JPH0221941A - リン吸着剤及びその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は新規なリン吸着剤及びその製造方法に関するも
のである。さらに詳しくいえば、本発明は、下水処理な
とに好適に用いられる、リン吸着容量が大きく、リン選
択性に優れかつ長時間使用が可能である上、安価である
など、優れた特徴を有する火山灰の焼成物から成るリン
吸着剤及びその製造方法に関するものである。

従来の技術 近年、河川や湖の富栄養化による環境汚染が重要な問題
となっており、その対策として、洗剤の無リン化や都市
下水中のリンの除去などが行われている。

従来、都市下水中のリンの除去は、主として微生物など
を利用した活性汚泥処理に伴う二次処理によって行われ
ており、この二次処理方法としては、例えば石灰法、ア
ルミニウム塩などの金属塩を用いる方法、イオン交換樹
脂法などが知られている。

しかしながら、従来の活性汚泥処理に伴う二次処理方法
においては、リンの除去率は都市下水中に含まれるリン
の３０％に満たず、リンの大部分は河川などに放出され
ているのが現状であり、しかも多くの問題を有している
。例えは石灰法は、多量の石灰を添加したｐＨをｌＯ程
度とし、リンを凝集除去する方法であるか、中和用に多
量の二酸化炭素を必要とし、処理に手間と時間を要する
上、設備費か高くつくなとの欠点があるし、アルミニウ
ム塩なとの金属塩を用いる方法は、リンと反応して得ら
れるゲル化生成物の処理が極めて困難であるといる欠点
を有している。一方、イオン交換樹脂法においては、リ
ンの選択性が極めて小さく、しかも通常、存在する他の
陽イオンや陰イオンによって、リンの除去能力や効率の
低下を免れないという問題かある。このように、従来の
リンの除去技術には多くの問題があり、その解決か急務
となっていた。

発明か解決しようとする課題 本発明は、このような従来のリンの除去技術か有する欠
点を克服し、大規模な除去処理施設はもとより、小規模
な処理施設においても簡単な装置に装てんして利用しう
る上、リンの吸着容量が大きく、リン選択性に優れ、長
時間の使用が可能で、かつ安価であるなど、優れた特徴
を有するリン吸着剤を提供することを目的としてなされ
たものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、このような優れた特徴を有するリン吸着
剤を開発するために鋭意研究を重ねた結果、火山灰の焼
成物から成るリン吸着剤が前記目的に適合しうろことを
見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った
。

すなわち、本発明は、火山灰の焼成物から成るリン吸着
剤を提供するものである。このリン吸着剤は、本発明に
従えば、火山灰を１００〜９００℃の温度で焼成するこ
とにより、製造することができる。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のリン吸着剤は、原料の火山灰を焼成することに
よって製造される。該火山灰は噴火に伴い、火山から放
出されたもので、アルミノケイ酸塩を主成分とする非晶
質物質であって、わが国においては、広範囲の地域に降
り積もって存在し、園芸などに利用されているほど、埋
蔵量が多く、安価に採掘されている。

該火山灰は、風乾したのち粉砕し、粉体として用いるこ
とか好ましく、その焼成温度は、１００〜９００℃１好
ましくは３００〜６００℃の範囲で選はれる。

この焼成温度が１００℃未満では焼成物のリン吸着能か
十分ではない。また、前記範囲内においては、高温はど
リン吸着能が向上するが９００℃を超えるとリン吸着能
が急激に低下する傾向か生じる。この焼成処理は通常空
気雰囲気下で行われ、また粉体のまま焼成してもよいし
、適当なバインダーを用いて所望の形状に成形したもの
を焼成してもよい。

このようにして得られた火山灰焼成物の代表的な組成を
第１表に示す。

第　　　　　１　　　　　表 第１表から分かるように、火山灰焼成物は、通常”２０
３２０重量％以上、Ｆｅ２Ｏ３１重量％以上を含有する
アルミノケイ酸塩を主体とするものであり、また、Ｘ線
粉末回折パターンより非晶質性を示すことが確認されて
いる。不純物として少量の結晶質の長石や石英などが含
まれることがあるが、これらはリンの吸着特性にほとん
ど影響を与えない。

この火山灰の焼成物は、未焼成の火山灰に比べて、リン
吸着能が１．２〜２倍程度上昇し、条件によっては、単
位重量当り、１０００μｍｏｌ／９以上のリンを吸着す
ることができる。また任意のｐＨ領域で使用可能である
が、ｐＨが２〜９の範囲で高いリン吸着能を示すので通
常は前記ｐＨ範囲で用いられる。さらにリン吸着能は、
被処理液の電解質濃度にはあまり左右されず、特に電解
質濃度１Ｍ以下ではほとんど影響を受けることがないの
で、該焼成物は電解質濃度１Ｍ以下の広範囲な条件下で
使用することができるし、また、塩素イオン、重炭酸イ
オン、硝酸イオン、硫酸イオンなどの陰イオンや、ナト
リウムイオンなどの陽イオンが存在しても、リン吸着能
はほとんど影響されない。

発明の効果 本発明の火山灰の焼成物から成るリン吸着剤は、（１）
　ＩＪン選択性か極めて高く、通常存在する他のイオン
の影響を受けにくい、（２）任意のｐＨ領域においても
高いリン吸着能を維持しうる、（３）がなり高い電解質
濃度においても、良好なリン吸着能を維持しうる、（４
）リン吸着容量か大きく、長時間使用か可能であるので
、省資源性か高い、（５）リンの吸着除去処理を常温で
行っても高効率を維持するため、特別な耐熱、耐食材料
を必要としない、（６）原料の火山灰は安価であり、か
つ比較的低い温度で焼成するため製造コストが低い、（
７）簡単な構造のカートリッジに詰めて使用することが
でき、リンの吸着除去能力が低下した場合、容易に交換
できる、（８）リン吸着後は、リン肥料として、茶なと
の生産に利用しうる、なとの優れた特徴を有している。

本発明のリン吸着剤を、例えは、リン濃度が数μｍｏｌ
以下で、かつＳ、Ｓなどの浮遊物質かはとんと含まれて
いない活性汚泥処理後の都市下水の二次処理に適用すれ
ば、該都市下水中に含まれているリンを、はとんどすべ
て除去することができる。

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

実施例１ 平均粒径１３μｍの風乾した火山灰粉末５０ｇを、焼成
炉において３００℃で１時間焼成して、火山灰焼成物を
得た。

この火山灰焼成物１ｇを、ｐＨ２〜９の範囲で種々のｐ
Ｈに調整した、２５℃のリンをｌ　Ｏｐ　ｍｏＩ／ｒｎ
Ｑ濃度で含む０．０１Ｍ　ＮａＣＱ水溶液！５０ｍｒｌ
中に投入し、リンの吸着量を測定した。その結果を第２
表に示す。

第　　　　　　２　　　　　　表 第２表から分かるように、本発明のリン吸着剤は、Ｉ）
Ｈ２〜９の範囲においては、低ｐＨ領域はどリンの吸着
量が増加するが、高ｐＨ領域においても高い吸着量を維
持する。

実施例２ 実施例１と同様にして得られた火山灰焼成物ｌりを、Ｎ
ａＣｆｆ濃度を０．００１〜ＬＭの範囲で種々の値に調
整したｐ１１４、温度２５℃のリンをｌｏμｍｏｌ／ｍ
Ｑ濃度で含有するＮａＣｌ２水溶液５０ｍＱ中に投入し
、リン吸着量を測定した。その結果を第３表に示す。

第　　　　　　３　　　　　　表 実施例１と同様にして得られた火山灰焼成物１りを、リ
ン濃度を種々の値に調整したｐＨ４、温度２５℃の０．
ＯＩＭ　ＮａＣＱ水溶液水溶液５０中ｏ投入し、リンの
吸着量を測定した。その結果を図に示す。

この図から明らかなように、本発明のリン吸着剤におい
ては、被処理液中のリンの含有量が増すに伴い、リン吸
着量が増加し、■０００μｍｏｌ／ｇ以上の吸着容量を
もつことが分かる。

実施例４ 実施例１と同様にして得られた火山灰焼成物ｌりを、所
定の共存イオン０．０１ＭとＮａＣｌ２０．０１Ｍとリ
ン１０　ｐ　ｍｏＩ／ｍＱとを含有するｐＨ４、温度２
５℃の水溶液５０ｍ０に投入し、リンの吸着量を測定し
た。

その結果を第４表に示す。

第３表から分かるように、ＮａＣＱ濃度を帆０００１〜
ＩＭの範囲に変えても、本発明のリン吸着剤においては
、そのリン吸着能はほとんと影響を受けない。

実施例３ 第　　　　　　４　　　　　　表 この第４表から分かるように、本発明のリン吸着剤は、
通常みられる陰イオンや陽イオンが高濃度（０，ＯＩＭ
）で共存する場合でも、リンの吸着能はほとんど影響を
受けない。

実施例５ 風乾した平均粒径１３μｍの火山灰粉末を逐次昇温して
焼成を行い、その状態を観察したところ、２００℃付近
までにアロフェン様物質等が分解し、５００℃前後まで
重量減が認められ、９５０℃付近からメタカオリンや微
細なムライトなどの生成が認められた。これらは示差熱
及び熱重量分析により確認された。

また、焼成物は、９００℃付近までは非晶質性を示すか
、９００℃を超えると非晶質性はほとんど消失し、新た
に結晶化が始まることかＸ線回折チャートにより確認さ
れた。したがって、焼成物は１００〜９００℃の範囲で
は、アロフェン様物質等の分解によって生じた非晶質物
であることが分かった。

実施例６ 風乾した平均粒径１３μｍの火山灰粉末を３００℃１６
００°ｃ、　１ｏｏｏ℃の温度で焼成して、焼成物を得
た。

次に、それぞれの焼成物１ｇをｐＨ４、温度２５℃のリ
ンを１０　ｔｔｒｎｏｌ／ｒｎＱの濃度で含有する０、
０１ＭＮａＣＱ水溶液５０ｍＱ中に投入し、リンの吸着
量を測定した。その結果を第５表に示す。なお、比較の
ため、未焼成火山灰についても同様にしてリンの吸着量
を測定し、その結果を第５表に併せて示しＩこ。

第　　　　　　５　　　　　　表 第５表から分かるように、本発明のリン吸着剤は、未焼
成物に比べて、リン吸着能がかなり向上しており、また
焼成温度が９００℃を超えるとリン吸着能が急激に低下
する。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明のリン吸着剤におけるリン吸着量と平衡濃
度との関係の１例を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　火山灰の焼成物から成るリン吸着剤。 ２　火山灰の焼成物がＡｌ＿２Ｏ＿３２０重量％以上及
   びＦｅ＿２Ｏ＿３１重量％以上を含むアルミノケイ酸塩
   を主体とする非晶質物である請求項１記載のリン吸着剤
   。 ３　火山灰を１００〜９００℃の温度で焼成することを
   特徴とする火山灰の焼成物から成るリン吸着剤の製造方
   法。 ４　火山灰の焼成物がＡｌ＿２Ｏ＿３２０重量％以上及
   びＦｅ＿２Ｏ＿３１重量％以上を含むアルミノケイ酸塩
   を主体とする非晶質物である請求項３記載の製造方法。