KR20050108370A

KR20050108370A - 토양 개량제

Info

Publication number: KR20050108370A
Application number: KR1020057016183A
Authority: KR
Inventors: 고지 후지타
Original assignee: 닛폰 이타가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2005-11-16
Also published as: WO2004078374A1; US20060213324A1; JPWO2004078374A1; US7666814B2; EP1611968A1; CN1780701A

Abstract

가능한 소량의 유해 물질 흡착제를 효과적으로 사용하여, 비록 지하수가 많은 토양일지라도, 유해 물질을 효과적으로 흡착해서 토양을 정화 및 개량할 수 있는 토양 개량제이다. 유해 물질 흡착제와 흡수성 물질을 혼합하여 입상으로 성형하여 이루어지는 토양 개량제이다.

Description

토양 개량제{SOIL CONDITIONER}

본 발명은, 예를 들면, 공장의 입지 지역에서, 화학 약품 등의 유해 물질에 의해 오염된 토양을 정화하고, 개량하는 토양 개량제에 관한 것이다.

오염 토양을 정화하는 방법은, 오염 토양을 굴삭해서 새로운 토양으로 바꾸어 넣는 방법뿐만 아니라, 종래부터 여러 가지 방법이 제안되어 실시되고 있지만, 전체적으로 규모가 커서 토양의 개량에 높은 비용을 필요로 하는 것이 대부분이다.

이런 면에서, 토양 개량제를 사용하는 방법은, 비교적 간단하므로, 비용도 적게 들며, 토양 개량제를 토양에 혼입해서 유해 물질을 흡착시킴으로써, 유해 물질의 함량을 규제치 이하로 경감시킬 수 있다.

종래에, 이와 같은 방법에 사용되는 토양 개량제는, 그 대부분의 주재료가 유해 물질 흡착제(세륨이나 란탄(lanthanum) 등의 수화물)이다(일본 특개2001-200236호 공보 참조).

이와 같이, 종래의 토양 개량제는, 그 대부분의 주재료가 유해 물질 흡착제로만 생성되어 있었으므로, 비교적 고가의 유해 물질 흡착제를 다량으로 사용하는데 비하여, 토양의 개량 효과가 부족하다는 결점이 있다.

특히, 지하수가 많은 토양에서는, 중금속 등의 유해 물질이 용출하여, 유출되므로 상기의 결점은 큰 문제가 되며, 이 점에 있어서 개량의 여지가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 문제점에 주목한 것으로, 그 목적은, 가능한 소량의 유해 물질 흡착제를 효과적으로 사용하여, 비록 지하수가 많은 토양일지라도, 유해 물질을 효과적으로 흡착해서 토양을 정화 및 개량할 수 있는 토양 개량제를 제공하는 것이다.

도 1은, 효과 확인을 위한 실험 결과를 나타낸 표이다.

도 2는, 건조(소성) 온도와 비소 제거율에 대한 실험 결과를 나타낸 도면이다.

본 발명의 제1의 특징적인 구성은, 유해 물질 흡착제와 흡수성 물질을 혼합하여 입상(粒狀)으로 성형하여 이루어지는 토양 개량제에 있다.

본 발명의 제l의 특징적인 구성에 의하면, 토양 개량제가 유해 물질 흡착제와 흡수성 물질을 혼합하여 성형되므로, 흡수성 물질이 수분을 흡수하고, 유해 물질 흡착제가 그 흡수한 수분 중의 유해 물질을 흡착해서, 비록 지하수가 많은 토양일지라도, 지하수 중에 용출한 유해 물질을 확실하게 흡착해서 토양을 정화할 수 있다.

그리고, 본 발명의 토양 개량제가 입상이므로, 예를 들면, 미세한 분말상의 경우와 같이, 토양에 혼입될 경우 덩어리나 경단 상태가 되는 일이 거의 없으며, 토양 전체에 걸쳐서 균일하게 혼입될 수 있고, 실험 결과로부터도 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 소량의 유해 물질 흡착제를 유효하게 사용하여, 비록 지하수가 많은 토양일지라도, 유해 물질을 효과적으로 흡착해서, 정화 개량할 수 있다.

본 발명의 제2의 특징적인 구성은, 상기 흡수성 물질이, 규조토를 포함하는 것에 있다. 본 발명의 제2의 특징적인 구성에 의하면, 토양 개량제로 혼합되는 흡수성 물질이, 규조토를 포함하므로, 비교적 낮은 가격이면서 흡수성이 뛰어난 규조토의 사용에 의해 토양 개량제의 제조 단가를 낮출 수 있으며, 규조토는 흡수성뿐만 아니라 적당한 투수성도 있으므로는 토양 전체를 통하여 유해 물질 흡착제에 의해서 비교적 골고루 유해 물질을 흡착할 수 있고, 소량의 유해 물질 흡착제를 더욱 유효하게 사용하여 토양을 정화 및 개량할 수 있다.

본 발명의 제3의 특징적인 구성은, 상기 유해 물질 흡착제가, 희토류 화합물을 포함하는 것에 있다.

본 발명의 제3의 특징적인 구성에 의하면, 유해 물질 흡착제가, 희토류 화합물을 포함하므로, 예를 들면, 유해 물질이 비소, 불소, 크롬, 카드뮴, 납 등을 대상으로 하는 경우, 종래에 많이 사용되는 알루미나 등과 비교하여 4~6배 정도의 흡착 성능을 가지고, 따라서, 더욱 소량의 유해 물질 흡착제를 사용하면서도 더욱 효과적으로 토양을 정화 및 개량할 수 있다.

본 발명의 제4의 특징적인 구성은, 상기 희토류 화합물이, 수산화세륨 또는 산화세륨 수화물인 것에 있다.

본 발명의 제4의 특징적인 구성에 의하면, 희토류 화합물이, 수산화세륨 또는 산화세륨 수화물이므로, 전술한 바와 같은 유해 물질 중에서도 특히 비소, 납 등에 대한 흡착 성능이 뛰어나며, 세륨은 희토류 중에서도 비교적 낮은 가격으로 입수 가능하므로, 비용면에서도 유리하다.

본 발명의 제5의 특징적인 구성은, 상기 유해 물질 흡착제가 수산화세륨을 포함하고, 그 수산화 세륨을 포함하는 유해 물질 흡착제와 규조토를 포함하는 흡수성 물질을 혼합하여 입상으로 한 후, 1100℃ 이하의 온도에서 건조, 성형하여 이루어지는 토양 개량제에 있다.

본 발명의 제5의 특징적인 구성에 의하면, 유해 물질 흡착제가 수산화세륨을 포함하고, 그 수산화세륨을 포함하는 유해 물질 흡착제와 규조토를 포함하는 흡수성 물질을 혼합하여 입상으로 한 후, 1100℃ 이하의 온도에서 건조, 성형되므로, 아래의 실험 결과에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 특히 비소나 납 등의 유해 물질에 대해서 우수한 흡착 성능을 가지는 토양 개량제를 낮은 제조 단가로 제공할 수 있다.

본 발명의 제6의 특징적인 구성은, 상기 유해 물질 흡착제로서 산화세륨을 포함하는 사용이 끝난 폐유리 연마제를 사용하는 것에 있다.

본 발명의 제6의 특징적인 구성에 의하면, 유해 물질 흡착제로서 산화세륨을 포함하는 사용이 끝난 폐유리 연마제를 사용함으로써, 유리의 연마 처리에 의해 발생하는 폐재료를 유효하게 재사용함으로써, 특히 비소나 납 등에 대한 흡착 성능이 뛰어난 토양 개량제를 낮은 제조 단가로 제공하는 것이 가능하다.

본 발명의 제7의 특징적인 구성은, 상기 폐유리 연마제 중의 산화세륨을 수산화세륨으로 개질해서 상기 유해 물질 흡착제로서 사용하는 것에 있다.

본 발명의 제7의 특징적인 구성은, 폐유리 연마제 중의 산화세륨을 수산화세륨으로 개질하여 유해 물질 흡착제로서 사용함으로써, 아래의 실험 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 폐유리 연마제를 개질하지 않고 사용하는 경우와 비교해서, 비소 등의 흡착률이 대폭 향상되고, 더욱 흡착 성능이 뛰어난 토양 개량제를 낮은 제조 단가로 제공하는 것이 가능하다.

본 발명에 의한 토양 개량제는, 유해 물질 흡착제로서 희토류 화합물은, 구체적으로는, 세륨(Ce)뿐만 아니라, 사마륨(Sm), 네오디뮴(Nd), 가도리늄(Gd), 란탄(La), 이트륨(Y)에서 선택된 1종류 또는 2종류 이상의 희토류 화합물이 사용된다.

이와 같은 희토류 화합물은, 토양 중에 포함되는 유해 물질로서의 비소(As), 불소(F), 크롬(Cr), 카드뮴(Cd), 납(Pb) 등에 대하여 높은 흡착 성능을 가진다.

이들 희토류 화합물은, 희토류 산화물의 수화물 또는 수산화물의 형태로서, 예를 들면, 산화세륨 수화물(CeO₂·1.6H₂O), 산화사마륨 수화물(Sm₂O₃·4.lH₂O), 산화네오디뮴 수화물(Nd₂O₃·4.7H₂O), 산화가도리늄 수화물(Gd₂O₃·5.0H₂O), 산화란탄 수화물(La₂O₃·3.0H₂O), 산화이트륨 수화물(Y₂O₃·2.1H₂O), 수산화세륨(Ce(OH)₃ 또는 Ce(OH)₄)의 형태이며, 또한, 긴 분말 입자체의 형태로 사용되는 토양 개량제는, 그 희토류 화합물로 이루어지는 유해 물질 흡착제를 주재료로 하고, 거기에 흡수성 물질을 혼합하여 생성된다.

또한, 유리를 연마하는 유리용 연마제에는, 산화세륨이 포함되어 있으므로, 유리를 연마한 후에도 산화 세륨이 포함되어 있으므로, 사용이 끝난 폐유리 연마제를 유해 물질 흡착제로 재사용할 수 있다.

사용이 끝난 폐유리 연마제에는, 유리 분말 등도 포함되어 있지만, 흡수성 물질과 혼합하여 입상으로 조립(造粒)할 때, 그 유리 분말 등이 바인더로서 작용하므로 입상으로의 성형이 아주 양호하다는 이점이 있다.

또, 폐유리 연마제를 유해 물질 흡착제로서 사용할 경우, 아래의 실험 결과로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 폐유리 연마제 중의 산화세륨을 수산화세륨으로 개질하고, 개질한 후의 폐유리 연마제를 유해 물질 흡착제로 사용하는 것이 효과적이며, 토양 개량제는, 폐유리 연마제로 이루어지는 유해 물질 흡착제를 주재료로 하고, 거기에 흡수성 물질을 혼합하여 생성된다.

흡수성 물질로서는, 산화규소(SiO₂)를 주성분으로 하는 규조토뿐만 아니라, 활성탄, 시라스 벌룬(shirasu balloon), 토탄, 경석(輕石) 등을 사용할 수 있으며, 분말 입자상의 형태로 사용되는 이들 흡수성 물질 중에서, 흡수성과 투수성이 뛰어나며, 비교적 가격이 저렴한의 규조토가 특히 바람직하다.

그리고, 이 분말 입자상의 흡수성 물질과 유해 물질 흡착제로서의 희토류 화합물 또는 폐유리 연마제를, 로터리-믹서 등에 의해 충분히 혼합하여 조립기에 의해 직경 2mm 정도의 입상으로 조립한 후, 건조 성형시켜서 토양 개량제를 제조한다.

본 발명에 의한 토양 개량제의 효과를 확인하기 위해서, 각종 실험을 행하고, 아래에, 그 일부에 대하여 언급한다.

예를 들면, 25mL의 물에 2.5mg의 비소를 첨가한 수용액을 준비하고, 그 수용액에 본 발명에 의한 각종의 토양 개량제를 첨가하여 30분 동안 요동시킨 후, 수용액 중의 비소 잔류량을 측정하고, 그 비소 잔류량과 첨가한 비소의 양으로부터, 각 토양 개량제에 의한 비소의 흡착률을 계산했다.

비교를 위해서, 동일한 조건으로, 수산화세륨 유닛에 의한 흡착률과 산화세륨 유닛에 의한 흡착률도 계산하고, 또한, 규조토 유닛에 의한 흡착률도 계산했다.

그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1에 있어서, 실험예 1은 2g의 수산화세륨을 유닛으로 사용한 경우, 실험예 2는 2g의 산화세륨을 유닛으로 사용한 경우, 실험예 3은 5g의 규조토(750℃에서 소성)를 유닛으로 사용한 경우의 비소의 흡착률을 각각 나타낸다.

실험예 1~3의 결과로부터, 수산화세륨과 산화세륨에서는, 수산화세륨 쪽이 현저하게 우수한 흡착 효과를 가지고, 산화세륨 유닛에서는 그다지 흡착 효과가 없고, 또한, 규조토 유닛에서도 흡착 효과가 크지 않음을 알 수 있다.

또한, 실험예 4~6은, 90중량%의 규조토와 10중량%의 폐유리 연마제를 혼합하여 생성한 5g의 토양 개량제를 사용한 것이며, 10중량%의 폐유리 연마제 중에는, 3중량%의 산화세륨과 7중량% 기타 물질(유리 분말 등)이 포함되어 있다.

그리고, 실험예 4는, 조립 후의 토양 개량제를 750℃로 소성했을 경우, 실험예 5는, 1000℃로 소성했을 경우, 실험예 6은 80℃로 건조한 경우의 비소의 흡착률을 각각 나타낸다.

실험예 4~6의 결과로부터, 750℃로 소성한 경우와 80℃로 건조했을 경우에는, 산화세륨 유닛의 경우보다 훨씬 높은 흡착률을 나타냄을 알 수 있다. 단, 80℃로 건조했을 경우에는, 토양 개량제 자체가 다소 무르다는 결점이 있다.

또한, 1000℃로 소성했을 경우, 거의 흡착 효과를 바랄 수 없는 것을 알 수 있다. 이 점에 관해서는, 다른 실험에 의하여, 소성 온도 900℃ 전후에서 흡착률이 현저하게 바뀌는 것이 확인되었으며, 따라서, 소성하는 경우에는, 900℃ 미만의 온도로 할 필요가 있다.

또한, 실험예 7은, 50중량%의 규조토와 50중량%의 폐유리 연마제를 혼합하여 생성한 5g의 토양 개량제를 사용한 것이다.

단, 실험예 7에서 사용한 폐유리 연마제는, 실험예 4~6에서 사용한 폐유리 연마제와는 다르며, 연마제 중에 포함되는 산화세륨을 수산화세륨으로 개질 처리한 것을 사용함으로써, 개질 처리 후의 50중량%의 폐유리 연마제 중에는, 8중량%의 수산화세륨과 42중량%의 기타 물질(유리 분말 등)이 포함되어 있다.

그리고, 조립 후에 80℃로 건조한 것으로, 수산화세륨의 양이 훨씬 적지만, 실험예 1에 나타낸 수산화 세륨 유닛의 경우와 동일한 정도의 아주 높은 흡착률을 나타낸다.

또, 실험예 8은, 50중량%의 규조토와 50중량%의 수산화세륨을 혼합하여 생성하고, 조립 후에 700℃로 소성한 5g의 토양 개량제를 사용한 것이며, 이 실험예에 있어서도, 극히 높은 흡착률을 나타내고 있다.

토양 개량제의 건조(소성) 온도와 비소 제거율의 관계를 실험에 의해 확인했으며, 그 실험 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에서, 검은 원은 비커 테스트, 휜 원은 필터 테스트의 결과이다. 비커 테스트는, 50중량%의 규조토와 50중량%의 수산화세륨을 혼합하여 생성하고, 조립 후의 건조(소성) 온도를 변경시킨 토양 개량제를 준비하고, 1L의 물에 100mg의 비소를 혼입한 수용액을 주둥이가 넓은 고분자 재질의 병에 25mL를 분취하고, 그 분취한 수용액에 각 토양 개량제 5g를 넣어 30분 동안 요동시킨 후, 여과지로 여과해서 5배로 묽게 하여 측정했다.

필터 테스트는, 비커 테스트와 동일은 토양 개량제를 사용하고, 각 토양 개량제 1m²에 대해서 비소 농도 O.lmg/L의 물을 1000톤/일로 통과시켰을 때의 비소 제거율이며, 통상의 사용 환경에 극히 가까운 환경에서의 실험 결과라고 말할 수 있다.

이와 같은 도면 2의 실험 결과로부터, 비커 테스트와 필터 테스트의 모두에서, 소성 온도가 1100℃를 넘으면, 비소 제거율이 급격하게 저하되는 것을 알 수 있다.

따라서, 유해 물질 흡착제로서 수산화세륨을 사용하고, 흡수성 물질로서 규조토를 사용하는 경우에는, 1100℃ 이하의 온도로 건조(소성) 성형할 필요가 있다.

〔다른 실시예〕

위의 실시예에서는, 유해 물질 흡착제로서 희토류 화합물을 사용한 예를 나타내었으나, 예를 들면, 함수산화지르코늄, 함수산화티탄, 함수산화철, 산화망간, 알루미나 등, 개량해야 할 토양에 따라 희토류 화합물 이외의 물질을 유해 물질 흡착제로 사용할 수도 있다.

또, 유해 물질 흡착제와 흡수성 물질의 혼합비는, 개량해야 할 토양의 특성에 따라, 적당히 변경하여 사용할 수도 있다.

화학 약품 등과 같은 각종 유해 물질로 오염된 토양을 정화하고, 정화 후의 토양을 각종의 용도로 재사용할 수 있다.

Claims

유해 물질 흡착제; 및

흡수성 물질

을 포함하는 토양 개량제로서,

상기 유해 물질 흡착제 및 상기 흡수성 물질이 혼합되어 입상(粒狀)으로 성형된 것을 특징으로 하는 토양 개량제.
제1항에 있어서,

상기 흡수성 물질은, 규조토를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 개량제.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 유해 물질 흡착제는, 희토류 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 개량제.
제3항에 있어서,

상기 희토류 화합물이, 수산화세륨 수화물 또는 산화세륨 수화물인 것을 특징으로 하는 토양 개량제.
제2항에 있어서,

수산화세륨을 포함한 상기 유해 물질 흡작제 및 규조토를 포함하는 상기 흡수성 물질을 혼합하여 입상으로 한 후, 1100℃ 이하의 온도에서 건조 성형함으로써 얻어진 것을 특징으로 하는 토양 개량제.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 유해 물질 흡착제는, 산화세륨을 포함하는 폐유리 연마제인 것을 특징으로 하는 토양 개량제.
제6항에 있어서,

상기 폐유리 연마제 중의 산화세륨은, 수산화세륨으로 개질되어 상기 유해 물질 흡착제로 사용되는 것을 특징으로 하는 토양 개량제.