(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼオライト混合土に、Ｋイオン、Ｃｓイオン、ＮＨ４イオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオンのうちから選択された特定イオンを含む水溶液を加え、ゼオライト混合土含有水溶液を得る第１ステップと、
前記ゼオライト混合土含有水溶液中の前記特定イオンの濃度を測定する第２ステップと、
を含むゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法であって、
互いに異なる所定のゼオライト含有率を有する複数のゼオライト混合土に対して前記第１及び第２ステップを行うことにより、前記特定イオンの濃度とゼオライト含有率との相関関係を求める第３ステップと、
測定対象のゼオライト混合土に対して前記第１及び第２ステップを行うことにより、前記測定対象のゼオライト混合土含有水溶液中の前記特定イオンの濃度を求める第４ステップと、
前記第３ステップにより求められた前記相関関係と前記第４ステップにより求められた前記特定イオンの濃度に基づいて、前記測定対象のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を求める第５ステップと、
を含むことを特徴とするゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、前記ゼオライト混合土含有水溶液を撹拌するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
【請求項３】
前記特定イオンは、Ｋイオンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
【請求項４】
前記ゼオライト混合土は、真砂土、鹿沼土、珪砂の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼオライトと土を混合してなるゼオライト混合土におけるゼオライト含有率の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物、産業廃棄物、低レベル放射性廃棄物等の各種廃棄物の処理施設を建設する際には、雨水に廃棄物から有害な物質が混入し、それが流出することにより地下水や土壌に悪影響を与えるのを防止する必要がある。そのため、従来から、ベントナイトと土を混合してなる、いわゆるベントナイト混合土を用い、当該ベントナイト混合土を廃棄物と土壌との間に介在させることにより、粘土状であるベントナイト混合土の遮水性を利用して汚染物質を封じ込めることが行われてきている。
【０００３】
一方、出願人は、これとは別に、ゼオライトと土とを混合してなる、いわゆるゼオライト混合土により、有害物質の土壌への悪影響を防ぐ技術の研究を進めている。ゼオライト混合土はベントナイト混合土とは異なり、透水性が高い一方、吸着特性が優れていることから、有害物質を吸着し、その拡散を低減できる材料として期待できる。したがって、ゼオライト混合土は、環境への影響を低減できる土質材料として期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６４２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゼオライト混合土を実際に利用するに当たっては、混合土に含まれるゼオライト含有率を、作業現場の土壌や用途に応じて最適な値に管理することが重要である。しかしながら、ゼオライト混合土は、作業現場において、ゼオライトと母材となる土とを混合することにより作成するのが一般的であるところ、作業現場において大量のゼオライトと土とを正確な比率で均一に混合することは必ずしも容易ではない。そこで、ゼオライト混合土の比率を作業現場において測定し、それに応じてゼオライト又は土を追加する等の必要な措置を講ずることにより、ゼオライト含有率を目標値に管理できるようにすることが望ましい。
【０００６】
そのためには、ゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を迅速かつ簡便に測定できることが必要である。
初めに述べたベントナイト混合土の場合には、前記特許文献１に記載されたように、ベントナイトがメチレンブルーを吸着する性質を利用し、滴定によりベントナイトの含有率を測定する手法が用いられていた。
しかしながら、ゼオライト混合土の場合には、メチレンブルーをほとんど吸着せず、同様の手法で管理することは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、作業現場において実施できるような迅速かつ簡便な方法でゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定できるようにすることを課題とするものである。
また、本発明は、作業現場において実施できるような迅速かつ簡便な方法でゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定することにより、ゼオライト含有率を目標値に管理できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る前記の課題は、下記の構成により解決される。
（１）ゼオライト混合土に、Ｋイオン、Ｃｓイオン、ＮＨ４イオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオンのうちから選択された特定イオンを含む水溶液を加え、ゼオライト混合土含有水溶液を得る第１ステップと、
前記ゼオライト混合土含有水溶液中の前記特定イオンの濃度を測定する第２ステップと、
を含むゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法であって、
互いに異なる所定のゼオライト含有率を有する複数のゼオライト混合土に対して前記第１及び第２ステップを行うことにより、前記特定イオンの濃度とゼオライト含有率との相関関係を求める第３ステップと、
測定対象のゼオライト混合土に対して前記第１及び第２ステップを行うことにより、前記測定対象のゼオライト混合土含有水溶液中の前記特定イオンの濃度を求める第４ステップと、
前記第３ステップにより求められた前記相関関係と前記第４ステップにより求められた前記特定イオンの濃度に基づいて、前記測定対象のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を求める第５ステップと、
を含むことを特徴とするゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
【０００９】
（２）前記第１ステップは、前記ゼオライト混合土含有水溶液を撹拌するステップを含むことを特徴とする前記（１）に記載のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
（３）前記特定イオンは、Ｋイオンであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
（４）前記ゼオライト混合土は、真砂土、鹿沼土、珪砂の少なくとも１つを含むことを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか１に記載のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法。
【発明の効果】
【００１１】
前記（１）の構成のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法によれば、Ｋイオン、Ｃｓイオン、ＮＨ４イオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン、又はＳｒイオンを測定できる機器を用意するだけで、作業現場において迅速かつ簡便にゼオライト含有率を測定することができる。
また、前記（１）の構成のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法によれば、あらかじめゼオライト含有率の分かっている作業現場の土を用いたゼオライト混合土を用いて、Ｋイオン、Ｃｓイオン、ＮＨ４イオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン、又はＳｒイオンの濃度とゼオライト含有率との相関関係を求めておき、当該相関関係を基に、作業現場で製造されたゼオライト混合土におけるイオンの濃度からゼオライト含有率を決定するので、作業現場において正確にゼオライト含有率を測定することができる。
【００１２】
また、前記（２）の構成のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法によれば、Ｋイオン、Ｃｓイオン、ＮＨ４イオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン、又はＳｒイオンを測定するに先立って、ゼオライト混合土を撹拌するので、ゼオライトと土とがよく混合し、より正確なゼオライト含有率を求めることができる。
また、前記（３）の構成のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法によれば、ゼオライト含有率を測定するためのイオンとして、Ｋイオンを用いているため、作業現場において非常に安価かつ簡便にゼオライト含有率を求めることができる。
また、前記（４）の構成のゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法によれば、ゼオライトと混合する母材として真砂土、鹿沼土、珪砂の少なくとも１つを含むものを採用しているので、幅広い作業現場に適用することが可能である。
【００１３】
以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、本発明の詳細を明確にするため、発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について、図面を用いて以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】母材に真砂土を用いたゼオライト混合土含有水溶液におけるゼオライト含有率とＫイオン濃度との関係を示すグラフである。
【図２】母材に鹿沼土を用いたゼオライト混合土含有水溶液におけるゼオライト含有率とＫイオン濃度との関係を示すグラフである。
【図３】母材に珪砂を用いたゼオライト混合土含有水溶液におけるゼオライト含有率とＫイオン濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、図１を用いて説明する。
説明に先立ち、本発明においてゼオライト含有率を測定する原理について説明する。
ゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定するためには、ゼオライト含有率に応じて特異的に変化するパラメータを見つける必要がある。すなわち、ゼオライトの量に応じて顕著に変化する一方、母材となる土の量が変わっても変化しない、もしくは変化が極めて小さく、実験室レベルではなく現場レベルの簡便な測定により、ゼオライト含有率に応じた変化を十分に検出できるような、有効なパラメータを見出す必要がある。
【００１６】
ベントナイト混合土の場合はメチレンブルーの濃度がそれに相当するが、上に述べたとおり、メチレンブルーは、ゼオライト含有率に応じて特異的な変化を示さず、ゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を検出するためのパラメータとしてメチレンブルーの濃度を用いることは困難である。
【００１７】
そのようなことを念頭に置きつつ鋭意研究を行った結果、出願人は、Ｋイオン、Ｃｓイオン、ＮＨ４イオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン及びＳｒイオンの濃度が、ゼオライト含有率を検出するための最適なパラメータであることを見出した。以下、Ｋイオンを例にとって詳しく説明するが、他のイオンについても同様である。
【００１８】
（実験１）
母材として、一番よく用いられる真砂土とゼオライトとをＫＣｌ溶液に加え、砂洗機で一定時間撹拌した後に、溶液中のＫイオン濃度を測定した。
詳しい実験手法は次のとおりである。
【００１９】
＜実験条件＞
ゼオライト：新東北化学工業（株）製
ゼオライト含有率：０％，１０％，２０％，３０％の４種
ＫＣｌ溶液：Ｋイオン濃度を１０００ｍｇ／Ｌに調整したＫＣｌ溶液（支持塩としてＮａＣｌを０．１ｍｏｌ／Ｌ添加）
撹拌時間：１０分，２０分，３０分，６０分の４通り
Ｋイオン濃度測定装置：（株）堀場製作所製  ポータブル型ｐＨ・ＯＲＰ・イオンメータＤ−７３，同社製＃６５８２−１０Ｃ複合型イオン電極，同社製＃７６８２チップ型Ｋイオン電極
【００２０】
＜測定手順＞
（１）ＫＣｌ溶液との液固比＝５：１となるようにゼオライト及び母材（真砂土）を計量し、ＫＣｌ溶液に投入して、以下の４種類のゼオライト混合土含有水溶液を得た。
ゼオライト含有率０％：真砂土１００ｇをＫＣｌ溶液５００ｍｌに投入
ゼオライト含有率１０％：真砂土９０ｇ及びゼオライト１０ｇをＫＣｌ溶液５００ｍｌに投入
ゼオライト含有率２０％：真砂土８０ｇ及びゼオライト２０ｇをＫＣｌ溶液５００ｍｌに投入
ゼオライト含有率３０％：真砂土７０ｇ及びゼオライト３０ｇをＫＣｌ溶液５００ｍｌに投入
【００２１】
（２）前記（１）で作成したゼオライト混合土含有水溶液を、砂洗機で前記各撹拌時間だけ撹拌。
（３）１０分間静置。
（４）静置後の溶液にＫイオン電極を浸漬し、測定値の変動がなくなるまで５分間待機。
（５）Ｋイオン濃度を測定。
【００２２】
＜測定結果＞
測定結果を図１のグラフに示す。
当該グラフにおいて、横軸（ｘ軸）及び縦軸（ｙ軸）は、各々ゼオライト含有率（％）及びＫイオン濃度（ｍｇ／Ｌ）である。
なお、同グラフにおける各プロットは、各ゼオライト含有率のゼオライト混合土ついて前記の測定手順に従い３回の測定を行ない、その平均値を示したものである。各測定結果のばらつきは小さかった。
図１のグラフにおいて、「ｙ＝・・・」で示された関数式及び「Ｒ２＝・・・」で示された値が４組記載されているが、それらは左上から右下に向けて順に、撹拌時間が１０分、２０分、３０分及び６０分の各場合におけるゼオライト含有率とＫイオン濃度との関係を近似する指数関数式及び統計学上の決定係数（Ｒ２）を示すものである。これらのグラフの記載形式は、後記する図２及び３のグラフについても同様である。
【００２３】
図１のグラフから明らかなように、撹拌時間が１０分、２０分、３０分及び６０分のいずれの場合でも、ゼオライト含有率とＫイオン濃度との間には、強い相関関係が認められた。
すなわち、撹拌時間が、１０分、２０分、３０分及び６０分におけるゼオライト含有率とＫイオン濃度との関係における統計学上の決定係数Ｒ２は、各々０．９８３３、０．９９４１、０．９８８９及び０．９８２３であり、いずれも信頼できる目安とされる０．９を大幅に上回り、どの撹拌時間についても、ゼオライト含有率とＫイオン濃度との間に強い相関関係が認められた。
これらの結果は、ゼオライトがＫイオンを吸着するのに対して、母材となる真砂土はＫイオンをほとんど吸着せず、両吸着量の差が、簡単に検出可能な程度に極めて大きいことに起因するものと推定される。
【００２４】
作業現場における測定時間は、短ければ短いほど良いことは自明であるが、あまり短いと、ゼオライト、母材及びＫＣｌ溶液が十分に混合せず、また、撹拌時間を正確に管理することが困難となるから、作業現場における撹拌時間としては、例えば１０分間を採用することができる。
【００２５】
なお、撹拌の手法として、砂洗機に代えて、超音波洗浄機を用いた撹拌、及び人手で１０回程度強く振る撹拌を採用したところ、いずれもゼオライト含有率とＫイオン濃度との間に強い相関関係は見出せなかった。したがって、撹拌を行うに当たっては、砂洗機のように、ゼオライト、母材及びＫＣｌ溶液が十分に混合するように撹拌を行う必要がある。
【００２６】
次に、ゼオライト混合土の母材として真砂土以外の土を用いた場合について、以下の通り実験を行った。
（実験２）
ゼオライト混合土の母材として、鹿沼土を使用。その他の実験条件は、実験１と同じである。
（実験３）
ゼオライト混合土の母材として、珪砂を使用。その他の実験条件は、実験１と同じである。
【００２７】
実験２及び３の結果を、各々図２及び３に示す。
母材として鹿沼土及び珪砂のいずれを使用した場合も、真砂土と同様に、ゼオライト含有率とＫイオン濃度との間に強い相関関係が認められた。
現実的には、混合土の母材としては、真砂土、鹿沼土及び珪砂のいずれか、又はそれらの混合物が用いられる場合が多いことから、ほとんどの作業現場で用いられる母材について、Ｋイオンをパラメータとして用いることにより、作業現場においてゼオライト含有率を簡便かつ確実に求めることが可能であることが分かった。
【００２８】
以上の実験結果を踏まえると、作業現場で実現可能なゼオライト混合土におけるゼオライト含有率の具体的測定方法としては、例えば、次の２通りの手法が考えられる。
（１）手法１
作業現場において製造したゼオライト混合土について、実験１と同様の手法によりＫイオン濃度を測定する。その際、撹拌時間は、１０分、２０分、３０分及び６０分などのいずれでも構わないが、なるべく迅速に測定を行う観点から、例えば１０分とすることができる。
【００２９】
上により得られたＫイオン濃度の測定値と、作業現場で使用される母材におけるゼオライト含有率とＫイオン濃度との標準的な相関関係とから、作業現場において製造したゼオライト混合土のゼオライト含有率を求める。ゼオライト含有率とＫイオン濃度との標準的な相関関係としては、例えば、母材が真砂土の場合には、図１に示すような相関関係を用い、鹿沼土と珪砂が２：１で含まれるような場合には、図２及び３に示すグラフを２：１で案分した相関関係を用いることができる。
この手法は、後記手法２よりも正確性の点で劣るものの、非常に短い時間で作業現場において製造されたゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定することができ、作業効率を向上させることができる。
【００３０】
（２）手法２
作業現場において用いられる母材とゼオライトとを少しずつ用いて、ゼオライト含有率が所定の値、例えば、０％、１０％、２０％及び３０％となるように混合し、含有率の異なる複数のゼオライト混合土を得る。
これらの混合土は、ごく少量を作成すればこと足りるので、十分に正確なゼオライト含有率を有する混合土を得ることができる。
【００３１】
こうして得られたゼオライト含有率が異なる複数のゼオライト混合土について、実験１と同様の手法によりＫイオン濃度を測定する。その際、撹拌時間は、１０分、２０分、３０分及び６０分のいずれでも構わないが、なるべく迅速に測定を行う観点から、例えば１０分とすることができる。
次に、得られたＫイオン濃度の測定値とあらかじめ分かっているゼオライト含有率とから、ゼオライト含有率とＫイオン濃度との相関関係を求める。相関関係の具体的な求め方としては、回帰分析等を用いて相関関係を統計学的に数値計算することも可能であるが、Ｋイオン濃度は、ゼオライト含有率に対して、傾き（正確には傾きの絶対値）が緩やかに減少する単調減少関数であるため、グラフにおける各プロットを適当な曲線で結ぶ原始的な手法でも、かなり高精度の相関関係を求めることができる。
【００３２】
次に、作業現場において製造したゼオライト混合土（実際の使用に供するゼオライト混合土）について、実験１と同様の手法によりＫイオン濃度を測定する。
そして、求められたＫイオン濃度と、先に求めた、ゼオライト含有率とＫイオン濃度との相関関係とから、作業現場において製造したゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を求める。
この手法は手法１と比較して、時間がかかるが、作業現場において実際に用いる母材を用いてゼオライト含有率とＫイオン濃度との相関関係を求めるため、母材として用いる土の組成が不明な場合にも、正確にゼオライト含有率を求めることができる。
【００３３】
以上、Ｋイオンを例にとって説明したが、Ｋイオンと同様に、ゼオライトに吸着され、母材にはほとんど吸着されないＣｓイオン、ＮＨ４イオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオンについても、Ｋイオンと同様に利用することが可能である。
ただし、Ｃｓイオン、Ｒｂイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオンについては、これらのイオンの濃度を定量的に検出するイオン濃度計が、Ｋイオンと比較して大型で高価のものとなり、また、ＮＨ４イオンについては、元となるＮＨ３が有毒の気体であって取り扱いに難がある点等にかんがみると、Ｋイオンを用いることが最適である。
なお、Ｎａイオンもゼオライトに吸収される性質を有するが、母材となる土もＮａイオンを吸収することがあり、また、ＮａイオンはＮａＣｌ等の形で土壌に多く存在するため測定時のノイズが大きく、ゼオライト含有率を測定するためのイオンとしては不適切である。
【００３４】
次に、上記実施形態において説明したようなゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を測定する方法を用いて、ゼオライト混合土の製造現場においてゼオライト含有率を目標値に管理する手法の一例について説明する。
まず、前記の手法１又は２のいずれの手法を採用するかについて決定し、手法２採用する場合には、ゼオライト含有率が所定の値、例えば、０％、１０％、２０％及び３０％となるように混合したゼオライト混合土について、例えば前記実験１の手法を用いて、ゼオライト含有率とＫイオン濃度との相関関係を求める。
【００３５】
次に、ゼオライト含有率が、当該作業現場において求められているゼオライト含有率の目標値（以下、１５％と仮定して説明を進めるが、それに限るものではない。）と概略等しくなるように、母材とゼオライトとを混合する。ただし、初めに述べたように、作業現場においては、大量の母材とゼオライトとを混合しなければならないため、この段階で、ゼオライト含有率が均一に正しく１５％とならない場合も多い。
【００３６】
次に、混合したゼオライト混合土について、例えば、前記実験１の手法を用いて、Ｋイオン濃度を測定する。
次に、測定されたＫイオン濃度と、ゼオライト含有率とＫイオン濃度との相関関係（手法１であれば、母材となる土の種類に応じてあらかじめ求めておいた相関関係、手法２であれば、上に述べた実験により求めた相関関係）とにより、ゼオライト混合土におけるゼオライト含有率を求める。
【００３７】
このようにして求めたゼオライト含有率と目標値との差が一定値（例えば２％）以下の場合には、当該ゼオライト混合土を合格とし、それを用いて実際の作業に入る。
一方、求めたゼオライト含有率が目標値よりも前記一定値を超えて小さかった（例えば１０％）場合には、ゼオライト混合土にゼオライトを追加し、求めたゼオライト含有率が目標値よりも前記一定値を超えて大きかった（例えば２０％）場合には、ゼオライト混合土に母材を追加する。また、測定されたゼオライト含有率と目標値との差が、ゼオライト混合土が十分に均一な成分となっていないことに起因すると推定される場合には、材料の追加を行わず、ゼオライト混合土の更なる撹拌を行ってもよい。
【００３８】
そして、上に述べたような措置を講じたゼオライト混合土に対して再びＫイオン濃度の測定を行い、得られたゼオライト含有率と目標値との差が一定値以下の場合には、当該ゼオライト混合土を合格とし、そうでない場合には、上に述べた手法に従い、ゼオライト又は母材の追加や更なる撹拌等の措置を講ずる。
このような手順を繰り返すことにより、ゼオライト含有率がほぼ目標値であるようなゼオライト混合土を得ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について図面を用いて詳述してきたが、これら実施形態は単なる例示にすぎないものであり、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【図１】
0006034336.tif 000002
【図２】
0006034336.tif 000003
【図３】
0006034336.tif 000004