JPH0531477A - イオン交換粉末との接触を利用して固体材料から金属汚染物を除去する方法 - Google Patents
イオン交換粉末との接触を利用して固体材料から金属汚染物を除去する方法Info
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- JPH0531477A JPH0531477A JP3352670A JP35267091A JPH0531477A JP H0531477 A JPH0531477 A JP H0531477A JP 3352670 A JP3352670 A JP 3352670A JP 35267091 A JP35267091 A JP 35267091A JP H0531477 A JPH0531477 A JP H0531477A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、固体から重金属類を効果的に除去
する新規な水性スラリー法を提供する。 【構成】 金属で汚染された固体材料（１０）を供給
し；ミキサー（２４）中で該固体材料に水性液体（２
６）と、金属汚染物と強い親和性を持つ、低密度有機樹
脂類及び微粒子状無機物質からなる群から選択したイオ
ン交換物質の粉末状粒子（２８）とを混合して、イオン
交換粒子が均一に分散したスラリーを形成させ；スラリ
ー状材料を反応させて金属汚染物をイオン交換物質に移
行させ；金属を含有するイオン交換物質を汚染物の取り
除かれた固体材料から分離する。
する新規な水性スラリー法を提供する。 【構成】 金属で汚染された固体材料（１０）を供給
し；ミキサー（２４）中で該固体材料に水性液体（２
６）と、金属汚染物と強い親和性を持つ、低密度有機樹
脂類及び微粒子状無機物質からなる群から選択したイオ
ン交換物質の粉末状粒子（２８）とを混合して、イオン
交換粒子が均一に分散したスラリーを形成させ；スラリ
ー状材料を反応させて金属汚染物をイオン交換物質に移
行させ；金属を含有するイオン交換物質を汚染物の取り
除かれた固体材料から分離する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体から重金属類を効
果的に除去する新規な水性スラリー法に関する。本発明
方法においては、水溶液中の汚染された固体に固体状イ
オン交換樹脂を混入する。イオン交換物質のイオン活性
が高いために、汚染物とイオン交換物質との親和性が強
く、汚染物は汚染された固体から固体状イオン交換物質
に移行し、溶液の汚染濃度は最小限に保たれる。
果的に除去する新規な水性スラリー法に関する。本発明
方法においては、水溶液中の汚染された固体に固体状イ
オン交換樹脂を混入する。イオン交換物質のイオン活性
が高いために、汚染物とイオン交換物質との親和性が強
く、汚染物は汚染された固体から固体状イオン交換物質
に移行し、溶液の汚染濃度は最小限に保たれる。
【０００２】
【発明の背景】重金属類又は放射性核種による固体、ス
ラッジ、灰分その他の固体物質の汚染は重大な環境問題
である。一般に体積が大きいので、これらの固体類の廃
棄コストは極めて高くなっている。ここに、廃棄しなけ
ればならない廃棄物の体積を減少させる大きな誘因があ
る。固体中に存在する汚染物のある部分は容易に移動す
ることが判明している。残念ながら、除去される汚染物
の量は各監督機関が要求する低い環境残留物水準に達す
る程低いものでない場合が多い。汚染物の残りの部分は
一般に固体に吸着するかその他の態様で固体と結合して
いて除去が困難である。
ラッジ、灰分その他の固体物質の汚染は重大な環境問題
である。一般に体積が大きいので、これらの固体類の廃
棄コストは極めて高くなっている。ここに、廃棄しなけ
ればならない廃棄物の体積を減少させる大きな誘因があ
る。固体中に存在する汚染物のある部分は容易に移動す
ることが判明している。残念ながら、除去される汚染物
の量は各監督機関が要求する低い環境残留物水準に達す
る程低いものでない場合が多い。汚染物の残りの部分は
一般に固体に吸着するかその他の態様で固体と結合して
いて除去が困難である。
【０００３】
【従来の技術】この固体材料上の汚染物は酸又は塩基中
に抽出又は溶解されて、金属を含有する溶液とすること
が多い。次いで、汚染物を含有する溶液をこの材料から
分離して更に処理する。このようにすると、汚染物を溶
液から分離することができる。米国特許第４，８０８，
３１８号［発明者：コマーネニ等（Ｋｏｍａｒｎｅｎｉ
ｅｔ ａｌ．）］に記載の方法においては、Ｃｓのため
に選ばれた水和ナトリウム金雲母マイカ（ｈｙｄｒａｔ
ｅｄ ｓｏｄｉｕｍ ｐｈｌｏｇｏｐｉｔｅｍｉｃａ）
を用いてＣｓを塩化物溶液から除去する。この従来法の
場合、粉末状の金雲母マイカイオン交換物質をＣｓＣｌ
溶液と４日間混合しておく。Ｃｓはマイカに吸着され
て、マイカ構造中に固定され、移動しない状態になる。
次に、吸着物のついたイオン交換物質を遠心分離によっ
て取り除く。イオン交換マイカの充填床又は充填カラム
に通じる技術も教示されている。
に抽出又は溶解されて、金属を含有する溶液とすること
が多い。次いで、汚染物を含有する溶液をこの材料から
分離して更に処理する。このようにすると、汚染物を溶
液から分離することができる。米国特許第４，８０８，
３１８号［発明者：コマーネニ等（Ｋｏｍａｒｎｅｎｉ
ｅｔ ａｌ．）］に記載の方法においては、Ｃｓのため
に選ばれた水和ナトリウム金雲母マイカ（ｈｙｄｒａｔ
ｅｄ ｓｏｄｉｕｍ ｐｈｌｏｇｏｐｉｔｅｍｉｃａ）
を用いてＣｓを塩化物溶液から除去する。この従来法の
場合、粉末状の金雲母マイカイオン交換物質をＣｓＣｌ
溶液と４日間混合しておく。Ｃｓはマイカに吸着され
て、マイカ構造中に固定され、移動しない状態になる。
次に、吸着物のついたイオン交換物質を遠心分離によっ
て取り除く。イオン交換マイカの充填床又は充填カラム
に通じる技術も教示されている。
【０００４】汚染物を除去するもう１つの試みとして、
米国特許第４，７８３，２６３号［発明者：トロスト等
（Ｔｒｏｓｔ ｅｔ ａｌ．）］は、汚染された固体、
スラッジ、沈殿物、粘土などを集め、これをスラリーに
変えた後、アルファオレフィン・サルホネートのような
表面活性剤を添加して汚染物である金属等を脱着してス
ラリーの液相に移し、一連の浮遊セル中で前記の液相を
汚染物として濃縮する。これらの従来法は何れも完全に
実効のある方法ではなかった。
米国特許第４，７８３，２６３号［発明者：トロスト等
（Ｔｒｏｓｔ ｅｔ ａｌ．）］は、汚染された固体、
スラッジ、沈殿物、粘土などを集め、これをスラリーに
変えた後、アルファオレフィン・サルホネートのような
表面活性剤を添加して汚染物である金属等を脱着してス
ラリーの液相に移し、一連の浮遊セル中で前記の液相を
汚染物として濃縮する。これらの従来法は何れも完全に
実効のある方法ではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】汚染された固体を出
発物として、水性処理により、Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｅ，Ｃ
ｄ，Ｕ等の汚染物を劇的に減少させる安価な方法が必要
とされている。本発明の目的は、このような方法を提供
することである。
発物として、水性処理により、Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｅ，Ｃ
ｄ，Ｕ等の汚染物を劇的に減少させる安価な方法が必要
とされている。本発明の目的は、このような方法を提供
することである。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】従って、本発明は、
（ａ）金属で汚染された固体材料を供給し；（ｂ）ミキ
サー中で金属で汚染された固体材料に水性液体と、金属
汚染物と強い親和性を持つ、低密度有機樹脂類及び微粒
子状無機物質からなる群から選択したイオン交換物質の
粉末状粒子とを混合して、イオン交換粒子が均一に分散
したスラリーを形成させ；（ｃ）スラリー状の材料を反
応させて金属汚染物をイオン交換物質に移行させ；
（ｄ）金属を含有するイオン交換物質を汚染物の取り除
かれた固体材料から分離することを特徴とする固体材料
から金属汚染物を除去する方法に関する。工程（ｃ）に
おいては、痕跡量の濃度の金属汚染物のみが溶液中に存
在する。
（ａ）金属で汚染された固体材料を供給し；（ｂ）ミキ
サー中で金属で汚染された固体材料に水性液体と、金属
汚染物と強い親和性を持つ、低密度有機樹脂類及び微粒
子状無機物質からなる群から選択したイオン交換物質の
粉末状粒子とを混合して、イオン交換粒子が均一に分散
したスラリーを形成させ；（ｃ）スラリー状の材料を反
応させて金属汚染物をイオン交換物質に移行させ；
（ｄ）金属を含有するイオン交換物質を汚染物の取り除
かれた固体材料から分離することを特徴とする固体材料
から金属汚染物を除去する方法に関する。工程（ｃ）に
おいては、痕跡量の濃度の金属汚染物のみが溶液中に存
在する。
【０００７】好ましくは、イオン交換物質は、汚染固体
物の粒度の最小範囲の粒度よりも粒度の小さな低密度樹
脂又は、ゼオライトもしくは粘土から選択する。上記の
２種の型のイオン交換物質の何れかを使用することによ
り、吸着物の付加したイオン交換物質と純度が高くなっ
た固体物質との分離が容易になる。好ましくは、汚染さ
れた固体と接触させる前に、イオン交換物質を水性液と
混合する。付着したイオン交換物質を熔融精練などのよ
うな金属回収工程への供給原料として使用できる程イオ
ン交換物質への金属の付着度が高いのが好ましい。
物の粒度の最小範囲の粒度よりも粒度の小さな低密度樹
脂又は、ゼオライトもしくは粘土から選択する。上記の
２種の型のイオン交換物質の何れかを使用することによ
り、吸着物の付加したイオン交換物質と純度が高くなっ
た固体物質との分離が容易になる。好ましくは、汚染さ
れた固体と接触させる前に、イオン交換物質を水性液と
混合する。付着したイオン交換物質を熔融精練などのよ
うな金属回収工程への供給原料として使用できる程イオ
ン交換物質への金属の付着度が高いのが好ましい。
【０００８】
【実施例】本発明をより明確に理解できるよう、添付図
面を参照しつつ、本発明を例示する好ましい実施例につ
いて以下に説明する。
面を参照しつつ、本発明を例示する好ましい実施例につ
いて以下に説明する。
【０００９】図面を参照して説明すると、直径約５ｃｍ
を越える大きな岩石等２を取り除くために全体を予め篩
分けしておいた金属で汚染された固体材料流１０をミキ
サー２４に供給し、ミキサーで液体成分及びイオン交換
物質と混合して、汚染された固体と固体状イオン交換物
質とが液体中に分散したスラリー状分散物にする。上記
の固体材料流１０は、一般的にはＣｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃ
ｄ，Ｂａ，Ａｇ，Ｃｅ，Ｃｓ，Ｓｒ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｈ
ｇ，Ｔｈ，Ｒｂ，Ｕ及びこれらの混合物のような環境汚
染金属類を含有する土壌である。液体成分は固体成分と
同時に添加してもよく、まず最初にイオン交換物質と混
合しておいてもよい。
を越える大きな岩石等２を取り除くために全体を予め篩
分けしておいた金属で汚染された固体材料流１０をミキ
サー２４に供給し、ミキサーで液体成分及びイオン交換
物質と混合して、汚染された固体と固体状イオン交換物
質とが液体中に分散したスラリー状分散物にする。上記
の固体材料流１０は、一般的にはＣｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃ
ｄ，Ｂａ，Ａｇ，Ｃｅ，Ｃｓ，Ｓｒ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｈ
ｇ，Ｔｈ，Ｒｂ，Ｕ及びこれらの混合物のような環境汚
染金属類を含有する土壌である。液体成分は固体成分と
同時に添加してもよく、まず最初にイオン交換物質と混
合しておいてもよい。
【００１０】場合によっては、固体材料流１０を最初は
流れ１２の形で供給して、洗浄／抽出器１４の内部で固
体材料を洗浄し或いは固体材料から汚染金属の一部分を
抽出する効果のある液体と接触させてもよい。抽出液体
を使用する場合、抽出液体は最高濃度１モルの低濃度の
炭酸塩、水酸化物又はその他の適当な抽出剤、例えば炭
酸アンモニウムを用いることができる。抽出液体として
は、最高濃度１モルの低濃度の酸、例えば塩酸または硫
酸を用いてもよい。一般的な洗浄のためには、水も効果
がある。例を挙げると、炭酸塩／重炭酸塩をＵ，Ｔｈま
たはＣｓの抽出のために用いることができ；水酸化物を
Ｐｂ，ＣｓまたはＳｒの抽出のために用いることがで
き；酢酸をＡｇ，Ｐｂ，Ｂａ，Ｃｄ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｓ，Ｓｒ，Ｃｏ，ＨｇまたはＰｂの抽出のために用いる
ことができ；塩酸をＣｒ，Ｔｈ，Ｓｒ，Ｐｂ，Ｂａ，Ｃ
ｄ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｒｂ，Ｃｏ，ＨｇまたはＰｂの抽出の
ために用いることができ、硫酸をＣｄ，Ｃｓ，Ｈｇ，Ｒ
ｂ，Ａｇ，Ｕ、ＴｈまたはＺｎの抽出のために用いるこ
とができる。
流れ１２の形で供給して、洗浄／抽出器１４の内部で固
体材料を洗浄し或いは固体材料から汚染金属の一部分を
抽出する効果のある液体と接触させてもよい。抽出液体
を使用する場合、抽出液体は最高濃度１モルの低濃度の
炭酸塩、水酸化物又はその他の適当な抽出剤、例えば炭
酸アンモニウムを用いることができる。抽出液体として
は、最高濃度１モルの低濃度の酸、例えば塩酸または硫
酸を用いてもよい。一般的な洗浄のためには、水も効果
がある。例を挙げると、炭酸塩／重炭酸塩をＵ，Ｔｈま
たはＣｓの抽出のために用いることができ；水酸化物を
Ｐｂ，ＣｓまたはＳｒの抽出のために用いることがで
き；酢酸をＡｇ，Ｐｂ，Ｂａ，Ｃｄ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｓ，Ｓｒ，Ｃｏ，ＨｇまたはＰｂの抽出のために用いる
ことができ；塩酸をＣｒ，Ｔｈ，Ｓｒ，Ｐｂ，Ｂａ，Ｃ
ｄ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｒｂ，Ｃｏ，ＨｇまたはＰｂの抽出の
ために用いることができ、硫酸をＣｄ，Ｃｓ，Ｈｇ，Ｒ
ｂ，Ａｇ，Ｕ、ＴｈまたはＺｎの抽出のために用いるこ
とができる。
【００１１】流れ２０の形で第１工程として或いは流れ
１６の形で第１工程の洗浄／抽出工程の後で、汚染され
た材料流１０を篩分け装置１８内で篩分けして、直径１
ｃｍを越える塊状物または岩石を取り除き、１２５マイ
クロメータ以下の細粒物にする。流れ２２の形で洗浄／
抽出後の汚染材料を篩分け装置１８を通さずに迂回させ
ることもできる。篩分け装置は任意の適当な型式のもの
でよく、例えば大きな塊状物を取り除く標準フィルター
でもよく、あふれ出した流れの中にある細かい固体区分
を取り除くハイドロサイクロンでもよい。好ましくは、
汚染された固体を篩にかけるか又はサイクロンにより処
理して５０マイクロメータ以下の細粒を取り除き、ミキ
サー２４に入る際の粒度範囲を５０マイクロメータ乃至
１ｃｍにする。
１６の形で第１工程の洗浄／抽出工程の後で、汚染され
た材料流１０を篩分け装置１８内で篩分けして、直径１
ｃｍを越える塊状物または岩石を取り除き、１２５マイ
クロメータ以下の細粒物にする。流れ２２の形で洗浄／
抽出後の汚染材料を篩分け装置１８を通さずに迂回させ
ることもできる。篩分け装置は任意の適当な型式のもの
でよく、例えば大きな塊状物を取り除く標準フィルター
でもよく、あふれ出した流れの中にある細かい固体区分
を取り除くハイドロサイクロンでもよい。好ましくは、
汚染された固体を篩にかけるか又はサイクロンにより処
理して５０マイクロメータ以下の細粒を取り除き、ミキ
サー２４に入る際の粒度範囲を５０マイクロメータ乃至
１ｃｍにする。
【００１２】ミキサー２４において流れ２６により添加
される水性液体は、Ｐｂ又はＣｓ等の金属が存在する場
合には水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム等の塩基の
溶液、Ｃｕ，Ｂａ，Ｃｄ又はＳｒ等の金属が存在する場
合には塩酸等の酸溶液であり、全ての場合に酢酸ナトリ
ウム、酢酸カリウム又は酢酸アンモニウム等の水溶液を
用いることができる。Ａｇの場合には酢酸ナトリウムが
特に有用であり、Ｕの場合には重炭酸アンモニウム又は
硫酸水溶液が特に有用である。環境上受容できない、火
災や爆発及び毒性物の流出のような有機溶剤の使用に伴
う危険を除くために、有機溶剤の使用は避ける。ミキサ
ー中における汚染された固体物質：液体の好ましい重量
比は、１：１（固体５０％）から１：２０（固体５％）
の範囲、より好ましくは１：１から１：１０の範囲であ
る。固体が５％未満であると過剰の抽出剤が必要になる
ため過度に大きな処理装置になり、固体から固体への汚
染物の移動に影響が及ぶ。固体が５０％を越えると、処
理操作が機械的に困難になる。
される水性液体は、Ｐｂ又はＣｓ等の金属が存在する場
合には水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム等の塩基の
溶液、Ｃｕ，Ｂａ，Ｃｄ又はＳｒ等の金属が存在する場
合には塩酸等の酸溶液であり、全ての場合に酢酸ナトリ
ウム、酢酸カリウム又は酢酸アンモニウム等の水溶液を
用いることができる。Ａｇの場合には酢酸ナトリウムが
特に有用であり、Ｕの場合には重炭酸アンモニウム又は
硫酸水溶液が特に有用である。環境上受容できない、火
災や爆発及び毒性物の流出のような有機溶剤の使用に伴
う危険を除くために、有機溶剤の使用は避ける。ミキサ
ー中における汚染された固体物質：液体の好ましい重量
比は、１：１（固体５０％）から１：２０（固体５％）
の範囲、より好ましくは１：１から１：１０の範囲であ
る。固体が５％未満であると過剰の抽出剤が必要になる
ため過度に大きな処理装置になり、固体から固体への汚
染物の移動に影響が及ぶ。固体が５０％を越えると、処
理操作が機械的に困難になる。
【００１３】流れ２８によりミキサー２４に供給される
イオン交換物質として、粒度約１５０乃至２０００マイ
クロメータの低密度固体樹脂を用いることもでき、粒度
１２５マイクロメータ以下、好ましくは５０マイクロメ
ータ以下の固体ゼオライト又は粘土を用いることもでき
る。ミキサー中の汚染固体材料：固体イオン交換物質の
重量比は、５００：１乃至２：１の範囲が好ましく、最
も好ましくは３００：１乃至５：１である。５００：１
を越えると、イオン交換物質が汚染物と接触できない惧
れがある。２：１より低い比率は経済的ではなく、汚染
物の量が顕著に低下する。
イオン交換物質として、粒度約１５０乃至２０００マイ
クロメータの低密度固体樹脂を用いることもでき、粒度
１２５マイクロメータ以下、好ましくは５０マイクロメ
ータ以下の固体ゼオライト又は粘土を用いることもでき
る。ミキサー中の汚染固体材料：固体イオン交換物質の
重量比は、５００：１乃至２：１の範囲が好ましく、最
も好ましくは３００：１乃至５：１である。５００：１
を越えると、イオン交換物質が汚染物と接触できない惧
れがある。２：１より低い比率は経済的ではなく、汚染
物の量が顕著に低下する。
【００１４】好ましいイオン交換物質は、粒度１５０乃
至２０００マイクロメータで最高密度１．５ｇ／ｃｍ３
の樹脂である。金属カチオン類を吸引する効果のある有
用な樹脂状物質は、例えば、強酸型スルホン化ポリスチ
レンジビニルベンゼン；弱酸型カルボキシリックアクリ
リック類；強塩基型四級アンモニウムゲル類又は弱塩基
型ポリスチレン・ポリアミンのような構造を持つ。更
に、キレート化官能基を樹脂に導入して金属との親和性
を高めることもできる。粒度が１５０マイクロメータ未
満であると、土壌からの分離が困難になる。密度が１．
５ｇ／ｃｍ３を越えると土壌からの分離が困難になる。
至２０００マイクロメータで最高密度１．５ｇ／ｃｍ３
の樹脂である。金属カチオン類を吸引する効果のある有
用な樹脂状物質は、例えば、強酸型スルホン化ポリスチ
レンジビニルベンゼン；弱酸型カルボキシリックアクリ
リック類；強塩基型四級アンモニウムゲル類又は弱塩基
型ポリスチレン・ポリアミンのような構造を持つ。更
に、キレート化官能基を樹脂に導入して金属との親和性
を高めることもできる。粒度が１５０マイクロメータ未
満であると、土壌からの分離が困難になる。密度が１．
５ｇ／ｃｍ３を越えると土壌からの分離が困難になる。
【００１５】金属を吸引するために用いることができる
イオン交換物質の他の例としては、Ａｇに対して特に有
用な方弗石（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ・２Ｈ２
Ｏ）；Ｐｂ，Ｒｂ及びＣｓに対して特に有用な菱弗石
（ＣａＡｌ２・Ｓｉ４Ｏ１２・６Ｈ２Ｏ）；Ｂａ及びＳ
ｒに対して特に有用なクリノプチロライト（Ｎａ２Ｏ・
Ａｌ２Ｏ３・１０ＳｉＯ２・８Ｈ２Ｏ）；Ｃｓに対して
特に有用なエリオナイト（［Ｃａ，Ｍｇ−Ｎａ２，
Ｋ２］Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２・６Ｈ２Ｏ）；Ｃｕ
に対して特に有用なモルデン弗石；Ｃｓ及びＢａに対し
て特に有用な灰十字弗石（［Ｃａ，Ｋ２］Ａｌ２Ｓｉ４
Ｏ１２・４Ｈ２Ｏ）；及び種々の処理加工された市販の
ゼオライトを挙げることができる。これらのイオン交換
物質は、珪素又はアルミニウムの周囲に架橋した四辺形
の基の連続構造を持つ水和鉱物又は合成物質である。全
ての金属カチオン類に対するイオン交換物質として粘土
（Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２・ｘＨ２Ｏ）も有用である。何れ
の場合にも、使用するイオン交換物質は汚染金属に対し
て強い親和性を持ち、液相中の鉱物汚染物を系中に濃縮
させる。
イオン交換物質の他の例としては、Ａｇに対して特に有
用な方弗石（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ・２Ｈ２
Ｏ）；Ｐｂ，Ｒｂ及びＣｓに対して特に有用な菱弗石
（ＣａＡｌ２・Ｓｉ４Ｏ１２・６Ｈ２Ｏ）；Ｂａ及びＳ
ｒに対して特に有用なクリノプチロライト（Ｎａ２Ｏ・
Ａｌ２Ｏ３・１０ＳｉＯ２・８Ｈ２Ｏ）；Ｃｓに対して
特に有用なエリオナイト（［Ｃａ，Ｍｇ−Ｎａ２，
Ｋ２］Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２・６Ｈ２Ｏ）；Ｃｕ
に対して特に有用なモルデン弗石；Ｃｓ及びＢａに対し
て特に有用な灰十字弗石（［Ｃａ，Ｋ２］Ａｌ２Ｓｉ４
Ｏ１２・４Ｈ２Ｏ）；及び種々の処理加工された市販の
ゼオライトを挙げることができる。これらのイオン交換
物質は、珪素又はアルミニウムの周囲に架橋した四辺形
の基の連続構造を持つ水和鉱物又は合成物質である。全
ての金属カチオン類に対するイオン交換物質として粘土
（Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２・ｘＨ２Ｏ）も有用である。何れ
の場合にも、使用するイオン交換物質は汚染金属に対し
て強い親和性を持ち、液相中の鉱物汚染物を系中に濃縮
させる。
【００１６】ミキサー２４中で混合された後、スラリー
は水性液体と、均一に分散した汚染固体及び固体イオン
交換物質とから形成され、イオン交換物質は除去しよう
とする金属汚染物を優先的に吸引するものを選択する。
選択した固体イオン交換物質が高いイオン活性を持って
いるので、汚染金属は直ちに固体イオン交換物質に吸引
される。従って、溶液中の汚染物の濃度は約０．１ｐｐ
ｍ乃至約５ｐｐｍ程度の痕跡量の濃度、即ち実質的に零
に保たれ、汚染された固体から固体イオン交換物質の汚
染物の移動を絶えず進める力が継続する。
は水性液体と、均一に分散した汚染固体及び固体イオン
交換物質とから形成され、イオン交換物質は除去しよう
とする金属汚染物を優先的に吸引するものを選択する。
選択した固体イオン交換物質が高いイオン活性を持って
いるので、汚染金属は直ちに固体イオン交換物質に吸引
される。従って、溶液中の汚染物の濃度は約０．１ｐｐ
ｍ乃至約５ｐｐｍ程度の痕跡量の濃度、即ち実質的に零
に保たれ、汚染された固体から固体イオン交換物質の汚
染物の移動を絶えず進める力が継続する。
【００１７】本発明方法においてイオン交換物質により
汚染物が継続的に除去される際汚染物が迅速に移動する
が、その結果として汚染物の除去度が極めて高くなる。
従って、本発明方法では、高価で腐食性のある強くて高
濃度の抽出剤の使用をさける。本発明方法は、混合タン
ク等を使用する回分法で実施することもでき、ミキサー
によるアトリション・スクラッバ（ａｔｔｒｉｔｉｏｎ
ｓｃｒｕｂｂｅｒ）流を用いた連続法によって実施す
ることもできる。汚染物を吸引した粉末状イオン交換物
質は、種々の粒度別分離法、例えば流動法又は浮遊選別
法によって汚染物が取り除かれた固体材料から分離する
ことができる。本発明方法によれば、固体材料中の汚染
物レベルを非常に低下させると共に、高濃度の廃棄物流
を得ることができる。
汚染物が継続的に除去される際汚染物が迅速に移動する
が、その結果として汚染物の除去度が極めて高くなる。
従って、本発明方法では、高価で腐食性のある強くて高
濃度の抽出剤の使用をさける。本発明方法は、混合タン
ク等を使用する回分法で実施することもでき、ミキサー
によるアトリション・スクラッバ（ａｔｔｒｉｔｉｏｎ
ｓｃｒｕｂｂｅｒ）流を用いた連続法によって実施す
ることもできる。汚染物を吸引した粉末状イオン交換物
質は、種々の粒度別分離法、例えば流動法又は浮遊選別
法によって汚染物が取り除かれた固体材料から分離する
ことができる。本発明方法によれば、固体材料中の汚染
物レベルを非常に低下させると共に、高濃度の廃棄物流
を得ることができる。
【００１８】図１に示すように、イオン交換樹脂に汚染
物を吸引するに必要な滞留時間である約３０秒乃至１時
間の間ミキサー中で必要な反応時間が経過すると、流れ
２９を流動カラム分離器等のイオン交換物質分離器に排
出する。水流３１を噴射注入してスラリー中を水流が上
昇するようにしてもよい。直径１２５マイクロメータ未
満のゼオライト又は粘土或いは直径１５０マイクロメー
タ乃至２０００マイクロメータの低密度樹脂の何れかの
イオン交換物質は流れ２８からカラムの最上部に流れて
最上部出口３２から溢出流として除去される。浄化され
た固体材料は流れ３３となって出て行く。分離器３０と
してサイクロン分離器を用いない場合には、流れ３１は
必要なく、イオン交換物質は最上部から排出され、浄化
された土壌は流れ３３として排出される。即ち、金属を
含有するイオン交換物質は、密度の差又は粒子寸法の差
を利用して分離される。密度が低いか或いは粒子寸法の
小さなイオン交換物質を流動化又は遠心分離によって高
密度又は粒子寸法の大きな固体材料から分離するか、或
いは粒子寸法の小さなイオン交換物質を篩分けによって
粒子寸法の大きな固体材料から分離する。
物を吸引するに必要な滞留時間である約３０秒乃至１時
間の間ミキサー中で必要な反応時間が経過すると、流れ
２９を流動カラム分離器等のイオン交換物質分離器に排
出する。水流３１を噴射注入してスラリー中を水流が上
昇するようにしてもよい。直径１２５マイクロメータ未
満のゼオライト又は粘土或いは直径１５０マイクロメー
タ乃至２０００マイクロメータの低密度樹脂の何れかの
イオン交換物質は流れ２８からカラムの最上部に流れて
最上部出口３２から溢出流として除去される。浄化され
た固体材料は流れ３３となって出て行く。分離器３０と
してサイクロン分離器を用いない場合には、流れ３１は
必要なく、イオン交換物質は最上部から排出され、浄化
された土壌は流れ３３として排出される。即ち、金属を
含有するイオン交換物質は、密度の差又は粒子寸法の差
を利用して分離される。密度が低いか或いは粒子寸法の
小さなイオン交換物質を流動化又は遠心分離によって高
密度又は粒子寸法の大きな固体材料から分離するか、或
いは粒子寸法の小さなイオン交換物質を篩分けによって
粒子寸法の大きな固体材料から分離する。
【００１９】イオン交換物質への吸着量が大きい場合に
は、これを熔融精練して金属を回収するとよい。場合に
よっては、汚染金属を吸着したイオン交換物質を高濃度
の塩類、例えばＮａＣｌ又は酸類、例えばＨＣｌで化学
的に処理して、高濃度の金属成分を放出させ、樹脂を再
使用することもできる。
は、これを熔融精練して金属を回収するとよい。場合に
よっては、汚染金属を吸着したイオン交換物質を高濃度
の塩類、例えばＮａＣｌ又は酸類、例えばＨＣｌで化学
的に処理して、高濃度の金属成分を放出させ、樹脂を再
使用することもできる。
【００２０】以下に、本発明を限定するものではない実
施例を挙げて本発明を例示する。
施例を挙げて本発明を例示する。
【００２１】実施例１
１２８０ｐｐｍのＣｕを含有する廃棄土（試料Ａ）及び
１２３０ｐｐｍのＣｕを含有する廃棄土（試料Ｂ）の二
つの試料を濾過して直径２．５４ｃｍを越える岩石類を
取り除き、水洗いした後に、更に濾過して４４マイクロ
メータ未満の粒子を取り除いた。何れの試料において
も、洗浄後の銅によって汚染された廃棄土は環境基準の
許容レベルよりも高い汚染度である。廃棄土を水とゼオ
ライトの混合物に混入し、更に混合して均一なスラリー
にした。
１２３０ｐｐｍのＣｕを含有する廃棄土（試料Ｂ）の二
つの試料を濾過して直径２．５４ｃｍを越える岩石類を
取り除き、水洗いした後に、更に濾過して４４マイクロ
メータ未満の粒子を取り除いた。何れの試料において
も、洗浄後の銅によって汚染された廃棄土は環境基準の
許容レベルよりも高い汚染度である。廃棄土を水とゼオ
ライトの混合物に混入し、更に混合して均一なスラリー
にした。
【００２２】廃棄土：水の重量比は１：５であり、廃棄
土：ゼオライトの重量比は４：１であった。１５分後に
汚染物を吸引したゼオライトを浮遊選別法によって取り
除いて、廃棄土を乾燥させた。両試料の土を４工程で分
析した。結果を下表１に示す。
土：ゼオライトの重量比は４：１であった。１５分後に
汚染物を吸引したゼオライトを浮遊選別法によって取り
除いて、廃棄土を乾燥させた。両試料の土を４工程で分
析した。結果を下表１に示す。
【００２３】
表１：銅汚染土壌の正常回復
試 料 処 理 Ｃｕ（ｐｐｍ）
Ａ １．無処理 １２８０
２．水洗 ６１１
３．水洗及び微粉末除去 ８１
４．水洗、微粉末除去及び水性スラリー中での
ゼオライト＊との接触 ２９．３
Ｂ １．無処理 １２３０
２．水洗 ２１３
３．水洗及び微粉末除去 ５０．５
４．水洗、微粉末除去及び水性スラリー中での
ゼオライト＊との接触 １７．５
（註）使用したゼオライトの粒度は１〜１０マイクロメータ
上表から分かるように、両試料ともに粉末状ゼオライト
と直接接触させることにより、Ｃｕが密着した洗浄後の
粗粒状の土壌中のＣｕ濃度が劇的に低下している。ま
た、Ｃｕが吸着したゼオライトを土壌から容易に分離で
きた。
と直接接触させることにより、Ｃｕが密着した洗浄後の
粗粒状の土壌中のＣｕ濃度が劇的に低下している。ま
た、Ｃｕが吸着したゼオライトを土壌から容易に分離で
きた。
【００２４】実施例２
２００ｐｐｍのＵを含有する土壌試料の１部（試料Ｃ）
を０．２モル重炭酸アンモニウム水溶液で洗浄したが、
４２ｐｐｍを越えるＵが存在した。同一の土壌試料の第
二部分（試料Ｄ）を０．２モル重炭酸アンモニウム水溶
液及びウラニウム特異性を持つ粒度４２０乃至１２００
マイクロメータで密度が約１．１ｇ／ｃｍ３の強塩基型
四級アンモニウムゲル型のイオン交換樹脂［ＤｏｗＣｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている］と
均一に混合した。第二部分の混合スラリー中の廃棄土：
液体の重量比は１：１であり、廃棄土：イオン交換樹脂
の重量比は２００：１であった。１分間反応接触させた
後に、流動化法により汚染物を吸着した樹脂をスラリー
から取り除き、廃棄土を乾燥させて分析した。結果を下
表２に示す。
を０．２モル重炭酸アンモニウム水溶液で洗浄したが、
４２ｐｐｍを越えるＵが存在した。同一の土壌試料の第
二部分（試料Ｄ）を０．２モル重炭酸アンモニウム水溶
液及びウラニウム特異性を持つ粒度４２０乃至１２００
マイクロメータで密度が約１．１ｇ／ｃｍ３の強塩基型
四級アンモニウムゲル型のイオン交換樹脂［ＤｏｗＣｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている］と
均一に混合した。第二部分の混合スラリー中の廃棄土：
液体の重量比は１：１であり、廃棄土：イオン交換樹脂
の重量比は２００：１であった。１分間反応接触させた
後に、流動化法により汚染物を吸着した樹脂をスラリー
から取り除き、廃棄土を乾燥させて分析した。結果を下
表２に示す。
【００２５】
表２：ウラン汚染土壌の正常回復
試 料 処 理 土壌中のＵ（ｐｐｍ）
Ｃ 無処理 ２００
重炭酸アンモニウム水溶液で洗浄 １０６
Ｄ 無処理 ２００
重炭酸アンモニウム水溶液中で
イオン交換樹脂と接触させる ２５
上表に示した結果から分かるように、イオン交換樹脂を
用いることにより劇的に改善された。スラリー中のイオ
ン交換樹脂の含有率を上げると、ウランの量を更に低下
させることができた。試料Ｄ中の重炭酸アンモニウム溶
液中に存在するウランイオンは２ｐｐｍ未満であり、溶
液中の汚染物の濃度は痕跡量に保たれていた。
用いることにより劇的に改善された。スラリー中のイオ
ン交換樹脂の含有率を上げると、ウランの量を更に低下
させることができた。試料Ｄ中の重炭酸アンモニウム溶
液中に存在するウランイオンは２ｐｐｍ未満であり、溶
液中の汚染物の濃度は痕跡量に保たれていた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法の工程の流れを示す工程図
である。
である。
１４ 洗浄／抽出器
１８ 篩分け装置
２４ ミキサー
３０ 分離器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マイケル チヤールス スクリバ
アメリカ合衆国 カリフオルニア州 ニユ
ーポート ビーチ プロモントリー ドラ
イブ ウエスト 606
Claims (10)
- 【請求項１】 固体材料から金属汚染物を除去する方法
であって、 （ａ）金属で汚染された固体材料を供給し； （ｂ）ミキサー中で金属で汚染された固体材料に水性液
体と、金属汚染物と強い親和性を持つ、低密度有機樹脂
類及び微粒子状無機物質からなる群から選択したイオン
交換物質の粉末状粒子とを混合して、イオン交換粒子が
均一に分散したスラリーを形成させ； （ｃ）スラリー状の材料を反応させて金属汚染物をイオ
ン交換物質に移行させ； （ｄ）金属を含有するイオン交換物質を汚染物の取り除
かれた固体材料から分離することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 工程（ｂ）の前に金属で汚染された材料
を篩分けして粒度５０マイクロメータ以上にし、工程
（ｃ）の溶液中の金属汚染物の濃度を痕跡量の濃度にし
ておくことを特徴とする請求項第１項に記載の方法。 - 【請求項３】 金属汚染物が、Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃ
ｄ，Ｂａ，Ａｇ，Ｃｅ，Ｃｓ，Ｓｒ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｈ
ｇ，Ｔｈ，Ｒｂ，Ｕ及びこれらの混合物から選択された
ものであることを特徴とする請求項第１項に記載の方
法。 - 【請求項４】 イオン交換物質が、最高密度１．５ｇ／
ｃｍ３で粒度が１５０乃至２０００マイクロメータの樹
脂であることを特徴とする請求項第１項に記載の方法。 - 【請求項５】 イオン交換物質が、ゼオライト及び粘土
からなる群から選択された最大粒度１２５マイクロメー
タの無機物質であることを特徴とする請求項第１項に記
載の方法。 - 【請求項６】 工程（ｄ）の後に、イオン交換物質を熔
融精練して金属を回収することを特徴とする請求項第１
項に記載の方法。 - 【請求項７】 ミキサー中における金属で汚染された固
体材料：液体の重量比が１：１乃至１：２０であること
を特徴とする請求項第１項に記載の方法。 - 【請求項８】 ミキサー中における金属で汚染された固
体材料：イオン交換物質の重量比が５００：１乃至２：
１であることを特徴とする請求項第１項に記載の方法。 - 【請求項９】 ミキサー中における金属で汚染された固
体材料：イオン交換物質の重量比が３００：１乃至５：
１であり、ミキサー中における金属で汚染された固体材
料：液体重量比が１：１乃至１：１０であることを特徴
とする請求項第１項に記載の方法。 - 【請求項１０】 先ず最初に工程（ｂ）において水性液
体とイオン交換物質とを混合し、工程（ｃ）における溶
液中の汚染物濃度を実質的に零に保って固体イオン交換
物質へ金属が移動するよう絶えず作用する力を加え続け
ることを特徴とする請求項第１項に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US07/628,557 US5242503A (en) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Method of restoring contaminated solids using ion exchange powder contact |
| US628557 | 1990-12-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0531477A true JPH0531477A (ja) | 1993-02-09 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3352670A Pending JPH0531477A (ja) | 1990-12-17 | 1991-12-16 | イオン交換粉末との接触を利用して固体材料から金属汚染物を除去する方法 |
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| EP (1) | EP0491533A2 (ja) |
| JP (1) | JPH0531477A (ja) |
| CA (1) | CA2057703A1 (ja) |
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- 1991-12-13 EP EP19910311640 patent/EP0491533A2/en not_active Withdrawn
- 1991-12-16 CA CA002057703A patent/CA2057703A1/en not_active Abandoned
- 1991-12-16 JP JP3352670A patent/JPH0531477A/ja active Pending
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