JP7486142B2 - 尿または下水添加によるリンおよび金属の同時除去または回収方法 - Google Patents
尿または下水添加によるリンおよび金属の同時除去または回収方法 Download PDFInfo
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Description
本発明の重金属の分離方法は、重金属廃液と、尿又は下水とを混合することにより、重金属廃液に含まれる重金属カチオンと、尿又は下水に含まれるリン酸アニオンとを反応させ、不溶性の重金属リン酸塩を形成する工程を含む。本発明において、重金属の分離は重金属をその他の成分から分離することを意味し、有用な重金属の回収や、不要な重金属の除去を含む。
重金属カチオンは、前述した重金属のカチオンである。重金属カチオンの価数は2価または3価であり、本発明の方法では重金属カチオンの価数にかかわらず分離可能である。
重金属廃液は、前述した重金属を含む廃液であれば特に限定されない。例えば、金属加工の際に発生するメッキ廃液、排煙を洗浄する際に発生する洗浄液、ゴミの最終処分場で発生する浸出水、実験廃液が挙げられる。前述した重金属廃液をそのまま使用してもよいが、本発明では重金属廃液に溶解している重金属カチオンを利用するため、ろ過、沈殿、遠心分離等により固形分を除去した液体成分を用いても、重金属を分離できる。また、重金属廃液を水等で希釈した希釈液を用いてもよい。
本発明で用いる尿は、ヒトを含む動物の尿である。尿を水等で希釈した希釈液を用いることも可能だが、リン酸アニオンを高濃度で供するために原液を用いることが好ましい。一般的に健康な動物の尿のpHは4.5~7.5程度である。
下水は、炊事や洗濯など一般的な人間の生活に伴って生じる排水や、雨水、屎尿等の混合物である。下水には食物、排せつ物、洗剤、肥料、食品添加物等に由来するリン酸アニオンが多く含まれる。下水をそのまま重金属廃液と混合してもよいが、本発明では下水に溶解しているリン酸アニオンを利用するため、下水からろ過、沈殿、遠心分離等により固形分を除去した液体成分を用いても、重金属を分離できる。また、下水を水等で希釈した希釈液を用いてもよい。
尿又は下水に含まれるリン酸としては、ポリリン酸、オルトリン酸、ピロリン酸、メタリン酸が挙げられる。本発明では、尿又は下水に含まれるリン酸のアニオンが、重金属廃液に含まれる重金属カチオンと結合することにより水に不溶性の重金属リン酸塩が形成される。重金属リン酸塩の具体例としては、リン酸ジスプロシウム、リン酸イットリウム、リン酸ユーロピウム、リン酸鉄(III)、リン酸クロム、リン酸タリウム、リン酸カドミニウム、リン酸ビスマスが挙げられる。
本発明の重金属の分離方法は、不溶性の重金属リン酸塩を形成した後、不溶性の重金属リン酸塩を回収する工程を含んでもよい。当該工程では、形成された不溶性の重金属リン酸塩を、ろ過、遠心分離、液体成分の乾燥等の方法により回収できる。不溶性の重金属リン酸塩は、水などで洗浄してもよい。
本発明は、また、重金属廃液と尿又は下水とを混合することにより、重金属廃液に含まれる重金属カチオンと尿又は下水に含まれるリン酸アニオンとを反応させ、不溶性の重金属リン酸塩を形成する手段を含む、水浄化システムに関する。不溶性の重金属リン酸塩を形成する手段では、重金属の分離方法に関して前述した方法により重金属廃液と尿又は下水とを混合する。
本発明は、また、重金属廃液と尿又は下水とを混合することにより、 重金属廃液に含まれる重金属カチオンと尿又は下水に含まれるリン酸アニオンとを反応させ、 不溶性の重金属リン酸塩を形成する手段を含む、重金属回収システムに関する。不溶性の重金属リン酸塩を形成する手段では、重金属の分離方法に関して前述した方法により重金属廃液と尿又は下水とを混合する。
レアアース水溶液として、塩化ジスプロシウム・6水和物(DyCl3・6H2O)、塩化イットリウム・6水和物(YCl3・6H2O)、塩化ユウロピウム・6水和物(EuCl3・6H2O)をそれぞれ別の超純水に溶解し、表1に記載の濃度に調整した。
尿1mLあたりのレアアースの回収能力を評価するために、実施例1よりも多量のジスプロシウムを尿に添加した。実験日を変えることにより、尿の組成の違いも検討した。重金属液および尿の配合量を表4に示す。各実施例では尿を採取した直後に重金属液と混合した。
実施例1における尿に代えて、下水処理場に流入する下水を使用した。下水は汚水と雨水の混合液である。下水には固形物も多く含まれるため、採水した当日中にろ過により固形物の除去を行った。すなわち、下水を遠心(10,000rpm×30min、20℃)して大きい不純物を沈殿させ、次に孔径3μmのメンブレンフィルターでろ過を行い、引き続いて孔径0.45μmのメンブレンフィルター(A045A047A、47mm、ADVANTEC)でろ過を行った。この下水のろ過液に、重金属液を添加した。重金属液および尿の配合量を表5に示す。
実施例3と同様に、下水ろ過液を用いて、ジスプロジウム、イットリウム、ユーロピウムの回収試験を行った。重金属液および尿の配合量を表7に示す。
管理型埋立地から採取した実浸出水にカドミウム水溶液を添加し、カドミウムの最終濃度が浸出水1Lあたり0.75mg、8.0mg、および37.8mgの濃度となるように調整した。これらのカドミウム含有浸出水に成人男性の尿を添加した。重金属液および尿の配合量を表8に示す。
Claims (10)
- 重金属廃液から固形分を除去して液体成分を得る工程、及び
尿又は下水に含まれるリン酸アニオン1モルに対し重金属廃液の液体成分に溶解している重金属カチオンが0.1~20モルとなるように、前記液体成分と、尿又は下水とを混合して、前記リン酸アニオンと前記重金属カチオンとを反応させ、不溶性の重金属リン酸塩を形成する工程を含む、重金属の分離方法。 - リン酸が、ポリリン酸、オルトリン酸、ピロリン酸、又はメタリン酸である、請求項1に記載の分離方法。
- 重金属が、ランタノイド、アクチノイド、遷移金属、卑金属、半金属、又は貧金属である、請求項1又は2に記載の分離方法。
- ランタノイドが、ジスプロシウム、又はユーロピウムである、請求項3に記載の分離方法。
- 遷移金属が、クロム、鉄、銅、イットリウム、又はカドミウムである、請求項3に記載の分離方法。
- さらに、前記不溶性の重金属リン酸塩を回収する工程を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の分離方法。
- 重金属廃液から固形分を除去して液体成分を得る手段、及び
尿又は下水に含まれるリン酸アニオン1モルに対し重金属廃液の液体成分に溶解している重金属カチオンが0.1~20モルとなるように、前記液体成分と、尿又は下水とを混合して、前記リン酸アニオンと前記重金属カチオンとを反応させ、不溶性の重金属リン酸塩を形成する手段を含む、水浄化システム。 - さらに、生物処理手段、および汚泥除去手段を含む、請求項7に記載の水浄化システム。
- 重金属廃液から固形分を除去して液体成分を得る手段、及び
尿又は下水に含まれるリン酸アニオン1モルに対し重金属廃液の液体成分に溶解している重金属カチオンが0.1~20モルとなるように、前記液体成分と、尿又は下水とを混合して、前記リン酸アニオンと前記重金属カチオンとを反応させ、不溶性の重金属リン酸塩を形成する手段を含む、重金属回収システム。 - さらに、不溶性の重金属リン酸塩を回収する手段を含む、請求項9に記載の重金属回収システム。
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