KR101896825B1 - 정화 처리제 및 정화 처리 방법 - Google Patents

Abstract

카드뮴을 주로 하는 중금속의 제거 성능이 우수한 정화 처리제 및 정화 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 정화 처리제는, 오염수 또는 오염 토양으로부터 카드뮴을 제거하는 정화 처리제이며, 철 또는 그의 합금제 금속분과 비금속계 환원제를 함유하는 것을 특징으로 한다. 상기 비금속계 환원제의 소재가 티오황산나트륨, 아스코르브산, 요소, 아니솔 또는 이들의 조합이면 좋다. 상기 금속분이 아토마이즈분이면 좋다. 상기 금속분이 황을 함유하면 좋다. 상기 금속분의 황 함유량으로서는 0.05질량％ 이상 5질량％ 이하가 바람직하다. 상기 금속분에 대한 비금속계 환원제의 함유량의 질량비로서는 0.01 이상 4 이하가 바람직하다. 본 발명의 정화 처리 방법은, 오염수 또는 오염 토양으로부터 카드뮴을 제거하는 정화 처리 방법이며, 상기 정화 처리제를 상기 오염수 또는 상기 오염 토양과 접촉시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

정화 처리제 및 정화 처리 방법 {PURIFICATION TREATMENT AGENT AND PURIFICATION TREATMENT METHOD}

본 발명은 정화 처리제 및 정화 처리 방법에 관한 것이다.

비소, 셀레늄, 납, 카드뮴, 크롬 등의 중금속 등의 오염 물질은, 인체에 대하여 유해하고, 건강 장해를 초래한다는 점에서, 이들 오염 물질에 의한 환경 오염이 문제로 되고 있다. 중금속류는, 지하수, 하천수, 호수와 늪, 각종 공업 배수 등에 포함되어 있으며, 환경 기준 및 배수 기준이 정해져 있다. 수중의 중금속류가 이들 수질 기준을 초과하는 경우에는, 수중에서 이들 중금속류를 제거할 필요가 있다.

이들 오염 물질에 오염된 물 및 토양(이하, 「오염수」 및 「오염 토양」이라고도 함)을 연속적으로 정화 처리하는 방법으로서는, 흡착제를 사용하여 오염 물질을 흡착 제거하는 각종 방법(흡착법)이 제안되어 있다. 이 흡착법은, 흡착제를 충전한 흡착탑에 오염 물질을 포함하는 오염수를 연속적으로 통수하고, 오염수를 흡착제에 접촉시켜 흡착 제거하는 것이다.

상기와 같은 흡착법에서 사용하는 흡착제로서는, 활성탄, 활성 알루미나, 제올라이트, 티타늄산, 지르코니아 수화물 등이 알려져 있다. 이들 흡착제를 사용하는 방법에서는, 오염 물질의 종류에 따라 흡착제의 종류를 선택함으로써, 우수한 제거 효율을 달성할 수 있지만, 이들 흡착제는 대체로 고가이기 때문에, 이들 흡착제로만 처리하면 처리 비용이 높아진다고 하는 결점이 있다.

한편, 오염수의 처리 방법으로서, 철분에 수중의 비소를 흡착시키는 것이 알려져 있으며, 철분의 흡착 능력을 향상시키기 위해, 여러 가지 제안이 이루어져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 비소의 제거제로서, 표면이 철 수산화물로 피복된 철분이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2 내지 6에는, 소정량의 황이나 인을 함유하는 철분을 사용함으로써, 철의 애노드 반응(Fe→Fe^{2 +}+2e^-)이 황이나 인의 첨가에 의해 촉진되어, 그 결과, 카드뮴, 비소 등의 중금속류의 환원 반응 또는 불용화 반응이 촉진되는 메커니즘으로 정화 성능을 향상시키는 방법이 제안되어 있다.

이들 기술 개발에 의해, 흡착제의 중금속류에 대한 제거 능력은 개선되어 있지만, 더 높은 흡착 효율을 발휘하는 기술의 개발이 요망되고 있는 것이 실정이다.

또한, 철분을 사용한 카드뮴의 제거 방법으로서, 특허문헌 7을 들 수 있다. 이것은, 금속계 환원제로서 FeS 외에 적어도 Fe를 함유하는 순도 30 내지 80％의 황화철 분말을 오염수와 접촉시켜 6가의 셀레늄을 환원하고, 수산화철의 콜로이드와 공침시킴과 함께 중금속류를 황화물로서 석출시키고, 또한 황화물을 생성하지 않는 중금속을 수산화물로서 침전시킴으로써 이들을 수중에서 제거하는 기술이다. 그러나, 이 기술에서는 FeS의 사용량이 많아, 경제적으로 성립시키기가 어려울 것으로 예상된다. 또한, 이 기술에서는, 카드뮴 농도를 0.05ppm(0.05mg/L) 이하로 할 수 있었다고 기재되어 있지만, 최근의 「수질 오탁 방지법 시행 규칙 등의 일부를 개정한 부령」에 있어서의 카드뮴 규제값은 0.03ppm(0.03mg/L)이며, 이것을 달성할 수 있었다고는 할 수 없다. 사실, 발명자들이 철분에 FeS를 혼합하여 카드뮴 잔류 농도를 조사한바, 개시 농도 1ppm(1mg/L)에 대하여 0.54ppm(0.54mg/L)까지밖에 농도를 저하시킬 수 없다는 것이 판명되었다. 즉, FeS와 철분의 혼합만으로는, 카드뮴의 제거 성능은 충분해지지 않는다.

일본 특허 공개 제2006-272260호 공보 일본 특허 공개 제2006-312163호 공보 일본 특허 공개 제2008-043921호 공보 일본 특허 공개 제2009-082818호 공보 일본 특허 제4755159호 일본 특허 제5046853호 일본 특허 제4264226호

본 발명은 상술한 바와 같은 사정에 기초하여 이루어진 것이며, 카드뮴을 주로 하는 중금속의 제거 성능이 우수한 정화 처리제 및 정화 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 발명은, 오염수 또는 오염 토양으로부터 카드뮴을 제거하는 정화 처리제이며, 철 또는 그의 합금제 금속분과 비금속계 환원제를 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 정화 처리제로서 철 또는 그의 합금제 금속분에 비금속계 환원제를 첨가함으로써, 카드뮴을 비롯한 중금속의 제거가 현저히 향상된다는 것을 알아냈다. 이 메커니즘은 명확하지는 않지만, 상기 금속분에 추가하여 비금속계 환원제가 존재함으로써, 중금속을 포함하는 오염수 또는 오염 토양 내의 중금속 이온의 환원이 촉진되어 금속분에 흡착되기 때문이라고 추측된다. 즉, 당해 정화 처리제에 따르면, 카드뮴을 주로 하는 중금속을 효율적으로 제거할 수 있다.

상기 비금속계 환원제의 소재가, 티오황산나트륨, 아스코르브산, 요소, 아니솔 또는 이들의 조합이면 좋다. 비금속계 환원제로서, 이러한 소재를 사용함으로써, 중금속의 제거 효과를 촉진할 수 있다.

상기 금속분이 아토마이즈분이면 좋다. 이와 같이 금속분으로서 아토마이즈분을 사용함으로써, 정화 처리제의 균질성을 향상시키면서, 비용을 저감할 수 있다.

상기 금속분이 황을 함유하면 좋다. 이와 같이 금속분이 황을 함유함으로써, 중금속의 제거 효과를 촉진할 수 있다.

상기 금속분의 황 함유량으로서는 0.05질량％ 이상 5질량％ 이하가 바람직하다. 이와 같이 금속분의 황 함유량을 상기 범위로 함으로써, 비용을 억제하면서 중금속의 제거 효과를 더 촉진할 수 있다.

상기 금속분에 대한 비금속계 환원제의 함유량의 질량비로서는 0.01 이상 4 이하가 바람직하다. 이와 같이 비금속계 환원제의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 비용을 억제하면서 중금속의 제거 효과를 촉진할 수 있다.

상기 오염수 또는 오염 토양이 비소, 셀레늄, 납, 크롬 또는 이들의 조합을 더 포함하며, 이들 원소도 제거하면 좋다. 당해 정화 처리제는, 금속분과 상기 원소의 이온과의 반응성도 우수하기 때문에, 이들 중금속 등의 제거도 효과적으로 행할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 다른 발명은, 오염수 또는 오염 토양으로부터 카드뮴을 제거하는 정화 처리 방법이며, 당해 정화 처리제를 상기 오염수 또는 상기 오염 토양과 접촉시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

당해 정화 처리 방법은 상기 금속분과 비금속계 환원제를 포함하는 정화 처리제를 오염수 또는 오염 토양에 접촉시키므로, 카드뮴을 주로 하는 중금속을 효율적으로 제거할 수 있다.

여기서, 「중금속」이란, 25℃에서의 비중이 4.5 이상인 금속종이다. 「황의 함유량」이란, 연소법에 의한 탄소ㆍ황 분석 장치를 사용하여 측정되는 값이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 정화 처리제 및 정화 처리 방법은, 카드뮴을 주로 하는 중금속의 제거 성능이 우수하다.

이하, 본 발명에 관한 정화 처리 방법 및 정화 처리제의 실시 형태에 대하여 설명한다.

[정화 처리제]

본 발명의 정화 처리제는, 중금속을 포함하는 오염수 또는 오염 토양으로부터 적어도 카드뮴을 제거하기 위해 사용되며, 철 또는 그의 합금제 금속분과 비금속계 환원제를 함유한다. 당해 정화 처리제는 금속분 및 비금속계 환원제 외에, 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 용매 등의 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 또한, pH 조정제 등의 첨가제를 포함해도 된다.

<금속분>

상기 금속분은, 그 표면에 카드뮴을 비롯한 중금속을 흡착한다. 중금속은 수중에서 중금속 이온으로서 존재하고 있으며, 이들 이온과 금속분을 반응시킴으로써 중금속이 불용화하여 금속분의 표면 부근에 석출된다. 그 결과, 금속분은 그 표면에 중금속을 흡착할 수 있다.

상기 금속분으로서는, 철 또는 그의 합금을 주성분으로 하는 분체라면 특별히 한정되지 않고, 공업적으로 입수 가능한 모든 금속분을 사용할 수 있다. 금속분의 종류로서는, 예를 들어 아토마이즈 철분, 주철분, 스폰지 철분 등의 철기 완전 금속분(프리알로이 합금분) 또는 부분 금속분(프리믹스 합금분)을 들 수 있다. 또한, 상기 합금이 함유하는 철 이외의 원소로서는, 예를 들어 탄소, 황, 니켈, 구리, 아연, 알루미늄, 코발트 등을 들 수 있다. 여기서 「주성분」이란, 금속분을 구성하는 성분 중 질량 기준으로 가장 많이 포함되는 성분(예를 들어 50질량％ 이상)을 가리킨다.

금속분으로서는, 아토마이즈법에 의해 제조된 아토마이즈 금속분이 바람직하다. 아토마이즈 금속분은 대량 생산이 가능하기 때문에, 당해 정화 처리제를 처리 시설 등에 있어서의 대규모 처리에 사용할 수 있다. 또한, 아토마이즈 금속분은, 성분이나 입경을 정렬시키기 쉽다. 이 아토마이즈 금속분으로서는, 철 합금을 아토마이즈한 완전 금속분이어도 되고, 철분을 아토마이즈한 후 금속분을 부착시킨 부분 합금화분이어도 된다.

상기 금속분의 평균 입경의 상한으로서는 1000㎛가 바람직하고, 500㎛가 보다 바람직하고, 100㎛가 더욱 바람직하다. 한편, 금속분의 평균 입경의 하한으로서는 1㎛가 바람직하다. 상기 평균 입경이 상기 상한을 초과하면, 금속분의 표면적이 작아져 중금속 등의 제거 속도가 저하될 우려가 있다. 반대로, 상기 평균 입경이 상기 하한 미만인 경우, 수율이 낮아져 취급성이 저하될 우려가 있다. 여기서 「평균 입경」이란, JIS-Z-8801(2006)에 규정되는 체를 사용한 건식 체 분류 시험에 의해 입자 직경 분포를 구하고, 이 입자 직경 분포에 있어서 누적 질량이 50％로 되는 입경을 말한다.

상기 금속분은, 황을 합금 원소로서 포함하면 좋다. 황의 존재에 의해 금속분의 중금속의 제거 성능이 향상된다. 금속분에 황을 함유시킴으로써 중금속류의 제거 성능이 향상되는 이유로서는 이하와 같다고 생각된다. 즉, 황의 작용으로 금속분 표면의 산화가 촉진되고(철의 애노드 반응: Fe→Fe^{2 +}+2e^-), 금속분 표면에서 효율적으로 생성되는 철 이온, 급속하게 성장하는 철의 산화물이나 수산화물 등에 의해, 오염수 중이나 오염 토양 중에 금속 이온이나 화합물 이온의 형태로 존재하는 중금속류의 금속분에 대한 흡착이 촉진되고, 그것에 수반하여 중금속류의 제거가 효율적으로 진행되는 것이라고 생각된다.

금속분 중에 있어서의 황분의 함유량의 상한으로서는 5질량％가 바람직하고, 4질량％가 보다 바람직하고, 3질량％가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 함유량의 하한으로서는, 0.05질량％가 바람직하고, 0.1질량％가 보다 바람직하고, 0.8질량％가 더욱 바람직하다. 상기 함유량이 상기 상한을 초과하는 경우, 금속분의 중금속의 흡착 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 당해 정화 처리제의 비용이 불필요하게 증가될 우려가 있다. 반대로, 상기 함유량이 상기 하한 미만인 경우, 상술한 황에 의한 중금속의 제거 성능의 향상 작용이 불충분해질 우려가 있다.

<비금속계 환원제>

비금속계 환원제로서는, 중금속 이온이나 그의 화합물의 이온을 환원할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 그 소재로서는 예를 들어 티오황산나트륨, 아스코르브산, 요소, 하이드로술파이트나트륨, 이산화티오요소, 아니솔 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 티오황산나트륨, 아스코르브산, 요소, 아니솔 및 이들의 조합이 바람직하다. 이러한 소재의 비금속계 환원제를 사용함으로써, 비용을 억제하면서, 중금속의 제거 성능을 향상시킬 수 있다.

금속분에 대한 비금속계 환원제의 함유량의 질량비의 하한으로서는, 0.01이 바람직하고, 0.2가 보다 바람직하다. 한편, 상기 질량비의 상한으로서는, 4가 바람직하고, 2가 보다 바람직하고, 1이 더욱 바람직하다. 상기 질량비가 상기 하한 미만인 경우, 금속분과의 혼합이 불충분해져 중금속의 제거 성능이 불충분해질 우려가 있다. 반대로, 상기 질량비가 상기 상한을 초과하면, 중금속의 제거 성능이 한계점에 도달하게 되는 한편, 비용이 증대될 우려가 있다.

<오염수 또는 오염 토양>

당해 정화 처리제가 정화하는 오염수 또는 오염 토양은 카드뮴을 포함한다. 이 오염수 또는 오염 토양은, 카드뮴 이외의 중금속 또는 중금속 함유 화합물이나 불화물을 더 포함해도 된다. 오염 토양에서는, 토양 중에 존재하는 수분(화학수, 흡습수, 모관수, 중력수, 빗물 등)으로 토양 중의 중금속 등이 용출되므로, 이 용출액을 오염수와 마찬가지로 당해 정화 처리제로 정화할 수 있다. 또한, 오염 토양이 수분을 포함하지 않는 경우에는, 오염 토양에 물을 첨가하여 오염 토양 중의 수용성 성분을 용출시킨 용액을 만듦으로써 정화 처리가 가능하다.

(중금속 또는 중금속 화합물)

상기 중금속 또는 중금속 화합물은, 오염수 또는 오염 토양 중에서는 중금속 이온 또는 중금속 화합물 이온으로서 존재하며, 오염수 또는 오염 토양 중에 용해되어 있다. 이러한 중금속 또는 중금속 함유 화합물 중의 중금속 중, 특히 제거되는 것이 바람직한 것으로서, 카드뮴, 비소, 셀레늄, 납, 크롬 및 이들의 조합을 들 수 있다.

상기 중금속 화합물로서는, 예를 들어 질산카드뮴, 비소산수소나트륨, 셀레늄산나트륨, 이크롬산칼륨 등을 들 수 있다. 상기 중금속 이온 또는 중금속 화합물로서는, 예를 들어 카드뮴 이온(Cd^{2 +}), 비소산 이온(AsO₄ ^{3 -}), 셀레늄산 이온(SeO₄ ^2-), 납 이온(Pb²⁺), 크롬 이온(Cr⁶⁺) 등을 들 수 있다.

중금속이 당해 정화 처리제의 금속분에 흡착되는 기본적인 추정 메커니즘은 다음과 같다고 생각할 수 있다.

카드뮴 및 셀레늄은, 각각 카드뮴 이온(Cd^{2 +}) 및 셀레늄 이온(Se^{2 -})의 형태로 수중에 용해되어 있다. 당해 정화 처리제에서는 철의 애노드 반응이 촉진되므로, 카드뮴 이온이나 셀레늄 이온이 각각 금속 카드뮴이나 금속 셀레늄에 효율적으로 환원되어, 금속분 표면에 석출된다. 그 결과, 카드뮴 이온이나 셀레늄 이온을 수중에서 효율적으로 제거할 수 있다.

비소는, 수중에서 비소산 이온(AsO₄ ^{3 -})의 형태로 용해되어 있다. 이 비소산 이온을 제거하기 위해서는, 이 이온과 철 이온을 반응시켜 화합물을 생성시키면 된다. 그리고, 비금속계 환원제와 금속분을 사용함으로써, 철 이온을 수중에 효율적으로 방출할 수 있다. 그 결과, 불용성의 비소산철(비소산과 철의 화합물)을 금속분 표면에 석출시켜(즉, 중금속을 금속분에 흡착시켜), 수중에서 비소산 이온을 효율적으로 제거할 수 있다.

크롬 이온 및 납 함유 이온은, 금속분에 포함되는 철 이온과 반응하여 철 화합물을 형성하므로, 금속분 표면에 불용성 화합물로서 석출시킬 수 있다. 그 결과, 크롬 이온 및 납 함유 이온을 수중에서 효율적으로 제거할 수 있다.

[정화 처리 방법]

이어서, 본 발명의 정화 처리 방법의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.

당해 정화 처리 방법은, 중금속을 포함하는 오염수 또는 오염 토양으로부터 적어도 카드뮴을 제거한다. 당해 정화 처리 방법은, 당해 정화 처리제를 오염수 또는 오염 토양과 접촉시키는 공정(접촉 공정)을 주로 구비한다.

<접촉 공정>

본 공정에서는, 당해 정화 처리제와 오염수 또는 오염 토양을 접촉시킨다. 이 접촉 방법에는 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 당해 정화 처리제를 적당한 용기에 충전하고, 이 용기 중에 오염수 또는 오염 토양을 연속적으로 통과시키는 방법, 당해 정화 처리제를 오염수 또는 오염 토양에 첨가하여 교반 등을 하는 방법 등을 들 수 있다.

오염수 또는 오염 토양에 접촉시키는 정화 처리제의 양은 특별히 제약은 없지만, 정화 처리제에 포함되는 금속분을 기준으로 한 접촉량의 하한으로서는, 오염수 또는 오염 토양 용출액 1000mL에 대하여, 0.1g이 바람직하고, 0.2g이 보다 바람직하다. 한편, 상기 접촉량의 상한으로서는 100g이 바람직하고, 10g이 보다 바람직하다. 상기 접촉량이 상기 하한 미만이면, 금속분의 성능의 변동에 의한 정화 효과의 변동이 발생할 우려가 있다. 반대로, 상기 접촉량이 상기 상한을 초과하면, 효과가 포화되기 때문에, 금속분의 양에 적합한 효과가 얻어지지 않는다.

또한, 당해 정화 처리제를 오염수 또는 오염 토양에 첨가하는 경우의 당해 정화 처리제의 첨가량의 상한으로서는, 오염수 또는 오염 토양 중의 카드뮴 1mg에 대한 금속분의 질량으로 4g이 바람직하고, 2g이 보다 바람직하다. 한편, 상기 첨가량의 하한으로서는, 오염수 또는 오염 토양 중의 카드뮴 1mg에 대한 금속분의 질량으로 0.1g이 바람직하고, 0.3g이 보다 바람직하다.

당해 정화 처리제를 오염수 또는 오염 토양에 첨가하는 경우의 교반 시간의 상한으로서는, 72시간이 바람직하고, 36시간이 보다 바람직하다. 한편, 상기 교반 시간의 하한으로서는, 10분이 바람직하고, 30분이 보다 바람직하다. 상기 교반 시간이 상기 상한을 초과하면, 교반 시간에 비하여 카드뮴 등의 제거량이 향상되기 어려워져 제거 효율이 저하될 우려가 있다. 반대로, 상기 교반 시간이 상기 하한 미만인 경우, 카드뮴 등을 충분히 제거하지 못할 우려가 있다.

또한, 당해 정화 처리제를 첨가한 직후의 오염수 또는 오염 토양 용출액의 pH의 하한으로서는, 2가 바람직하고, 3이 보다 바람직하다. 한편, pH의 상한으로서는, 10이 바람직하고, 9가 보다 바람직하다. pH가 상기 하한보다 작으면, 수소가 발생하기 쉬워져 금속분의 흡착 성능이 저하될 우려가 있다. 반대로, pH가 상기 상한을 초과하면, 수산화철의 형성이 현저해져 금속분의 흡착 성능이 저하될 우려가 있다. 또한 특히, 비금속계 환원제로서 티오황산나트륨을 사용하는 경우, 상기 pH를 2 이상 4 이하 또는 8 이상 10 이하로 하는 것이 바람직하다. pH의 조정은, 예를 들어 비금속계 환원제의 첨가량의 조정, 물 등의 용매나 pH 조정제의 첨가 등에 의해 행할 수 있다. pH 조정제로서는, 예를 들어 염산, 황산, 질산, 인산 등의 무기산, 포름산, 아세트산, 옥살산 등의 유기산 등을 들 수 있다.

당해 정화 처리 방법은, 철 또는 그의 합금제 금속분과 비금속계 환원제를 포함하는 정화 처리제를 오염수 또는 오염 토양에 접촉시키므로, 카드뮴을 주로 하는 중금속을 효율적으로 제거할 수 있다.

<실시예>

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3]

내용적 500mL의 폴리에틸렌제 용기에, 질산카드뮴을 이온 교환수로 카드뮴 농도가 1mg/L로 되도록 조정한 수용액 250mL를 오염수로서 투입하였다. 이 용액에 고체/액체비(g/mL)가 표 1에 나타내는 값으로 되도록 금속분과 비금속계 환원제 또는 FeS를 포함하는 정화 처리제를 첨가하였다. 여기서 「고체/액체비」란, 상기 정화 처리제와 오염수의 혼합물에 있어서의 전체 고체량(g)의 전체 액체량(mL)에 대한 비이다. 단, 비교예 2는 FeS만을 정화 처리제로서 사용하고, 비교예 3은 비금속계 환원제만을 정화 처리제로서 사용하였다. 각 실시예 및 비교예에서 사용한 금속분의 종류는 후술하는 바와 같다. 그 후, 혼합물의 pH 및 산화 환원 전위(ORP)를 측정한 후, 수평 진탕기를 사용하여, 온도 25℃, 회전수 140rpm, 진탕 폭 4㎝의 조건 하에서, 상기 정화 처리제와 오염수의 혼합물을 1시간 진탕하고, 교반하였다. 진탕 후, pH 및 산화 환원 전위를 측정한 후, 혼합액을 구멍 직경 0.45㎛의 멤브레인 필터로 흡인 여과하고, 처리 후 오염수의 잔류 카드뮴 농도를 JIS-K0102(2013)의 55.3에 기재되는 ICP 발광 분광 분석법으로 측정하였다. 이 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 상기 혼합물의 pH는, 염산에 의해 조정하였다.

A: 순철분(아토마이즈 철분, 평균 입경 70㎛, 황 함유량 0.009질량％)

B: 철 합금분(아토마이즈 철분, 평균 입경 70㎛, 황 함유량 1질량％)

표 1로부터, 금속분과 비금속계 환원제(티오황산나트륨)를 혼합한 정화 처리제를 사용함으로써, 금속분을 FeS와 병용한 비교예 1에 비하여 카드뮴 농도를 크게 저감할 수 있다는 것을 알 수 있다. 한편, FeS 단체 또는 티오황산나트륨 단체를 사용한 비교예 2, 3에서는 카드뮴 제거 효과는 상당히 낮았다.

[실시예 3 내지 13]

금속분과 비금속계 환원제의 혼합비, 고체/액체비 및 pH를 표 2에 나타내는 값으로 한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 교반, 여과 및 각 측정을 행하였다. 이 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 중 「<0.001」은, 계측의 하한값(0.001mg/L)보다 작은 것을 나타낸다.

표 2로부터, 금속분에 대한 비금속계 환원제의 혼합 질량비를 0.04보다 크게 함으로써 카드뮴 제거 성능이 높아지는 것을 알 수 있다. 또한, 혼합물의 처리 전(교반 전)의 pH를 2 이상 10 이하, 바람직하게는 3 이상 10 이하로 함으로써, 효과적으로 카드뮴을 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다.

[실시예 14 내지 19]

비금속계 환원제로서 표 3에 나타내는 것을 사용한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 교반, 여과 및 각 측정을 행하였다. 이 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 실시예 16, 19에 대해서는, 아니솔이 일부 용해되어 남았다.

표 3으로부터, 티오황산나트륨 이외의 비금속계 환원제를 사용해도 카드뮴을 효율적으로 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 요소를 사용함으로써, pH에 상관없이 효과적으로 카드뮴을 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다.

[실시예 20 내지 23]

이온 교환수로, 카드뮴 농도 및 이하에 나타내는 화합물에 포함되는 추가 중금속의 농도가 각각 1mg/L로 되도록 조정한 수용액 250mL를 오염수로서 투입한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 교반, 여과 및 각 측정을 행하였다. 이 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 각 실시예에서 사용한 중금속 화합물은 이하와 같다.

실시예 20: 비소산수소이나트륨

실시예 21: 셀레늄산나트륨

실시예 22: 이크롬산칼륨

실시예 23: 질산납

표 4로부터, 카드뮴 이외의 중금속 등을 포함하는 오염수에 대하여, 당해 정화 처리제 및 정화 처리 방법에 의해, 카드뮴과 그 밖의 중금속을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 정화 처리제 및 정화 처리 방법은, 카드뮴을 주로 하는 중금속의 제거 성능이 우수하다.

Claims (8)

1. 오염수 또는 오염 토양으로부터 카드뮴을 제거하는 정화 처리제이며,
   철 또는 그의 합금제 금속분과 비금속계 환원제를 함유하고,
   상기 금속분에 대한 비금속계 환원제의 함유량의 질량비가 1 이상 4 이하인 것을 특징으로 하는, 정화 처리제.
2. 제1항에 있어서, 상기 비금속계 환원제의 소재가 티오황산나트륨, 아스코르브산, 요소, 아니솔 또는 이들의 조합인, 정화 처리제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속분이 아토마이즈분인, 정화 처리제.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속분이 황을 함유하는, 정화 처리제.
5. 제4항에 있어서, 상기 금속분의 황 함유량이 0.05질량％ 이상 5질량％ 이하인, 정화 처리제.
6. 삭제
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오염수 또는 오염 토양이 비소, 셀레늄, 납, 크롬 또는 이들의 조합을 더 포함하며, 이들 원소도 제거하는, 정화 처리제.
8. 오염수 또는 오염 토양으로부터 카드뮴을 제거하는 정화 처리 방법이며,
   제1항 또는 제2항에 기재된 정화 처리제를 상기 오염수 또는 상기 오염 토양과 접촉시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 정화 처리 방법.