JPH09308877A

JPH09308877A - 脱リン材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09308877A
Application number: JP15026196A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hayata; 雅敏早田; Yuji Tsukamoto; 裕二塚本; Toshihiro Kojima; 利広小島; Tomohiko Sakamoto; 知彦坂本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】脱リン材としての容積効率を飛躍的に高め
る。その廃棄物量、処分費用を大幅に低減する。【解決手段】脱リン材は、リンを含む汚水中に例えば
充填床として投入される。脱リン材の内部には連続空隙
を有するため、その表面だけでなくその内部にもアパタ
イトが析出し、リンの吸着効果が極めて高い。この内部
に連続空隙を有する脱リン材を膜状構造とすると、アパ
タイト析出効果を高められるとともに、脱リン材として
の取扱性に優れたものとできる。その製造は、格子状構
造または網目状構造を持つ樹脂、ゴム、ガラス、金属、
植物繊維、または、紙を核物体として用い、珪酸質原料
と石灰質原料とを主原料としたスラリーを、この核物体
の骨格組織に付着させる。これを高温高圧養生する。例
えばオートクレーブ中にて１８０℃，１０ＫＰａで養生
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リン酸やリン酸
塩（以下、「リン」と略す）を湖、沼、貯水池、河川
水、生活排水、家畜屎尿排水、下水から除去するための
脱リン材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、貯水池における富栄養化現象防
止策は、流入河川対策と貯水池内対策に大別される。貯
水池内対策には、曝気循環、噴水、選択放流などがある
が、これらは積極的に栄養塩類を除去する方策ではな
い。流入河川対策には流路転換と流入水処理があり、流
路転換もまた栄養塩類を積極的に除去するものではな
い。これらの中で、流入水処理は栄養塩類を積極的に除
去することを目的とした方法であり、礫間接触や凝集沈
降分離およびリン吸着材により、水中のリンを除去す
る。

【０００３】特にリン吸着材による脱リン処理は、凝集
沈降分離のようなスラッジの回収処理が不必要であり、
有効な手段であると考えられる。このリン吸着材（脱リ
ン材）としては、従来、特開昭６２−１８３８９８号公
報に記載されているものが知られている。このものは、
トバモライト系水和物を主要鉱物とした独立気泡を有す
る多孔質処理材である。これは、アルミニウム粉末など
の気泡剤を使用して空隙を造るものであり、その製法
上、空隙である気泡は独立気泡となっている。

【０００４】上記脱リン材を用いて脱リン効果を調べた
結果、リンは、気泡内部に成長したトバモライト水和物
を析出サイトとして、アパタイト（リン灰石）の形で固
定されていることが分かった。また、このアパタイトの
析出は、リン溶液が直接に接する硬化体の表面近傍での
み旺盛であり、硬化体の内部の気泡ではアパタイトの析
出は認められなかった。これは気泡が、硬化体の製法上
独立な気泡にならざるを得ないことに起因するものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の脱
リン材では独立気泡を有しているために、脱リン効果が
不十分であり、特にその内部ではアパタイトの吸着を行
うことができなかった。よって、脱リン材としては、大
型でかさばりその容積効率が低いという課題を有してい
た。

【０００６】

【発明の目的】そこで、この発明の目的は、脱リン材と
しての容積効率を飛躍的に高めることである。また、廃
棄物量、処分費用を大幅に低減することを、その目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、珪酸カルシウム水和物を主たる構成物とする脱りん
材であって、その内部に連続空隙が形成された脱リン材
である。ここに、連続空隙とは、独立気泡に対するもの
であって、アパタイトの析出サイトである珪酸カルシウ
ム水和物表面へ、リン含有水を直接導き、脱リン材の単
位体積当たりの有効析出サイト表面積を増大させるもの
である。

【０００８】請求項２に記載の発明は、上記脱リン材
は、所定厚さの膜状に形成した請求項１に記載の脱りん
材である。例えばこの膜状に形成した脱リン材は、その
厚さが０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。

【０００９】請求項３に記載の発明は、上記珪酸カルシ
ウム水和物は、トバモライト、ゾノトライト、ヒレブラ
ンダイト、ワラストナイトの微小な板状晶、柱状晶およ
び針状晶の中の１種類または２種類以上の組み合わせで
ある請求項１または請求項２に記載の脱リン材である。

【００１０】請求項４に記載の発明は、内部に連続空隙
を有する脱リン材の製造方法であって、格子状構造また
は網目状構造を持つ物体を核物体として、珪酸質原料と
石灰質原料とを主原料としたスラリーを、この核物体の
骨格組織に付着させた後、高温高圧養生する脱リン材の
製造方法である。珪酸質原料および石灰質原料として
は、珪酸白土、高炉スラグ、フライアッシュ、セメン
ト、石膏、生石灰等が好適である。

【００１１】請求項５に記載の発明は、上記核物体とし
て、樹脂、ゴム、ガラス、金属、植物繊維、または、紙
を用いた請求項４に記載の脱リン材の製造方法である。
例えば樹脂、ゴムとしては、製造過程において劣化、変
質しないものであれば、使用可能である。例えば、耐熱
性の高いフッ素樹脂やシリコーンゴム等が使用可能であ
る。

【００１２】

【作用】請求項１、３に記載の発明では、脱リン材は、
リンを含む汚水中に投入されて用いられる。この脱リン
材は、その内部に連続空隙を有しているため、アパタイ
トの析出サイトである珪酸カルシウム水和物とリン含有
水との接触面積が増大し、リンの吸着効率が極めて高く
なっている。

【００１３】請求項２、３に記載の発明では、内部に連
続空隙を有する脱リン材を膜状構造とすることにより、
アパタイト析出効果を高めることができるとともに、脱
リン材としての取り扱い性に優れたものとすることがで
きる。なお、脱リン材は充填床としても使用される。

【００１４】請求項４、５に記載の発明に係る脱リン材
の製造方法では、格子状構造または網目状構造を持つ樹
脂、ゴム、ガラス、金属、植物繊維、または、紙を核物
体として用いる。そして、珪酸質原料と石灰質原料とを
主原料としたスラリーを、この核物体の骨格組織に付着
させる。さらに、これを高温高圧養生する。例えばオー
トクレーブ中にて１８０℃，１０ＫＰａで養生する。こ
の結果、内部に連続空隙を有する珪酸カルシウム水和物
の脱リン材が製造されることとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図面を参照して
詳細に説明する。この発明に係る脱リン材の製造方法の
一実施例を図面を参照して説明する。図１に示すよう
に、金属フレーム（１００ｍｍ×１００ｍｍ）に格子
状に組んだ核物体（１）をはめ込んだものを用意した。
核物体には銅板（樹脂板，ゴム板，紙でもよい）を用
いてその格子間隔を５ｍｍとした。また、金属フレーム
の高さは２５ｍｍとした。図２には網目状の核物体
（２）を示している。この核物体は金属フレームに樹
脂繊維または金属繊維を網目状に張設したものであ
る。例えば口径５ｍｍ□のふるい状に構成しているもの
である。図３には矩形の金属フレームに板状の核物体
（樹脂板，ガラス板，金属板，ゴム板など）（３）を
はめ込んだものを２個用意し、これらを互い違いの方向
にして重ね合わせることにより、格子状に構成したもの
である。例えば厚みが１ｍｍのガラス板を６ｍｍ間隔で
フレームに組み込んだものである。また、フレームの高
さは２５ｍｍ程度としている。また、これらの他にもア
ルミニウム製のハニカムコア（コアサイズ６ｍｍ）を核
物体（４）とし、そのフレームの高さを２５ｍｍとした
ものを使用することもできる。なお、これらの核物体
（１）〜（４）については図４に示す構成の装置のカラ
ムに組み込んで以下に示すような実験を行う。

【００１６】次に、脱リン材の原料である珪酸質原料
と、石灰質原料として、フライアッシュ、普通ポルトラ
ンドセメント、生石灰、水を用意した。これら原料を表
１に示す調合でスラリーを調整した。そして、上記４種
類のフレーム状の核物体を上記スラリーに浸漬した後、
引き上げ、核物体にスラリーを付着させた。さらに、こ
のスラリーが付着した核物体をオートクレーブ中にて１
８０℃、１０ＫＰａの条件で８時間養生した。養生後、
これらの核物体の一部を切り取り、これを電子顕微鏡で
観察した結果、脱リン材表面には、珪酸カルシウム水和
物（トバモライト）がカードハウス状に析出しているこ
とが確認された。

【００１７】

【表１】スラリ−の調合割合（重量部）

【００１８】そして、図４に示す装置により、この脱リ
ン材の性能を調べた。脱リン材は、上記核物体（１）〜
（４）の形状毎に８枚ずつ積層し、内径１００×１００
×２００ｍｍのアクリル製カラム４１に内装した。比較
例として、多孔質処理材５〜１０ｍｍの粒径に揃えたも
のを上記カラムに充填してその脱リン性能を他と比較し
た。装置には、人工リン溶液（ＫＨ₂ＰＯ ₄，１０ｍｇ・
Ｐ／ｌ）を流した。ろ過速度は、空間速度換算で１５ｍ
／ｄａｙとした。溶液中のリン濃度を測定した結果を図
５に示す。なお、４２はポンプである。

【００１９】この図５に示すように、繊維状の核物体を
用いた例（２）では、他と比較して脱リン性能が劣る結
果となった。これは、カラムに８枚しか内装しなかった
ため、表面積が不足したものと考えられる。カラムはさ
らに装填する余裕があるため、この枚数を増加させるこ
とにより、脱リン性能は増すものと考えられる。他の核
物体を用いたものでは、比較例の多孔質処理材に対して
より優れた脱リン性能を確認することができた。

【００２０】

【発明の効果】この発明に係る脱リン材よれば、脱リン
効果を高めることができる。特にその容積効率を高める
ことができる。また、この発明の脱リン材の製造方法に
よれば、内部に連続空隙を有する脱リン材を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る脱リン材（核物体）
を示す斜視図である。

【図２】この発明の一実施例に係る脱リン材（核物体）
の他の形態を示す斜視図である。

【図３】この発明の一実施例に係る脱リン材（核物体）
のさらに他の形態を示す斜視図である。

【図４】この発明の一実施例に係る脱リン実験装置を示
す模式図である。

【図５】この発明の一実施例に係るリン濃度の測定結果
を示すグラフである。

【符号の説明】

（１）〜（４）脱リン材。

フロントページの続き (72)発明者小島利広福岡県北九州市八幡西区洞南町１番１号三菱マテリアル株式会社セメント開発センタ−内 (72)発明者坂本知彦福岡県北九州市八幡西区洞南町１番１号三菱マテリアル株式会社セメント開発センタ−内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】珪酸カルシウム水和物を主たる構成物と
する脱りん材であって、その内部に連続空隙が形成され
たことを特徴とする脱リン材。
【請求項２】上記脱リン材は、所定厚さの膜状に形成
した請求項１に記載の脱りん材。
【請求項３】上記珪酸カルシウム水和物は、トバモラ
イト、ゾノトライト、ヒレブランダイト、ワラストナイ
トの微小な板状晶、柱状晶および針状晶の中の１種類ま
たは２種類以上の組み合わせである請求項１または請求
項２に記載の脱リン材。
【請求項４】内部に連続空隙を有する脱リン材の製造
方法であって、格子状構造または網目状構造を持つ物体を核物体とし
て、珪酸質原料と石灰質原料とを主原料としたスラリー
を、この核物体の骨格組織に付着させた後、高温高圧養
生することを特徴とする脱リン材の製造方法。
【請求項５】上記核物体として、樹脂、ゴム、ガラ
ス、金属、植物繊維、または、紙を用いた請求項４に記
載の脱リン材の製造方法。