TW201906790A - 吸附方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種吸附方法，其係使用吸附材，自含有磷酸根離子等之當直接排出至環境中時對環境產生不良影響之陰離子、或藉由回收可有益利用之陰離子之排水或溶液中選擇性且高效率地吸附陰離子。 本發明之吸附方法之特徵在於：其係使用陰離子吸附材，自含有目標陰離子及其他陰離子之水溶液(A)中吸附目標陰離子之方法，且至少實施以下兩步驟：(1)使pH值5.8以下之上述水溶液(A)接觸上述陰離子吸附材，吸附陰離子；及其後(2)使pH值5.2～11之水或水溶液(B)接觸上述陰離子吸附材，而使吸附於上述陰離子吸附材之上述其他陰離子之至少一部分自上述陰離子吸附材脫附。

Description

吸附方法
本發明係關於一種使用吸附材之陰離子吸附方法。
為了自各種排水中去除並淨化對環境或人體具有有害性之物質，或回收稀有金屬等有用物質，正積極地研究吸附材、或使用其之吸附方法、吸附物質之脫附、回收方法等。 例如，磷作為肥料成分，且係化學工業上不可或缺之成分，但日本大致100%依賴進口。另一方面，於排水中含有大量磷之情形時，成為富營養化之原因，故而排出此種排水對環境不利。為了解決該等問題，業界關注排水中所含之磷酸等磷化合物之去除及回收。 作為能夠有效率地吸附及回收磷酸根離子等陰離子之吸附材，開發出包含羥基氧化鐵(FeOOH)者，並記載於專利文獻1、2、3、4等。尤其是專利文獻2中亦揭示有選擇性地吸附磷酸根離子。又，專利文獻5中揭示有自含有大量多種成分之水中，利用金屬氧化物系吸附劑吸附磷，利用鹼性水溶液脫附磷，以磷酸鈣之形式析出並回收之方法。但除該等以外，謀求進一步高效率地回收磷之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2006-124239號公報 專利文獻2：WO2006/088083號說明書 專利文獻3：日本專利特開2011-235222號公報 專利文獻4：日本專利特開2006-305551號公報 專利文獻5：日本專利特開2011-255341號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明之課題在於解決上述問題，提供一種吸附方法，其係使用吸附材，自含有例如磷酸根離子等當直接排入環境中時會對環境產生不良影響之陰離子、或藉由回收可有益利用之陰離子之排水或溶液中選擇性且高效率地吸附陰離子。 [解決問題之技術手段]
本發明者等人於本發明之前，已獲得尤其對磷酸根離子發揮較高之吸附效率之吸附材。但是，該等吸附材亦吸附除磷酸根離子以外之陰離子。尤其是存在於污水中含有大量硫酸根離子等之情況，因此需高純度地回收磷酸根離子。因此，本發明者等人銳意研究使用上述吸附材選擇性地回收磷酸根離子之方法，發現了使其成為可能之條件。本發明係基於以上見解而完成者。
即，本發明係關於以下發明。 ［1］一種吸附方法，其特徵在於：其係使用陰離子吸附材，自含有目標陰離子及其他陰離子之水溶液(A)中吸附目標陰離子之方法，且至少實施以下兩步驟：(1)使pH值5.8以下之上述水溶液(A)接觸上述陰離子吸附材，吸附陰離子；及其後(2)使pH值5.2～11之水或水溶液(B)接觸上述陰離子吸附材，而使吸附於上述陰離子吸附材之上述其他陰離子之至少一部分自上述陰離子吸附材脫附。 ［2］如上述［1］之方法，其特徵在於：水溶液(B)含有目標陰離子。 ［3］如上述［2］之方法，其特徵在於：水溶液(B)中之目標陰離子之濃度為5 ppm以上。 ［4］如上述［1］至［3］中任一項之方法，其特徵在於：步驟(2)後，進而實施如下步驟：(3)使pH值11.5以上之水溶液(C)接觸陰離子吸附材，而使目標陰離子自陰離子吸附材脫附於水溶液(C)中。 ［5］如上述［4］之方法，其特徵在於：步驟(3)後，進而實施(4)將陰離子吸附材再生之步驟，重複實施步驟(1)～(4)。 ［6］如上述［5］之方法，其中步驟(4)係使pH值2～5之水溶液(D)接觸陰離子吸附材之步驟。 ［7］如上述［1］至［6］中任一項之方法，其特徵在於：目標陰離子係選自磷酸根離子、亞磷酸根離子、次磷酸根離子、砷酸根離子、亞砷酸根離子、氟離子、硒酸根離子、碘離子及碘酸根離子之至少一種。 ［8］如上述［7］之方法，其特徵在於：水溶液(A)含有選自硫酸根離子及硝酸根離子之至少一種作為其他陰離子。 ［9］如上述［1］至［8］中任一項之方法，其特徵在於：水溶液(A)中之(目標陰離子之總量)/(其他陰離子之總量)之質量比為0.01以上。 ［10］如上述［1］至［9］中任一項之方法，其特徵在於：陰離子吸附材以羥基氧化鐵為吸附成分。 ［11］如上述［10］之方法，其特徵在於：羥基氧化鐵為β-羥基氧化鐵。 [發明之效果]
根據本發明，能夠選擇性且高效率地吸附並回收磷酸根離子等陰離子。
本發明之吸附方法之特徵在於：其係使用陰離子吸附材，自含有目標陰離子及其他陰離子之水溶液(A)中吸附目標陰離子之方法，且至少實施以下兩步驟： (1)使pH值5.8以下之上述水溶液(A)接觸上述陰離子吸附材，吸附陰離子；及其後 (2)使pH值5.2～11之水或水溶液(B)接觸上述陰離子吸附材，而使吸附於上述陰離子吸附材之上述其他陰離子之至少一部分自上述陰離子吸附材脫附。藉此，能夠選擇性地吸附目標陰離子，降低其他陰離子之吸附量。此處所述之「其他陰離子」係除水溶液(A)所含之目標陰離子以外之陰離子。 再者，本發明中具體揭示之陰離子名稱中，包含根據pH值條件能夠可逆變化之陰離子。例如，作為「磷酸根離子」(正磷酸根離子)，包含狹義之磷酸根離子(PO4 3- )、磷酸氫根離子(HPO4 2- )及磷酸二氫根離子(H2 PO4 - )。 (1)及(2)之兩步驟未限定於僅各實施一次之方法。例如，於作為水溶液(A)以複數種為對象之情形時，可實施以各水溶液為對象之複數個步驟(1)，其後實施步驟(2)。又，例如，於上述「其他陰離子之至少一部分」對目標陰離子之吸附效率產生不良影響之情形時，可重複實施包括(1)及(2)之兩步驟之步驟，若使用該方法，則能夠選擇性地濃縮吸附目標陰離子。進而，例如作為步驟(2)，亦可實施包含僅選擇性地脫附特定陰離子之條件之複數個步驟。
步驟(1)中，使用pH值5.8以下之水溶液(A)。水溶液(A)未特別限定，若為pH值超過5.8者，則預先添加酸將pH值調整至5.8以下即可。作為水溶液(A)，較佳為可列舉：工業排水、污水、以及隨著來自該等之剩餘污泥或尿、塵芥、焚燒灰燼等之處理而產生之液體、進而隨著工業廢棄物或土壤之處理而產生之含有有害物質之液體等。 作為用於調整pH值之酸，可根據目的選擇各種，較佳為水溶性無機酸性物質，進而不含步驟(2)中應被脫附之「其他陰離子之至少一部分」就效率之方面而言較佳。水溶液(A)之pH值，較佳為5.5以下，更佳為5以下，進而佳為1.8～4。 進而水溶液(A)中可不含固體懸浮物質。於固體懸浮物質對吸附產生不良影響之情形時，亦可於步驟(1)之前，增加藉由過濾器等將其過濾去除之步驟。
關於步驟(1)中使水溶液(A)接觸上述陰離子吸附材之方法，只要為吸附目標陰離子之方法則未特別限定，視需要可使用批次式、通液式之任一方法，又，根據情況亦可組合複數種方法而使用。關於批次式方法，可列舉將水溶液(A)與吸附材混合攪拌一定時間，分離回收吸附材並移至下一步驟之方法。關於通液式方法，可列舉將吸附材填充至管柱，以下降流或上向流使水溶液(A)於管柱中通過之方法，該方法適於利用簡便之設備進行高效率之處理。又，亦可列舉將吸附材填充至容器，以上向流通入水溶液(A)，於吸附材形成流體床之方法，該方法就於水溶液(A)中含有固體懸浮物質之情形時無堵塞流路之顧慮之方面而言較適合。
步驟(2)中，使用pH值5.2～11之水或水溶液(B)。若(B)於該pH值範圍內，則可為不尤其含有添加物質之自來水、雨水、地下水、純水、蒸餾水等水，較佳為將緩衝劑或微量鹼性物質溶解於水而調整pH值後之水溶液。(B)較佳為其pH值高於(A)之pH值，更佳為較(A)之pH值高0.5以上，進而較佳為高1以上。又，(B)較佳為於pH值5.5～10之範圍內，更佳為於pH值6.5～9.5之範圍內，進而較佳為於pH值7～9.5之範圍內，進而較佳為於pH值8～9.5之範圍內。
步驟(2)中，關於使水或水溶液(B)接觸上述陰離子吸附材之方法，只要為使上述其他陰離子之至少一部分自陰離子吸附材脫附之方法則未特別限定，例示與上述步驟(1)所例示者相同之方法。 於步驟(1)及(2)中使用批次式方法之情形時，作為水溶液(B)，可直接使用水溶液(A)或視需要調整其pH值而使用。亦可向混合有吸附材之水溶液(A)中添加鹼性物質等pH調整劑來調整pH值，而使其他陰離子之至少一部分脫附。 於步驟(2)中，使用將吸附材填充至管柱，以下降流或上向流使水溶液(B)於管柱中通過之方法之情形時，(B)較佳為於pH值7～9.5之範圍內，更佳為於pH值8～9之範圍內。
上述水或水溶液(B)較佳為含有目標陰離子之水溶液。其機制雖未必明確，但其原因在於：藉由目標陰離子，而促進其他陰離子自陰離子吸附材之脫附。藉此，能夠大致完全使吸附於陰離子吸附材之其他陰離子脫附，並且能夠防止步驟(2)中目標陰離子之脫附，或於步驟(2)中亦能夠吸附目標陰離子。 另一方面，水溶液(B)中之其他陰離子之有無不會對以上效果產生影響。 水溶液(B)中之目標陰離子之濃度較佳為5 ppm以上，更佳為50 ppm以上，進而較佳為100 ppm以上，進而較佳為500 ppm以上。該濃度越高，上述其他陰離子之至少一部分自陰離子吸附材之脫附速度越提高，結果，可縮短步驟(2)所需時間。目標陰離子之濃度之上限只要不抑制其他陰離子之脫附，則未特別限制，較佳為10000 ppm以下。 水溶液(B)於使用於步驟(2)之後，只要不存在pH值為不適當之範圍之情況、其他陰離子之濃度過高而有析出之虞之情況、目標陰離子被吸附而消失導致失去上述效果之情況等問題，則亦可重複使用於複數次步驟(2)。
步驟(1)及(2)中，存在含有於水溶液(A)及(B)中之目標陰離子未被完全吸附而殘存於水溶液中之情況。於該情形時，對處理後之各水溶液視需要調整pH值，而設為適合作為水溶液(A)之pH值範圍內後，再次與陰離子吸附材接觸(相當於步驟(1))，藉此可完全吸附目標陰離子。 將以如上方式逐漸不含目標陰離子之水溶液移行至另一所需處理步驟，或若無環境、安全問題則亦可直接廢棄。
上述步驟(2)後，較佳為進而增加為了回收目標陰離子而使之脫附之步驟。作為該步驟，較佳為(3)使pH值11.5以上之水溶液(C)接觸上述陰離子吸附材，使目標陰離子自陰離子吸附材脫附於水溶液(C)中之步驟。 水溶液(C)更佳為pH值13以上，進而較佳為pH值13～14。水溶液(C)較佳為將水溶性鹼性物質溶解於水而成之溶液，作為水溶性鹼性物質，可列舉：氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物；氫氧化鎂、氫氧化鈣等鹼土類金屬氫氧化物；氨水等。其中較佳為鹼金屬氫氧化物。
根據吸附材之種類，較佳為於步驟(3)後進而實施(4)將陰離子吸附材再生之步驟，重複實施步驟(1)～(4)。藉此，可不大量消耗陰離子吸附材而高效率地回收目標陰離子。 步驟(4)中，較佳為將酸性水溶液(D)作為再生液與陰離子吸附材接觸而使用。作為該再生液，較佳為pH值2～5。用於再生液之水溶性酸性物質可根據陰離子吸附材、目標陰離子及步驟(2)中應被脫附之陰離子之種類進行選擇，可較佳列舉能夠應用於多數情形之鹽酸。
本發明中之目標陰離子較佳為對人畜或環境有害之陰離子，或作為資源有用而謀求回收之陰離子。具體而言，較佳為氟離子、砷酸根離子、亞砷酸根離子等含有砷之陰離子，磷酸根離子、亞磷酸根離子、次磷酸根離子等含有磷之陰離子，硒酸根離子、碘離子、碘酸根離子等。尤其是含有上述磷之陰離子由於大量含有於污水等中，且亦謀求回收，故而作為目標較佳，其中較佳為磷酸根離子。
步驟(2)中，將除目標陰離子以外之陰離子脫附。此處，尤其是脫附應被脫附之陰離子，該陰離子係與目標陰離子之吸附及/或回收之目的相悖之陰離子，具體而言係對目標陰離子之吸附效率產生不良影響之陰離子、或於脫附回收目標陰離子之後較佳為不與目標陰離子共存之陰離子等。 作為該應被脫附之陰離子，具體而言，可列舉硫酸根離子及硝酸根離子。 尤其是污水或隨著其處理而產生之液體中，存在大量含有硫酸根離子之情況。進而，於目標陰離子為磷酸根離子等含有磷之陰離子之情形時，硫酸根離子與含有磷之陰離子相比則作為回收對象之重要性較低，亦存在若與所回收之磷酸根離子共存則妨礙其後之步驟之情況。基於該等情況，作為步驟(2)中應被脫附之陰離子，重要的是硫酸根離子。
根據以上內容，本發明中，水溶液(A)中之(目標陰離子之總量)/(其他陰離子之總量)之質量比未特別限定，至少可為0.01以上，較佳為0.1以上之情形，更佳為0.8以上之情形，特佳為1以上之情形。又，水溶液(A)中之(目標陰離子之總量)/(應被脫附之陰離子之總量)之質量比未特別限定，至少可為0.01以上，較佳為0.1以上之情形，更佳為0.8以上之情形，特佳為1以上之情形。
以如上述之方法脫附之目標陰離子可以固體鹽、或鹽之水溶液之形態回收。其形態未特別限定，根據用途進行選擇即可。 於目標陰離子為磷酸根離子之情形時具體地例示，則可為磷酸鈣、磷酸銨鎂等固體、磷酸鈉、磷酸鉀等水溶液等。本發明所獲得之該等磷酸鹽為高純度，適於工業原料、肥料等用途。
用於本發明之陰離子吸附材未特別限定，較佳為吸附陰離子之金屬氧化物系吸附材(包含金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬羥基氧化物)，或含有金屬氧化物系吸附材作為陰離子吸附成分且含有黏合劑及/或載體作為輔助成分之吸附材。作為吸附成分之具體例，可列舉氧化鐵、氫氧化鐵、羥基氧化鐵、活性氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰等。其中，較佳為羥基氧化鐵。
作為進而較佳之陰離子吸附成分，可列舉β-羥基氧化鐵，其適於利用本發明之磷酸根離子與硫酸根離子之分別吸附、回收。 作為β-羥基氧化鐵，較佳為乾凝膠，其係將向氯化鐵(III)等鐵(III)化合物之水溶液中添加鹼將pH值調整至9以下所獲得之沈澱物進行回收而獲得。更詳細而言，可列舉將上述pH值調整至3～6而獲得之乾凝膠、增加使該乾凝膠與水接觸之步驟而獲得之吸附材等。尤佳為：上述沈澱物回收時使液中之電解質總濃度為10質量%以上而獲得之乾凝膠；β-羥基氧化鐵之晶粒之體積之90%以上由結晶粒徑20 nm以下之粒狀晶體、或寬度為10 nm以下且長度為30 nm以下之柱狀結晶構成，且該等結晶可於不凝結之情況下由穿透式電子顯微鏡進行觀察之乾凝膠；藉由粉碎等將乾凝膠調整至平均粒徑70 μm以下而成之吸附材等。又，較佳為β-羥基氧化鐵粒子之BET比表面積為250 m2 /g以上。 [實施例]
其次，藉由本發明之實施例進而詳細地說明，但本發明未限定於此。
(參考製造例1) 向氯化鐵(FeCl3 )之0.764 mol/L水溶液中，於室溫下一面調整至pH值6以下，一面滴加氫氧化鈉(NaOH)之12 mol/L水溶液，以NaOH之最終添加量為NaOH/FeCl3 (莫耳比)＝2.83進行反應，獲得羥基氧化鐵之粒子懸浮液。以上之氯化鐵與氫氧化鈉之總濃度為17.6質量%。 過濾分離懸浮液後，於空氣中、120℃下進行乾燥，獲得含有氯化鈉(NaCl)之羥基氧化鐵粒子(1)。關於羥基氧化鐵粒子(1)中之NaCl之含量，於將羥基氧化鐵粒子(1)設為100時平均為20.5質量%。 利用離子交換水洗淨羥基氧化鐵粒子(1)，進而於空氣中、120℃下進行乾燥，獲得羥基氧化鐵粒子(2)。關於羥基氧化鐵粒子(2)中之NaCl之含量，於將羥基氧化鐵粒子(2)設為100時平均為0.5質量%。 以上所獲得之羥基氧化鐵粒子(2)之粒徑藉由篩網進行分級，測定質量，結果90質量%以上為0.1 mm～5 mm。藉由X射線繞射確認，結晶結構為β-羥基氧化鐵，平均微晶直徑為3 nm。 關於所獲得之羥基氧化鐵粒子(2)，藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察到之微晶絕大多數為大小5～10 nm之粒狀，或者寬度5～10 nm且長度8～20 nm之柱狀，晶體之輪廓明確，不相互凝結。又，BET比表面積為285 m2 /g。
(實施例1-1及1-2) 對自污水處理廠之消化槽回收之消化汚泥進行脫水處理，過濾去除SS(懸浮物質)，獲得脫水濾液。向該液體中添加鹽酸，調整至pH值3.5(試驗液A-1)。 利用ICP(感應耦合電漿)測定試驗液A中之磷(來自磷酸根離子)及硫(來自硫酸根離子)之含量，結果磷為71 ppm，硫為86 ppm。 向2個燒杯中各添加150 mL之試驗液A-1，向該等中添加藉由篩網將參考製造例1之吸附材分級至0.25 mm～0.5 mm之粒子各0.25 g後，進行攪拌實施吸附試驗。特定時間後採集液體，利用注射過濾器與固形物成分分離，藉由ICP分析溶液中之磷及硫之濃度，算出吸附量。同時測定pH值。 經過24小時之試驗時間後，向試驗液A-1中添加氫氧化鈉，調整至pH值5.41(試驗液B-1-1：實施例1-1)或8.46(試驗液B-1-2：實施例1-2)，以與上述相同之方法進行吸附試驗，特定時間後，算出吸附量，並測定pH值。 將以上結果示於表1。
[表1]
根據以上結果得知，於pH值3.5下吸附磷酸根離子，亦同時吸附硫酸根離子，但藉由將pH值調整至5.5或8.5而選擇性地去除硫酸根離子，結果達成磷酸根離子之選擇性吸附。
(實施例2-1) 將藉由篩網將參考例1之吸附材分級至0.25 mm～0.5 mm之粒子20 g填充至管柱。此時之填充體積為16.2 cm³。 將磷酸二氫鉀及硫酸鈉溶解於離子交換水，利用鹽酸調整至pH值3.0，藉此製備含有磷100 ppm及硫100ppm之試驗液A-2。 又，將磷酸二氫鉀及硫酸鈉溶解於離子交換水，利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值8.5，藉此製備含有磷100 ppm及硫100 ppm之試驗液B-2。 於室溫下自上述管柱上部，以空間速度(SV)50(13.2 mL/min)通入試驗液A-2 6小時，然後，以空間速度(SV)15(4.0 mL/min)通入試驗液B-2 17小時。隨時間經過採集自管柱下部流出之液體，利用注射過濾器與固形物成分分離，藉由ICP或離子層析法分析溶液中之磷及硫之濃度，算出每單位量吸附材之磷及硫之吸附量。同時測定pH值。將結果示於表2。
(實施例2-2) 代替試驗液B-2，使用藉由將磷酸二氫鉀及硫酸鈉溶解於離子交換水並利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值8.5而製備之含有磷100 ppm及硫1000 ppm之試驗液B-3，除此以外，以與實施例2-1相同之方法進行試驗。將結果示於表2。
(實施例2-3) 代替試驗液B-2，使用藉由將氫氧化鈉溶解於離子交換水並調整至pH值8.5而製備之不含磷及硫之試驗液B-4，除此以外，以與實施例2-1相同之方法進行試驗。將結果示於表2。
(實施例2-4) 代替試驗液B-2，使用將硫酸鈉溶解於離子交換水並利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值8.5而製備之含有硫100 ppm之試驗液B-5，除此以外，以與實施例2-1相同之方法進行試驗。將結果示於表2。
[表2]
根據以上可知，藉由在各試驗後半通入試驗液B，能夠將磷酸根離子之吸附量維持於一定以上，並且逐漸減少硫酸根離子之吸附量。 尤其是藉由使用含有磷酸根離子者作為試驗液B，最終能夠提高磷酸根離子之吸附量，且使硫酸根離子之吸附量接近0。
(實施例2-5) 與實施例2-1同樣地，將藉由篩網將參考例1之吸附材分級至0.25 mm～0.5 mm之粒子20 g填充至管柱。此時之填充體積為16.2 cm³。 將磷酸二氫鉀及硫酸鈉溶解於離子交換水，利用鹽酸調整至pH值3.0，藉此製備含有磷100 ppm及硫100 ppm之試驗液A-2。 將磷酸二氫鉀溶解於離子交換水，利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值8.5，藉此製備含有磷100 ppm之試驗液B-6。 於室溫下自上述管柱上部，以空間速度(SV)50(13.2 mL/min)通入上述試驗液A-2 4小時，然後，以空間速度(SV)15(4.0 mL/min)通入試驗液B-6 17小時。隨時間經過採集自管柱下部流出之液體，利用注射過濾器與固形物成分分離，藉由ICP或離子層析法分析溶液中之磷及硫之濃度，算出每單位量吸附材之磷及硫之吸附量。試驗結束後之硫吸附量為0.1 mg/g。將結果示於表3。
(實施例2-6) 代替試驗液B-6，使用藉由將磷酸二氫鉀溶於離子交換水並利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值8.5而製備之含有磷500 ppm之試驗液B-7，除此以外，以與實施例2-5相同之方法進行試驗。將結果示於表3。又，自試驗液更換後需要經過6小時方使硫吸附量達到0 mg/g。
(實施例2-7) 代替試驗液B-6，使用藉由將磷酸二氫鉀溶解於離子交換水並利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值8.5而製備之含有磷800 ppm之試驗液B-8，除此以外，以與實施例2-5相同之方法進行試驗。將結果示於表3。又，自試驗液更換後需要經過4.5小時方使硫吸附量達到0 mg/g。
(實施例2-8) 代替試驗液B-6，使用藉由將磷酸二氫鉀溶解於離子交換水並利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值8.5而製備之含有磷1000 ppm之試驗液B-9，除此以外，以與實施例2-5相同之方法進行試驗。將結果示於表3。又，自試驗液更換後需要經過2小時方使硫吸附量達到0 mg/g。
(實施例2-9) 代替試驗液B-6，使用藉由將磷酸二氫鉀溶解於離子交換水並利用氫氧化鈉水溶液調整至pH值9.5而製備之含有磷1000 ppm之試驗液B-10，除此以外，以與實施例2-5相同之方法進行試驗。將結果示於表3。又，自試驗液更換後需要經過2小時方使硫吸附量達到0 mg/g。
[表3]
根據以上可知，於各試驗後半段通入之試驗液B中所含有之磷酸根離子濃度越高，越可縮短在硫酸根離子之吸附量成為0之前所需之時間。
(實施例3-1、3-2及3-3：脫附回收試驗) 將氫氧化鈉溶解於離子交換水，製備10質量%溶液。pH值為14。將其設為試驗液C-1，自實施例2-1、2-3及2-4剛結束後之管柱上部，於室溫下以空間速度(SV)20(5.3 mL/min)通入試驗液C-1 2小時。回收自管柱下部流出之液體，藉由ICP或離子層析法分析溶液中之磷及硫之濃度。根據各含量與通液量之乘積，算出脫附於所回收之試驗液C-1中之磷及硫之回收量。同樣地，亦對實施例2-3、2-4剛結束後之管柱實施試驗液C-1之通入，分別分析所回收之試驗液及算出脫附回收量。將該等結果示於表4。
[表4]
根據以上顯示出，於實施例2-1～2-4之條件下能夠使所吸附之磷酸根離子脫附並將其回收。尤其判明，若於實施例2-1之條件下使所吸附之磷酸根離子脫附，則容易獲得純度極高之磷酸鹽。
(實施例4：再生、重複吸附試驗) 向離子交換水中添加混合10%鹽酸，製備pH值2.5之水溶液(試驗液D-1)。自實施例3-3剛結束後之管柱上部，於室溫下以空間速度(SV)35(9.3 mL/min)通入試驗液D-1，定期測定管柱下部流出液之pH值，於流出液pH值達到2～5之範圍內之階段停止通液，藉此進行吸附材之陰離子吸附能力(吸附容量)之再生。使用該再生吸附材，再次實施與實施例2-4記載之試驗中使用試驗液A-2之吸附試驗相同條件之吸附試驗，結果每單位量吸附材之磷及硫之吸附量再現基本相同之數值。將該等結果示於表5。
[表5] 利用試驗液D-1之吸附材之再生及重複吸附試驗(管柱式試驗)之結果 [產業上之可利用性]
本發明之吸附方法能夠選擇性且高效率地吸附磷酸根離子等當直接排出至環境中時對環境產生不良影響之陰離子，或藉由回收可有益利用之陰離子，故而可適宜地用於該等陰離子自各種排水中之去除或回收、再利用等。

Claims (11)

  1. 一種吸附方法，其特徵在於：其係使用陰離子吸附材，自含有目標陰離子及其他陰離子之水溶液(A)中吸附目標陰離子之方法，且至少實施以下兩步驟： (1)使pH值5.8以下之上述水溶液(A)接觸上述陰離子吸附材，吸附陰離子；及其後 (2)使pH值5.2～11之水或水溶液(B)接觸上述陰離子吸附材，而使吸附於上述陰離子吸附材之上述其他陰離子之至少一部分自上述陰離子吸附材脫附。
  2. 如請求項1之方法，其中水溶液(B)含有目標陰離子。
  3. 如請求項2之方法，其中水溶液(B)中之目標陰離子之濃度為5 ppm以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中步驟(2)後，進而實施如下步驟： (3)使pH值11.5以上之水溶液(C)接觸陰離子吸附材，而使目標陰離子自陰離子吸附材脫附於水溶液(C)中。
  5. 如請求項4之方法，其中步驟(3)後，進而實施 (4)將陰離子吸附材再生之步驟， 重複實施步驟(1)～(4)。
  6. 如請求項5之方法，其中步驟(4)係使pH值2～5之水溶液(D)接觸陰離子吸附材之步驟。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中目標陰離子係選自磷酸根離子、亞磷酸根離子、次磷酸根離子、砷酸根離子、亞砷酸根離子、氟離子、硒酸根離子、碘離子及碘酸根離子之至少一種。
  8. 如請求項7之方法，其中水溶液(A)含有選自硫酸根離子及硝酸根離子之至少一種作為其他陰離子。
  9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中水溶液(A)中之(目標陰離子之總量)/(其他陰離子之總量)之質量比為0.01以上。
  10. 如請求項1至9中任一項之方法，其中陰離子吸附材以羥基氧化鐵為吸附成分。
  11. 如請求項10之方法，其中羥基氧化鐵為β-羥基氧化鐵。
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