(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイドロタルサイト１００重量部に対し、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、または、炭酸マグネシウム若しくは水酸化マグネシウムを含有する鉱物を、５５０〜１４００℃で焼成して得た軽焼マグネシアの一部を水和してなる軽焼マグネシア部分水和物を１０〜１０００重量部含有してなることを特徴する排水処理用重金属吸着材。
【請求項２】
前記軽焼マグネシア部分水和物が、酸化マグネシウムを５０〜９６．５質量％、水酸化マグネシウムを３．５〜５０質量％、カルシウムを酸化物換算で５．０質量％以下含有することを特徴とする請求項１に記載の排水処理用重金属吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に溶存した重金属を除去することができる重金属吸着材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から水中の重金属をハイドロタルサイトに吸着させることにより、水中から重金属を除去する方法が知られている。
例えば、特許文献１には、排出液中でハイドロタルサイトを形成させて排出液中の重金属を除去する方法が開示されている。また、特許文献２には、陰イオン交換性を有する粘土等（例えばハイドロタルサイト）と陽イオン交換性を有する粘土等とを混合使用する重金属等汚染物質の難溶化処理方法が開示されている。
しかし、ハイドロタルサイトは微粉の形態で用いられるため、ハイドロタルサイトを、重金属が溶けた排水の処理に使用した場合には、ハイドロタルサイトの濾過性が著しく低く、重金属を吸着したハイドロタルサイトを濾別して回収することが難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２８３１３
【特許文献２】特開２００１−２６９６６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明は、濾過性および重金属吸着性能に優れた重金属吸着材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、前記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、ハイドロタルサイトと軽焼マグネシア部分水和物を特定の割合で含有する重金属吸着材は、濾過性および重金属の吸着性能に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、ハイドロタルサイト１００重量部に対し、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、または、炭酸マグネシウム若しくは水酸化マグネシウムを含有する鉱物を５５０〜１４００℃で焼成して得た軽焼マグネシアの一部を水和してなる軽焼マグネシア部分水和物を１０〜１０００重量部含有してなる排水処理用重金属吸着材を提供する。また、本発明は、前記軽焼マグネシア部分水和物が、酸化マグネシウムを５０〜９６．５質量％、水酸化マグネシウムを３．５〜５０質量％、カルシウムを酸化物換算で５．０質量％以下含有する場合も含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の重金属吸着材は、濾過性および重金属の吸着性能に優れている。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の重金属吸着材は、ハイドロタルサイト１００重量部に対し、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、または、炭酸マグネシウム若しくは水酸化マグネシウムを含有する鉱物を、５５０〜１４００℃で焼成して得た軽焼マグネシアの一部を水和してなる軽焼マグネシア部分水和物を１０〜１０００重量部含有し、更に必要に応じて炭酸カルシウム等の他の任意成分を含有する。
ハイドロタルサイト１００重量部に対し、軽焼マグネシア部分水和物が１０重量部未満では濾過性の向上効果が十分ではなく、軽焼マグネシア部分水和物が１０００重量部を超えると重金属の吸着効果が低下する傾向がある。
【０００９】
本発明で用いるハイドロタルサイトは市販品でよく、例えばブレーン比表面積は１００００〜１６０００ｃｍ２／ｇが好ましい。
【００１０】
また、本発明で用いる軽焼マグネシア部分水和物は、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、または、炭酸マグネシウム若しくは水酸化マグネシウムを含有する鉱物を、５５０〜１４００℃で焼成して得た軽焼マグネシアの一部を水和してなるものである。なお、本発明において、軽焼マグネシア部分水和物は、通常、粉末のものが用いられる。そして、軽焼マグネシア部分水和物の粉末のブレーン比表面積は５０００〜７０００ｃｍ２／ｇが好ましい。
【００１１】
焼成原料である炭酸マグネシウムおよび水酸化マグネシウムは、工業品または試薬が使用できる。
また、他の焼成原料である炭酸マグネシウムを含有する鉱物の例としては、マグネサイト、ドロマイト等が挙げられる。この場合、鉱物中の炭酸マグネシウムの含有率は、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上である。
また、他の焼成原料である水酸化マグネシウムを含有する鉱物の例としては、ブルーサイト等が挙げられる。この場合、鉱物中の水酸化マグネシウムの含有率は、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上である。
【００１２】
本発明で用いる、軽焼マグネシアを部分的に水和してなる軽焼マグネシア部分水和物は、水和により得られた水酸化マグネシウムと、酸化マグネシウムとを後述の特定の割合で含む。このような軽焼マグネシア部分水和物を用いることにより、排水中の重金属に対し高い吸着効果が得られる。
焼成する際の温度は、５５０〜１４００℃、好ましくは６５０〜１４００℃、より好ましくは７５０〜１０００℃、さらに好ましくは８６０〜９５０℃、特に好ましくは８７０〜９２０℃である。該温度が５５０℃未満であると、軽焼マグネシアが生成し難く、一方、１４００℃を超えると、重金属の吸着効果が低下する。
【００１３】
軽焼マグネシア部分水和物中、酸化マグネシウムの含有率は５０〜９６．５質量％、好ましくは６０〜９５質量％、より好ましくは７０〜９４質量％、特に好ましくは７５〜９３質量％である。
軽焼マグネシア部分水和物中、水酸化マグネシウムの含有率は３．５〜５０質量％、好ましくは４〜４０質量％、より好ましくは５〜３０質量％、特に好ましくは６〜２０質量％である。
前記酸化マグネシウムの含有率が５０質量％未満または９６．５質量％を超えるか、前記水酸化マグネシウムの含有率が３．５質量％未満または５０質量％を超えると、重金属の吸着効果が低下する傾向がある。
【００１４】
本発明において、得られる軽焼マグネシア部分水和物に含まれる酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムの合計の含有率は、軽焼マグネシア部分水和物（１００質量％）中、酸化物換算で、５．０質量％以下、好ましくは４．０質量％以下、より好ましくは３．０質量％以下、特に好ましくは２．０質量％以下である。該含有率が５．０質量％を超えると、重金属の吸着効果が低下する。
なお、軽焼マグネシア部分水和物は、上記成分（ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2）以外の他の成分（具体的には、ＳｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3等の不純物）を含むことができる。他の成分の含有率は、好ましくは４．０質量％以下、より好ましくは３．０質量％以下、特に好ましくは２．５質量％以下である。該含有率が４．０質量％を超えると、重金属の吸着効果が低下することがある。
【００１５】
軽焼マグネシアを水和する方法としては、得られる軽焼マグネシア部分水和物中の各成分（酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、及びカルシウム）の含有率が上記特定の範囲内となればよく、特に限定されないが、例えば、下記（１）または（２）の方法が挙げられる。
（１）軽焼マグネシアに水を添加して混合する方法。
（２）軽焼マグネシアを相対湿度８０％以上の環境下に、１週間以上保持する方法。
なお、水和反応の前に、軽焼マグネシアを粉砕することが好ましい。
【００１６】
本発明の重金属吸着材は、例えば、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの方法により得られる。
（ａ）ハイドロタルサイトと軽焼マグネシアとを混合して混合物を得る工程と、前記混合物を粉砕して混合物の粉砕物を得る工程と、前記混合物の粉砕物を水和させて、ハイドロタルサイトの粉末と軽焼マグネシア部分水和物からなる粉末とからなる混合物を得る工程と、を含む方法。
（ｂ）ハイドロタルサイトを粉砕して粉砕物を得る工程と、軽焼マグネシアを粉砕して軽焼マグネシア粉砕物を得る工程と、前記ハイドロタルサイトと前記軽焼マグネシア粉砕物の粉砕物とを混合して混合物を得る工程と、前記混合物を水和させて、ハイドロタルサイトの粉末と軽焼マグネシア部分水和物からなる粉末とからなる混合物を得る工程と、を含む方法。
（ｃ）ハイドロタルサイトを粉砕してハイドロタルサイトの粉末を得る工程と、軽焼マグネシアを粉砕して軽焼マグネシア粉砕物を得る工程と、前記軽焼マグネシア粉砕物を水和させて、軽焼マグネシア部分水和物からなる粉末を得る工程と、前記軽焼マグネシア部分水和物からなる粉末と前記ハイドロタルサイトの粉末とを混合して、これらの混合物を得る工程と、を含む方法。
もっとも、市販のハイドロタルサイトが所定のブレーン比表面積を有する場合には、ハイドロタルサイトを敢て粉砕する必要はない。
【００１７】
本発明の重金属吸着材の添加量は、重金属除去率等の要求性能にもよるが、一般には、排水１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、０．３〜４質量部がより好ましく、０．５〜２質量部が特に好ましい。
重金属吸着材の添加量が０．１質量部未満では、排水中の重金属の吸着効果が不十分となる。また、重金属吸着材の添加量が１０質量部を超えると、排水中の重金属の吸着効果の向上が頭打ちとなり、また、処理コストが増大する。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例に基いて本発明を説明する。
〔軽焼マグネシア部分水和物および重金属吸着材の製造〕
マグネサイト（北朝鮮龍陽鉱山産  天然採掘品）を８９０℃で焼成してなる軽焼マグネシアを粉砕して得られた粉砕物を、相対湿度１００％の保管室にて１０日間保管して軽焼マグネシア部分水和物（粉末）を製造した。なお、当該部分水和物のブレーン比表面積は５２２０ｃｍ２／ｇであった。
次に、ブレーン比表面積が１３２１０ｃｍ２／ｇのハイドロタルサイト（品名ＳＴＡＢＩＡＣＥ  ＨＴ−１：堺化学工業社製）１００重量部に対し、当該部分水和物を、それぞれ、１０重量部、４３重量部、１００重量部、２３０重量部、または９００重量部を混合して重金属吸着材（それぞれ、「吸着材Ａ」、「吸着材Ｂ」、「吸着材Ｃ」、「吸着材Ｄ」、「吸着材Ｅ」という。）を製造した。また、比較のために前記のハイドロタルサイト（「吸着材Ｆ」という。）および前記の軽焼マグネシア部分水和物（「吸着材Ｇ」という。）も準備した。
【００１９】
〔重金属の吸着除去試験および濾過性能試験〕
二クロム酸カリウム（特級：関東化学社製）、亜セレン酸（特級：関東化学社製）、および砒酸水素二ナトリウム・７水和物（特級：関東化学社製）を別々に水に溶解して、６価クロム、６価セレンまたは５価砒素の濃度がいずれも１０ｐｐｍである水溶液をそれぞれ調製した。
当該水溶液１００ｍｌに対し、それぞれ吸着材Ａ〜Ｇを１ｇ添加し、当該スラリーを４時間振とうした後、孔径が０．４５μｍのフィルターを用い、９ｍｍＨｇの減圧下でスラリーの全量を吸引濾過して、濾過に要した時間および濾液中の重金属の濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0005388927.tif 000002
【００２１】
表１から、ハイドロタルサイト１００重量部に対し、軽焼マグネシア部分水和物を１０〜１０００重量部含有する吸着材Ａ〜Ｅは、ハイドロタルサイト単独（吸着材Ｆ）に比べて、濾過時間が約１／２以下に短縮でき、また、軽焼マグネシア部分水和物単独（吸着材Ｇ）と比べ、重金属の濃度が約１／１０以下に低減できることが分かる。
よって、本発明によれば、濾過性および重金属吸着性能に優れ、両者のバランスがとれた重金属吸着材を提供することができる。
従って、本発明の重金属吸着材を工業的に使用した場合には、重金属吸着材の使用量が最小限に抑えられ、さらに、濾過体の目詰まりの発生をも抑制できるため、排水処理工程の維持管理コストを低減しながら、排水を大量に処理することが可能となる。