JPH0271892A - 水性媒体に懸濁または溶解した物質を除去する方法 - Google Patents

水性媒体に懸濁または溶解した物質を除去する方法

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JPH0271892A
JPH0271892A JP1096533A JP9653389A JPH0271892A JP H0271892 A JPH0271892 A JP H0271892A JP 1096533 A JP1096533 A JP 1096533A JP 9653389 A JP9653389 A JP 9653389A JP H0271892 A JPH0271892 A JP H0271892A
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coal
aqueous medium
oxidized
oxidized coal
dissolved
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JP1096533A
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Izak J Cronje
アイザック・ヨハネス・クローンジェ
Johannes Dekker
ヨハネス・デッカー
Thomas E Cloete
トーマス・ユージン・クローテ
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NATL ENERG COUNCIL
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NATL ENERG COUNCIL
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them

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】 本発明は水性媒体の処理に関する。
可溶性金属および/または微生物を含む汚染物質を除去
する工場からのまたは任意の他の汚染源からの汚染水の
処理にはある問題が存在している。
一般に、汚染水は自然水系に排出する前に精製するか、
または後使用の目的のために精製する必要がある。
酸化石炭(oxidised coal)は、水性媒体
から種々の溶解または懸濁した物質を除去するために、
かかる水性媒体の処理に用いるのに優れた材料である。
それ故、本発明の1つの観点は、かかる水処理に酸化石
炭を使用することである。
更に、本発明の他の観点は、水性媒体にjl、% iま
たは溶解している物質を除去する方法を提供することで
あり、この場合、方法は材料を粒子形態の酸化石炭°上
に供給(loading) L/て媒体を石炭と接触さ
せ、および供給石炭を媒体から分離する段階を含んでい
る。
本発明の方法は、多(の目的のために水性媒体を処理す
ることができる。例えば、処理は有害な汚染物を種々の
水、例えば工場排水、洪水(s tormWa ter
)、工場において再循環目的に要する水、河川の水、下
水などから除去するようにする。すべての場合において
、水と接触した場合に、酸化石炭は水に溶解または懸濁
している種々の有害な汚染物を除去する作用をする。こ
の有害汚染物としては金属および微生物、特にバクテリ
アを含んでいる。
本発明の1つの特定例では、酸化石炭を飲用目的のため
に水を精製するのに用いることができる。
この場合、水は、−aに酸化石炭を含む床に通すように
する。例えば、水を重力の影響下で床を通過させ、床を
離れる際に飲用目的に適当な純度になるようにする。
また、本発明は、特に酸化石炭を水性媒体に溶解してい
る金属を除去するのに適用することができる。この場合
、酸化石炭を金属を含む水性媒体と接触させ、次いで所
望量の溶解金属を酸化石炭によって捕捉した後、または
酸化石炭上に供給した後、媒体から分離する。捕捉の作
用は十分に知られていないけれども、イオン交換、キレ
ート化吸着、物理吸着および化学吸着の組合わせを含ん
でいるものと思われる。
広範囲にわたる種々の金属を酸化石炭を用いてその溶液
から除去することができる。例えば、金属としては周期
律表のIIA、IIIA、rVA、VA。
VIA、VIIA、VIIIA、rB、IIB、III
B (ランタニド系およびアクチニド系列を含む) 、
IVB、VB。
VIB、VIIBおよびVIII族を挙げることができ
る。
金属は、供給酸化石炭を洗浄して該石炭から回収するこ
とができる。
水性媒体と酸化石炭との接触は多くの手段のうちの任意
の1つの手段で達成することができる。
例えば酸化石炭は水性媒体と沈降タンクまたは池で混合
することができる。また、酸化石炭と水性媒体との接触
は濾床、吸着塔または流動床で行うことができる。
酸化石炭と水性媒体との接触時間は媒体の性質、これに
溶解または懸濁した物質、および物質を石炭上に供給す
る割合に影響される。
酸化石炭の粒度は、一般に2000 :1.クロン以下
にする。粒度は特定用途の必要要件に適合して選択する
ようにする。例えば、水性媒体と石炭とを吸着塔で接触
させる場合には、一般に比較的に大きい、例えば200
 ミクロン以上の粒子を用いて、適当な流速で塔を通過
させるようにする。あるいは、また沈降池またはタンク
を用いる場合には、大きい表面積を有する小さい粒子、
例えば10ミクロン程度の粒子を、−iに用いることが
できる。
灰分を含まない乾量基準(dry ash−free 
basis)で表わした酸化石炭の一般的な元素分析値
を次に示す: 元−案   範−」L−% 炭素  59−78 水素 2.4−5 窒素 1.0−3.8 酸素 14.4−33.6 硫黄 0.2−8.0 代鷹庇μiL℃笈[ 68,9 3,1 1,7 5,8 0,5 酸化石炭はカルボン酸基およびフェノール基を含む酸性
官能基を含んでいる。−最に、この酸化石炭は次に示す
官能基を有している(空気乾燥基(air dry b
asis)で):通i朋m 全酸性度   2.00−9.00 カルボン酸基 0.02−5.00 フエノール基 2.00−5.00 ゛−・な亘 me/) 5.00 3.09 2.91 酸化石炭を作るのに用いる石炭は亜炭から瀝青炭にわた
る任意の種類の石炭を用いることができる。
石炭は乾燥状態または湿り状態で酸化することができる
。湿り状態での酸化が好ましい。
乾盈状旦二q菫止 乾燥状態での酸化の代表的な例は、石炭を酸素、または
酸素と窒素の混合物、特に空気と、120〜350°C
の範囲の温度および0.1〜IO気圧、好ましくは0.
1〜5気圧の酸素分圧で15〜600分の範囲の接触時
間にわたって接触させる酸化を含んでいる。
星力りシ」変化 代表的な湿り状態での酸化プロセスは欧州特許第883
06134.3号明細書に記載されている。この湿り状
態での酸化は細かい石炭を水性液体媒体と混合して4〜
9の範囲のpHを有するスラリーを作り、このスラリー
を酸素、または空気、または酸素と空気の混合物と、温
度および圧力の適当な条件下で、酸化生成物を生成する
のに十分な時間にわたって反応させる。スラリーは6〜
8の範囲のpH、特に約7のpHを有するのが好ましい
スラリーは、スラリーの5〜70重量%の固形分、すな
わち、石炭粒子の含量物を有するのが好ましい。特に、
スラリーはスラリーの約10〜60重量%の固形分を有
するのが好ましい。
酸化剤は純粋な酸素、または空気、または酸素と空気の
混合物である。好ましい酸化剤は酸素である。
酸化段階は100〜300°Cの範囲の高められた温度
で行うのが好ましい。
酸化段階は石炭を実質的に酸化するのに十分な高い圧力
下で行うのが好ましい。異なる種類の石炭、すなわち、
異なる反応性を有する石炭は異なる圧力にする。適当な
圧力(高い温度で)は0.1〜10 MPa、好ましく
は2〜8 MPaである。
酸化段階は酸化生成物を生成するのに十分な時間にわた
って行う。一般に、酸化段階は5〜600分の範囲、好
ましくは20〜60分の範囲にわたって行うが、しかし
石炭の反応性および適用する反応条件によって影ツする
酸化プロセスの生成物は酸化石炭、フミン酸およびフル
ボ酸の混合物であるフルボ酸は水に移行しくrepor
 t)、濾過によって酸化生成物から除去することがで
きる。この事は、若干量のフミン酸を含をする固体酸化
石炭が残留し、その組合わさった混合物がその優れた水
処理特性を有する生成物を与える。一般に、酸化生成物
は湿り状態で用いる。
次に、酸化石炭を作る代表的な例について記載する。平
均粒度10ミクロンの南アフリカ産の瀝青炭20gを4
00mfの水でスラリーにし、このスラリーを21容量
の撹拌機付きオートクレーブに定量的に導入する。この
オートクレーブに、酸素を導入して4.OMPa(冷)
の圧力にし、オートクレーブを封鎖する。1500 r
pmで回転するタービン撹拌機および棒状ヒーターを同
時に作動させる。温度を1時間の反応期間中200 ’
C±2°Cに制?’tl L、しかる後に反応器を圧縮
空気のジェット流で冷却しおよび圧力を弁の開放によっ
て大気圧に降下させて、反応を停止する。
スラリーを反応器から除去し、濾過する。フィルター上
に残留する固体がフミン酸を含む酸化石炭であり、次の
元素分析値および官能基分析値を有している。
元皇立捉値(灰分を含まない乾N基卓)デョニ散 炭素 水素 窒素 酸素 硫黄 % 68.9 3.1 1.7 25.8 0.5 1皿基分択1(空気乾燥基準) 分所jし←μj吐 全酸性度          5.00カルボン酸基 
       3.09フエノール基        
2.91上述する元素分析値および官能基分析値を有す
る酸化石炭は後述する例に示す種々の水処理試験に用い
ることができる。
同様にして、大きい粒度の類似組成の酸化石炭を作るこ
とができる。
次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
災施皿土 酸化石炭(10ミクロン)を用いて水性媒体に溶解した
種々の金属を除去した。調べた金属はカドミウム、アル
ミニウム、亜鉛、カルシウム、クロム、鉄、銅、銀、水
銀、鉛、マンガン、ニッケルおよびマグネシウムであっ
た。
使用した方法は次の通りである: 金属イオンのo、oi規定液100m lに、20gの
湿った酸化石炭(46%水分を含む)を添加した。この
F’、 (FA物を室温で1時間にわたり撹拌し、しか
る後にこれを濾過した。金属イオンの濃度を調べた(原
子吸光法により最初の溶液および濾液において)。得ら
れた結果を次の表に示す: 上記結果から、酸化石炭が比較的に高濃度の金属イオン
を含む種々の溶液の金属イオン含有量を実質的に減少す
るのに効果的であることがわかる。
災詣貫ユ 銅を水性媒体から除去する酸化石炭の能力を実施例1に
記載する手段を用いて調べた。100m lアリコート
の硫酸銅溶液(a度o、ooi規定)に、それぞれ0.
1 g、Ig、4g、8gおよび16gの湿った酸化石
炭(46%水分含有)を添加した。1時間にわたり撹拌
した後、各懸濁物を濾過した。銅の濃度を最初の溶液お
よび濾液について原子吸光法によって調べた。得られた
結果を次の表に示ず:本例では、酸化石炭を水性媒体に
おいて殺菌剤としての有効性を評価した。
成荻王皿 (i)塔の調製 5つの塔を、100m lビユレット(No、 1〜5
 )に酸化石炭(200〜425μm)をそれぞれ12
m117 ml、 29 ml、 38 mlおよび4
2m1のレヘルに装填して作った。各塔を、試験中、水
面下に維持した。
(11)試験水 活性化スラッジ プラントからのiv!、流出物を用い
て塔を通して濾過した。
(iii )流動性 各塔について、比容積(specific volum
e)の水を濾過する時間を定めた。塔との接触と初めの
濾液の流出との間の時間を各塔において調べた。
(iv)水の微生物分析 全数の生存バクテリアを測定するために、全好気性プレ
ート カウント(total aerobicplat
e count) (TAPC)をプレートト カウン
ト アガ(Plate Count Agar)および
37°Cの定温試験温度を用い48時間にわたって行っ
た。
大腸菌数(cc)をバイオレット レッド ビレ アガ
(Violet Red旧1e Agae) (VRB
)を用いおよび37°Cで48時間にわたり温度する注
入プレート法(pour plate method)
を用いて行った。
(v)バクテリア供給酸化石炭の微生物分析バクテリア
を汚染から単に濾過により除去できるか否かを調べるた
めに、一定間隔をおいて供給酸化石炭について24時間
にわたってTABCを行った。
TABCは1時間52時間、3時間、4時間および24
時間の間隔をおいて、1gの供給酸化石炭について上記
(1v)項に記載するように行った。
拭纂猜果 (1)水の微生物分析 対照TAPC(濾過前)  :a、a xto’バクテ
リア/ml上記表1の結果は、バクテリアが塔を通過し
なかったことを示している。
鷹ニーエ 表−一に 上記表2の結果は、バクテリアが塔を通過しなかったこ
とを示している。
(2)塔内部の供給酸化石炭の微生物分析上記表3の結
果は、塔1,2および3においてバクテリアが、濾過完
了後3時間して酸化石炭において検出されたことを示し
ている。これらの細菌数が、3つの塔において、24時
間後にゼロ レベルに減少したことを示している。バク
テリアは塔4では1回だけ(5時間後に)検出されたが
、塔5では全く検出されなかった。これらの結果から酸
化石炭は下水流出水からバクテリアを除去できると共に
、接触時間を十分に長(しても、これらのバクテリアを
死滅できることを確めた。少数のバクテリアが塔に長時
間にわたって存在した理由は、同量の水が、単位容積当
り少数の有機体およびこれによる一層効果的な死滅割合
を得る大きい表面積を通過したためであると思われる。
(3)流動特性

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水性媒体に懸濁または溶解した物質を粒状の酸化石
    炭上に供給して前記媒体を前記石炭と接触させ、および
    供給石炭を前記媒体から分離する段階を含むことを特徴
    とする水性媒体に懸濁または溶解した物質を除去する方
    法。 2、酸化石炭が2000ミクロンまでの粒度を有する請
    求項1記載の方法。 3、酸化石炭が次に示す元素分析値(灰分を含まない乾
    量基準で): ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項1または2記載の方法。 4、酸化石炭が次に示す元素分析値(灰分を含まない乾
    量基準で): ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項1または2記載の方法。 5、酸化石炭が次の官能基分析値(空気乾燥基準で): ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項1〜4のいずれか一つの項記載の方法。 6、酸化石炭が次の官能基分析値(空気乾燥基準で): ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項1〜4のいずれか一つの項記載の方法。 7、水性媒体を酸化石炭と、吸着塔、流動床、沈降タン
    クおよび沈降池から選択したシステムにおいて接触する
    請求項1〜6のいずれか一つの項記載の方法。 8、除去すべき物質が水性媒体に溶解した金属である請
    求項1〜7のいずれか一つの項記載の方法。 9、除去すべき金属は周期律表のIIA、IIIA、IVA、
    VA、VIA、VIIA、VIIIA、 I B、IIB、IIIB(ラ
    ンタニド系およびアクチニド系列を含む)、IVB、VB
    、VIB、VIIBおよびVIII族の金属から選択する請求項
    8記載の方法。 10、除去すべき金属はカドミウム、アルミニウム、亜
    鉛、カルシウム、クロム、鉄、銅、銀、水銀、鉛、マン
    ガン、ニッケルおよびマグネシウムから選択する請求項
    8または9記載の方法。 11、金属は供給酸化石炭を灰化してかかる石炭から回
    収する請求項8〜10のいずれか一つの項記載の方法。 12、除去すべき物質が微生物である請求項1〜11の
    いずれか一つの項記載の方法。 13、微生物がバクテリアである請求項12記載の方法
    。 14、水性媒体は工場排水、洪水、下水などから選択す
    る請求項1〜13のいずれか一つの項記載の方法。
JP1096533A 1988-04-19 1989-04-18 水性媒体に懸濁または溶解した物質を除去する方法 Pending JPH0271892A (ja)

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