(57)【要約】    本発明は、金属腐食性が抑制され、かつ化学物質を十分分解することができるという双方の効果をバランスよく有する化学物質分解処理剤組成物及びそれを用いた化学物質の分解処理方法を提供することを目的とする。  上記目的を達成するため、本発明は、（Ａ）過硫酸塩、（Ｂ）珪酸ナトリウム及び（Ｃ）アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩並びにこれらの混合物から選択される炭酸塩を含有することを特徴とする化学物質分解剤組成物および該組成物を用いた化学物質の分解処理方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）過硫酸塩、（Ｂ）珪酸ナトリウム及び（Ｃ）アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩並びにこれらの混合物から選択される炭酸塩を含有することを特徴とする化学物質分解剤組成物。
【請求項２】
（Ａ）過硫酸塩１質量部に対して、（Ｂ）珪酸ナトリウムをＳｉＯ2として、０．００５〜０．２００質量部含有する水溶液であることを特徴とする請求項１に記載の化学物質分解剤組成物。
【請求項３】
（Ａ）過硫酸塩が過硫酸ナトリウム又は過硫酸カリウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の化学物質分解剤組成物。
【請求項４】
更に、（Ｄ）２価又は３価の鉄イオンを含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の化学物質分解剤組成物。
【請求項５】
（Ｄ）２価又は３価の鉄イオンのイオン源が硫酸鉄であることを特徴とする請求項４に記載の化学物質分解剤組成物。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の化学物質分解剤組成物を、化学物質に汚染された土壌又は水と接触させて当該化学物質を分解処理することを特徴とする化学物質の分解処理方法。
【請求項７】
前記化学物質分解剤組成物が鋼材と接触することを特徴とする請求項６に記載の化学物質の分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質によって汚染された土壌に添加することで、当該化学物質を効率よく分解処理することができる化学物質分解剤組成物及びそれを用いた化学物質の分解処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機塩素化合物などの化学物質が洗浄剤などとして半導体工場やクリーニング店（工場）などで広く使用されてきたが、その環境負荷が大きいため、近年はその使用が敬遠されている。しかしながら、既に使用されたこれらの化学物質が、土壌や地下水に混入している場合も多く、土地を再利用するに際し大きな社会問題となっている。そこで様々な手段で、汚染土壌や汚染水を浄化する試みがなされている。【０００３】
汚染土壌や汚染水を物理的に除去する方法や、汚染物質を生物的あるいは化学的に分解する方法が知られているが、物理的な方法により、汚染土壌の搬出を伴う場合は二次的な処理が必要となる欠点がある。また、生物的に汚染物質を分解する方法も検討されているが、環境への負荷が小さいという利点はあるものの、高濃度の汚染物質や有機塩素化合物等の難分解性化合物への適用は難しく、分解に長期間を要するという課題がある。これに対して化学的に分解する方法では、現地で汚染物質の分解が可能であるため二次的な処理は不要であり、高濃度の汚染物質や有機塩素化合物等の難分解性化合物を早期に分解可能なため活発に検討されている。【０００４】
化学的に分解する方法としては、過酸化水素や過硫酸塩を用いて汚染物質を酸化分解処理する方法が知られている。分解処理の方法としては、地盤中に注入する方法が一般的であるが、過酸化水素は不安定で分解が早いため地盤中に注入すると直ちに分解してしまい、浄化する範囲が極端に狭くなるという課題がある。一方、過硫酸塩は安定であるため、より多くの検討がなされている（特許文献１〜４を参照）。【０００５】
汚染土壌を掘削搬出することなく原位置において、廉価に浄化するには分解処理剤を汚染地下水に注入したり、また、難透水層などの汚染部位を浄化するには攪拌機により攪拌しながら分解処理剤を注入する後者の方が汚染土壌と分解処理剤がより均一になる点で好ましいとされている。しかしながら、過硫酸塩を用いた分解処理剤は強酸性であるため、攪拌機や注入管等に用いられる金属（特に鋼材）が腐食してしまうという課題があり、低腐食性の分解処理剤が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４９０８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７３０８９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４５４５８号公報
【特許文献４】特開２０００−１９７８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明の目的は、金属腐食性が抑制され、かつ化学物質を十分分解することができるという双方の効果をバランスよく有する化学物質分解処理剤組成物及びそれを用いた化学物質の分解処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、（Ａ）過硫酸塩、（Ｂ）珪酸ナトリウム（Ｂ）並びに（Ｃ）アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩及びこれらの混合物から選択される炭酸塩を含有することを特徴とする化学物質分解処理剤組成物を見出し、斯かる組成物が上記目的を達成しうることを知見し、本発明に至った。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い過硫酸塩濃度においても金属腐食性が抑制され、かつ十分な化学物質分解能を有する化学物質分解剤組成物を提供することができることにある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の化学物質分解剤組成物は、（Ａ）過硫酸塩、（Ｂ）珪酸ナトリウム並びに（Ｃ）アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩およびこれらの混合物から選択される炭酸塩を含有する組成物である。
分解の対象となる化学物質は、有機物であれば種類を選ばず、例えば、ヘキサン、石油エーテル等の脂肪族炭化水素化合物；ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、クリセン等の芳香族炭化水素化合物；灯油、軽油、重油、ガソリン、軽油、潤滑油等の石油製品；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ブロモトリフルオロメタン、ブロモクロロジフルオロメタン、ジブロモジフルオロメタン、ジブロモテトラフルオロエタン、トリブロモフルオロメタン、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、１，１−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロエチレン、クロロエチレン、ヘキサクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，２−ジクロロテトラフルオロエタン、１，３−ジクロロプロペン、２−クロロ−１，３−ブタジエンが挙げられる。ハロゲン化脂環式化合物としては、例えば、１，２，３，４，５，６−ヘキサクロロシクロヘキサン、アルドドリン（Aldrin）、ディルドリン（Dieldrin）、エンドリン（Endrin）、クロルデン（Chlorden）、ヘプタクロル（Heptachor）、マイレックス（Mirex）、トキサフェン（Toxaphene）が挙げられる。ハロゲン化芳香族化合物としては、例えば、ジクロロジフェニルトリクロロエタン（ＤＤＴ）、２，４−ジクロロフェノール、２，４，５−トリクロロフェノール、２，４，６−トリクロロフェノール、ペンタクロロフェノール、ポリ塩化ビフェニル類（ＰＣＢ）、ダイオキシン類等の有機ハロゲン化合物、上記化合物以外では、遊離シアン酸や鉄シアノ錯体などのシアン化合物等が挙げられる。本発明の化学物質分解剤組成物は、難分解性として知られる有機ハロゲン化合物に対して効果的に使用することができる。
【００１１】
上記の化学物質が混入した対象物を浄化する目的で、本発明の化学物質分解剤組成物は使用されるが、こうした対象物としては、例えば、土壌、汚泥、工場排水、生活排水、河川水、湖沼水、地下水等が挙げられる。
【００１２】
＜（Ａ）過硫酸塩＞
本発明の化学物質分解剤組成物に使用される（Ａ）成分の過硫酸塩としては、例えば、過硫酸リチウム、過硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウム等が挙げられる。これらの中でも、過硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウムが好ましく、経済的に安価で水溶性の高い過硫酸ナトリウムが更に好ましい。上記した過硫酸塩は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１３】
＜（Ｂ）珪酸ナトリウム＞
「珪酸ナトリウム」は、一般にＮａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、ｎは０より大きい実数を示す）で表される物質である（式中ｎの値は０より大きい数である。）入手の観点から、ｎ＝０．５〜４の範囲の値であることが好ましい。具体的には、例えば、オルソ珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・１／２ＳｉＯ2・ｘＨ2Ｏ）、セスキ珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・２／３ＳｉＯ2・ｘＨ2Ｏ）、メタ珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・ＳｉＯ2・ｘＨ2Ｏ）等の粉体状のもの（式中、ｘは０以上の数）；１号珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・２ＳｉＯ2・ａｑ）、２号珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・５／２ＳｉＯ2・ａｑ）、３号珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・３ＳｉＯ2・ａｑ）、４号珪酸ナトリウム（Ｎａ2Ｏ・４ＳｉＯ2・ａｑ）等の液体状のもの（式中、ａｑは水溶液であることを示す）が挙げられる。尚、前記、１号〜４号ケイ酸ナトリウムは、ＪＩＳ  Ｋ１４０８において規定されるものを指す。
【００１４】
本発明の化学物質分解剤組成物に使用される（Ｂ）成分の珪酸ナトリウムとしては、粉体又は液体の何れかでもよいが、取り扱いが容易であるため液体のものが好ましい。具体的には１号珪酸ナトリウム、２号珪酸ナトリウム、３号珪酸ナトリウム等が挙げられ、中でも取り扱いが容易な３号珪酸ナトリウムが好ましい。
【００１５】
なお、ＪＩＳ  Ｋ１４０８において規定される１号〜３号ケイ酸ナトリウムの詳細を以下の表に示す。
【００１６】
【表１】
2013161936.tif 000002
【００１７】
本発明の化学物質分解剤組成物に使用される（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の配合比は特に規定されないが、（Ａ）成分１質量部に対して、（Ｂ）成分中のＳｉＯ2として０．００５〜０．２００質量部、好ましくは０．００８〜０．１８０質量部、より好ましくは０．００８〜０．１５０質量部配合すればよい。（Ｂ）成分が０．００５質量部より少ないと金属腐食抑制効果が損なわれる場合があり、０．２００質量部を超えると化学物質の分解が進みにくくなる場合がある。
【００１８】
本発明の化学物質分解剤組成物には、上記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分に加えて、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩から選択される炭酸塩を少なくとも１種用いて、（Ｃ）成分とする。（Ｃ）成分は、中和剤として用いられ過硫酸塩の安定化に寄与する。
＜（Ｃ１）アルカリ金属炭酸塩＞
アルカリ金属炭酸塩（Ｃ１）としては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。
＜（Ｃ２）アルカリ土類金属炭酸塩＞
アルカリ土類金属炭酸塩としては、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。
上記した（Ｃ）成分として用いられる化合物は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１９】
本発明の化学物質分解剤組成物に（Ｃ）成分を併用する場合、（Ｃ）成分の配合量は特に規定されないが、通常（Ａ）成分１質量部に対して、（Ｃ）成分を０．０１〜１質量部、好ましくは０．０５〜０．７質量部配合される。（Ｃ）成分が０．０１質量部より少ないと安定化効果が得られない場合があり、１質量部を超えると化学物質の分解が進みにくくなる場合がある。本発明の（Ｃ）成分において、アルカリ金属炭酸塩（Ｃ１）が好ましく、中でも炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムがより好ましい。
【００２０】
また、本発明の化学物質分解剤組成物には、上記（Ａ）成分、（Ｂ）成分並びに（Ｃ）成分を加えた組成物に、更に（Ｄ）成分として２価又は３価の鉄イオンを含有させることが出来る。この（Ｄ）成分は、化学物質分解の触媒として作用する。
【００２１】
＜（Ｄ）２価又は３価の鉄イオン＞
本発明の化学物質分解剤組成物に使用される２価又は３価の鉄イオン（Ｄ）のイオン源は、水に溶解あるいは分散するものであれば特に限定されないが、水への溶解性が良好なことから鉄塩を使用することが好ましい。こうした鉄塩としては、例えば、塩化鉄（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、過塩酸鉄（ＩＩ）、過塩酸鉄（ＩＩＩ）、臭化鉄（ＩＩ）、臭化鉄（ＩＩＩ）、ヨウ化鉄（ＩＩ）、ヨウ化鉄（ＩＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩＩ）、チオシアン酸鉄（ＩＩ）、チオシアン酸鉄（ＩＩＩ）、酢酸鉄（ＩＩ）、シュウ酸鉄（ＩＩＩ）、硫酸アンモニウム鉄（ＩＩ）、硫酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）、硫酸カリウム鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）、フェロシアン化ナトリウム、フェリシアン化ナトリウム、フェロシアン化カリウム、フェリシアン化カリウム、フェロシアン化アンモニウム、フェリシアン化アンモニウム等が挙げられる。
【００２２】
有機物質の分解率と経済性の点から、塩化鉄（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）が好ましく、塩化鉄（ＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩ）が更に好ましく、塩化鉄（ＩＩ）及び硫酸鉄（ＩＩ）が最も好ましい。これらの鉄塩は無水塩でもよいし水和物でもよく、水への溶解または分散のしやすさを考慮して、適宜選択すればよい。なお、本発明において水和物とは結晶水を有する塩をいい、例えば、硫酸鉄（ＩＩ）は無水塩の他に、一水和物、四水和物、五水和物及び七水和物が知られている。上記した鉄イオンのイオン源は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
本発明の化学物質分解剤組成物に（Ｄ）成分を併用する場合、（Ｄ）成分の配合量は特に規定されないが、通常（Ａ）成分１質量部に対して、（Ｄ）成分を０．０１〜１質量部、好ましくは０．０５〜０．７質量部、より好ましくは０．１〜０．４質量部配合すればよい。（Ｄ）成分が０．０１質量部より少ないと化学物質分解の促進効果が得られない場合があり、１質量部を超えると（Ａ）成分が短時間で消費されて持続性が損なわれる場合や、配合量に見合った効果が得られない場合がある。
【００２４】
また、本発明の化学物質分解剤組成物には、更に過酸化水素、キレート剤、過硫酸安定化剤（上記（Ｃ）成分の炭酸塩を除く）、コロイダルシリカ等を添加することができる。
【００２５】
本発明の化学物質の分解処理方法は、本発明の化学物質分解剤組成物（以下、「本薬剤」という）を、化学物質に汚染された土壌又は水と接触させ、当該化学物質を分解処理する方法である。
【００２６】
本薬剤は、水溶液の状態が好ましく、具体的には、（Ａ）成分である過硫酸塩が１〜２０質量％の水溶液になるように本薬剤を水で希釈し、浄化しようとする土量１ｍ3に対して、水で希釈した本薬剤中の（Ａ）成分である過硫酸塩が０．５〜５０ｋｇになるように本薬剤の水溶液を添加するのが好ましく、１〜４０ｋｇがより好ましく、２〜２０ｋｇが更に好ましい。過硫酸塩が０．５ｋｇ未満の場合は化学物質の分解速度が遅くなる場合や、分解が完全に終了しない場合があり、５０ｋｇを超えると環境に悪影響を与える場合や、添加量に見合った効果が得られない場合がある。また、本薬剤を構成する成分をそれぞれ別々に土壌に注入することも可能である。
【００２７】
次に、化学物質により汚染された土壌を浄化する工法について説明する。汚染された土壌を浄化するには、汚染された土壌を掘り返し、当該土壌に水を加えてスラリー状にしてから分解処理してもよいし、汚染された土壌に本薬剤を直接注入して分解処理してもよい。その場合には、単軸、及び２軸のオーガや、先端に攪拌羽根のついた掘削機や、パワーショベルなどの掘削機などに適用できる。また、圧力噴射機能を備えたボーリング工法も適用できる。この他に、上記に類似する重機との併用や、揚水曝気工法などが挙げられる。これら工法において、重機は化学物質分解剤組成物と接触することとなる。
【００２８】
上記重機の掘削部、配管部等には鉄を主成分とする合金である鋼材が用いられる。本発明の化学物質分解剤組成物は、鋼材の種類を選ばず低腐食性を示す。重機によく用いられる鋼材として炭素鋼材が挙げられ、炭素鋼材としては機械構造用炭素鋼材（ＪＩＳ  Ｇ４０５１）や一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ  Ｇ３１０１）が挙げられる。具体例として、機械構造用炭素鋼材には、Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ等が挙げられ、一般構造用圧延鋼材には、ＳＳ４００、ＳＳ４９０、ＳＳ５４０等が挙げられる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。尚、実施例中の「部」や「％」は質量基準によるものである。
下記試験方法に従い、本発明の化学物質分解剤組成物の金属腐食性、及び汚染化合物であるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解試験を行った。【００３０】
＜金属腐食性＞
表１に記載の薬剤に試験片として、機械構造用炭素鋼材（Ｓ４５Ｃ（ＪＩＳ  Ｇ４０５１）；３．２×１５×３０ｍｍ）を室温にて４日浸漬し、試験片の重量測定を行った。結果を表１に示す。尚、表中組成物の数字は各薬剤の水若しくは結晶水を除いた純分の質量％を表す。また、表中の重量減少量の項目は、試験前の試験片重量に対して減少した量を％として表している。【００３１】
＜分解試験＞
１２０ｍｌの遮光バイアル瓶に、粉砕及び乾燥した土を１０ｇ、ＴＣＥが２００ｍｇ／ｌの水溶液を５０ｇ入れた。上記金属腐食性試験と同様の各薬剤１．５ｍｌをイオン交換水で５０ｍｌにメスアップして、土とＴＣＥ水溶液の入った遮光バイアル瓶にそれぞれ添加した。その後、遮光バイアル瓶を上下に振って内容物を均一化し、２５℃の恒温槽内に静置した。この時点（分解前）でのＴＣＥ濃度は１００ｍｇ／ｌである。
４日間静置後、遮光バイアル瓶中の上澄み水を１０ｍｌ採取し、ガスクロマトグラフィーを用いて残存ＴＣＥ量をＪＩＳ  Ｋ０１２５に準拠して測定した。結果を表１のＴＣＥ濃度に示す。ガスクロマトグラフィーの条件は下記の通りである。【００３２】
＜ガスクロマトグラフィー条件＞
機器：ＧＣ−２０１４（島津製作所株式会社製）
カラム：Ｉｎｅｒｔ
Ｃａｐ１（内径０．２５ｍｍ、長さ３０ｍ、膜厚１．５μｍ；ＧＬサイエンス社製）
カラム温度：４０℃から２００℃に昇温（５℃／ｍｉｎ）
インジェクション温度：２００℃
ディテクター温度：２５０℃
注入量：０．１ｍｌ
スプリット比：１：５０【００３３】
【表２】
2013161936.tif 000003
【００３４】
なお、表１における３号珪酸ナトリウムの二酸化珪素含有量は２９．１０％である。【００３５】
上記比較例の結果より、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分を加えることで金属腐食性を著しく抑えられることが確認された。また、実施例１〜５のいずれも良好な化学物質分解能を有することが分かる。さらに、（Ｄ）成分を加えることでより化学物質分解能が増強される。
【国際調査報告】
2013161936.tif 000004
2013161936.tif 000005
2013161936.tif 000006
2013161936.tif 000007
2013161936.tif 000008