JPH0677742B2 - 水溶液から重金属を除去する方法 - Google Patents
水溶液から重金属を除去する方法Info
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- JPH0677742B2 JPH0677742B2 JP59501424A JP50142484A JPH0677742B2 JP H0677742 B2 JPH0677742 B2 JP H0677742B2 JP 59501424 A JP59501424 A JP 59501424A JP 50142484 A JP50142484 A JP 50142484A JP H0677742 B2 JPH0677742 B2 JP H0677742B2
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
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- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般に重金属を水溶液から除去する方法、特に
重金属を水溶液から共沈法により除去する方法に関す
る。ここに使用する用語の「重金属」とはカルシウムの
原子番号より大きい原子番号を有する非鉄金属およびメ
タロイド（例えば、ヒ素）を意味する。
重金属を水溶液から共沈法により除去する方法に関す
る。ここに使用する用語の「重金属」とはカルシウムの
原子番号より大きい原子番号を有する非鉄金属およびメ
タロイド（例えば、ヒ素）を意味する。
従来の技術 世界の水供給における重金属のレベルの増加により発生
する災害について問題が高まっている。多くの重金属は
すべての生活様式にある程度の有毒作用を与えている。
0.05ppm程度の少量の水性濃度は水上植物群および動物
群に有害作用を与える。人類において、毒性重金属中毒
は神経系障害を著しく悪化させ、かつ死にいたらしめ
る。生物環境において、痕跡量の重金属でも潜在的に有
害である。なぜならば、重金属は時間経過により分解し
ないし（大部分の有機汚染物質のように）、しばしば一
生を通して有機体に蓄積する。この蓄積作用は各食物チ
エン（food chain）に沿って次の種に及ぼす。
する災害について問題が高まっている。多くの重金属は
すべての生活様式にある程度の有毒作用を与えている。
0.05ppm程度の少量の水性濃度は水上植物群および動物
群に有害作用を与える。人類において、毒性重金属中毒
は神経系障害を著しく悪化させ、かつ死にいたらしめ
る。生物環境において、痕跡量の重金属でも潜在的に有
害である。なぜならば、重金属は時間経過により分解し
ないし（大部分の有機汚染物質のように）、しばしば一
生を通して有機体に蓄積する。この蓄積作用は各食物チ
エン（food chain）に沿って次の種に及ぼす。
水性重金属濃度レベルに関する問題が高まるのにつれ
て、工場では廃水（aqueous wastes）から重金属を実際
上除去することが要望されている。しかしながら、多く
の工場では、この要件を満たすのに極めて困難である。
例えば、金属の表面処理工場では廃水廃棄物を多量に生
ずる種々のプロセスを用いている。これらの多くの廃棄
物は亜鉛、ニッケル、銅、クロム、鉛、カドミウム、
錫、金および銀を含む重金属を高濃度（しばしば10％の
ように高い）で含有している。毎日、発生するこれらの
廃棄物の量は極めて多く（米国において37憶8500リット
ル（3.785billion liters）、また金属表面処理を用い
多くの工場も多い（米国において、約8,000社）。希
釈、蒸発、アルカリ−沈澱、吸収、透析、電解透析、逆
浸透およびイオン交換を含む多くの重金属除去方法が金
属表面処理工場のために提案されているが、しかし完全
に満足な方法が見出されていない。
て、工場では廃水（aqueous wastes）から重金属を実際
上除去することが要望されている。しかしながら、多く
の工場では、この要件を満たすのに極めて困難である。
例えば、金属の表面処理工場では廃水廃棄物を多量に生
ずる種々のプロセスを用いている。これらの多くの廃棄
物は亜鉛、ニッケル、銅、クロム、鉛、カドミウム、
錫、金および銀を含む重金属を高濃度（しばしば10％の
ように高い）で含有している。毎日、発生するこれらの
廃棄物の量は極めて多く（米国において37憶8500リット
ル（3.785billion liters）、また金属表面処理を用い
多くの工場も多い（米国において、約8,000社）。希
釈、蒸発、アルカリ−沈澱、吸収、透析、電解透析、逆
浸透およびイオン交換を含む多くの重金属除去方法が金
属表面処理工場のために提案されているが、しかし完全
に満足な方法が見出されていない。
もっとも一般的な重金属除去方法はアルカリ−沈澱であ
る。この方法においては、十分な量の塩基を廃水溶液
（aqueous waste solution）に添加して所望量の重金属
を不溶性金属水酸化物として沈澱させている。しかしな
がら、行政上、重金属に対する制限が厳格になるのにつ
れて、アルカリ沈澱方法は経費が非常に高くなり、この
方法の使用が難しくなり、ある場合には不適当になって
来た。
る。この方法においては、十分な量の塩基を廃水溶液
（aqueous waste solution）に添加して所望量の重金属
を不溶性金属水酸化物として沈澱させている。しかしな
がら、行政上、重金属に対する制限が厳格になるのにつ
れて、アルカリ沈澱方法は経費が非常に高くなり、この
方法の使用が難しくなり、ある場合には不適当になって
来た。
アルカリ−沈澱は、可溶性重金属濃度を許容されうる制
限内低下させるために、高いpH（約9.0〜12.0の範囲）
で実施する必要がある。このために、添加化学薬品量が
極めて多くなる。多量の塩基は廃溶液pHを処理条件に上
げるために、および所望量の重金属を沈澱するために必
要とされる。しだしば、多量の酸は、生成処理流出物の
際循環または廃棄する前に、そのpHを低下するために必
要とされている。また、苛性ソーダの如き高価な塩基を
使用する必要あるために、添加化学薬品単位生産費がき
わめて高くなる。もっとも、好ましい塩基、すなわち、
水性アンモニア（この水性アンモニアは安価で、かつ苛
性ソーダより取扱いやすい）はアルカリ沈澱法において
非実用的である。アルカリ沈澱法により要求される高い
溶液pHレベルでは、水性アンモニアは多くの重金属性
（特に、銅、ニッケルおよび亜鉛）と可溶性錯体を形成
し、これによりこれらの沈澱を抑制する。
限内低下させるために、高いpH（約9.0〜12.0の範囲）
で実施する必要がある。このために、添加化学薬品量が
極めて多くなる。多量の塩基は廃溶液pHを処理条件に上
げるために、および所望量の重金属を沈澱するために必
要とされる。しだしば、多量の酸は、生成処理流出物の
際循環または廃棄する前に、そのpHを低下するために必
要とされている。また、苛性ソーダの如き高価な塩基を
使用する必要あるために、添加化学薬品単位生産費がき
わめて高くなる。もっとも、好ましい塩基、すなわち、
水性アンモニア（この水性アンモニアは安価で、かつ苛
性ソーダより取扱いやすい）はアルカリ沈澱法において
非実用的である。アルカリ沈澱法により要求される高い
溶液pHレベルでは、水性アンモニアは多くの重金属性
（特に、銅、ニッケルおよび亜鉛）と可溶性錯体を形成
し、これによりこれらの沈澱を抑制する。
多くの金属表面処理工場の廃溶液において普通の汚染
物、すなわち、六価クロムを含有する廃液流は、アルカ
リ沈澱法が六価クロムの沈澱に効果的でないために、高
価な処理が必要とされている。この処理工程は六価クロ
ムを重亜硫酸ソーダの如き適当な還元剤と3.0以下のpH
レベルで反応させて三価状態に還元する。処理後、三価
クロムは溶液pHを約9.0以上に上げて水酸化物として溶
液から沈澱する。
物、すなわち、六価クロムを含有する廃液流は、アルカ
リ沈澱法が六価クロムの沈澱に効果的でないために、高
価な処理が必要とされている。この処理工程は六価クロ
ムを重亜硫酸ソーダの如き適当な還元剤と3.0以下のpH
レベルで反応させて三価状態に還元する。処理後、三価
クロムは溶液pHを約9.0以上に上げて水酸化物として溶
液から沈澱する。
有機質及び窒素質錯化剤、または多くの金属表面処理工
場廃溶液においての通常の汚染物を含有する廃液流は特
殊で、特に高価なアルカリ沈澱処理を必要とする。錯化
剤は重金属の安定化に反抗するために、多量の水酸化カ
ルシウムを廃溶液に添加する必要がある。これらの多量
の塩基は溶液のpHをきわめて高いレベルに必然的に上
げ、このために生成流出物を中和するのに多量の酸を用
いる必要がある。また、水酸化カルシウムの必要な使用
は操作コストを著く高める効果となる。なぜならば、水
酸化カルシウムは処理条件においてスラリーとして存在
し、このために取扱および制御きがきわめて困難であ
る。更に、水酸化カルシウムを高濃度で使用する場合に
は、異常に多量のスラッジを生ずるために多量の沈澱す
るスラッジの廃棄コストがかさむ。この異常なスラッジ
の生成は（ａ）重金属沈澱物の形成に加え、更にカルシ
ウム沈澱物が形成すること、および（ｂ）カルシウム沈
澱物が多量の水を保持する傾向があることによる。
場廃溶液においての通常の汚染物を含有する廃液流は特
殊で、特に高価なアルカリ沈澱処理を必要とする。錯化
剤は重金属の安定化に反抗するために、多量の水酸化カ
ルシウムを廃溶液に添加する必要がある。これらの多量
の塩基は溶液のpHをきわめて高いレベルに必然的に上
げ、このために生成流出物を中和するのに多量の酸を用
いる必要がある。また、水酸化カルシウムの必要な使用
は操作コストを著く高める効果となる。なぜならば、水
酸化カルシウムは処理条件においてスラリーとして存在
し、このために取扱および制御きがきわめて困難であ
る。更に、水酸化カルシウムを高濃度で使用する場合に
は、異常に多量のスラッジを生ずるために多量の沈澱す
るスラッジの廃棄コストがかさむ。この異常なスラッジ
の生成は（ａ）重金属沈澱物の形成に加え、更にカルシ
ウム沈澱物が形成すること、および（ｂ）カルシウム沈
澱物が多量の水を保持する傾向があることによる。
このために、水性廃液流、特に金属表面処理工場におい
て生ずる水性廃液流から重金属を除去する優れた方法が
必要とされている。
て生ずる水性廃液流から重金属を除去する優れた方法が
必要とされている。
本発明の目的は水性廃液流から重金属を除去する優れた
方法を提供することである。
方法を提供することである。
本発明の他の目的は上記水性廃液流のpHを8.0以上のpH
値に調整せずに廃液流から重金属を除去する優れた方法
を提供することである。
値に調整せずに廃液流から重金属を除去する優れた方法
を提供することである。
また、本発明の他の目的は水性廃液流から重金属を除去
する低コストの方法を提供することである。
する低コストの方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は少量の添加塩基を必要とする
廃液流から重金属を沈澱する優れた方法を提供すること
である。
廃液流から重金属を沈澱する優れた方法を提供すること
である。
また、本発明の他の目的は少量の添加酸を必要とする重
金属含有酸流を再コンディショニングする方法を提供す
ることである。
金属含有酸流を再コンディショニングする方法を提供す
ることである。
また、本発明の他の目的は廃水溶液からクロム除去する
優れた方法を提供することである。
優れた方法を提供することである。
更に、また本発明の他の目的は金属表面処理工場の水性
廃液流中の重金属の濃度を実質的に減少する優れた方法
を提供することである。
廃液流中の重金属の濃度を実質的に減少する優れた方法
を提供することである。
本発明の他の目的および利点は本発明の次の記載により
当業技術者によって明らかになる。
当業技術者によって明らかになる。
発明の開示 本発明は水溶液から重金属を除去する優れた方法を提供
する。本発明は、第一鉄イオンおよび少なくとも一種の
重金属イオンを含有する水溶液から重金属イオンを除去
する方法において、 （ａ）溶液中の第一鉄イオンを反応圏における制御され
たpHで第二鉄イオンに速やかに酸化して大部分の前記重
金属イオンおよび前記第二鉄イオンを含有する無定形共
沈殿物を共沈により速やかに生成させ；および （ｂ）前記無定形共沈殿物を前記溶液から分離して重金
属イオンの濃度が減少した流出物溶液を生成することを
特徴とする水溶液から重金属イオンを除去する方法に係
るものである。
する。本発明は、第一鉄イオンおよび少なくとも一種の
重金属イオンを含有する水溶液から重金属イオンを除去
する方法において、 （ａ）溶液中の第一鉄イオンを反応圏における制御され
たpHで第二鉄イオンに速やかに酸化して大部分の前記重
金属イオンおよび前記第二鉄イオンを含有する無定形共
沈殿物を共沈により速やかに生成させ；および （ｂ）前記無定形共沈殿物を前記溶液から分離して重金
属イオンの濃度が減少した流出物溶液を生成することを
特徴とする水溶液から重金属イオンを除去する方法に係
るものである。
本発明の方法を用いることによって、水性重金属イオン
の濃度をその熱力学的平衡濃度以下に減少する。この特
別な結果は、使用者に、水溶液を中性pH近くに維持しな
がら重金属の高い水性濃度を合法的に許容されうる濃度
内に実質的に減少する独特の能力を与えることができ
る。
の濃度をその熱力学的平衡濃度以下に減少する。この特
別な結果は、使用者に、水溶液を中性pH近くに維持しな
がら重金属の高い水性濃度を合法的に許容されうる濃度
内に実質的に減少する独特の能力を与えることができ
る。
図面の簡単な記載 本発明は本発明の好適例について説明する添付図面を参
照して理解を一層容易にする。
照して理解を一層容易にする。
本発明を実施する様式（最適様式を含む） 本発明の方法は殆ど任意の水性廃液流から溶解重金属お
よび／または鉄を除去するに用いることができる。本発
明は、特に金属表面処理において生ずる酸洗い酸廃液お
よび他の酸性廃液流から銅、ニッケル、亜鉛、金、銀、
カドミウム、錫、クロム及び鉛を高濃度で除去するのに
有用である。本発明の方法において、選択キャリヤ−沈
澱物は重金属および／または鉄で汚染される廃水溶液中
に生成する。これにより、汚染物質をキャリヤ−沈澱物
と共沈させ、このために水溶液から除去する。
よび／または鉄を除去するに用いることができる。本発
明は、特に金属表面処理において生ずる酸洗い酸廃液お
よび他の酸性廃液流から銅、ニッケル、亜鉛、金、銀、
カドミウム、錫、クロム及び鉛を高濃度で除去するのに
有用である。本発明の方法において、選択キャリヤ−沈
澱物は重金属および／または鉄で汚染される廃水溶液中
に生成する。これにより、汚染物質をキャリヤ−沈澱物
と共沈させ、このために水溶液から除去する。
ここに記載する本発明において用いる「共沈」とは陽イ
オンキャリヤ−沈澱物前駆物質、陰イオンキャリヤ−沈
澱物前記物質、および１または２種以上の共沈剤（copr
eciptant）前駆物質を含有する水溶液中で、陽イオンお
よび陰イオンキャリヤ−沈澱物前駆物質を化学的に反応
させ、水溶液からキャリヤ−沈澱物粒子として沈澱さ
せ；およびキャリヤ−沈澱物粒子が生成する際に共沈前
駆物質を水溶液からキャリヤ−沈澱物粒子の表面上にお
ける吸着によりおよび／またはキャリヤ−沈澱物粒子の
内部における吸蔵により除去する化学的現象を意味す
る。また、ここに用いる「吸蔵」とは粒子壁内の物理的
封入により、および粒子構造内の化学結合により沈澱物
粒子内に異質イオンを閉じ込めることを意味する。
オンキャリヤ−沈澱物前駆物質、陰イオンキャリヤ−沈
澱物前記物質、および１または２種以上の共沈剤（copr
eciptant）前駆物質を含有する水溶液中で、陽イオンお
よび陰イオンキャリヤ−沈澱物前駆物質を化学的に反応
させ、水溶液からキャリヤ−沈澱物粒子として沈澱さ
せ；およびキャリヤ−沈澱物粒子が生成する際に共沈前
駆物質を水溶液からキャリヤ−沈澱物粒子の表面上にお
ける吸着によりおよび／またはキャリヤ−沈澱物粒子の
内部における吸蔵により除去する化学的現象を意味す
る。また、ここに用いる「吸蔵」とは粒子壁内の物理的
封入により、および粒子構造内の化学結合により沈澱物
粒子内に異質イオンを閉じ込めることを意味する。
本発明の方法により、重金属に富んだ水溶液を準安定液
体−体固混合物に転化させることができ、この場合に液
相重金属濃度がその個々の平衡濃度より実質的に低いこ
とを見出した。本発明は操作の任意の特別な理論に制限
されないけれども、重金属濃度をその平衡濃度以下に減
少することがキャリヤ−沈澱物構造内に吸蔵される多量
の重金属から部分的に生ずるものと思われる。吸蔵され
る溶解重金属の割合は、一般的に10重量％以上、しばし
ば50重量％以上およびしばししば80重量％以上である。
混合物の液相を固相から凝離することによって、重金属
を実質的に含んでいない安定な水性流出物を生ずる。更
に、本発明の方法は、液相を中性pH近くに維持する場合
でも、環境的に無害の液体流出物を重金属濃厚溶液から
生成できるような個々の平衡値より低い液相重金属濃度
が得られることを見出した。
体−体固混合物に転化させることができ、この場合に液
相重金属濃度がその個々の平衡濃度より実質的に低いこ
とを見出した。本発明は操作の任意の特別な理論に制限
されないけれども、重金属濃度をその平衡濃度以下に減
少することがキャリヤ−沈澱物構造内に吸蔵される多量
の重金属から部分的に生ずるものと思われる。吸蔵され
る溶解重金属の割合は、一般的に10重量％以上、しばし
ば50重量％以上およびしばししば80重量％以上である。
混合物の液相を固相から凝離することによって、重金属
を実質的に含んでいない安定な水性流出物を生ずる。更
に、本発明の方法は、液相を中性pH近くに維持する場合
でも、環境的に無害の液体流出物を重金属濃厚溶液から
生成できるような個々の平衡値より低い液相重金属濃度
が得られることを見出した。
添付図面に示す好適な例において、しばしば1,000ppmw
以上、しばしば10,000ppmw以上の濃度の重金属イオンを
含有する廃酸流が工業プロセス６において発生する。こ
の流を工業プロセス６から導管８を介して輸送する。陽
イオン源10からの第一鉄イオンを導管12を介して流れに
添加して第一鉄イオンの濃度を十分に上げ、このために
流れ中の第一鉄イオン対重金属のモル比を、好ましくは
1:1以上、より好ましくは4:1以上、特に好ましくは8:1
以上にする。キャリヤ−沈澱物を無定形オキシフェリッ
ク・ヒドロキサイド（oxyferric hmdroxide）（以後水
酸化第二鉄と称する）とする本発明の好適例において、
重金属に富んだ廃液流はない溶解鉄に富んでいるから陽
イオン源10からの添加を僅かにすることができまたは添
加しないようにできる。
以上、しばしば10,000ppmw以上の濃度の重金属イオンを
含有する廃酸流が工業プロセス６において発生する。こ
の流を工業プロセス６から導管８を介して輸送する。陽
イオン源10からの第一鉄イオンを導管12を介して流れに
添加して第一鉄イオンの濃度を十分に上げ、このために
流れ中の第一鉄イオン対重金属のモル比を、好ましくは
1:1以上、より好ましくは4:1以上、特に好ましくは8:1
以上にする。キャリヤ−沈澱物を無定形オキシフェリッ
ク・ヒドロキサイド（oxyferric hmdroxide）（以後水
酸化第二鉄と称する）とする本発明の好適例において、
重金属に富んだ廃液流はない溶解鉄に富んでいるから陽
イオン源10からの添加を僅かにすることができまたは添
加しないようにできる。
また、キャリヤ−沈澱物前駆物質陰イオンを酸性廃水流
に添加する。この陰イオンは、廃酸流中のかかる陰イオ
ンの濃度を全溶解キャリヤ−沈澱物前駆物質陰イオンと
反応するのに必要な化学量論濃度以上好ましくはこの化
学量論濃度以上、好ましくはこの化学量論濃度の110％
以上に上げるのに十分な量で添加する。上記陰イオンの
添加は導管８に注入することにより（図に示していな
い）または容器14および16に添加することにより（後述
するよう）行うことができる。選択キャリヤ−沈澱物を
水酸化第二鉄とする好適例において、上記陰イオン（ヒ
ドロキシル・イオン）は二段階で添加してpH調整を正確
にする。従って、図面に示すように工業プロセス６から
の廃酸流を導管８を介して混合容器14に送る。陰イオン
源18からの塩基、好ましくはアンモニア水を導管20を介
して容器14内の廃酸溶液に添加する。混合装置22を用い
て、容器14内の溶液を速やかに混合するのが好ましい。
塩基を十分に添加して容器14内の溶液のpHを約5.5〜6.5
の範囲に上げる。次で、一部中和した廃溶液を導管24を
介して沈澱容器16に送る。導管26を介して、陰イオン源
18からの付加塩基を容器16内の廃溶液に溶液pHを約6.5
〜8.0の範囲、好ましくは約6.5〜7.5の範囲に上げるの
に十分な量で添加する。
に添加する。この陰イオンは、廃酸流中のかかる陰イオ
ンの濃度を全溶解キャリヤ−沈澱物前駆物質陰イオンと
反応するのに必要な化学量論濃度以上好ましくはこの化
学量論濃度以上、好ましくはこの化学量論濃度の110％
以上に上げるのに十分な量で添加する。上記陰イオンの
添加は導管８に注入することにより（図に示していな
い）または容器14および16に添加することにより（後述
するよう）行うことができる。選択キャリヤ−沈澱物を
水酸化第二鉄とする好適例において、上記陰イオン（ヒ
ドロキシル・イオン）は二段階で添加してpH調整を正確
にする。従って、図面に示すように工業プロセス６から
の廃酸流を導管８を介して混合容器14に送る。陰イオン
源18からの塩基、好ましくはアンモニア水を導管20を介
して容器14内の廃酸溶液に添加する。混合装置22を用い
て、容器14内の溶液を速やかに混合するのが好ましい。
塩基を十分に添加して容器14内の溶液のpHを約5.5〜6.5
の範囲に上げる。次で、一部中和した廃溶液を導管24を
介して沈澱容器16に送る。導管26を介して、陰イオン源
18からの付加塩基を容器16内の廃溶液に溶液pHを約6.5
〜8.0の範囲、好ましくは約6.5〜7.5の範囲に上げるの
に十分な量で添加する。
容器16において、第一鉄イオンをキャリヤ−沈澱物陰イ
オンと反応させ、溶液から沈澱させる。キャリヤ−沈澱
物が形成する際に、相当多量の重金属イオンがキャリヤ
−沈澱物と共沈し、このために溶液から除去される。キ
ャリヤ−沈澱物を水酸化第二鉄とする好適例において沈
澱を第一鉄イオンの第二鉄イオンへの酸化によって誘導
する。従って、図面に示すように、オキシダント源28か
らの酸化剤、好ましくは空気を導管30を介して廃酸流に
添加する。十分な酸化剤を添加して殆どすべての溶解第
一鉄イオンを第二鉄イオンに速やかに酸化する。空気を
選択酸化剤とする場合には、空気添加割合は、すべての
第一鉄イオンを酸化するのにおよび溶液を空気飽和する
のに十分にすることができる。分散装置32および／また
は混合装置34を用いて容器内の廃溶液、添加塩基および
添加オキシダントを速やかに、かかつ十分に混合するこ
とができる。
オンと反応させ、溶液から沈澱させる。キャリヤ−沈澱
物が形成する際に、相当多量の重金属イオンがキャリヤ
−沈澱物と共沈し、このために溶液から除去される。キ
ャリヤ−沈澱物を水酸化第二鉄とする好適例において沈
澱を第一鉄イオンの第二鉄イオンへの酸化によって誘導
する。従って、図面に示すように、オキシダント源28か
らの酸化剤、好ましくは空気を導管30を介して廃酸流に
添加する。十分な酸化剤を添加して殆どすべての溶解第
一鉄イオンを第二鉄イオンに速やかに酸化する。空気を
選択酸化剤とする場合には、空気添加割合は、すべての
第一鉄イオンを酸化するのにおよび溶液を空気飽和する
のに十分にすることができる。分散装置32および／また
は混合装置34を用いて容器内の廃溶液、添加塩基および
添加オキシダントを速やかに、かかつ十分に混合するこ
とができる。
共沈剤反応はきわめて速やかである。代表的には95重量
％以上、通常は99重量％以上の重金属が、初めのう５重
量％のキャリヤ−沈澱物の生成後約８分間のうちに廃液
から除去する。この８分間後、残留する溶解重金属は沈
澱物粒子上に吸着される。しかしながら、溶液−沈澱物
系は準安定であるから、ある溶液においてこの付加重金
属吸着の速度は特定の共沈重金属種の遅い再可溶化によ
って平衡になる。それ故、沈澱物粒子と上澄み液との付
加接触の真の値（最初の８分間後）はシステムからシス
テムに変化する。容器16および分離器26（後述する）に
おける水溶液の理想の滞留時間は各特定る操作状態によ
り変化し、滞留時間を最適にするには各状態において日
常の調整が必要とされる。
％以上、通常は99重量％以上の重金属が、初めのう５重
量％のキャリヤ−沈澱物の生成後約８分間のうちに廃液
から除去する。この８分間後、残留する溶解重金属は沈
澱物粒子上に吸着される。しかしながら、溶液−沈澱物
系は準安定であるから、ある溶液においてこの付加重金
属吸着の速度は特定の共沈重金属種の遅い再可溶化によ
って平衡になる。それ故、沈澱物粒子と上澄み液との付
加接触の真の値（最初の８分間後）はシステムからシス
テムに変化する。容器16および分離器26（後述する）に
おける水溶液の理想の滞留時間は各特定る操作状態によ
り変化し、滞留時間を最適にするには各状態において日
常の調整が必要とされる。
溶解重金属含有量が実質的に減少された水性流出物は、
容器16から、初期沈澱物と共に導管38を介して固体分離
器装置36に送る。分離器36において、流出物および沈澱
物は２つの流れに分離する。分離器36は清澄装置、フィ
ルター、遠心分離機、沈降ため、または水性流出物から
沈澱物粒子を分離できる他の適当な液体−固体分離装置
からなる。分離された沈澱物は分離器36からスラッジと
して除去し、導管40を介して適当な処分位置（図に示し
ていない）に送る。通常、15ppmw以下の重金属、一般に
5ppmw以下の重金属を含有する相当する水性流出物を導
管42を介して工業プロセス６に再循環することができ
る。これらの場合、再循環流出物を分離器36における溶
液より基本的に少なくする場合（例えば、再循環流出物
を酸補充溶液として用いる場合）には、供給源44からの
酸を導管46を介して再循環流出物に添加する。必要に応
じて、分離器36からの処理流出物を導管48を介して処分
位置（図に示していない）に排出する。処理流出物にお
ける重金属の濃度は関連する法規定以下に減少するのが
好ましく、このため非再循環流出物を都市下水道に直接
に排出することができる。上述する記載の好適例では廃
水溶液を廃酸としているけれども、本発明はかかる廃液
の処理に制限されるものではない。更に、上述する記載
の好適例では連続プロセスについて記載しているけれど
も、本発明ではバッチ・プロセスとして実施することが
できる。
容器16から、初期沈澱物と共に導管38を介して固体分離
器装置36に送る。分離器36において、流出物および沈澱
物は２つの流れに分離する。分離器36は清澄装置、フィ
ルター、遠心分離機、沈降ため、または水性流出物から
沈澱物粒子を分離できる他の適当な液体−固体分離装置
からなる。分離された沈澱物は分離器36からスラッジと
して除去し、導管40を介して適当な処分位置（図に示し
ていない）に送る。通常、15ppmw以下の重金属、一般に
5ppmw以下の重金属を含有する相当する水性流出物を導
管42を介して工業プロセス６に再循環することができ
る。これらの場合、再循環流出物を分離器36における溶
液より基本的に少なくする場合（例えば、再循環流出物
を酸補充溶液として用いる場合）には、供給源44からの
酸を導管46を介して再循環流出物に添加する。必要に応
じて、分離器36からの処理流出物を導管48を介して処分
位置（図に示していない）に排出する。処理流出物にお
ける重金属の濃度は関連する法規定以下に減少するのが
好ましく、このため非再循環流出物を都市下水道に直接
に排出することができる。上述する記載の好適例では廃
水溶液を廃酸としているけれども、本発明はかかる廃液
の処理に制限されるものではない。更に、上述する記載
の好適例では連続プロセスについて記載しているけれど
も、本発明ではバッチ・プロセスとして実施することが
できる。
キャリヤ−沈澱物前駆物質および操作条件を選択して処
理コストを最小にすると共に重金属イオンの除去を最大
にするのが好ましい。目的を達成するために、一般に選
択は（１）重金属吸蔵を達成するキャリヤ−沈澱物構造
を生成するように、（２）吸着を達成するキャリヤ−沈
澱物粒子表面を生成するように、（３）できるだけ速や
かにキャリヤ−沈澱物を生成するように、および（４）
重金属共沈を妨げる異質反応を最小にするようにする。
理コストを最小にすると共に重金属イオンの除去を最大
にするのが好ましい。目的を達成するために、一般に選
択は（１）重金属吸蔵を達成するキャリヤ−沈澱物構造
を生成するように、（２）吸着を達成するキャリヤ−沈
澱物粒子表面を生成するように、（３）できるだけ速や
かにキャリヤ−沈澱物を生成するように、および（４）
重金属共沈を妨げる異質反応を最小にするようにする。
一般に、陰イオンを選択し、キャリヤ−沈澱物の形成す
る場合に生成する沈澱物を重金属の吸蔵に導く。選択の
キャリヤ−沈澱物イオンは大部分の重金属汚染物質と同
じイオン直径を有している。イオン直径を類似すること
により、形成キャリヤ−沈澱物に対してキャリヤ−沈澱
物イオンの代わりに重金属イオンを受け入れる。置換重
金属イオンと陽イオンと大きさが同じ場合には、沈澱物
構造は重金属吸蔵により過度に押圧されることがない。
それ故、キャリヤ−沈澱物前駆物質陽イオンのイオン直
径は廃溶液中のもっとも普通の重金属汚染物質のイオン
直径の約75％〜125％の範囲にするのが好ましい。特に
鉄イオンが好ましい。この理由としては、このイオンは
多くの重金属汚染物質の大きさにほぼ等しいため、およ
び鉄イオンの大きい中和濃度の場合に重金属に富んだ廃
液流に溶解するためである。
る場合に生成する沈澱物を重金属の吸蔵に導く。選択の
キャリヤ−沈澱物イオンは大部分の重金属汚染物質と同
じイオン直径を有している。イオン直径を類似すること
により、形成キャリヤ−沈澱物に対してキャリヤ−沈澱
物イオンの代わりに重金属イオンを受け入れる。置換重
金属イオンと陽イオンと大きさが同じ場合には、沈澱物
構造は重金属吸蔵により過度に押圧されることがない。
それ故、キャリヤ−沈澱物前駆物質陽イオンのイオン直
径は廃溶液中のもっとも普通の重金属汚染物質のイオン
直径の約75％〜125％の範囲にするのが好ましい。特に
鉄イオンが好ましい。この理由としては、このイオンは
多くの重金属汚染物質の大きさにほぼ等しいため、およ
び鉄イオンの大きい中和濃度の場合に重金属に富んだ廃
液流に溶解するためである。
選択のキャリヤ−沈澱物陰イオンは重金属汚染物質と、
および第二鉄イオンと不溶性塩を形成する。この陰イオ
ンは重金属イオンに対して強い引力を有し、重金属吸蔵
度は陰イオン．重金属結合の強さに直接に比例する。こ
の比例は、重金属吸蔵が生ずる前に、重金属イオンが、
先づキャリヤ−沈澱物の表面における陰イオンに近づ
き、陰イオンに強力に保持される事から生ずる。キャリ
ヤ−沈澱物陽イオンは第二鉄イオンであるので、好まし
いキャリヤ−沈澱物陰イオンはヒドロキシル・イオン、
リン酸塩イオンおよび炭酸塩イオンである。好ましいキ
ャリヤ−沈澱物は水酸化第二鉄、リン酸鉄であり、特に
水酸化第二鉄が好ましい。
および第二鉄イオンと不溶性塩を形成する。この陰イオ
ンは重金属イオンに対して強い引力を有し、重金属吸蔵
度は陰イオン．重金属結合の強さに直接に比例する。こ
の比例は、重金属吸蔵が生ずる前に、重金属イオンが、
先づキャリヤ−沈澱物の表面における陰イオンに近づ
き、陰イオンに強力に保持される事から生ずる。キャリ
ヤ−沈澱物陽イオンは第二鉄イオンであるので、好まし
いキャリヤ−沈澱物陰イオンはヒドロキシル・イオン、
リン酸塩イオンおよび炭酸塩イオンである。好ましいキ
ャリヤ−沈澱物は水酸化第二鉄、リン酸鉄であり、特に
水酸化第二鉄が好ましい。
また、操作条件は、一般に重金属イオンを吸着するキャ
リヤ−沈澱物粒子表面を生成するように制御する。上述
するように、キャリヤ−沈澱物陰イオンは汚染物質重金
属イオンと強い結合を生成する上述する陰イオンから選
択する。更に、溶液におけるキャリヤ−沈澱物前駆物質
イオンの濃度は、多くの場合、第一鉄イオンの濃度より
十分に多いレベルに維持してキャリヤ−沈澱物粒子表面
を陰イオンにする。陰イオン粒子表面は重金属イオンを
引きつけ、これらを結合し（吸着）、これらを沈澱物構
造内に混入（吸蔵）するのに役立つ。ヒドロキシル・イ
オンが選択されたキャリヤ−沈澱物陰イオンである場合
には、この陰イオンは過剰に維持するpH制御の問題があ
る。水酸化第二鉄が選択されたキャリヤ−沈澱物である
場合には、共沈中溶液pHは、酸性である溶液が水酸化第
二鉄沈澱物表面を陽イオン特性にするために約6.0以上
に維持する。
リヤ−沈澱物粒子表面を生成するように制御する。上述
するように、キャリヤ−沈澱物陰イオンは汚染物質重金
属イオンと強い結合を生成する上述する陰イオンから選
択する。更に、溶液におけるキャリヤ−沈澱物前駆物質
イオンの濃度は、多くの場合、第一鉄イオンの濃度より
十分に多いレベルに維持してキャリヤ−沈澱物粒子表面
を陰イオンにする。陰イオン粒子表面は重金属イオンを
引きつけ、これらを結合し（吸着）、これらを沈澱物構
造内に混入（吸蔵）するのに役立つ。ヒドロキシル・イ
オンが選択されたキャリヤ−沈澱物陰イオンである場合
には、この陰イオンは過剰に維持するpH制御の問題があ
る。水酸化第二鉄が選択されたキャリヤ−沈澱物である
場合には、共沈中溶液pHは、酸性である溶液が水酸化第
二鉄沈澱物表面を陽イオン特性にするために約6.0以上
に維持する。
一般に、キャリヤ−沈澱物表面積を大きくするのにつれ
て、多くの重金属が溶液から除去される。このために、
キャリヤ−沈澱物および操作条件は沈澱物の各単位質量
の表面積を最大にするように選択するのが好ましい。し
かる後に、全量の生成キャリヤ−沈澱物は、必要に応じ
て、必要量の重金属を除去するのに十分な最小値に制御
する。
て、多くの重金属が溶液から除去される。このために、
キャリヤ−沈澱物および操作条件は沈澱物の各単位質量
の表面積を最大にするように選択するのが好ましい。し
かる後に、全量の生成キャリヤ−沈澱物は、必要に応じ
て、必要量の重金属を除去するのに十分な最小値に制御
する。
一般に、キャリヤ−沈澱物は、吸着および吸蔵機構によ
る重金属イオンの除去が高い沈澱速度で著しく大きいた
めに、できるだけ速やかに形成する。一般的に、約95％
のキャリヤ−沈澱物は約15分以内に、好ましくは約10分
以内に、特に好ましくは約５分以内に形成する。重金属
の吸着は、吸着が表面積に依存するために、沈澱速度の
増加につれて増す。キャリヤ−沈澱物が速やかに形成す
る場合には、キャリヤ−沈澱物は高い表面積対質量（ma
ss）比を有する多数の小さい個々の粒子として形成す
る。比較対照するために、キャリヤ−沈澱物が徐々に形
成する場合には、低い表面積対質量比を有する少数の粒
子として形成する。このために、与えられた質量のキャ
リヤ−沈澱物前駆物質の場合には、沈澱物の形成が速い
ほど、生成する沈澱物粒子の総合表面積は大きくなる。
る重金属イオンの除去が高い沈澱速度で著しく大きいた
めに、できるだけ速やかに形成する。一般的に、約95％
のキャリヤ−沈澱物は約15分以内に、好ましくは約10分
以内に、特に好ましくは約５分以内に形成する。重金属
の吸着は、吸着が表面積に依存するために、沈澱速度の
増加につれて増す。キャリヤ−沈澱物が速やかに形成す
る場合には、キャリヤ−沈澱物は高い表面積対質量（ma
ss）比を有する多数の小さい個々の粒子として形成す
る。比較対照するために、キャリヤ−沈澱物が徐々に形
成する場合には、低い表面積対質量比を有する少数の粒
子として形成する。このために、与えられた質量のキャ
リヤ−沈澱物前駆物質の場合には、沈澱物の形成が速い
ほど、生成する沈澱物粒子の総合表面積は大きくなる。
重金属イオンの吸蔵は、吸蔵がが吸着依存および拡散依
存であるため沈澱速度の増加によって増大する。上述す
るうに、重金属イオンが先づキャリヤ−沈澱物表面で吸
着される場合に、重金属イオンはキャリヤ−沈澱物内に
吸蔵されるものと思われる。このために、キャリヤ−沈
澱物内に吸蔵される重金属イオンの数はキャリヤ−沈澱
物粒子の生長中キャリヤ−沈澱物表面上に吸着され重金
属イオンの数に比例する。キャリヤ−沈澱物格子構造内
に吸蔵される重金属イオンの数は形成するキャリヤ−沈
澱物の近くにおいて利用される相対イオン拡散時間に逆
比例する。沈澱物表面陰イオンと最初に結合し、または
粒子構成組織（particleframework）の１部として実際
に混入する重金属イオンは沈澱物表面に拡散する第一鉄
イオンと競争することによって置換する。それ故、キャ
リヤー沈澱物形成速度が形成する粒子表面近くのイオン
拡散速度に対して比較的に速い場合には、局部拡散時間
が比較的に小さく、多くの重金属を吸蔵することができ
る。
存であるため沈澱速度の増加によって増大する。上述す
るうに、重金属イオンが先づキャリヤ−沈澱物表面で吸
着される場合に、重金属イオンはキャリヤ−沈澱物内に
吸蔵されるものと思われる。このために、キャリヤ−沈
澱物内に吸蔵される重金属イオンの数はキャリヤ−沈澱
物粒子の生長中キャリヤ−沈澱物表面上に吸着され重金
属イオンの数に比例する。キャリヤ−沈澱物格子構造内
に吸蔵される重金属イオンの数は形成するキャリヤ−沈
澱物の近くにおいて利用される相対イオン拡散時間に逆
比例する。沈澱物表面陰イオンと最初に結合し、または
粒子構成組織（particleframework）の１部として実際
に混入する重金属イオンは沈澱物表面に拡散する第一鉄
イオンと競争することによって置換する。それ故、キャ
リヤー沈澱物形成速度が形成する粒子表面近くのイオン
拡散速度に対して比較的に速い場合には、局部拡散時間
が比較的に小さく、多くの重金属を吸蔵することができ
る。
このため、キャリヤ−沈澱物および操作処理の選択を部
分的に行ってキャリヤ−沈澱物が形成する速度を最大に
するようにする。キャリヤ−沈澱物を水酸化第二鉄とす
る好適例において、沈澱速度は２つの反応、即ち、第一
鉄イオンの第二鉄イオンへの酸化反応および第二鉄イオ
ンとヒドロキシル・イオンとの反応に影響する。沈澱速
度は、酸化反応が２つの反応を遅くするから、酸化反応
によって大体おそく制御される。このため、基本的策略
（basic strategy）は酸化速度を最大にすることであ
る。溶液pHを上げる場合に酸化反応は促進されるから、
反応媒質のpHを酸化剤の導入中できるだけ高く維持す
る。
分的に行ってキャリヤ−沈澱物が形成する速度を最大に
するようにする。キャリヤ−沈澱物を水酸化第二鉄とす
る好適例において、沈澱速度は２つの反応、即ち、第一
鉄イオンの第二鉄イオンへの酸化反応および第二鉄イオ
ンとヒドロキシル・イオンとの反応に影響する。沈澱速
度は、酸化反応が２つの反応を遅くするから、酸化反応
によって大体おそく制御される。このため、基本的策略
（basic strategy）は酸化速度を最大にすることであ
る。溶液pHを上げる場合に酸化反応は促進されるから、
反応媒質のpHを酸化剤の導入中できるだけ高く維持す
る。
また、酸化反応は適当な触媒の存在によって促進され
る。大部分のソフト・ルイス塩基を適当な触媒として用
いることができ、沃素および酸素含有ソフト・ルイス塩
基が好ましい。水酸化第二鉄は本発明の方法によりその
場で作られるから、もっとも好ましい触媒は水酸化第二
鉄である。図面に示す本発明の連続プロセスの例におい
ては、水酸化第二鉄が連続的に形成し、かつ沈澱容器16
内に常に存在しているために、触媒の添加を必要として
いない。しかしながら、本発明の水酸化第二鉄バッチ・
プロセスの例においては、適当な触媒、特に好ましい水
酸化第二鉄生成物を酸化剤の添加時に水性廃液流と混合
するのが好ましい。
る。大部分のソフト・ルイス塩基を適当な触媒として用
いることができ、沃素および酸素含有ソフト・ルイス塩
基が好ましい。水酸化第二鉄は本発明の方法によりその
場で作られるから、もっとも好ましい触媒は水酸化第二
鉄である。図面に示す本発明の連続プロセスの例におい
ては、水酸化第二鉄が連続的に形成し、かつ沈澱容器16
内に常に存在しているために、触媒の添加を必要として
いない。しかしながら、本発明の水酸化第二鉄バッチ・
プロセスの例においては、適当な触媒、特に好ましい水
酸化第二鉄生成物を酸化剤の添加時に水性廃液流と混合
するのが好ましい。
迅速な沈澱を促進する以外に、第一鉄イオンの迅速な酸
化は他の手段における吸蔵を促進する。水溶液中、第一
鉄イオンは重金属イオンおよびヒドロキシル・イオンと
可溶性錯体を形成する。この錯体の第一鉄イオンが第二
鉄イオンに迅速に酸化する場合には、これらの錯体は沈
澱中沈澱物内に吸蔵される元来錯化された（complexe
d）重金属イオンを包含する物質の溶液を沈澱除去する
傾向がある。
化は他の手段における吸蔵を促進する。水溶液中、第一
鉄イオンは重金属イオンおよびヒドロキシル・イオンと
可溶性錯体を形成する。この錯体の第一鉄イオンが第二
鉄イオンに迅速に酸化する場合には、これらの錯体は沈
澱中沈澱物内に吸蔵される元来錯化された（complexe
d）重金属イオンを包含する物質の溶液を沈澱除去する
傾向がある。
また、操作条件は重金属共沈を妨げる異質反応を最小に
するように制御するのが好ましい。このために、不必要
なイオン濃度は実施できる（例えば、廃液流の希釈によ
り）程度に低く維持する。なぜならば、かかるイオンは
キャリヤ−沈澱物前駆物質および重金属イオンと互いに
作用し、これにより共沈反応を妨害するためである。ま
た、水溶液のpHは高いpHで重金属イオンを可溶化する錯
化剤の作用を最小にするのに十分低いレベルに維持す
る。例えば、アンモニアを包含するある種の窒素質化合
物は二三の重金属イオン、特に銅、ニッケルおよび亜鉛
と約8.0以上のpHレベルで錯化する。この錯化剤が水溶
液に存在する場合および錯化しうる重金属イオンが存在
する場合には、水溶液のpHを約8.0以下、好ましくは約
7.5以下に維持する。従って、図面に示す本発明の１例
においてはアンモニア水を塩基として用いる）、沈澱容
器16における廃溶液のpHはできるだけ速く第一鉄イオン
を酸化するが、しかし多量のアンモニア重金属錯体を形
成しないために約6.5〜7.5の範囲に維持するの好まし
い。このpH操作範囲は比較的に狭いから、溶解アンモニ
アと溶液pHとの関係がこの操作範囲で極めて敏感であま
から、および工業プロセス６で発生する廃酸流のpHが著
しく変動できるから、pH制御を二段階で達成するのが好
ましい。第一段階において、溶液pHを容器14において約
5.5〜6.5の範囲のpHレベルに上げる。第二段階におい
て、溶液pHを沈澱容器16において操作レベル（好ましく
は約6.5〜7.5の範囲）に注意して上げる。
するように制御するのが好ましい。このために、不必要
なイオン濃度は実施できる（例えば、廃液流の希釈によ
り）程度に低く維持する。なぜならば、かかるイオンは
キャリヤ−沈澱物前駆物質および重金属イオンと互いに
作用し、これにより共沈反応を妨害するためである。ま
た、水溶液のpHは高いpHで重金属イオンを可溶化する錯
化剤の作用を最小にするのに十分低いレベルに維持す
る。例えば、アンモニアを包含するある種の窒素質化合
物は二三の重金属イオン、特に銅、ニッケルおよび亜鉛
と約8.0以上のpHレベルで錯化する。この錯化剤が水溶
液に存在する場合および錯化しうる重金属イオンが存在
する場合には、水溶液のpHを約8.0以下、好ましくは約
7.5以下に維持する。従って、図面に示す本発明の１例
においてはアンモニア水を塩基として用いる）、沈澱容
器16における廃溶液のpHはできるだけ速く第一鉄イオン
を酸化するが、しかし多量のアンモニア重金属錯体を形
成しないために約6.5〜7.5の範囲に維持するの好まし
い。このpH操作範囲は比較的に狭いから、溶解アンモニ
アと溶液pHとの関係がこの操作範囲で極めて敏感であま
から、および工業プロセス６で発生する廃酸流のpHが著
しく変動できるから、pH制御を二段階で達成するのが好
ましい。第一段階において、溶液pHを容器14において約
5.5〜6.5の範囲のpHレベルに上げる。第二段階におい
て、溶液pHを沈澱容器16において操作レベル（好ましく
は約6.5〜7.5の範囲）に注意して上げる。
本発明の方法は水溶液から多量の重金属を中性pH近くで
除去する独特の効果を有している。重金属を中性pH近く
で効果的に除去することは工場作業者に対して極めて有
利である。本発明の方法は重金属錯化剤、特に廃液流に
通常見出される窒素質錯化剤の存在によって生ずる問題
を実質的に軽減することができる。従って、アンモニア
水、すなわち、もっとも価格的に有効な塩基を添加使用
することができる。また、中性pH近くで操作できること
は、廃棄前に処理流出物に中和化するための酸の添加を
省くことができる。また、処理流出物を再循環酸として
用いる場合には、この流出物を再酸化するのに必要とす
る新しい酸の消費を著しく軽減することができる。最後
に、中和pHで操作することは高pHレベルで形成する沈澱
物を速やかに沈降する沈澱物を生成する。この事は、作
業者の他の沈澱法で要求されるより小型で、かつ安価な
分離装置で処理流出物を生成する沈澱物粒子から分離す
ることができる。
除去する独特の効果を有している。重金属を中性pH近く
で効果的に除去することは工場作業者に対して極めて有
利である。本発明の方法は重金属錯化剤、特に廃液流に
通常見出される窒素質錯化剤の存在によって生ずる問題
を実質的に軽減することができる。従って、アンモニア
水、すなわち、もっとも価格的に有効な塩基を添加使用
することができる。また、中性pH近くで操作できること
は、廃棄前に処理流出物に中和化するための酸の添加を
省くことができる。また、処理流出物を再循環酸として
用いる場合には、この流出物を再酸化するのに必要とす
る新しい酸の消費を著しく軽減することができる。最後
に、中和pHで操作することは高pHレベルで形成する沈澱
物を速やかに沈降する沈澱物を生成する。この事は、作
業者の他の沈澱法で要求されるより小型で、かつ安価な
分離装置で処理流出物を生成する沈澱物粒子から分離す
ることができる。
水酸化第二鉄をキャリヤ−沈澱物として用いる本発明の
好適例は与えられた量の鉄および汚染物質重金属を沈澱
するのに添加塩基を少なくする必要のある従来の水酸化
物沈澱法より独特の付加利点を有している。従来のアル
カリ沈澱法では、塩基が個々の鉄イオンの沈澱に消費さ
れ、付加塩基が個々の重金属イオンの沈澱に消費され
る。図面に示す本発明の方法では、塩基が個々の第二鉄
イオンの沈澱に消費されるが、しかし少量の付加塩基が
重金属イオンの沈澱に必要とされるだけである。更に、
本発明の好適例においては、プロセスにより必要とされ
る塩基の実質的割合はプロセス自体によって得られる。
あらゆる第一鉄イオンを第二鉄イオンに酸化する場合
に、ヒドロキシ・イオンは次の反応式によって生ずる： 2Fe+2＋1/2O2＋H2O→2Fe+3＋2OH- また、本発明の方法は最初に六価クロム・イオンを三価
イオンに還元することなく廃水溶液からクロム・イオン
を除去する独特の能力を有している。代表的に、本発明
の好適例において、約95％以上の六価クロムを同時に、
および他の重金属による同じ方法によって廃水溶液から
除去することができる。このために、本発明の方法は六
価クロム含有廃液流を分離し（segregat−ing）、別々
に処理する必要性を省くことができ、かつこの処理に必
要とされる酸、塩基および還元剤のコスト節約すること
ができる。
好適例は与えられた量の鉄および汚染物質重金属を沈澱
するのに添加塩基を少なくする必要のある従来の水酸化
物沈澱法より独特の付加利点を有している。従来のアル
カリ沈澱法では、塩基が個々の鉄イオンの沈澱に消費さ
れ、付加塩基が個々の重金属イオンの沈澱に消費され
る。図面に示す本発明の方法では、塩基が個々の第二鉄
イオンの沈澱に消費されるが、しかし少量の付加塩基が
重金属イオンの沈澱に必要とされるだけである。更に、
本発明の好適例においては、プロセスにより必要とされ
る塩基の実質的割合はプロセス自体によって得られる。
あらゆる第一鉄イオンを第二鉄イオンに酸化する場合
に、ヒドロキシ・イオンは次の反応式によって生ずる： 2Fe+2＋1/2O2＋H2O→2Fe+3＋2OH- また、本発明の方法は最初に六価クロム・イオンを三価
イオンに還元することなく廃水溶液からクロム・イオン
を除去する独特の能力を有している。代表的に、本発明
の好適例において、約95％以上の六価クロムを同時に、
および他の重金属による同じ方法によって廃水溶液から
除去することができる。このために、本発明の方法は六
価クロム含有廃液流を分離し（segregat−ing）、別々
に処理する必要性を省くことができ、かつこの処理に必
要とされる酸、塩基および還元剤のコスト節約すること
ができる。
最後に、本発明の方法は沈澱物スラッジの生成が僅かで
あるために、従来の沈澱法より優れている。少ないスラ
ッジ生成は、数種の金属を別々に沈澱する場合よりも、
数種の金属と共沈する場合にスラッジの量が少ないこと
から、部分的に抑制する。このスラッジ生成における相
違は、本発明の方法および従来の沈澱法を有意量の重金
属錯化剤を含有する水溶液の処理において比較すること
によって一層大きくなる。上述するように、かかる水溶
液の従来の処理では多量の水酸価カルシウムを使用する
必要があり、普通より多量のスラッジを形成する。
あるために、従来の沈澱法より優れている。少ないスラ
ッジ生成は、数種の金属を別々に沈澱する場合よりも、
数種の金属と共沈する場合にスラッジの量が少ないこと
から、部分的に抑制する。このスラッジ生成における相
違は、本発明の方法および従来の沈澱法を有意量の重金
属錯化剤を含有する水溶液の処理において比較すること
によって一層大きくなる。上述するように、かかる水溶
液の従来の処理では多量の水酸価カルシウムを使用する
必要があり、普通より多量のスラッジを形成する。
更に、本発明を、実施する特定の手段について説明し、
かつ後述する請求の範囲を制限するものではない上述す
る特定の例を考慮して説明する。
かつ後述する請求の範囲を制限するものではない上述す
る特定の例を考慮して説明する。
実施例 １ ２種の廃水溶液試料を工業的規模の電気めっきプロセス
から得た。第１試料を約0.6重量％の全溶解固形分を含
有する40,878／日の廃水流から採取した。第２試料を
約15重量％の全溶解固形分を含有する5,299／日の廃
酸流から採取した。
から得た。第１試料を約0.6重量％の全溶解固形分を含
有する40,878／日の廃水流から採取した。第２試料を
約15重量％の全溶解固形分を含有する5,299／日の廃
酸流から採取した。
23mlの廃酸試料を177mlの廃水試料と機械的に撹拌する
ビーカー内で混合して200mlの混合廃溶液試料を作っ
た。しかる後、ただちに4.5mlの28重量％アンモニア水
溶液をビーカーにすばやく添加した。この場合、約４重
量％の水酸化第二鉄−重金属沈澱物を含有する水溶液25
mlをビーカーに添加した。
ビーカー内で混合して200mlの混合廃溶液試料を作っ
た。しかる後、ただちに4.5mlの28重量％アンモニア水
溶液をビーカーにすばやく添加した。この場合、約４重
量％の水酸化第二鉄−重金属沈澱物を含有する水溶液25
mlをビーカーに添加した。
しかる後、ただちに空気を焼結ガラス管を通してビーカ
ーの底部に供給し、気泡を溶液中に上昇させた。沈澱物
が溶液中に観察され、溶液pHが低下するのを観察した。
アンモニア水を溶液に次の30分間にわたり周期的に添加
して溶液pHを約7.0〜約7.5の範囲に維持した。
ーの底部に供給し、気泡を溶液中に上昇させた。沈澱物
が溶液中に観察され、溶液pHが低下するのを観察した。
アンモニア水を溶液に次の30分間にわたり周期的に添加
して溶液pHを約7.0〜約7.5の範囲に維持した。
約30分間後、溶液pHは安定化するのを観察した。空気の
流れを停止したが、溶液は更に30分間にわたり撹拌し
た。
流れを停止したが、溶液は更に30分間にわたり撹拌し
た。
しかる後、ピペットを用いて溶液−沈澱物混合物の試料
を採取した。この試料を＃41（あらい）濾紙に通して濾
過して沈澱物粒子を除去した。生成した濾液は透明で、
無色であった。
を採取した。この試料を＃41（あらい）濾紙に通して濾
過して沈澱物粒子を除去した。生成した濾液は透明で、
無色であった。
濾液を重金属含有量について分析し、最初の混合廃溶液
試料の重金属含有量と比較した。この結果を表１に示
す。
試料の重金属含有量と比較した。この結果を表１に示
す。
実施例 ２ 工業的規模の電気めっきプロセスからの硫酸廃液50mlを
蒸留水で200mlに希釈した。廃溶液を28重量％のアンモ
ニア水溶液17.5mlの添加により中和にし、これにより溶
液pHを7.7にした。
蒸留水で200mlに希釈した。廃溶液を28重量％のアンモ
ニア水溶液17.5mlの添加により中和にし、これにより溶
液pHを7.7にした。
スラリーを水酸化第二鉄水性スラリー22mlを含有する機
械的に撹拌するビーカーに加えた。空気を焼結ガラス管
を通してビーカーの底部に供給し、気泡を溶液中に上昇
させた。アンモニア水を溶液に周期的に添加して溶液pH
を7.0〜7.5の範囲に維持した。
械的に撹拌するビーカーに加えた。空気を焼結ガラス管
を通してビーカーの底部に供給し、気泡を溶液中に上昇
させた。アンモニア水を溶液に周期的に添加して溶液pH
を7.0〜7.5の範囲に維持した。
中和後約30分して、溶液のpHは約7.35で安定化し、沈澱
物が溶液中に観察された。空気分散を中したが、機械的
撹拌は継続した。溶液−沈澱物混合物の試料をピペット
で採取し、あらい濾紙を通して濾過した。中和後約25分
して、第２試料を同様にして採取、濾過した。両試料か
らの濾液は透明で無色であった。
物が溶液中に観察された。空気分散を中したが、機械的
撹拌は継続した。溶液−沈澱物混合物の試料をピペット
で採取し、あらい濾紙を通して濾過した。中和後約25分
して、第２試料を同様にして採取、濾過した。両試料か
らの濾液は透明で無色であった。
両試料からの濾液を重金属含有量量について分析し、こ
の結果を最初の廃酸試料の重金属含有量と比較した。こ
の比較結果を表２に示す。
の結果を最初の廃酸試料の重金属含有量と比較した。こ
の比較結果を表２に示す。
実施例 ３ 200ml量の重金属含有酸溶液を調製した。この溶液を機
械的に撹拌するビーカーに入れ、約7.0〜7.5の範囲のpH
に中和した。しかる後、ただちに0.142gの酸化第二鉄を
溶液に添加し、空気を溶液に供給し溶液中に泡立てた。
付加塩基を周期的に添加して溶液pHを7.0〜7.5の範囲に
維持した。中和後約７分して、溶液pHは安定化し、沈澱
物粒子が溶液中に観察された。溶液−沈澱物混合物の試
料を採取し、あらい濾紙で濾過した。透明で、無色の濾
液を重金属含有量について分析した。
械的に撹拌するビーカーに入れ、約7.0〜7.5の範囲のpH
に中和した。しかる後、ただちに0.142gの酸化第二鉄を
溶液に添加し、空気を溶液に供給し溶液中に泡立てた。
付加塩基を周期的に添加して溶液pHを7.0〜7.5の範囲に
維持した。中和後約７分して、溶液pHは安定化し、沈澱
物粒子が溶液中に観察された。溶液−沈澱物混合物の試
料を採取し、あらい濾紙で濾過した。透明で、無色の濾
液を重金属含有量について分析した。
溶液−沈澱物混合物を塩基または空気を加えないで更に
15分間にわたり撹拌した（中和後全体で22分間）。第２
試料を採取し、あらい濾紙を通して濾過した。透明で、
無色の濾液を重金属含有量について分析した。
15分間にわたり撹拌した（中和後全体で22分間）。第２
試料を採取し、あらい濾紙を通して濾過した。透明で、
無色の濾液を重金属含有量について分析した。
溶液−沈澱物混合物を更に7.5時間にわたり撹拌した
（中和後全体で18時間）。第３試料を採取し、濾過し
た、透明、無色の濾液を重金属含有量について分析し
た。
（中和後全体で18時間）。第３試料を採取し、濾過し
た、透明、無色の濾液を重金属含有量について分析し
た。
濾液の重金属分析の結果を最初の酸溶液の重金属含有量
と比較した。この比較結果を表３に示す。
と比較した。この比較結果を表３に示す。
実施例 ４ 工業的規模の亜鉛めっきプロセスからの廃酸溶液の試料
を機械的に撹拌するビーカーに入れ、アンモニア水で中
和し、約7.0/8.2の溶液pH範囲を維持しながら空気を泡
立てて酸化した。溶液pHが安定化した時、次に記載する
場合を除いてアンモニア水および空気の添加を中止し
た。
を機械的に撹拌するビーカーに入れ、アンモニア水で中
和し、約7.0/8.2の溶液pH範囲を維持しながら空気を泡
立てて酸化した。溶液pHが安定化した時、次に記載する
場合を除いてアンモニア水および空気の添加を中止し
た。
溶液−沈澱物試料を中和後７分してピペットで採取し
た。この試料を濾過し、重金属について分析した。ま
た、第２試料を採取し（中和後60分して）、濾過し、重
金属について分析した。更に、付加アンモニア水を溶液
に添加し、第３試料を採取した（中和後73分して）。ま
た、この試料を濾過し、重金属について分析した。
た。この試料を濾過し、重金属について分析した。ま
た、第２試料を採取し（中和後60分して）、濾過し、重
金属について分析した。更に、付加アンモニア水を溶液
に添加し、第３試料を採取した（中和後73分して）。ま
た、この試料を濾過し、重金属について分析した。
２つの追加試料を同様にして採取し、濾過し、重金属に
ついて分析した。すべての分析結果を表４に示す。
ついて分析した。すべての分析結果を表４に示す。
実施例 ５ 工業的規模の電気めっきプロセスからの50ml廃酸試料を
機械的に撹拌するビーカーに加え、蒸留水で200mlに希
釈した。この希釈溶液を28重量％のアンモニア水溶液18
mlを添加し、これにより溶液pHを7.0にした。付加10重
量％鉄を水酸化第二鉄粒子の形態で溶液に添加した。し
かる後、ただちに空気を溶液に通して泡立てた。アンモ
ニア水を周期的に添加して溶液pHを7.0〜7.5の範囲に維
持した。
機械的に撹拌するビーカーに加え、蒸留水で200mlに希
釈した。この希釈溶液を28重量％のアンモニア水溶液18
mlを添加し、これにより溶液pHを7.0にした。付加10重
量％鉄を水酸化第二鉄粒子の形態で溶液に添加した。し
かる後、ただちに空気を溶液に通して泡立てた。アンモ
ニア水を周期的に添加して溶液pHを7.0〜7.5の範囲に維
持した。
約８分間後、溶液pHは安定化した。試料をピペットで採
取し、濾過し、重金属について分析した。
取し、濾過し、重金属について分析した。
空気分散を停止したが、溶液撹拌は継続した。溶液のpH
を約9.0に上げた。第２試料をただちに採取し、濾過
し、重金属について分析した。
を約9.0に上げた。第２試料をただちに採取し、濾過
し、重金属について分析した。
溶液を更に60分間にわた撹拌し、この間アンモニア水を
周期的に添加してpHを約9.0に維持した。第３試料を採
取し、濾過し、重金属について分析した。
周期的に添加してpHを約9.0に維持した。第３試料を採
取し、濾過し、重金属について分析した。
これらの分析結果を表５に示す。
工業的適応性 本発明の方法は広範囲にわたる種々の工業プロセスから
多量の重金属を除去するのに適当である。特に、方法は
金属表面処理工業において使用されている水性廃液プロ
セスから重金属の除去するのに適当である。代表的に
は、かかる水性廃液は重金属で著しく汚染されており、
除去し難い銅、ニッケル、亜鉛よびクロムの如き金属を
含んでいる。本発明の方法によって、代表的には95重量
％以上の上記重金属汚染物質の大部分を中和近くの条件
下で上記水性廃液から除去することができる。
多量の重金属を除去するのに適当である。特に、方法は
金属表面処理工業において使用されている水性廃液プロ
セスから重金属の除去するのに適当である。代表的に
は、かかる水性廃液は重金属で著しく汚染されており、
除去し難い銅、ニッケル、亜鉛よびクロムの如き金属を
含んでいる。本発明の方法によって、代表的には95重量
％以上の上記重金属汚染物質の大部分を中和近くの条件
下で上記水性廃液から除去することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−10176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−70644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−71692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−2251（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−40191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−36370（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−1711（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−34036（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭56−6356（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭53−18828（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−31955（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (23)
- 【請求項１】第一鉄イオンおよび少なくとも一種の重金
属イオン含有する水溶液から重金属イオンを除去する方
法において、 （ａ）溶液中の第一鉄イオンを反応圏における制御され
たpHで第二鉄イオンに速やかに酸化して大部分の前記重
金属イオンおよび前記第二鉄イオンを含有する無定形共
沈殿物を共沈により速かに生成させ；および （ｂ）前記無定形共沈殿物を前記溶液から分離して重金
属イオンの濃度が減少した流出物溶液を生成することを
特徴とする水溶液から重金属イオンを除去する方法。 - 【請求項２】pHを6.5〜8.0の範囲の値に制御する請求の
範囲１記載の方法。 - 【請求項３】酸化は、空気を工程（ａ）における前記溶
液に注入することにより達成する請求の範囲１または２
記載の方法。 - 【請求項４】工程（ｂ）からの分離された無定形共沈殿
物を工程（ａ）における前記反応圏に再循環しないよう
にする請求の範囲１〜３のいずれか一つの項記載の方
法。 - 【請求項５】前記溶液中の重金属の95重量％以上を前記
無定形共沈殿物に除去する請求の範囲１〜４のいずれか
一つの項記載の方法。 - 【請求項６】工程（ａ）における酸化時間を30分以下に
する請求の範囲１〜５のいずれか一つの項記載の方法。 - 【請求項７】無定形共沈殿物の95％を15分以内の酸化時
間で形成する請求の範囲１〜６のいずれか一つの項記載
の方法。 - 【請求項８】方法を連続的に行う請求の範囲１〜７のい
ずれか一つの項記載の方法。 - 【請求項９】工程（ａ）における溶液を機械的撹拌機を
含む手段により撹拌状態に維持する請求の範囲１〜８の
いずれか一つの項記載の方法。 - 【請求項１０】溶液が少なくとも一種の重金属としてク
ロムを含有し、クロムの95重量％以上が前記無定形共沈
殿物中に除去される請求の範囲１〜９のいずれか一つの
項記載の方法。 - 【請求項１１】溶液が少なくとも一種の重金属としてニ
ッケルを含有し、ニッケルの95重量％以上が前記無定形
共沈殿物に除去される請求の範囲１〜10のいずれか一つ
の項記載の方法。 - 【請求項１２】溶液が少なくとも一種の重金属として亜
鉛を含有し、亜鉛の95重量％以上が前記無定形共沈殿物
中に除去される請求の範囲１〜11のいずれか一つの項記
載の方法。 - 【請求項１３】溶液が少なくとも一種の重金属としてカ
ドミウムを含有し、カドミウムの95重量％以上が前記無
定形共沈殿物中に除去される請求の範囲１〜12のいずれ
か一つの項記載の方法。 - 【請求項１４】溶液が少なくとも一種の重金属として鉛
を含有し、鉛の95重量％以上が前記無定形共沈殿物中に
除去される請求の範囲１〜13のいずれか一つの項記載の
方法。 - 【請求項１５】溶液が少なくとも一種の重金属として銅
を含有し、銅の95重量％以上が前記無定形共沈殿物中に
除去される請求の範囲１〜14のいずれか一つの項記載の
方法。 - 【請求項１６】溶液が少なくとも一種の重金属として錫
を含有し、錫の95重量％以上が前記無定形共沈殿物中に
除去される請求の範囲１〜15のいずれか一つの項記載の
方法。 - 【請求項１７】溶液が少なくとも一種の重金属として銀
を含有し、銀の95重量％以上が前記無定形共沈殿物中に
除去される請求の範囲１〜16のいずれか一つの項記載の
方法。 - 【請求項１８】溶液が少なくとも一種の重金属として金
を含有し、金の95重量％以上が前記無定形共沈殿物中に
除去される請求の範囲１〜17のいずれか一つの項記載の
方法。 - 【請求項１９】溶液が少なくとも一種の重金属として砒
素を含有し、砒素の95重量％以上が前記無定形共沈殿物
中に除去される請求の範囲１〜18のいずれか一つの項記
載の方法。 - 【請求項２０】少なくとも一種の重金属を前記反応圏に
おいて生成した前記無定形共沈殿物に前記重金属の熱力
学的平衡レベル以下で除去する請求の範囲１〜19のいず
れか一つの項記載の方法。 - 【請求項２１】複数の重金属を前記反応圏において生成
した前記無定形共沈殿物に前記重金属の熱力学的平衡レ
ベル以下で除去する請求の範囲１〜20のいずれか一つの
項記載の方法。 - 【請求項２２】前記無定形共沈殿物の大部分が水酸化第
二鉄からなる請求の範囲１〜21のいずれか一つの項記載
の方法。 - 【請求項２３】水溶液中の実質的にすべての第一鉄イオ
ンを工程（ａ）において速やかに酸化する請求の範囲１
〜22のいずれか一つの項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US47721283A | 1983-03-21 | 1983-03-21 | |
| US477212 | 1983-03-21 | ||
| PCT/US1984/000430 WO1984003692A1 (en) | 1983-03-21 | 1984-03-19 | Method for removing heavy metals from aqueous solutions by coprecipitation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60500901A JPS60500901A (ja) | 1985-06-20 |
| JPH0677742B2 true JPH0677742B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=23894991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59501424A Expired - Lifetime JPH0677742B2 (ja) | 1983-03-21 | 1984-03-19 | 水溶液から重金属を除去する方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5013453A (ja) |
| EP (1) | EP0151120B2 (ja) |
| JP (1) | JPH0677742B2 (ja) |
| AT (1) | ATE63893T1 (ja) |
| CA (1) | CA1248247A (ja) |
| DE (1) | DE3484652D1 (ja) |
| WO (1) | WO1984003692A1 (ja) |
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