JPH09299964A - Se含有液からのSe除去方法 - Google Patents
Se含有液からのSe除去方法Info
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Abstract
提供する。 【解決手段】Se含有液に硫酸第一鉄水溶液を投入する
還元工程、第1反応槽で液のpHを7以上13以下に保
持する第1の保持工程、第2反応槽で液のpHが5以上
11以下であり、かつ第1の保持工程におけるSe含有
液よりpHが2以上小さい状態に保持する第2の保持工
程、および、還元されたSeを液から除去する除去工
程、を含む。
Description
に含まれるSeの除去方法に関し、特に従来法では除去
が困難な6価Seを除去するのに優れた方法に関する。
製造する工場における排ガスの流れと、排煙脱硫装置に
おける吸収液の流れを示す。
は、蓄熱型排熱回収設備により排ガス温度が下げられ、
次いで排煙脱硫装置の吸収塔でNaOH等のアルカリ液
により有害なSO2 成分が除去される。このとき同時に
排ガス中のSeも吸収液に捕捉される。
亜硫酸塩等を濃縮していくが、その一部がパージされる
ので、安定操業条件下では吸収液中の無機塩の濃度はほ
ぼ一定値になる。Seを吸収した吸収液は図6のSe回
収設備に送られ、例えば特公昭52−23970記載の
方法で大部分のSeを沈殿除去して、ガラス原料として
再利用する。
排水中のSeの除去法は多く知られている。特開昭55
−99378、特公昭59−39517ではイオン交換
樹脂を用いてSeを除去する。しかし、陰イオン交換樹
脂にSeO4 2-を吸着させる場合は、共存するSO4 2-
等との選択性の差が少ないため、濃厚塩水溶液ではきわ
めて非効率になる。
酸化第二鉄に吸着・共沈させる方法は、SeO3 2- をあ
る程度まで除去できるが、SeO4 2- はほとんど除去で
きない(例えばMerril et al.,Field evaluation of ar
senic and selenium removalby iron coprecipitation;
Environmental Progress 6(2),May,1987参照)。
(4価Se)を含有する排水にFe2+を添加し、次いで
pH3〜5でCu2+を添加することにより、SeO3 2-
によるFe2+の酸化および加水分解を促進し、さらに、
pH5〜6において還元され生成したSeをFe3+の水
酸化物とともに回収する。
添加し難溶塩を生成した後にFe2+を添加して、残存す
るSeO3 2- を難溶性第二鉄塩として共沈させる。
(4価Se)、SeO4 2- (6価Se)、Cu2+および
懸濁物質を含有する排水からSeを除去するにあたり、
まず1次処理として中和剤を加え懸濁物質を除去したの
ち、2次処理として酸とFe2+の塩を添加してpH8.
5〜10でSeと水酸化鉄との混合物を共沈させる。
8.5より低いと添加したFe2+が処理水中に残留し、
一方pHが10より高いと酸化が過度に進行してSeの
回収が困難となる、とあり、実施例によれば1次処理の
pHは8.9〜9、また2次処理のpHは8.9〜9.
9としている。液温の記載はないのでほぼ常温で処理さ
れていると思われる。またこの結果生じる水酸化鉄は、
酸で溶解して前記2次処理に再利用できる。
ンを含み、これが少量であれば特公昭48−30558
のようにSeイオンの除去に有効に作用するが、逆にこ
れが50mg/リットル以上の濃度であればSeイオン
の還元を妨害する。このため、特開平5−78105で
は事前に難溶性Ba塩、特開平6−79286では水酸
化物を生成させて、過剰なCuを除去している。
などの色板ガラスを製造するガラス熔解槽からは、重油
燃焼排ガスが排出されて脱硫設備に送られる。この排ガ
ス中には、重油およびガラス原料から来る二酸化硫黄
と、原料から来るSe酸化物が含まれる。脱硫設備には
湿式と乾式のいずれもが用いられているが、湿式脱硫吸
収塔の吸収液には、二酸化硫黄を吸収するため添加され
たNaイオンに起因して各種形態の無機塩が生じてい
る。また、吸収液のpHは、SO2 を吸収する目的から
は高い方がよいが、CO2 を吸収しないためには低い方
がよく、通常は両方のかねあいで決められる。
塔における吸収液の概略成分の例を示す。ここで亜硫酸
ナトリウム(Na2 SO3 )1%が完全酸化して芒硝
(Na2 SO4 )に転じると、Na2 SO3 +1/2・
O2 →Na2 SO4 の反応によって1.13%のNa2
SO4 が生じる。同様に亜硫酸水素ナトリウム(NaH
SO3 )1%からは2・NaHSO3 +1/2・O2 →
Na2 SO4 +SO2 +H2Oの反応によって0.68
%、チオ硫酸ナトリウム(Na2 S2 O3 )1%から
はNa2 S2 O3 +3/2・O2 →Na2 SO4 +SO
2 の反応によって0.90%のNa2 SO4 が生じる計
算になる。
は、このようにNa2 SO4 に換算して、通常、20%
程度の全ナトリウム硫酸塩が排水中に存在する。なお、
この濃度は燃料油種・排ガス量・吸収塔の液ガス比・吸
収液のパージ割合等の運転条件により変動し一定ではな
く、ここに掲げたのは代表例と解釈すべきである。
ような重金属イオンは公知の沈殿処理で容易に除去でき
る。一方、Cuと同様にSeの還元を妨害する硫酸ナト
リウムのような無機塩類は、トータルの濃度を下げるこ
とが難しい。したがって特開平5−78105または特
開平6−79286記載の方法をCu不含の上記のよう
なきわめて濃厚な塩類溶液に適用しても、重金属除去後
も残留する無機塩類がSeの還元を妨害するため、特に
Seの6価イオンは充分には除去できない。
を変えたときの2価の鉄によるSeの除去率を調査した
結果が図2である。硫酸ナトリウムの濃度が高くなる
と、Seの除去率が低下することがわかる。
た高濃度塩類水溶液中のSe、特に6価のSeを充分に
除去することにある。
還元剤を投入する還元工程、液のpHを7以上13以下
に保持する第1の保持工程、液のpHが5以上11以下
であり、かつ第1の保持工程におけるSe含有液よりp
Hが2以上小さい状態に保持する第2の保持工程、およ
び、還元されたSeを液から除去する除去工程、を含む
ことを特徴とするSe含有液からのSe除去方法であ
る。
硫酸塩、亜硫酸塩、塩化物、硝酸塩、亜硝酸塩等を含む
Se含有液を対象とできるが、特に効果的なのは、燃焼
排ガス中の二酸化硫黄をアルカリ水溶液で吸収して得ら
れる吸収液のように、高濃度(5重量%以上)のナトリ
ウム硫酸塩またはナトリウム亜硫酸塩がSeと共存する
排液である。
るものは比較的除去しやすい。一方、6価イオンの形態
をとるものは、化学的に不活性で安定しているため還元
されにくい。特に濃厚な塩類水溶液中にあっては、Se
は6価イオンのままとどまりやすく、固液分離がきわめ
て難しい。
収塔の吸収液には、Na2 SO4 、NaHSO3 、Na
2 SO3 、Na2 S2 O3 等のナトリウム塩がNa2 S
O4換算で20重量%程度含まれており、本発明はこの
ように濃厚な塩類水溶液中から、イオン化したSe、特
に除去が困難な6価のSeを効果的に還元して固液分離
により除去できる。特にSe含有液中のSeイオンが1
mg/リットル以上、6価のSeイオン濃度が0.5m
g/リットル以上の液からSeを除去するのに適する。
ラントに本発明の方法にかかる設備を設置するときのフ
ローを、図1に示す。連続式のものでは反応槽を2つ以
上連結し、内部にそれぞれ攪拌機を設置する。
は好ましくは80℃程度に設定する。液温の調整には投
げ込みヒーターや蒸気加熱等、常用の方法を採用でき
る。硫酸鉄水溶液等の還元剤は専用の貯槽から定量ポン
プで供給する。その供給量は、対象排液の流量に対して
一定の還元剤濃度が実現するように計算して注入する。
ッケルまたはモリブデン酸アンモニウムに水素化ホウ素
ナトリウムを添加したものや、硫酸第一鉄、塩化第一鉄
が例示される。特に、入手が容易な第一鉄の水溶液の採
用が好ましく、さらに、次工程以降でNa2 SO4 を回
収して、ガラスの原料等に再利用することを考慮するな
らば、硫酸第一鉄水溶液の採用が好ましい。
る反応を以下第1反応といい、第2反応槽における反応
を以下第2反応という)において、第1鉄イオンを代表
とする還元剤を液に添加する。次いでpH調整剤、好ま
しくは水酸化ナトリウムを添加して、pHが7〜13の
範囲になるように調節する。pH調整および還元剤投入
の順序は入れ替えてもよい。
元剤として第一鉄イオンを加えた場合には、水酸化鉄と
なって液中に析出し還元反応が行われる。特に添加した
鉄が多いときには全体がスラリー状になるが、その状態
で撹拌を続行して反応を継続させればよい。
(OH)3 ,FeOOH,Fe3 O4 +Se0
れる。すなわち、水酸化第一鉄からわずかに解離してい
るFe2+の還元力によって、Se6+はSe4+に還元さ
れ、中間生成のSe4+はすぐに金属Seに還元される。
このとき、大量に共存するFe(OH)2 も、活性サイ
トを提供しているものと考えられる。
与えるpHの影響について述べる。図3は横軸にpHを
とってSeの除去率を示したグラフである。還元剤とし
てのFeの濃度は2500ppmとした。pHが10.
5となる付近でもっともSe除去率が上がることがわか
る。したがって本発明の第1反応槽でのpHは7〜13
とされ、好ましくは8〜12、最も好ましくは10〜1
1である。pHが7未満では、第一鉄イオンの還元作用
が低下し、排水中の6価Seの還元が難しい。このpH
が高すぎると水酸化第一鉄の溶解度が下がり、有効に働
く第一鉄イオンが減少し処理速度が下がる。
ても除去率がゼロというわけではない。しかし、Se除
去率として99.7%などの高い値が必要な場合には、
第1反応槽でのpHを10〜11に調整することがきわ
めて好ましい。
ず、Se濃度が10mg/リットル以下のSe含有液を
処理する場合は、第1反応槽による反応だけ行い、必要
に応じて凝集剤を添加することによって排液中の重金属
とSeを析出させ、次段の濾過機で汚泥として回収すれ
ば、90%以上のSe除去率が得られる。
水溶液の場合で、しかもSe濃度を処理槽の出口で施行
予定の法令の排出基準値(0.1mg/リットル)以下
にしようとすると、これだけでは不充分である。この方
法では、後述の図2に示すように、当初のSe含液中の
Seイオン濃度が30mg/リットルであったとする
と、反応槽に1時間滞留させることにより、Se濃度を
1mg/リットル程度までは下げうるが、その後の濃度
低下は横這いになる。
から、一般的な排水処理としては低い数字ではないが、
処理設備の出口で上記排出基準を達成しようとすれば、
除去率は99.7%が求められる。pHを一定に保つ方
法では、還元剤の濃度をかなり上げても実用に供しうる
滞留時間内に液中のSe濃度を上記排出基準値まで下げ
ることは困難である。
的高い第1段階に引き続いて、pHが第1段階よりも2
程度以上低い第2段階を設けると、濃厚塩類水溶液中の
残留Seの濃度が顕著に下がることを見いだした。
元剤である硫酸鉄の添加量が鉄の濃度で6000mg/
リットルのとき、最初の10分間はpHを11にしてお
き、10分経過後に硫酸を添加してpHを8に下げる
と、反応の初期にはむしろ最初からpH11または8に
維持した場合よりもSeの除去は悪いが、約40分経過
後に逆転し、最終的に0.1mg/リットル以下に到達
することがわかる。
の場合では後者の方が最終除去率が高くなっているが、
原液を変えて行った別の実験データでは逆にpH11の
方が除去率が高かった。すなわちpHを一定に保つ方
が、Se除去率は安定しにくく、わずかな実験条件の変
化で結果がばらつきやすい。これに対してpHを最初高
く、後で下げることによりSe除去率が安定して向上す
る。
せると、処理液中のSe濃度が著しく低下する理由は明
確ではない。しかし、2価鉄イオンはアルカリ側では還
元電位が低いのでSe6+を還元する力が大きいと考えら
れる。一方、pHを下げた場合は、還元力は小さくなる
が、フリーの鉄の2価イオンの濃度が増すため反応が早
く進みやすいと考えるのが妥当に思われる。
価鉄が増すが、還元力が小さく除去率は多くを望めな
い。本発明のように、Se6+の絶対量が多いときは還元
力を高く保ち、絶対量が減ってきたらフリーの2価鉄を
増して反応を早く進ませるのがよい、と考えられる。
を処理するにあたり、pHを最初は10.5程度に高く
保つことで還元剤の還元ポテンシャルを高め、次いでp
Hを5〜11、好ましくは7〜9、として前段より2以
上下げることによりフリーの2価の鉄イオンを増して、
全体としてのSeの除去率を高めうる。pHの変化は、
2以上、好ましくは、2〜3程度である。
が6000mg/リットルの場合はSe6+を還元する原
動力となるFe2+の状態を作り出すために10分程度を
確保するのが好ましい。引き続き第2反応槽での滞留時
間は50分程度を確保するのが好ましい。鉄の濃度を下
げるにしたがい両槽における滞留時間は延長する方がよ
いが、逆に鉄の濃度を上げることによって時間を短縮す
ることもできる。
る、反応時間は鉄濃度により可変であり、6000mg
/リットルなら第1反応が滞留10分、第2反応は60
分から90分以内に、約20%の硫酸塩を含む排液中の
約30mg/リットルのSe6+を金属Seまで還元で
き、次工程で濾過ないしは沈降により系外に分離でき
る。10000mg/リットルの鉄を加えれば第2反応
は約30分で済むが、汚泥の発生量もその分増すので、
反応槽があまり大きくならない限り、鉄濃度は少なめに
する方が好ましい。充分な鉄の量が加われば、第1反応
は30秒、第2反応は20分から行いうる。
だけではなく、むしろ着色剤としてのSeを目標成分に
含まない品種の方が普通である。ガラス熔解窯内でSe
を含まない品種からSe含有品種に製造品目を切り替え
るときは、切り替えが一段落するまでの数日間は、吸収
塔内の吸収液中のSe濃度が大きく変動する。
やすいとき、または、切り替え完了後であっても製品中
のSeの濃度が高い品種を製造するときには、本発明に
かかわる排水処理で注入すべき鉄の量は、6000mg
/リットル程度の多めを設定するのが適当である。工程
が安定して吸収塔内、したがって排液処理の処理対象原
液中のSe濃度がほぼ一定になったら、汚泥の発生量を
減らすために鉄の濃度を1000〜2000mg/リッ
トルに減じることができる。
℃に維持することが好ましい。この温度は50℃未満で
は反応が実質的に進行しない。この温度は高い方がよ
く、実用上70〜95℃の範囲が望ましく、特に80℃
前後がもっとも好ましい。前述の実験はいずれも液温は
80℃で行った。
が、図4である。図4は、Se56.5ppm(うち6
価のSe38.1ppm)を含有する原液に還元剤とし
て硫酸第一鉄を鉄濃度で6000ppm加え、第1反応
でのpHを11、滞留時間を1分、第2反応でのpHを
8、滞留時間を1時間として保持した結果である。
イオンが、Se6+の還元反応を妨害する物質のひとつで
あることを見いだしている。その実験例を図5に示す。
図5は、Na2 SO4 が含有されない状態で、横軸に、
Na2 SO3 の濃度をとり、液温80℃でpH10.5
〜11で1時間保持した場合の、Se除去率を示す。S
eの初期濃度は50ppm、還元剤としての鉄濃度は2
500ppmと1000ppmの2種類、について実施
した。
て、例えば空気吹き込み・酸化剤の注入等によって、対
象液中のSO3 2- をできるだけSO4 2- に酸化しておく
のが好ましい。この前処理を、表1上段の構成を有する
Se含有液について行うと、表1下段の全ナトリウム硫
酸塩に記載したのとほぼ同じ濃度のNa2 SO4 を含有
したSe含有液になる。なお、この観点で、既出の図2
はNa2 SO3 のない液、図3は実際の排脱吸収液を充
分に空気酸化して液中の還元物質量を、JIS−K02
11記載のヨウ素消費量で100mg/リットル以下に
下げたもので測定している。
明したが、この方法には限定されず、たとえば、回分式
の設備で行うことなどもできる。その他、本発明の効果
を奏する範囲で、種々の公知の方法を付加併用できる。
処理設備で、実際の吸収塔排液を対象に連続式でSeの
除去処理を行った。原液の液量は0.25m3 /時、そ
のうちのNa2 SO4 に換算したナトリウム硫酸塩の濃
度は20.8重量%、JIS−K0211記載のヨウ素
消費量は200ppm、pHは中性域にあった。
に接触させる方式を採用しているうえに、酸化塔で空気
を吹き込むことによる酸化反応熱が付加されて、原液の
液温は反応槽入口で約60℃であった。反応を80℃で
進めるために2つの反応槽に温度指示調節計(電気ヒー
ター)を用いた。また、pH指示調節計を両槽に設置し
た。
00ppmになるように添加した。2つの反応槽の容量
はともに250リットルで、排液の滞留時間はいずれも
1時間、液温はいずれも80℃である。結果を表2に示
す。
方法においては、濃厚塩溶液中からSeを排水基準値以
下まで除去でき、環境の保全に役立つ。特に除去が困難
な6価のSeを効率よく除去できる。
スと排水のフローを示すブロック図。
グラフ。
示すグラフ。
と排水のフローを示すブロック図。
示すグラフ。
Claims (7)
- 【請求項1】Se含有液に還元剤を投入する還元工程、 液のpHを7以上13以下に保持する第1の保持工程、 液のpHが5以上11以下であり、かつ第1の保持工程
におけるSe含有液よりpHが2以上小さい状態に保持
する第2の保持工程、および、 還元されたSeを液から除去する除去工程、を含むこと
を特徴とするSe含有液からのSe除去方法。 - 【請求項2】第1の保持工程および第2の保持工程にお
ける液温が50℃以上95℃以下である請求項1のSe
含有液からのSe除去方法。 - 【請求項3】Se含有液が6価のSeイオンを0.5m
g/リットル以上含有する請求項1または2のSe含有
液からのSe除去方法。 - 【請求項4】還元剤が固体状または水溶液状の硫酸第一
鉄であり、還元剤投入後のSe含有液中の鉄イオン濃度
が1000mg/リットル以上である請求項1、2また
は3のSe含有液からのSe除去方法。 - 【請求項5】第1の保持工程におけるSe含有液の滞留
時間が30秒以上であり、第2の保持工程における液の
滞留時間が20分以上である請求項1、2、3または4
のSe含有液からのSe除去方法。 - 【請求項6】少なくとも第1の保持工程の前に、Se含
有液を空気または酸化剤の添加により酸化処理する請求
項1、2、3、4または5のSe含有液からのSe除去
方法。 - 【請求項7】Se含有液が燃焼廃ガスの排煙脱硫装置に
おける吸収液である請求項1、2、3、4、5または6
のSe含有液からのSe除去方法。
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