(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰イオンの吸着能を有する、石炭灰を原料とする化合物であって、
Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を、亜臨界水処理によりシラノール基が付加された石炭灰の表面に有することを特徴とする、石炭灰を原料とする化合物。
【請求項２】
石炭灰を亜臨界水処理し、前記石炭灰の表面にシラノール基を有する中間生成物を製造する第１工程と、
鉄イオンを含有する金属溶液を前記中間生成物に添加し、前記石炭灰の表面にＳｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を形成する第２工程と、
を有することを特徴とする、石炭灰を原料とする化合物の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程では、
ヒドロキシ鉄イオンを含有する金属溶液を前記中間生成物に添加し、前記石炭灰の表面にＳｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を形成することを特徴とする、請求項２に記載の、石炭灰を原料とする化合物の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程では、
濃度が０．０５〜０．１Ｍの塩化鉄水溶液を調整し、水酸化ナトリウム水溶液を加えてｐＨ３〜４に調整しながら、前記塩化鉄水溶液を前記中間生成物に添加することを特徴とする、請求項３に記載の、石炭灰を原料とする化合物の製造方法。
【請求項５】
前記第１工程では、
石炭灰と、水又はアルカリ性溶液との混合体を、１５０℃以上の温度で６０分以上加熱することにより、前記石炭灰を亜臨界水処理することを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の、石炭灰を原料とする化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着能を有する石炭灰を原料とする化合物に係り、陰イオンの吸着能をも有する石炭灰を原料とする化合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
水質浄化や、有害物質の固定もしくは拡散防止を目的として用いられる環境浄化資材の代表的なものとして、ゼオライトやアロフェンが挙げられる。ゼオライトは、もとは天然に産出する鉱物であり、結晶中に微細孔を有するとともに微細孔内にナトリウムなどのカチオンを含むことから、吸着能、イオン交換能、及び触媒としての機能を有する。また、アロフェンは、火山灰および軽石などの降下火山噴出物を母材とする土壌に現れる非結晶性もしくは低結晶質粘土成分からなるものであり、高い比表面積を有することから、吸着能及びイオン交換能を有する。
【０００３】
これらのゼオライト及びアロフェンは、主な構成元素として珪素とアルミニウムとを含むことから、これらの元素を多く含有する石炭灰からゼオライト及びアロフェンを人工的に合成する技術が提案されている（例えば、特許文献１又は２）。
【０００４】
特許文献１には、石炭灰とアルカリ性物質を混合し、加熱溶融させた後、加熱処理をすることによりゼオライトを製造する方法が開示されている。また、特許文献２には、本発明者により、珪酸およびアルミニウムを含む無機成分に、アルカリ水溶液を加えて、加熱し、溶解し、次いでアルミニウムとキレート化合物を作らない酸性溶液を加えて、微酸性にした後、加熱することによりアロフェンを製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４０４１７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のゼオライトの製造方法では、アルカリ性物質を混合するとともに加熱溶融温度を１０００℃以上に設定することを要し、また、特許文献２に記載のアロフェンの製造方法では、アルカリ水溶液と酸性溶液の両者を大量に使用するため、エネルギーコストや材料コストが嵩んでしまう。
【０００７】
また、これらの製造方法を実施するためには、耐熱・耐薬品用の機器を導入や機器を維持管理するための設備コストも発生してしまう。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされてものであり、簡便かつ低コストに製造できるとともに、陰イオンの吸着能をも有する石炭灰を原料とする化合物及びその製造方法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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の石炭灰組成物は、陰イオンの吸着能を有する、石炭灰を原料とする化合物であって、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を、亜臨界水処理によりシラノール基が付加された石炭灰の表面に有することを特徴とする。この石炭灰を原料とする化合物は、石炭灰を亜臨界水処理し、前記石炭灰の表面にシラノール基を有する中間生成物を製造する第１工程と、鉄イオンを含有する金属溶液を前記中間生成物に添加し、前記石炭灰の表面にＳｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を形成する第２工程とを経て製造される。
【００１０】
このような石炭灰を原料とする化合物によれば、石炭灰の表面にＳｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を有しているので、Ｆｅ−ＯＨ基によって陰イオンを吸着させることができる。また、この石炭灰を原料とする化合物は、石炭灰の亜臨界水処理で得られた中間生成物に対して金属溶液を添加することで製造できる。このため、エネルギー、材料及び設備のコスト低減に寄与する。
【００１１】
前述の石炭灰を原料とする化合物において、石炭灰の表面に、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を形成することが環境上好ましい。そして、Ｆｅを効率よく担持させるためには、ヒドロキシ鉄イオンを含有する金属溶液を前記中間生成物に添加することが好ましい。
【００１２】
また、石炭灰の亜臨界水処理は、石炭灰と、水又はアルカリ性溶液との混合体を、１５０℃以上の温度で６０分以上加熱することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡便かつ低コストに製造できるとともに、陰イオンの吸着能をも有する石炭灰を原料とする化合物及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る鉄型水和石炭灰の製造設備及び製造工程の説明図である。
【図２】鉄型水和石炭灰の構造模式図である。
【図３】原料石炭灰における熱分析結果の説明図である。
【図４】水和石炭灰における熱分析結果の説明図である。
【図５】原料石炭灰の顕微鏡写真である。
【図６】水和石炭灰の顕微鏡写真である。
【図７】鉄イオンの加水分解とオール化の説明図である。
【図８】多核錯イオンの加水分解とオール化の説明図である。
【図９】鉄型水和石炭灰の熱分析結果の説明図である。
【図１０】鉄型水和石炭灰の顕微鏡写真である。
【図１１】微量有害物質の溶出試験結果の説明図である。
【図１２】イオン交換容量の測定結果の説明図であり、（ａ）は各試料の陽イオン交換容量を、（ｂ）は各試料の陰イオン交換容量をそれぞれ示す。
【図１３】全クロムの吸着試験結果の説明図である。
【図１４】鉄型水和石炭灰（１）による砒素の吸着試験結果の説明図である。
【図１５】鉄型水和石炭灰（２）による砒素の吸着試験結果の説明図である。
【図１６】リン酸イオンの吸着測定結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜製造工程等について＞
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。ここでは、石炭火力発電所において排出された石炭灰から鉄型水和石炭灰（石炭灰組成物）を製造する場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係る鉄型水和石炭灰の製造設備及び製造工程の説明図である。
【００１６】
鉄型水和石炭灰の製造設備は、オートクレーブ１０（高温圧力釜）と、反応容器２０と、遠心分離器３０と、凍結乾燥機４０とを有する。
【００１７】
オートクレーブ１０は、石炭灰ＦＡと水Ｗとの混合体を１５０℃以上の温度で６０分以上加熱することで石炭灰ＦＡを亜臨界水処理する装置である。石炭灰ＦＡを亜臨界水処理することで、石炭灰ＦＡの表面にシラノール基を有する水和石炭灰ＨＦＡ（石炭灰組成物）が生成される。
【００１８】
なお、オートクレーブ１０における設定温度と飽和蒸気圧の関係は、次の通りである。設定温度が１５０℃のときの飽和蒸気圧は０．４ＭＰａであり、設定温度２００℃のときの飽和蒸気圧は１．５ＭＰａである。また、設定温度２５０℃のときの飽和蒸気圧は３．９ＭＰａであり、設定温度３００℃のときの飽和蒸気圧は８．５ＭＰａである。
【００１９】
石炭灰ＦＡとしては、石炭火力発電所が有する微粉炭ボイラー５０の燃焼排ガス中から回収されたフライアッシュを用いる。オートクレーブ１０で加熱を行うための熱源としては、例えば、発電所の蒸気タービン６０の動力として使用された蒸気を用いることが好ましい。本実施形態において、石炭灰ＦＡと水Ｗとの混合比率は、石炭灰ＦＡを２０重量部に対し水Ｗを８０重量部としている。そして、石炭灰ＦＡと水Ｗとの混合体を３００℃の温度で３００分加熱することで、石炭灰ＦＡを亜臨界水処理している。なお、水Ｗに関し、水酸化ナトリウム等を混合してｐＨ１２〜１３程度のアルカリ性としてもよい。
【００２０】
反応容器２０は、亜臨界水処理後の水和石炭灰ＨＦＡに鉄イオンを含有する金属溶液を添加することで、水和石炭灰ＨＦＡを鉄型変換する部分である。水和石炭灰ＨＦＡの鉄型変換により鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅが得られる。
【００２１】
本実施形態では、鉄型変換に際してヒドロキシ鉄イオンを含有する金属溶液を用いている。鉄型変換の手順は次の通りである。まず、濃度が０．０５〜０．１Ｍの塩化鉄水溶液を調整する。この塩化鉄水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液を加えてｐＨ３〜４に調整しながら、水和石炭灰ＨＦＡに添加する。その際、ヒドロキシ鉄イオン担持量が、水和石炭灰１ｇあたり、Ｆｅとして、０．５ｍｍｏｌから２．５ｍｍｏｌになるように添加する。そして、１分間あたり１００回転くらいの速さで攪拌部材（ガラス棒や回転子）を回転させて、塩化鉄水溶液を添加した後の水和石炭灰ＨＦＡを攪拌する。なお、このときの温度は室温（２０〜２５℃）である。塩化鉄水溶液の添加及び攪拌によって、図２に示すように、石炭灰の表面にＳｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造が形成される。すなわち、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅが生成される。
【００２２】
遠心分離器３０は、水洗後の鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを含有する混合体を、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅと液体部分とに遠心分離する。凍結乾燥機４０は、遠心分離後の鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを凍結させ乾燥させる。凍結乾燥機４０で凍結乾燥させることで、粉末状の鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅが得られる。なお、遠心分離器３０による分離に代えて水洗と沈降とを繰り返し行ってもよい。また、凍結乾燥機４０による乾燥に代えて乾燥炉による乾燥を行ってもよい。
【００２３】
＜水和石炭灰ＨＦＡについて＞
中間生成物である水和石炭灰ＨＦＡ、及び水和石炭灰ＨＦＡの原料物質となる石炭灰ＦＡ（以下、原料石炭灰ＦＡともいう。）について、熱分析並びに走査型電子顕微鏡による観察を行った。図３に原料石炭灰ＦＡの熱分析結果を、図４に水和石炭灰ＨＦＡの熱分析結果をそれぞれ示す。図５に原料石炭灰ＦＡの顕微鏡写真を、図６に水和石炭灰ＨＦＡの顕微鏡写真をそれぞれ示す。以下、分析結果及び観察結果について説明する。
【００２４】
熱分析によるシラノール基重量率の測定は、水和石炭灰ＨＦＡが有するシラノール基が５００℃程度まで加熱されるまでに完全燃焼する特性を利用したものであり、水和石炭灰ＨＦＡの吸着能の要因と考えられるシラノール基の重量を把握できる。ここでは、熱重量・示差熱分析法（ＴＧ−ＤＴＡ）を採用し、所定量の試料を常温から１０００℃まで加熱した。
【００２５】
図３及び図４において、横軸は温度[℃]、左側縦軸は重量変化［％］、右側縦軸は温度差［μＶ］である。これらの図を比較すると、室温から６００℃の範囲において、亜臨界水処理を施した水和石炭灰ＨＦＡの重量（図４の一点鎖線を参照）は、原料石炭灰ＦＡの重量（図３の一点鎖線を参照）に比べて大きく減少している。この重量減少から、亜臨界水処理によって石炭灰表面のシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）が切断され、石炭灰表面に多数のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が出現したことが判る。すなわち、多数のシラノール基が出現して、構造中に含まれるＯＨ基の量や吸着される水分子の量が原料石炭灰ＦＡよりも増えたと考えられる。そして、シラノール基等の官能基が新たに生じることで、原料石炭灰ＦＡには殆どみられない好都合な特性が発現される。例えば、陽イオンの吸着能が発現される。
【００２６】
なお、水和石炭灰ＨＦＡは、６００℃から８００℃の温度範囲でも重量の減少がみられる。実線で示すように、この温度範囲に発熱ピークもみられることから、この重量減少は、未燃焼炭素など水和石炭灰ＨＦＡに少量含まれる炭素に起因するものと解される。
【００２７】
次に、顕微鏡による観察結果について説明する。図５に示すように、原料石炭灰ＦＡは、球形を呈しており、その表面は多少の突部がみられるものの平滑といえる。なお、表面の突部は、極めて小さい微小石炭灰の付着によって形成されたと考えられる。一方、図６に示すように、水和石炭灰ＨＦＡは、原料石炭灰ＦＡに比べて大きな凹凸が見られ、球の形も歪んでいる。この違いは、石炭灰表面に多数のシラノール基が出現したことに起因していると考えられる。
【００２８】
＜鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅについて＞
前述したように、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは水和石炭灰ＨＦＡを鉄型変換することで作製される。本実施形態では、ヒドロキシ鉄イオンを含有する溶液を水和石炭灰ＨＦＡに添加することで、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを作製している。
【００２９】
ここで、ヒドロキシ鉄イオンについて説明する。一般に呼ばれる鉄イオンとは、図７の最上段に示すヘキサハイドロ鉄イオンをいう。ヘキサハイドロ鉄イオンを含有する溶液に水酸化物イオン（ＯＨ−）を加えていくと、ヘキサハイドロ鉄イオンは、図７の上から２段目に示すように、加水分解によってプロトンを失う。プロトンを失った鉄イオンは、図７の上から３段目に示すように、２分子間でＯＨを橋架けとして縮合を起こし、鉄イオンを２つ含んだ錯イオンを生成する。このような縮合反応をオール化といい、核となるイオン（鉄イオン）を２つ含んだ錯イオンのことを複核錯イオンという。この複核錯イオンもまた加水分解とオール化を繰り返し、ＯＨを橋架けとして連なる。これにより、図８に示すように、高分子量の多核錯イオンが形成される。
【００３０】
本実施形態では、塩化鉄水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えてヒドロキシ鉄イオンを生成し、ヒドロキシ鉄イオンを含んだ溶液（金属溶液）を水和石炭灰ＨＦＡに添加している。本実施形態では、ヒドロキシ鉄イオン担持量が水和石炭灰１ｇあたり０．５ｍｍｏｌから２．５ｍｍｏｌになるように、金属溶液を水和石炭灰ＨＦＡに添加している。
【００３１】
生成された鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅについて、熱分析並びに走査型電子顕微鏡による観察を行った。図９に鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅの熱分析結果を、図１０に鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅの顕微鏡写真をそれぞれ示す。なお、熱分析や顕微鏡観察に用いた鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは、ヒドロキシ鉄イオンの担持量が水和石炭灰１ｇあたり２．５ｍｍｏｌのものを用いた。なお、熱分析の条件は、原料石炭灰ＦＡや水和石炭灰ＨＦＡの分析条件と同じである。
【００３２】
図９に示すように、室温から６００℃までの加熱による鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅの重量減少（図９の一点鎖線を参照）は、水和石炭灰ＨＦＡの重量減少（図４の一点鎖線を参照）よりも大きいことが確認された。このことは、構造中に多数のＦｅ−ＯＨ基が形成されたことを意味する。なお、１００℃付近に吸熱ピークを伴う重量減少が確認されたが、この重量減少は、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅが多孔質であることから、吸着した水分子の離脱（蒸発）によるものと推測される。図１０に示すように、鉄型水和石炭灰の表面には、ヒドロキシ鉄イオンと見られる物質が張り付いており、水和石炭灰ＨＦＡの表面（図６を参照）よりも多くの空隙が存在することが判る。
【００３３】
＜鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ等の特性について＞
次に、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ、及び、水和石炭灰ＨＦＡの特性について説明する。前述したように、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは、石炭灰の表面にＳｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造が形成されている。この連結構造におけるＯＨ基がイオン交換されるため、陰イオンの吸着能を有する。一方、水和石炭灰ＨＦＡは、石炭灰の表面にシラノール基が形成されている。そして、シラノール基が有するＨがイオン交換されるため、陽イオンの吸着能を有する。
【００３４】
このような特性を確認するため、微量有害物質の溶出試験、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）の測定、陰イオン交換容量（ＡＥＣ）の測定、全クロムの吸着試験、砒素の吸着試験、及び、リン酸イオンの吸着試験を行った。
【００３５】
なお、微量有害物質の溶出試験は、石炭灰ＦＡ、水和石炭灰ＨＦＡ、鉄担持量が０．５ｍｍｏｌ／ｇの鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、鉄担持量が２．５ｍｍｏｌ／ｇの鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）からなる４種類の試料について試験を行った。陽イオン交換容量及び陰イオン交換容量の測定は、上記の４種類に加え、鉄担持処理石炭灰（１）と、鉄担持処理石炭灰（２）とを加えた合計６種類の試料について試験を行った。
【００３６】
ここで、鉄担持処理石炭灰（１）とは、鉄担持量が０．５ｍｍｏｌ／ｇとなるように、原料石炭灰ＦＡにヒドロキシ鉄イオンを添加して得られたものである。また、鉄担持処理石炭灰（２）とは、鉄担持量が２．５ｍｍｏｌ／ｇとなるように、ヒドロキシ鉄イオンを添加した得られたものである。鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅと比較すると、ヒドロキシ鉄イオンを添加する対象が相違している。すなわち、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは、水和石炭灰ＨＦＡにヒドロキシ鉄イオンを添加しているのに対し、鉄担持処理石炭灰は、原料石炭灰ＦＡにヒドロキシ鉄イオンを添加している。
【００３７】
また、全クロムの吸着試験は鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）について、砒素の吸着試験は鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）について、リン酸イオンの吸着試験は鉄担持処理石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）及び鉄型水和石炭灰（１）、（２）について、それぞれ試験を行った。
【００３８】
＜微量有害物質の溶出について＞
微量有害物質の溶出試験では、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅや水和石炭灰ＨＦＡそのものからの微量有害物質の溶出量を測定する。原料石炭灰ＦＡには、六価クロムや砒素等の微量有害物質が含まれており、この微量有害物質の溶出が原料石炭灰ＦＡの有効活用を阻害している。すなわち、微量有害物質の溶出が抑えられれば、原料石炭灰ＦＡをより有効に活用できる。
【００３９】
微量有害物質の溶出試験結果を図１１に示す。微量有害物質として、鉛、六価クロム、砒素、セレン、フッ素、ホウ素を対象とした。そして、鉛の分析は、ＪＩＳ_Ｋ０１０２_５４．３（ＩＣＰ発光分光分析法）に準拠して行った。六価クロムの分析は、ＪＩＳ_Ｋ０１０２_６５．２．１（ジフェニルカルバジド吸光光度法）に準拠して行った。砒素の分析は、ＪＩＳ_Ｋ０１０２_６１．２（水素化物発生原子吸光法）に準拠して行った。セレンの分析は、ＪＩＳ_Ｋ０１０２_６７．２（水素化合物発生原子吸光法）に準拠して行った。フッ素の分析は、ＪＩＳ_Ｋ０１０２_３４．１（ランタン−アリザリンコンプレキソ吸光光度法）に準拠して行った。ホウ素の分析は、ＪＩＳ_Ｋ０１０２_４３．７（ＩＣＰ発光分光分析法）に準拠して行った。
【００４０】
鉛に関し、原料石炭灰ＦＡ、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、及び、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）のいずれも検出されなかった。これに対し、水和石炭灰ＨＦＡでは、極めて微量（０．００５ｍｇ／Ｌ）の鉛が検出された。原料石炭灰ＦＡでは検出されなかった鉛が水和石炭灰ＨＦＡで検出された理由としては、石炭灰の表面に多数のシラノール基が形成されたことで石炭灰の表面が粗になり、石炭灰の内部に閉じ込められていた鉛が溶出したことが考えられる。
【００４１】
六価クロムに関し、原料石炭灰ＦＡでは微量（０．０４ｍｇ／Ｌ）の六価クロムが検出された。これに対し、水和石炭灰ＨＦＡ、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、及び、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）のいずれも、六価クロムは検出されなかった。
【００４２】
砒素に関し、原料石炭灰ＦＡでは微量（０．００８ｍｇ／Ｌ）の砒素が検出され、水和石炭灰ＨＦＡでは原料石炭灰ＦＡよりも多くの量（０．５３ｍｇ／Ｌ）の砒素が検出された。これに対し、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）のいずれも砒素は検出されなかった。鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）で砒素が検出されなかった理由としては、石炭灰の表面に形成された官能基（Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ）が砒素を吸着したことが考えられる。一方、水和石炭灰ＨＦＡの砒素溶出量が原料石炭灰ＦＡの砒素溶出量よりも増えた理由としては、石炭灰の表面に多数のシラノール基が形成されたことで石炭灰の表面が粗になり、石炭灰の内部に閉じ込められていた砒素が溶出したこと、及び、石炭灰の表面に形成されたシラノール基には砒素の吸着能が殆どなかったことが考えられる。
【００４３】
セレンに関し、原料石炭灰ＦＡでは環境基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）を大きく越える量（０．０７６ｍｇ／Ｌ）のセレンが検出され、水和石炭灰ＨＦＡでは原料石炭灰ＦＡよりは少ないものの環境基準値を大きく越える量（０．０４５ｍｇ／Ｌ）のセレンが検出された。これに対し、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）のいずれも、セレンは検出されなかった。鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）でセレンが検出されなかった理由としては、石炭灰の表面に形成された官能基がセレンを吸着したことが考えられる。
【００４４】
フッ素に関し、原料石炭灰ＦＡでは環境基準値（０．８ｍｇ／Ｌ）を越える量（０．１ｍｇ／Ｌ）のフッ素が検出された。これに対し、水和石炭灰ＨＦＡでは環境基準値未満の量（０．４１ｍｇ／Ｌ）のフッ素が検出された。また、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）のいずれも、環境基準値未満の量（０．１４ｍｇ／Ｌ，０．１８ｍｇ／Ｌ）のフッ素が検出された。鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）で水和石炭灰ＨＦＡよりもフッ素の溶出量が抑えられた理由としては、石炭灰の表面に形成された官能基がフッ素を吸着したことが考えられる。
【００４５】
ホウ素に関し、原料石炭灰ＦＡでは環境基準値（１ｍｇ／Ｌ）を大きく越える量（２．９ｍｇ／Ｌ）のホウ素が検出された。これに対し、水和石炭灰ＨＦＡ、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）のいずれも、検出されたホウ素は環境基準値未満の量（０．１６ｍｇ／Ｌ，０．３５ｍｇ／Ｌ，０．１５ｍｇ／Ｌ）であった。このように、ホウ素の溶出が抑えられた理由としては、水和石炭灰ＨＦＡでは表面のシラノール基により、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）では鉄型変換されずに残った一部のシラノール基により、ホウ素が吸着されたことが考えられる。
【００４６】
以上の溶出試験から、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅでは、鉛、六価クロム、砒素、セレン、フッ素、ホウ素といった微量有害物質の溶出を抑制できることが確認できた。これにより、原料石炭灰ＦＡを鉄型水和石炭灰ＨＦＡに変換することで、原料石炭灰ＦＡを有効に活用できるといえる。
【００４７】
また、水和石炭灰ＨＦＡでは、六価クロム、フッ素、ホウ素といった微量有害物質の溶出を抑制できることが確認できた。ここで、鉛は環境基準値未満であるため、砒素やセレンについて適切な処理をすることにより、石炭灰を有効に活用できるといえる。
【００４８】
＜イオン交換容量について＞
陽イオン交換容量の測定は次の手順で行った。まず、０．１ｇの試料に０．５Ｍ ＣａＣｌ２水溶液を１０ｍｌ加えて攪拌後、一晩放置した。遠心分離器を用い、純水による洗浄を５回繰り返した。沈殿物に対して、８０％エタノール水溶液による洗浄を、上澄み液中に硝酸銀水溶液でＣｌ−が検出されなくなるまで、繰り返し行った。次に、１Ｍ ＮＨ４Ｃｌ水溶液を１０ｍｌ加えて遠心分離し、上澄み液を回収する作業を５回繰り返して行った。回収した上澄み液に含まれるカルシウムイオン濃度を原子吸光光度計で測定し、陽イオン交換容量とした。なお、陽イオン交換容量の単位は〔ｃｍｏｌ・ｋｇ−１〕である。
【００４９】
陰イオン交換容量の測定は次の手順で行った。まず、０．５ｇの試料を５０ｍｌ遠心分離器管に入れ、３０ｍｌの１Ｍ ＮａＣｌ水溶液を加えて２時間振とうした。１５分間ほど３５００ｒｐｍの回転数で遠心分離し、上澄みを捨てた。３０ｍｌの１Ｍ ＮａＣｌを再び加え、２時間ほど振とうし、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。濃度８０％のエタノールで３回ほど洗浄して、過剰のＮａＣｌを除去した。３０ｍｌの１Ｍ ＮＨ４ＮＯ３水溶液を加えて１時間振とうし、遠心分離法で上澄みを分離した後、１００ｍｌ容のメスフラスコに入れた。この操作を２回繰り返した。純水で１００ｍｌに調整した後、原子吸光光度計により、硝酸アンモニウム水溶液中に出てきたナトリウムイオンの量を測定し、陰イオン交換容量とした。なお、陰イオン交換容量の単位も〔ｃｍｏｌ・ｋｇ−１〕である。
【００５０】
図１２（ａ）は各試料の陽イオン交換容量を、図１２（ｂ）は各試料の陰イオン交換容量をそれぞれ示す。
【００５１】
陽イオン交換容量に関し、原料石炭灰ＦＡは７．１であり、水和石炭灰ＨＦＡは８１．６であった。鉄担持処理石炭灰（１）は６．８であり、鉄担持処理石炭灰（２）は５．９であった。鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）は６１．７であり、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）は３８．８であった。一方、陰イオン交換容量に関し、原料石炭灰ＦＡは０．８であり、水和石炭灰ＨＦＡは１．３であった。鉄担持処理石炭灰（１）は２１．５であり、鉄担持処理石炭灰（２）は４４．１であった。鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）は４６．３であり、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）は１８１．７であった。
【００５２】
原料石炭灰ＦＡと水和石炭灰ＨＦＡの陽イオン交換容量を比較すると、水和石炭灰ＨＦＡの陽イオン交換容量は、原料石炭灰ＦＡの陽イオン交換容量の１２倍弱であった。すなわち、原料石炭灰ＦＡを亜臨界水処理することで、陽イオン交換容量が大きく増加するといえる。これは、水和石炭灰ＨＦＡの表面に多数のシラノール基が形成されていることによる。シラノール基は、プロトンを放出して負に帯電するため、正電荷を有する陽イオンを保持できる。これにより、陽イオン交換容量が大きく増加していると考えられる。
【００５３】
水和石炭灰ＨＦＡと鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）の陽イオン交換容量を比較すると、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）の陽イオン交換容量は、水和石炭灰ＨＦＡの陽イオン交換容量の３／４程度であった。また、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）の陽イオン交換容量は、水和石炭灰ＨＦＡの陽イオン交換容量の１／２弱であった。これは、鉄型変換の過程で、水和石炭灰ＨＦＡが有する一部のシラノール基に対してヒドロキシ鉄イオンが結合し、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を形成したためと考えられる。すなわち、ヒドロキシ鉄イオンの結合によって負電荷の帯電量が少なくなり、水和石炭灰ＨＦＡよりも陽イオン交換容量が減少したと考えられる。
【００５４】
鉄担持処理石炭灰（１）、（２）と鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）の陽イオン交換容量を比較すると、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）の陽イオン交換容量は、鉄担持処理石炭灰（１）の陽イオン交換容量のほぼ９倍であり、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）の陽イオン交換容量は、鉄担持処理石炭灰（２）の陽イオン交換容量の約６．５倍である。鉄担持処理石炭灰（１）、（２）は、原料石炭灰ＦＡとヒドロキシ鉄イオンとが単に混ぜられただけと考えられ、ヒドロキシ鉄イオンそのものの吸着能が現れたと解される。このことから、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）の陽イオン交換容量は、鉄担持処理石炭灰（１）、（２）の陽イオン交換容量よりも顕著な差を有していることが理解できる。
【００５５】
陰イオン交換容量に関しては、原料石炭灰ＦＡと水和石炭灰ＨＦＡのいずれも低い値を示している。水和石炭灰ＨＦＡの陰イオン交換容量が原料石炭灰ＦＡの陰イオン交換容量よりも僅かに高い理由は、亜臨界水処理によって石炭灰の表面に僅かに生じたアミノール基（Ａｌ−ＯＨ）によると考えられる。原料石炭灰ＦＡにおいて、Ａｌの含有量はＳｉよりも十分に少ないため、亜臨界水処理によって生じるアミノール基はシラノール基よりも少ない。そして、アミノール基によって負電荷を帯びた陰イオンが保持されるので、陰イオン交換容量が僅かに増加していると考えられる。
【００５６】
水和石炭灰ＨＦＡと鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）の陰イオン交換容量を比較すると、鉄型水和石灰ＨＦＡＦｅ（１）の陰イオン交換容量は水和石炭灰ＨＦＡの陰イオン交換容量の３５倍強であり、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）の陰イオン交換容量は水和石炭灰ＨＦＡの陰イオン交換容量の１４０倍弱であった。すなわち、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）は、水和石炭灰ＨＦＡよりも十分に高い陰イオン交換容量を有しているといえる。
【００５７】
鉄担持処理石炭灰（１）、（２）と鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）の陰イオン交換容量を比較すると、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）の陰イオン交換容量は、鉄担持処理石炭灰（１）の陽イオン交換容量の２倍強であり、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）の陰イオン交換容量は、鉄担持処理石炭灰（２）の陰イオン交換容量のほぼ４倍である。
【００５８】
鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）及び鉄担持処理石炭灰（１）、（２）にて、水和石炭灰ＨＦＡ等よりも陰イオン交換容量が高くなった理由は、ヒドロキシ鉄イオンが有するＦｅ−ＯＨ基の作用と考えられる。Ｆｅ−ＯＨ基は、プロトンを抱え込んで正に帯電するので、負電荷を有する陰イオンを保持したものと考えられる。
【００５９】
そして、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）の陽イオン交換容量は、鉄担持処理石炭灰（１）の陽イオン交換容量よりも大きく、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）の陽イオン交換容量は鉄担持処理石炭灰（２）の陽イオン交換容量よりも際だって大きい。前述したように、鉄担持処理石炭灰（１）、（２）では、ヒドロキシ鉄イオンそのものの吸着能が発現したものと解される。そして、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）では、水和石炭灰ＨＦＡが有するシラノール基に対してヒドロキシ鉄イオンが結合し、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を形成しているので、鉄担持処理石炭灰（１）、（２）よりもＦｅ−ＯＨ基の数が増えていると考えられる。
【００６０】
この結果より、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）は、効果的な陰イオン交換材になることが判る。
【００６１】
＜吸着試験について＞
前述の溶出試験では、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅや水和石炭灰ＨＦＡそのものからの微量有害物質の溶出を確認した。ここで、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造中のＦｅ−ＯＨ基が陰イオンや陽イオンを吸着する。そこで、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅの吸着材としての適性を確認する目的で、吸着試験を行った。本実施形態の吸着試験は、全クロム、砒素、及び、リン酸イオンについて行った。
【００６２】
図１３（ａ）、（ｂ）は、全クロムの吸着試験結果を示す。イニシャル試験では、試料溶液中の全クロム濃度を測定した。全クロムの濃度測定は、日本工業規格ＪＩＳ_Ｋ０１０２_６５．１．５（ＩＣＰ質量分析法）に準拠して行った。吸着試験では、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを試料溶液中に所定量添加する工程、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを添加した試料溶液を、所定時間に亘って振とうする工程、振とう後の試料溶液に遠心分離を行って固液を分離する工程、上澄み液を濾別する工程、上澄み液中の全クロム濃度を測定する工程を行った。
【００６３】
なお、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは、前述の鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）を用いた。また、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは試料溶液１Ｌに対して１ｇを添加した。振とうは２０時間に亘って行った。
【００６４】
また、上記のイニシャル試験及び吸着試験を、ｐＨ７とｐＨ１０の試料溶液のそれぞれについて行った。そして、全クロムの初期濃度を２．０ｍｇ／Ｌ、４．０ｍｇ／Ｌ、８．０ｍｇ／Ｌ、１０．０ｍｇ／Ｌ、２５．０ｍｇ／Ｌ、５０．０ｍｇ／Ｌ、１００．０ｍｇ／Ｌ、１５０．０ｍｇ／Ｌ、２００．０ｍｇ／Ｌに調整したものを用意した。
【００６５】
そして、イニシャル試験での全クロム濃度と吸着試験での全クロム濃度とから、各試料溶液について全クロムの除去率を求めた。
【００６６】
ｐＨ７の場合、濃度２．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は５２．４％、濃度１０．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１３．５％、濃度２００．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は０．７％であった。ｐＨ１０の場合、濃度２．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１９．０％、濃度１０．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１４．０％、濃度２００．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１．７％であった。
【００６７】
ｐＨ７とｐＨ１０のいずれも、試料溶液中の全クロム濃度が高くなると除去率が下がる傾向が見られた。これは、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅによるカドミウムの吸着量が飽和したことが原因として考えられる。すなわち、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅが吸着した全クロム量は大きく変わらないと考えられる。上記の試験では、試料溶液１Ｌに対して鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを１ｇしか添加していない。添加量が少ないことを考慮すれば、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは全クロムに対して実用上十分な吸着能を有しているといえる。言い換えれば、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅの添加量を増やすことで、高濃度の試料溶液であっても十分な除去率が得られ、全クロムに対する吸着材として実用性を有すると考えられる。
【００６８】
ｐＨ７とｐＨ１０の結果を比較すると、ｐＨ１０での除去率はｐＨ７での除去率よりも低く、試料濃度が２．０〜１０．０ｍｇ／Ｌに亘って除去率は１９．０〜１４．０％の範囲に収まっている。これは、試料溶液をアルカリ性にしたことで、Ｆｅ−ＯＨ基がプロトンを抱え込み難くなったことが一因として考えられる。
【００６９】
図１４（ａ）、（ｂ）は、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）を用いた際の砒素の吸着試験結果を、図１５（ａ）、（ｂ）は、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）を用いた際の砒素の吸着試験結果をそれぞれ示す。手順は全クロムの試験と同様であるので省略する。なお、砒素の濃度測定は、日本工業規格ＪＩＳ_Ｋ０１０２_６１．４（ＩＣＰ質量分析法）に準拠して行った。
【００７０】
鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）に関し、ｐＨ７の場合、濃度２．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は８０．０％、濃度４．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は４８．８％、濃度１０．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は２２．１％、濃度２５．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は８．５％、濃度２００．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は−０．４％であった。ｐＨ１０の場合、濃度２．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は４５．０％、濃度４．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は２６．８％、濃度１０．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１４．７％、濃度２５．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は４．７％、濃度２００．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１．４％であった。
【００７１】
ｐＨ７とｐＨ１０のいずれも、試料溶液中の砒素濃度が高くなると除去率が下がる傾向が見られた。これも、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅによる砒素の吸着量が飽和したことが原因として考えられる。全クロムと比較した場合、砒素では低濃度での除去率が高いこと、ｐＨが変わっても十分な除去率が得られていることが判る。
【００７２】
鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）に関し、ｐＨ７の場合、濃度２．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１００．０％、濃度４．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は７５．６％、濃度１０．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は２９．８％、濃度２５．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１２．０％、濃度２００．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は０．３％であった。ｐＨ１０の場合、濃度２．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は７５．０％、濃度４．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は３９．０％、濃度１０．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は１６．７％、濃度２５．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は９．０％、濃度２００．０ｍｇ／Ｌの試料溶液での除去率は０．８％であった。
【００７３】
ｐＨ７とｐＨ１０のいずれも、試料溶液中の砒素濃度が高くなると除去率が下がる傾向が見られた。鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）と比較した場合、全体的に除去率が高くなっているが、これは、表面に形成されているＦｅ−ＯＨ基が増えていることが一因と考えられる。
【００７４】
この試験でも、試料溶液１Ｌに対して鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを１ｇしか添加していない。添加量が少ないことを考慮すれば、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは砒素に対しても十分な吸着能を有し、砒素に対する吸着材として十分実用性を有すると考えられる。
【００７５】
図１６は、リン酸イオンの吸着測定結果を示す。リン酸イオンの吸着測定では、０．５ｇの試料を容積２００ｍｌのポリビンに取り、ＮａＨ２ＰＯ４溶液、ＮａＣｌ溶液を加えて、合計の容量が１００ｍｌになるように、さらに純水を加えた。この時のリン酸濃度（初期濃度）を１０ｍＭに調整し、ＮａＣｌの濃度を１０ｍＭとして、ｐＨを７に調節した。２４時間振とうした後に、遠心分離法（回転数３５００ｒｐｍ，時間２０分間）にて、上澄みを得た。上澄み中のリンを比色法によって測定した。
【００７６】
この比色法で用いる試薬について説明する。試薬として、混合試薬、モリブデン酸アモニウム溶液、リン酸標準液を準備した。混合試薬は、試薬Ａと試薬Ｂを混合することで得た。試薬Ａは、１０ｇのアスコルビン酸を純水９０ｍｌに溶解した１０％のアスコルビン酸水溶液を用いた。試薬Ｂは、０．６６７ｇのPotassium antimony tartrate（ＫＳｂＯＣ４Ｈ４Ｏ６：酒石酸アンチモンカリウム）を純水２５０ｍｌに溶解したものを用いた。そして、使用する直前に試薬Ａと試薬Ｂのそれぞれを同じ量混合して混合試薬とした。モリブデン酸アモニウム溶液は、８．７４ｍＭのものを用いた。この溶液は、モリブデン酸アモニウム９．６ｇを量って取り、純水で溶かして１リットルにすることで得た。リン酸標準液は、５ｍＭ リン酸カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）水溶液を用いた。
【００７７】
次に、比色法における測定について説明する。まず、上記のリン酸吸着試験で得られた３ｍｌの上澄みを５０ｍｌ容のメスフラスコに取った。その中に、４Ｎ 硫酸５ｍｌとモリブデン酸アモニウム溶液５ｍｌを加えて混合した。また、別の５０ｍｌメスフラスコに、リン酸標準液（リン酸カリウム水溶液）を１ｍｌ，２ｍｌ，３ｍｌほど取り、同様に試薬を加えた。次に、混合試薬を４ｍｌ入れ、さらに純水を加えて定容とした。１０分間発色させ、分光光度計で波長８８６ｎｍでの透過率を測定した。
【００７８】
図１６に示すように、リン酸吸着量〔ｃｍｏｌ・ｋｇ−１〕に関し、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）のリン酸吸着量は３７８．４、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）のリン酸吸着量は５１４．７であった。一方、同じ条件の下で測定した鉄担持処理石炭灰（１）のリン酸吸着量は１８１．１であり、鉄担持処理石炭灰（２）のリン酸吸着量は３４２．２であった。
【００７９】
前述したように、鉄担持処理石炭灰（１）、（２）では、ヒドロキシ鉄イオンが有するＦｅ−ＯＨ基が正電荷を帯び、陰イオンであるリン酸イオンを吸着すると考えられる。同様に、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）では、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造中のＦｅ−ＯＨ基が正電荷を帯び、陰イオンであるリン酸イオンを吸着すると考えられる。
【００８０】
ここで、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）のリン酸イオン吸着量は鉄担持処理石炭灰（１）のリン酸イオン吸着量のほぼ２倍であり、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（２）のリン酸イオン吸着量は鉄担持処理石炭灰（２）のリン酸イオン吸着量のほぼ１．５倍である。添加した鉄の量が等しいことから、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅ（１）、（２）とすることでリン酸イオンの吸着量が非常に高くなることが判る。
【００８１】
従って、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは、リン酸イオンの吸着材としても実用上十分な吸着能を有すると考えられる。
【００８２】
＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態の鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅは、原料石炭灰ＦＡの亜臨界水処理で得られた水和石炭灰ＨＦＡに対し、ヒドロキシ鉄イオンを含んだ溶液（金属溶液）を添加することで製造できる。このため、エネルギー、材料及び設備のコスト低減に寄与する。
【００８３】
また、上述の鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅによれば、石炭灰の表面にＳｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を有しているので、Ｆｅ−ＯＨ基によって陰イオンを吸着させることができる。また、残存しているシラノール基によって陽イオンを吸着させることもできる。これにより、石炭灰に含まれる微量有害物質の溶出を抑制できる。例えば、砒素やセレン等の微量有害物質の溶出を抑制できる。
【００８４】
＜変形例について＞
前述の実施形態では、ヒドロキシ鉄イオンを用いて水和石炭灰ＨＦＡを鉄型変換し、鉄型水和石炭灰ＨＦＡＦｅを生成するようにしたものを例示したが、これに限定されない。例えば、ヘキサハイドロ鉄イオンを用いて水和石炭灰ＨＦＡを鉄型変換してもよい。ここで、前述の実施形態のようにヒドロキシ鉄イオンを用いた場合には、液中に多くの鉄イオンが存在するので、シラノール基の鉄型変換を効率よく行うことができる。
【００８５】
また、前述の実施形態では、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を石炭灰の表面に形成していたが、鉄イオンに代えてアルミニウムイオンを用い、Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−ＯＨの連結構造を石炭灰の表面に形成してもよい。ここで、前述の実施形態のように、Ｓｉ−Ｏ−Ｆｅ−ＯＨの連結構造を石炭灰の表面に形成した場合には、万一Ｆｅが溶出しても、土壌に多く含まれる元素であることから、環境上好ましい。
【符号の説明】
【００８６】
１０  オートクレーブ
２０  反応容器
３０  遠心分離器
４０  凍結乾燥機
５０  微粉炭ボイラー
６０  蒸気タービン
ＦＡ  石炭灰
Ｗ  水
ＨＦＡ  水和石炭灰
ＨＦＡＦｅ  鉄型水和石炭灰
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図５】
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【図６】
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【図１０】
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