(57)【要約】【目的】  中和処理時における亜硫酸ガス等の有毒ガスを発生させることなく、液体状態を維持したまま、燃料としての再利用が可能な程度の熱量を保有した処理物が得られる強酸性廃棄物の処理剤及び処理方法を提供する。【解決手段】  以下の組成を有する組成物１〜３からなる、強酸性廃棄物の処理剤及び強酸性廃棄物に、以下の組成を有する組成物１〜３を添加する、強酸性廃棄物の処理方法により解決する。  （組成物１）アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物、又はその水性溶液  （組成物２）炭素原子と酸素原子の含有モル当量比が１：１〜４：１の範囲であり、且つ、分子内に少なくとも１以上のヒドロキシ基を有するアルコール誘導体と、アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物  （組成物３）脂肪酸又はその誘導体【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の組成を有する組成物１〜３からなる、強酸性廃棄物の処理剤。
（組成物１）アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物、又はその水性溶液
（組成物２）炭素原子と酸素原子の含有モル当量比が１：１〜４：１であり、且つ、分子内に少なくとも１以上のヒドロキシ基を有するアルコール誘導体と、アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物
（組成物３）脂肪酸又はその誘導体
【請求項２】
前記アルカリ金属と前記アルカリ土類金属の重量比が７：３〜９：１である請求項１記載の強酸性廃棄物の処理剤。
【請求項３】
前記水性溶液に、グリセリンを含有する請求項１又は２記載の強酸性廃棄物の処理剤。
【請求項４】
前記組成物２が、さらにアルコールを含有する請求項１〜３のいずれか１項記載の強酸性廃棄物の処理剤。
【請求項５】
前記脂肪酸又はその誘導体が、下記式（１）に示された脂肪酸又はその誘導体である請求項１〜４のいずれか１項記載の強酸性廃棄物の処理剤。
ＲＣＯＯＲ’    式（１）
（ここで、Ｒはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシアルキル又はアルコキシアルキルを意味し、Ｒ’は水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、アルキル、ヒドロキシアルキル、アルケニル、アルキニルを意味する。）
【請求項６】
前記脂肪酸又はその誘導体が、オレイン酸誘導体である請求項１〜５のいずれか１項記載の強酸性廃棄物の処理剤。
【請求項７】
前記組成物１〜３の各々の配合量が１重量％以上である請求項１〜６のいずれか１項記載の強酸性廃棄物の処理剤。
【請求項８】
強酸性廃棄物に、以下の組成を有する組成物１〜３を添加する、強酸性廃棄物の処理方法。
（組成物１）アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物、又はその水性溶液
（組成物２）炭素原子と酸素原子の含有モル当量比が１：１〜４：１であり、且つ、分子内に少なくとも１以上のヒドロキシ基を有するアルコール誘導体と、アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物
（組成物３）脂肪酸又はその誘導体
【請求項９】
前記組成物１〜３を、組成物１、組成物２、組成物３の順序で前記強酸性廃棄物に添加する請求項８記載の強酸性廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
前記組成物１は前記強酸性廃棄物のｐＨが１．０以上となるまで添加し、
前記組成物２は前記強酸性廃棄物のｐＨが６．０以上となるまで添加し、
前記組成物３は前記強酸性廃棄物のｐＨが６．５以上となるまで添加する
請求項９記載の強酸性廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑剤や重質油等の石油製品の硫酸洗浄工程において発生する硫酸ピッチや硫酸スラッジ等の強酸性廃棄物を適切に中和処理する処理剤及び処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潤滑剤や重質油等の石油製品の硫酸洗浄工程で生じる硫酸ピッチや硫酸スラッジ等は強酸性の産業廃棄物であることから、適切に無害化処理をして廃棄する必要がある。
【０００３】
従来は、油分を分離した後に生じた強酸性廃棄物は焼却処理をしていたが、この方法では油分を回収するという中間処理と、焼却という最終処理とが必要となるため、処理設備が大規模なものになると共に処理時間が長くなるという欠点があった。また、従来の方法では中和処理を行わずに焼却していたため、亜硫酸ガス等の有害ガスが大量に生じ、人体に多大な危険を及ぼしていた。
【０００４】
そこで、強酸性廃棄物を焼却処分する前に、前処理として消石灰等の塩基性化合物で中和した後、焼却する方法がとられるようになった。しかしながら、強酸である硫酸ピッチ等の強酸性廃棄物にアルカリ性物質を直接添加すると、中和熱によって激しく部分過熱され、有毒な亜硫酸ガスや硫化水素が大量に発生して作業環境が著しく悪化し、人体にとって危険な状況になるという問題があった。また、中和を行った後も粘度や固形物濃度が高すぎるために、焼却炉への連続投入が困難となったり、焼却炉が破損するなどの問題も生じていた。
【０００５】
上記の問題を解決するため、セメント系固化処理剤を用いて強酸性廃棄物を無害化し、セメント原料とする方法がいくつか提案されている（例えば、特許文献１〜３）。これらの方法は、中和と固化を同時に行うため比較的安全な方法である。さらに、強酸性廃棄物中の硫酸分を再利用する処理方法も提案されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開平６−１６５９９９号公報
【特許文献２】特開２０００−４２５９４号公報
【特許文献３】特開２００２−１８００６７号公報
【特許文献４】特開２００２−１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した硫酸ピッチをセメント原料にする方法は、本来、硫酸ピッチが潜在的に有している燃料への利用という用途に着目したものではない。また、強酸性廃棄物中の硫酸分を再利用する処理方法は、特殊な硫酸処理設備が必要であり、簡便な方法とは言い難い。
【０００７】
硫酸ピッチ等の強酸性廃棄物は、極めて酸性が高いため、燃料としての利用を試みる場合は中和処理を行う必要がある。しかし、従来の中和処理では、先述のように処理作業そのものが危険を伴う。また、先述の危険を回避するためにアルカリ性粉末を利用した中和方法があるが、得られた処理物が固形化されるため、セメント材料としての用途しかなく、価値ある燃料としての再利用が困難である。また、単純に水酸化ナトリウム等のアルカリ性物質の水溶液で強酸性廃棄物を中和するという方法もあるが、中和処理時に発熱し亜硫酸ガス等の有毒ガスを多量に発生するという問題がある。さらには、中和処理後、脱水処理を施さないと燃料として用いることはできない。一般にこのような処理をすると、溶液の粘度が極端に上昇し半固形となってしまうため、実用性に乏しい。
【０００８】
そこで本発明は、中和処理時における亜硫酸ガス等の有毒ガスを発生させることなく、液体状態を維持したまま、燃料としての再利用が可能な程度の熱量を保有した処理物が得られる強酸性廃棄物の処理剤及び処理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】
本発明は上記の課題を解決するために、以下の組成を有する組成物１〜３からなる、強酸性廃棄物処理剤を提供するものである。
【００１０】
（組成物１）アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物、又はその水性溶液
（組成物２）炭素原子と酸素原子の含有モル当量比が１：１〜４：１の範囲であり、且つ、分子内に少なくとも１以上のヒドロキシ基を有するアルコール誘導体と、アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物
（組成物３）脂肪酸又はその誘導体
【００１１】
このような構成により、中和処理時における亜硫酸ガス等の有毒ガスを発生させることなく、液体状態を維持したまま、燃料としての再利用が可能な程度の熱量を保有した処理物が得られる。
【００１２】
上記発明の好ましい態様によれば以下のとおりである。前記アルカリ金属と前記アルカリ土類金属の重量比は、７：３〜９：１であることが好ましい。前記水性溶液に、グリセリンを含有することが好ましい。前記組成物２は、さらにアルコールを含有することが好ましい。前記脂肪酸又はその誘導体は、オレイン酸誘導体であることが好ましい。前記脂肪酸又はその誘導体が、下記式（１）に示された脂肪酸又はその誘導体であることが好ましい。
【００１３】
ＲＣＯＯＲ’    式（１）
（ここで、Ｒはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシアルキル又はアルコキシアルキルを意味し、Ｒ’は水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、アルキル、ヒドロキシアルキル、アルケニル、アルキニルを意味する。）更に、前記組成物１〜３の各々の配合量は１重量％以上であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、強酸性廃棄物に、以下の組成を有する組成物１〜３を添加する、強酸性廃棄物の処理方法を提供するものである。
【００１５】
（組成物１）アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物、又はその水性溶液
（組成物２）炭素原子と酸素原子の含有モル当量比が１：１〜４：１の範囲であり、且つ、分子内に少なくとも１以上のヒドロキシ基を有するアルコール誘導体と、アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物
（組成物３）脂肪酸又はその誘導体
【００１６】
このような構成により、中和処理時における亜硫酸ガス等の有毒ガスを発生させることなく、液体状態を維持したまま、燃料としての再利用が可能な程度の熱量を保有した処理物が得られる。
【００１７】
上記発明の好ましい態様は以下のとおりである。前記組成物１〜３を、組成物１、組成物２、組成物３の順序で前記強酸性廃棄物に添加することが好ましい。前記組成物１は前記強酸性廃棄物のｐＨが１．０以上となるまで添加し、前記組成物２は前記強酸性廃棄物のｐＨが６．０以上となるまで添加し、前記組成物３は前記強酸性廃棄物のｐＨが６．５以上となるまで添加することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の硫酸ピッチ等中和処理剤は、強酸性の硫酸ピッチ等有機性廃棄物を、処理時、亜硫酸ガス等の有毒ガスが、激しく発生するのを抑え、かつ生じた処理物を燃料として使用可能である。またさらに強酸性の硫酸ピッチに対しても中和剤の量を調節するだけで対応可能であり、得られた処理物を燃料として用いることが可能なため、廃棄物の量が増えることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を更に詳細に説明する。本発明は、既述のとおり、以下の組成を有する組成物１〜３からなる、強酸性廃棄物処理剤である。
【００２０】
（組成物１）アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物、又はその水性溶液
（組成物２）炭素原子と酸素原子の含有モル当量比が１：１〜４：１の範囲であり、且つ、分子内に少なくとも１以上のヒドロキシ基を有するアルコール誘導体と、アルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物
（組成物３）脂肪酸又はその誘導体
【００２１】
まず、組成物１について説明する。組成物１は、主として強酸性廃棄物中に含まれる硫酸のプロトンを中和するために用いる。ｐＨは１４であることが好ましい。
【００２２】
アルカリ金属化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム又はこれらの水酸化物等を挙げることができる。これらは単独でも、２種類以上を混合して用いてもよい。また、後述するアルカリ土類金属化合物と併用してもよい。
【００２３】
前記アルカリ金属化合物の配合量は、強酸性廃棄物の酸性度に応じて適宜設定されるが、一般的に、単独で用いる場合は、１０〜６０重量部である。また、後述するアルカリ土類金属化合物と併用する場合は、アルカリ土類金属化合物の配合量との関係で適宜設定される。
【００２４】
アルカリ土類金属化合物としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム又はこれらの水酸化物等を挙げることができる。これらのアルカリ土類金属化合物は、単独でも、２種類以上を混合して用いてもよい。また、ベリリウムとマグネシウム又はこれらの水酸化物、並びに、先述のアルカリ金属化合物と併用してもよい。
【００２５】
前記アルカリ土類金属化合物の配合量は、強酸性廃棄物の酸性度に応じて適宜設定されるが、一般的に、単独で用いる場合は、１０〜６０重量部である。先述のアルカリ金属化合物と併用する場合は、アルカリ金属化合物の配合量との関係で適宜設定される。
【００２６】
前記アルカリ金属化合物と前記アルカリ土類金属化合物を併用する場合、その重量比は、処理後の液状化の観点から、７：３〜９：１であることが好ましい。
【００２７】
前記水性溶液に用いられる水は、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることが好ましい。
【００２８】
また、前記水性溶液は、強酸性廃棄物への溶解性と熱容量の観点から、多価アルコールを含有することが好ましい。多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等を挙げることができる。特に、経済性の観点から、グリセリンが好ましい。
【００２９】
次に、組成物２について説明する。組成物２は、主として組成物１のアルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物と強酸性廃棄物との均一な混合を促進するために使用される。また、分子内に少なくとも１以上のヒドロキシ基を有するアルコール誘導体の炭素原子と酸素原子の含有比率を１：１〜４：１の範囲とすることで燃料として利用可能な熱量を処理物に付与することができる。組成物２のｐＨは、的確な中和を行う観点から、１２〜１４であることが好ましい。
【００３０】
前記アルコール誘導体としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリンモノステアリン酸エステルなどが挙げられ、これらの１種又は２種以上が用いられる。
【００３１】
前記アルコール誘導体の配合量は、強酸性廃棄物の酸性度に応じて適宜設定されるが、２〜１５重量部である。
【００３２】
また、組成物２はアルコールを含有することもできる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ− ブタノール、イソブタノール、グリセリン等を挙げることができる。これらのアルコール又はその誘導体は、単独でも、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３３】
前記アルコールの配合量は、強酸性廃棄物の酸性度に応じて適宜設定されるが、４０〜９０重量部である。
【００３４】
前記アルカリ金属化合物及び前記アルカリ土類金属化合物の具体例については、組成物１について説明したアルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物と同様であるため、ここでは説明を省略する。前記アルカリ金属化合物及び前記アルカリ土類金属化合物の配合量は、４〜８重量部である。
【００３５】
次に、組成物３について説明する。組成物３は、界面活性剤として作用する。即ち、強酸性廃棄物が疎水性であるため、塩基性物質（アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物）を含有する組成物１及び２の溶液を、強酸性物質に迅速にかつ均一に溶解させる。
【００３６】
組成物３に使用される脂肪酸又はその誘導体は、下記式（１）に示された脂肪酸又はその誘導体であることが好ましい。
ＲＣＯＯＲ’    式（１）
（ここで、Ｒはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシアルキル又はアルコキシアルキルを意味し、Ｒ’は水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、アルキル、ヒドロキシアルキル、アルケニル、アルキニルを意味する。）
【００３７】
組成物３のｐＨは、緩衝効果の観点から、６．５〜８．０であることが好ましい。
【００３８】
前記脂肪酸又はその誘導体は、オレイン酸誘導体であることが好ましく、特にオレイン酸メチルエステルであることが好ましい。前記脂肪酸又はその誘導体は、単独でも、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３９】
本発明の実施形態に係る強酸性廃棄物の処理剤は、処理剤の全重量を基準（１００重量％）とした場合に上記の組成物１〜３の各々を少なくとも重量１％以上含む混合物として用いることができるが、組成物１〜３を、組成物１、組成物２、組成物３の順序で別個に強酸性廃棄物に添加することが好ましい。
【００４０】
組成物１〜３を、組成物１、組成物２、組成物３の順序で強酸性廃棄物に添加すれば、急激な反応による発熱や有毒ガスの発生がより効果的に防止することができる。かかる場合、前記組成物１は前記強酸性廃棄物のｐＨが１．０以上となるまで添加し、前記組成物２は前記強酸性廃棄物のｐＨが６．０以上となるまで添加し、前記組成物３は前記強酸性廃棄物のｐＨが６．５以上となるまで添加することが好ましい。また、強酸性廃棄物の処理剤は、徐々に添加し、同時に十分な撹拌を行うことが好ましい。
【００４１】
このようにして得られた処理物は、中和されて無害化されていることはもちろん、燃料としての利用が可能であり、しかも液体状であるため、取り扱いに優れる。
【実施例１】
【００４２】
以下の組成物１〜３からなる硫酸ピッチ処理剤を調製した。なお、アルカリ金属水酸化物は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を８：２の割合で混合したものである。
【００４３】
組成物１
アルカリ金属水酸化物（Ｋ：Ｎａ＝８：２）  ５０重量部
水                                        ４０重量部
グリセリン                                １０重量部
組成物２
グリセリン                                ４４重量部
グリセリンモノステアリン酸エステル        １０重量部
メタノール                                ４０重量部
アルカリ金属水酸化物（Ｋ：Ｎａ＝８：２）    ６重量部
組成物３
オレイン酸メチルエステル                  ９５重量部
オレイン酸アルカリ金属塩                    ５重量部
【実施例２】
【００４４】
良好な換気条件の下、ｐＨ０．０の硫酸ピッチ１００リットルを撹拌しながら、組成物１  ５．２リットルを約１時間程度かけて滴下した。滴下を終了した後も、引き続き１時間撹拌を行った。得られた処理物のｐＨを測定したところ、ｐＨ１．２４であった。
【００４５】
次いで、前記処理物を撹拌しながら、組成物２  ６リットルを約１時間程度かけて滴下した。滴下を終了した後も、引き続き１時間撹拌を続けた。得られた処理物のｐＨを測定したところ、ｐＨ６．５０であった。
【００４６】
さらに、前記処理物を撹拌しながら、組成物３  １０リットルを１０分程度かけて滴下した。組成物１及び２が処理物に均一に溶解するまで攪拌した。得られた処理物のｐＨを測定したところ、ｐＨ６．７であった。
【００４７】
処理工程中、急激な温度上昇や亜硫酸ガス、硫化水素ガス等の有毒ガスの発生はほとんど認められなかった。
【実施例３】
【００４８】
良好な換気条件の下、ｐＨ０．５の硫酸ピッチ１００リットルを撹拌しながら、組成物１  １７．０リットルを約1時間程度かけて滴下した。滴下を終了した後も、引き続き1時間撹拌を続けた。得られた処理物のｐＨを測定したところ、ｐＨ１．０７であった。
【００４９】
次いで、前記処理物を撹拌しながら、組成２  １０．０リットルを約1時間程度かけて滴下した。滴下を終了した後も、1時間攪拌を続けた。得られた処理物のｐＨを測定したところ、ｐＨ６．６０であった。
【００５０】
さらに、前記処理物を撹拌しながら、組成物３  １６．７リットルを１０分程度かけて滴下した。組成物１及び２が処理物に均一に溶解するまで撹拌した。得られた処理物のｐＨを測定したところ、ｐＨ６．７２であった。
【００５１】
処理工程中、急激な温度上昇や亜硫酸ガス、硫化水素ガス等の有毒ガスの発生はほとんど認められなかった。
［比較例１］
【００５２】
良好な換気条件の下、ｐＨ０．０の硫酸ピッチ１００リットルを撹拌しながら、組成物１  ５．５リットルを約1時間程度かけて滴下した。滴下を終了した後も、引き続き１時間攪拌を続けた。得られた処理物のｐＨを測定したところ、ｐＨ５．０であった。
［比較例２］
【００５３】
良好な換気条件の下、ｐＨ０．０の硫酸ピッチ１００リットルに対し、組成物２をｐＨ５．０以上になるまで添加した。このとき、組成物２の必要量は１００リットルにも達したため、このような処理方法は実用的でないことが判明した。
［燃焼性の検討］
【００５４】
ボイラー燃料としての実用性を検討するため、実施例２、３及び比較例１で得られた処理物を、高塩濃度（高灰分）対応型ボイラーで燃焼させた。その結果、実施例２及び３で得られた処理物は問題なく燃焼し、所望の熱量を回収できたため、ボイラー燃料として有用であることが判明した。また、実施例２及び３で得られた処理物は液体状態であったため処理物の投入もスムーズに行えた。
【００５５】
これに対し、比較例１で得られた処理物は所望の熱量を得ることができず、十分に燃焼させるためには更に補助燃料を必要としたため、ボイラー燃料としては実用性に欠けることが判明した。