(57)【要約】【課題】地下水、工場排水、及び工場跡地や廃棄物処理場からの排水に含まれているひ素やカドミ、鉛等の有害金属類を安価な材料で製造した有害金属吸着材を用いて取り除く方法に関する。【解決手段】採石場等で骨材の水洗際に発生する廃棄粘土と、バインダ−として粘性に長けた粘土と木炭を適量配合して作った成形体を７００℃以下の低温で焼結して得られる多孔質焼結体に鉄系凝集剤類を含浸させて製造される有害金属吸着材。この吸着材を用いて水中の有害金属類を吸着・凝集・沈殿して除去する有害金属類の除染方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土、シルト原料に２５〜１５％の木炭粉を添加した材料で造られた成形体を７００〜５００℃で酸化焼成して得られる多孔質焼結体に鉄系凝集剤及びその他の金属吸着剤を含浸させた汚染水中の有害金属吸着材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する成形体の焼成に炭化炉を用いて７００〜５００℃で焼結させた多孔質焼結体に鉄系凝集剤その他の金属吸着剤を含浸させた有害金属吸着材の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載する多孔質焼結体を鉄系凝集剤、金属吸着剤等溶液中に浸漬する時間によって鉄系凝集剤、金属吸着剤等の付着量を制御する有害金属吸着材の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載する製造方法により製造した有害金属吸着材を、汚染水中に投入し、撹拌することにより有害金属吸着、沈殿させて有害金属類を除去する水槽除去方法。
【請求項５】
請求項１に記載する製造方法により製造した有害金属吸着材を詰めた汚水処理容器に汚染水を通過させて有害金属類を除去する流水除去方法。
【請求項６】
請求項１に記載する製造方法の有害金属吸着材製造工程の分級に際に発生する篩下の粉末を、有害金属類を含む汚染土壌のシ−ル材として利用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
汚染水中の有害金属類を除去するため、鉄系凝集剤を含む多孔質焼結体を作成し、それを汚染水中に投入、撹拌して有害金属類の吸着除去に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚染水や汚濁水の浄化方法としては、汚染物質を凝集剤を用いて凝集沈殿させて分離する方法や、金属吸着材を用いて有害金属類を吸着分離する方法、汚染水中の有害金属類を酸化させて凝集沈殿させる方法、また、汚染水を電気分解槽に注入し鉄電極に電流を流して電気分解処理することにより水中の電解質を析出させて除去する方法等がある。
【０００３】
無機凝集剤を用いて汚濁水や汚染水中の汚濁物等を凝集させてフロックにすることにより水質を浄化させる方法は、処理のたびにフロックを処理水から分離して廃棄する必要があり過大なコストと手間がかかる。
【０００４】
有機系の凝集剤を用いる場合は、処理水を薬品類等によりｐＨ値を中和することが必要不可欠であるため処理の工程が増加する。有機高分子を主剤とするため処理後の被処理水に多量の有機物が残存することがあり、この処理水を放流すると酸化作用により新たな汚染を発生させる恐れがある。同時に、多量の有機物を含んだ排水は自然界の微生物環境を破壊する恐れがある等の問題がある。
【０００５】
電気分解法は、消費電力が大きく、多量の汚濁水、汚染水の処理には不向きである。また電極を定期的に取り換える必要があり，初期投資もランニングコストも過大である、処理法としては効率的であるが使用範囲は極めて制約される。
【０００６】
以上のような問題や時間、手間を解決する方法として、有害金属類の吸着特性を有する機能性吸着材の製造法とそれを用いた処理法が提案されている。
【０００７】
即ち、機能性吸着材粒子と熱可塑性樹脂粉体を適切な割合で混合し、熱可塑性樹脂の融点付近の温度で加熱・焼結し、機能性吸着材粒子の機能を損なうことなく強固に固定された金属吸着性焼結多孔体が特開２０１０−２５４８４１号公報「金属吸着性焼結多孔体およびその製造方法」で提案されている。
【０００８】
活性炭とカオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土、セピオライト、ゼオライト等吸着性珪酸塩、又銀、銅又は亜鉛等を担持したゼオライ、モンモリロナイト等、更にシラスバルーン、シリカバルーン、ガラスバルーン等中空質無機物等から成る成形体を５００〜６５０℃で焼成して吸着性多孔質焼結体を得る方法が特許公開平１０−３３７４６９「吸着性多孔質焼結体及びその製造方法」で提案されている。
【０００９】
その他、牡蠣殻粉末とセピオライトの複合物に、結合材として第１リン酸アルミニウム等のリン酸塩、その助材としてＴｉＯ３またはＡｌ２Ｏ３等の金属酸化物及び粘土鉱物、更に銀や銅イオンを担持した抗菌材（ゼオライト、リン酸カルシウム、セピオライト）を配合して、水を添加して撹拌混合して、加圧成型、乾燥ものを加熱炉で５００〜８５０℃で焼結した有害物質の吸着機能を有する多孔質焼結体を得る方法が特開平０８−３１０８８１号公報「多孔質焼結体及びその製造法」で提案されている。
【００１０】
汚染物質として珪素、ホウ素、ヒ素を含む汚染水の中に、２価の金属を素材とする金属材と活性炭とからなる処理用材を浸漬することにより、汚染水を処理する水浄化方法が、特開２０１０−４６５８０号公報「汚染水浄化装置及び汚染水浄化方法」に提案されている。
【００１１】
一方、凝集剤を用いる水質浄化方法としては、主剤として硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸ナトリウムを使用することにより、自然環境に影響を与えることなく凝集力を高め、連続的に短時間で汚濁水又は汚染水を処理し、汚泥を簡易にかつ効率よく脱水することを可能とする方法が特開２００５−９５８８０号公報「汚濁水又は汚染水浄化処理用凝集剤」で提案されている。
【００１２】
汚染水をリン酸イオン、カルシウムイオン、鉄イオン及カルボキシル基含有親水性高分子物質及びその加水分解生成物の存在下において、ｐＨを５〜１４の範囲に調整することによって、汚染水中に含まれる有害金属イオンを難溶性物質として沈殿させることを特徴とする有害金属イオンの除去方法が特開２００２−１１３４７３号公報「有害金属イオンの除去方法及び除去剤」で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−２５４８４１号公報
【特許文献２】特開平１０−３３７４６９号公報
【特許文献３】特開平８−３１０８８１号公報
【特許文献４】特開２０１０−４６５８０号公報
【特許文献５】特開２００５−９５８８０号公報
【特許文献６】特開２００２−１１３４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
リサイクル原料を主体に、どこの地区でも容易に安価に入手できる粘土と木炭を原料と
して用いて多孔質焼結体を作り、その多孔質焼結体に生態系に易しい鉄系凝集剤を含浸させた有害金属吸着材の製造法と汚染水処理方法。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
採石場において骨材を水洗する際に発生する汚濁水を凝集・沈殿して得られる粘土やシルト等の廃棄物に、バインダ−用粘土として建設工事現場跡地等から容易に入手できる粘性に長けた粘土、例えばモンモリロナイト系粘土を適量配合し、それに木炭を添加、混合した材料を造粒装置又は土錬機等でペレット状に成形し、その成形物が水中で崩壊しない程度の強度を有するように低温で焼結させ多孔質焼結体を造る。
【００１６】
その多孔質焼結体に汚濁水、汚染水処理のために用いられている鉄系凝集剤、例えばポリ硫酸第一鉄，ポリ硫酸第二鉄，ポリの鉄系凝集剤を含浸させた後、乾燥させて有害金属除去材とする。
【００１７】
その有害金属除去材を一定量、汚濁水、汚染水中に投入し撹拌して、汚濁水、汚染水中に含まれている有害金属類を焼結体の表面、内部に吸着される、また処理タンク底に有害金属類を凝集沈殿させことにより、汚濁水、汚染水中の有害金属類は容易に除去が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有害金属除去材は、各原料（廃棄粘土、粘性粘土、木炭）の配合比により大きな気孔率を保持でき、流体透過性の良好な焼結体の製造が可能である。その他、酸化雰囲気で焼成すると原料中の木炭が燃焼してより大きな気孔率を保持でき、より吸着性が高まり凝集剤が多く吸着される。一方、還元雰囲気焼成では木炭は燃焼しないため、成形体の有する空隙は木炭自体の有する空隙が主体となり吸着量は減少するが、機械的強度が強い成形体が得られる。即ち、焼成雰囲気の違いにより物性の事なった成形体が得られる。
【００１９】
成形には通常の押出成形機を使用するため、任意の形状寸法に容易に仕上げることが可能で連続的に製造できる。また、低温焼成であること、多孔焼結体を製造した後に、有害金属の吸着・凝集・沈殿機能を有する鉄系凝集剤等を含浸させるため、鉄系凝集剤の機能を損なうことはない等、他の金属吸着材に比較して安価に製造できることが特徴の一つである。そのため、工場排水、廃棄物処理場、工場跡地等からの排水や環境水等の中の重金属除去回収に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】有害金属吸着材の製造工程
【図２】汚染水撹拌式浄化装置
【図３】汚染水流水式浄化装置
【発明を実施するための形態】
【００２１】
採石場において骨材を水洗する際に発生する汚濁水を凝集・沈殿・脱水して得られるシルト質粘土（脱水ケ−キ）（１）３０〜２０％と工事現場で入手した粘性粘土（１）４０〜６０％、それに木炭粉１を３０〜２０％を添加し、それに水（１）を加え、混錬機（２）を経て土錬機（３）に投入して、長さ２０〜５ｍｍ、径２０〜２ｍｍのペレット状に成形する。成形体は乾燥（４）後、水中で崩壊しないよう電気炉（５）あるいは炭化炉（５）を用いて、７００〜５００℃で焼成する。
電気炉（酸化雰囲気）で焼成すると原料中の木炭が燃焼してより大きな気孔率が保持できるが、焼結体の機械的強度は弱い。一方、炭化炉（還元雰囲気）焼成では木炭は燃焼しないため、成形体の有する空隙は木炭自体の有する空隙が主体となるため、機械的強度は強い。
【００２２】
焼成して得られた多孔質焼結体を、汚濁水処理のために凝集剤として通常用いられている鉄系凝集剤等、例えばポリ硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄，ポリ塩化第二鉄，鉄−シリカ無機高分子凝集剤等の溶液中に浸漬（７）し、多孔質焼結体中に一定量を含浸、乾燥（８）させて、目的とする凝集剤を含む有害金属除去材が得られる。
【００２３】
なお、木炭の含有量や焼成温度、焼成雰囲気によって焼成体の空隙量がほぼ制御できる。また、多孔質焼結体を凝集剤等の溶液に浸漬させる際、浸漬時間によって凝集剤等の付着量を定めることが可能である。
【００２４】
有害金属類を含む汚濁水、汚染水（１１）の入った処理水槽（９）に、この有害金属除去材（１２）を投入して、撹拌装置（１０）を用いて一定時間撹拌すれば、汚染水中の有害金属は有害金属除去材に吸着されて、処理水は浄化される。なお、有害金属除去材の嵩比重は小さいため、水流と一緒によく撹拌される。投入量は、ほぼ１００ｇ／リットル〜２００ｇ／リットル、撹拌時間は２時間以上が望ましい。
【実施例１】
【００２５】
砂採取場から排出されたシルト質粘土、建設現場で採取した風化粘土、及び木炭粉末を２３．６％、５８．８％、１７．６％の割合で配合したものを原料として製造したペレット状成形物（２．５ｍｍ〜４．５ｍｍφ）を電気炉で７００℃焼成した多孔質焼結体（吸水率２１〜２８％）をポリ硫酸第二鉄溶液（Ｆｅ３＋１１．０％、ＳＯ４２―２４．２％）の入ったタンクに投入、２時間ポリ硫酸第二鉄溶液を含浸させた後に乾燥させた試験試料１、（ポリ硫酸第二鉄吸着量、ペレット重量の約１０  ％）及び風化粘土、シルト質粘土及び木炭粉末を６１．０％、２６．０％、１３．０％、の割合で配合して製造したペレット状成形物を電気炉で５００℃焼成したものを前記と同じ方法でポリ硫酸第二鉄溶液を含浸、乾燥させた試験試料２を用いて、砒素と鉛の吸着試験を実施した。
その結果は、下記表１のとおりである。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
試験試料の吸着量は、Ａｓ、Ｐｂの一定濃度溶液中に試験試料を投入し２４時間とう振後に溶液の平衡濃度を測定して算出した。
なお、同じペレット状焼結体に市販されている有害金属吸着用薬品を含浸させた吸着材試験の結果は、砒素が０．１９４から０．２０３  ｍｇ／ｇである。
【実施例２】
【００２８】
実施例１と同じ原料を５８．８、２３．６％、１７．６％の割合で配合して製造したペレット状成形物を炭化炉で６９０℃焼成したものを２時間ポリ硫酸第二鉄溶液に含浸、乾燥させた試験試料により砒素と鉛の吸着試験を実施した（焼成体の吸水率、ポリ硫酸第二鉄の付着量は実施例１とほぼ同じ）。
その結果は、下記表２のとおりである。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
なお、同じペレット状試験体を炭化炉焼成した焼結体に市販されている有害金属吸着用薬品を含浸させた吸着材試験の結果は、砒素が０．１９９、鉛は０．２０７  ｍｇ／ｇである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の有害金属除去材の製造に関しては、設備費は過大となることなく、しかも、連続的に能率よく製造されるので生産コストも多大なものとなることはない。また、使用法も汚染水、汚濁水の入った処理水槽の中に有害金属除去材を投入して撹拌すれば、汚染水、汚濁水中の有害金属類は有害金属除去材に吸着され、凝集沈殿する、また、有害金属吸着材を詰めた汚水処理容器に汚染水を通過させて有害金属類を除去する流水除去も可能であり、従来の吸着材法に比較すると、簡便に広範囲な用途に適用され、作業性が大幅に改善される。広範囲の産業分野で利用される可能性は大きい。
【符号の説明】
【００３２】
１  原料＋水
２  混錬装置
３  成形機
４  乾燥１
５  焼成
６  分級
７  含浸
８  乾燥２
９  水槽（タンク）
１０  撹拌装置
１１  汚染水
１２  有害金属吸着材
【図１】
2014100652.tif 000005
【図２】
2014100652.tif 000006
【図３】
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