JPS603868B2 - 重金属排水処理剤の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は重金属含有費Ｅ液の処理に用いる処理剤の製造
方法に関するものである。

排水中の有害金属を除去する方法としていわゆる“フェ
ライト法”が開発され、排水処理の有効な方法として現
在すでに実用化されている。

この方法は次の工程からなるものである。すなわち、■
第一鉄塩混合工程排水中に含有される重金属の種類お
よび処理排水量に対した量の第一鉄塩（主に硫酸第一鉄
ＦｅＳ０４・７日２０）を排水中に投入して蝿拝する。

■ ｐＨ調整工程次にアルカリ（例えば苛性ソーダＮａ
ＯＨ）を加え、上記混合排水のｐＨを調整し、排水中に
混合水酸化物を生成させる。

■ 酸化工程 斑調整後、蒸気又はヒータで６０〜７０ｑｏに加熱し、
次に排水中に空気を送入し、フェライト化反応を進める
。

フェライト化反応の進行と共に重金属はフェライト結晶
格子に組み込まれ、フェライトスラッジとして沈澱する
。以上の処理工程を行なうことにより、最終的にフェラ
イト沈澱物を脱重金属水から分離して重金属を排水中か
ら除去するものである。

この方法は、 アルカリ添加 酸化 Ｆｅ２ →Ｆｅ（ＯＨ）２ →Ｆｅ３０４の
反応を利用したものであるが、第一鉄イオンの酸化によ
りどのような化合物が最終的に生成するかは、反応条件
によって決定されるため、フェライトを生成させるには
特定の条件の下で処理を行なわなければならない。

第１図は第一鉄塩溶液にアルカリを添加し、酸化反応を
活発に行った場合に、生成する鉄化合物の結晶構造が、
アルカリの添加比と、反応温度とで変化する様相を示し
たものである。同図によって明らかなとおり、高い反応
温度でＦｅ３０４が生成し、低い温度ではＦｅ００日が
生成する。したがってフェライトを生成させるには少く
とも６０ｏｏ以上の高温で処理する必要があり、その他
、フェライト生成はアルカリの添加量、酸化時間などに
左右されるため、処理条件の設定が厄介であるとされて
いた。これとは別に、酸化反応を静かに行なわせること
によって常温で処理する試みもあったが、酸化反応のた
めの特殊な設備を要し、酸化反応に長時間を要するなど
の欠点があった。

また、上記方法によるときには、マグネタイト生成条件
と、或る金属イオン（例えばＣｄ２十など）を完全にマ
グネタィトの結晶格子に取込ませるに最適な条件とが必
ずしも一致しないために、処理可能な重金属イオンの種
類や濃度には限界があるのはやむを得ないものとされて
いた。

もっとも、上記方法は有害金属イオンを比較的大量に含
む排水の処理に適用して有効であるが少量の有害金属を
含む稀薄液の大量処理については従釆有効な方法がなく
、そのまま放流されることが多いため「いわゆる総量規
制を実現するうえにも、稀薄液の有効処理剤の開発が強
く望まれていた。

本発明は、比較的少量の有害金属イオン（重金属イオン
）を含んだ稀薄な排水の処理に有効な処理剤の製造方法
を提供するもので、第一鉄イオンを含む液のｐＨを８以
上に保ち、その水溶液中に空気またはその他の酸化性ガ
スを吹込んで第一鉄塩化合物を酸化し、酸化反応終了以
後酸化性ガスの吹込みを停止するとともに液中に第一鉄
イオン及びアルカリを添加して液の斑を中性付近以上に
調整し、次いで液を縄拝して強磁性酸化物を生成させ、
さらに酸化性ガスの吹込みにより液中に残存する第一鉄
イオンをオキシ水酸化鉄に変化させ、表面にオキシ水酸
化鉄の層が形成された強磁性酸化物粒子を得ることを特
徴とするものである。

まず本発明処理剤の製造方法につき、その基礎をなす反
応を説明する。第一鉄塩水溶液にアルカリを添加すると
白色の沈澱が生じる。

この第一鉄の沈澱が懸濁された水溶液は空気などの酸化
性雰囲気中では徐々に酸化されてマグネタィト（Ｆｅ３
０４）またはオキシ水酸化鉄（Ｆｅ００Ｈ）あるいはこ
れらの混合物となる。すなわち、白色沈澱 酸化 黒色
沈澱 Ｆｅ２十十。

Ｈ−→Ｆｅ（。Ｈ）２一Ｆｅ３０４酸化 黄褐色沈澱Ｆ
ｅ２十十ＯＨ‐→Ｆｅ（ＯＨ）２→ Ｆｅ００日第一鉄
イオンの酸化により最終的にどのような化合物が生成す
るかは反応条件によって異なり、純度の高いマグネタィ
トを生成させるには前述のように反応温度を高め、しか
も厳密な舟の設定が必要である。

本発明は第一鉄イオンを投入した液中にアルカリを添加
し、そのｐＨを８〜１１に設定するほか、温度条件につ
いては特に定める必要はなく、そのまま酸化する。

したがって通常の場合、常温の下で液中に空気又はその
他の酸化性ガスを吹込んで液を滋梓しながら第一鉄塩の
酸化を進行させる。液温が常温の場合には第１図に明ら
かなとおり、沈澱物の殆んどが黄褐色のオキシ水酸化鉄
であり、これに黒色のマグネタイトがわずかに混入して
全体として茶褐色の沈澱となる。酸化反応がほぼ終了し
た時点（必ずしも酸化反応が完了した時点である必要は
なく、沈澱物の色が茶褐色を呈した時点でよい。）で酸
化性ガスの吹込みを停止する。この液中に、さらに第一
鉄イオンを、最初の投入量の約１′対量添加し、ｐＨの
低下をアルカリの添加によって補ない、その値を中性付
近以上に戻す。つづいて酸性ガスを送り込まないで機械
的に損拝し、あるいは窒素ガスなどの不活性ガスを液中
に吹きこんでおよそ１〜２時間液を蝿拝すると、液中に
生じた全てのオキシ水酸化鉄はマグネタィトに変化し、
強磁性の黒色沈澱となる。なお、液中に、Ｃｄ，Ｎｉ，
Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏその他の重金属が含まれているときに
はこれらの重金属イオンが沈澱結晶粒子の結晶格子中に
取り組まれてフェライト沈澱物となる。上記処理によっ
て得られたマグネタィト、フェライト沈澱物粒子の表面
には後に加えられた第一鉄イオンが吸着しており、この
沈澱物を含む液中にさらに空気などの酸化性ガスを常温
で吹込むことによって沈澱物Ｆｅ３０４の表面に吸着さ
れたＦｅ２十イオンを酸化すると、常温の下では上述の
如く主としてオキシ水酸化鉄となり、第２図に示すよう
に表面がオキシ水酸化鉄の層で覆われたマグネタィト（
又はフェライト）が生成する。本発明ではＦｅ００日の
粒子が吸着している状態も合わせてＦｅ００日酸化物層
という。このようにオキシ水酸化鉄の層が表面に形成さ
れたマグネタィト（又はフェライト）沈澱物が重金属イ
オンなどの処理剤となるものである。周知のとうり、オ
キシ水酸化鉄は重金属イオンの吸着性に優れており、重
金属イオンを含む液中に上記沈澱物を投入することによ
って、重金属ィオン、例えばＣｄ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｎ，ＣｒイオンなどのイオンＭ２十（も
しくはＭＷ）は、第３図に示すように上記沈澱の表面に
吸着される。

また上記沈澱はその主体が比重の大きいマグネタイト（
又はフェライト）であるため、短時間で沈降する。重金
属イオンを吸着させたマグネタィトを沈降させた後、そ
の上燈液を除き、沈澱を含む重金属イオンの濃縮液を小
容器内へ移す。この小容器内の濃縮液中に第一鉄イオン
を加え、さらにアルカリを添加して液の斑を８〜１１に
調整した後、空気その他の酸化性ガスを液中に送り込み
、Ｆｅ２十イオンを酸化させ、酸化反応終了後、酸化性
ガスの吹込みを停止し、さらに第一鉄イオンを加え、さ
らにアルカリを添加して液のｐＨを中性付近以上に戻し
、次いで酸化性ガスを供給することなく機械的又は窒素
などのガスの吹込みによって縄拝を行なう。以上の処理
によってマグネタィト表面のオキシ水酸化鉄層に吸着さ
れた重金属イオンがマグネタィトの結晶格子中に取り組
まれてフェライトとなり、これらが液中に沈澱し、その
沈澱物の表面には余剰のＦｅ２十イオンが吸着する。

この沈澱物を洗浄して液より分離すれだ液中にＦｅ２十
イオンが残る。このＦｅ２十イオンを含む液は処理剤の
原液となり、また、Ｆｅ２十イオンが吸着したマグネタ
ィト及びフェライトを含む液中に常温で酸化性ガスを吹
込み、Ｆｅ２十イオンを酸化すれば、表面にオキシ水酸
化鉄Ｆｅ００日層を形成したマグネタィト及びフェライ
ト粒子沈澱物となり、この沈澱物はそのまま本発明の処
理剤となる。したがって本発明によれば、重金属排水処
理にともなって創生した生成物をそのまま排水処理剤に
利用できるのみならず、副生物を除去した排水をそのま
ま処理剤生成用原液に利用できる。

また本発明の処理剤を用いれば、これを重金属含有８Ｅ
液中に投入した段階で、液中に含まれた重金属イオンの
全量を処理剤に吸着、沈降させることができるため、そ
の上燈液を除去することによって実質上排水処理が完了
し、重金属イオンを吸着させた沈澱物やこの沈澱物を含
む液を後処理によって処理剤に再生できるため、原料に
無駄が生ぜず、誠に好ましいクローズドサイクルをもた
らすものである。以下に本発明の実施例を説明する。

実施例 水８００の‘にＦｅＳ０４・７日２０を１５タ投入し、
さらに適量のアルカリを添加して液のｐＨを９に調整し
た。

このアルカリ性懸濁液中に３ぞ／ｍｉｎの割合で空気を
吹込むとともにその吹込み力を利用して液の濃伴を行っ
た。なお、液温は２５００であった。液中では酸化反応
が進行し、約１時間３０分後、液中に茶褐色の沈澱が生
成した。この沈澱物は、やや磁性を示した。空気の吹込
みを止め、次に５夕のＦｅＳＱを液中に添化し、さらに
アルカリを加えて液のｐＨを９に調整した。（このとき
のｐＨの値は特定の値に限られるものではなく、中性付
近以上であればよい。）次いで、液中に窒素ガスを吹込
み、液中に生ずる気泡で液を約１時間燈拝したところ、
茶褐色の沈澱は黒色沈澱となった。この黒色沈澱は強磁
性を示し、粒子の表面にＦｅ２十イオンが吸着したマグ
ネタイトであった。上記工程によって生成した沈澱を含
む液中に空気を約１時間吹きこんで液中に残存する第一
鉄イオンをオキシ水酸化鉄に変化させ、表面にオキシ酸
化鉄の層が形成されたマグネタィトスラッジを得た。

このスラッジを処理剤に用いて重金属含有排水の処理を
行ったところ次のとおりであった。Ｃｄ，Ｍｎ，Ｃ〇，
Ｎｉ，Ｐｂ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｃｕ Ｃｒイオンをそれぞれ
ＩＱ飢を含む９００の‘の排水中に、処理剤としてオキ
シ水酸化鉄層を表面に形成したマグネタイトスラツジ０
．７夕を水１００の‘と共に投入し、さらにアルカリを
適量添加して液のｐＨを１０．５に調整した。この排水
を適宜蝿押して重金属イオンをオキシ水酸化鉄に吸着さ
せ、２時間経過後、処理剤を沈降させた。沈降に要した
時間は約ｌｑ分であった。上燈液に重金属イオンが含ま
れていないことを確認し、その４′５に相当する８００
泌を放流し、底にたまった沈澱を含ふ約１００の【の濃
縮液を２００舷のビーカに移し、その液中にＦｅＳ０４
・７日２０を４夕加え、さらにアルカリを適量添加して
液の母を９．５に保ち、２０の‘／ｍｉｎの空気を送り
込んで約１時間空気酸化を行った。一時間後、空気の吹
込みを停止し、再びＦｅＳ０４・７日２０を２夕加える
と共にアルカリを適量添加し、ｐＨを９に調整した。こ
の液中に窒素ガスを約２時間吹き込んで液を燈拝したと
ころ、滋中に黒色の沈毅が生成された。これらの沈澱物
はすべてマグネタイト及びフェライト粒子であった。こ
れらの沈澱物の粒子には後に添加した余剰のＦｅ２十イ
オンが吸着しており、このＦｅ２十イオンを酸化するた
め、液中に空気を約一時間吹き込み、Ｆｅ２十イオンを
オキシ水酸化鉄に変化させて本発明の処理剤として再生
した。勿論生成したフェライト粒子から重金属イオンが
溶出することはなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一鉄イオンの酸化反応におけるアルカリの添
加比と反応温度とに対する生成物の違いを示す図、第２
図は本発明方法による処理剤の製造工程の説明図、第３
図は排水処理工程の説明図である。 第１図 精２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一鉄イオンを含む液のｐＨを８以上に保ち、その
   水溶液中に空気またはその他の酸化性ガスを吹込んで第
   一鉄塩化合物を酸化し、酸化反応終了以後酸化性ガスの
   吹込みを停止するとともに液中に第一鉄イオン及びアル
   カリを添加して液のｐＨを中性付近以上に調整し、次い
   で液を撹拌して強磁性酸化物を生成させ、さらに酸化性
   ガスの吹込みにより液中に残存する第一鉄イオンをオキ
   シ水酸化鉄に変化させ、表面にオキシ水酸化鉄の層が形
   成された強磁性酸化物粒子を得ることを特徴とする重金
   属排水処理剤の製造方法。