JPS6040190A - 土壌固定および土壌封止ないしは土壌中に存在する有害物を不動化するためのゲル形成性混合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ケイ酸アルカリ金属塩、水、ゲル化剤として
式：　ＲＳｉ　（０’Ｒ’　）ｓで示されるトリアルコ
キシシラ７１種または数種、およびゲル時間および／′
−！たはゲル強度を調節するだめの付加的薬品から成る
ゲル形成性混合物に関する。

従来の技術 ケイ酸アルカリ金属塩、水および式：Ｒ−８ｉ（ＯＲ’
）うで示されるトリアルコキシ／ラフを適当な量比で含
有する液状混合物は、水透過性がわずかで時間とともに
強度の増加するゲルを形成する（西ドイツ国特許出願公
開第３１５１６８０号明細書参照）。液状混合物を透過
性で非緻密な土壌中へ注入する事により、土壌を封止お
よび安定化する事ができる。混合物のゲル時間および生
じるゲルの強度は、付加的薬品により調節する事ができ
る。これらの薬品は、たとえばアルカリ金属の水酸化物
およびアルカリ性反応を呈する塩またはケイ酸アルカリ
金属塩ｍ液の公知のゲル化剤であってもよい。

トリアルコキシシノ含有のゲル形成性注入混合物は、地
下水中への有害物質の侵入阻止のためにも使用される。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、適した添加剤により、ケイ酸アルカリ
金属塩、水およびトリアルコキシシランから成るゲル形
成性混合物に対する適当な添加剤によって最適のゲル化
時間およびゲルの性質を調節できるようにする事である
。

問題点を解決するだめの手段 この課題は、本発明により付加的薬品がり／酸の゛酸性
アルカリ金属塩またはアンモニウム塩および／またはり
／酸である事により解決きれる。

有利には、リン酸過剰のリン酸ナトリウムまたはリン酸
カリウムが使用され、その場合組成はモル比Ｈ６ＰＯ，
対ＮａＯＨないしはＫＯ１１＝１．Ｏ１〜１．２：ｌに
相当する。

付加的薬品は２〜１５％の水溶液で使用されそのＰＨ−
価は約２〜４である。

ケイ酸アルカリ金属塩（水ガラス）、水およびトリアル
コキンシラ／から成るゲル形成性混合物に本発明により
酸性り７酸塩および７寸たけリン酸を添加する事により
次の利点が得られる： １、混合物のゲル化時間が、ンラノ量によってもリン酸
塩［ｊ；：によっても調整できる。従って、同じゲル化
時間を有するが、異なるシラノ−およびリン酸塩含量を
有し、従ってそのつどの使用目的に適合した異なる特性
をも有する混合物を製造する事がわ」能である。

２、　ゲル強度の増加がより迅速に行なわれ、ゲル強度
は添加なしの場合よりもより高い値に達する。

３、　ゲルの離液が著しく減少および遅延される。

従って、ゲルは非常に良好でかつ長く持続する封止作用
を有する。

４、　シラノ分量はゲル特性の悪化なしに明らかに減少
する事ができる。それにより、注入混合物のコストも相
応に低下する。トリアルコキシシラノを含有する注入混
合物の適用の際、生物学的に分解し易いアルコールのみ
が副生成物として生じるにもかかわらず、その減少は同
様に有利であるとみな、される。

本発明による混合物から生じるゲルは、その性質が、ケ
イ酸アルカリ溶液からゲル化剤として公知の酸性リン酸
塩および／捷たはリン酸の添加下に得られるゲルよりも
はるかに優れている。このようにして得られたゲルの欠
点は、たとえば既により低いケイ酸塩濃度における離液
が比較的高く、これかわずがで持続４／１のない」封止
作用を生じ、ゲルのわずかな凝集および凝着はなかんず
く流入する水に対するゲルのわずかな抵抗性およびより
高いケイ酸ｋＡ　ａ＋Ｊ度における強い離散にもかかわ
らずゲルのわずがな圧縮強度をもだらず、。

本発明による混合物は、化学薬品の水溶液および非水性
有機液体に対し高い安定性を有するゲルを作成する。従
って、このものは水に対してだけでなく、液状有害物に
対し透過性土壌を封止するのに適当である。

本発明による混合物の製造は、自体公知の方法により、
行なう事ができ、これによれば水ガラス溶液と水を所望
の割合に混合し、トリアルコキシシラ／の必要量を、場
合により主として非イオン乳化剤、ならびに陰イオン乳
化剤または双方の混合物の使用下に添加し、それらが＃
す解するまで攪汀する（これには約１０〜４５分間を要
する）。または必要量のトリアルコキンシラ／を、非常
にわずかな鉱酸で３〜４の、ＩＩ　−、−価にされた同
：１１．の水に溶解し、この溶液を水ガラスおよび残り
の水から成る混合物に添加する。

最初の方法は、実際全ての濃度に対して使用でき、第２
の若干迅速な方法は、低い水ガラス含量（＜　５０　Ｖ
ｏ１％）を有する混合物に使用できる。

次の実施例に記載された、前述の後者の方法の変法、即
ちトリアルコキシシラ／を酸性のリン酸塩溶液中で加水
分解的に溶解し、イ４子られた溶液をケイ酸アルカリ金
属塩溶液に混和する方法が有利である事が立証された。

ケイ酸アルカリ金属塩溶液として２４〜４１°１３ｅ′
（比重１．２０〜１．４０！Ｆ／Ｃｍ　）の市販のソー
ダ水ガラス溶液、特に２６〜３２．Ｂｅ”　（１，２２
〜１．２８９７ｃｍ　）で、モル比５ＩＯ２対Ｎａ２Ｏ
が３．５：ｌ〜４．０−１であるようなものが適当であ
る１、封止作用および有害物安定性を調べるために実地
の状態に適合させた第１図による実験装置が使用された
。これは、網目板上に砂層１が存在する、直径１０ｃＩ
ｎの円筒状ガラス容器から成る。貯蔵容器３から、ゲル
形成性混合物を下方から砂層へ、その網孔容積が完全に
充填されるまで圧入する。混合物の凝固した後、網目板
の下方のゲルを除去し、貯蔵容器牛からの水に代える。

ゲル／砂−品合物を有害物質ないしは水で負荷するのは
、砂層１の真中で終わる、目盛り骨管２により行なう。

水力勾配■−△ｈ／Ｄは主に浸漬管５中での水柱の吸い
込みによりつくられる。

次例に記載された透過率にはダー７−（ｄａｒ−ｃｙ　
）の弐　Ｋ　：＝　Ｑ／　Ｉ　・Ｆ　ｃｍ／　ｓによる
もので、式中Ｑは流出する液体量（ｃｍ’／　ｓ　）で
、目盛り付管２中で液体水準の沈下により読取られ、■
は水力勾配で、その値は第１図により水位差△ｈおよび
貫流される砂／ゲル層りの密度から生じ、個々の例に記
ｉあされており、Ｆは砂／ゲル層の貫流横断面積で、こ
の実験装置では液体の人１１から出［」まで増加し、従
って平均値Ｆ二３３．２ｃｍ２　が使用される。

作用および発明の効果 次例から明らかなように、本発明によるトリアルコキン
シラノと酸性り／酸塩との組合せにより、より低い水ガ
ラス濃度の範囲内で、非常にわずかな＃ｉｌｆ　Ｍを有
するゲルの形成力旨工能になり（例１）、これを用い相
当に高い封止作用を達成する事ができる（例３）。少ｈ
：の１・°リアルコキ／ンランを水ガラス溶液および酸
性リン酸塩から成るゲル形成性混合物に添加するとその
ゲル形成が非常に強く遅延するという驚′異的効果は、
ゲルの強度ならびに有害物安定性を増加するためにも利
用する事ができる（例２）。

使用可能な値（しばしば３０〜７５分間である）へのゲ
ル化時間の減少は酸性リン酸塩および／またはトリアル
コキンシラノの添加量の増加により成功する。トリアル
コキンシノ添加なしで可能な値を越えでジノ酸塩／リン
酸−１６：を増加する事により主にゲル強度が高くなり
、高いトリアルコキシシラ／含量により有害物安定性が
改良される工双方の場合、酸性り／酸塩またハトリアル
コ゛キシシラ／の単独使用の場合よりもわずか力離液を
有するゲルが得られ、これが封止作用に有利に作用する
。

実施例 例１ それぞれ約２００　ｍｉｌのゲルを製造するために１．
２３７・（１）の密度、２０．５重酸％のＳｉｎ。

含量および５．３５重量％のＮａ　２０含量をイＪする
市販のソーダ水ガラス溶液４０　ｎＪを水で１００ｒｒ
Ｌｌにし、同様に１００　ｍ（ｌにされたゲル化剤溶液
と混合した。このゲル化剤心液は、表に記載された量の
リン酸（８５％）および水酸化すトリウム（９８％）を
水Ｆ３０ｍｌに溶解し、ｎ−プロピルトリメトキシシラ
ンを添加し、それが溶解するまで（１０〜１５分間）攪
拌する事により製造した。混合から混合物が凝固するま
でのゲル化時間の間、（！１Ａ度は２０℃に保った。離
液の測定のために、ゲル収縮により分離される液体量を
測定し、全容積に対する容ｋｉ：　”ｉｉで記載した。

比較実験ＡおよびＢは、同じ水ガラス量を用いるが、そ
のつと双方のゲル化成分の１方のみを用い、Ａ　ｔ、を
酸性リン酸塩浴液を用い、■３１’ｌ：　１．Ｉ＋３．
３の水中の＋１−プロピルトリメトキシシラン（Ｐ　Ｔ
　Ｍ　Ｓ　）　（Ｄ　ｆｆｉ液（ギ酸１ｏｏｍｙを脱ミ
ネラル水で１１にした）を用いて実施した。ゲル化剤は
、はぼ同じゲル時間を得るために必要な量で添加した。

例　２ 約２００　ｍｌのゲルを製造するだめに、例１で使用し
たソーダ水ガラス溶液１００−を使用し、とれをさらに
宿駅・せずに、１００ｍ７！にしたゲル化剤溶液と混合
・した。ゲル化剤溶液は、例１に記載されたようにして
製造した。

比較実験Ａは、ｎ−プロピルトリメトキシシラ７の添加
なしに実施した。実験１ではこの添加はゲル化時間の数
倍の延長を惹起し、ゲル化時間は実験２ではリン酸量の
増加により、実験３ではｎ−プロピルトリメトキシシラ
／量の増加により、短縮される。

例　３゜ ゲル含有砂の水透過性を調べるために、第１図による実
験装置中へ、例２に記、１Ｍ−Ｊれた粒度分布の中間砂
を充填した。砂層中へ注入混合物を圧入した。その製造
は−Ｆ記に記載されている水１４００　ｍｅ中に、８５
％のリン酸６４．２　Ｆおよび９８％の水酸化ナトリウ
ム２１６ｇを溶解し、ｎ−プロピルトリメトキシシラ７
１４０７を添加し、溶解するまで１５分間攪拌した。

溶液ｋ　１６００　ｒｎｅにし、ソーダ水ガラス（密度
＝１．２５７・Ｃｍ　１Ｓ１０２二２１．９重量へ一１
Ｎａ。

０　＝　５．７重量％）　６４０　ｍｌおよび水９６０
　ｍｅから成る混合物中へ攪拌混入した。

砂表面上に高さ約７１＋Ｉｍの層を形成した注入混合物
は４１分のゲル時間後凝固した。１１盛り（１管２を水
で充填し、２４時間後浸漬管５を用いて水力勾配１−１
６をかけた。管２中の水位を連日読みとり、再び充填し
た。ｙ↓流ｈｉ、は４２１」後合計１７．６　ｒｎｅｚ
　６２日後は２４，５η＋１！（８，６゜１０−７砿／
ＳのＫ　（直に和尚）であった。

例　４ ゲル含有砂の有害物透過性および安定性を調べるために
、ゲル／砂一層ｌを例１による実験装置中で水力勾配Ｉ
＝１６．８下に、目盛り封管２中に存在するトリクロル
エチレンで負荷した。

ゲル形成性注入混合物は次のようにして製造した＝　８
５％のリン酸８９３２および水酸化ナトリウム（９８％
）　３０’　Ｆを水１２０　Ｏｍｅ中に溶解し、イソゾ
チルトリメトキシシラノ９０ｙを添加し、５０分間攪拌
した。溶液を１５００ｒｎｌにし、ソーダ水ガラス（密
度−１２３２・Ｃ−５，５１０２−２０，５重量％、Ｎ
ａ２Ｏ”　ａ、　３５重量％）１５００ｍｅ中へ攪拌混
入した。混合物は、５０分間のゲル化時間金有していた
。

実験は、ゲルの形成してから２４時間後に開始し、８１
日後に終了した。最初の９日間に、目盛り旧管２中のト
リクロルエチレンの水位は全部で約５．３−減少した。

次の７２日間に、水位はもはや変化しなかった。最初に
浸透したトリクロルエチレンはゲル／砂一層を透過しな
いので、完全な封止が達成された（　Ｋ　＝　Ｏｎ／ｓ
　）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のゲル形成性混合物の封止作用および有
害物安定性を調べるための′実験装置の略図であり、第
２図は実験において使用した砂の粒度分布を示す図表で
ある０ １・・・砂層　２・・・目盛り付置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　ケイ酸アルカリ金属塩、水、ゲル化剤として式’
   　ＲＳ　ｉ（ＯＲ’　）　３で示される；・リアルコキ
   シシラン１種または数種およびゲル化時間および／また
   はゲル安定性の調節のだめの付加的薬品から成るゲル形
   成性混合物において、付加的薬品がリン酸の酸性アルカ
   リ金属塩またはアンモニウム塩および／またはリン酸で
   ある事を特徴とする、土壌固定および土壌封止、ないし
   は土壌中に存在する有害物を不動化するだめのゲル形成
   性′混合物。 ２、イτｊ加的薬品がモル比Ｈ，ＰＯ４：　ＮａＯＨな
   いしｕ　ＫＯＩＩ　＝１．０１　：ｌ〜１．２：ｌに相
   当する、リン酸過剰のアルカリ金属酸性リン酸塩である
   、特許請求の範囲第１項記載のゲル形成性混合物。 ３、付加的薬品の２〜１５％水溶液が２〜４のＰＨ−価
   を有ノーる、特許請求の範囲第１項記載のゲル形成性混
   合物。