JP6842839B2 - Arsenic recovery method and arsenic-containing muddy water purification method and purification device - Google Patents

Arsenic recovery method and arsenic-containing muddy water purification method and purification device Download PDF

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Description

本発明は、ヒ素の回収方法並びにヒ素を含む泥水の浄化方法及び浄化装置に関する。 The present invention relates to a method for recovering arsenic, a method for purifying muddy water containing arsenic, and a purification device.

これまで、わが国では建設工事等で発生する自然由来のヒ素を含んだ発生土に対しては、下記の従来技術1又は従来技術2で対応してきた経緯がある。いずれも、工事実施エリアでは有害金属類に対する特段の対応は実施せずにプロジェクト遂行が可能であった。 So far, in Japan, the following prior art 1 or prior art 2 has been used to deal with naturally occurring arsenic-containing soil generated during construction work. In each case, it was possible to carry out the project in the construction area without taking any special measures against harmful metals.

<従来技術1:建設発生土として海面埋め立て等>
「海洋汚染等及び海上災害の防止に関する法律施行令第5条第1項に規定する埋立場所等に排出しようとする金属等を含む廃棄物に係る判定基準を定める省令」(昭和48年2月17日総令6号、最終改正:平成26年5月30日環境省令第19号)に定められた基準、いわゆる「水底土砂に係わる判定基準」によれば、重金属類の溶出量基準値は概ね土壌環境基準の10倍まで許容される。ヒ素に関しても、土壌溶出量基準が0.01mg/Lであるのに対し、水底土砂の判定基準では0.1mg/Lである。そのため、ほとんど全ての自然由来ヒ素汚染土の溶出濃度はクリアすることが可能であり、海面埋立てにおける受入れ先があれば、ヒ素に対しては無処理でそのまま搬出することが可能であった(首都圏においては新海面処分場や南本牧埠頭等が一例として挙げられる)。
<Conventional technology 1: Landfill on the sea surface as soil generated from construction>
"Ministerial Ordinance Establishing Judgment Criteria for Waste Containing Metals, etc. to be Discharged to Landfill Sites, etc. Prescribed in Article 5, Paragraph 1 of the Ordinance for Enforcement of the Law Concerning Prevention of Marine Pollution, etc. According to the standard stipulated in the 17th General Ordinance No. 6, Final Amendment: May 30, 2014 Ministry of the Environment Ordinance No. 19), the so-called "Judgment Criteria for Underwater Sediment", the elution amount standard value of heavy metals is It is generally allowed up to 10 times the soil environmental standard. Regarding arsenic, the soil elution amount standard is 0.01 mg / L, whereas the judgment standard for bottom sediment is 0.1 mg / L. Therefore, it was possible to clear the elution concentration of almost all naturally-derived arsenic-contaminated soil, and if there was a recipient for landfill at sea level, it was possible to carry out arsenic as it was without treatment (). In the Tokyo metropolitan area, the New Marine Disposal Site and Minamihonmaki Pier are examples).

<従来技術2:重金属溶出量基準を超過したら汚泥として処分>
施工中の濃度管理あるいは事前調査での判定に基づいて、重金属溶出量基準を超過する発生土を、建設汚泥として指定の業者に搬出し、セメント原料化あるいは処分場へ搬出する方法があった。
<Previous technology 2: Dispose of as sludge when the heavy metal elution amount standard is exceeded>
Based on the concentration control during construction or the judgment in the preliminary survey, there was a method of transporting the generated soil exceeding the heavy metal elution amount standard to a designated contractor as construction sludge, and then transporting it to a cement raw material or a disposal site.

しかしながら、従来技術1は、比較的大規模な事業での実績もあるが、処分場所及び処分容量が逼迫し、立地自治体の公共工事が優先される等の状況である。従来技術2についても処分容量(受入れ可能量)が限られており、今後首都圏や中京圏で実施される大規模事業から発生することが予測される自然由来汚染土の発生量に対して、圧倒的に容量が不足している状況である。 However, although the prior art 1 has a track record in relatively large-scale projects, the disposal site and disposal capacity are tight, and public works projects of the local governments are prioritized. The disposal capacity (acceptable amount) of the conventional technology 2 is also limited, and the amount of naturally-derived contaminated soil that is expected to be generated from large-scale projects to be implemented in the Tokyo metropolitan area and the Chukyo area in the future The capacity is overwhelmingly insufficient.

ところで、鉄粉がヒ素を含む重金属類を吸着するという知見は、1980年前後において排水処理の分野で既知の事実となっている(例えば、非特許文献1及び2)。鉄粉でヒ素を吸着する方法としては例えば下記の従来技術3及び4が知られている。 By the way, the finding that iron powder adsorbs heavy metals including arsenic has become a known fact in the field of wastewater treatment around 1980 (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). As a method of adsorbing arsenic with iron powder, for example, the following conventional techniques 3 and 4 are known.

<従来技術3:鉄粉にヒ素を吸着させ、超電導磁石分離装置で磁力選別する方法>
ヒ素を含む泥水に鉄粉を混合して一定時間反応させた後に、超伝導磁石を用いた磁気分離装置で鉄粉を回収する方法が提案されている(非特許文献3)。
<Prior technology 3: A method of adsorbing arsenic on iron powder and sorting the magnetic force with a superconducting magnet separator>
A method has been proposed in which iron powder is mixed with muddy water containing arsenic and reacted for a certain period of time, and then the iron powder is recovered by a magnetic separation device using a superconducting magnet (Non-Patent Document 3).

<従来技術4:鉄粉にヒ素を吸着させ、遠心分離機で回収する方法>
ヒ素を含む泥水に鉄粉を混合して一定時間反応させた後に、比重差を利用して遠心分離装置で鉄粉を回収する方法が提案されている(非特許文献4)。
<Prior Technique 4: A method of adsorbing arsenic on iron powder and collecting it with a centrifuge>
A method has been proposed in which iron powder is mixed with muddy water containing arsenic and reacted for a certain period of time, and then the iron powder is recovered by a centrifuge using a difference in specific gravity (Non-Patent Document 4).

しかしながら、従来技術3における超伝導磁石を用いた分離方式では、磁石の素材にもよるが超伝導状態を形成・維持するために冷却溶媒(液体ヘリウムや液体窒素)といった電気・水以外のユーティリティを必要とするという問題点がある。また、占有面積に比して処理能力が比較的小さいため、大規模な施工案件では高価な装置を複数台使用することが不可欠となる。従来技術4における遠心分離方式では、土砂分の30%程度が鉄粉と共に分離されてしまうという問題点がある。また、スクリューデカンタ方式の遠心分離機は占有面積が非常に大きくなるという問題点も有する。更に、上記従来技術3及び従来技術4ともに、ヒ素吸着用の鉄粉は、飽和吸着量に達するまで一定回数の繰返し利用が可能であるが、大規模な施工案件への適用に際しては、ヒ素浄化用鉄粉の使用量が膨大となる問題点がある。 However, in the separation method using a superconducting magnet in the prior art 3, a utility other than electricity and water such as a cooling solvent (liquid helium or liquid nitrogen) is used to form and maintain a superconducting state, depending on the material of the magnet. There is a problem of needing it. In addition, since the processing capacity is relatively small compared to the occupied area, it is indispensable to use a plurality of expensive devices in a large-scale construction project. The centrifugal separation method in the prior art 4 has a problem that about 30% of the earth and sand is separated together with the iron powder. Further, the screw decanter type centrifuge has a problem that the occupied area becomes very large. Further, in both the prior art 3 and the prior art 4, the iron powder for adsorbing arsenic can be repeatedly used a certain number of times until the saturated adsorption amount is reached, but when applied to a large-scale construction project, arsenic purification is performed. There is a problem that the amount of iron powder used becomes enormous.

そこで、特許文献1は、上記の問題点を解決するための方法を開示している。具体的には、特許文献1は、汎用されている小型で安価な永久磁石を用いた磁力選別機を用いること、及び鉄粉を繰り返し使用し、且つ必要に応じて鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復させることを特徴とする方法を開示している。 Therefore, Patent Document 1 discloses a method for solving the above-mentioned problems. Specifically, Patent Document 1 uses a magnetic force sorter using a general-purpose small and inexpensive permanent magnet, and repeatedly uses iron powder, and if necessary, the ability to attract iron powder to arsenic. Discloses a method characterized by the recovery of.

特許5746407号公報Japanese Patent No. 5746407

鉄粉による排水中の有害物質の一括処理法の問題点と処理効果、桂鉄雄、PPM、7巻、9号、24〜37頁、1976年Problems and Treatment Effects of Batch Treatment of Hazardous Substances in Wastewater by Iron Powder, Tetsuo Katsura, PPM, Vol. 7, No. 9, pp. 24-37, 1976 鉄粉法による排水中の重金属などの有害物質の処理、木村利宗、PPM、13巻、9号、47〜56頁、1982年Treatment of harmful substances such as heavy metals in wastewater by the iron powder method, Toshimune Kimura, PPM, Vol. 13, No. 9, pp. 47-56, 1982 鉄粉と磁気分離による泥水中の砒素抽出技術、伊藤圭二郎ほか、第20回 地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会講演集、8〜12頁、2014年Arsenic Extraction Technology in Muddy Water by Iron Powder and Magnetic Separation, Keijiro Ito et al., 20th Research Meeting on Groundwater / Soil Contamination and its Prevention Measures, pp. 8-12, 2014 鉄粉を利用した砒素汚染土壌の洗浄無害化技術、三浦俊彦ほか、大林組技術研究所報、第77号、1〜7頁、2013年Cleaning and detoxifying technology for arsenic-contaminated soil using iron powder, Toshihiko Miura et al., Obayashi Technical Research Institute Bulletin, No. 77, pp. 1-7, 2013

特許文献1の方法によれば、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化することができる。しかしながら、特許文献1の方法には改善の余地が残されている。即ち、特許文献1の方法は、使用済鉄粉(即ち、ヒ素を吸着した鉄粉)のヒ素に対する吸着能を回復させるために、使用済鉄粉を酸性液で処理する回復工程を含んでいるが、回復工程において高濃度のヒ素を含む酸性液が発生してしまう。高濃度のヒ素を含む酸性液を廃棄するためには、高額の費用が必要となる。 According to the method of Patent Document 1, muddy water containing arsenic can be efficiently purified by using a small amount of iron powder in a narrow space. However, there is still room for improvement in the method of Patent Document 1. That is, the method of Patent Document 1 includes a recovery step of treating the used iron powder with an acidic solution in order to recover the adsorption ability of the used iron powder (that is, the iron powder that has adsorbed arsenic) to arsenic. However, an acidic liquid containing a high concentration of arsenic is generated in the recovery process. A high cost is required to dispose of an acidic solution containing a high concentration of arsenic.

そのため、本発明は、高濃度のヒ素を含む酸性液からヒ素を回収する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、当該回収方法を組み入れた、ヒ素を含む泥水の浄化方法及び浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for recovering arsenic from an acidic solution containing a high concentration of arsenic. Another object of the present invention is to provide a method for purifying muddy water containing arsenic and a purifying device incorporating the recovery method.

本発明者等が鋭意検討した結果、高濃度のヒ素を含む酸性液を電気分解することにより、酸性液からヒ素を析出分離できることを見出した。 As a result of diligent studies by the present inventors, it has been found that arsenic can be precipitated and separated from the acidic solution by electrolyzing an acidic solution containing a high concentration of arsenic.

本発明は以下の実施形態を含む。
[1]ヒ素を吸着した鉄粉を酸性液で処理することによって発生した、ヒ素を含む酸性液を、陰極及び陽極を備える電気分解装置において電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離することを含む、ヒ素の回収方法。
[2]ヒ素及び500〜23,000(mg/L)の鉄を含む酸性液を、陰極及び陽極を備える電気分解装置において電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離することを含む、ヒ素の回収方法。
[3]酸性液に含まれるヒ素の濃度が10〜500(mg/L)である、[2]に記載のヒ素の回収方法。
[4]酸性液がアスコルビン酸溶液である、[1]〜[3]のいずれかに記載のヒ素の回収方法。
[5]陰極がステンレス鋼電極であり、陽極が炭素電極である、[1]〜[4]のいずれかに記載のヒ素の回収方法。
[6]陰極及び陽極が平板形状を有し、陰極及び陽極を1.0〜2.0cmの間隔をあけて並列に配置する、[1]〜[5]のいずれかに記載のヒ素の回収方法。
[7](1)ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、及び
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、
を含み、分離工程において分離された鉄粉を吸着工程において再利用する第1のサイクル;並びに
(2)ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、及び
分離工程において分離された鉄粉を酸性液で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程、
を含み、回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用する第2のサイクル;
を含み、
回復工程において発生した、ヒ素を含む酸性液を[1]〜[6]のいずれかに記載のヒ素の回収方法に付して、酸性液からヒ素を析出分離する電気分解工程を更に含む、ヒ素を含む泥水の浄化方法。
[8]電気分解工程において得られた、ヒ素が析出分離された酸性液を回復工程において再利用する、[7]に記載のヒ素を含む泥水の浄化方法。
[9]ヒ素を含む泥水の浄化装置であって、
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる混合槽;
混合槽において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する磁力分離装置;
磁力分離装置によって分離された鉄粉を混合槽に返送する第1の返送ライン;
磁力分離装置によって分離された鉄粉を酸性液で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復装置;
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を混合槽に返送する第2の返送ライン;
回復装置において発生した、ヒ素を含む酸性液を電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離する電気分解装置;及び
電気分解装置において得られた、ヒ素が析出分離された酸性液を回復装置に返送する第3の返送ライン;
を備える、ヒ素を含む泥水の浄化装置。
The present invention includes the following embodiments.
[1] An acidic solution containing arsenic generated by treating iron powder adsorbing arsenic with an acidic solution is electrolyzed in an electrolyzer equipped with a cathode and an anode to precipitate and separate arsenic from the acidic solution. Arsenic recovery methods, including.
[2] Arsenic, which comprises electrolyzing an acidic solution containing arsenic and 500 to 23,000 (mg / L) of iron in an electrolyzer equipped with a cathode and an anode to precipitate and separate arsenic from the acidic solution. How to collect.
[3] The method for recovering arsenic according to [2], wherein the concentration of arsenic contained in the acidic solution is 10 to 500 (mg / L).
[4] The method for recovering arsenic according to any one of [1] to [3], wherein the acidic solution is an ascorbic acid solution.
[5] The method for recovering arsenic according to any one of [1] to [4], wherein the cathode is a stainless steel electrode and the anode is a carbon electrode.
[6] Recovery of arsenic according to any one of [1] to [5], wherein the cathode and the anode have a flat plate shape, and the cathode and the anode are arranged in parallel with an interval of 1.0 to 2.0 cm. Method.
[7] (1) An adsorption step of mixing muddy water containing arsenic and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder, and a separation step of separating iron powder from the mixture obtained in the adsorption step by magnetic force.
The first cycle of reusing the iron powder separated in the separation step in the adsorption step; and (2) the adsorption step of mixing muddy water containing arsenic and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder.
A separation step of separating iron powder from the mixture obtained in the adsorption step by magnetic force, and a recovery step of treating the iron powder separated in the separation step with an acidic solution to restore the adsorption ability of the iron powder to arsenic.
A second cycle in which iron powder whose adsorption capacity for arsenic has been restored in the recovery step is reused in the adsorption step;
Including
The arsenic-containing acidic liquid generated in the recovery step is subjected to the arsenic recovery method according to any one of [1] to [6], and further includes an electrolysis step of precipitating and separating arsenic from the acidic liquid. How to purify muddy water, including.
[8] The method for purifying muddy water containing arsenic according to [7], wherein the acidic liquid obtained in the electrolysis step and from which arsenic is precipitated and separated is reused in the recovery step.
[9] A device for purifying muddy water containing arsenic.
A mixing tank that mixes muddy water containing arsenic and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder;
A magnetic force separator that separates iron powder from the mixture obtained in the mixing tank by magnetic force;
A first return line that returns the iron powder separated by the magnetic force separator to the mixing tank;
A recovery device that restores the adsorption capacity of iron powder to arsenic by treating the iron powder separated by the magnetic force separation device with an acidic solution;
A second return line that returns iron powder that has recovered its ability to adsorb arsenic in the recovery device to the mixing tank;
An electrolyzer that electrolyzes an acidic solution containing arsenic generated in a recovery device to precipitate and separate arsenic from the acidic solution; and an acidic solution obtained in an electrolysis device from which arsenic is precipitated and separated is used as a recovery device. Third return line to return;
A device for purifying muddy water containing arsenic.

本発明によれば、高濃度のヒ素を含む酸性液からヒ素を回収することができる。 According to the present invention, arsenic can be recovered from an acidic solution containing a high concentration of arsenic.

ヒ素を含む泥水の浄化手順の一例を示す。An example of a procedure for purifying muddy water containing arsenic is shown. 浄化装置の一実施形態の概略を示す。The outline of one embodiment of the purification device is shown. マグネットセパレーターの一実施形態の概略を示す。An outline of one embodiment of the magnet separator is shown. 実施例1の電気分解条件下(電極間隔:5.0cm、接触電極面積:約400cm)における、通電時間とヒ素除去率との関係を示す。The relationship between the energization time and the arsenic removal rate under the electrolysis conditions of Example 1 (electrode spacing: 5.0 cm, contact electrode area: about 400 cm 2) is shown. 実施例2の電気分解条件下(電極間隔:1.5cm、接触電極面積:約576cm)における、通電時間とヒ素除去率との関係を示す。The relationship between the energization time and the arsenic removal rate under the electrolysis conditions of Example 2 (electrode spacing: 1.5 cm, contact electrode area: about 576 cm 2) is shown. 実施例2の電気分解後における陰極表面の、エネルギー分散型蛍光X線分析装置による蛍光X線スペクトルを示す。The fluorescence X-ray spectrum of the cathode surface after electrolysis of Example 2 by the energy dispersive X-ray fluorescence analyzer is shown.

<ヒ素の回収方法>
本発明の一実施形態は、ヒ素を含む酸性液(以下「汚染酸性液」ともいう。)を電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離することを含む、ヒ素の回収方法に関する。
<Arsenic recovery method>
One embodiment of the present invention relates to a method for recovering arsenic, which comprises electrolyzing an acidic liquid containing arsenic (hereinafter, also referred to as “contaminated acidic liquid”) to precipitate and separate arsenic from the acidic liquid.

汚染酸性液としては、例えば、ヒ素を吸着した鉄粉を酸性液で処理することによって発生した汚染酸性液等を挙げることができる。より具体的には、汚染酸性液として、泥水式シールド掘削工事によって発生した余剰泥水に含まれる自然由来のヒ素を吸着した鉄粉を酸性液で処理することによって発生した汚染酸性液等を挙げることができる。 Examples of the contaminated acidic liquid include a contaminated acidic liquid generated by treating iron powder adsorbing arsenic with an acidic liquid. More specifically, as the contaminated acidic liquid, the contaminated acidic liquid generated by treating the iron powder adsorbing naturally-derived arsenic contained in the surplus muddy water generated by the muddy water type shield excavation work with the acidic liquid can be mentioned. Can be done.

また、汚染酸性液として、例えば、所定の濃度のヒ素及び所定の濃度の鉄を含む酸性液等を挙げることができる。ヒ素の濃度としては、例えば、10〜500(mg/L)、50〜400(mg/L)、90〜200(mg/L)等を挙げることができる。鉄の濃度としては、例えば、500〜23,000(mg/L)、1,000〜15,000(mg/L)、3,000〜12,000(mg/L)等を挙げることができる。 In addition, examples of the contaminated acidic liquid include an acidic liquid containing a predetermined concentration of arsenic and a predetermined concentration of iron. Examples of the arsenic concentration include 10 to 500 (mg / L), 50 to 400 (mg / L), 90 to 200 (mg / L) and the like. Examples of the iron concentration include 500 to 23,000 (mg / L), 1,000 to 15,000 (mg / L), 3,000 to 12,000 (mg / L), and the like. ..

汚染酸性液に含まれる酸としては、有機酸及び無機酸を挙げることができる。有機酸としては、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸等の還元作用を持つ有機酸類全般を挙げることができる。無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、アジチオン酸等を挙げることができる。 Examples of the acid contained in the contaminated acidic liquid include an organic acid and an inorganic acid. Examples of the organic acid include all organic acids having a reducing action such as ascorbic acid, citric acid and oxalic acid. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and adithioic acid.

汚染酸性液の電気分解は、例えは、陰極及び陽極を備える電気分解装置で行うことができる。電極の材料としては、特別なものを用いる必要はなく、本発明の属する技術分野で一般的に使用されているものを適用できる。陰極の材料としては、例えば、各種ステンレス鋼、パラジウム、ニッケル、チタン等を挙げることができる。ステンレス鋼としては、オーステナイト系ステンレスとして汎用されているSUS304等を使用することもできる。陽極の材料としては、例えば、炭素、アルミニウム、銅又はチタン、或いは白金をめっきしたチタン板材等を挙げることができる。 The electrolysis of the contaminated acidic liquid can be carried out, for example, by an electrolyzer equipped with a cathode and an anode. As the material of the electrode, it is not necessary to use a special material, and a material generally used in the technical field to which the present invention belongs can be applied. Examples of the cathode material include various stainless steels, palladium, nickel, titanium and the like. As the stainless steel, SUS304 or the like, which is widely used as austenitic stainless steel, can also be used. Examples of the material of the anode include carbon, aluminum, copper or titanium, or a titanium plate material plated with platinum.

電気分解装置に充填された汚染酸性液の量(m)をXとし、汚染酸性液と接触している陰極及び陽極の部分の全面積(m)をYとした場合に、X/Yが0.025m以下であることが好ましく、0.020m以下であることがより好ましく、0.015m以下であることが更に好ましい。X/Yを上記の値とすることにより、ヒ素を効率的に析出分離することができる。X/Yの下限は特に限定されないが、例えば0.010m、0.005m等を挙げることができる。 X / Y when the amount (m 3 ) of the contaminated acidic liquid filled in the electrolyzer is X and the total area (m 2 ) of the cathode and anode parts in contact with the contaminated acidic liquid is Y. Is preferably 0.025 m or less, more preferably 0.020 m or less, and further preferably 0.015 m or less. By setting X / Y to the above value, arsenic can be efficiently precipitated and separated. The lower limit of X / Y is not particularly limited, and examples thereof include 0.010 m and 0.005 m.

電気分解装置の陰極及び陽極の形状は、特に限定されるものではないが、平板形状であることが好ましい。また、平板形状の陰極及び陽極を並列に配置することが好ましい。陰極と陽極との間隔は、0.1〜5.0cmであることが好ましく、0.5〜4.0cmであることがより好ましく、0.5〜3.0cmであることが更に好ましく、1.0〜2.0cmであることが特に好ましい。電極間隔を上記の値とすることにより、電流値を大きくし、ヒ素を効率的に析出分離することができる。 The shapes of the cathode and the anode of the electrolyzer are not particularly limited, but are preferably flat plates. Further, it is preferable to arrange the flat plate-shaped cathode and the anode in parallel. The distance between the cathode and the anode is preferably 0.1 to 5.0 cm, more preferably 0.5 to 4.0 cm, still more preferably 0.5 to 3.0 cm, and 1 It is particularly preferably 0 to 2.0 cm. By setting the electrode spacing to the above value, the current value can be increased and arsenic can be efficiently deposited and separated.

汚染酸性液を電気分解することにより、陰極の表面にヒ素が析出するため、汚染酸性液からヒ素を回収することができる。ヒ素が析出分離された酸性液は、ヒ素を吸着した鉄粉を処理するために再利用することができる。また、ヒ素が析出分離された酸性液は、少ない費用で廃棄することができる。回収した、陰極表面に濃縮したヒ素は、必要に応じて精製を行い、様々な用途において資源として再利用することができる。 By electrolyzing the contaminated acidic liquid, arsenic is deposited on the surface of the cathode, so that arsenic can be recovered from the contaminated acidic liquid. The acidic liquid in which arsenic is precipitated and separated can be reused for treating the iron powder adsorbing arsenic. In addition, the acidic liquid in which arsenic is precipitated and separated can be discarded at a low cost. The recovered arsenic concentrated on the cathode surface can be purified as needed and reused as a resource for various purposes.

<ヒ素を含む泥水の浄化方法>
本発明の一実施形態は、吸着工程、分離工程、回復工程及び電気分解工程を含む、ヒ素を含む泥水(以下「汚染泥水」ともいう。)の浄化方法に関する。本実施形態に係る浄化方法は、例えば、(1)吸着工程及び分離工程を含み、鉄粉を吸着工程において再利用する第1のサイクル;並びに(2)吸着工程、分離工程及び回復工程を含み、鉄粉を吸着工程において再利用する第2のサイクル;を含み、更に、ヒ素を含む酸性液に対する電気分解工程を含む。第1のサイクル及び第2のサイクルは任意の順番で複数回実施することができる。汚染泥水の浄化手順の一例を図1に示す。以下、各工程について説明する。
<How to purify muddy water containing arsenic>
One embodiment of the present invention relates to a method for purifying arsenic-containing muddy water (hereinafter, also referred to as “contaminated muddy water”), which includes an adsorption step, a separation step, a recovery step, and an electrolysis step. The purification method according to the present embodiment includes, for example, (1) a first cycle including an adsorption step and a separation step and reusing iron powder in the adsorption step; and (2) an adsorption step, a separation step and a recovery step. , A second cycle of reusing iron powder in the adsorption step; further includes an electrolysis step on an acidic liquid containing arsenic. The first cycle and the second cycle can be carried out a plurality of times in any order. An example of the procedure for purifying contaminated muddy water is shown in FIG. Hereinafter, each step will be described.

[1.吸着工程]
吸着工程は、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合する工程である。鉄粉はヒ素を吸着することができるため、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合することにより、泥水中のヒ素を鉄粉に吸着させることができる。
[1. Adsorption process]
The adsorption step is a step of mixing muddy water containing arsenic and iron powder. Since iron powder can adsorb arsenic, arsenic in muddy water can be adsorbed on iron powder by mixing muddy water containing arsenic and iron powder.

汚染泥水としては、ヒ素を含んでいるものであれば特に限定されないが、特に、泥水式シールド掘削工事によって発生した、自然由来のヒ素を含む余剰泥水を対象とする。余剰泥水はシールド掘削工事において連続的に発生するため、余剰泥水を連続的に浄化することが好ましい。 The contaminated muddy water is not particularly limited as long as it contains arsenic, but in particular, surplus muddy water containing naturally occurring arsenic generated by the muddy water type shield excavation work is targeted. Since excess muddy water is continuously generated in the shield excavation work, it is preferable to continuously purify the excess muddy water.

鉄粉としては、ヒ素を吸着するために従来から使用されている金属鉄主体の材料を使用することができる。例えば、平均粒径が10〜500μm、好ましくは20〜200μm、特に好ましくは50〜100μmの鉄粉を使用することが望ましい。このような平均粒径を有する鉄粉を使用することにより、汚染泥水に含まれるヒ素を効率的に吸着することができる。 As the iron powder, a material mainly composed of metallic iron, which has been conventionally used for adsorbing arsenic, can be used. For example, it is desirable to use iron powder having an average particle size of 10 to 500 μm, preferably 20 to 200 μm, and particularly preferably 50 to 100 μm. By using iron powder having such an average particle size, arsenic contained in contaminated muddy water can be efficiently adsorbed.

本実施形態に係る浄化方法では、鉄粉を繰り返し使用することができる。また、以下で説明する回復工程において、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復することもできる。そのため、少量の鉄粉を繰り返し使用して大量の泥水を浄化することができる。例えば、鉄粉を泥水の重量に対して5重量%以下の量、より具体的には2〜5重量%の量で使用することができる。使用する鉄粉の量を少なくすることにより、材料コスト及び二次廃棄物量を低減することができる。 In the purification method according to the present embodiment, iron powder can be used repeatedly. Further, in the recovery step described below, the ability of iron powder to adsorb to arsenic can be recovered. Therefore, a large amount of muddy water can be purified by repeatedly using a small amount of iron powder. For example, iron powder can be used in an amount of 5% by weight or less, more specifically 2 to 5% by weight, based on the weight of muddy water. By reducing the amount of iron powder used, the material cost and the amount of secondary waste can be reduced.

鉄粉と汚染泥水との混合時間は、土壌の性質、ヒ素の濃度、鉄粉の使用量等によって適宜変更されるが、例えば5〜60分、15〜30分等とすることができる。 The mixing time of the iron powder and the contaminated muddy water is appropriately changed depending on the soil properties, the concentration of arsenic, the amount of the iron powder used, and the like, and can be, for example, 5 to 60 minutes, 15 to 30 minutes, and the like.

[2.分離工程]
分離工程は、吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する工程である。
[2. Separation process]
The separation step is a step of separating iron powder from the mixture obtained in the adsorption step by a magnetic force.

本実施形態に係る浄化方法では、汎用されている小型で安価な永久磁石を含む磁力分離装置によって鉄粉を分離することができる。分離工程で使用する磁石としては、例えば2000〜13000ガウス、好ましくは4000ガウス以上、より好ましくは10000ガウス以上の表面磁束密度を有する磁石を挙げることができる。具体的には、フェライト(等方、異方)磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石を挙げることができ、フェライト磁石又はネオジム磁石が特に好適である。このような磁石を使用することにより、低コスト且つ狭いスペースにおいて鉄粉の分離が可能となる。 In the purification method according to the present embodiment, iron powder can be separated by a magnetic force separating device including a general-purpose small and inexpensive permanent magnet. Examples of the magnet used in the separation step include a magnet having a surface magnetic flux density of 2000 to 13000 gauss, preferably 4000 gauss or more, and more preferably 10000 gauss or more. Specific examples thereof include permanent magnets such as ferrite (isotropic and isotropic) magnets, neodymium magnets, samarium-cobalt magnets, and alnico magnets, and ferrite magnets or neodymium magnets are particularly preferable. By using such a magnet, iron powder can be separated at low cost and in a narrow space.

分離工程において分離された鉄粉は吸着工程において再利用される。鉄粉を再利用することにより、使用する鉄粉の量を低減させ、材料コスト及び二次廃棄物量の低減が可能となる。 The iron powder separated in the separation step is reused in the adsorption step. By reusing iron powder, the amount of iron powder used can be reduced, and the material cost and the amount of secondary waste can be reduced.

[3.回復工程]
回復工程は、必要に応じて、分離工程において分離された鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する工程である。回復工程は鉄粉を酸性液で処理することにより実施することができる。
[3. Recovery process]
The recovery step is a step of recovering the adsorption ability of the iron powder separated in the separation step to arsenic, if necessary. The recovery step can be carried out by treating the iron powder with an acidic solution.

通常、分離工程において分離された鉄粉はそのまま吸着工程において再利用されるが、再利用を繰り返すことにより、鉄粉にヒ素が限界まで吸着する。その結果、鉄粉がヒ素を吸着することができなくなる。この場合に、新たな鉄粉を使用すると、使用する鉄粉の量が増加し、材料コスト及び二次廃棄物量が増加してしまう。ここで、必要に応じて、使用済鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復することにより、新たな鉄粉の使用を回避することができる。 Normally, the iron powder separated in the separation step is reused as it is in the adsorption step, but by repeating the reuse, arsenic is adsorbed to the iron powder to the limit. As a result, the iron powder cannot adsorb arsenic. In this case, if new iron powder is used, the amount of iron powder used increases, and the material cost and the amount of secondary waste increase. Here, if necessary, the use of new iron powder can be avoided by recovering the adsorption ability of the used iron powder to arsenic.

本明細書において「必要に応じて」とは、本発明を実施する者が適宜決定することを意味する。即ち、回復工程を実施するタイミングは本発明を実施する者が適宜決定することができる。そのため、回復工程を行う前に、必ずしも鉄粉にヒ素が限界まで吸着している必要はない。 As used herein, the term "as needed" means that the person practicing the present invention decides as appropriate. That is, the timing for carrying out the recovery step can be appropriately determined by the person who carries out the present invention. Therefore, it is not always necessary for arsenic to be adsorbed to the limit on the iron powder before the recovery step is performed.

例えば、汚染泥水のヒ素濃度を調査し、ヒ素を十分に吸着することができると想定される鉄粉の再利用回数を事前に設定し、当該回数の再利用を行った後に回復工程を実施してもよい。或いは、鉄粉によるヒ素の吸着を行い、泥水のヒ素濃度を測定し、ヒ素濃度が十分に低下していないと判断された場合に回復工程を実施してもよい。 For example, the arsenic concentration in contaminated muddy water is investigated, the number of times of reuse of iron powder that is expected to be able to sufficiently adsorb arsenic is set in advance, and the recovery process is carried out after the number of times of reuse You may. Alternatively, arsenic may be adsorbed by iron powder, the arsenic concentration in the muddy water may be measured, and a recovery step may be carried out when it is determined that the arsenic concentration has not sufficiently decreased.

回復工程は、鉄粉を酸性液で処理することにより実施することができる。酸性液に含まれる酸としては、有機酸及び無機酸を挙げることができる。有機酸としては、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸等の還元作用を持つ有機酸類全般を挙げることができる。無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、アジチオン酸等を挙げることができる。特に限定するものではないが、吸着能の回復効果、コスト、環境調和の観点等からアスコルビン酸を使用することが好ましい。 The recovery step can be carried out by treating the iron powder with an acidic solution. Examples of the acid contained in the acidic liquid include an organic acid and an inorganic acid. Examples of the organic acid include all organic acids having a reducing action such as ascorbic acid, citric acid and oxalic acid. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and adithioic acid. Although not particularly limited, it is preferable to use ascorbic acid from the viewpoint of recovery effect of adsorption ability, cost, environmental harmony and the like.

アスコルビン酸は、好ましくは0.1〜2mol/Lの濃度、より好ましくは0.5〜1mol/Lの濃度で使用される。 Ascorbic acid is preferably used at a concentration of 0.1 to 2 mol / L, more preferably 0.5 to 1 mol / L.

鉄粉を酸性液で処理する方法としては、特別な方法を用いる必要はなく、鉄粉と酸性液とを接触させればよい。例えば、鉄粉を酸性液に浸漬する方法等が挙げられる。浸漬時間は、鉄粉量、酸の濃度、及び酸性液の量を勘案して設定すればよく、例えば最短30分から24時間の範囲等とすることができる。 As a method for treating the iron powder with an acidic liquid, it is not necessary to use a special method, and the iron powder and the acidic liquid may be brought into contact with each other. For example, a method of immersing iron powder in an acidic liquid can be mentioned. The immersion time may be set in consideration of the amount of iron powder, the concentration of acid, and the amount of acidic liquid, and may be, for example, in the range of 30 minutes to 24 hours at the shortest.

なお、鉄粉を2グループ用意し、一方のグループの鉄粉に対して回復工程を実施している間に、他方のグループの鉄粉を吸着工程に使用してもよい。これにより、回復工程の際に汚染泥水の浄化が中断されることを防止することができる。 Two groups of iron powder may be prepared, and while the recovery step is performed on the iron powder of one group, the iron powder of the other group may be used in the adsorption step. This makes it possible to prevent the purification of contaminated muddy water from being interrupted during the recovery process.

[4.電気分解工程]
電気分解工程は、回復工程において発生した、ヒ素を含む酸性液を電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離する工程である。電気分解工程は、上記の<ヒ素の回収方法>において説明した通りに実施することができる。
[4. Electrolysis process]
The electrolysis step is a step of electrolyzing an acidic liquid containing arsenic generated in the recovery step to precipitate and separate arsenic from the acidic liquid. The electrolysis step can be carried out as described in the above <Arsenic recovery method>.

電気分解工程において得られた、ヒ素が析出分離された酸性液は回復工程において再利用することができる。酸性液を再利用することにより、使用する酸性液の量を低減させ、材料コスト及び二次廃棄物量の低減が可能となる。 The acidic liquid obtained by precipitating and separating arsenic obtained in the electrolysis step can be reused in the recovery step. By reusing the acidic liquid, the amount of the acidic liquid used can be reduced, and the material cost and the amount of secondary waste can be reduced.

電気分解工程において析出分離したヒ素は、回収され、必要に応じて精製され、様々な用途において資源として再利用することができる。 Arsenic precipitated and separated in the electrolysis step can be recovered, purified as needed, and reused as a resource in various applications.

[5.強化工程]
本実施形態に係る浄化方法は、強化工程を更に含んでいてもよい。強化工程は、回復工程が実施された鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する工程である。強化工程は、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成することにより実施することができる。
[5. Strengthening process]
The purification method according to the present embodiment may further include a strengthening step. The strengthening step is a step of strengthening the adsorption ability of the iron powder for which the recovery step has been carried out to arsenic. The strengthening step can be carried out by forming an amorphous ferric oxide film on the surface of the iron powder.

通常、回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉は吸着工程において再利用される。再利用される鉄粉の吸着能は回復しているため、新たな汚染泥水を効率的に浄化することができるはずである。しかしながら、シールド掘削工事において余剰泥水は連続的に発生し、掘削場所によっては余剰泥水のヒ素濃度が高い場合がある。この場合、鉄粉の通常の吸着能では汚染泥水を十分に浄化できないおそれがある。その際、鉄粉の使用量を増加すると、材料コスト及び二次廃棄物量が増加してしまう。ここで、鉄粉の吸着能を強化することにより、鉄粉の使用量を増加することなく、ヒ素濃度の高い汚染泥水を十分に浄化することが可能となる。 Normally, iron powder whose adsorption capacity for arsenic has been restored in the recovery step is reused in the adsorption step. Since the adsorption capacity of the recycled iron powder has been restored, it should be possible to efficiently purify new contaminated muddy water. However, surplus muddy water is continuously generated in the shield excavation work, and the arsenic concentration of the surplus muddy water may be high depending on the excavation site. In this case, there is a possibility that the contaminated muddy water cannot be sufficiently purified by the normal adsorption capacity of iron powder. At that time, if the amount of iron powder used is increased, the material cost and the amount of secondary waste will increase. Here, by strengthening the adsorption capacity of iron powder, it becomes possible to sufficiently purify contaminated muddy water having a high arsenic concentration without increasing the amount of iron powder used.

強化工程は、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成することにより実施することができる。具体的には、鉄粉の表面を硫酸第一鉄溶液等で処理し、乾燥させることにより、非晶質酸化第二鉄被膜を形成することができる。 The strengthening step can be carried out by forming an amorphous ferric oxide film on the surface of the iron powder. Specifically, the surface of the iron powder is treated with a ferrous sulfate solution or the like and dried to form an amorphous ferrous oxide film.

鉄粉の表面を硫酸第一鉄溶液で処理する方法としては、鉄粉の表面と硫酸第一鉄溶液とを接触させた後に空気中で乾燥すればよい。例えば、鉄粉を硫酸第一鉄溶液に浸漬し、又は鉄粉に硫酸第一鉄溶液を散布し、その後に乾燥する方法等が挙げられる。 As a method of treating the surface of the iron powder with the ferrous sulfate solution, the surface of the iron powder and the ferrous sulfate solution may be brought into contact with each other and then dried in the air. For example, a method of immersing the iron powder in a ferrous sulfate solution, or spraying the ferrous sulfate solution on the iron powder and then drying the iron powder can be mentioned.

以上の通り、本実施形態に係る浄化方法は、吸着工程、分離工程、回復工程及び電気分解工程を含み、任意に強化工程を更に含む。なお、本実施形態に係る浄化方法に含まれる工程は上記のものに限定されるわけではなく、必要に応じて更なる工程を含んでいてもよい。例えば、吸着工程を行う前に汚染泥水の泥(固形分)に含まれるヒ素を水に溶出させるヒ素溶出工程、分離工程において鉄粉が分離された泥水を固液分離する固液分離工程等を含んでいてもよい。 As described above, the purification method according to the present embodiment includes an adsorption step, a separation step, a recovery step, and an electrolysis step, and optionally further includes a strengthening step. The steps included in the purification method according to the present embodiment are not limited to those described above, and may include further steps if necessary. For example, an arsenic elution step in which arsenic contained in the mud (solid content) of contaminated muddy water is eluted into water before the adsorption step, a solid-liquid separation step in which the muddy water from which iron powder is separated in the separation step is solid-liquid separated, and the like. It may be included.

本実施形態に係る浄化方法では、汎用されている小型で安価な永久磁石を使用した磁力分離装置によって鉄粉を分離することができる(分離工程)。また、本実施形態に係る浄化方法では、鉄粉を再利用でき、必要に応じて鉄粉の吸着能を回復することができる(回復工程)。更に、本実施形態に係る浄化方法では、ヒ素を析出分離して酸性液を再利用することができる(電気分解工程)。従って、本実施形態に係る浄化方法によれば、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。 In the purification method according to the present embodiment, iron powder can be separated by a magnetic force separating device using a general-purpose small and inexpensive permanent magnet (separation step). Further, in the purification method according to the present embodiment, the iron powder can be reused, and the adsorption ability of the iron powder can be restored as needed (recovery step). Further, in the purification method according to the present embodiment, arsenic can be precipitated and separated and the acidic liquid can be reused (electrolysis step). Therefore, according to the purification method according to the present embodiment, contaminated muddy water can be purified at low cost in a narrow space, and the amount of secondary waste can be reduced.

<ヒ素を含む泥水の浄化装置>
上記の浄化方法を実施するための本発明に係る浄化装置について、図面を参照して以下説明する。但し、以下の実施形態は例示に過ぎず、本発明に係る浄化装置の実施形態がこれに限定されるわけではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、更なる構成からなる装置が本発明に包含される。
<Muddy water purification device containing arsenic>
The purification device according to the present invention for carrying out the above purification method will be described below with reference to the drawings. However, the following embodiments are merely examples, and the embodiments of the purification device according to the present invention are not limited thereto. A device having a further configuration is included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.

本発明の一実施形態は、図2に示すように、混合槽101、磁力分離装置102、第1の返送ライン103、回復装置104、第2の返送ライン105、電気分解装置106、及び第3の返送ライン107を備える浄化装置に関する。 As shown in FIG. 2, one embodiment of the present invention includes a mixing tank 101, a magnetic force separating device 102, a first return line 103, a recovery device 104, a second return line 105, an electrolyzer 106, and a third. The present invention relates to a purification device including a return line 107 of the above.

混合槽101は、汚染泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させるものである。混合槽101は、汚染泥水と鉄粉とを混合する撹拌機108を有しており、混合して得られた混合物を磁力分離装置102に送出する混合物送出ライン109を備える。混合物送出ライン109の出口末端は、混合物を磁力分離装置102に投入できるように、磁力分離装置102の上部又は内部に位置している。 The mixing tank 101 mixes contaminated muddy water and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder. The mixing tank 101 has a stirrer 108 that mixes contaminated muddy water and iron powder, and includes a mixture delivery line 109 that sends the mixture obtained by mixing to the magnetic force separator 102. The outlet end of the mixture delivery line 109 is located above or inside the magnetic force separator 102 so that the mixture can be charged into the magnetic force separator 102.

磁力分離装置102は、混合槽101においてヒ素を吸着した鉄粉を、磁力によって混合物から分離するものである。磁力分離装置102の下部には、浄化された泥水を収容する浄化泥水収容槽110が配置されている。 The magnetic force separating device 102 separates the iron powder adsorbed with arsenic in the mixing tank 101 from the mixture by magnetic force. A purified muddy water storage tank 110 for accommodating purified muddy water is arranged below the magnetic force separating device 102.

第1の返送ライン103は、磁力分離装置102によって分離された鉄粉を混合槽101に返送するものである。 The first return line 103 returns the iron powder separated by the magnetic force separating device 102 to the mixing tank 101.

回復装置104は、必要に応じて、磁力分離装置102によって分離された鉄粉を酸性液で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復するものである。回復装置104は、鉄粉と酸性液とを混合する撹拌機(図示せず)を有していてもよい。回復装置104は、吸着能が回復した鉄粉を磁力分離装置111に送出する回復鉄粉送出ライン112を備える。回復鉄粉送出ライン112の出口末端は、鉄粉を磁力分離装置111に投入できるように、磁力分離装置111の上部又は内部に位置している。 The recovery device 104 recovers the adsorption ability of the iron powder to arsenic by treating the iron powder separated by the magnetic force separation device 102 with an acidic solution, if necessary. The recovery device 104 may have a stirrer (not shown) that mixes the iron powder and the acidic liquid. The recovery device 104 includes a recovery iron powder delivery line 112 that sends iron powder whose adsorption capacity has been restored to the magnetic force separation device 111. The outlet end of the recovery iron powder delivery line 112 is located above or inside the magnetic force separator 111 so that the iron powder can be charged into the magnetic force separator 111.

磁力分離装置111は、回復装置104において吸着能が回復した鉄粉を磁力によって分離するものである。磁力分離装置111の下部には、汚染酸性液を収容する汚染酸性液収容槽113が配置されている。汚染酸性液収容槽113は、汚染酸性液を電気分解装置106に送出する汚染酸性液送出ライン114を備える。汚染酸性液送出ライン114の出口末端は、汚染酸性液を電気分解装置106に投入できるように、電気分解装置106の上部又は内部に位置している。なお、汚染酸性液は、電気分解装置106を経ずに複数回再利用することが可能であるため、汚染酸性液収容槽113から回復装置104に汚染酸性液を返送するライン(図示せず)を備えていてもよい。 The magnetic force separation device 111 separates the iron powder whose adsorption ability has been restored by the recovery device 104 by magnetic force. A contaminated acidic liquid accommodating tank 113 for accommodating the contaminated acidic liquid is arranged below the magnetic force separating device 111. The contaminated acidic liquid storage tank 113 includes a contaminated acidic liquid delivery line 114 that sends the contaminated acidic liquid to the electrolyzer 106. The outlet end of the contaminated acidic liquid delivery line 114 is located above or inside the electrolyzer 106 so that the contaminated acidic liquid can be charged into the electrolyzer 106. Since the contaminated acidic liquid can be reused a plurality of times without passing through the electrolyzer 106, a line for returning the contaminated acidic liquid from the contaminated acidic liquid storage tank 113 to the recovery device 104 (not shown). May be provided.

第2の返送ライン105は、磁力分離装置111によって分離された、吸着能が回復した鉄粉を混合槽101に返送するものである。 The second return line 105 returns the iron powder whose adsorption capacity has been restored, which has been separated by the magnetic force separating device 111, to the mixing tank 101.

電気分解装置106は、回復装置104において発生した汚染酸性液を電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離するものである。電気分解装置106は、電気分解を行うための陰極115及び陽極116を備えている。電気分解装置106は、汚染酸性液を攪拌する撹拌機(図示せず)を有していてもよい。 The electrolysis device 106 electrolyzes the contaminated acidic liquid generated in the recovery device 104 to precipitate and separate arsenic from the acidic liquid. The electrolysis device 106 includes a cathode 115 and an anode 116 for performing electrolysis. The electrolyzer 106 may have a stirrer (not shown) for stirring the contaminated acidic liquid.

第3の返送ライン107は、電気分解装置106において得られた、ヒ素が析出分離された酸性液を回復装置104に返送するものである。 The third return line 107 returns the acidic liquid obtained in the electrolyzer 106 from which arsenic is precipitated and separated to the recovery device 104.

磁力分離装置としては、汎用されている簡易なマグレットセパレーターを使用することが好ましい。マグネットセパレーターは、例えば図3に示すように、マグネットコア901と、マグネットコア901の外周に覆う外筒902と、外筒902に付着した鉄粉から水分を搾り出すローラー903と、ローラー903によって水分が搾り出された鉄粉を外筒902から剥がし取るスクレーパー904とを備える。 As the magnetic force separating device, it is preferable to use a general-purpose simple maglet separator. As shown in FIG. 3, for example, the magnet separator includes a magnet core 901, an outer cylinder 902 that covers the outer periphery of the magnet core 901, a roller 903 that squeezes water from iron powder adhering to the outer cylinder 902, and a roller 903. It is provided with a scraper 904 for peeling the squeezed iron powder from the outer cylinder 902.

マグネットコアとしては、例えば2000〜13000ガウス、好ましくは4000ガウス以上、より好ましくは10000ガウス以上の表面磁束密度を有する磁石を使用することができる。具体的には、マグネットコアとして、フェライト(等方、異方)磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石を使用することができる。 As the magnet core, for example, a magnet having a surface magnetic flux density of 2000 to 13000 gauss, preferably 4000 gauss or more, more preferably 10000 gauss or more can be used. Specifically, as the magnet core, a permanent magnet such as a ferrite (isotropic or isotropic) magnet, a neodymium magnet, a samarium-cobalt magnet, or an alnico magnet can be used.

回復装置としては、鉄粉の吸着能を回復させるための酸性液を収容した槽等を挙げることができる。 Examples of the recovery device include a tank containing an acidic liquid for recovering the adsorptive ability of iron powder.

電気分解装置としては、陰極、陽極及び電源装置を備えた槽等を挙げることができる。 Examples of the electrolyzer include a tank provided with a cathode, an anode, and a power supply device.

以上のように構成された浄化装置において、汚染泥水と鉄粉とが混合槽101において混合され、混合物中においてヒ素が鉄粉に吸着される。混合物は混合物送出ライン109を介して磁力分離装置102に送出され、鉄粉が磁力によって混合物から分離される。鉄粉が分離された浄化泥水は、浄化泥水収容槽110に収容される。磁力分離装置102によって分離された鉄粉は、第1の返送ライン103を介して混合槽101に返送されるが、必要に応じて、回復装置104に送出され、吸着能が回復される。鉄粉を回復装置104に送出するタイミングは浄化装置を使用する者が適宜決定することができる。鉄粉を回復装置104に送出する際に、必ずしも鉄粉にヒ素が限界まで吸着している必要はない。例えば、汚染泥水のヒ素濃度を調査し、ヒ素を十分に吸着することができると想定される鉄粉の再利用回数を事前に設定し、当該回数の再利用を行った後に鉄粉を回復装置104に送出してもよい。或いは、鉄粉によるヒ素の吸着を行い、泥水のヒ素濃度を測定し、ヒ素濃度が十分に低下していないと判断された場合に鉄粉を回復装置104に送出してもよい。吸着能が回復した鉄粉は第2の返送ライン105を介して混合槽101に返送される。汚染酸性液収容槽113に収容された汚染酸性液は、汚染酸性液送出ライン114を介して電気分解装置106に送出される。電気分解装置106において、汚染酸性液は電気分解され、酸性液からヒ素が析出分離される。ヒ素が析出分離された酸性液は第3の返送ライン107を介して回復装置104に返送される。析出分離されたヒ素は、回収され、必要に応じて精製され、様々な用途において資源として再利用することができる。 In the purification device configured as described above, contaminated muddy water and iron powder are mixed in the mixing tank 101, and arsenic is adsorbed on the iron powder in the mixture. The mixture is delivered to the magnetic force separator 102 via the mixture delivery line 109, and the iron powder is separated from the mixture by magnetic force. The purified muddy water from which the iron powder is separated is stored in the purified muddy water storage tank 110. The iron powder separated by the magnetic force separating device 102 is returned to the mixing tank 101 via the first return line 103, but is sent to the recovery device 104 as necessary to recover the adsorption ability. The timing at which the iron powder is sent to the recovery device 104 can be appropriately determined by the person using the purification device. When the iron powder is sent to the recovery device 104, it is not always necessary that arsenic is adsorbed to the iron powder to the limit. For example, the arsenic concentration of contaminated muddy water is investigated, the number of times of reuse of iron powder that is expected to be able to sufficiently adsorb arsenic is set in advance, and after the number of reuses, the iron powder is recovered. It may be sent to 104. Alternatively, arsenic may be adsorbed by the iron powder, the arsenic concentration in the muddy water may be measured, and when it is determined that the arsenic concentration has not sufficiently decreased, the iron powder may be sent to the recovery device 104. The iron powder whose adsorption capacity has been restored is returned to the mixing tank 101 via the second return line 105. The contaminated acidic liquid contained in the contaminated acidic liquid storage tank 113 is sent to the electrolyzer 106 via the contaminated acidic liquid delivery line 114. In the electrolyzer 106, the contaminated acidic liquid is electrolyzed, and arsenic is precipitated and separated from the acidic liquid. The acidic liquid in which arsenic is precipitated and separated is returned to the recovery device 104 via the third return line 107. The precipitated and separated arsenic can be recovered, purified as needed, and reused as a resource in various applications.

本実施形態の浄化装置によれば、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。 According to the purification device of the present embodiment, contaminated muddy water can be purified at low cost in a narrow space, and the amount of secondary waste can be reduced.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
約200mg/Lのヒ素及び約1000mg/Lの鉄を含む約0.5mol/Lのアスコルビン酸溶液を調製した。1Lのアスコルビン酸溶液を、表1に示す電気分解装置に充填し、通電して電気分解を行った。
<Example 1>
A solution of about 0.5 mol / L ascorbic acid containing about 200 mg / L of arsenic and about 1000 mg / L of iron was prepared. A 1 L solution of ascorbic acid was filled in the electrolyzer shown in Table 1 and energized to perform electrolysis.

Figure 0006842839
結果を表2及び3並びに図4に示す。通電開始から24時間後に約30%のヒ素が除去された。
Figure 0006842839
The results are shown in Tables 2 and 3 and FIG. About 30% of arsenic was removed 24 hours after the start of energization.

Figure 0006842839
Figure 0006842839

Figure 0006842839
Figure 0006842839

<実施例2>
表4に示す電気分解装置を使用したこと以外は実施例1と同様に電気分解を行った。実施例2は、アスコルビン酸溶液と接触している陰極及び陽極の部分の全面積、並びに陰極と陽極との間隔において実施例1と相違する。
<Example 2>
Electrolysis was carried out in the same manner as in Example 1 except that the electrolysis apparatus shown in Table 4 was used. Example 2 differs from Example 1 in the total area of the cathode and the anode portion in contact with the ascorbic acid solution and the distance between the cathode and the anode.

Figure 0006842839
Figure 0006842839

結果を表5及び6並びに図5に示す。通電開始から2時間後に約50%のヒ素が除去され、8時間後に約95%のヒ素が除去された。電極間隔を狭くすることによって、電流値が大きくなり、電気分解の効率が向上したと推測される。 The results are shown in Tables 5 and 6 and FIG. About 50% of arsenic was removed 2 hours after the start of energization, and about 95% of arsenic was removed 8 hours later. It is presumed that by narrowing the electrode spacing, the current value increased and the efficiency of electrolysis improved.

ヒ素の大部分が除去された通電開始後8時間の時点で評価すると、1mgのヒ素を約0.4Whの少ない電力量で除去することが可能である。この結果は、わずかな費用でヒ素を除去できることを意味している。 Evaluating at 8 hours after the start of energization when most of the arsenic was removed, it is possible to remove 1 mg of arsenic with a small amount of power of about 0.4 Wh. This result means that arsenic can be removed at a small cost.

Figure 0006842839
Figure 0006842839

Figure 0006842839
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エネルギー分散型蛍光X線分析装置により、陰極(ステンレス鋼)の表面にヒ素が析出していることを確認した。蛍光X線スペクトルを図6に示す。 It was confirmed by an energy dispersive X-ray fluorescence analyzer that arsenic was deposited on the surface of the cathode (stainless steel). The fluorescent X-ray spectrum is shown in FIG.

また、化学分析により、陰極の表面にヒ素が析出していることを確認した。具体的には、各電極片を10mLの濃硝酸に5分間浸付し、純水で100mlにメスアップしたものを分析した。結果を表7に示す。 In addition, it was confirmed by chemical analysis that arsenic was deposited on the surface of the cathode. Specifically, each electrode piece was immersed in 10 mL of concentrated nitric acid for 5 minutes, and the mixture was analyzed with pure water to 100 ml. The results are shown in Table 7.

Figure 0006842839
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101・・混合槽
102・・磁力分離装置
103・・第1の返送ライン
104・・回復装置
105・・第2の返送ライン
106・・電気分解装置
107・・第3の返送ライン
108・・撹拌機
109・・混合物送出ライン
110・・浄化泥水収容槽
111・・磁力分離装置
112・・回復鉄粉送出ライン
113・・汚染酸性液収容槽
114・・汚染酸性液送出ライン
115・・陰極
116・・陽極
901・・マグネットコア
902・・外筒
903・・ローラー
904・・スクレーパー
101 ... Mixing tank 102 ... Magnetic separator 103 ... First return line 104 ... Recovery device 105 ... Second return line 106 ... Electrolysis device 107 ... Third return line 108 ... Stirring Machine 109 ... Mixture delivery line 110 ... Purification muddy water storage tank 111 ... Magnetic separator 112 ... Recovery iron powder delivery line 113 ... Contaminated acidic liquid storage tank 114 ... Contaminated acidic liquid delivery line 115 ... Cathode 116 ...・ Anode 901 ・ ・ Magnet core 902 ・ ・ Outer cylinder 903 ・ ・ Roller 904 ・ ・ Scraper

Claims (7)

ヒ素を吸着した鉄粉を酸性液で処理することによって発生した、ヒ素を含む酸性液を、陰極及び陽極を備える電気分解装置において電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離することを含む、ヒ素の回収方法。 This includes precipitating and separating arsenic from the acidic solution by electrolyzing the acidic solution containing arsenic generated by treating the iron powder adsorbing arsenic with an acidic solution in an electrolyzer equipped with a cathode and an anode. How to collect arsenic. 酸性液がアスコルビン酸溶液である、請求項1記載のヒ素の回収方法。 The method for recovering arsenic according to claim 1, wherein the acidic solution is an ascorbic acid solution. 陰極がステンレス鋼電極であり、陽極が炭素電極である、請求項1又は2に記載のヒ素の回収方法。 The method for recovering arsenic according to claim 1 or 2 , wherein the cathode is a stainless steel electrode and the anode is a carbon electrode. 陰極及び陽極が平板形状を有し、陰極及び陽極を1.0〜2.0cmの間隔をあけて並列に配置する、請求項1〜のいずれかに記載のヒ素の回収方法。 The method for recovering arsenic according to any one of claims 1 to 3 , wherein the cathode and the anode have a flat plate shape, and the cathode and the anode are arranged in parallel at intervals of 1.0 to 2.0 cm. (1)ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、及び
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、
を含み、分離工程において分離された鉄粉を吸着工程において再利用する第1のサイクル;並びに
(2)ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、及び
分離工程において分離された鉄粉を酸性液で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程、
を含み、回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用する第2のサイクル;
を含み、
回復工程において発生した、ヒ素を含む酸性液を請求項1〜のいずれかに記載のヒ素の回収方法に付して、酸性液からヒ素を析出分離する電気分解工程を更に含む、ヒ素を含む泥水の浄化方法。
(1) An adsorption step of mixing muddy water containing arsenic and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder, and a separation step of separating iron powder from the mixture obtained in the adsorption step by magnetic force.
The first cycle of reusing the iron powder separated in the separation step in the adsorption step; and (2) the adsorption step of mixing muddy water containing arsenic and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder.
A separation step of separating iron powder from the mixture obtained in the adsorption step by magnetic force, and a recovery step of treating the iron powder separated in the separation step with an acidic solution to restore the adsorption ability of the iron powder to arsenic.
A second cycle in which iron powder whose adsorption capacity for arsenic has been restored in the recovery step is reused in the adsorption step;
Including
The arsenic-containing acidic solution generated in the recovery step is subjected to the arsenic recovery method according to any one of claims 1 to 4 , further comprising an electrolysis step of precipitating and separating arsenic from the acidic solution. How to purify muddy water.
電気分解工程において得られた、ヒ素が析出分離された酸性液を回復工程において再利用する、請求項に記載のヒ素を含む泥水の浄化方法。 The method for purifying muddy water containing arsenic according to claim 5 , wherein the acidic liquid obtained in the electrolysis step from which arsenic is precipitated and separated is reused in the recovery step. ヒ素を含む泥水の浄化装置であって、
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる混合槽;
混合槽において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する磁力分離装置;
磁力分離装置によって分離された鉄粉を混合槽に返送する第1の返送ライン;
磁力分離装置によって分離された鉄粉を酸性液で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復装置;
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を混合槽に返送する第2の返送ライン;
回復装置において発生した、ヒ素を含む酸性液を電気分解して、酸性液からヒ素を析出分離する電気分解装置;及び
電気分解装置において得られた、ヒ素が析出分離された酸性液を回復装置に返送する第3の返送ライン;
を備える、ヒ素を含む泥水の浄化装置。
A device for purifying muddy water containing arsenic
A mixing tank that mixes muddy water containing arsenic and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder;
A magnetic force separator that separates iron powder from the mixture obtained in the mixing tank by magnetic force;
A first return line that returns the iron powder separated by the magnetic force separator to the mixing tank;
A recovery device that restores the adsorption capacity of iron powder to arsenic by treating the iron powder separated by the magnetic force separation device with an acidic solution;
A second return line that returns iron powder that has recovered its ability to adsorb arsenic in the recovery device to the mixing tank;
An electrolyzer that electrolyzes an acidic solution containing arsenic generated in a recovery device to precipitate and separate arsenic from the acidic solution; and an acidic solution obtained in an electrolysis device from which arsenic is precipitated and separated is used as a recovery device. Third return line to return;
A device for purifying muddy water containing arsenic.
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