JPS6041007B2 - アルミニウム系排水からのアルミニウム化合物の回収法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウム精錬工場、アルミニウム加工工場
などにおけるアルミニウム系排水からのアルミニウム化
合物の回収法に関するものであり、特にアルカリ金属お
よび／あるいはアルカリ士類金属と高濃度のアルミニウ
ムを含有するアルミニウム系８Ｅ液から再利用に供し得
る有用なアルミニウム化合物を回収する方法に関するも
のである。

アルミニウム系排水は通常浮遊性固形分（以下ＳＳ成分
という）を比較的多量に含み、水量も数千トン／日から
数万トンノ日と大容量で、しかもアルミニウムの濃度も
比較的高いという特長を有する。

また、多くの場合かかる工場では酸性排水とアルカリ性
排水が併せて排出され、さらにアルミニウム系排水には
アルミニウム以外の金属成分の含有量が少ないことも特
長である。かかるアルミニウム系排水の処理法としては
、｛１’中和凝集沈澱処理して含有物をスラッジとして
処分する方法。

■ 中和後、ＳＳ成分を加圧浮上分離しラッジとして処
分する方法。

糊 酸性排水は濃縮後、硫酸バンドとして回収するか、
あるいはアンモニアと反応させアンモニウムみようばん
結晶として回収する方法。

■ アルカリ性排水は水酸化アルミニウムとして回収す
るか、あるいはケイ酸と反応させてアルミノケィ酸塩な
るゼオラィトとして回収する方法。

等がある。

これら公知処理方法のうち、ｍおよび‘２）の方法は大
容量の排水および少容量の排水のいずれの場合にも利用
されているが、生成スラッジが９０％以上の水分を含有
し泥状で取扱いが不便であるという欠点があるばかりで
なく、生成スラッジの処分にも問題がある。特に通常、
中和剤には石灰が用いられるが、スラツジケーキと炉材
との分離をよくするためには多；の石灰を投入すること
が必要となるので、生成スラッジを廃棄する埋立地の獲
保は大きな問題である。また‘３｝および‘４｝の方法
は比較的高濃度で大客革のアルミニウム系排水の処理に
適用され、含有アルミニウムを回収し得る点では有利な
処理法であるが、設備費用および処理コストが高く、か
つ処理廃水中に数拾雌／１のアルミニウムの含有が避け
られない欠点を有するものである。一方、アルミニウム
系排水をキレート性イオン交換樹脂で処全してアルミニ
ウムイオンを選択吸着せしめ、酸溶理してアルミニウム
化合物として回収する方法も考えられるが、かかる方法
ではキレート性イオン交換樹脂の能力が十分に生かせず
、かつ大容量の排水を工業的に処理するには種々の問題
が生じる。

本発明者らは、従来から公知の処理法の欠点を排除し、
アルミニウム系排水の特長およびキレート性イオン交≠
鰯樹脂の特性を生かして工業的規模で効率よくアルミニ
ウム系排水を処理すべく鋭意研究した結果、アルミニウ
ム系排水を特定ｐＨ範囲に調整して含有アルミニウムイ
オンの濃度を減少せしめ、しかる後キレート性イオン交
換樹脂で処理してアルミニウムを有用なアルミニウム化
合物として回収する発明に到達した。

すなわち本発明は、アルミニウム系排水のｐＨを３〜７
に調整して水酸化アルミニウムの浮遊性固形分を混在せ
しめた状態で炉過処理し、炉液をキレート性イオン交≠
鰯樹脂で処理してアルミニウムイオンを選択吸着せしめ
、さらに酸熔離してアルミニウム化合物を回収し、一方
炉別した固形分を炉材から分離することなく酸処理して
アルミニウム化合物を回収することを特徴とするアルミ
ニウム系排水からのアルミニウム化合物の回収法である
。

本発明にいうアルミニウム系排水とはアルミニウム精製
工場、アルマイト加工工場、あるいはアルミニウム製品
の酸・アルカリ洗浄等の加工を行う加工工場で排出され
るアルミニウムを主成分とする排水をいう。

かかるアルミニウム系排水は通常アルミニウムを高濃度
に含有するので、この排水を直接キレート性イオン交換
樹脂層に通液するとその吸着速度が低下し、含有アルミ
ニウムイオンの選択吸着能が十分発揮されない。

この理由はアルミニウムイオンのポリマー化に原因があ
るとされており、特に排水中にアルミニウムが３倣ｐｍ
以上含有されているとキレート性イオン交換樹脂処理に
よる選択吸着能の低下が大きく、工業的速度での処理が
困難であり、アルミニウムの漏洩が避けられない。また
、アルミニウムを高濃度に含有する排水を直接イオン交
換樹脂層に通液して処理する方法は、たとえアルミニウ
ムイオンが完全に選択吸着されたとしても、短時間で飽
和吸着に達するため吸着処理および酸溶離処理を高頻度
で繰り返さなければならず、大容量のアルミニウム系排
水を処理する場合必らずしも有効な方法ではない。

アルミニウム系排水中の浮遊性固形分はそのｐＨによっ
て存在形態が変化し、たとえば強酸性下では大部分力汎
１８十として存在するが、ＰＨ３〜７程度の酸性ゾーン
ではＡＩ３十の他にＡＩＯ靴十およびＡＩｎ（ＯＨ）Ｈ
ｍ（ｎ：６〜８，ｍ：１５〜２０，１：３〜４）などの
アルミポリマー、さらには水酸化アルミニウムなどのＳ
Ｓ成分が混在した状態となる。一方、排水がアルカリ性
になるとＡＩ３十，ＡＩＯＨ２十などのカチオン性アル
ミニウム成分は殆んど存在せず、ＡＩ（ＯＨ）４などの
アルミン酸イオンが主成分となってくる。通常のアルミ
ニウム系排水をｐＨ３〜７に調整すると含有アルミニウ
ムはカチオン性アルミニウム成分と水酸化アルミニウム
などのＳＳ成分に分離し、排水中の含有アルミニウムが
５蛇ｐｍ以上あってもカチオン性アルミニウムイオンを
３岬ｐｍ以下にすることができ、さらに調整によっては
２０ｐｐｍ以下にすることができる。一般にｐＨ７〜９
のＳＳ成分の多いアルミニウム含有液に酸を加えてＳＳ
成分を溶解しようとすると、その溶解速度は遅いが、逆
に酸性アルミニウム溶液にアルカリを加えてＳＳ成分を
生成さす場合はその生成速度は比較的速い。

したがってアルカリ性アルミニウム系排水のｐＨ調整と
する場合は目標ｐＨを３〜５に、逆に酸性アルミニウム
系排水のｐＨを調整する場合は目標ｐＨを５〜７にする
ように制御するとｐＨ調整の管理は容易である。本発明
ではアルミニウム系排水のｐＨを３〜７に調整して含有
アルミニウムの一部をＳＳ成分として炉別するが、この
とき排水のｐＨを３未満にすると炉過工程での負荷は少
なくなるが、含有アルミニウムイオンが過多になりキレ
ート性イオン交換樹脂への吸着負過が大きくなるため好
ましくない。また、排水のｐＨを７を越えるアルカリ性
にすると炉過工程への負荷がかかり過ぎ操作上、経済上
好ましくない。排水中の含有アルミニウムを効果的に完
全に除去し、アルミニウム化合物として回収するには、
ｐＨ調整によって含有されるカチオン性アルミニウムイ
オンの含有量が３皿ｐｍ以下、特に好ましくは２岬ｐｍ
以下になるよう調整することが望ましい。ｐＨ調整によ
って生成したＳＳ成分は炉過処理により炉別するが、炉
材は通常の砂、アンスサライトなどが利用できる。

本発明では炉則したＳＳ成分を塩酸、硫酸、硝酸などの
鉱酸水溶液で溶解させてアルミニウム化合物として回収
するが、鍵酸水溶液での溶解に際し、炉別した固形分（
ＳＳ成分）は炉材から分離することなく酸処理すること
が必要で、炉材上のＳＳ成分に直接鉱酸水溶液を作用さ
せることが好ましい。特にＳＳ成分は綿状のふわふわし
た含水物で取扱いの不便なものであるから直接炉材上の
ＳＳ成分に滋酸を作用させるのが実用的な処理法である
。ＳＳ成分を溶解した溶解液は遊離の酸を含んでいるの
で、再度ＳＳ溶解用に再使用してもよく、またキレート
性イオン交モ剣樹脂の溶離液として再使用してもよい。
本発明の方法ではアルミニウム系排水をｐＨ３〜７に調
整して炉過し、炉別したＳＳ成分を滋駿水溶液で処理す
るが、アルミニウム系排水水中に共存するアルカリ金属
および／あるいはアルカリ士類金属はｐＨ３〜７で分離
されず、また他の重金属が含有してもその重金属はかか
るｐＨ範囲で殆んど炉別される水酸化物を形成しないで
、ＳＳ成分を溶離した液には殆んどアルミニウム化合物
以外は含有されない。次に炉液をキレート性イオン交換
樹脂層に通液して含有ＡＩ３十，ＡＩＯＨ２十などのカ
チオン性アルミニウム成分を選択吸着させる。

本発明に用いられるキレート性イオン交換樹脂としては
、例えばポリスチレン，フェノールホルマリン樹脂など
の母体樹脂にポリァミン形配位子，ィミノジ酢酸形配位
子，尿素誘導体の配位子などのアルミニウムイオンとキ
レート結合を形成する鯨位子を官能基として有している
ものがあげられる。キレート性イオン交換樹脂処理に際
しては、ｐＨが３〜７で含有カチオン性アルミニウムイ
オンが３岬ｐｍ以下、特に２のｐｍ以下であれば効率的
にアルミニウムイオンが選択吸着され、処理能力を向上
する。また、キレート性イオン交換樹脂処理に際しては
アルカリ金属およびアルカリ士類金属が炉液に共存して
も、アルミニウムイオンのみが選択吸着されるので、こ
れを酸港離した溶離液にはアルミニウム化合物のみが含
有され、アルミニウム化合物の再使用に何ら支障はない
。しかし、排水にアルミニウムイオン以外の鉄イオン等
の重金属イオンを多量に含有する場合は、前もって除鉄
処理をするか、あるいはキレート性イオン交ｆ製樹脂処
理でアルミニウムとの混合化合物として回収する。酸熔
機液としては硫酸、塩酸などの鍵酸を用いるが、ＳＳ成
分を溶離した鍵酸溶雛液には遊離の酸が残存しているの
で溶鱗液をそのまま用いてもよい。次に本発明の搭方式
の一例をブロック図を用いて説明する。

第１図は、本発明の方法を実施するための搭方式回収装
置のブロック図である。

アルミニウム系排水の発生源１から発生した排水はｐＨ
調整槽２で３〜７のＰＨ‘こなるように制御し、一部Ｓ
Ｓ成分を存在せしめたまま炉過搭３，３′のいずれか一
方に供給し、ＳＳ成分を炉過する。炉過後の排水は、さ
らにキレート性イオン交≠奥樹脂塔４，４′のいずれか
に通す。この際、炉過搭３の炉過庄が高くなってきたら
炉過搭３′に通水を切り変え、炉過搭３に堆積したｙＳ
成分を鉱酸水溶液５で溶解し、回収液６を得る。キレー
ト性イオン交換樹脂塔４の樹脂がアルミニウムイオンで
飽和すれば４′に通水を切り変え、樹脂塔４の樹脂がア
ルミニウムイオンで飽和すれば４′に速水を切り換え、
樹脂塔４の樹脂を鍵酸水溶液７で脱離し、所定のアルミ
ニウム化合物として回収液８を得る。炉過搭３，３′か
らの回収液６，６′はまだ遊離の酸がかなり残っている
ので、これをキレート性イオン交換塔の脱離液８，８′
と同様に再使用してもよい。キレート性イオン交換樹脂
処理された排水は中和槽９で中和され放流するか、一部
は他工程１０で再利用する。本発明の方法は大容量のア
ルミニウム系８Ｅ液はもちろん、少量のアルミニウム排
液も効果的に処理できるだけでなく、含有アルミニウム
を高純度のアルミニウム化合物として再使用に供するこ
とのできる状態で回収するものである。

しかも本発明の方法は高濃度のアルミニウム含有排液か
らアルミニウム成分の一部をＳＳ成分としてスラッジで
回収することなく液体で回収するので、取扱い操作が容
易であり、またキレート性イオン交換樹脂に通液する際
はアルミニウムイオンの濃度が樹脂の選択吸着館に適合
すべく調整されているので処理速度および樹脂の再生処
理等の操作性が優れ、上業的規模での排水処理には好適
である。

本発明の方法はアルミニウムを３倣ｐｍ以上含有するア
ルミニウム系排水に適用すると特に有効であるが、３倣
ｐｍ未満の場合であっても何ら支はなく、その場合はキ
レート性イオン交換樹脂の飽和吸着に達する時間を著し
く延長することができるので処理操作が容易で実用的な
処理ができる。

本発明の方法では、わずらわしいアルミニウムスラッジ
の処理が省け、含有アルミニウムが硫酸バンド、あるい
は塩化アルミニウムのような有用物質として再使用に供
し得る状態で回収されるだけでなく、処理廃水にはもは
や重金属が殆んど含有されないので、工場排水の処理法
としても非常に有用なものである。

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例 １ 硫酸アルミニウム２棚雌／】（１ミリ・モル／１・アル
ミニウムとして１庇柵／１），硫酸ソーダ１４２のｏ／
１（１ミリ・モル／１）を含むモデルアルミニウム系排
水を約５０１調製した。

この溶液にカセィソーダを加え掛値を５士０．５になる
ようにｐＨ調整したところ、水酸化アルミニウムの白濁
沈澱が生成した。このモデル排水の一部をサンプリング
し、ＳＳ量と溶解しているアルミニウムイオン量を測定
した結果、ＳＳ童はアルミニウムに換算して７５のｏ／
１，アルミニウムイオン量はアルミニウムに換算して３
１のｐ／１であった。次に内径１３肋ぐのガラスカラム
にアンスラサィト破砕物（有効径０．７〜０．８風）を
層高３００肌になるように充填し、炉過塔を作製した。

一方、キレート性イオン交換樹脂はポリスチレソ母体樹
脂とし、ィミノジ酢酸基を配位子とするダウェックスＡ
−１（ダウケミカル社製）をＮａ形で使用し、内径１３
欄０のガラスカラムに層高８０仇帆となるよう充填させ
た（樹脂蔓約１００の‘）。

ｐＨ調整したＳＳ成分を含んだモデル排水をまず炉過搭
の上部より定量ポンプにより２１／Ｈｒの流速で流下さ
せ、さらにキレート性イオン交換樹脂塔に同じ流速で通
水した約１幼時間で炉週および吸着処理が完了した。炉
週、吸着処理完了後、炉過搭に炉週されているＳＳ成分
を炉過層から分離することなく、そのままの状態に放置
したまま、液面をァンスラサィトの面まで低下ごて、次
に洲一舷Ｓ０４約１６０の‘を炉過搭上部より滴下させ
、ＳＳ成分を溶解させた。搭下部よりぬきとった硫ばん
溶液の塁は約１５０凧【で、全アルミニウム革は２．８
夕、またナトリウム量は０．０１タ以下であった。一方
、キレート性イオン交換樹脂塔に州−比Ｓ０４を８０の
【、流速１の【／分のゆっくりした速度で流し、アルミ
ニウムの脱離を行なった。７０私の硫酸を通液させたあ
と、さらに１３０肌のイオン水を同一流速で流し、いわ
ゆる水おし操作を行なった。溶離液の５０泌目から１５
０地目までの１００の‘分を採取し、回収硫ばん溶液か
ら求めた全アルミニウム量は１．１２夕でナトリウム量
は０．０１タ以下であった。このように回収硫ばん中に
アルミニウムイオンなどの不純物が混入せず、かつ比較
的濃厚な硫ばん溶液が得られた。実施例 ２ 実施例１と全く同じガラスカラムを用いて、炉過搭の仕
様も全く同じとした。

キレート性イオン交換塔には、実施例１で用いたダウェ
ックスＡ−１の代わりにュニセレツクＵＲ−１０（ユニ
チカ■製）を用いた。ュニセレッタＵＲ−１０はフェノ
ール樹脂を母体とし、配位贋として窒素と酸素を有して
いるキレート性イオン交換樹脂である。樹脂を交換した
以外は実施例１と全く同一の条件でアルミニウムの回収
実験をした結果、次のごとき測定値が得られた。比較例
１ 実施例１において、炉過搭で炉週されたＳＳ成分を逆洗
によって塔の系外に除こうとした。

線速度２５の／Ｈｒで５分間逆洗したが、またＳＳ成分
は炉過搭に残っていた。この逆洗水中のＳＳを硫ばんと
して回収することは非常にむつかし、経済性がなかつた
。比較例 ２ あらかじめプール用桂藻±（夏比重２．２）０．２夕を
分散させたイオン水５０の‘を炉過搭に通過させて桂藻
士の層を形成させ、線速度２５肌／Ｈｒで５分間逆洗し
て炉過搭で炉過されたＳＳ成分を桂藻±とともに系外に
除いた以外は実施例１と全く同様にして処理した。

この結果、ＳＳ成分は系外に取り出させたが、液量が約
３６０の【となり、これに実施例１と同様に洲−ＱＳ０
４約１６０のとを添加すると、約５２０の‘の硫ばん溶
液が得られた。

この溶液の全アルミニウム塁は２．７夕，またナトリウ
ム革は０．０１夕で、その他カルシウムが５の９／１混
入させており、液；も実施例１に比べて約３．５苦も希
釈されており、利用価値の乏しいものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための塔方式回収装置
のブロック図である。 １はアルミニウム系排水の発生源、２はｐＨ調整槽、３
，３′は炉過搭、４，４′はキレート性イオン交換樹脂
塔、５，５′は鉢酸水溶液、６，６′は回収液、７，７
′は鉱酸水溶液、８，８′は脱欧液、９は中和槽。 豹】滋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム系排水のｐＨを３〜７に調整して水酸
   化アルミニウムの浮遊性固形分を混在せしめた状態で濾
   過処理し、濾液をキレート性イオン交換樹脂で処理して
   アルミニウムイオンを選択吸着せしめ、さらに酸溶離し
   てアルミニウム化合物を回収し、一方濾別した固形分を
   濾材から分離することなく酸処理してアルミニウム化合
   物を回収することを特徴とするアルミニウム系排水から
   のアルミニウム化合物の回収法。 ２ アルミニウム系排水がアルカリ金属および／あるい
   はアルカリ土類金属を含有し、かつアルミニウムを３０
   ｐｐｍ以上含有するものである特許請求の範囲第１項記
   載のアルミニウム化合物の回収法。