JP6227879B2 - 特定有害物質の不溶化材及びこれを用いた特定有害物質の不溶化方法 - Google Patents
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Description
・カドミウム及びその化合物
・六価クロム化合物
・シアン化合物
・水銀及びその化合物(アルキル水銀を含む)
・セレン及びその化合物
・鉛及びその化合物
・砒素及びその化合物
・フッ素及びその化合物
・ほう素及びその化合物
(非晶質アルミニウム化合物)
本発明者らは、後述する検証結果から、本発明の特定有害物質の不溶化材を特徴づける非晶質アルミニウム化合物が、処理物内に重金属等を効果的に固定化でき、しかも、中性条件下でも酸性条件下でも、処理物中から固定された重金属等が再溶出することを効果的に抑制できる、優れた不溶化成分として機能できた理由を下記のように考えている。本発明の特定有害物質の不溶化材を、土壌に対して、pH11以上の強アルカリ域とならない状態、すなわち、エトリンガイトが生成しないpH域で使用すると、非晶質アルミニウム化合物中のアルミニウム成分と、処理対象の土壌に含有されているシリカ成分やカルシウム成分と、土壌や不溶化材に含まれる重金属等の成分によって、エトリンガイトではない鉱物が生成し、この結果、土壌中の重金属等が鉱物の構成成分として固定化され、本発明の優れた効果が達成できたものと考えられる。
本発明者らのさらなる検討によれば、本発明の目的を高度に達成するためには、非晶質アルミニウム化合物として、非晶質水酸化アルミニウムを用いることが特に好ましい。また、このようなものとしては、火山灰土やアルマイト工場やアルミサッシ工場において発生したアルミニウムスラッジが挙げられる。さらに、驚くべきことに、本発明では、アルミニウムスラッジをそのまま、或いは性状を変えることなく脱水・乾燥させたものを用いることで、本発明の顕著な効果が得られることがわかった。本発明者らの検討によれば、アルマイト工場やアルミサッシ工場において発生したアルミニウムスラッジは、工程等によって性状が異なり、その性状を特定することが難しいが、少なくとも多量の非晶質水酸化アルミニウムが含まれている。本発明者らは、本発明の不溶化材においては、このような非晶質水酸化アルミニウムが多く存在している材料であれば有効であり、重金属等を不溶化でき、その後の再溶出も含めて、重金属等の溶出を安定して抑制する効果が得られることを見出した。
(1)含水比試験:「土の含水比試験方法JIS A1203」に準拠した。含水比w(%)は、次の式によって算出する。
w=(ma−mb)×100/(mb−mc)
ma:試料と容器の質量(g)
mb:炉乾燥試料と容器の質量(g)
mc:容器の質量(g)
対象となる土壌を乾燥し、乾燥後に2mmの篩を通過させ、さらに、溶媒として水を用い、通過した乾燥土壌の10倍量の水を加えて試験用試料を調製する。これを6時間、200回/分、振り幅4〜5cmで連続して振り混ぜる。その後、遠心分離、ろ過後、得られたろ液を測定用サンプルとした。JISで標準化されているそれぞれの金属分析の方法に準拠した方法で、該サンプル中の金属分析を行った。
上記の溶媒の水を、0.769mmol/Lの硫酸水溶液(実測pH値=2.9)に代えた以外は上記したと同様にして、酸性条件における溶出試験を行った。このように、溶媒を硫酸溶液として上記の条件で溶出試験をした理由は、処理物が放置される自然界において生じる酸性雨を想定したものである。具体的には、上記した条件は、処理物が、pH4.0、年間降雨量2000mmで100年間晒された場合として算出したものである〔土壌環境センター技術標準「重金属等不溶化処理土のpH変化に対する安定性の相対的評価法」(以下、「酸添加溶出試験」ともいう)に準拠〕。
試料をビーカーに入れ、試料の乾燥質量に対する水(試料中の水を含む)の質量比が5になるように水を加える。試料を撹拌棒で懸濁させ、30分以上、3時間以内静置したものを測定用の試料液とする。ビーカー内の試料液を撹拌した後、ガラス電極pH計で測定する。
<評価サンプルの調製>
110℃±5℃の乾燥炉で恒量となるまで乾燥させた土壌を用意した。そして、該土壌に、砒素及びフッ素を添加して、砒素の溶出量が0.1mg/L、フッ素の溶出量が2.5mg/Lになるように模擬汚染土壌を調製した。
上記で得た模擬汚染土壌1kgを含水比率40%に調整し、表1に示したように、添加する非晶質水酸化アルミニウムの量をそれぞれに変えて模擬汚染土壌に添加混合することで、実施例1〜4の本発明の特定有害物質の不溶化材を用いての土壌中の砒素及びフッ素の不溶化を実施した。また、非晶質水酸化アルミニウムを用いなかったものを比較例1とし、実施例で使用した非晶質水酸化アルミニウムに変えて、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウムをそれぞれに用い、乾燥させた上記の模擬汚染土壌1kgに、これらの化合物を10g添加混合することで処理したものを比較例2、3とした。
さらに、実施例の特定有害物質の不溶化材である非晶質水酸化アルミニウムを用い、実施例2と同様にして下記の重金属類を不溶化処理し、得られた処理物について溶出試験を行って評価した。具体的には、鉛、六価クロム及びセレンを添加して、鉛の溶出量を0.1mg/L、六価クロムの溶出量を0.5mg/L、セレンの溶出量を0.1mg/Lに調整した模擬汚染土壌を用意し、含水比率40%に調整した。そして、該土壌に対し、評価1の実施例2と同様に特定有害物質の不溶化材を添加・混練し、その後に溶出試験を行った。また、比較例1〜3で使用した前記の各化合物を用いて実施例2と同様の処理を行った。その結果、いずれの金属についても、実施例2の特定有害物質の不溶化材を用いた場合は、比較例に比して明らかに不溶化の効果が得られることを確認した。
非晶質アルミニウム化合物として、非晶質水酸化アルミニウムを多量に含むアルミニウムスラッジを25質量部に、カルシウム成分の添加と固化機能を持たせる目的で焼石膏を100質量部加えて、実施例5の特定有害物質の不溶化材を調製した。比較のために、市販のセメント系固化材を用い、処理後における重金属の溶出試験を行った。各材を用い、処理対象の模擬泥土1600kg(1m3)に対して、各材を100kg添加後、十分に混練して処理を行った。その後、60日養生した。そして、初日、30日目、60日目におけるサンプルをそれぞれ採取し、第18号試験と酸添加溶出試験を行った。得られた試験結果を図3に示した。
非晶質アルミニウム化合物として、非晶質水酸化アルミニウムを多量に含むアルミニウムスラッジを25質量部に、カルシウム成分の添加と固化機能を持たせる目的でフッ素の含有が認められた廃石膏を原料とする焼石膏を100質量部加えて、実施例6の特定有害物質の不溶化材を調製した。これを、土壌表面に散布して60日養生した。そして、初日と60日目に、散布した部分の土壌の表面から不溶化材の部分をサンプリングして、実施例5と同様に溶出試験を行った。その結果、初日のサンプルからの溶出量に比べて、明らかに60日目のサンプルからの溶出量が低減されたことを確認した。
Claims (10)
- 土壌に対してpH11以上の強アルカリ域とならない状態で使用される特定有害物質の不溶化材であって、
非晶質アルミニウム化合物又はその誘導体を主成分とし、さらに、土壌に含まれる水分と接触した際に、酸性、中性或いはpH11未満の弱アルカリ性を示すカルシウム成分を含んでなることを特徴とする特定有害物質の不溶化材(但し、リン酸カルシウム化合物を含むものを除く)。 - 前記非晶質アルミニウム化合物が、非晶質水酸化アルミニウムである請求項1に記載の特定有害物質の不溶化材。
- 前記非晶質アルミニウム化合物又はその誘導体が、アルミニウムスラッジ由来のものをそのままで、或いは、その性状を変えることなく脱水・乾燥させたものである請求項1又は2に記載の特定有害物質の不溶化材。
- 前記特定有害物質が、カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン化合物、水銀及びその化合物(アルキル水銀を含む)、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、砒素及びその化合物、フッ素及びその化合物、及び、ほう素及びその化合物からなる群から選択される少なくともいずれかである請求項1乃至3のいずれか1項に記載の特定有害物質の不溶化材。
- 前記カルシウム成分が、石膏、炭酸カルシウム、過酸化カルシウム、フッ化カルシウム、ヨウ化カルシウム、リン酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、クエン酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、リンゴ酸カルシウム及び乳酸カルシウムからなる群から選択される少なくともいずれかである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の特定有害物質の不溶化材。
- 前記カルシウム成分が、石膏である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の特定有害物質の不溶化材。
- 土壌に対して、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の特定有害物質の不溶化材を添加混合するか或いは散布して、pH11以上の強アルカリ域とならない状態で処理して特定有害物質の不溶化をすることを特徴とする特定有害物質の不溶化方法。
- 前記土壌の乾燥質量1kgあたり、前記特定有害物質の不溶化材の主成分である非晶質アルミニウム化合物又はその誘導体を0.5〜50gの範囲内で添加混合するか或いは散布する請求項7に記載の特定有害物質の不溶化方法。
- 前記土壌の乾燥質量1kgあたり、前記特定有害物質の不溶化材の主成分である非晶質アルミニウム化合物又はその誘導体を10〜40gの範囲内で添加混合するか或いは散布する請求項7に記載の特定有害物質の不溶化方法。
- 前記不溶化される特定有害物質が、前記土壌に起因するものであるか、或いは、前記不溶化材の構成成分に起因するものである請求項7乃至9のいずれか1項に記載の特定有害物質の不溶化方法。
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