JPH01104343A - 水中または気中の汚染物質の吸着除去剤およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産】」ｊす旧１土！ 本発明は、クン炭と土壌を一定の割合で混合、またはそ
れらを固形化、あるいは粒状化したものを主成分とする
吸ｆ除去剤およびそれを水中ｉｌらびに気中に存在する
各種の汚染物質を除去する方法に関する。

従米坐肢血 従来から水中や気中の有害物質、微量汚！〉物質の除去
には活性炭などの固体吸着剤が広く使用されているが、
これらの吸着剤はいずれも対象物質の吸着にたいして非
常に強い選択性をもっている。このために、化学的特性
が大きく異なる多数の物質が共存している複合汚染系で
ある実際の水中や気中から全汚染物質を効果的に除去す
ることはきわめて困難である。例えば、最も一般的に利
用されている活性炭の場合では、アンモニア、アミンな
どのアルカリ性物質や染料微粒子などの着色物質に対す
る吸着力は極めて弱く、活性炭濾過層を通過した処理後
の水中や気中の汚染物質濃度が濾過層通過前の濃度と殆
ど変わらない場合が多い。また、処理対象となる水や空
気中の汚染、汚濁物質の組成が変化する場合の、活性炭
吸着法では、それまでに活性炭の表面に吸着保持されて
いる物質よりも親和力が大きい物質が層内に入ってくる
と、活性炭表面での既吸着物質と後から入ってきた汚染
＠質との置換現象が容易に起こる。すなわち、新たに入
ってきた汚染物質のために、活性炭表面に吸着、蓄積さ
れていた多量の汚染物質が一気に活性炭表面から脱離し
て系外に放出される。この様な現象にもとづく一時的な
放出は処理対象の水や空気中の濃度に比べて著しく高濃
度汚染を生じることになり、実際の活性炭吸着装置では
しばしばみられており、大きな問題となっている。

さらに、活性炭などの固体吸着剤は、いずれも吸着剤表
面での物質吸着、および吸着剤細孔内表面での物質吸着
によって対象成分を捕捉する機構となっている。それゆ
え、汚染物質や共存する物質でそれらの表面が覆われる
と吸着力が急速に低下、消失する。この様な吸着力の低
下が起こるまでの時間は対象物質の特性と濃度に依存す
るが、一般に、実際の現場試料では、メーカー公称値の
に〜にと非常に短（、これは、前述のように共存する他
の物質が同時に吸着されるためで、このように吸着が飽
和に達した吸着剤は直ちに新しい吸着剤と交換しなけれ
ばならない。しかし、実際に使用されている吸着剤は、
いずれもきわめて高価であること及び交換の作業が大変
であることから、吸着が飽和に達しているにもかかわら
ずメーカーの指示する期間まで吸着剤を交換せずに放置
されているのが通常である。しかし、このメーカーの指
示値は、処理の対象となる水や空気中の特定の物質につ
いて実験室で測定された値を基にしたもので、共存する
物質の影響が全く考慮されておらず、実際の装置での複
合系の処理では吸着剤の寿命がメーカー値を大幅に下回
る結果となっている。

発」Ｊ船Ｗむ、ζ恒ξユｊＪ１題直 このように、現在利用されている活性炭などの固体吸着
剤は、極性などの化学的特性が異なる物質が共存する実
際の汚水や汚染空気の吸着浄化には、極めて無力である
場合が多く、かつ、活性炭吸着層が汚染物質の濃縮層に
なっている場合も多い。また、このことは、吸着剤の頻
繁な交換が従来の方法では不可欠であることを示してい
る。以上のことから、広い範囲の物質群にたいする捕捉
能力をもち、吸着または捕捉能力の大きいより効果的な
吸着剤の開発、ならびに吸着剤の実際的な寿命の大幅な
増大あるいは吸着力の自己再生能力を持つ吸着剤の開発
が望まれている。

＋ｊ　　　　”°−るための 本発明は、各種の産業排水や汚廃水、ならびにそれらの
処理施設や浄化槽からの放流水中に残留する汚濁物質や
着色物質、各種の物質で汚染、汚濁、または富栄養化し
た河川水や湖沼水中に含まれる汚染物質や着色・Ｍ置物
質、水道水中に存在するジオスミンや２−メチル、イソ
ボルネオールなどの着臭物質やトリハロメクン等の有機
塩素化合物、水泳プール水中に存在する有害なりロラミ
ンなどの塩素化合物や濁質、さらには、各種の硫黄酸化
物、窒素酸化物、塩素化合物、炭化水素とその酸化物等
の大気汚染物質、Ｚ＆々の臭気物質が存在する汚染大気
について、クン炭ど黒ぼく土などの土壌との混合物を用
いることにより、それらの水や大気中に存在する有害、
または汚染、汚濁物質を短時間で効果的、かつ経済的に
捕捉除去、または分解除去する水質の改善、浄化、なら
びに大気の清浄化、臭気の除去をするものである。

すなわち、水中および気中に存在する有害、汚染、汚濁
物質の特性、組成、存在量ならびに存在条件にもとづい
て、クン炭と混合する土壌の種類、ならびにその混合割
合を選定するとともに、それらの混合物を通用する場所
や条件に対応して一定の容器に充填、あるいは固形化、
造粒化したのち容器に充填する。ついで、このクン炭と
土壌の混合物の充填層中に浄化を必要とする対象水また
は大気、ガスを一定の条件で通過させて、それらに含ま
れている有害、汚染、汚濁物質を効果的に除去する。

なお、各種の汚排水の流路や河川、農用水路などに適用
する場合には、クン炭と土壌の混合物を対象汚水の流路
内の越流堰、底床や側面に固定して、対象汚水を一定の
流速で流下、あるいは越流させ、水中の汚染、汚濁物質
を除去、分解することによって水質の浄化が得られる。

一般に「クン炭」と呼ばれているものは、籾殻をいぶし
焼き（蒸し焼き）したものを意味し・ており、農業用に
土壌改良、苗床、発芽用被覆として古くから使用され、
はとんどは自家製であった。最近では、カントリーエレ
ベータ−の普及によって、多量の種籾の脱穀が集中的に
行われており、その際にできる多量の籾殻は焼却処理、
あるいは連続炉で籾殻のいぶし焼きにより「クン炭」が
製造されている。

本発明では、籾殻から作られたいわゆる籾殻クン炭以外
に、材木のチップ、間伐材のチップ、オガクズ植物の樹
皮や葉など植物性の材料を乾留または炭化したもの簡単
にいえば「木炭」や「カラケシ炭」などを使用すること
によって同様の機能、効果が期待できることから、単に
、クン炭というときは、籾殻クン炭以外のそれらをも包
含するものとする。

すなわち、本発明の特色は、第一に植物性の材料の炭化
物、または乾留物がもつ汚染物質の吸着性である。第二
には、これらの材料の炭素化が高度に進んでいないため
に多量の有機物が残っている。それが、微生物繁殖の栄
養源となるために、浄化剤として使用したときに、有機
炭素による汚染物の吸着と繁殖する微生物にょる吸着物
質の分解作用が並行して進行する。以上の二つの特徴か
ら長期間の浄化機能が維持される。これに対して、活性
炭も本発明と同様に植物（木材、ヤシガラなど）の炭化
物が原料となっているが、高温度の乾留により炭素化が
非常に進んでおり、組織の大半が炭素のみである、クン
炭は比較的低い温度で炭化するために多量の有機物等が
残留しており、この点が活性炭と大きく異なる。

クロボク±は火山灰土壌で、クロボク土のみを用いた脱
臭はすでに利用されているが、クロボク土とクン炭との
混合利用は本発明が最初である。

クロボク土の他にローム層土壌の使用も考えられ、その
場合の効果はクロボク土の場合と大差はないと考えられ
るが、他の土壌はクロボク土よりも通気性、通水性が劣
る。また、このことは土壌層内での微生物の繁殖に有利
である。

クロボク土と土壌の混合割合を変えることは、除去対象
となる汚染物質にｉＭＡ系のものが多いときにはクン炭
の吸着量を主に利用し、有機系のものが多いときには微
生物分解をより進行させるためにクロボク土を増加する
ためで、それらの混合の割合は実施対象となる汚水や排
気を用いた予備実験から決定する。またその際に１．混
合層の通過時間や除去層の交換時期、あるいは層内に捕
捉された物質の分解に要する時間、すなわちクロボク土
やクン奨のもつ除去能の自己再生能をも決定する。クン
炭とクロボク土の混合物は、処理対象となる汚水や排気
が非常に多量である場合に、これらを完膚する槽が非常
に大きくなり、かつ粒子径が小さい層内での通気、通水
抵抗が大きくなることがら、直径１〜３ｃｍの塊に造粒
することが必要となる。このように造粒化または固形化
した場合には、多量の汚水や廃気が短時間で処理できる
ことになり、かつ送水、送気のための動力費も大幅に軽
減されることになる。

なお、後述する実施例ではり占ボク土とクン脚の混合割
合を体積比で！：３の割合にしてぃるが、これは除対象
についての検討から最も除去効果が大きい値を示したも
のをのべているもので、実際の使用では対象の汚水や排
気中の汚染成分とその量から配合割合を選定することに
なる。

負す１ 本発明の特色は、水中や気中の有機系または無機系の汚
染、汚濁物質、着色物質、臭気物質、あるいは微量の難
分解性物質をクン炭および土壌で捕捉するが、その捕捉
の機構は単なる物理吸着だけでなく、クン炭や土壌に含
まれている各種の有機および無機物質との化学反応によ
る不可逆吸着が同時に進行すること、ならびに土壌やク
ン炭層に一旦、捕捉された物質が土壌層内に棲息、繁殖
する各種の微生物群によって分解、消費、無害化される
ことにある。

すなわち、本発明の特色は、第一に植物性の材料の炭化
物、または乾留物がもつ汚染物質の吸着性である。第二
には、これらの材料の炭素化が高度に進んでいないため
に多量の有機物が残っている。それが、微生物繁殖の栄
養源となるために、浄化剤として使用したときに、有機
炭素による汚染物の吸着と繁殖する微生物による吸着物
質の分解作用が並行して進行する。以上の二つの特徴か
ら長期間の浄化典能が維持される。これに対して、活性
炭も本発明と同様に植物（木材、ヤシガラなど）の炭化
物が原料となっているが、高温度の乾留により炭素化が
非常に進んでおり、組織の大半が炭素のみである、クン
炭は比較的低い温度で炭化するために多量の有機物等が
残留しており、この点が活性炭と大きく異なる。　　　
　　　′ ｌＬ［ 第１図は、本発明の効果を実験室的に証明するために行
った測定の例である。すなわち、メチレンブルーを着色
剤として蒸留水中に熔解させて調整した着色水（５万倍
溶液）の脱色に、本発明の吸着除去剤を通用した場合の
脱色効果を吸光度の測定で試験した結果の例である。色
度の除去剤として、籾殻クン炭とクロボク土を体積比で
３：１に混合したのちカラムに充填し、着色水を４ｃｍ
／ｌｌ１ｉｎの速度で通過させ、カラムの出入口での着
色度を測定したものである。

図中には、比較のために、除去剤に活性炭、籾殻クン炭
およびクロポク土を用いて、同じ条件下でおこなった測
定の結果をも示す。図から明らかなように、活性炭には
メチレンブルーにたいする吸着能力が全くない。籾殻ク
ン炭とクロボク士はともに優れた吸着性を示すが、両者
を混合した吸着除去剤を使用すると、メチレンブルー色
度の；玲去効果はそれぞれを個別に用いたときよりも３
０〜５０％も増進し、連続使用での吸着除去剤の寿命が
１．５〜２倍も大きくなり、実際の汚水や廃水の着色除
去にきわめて大きな利益をもたらすごとになる。このこ
とは、籾殻クン炭に土壌を加えることによって、：１ｊ
Ｊ殻クン炭の表面に吸着した物質か土壌微生物によって
逐次分解されているために、吸着除去剤表面の更新が同
時に進行していることを示している。

第２図は、実際の染色工場の廃水処理装置がら放流され
ている処理水に着色が残っているために、放流光の河川
で大きな問題になっている事例について、本発明を適用
した結果である。

図中には、比較のために、同時に同し処理条件で活性炭
、クロボク土および籾殻クン炭を個別に用いた場合の結
果をも示す。すなわち、この染色廃水の脱色に対して活
性炭は全く無力であることが明らかである。−万、クロ
ホク土や籾殻クン炭は個別に用いてもかなりの脱色効果
をもつことが認められるが、両省を混合した場合、すな
わち、体積比でクロボク土１：籾殻クン炭３を吸着除去
剤とした場合の脱色効果は各々の１固別使用に比べて著
しく大きくｌぐる。また、吸着除去剤としての寿命もほ
ぼ２倍と大幅に藏善、伸張されている。このことは、経
済性の点からも実用上きわめて人きμ利益を（）たら１
ことになる。これは、籾殻クン炭とクロホク土か幅広い
吸着選択性をもっていることと土壌微生物による捕捉物
質の分解が同時に系内で進行していることを示し”どお
り、本発明の画期性、独創性がここにある。

第３図は、本法の大きな特徴の一つである吸着除去剤が
吸着能力の自己再生機能をもっていることを明示する例
である。すなわち、有ｔａ溶剤系の物質で汚染された空
気の浄化に本法を通用した場合について吸着層の吸着能
力の自己再生度合を測定した例である。測定は、クロボ
ク土と籾殻クン炭の混合物（体櫂比で１：４）を充填し
た吸着層中に、汚染空気（トルエン３００゜ｐｐｍ　）
を連続的に通過させて吸着層の出入口において測定した
トルエン濃度から吸着層の破過曲線を求めたものが図中
の初期吸着プロットである。このようにして吸着層が飽
和吸着に達したのち、汚染空気の通過を止めて嫌気また
は好気条件下で吸着層（充填カラム）を約２０日間室温
下で保存する。ついで、この充瞑層を用いて再びトルエ
ン３００ｐｐｍの汚染空気を通過させて吸着層での除去
率の測定から求めた破過曲線が図中に示す再吸着のプロ
ットである。

この結果から、本発明の吸着除去剤は吸着が一旦飽和に
達したのちに、単に、一定の時間を置くことだけで吸着
能力をほぼ完全に回復するという大きな特徴をもってお
り、従来からの活性炭吸着法では全く期待できない機能
である。

すなわち、活性炭法では、吸着剤の活性炭の吸着が飽和
に達すると充填槽からとりだして新しい活性炭と交換し
なければならない、また、吸着が飽和に達した活性炭は
高温、高圧下での賦活処理により再生されるが、この再
生の経費は高価で、装置も簡単でないことから、廃棄処
分されるのが一般で、このために活性炭処理法は処理コ
ストが非常に高くなることが最大の欠点になっている。

これに対して、本発明の吸着除去剤は、吸着物質にたい
する分解能をも併せてもっていることから、活性炭のよ
うな大がかりな再生処理や吸着除去剤の頻繁な交換を必
要とせず、実際の汚染物質の除去においてきわめて画期
的な効果で機能を発揮する吸着除去剤で、実用上の経済
性においても従来法にくらべて抜群の有利性を持ってい
る。

３１廊と九果 本発明は、上述のとおり処理の対象となる汚水や空気中
の汚染物質の特性や組成にもとづいて、クン炭などの炭
化物とクロボク土などの土壌を一定の割合で配合した混
合物を吸着除去剤　４として使用し、両者のもつ汚染物
除去機能を同時に発揮させて水および空気の処理、浄化
をおこなうものである。すなわち、籾殻クン炭などの植
物種皮、樹皮のくん製、□あるいは乾留、炭化物が広い
範囲の無機系、有機系の物質に対して優れた吸着保持能
をもち、活性炭のような大きな吸着選択性がないこと、
クロボク土などの土壌は大きな緩衝作用をもつとともに
土壌成分による汚染物質の物理−化学的吸着除去かえら
れること、さらには土壌中に存在、生息する微生物によ
る捕捉物質の生化学的分解、無害化が同時進行的にえら
れることを特徴とする。また、クン炭などの炭化物中に
は土壌微生物の増殖にとって必要な栄養源物質が多く含
まれており、汚染物質の除去と並行して微生物の自己増
殖が活発に進行するから、比較的短期間でのクン炭や土
壌の吸着能の自己再生かえられ、吸着除去剤の寿命を数
年、あるいは士数年にまで伸張することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はメチレンブルー液について、通過量に対する色
度残留率をプロットしたグラフ、第２図は染色廃水につ
いて、通過量に対する色度除去率をプロットしたグラフ
、 第３図は経過時間に対する残留率をプロットしたグラフ
である。 特許　出　願人　阪神器化学株式会社 Ｉ　　　　　　　　西　　　１）　　和　　　子旬箱ぐ
孕仕（岐） 〈訓粁　（次）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）クン炭と土壌の混合物を主成分とする、水中また
   は気中の汚染物質の吸着除去剤。
2. （２）上記クン炭が籾殻クン炭であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の吸着除去剤。
3. （３）上記土壌がクロボク土であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の吸着除去剤。
4. （４）上記混合物を固形化したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の吸着除去剤。
5. （５）上記混合物を粒状化したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の吸着除去剤。
6. （６）上記混合物におけるクン炭と土壌の体積比が約３
   ：１であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の吸着除去剤。
7. （７）上記混合物におけるクン炭と土壌の体積比が約４
   ：１であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の吸着除去剤。
8. （８）クン炭と土壌の混合物を主成分とする吸着除去剤
   中に処理対象流体を通過させることを特徴とする水中ま
   たは気中の汚染物質の除去方法。