TW201934215A - 吸附體及汙染水處理體、使用吸附體填埋處理場、鋪砌道路 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題為，提供吸附體和汙染水處理體、使用了吸附體的填埋處理場、鋪砌道路，該吸附體使用微粒子狀的黏土礦物，能夠實現可發揮更高效的吸附性能的簡便且有效的構成。解決方案為如下構成的吸附體，即：具有吸附性的微細粒子狀黏土礦物以擔載於奈米纖維素的方式與該奈米纖維素混合。該黏土礦物可設為水鋁英石和/或絲狀鋁英石。該吸附體可用於汙染水處理體、填埋處理場、鋪砌道路。
Description
本發明涉及使用了微細粒子狀的黏土礦物的吸附體和汙染水處理體、使用了該吸附體的填埋處理場、鋪砌道路。
關於汙染物質的處理，由本申請人在先提出了下述廢棄物處理場(參照專利文獻1)，該處理場使用如下的有害物質無害化方法，即：為了使從廢棄物、該廢棄物的焚燒灰、熔渣溶出的重金屬和/或有機汙染物質的有害物質藉由與透水性黏土礦物接觸而吸附於該透水性黏土礦物，按照將該透水性黏土礦物配置為與該有害物質接近和/或接觸，並進行吸附固定的方式，在填埋處理場的形成收容空間的內底面部、內側面部配置該透水性黏土礦物的吸附層，使該有害物質吸附固定，從而防止該有害物質的溶出所造成的擴散；該廢棄物處理場中，在基層上層疊有低透水性的黏土層，在該低透水性的黏土層上層疊有該透水性黏土礦物的吸附層，在該吸附層上層疊有隔水片，在該隔水片上再次層疊該透水性黏土礦物的吸附層來配置該收容空間，該透水性黏土礦物至少包含水鋁英石(allophane)和/或絲狀鋁英石(imogolite)。
此外，關於使用黏土礦物水鋁英石從水溶液中除去銫離子的方案，由本申請人等提出了有關其有效性的論文(參照非專利文獻1)。予以說明的是，該論文中，驗證了水鋁英石作為吸附銫離子的吸附劑時有效的，但並未提及構成為具備更高效的吸附性能的吸附體以及使用了其的填埋處理場、鋪砌道路、汙染水處理體。
進一步，由本申請人提出了將溶入有金屬離子的汙染水進行淨化的方法，其是使用了黏土特性的汙染水的處理方法，其中，將以水鋁英石為主成分的透水性黏土礦物的粉體作為吸附劑封入於具有透水性的粉體收納袋，將該粉體收納袋浸漬於貯留在水槽中的汙染水中，並經過所需要的時間，從而使金屬離子吸附於透水性黏土礦物的粉體，然後將該粉體收納袋提起來(參照專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利第4897980號公報(第1頁)
專利文獻2：日本特開2016-150319號公報(第1頁)
非專利文獻
非專利文獻1：由一般社團法人日本環境化學會發行的“環境化學”第24卷第3號的77~82頁所述的論文“使用黏土礦物水鋁英石從水溶液中除去銫離子”
專利文獻2：日本特開2016-150319號公報(第1頁)
非專利文獻
非專利文獻1：由一般社團法人日本環境化學會發行的“環境化學”第24卷第3號的77~82頁所述的論文“使用黏土礦物水鋁英石從水溶液中除去銫離子”
[發明所要解決的課題]
關於吸附體和汙染水處理體、使用了吸附體的填埋處理場、鋪砌道路，所要解決的問題在於，尚未提出使用微細粒子狀的黏土礦物，並能夠發揮更高效的吸附性能的簡便且有效的構成。因此，本發明的目的在於解決該課題。
[用於解決課題的方案]
關於吸附體和汙染水處理體、使用了吸附體的填埋處理場、鋪砌道路，所要解決的問題在於，尚未提出使用微細粒子狀的黏土礦物，並能夠發揮更高效的吸附性能的簡便且有效的構成。因此，本發明的目的在於解決該課題。
[用於解決課題的方案]
本發明為了實現上述目的而具備下述構成。
根據本發明涉及的吸附體的一個方式，其中，具有吸附性的微細粒子狀的黏土礦物以擔載於奈米纖維素的方式與該奈米纖維素混合。
此外，根據本發明涉及的吸附體的一個方式，其中，該黏土礦物為水鋁英石和/或絲狀鋁英石。
此外，根據使用了本發明涉及的吸附體的填埋處理場的一個方式，其中，在用於填埋廢棄物的位置鋪設有使用了該吸附體的吸附層。
此外，根據使用了本發明涉及的吸附體的鋪砌道路的一個方式，其中，鋪設有使用了該吸附體的吸附層。
此外，根據本發明涉及的汙染水處理體的一個方式，其中，藉由將該吸附體封入於透水性的粉體收納袋而構成。
此外，根據本發明涉及的汙染水處理體的一個方式，其中，以塊狀或板狀的具有厚度的團塊的形態配置有該吸附體。
此外，根據本發明涉及的汙染水處理體的一個方式，其中，該汙染水處理體是由混織有該吸附體的片狀構件構成的透水性的粉體收納袋。
此外，根據本發明涉及的汙染水處理體的一個方式，其中，該汙染水處理體是由塗佈有該吸附體的片狀構件構成的透水性的粉體收納袋。
[發明效果]
[發明效果]
根據本發明涉及的吸附體和汙染水處理體、使用了吸附體的填埋處理場、鋪砌道路，實現如下特別有利的效果，即，對於使用微粒子狀黏土礦物的有害物的吸附處理，可以提供能夠發揮更高效的吸附性能的簡便且有效的構成。
以下，基於附圖(第1圖至第8圖)來說明本發明涉及的吸附體和汙染水處理體、使用了吸附體的填埋處理場、鋪砌道路的方案例。
本發明涉及的吸附體的特徵在於，具有吸附性的微細粒子狀黏土礦物以擔載於奈米纖維素的方式與該奈米纖維素混合。該吸附體利用黏土礦物的作用而吸附重金屬離子等有害物質，從而能夠將其除去。
根據本發明涉及的該吸附體，藉由使微細粒子狀黏土礦物成為擔載於奈米纖維素的狀態，從而能夠使其均勻分散。由此，能夠防止微細粒子狀黏土礦物彼此密合、凝聚而固化成黏土狀，能夠擴大、維持表面積而提高吸附性能。此外，奈米纖維素由於具有吸水性豐富的性質，因此還能提高作為該吸附體的透水性。由此，也能夠提高吸附性能。進而，該吸附體由於混合有奈米纖維素，從而配置為層狀而製成吸附層時，產生自我修復功能，能夠維持其吸附性能。即，即使因地震等外力導致本發明涉及的吸附層暫時遭受破壞，由於該吸附層具有經時進行自我修復的性質，因而也能夠恢復吸附性能。
所謂奈米纖維素，一般為纖維素奈米纖維、纖維素奈米晶體的統稱，可藉由將植物纖維進行微細化至奈米尺寸而得到。纖維素奈米纖維一般為寬度4~100nm且長度5000nm以上的奈米纖維，藉由機械解纖技術能夠比較低價地製造。予以說明的是，作為奈米纖維素的原料，竹林、雜樹叢等以往難以利用的資源(植物纖維)也能夠有效利用。
微細粒子狀黏土礦物與奈米纖維素的混合可以是幹式，但利用以水為介質進行混煉的濕式程序，能夠更高效且均勻地進行。對於以纖維素奈米纖維為代表的奈米纖維素和微細粒子狀黏土礦物，在其尺寸上具有親和性。因此發現了，微細粒子狀黏土礦物具有容易有效地混合、擔載於奈米纖維素的特性。
此外，根據本發明涉及的吸附體的一個方式，其中，該黏土礦物為水鋁英石和/或絲狀鋁英石。水鋁英石、絲狀鋁英石為透水性的黏土礦物，在以水為介質的環境下，能夠有效地吸附固定金屬離子等有害物質。
作為黏土礦物，除了水鋁英石、絲狀鋁英石之外，還有蒙脫石、高嶺石、沸石等。水鋁英石、絲狀鋁英石等為自然界中豐富存在的透水性黏土礦物，能夠以低成本利用。予以說明的是，所謂黏土，一般指粒徑5μm以下的粒子，粒子彼此容易密合、凝聚而固化，容易失去透水性。
該吸附體藉由與從廢棄物、其焚燒灰、熔渣等溶出的重金屬、有機汙染物質等有害物質接近和/或接觸地配置，從而能夠將該有害物質吸附固定，防止其擴散。
予以說明的是，重金屬的溶出以例如雨水等水為介質而進行。此外，含有黏土礦物的吸附體對所溶出的重金屬等的吸附作用，也會以例如雨水等水為介質而進行。
藉由在廢棄物、利用焚燒爐(參照第1圖)燃燒該廢棄物後所得的焚燒灰中混合和/或混煉使該吸附體，從而能夠使有害物質(有機汙染物質、重金屬等)有效地吸附固定於該吸附體所含有的黏土礦物上。
由於利用黏土礦物的化學吸附作用，因而吸附效率高且無害化效果高。作為可以這樣無害化的廢棄物，例如有下水道污泥。
此外，也可以藉由在廢棄物、該焚燒灰中混合和/或混煉該吸附體，從而將吸附固定了有害物質的該吸附體在熔爐(參照第1圖)中熔融。
這樣，藉由將廢棄物和其焚燒灰熔融時混合該吸附體，從而即使在酸性條件下也能夠適宜地防止重金屬從所生成的固化物溶出。
藉由將吸附有害物質的該吸附體熔融化，能夠有效地實現重金屬等有害物質的無害化、不溶化、擴散防止等。此外，其熔融固化物可以適宜地作為無害化後的土木材料等來再利用。
此外，根據作為使用了本發明涉及的吸附體的填埋處理場的一個例子的最終處理場，其中，如第2圖所示，在用於填埋廢棄物的位置鋪設有使用了該吸附體的吸附層20。即，如第2圖所示，在填埋處理場(最終處理場)的形成收容空間的內底面部、內側面部(法面部)配置該吸附體的吸附層20(內底面部的吸附層20A、法面部的吸附層20B)，並使如前所述的有害物質吸附固定，從而能夠防止該有害物質的溶出所導致的擴散。
在第2圖的方案例中，在基層50上依次層疊有低透水性的黏土層40、吸附層20(20A和20B)、隔水片45、又一吸附層20，在其之上放置廢棄物10，進行覆土(覆土層30)。並且，在其之上進一步形成吸附層20、廢棄物10、覆土層30，並填回。
在該最終處理場中，吸附層20相對於廢棄物10配置於浸透的水的下游側。因此，即使重金屬等有害物質溶出，也會被吸附層20適當地吸附、捕捉，能夠防止進一步汙染深部的土壤、地下水。即，能夠適宜地防止有害汙染物質的擴散。並且，該吸附體(吸附層20)由於容許水透過，因而不會產生由滯留水造成的問題。進一步，該吸附層20由於可藉由其自我修復功能而修復，因而能夠防止有害物質的擴散。
進一步，也可以使用該吸附體作為覆土層30的至少一部分。例如，可以將該吸附體混合於覆土，或作為覆土鋪撒。藉由這樣操作，能夠提高有害物質的吸附容量，能夠適當地防止其擴散。
此外，根據使用了本發明涉及的吸附體的鋪砌道路的一個方式，其中，鋪設有使用了該吸附體的吸附層。
根據上述方案，如第3圖所示，本發明也可以適用於將焚燒灰或廢棄物、其焚燒灰熔融而形成的熔渣等作為內層的層疊材的一部分而鋪設，由此進行鋪砌所得到的鋪砌道路。例如，可以將該吸附體混合於作為替代砂、礫石、碎石的替代品的熔渣等，並用作鋪砌材料。根據上述方案，從熔渣等溶出的重金屬等有害物質藉由與該吸附體接觸從而被該上述吸附體所吸附，能夠防止有害物質的擴散。
此外，如第3圖所示，也可以在與鋪設有熔渣等的層60相比的下層鋪設由該吸附體配置的吸附層20。該方案例中，首先，在基層50上鋪設吸附層20，在其上層配置有鋪設有熔渣等的層60。該鋪設有熔渣等的層60一般是藉由砂、礫石、碎石等土木材料而成為鋪砌的基部的層，該層中，將熔渣用作替代砂、礫石、碎石的土木材料的至少一部分。根據上述方案，能夠適當地將廢棄物(熔渣)作為土木材料而再利用。
並且，該鋪砌道路的構成如下：該鋪設有熔渣等的層60上再次配置吸附層20，表層由瀝青70覆蓋。
根據上述方案，能夠由下側的吸附層20吸附固定從熔渣溶出的重金屬等有害物質，由上側的吸附層20吸附固定從瀝青70溶出的有機汙染物質。因此，能夠適當地防止有害物質的擴散。並且，該吸附體由於容許水的透過，因而不產生因滯留水所引起的問題。此外，如上所述，該吸附層20具有自我修復功能，能夠不斷地防止因有害物質造成的汙染。
此外，作為其他方案例，對於該吸附體，也可以利用其有害物質的吸附、固定作用，用作對土壤汙染土地的改良材。
此外，如第4圖至第7圖所示，根據本發明涉及的汙染水處理體，其中，構成為該吸附體150被封入於透水性的粉體收納袋100中。如後所述，該汙染水處理體藉由浸漬於汙染水，從而能夠將存在於該汙染水中的汙染物質吸附除去。
此外，根據本發明涉及的汙染水處理體的一個方式，其中，該吸附體作為塊狀或板狀的具有厚度的團塊而配置。利用該汙染水處理體，也可以藉由浸漬於汙染水而將存在於該汙染水中的汙染物質吸附除去，除此之外，藉由適宜配置能夠簡便地防止汙染物質的擴散。這是由於，奈米纖維素具備如下功能：如果以塊狀或包括板狀、層狀、片狀等板狀的團塊的形態乾燥，則會產生高結構強度，雖吸水而溶脹但能夠維持團塊的形態；而本方案例中應用了該性質。
此外，根據本發明涉及的汙染水處理體的一個方式，其中，該汙染水處理體是由混織有該吸附體的片狀構件100構成的透水性粉體收納袋。對於該粉體收納袋100，可以對其自身適宜地賦予提高吸水性並能夠將汙染物質吸附除去的功能。
此外，根據本發明涉及的汙染水處理體的一個方式，其中，該汙染水處理體是由塗佈有該吸附體的片狀構件構成的透水性粉體收納袋100。對於該粉體收納袋100，可以對其自身容易地賦予提高吸水性並能夠將汙染物質吸附除去的功能。
作為使用了該汙染水處理體的汙染水的處理方法的例子，具有如下程序，即：將該吸附體150封入於具有透水性的粉體收納袋100，將該粉體收納袋浸漬於貯留在水槽200中的汙染水210中，經過所需要的時間，從而使金屬離子吸附於吸附體150後，將該粉體收納袋100提起來。
在第4圖所示的例子中，粉體收納袋100為具備吊繩110的柔性收容容器(以下，稱為“柔性容器”)，使用該吊繩110將該粉體收納袋100搬運和升降，形成浸漬於汙染水210中的汙染水處理體。
此外，柔性容器100由通水性高但能夠防止微細物質流失的均質且網孔(網眼)細密的布材來配置以避免吸附體150(包含粉體狀吸附劑的微細粒子等微細物質)等流出，並且設為具有作為能夠保持含水的該吸附體的袋的強度。
接著，基於第4圖至第7圖來說明汙染水的處理程序。
如第4圖所示，在上方開放的柔性容器100中填充吸附體150，將該上方關閉而形成密封的狀態(參照第2圖)。
如第5圖所示，將汙染水210注入水槽200中貯留。
然後，如第6圖所示，向上方開放的水槽200中，使柔性容器100在用吊繩110將其吊掛狀態下從該水槽200的上方緩慢地落入，浸漬於汙染水210中。將柔性容器100在浸漬於汙染水210中的狀態下放置，以使金屬離子被吸附至所需濃度以下。予以說明的是，也可以使水槽200內的汙染水210產生振動、水流。或也可以使柔性容器100小幅度地搖動等而在汙染水210中活動，促進吸附體150與汙染水210的接觸。
此外，如果適宜地隔著時間查看在水槽200內淨化後的水的金屬離子的濃度，判定是否為基準值以下，則能夠優化在汙染水210中浸漬封入有吸附體150的柔性容器100的時間。
並且，如第7圖所示那樣提起來，將封入有吸附體150的柔性容器100脫水。予以說明的是，吸附體150由於透水性高，因而脫水時的排水快。此時，藉由查看流出的水、在水槽200內淨化後的水的金屬離子濃度，能夠判定是否成為了基準值以下。
予以說明的是，水鋁英石為構成吸附體150的黏土礦物的一個例子，該水鋁英石具有在酸性條件下帶正電，在鹼性條件下則帶負電的性質，能夠吸引金屬離子並進行吸附。例如，由於銫離子是正離子，因而水鋁英石在鹼性的狀態下，其吸附除去銫離子的功能會高。
接著，對於將溶入有金屬離子的流水的汙染水進行淨化的汙染水處理體進行說明。以阻擋汙染水的流水方式配置封入有吸附體150的具有透水性的粉體收納袋100。在汙染水透過吸附體150的期間，金屬離子被該吸附體150所吸附。例如，以在側槽的邊緣放置緣石的方式配置粉體收納袋100，阻擋汙染水的流水，使金屬離子吸附於吸附體150，從而能夠淨化汙染水。
此外，粉體收納袋100可以是沙袋狀的袋子，與上述的柔性容器100同樣地，可以是由微細的網眼的布材配置的袋，以避免吸附體150的微細粒子流出。即，只要是由通水性高且能夠防止微細粒子流失的均質且網眼細密的布材、或相當於其的片材、膜材來配置，並設為具有作為能夠保持含水的吸附體150的袋的強度即可，不限於一層結構，也可以設為多層結構。
根據上述方案，能夠將以流水狀產生的汙染水適宜地進行淨化。例如，對在核電站事故中產生的銫等進行放射汙染的清除時，會流出由用於清除放射汙染、清洗的水造成的汙染水(溶入有放射性銫離子的水)。利用封入有吸附體150的粉體收納袋100，能夠簡便且高效地進行該汙染水的流水的淨化。
接著，對於可在本發明中使用的吸附劑進行說明。
首先，作為透水性黏土礦物的水鋁英石可藉由將鹿沼土(Kanuma pumice)精製來獲得。此外，鹿沼土以水鋁英石為主成分，藉由製成微細粒子而能夠調整透水性，可用作本發明涉及的吸附體150的黏土礦物。
作為混合於吸附體150中的黏土礦物的至少一部分，也可以使用沸石的微細粉體。例如，作為黏土礦物，可以並用水鋁英石和沸石。根據上述方案，可以利用水鋁英石的透水性高這樣的特長和沸石的吸附性能高這樣的特長的雙方，能夠得到其協同效果。予以說明的是，例如對於銫離子而言，沸石與水鋁英石相比，其飽和吸附量高出140倍以上(來自非專利文獻1的數據)，具有其吸附性能極高，但存在透水性差並且價格高這樣的缺點。
藉由將水鋁英石等透水性黏土礦物的粉體、沸石的粉體調整為藉由網孔1mm以下的篩網的微細的粉體，從而能夠更加提高吸附性能。予以說明的是，如果粉體粒子大，則尤其對於流水進行金屬離子的吸附的情況下，汙染水的透過速度過快，吸附性能降低。
予以說明的是，尤其水鋁英石由於透水性高，因而能夠享受藉由使用進一步小的微粒子可提高吸附性能的優點。例如，如非專利文獻1所示，可以製成藉由了網孔180μm篩網的微細的粉體。
接著，對於汙染物質的保管方法進行說明。
如第8圖所示那樣保管，即：將封入有吸附了金屬離子的透水性黏土礦物的粉體150的粉體收納袋100並排放置於在基層500上鋪設的由黏土礦物形成的吸附層300上，以使其吸附金屬離子，在該粉體收納袋100上配置由黏土礦物形成的覆土400。
此外，將由黏土礦物形成的覆土400設為兼作覆土400的吸附層，在該兼作覆土400的吸附層上並排放置粉體收納袋100，在該粉體收納袋100上進一步配置由黏土礦物形成的覆土400，從而保管粉體收納袋100。
如上所示，藉由保管被金屬離子汙染的粉體收納袋100，從而由黏土礦物形成的吸附層300、覆土400由於能夠透過水因而能夠防止由酸性雨的酸度的蓄積所造成的酸性化，能夠防止汙染物的流出。並且，有如下效果：即使金屬離子從粉體收納袋100流出，也能夠被由黏土礦物形成的吸附層300、覆土400所吸附，因而不會汙染處理場的外部。
以上，對於本發明列舉合適的方案例來進行了各種說明，但本發明不限於這些方案例，當然可以在不脫離本發明的構思的範圍內實施諸多更改。
10‧‧‧廢棄物
20‧‧‧透水性黏土礦物的吸附層
20A‧‧‧透水性黏土礦物的內底面部的吸附層
20B‧‧‧透水性黏土礦物的法面部的吸附層
30‧‧‧覆土層
40‧‧‧低透水性的黏土層
45‧‧‧隔水片
50‧‧‧基層
60‧‧‧鋪設有熔渣等的層
70‧‧‧瀝青
100‧‧‧粉體收納袋、柔性容器
110‧‧‧吊繩
150‧‧‧吸附體
200‧‧‧水槽
210‧‧‧汙染水
300‧‧‧吸附層
400‧‧‧覆土
500‧‧‧基層
第1圖為顯示本發明涉及的廢棄物處理方法的方案例的系統的說明圖。
第2圖為顯示本發明涉及的廢棄物填埋處理場(最終處理場)的方案例的側面圖。
第3圖為顯示將本發明涉及的廢棄物再利用的鋪砌道路的方案例的截面圖。
第4圖為顯示本發明涉及的汙染水處理體的粉體收納袋的方案例的立體圖。
第5圖為顯示在第4圖的粉體收納袋中填充本發明的吸附體並在水槽中貯留了汙染水的狀態的方案例的立體圖。
第6圖為顯示將第5圖的粉體收納袋放入水槽並浸漬於汙染水中的狀態的立體圖。
第7圖為顯示將第6圖的粉體收納袋從水槽提起來的狀態的立體圖。
第8圖為顯示本發明涉及的汙染物的保管方法的方案例的立體圖。
Claims (8)
- 一種吸附體，其中，具有吸附性的微細粒子狀黏土礦物以擔載於一奈米纖維素的方式與該奈米纖維素混合。
- 如申請專利範圍第1項所述的吸附體，其中，該黏土礦物為水鋁英石和/或絲狀鋁英石。
- 一種使用了吸附體的最終處理場，其中，在填埋廢棄物的位置鋪設有使用了申請專利範圍第1項或第2項所述的吸附體的吸附層。
- 一種使用了吸附體的鋪砌道路，其中，鋪設有使用了申請專利範圍第1項或第2項所述的吸附體的吸附層。
- 一種汙染水處理體，其中，藉由將申請專利範圍第1項或第2項所述的吸附體封入於透水性的粉體收納袋中而構成。
- 一種汙染水處理體，其中，以塊狀或板狀的具有厚度的團塊的形態配置有申請專利範圍第1項或第2項所述的吸附體。
- 一種汙染水處理體，其中，是由混織有申請專利範圍第1項或第2項所述的吸附體的片狀構件構成的透水性的粉體收納袋。
- 一種汙染水處理體，其中，是由塗佈有申請專利範圍第1項或第2項所述的吸附體的片狀構件構成的透水性的粉體收納袋。
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