JP7137223B2 - 重金属の分離方法 - Google Patents
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Description
リンと、Fe、Al、Mgのうちの少なくとも1種と、重金属と、が溶解した第1の液体を固体成分と分離する第1の固液分離工程と、
前記第1の液体を第1の析出剤と混合するとともに、pHが10以上のアルカリ性の液体を加えることによりpHを上昇させ、リンと、Fe、Al、Mgのうちの少なくとも1種と、重金属と、を含む第1の固体を析出させる第1の析出工程と、
前記第1の固体を液体成分と分離する第2の固液分離工程と、
前記第1の固体中に含まれるリンを、pHが10以上のアルカリ性の液体で溶解させる第2の溶解工程と、
リンが溶解した第2の液体を、重金属を含む固体成分と分離する第3の固液分離工程と、
前記第2の液体と第2の析出剤とpHが-1.0以上2以下の酸性液体とを混合して、リンを含む第2の固体を析出させる第2の析出工程と、を有し、
前記第1の溶解工程の終了時における液相のpHは、1.5以上6.0以下であり、
前記第1の析出工程の終了時における液相のpHは、2.0以上8.0以下であり、
前記第2の溶解工程の終了時における液相のpHは、10以上14以下であり、
前記第2の析出工程の終了時における液相のpHは、3.0以上12.0以下であり、
前記第2の析出工程で用いる前記第2の析出剤は、Ca(OH) 2 およびCaCO 3 よりなる群から選択される1種または2種であることを特徴とする。
第1の溶解工程では、リンおよび重金属を含む被処理物と、酸性の液体とを混合する。
これにより、被処理物中に含まれるリンおよび重金属を溶解させる。
汚泥灰は、一般に、重金属とともに、貴重な資源であるリンを含んでおり、また、世界各地で大量に発生している。したがって、被処理物として汚泥灰を用いることにより、産業廃棄物量の削減効果が特に大きく、貴重な資源であるリンも多量に回収できる可能性がある。また、汚泥灰は、一般に、リンおよび重金属とともに、Fe、Al、Mg等の不純物をより適切な割合で含有している。したがって、上記のようなリン酸塩の結晶粒径の制御をより好適に行うことができ、重金属の分離効率、リンの回収効率をより向上させることができる。言い換えると、被処理物として汚泥灰を用いることにより、本発明による効果がより顕著に発揮される。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
これにより、有用物質であるリンをより効率よく回収することができる。
これにより、被処理物と酸性の液体とをより効率よく接触させることができ、より効率よく、リンおよび重金属を溶解させることができる。
被処理物と酸性の液体との混合物の撹拌には、各種撹拌装置、各種混合装置を用いることができる。
また、本工程は、バッチ式で行ってもよいし、連続式で行ってもよい。
第1の固液分離工程では、リンおよび重金属が溶解した第1の液体を固体成分と分離する。
これにより、酸成分のイオン濃度、固体中のリン、重金属の含有率をより低くすることができる。
第1の析出工程では、第1の固液分離工程で固体成分(固相)から分離された第1の液体を、析出剤と混合するとともにpHを上昇させ、リンおよび重金属を含む第1の固体を析出させる。特に、リンをリン酸塩(例えば、リン酸水素カルシウム2水和物、リン酸カルシウム等)として析出させる。
第2の固液分離工程では、リンおよび重金属を含む第1の固体を、液体成分と分離する。
また、本工程では、必要に応じて、一旦分離された固相を水等により洗浄してもよい。
第2の溶解工程では、第1の固体中に含まれるリンをアルカリ性の液体で溶解させる。
このようにアルカリ性の液体を用いることにより、第1の固体中に含まれる重金属の溶解を防止しつつ、リンを選択的に溶解させることができる。特に、前述したように、第1の析出工程では、所定の条件でリン酸塩を析出させているため、当該リン酸塩の核生成および成長が好適に制御され、当該リン酸塩がアルカリに溶解しやすい状態になっている。その一方で、重金属は、一般に、アルカリ性の液体には、溶解しにくい。その結果、肥料等に利用可能な有用物質としてのリンと、重金属とを好適に分離することができる。また、最終的な固体廃棄物(産業廃棄物)を少なくすることができる。
第3の固液分離工程では、リンが溶解した第2の液体を、重金属を含む固体成分と分離する。
これにより、固体中のリンの含有率をより低くすることができる。
本実施形態では、前述した第3の固液分離工程の後に、第2の液体を析出剤と混合するとともにpHを低下させ、リンを含む第2の固体を析出させる第2の析出工程をさらに有している。
本実施形態では、前述した第2の析出工程の後に、リンを含む第2の固体(固相)と液体成分(液相)とを分離する第4の固液分離工程を有している。
これにより、固体中の塩素イオンの含有率をより低くすることができる。
(実施例1)
まず、汚泥灰を用意し、これに110℃で2時間の乾燥処理を施し、含水率を0%にした。この汚泥灰は、リン、重金属に加え、Fe、Al、Mgを含んでいた。
メスアップした濾液を特定の割合で希釈し、モリブデン青吸光度法によりリン濃度を測定し、測定結果から、リンの析出率を算出した。リン濃度の測定には、UV分光分析器を用いた。
第1の析出工程の終了時におけるpHを表1に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様にして、被処理物からの重金属、リンの分離を行った。
本比較例では、第1の溶解工程および第1の固液分離工程のみを行った以外は、前記実施例1と同様にして、被処理物からの重金属、リンの分離を行った。
本比較例では、被処理物に対し、1MのNaOH溶液を添加し、pHを14に調整した後、さらに30分撹拌し、その後、ろ紙を濾過機にセットし、真空ポンプを用いて固液分離を行った。
被処理物中に含まれていたリンの総量に対する抽出されたリンの比率(前記各実施例および参考例1については、第4の固液分離工程で分離された固体(固相)として回収されたリンの比率、比較例1、2については、被処理物から液相に移行したリンの比率)から求めた。
これらの結果を表2にまとめて示す。
また、上記のようにしてリンの抽出量を求めた対象物(前記各実施例および参考例1については、第4の固液分離工程で分離された固体(固相)、比較例1、2については、固液分離された液相)に含まれる全固形分に対する重金属の含有率を求めたところ、本発明では、被処理物から高い比率でリンが移行した第2の固体中における重金属の含有率は、非常に低かった。したがって、分離された第2の固体は、肥料等に好適に利用することができるものであった。
Claims (3)
- リンとFe、Al、Mgのうちの少なくとも1種と重金属とを含む被処理物と、pHが-1.0以上1.5以下である酸性の液体とを混合し、前記被処理物中に含まれるリンと、Fe、Al、Mgのうちの少なくとも1種と、重金属と、を溶解させる第1の溶解工程と、
リンと、Fe、Al、Mgのうちの少なくとも1種と、重金属と、が溶解した第1の液体を固体成分と分離する第1の固液分離工程と、
前記第1の液体を第1の析出剤と混合するとともに、pHが10以上のアルカリ性の液体を加えることによりpHを上昇させ、リンと、Fe、Al、Mgのうちの少なくとも1種と、重金属と、を含む第1の固体を析出させる第1の析出工程と、
前記第1の固体を液体成分と分離する第2の固液分離工程と、
前記第1の固体中に含まれるリンを、pHが10以上のアルカリ性の液体で溶解させる第2の溶解工程と、
リンが溶解した第2の液体を、重金属を含む固体成分と分離する第3の固液分離工程と、
前記第2の液体と第2の析出剤とpHが-1.0以上2以下の酸性液体とを混合して、リンを含む第2の固体を析出させる第2の析出工程と、を有し、
前記第1の溶解工程の終了時における液相のpHは、1.5以上6.0以下であり、
前記第1の析出工程の終了時における液相のpHは、2.0以上8.0以下であり、
前記第2の溶解工程の終了時における液相のpHは、10以上14以下であり、
前記第2の析出工程の終了時における液相のpHは、3.0以上12.0以下であり、
前記第2の析出工程で用いる前記第2の析出剤は、Ca(OH) 2 およびCaCO 3 よりなる群から選択される1種または2種であることを特徴とする重金属の分離方法。 - 前記第1の析出工程で用いる前記第1の析出剤は、Ca(OH) 2 、CaCO 3 および、Al、Mg、Fe成分を持つ塩化物よりなる群から選択される1種または2種以上である請求項1に記載の重金属の分離方法。
- 前記第2の溶解工程で、NaOHを含む液体を用いる請求項1または2に記載の重金属の分離方法。
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