JP6224376B2 - アスベストの無害化処理方法 - Google Patents
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Description
本願発明はこのような状況下において、劣化したアスベストを強アルカリ環境下に置いてさらに劣化させることにより、その後の酸による反応の分解効率を高め、アスベストの中でも特に分解されにくいとされているクロシドライト(青石綿)及びアモサイト(茶石綿)を確実に無害化処理することができ、処理物を再利用可能な資源とすることができるアスベストの無害化処理方法を提供することにある。
[1]建築物等に付着したアスベストを無害化処理する方法であって、(a)建築物等に付着したアスベスト及びアスベストの結合材であるセメント(アスベスト含有建材)に水を含浸させるアスベスト含有建材の飛散防止処理工程、(b)前記飛散防止処理したアスベスト含有建材を剥離する工程(剥離工程)、(c)前記剥離したアスベスト含有建材に水酸化ナトリウム水溶液を含浸反応させるアルカリ処理工程、(d)前記アルカリ処理物に塩酸水溶液を加えて反応させる酸処理工程、及び(e)水酸化ナトリウム水溶液または珪酸ナトリウム水溶液で中和する工程(中和工程)を有することを特徴とするアスベストの無害化処理方法。
[2]前記アルカリ処理工程(c)が、前記剥離工程(b)で剥離したアスベスト含有建材100質量部当たり、約1Nの水酸化ナトリウム水溶液を100〜150質量部含浸させ、2〜12時間放置して反応させる工程である前項1に記載のアスベストの無害化処理方法。
[3]前記酸処理工程(d)において、塩酸水溶液をpHが5以下となる量使用する前項1または2に記載のアスベストの無害化処理方法。
[4]前記酸処理工程の反応を、約1Nの塩酸水溶液を使用し、室温で10〜30分間行う前項1〜3のいずれかに記載のアスベストの無害化処理方法。
[5]前記剥離工程(b)で剥離したアモサイトを主成分とするアスベスト含有建材に約5Nの水酸化ナトリウム水溶液を反応させるアルカリ処理工程、前記アルカリ処理物に約5N塩酸水溶液を加えて反応させる酸処理工程、及び約5N水酸化ナトリウム水溶液または珪酸ナトリウム水溶液で中和する工程を有する前項1に記載のアスベストの無害化処理方法。
本発明の方法は、年間100万トン、10年にわたる処理期間が想定されている2020年問題の有力な解決方法となるものである。
建築物等に付着したアスベスト(クリソタイル、クロシドライト及びアモサイト)及びアスベストの結合材(以下、アスベスト含有建材という。)を剥離する際に、アスベストを含む建材粉が飛散しないように水を噴霧または吹きつけ処理する。ここで使用する水としては金属イオンを含まない脱金属イオン水が好ましい。
前記工程で飛散防止処理したアスベスト含有建材を建築物等から剥離する。具体的な手段については特に限定されない。
前記剥離除去したアスベスト含有建材にアルカリ水溶液、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液を含浸させ、所定の時間放置してアスベストと反応させてアスベストを劣化させる。含浸させる水酸化ナトリウム水溶液の濃度としては、1〜20質量%、好ましくは2〜10質量%であり、例えば約1N(1.0mol/L,4質量%)の水酸化ナトリウム水溶液を前記剥離したアスベスト含有建材100質量部当たり100〜150質量部含浸させる。
水酸化ナトリウムを含浸させて放置する時間(反応時間)は特に限定されないが、1時間〜48時間、好ましくは1〜24時間、更に好ましくは2〜12時間である。反応温度も特に限定されないが、温度を上げることにより反応速度を上げることができる。通常は室温で一昼夜(12〜24時間)放置すればよい。
水酸化ナトリウム水溶液によるクロシドライトの溶解層(NaOHとクロシドライトとの反応層)は時間とともに表面から内部へと増加し、分子構造を破壊していくことにより、後工程の酸(塩酸)による反応分解を効率的に向上させる。
水酸化ナトリウムは図5の模式図に示すようにクロシドライトの表面から内部方向に浸透し反応が進行する。図5において、Rは未反応部を示し、Pはアルカリ反応生成部を示す。
F(r.t:C)はアルカリの消費に伴う反応(関数)である。
その結果、算出された各温度における拡散係数(×10-9mm2/hr)は、20℃が1.02、40℃が9.98、60℃が18.14であった。
前記アルカリ処理工程の処理物に無機酸の水溶液、好ましくは塩酸水溶液を加えて反応させる。
塩酸としては市販の濃塩酸を水で希釈した水溶液、例えば1Nの塩酸水溶液が用いられる。添加する塩酸の量はアスベスト含有建材懸濁液のpHが約5以下となる量である。反応温度及び時間は特に限定されないが、例えば室温(20〜25℃)では、10〜30分程度である。
酸処理後の処理物をアルカリ水溶液、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液または珪酸ナトリウム水溶液で中和する。なお、実際には水酸化ナトリウム水溶液または珪酸ナトリウム水溶液を中和点を超え、アルカリpH域となる量使用する態様も本発明に含まれる。中和後は、室温あるいは加熱条件下で乾燥することにより砂状のアスベスト無害化処理物が得られる。砂状の無害化処理物は珪酸成分を含有し層状構造を有しており、新たな建材の材料などの分野で再利用可能な資源として利用できる。また、珪酸ナトリウム水溶液で中和した処理物はセシウムイオンなどの金属イオンを吸着する性質を有していることが確認されており、放射性セシウム吸着剤としての用途も期待できる。
上記で説明した本発明のアスベスト無害化処理方法を実施するための装置例の概略構成を図9に示す。
図9の装置(10)は、横長の反応槽(1)と、反応槽(1)内の物質を移動させるためのスクリュー(2)とで構成されている。反応槽(1)の一端には、水酸化ナトリウム水溶液含浸処理後のアスベスト含有建材を反応槽(1)内に導入するための導入口(3)が設けられており、反応槽(1)の他端には、アスベスト由来の種々の物質を取り出すための取り出し口(4)が設けられている。
本発明の方法で処理したアスベストの安全性を、電子顕微鏡観察による形状変化(結晶構造の変化)、X線回折の測定、磁界測定による肺胞マクロファージに対する作用効果の評価により確認した。
クロシドライト、クリソタイル及びアモサイトの各々の標準結晶純品1gに対して、1N水酸化ナトリウムを5ml加え、室温で2時間放置し自然乾燥した。次いで、乾燥品に1N塩酸を10ml加えた。これを3.8%珪酸ナトリウム水溶液100mlで中和し測定試料とした。クロシドライト、クリソタイル及びアモサイトの各々の標準品と処理試料について、形状変化をVHX−D510超深度マルチアングルシステムを用いて電子顕微鏡観察した(×2500)。それらの写真を図2(クロシドライト)、図3(クリソタイル)、及び図4(アモサイト)に示した。いずれも(A)が処理前の標準品、(B)が処理試料である。いずれの場合も処理試料にはガラス様の塊が認められ、処理前のアスベストの針状結晶が消失し、大型の太い柱状の結晶が認められた。
島津製のXD−610を用いて測定したX線回折図形から標準クリソタイル及びクロシドライトに相応する処理試料の定性・定量分析を行った。標準品を100%とした時の定量値は、クリソタイルは平均9.1%、クロシドライトは平均12.5%であった。
9〜12週齢、雄ラット(F344)を用い肺胞マクロファージを回収し、1.0×106cell/wellに調整した。未処理クロシドライト80μg/well、処理クロシドライト80μg/well及び160μg/wellとなるように添加した縣濁液を調整し、各々37℃、5%CO2の条件下で培養し培養後20分間の残留磁界(%)を測定し、肺胞マクロファージの傷害指標とした。測定結果を図7に示し、緩和係数(×10-3/s)を図8に示した。図7中、□は対照のりん酸緩衝生理食塩水(Phosphate Buffered Saline;PBSと略記)、●は未処理クロシドライト80μg/well、△は処理クロシドライト80μg/well、▲は同160μg/well懸濁培養液を表す。
アモサイトとしては、(Fe)7Si8O22(OH)2(グリューネル閃石)及び(Mg)7Si8O22(OH)2(カミントン閃石)が知られており、標準のアスベスト(クリソタイル及びクロシドライト)よりも太くて長い結晶構造を有している。アスベスト結晶繊維の発ガン性は、スタントン・ポットの仮説によれば直径が0.25μm以下で、8μm以上の繊維が問題とされるが(M.F.Stanton, IARC Sci Publ,8,289(1973) F. Pott Exp. Pathol. 32, 129 (1987))、アルカリ反応を通して結晶を破壊し無害化するためには標準のアスベストよりも反応条件を強化する必要がある。
そこで、本実施例2では、実際の建材として用いられた、木片及び少量のコンクリート成分を含むグリューネル閃石を主成分とするズリを高濃度のアルカリ(5N水酸化ナトリウム水溶液)で処理する実験を行った。
図10に写真を示すズリ1gに対して、5N水酸化ナトリウム水溶液32mlを加え、磁石回転子を持つスターラーで室温に48時間処理した。48時間後には、アスベストは消化されミルク状に分散し、ズリに含まれる木片その他の他の不純物は塊として視認された。アスベスト結晶構造の崩壊により磁石回転子に鉄(Fe)成分が0.027g付着した。以降は、5N水酸化ナトリウム水溶液に対応して、酸化液として5N 塩酸水溶液及び中和液として5N水酸化ナトリウム水溶液を用いて後処理し、乾燥したところ、図11の写真に示す粉状に崩壊し固化したアスベスト処理産物が得られた。共存雑居物(木片等)は酸処理により消化され消失していた。
2 スクリュー
3 導入口
4 取り出し口
5 酸溶液注入口
6 中和剤注入口
7 ヒーター
10 アスベスト無害化処理装置
Claims (5)
- 建築物等に付着したアスベストを無害化処理する方法であって、(a)建築物等に付着したアスベスト及びアスベストの結合材であるセメント(アスベスト含有建材)に水を含浸させるアスベスト含有建材の飛散防止処理工程、(b)前記飛散防止処理したアスベスト含有建材を剥離する工程(剥離工程)、(c)前記剥離したアスベスト含有建材に水酸化ナトリウム水溶液を含浸反応させるアルカリ処理工程、(d)前記アルカリ処理物に塩酸水溶液を加えて反応させる酸処理工程、及び(e)水酸化ナトリウム水溶液または珪酸ナトリウム水溶液で中和する工程(中和工程)を有することを特徴とするアスベストの無害化処理方法。
- 前記アルカリ処理工程(c)が、前記剥離工程(b)で剥離したアスベスト含有建材100質量部当たり、約1Nの水酸化ナトリウム水溶液を100〜150質量部含浸させ、2〜12時間放置して反応させる工程である請求項1に記載のアスベストの無害化処理方法。
- 前記酸処理工程(d)において、塩酸水溶液をpHが5以下となる量使用する請求項1または2に記載のアスベストの無害化処理方法。
- 前記酸処理工程の反応を、約1Nの塩酸水溶液を使用し、室温で10〜30分間行う請求項1〜3のいずれかに記載のアスベストの無害化処理方法。
- 前記剥離工程(b)で剥離したアモサイトを主成分とするアスベスト含有建材に約5Nの水酸化ナトリウム水溶液を反応させるアルカリ処理工程、前記アルカリ処理物に約5N塩酸水溶液を加えて反応させる酸処理工程、及び約5N水酸化ナトリウム水溶液または珪酸ナトリウム水溶液で中和する工程を有する請求項1に記載のアスベストの無害化処理方法。
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