JPH10235344A - 脱リン材およびその製造方法 - Google Patents

脱リン材およびその製造方法

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JPH10235344A JP9322354A JP32235497A JPH10235344A JP H10235344 A JPH10235344 A JP H10235344A JP 9322354 A JP9322354 A JP 9322354A JP 32235497 A JP32235497 A JP 32235497A JP H10235344 A JPH10235344 A JP H10235344A
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忠司 松本
Toshihiro Kojima
利広 小島
Tomohiko Sakamoto
知彦 坂本
Kunihiko Nishikawa
邦彦 西川
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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。脱リンにおいて、廃棄物量、処分費用を大幅に低減
できる脱リン材を得る。 【解決手段】 珪酸質原料の粉末と石灰質原料の粉末と
を転動造粒し、直径1〜15mm程度の略球体とする。
この造粒体を湿空中にて養生する。更にオートクレーブ
中にて180℃,10atmで養生する。略球形の珪酸
カルシウム水和物の脱リン材を製造できる。そして、こ
の脱リン材をカルムに収容し、カラムをリン含有水中に
投入する。球形の脱リン材は、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、リンの吸着効率がきわめて高くできる。その
取り扱い性が優れ、カラムへの収容効率も高い。

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】例えば、貯水池における富栄養化現象の
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。しかし、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
る。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。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る。これは、礫間接触、凝集沈
降分離、リン吸着材などにより、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有効な
手段であると考えられる。凝集沈降分離のようなスラッ
ジの回収処理が不必要だからである。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。この脱リン材では、アルミニウ
ム粉末などの気泡剤を使用して空隙を造っている。よっ
て、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、独立の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
不十分であった。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。さらに、この発明は、脱リン材全体において
比較的均一な硬さにすることができることを、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リン
材であって、略球形状に形成された脱リン材である。脱
リン材を略球形状に形成する方法は限定されない。
【0008】請求項2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リン材であって、中空パ
イプ状に形成された脱リン材である。脱リン材を中空パ
イプ状に形成する方法は限定されない。中空パイプ状と
は、断面円形の環状に限らず、各断面が楕円形、三角
形,四角形,五角形などの多角形状、または、任意形の
環状でもよい。
【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、珪酸質原料から
なる粉体および石灰質原料からなる粉体を用いて転動造
粒する工程と、造粒後、これを高温高圧養生することに
より脱リン材を製造する工程とを含む脱リン材の製造方
法である。この珪酸質原料および石灰質原料としては、
珪石、珪藻土、珪酸白土、高炉スラグ、フライアッシ
ュ、セメント、石膏、生石灰などが好適である。
【0011】請求項5に記載の発明は、上記脱リン材を
製造する工程は、造粒した脱リン材を湿空中にて養生す
る工程と、この後、オートクレーブ養生する工程とを備
えた請求項4に記載の脱リン材の製造方法である。オー
トクレーブ養生とは、主にコンクリート2次製品に用い
られる養生方法であり、飽和水蒸気の圧力と熱の作用を
併用する養生方法である。
【0012】請求項6に記載の発明は、珪酸質原料から
なる粉体および石灰質原料からなる粉体とを混合し混合
材料を軟化する工程と、軟化した混合材料を中空パイプ
状に押し出し成形する工程と、押し出し成形後、これを
高温高圧養生することにより脱リン材を製造する工程と
を含む脱リン材の製造方法である。粉体の押し出し成形
には、周知の押し出し成形機が使用することができる。
【0013】請求項7に記載の発明は、上記脱リン材を
製造する工程は、押し出し成形された脱リン材を室温に
て養生する工程と、この後、オートクレーブ養生する工
程とを備えた請求項6に記載の脱リン材の製造方法であ
る。
【0014】
【作用】請求項1〜請求項3に記載の発明に係る脱リン
材では、脱リン材は例えばカラムなどの容器に収容さ
れ、この容器がリンを含む汚水中に投入される。この脱
リン材は略球形または中空パイプ形であり、全表面にア
パタイトの析出サイトである珪酸カルシウム水和物が成
長している。このため、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、リンの吸着効率がきわめて高くなっている。また、
略球形とした場合には、脱リン材としての取り扱い性が
優れている。なお、この脱リン材は充填床としても使用
することができる。
【0015】請求項4〜請求項7に記載の発明に係る脱
リン材の製造方法では、珪酸質原料の粉末と石灰質原料
の粉末とを用いて、転動造粒または押し出し成形加工す
る。転動造粒の場合、例えば直径が1〜15mm程度の
球体とする。また、押し出し成形の場合、例えば外径3
〜20mm,内径1〜15mm,長さ0.3〜2m程度
の中空パイプとする。そして、この造粒体または成形体
を湿空中または室温にて養生する。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℃,
10atmで養生する。この結果、略球形の珪酸カルシ
ウム水和物の脱リン材が製造される。そして、この脱リ
ン材をカラムなどの容器に収容して使用する。なお、略
球形の脱リン材を転動造粒した場合、どうしてもその中
心部より表面部の方が強度的に弱くなり、脱リン材全体
としての硬度が不均一となりやすい。これに対して、脱
リン材を中空パイプ形に押し出し成形した場合には、成
形が安定しているので、このような事態はほとんど起こ
らず、脱リン材の全体を均一的な硬度とすることができ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、まず図1〜図3に基づい
て、この発明に係る脱リン材および脱リン材の製造方法
の第1実施例を説明する。脱リン材の原料としては、以
下のものを用意する。珪酸質原料としては、珪石粉末を
使用する。石灰質原料としては、普通ポルトランドセメ
ントを使用する。これら粉末の粉末度は、それぞれ50
00cm2/g、3200cm2/gである。その割合を
重量比で43:57で混合する。そして、これらを混合
した原料を直径φ1.5mのパン型ペレタイザーを用い
て転動造粒した。パン内に原料を投入しながら、同時に
水を散布して造粒した。造粒時のパンの回転数と散水量
とは、造粒状況を観察しながら調節した。
【0017】この結果、得られた直径1〜5mmの造粒
体について以下の養生を施した。すなわち、温度40
℃、湿度100%、10時間養生した。次いで、これを
ステンレス製の容器に入れ、水に浸して、気圧10at
m、180℃のオートクレーブ中で8時間養生した。養
生後、これを電子顕微鏡で観察した結果、表面にはカー
ドハウス状または板状に成長したトバモライトが析出し
ていることが確認された。図1の(A)は脱リン材1を
示している。その全表面がリンの吸着サイトとなる。こ
れに対して(B)に示す従来例の脱リン材2では気泡部
が吸着サイトとなるのみである。
【0018】そして、図2に示す装置により、この脱リ
ン材1の性能を調べた。脱リン材1は、アクリル製カラ
ムに内装した。比較例として、特開昭62−18389
8号公報に記載されているものを上記カラムに充填して
その脱リン性能を調べた。この装置には、人工リン溶液
(KH2PO4,10mg・P/リットル)を流した。人
工リン液はカラム容積392mlに対して392ml/
時の速度で流した。溶液中のリン濃度を測定した結果を
図3に示す。この結果、この発明によれば、比較例に対
してより優れた脱リン性能を確認することができた。
【0019】次に、図4および図5に基づいて、この発
明の第2実施例に係る脱リン材およびその製造方法を説
明する。脱リン材の原料としては、以下のものを用意す
る。珪酸質原料としては、珪石粉末を使用する。石灰質
原料としては、普通ポルトランドセメントを使用する。
増粘剤としては、メチルセルロースを使用する。これら
の珪石粉末および普通ポルトランドセメントの粉末度
は、それぞれ5000cm2/g、3200cm2/gで
ある。その割合を重量比で43:57で混合する。そし
て、これらの混合物100重量部に対して1重量部の割
合で増粘剤を混合した。
【0020】混合した原料に水を22重量%加えて混練
した後、図5に示すような一般的な押し出し成形機によ
り中空パイプ状の成形体を得た(外径5mm,内径2m
m,長さ1m)。成形体は24時間、20℃の室内での
養生後、ステンレス容器に入れ、水に浸してオートクレ
ーブ養生を10気圧、180℃で8時間行った。養生
後、これを電子顕微鏡により観察したところ、外周面,
内周面および破断面とも、カードハウス状または板状に
成長したトバモライトが確認することができた。図4は
その中空パイプ状の脱リン材3を示している。その全表
面がリンの吸着サイトとなる。
【0021】そして、図2に示す装置により、この脱リ
ン材3の性能を第1実施例のものと同様にして調べた。
溶液中のリン濃度を測定した結果は、図3の場合と略同
じになった。なお、図5において、10は押し出し成形
機本体、11は原料投入用のホッパ、12は駆動モー
タ、13はヒータ、14はスクリュー、15は口金、1
6はフォーミングダイ、17は冷却槽、18は引き取り
機、19は定寸自動カッタ、20は成形された中空パイ
プ状の成形体である。図5に示すように、ホッパ11か
ら押し出し成形機本体10へ投入された原料は、スクリ
ュー14により成形機本体11の出口側へ移送されなが
ら、ヒータ13の熱により溶融状態となる。そして、こ
の出口に装着された口金15から中空パイプ状に押し出
される。その後、この成形体は、引き取り機18の引っ
張り力にも助けられて、フォーミングダイ16を通過時
に形状のフォーミングが行われ、さらに冷却槽17の通
過時に所定温度まで冷やされて硬化し、その後、定寸自
動カッタ19により上記所定長さにカットされる。
【0022】
【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、容積効率が高く、高性能の脱リン材を製造する
ことができる。また、中空パイプ状の脱リン材を押し出
し成形により製造すれば、脱リン材全体において、比較
的均一な硬さの良質なものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る脱リン材を示す概念図である。
【図2】この発明の第1実施例に係る実験装置を示す図
である。
【図3】この発明の第1実施例に係る実験結果を示すグ
ラフである。
【図4】この発明の第2実施例に係る脱リン材を示す概
念図である。
【図5】この発明の第2実施例に係る脱リン材の押し出
し成形機を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,3 脱リン材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 西川 邦彦 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 (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪酸カルシウム水和物を主たる構成物と
    する脱リン材であって、略球形状に形成された脱リン
    材。
  2. 【請求項2】 珪酸カルシウム水和物を主たる構成物と
    する脱リン材であって、中空パイプ状に形成された脱リ
    ン材。
  3. 【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。
  4. 【請求項4】 珪酸質原料からなる粉体および石灰質原
    料からなる粉体を用いて転動造粒する工程と、 造粒後、これを高温高圧養生することにより脱リン材を
    製造する工程とを含む脱リン材の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記脱リン材を製造する工程は、造粒し
    た脱リン材を湿空中にて養生する工程と、この後、オー
    トクレーブ養生する工程とを備えた請求項4に記載の脱
    リン材の製造方法。
  6. 【請求項6】 珪酸質原料からなる粉体および石灰質原
    料からなる粉体を混合した混合材料を軟化させる工程
    と、 この軟化した混合材料を中空パイプ状に押し出し成形す
    る工程と、 押し出し成形後、これを高温高圧養生することにより脱
    リン材を製造する工程とを含む脱リン材の製造方法。
  7. 【請求項7】 上記脱リン材を製造する工程は、押し出
    し成形された脱リン材を室温にて養生する工程と、この
    後、オートクレーブ養生する工程とを備えた請求項6に
    記載の脱リン材の製造方法。
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