〜90 °
ステップサイズ：０．０５°２Ｔｈ．
スキャンステップ時間：０．５ｓ
スキャン種類：連続

図５に、各実施例１、比較例１〜４の各材料のＸＲＤ回析スペクトルを示す。
前記ＸＲＤ回析の結果、比較例１（加熱処理していないドロマイト）及び比較例２からはＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２が、実施例１（軽焼生成物）からはＣａＣＯ_３及びＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２が、比較例３（１２０分焼成ドロマイト）からはＣａＣＯ_３およびＣａＯが、比較例４（市販酸化マグネシウム）からはＭｇＯのみが同定された。
実施例１のＸＰＳスペクトルにおいてはＭｇＣＯ_３およびＭｇＣ_ｘＯ_ｙのピークを示しているにもかかわらず、ＸＲＤ同定ではこれらのマグネシウム化合物は検出されなかったことから、実施例１に含まれるＭｇＣＯ_３およびＭｇＣ_ｘＯ_ｙはＸＲＤで検出されない非晶質化したものであると推定される。

質量減少率
焼成（加熱）前のドロマイト（比較例１）に対する実施例１、比較例２及び比較例３のものの質量減少率を下記表２に示す。

表２より、ドロマイトの焼成が不十分な比較例２では、質量減少が少なく、これはドロマイト中の脱炭酸が進行せず、ＭｇＣｘＯｙが生成されていないことを表す。
また、焼成時間が長い比較例３では、質量減少が大きく、これはドロマイト中のＭｇＣＯ_３のほとんどが脱炭酸されてＭｇＣ_ｘＯ_ｙとなったことを表す。

溶出低減材の水銀溶出低減評価（焼成度合いの最適化）
前記実施例１、比較例２（１０分焼成ドロマイト）及び比較例３（１２０分焼成ドロマイト）の各材料と硫酸第一鉄一水塩（堺化学工業社製）とを質量比９:１で混合した実施例２及び比較例４乃至５の溶出低減材を調製した。

前記各実施例２及び比較例４乃至５の溶出低減材の、水銀に対する溶出低減効果を以下の方法で評価した。
各実施例２、比較例４乃至５の溶出低減材を、それぞれ水銀を０．５ｍｇ／ｌで含む標準溶液１００ｍｌに１ｇの割合で添加し、４時間撹拌混合した後、ろ過した。ろ過後のろ液中の水銀濃度を、還元気化原子吸光法開放送気方式水銀分析装置（平沼産業社製、装置名「ＨＧ−１５０」を用いて測定した。
得られた水銀濃度測定値の結果より、下記の算出式（１）を用いて水銀吸着除去率を求めた。
吸着除去率[％]＝（初期濃度−ろ液中濃度）÷ 初期濃度 × １００・・・（１）
その結果を下記表３に示す。

表３より、実施例２の溶出低減材は、加熱時間の短いドロマイトを用いた比較例４の溶出材料や加熱時間の長いドロマイトを用いた比較例５の溶出材料に比べ、水銀に対して高い吸着除去率を有することがわかる。

溶出低減材の水銀溶出低減評価（硫酸第一鉄一水和物混合比の最適化）
次に上記実施例１（軽焼生成物）と前記硫酸第一鉄一水和物の混合比を１０：０〜６：４の間で変化させた実施例２乃至３、比較例６乃至８について、前記と同様の水銀溶出低減試験を行い、水銀の溶出低減効果を評価した。その結果を表４及び図６に示す。

表４及び図６より実施例１の上記軽焼生成物と硫酸第一鉄一水和物の混合質量比が９：１乃至８：２の溶出低減材とすることで、実施例１の上記軽焼生成物と硫酸第一鉄一水和物の混合質量比が１０：０、７:３および６:４の溶出低減材と比較して、優れた水銀吸着性能を示し、これにより土壌汚染対策法による第二溶出基準値以下の水銀溶出防止効果を有することとなる。

模擬汚染土による評価
以下の手順にて模擬水銀汚染土を調製するとともに、前記実施例２の溶出低減材を用いて、水銀溶出低減効果を評価した。

摸擬汚染土の調製
水銀実汚染土に、さらに水銀分析用標準原液（関東化学社製、１０００ｐｐｍ水銀標準液，製品番号２５８２８−１Ｂ）を添加し、高濃度水銀汚染土（環境省告示４６号試験での溶出量：０．００９ｐｐｍ）を作製した。上記実施例２の溶出低減材を用い、該高濃度水銀汚染土に対し、粉体で１７．８〜８９．０ｋｇ／ｍ^３割合で添加し、撹拌混合した。
次いで、高濃度水銀汚染土に前記実施例２の溶出低減材をそれぞれ混合した後、材齢１日経過後に、環境庁告示４６号に準じて水銀溶出試験を実施して、溶出液中の水銀濃度について測定した。その結果を下記表５に示す。

表５より、実施例２の溶出低減材は、摸擬汚染土に添加した場合、水銀に対し優れた溶出低減作用を発揮しうるものであることが認められる。

本発明の水銀溶出低減材は、水銀に汚染された土壌に対して適用することができ、水銀の溶出を第二溶出基準以下とすることができる。

Claims

炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物が軽焼されてなり、軽焼により当該鉱物中のＭｇＣＯ_３が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣｘＯｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ_３と、ＣａＣＯ_３とを含む軽焼生成物及び水溶性硫酸塩を、質量比で８:２〜９：１で含む溶出低減材を水銀溶出低減材として使用することを特徴とする、水銀溶出低減方法。
請求項１記載の水銀溶出低減方法において、軽焼生成物は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出されるＯ１ｓに対応するスペクトルにおける前記ＭｇＣｘＯｙのピークが、ＭｇＣＯ_３およびＣａＣＯ_３の各ピークの中間領域に位置することを特徴とする、水銀溶出低減方法。
請求項１又は２記載の水銀溶出低減方法において、軽焼生成物には、酸化カルシウム（ＣａＯ）を実質的に含まないことを特徴とする、水銀溶出低減方法。
請求項１〜３いずれかの項記載の水銀溶出低減方法において、水溶性硫酸塩が硫酸第一鉄であることを特徴とする、水銀溶出低減方法。
水銀溶出低減材として使用する溶出低減材であって、
該溶出低減材は、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とを主成分として含む鉱物を６４０〜９９０℃で軽焼して、当該鉱物中のＭｇＣＯ_３が脱炭酸されることで生成されるＭｇＣｘＯｙ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜３を満たす。）と、ＭｇＣＯ_３と、ＣａＣＯ_３とを含む軽焼生成物を調製し、該軽焼生成物と水溶性硫酸塩とを、質量比で８:２〜９：１で混合して得ることを特徴とする、水銀溶出低減材の製造方法。