(57)【要約】【課題】  簡便、安価かつ自動的に酸性またはアルカリ性の水溶液の中和を行うことのできる中和方法を提供すること。【解決手段】  酸性またはアルカリ性を示す水溶液を、固形中和剤を充填した容器中を所定の速度で通過させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性またはアルカリ性を示す水溶液の中和方法であって、該水溶液を固形中和剤を充填した容器中を所定の速度で通過させることを特徴とする中和方法。
【請求項２】
水溶液が酸性であり、固形中和剤が炭酸水素ナトリウムである、請求項１記載の中和方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中和方法に関する。さらに詳細には、酸性またはアルカリ性の水溶液を安価かつ簡便に中和することが可能な中和方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学工業のみならず電気・電子工業、繊維工業、食品工業などあらゆる産業分野で酸性またはアルカリ性の水溶液が多量に使用されている。
【０００３】
しかしこれらを環境中に廃棄する際には、最低限中和してから廃棄することが必要であり、さらに必要であれば懸濁物質除去、有機物除去又は酸化若しくは還元処理等の他の処理と組み合わせて廃棄することが必要となる場合もある。
【０００４】
酸性又はアルカリ性の水溶液の中和は、アルカリ性又は酸性を示す物質（以下、中和剤と略記することがある）をそれぞれ添加することにより行われる。上記したアルカリ性を示す中和剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。酸性を示す中和剤としては硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、シュウ酸などが挙げられる。
【０００５】
一般的な中和の手順を、酸性水溶液を中和剤として水酸化ナトリウムを用いて中和する場合を例として以下に説明する。まず酸性水溶液の水素イオン濃度（以下ｐＨと略記することがある）を測定し、必要とする水酸化ナトリウムの概略量を算出する。ついで酸性水溶液を撹拌しながら少量づつ水酸化ナトリウム水溶液を上記概略量を目安として添加し、必要により適宜ｐＨを測定する。本操作を繰り返しながら、所定のｐＨに達するまで中和操作を行う。
【０００６】
例えば上記した操作では、中和操作が完結するまで作業者が付ききりで操作する必要があり、また水酸化ナトリウムを過剰に添加してしまった場合にはｐＨが大きくアルカリ性側に振れてしまい、再度酸性を示す中和剤を添加して中和操作を行う必要がある。該中和操作を自動で行うことも可能であるが、ｐＨ計と連動して作動する酸添加設備およびアルカリ添加設備を必要とし、多くの費用を要する。
【０００７】
一方、例えば酸性水溶液をアルカリ性の中和剤で中和する場合、アルカリ化合物は強アルカリ性である方が添加量が少なくて済む点で好ましいものの、わずかな過剰量でもｐＨが大きくアルカリ性に移行するため、終点の見極めが難しいという欠点を有する。逆に弱アルカリ性化合物を添加して中和する場合は、終点の見極めは比較的容易であるものの、多量のアルカリ化合物を必要とする。
【０００８】
その他の方法として、酸性水溶液の中和方法として石灰石層を通じる方法が提案されているが、中和反応が非常に遅いため処理に長時間を要するという欠点を有する。さらにはアルカリ性水溶液の中和方法として、炭酸ガスを通じる方法が提案されているが、高コストという問題点を有する。
【０００９】
上記したような問題を解決するために、アルカリ性廃液により溶解する溶解物質とアルカリ性廃液に対して中和反応する中和用薬剤とを混練した中和処理用混練物を充填した多孔カプセル層によりアルカリ性廃液の中和を行い、次いで酸性排液の中和を行う中和薬剤により酸性廃液の中和を行う装置が提案されている（例えば、特許文献１  参照）。しかし、上記した装置においても、アルカリ性廃液により溶解する溶解物質とアルカリ性廃液に対して中和反応する中和用薬剤とを混練した中和処理用混練物を充填した多孔カプセルは、直径１ｍｍで１μmの孔径を有するものであり、中和処理用混練物を充填したこのような多孔カプセルの製造には多くの費用を要する。
【００１０】
この発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開平０５−１７７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、簡便、安価かつ自動的に酸性またはアルカリ性を示す水溶液の中和を行うことのできる中和方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の中和方法は、酸性またはアルカリ性を示す水溶液を、固形中和剤を充填した容器中を所定の速度で通過させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の中和方法により、簡便、安価かつ自動的に酸性またはアルカリ性を示す水溶液の中和を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明で対象とする酸性またはアルカリ性を示す水溶液は特に限定されず、中和処理の必要なｐＨであれば化合物種、濃度を問わない。
【００１５】
本発明において使用する中和剤は、温度などの中和を行う条件下で固形であることが必要である。中和を行う条件下で液体であったり、潮解性が大きかったりする場合には、必要以上の中和剤が酸性またはアルカリ性を示す水溶液に溶解するため、制御が困難となる。本発明で使用可能な中和剤としては、酸性水溶液を中和するアルカリ系中和剤としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウム、リン酸水素２ナトリウムおよびこれらの混合物が挙げられる。この中で炭酸水素ナトリウムは、水への溶解度が適当、取り扱い性容易である他、飽和水溶液のｐＨが９以下であり、ｐＨが上がり過ぎないという特長をもち、特に好ましい。またアルカリ性水溶液を中和する酸系中和剤としては、シュウ酸、ホウ酸、塩化アンモニウムなどが挙げられるが、水への溶解度、取り扱い性などの観点からシュウ酸が好ましい。
【００１６】
本発明においては、上記した固形中和剤を容器（以下中和容器と略記することがある）に充填して使用する。
【００１７】
以下本発明の実施の態様について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の中和方法を実施することのできる、固形中和剤を充填した中和装置の概略図である。中和容器１は酸またはアルカリ水溶液入口と中和処理水出口とを備えている。中和容器１の中には粉末状または顆粒状の固形中和剤を例えば不織布などの多孔性素材よりなる固形中和剤袋に詰めて充填している。
【００１８】
充填の方法は、粉末、顆粒状、塊状など、固形中和剤の性状に応じて、そのまま中和容器に充填したり、不織布のような多孔質の素材よりなる袋などに詰めてから充填することも可能である。特に粉末、顆粒状などの小さい粒子の場合には、過剰量の固形中和剤が酸性またはアルカリ性水溶液と共に流出するのを防止するために、不織布のような多孔質の素材よりなる袋などに詰めてから中和容器に充填することが好ましい。
【００１９】
本発明においては、固形中和剤を充填した中和容器を所定の速度で通過させ、酸性またはアルカリ性を示す水溶液が固形中和剤と接触する際に起こる中和反応を利用して簡便に中和処理を行う。該通過速度は固形中和剤の溶解度、酸またはアルカリとしての強さ、目標とする中和処理水のｐＨ、中和容器の形状および滞留時間などに応じて適宜設定する。例えば内径約１００ｍｍの円筒状で上部に酸性またはアルカリ性水溶液入口、底部に中和処理水出口とを有する中和容器を使用し、固形中和剤としてポリプロピレン製不織布よりなる袋に詰めた粉末状炭酸水素ナトリウムを用いてｐＨ１．５のシュウ酸水溶液を中和処理する場合、シュウ酸水溶液の通過速度は０．１〜３Ｌ／時の範囲内であることが好ましく、０．５〜２Ｌ／時の範囲内であることがより好ましい。通過速度が速すぎる（容器中の滞留時間が短すぎる）と、中和反応が十分に進行せず、酸系水溶液を処理した場合には酸性、アルカリ性水溶液を処理した場合にはアルカリ性の処理液が流出するし、一方通過速度が遅すぎる（容器中の滞留時間が長すぎる）と、固形中和剤の溶解が進みすぎ、酸性水溶液を処理した場合にはアルカリ性、アルカリ性水溶液を処理した場合には酸性の処理液が流出する。なお、通過速度の制御方法は特に限定されることはなく、例えば酸性またはアルカリ性水溶液を一定速度で供給したり、中和処理水出口にバルブなどを設けて適宜調整することが可能である。
【実施例１】
【００２０】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。内径約１００ｍｍの円筒状で上部に酸性またはアルカリ性水溶液入口、底部に中和処理水出口とを有する中和容器に、ポリプロピレン製不織布よりなる袋１０袋に１００ｇづつ粉末状炭酸水素ナトリウムを詰め、合計１ｋｇを充填した。次いで、酸性またはアルカリ性水溶液入口よりｐＨ１．５のシュウ酸水溶液を約２Ｌ／時の速度で供給した。低部の中和処理水出口より流出した処理水のｐＨは５．９〜６．５の範囲内であり、全期間で東京都の製造業者の下水排除基準（５．７を超え、８．７未満）を満たしていた。また、初期に充填した合計１ｋｇの炭酸水素ナトリウムで約５５Ｌの処理が可能であり、さらに炭酸水素ナトリウムを補充することにより引き続き順調な中和処理を行うことが可能であったった。なお、初期に流量を調整し、途中で炭酸水素ナトリウムを補充した以外は、何ら操作を行うことなく、手放しで運転することが可能であった。
【実施例２】
【００２１】
実施例１において、シュウ酸水溶液の供給速度を０．２Ｌ／時とした以外は同様にして、シュウ酸の中和処理を行った。低部の中和処理水出口より流出した処理水のｐＨは７．５〜８．２の範囲内であり、東京都２３区内の製造業者の下水排除基準（５．７を超え、８．７未満）を満たしていた。また、初期に充填した合計１ｋｇの炭酸水素ナトリウムで約４５Ｌの処理が可能であり、さらに炭酸水素ナトリウムを補充することにより引き続き順調な中和処理を行うことが可能であったった。なお、初期に流量を調整し、途中で炭酸水素ナトリウムを補充した以外は、何ら操作を行うことなく、手放しで運転することが可能であった。
【００２２】
比較例１
実施例１において、炭酸水素ナトリウムの代わりに水酸化ナトリウムのペレットを充填した以外は同様にしてシュウ酸の中和処理を行った。シュウ酸水溶液の供給速度を３０Ｌ／時とすることで、ｐＨ６．５〜８．５の中和処理水を得ることができたが、一旦シュウ酸水溶液の供給を中止し、５時間後に再開したところ、中和容器中の水酸化ナトリウムペレットは溶解または潮解が進んでおり、得られた中和処理水はｐＨ１３以上になっていた。
【実施例３】
【００２３】
内径約１００ｍｍの円筒状で上部に酸性またはアルカリ性水溶液入口、底部に中和処理水出口とを有する中和容器に、ポリプロピレン製不織布よりなる袋１０袋に１００ｇづつ粉末状シュウ酸を詰め、合計１ｋｇを充填した。次いで、酸性またはアルカリ性水溶液入口よりｐＨ１２の水酸化ナトリウム水溶液を約１０Ｌ／時の速度で供給した。低部の中和処理水出口より流出した処理水のｐＨは６．８〜７．８の範囲内であり、全期間で東京都の製造業者の下水排除基準（５．７を超え、８．７未満）を満たしていた。なお、初期に流量を調整した以外は何ら操作を行うことなく、手放しで運転することが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施態様の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    中和容器
２    固形中和剤
３    固形中和剤袋
４    酸またはアルカリ水溶液入口
５    中和処理水出口、
６    酸またはアルカリ水溶液
７    中和処理水
【図１】
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