JPS61192340A - 弗素錯イオン吸着剤 - Google Patents

Abstract

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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、水中に低濃度に溶存する弗素錯イオ／ｌ−高
い効率で選択的に除去することのできる吸着剤に関する
。ざらに、本発明は漱料水の原水または産業排水中に溶
存する弗素錯イオンを吸着除去し、該吸着剤は簡単な操
作で吸着イオンを脱着、再生し、繰夛返し使用可能な、
操作性、経済性の高い吸着剤に関する。 （従来の技術） 元来、自然界において弗素は極〈微量、例えば海水中に
１．２〜１．４　ｐｐｍ　ｓ河川水中に通常０．１〜０
、３　ｐｐｍ程度溶存するが、この程度の量は生態学的
環境として支障がない。しかし、火山活動にょる弗化水
素の排出により、地下水中の弗素イオン濃度が１０　ｐ
ｐｍ　ｋ越えることが知られておシ、また、産業排水、
特に金属精練、金属表面処理、ガラス、窯業工業、電子
工業、化学工業等から排出される弗素排水は濃度が高く
、かつ近年の弗素化学の進歩によシ、これら工業がらの
弗素の排出は日々増加している。 との↓うな高濃度の弗素含有水は、環境水として人体お
よび動植物に種々の悪影Ｉ＃をおよほすととから、でき
るだけ低水準に維持、管理されなければならず、このよ
うな見地よシボ質基準として、飲料水の場合には０．８
　ｐｐｍ以下、また、産業排水の場合１５　ｐｐｍ以下
にしなければならないことが規定きれている。 水中に溶存する弗素の除去方法として、弗素を０、８　
ｐｐｍ以上含む飲料水の原水に対しては、従来活性アル
ミナ吸着法ｔたはイオン交換樹脂と活性アルミナの併用
処＠勢が行なわれている。しかし、活性アルミナ吸着法
においては、活性ア元ミナの弗素イオン吸着量が低い上
に、炭酸イオン等の共存イオンの影脣を受け、期待する
除去効果が得られない欠点がある。この点に関して、予
め他の共存イオンをイオン交換樹脂で吸着除去した液を
活性アルミナで処理して弗素イオン全除去する試みがあ
るが、この場合は、必要以上の無害イオ／１Ｆｒ：も除
去してしまうため、飲料水としての望ましい水質でなく
なシ、また、処理に多大の費用を喪するなどの問題があ
る。 一方、産業排液中の弗素イオンおよび弗素錯イオン全除
去する方法としては、消石灰や塩化カルシウム等のカル
シウム塩を用い、溶解度＋７Ｊ小さな弗化カルシウムと
して沈でん分離きせる方法が一般的に行なわれている。 しかし、弗化カルシウムは水に溶解性全有し、理想的な
処理においても、弗素濃度ｋ　８　ｐｐｍ以下にするこ
とができない。また、弗素イオンは排水中（１）ケイ素
、鉄やアルミニウム等と錯イオンを形成する傾向が犬き
く、それらのカルシウム塩の溶解には太きいため、沈で
ん分離による処理は非常に困難なもｑ）となる。 また、活性アルミナや金属担持キレート吸着剤（特開昭
５８−３６６３２３によシ、弗素イオンを吸着処理する
方法が提案されているが、弗素錯イオンに対する吸着性
能は不明であシ、実用上の問題点が残る。さらに、弗素
イオンをケイ素（特開昭５８−８５８２）や鉄、アルミ
ニウムやジルコニウム（特開昭５８−６４１８１）と反
応させて弗累錯イオンとし選択吸着性を高めてから、ア
ニオン交換樹脂を用いて吸着処理する方法が提案されて
いるが、この方法では吸着前処理が必要となることによ
シ、工程が複雑になったシ、弗素錯イオンは解離定数を
有するため、排水中には弗素イオンが残存するので、弗
素イオン濃度ｅｌｐｐｍ以下にする高度処理の条件設定
が難しいものと考えられる。 （発明が解決しようとする問題点） 現在、環境保全、公害防止の観点から、公共水域に放出
される排水中の弗素濃度は１５　ｐｐｍ以下に規制され
てお如、一方では排水基準をさらに厳しく規制しようと
する自治体もあり、さらに効率的な高度処理技術の確立
が望まれている。 （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、このような問題を解決するため、水中に
溶存する弗素錯イオンを選択的かつ効率的に分離除去す
る方法を鋭意検討した結果、本発明に到達した。 したがって、本発明の目的は、低濃度で溶存する弗素錯
イオンを効率的に除去する吸着剤を提供することにあシ
、さらに、本発明’７）目的は、弗素錯イオンを規制値
以上に溶存する水または排水から効率的に弗素錯イオン
を除去し、弗素濃度が規制値以下の飲料水または排水に
処理するとともに、該吸着剤の吸着弗素全経済的に脱着
、再生することによシ、循環使用を可能とする吸着剤を
提供することにある。 すなわち、本発明の吸着剤は、鞠期律表第■族Ｂ、Ｚｒ
およびＨｆの元素群から選ばれた一種以上の金属水和酸
化物または金属水和弗化物からなることを特徴とする。 本発明の吸着剤は、ｐＨ７以下の範囲の弗素溶存　□水
と接触きせるととで選択的かつ高効率で弗素錯イオンを
吸着し、また、該吸着剤の吸着弗素は、ｐＨ８〜１４の
アルカリ水溶液と接触させることで容易に脱着再生でき
、再使用が可能となる。 以下、本発明の吸着剤につき詳細に説明する。 本発明の周期律表第■族Ｂの元素とは、Ｓｃ、　Ｙ、Ｌ
ａ、う／タニド、　　Ａｃおよびアクチニドである。こ
こでランクニドとは、Ｃｅ、　Ｐｒ、　Ｎｄ、　Ｐｍ、
　Ｓｍ、　Ｆｕ、Ｇｄ。 Ｔｂ、　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｙｂ、およ
びＬｕであシ、アクチニドとは、Ｔｈ、　Ｐａ、　Ｖ％
Ｎｐ、　Ｐｕ、　Ａｍ、　Ｃｍ、　Ｂｋ、　Ｃｆ、　Ｂ
ｓ。 Ｆｍ、　Ｍｄ、　Ｎｏ、　Ｌｒである。本発明において
は、さらにＺｒおよびＨｆが用いられるが、これらの金
属は、一種類でもよいし、二種類以上ＱＪ混合物でもよ
い。 これらの金属元素のうち、Ｚｒ、　Ｙ、　Ｌａおよびラ
ンタニドが吸着能が大きく特に好ましい。 これらの金属元素の水和酸化物および水和弗化物とは、
以下に詳述する含水酸化物、水酸化物、ゲル状酸化物お
よび弗化物の水和物である。これらｑ）水和酸化物およ
び水和弗化物は、単独で用いてもよいし、二種類以上の
混合物として用いてもよい。捷だ、他の吸着剤、例えば
、活性炭、活性アルミナ、含水酸化チタン等と共に用い
てもよい。 本発明の該金属水和酸化物は、例えば、該金属塩酸塩、
倫酸塩、硝酸基環の塩類水溶液中にアルカリ土類全添加
し、上記塩類水溶液のｐＨを調整することによって、容
易に沈殿物として得られる。 調整に当って、金属およびその塩の種類と溶液濃度、ア
ルカリの種類と＃肛、金属塩水溶液とアルカリ溶液の混
合法と混合速度、および反応温度等の沈殿の生成条件全
選択することによって、含水酸化物、水酸化物またはゲ
ル状酸化物が生成できる。後述するように、含水酸化物
とゲル状酸化物は構造上、似て非なるものであるが、例
えば、ゲル状酸化物を比較的低温である１００〜３００
℃で加熱するか、または水熱反応することによって、含
水酸化物に変化させることもできる。 また、該金属水和弗化物は、上記方法によって調製され
た水和酸化物に弗酸を反応させるか、または該金属水和
酸化物と同様に、該全域塩類水溶液に弗酸または易溶性
弗化物水溶液全反応させて該金属弗化物を調製しｆｃ後
、水酸化ナトＩＪウム水溶液等アルカリ水浴液を該金属
弗化物に作用させて得られる。 また、上記調製法によって該金属水和酸化物および該金
属水和弗化物を調製するに際し、各種の金属イオンを共
存きせて生成される複合金属水和酸化物および複合金属
水和弗化物であってもよい。 共存できる金属元素の例としては、Ａ４　Ｃｒ、　Ｃｏ
、Ｇａ、Ｆｅ、　Ｍｎ、　Ｎｉ、　Ｔｉ、■、Ｓｎ、　
Ｇｅ、　Ｎｂ、　Ｔａ等が挙けられる。これらの共存で
きる金属元素の共存ｆは、本発明ｑ）金属元素に対し４
０　ｍｏ１％以下、さらに好ましくは２０　ｍｏ１％以
下である。 また、上記の調整に使用する陽イオンおよび隘イオンが
、本発明の水和酸化物または水和弗化物の購造の一部と
して存在してもよい。これらの共存できる陽イオンおよ
び陰イオンは、例えば、ＮＨ４、Ｎａ、　Ｋ、　Ｃａ、
およびＳｏ、　、　Ｎｏ、、ｃｔ、　ＰＯ，等である。 上記製法によって調製された該金属水和酸化物および該
金属水和弗化物の構造的特徴を以下に詳細に説明する。 水和酸化物のうち含水酸化物とは、Ｘ線回折では該当す
る金属酸化物と同じ回折パターンを示すが、結晶性が悪
いため回折線幅が広い、熱的には特定の転移点を持たず
、温度上昇と共に徐々に熱減量を生じ、最終的には結晶
性のよ・い酸化物となるものであシ、その時の熱減量は
５〜３０重量％を有する。赤外吸収スペクトルでは、　
　３４００ｃｍ−’付近に水酸基の伸縮振動に基づく幅
広い吸収帯、および１７００〜１３００　ｃｍ−’に水
酸基の変角振動に基づく２〜３本の吸収帯を示す。 また、水酸化物とは、Ｘ線回折では該当する金属水酸化
物の回折パターンを示し、熱的には特定の温度で酸化物
への転移を生じる。赤外吸収スペクトルでは金属水酸化
物特有の３５００〜３７００ｍ−１水酸基の伸縮振動に
基づく鋭い吸収帯と、３４００ｃｍ−’付近に水酸基の
伸縮振動に基づく幅広い吸収帯、および１７００〜１３
００　ｃｍ−’に水酸基の変角振動に基づく２〜３本の
吸収帯を示す。 さらに、ゲル状酸化物とは、Ｘ線回折では特定の回折線
を示ざず緩慢な散乱線σノみが検出され、熱的には含水
酸化物と同様ｑ〕熱減量挙動を示すが、その熱減量は、
１０〜７０重量％と含水酸化物に比べ大きい。 マタ、赤外吸収スペクトルでは、含水酸化物と同様３４
００ｍ−’付近に水酸基の振縮振勧に基づく幅広い吸収
帯、および１７００〜１３００　ｃｍ−’に水酸基の変
角撮動に基づく２〜３本の吸収帯を示す。 一方、水木口弗化物とは、Ｘ線回折では該当する金属弗
化物と同一のパターンを示すが、結晶性が悪く回折線幅
が広い。熱的には特定の転移点を持たずに高温、例えば
５００℃までに金属弗化物となシ、その際の熱減量は２
〜２０重量％である。 赤外吸収スペクトルでは、３４００　ｃｍ−’付近に水
酸基の伸縮振動に基づく幅広い吸収帯、および１７００
〜１３００　ｃｍ−’に水酸基の変角振動に基づく２〜
３本の吸収帯を示す。 上記（７）如く、本発明の金属水和酸化物および金属水
和弗化物は、Ｘ線回折、赤外吸収スペクトル、熱的性質
において、各々固有の特性を有するが、特に吸着性能に
関係する共通的特徴は、赤外吸収スペクトルにおける１
　５００　ｃｍ−’付近と１３５０ｃｍ−’付近に吸収
帯盆有することであシ、該吸収帯を有する構造が、本発
明の効果を奏する上で極めて重要である。 該吸収帯は、本発明の吸着に作用する水酸基に基づくも
のであシ、弗素イオン吟水酸基以外の陰イオンと該水酸
基が交換しｆｃ場合には、該吸収帯は減少あるいは消失
する特徴を有する。 なお、本発明で云う熱減量とは、試料を室温から水和酸
化物の場合８００℃まで、水和弗化物の場合５００℃ま
で、ｌθ℃７ｍｉ　ｎの速度で加熱した時の元の重量に
対する減少百分率である。 本発明の吸着剤は、前述の調製法等による該金属水和酸
化物または該金属水和弗化物全濾過して得られるケーキ
、または乾燥した粉体およびこれを適当な多孔質担体に
担持させる等の方法で粒状、糸状、紐状、帯状、板状等
任意の形状に成形された成形体である。該成形体は吸着
操作ｑ）実用性を高める上で極めて有効である。 担体に用いる材料は、本発明の効果を拳しうる無機、有
機の種々の材料が使用できるが、担持加工性、担持体強
度、化学的耐久性等の面がら各撫の有機高分子材料が好
ましい。 有機高分子材料としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂
、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレー
ト樹脂、キシレン樹脂、アルキルベンゼン樹脂、エボキ
ン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ケイ素樹脂、ウレ
タン樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、ポリエチレン、塩素化ポリオレフィン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、メ
タクリル樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、セ
ルロース系樹脂、ボ！Ｊビニルアルコール。 ポリイミド、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル等お
よび上記の共重合体が使用できるが、適当な耐水性、耐
薬凸金もち、かつ親水性が太きく、多孔質な構造全形成
し得るもｑ〕が好ましく、ポリアミド、セルロース系樹
脂、ポリスルホ／、ポリ７クリロニトリル、［化ヒニル
、ヒニルアルコール共重合体等が特に好ましい。 上記の有機高分子材料による担持方法は、公知の種々の
方法が適用できる。例えば、適当な高分子重合体￥ｒ溶
解した溶液に、該金属水和酸化物または水和弗化物の粒
子を懸濁分散させ、粒状、糸状、紐状、帯状に成形する
方法、または適当な高分子単量体を、該金属水和酸化物
または水和弗化物の粒子の存在下で、乳化または懸濁重
合法で重合させて粒状に成形する方法、あるいは適当な
高分子重合体と該金属水和酸化物または水和弗化物およ
び種々の抽出剤を混練し成形した後、適当な溶媒で抽出
剤を抽出し多孔化する等の方法が採用できる。いずれの
場合も多孔質な構造を持ち、該金属水和酸化物または水
和弗化物が成形体に十分量担持され、漏失し難い購造体
である必要があシ、とのような目的が達成できる方法で
あれば、いかなる方法であってもよい。 これらのうち特に好ましい方法は、上記ｑ〕ポリ　２ア
ミド、セルロース系樹脂、ポリスチレン、ポリアクリロ
ニトリル、塩化ヒニル、ヒニルアルコール共重合体等の
親水性重合体を適当な溶媒に溶解し、これに該金属水和
酸化物または水和弗化物を懸濁させ、水を凝固浴として
粒子状に成形する方法である。 この方法により得られる粒状体は、多孔質な構造をもち
、十分な吸着速度と物理的強度を有し、固定床または流
動床等の工学定方性にＬシ、吸着および脱着外生操作を
行なうのに適している、特に、使用する重合体の量は、
該金属水和酸化物または水和弗化物の５〜５０重量％、
％に好ましくけ１０〜３０重量％である。５重ｆチ以下
では十分な担持効果が発揮されず、強変面でも不十分で
あシ、一方、５０重量％を超えると吸着速度が著しく低
下する。 １．友、該造粒体の粒子径および体積空隙率は、本発明
の吸着作用、特に速度に影響を与える。粒子径は平均粒
径で０１〜５ｓａ＋、または体積空隙率は０５〜０，８
５が好適である。 本発明でいう体積空隙率とは、該粒状体の乾燥状態での
見掛は体積（■□）に対する、加圧圧縮時の圧縮体積（
ｖｏ）への体積変化量（■□−ｖ。）　の値、すなわち
、（Ｖ□−■。）／ｖ工で表わされる。ここで、見掛は
体積（Ｖ、）は一定重量の粒状体の水銀ビクノメーター
法で測定される体積であシ、一方、圧縮体積（ｖｏ）は
同重量の試料をプレス板間で１００℃で５０　ｋｆ／ｃ
ｄの圧力で加圧成型したものの体積である。体積空隙率
が０．５以下では吸着速度が遅すぎ、また、０．８５以
上では強変面が不十分である。 また、該金属水和酸化物および該金属水和弗化物の粒子
の性状および表面状態が、本発明の効果を奏する上で極
めて重要であシ、該粒子の構造水または付着水量および
粒子の粒子径、凝集度全調整することが好ましく、粒子
径については、可能な限シ微粒子であることが好ましく
、平均粒子径として一次粒子径はＯＯ１μ〜１μ、特に
好ましくは０．０１〜０．５μであシ、かつ凝集度の低
い凝集粒子として０．０５〜５μ程度の微粒子であるこ
とが好ましい。 該吸着剤に弗素錯イオン全吸着させる方法は、該金属水
和酸化物または該金属水和弗化物を、弗素イオン全溶存
する水と接触させる方法であればどのような方法でもよ
い。例えば、該金属水和酸化物または該金属弗化物のケ
ーキ、粉体あるいは前述の成形体を該水に加え分散させ
て接触させる方法、成形体または粉体を充填した塔に該
水金通水して接触きせる方法等が有効である。 本発明の弗素吸着剤である周期律表第■族Ｂ。 ＺｒおよびＨｆの金属水和酸化物および金網水和弗化物
は、水中における弗素が弗素錯イオンという形で存在し
ていても優れた吸着性能全有するものであシ、従来にな
い全く新しい吸着剤である。水中に存在する弗素錯イオ
ンとしては、ヘキサフルオロケイ酸イオン、ホウフッ化
イオン、ヘキサフルオロアルミニウムイオン、ヘキサフ
ルオロ鉄イオン、ヘキサフルオロチタニウムイオンやヘ
キサフルオロジルコニウムイオン埠があり、これらが単
独あるいは２種以上が水中に溶存していてもよい。 なかでも、弗素はへキサフルオロケイ酸イオンとして存
在する場合が多いが、例えば、本発明の含水酸化セリウ
ムを用いれば＊　　ｐｉ−１７以下において優れた吸着
性能を示す。 しかし、ヘキサフルオロチタニウムイオンホヘキサフル
オロチタニウムイオン等は、ｐＨの変化によって解離し
たシ、場合によっては沈でんが生じたシするため、各錯
イオ／の正確な吸着量金求めることは困難である。本発
明の吸着剤は、弗素イオンおよび弗素錯イオンが共存し
ていても優れた吸着性能を有するため、上記のような弗
素錯イオンの吸着処理に対しても優れた有効性を発揮す
ることができる。 本発明の弗素錯イオン吸着剤である１期律表第■族Ｂ、
ＺｒおよびＨｆの金属水和酸化物および金属水和弗化物
が弗素錯イオ／を吸着する機構は、該弗素錯イオン吸着
体表面に存在する水酸基が溶存する弗素錯イオンとイオ
ン交換する陰イオン交換である。該弗素錯イオン吸着体
表面に存在する水酸基は活性に富み、水溶液のｐＨが低
い場合には、溶存する各種陰イオン、例えば、弗素イオ
ン、弗素錯イオン、塩素イオン、硝酸イオン、硫酸イオ
ン等と交換し、ｐＨが高い場合には、水酸基として保持
される。すなわち、各種陰イオンが溶存する水溶液のｐ
Ｈが低い場合には、各種陰イオンが該吸着体に固定され
、ｐＨが高い場合には、該吸着体に固定された該陰イオ
ンは水溶液中に溶出される。 例えば、本発明の含水酸化セリウムを用いて、該吸着体
の弗素イオン、ヘキサフルオロケイ酸、塩素イオン、硝
酸イオンおよび硫酸イオンに対する吸着性能と、吸着時
における溶液のｐＨの関係は、第１図のように、各イオ
ンとも酸性側での吸着能が大きい。特に弗素イオンの場
合には、溶液のｐＨが７以下で急激に吸着量が増大する
が、塩素イオン等の他のイオンの場合には、溶液りＪ　
ｐＨが４以下でなければ吸着量の急激な増加はない。 したがって、弗素錯イオンが塩素イオン等（１）他のイ
オンと共存する場合、溶液のｐＨが１〜７で選択的に弗
素錯イオンを吸着できる。しかも、該イオンに対する吸
着能は、他’７）陰イオンに比べ著しく太きい。該吸着
剤による弗素イオンの吸′着に際し、好ましい溶液のｐ
Ｈは１〜７、より好ましくは２〜７である。溶液のｐＨ
が１以下では該吸着体の溶解が著しく、７以上では吸着
能が小ざい。 本発明の弗素吸着剤は、弗素錯イオンの選択性が非常に
優れている。すなわち、弗素錯イオンと同濃度の塩素イ
オン、硝酸イオン、硫酸イオンが溶存する水溶液におい
て、弗素錯イオン以外の他の陰イオンに対する選択性は
、該水溶液の吸着平衡時のｐＨが５の場合には、塩素イ
オンに対する弗素の選択係数Ｋ（Ｆ／ＣＬ）は４　Ｘ　
１０”以上、硝酸イオンに対する弗素の選択係数Ｋ　（
Ｆ／ＮＯｓ　）は６ＸｌＯ以上、硫酸イオンに対する弗
素イオンの選択係数Ｋ　（Ｆ／８０４　）は１．　Ｉ　
Ｘ　１０”尉と非常に高い。なお、本発明で云うところ
の選択係数とは、下式に示すとおシである。 Ｋ　（Ｆ／Ｃｔ）＝ ・・・・・・・・・第一式 本発明の弗素錯イオン吸着剤の単位体積当りの飽和吸着
量は、溶液中の弗素イオン濃度と相関関係がある。例え
ば、含水酸化セリウムの場合、吸着平衡時の水溶液のｐ
Ｈが５であｎば、水溶液中の弗素錯イオン濃度が０．０
１　ｍｍｏｔ／ｌ、　　０．１　ｍｍｏｔ／ｌ。 １　、０　ｍｍｏｔ／ｌにおいて、該弗素錯イオン吸着
体の弗素錯イオンの飽和吸着量は、それぞれ０．５　ｍ
ｍｏｔ／　ｆ　−０ｅ０２　・ｎＨ２Ｏ，１，２ｍｍｏ
／−／ｆ−０ｅ０２・ｎＨ２Ｏ，２，５ｍｍｏＬ／ｆ　
−０ｅ０２　・ｎＨ２Ｏである。したがって、該弗素錯
イオン吸着体を用いて弗素錯イオン全吸着除去する場合
、弗素錯イオンの初濃度と目標到達濃度とによって、該
弗素錯イオン吸着体と弗素錯イオン含有水の好適々混合
割合を設定することができる。例えば、上記の吸着容量
會有する含水酸化セリウム？使用し、弗素錯イオンの初
期濃度が１ｍｍｏｌ／ｌ　（１４４ｐｐｍ）の弗素錯イ
オン含有水の弗素錯イオン濃度ｋ　０．１３　ｍｍｏｔ
／ｌ（１５ｐｐｘｎ　）にする場合、該吸着体１２全該
水溶液１．６１ＶＣ混合し、該混合溶液のｐＨ１５とす
ればよい。 上記の吸着操作の温度は、吸着速度に影響を与え、加温
することは効果がある。しかし、常温でも実用上十分な
速度？有しており、５〜９０℃、実用的には２０〜６０
℃の範囲が好ましい。また、接触時間は、接触時の方法
、該吸着剤の種類によって左右さするが、通常吸着量が
飽和に達するには１分〜３日程度であるが、実用的には
１分〜６０分でよい。これらの温度、時間条件は、後述
する脱着、再生操作にも適応できる。 ！た、弗素錯イオンを吸着した本発明の吸着剤は、アル
カリ溶液と接触することにより、弗素錯イオンを脱離し
、繰り返し吸着操作に共することができる。上記の脱着
操作では、該吸着剤に吸着されている弗素錯イオン量、
脱着液の接触ｐＨ１吸着剤と脱着液の混合比および温度
が、脱着率お↓び脱着液中の弗素錯イオン濃度に影響全
人ばず。 例えば、本発明の弗化イツ）　ＩＪウムの水和物ケ用い
て、脱着液の接触ｐＨと脱着率の関係は、第２図のよう
に、脱着液の接触ｐＨと共に脱着率は急激に増大する。 したがって、脱着操作における脱着液の接触ｐＨは、好
ましくは８以上、よＱ好ましくは１２以上である。８以
下では脱着率が非常に小さい。 上記脱着操作では、アルカリ水溶液として水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム等の無機ア
ルカリおよび有機アミン類等が使用できる。水酸化ナト
リウムおよび水酸化カリウムは脱着効率が大きく特に好
まし−。アルカリ溶液濃度は０．０１　ｍｏｌ／Ｌ　　
以上、好ましくは０．０５ｍｏｌ／１以上である。 本発明の吸着剤に固定された弗素錯イオンを脱着させる
方法は、該吸着剤をアルカリ水溶液に接触させる方法で
あｎば、どのような方法でもよく。 約述の吸着方法と同様の方法が採用される。 （発明の効果） 次に、本発明の弗素吸着剤の特徴について述べると、次
のようである。 （１）　　ｐＨ７以下においてアニオン交換性を示し、
中でも弗素錯イオンの選択吸着性が大きい。 （２）弗素錯イオンの液相中の低濃度の範囲においても
平衡吸着量が大きく、例えば、液相中弗素濃度が０．１
　ｍｍｏｔ／ｌの時に、吸着量は１．２ｍｍｏｔ／ｆ　
−吸着体にもなり、処理水中の弗素濃度を低くすること
ができる。 （３）　　弗素イオンや弗素錯イオンが共存していても
吸着性能は変わらず、吸着除去することができる。 （４）　　アルカリ領域での弗素錯イオンの脱着が容易
で、繰り返し吸・脱着葡行なうことができる。 （実施例） 以下、実施例によりさらに詳細に説明する。 なお、本文中の吸着量、除去率、脱着率は、下記式によ
り求めた。 吸着量（ｍｍｏＬ／を一吸着斎ゆ＝ 吸着量（ｔ）／液量Ｉｔ） 実施例１ 本発明の含水酸化セリウムＣ市販品、熱減量１５．２％
、−次粒子の平均粒径０．０８μ、凝集粒子の平均粒径
０．４μ、Ｘ線回折第５ａ図、赤外吸収スペクトル第５
ｂ図）の弗素イオンおよびヘキサフルオロケイ酸イオン
に対する吸着性能のｐＨ依存性について例？示す。 弗化水素酸（試薬特級）あるいはケイ７ツ化水素酸（試
薬特Ｒ）の２　ｍｍｏｔ／ｌの水溶液？調製し、該水溶
液に該吸着体’ｌ１ｌｆ−吸着体／　１　ｔの割合で混
合し、攪拌した。該混合液に０．Ｉ　Ｎ水酸化ナトリウ
ム水溶液ケ加え、所定のｐＨにした。２時間後、混合液
中に溶存する弗素イオンの濃度全イオンクロマトグラフ
ィー（装置Ｄｉｏｎｅｘ　　社製２０２０１型）により
測定した。この結果を、ｍ液のｐＨ１と弗素イオンある
いけへキサフルオロケイ酸イオンの除去率との関係とし
て第１図に示す。 なお、参考例として塩素イオン、硝酸イオン、硫酸イオ
ンについて、同様の実験を行なった結果全第１図に示す
。 実施例２〜１１ 本発明の吸着剤のへキサフルオロケイ酸イオンに対する
吸着性能について例？示す。 ヘキサフルオロケイ酸イオン含有水（１ｍｍｏｔ／ｌ。 Ｆとして１１４　ｐｐｍ　）　ｆ調製し、該水溶液に含
水酸化セリウム（実施例１と同物質ン、ジルコニウムゲ
ル状酸化物１試薬特級、熱減量３０係、−次粒子の平均
粒径０．０５μ、凝集粒子の平均粒径５μ、Ｘ線回折第
６ａ図、赤外吸収スペクトル第６ｂ図）、水酸化イツト
リウム（調製性後述、熱減量２５係、−次粒子の平均粒
子径０．１μ、凝集粒子の平均粒径１μ、Ｘ線回折第７
ａ図、赤外吸収スペクトル第７ｂ図］、弗化イツトリウ
ム水和物

【調製性後述、熱減量６％、−次粒子の平均粒
子径０．０３　ａ、凝集粒子の粒子径１μ、Ｘ線回折第
８ａ図、赤外・吸収スペクトル第８ｂ図ノ、塩化希土水
和酸化物（調製性後述、熱減量１８係、−次粒子の粒子
径０．０５μ、凝集□粒子の平均粒径１μ、Ｘ線回折第
９ａ図、赤外吸収スペクトル第９ｂ図ン、含水酸化ラン
タン（調製性後述、熱減量２１％、凝集粒子の平均粒子
径０．６μ）、含水酸化トリウム（調製性後述、熱減量
１９係、凝集粒子の平均粒径１．１μ）、水酸化サマリ
ウム（調製性後述、熱減量３３係、凝集粒子の平均粒径
１．０μう、水酸化ジスプロシウム（調製性後述、熱波
量２８％、凝集粒子の平均粒径１．２μ〕、および水酸
化ツリウム（調製性後述、熱減量２７係、凝集粒子の平
均粒径０．９μ）紫、それぞれ１ｔ／１２−吸着剤およ
び３ｔ／１ｆ−吸着剤の割合で混合し攪拌した。該混合
液に０．Ｉ　Ｎ水酸化ナトリウム水溶液または０．Ｉ　
Ｎ塩酸を加え、該混合液のｐＨを５とした。２時間後、
該混合液中に溶存するヘキサフルオロケイ酸イオンの濃
度を、実施例１と同様の方法により測定し、ヘキサフル
オロケイ酸イオンの除去率と吸着量を算出した。その結
果を表１に示す。 なお、比較例として活性アルミナ（市販品、ガスクロマ
トグラフィー用充填材）、含水酸化チタン（市販品）に
ついても実施例２〜６と同様の実験を行ない、その結果
を表１に示す。 吸着剤製法１ 水酸化イツトリウム：塩化イツトリウム（試薬）を蒸留
水に溶解し、水酸化す）　ＩＪウム水溶液を添加し、溶
液のｐＨ紮９に調製した。１晩熟成後、蒸留水により十
分洗浄し、１１０℃で乾燥した。 吸着剤製法２ 弗化イツトリウムの水和物：塩化イツトリウム（試薬）
’＆蒸留水に溶解（〜、アンモニア水を添加し溶液のｐ
Ｈ’ｉ９に調製ｊ−た。生成した沈殿物に、イツトリウ
ムの３倍当量以上の弗酸ゲ添加した。 １晩熟成後、沈殿物を蒸留水により十分洗浄した後、濾
過し６０℃で乾燥した。該沈殿物１２を０、ＩＮの水酸
化ナトリウム水溶液１００ｃｃに懸濁させた後、水洗、
沖過し、６０℃で乾燥した。 吸着剤製法３ 塩化食出水和酸化物：塩化食上（市販品）を蒸留水に溶
解し、食出元素と当量の過酸化水素水を添加し２て攪拌
した後、アンモニア水音添加してｐＨ９に調製した。そ
の後、８５℃に加熱して過剰の過酸化水素を分解し、冷
却後、塩酸を加えｐＨ’ｌｉ４に調製（，７だ。−晩熟
成後、蒸留水で十分洗浄し、６０℃で乾燥した。 該塩化食出のＹ、Ｌａお工びランタニドの組成２表２に
示す。 表　２　塩、ｆＢ希食出配分創成　（１Ｍｆと物換算〕
Ｌａ２０ｘ　　　　　２５．１５重−Ｓｔ　ｔｌ）Ｏｅ
２０４５　］−９１’ Ｐｒ６０１１５．１２　　＃ Ｎｄ２０３１６．ｏ７１ ８ｍ２０．ｓ　　　　　　１−０２　　’Ｅｕ２０３０
．１９　　＃ Ｇｄ２０５０．１７　１ Ｙ２０３０．０４　　＃ 吸着剤製法４ 塩化ランタン（９９％、試薬）紮蒸留水に溶解し、水酸
化カリウム全添加し、ｐＨｋ　８．５にｐｌ！！！した
。−晩熟成後、カリウムイオンが認められなくなるまで
洗浄し、風乾する。 吸着剤製法５ 酸ｆヒトリウム（９９％、試薬）を濃硫酸と白煙がでる
まで加熱した後、蒸留水を加えて溶解、６Ｎアンモニア
水ケ加えて沈でん全生成せしめる。 −晩熟成後、硫酸イオンおよびアンモニウムイオンが認
められなくなるまで洗浄し、５０℃で乾燥する。 吸着剤製法６ サマリウム、ジスプロシウム、あるいはツリウムの硝酸
塩＋　９９．９　％　、試薬）ｋ蒸留水に溶解し、水酸
ｆヒナトリウム水溶液を添加して、ｐＨｋ　１０に調製
（また。−晩熟成後、沖過（−、ナトリウムイオン、硝
酸イオンが認められなくなるまで水洗し、５０℃で乾燥
した。 実施例１２〜１５ 本発明の吸着体のイオン吸着選択性につ−て例會示す。 ヘキサフルオロケイ酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン
、および硝酸イオン葡そｎぞれｌ　ｍｍｏｔ／ｌになる
ように、ケイフッ化水素酸（試薬特級）、硫酸（試薬特
級）、塩酸（試薬特級）、お↓び硝酸Ｃ試薬特級）全蒸
留水に希釈し、混合酸水溶液紫調製した。 該混合酸水溶液に含水酸化セリウム（実施例１と同一物
質）、ジルコニウムゲル状酸化物（実施例３と同一物質
）、水酸化イッ）　ＩＪウム（実施例４と同一物質プお
よび弗化イツトリウム水和物（実施例５と同一物質）紮
、おのおの１１−吸着剤／１ｔの割合で混会し攪拌（２
だ。該混合溶液に０．１Ｎ水酸ｆヒナトリウム水溶液葡
加え絡、混合溶液のｐＨｔ＝　５とした。２時間後、該
混合液中のへキサフルオロケイ酸イオン、・１塩素イオ
ン、硝酸イオン、硫酸イオンの濃度ケ、実施例１と同様
の方法により測定し％各吸着剤の各イオンに対する吸着
量紮求めた。 測定結果より、各吸着体の塩素イオン、硝酸イオンおよ
び硫酸イオンに対する弗素の吸着選択係数を第一式より
算出した。測定結果と吸着量７表ａ、選択係数を表すに
示す。 実施例１６〜１８ 本発明の吸着剤の弗素錯イオンの吸着性能について例葡
示す。 弗素錯イオンからなる水溶液中の全弗素濃度が１００　
ｐｐｍの水溶液を調製した。弗素錯イオンとしては、そ
れぞれケイフッ化ナトリウム（試薬特級〕、フッ化チタ
ンカリウム（試薬）、あるいはクリオライト（試薬）音
用いた。該混合水溶液中に、含水酸化セリウム（実施例
１と同一物質）？１ター吸着体／１ｔの割合で混合し、
ｐ）（５に調製して２４時間攪拌した。 水溶液中の各イオンの眞度紫測定し、水中の残存弗素濃
度を測定し、弗素の除去率？求め、その結果を表３に示
す。 表　　３ 実施例１９ 本発明の吸着剤のアルカリ水溶液による脱着再生操作に
おける脱着率のｐＨ依存性について例？示す。 予めヘキサフルオロケイ酸イオン０．８２　ｍｒｎｏｔ
／ｆ−吸着剤全吸着した弗化イツトリウム水和物ヶ、０
．０１　Ｎ〜１．ＯＮの水酸化ナトリウム水溶液と１０
２−吸着剤／１ｔの割合で混合、攪拌し、２時間後、混
合液のｐＴ（とイオン濃度（実施例１と同様の方法）を
測定した。その結果を表４および第２図に示す。 表　　４ 実施例２０〜２２ 本発明の吸着剤の脱着・再生操作において、種々のアル
カＩＪｍｋ用いた脱着・再生連作の例を示す。 予めヘキサフルオロケイ酸イオン０．８２　ｍｍｏ！、
／ｆ−吸着剤ケ吸着した弗化イツトリウム水和物を、０
．５Ｎの水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウムおよ
びアンモニア水と１０Ｆ−吸着剤／ｌの割合で混合、攪
拌し、２時間後、混合液のｐＴ（と弗素イオン濃度（実
施例１と同様の方法）音測定した。 その結果を表５に示す。 表　　５ 実施例２３ エチレン−ビニルアルコール共重奮体で造粒した含水酸
化セリウムを用いて行なった吸・脱着操作の例を示す。 ケイフッ化ナトリウム（試薬特級）を蒸留水で稀釈して
、弗素濃度が１００　ｐｐｍであるｐＨ３の水溶液ケ調
製し、とｆｌｉ原水とした。 該造粒体（平均粒径０．６１　ｍｍφ１体積空隙率０．
５９　）の１５−會カラムに充てんし、上記の原水に空
塔速Ｒ８Ｖ＝３０　、２０　、あルイｎ　１０　ｈｒ−
’と条件ケ変えて通水し、カラム出口の処理水中の全弗
素濃度の経時変化を測定した。第２図に示すような曲線
が得られ、処理水中の全弗素濃度がｌｐｐｍになる寸で
の吸着剤】ゴ当りの通水量ケ求め、その結果ケ表６に示
した。 表　　６ 次いで、実施例２３−ｂの条件で吸着後の吸着剤中に水
酸ｆヒナトリウム０．１２　ｍｏｔ／Ｌの水溶液ケ空塔
速度５Ｖ＝−３ｈｒ−’　　の条件で通水ｊ−たところ
、脱着液中の全弗素濃度が３，５００　ｐｐｍ　（１８
４ｍｍｏｔ／Ｌ）という高濃度で得られた（第４図）。 弗素に対してアルカリを当量で１．３倍使用することに
よって、脱着率′ｋｌｏｏ％にすることができた。 吸着体製法７ エチレン−ビニルアルコール共重合体（エチレン３８モ
ル％）をジメチルスルホキシドに１１重量係の濃度で溶
解し、該溶液に含水酸化セリウム（市販品、熱波ｔ１５
．２’ｉ、−炭粒子の平均粒径０．０８μ、凝集粒子の
平均粒径０．４　ｐ　）　ｆ重合体量の４重量倍添加し
、十分攪拌分散させスラＩＪ　−状とした。核スラリー
を水′に凝固浴として用い、粒状に成形した。 実施例２４ ポリアクリロニトリル樹脂で造粒した含水酸化セリウム
音用いて行なった吸・脱着操作の例を示す。 フッ化ナトリウム（試薬特級）　１　ｍｍｏ！、／ｌと
ケイフッ化ナトリウムＣ試薬特級Ｉ　Ｑ、７　ｍｍｏｌ
／ｌからなる混合水溶液（弗素として１００　ｐｐｍ　
）　ｆ　ｐＨ３に調製し、これを原水とした。 該造粒体（平均粒径０．８２ｍｍφ、体積空隙率０．５
９　）の１５ｍ１ｋカラムに充てんし、上記の原水ケ空
塔速度ＦＶ＝２０ｈｒ−’の条件で通水し、カラム出口
の処理水中の全弗素濃度の経時変化音測定した。処理水
中の全弗素濃度が１ｐｐｒｒ＋になるまでの吸着剤１　
ｍｌ当りの通水量は１８０倍であった。 次いで、再生液として０．２　Ｎ水酸化ナトリウム水溶
液を空塔速度５Ｖ＝３ｈｒ−１の条件で通水したところ
、脱着液中の全弗素濃度が５．ｏ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ（２
６３ｍｍａｔ／ｌ）という高濃度で得られた。弗素に対
してアルカリ紮当量で０．６倍用いることによ、！Ｄ、
１００％の脱着率が達成される。弗素イオン単独の場合
Ｌリアルカリ量が少なくてすむのは、ヘキサフルオロケ
イ素イオンｌｓ＋Ｆ、ｓ　　）はケイフッ化ナトリウム
として脱着されるので、弗素３当量でアルカリ１当量の
消費となるためである。 吸着体製法８ ポリアクリロニトリルをジメチルホルムアミドに１０重
量係の濃度で溶解し、該溶液に含水酸化セリウム（実施
例１と同一物質）を重合体量の４重量倍添加し、十分攪
拌分散させた。該混合物を凝固浴として水を用い、粒状
に成形した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の含水酸ｆヒセリウムによる溶存弗素イ
オン、塩素イオン、硝酸イオンおよび硫酸イオンの吸着
量のｐＨ依存性葡示す図表、第２図は本発明の弗化イツ
トリウム水和物の水酸化ナトリウム水溶液に↓る脱着操
作における脱着率のｐＨ依存性を示す図表、第３図は本
発明の含水酸化セリウム−エチレン−ビニルアルコール
共重体の造粒体を用いて、弗素イオン含有水溶液の固定
床吸着ケ行なった時の破過曲線？示す図表、第４図は上
記造粒体ｖｃ↓る吸着後に０．Ｉ　Ｎの水酸化ナトリウ
ム水溶液を用いて固定床脱着を行なつ′ｆＣ時の弗素の
溶離曲線全示す図表、第５ａ図は含水酸化物の代表とし
て含水酸化セリウムの０ｕＫａ線によるＸ線回折図、第
５ｈ図は本発明の含水酸化セリウムの赤外吸収ス被りト
ル、第６ａ図１は本発明のジルコニウムゲル状酸化物の
ＯｕＫ　Ｃ１１７ＭにＬるＸ＃！回折図、第６ｈ図は本
発明のジルコニウムゲル状酸化物の赤外吸収スペクトル
、第７８図は水酸化物の代表として水酸化イツトリウム
の０ｕＫａ線にＬ　　　　”るＸ線回折図、第７ｂ図は
本発明の水酸化イットリウムの赤外吸収スペクトル、第
８　ａ　Ｆｙ＋は本発明の弗化イツトリウム水和物の０
ｕＫＱ線によるＸ線回折図、第８ｂ図は金属弗ｆヒ物の
代表として弗化イツトリウム水和物の赤外吸収スペクト
ル、第９ａ図は本発明の塩化食出水和酸（Ｂ物の０ｕＫ
ａ線によるＸ線回折図、第９ｂ図は本発明の塩ｆヒ食出
木和酸化物の赤外吸収スペクトル？示す。 ＝４１− 第１図 第３図 吸看斉」’１Ｔ１１当り通水量（罹１／浦ト吸着斉Ｄ（
％）由劉平 （％）壷肪♀ ０％）走密♀ （％）俸薪♀ （％）壷堅♀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周期律表第III族Ｂ、ＺｒおよびＨｆの元素群から選ば
   れた一種以上の金属水和酸化物または金属水和弗化物か
   らなる弗素錯イオン吸着剤。