KR20140138344A

KR20140138344A - 특정 유해 물질의 불용화재, 이를 이용한 특정 유해 물질의 불용화 방법 및 토양의 개량방법

Info

Publication number: KR20140138344A
Application number: KR1020147030234A
Authority: KR
Inventors: 마사토 야마구치; 신이치 미우라; 유스케 이치노; 사브로 이시이; 가즈오미 기쓰다
Original assignee: 요시노 셋고 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 다치바나 마테리아루
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-12-03
Also published as: EP2835359A1; CN104245603A; CA2868518C; US20150117953A1; CN104245603B; US20190015812A1; WO2013147034A1; KR101722308B1; EP2835359A4; EP2835359B1; CA2868518A1; HK1201812A1; TW201348408A; TWI602907B; US10850256B2

Abstract

토양이나 토양 표면에 부여하여 행하는 중금속 등의 불용화 처리에 유용한, 중금속 등을 효과적으로 불용화하여 고정할 수 있고, 처리물을 재이용이 가능한 환경을 배려한 중성의 것으로 할 수 있고, 또한, 필요에 따라서 강도를 부여할 수 있고, 처리물이 중성 조건하에 또는 산성 조건하에 노출된 경우에 있어서도 중금속 등이 재용출되는 일이 없는 실용 가치가 높은, 경제성에도 우수한 특정 유해 물질의 불용화재의 제공.
토양에 대해서 pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 특정 유해 물질의 불용화재, 혹은, 중금속 등을 포함한 토양에 대해서, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는 석고 100 질량부에 대해서, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 0.5 ~ 60 질량부의 범위에서 첨가 혼합되어 이루어지는 석고를 함유한 고화재로서도 기능하는 특정 유해 물질의 불용화재, 및 이것들을 이용한 토양의 개량방법.

Description

특정 유해 물질의 불용화재, 이를 이용한 특정 유해 물질의 불용화 방법 및 토양의 개량방법{INSOLUBILIZING AGENT FOR SPECIFIC TOXIC SUBSTANCES, METHOD FOR INSOLUBILIZING SPECIFIC TOXIC SUBSTANCES USING SAME, AND SOIL IMPROVEMENT METHOD}

본 발명은, 경제성이 우수한 특정 유해 물질(이하, 「중금속 등」이라고도 언급됨)의 불용화재(insolubilizing material)에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명의 제 1 발명은, 공장터의 토양이나 매립용의 토양 등의 토양 중에 포함되는 특정 유해 물질(중금속 등)을 불용화하고, 처리물로부터의 재용출을 억제할 수 있는 특정 유해 물질(중금속 등)의 불용화재, 및 이를 이용한 특정 유해 물질(중금속 등)의 불용화 방법에 관한 것이며, 본 발명의 제 2 발명은, 석고를 필수 성분으로 한다. 특히, 진흙이나 물을 가하여 유동성을 부여한 토양의 처리에 유용한, 상기의 효과에 더하여, 처리물에 반송이나 매립시의 핸들링을 용이하게 할 수 있는 정도 이상의 강도를 부여하는 것이 가능한 고화재(固化材)로서도 기능하는 특정 유해 물질(중금속 등)의 불용화재, 및 이를 이용한 토양의 개량방법에 관한 것이다.

예를 들면, 중금속 등에 의한 건강 피해에 대해서 인식되고 있지 않았던 시대부터 조업하고 있었던 공장터 등에 있어서는, 중금속 등으로 오염된 오염 토양이 존재하고 있는 경우가 있다. 또한, 이것들에 기인하여 매립용의 잔토(殘土) 중에 중금속 등이 함유되는 경우도 있다. 최근, 이들 토양 중에 함유되어 있던 중금속 등이 용출되고, 이것이 지하수 중 등에 침입하여, 사람의 건강을 위협하는 사태가 발생되는 것이 알려지게 되어, 중금속 등을 토양 중 등에 안정적으로 고정화하는 기술의 중요성이 인식되기에 이르고 있다. 또한, 매립에 이용되는 잔토는, 예를 들면, 공사 현장에서 행해지는 실드 공법에서 모르타르가 섞이는 등으로 된 알칼리성의 토양이 빈번히 배출되는 일이 있기 때문에, 알칼리성인 경우도 많다. 이것에 대하여, 환경에 대한 고려 측면에서, 매립된 토양은 중성인 것이 요망되고 있다. 또한, 매립에 이용되는 잔토는, 배수 처리로 발생되는 대량의 오니(汚泥)나 건설 잔토 등의 함수(含水) 진흙 등, 함수율이 높은 것도 많고, 이것들을 매립에 이용하는 경우에는, 진흙을 고화하는 것이 필요해지는 경우도 많다. 또한, 화산이 많고, 주위가 바다에 둘러싸인 일본에 있어서는, 자연의 지층 및 토양이나 연안부의 토양에 중금속 등이 포함되어 있는 일이 있고, 주택지나 수원지 등의 생활 공간에 가까운 토양에 있어서는, 중금속 등의 불용화가 필요하게 되는 경우가 있다.

상술한 바와 같이, 공장터 등의 토양이나, 잔토로 매립한 토양으로부터 중금속 등이 용출되는 것을 방지할 필요가 있다는 인식에서, 종래로부터, 중금속 등의 용출을 억제하는 목적으로, 여러 가지의 중금속 등의 불용화재가 사용되고 있고, 그 효과가 확인되고 있다. 또한, 본 발명에서 말하는 「중금속 등」이란, 2003년 발효된 토양오염대책법의 제2조에서 규정되는 「특정 유해 물질인 중금속 등」(제2종 특정 유해 물질)을 말하고, 구체적으로는 다음의 것을 가리킨다.

·카드뮴 및 그의 화합물

·6가 크롬 화합물

·시안 화합물

·수은 및 그의 화합물(알킬 수은을 포함함)

·셀렌(selenium) 및 그의 화합물

·납 및 그의 화합물

·비소 및 그의 화합물

·불소 및 그의 화합물

·붕소 및 그의 화합물

그러나, 종래의 중금속 등의 불용화재는, 불용화 처리 후의 처리물이, 그 후에 행해지는 운반이나 매립시에 있어서의 핸들링이 어려운 상태가 되는 것도 있고, 별도의, 고화 처리(강도 부여)하는 것이 필요한 경우도 있었다. 한편, 토양의 고화 처리에는, 일반적으로 시멘트계나 석회계의 고화재가 이용되고 있는데, 이들 고화재의 사용에 기인하여 처리 후의 토양이 알칼리성을 나타낸다고 하는 문제가 있다. 즉, 이들의 처리물은, 그 후, 매립 등에 사용되는 것을 고려하면, 환경으로의 배려로부터 처리 후의 토양(처리물)이 중성이 되는 고화재의 개발이 요망된다.

여기서, 토양 고화를 중성에서 행하는 하나의 방법으로서, 중성의 석고계의 고화재를 이용하는 방법이 있지만, 그 처리물의 강도가 떨어진다는 과제가 있다. 이 과제에 대하여, 알루미늄 화합물 및 칼슘 화합물을 더하는 것으로, 토양과 혼합시켰을 때에 에트린가이트를 생성시키도록 하여, 처리물의 강도를 높이는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 건축재의 리사이클을 추진하기 위하여, 석고계의 고화재의 원료로서, 건축 폐재인 폐석고 보드로부터 분리·회수되는 리사이클 석고, 혹은 석고 폐형(waste mold)에 유래하는 리사이클 석고 등(이후 「폐석고」로 약칭한다)을 이용하는 일도 검토되고 있다. 그러나, 폐석고에는, 그 자체에, 혹은, 폐석고에 혼입되는 다른 해체 건축재에 유래하는 불소나 납 등의 중금속 등이 함유되어 있는 경우가 있다. 이 때문에, 이것에 기인하여, 폐석고를 이용한 석고계의 고화재를 사용하는 것으로, 중금속 등의 용출량이 환경 기준치를 초과해 버리는 사태를 초래할 우려도 있다. 중금속 등의 불용화재에 있어서는, 처리 대상인 진흙 중의 중금속 등에 대해서, 보다 효과적으로 용출을 억제하고, 그 용출량을 저감하는 것이 최대의 기술 과제이므로, 폐석고 유래의 중금속 등이 존재하는 등의 경우에도, 상기와 같은 사태의 발생은 회피해야만 하며, 보다 효과가 높은 중금속 등의 불용화재의 개발이 요망된다.

상기한 상황 하에서, 예를 들면, 불소 오염 토양 등에 대한 불소의 난용화(難溶化)·안정화 기술로서, 석고, 석회, 황산철 및 인산 화합물을 함유하는 재료로, 불화 에퍼타이트(apatite) 및 에트린가이트(ettringite) 생성에 의해 불소를 난용화·안정화하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 또한, 본 출원인은, 지금까지, 배수(排水) 처리로 생기는 오니 혹은 건설 잔토 등의 진흙에 첨가 혼합하여 사용하는 것으로, 처리물을 중성으로 할 수 있고, 진흙 중에 포함되는 중금속 등을 불용화함과 동시에 고화하여 진흙에 강도를 부여하여 핸들링성이 우수한 것으로 할 수 있는, 석고계의 중금속 등의 불용화 고화제에 대한 제안을 하고 있다(특허문헌 3 참조). 구체적으로는, 소석고(燒石膏)에, 수산화 알루미늄 등으로부터 선택되는 알루미늄 화합물과, 칼슘 또는 마그네슘 성분을 포함하는 중화제를 함유시켜서 이루어지는 중금속 등의 불용화 고화재에 대한 제안을 하고 있다.

상기에 대하여, 종래의 시멘트계나 석회계나 석고계의 고화재와는 다른, 새로운 재료 개발도 행해지고 있다. 예를 들면, 준설 저니(底泥)나 건설 오니 등의 함수토(含水土)를 고화하기 위하여 적합한 함수토용 중성 고화재로서, 알루미늄의 양극 산화 처리 공정의 중화·응집에 의해 부생(副生)된 비정질의 수산화 알루미늄을 주성분으로 하는 알루미늄 화합물을, 가열하여 산화 처리하여 제조한 수경성(水硬性) 알루미나를 이용하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 4, 5 참조). 이들 문헌에서는, 해당 수경성 알루미나에, 탄산 리튬이나 탄산 칼슘 등의 고화조제(固化助劑)(고화 강도 증진재)를 함유시키는 것으로, 함수토를, 중성 상태에서 충분한 강도를 가지도록 고화할 수 있도록 하고 있다. 또한, 6가 크롬이나 납 등의 중금속의 용출을 방지할 수 있도록 하고 있다.

일본공개특허공보 2009-51910호 일본공개특허공보 2007-330884호 일본공개특허공보 2010-207659호 일본특허공보 제4690729호 일본특허공보 제4680549호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술은, 중금속 등의 불용화를 목적으로 한 것이 아니고, 또한, 처리물의 강도 향상에 기여하는 에트린가이트의 생성은 강알칼리성 영역에서 일어나기 때문에, 생성한 에트린가이트 중에 중금속 등이 고정될 가능성이 있다고 가정해도, 산성비와 같은 산성 조건 하에서는 에트린가이트가 분해되어, 중금속 등이 재용출될 가능성이 있다.

동일하게, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는 에트린가이트 생성에 의해 불소를 난용화·안정화하고 있기 때문에, 그 pH를 알칼리성으로 유지하는 것이 필요하고, 처리물이 중성이 되지 않는다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는, 산성 재료와 알칼리 재료를 혼합하여 이용하는 방법에서는, 그 토양의 pH에 따라서 불용화재의 조성을 조정할 필요가 있다는 다른 과제도 있다.

또한, 특허문헌 3 ~ 5에 기재된 기술에서는, 중성의 처리물이 얻어지지만, 그 주된 목적은 진흙을 고화하는 것에 있고, 여러 가지의 중금속 등을 보다 효과적으로 불용화하고, 게다가, 장기간, 안정적으로 고정하는 것을 실현한다는 관점에서는 개선의 여지가 있었다. 예를 들면, 특허문헌 3에서는, 염가의 석고를 원료로 하는 것이지만, 알루미늄 화합물과 칼슘 또는 마그네슘 성분을 포함하는 중화제를 필요로 하고 있고, 보다 염가로 확실한 처리 방법을 제공한다는 관점에서는 과제가 있다.

또한, 특허문헌 4, 5에 기재된 기술에서는, 수경성 알루미나를 얻기 위한 원료가, 알루미늄의 양극 산화 처리 공정의 중화·응집에 의해 부생된 비정질의 수산화 알루미늄이지만, 이것을 가열하여 산화 처리하는 것을 필요로 하고, 대량의 토양을, 보다 염가의 방법으로 보다 확실하게 처리한다고 하는 경제성의 관점에서의 큰 과제가 있다. 또한, 고화재로서 개발된 것으로, 중금속의 불용화의 점에서는 충분하다고는 말하기 어렵고, 이 점에서도 개선의 여지가 있다.

또한, 하기에 기술하는 바와 같이, 상기한 어떠한 기술에 있어서도, 여러 가지의 중금속 등을 보다 효과적으로 불용화하는 것에 더하여, 매립 등에 이용되고, 다양한 자연 환경에 방치되는 처리물에 있어서, 처리물 중에 고정한 중금속류를, 장기간, 안정적으로 고정하는 것을 보다 확실히 달성한다고 하는 점에서는 개선의 여지가 있었다. 즉, 본 발명자들의 검토에 의하면, 토양 중 등에 포함되는 중금속 등을 불용화하고, 필요에 따라서 고화하여 토양에 강도를 부여할 수 있다고 하더라도, 그 위에 요망되는, 처리물 내의 불용화된 중금속 등이, 산성비에 대해서 재용출되지 않고 불용화된 상태가 안정적으로 유지되는 점에 대해서는, 현재의 기술은, 충분히 확실히 달성되었다고는 말하기 어려웠다.

또한, 특히 오염된 공장터 등의 토양의 표면 근방에는, 중금속 등이 많이 존재한다고 생각되지만, 토양의 표면에 살포하여 부여하는 것만으로 중금속 등을 고정하는 것이 가능한, 간편한 중금속 등의 불용화재가 개발되면 극히 유용하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 종래 기술의 과제를 해결한 고성능의 특정 유해 물질(중금속 등)의 불용화재를 제공하는 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 토양에 첨가 혼합하여 행하는 불용화 처리나, 토양 표면에 살포하여 행하는 불용화 처리에 있어서, 염가의 원료를 이용할 수 있는 경제적인 특정 유해 물질의 불용화재로서, 토양 중이나 토양 표면 근방에 가지는 건강에 영향을 미치는 중금속 등을 효과적으로 불용화하여 고정할 수 있고, 게다가, 처리물을 재이용이 가능한 환경을 배려한 중성의 것으로 할 수 있고, 또한, 처리물이, 중성 조건하에, 산성비와 같은 산성 조건하에 노출된 경우에 있어서도 중금속 등이 재용출되는 일이 없는, 실용 가치가 높은 특정 유해 물질의 불용화재를 제공하는 것에 있다. 특히, 종래, 그 처리가 문제가 되고 있는 폐기물을 원료로서 이용할 수 있으면 극히 유용하고, 본 발명의 목적은, 경제적으로도 극히 유용한, 특정 유해 물질의 불용화재를 제공하는 것에 있다.

또한, 제2의 본 발명에서는, 토양의 처리에 있어서, 상기한 효과에 더하여, 그 처리물은 강도가 부여된 핸들링이 용이한 것인, 실용 가치가 높은 특정 유해 물질의 불용화재를 제공하는 것에 있다.

[본 발명의 제 1 발명]

상기 목적은, 이하의 본 발명에 의해서 달성된다. 즉, 본 발명의 제 1 발명은, 토양에 대해서 pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는 특정 유해 물질의 불용화재로서, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 특정 유해 물질의 불용화재, 혹은, 다른 구성의 것으로서, 토양에 대해서 pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는 특정 유해 물질의 불용화재로서, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 주성분으로 하고, 또한, 토양에 포함되는 수분과 접촉할 때에, 산성, 중성 혹은 pH 11 미만의 약알칼리성을 나타내는 칼슘 성분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 유해 물질의 불용화재를 제공한다.

또한, 본 발명의 제 1 발명의 바람직한 형태로서는, 비정질 알루미늄 화합물이, 비정질 수산화 알루미늄인 것; 상기 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가, 알루미늄 슬러지 유래의 것을 그대로, 혹은, 그 성상(性狀)을 변경시키지 않고 탈수·건조시킨 것; 상기 특정 유해 물질이, 카드뮴 및 그의 화합물, 6가 크롬 화합물, 시안 화합물, 수은 및 그의 화합물(알킬 수은을 포함함), 셀렌 및 그의 화합물, 납 및 그의 화합물, 비소 및 그의 화합물, 불소 및 그의 화합물, 및, 붕소 및 그의 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것; 상기 칼슘 성분이, 이수석고(gypsum dihydrate)), 탄산 칼슘, 과산화 칼슘, 불화 칼슘, 요오드화 칼슘, 인산 칼슘, 염화 칼슘, 질산 칼슘, 초산 칼슘, 구연산 칼슘, 글루콘산 칼슘, 말산 칼슘, 젖산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 발명의 다른 실시 형태에서는, 토양에 대해서, 상기의 특정 유해 물질의 불용화재를 첨가 혼합하거나 혹은 살포하여, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 처리하여 특정 유해 물질의 불용화를 하는 것을 특징으로 하는 특정 유해 물질의 불용화 방법을 제공한다.

또한, 그 바람직한 형태로서는, 상기 토양의 건조 질량 1 kg 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재의 주성분인 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 0.5 ~ 50 g의 범위 내에서 첨가 혼합하거나 혹은 살포하는 것; 더 바람직하게는, 상기 토양의 건조 질량 1 kg 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재의 주성분인 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 10 ~ 40 g의 범위 내에서 첨가 혼합하거나 혹은 살포하는 것을 들 수 있다. 또한, 상기 불용화되는 특정 유해 물질이, 상기 토양에 기인하는 것이거나, 혹은, 상기 불용화재의 구성 성분에 기인하는 것; 해당 불용화재의 구성 성분이, 칼슘 성분인 것을 들 수 있다. 또한, 상기에 있어서 건조 질량이란, 「흙의 함수비(含水比) 시험 방법 JISA1203」에 준거하여, 110℃±5℃의 건조로(乾燥爐)에서 항량(constant weight)이 될 때까지 건조시킨 토양의 질량을 의미한다.

[본 발명의 제 2 발명]

상기 목적은, 이하의 본 발명에 의해서 달성된다. 즉, 본 발명의 제 2 발명은, 특정 유해 물질을 포함하는 토양에 대해서, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는 소석고를 함유한 고화재로서도 기능하는 특정 유해 물질의 불용화재로서, 소석고 100 질량부에 대해서, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 0.5 ~ 60 질량부의 범위에서 첨가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 소석고를 함유한 특정 유해 물질의 불용화재를 제공한다.

또한, 본 발명의 제 2 발명의 바람직한 형태로서는, 하기의 것을 들 수 있다. 비정질 알루미늄 화합물이, 비정질 수산화 알루미늄인 것; 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가, 알루미늄 슬러지 유래의 것을 그대로, 혹은, 그 성상을 변경시키지 않고 탈수·건조시킨 것; 상기 소석고 100 질량부에 대해서, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 15 ~ 50 질량부의 범위에서 첨가 혼합되어 이루어지는 것; 상기 특정 유해 물질이, 카드뮴 및 그의 화합물, 6가 크롬 화합물, 시안 화합물, 수은 및 그의 화합물(알킬 수은을 포함함), 셀렌 및 그의 화합물, 납 및 그의 화합물, 비소 및 그의 화합물, 불소 및 그의 화합물, 및, 붕소 및 그의 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 것이다.

또한, 본 발명의 제 2 발명의 다른 실시 형태에서는, 특정 유해 물질을 포함하는 토양에 대해서, 상기의 고화재로서도 기능하는 구성의 특정 유해 물질의 불용화재를 첨가 혼합하여, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 처리하는 것을 특징으로 하는 토양의 개량방법을 제공한다. 또한, 그 바람직한 형태로서는, 특정 유해 물질을 포함하는 토양 1 m³ 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재를 30 ~ 200 kg의 범위 내에서 첨가 혼합하는 것을 들 수 있다.

[본 발명의 제 1 발명]

본 발명의 제 1 발명에 의하면, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태, 즉, 에트린가이트가 생성되지 않는 pH 영역에 있어서 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 사용한 경우, 토양 중이나 토양 표면 근방에 존재하는 중금속 등이 효과적으로 불용화되고, 게다가, 불용화된 중금속 등이, 중성 조건하에 있어서도 산성 조건하에 있어서도 재용출되는 일이 억제된 처리물이 되는, 우수한 특정 유해 물질의 불용화재가 제공된다. 또한, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 이것을 토양에 첨가 혼합하여 처리하는 방법의 경우뿐만 아니라, 토양 표면에 살포하는 것만으로 상기 효과가 발현되는 간편한 것이다. 또한, 해당 처리물은, 이것을 매립 등에 이용한 경우에 있어서, 환경으로의 영향을 배려한 중성의 것이 된다. 또한, 본 발명에 의하면, 본 발명을 특징짓는 비정질 알루미늄 화합물로서, 대부분이 폐기물로 되어 있던 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장에서 발생하는 알루미늄 슬러지가 유효하게 이용될 수 있기 때문에, 환경 배려형의 제품의 제공이 가능하게 된다.

[본 발명의 제 2 발명]

본 발명의 제 2 발명에 의하면, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 조건에서, 토양이나, 진흙의 중금속 등의 불용화 처리에 사용한 경우에, 중금속 등이 효과적으로 불용화되고, 처리물 중의 불용화된 중금속 등이, 중성 조건하에 있어서도 산성 조건하에 있어서도, 재용출되는 일이 효과적으로 억제된 처리물이 되고, 동시에, 처리물 상태를, 운반이나 매립시의 핸들링이 용이한 고화 강도를 가지는 것으로 할 수 있는, 고화재로서도 기능하는 우수한 특정 유해 물질의 불용화재가 제공된다. 특히, 해당 특정 유해 물질의 불용화재에 의해서 고화된 처리물은, 이것을 그대로 매립 등에 이용한 경우의 환경으로의 영향을 배려한 중성의 것이 된다. 또한, 본 발명의 제 2 발명에 의하면, 본 발명을 특징짓는 비정질 알루미늄 화합물로서 대부분이 폐기물로 되어 있던 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장에서 발생하는 알루미늄 슬러지를 유효하게 이용할 수 있는 것에 더하여, 석고 원료에 폐석고를 소성한 것도 이용할 수 있기 때문에, 건축 폐재의 리사이클의 문제의 해결에도 공헌할 수 있고, 한층 더의 환경 배려형의 제품의 제공이 가능하게 된다.

도 1은 탈수·건조된 알루미늄 슬러지의 X선 회절(CuK_α선)의 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 토양과 혼합하였을 때의, 토양만, 양생 1주간, 양생 1개월에 있어서의 각 채취 샘플의 각 X선 회절(CuK_α선)의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재와, 비교예의 시멘트계 고화재를 각각 이용한 각 처리물에 대한, 중성 조건 및 산성 조건에서의 용출 시험 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 바람직한 실시 형태를 들어서, 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 본 발명자들은, 상기한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여, 종래, 중금속 등을 포함하는 토양의 처리에 있어서, 토양에 포함되는 중금속 등의 용출을 충분히 방지할 수 없었던 이유나, 또한, 고화 기능을 부여한 경우에 고화 성능이 안정되지 않았던 이유에 대하여 상세한 검토를 행하였다.

본 발명자들은 검토 결과, 상기한 바와 같은 토양이나 진흙 중의 중금속 등의 불용화 처리에 이용되고 있는 종래의 불용화재는, 중금속 등과의 반응성이 충분하지 않고, 완전히 불용화되기 위해서는, 그 사용량이 대단히 많아진다는 문제가 있고, 또한, 처리시에 불용화되어 있었다고 해도, 안정적으로 불용화된 상태로 고정화하는 것이 달성되어 있지 않고, 처리 후에 매립 등에 이용한 경우에 중금속 등의 재용출이 인정되는 경우가 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 상술한 바와 같이, 종래의 불용화재나, 이것과 병용되는 고화재는, 그 자체가 알칼리성을 나타내는 것인 경우도 많아, 환경 배려의 점에서 불충분하고, 이것도 처리물을 이용하기 어렵게 하는 큰 요인이 되고 있었다. 또한, 본 발명자들은, 그 처리물이, 특히 산성비와 같은 산성 조건하에 처리물이 노출되면, 처리물 내로부터 불용화된 중금속 등이 재용출되는 일이 생긴다는 과제가 있고, 처리물이 알칼리성을 나타내는 경우에 있어서는 현저한 것을 인식하였다. 또한, 이 중금속 등의 재용출의 문제는, 고화재로서도 기능하는 특정 유해 물질의 불용화재에 있어서도 동일하게 생기는 경우가 있는 것을 확인하였다. 또한, 특히 오염된 공장터 등의 토양의 표면 근방에는, 중금속 등이 많이 존재한다고 생각되는데, 토양의 표면에 살포하여 부여하는 것만으로 중금속 등을 확실히 안정적으로 고정하는 것이 가능한, 경제성이 우수한 특정 유해 물질의 불용화재가 개발되면 극히 유용하다. 그러나, 그러한 불용화재는 아직 알려지지 않았다.

[본 발명의 제 1 발명]

본 발명자들은, 상기한 발견에 근거하여, 더 상세한 검토를 행한 결과, 본 발명의 제 1 발명을 달성하였다. 즉, 토양에, 알루미늄 화합물 중에서도 특히, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체(이하, 비정질 알루미늄 화합물이라고 한다)를 첨가 혼합 혹은 살포하면, 중금속 등을 보다 확실히 안정적으로 불용화할 수 있고, 또한, 그 처리물은, 산성비와 같은 산성 조건에 노출된 경우라도 중금속 등이 재용출되지 않고 고정된 상태가 안정적으로 유지되고, 또한, 처리물이 중성이 되는 중금속 등의 불용화재의 제공이 가능하게 되는 것을 발견하여 본 발명에 이르렀다. 또한, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체는, X선 회절에서 비정질 상태에 있다고 인정되는 알루미늄 화합물이면 좋다. 또한, 후술하지만, 본 발명에서 사용하는 비정질 알루미늄 화합물은, 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장 등에서 생기는, 그 대부분이 폐기 처분되고 있던 알루미늄 슬러지를 그대로, 혹은 간단한 탈수나 바람으로 건조시킨 상태의 것을 이용할 수 있으므로, 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 그 재료 구성에 있어서 극히 경제적인 것이 된다.

이하, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 구성하는 각 자재에 대하여 설명한다.

(비정질 알루미늄 화합물)

본 발명자들은, 후술하는 검증 결과로부터, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 특징짓는 비정질 알루미늄 화합물이, 처리물 내에 중금속 등을 효과적으로 고정화할 수 있고, 게다가, 중성 조건하에서도 산성 조건하에서도, 처리물 중으로부터 고정된 중금속 등이 재용출하는 것을 효과적으로 억제할 수 있는, 우수한 불용화 성분으로서 기능할 수 있었던 이유를 하기와 같이 생각하고 있다. 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를, 토양에 대해서, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태, 즉, 에트린가이트가 생성되지 않는 pH 영역에서 사용하면, 비정질 알루미늄 화합물 중의 알루미늄과, 처리 대상의 토양에 함유되어 있는 실리카 성분이나 칼슘 성분과, 토양이나 불용화재 자신에 포함되는 중금속 등의 성분에 의해서, 에트린가이트가 아닌 광물이 생성되고, 그 결과, 토양 중의 중금속 등이 광물의 구성 성분으로서 고정화되어, 본 발명의 제 1 발명의 우수한 효과를 달성할 수 있었던 것으로 생각된다.

본 발명자들의 상세한 검토에 의하면, 비정질 알루미늄 화합물은, 결정질의 것과 비교하면 중금속 등의 흡착 능력이 우수하므로, 토양 중이나 토양 표면에 비정질 알루미늄 화합물을 첨가하면, 토양 중이나 토양 표면, 또는 불용화재 자신에게 함유되어 있는 중금속 등을 용이하게 흡착한다. 또한, 토양 내에서, 비정질 알루미늄 화합물이 결정질로 변화하는 과정에서, 흡착된 중금속 등과 토양 중에 함유되어 있는 실리카 성분이나 칼슘 성분에 의해서 광물화되고, 그 결과, 중금속 등을 안정적으로 불용화할 수 있었던 것으로 생각된다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 본 발명의 제 1 발명을 특징짓는 비정질 알루미늄 화합물은, 토양 중에 함유되어 있는 특정 유해 물질, 예를 들면, 비소, 셀렌, 카드뮴, 수은, 시안, 납 및 6가 크롬 등의 중금속이나, 불소나 붕소 등의 무기물을 불용화하여, 처리물 중에 안정적으로 고정하는 기능을 가진다.

본 발명자들은, 비정질 알루미늄 화합물의 상기 기능을 확인하기 위하여, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서, 비정질 알루미늄 화합물과 토양을 혼합하여 양생하고, 양생 후의 고화물의 성상에 대한 조사를 행하였다. 구체적으로는, 상기 시험에 이용한 토양만의 샘플과, 양생 1주일 후의 샘플과, 양생 1개월 후의 샘플의 각각에 대하여 X선 회절을 측정하였다. 도 2에 얻어진 X선 회절의 결과를 나타냈다. 도면 중의 1은, 토양만의 샘플에 대한 X선 회절이며, 도면 중의 2는, 양생 1주일 후의 샘플의 X선 회절이며, 도면 중의 3은, 양생 1개월 후의 샘플의 X선 회절이다. 또한, 상기 시험에서는, 비정질 알루미늄 화합물에 소석고를 병용했는데, 이것은 하기의 이유에 의한다. 검토의 결과로서 판명된 본 발명의 불용화 기술에 필요한 성분은, 칼슘과 실리카와 알루미늄인데, 이들 성분 중, 적극적으로 첨가하는 비정질 알루미늄 화합물과, 적극적으로 첨가하지 않고, 토양으로부터 공급되는 실리카 성분과 비교하여, 토양으로부터 공급되는 칼슘 성분은 극단적으로 적다. 이것에 비하여, 석고는 중성의 재료이므로 토양과 혼합 처리한 경우에, 그 상태가 강알칼리 영역이 되는 일이 없고, 게다가, 처리 영역을, 칼슘 성분이 풍부하게 존재한 상태로 확실히 할 수 있기 때문에, 상기 시험에 있어서 첨가한 것이다. 이 때문에, 본 발명의 제 1 발명에서는, 비정질 알루미늄 화합물을 주성분으로 하고, 또한, 석고와 같은, 토양에 포함되는 수분과 접촉했을 때에, 산성, 중성 혹은 pH 11 미만의 약알칼리성을 나타내는 칼슘 성분을 포함하여 이루어지는 구성의 것으로 하는 것도 바람직하다. 이 때에 사용하는 칼슘 성분으로서는, 상기한 석고의 외에, 탄산 칼슘, 과산화 칼슘, 불화 칼슘, 요오드화 칼슘, 인산 칼슘, 염화 칼슘, 질산 칼슘, 초산 칼슘, 구연산 칼슘, 글루콘산 칼슘, 말산 칼슘, 젖산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 들 수 있다. 또한, 토양이 산성 토양(pH4 이하의 토양)의 경우에는, 산화 칼슘이나 수산화 칼슘을 사용할 수도 있다. 상기한 석고는 특별히 한정되지 않지만, 소성 처리하는 일 없이 사용할 수 있는 이수석고인 것이 바람직하다. 또한, 폐석고와 같이, 석고 자체에 기인하는 중금속 등의 존재가 염려되는 경우라도, 이들의 중금속류도 처리물 내에 안정적으로 고정되기 때문에 사용할 수 있다.

도 2에 나타낸 것처럼, 양생 1주일 후의 샘플, 또한 양생 1개월 후의 샘플에서는, 2θ = 28.5°의 근방에, 불용화재나, 병용한 석고나, 토양의 구성 성분에 기인하는 피크가 아닌 것이 분명한 피크가 출현하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 양생 1주일 후의 샘플에 대한 결과와, 양생 1개월 후의 샘플에 대한 결과를 비교하면, 출현한 2θ = 28.5°의 근방의 피크는, 양생 1주일 후의 샘플의 피크보다도 양생 1개월 후의 샘플 쪽이 성장하고 있었다. 이러한 것은, 상기의 처리를 한 것으로, 처리물 중에 무엇인가의 결정성의 화합물(광물)이 생성된 것을 나타내고 있다. 또한, 도 2에 나타낸 결과로부터, 에트린가이트에 해당하는 특징적인 피크(2θ = 9.1°, 15.8°)의 출현이 없는 것도 확인할 수 있었다.

상기에서 얻은 결과에 대하여, 본 발명자들은, 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재의 구성 성분과 해당 불용화재를 첨가 혼합한 토양의 성분을 감안하여, 여러가지 조성식을 갖는 결정성의 화합물의 합성을 행하고, 얻어진 화합물에 대한 X선 회절을 측정하였다. 그 결과, 얻어진 2θ = 28.5°의 근방에 피크를 가지는 화합물은, CaAl₂Si₆O₁₆·6H₂O, Ca(Si,Al)₁₆O₃₂·13H₂O, CaAl₂Si₇O₁₈·5.5H₂O, Ca₁₂Al₂Si₁₈O₅₁·18H₂O, CaAl₂Si₁₀O₂₄·7H₂O, (Ca,Na₂,K₂)Al₂Si₁₀O₂₄·7H₂O, CaAl₂Si₇O₁₈·6H₂O, CaAl₂Si₆O₁₆·4H₂O, Ca₃Al₂(SiO₄)(OH)₈, Ca₃Al₂Si₃O₁₂ 중의 어느 하나인 것을 알 수 있었다. 이것들은, 광물종의 화학 조성에 일치하는 것으로부터, 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 사용하여 행한 처리에 의해서, 무엇인가의 결정성의 화합물(광물)이 생성되고, 그 결과로서, X선 회절에 있어서 2θ = 28.5°의 근방에 피크가 출현한 것으로 생각된다.

상기한 검토의 결과, 본 발명의 불용화 기술에 필요한 성분은, 칼슘과 실리카와 알루미늄인 것이 판명되었지만, 상술한 바와 같이, 토양으로부터 공급되는 실리카 성분과 비교하여, 칼슘 성분은 극단적으로 적은 것으로부터, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 비정질 알루미늄 화합물에, 칼슘 성분을 더 병용한 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 비정질 알루미늄 화합물과 병용하는 칼슘 성분의 구체적인 것으로는, 앞에 예시한 바와 같은, 토양에 포함되는 수분과 접촉했을 때에 산성, 중성 또는 pH 11 미만의 약알칼리성의 칼슘 성분이면 어느 것이라도 좋다. 그 이유는, 병용한 칼슘 성분이, 상기한 바와 같은, 토양에 포함되는 수분과 접촉했을 때에, pH 11 이상(강알칼리성)이 되지 않는 것이면, 이것을 사용한 경우에 토양의 pH가 11 이상이 되지 않는, 즉, 에트린가이트를 생성하지 않는 상태에서 중금속 등의 불용화 처리를 할 수 있기 때문이다. 또한, 사용하는 칼슘 성분 자체에 기인하는 중금속 등이 존재하거나, 혹은 중금속 등이 존재하는 것이 염려되는 경우라도, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 사용한 경우는, 이들 중금속류도 처리물 내에 안정적으로 고정되게 된다.

[비정질 수산화 알루미늄]

본 발명자들의 추가적인 검토에 의하면, 본 발명의 제 1 발명의 목적을 고도(高度)로 달성하기 위해서는, 비정질 알루미늄 화합물로서, 비정질 수산화 알루미늄을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 이러한 것으로서는, 화산회토(火山灰土)나 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장에 있어서 발생한 알루미늄 슬러지를 들 수 있다. 또한, 놀랍게도, 본 발명에서는, 알루미늄 슬러지를 그대로, 혹은 성상을 변경시키지 않고 탈수·건조시킨 것을 이용하는 것으로, 본 발명의 현저한 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장에 있어서 발생한 알루미늄 슬러지는, 공정 등에 따라서 성상이 다르고, 그 성상을 특정하는 것이 어렵지만, 적어도 다량의 비정질 수산화 알루미늄이 포함되어 있다. 본 발명자들은, 본 발명의 제 1 발명의 불용화재에 있어서는, 이러한 비정질 수산화 알루미늄이 많이 존재하고 있는 재료이면 유효하게 사용할 수 있고, 중금속 등을 불용화할 수 있고, 그 후의 재용출도 포함하여, 중금속 등의 용출을 안정적으로 억제하는 효과가 얻어지는 것을 발견하였다.

구체적으로는, 이 비정질 수산화 알루미늄을 다량으로 포함하는 알루미늄 슬러지를, 토양에 첨가 혼합하는 것만으로, 혹은, 토양 표면에 살포하는 것만으로, 그 처리물은, 중금속 등의 용출이 효과적으로 억제되고, 게다가, 처리물은 중성인 것이며, 또한, 처리물이, 중성 조건하의 경우는 물론, 산성비와 같은 산성 조건하에 처리물이 노출되어도, 처리물로부터 고정된 중금속 등이 재용출되는 일이 없다. 본 발명에 있어서는, 특히, 본 발명의 제 1 발명을 특징짓는 비정질 알루미늄 화합물로서, 비정질 수산화 알루미늄을 포함한 알루미늄 슬러지를 그대로, 혹은, 성상을 변경시키지 않고 탈수·건조시켜서 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 재료를 사용하면, 보다 경제적인 처리가 가능해진다. 본 발명의 제 1 발명에서는, 특허문헌 3, 4에 기재된 기술과 달리, 알루미늄 슬러지에 포함되는 비정질 수산화 알루미늄을 산화시키지 않도록 하여 사용하는 것이 필요해진다. 또한, 비정질 수산화 알루미늄을 산화시키지 않도록 하는 수단에 대해서는, 종래 행해지고 있는 임의의 수단을, 적당하게 이용할 수 있다. 도 1에, 탈수·건조된 알루미늄 슬러지의 X선 회절 측정 결과를 나타냈다.

상기한 구성을 가지는 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 앞에서도 기술한 바와 같이, 그 상세한 것은 불명하지만, 비정질 알루미늄 화합물이, 토양 중 혹은 토양 표면, 또는 불용화재 자신에 포함되는 중금속 등을 흡착한 후, 이들 중금속 등을 취하여 광물화되고, 이것에 의해서 중금속을 안정적으로 불용화할 수 있고, 그 결과, 본 발명의 제 1 발명의 현저한 효과가 얻어진 것으로 생각된다. 이 본 발명의 현저한 결과는, 후술하는 중성 조건하 혹은 산성 조건하에서 용출 시험을 행하는 것으로 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1 발명에서 사용하는 비정질 알루미늄 화합물은 물에 대하여 불용성이지만, 알칼리에 대해서는 천천히 반응하여 중화제로서 기능할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 현장 발생이 많은 토양 등은 알칼리성을 나타내지만, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재에 의해서 처리한 경우, 효과적으로, pH가 중성으로 유지된 처리물이 얻어지는 것을 확인하였다.

본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 토양에 첨가 혼합하는 것으로, 효과적으로 사용할 수 있지만, 해당 불용화재를, 토양의 표면 근방에 살포하는 것으로도 본 발명의 제 1 발명의 효과가 얻어지고, 또한, 간편하게 사용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화 방법의 바람직한 형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화 방법은, 상술한 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 토양에 첨가 혼합하거나 혹은 살포하여 처리하는 것을 특징으로 하는데, 이 경우의 불용화재의 첨가 혼합 혹은 살포는, 하기와 같은 기준으로 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 본 발명의 제 1 발명의 효과를 충분히 얻을 수 있고, 게다가 경제적인 처리가 가능해진다. 즉, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재의 토양에의 첨가량은, 토양의 건조 질량 1 kg 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재의 주성분인 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 0.5 ~ 50 g의 범위 내가 되도록 하는 것, 더 바람직하게는, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 10 ~ 40 g의 범위 내에서 첨가 혼합 혹은 살포되도록 하는 것이 좋다. 첨가 혼합 혹은 살포시키는 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체량이 0.5 g보다도 적으면, 너무 적어서 이들 화합물이 토양 중에서 균일하게 분산되기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 50 g보다도 많이 첨가 혼합 혹은 살포시켜도, 추가적인 효과는 얻기 어렵고, 비용이 높아져서 경제적이지 않다. 또한, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 토양에 첨가 혼합을 행하는 경우에는, 혼합 작업을 용이하게 하기 위하여, 필요에 따라서 상기 토양에 물을 적당량 더해도 좋다. 처리물은, 그 후에 매립 등에 이용되는 것을 생각하면, 상기에 더하여, 처리한 토양의 pH가 5.6 ~ 8.6의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 특정 유해 물질의 불용화재의 양을 상기와 같이 조정하여 첨가 혼합하면, 그 후에 특별히 pH 조정을 행하는 일 없이, 상기 범위의 pH 값을 달성할 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 처리물을 이용하여 매립한 토양에 있어서, 중금속 등의 용출 시험을 행한 경우, 보다 확실히 중금속 등의 용출을 억제할 수 있다.

[본 발명의 제 2 발명]

다음에, 본 발명의 제 2 발명인, 고화재로서도 기능하는 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재(이하, 「본 발명의 제2의 중금속 등의 불용화재」라고도 언급됨)에 대하여 설명한다.

본 발명자들은, 상기한 발견에 근거하여, 상세한 검토를 더 행한 결과, 우선, 특정 유해 물질의 불용화재에 고화 성능을 부여하기 위하여, 소석고를 이용하는 것이 유효한 것을 발견하였다. 그리고, 소석고에 대하여, 알루미늄 화합물 중에서도 특히, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체(비정질 알루미늄 화합물)를 첨가 혼합하면, 중금속 등의 용출을 효율적으로 저감할 수 있고, 게다가, 처리물이, 산성비와 같은 산성 조건에 노출된 경우라도 중금속 등이 재용출되지 않고, 안정적으로 고정할 수 있고, 또한, 토양에 대해서 보다 양호한 강도가 부여되고, 또한 처리물이 중성이 되는 특정 유해 물질의 불용화 고화재의 제공이 가능해지는 것을 발견하여 본 발명의 제 2 발명에 도달하였다. 또한, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체는, X선 회절에서 비정질 상태에 있다고 인정되는 알루미늄 화합물이면 좋다. 또한, 본 발명의 제 2 발명의 우수한 효과를 얻기 위해서는, 특히, 소석고 100 질량부에 대해서, 비정질 알루미늄 화합물을 0.5 ~ 60 질량부의 범위, 나아가서는 15 ~ 50 질량부의 범위에서 첨가시키는 것이 바람직하다. 후술하겠지만, 본 발명에서 사용하는 비정질 알루미늄 화합물은, 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장 등에서 생기는, 그 대부분이 폐기 처분되고 있던 알루미늄 슬러지를 그대로, 혹은 간단한 탈수나 바람으로 건조시킨 상태의 것을 이용할 수 있다. 또한, 재료 자체에 기인하는 중금속 등의 존재가 염려되는 폐석고를 재료로서 유효하게 이용할 수 있으므로, 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 그 재료 구성에 있어서 극히 경제적인 것이 된다.

또한, 상기한 구성으로 이루어지는 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 소석고와 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 균일한 상태로 혼합된 것이 되기 때문에, 이것을 사용한 경우에, 처리 작업의 효율을 현격히 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 구성하는 각 자재에 대하여 설명한다.

(석고)

본 발명의 제2의 중금속 등의 불용화재로 사용하는 석고는, 토양의 고화 성능이 우수한 소석고를 이용한다. 소석고란, 황산 칼슘의 1/2 수화물[CaSO₄·1/2H₂O]및 무수화물[CaSO₄]인데, 이를 이용하는 것으로, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재의 고화 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 즉, 소석고는, 토양 중의 수분과 화학 반응하고, 용이하게 이수석고로 변화하기 때문에, 이것으로 처리한 토양은 고화되어 강도를 가지는 것이 된다. 소석고로서는, β형 반수(半水) 석고, α형 반수 석고, II형 무수 석고, III형 무수 석고, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있고, 어느 것도 이용할 수 있다. II형 무수 석고는, 다른 소석고와 비교하여 수화(水和) 속도가 완만하기는 하지만 이용할 수 있다. 소석고의 원료 석고로서는, 천연물, 부생(副生) 석고 혹은 폐석고 중의 어느 것이라도 좋다. 이들 중의 천연물이나 부생 석고도 염가의 재료이며 바람직하지만, 보다 높은 경제성과 자원의 유효 활용을 고려하면, 원료에 폐석고를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재에 의하면, 폐석고와 같이, 재료 자체에 기인하는 중금속 등의 존재가 염려되는 경우라도, 이들 중금속류도 처리물 내에 안정적으로 고정되게 된다.

(비정질 알루미늄 화합물)

본 발명자들은, 후술하는 검증 결과로부터, 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 구성하는 비정질 알루미늄 화합물이, 처리물 내에 중금속 등을 효과적으로 고정화할 수 있고, 게다가, 중성 조건하에서도 산성 조건하에서도, 고정화된 중금속 등의 재용출이 효과적으로 억제된 우수한 불용화 성분으로서 기능할 수 있었던 이유를, 하기와 같이 생각하고 있다. 즉, 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를, 중금속 등을 포함한 토양에 대해서, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 조건에서 사용하면, 비정질 알루미늄 화합물 중의 알루미늄과, 석고 중의 칼슘, 처리 대상으로 하는 토양 중에 함유되어 있는 칼슘 성분, 실리카 성분이나, 토양이나 불용화재 자신에 포함되는 금속 등의 성분에 의해서, 에트린가이트가 아닌 광물이 생성되고, 그 결과, 진흙 중의 중금속 등이 광물의 구성 성분으로서 고정화되고, 그 결과로서, 본 발명의 제 2 발명의 우수한 효과를 달성할 수 있었던 것으로 생각된다. 본 발명자들의 상세한 검토에 의하면, 비정질 알루미늄 화합물은, 결정질의 것과 비교하면 중금속 등의 흡착 능력이 우수하므로, 토양 중에 비정질 알루미늄 화합물을 첨가하면, 고화재의 구성 성분인 석고 재료 중이나, 토양 중에 함유되어 있는 중금속 등을 용이하게 흡착한다. 또한, 토양 내에서 비정질 알루미늄 화합물이 결정질로 변화하는 과정에서, 이들의 흡착된 중금속 등에 의해서 광물화되고, 그 결과, 중금속 등을 안정적으로 불용화할 수 있었던 것으로 생각된다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 본 발명을 특징짓는 비정질 알루미늄 화합물은, 토양 중에 함유되어 있는 특정 유해 물질, 예를 들면, 비소, 셀렌, 카드뮴, 수은, 납 및 6가 크롬 등의 중금속이나, 불소나 붕소 등의 무기물을 불용화하여, 처리물 중에 안정적으로 고정하는 기능을 가진다.

본 발명자들은, 비정질 알루미늄 화합물의 상기 기능을 확인하기 위하여, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 조건에서, 소석고와 비정질 알루미늄 화합물과 토양을 혼합하여 양생하고, 양생 후의 고화물의 성상에 대한 조사를 행하였다. 구체적으로는, 상기 시험에 이용한 토양만의 샘플과, 양생 1주일 후의 샘플과, 양생 1개월 후의 샘플의 각각에 대하여 X선 회절을 측정하였다. 도 2에 얻어진 X선 회절의 결과를 나타냈다. 도면 중의 1은, 토양만의 샘플에 대한 X선 회절이며, 도면 중의 2는, 양생 1주일 후의 샘플의 X선 회절이며, 도면 중의 3은, 양생 1개월 후의 샘플의 X선 회절이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 양생 1주일 후의 샘플, 또한 양생 1개월 후의 샘플에서는, 2θ = 28.5°의 근방에, 불용화재나 토양의 구성 성분에 기인하는 피크가 아닌 것이 분명한 피크가 출현하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 양생 1주일 후의 샘플에 대한 결과와, 양생 1개월 후의 샘플에 대한 결과를 비교하면, 출현한 2θ = 28.5°의 근방의 피크는, 양생 1주일 후의 샘플의 피크보다도 양생 1개월 후의 샘플이 성장하고 있었다. 이러한 것은, 상기한 처리를 한 것으로, 처리물 중에 무엇인가의 결정성의 화합물(광물)이 생성된 것을 나타내고 있다. 또한, 도 2에 나타낸 결과로부터, 에트린가이트에 해당하는 특징적인 피크(2θ = 9.1°, 15.8°)의 출현이 없는 것도 확인하였다.

상기에서 얻은 결과에 대하여, 본 발명자들은, 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재의 구성 성분과 해당 불용화재를 첨가 혼합한 토양의 성분을 감안하여, 여러가지 조성식을 가지는 결정성의 화합물의 합성을 실시하고, 얻어진 화합물에 대한 X선 회절을 측정하였다. 그 결과, 얻어진 2θ = 28.5°의 근방에 피크를 가지는 화합물은, CaAl₂Si₆O₁₆·6H₂O, Ca(Si,Al)₁₆O₃₂·13H₂O, CaAl₂Si₇O₁₈·5.5H₂O, Ca₁₂Al₂Si₁₈O₅₁·18H₂O, CaAl₂Si₁₀O₂₄·7H₂O, (Ca,Na₂,K₂)Al₂Si₁₀O₂₄·7H₂O, CaAl₂Si₇O₁₈·6H₂O, CaAl₂Si₆O₁₆·4H₂O, Ca₃Al₂(SiO₄)(OH)₈, Ca₃Al₂Si₃O₁₂ 중의 어느 하나인 것을 알 수 있었다. 이것들은, 광물종의 화학 조성과 일치하는 것으로부터, 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 사용하여 행한 처리에 의해서, 무엇인가의 결정성의 화합물(광물)이 생성되고, 그 결과로서, X선 회절에 있어서 2θ = 28.5°의 근방에 상기 광물 유래의 피크가 출현하였다고 생각된다.

[비정질 수산화 알루미늄]

본 발명자들의 추가적인 검토에 의하면, 본 발명의 제 2 발명의 목적을 고도(高度)로 달성하기 위해서는, 비정질 알루미늄 화합물로서 비정질 수산화 알루미늄을 이용하는 것이 특히 바람직한 것을 알 수 있었다. 이러한 것으로서는, 화산회토에 함유되어 있는 알루미늄 성분이나, 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장에 있어서 발생한 알루미늄 슬러지 등을 들 수 있다. 또한, 놀랍게도, 본 발명의 제 2 발명에서는, 알루미늄 슬러지를 그대로, 혹은 성상을 변경시키지 않고 탈수·건조시킨 것을 석고와 병용하여 고화재로 하는 것으로, 본 발명의 제 2 발명의 현저한 효과가 얻어진다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 알루마이트 공장이나 알루미늄 샤시 공장에 있어서 발생한 알루미늄 슬러지는, 공정 등에 따라서 성상이 다르고, 그 성상을 특정하는 것이 어렵지만, 적어도 다량의 비정질 수산화 알루미늄이 포함되어 있다. 본 발명자들은, 본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재에 있어서는, 이러한 비정질 수산화 알루미늄이 많이 존재하고 있는 재료이면 유효하고, 중금속 등을 불용화할 수 있고, 그 후의 재용출도 포함하여, 중금속 등의 용출을 안정적으로 억제하는 효과가 얻어지는 것을 발견하였다.

본 발명의 제 2 발명에서는, 구체적으로는, 비정질 수산화 알루미늄을 다량으로 포함하는 알루미늄 슬러지와 소석고를 병용하여, 이것들을 토양에 첨가 혼합하는 것만으로, 그 처리물은, 중금속 등의 용출이 효과적으로 억제되고, 게다가, 그 처리물은 중성이며, 또한 중성 조건하의 경우는 물론, 산성비와 같은 산성 조건하에 처리물이 노출되어도, 처리물로부터 고정된 중금속 등이 재용출되는 일이 없고, 또한, 토양이 배수 처리에서 생기는 오니 혹은 건설 잔토 등의 진흙인 경우에 있어서도, 운반이나 매립시의 핸들링이 용이한 정도로 고화된 강도를 가지는 것이 된다. 본 발명에 있어서는, 특히, 본 발명의 제 2 발명을 구성하는 비정질 알루미늄 화합물로서, 비정질 수산화 알루미늄을 포함하는 알루미늄 슬러지를 그대로, 혹은 성상을 변경시키지 않고 탈수·건조시켜서 사용할 수 있고, 이와 같이 하는 것으로, 사용하는 재료의 점에서 경제적인 처리가 가능해진다. 상기의 것은, 본 발명의 제 2 발명에서는, 특허문헌 1, 2의 기술과 다르게, 알루미늄 슬러지에 포함되는 비정질 수산화 알루미늄을 산화시키지 않도록 하여 사용할 필요가 있다는 것을 의미한다. 또한, 비정질 수산화 알루미늄을 산화시키지 않게 하는 수단에 대해서는, 종래 행해지고 있는 임의의 수단을, 적당하게 이용할 수 있다. 도 1에, 탈수·건조된 알루미늄 슬러지의 X선 회절 측정 결과를 나타냈다.

본 발명의 제 2 발명의 특정 유해 물질의 불용화재는, 소석고 100 질량부에, 상기에 예시한 것과 같은 비정질 알루미늄 화합물을 0.5 ~ 60 질량부의 범위에서 첨가(外添)되어서 이루어진다. 즉, 소석고 100 질량부에 대한, 비정질 알루미늄 화합물의 첨가량이 0.5 질량부보다도 적은 것은, 고화재로서 토양에 배합한 경우에 중금속 등을 불용화하는 효과가 충분히 얻어지지 않고, 한편, 60 질량부보다도 많이 혼합시킨 것은, 재료 비용이 높아져서 경제적이지 않게 된다. 보다 바람직하게는, 소석고 100 질량부에, 비정질 알루미늄 화합물을 15 ~ 50 질량부의 범위에서 첨가하면 좋다.

전술한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 발명의, 고화재로서도 기능하는 특정 유해 물질의 불용화재는, 특히, 진흙에 첨가 혼합하여 고화 처리하는 경우에 이용하는 것이 바람직하고, 상술한 바와 같은 본 발명의 현저한 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 상술한 바와 같이, 그 상세한 것은 불분명하지만, 소석고 등의 석고와 함께 함유시킨 비정질 알루미늄 화합물이, 토양 중의 중금속 등을 흡착한 후, 토양 내에서 이들 중금속 등을 광물화하고, 이것에 의해서 중금속을 안정적으로 불용화할 수 있었던 것으로 생각된다. 상술한 바와 같은 배합비로, 석고에 비정질 알루미늄 화합물을 첨가시켜서 이루어지는 특정 유해 물질의 불용화재에 의해서 얻어지는 본 발명의 제 2 발명의 현저한 결과는, 중성 조건하 혹은 산성 조건하에서 용출 시험을 행하는 것으로 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 2 발명에서 사용하는 비정질 알루미늄 화합물은 물에 불용성이지만, 알칼리에 대해서는 천천히 반응하여 중화제로서 기능할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 현장 발생의 진흙 등의 다수는, 알칼리성을 나타내지만, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재에 의해서 고화된 경우, 효과적으로 pH가 중성으로 유지된 처리물이 얻어지는 것을 확인하였다.

다음에, 본 발명의 제 2 발명의, 고화재로서도 기능하는 특정 유해 물질의 불용화재를 이용하는, 본 발명의 토양의 개량방법의 바람직한 형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 제 2 발명의 토양의 개량방법은, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재를 토양에 첨가 혼합하여, 중금속 등의 불용화와 동시에 고화 처리하는 것을 특징으로 한다. 이 경우의 불용화 고화재의 첨가 혼합은, 하기와 같은 기준으로 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 본 발명의 효과를 충분히 얻을 수 있고, 게다가 경제적인 처리가 가능해진다. 즉, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재의 토양에의 첨가량은, 토양의 함수율이나, 요구되는 처리토(處理土)의 고화 강도에도 의하지만, 특정 유해 물질을 포함하는 토양 1 m³ 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재를 30 ~ 200 kg 첨가 혼합하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 중금속 등의 용출이 억제됨과 함께, 토양에 본 발명의 고화재를 균일하게 첨가 혼합하고, 고화하여 하루 양생했을 때의 관입 지수(cone index)가, 100 kN/m² 이상, 바람직하게는 150 kN/m² 이상, 보다 바람직하게는 200 kN/m² 이상이 된다. 처리물은, 그 후에 매립 등에 이용되는 것을 생각하면, 상기에 더하여, 고화된 토양의 pH가 5.6 ~ 8.6의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재의 양을 상기와 같이 조정하여 첨가 혼합하는 것으로 달성할 수 있다. 그 결과, 매립에 처리물을 이용한 장소에 있어서, 보다 확실히 토양으로부터의 중금속 등의 용출을 억제할 수 있다.

본 발명의 제 2 발명의 토양의 개량방법을 실시할 때에는, 미리 토양에 물을 살포하여, 토양에 일정 정도의 유동성을 부여하고, 그 후, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재를 첨가 혼합하면, 혼합 작업이 용이해진다. 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재는, 토양의 고화 성능을 가지기 때문에, 상기와 같이 물을 살포하여 토양에 유동성을 부여 후에 처리한 경우라도, 처리물은 운반이나 매립시의 핸들링이 용이한 정도로 고화된다. 이 때문에, 배수 처리에서 생기는 오니 혹은 건설 잔토 등의 진흙에 대해서 본 발명의 제 2 발명의 토양의 개량방법을 실시할 때에는, 탈수 등을 하는 일 없이, 진흙에 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재를 첨가 혼합하여 처리하면 좋다.

[본 발명에서 사용한 시험 방법]

상기의 각 값의 측정은, 이하에 나타내는 각 시험 방법에 준거하여, 하기에 기술하는 방법으로 실시하였다.

(1) 함수비 시험: 「흙의 함수비 시험 방법 JISA1203」에 준거하였다. 함수비 w(%)는, 다음의 식에 의해서 산출한다.

w = (m_a-m_b)×100/(m_b-m_c)

m_a: 시료와 용기의 질량(g)

m_b: 로(爐) 건조 시료와 용기의 질량(g)

m_c: 용기의 질량(g)

(2) 2003년 일본 환경성 고시 제18호 용출 시험법(이하 「제18호 시험」이라고도 언급됨)

대상이 되는 토양을 건조하고, 건조 후에 2 mm의 체에 통과시키고, 또한, 용매로서 물을 이용하여, 통과한 건조 토양의 10 배량의 물을 더하여 시험용 시료를 조정한다. 이것을 6시간, 200회/분, 진폭 4 ~ 5 cm로 연속하여 흔들어 섞는다. 그 후, 원심 분리, 여과 후, 얻어진 여과액을 측정용 샘플로 하였다. JIS에서 표준화되어 있는 각각의 금속 분석의 방법에 준거한 방법으로, 해당 샘플 중의 금속 분석을 행하였다.

(3) 장기 안정화 시험

상기의 용매의 물을, 0.769mmol/L의 황산 수용액(실측 pH 값 = 2.9)으로 대신한 것 외에는 상기한 것과 동일하게 하여, 산성 조건에 있어서의 용출 시험을 행하였다. 이와 같이, 용매를 황산 용액으로서 상기의 조건으로 용출 시험을 한 이유는, 처리물이 방치되는 자연계에 있어서 생기는 산성비를 상정한 것이다. 구체적으로는, 상기한 조건은, 처리물이, pH 4.0, 연간 강우량 2000 mm로 100년간 노출된 경우로서 산출한 것이다[토양 환경 센터 기술 표준 「중금속 등 불용화 처리토의 pH 변화에 대한 안정성의 상대적 평가법」(이하, 「산첨가 용출 시험」이라고도 언급됨)에 준거].

(4) pH 시험: 「흙 현탁액의 pH 시험 방법 JGS0211」에 준거하였다.

시료를 비커에 넣고, 시료의 건조 질량에 대한 물(시료 중의 물을 포함한다)의 질량비가 5가 되도록 물을 더한다. 시료를 교반봉으로 현탁시키고, 30분 이상, 3시간 이내 정치(靜置)한 것을 측정용의 시료액으로 한다. 비커 내의 시료액을 교반 한 후, 글래스 전극 pH계로 측정한다.

(5) 관입 지수 시험: 「압축한(締固) 흙의 관입 지수 시험 JISA1228」에 준거하였다.

우선, 9.5 mm의 체를 통과시킨 흙의 시료를, JISA1210에 준하여 내경 10cm의 몰드(mold)에 넣고, 질량 2.5 kg의 래머(rammer)로 1층 당 25회씩 3층 압축(突固)한다. 다음에, 공시체(test-piece) 상단면의 중앙에 원추 관입 시험기(cone penetrometer)를 연직으로 세워서, 1 cm/초의 속도로 관입(貫入)시키고, 원추의 선단이 공시체 단면(端面)으로부터, 5 cm, 7.5 cm 및 10cm 관입했을 때의 하중계의 읽기로부터, 각각의 관입 저항력을 구한다. 관입 지수 q_c(kN/m²)는, 평균 관입 저항력 Q_c(N)를 원추 선단의 바닥 면적 A(cm²)로부터, 다음의 식에 의해서 산출한다.

q_c = Q_c×10/A

[실시예]

다음에, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예로 들어서, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[본 발명의 제 1 발명]

<평가 샘플의 조제>

110℃±5℃의 건조로에서 항량이 될 때까지 건조시킨 토양을 준비하였다. 그리고, 해당 토양에, 비소 및 불소를 첨가하여, 비소의 용출량이 0.1mg/L, 불소의 용출량이 2.5mg/L가 되도록 모의 오염 토양을 조제하였다.

<평가 1>

상기에서 얻은 모의 오염 토양 1 kg를 함수 비율 40%로 조정하고, 표 1에 나타낸 바와 같이, 첨가하는 비정질 수산화 알루미늄의 양을 각각 변경하여 모의 오염 토양에 첨가 혼합하는 것으로, 실시예 1-1 ~ 1-4로 하여, 본 발명의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 토양 중의 비소 및 불소의 불용화를 실시하였다. 또한, 비정질 수산화 알루미늄을 이용하지 않은 것을 비교예 1-1로 하고, 실시예에서 사용한 비정질 수산화 알루미늄 대신에, 수산화 알루미늄, 염화 알루미늄을 각각 이용하고, 건조시킨 상기의 모의 오염 토양 1 kg에, 이들 화합물을 10 g 첨가 혼합하는 것으로 처리한 것을 비교예 1-2, 1-3으로 하였다.

[표 1]

시료 조제

구체적으로는, 처리 대상의 모의 토양에 대해서, 상기한 실시예 및 비교예의 각 특정 유해 물질의 불용화재를 소망량 첨가 후, 충분히 혼련하여 불용화 처리를 행하였다. 처리 후, 1일 양생한 후, 처리 토양으로부터의 비소와 불소의 용출량과 처리 토양의 pH를 측정하였다. 이 때에 있어서의 측정은, 상술한 방법으로 행하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타냈다. 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우는, 어느 쪽에 있어서도 비소 및 불소의 용출이 억제되고 있는 것이 확인되었다. 또한, 처리물은 중성인 것을 확인하였다. 또한, 본 발명의 제 1 발명의 실시예의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 것에 대해서는, 상기의 처리를 행한 처리물을 6개월간 방치하고, 상기와 동일하게, 비소와 불소의 용출량을 측정한 바, 표 2에 나타낸 측정치가 유지되고 있는 것을 확인하였다.

[표 2]

용출 시험 결과

<평가 2>

또한, 실시예의 특정 유해 물질의 불용화재인 비정질 수산화 알루미늄을 이용하고, 실시예 1-2와 동일하게 하여 하기의 중금속류를 불용화 처리하고, 얻어진 처리물에 대하여 용출 시험을 행하여 평가하였다. 구체적으로는, 납, 6가 크롬 및 셀렌을 첨가하여, 납의 용출량을 0.1mg/L, 6가 크롬의 용출량을 0.5mg/L, 셀렌의 용출량을 0.1mg/L로 조정한 모의 오염 토양을 준비하고, 함수 비율 40%로 조정하였다. 그리고, 해당 토양에 대하여, 평가 1의 실시예 1-2와 동일하게 특정 유해 물질의 불용화재를 첨가·혼련하고, 그 후에 용출 시험을 행하였다. 또한, 비교예 1-1 ~ 1-3에서 사용한 상기의 각 화합물을 이용하여 실시예 1-2와 동일한 처리를 행하였다. 그 결과, 어떤 금속에 대해서도, 실시예 1-2의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우는, 비교예에 비하여 분명히 불용화의 효과가 얻어지는 것을 확인하였다.

[표 3]

용출 시험 결과

<실시예 1-5, 비교예 1-4>

비정질 알루미늄 화합물로서, 비정질 수산화 알루미늄을 다량으로 포함하는 알루미늄 슬러지를 25 질량부에, 칼슘 성분의 첨가와 고화 기능을 갖게 하는 목적으로 소석고를 100 질량부 더하여, 실시예 1-5의 제 1 발명의 특정 유해 물질의 불용화재를 조제하였다. 비교를 위하여, 시판의 시멘트계 고화재를 이용하고, 처리 후에 있어서의 중금속의 용출 시험을 행하였다. 각 재를 이용하여, 처리 대상의 모의 진흙 1600 kg(1 m³)에 대하여, 각 재를 100 kg 첨가 후, 충분히 혼련하여 처리를 행하였다. 그 후, 60일 양생하였다. 그리고, 첫날, 30일째, 60일째에 있어서의 샘플을 각각 채취하고, 제18호 시험과 산첨가 용출 시험을 행하였다. 얻어진 시험 결과를 도 3에 나타냈다.

도 3으로부터 분명한 바와 같이, 제 1 발명의 실시예 1-5의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우와, 비교예 1-4의 고화재를 이용한 경우와는, 용출량이 분명하게 다르고, 비교예 1-4의 고화재를 이용한 경우보다도 실시예 1-5의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우가, 불소의 용출량은 현격히 적은 것이 확인되었다. 또한, 실시예 1-5의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우는, 처리 후의 초기 단계에서는, 용매로서 황산 용액을 이용하여 시험한 결과가, 물에 의한 용출의 경우보다도 오히려 용출량이 적었다. 이것에 비하여, 비교예 1-4의 고화재를 이용한 경우는, 황산 용액을 이용한 산성 조건에 있어서는, 그 용출량은 물을 용매로 한 경우보다 분명하게 증대하고 있고, 특히 고정된 중금속 등이 재용출하는 문제가 있는 것이 나타났다.

<실시예 1-6>

비정질 알루미늄 화합물로서, 비정질 수산화 알루미늄 다량으로 포함하는 알루미늄 슬러지를 25 질량부에, 칼슘 성분의 첨가와 고화 기능을 갖게 하는 목적으로 불소의 함유가 인정된 폐석고를 원료로 하는 소석고를 100 질량부 더하여, 실시예 1-6의 특정 유해 물질의 불용화재를 조제하였다. 이것을, 토양 표면에 살포하여 60일 양생하였다. 그리고, 첫날과 60일째에, 살포한 부분의 토양의 표면으로부터 불용화재의 부분을 샘플링하여, 실시예 1-5와 동일하게 용출 시험을 행하였다. 그 결과, 첫날의 샘플로부터의 용출량에 비하여, 분명히 60일째의 샘플로부터의 용출량이 저감된 것이 확인되었다.

[본 발명의 제 2 발명]

다음에, 본 발명의 제 2 발명의 실시예 및 비교예를 예로 하여, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 기재에서 「부」라는 것은, 특별히 언급이 없는 한 질량 기준이다.

<실시예 2-1 ~ 2-4, 비교예 2-1의 평가 샘플의 조제>

소석고와 비정질 알루미늄 화합물을 이용하여, 표 4에 나타낸 배합의 실시예 및 비교예의 특정 유해 물질의 불용화재를 제작하였다. 소석고에는 폐석고를 분쇄하여 소성한 것을 각각 사용하였다. 또한, 비정질 알루미늄 화합물에는, 비정질 수산화 알루미늄(약제)을 사용하였다.

[표 4]

시료 조제

<평가 1>

평가는, 함수 비율 40%, 비소 및 불소를 첨가하여 비소의 용출량을 0.1mg/L, 불소의 용출량을 2.5mg/L로 조정한 모의 오염 진흙을 이용해서 행하였다. 그리고, 석고에 대하여, 표 4에 나타낸 배합이 되도록 비정질 수산화 알루미늄의 양을 변경하여 각각 첨가한 실시예 2-1 ~ 2-4의 특정 유해 물질의 불용화재와, 비정질 수산화 알루미늄을 함유시키지 않는 비교예 2-1의 고화재를 이용하여, 모의 진흙 중의 비소 및 불소를 불용화 처리하는 작업을 각각 행하였다.

구체적으로는, 처리 대상의 모의 진흙 1 m³에 대하여, 실시예의 특정 유해 물질의 각 불용화재와, 비교예의 고화재를 각각 100 kg 첨가 후, 충분히 혼련하여 불용화 처리를 행하였다. 처리 후, 1일 양생한 후, 제18호 시험에 있어서의 진흙으로부터의 비소와 불소의 용출량과, 그 고화 강도(관입 지수)를 각각 측정하였다. 이 때에 있어서의 측정은, 상술한 방법으로 행하였다. 얻어진 결과를 표 5에 나타냈다.

표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 발명의 실시예의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우의 처리물에 대한 용출 시험의 결과로부터, 실시예의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용하는 것으로 비소 및 불소의 용출이 억제되고, 특정 유해 물질의 불용화재로서 유용하다는 것이 확인되었다. 또한, 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재는, 고화재로서도 유용한 것을 확인하였다. 보다 구체적으로는, 처리물의 고화 강도(관입 지수)는, 핸들링이 용이한 정도이며, 재이용하기 쉬운 상태의 강도를 갖고, 비교예의 비정질 수산화 알루미늄을 함유시키지 않는 고화재를 이용한 경우와 비교하여 관입 지수의 값이 커져 있고, 보다 강도가 높은 처리물이 얻어지는 것을 알 수 있었다. 이것은, 비정질 알루미늄 화합물을 이용한 본 발명의 제2의 특정 유해 물질의 불용화재는, 고화재로서도 종래의 석고계의 것에 비하여 유용하다는 것을 의미하고 있다. 또한, 상기의 처리를 행한 처리물을 6개월간 방치하고, 상기와 동일하게, 제18호 시험에 있어서의 비소와 불소의 용출량을 각각 측정하였다. 그 결과, 본 발명의 제 2 발명의 실시예의 고화재를 이용하여 얻은 처리물은, 표 5에 나타낸 측정치가 유지되고 있는 것이 확인되고, 처리물을 매립 등에 이용한 경우에 있어서의 중금속 등의 용출이 효과적으로 억제되는 것을 확인하였다. 또한, 처리물의 pH는 중성 영역에 있고, 이 점으로부터도 환경 보전을 배려한 매립 처리가 가능해진다.

[표 5]

평가 1(용출 시험 결과-1)의 결과

<평가 2>

또한, 실시예 2-2의 특정 유해 물질의 불용화재와, 비교예 2-1의 고화재를 이용하여, 대표적인 중금속에 대하여 용출 시험을 행하여 평가하였다. 구체적으로는, 납, 6가 크롬 및 셀렌을 첨가하여, 납의 용출량을 0.1mg/L, 6가 크롬의 용출량을 0.5mg/L, 셀렌의 용출량을 0.1mg/L로 조정한 모의 오염 진흙을 조제하고, 해당 모의 진흙에 대하여, 평가 1과 동일하게 특정 유해 물질의 불용화재 또는 고화재를 첨가·혼련하고, 그 후에 용출 시험을 행하였다. 그 결과, 표 6에 나타낸 바와 같이, 어떤 금속에 대해서도, 실시예 2-2의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우는, 비교예 2-1의 고화재를 이용한 경우와 비교하여 분명히, 이들 금속을 불용화할 수 있는 효과가 있다는 것을 알 수 있었다.

[표 6]

평가 2(용출 시험 결과-2)의 결과

<실시예 2-5, 비교예 2-2>

소석고를 100 질량부, 비정질 알루미늄 화합물로서, 비정질 수산화 알루미늄을 다량으로 포함하는 알루미늄 슬러지를 25 질량부의 비율로, 실시예 2-5의 특정 유해 물질의 불용화재를 조제하였다. 비교를 위하여, 시판의 시멘트계 고화재를 이용하여 중금속의 용출 시험을 행하였다. 이들 재(材)를 이용하여, 처리 대상의 모의 진흙 1 m³에 대하여, 고화재를 100 kg 첨가 후, 충분히 혼련하여 불용화 처리를 행하였다. 그 후, 60일 양생하였다. 그리고, 첫날, 30일째, 60일째에 있어서의 샘플을 각각 채취하고, 제18호 시험과 산첨가 용출 시험을 행하였다. 얻어진 시험 결과를 도 3에 나타냈다.

도 3으로부터 분명한 바와 같이, 실시예 2-5의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우와, 비교예 2-2의 고화재를 이용한 경우와는, 용출량이 분명하게 다르고, 비교예 2-2의 고화재를 이용한 경우보다도 실시예 2-5의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우가, 불소의 용출량은 현격히 적은 것이 확인되었다. 또한, 실시예 2-5의 특정 유해 물질의 불용화재를 이용한 경우는, 처리 후의 초기 단계에서는, 황산 용액을 이용하여 시험한 결과가, 물에 의한 용출의 경우보다도 오히려 용출량이 적었다. 이것에 비하여, 비교예 2-2의 고화재를 이용한 경우는, 황산 용액을 이용한 산성 조건에 있어서는, 그 용출량은 물을 용매로 한 경우보다도 분명하게 증대하고 있고, 특히 고정된 중금속 등이 재용출되는 문제가 있는 것이 나타났다.

[본 발명의 제 1 발명]

본 발명의 활용예로서는, 토양 중이나 토양 표면 근방에 포함되는 중금속 등의 확실한 불용화와, 그 후에, 비나 산성비 등에 처리물이 노출된 경우라도, 처리물로부터 불용화된 중금속 등이 재용출되는 일이 없고, 토양에 포함되는 성분을 이용하여 중금속 등을 안정적으로 불용화할 수 있고, 게다가 처리물이 안정적으로 중성의 것이 되는 토양의 처리에 적합한 특정 유해 물질의 불용화재를 들 수 있다. 본 발명의 활용예로는, 또한, 어느 쪽도 대부분이 폐기물로 되어 있는 폐석고나 알루미늄 슬러지의 유효하게 이용을 가능하게 한, 경제성이 우수한 특정 유해 물질의 불용화재를 예시할 수 있고, 상기 불용화재를 이용한 처리 방법이 극히 간단한 것으로부터 그 이용이 기대된다.

[본 발명의 제 2 발명]

본 발명의 활용예로서는, 토양에 포함되는 중금속 등의 확실한 불용화와, 그 후에, 비나 산성비등에 처리물이 노출된 경우라도, 처리물로부터 불용화된 중금속 등이 재용출되는 일이 없고, 토양에 포함되는 중금속 등을 안정적으로 불용화할 수 있고, 또한 고화에 의한 토양에의 강도 부여가 동시에 행해지고, 게다가 처리물이 안정적으로 중성의 것이 되는 토양의 개량에 적합한 특정 유해 물질의 불용화재를 들 수 있다. 본 발명의 활용예로서는, 또한, 어느 쪽도 대부분이 폐기물로 되어 있는 폐석고나 알루미늄 슬러지의 유효하게 이용을 가능하게 한, 경제성이 우수한 특정 유해 물질의 불용화재를 예시할 수 있고, 그 이용이 기대된다.

Claims

토양에 대해서 pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는 특정 유해 물질의 불용화재로서,
비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 특정 유해 물질의 불용화재.
토양에 대해서 pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는 특정 유해 물질의 불용화재로서,
비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 주성분으로 하고, 또한, 토양에 포함되는 수분과 접촉했을 때에, 산성, 중성 혹은 pH 11 미만의 약알칼리성을 나타내는 칼슘 성분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 유해 물질의 불용화재.
특정 유해 물질을 포함하는 토양에 대해서, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 사용되는 소석고(燒石膏)를 함유한 고화재(固化材)로서도 기능하는 특정 유해 물질의 불용화재로서,
소석고 100 질량부에 대해서, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 0.5 ~ 60 질량부의 범위에서 첨가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 소석고를 함유한 특정 유해 물질의 불용화재.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 비정질 알루미늄 화합물이, 비정질 수산화 알루미늄인 특정 유해 물질의 불용화재.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가, 알루미늄 슬러지 유래의 것을 그대로, 혹은, 그 성상(性狀)을 변경시키지 않고 탈수·건조시킨 것인 특정 유해 물질의 불용화재.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 특정 유해 물질이, 카드뮴 및 그의 화합물, 6가 크롬 화합물, 시안 화합물, 수은 및 그의 화합물(알킬 수은을 포함함), 셀렌 및 그의 화합물, 납 및 그의 화합물, 비소 및 그의 화합물, 불소 및 그의 화합물, 및, 붕소 및 그의 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 특정 유해 물질의 불용화재.
제 2 항에 있어서,
상기 칼슘 성분이, 이수석고(gypsum dihydrate), 탄산 칼슘, 과산화 칼슘, 불화 칼슘, 요오드화 칼슘, 인산 칼슘, 염화 칼슘, 질산 칼슘, 초산 칼슘, 구연산 칼슘, 글루콘산 칼슘, 말산 칼슘, 젖산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 특정 유해 물질의 불용화재.
제 3 항에 있어서,
상기 소석고 100 질량부에 대해서, 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체가 15 ~ 50 질량부의 범위에서 첨가 혼합되어 이루어지는 특정 유해 물질의 불용화재.
토양에 대해서, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 특정 유해 물질의 불용화재를 첨가 혼합하거나 혹은 살포하여, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 처리하여 특정 유해 물질의 불용화를 하는 것을 특징으로 하는 특정 유해 물질의 불용화 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 토양의 건조 질량 1 kg 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재의 주성분인 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 0.5 ~ 50 g의 범위 내에서 첨가 혼합하거나 혹은 살포하는 특정 유해 물질의 불용화 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 토양의 건조 질량 1 kg 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재의 주성분인 비정질 알루미늄 화합물 또는 그의 유도체를 10 ~ 40 g의 범위 내에서 첨가 혼합하거나 혹은 살포하는 특정 유해 물질의 불용화 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 불용화되는 특정 유해 물질이, 상기 토양에 기인하는 것이거나, 혹은, 상기 불용화재의 구성 성분에 기인하는 것인 특정 유해 물질의 불용화 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 불용화재의 구성 성분이, 칼슘 성분인 특정 유해 물질의 불용화 방법.
특정 유해 물질을 포함하는 토양에 대해서, 제 3 항에 기재된 고화재로서도 기능하는 특정 유해 물질의 불용화재를 첨가 혼합하여, pH 11 이상의 강알칼리 영역이 되지 않는 상태에서 처리하는 것을 특징으로 하는 토양의 개량방법.
제 14 항에 있어서,
특정 유해 물질을 포함하는 토양 1 m³ 당, 상기 특정 유해 물질의 불용화재를 30 ~ 200 kg의 범위 내에서 첨가 혼합하는 토양의 개량방법.