JP6950893B2 - ホウ素含有水の処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ホウ素含有水の処理方法に関する。さらに詳しくは、共沈法によってホウ素含有水からホウ素を除去する方法に関する。
ホウ素を含有する水（以下、「ホウ素含有水」という。）は、自然界において地下水、海水などとして存在している。また、ホウ素はホウ素化合物を原材料として使用する工業、例えば、ガラス工業をはじめ、医薬、化粧品原料、石鹸工業、電気めっき工業などで生じる廃水、発電所から生じる廃水、ゴミ焼却場で生じる洗煙廃水などの廃水に含まれている。
ホウ素は、動植物にとって必須の微量栄養素であるが、その反面、農業用水中に数ｍｇ／Ｌ以上の濃度で含まれている場合、植物の成長を阻害することが知られている。また、ホウ素を人体に継続的に摂取したとき、健康障害が生じるおそれがあることから、ホウ素の人体摂取量が法令で規制されている。例えば、水道水の水質基準では水道水に含まれるホウ素濃度が１．０ｍｇ／Ｌ以下に規制されている。また、海域へのホウ素の排水基準ではホウ素濃度が２３０ｍｇ／Ｌ以下、海域外への排水基準ではホウ素濃度が１０ｍｇ／Ｌ以下に規制されている。そこで、ホウ素を含有する廃水は、ホウ素を除去する処理を行った後に、放流される。
ホウ素含有水からホウ素を除去する方法として、ジルコニウム、マグネシウムなどの水酸化物にホウ素を吸着させる吸着法、ホウ素含有水を蒸発濃縮してホウ酸を晶析する蒸発濃縮法、アルコール基を有する溶媒によりホウ素を抽出分離する溶媒抽出法、逆浸透膜を用いてホウ素を分離除去する逆浸透膜法などの種々の方法が知られている。
しかしながら、吸着法は、ジルコニウム、マグネシウムなどの水酸化物へのホウ素の吸着容量が低いため、多量の吸着剤の添加が不可欠であり、効率性と経済性において実用的でない。蒸発濃縮法は、ホウ素含有水を濃縮しホウ酸を晶析させるために熱源が必要であり、特にホウ素濃度が低い廃水を対象とする場合には、莫大なエネルギーを必要とするので経済的でない。しかも、晶析後のホウ素含有水の中和処理が必要となる。溶媒抽出法は、有機溶媒からホウ素を逆抽出して得られるホウ素含有液の処理のほかに、有機溶媒が微量溶解している処理後の廃水の処理が不可欠である。活性炭などにより有機溶媒を回収除去するなどの処理が必要であり経済的でない。逆浸透膜法は、この方法のみで低濃度になるまでホウ素を除去することが困難であるので、他の方法との併用が必要である。また、膜の閉塞による効率悪化の問題がある。
特許文献１には、溶存ホウ素を含有する被処理水中に、希土類元素イオンと多価陰イオン性物質とを存在させ、溶存ホウ素を難溶性物質として沈殿分離することが開示されている。また、特許文献２には、無機性陰イオンを含有する被処理水に、希土類元素の塩溶液と水酸化マグネシウムとを存在させ、無機性陰イオンを難溶性物質として沈殿分離することが開示されている。しかし、希土類元素としてセリウムを選択した場合、沈殿物はセリウムの水酸化物であり、ゲル状またはゼリー状となって固液分離が困難であることが知られている。
本発明は上記事情に鑑み、固液分離性の高い沈殿物が得られるホウ素含有水の処理方法を提供することを目的とする。
第１発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水に３価のセリウム塩を添加した後、過酸化水素水を添加して３価のセリウムイオンを酸化することで、前記ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンとともに３価のセリウムイオンを存在させ、前記ホウ素含有水のｐＨを調整することで、共沈反応によりホウ素を沈殿させ、前記過酸化水素水の添加量が、セリウムに対する過酸化水素の添加モル比が０．６以上となる量であることを特徴とする。
第２発明のホウ素含有水の処理方法は、第１発明において、前記過酸化水素水の添加量が、セリウムに対する過酸化水素の添加モル比が１以下となる量であることを特徴とする。
第２発明のホウ素含有水の処理方法は、第１発明において、前記過酸化水素水の添加量が、セリウムに対する過酸化水素の添加モル比が１以下となる量であることを特徴とする。
本発明によれば、ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンを存在させることで、３価のセリウムイオンのみを存在させた場合に比べて、固液分離性の高い沈殿物が得られる。
つぎに、本発明の実施形態を説明する。
本願発明者らは、ホウ素含有水にセリウムイオンを存在させ、共沈反応によりホウ素を沈殿させる場合において、セリウムイオンの価数に着目して研究したところ、ホウ素含有水に４価のセリウムイオンを存在させれば、得られる沈殿物の固液分離性が高くなるとの知見を得た。
本願発明者らは、ホウ素含有水にセリウムイオンを存在させ、共沈反応によりホウ素を沈殿させる場合において、セリウムイオンの価数に着目して研究したところ、ホウ素含有水に４価のセリウムイオンを存在させれば、得られる沈殿物の固液分離性が高くなるとの知見を得た。
すなわち、本発明の一実施形態に係るホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンを存在させ、ホウ素含有水のｐＨを調整することで、共沈反応によりホウ素を沈殿させることを特徴とする。
より詳細には、まず、ホウ素含有水に４価のセリウム塩を添加する（セリウム添加工程）。これにより、ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンを存在させる。４価のセリウム塩としては硫酸セリウム(IV)、酸化セリウム(IV)などが挙げられる。
つぎに、ホウ素含有水にｐＨ調整剤を添加して、ホウ素含有水のｐＨを７〜９に調整する（共沈工程）。これにより、共沈反応が生じ、ホウ素の沈殿物が得られる。ｐＨ調整剤としてはアンモニア水、水酸化ナトリウムなどが用いられる。
最後に、共沈工程で得られたスラリーを固液分離して、沈殿物を除去した処理液を得る（固液分離工程）。ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンを存在させることで、３価のセリウムイオンのみを存在させた場合に比べて、固液分離性の高い沈殿物が得られる。そのため、固液分離にかかる時間を短縮でき、効率よくホウ素を除去できる。
ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンとともに３価のセリウムイオンを存在させてもよい。ホウ素含有水に４価のセリウム塩と３価のセリウム塩とを添加することで、ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンとともに３価のセリウムイオンを存在させることができる。あるいは、つぎの手順を採用してもよい。
すなわち、まず、ホウ素含有水に３価のセリウム塩を添加する（セリウム添加工程）。これにより、ホウ素含有水中に３価のセリウムイオンを存在させる。３価のセリウム塩としては硝酸セリウム(III)、塩化セリウム(III)、リン酸セリウム(III)、炭酸セリウム(III)などが挙げられる。
つぎに、ホウ素含有水に酸化剤を添加して３価のセリウムイオンの一部を酸化して４価のセリウムイオンにする（酸化工程）。これにより、ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンとともに３価のセリウムイオンを存在させる。
酸化剤としては過酸化水素水、過マンガン酸カリウム、オゾンガスなどが用いられる。特に過酸化水素水は液体であって、濃度調整可能であるので取り扱いが容易である。酸化剤の添加量は３価のセリウムイオンの所定割合を４価のセリウムイオンに酸化できる量に設定される。また、過酸化水素水の添加量は、セリウムに対する過酸化水素の添加モル比（以下、「Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ」と称する。）が１以下となる量とすることが好ましい。そうすれば、ホウ素を十分に除去できる。また、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅが０．６以上となる量とすることが好ましい。そうすれば、共沈工程で生じた沈殿物からホウ素が再溶出する量を低減できる。
ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンとともに３価のセリウムイオンを存在させれば、固液分離性の高い沈殿物が得られるとともに、ホウ素の除去効率を高めることができる。なお、４価のセリウムイオンと３価のセリウムイオンとの割合は、固液分離性と除去効率とを考慮して設定すればよい。
（固液分離性試験）
まず、ホウ素含有水へのセリウム塩の添加と、沈殿物の固液分離性との関係について試験を行った。
まず、ホウ素含有水へのセリウム塩の添加と、沈殿物の固液分離性との関係について試験を行った。
・試料１
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは３であった。ホウ素含有水に純度９８％の硫酸セリウム(IV)・四水和物試薬を４５ｇ添加して試料１を得た。試料１を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは３であった。ホウ素含有水に純度９８％の硫酸セリウム(IV)・四水和物試薬を４５ｇ添加して試料１を得た。試料１を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーをビーカー内で静置した。すると、沈殿物が沈降しはじめ上澄み液と沈殿物との界面が現れた。この界面が１ｃｍ低下するのにかかる時間を沈降速度と定義し、これを測定した。その結果、沈降速度は８０分／ｃｍであった。
前記と同様の手順で新たに試料１を生成し、試料１から沈殿物を含むスラリーを得た。得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルター（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製、型番Ａ０４５Ａ０９０Ｃ、以下同じ。）に通過させ固液分離した。固液分離に要した時間（濾過時間）は４５分であった。
得られた濾液をＩＣＰ分析（ＩＣＰ分析装置としてセイコーインスツルメンツ社製、型番ＳＰＳ−７８００を用いた。以下同じ。）して、残存ホウ素濃度を測定した。その結果、残存ホウ素濃度は１０．１ｍｇ／Ｌであった。また、ホウ素含有水の体積当りの沈殿物の乾燥重量は９８．５ｇ／Ｌであり、ホウ素の除去効率は１０．０ｍｇ／ｇであった。ここで、除去効率とは除去されたホウ素の重量［ｍｇ］を沈殿物の乾燥重量［ｇ］で除算した値である。
・試料２
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは３であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を１０ｃｃ添加した。１時間撹拌して試料２を得た。試料２のｐＨは１であった。試料２を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは３であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を１０ｃｃ添加した。１時間撹拌して試料２を得た。試料２のｐＨは１であった。試料２を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーをビーカー内で静置し、沈降速度を測定した。その結果、沈降速度は６０分／ｃｍであった。
前記と同様の手順で新たに試料２を生成し、試料２から沈殿物を含むスラリーを得た。得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターに通過させ固液分離した。濾過時間は４０分であった。
得られた濾液をＩＣＰ分析して残存ホウ素濃度を測定した。その結果、残存ホウ素濃度は９．２ｍｇ／Ｌであった。また、ホウ素含有水の体積当りの沈殿物の乾燥重量は９３．２ｇ／Ｌであり、ホウ素の除去効率は１０．６ｍｇ／ｇであった。
・試料３
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは３であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加して試料３を得た。試料３を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を２０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは３であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加して試料３を得た。試料３を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を２０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーをビーカー内で静置し、沈降速度を測定しようとしたが、界面が現れず測定不能であった。
前記と同様の手順で新たに試料３を生成し、試料３から沈殿物を含むスラリーを得た。得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターに通過させ固液分離した。濾過時間は６４０分であった。
得られた濾液をＩＣＰ分析して残存ホウ素濃度を測定した。その結果、残存ホウ素濃度は１．０６ｍｇ／Ｌであった。また、ホウ素含有水の体積当りの沈殿物の乾燥重量は８１．０ｇ／Ｌであり、ホウ素の除去効率は１２．３ｍｇ／ｇであった。
試料１〜３について表１にまとめる。
表１より、試料１、２は試料３に比べて濾過時間が１０分の１以下となっていることが分かる。これより、ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンを存在させれば、固液分離性の高い沈殿物が得られることが確認された。
また、４価のセリウム塩を添加した試料１に比べて、３価のセリウム塩を添加した後に酸化剤を添加した試料２の方が、濾過時間が短いことが分かる。発明者らはこの現象について、３価のセリウムイオンが全て酸化されるわけではなく、わずかに残留するためであると考えている。３価のセリウムイオンにより得られる沈殿物は非常に微細な粒子である。この微粒子が４価のセリウムイオンにより得られる沈殿物が生じる核として働いていると考えられる。ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンとともに３価のセリウムイオンが存在した方が、より固液分離性の高い沈殿物が得られると考えられる。
（残存ホウ素濃度試験）
つぎに、ホウ素含有水に３価のセリウム塩を添加した後に酸化剤を添加する場合において、過酸化水素水の添加量と残存ホウ素濃度との関係を試験した。
つぎに、ホウ素含有水に３価のセリウム塩を添加した後に酸化剤を添加する場合において、過酸化水素水の添加量と残存ホウ素濃度との関係を試験した。
・試料４
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を２．５ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．２５である。１時間撹拌して試料４を得た。試料４のｐＨは１であった。試料４を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を２．５ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．２５である。１時間撹拌して試料４を得た。試料４のｐＨは１であった。試料４を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターに通過させ固液分離した。得られた濾液をＩＣＰ分析して残存ホウ素濃度を測定した。その結果、残存ホウ素濃度は２．４ｍｇ／Ｌであった。
・試料５
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を５ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．５である。１時間撹拌して試料５を得た。試料５のｐＨは１であった。試料５を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を５ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．５である。１時間撹拌して試料５を得た。試料５のｐＨは１であった。試料５を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターに通過させ固液分離した。得られた濾液をＩＣＰ分析して、残存ホウ素濃度を測定した。その結果、残存ホウ素濃度は８．５ｍｇ／Ｌであった。
・試料６
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を１０ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝１である。１時間撹拌して試料６を得た。試料６のｐＨは１であった。試料６を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を１０ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝１である。１時間撹拌して試料６を得た。試料６のｐＨは１であった。試料６を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターに通過させ固液分離した。得られた濾液をＩＣＰ分析して、残存ホウ素濃度を測定した。その結果、残存ホウ素濃度は１３．５ｍｇ／Ｌであった。
・試料７
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を２０ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝２である。１時間撹拌して試料７を得た。試料７のｐＨは１であった。試料７を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を４５ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を２０ｃｃ添加した。Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝２である。１時間撹拌して試料７を得た。試料７のｐＨは１であった。試料７を撹拌しつつ、濃度１５ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水を３０ｃｃ添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターに通過させ固液分離した。得られた濾液をＩＣＰ分析して、残存ホウ素濃度を測定した。その結果、残存ホウ素濃度は７６．３ｍｇ／Ｌであった。
試料４〜７について表２にまとめる。
表２より、試料７（Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝２）は試料４〜６（Ｈ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．２５、０．５、１）に比べて残存ホウ素濃度が著しく高いことが分かる。沈殿物の様子も試料７と試料４〜６とでは異なり、試料７ではセリウムの水酸化物とは別のものが生成されたと考えられる。したがって、過酸化水素水の添加量はＨ2Ｏ2／Ｃｅが１以下となる量とすることが好ましいことが確認された。
（ホウ素再溶出量試験）
つぎに、ホウ素含有水に３価のセリウム塩を添加した後に酸化剤を添加する場合において、過酸化水素水の添加量と沈殿物のホウ素再溶出量との関係を試験した。
つぎに、ホウ素含有水に３価のセリウム塩を添加した後に酸化剤を添加する場合において、過酸化水素水の添加量と沈殿物のホウ素再溶出量との関係を試験した。
・試料８
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を３０ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．２となる量添加した。１時間撹拌して試料８を得た。試料８を撹拌しつつ、濃度８ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌのホウ素含有水を容量５００ｃｃのビーカーに３００ｃｃ入れた。ホウ素含有水の初期ｐＨは２であった。ホウ素含有水に純度９８％の硝酸セリウム(III)・六水和物試薬を３０ｇ添加した。つぎに、ホウ素含有水に濃度１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．２となる量添加した。１時間撹拌して試料８を得た。試料８を撹拌しつつ、濃度８ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを添加してｐＨ調整を行った。共沈反応が生じ、沈殿物を含むスラリーが得られた。１時間撹拌した後の液相のｐＨは９であった。
得られたスラリーを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターに通過させ固液分離した。得られた固形分を乾燥させた後に、ホウ素の溶出試験に供した。溶出試験はつぎの手順で行った。固形分１０ｇに対して溶出用の溶液を１００ｍＬ添加し、２４時間（１,４４０分）撹拌した。溶出用の溶液はホウ素濃度が２５ｍｇ／Ｌ、ケイ素濃度が６０ｍｇ／Ｌである。また、撹拌の間、液温を６５℃に調整した。撹拌終了後の溶液をＩＣＰ分析してホウ素濃度を測定した。撹拌終了後の溶液のホウ素濃度から初期ホウ素濃度（２５ｍｇ／Ｌ）を減算して、固形分からのホウ素の再溶出量を求めたところ、７２６ｍｇ／Ｌであった。
・試料９
試料８と同様の手順で試料９を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．４となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は６５５ｍｇ／Ｌであった。
試料８と同様の手順で試料９を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．４となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は６５５ｍｇ／Ｌであった。
・試料１０
試料８と同様の手順で試料１０を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．５となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は４１５ｍｇ／Ｌであった。
試料８と同様の手順で試料１０を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．５となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は４１５ｍｇ／Ｌであった。
・試料１１
試料８と同様の手順で試料１１を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．６となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は４２ｍｇ／Ｌであった。
試料８と同様の手順で試料１１を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．６となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は４２ｍｇ／Ｌであった。
・試料１２
試料８と同様の手順で試料１２を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．８となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は０．１８ｍｇ／Ｌであった。
試料８と同様の手順で試料１２を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝０．８となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は０．１８ｍｇ／Ｌであった。
・試料１３
試料８と同様の手順で試料１３を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝１．０となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は１０ｍｇ／Ｌであった。
試料８と同様の手順で試料１３を生成した。ただし、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅ＝１．０となる量とした。試料８と同様の手順で共沈反応を生じさせスラリーを得た。スラリーを固液分離して固形分を得た。固形分を乾燥させた後、ホウ素の溶出試験に供した。その結果、ホウ素再溶出量は１０ｍｇ／Ｌであった。
試料８〜１３について表３にまとめる。
表３より、Ｈ2Ｏ2／Ｃｅが０．６以上の場合（試料１１〜１３）は、０．６未満の場合（試料８〜１０）よりも、ホウ素再溶出量が少ないことがわかる。これより、過酸化水素水の添加量をＨ2Ｏ2／Ｃｅが０．６以上となる量とすれば、共沈工程で生じた沈殿物からホウ素が再溶出する量を低減できることが確認できた。
Claims (2)
- ホウ素含有水に３価のセリウム塩を添加した後、過酸化水素水を添加して３価のセリウムイオンを酸化することで、前記ホウ素含有水中に４価のセリウムイオンとともに３価のセリウムイオンを存在させ、
前記ホウ素含有水のｐＨを調整することで、共沈反応によりホウ素を沈殿させ、
前記過酸化水素水の添加量が、セリウムに対する過酸化水素の添加モル比が０．６以上となる量である
ことを特徴とするホウ素含有水の処理方法。 - 前記過酸化水素水の添加量が、セリウムに対する過酸化水素の添加モル比が１以下となる量である
ことを特徴とする請求項１記載のホウ素含有水の処理方法。
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