(57)【要約】【課題】処理後ｐＨが概ね中性であり、再泥化せず、また、異物を篩って除去することができるように土壌を乾燥させる方法を提供する。【解決手段】水分を吸蔵するポリアクリル酸ソーダに、二価、三価のカチオンと難溶性塩を作り、ｐＨが酸性にならないオルトリン酸塩の化学量論的必要量を加える。さらにポリアクリル酸ソーダの表面を乾燥させるため、無水塩化マグネシウムを加え残存水分に溶解させて発熱させ乾燥を促進させる。また溶解した塩化マグネシウムは潮解性があるが、先に加えたリン酸塩と反応し難溶解性の沈殿を形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿った土壌に対し、オルトリン酸塩とポリアクリル酸ソーダと無水塩化マグネシウムとを少なくとも加えて混練することによって土壌を乾燥させることを特徴とする、土壌の乾燥方法。
【請求項２】
前記オルトリン酸塩として、無水リン酸三ナトリウムを用いることを特徴とする、請求項１に記載の土壌の乾燥方法。
【請求項３】
湿った土壌に対する添加量は、前記無水リン酸三ナトリウムが２．０ｋｇ／ｍ３〜５０ｋｇ／ｍ３であり、前記ポリアクリル酸ソーダが０．２０ｋｇ／ｍ３〜１０ｋｇ／ｍ３であり、前記無水塩化マグネシウムが１．８ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする、請求項２に記載の土壌の乾燥方法。
【請求項４】
湿った土壌に対する添加量は、前記無水リン酸三ナトリウムが２．５ｋｇ／ｍ３〜６．５ｋｇ／ｍ３であり、前記ポリアクリル酸ソーダが２．０ｋｇ／ｍ３〜７．０ｋｇ／ｍ３であり、前記無水塩化マグネシウムが２．３ｋｇ／ｍ３〜６．０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする、請求項２に記載の土壌の乾燥方法。
【請求項５】
前記湿った土壌に対し、前記オルトリン酸塩と前記ポリアクリル酸ソーダとを加えて混練した後に、前記無水塩化マグネシウムを加えて混練することを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１つに記載の土壌の乾燥方法。
【請求項６】
前記湿った土壌に対し、前記オルトリン酸塩を加えて混練した後に、前記ポリアクリル酸ソーダを加えて混練することを特徴とする、請求項５に記載の土壌の乾燥方法。
【請求項７】
塩基性炭酸マグネシウム３．０ｋｇ／ｍ３〜４．５ｋｇ／ｍ３も土壌に加えて混練することを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１つに記載の土壌の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水土壌に含まれる木くず、ガラ、異物を取り除くために篩うことができるサラサラの土壌となるように、土壌を乾燥させる乾燥方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌の乾燥は生石灰等が用いられているが、ｐＨが１２以上と高くなり処理篩（篩処理）後に雨水等により土壌から高ｐＨの水が発生するとともに、泥水化するという問題があった。特許文献１には、中性の半水石膏とポリアクリル酸の組み合わせが記載されている。しかし、半水石膏は０．１ｇ／１００ｍｌの溶解性がある。このことは、ポリアクリル酸塩にカルシウムイオンを供給し、吸蔵した水を放出させ再泥化する問題がある。
【０００３】
また、特許文献２には、土壌中の水分を取り込むためにセメント系を用いることが記載されている。しかし、これもｐＨが高くなり固化して篩えなくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５０６１８４号公報
【特許文献２】特開平１０−２３０２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明においては、処理後ｐＨが概ね中性であり、再泥化せず、また、異物を篩って除去することができるように土壌を乾燥させる方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、湿った土壌に対し、オルトリン酸塩とポリアクリル酸ソーダと無水塩化マグネシウムとを少なくとも加えて混練することによって土壌を乾燥させる土壌の乾燥方法である。オルトリン酸塩として、無水リン酸三ナトリウムを用いることができる。この場合、湿った土壌に対する添加量は、例えば、無水リン酸三ナトリウムが２．００ｋｇ／ｍ３〜６．５ｋｇ／ｍ３であり、ポリアクリル酸ソーダが０．１８ｋｇ／ｍ３〜６．０ｋｇ／ｍ３であり、無水塩化マグネシウムが１．８０ｋｇ／ｍ３〜６．０ｋｇ／ｍ３とすることができ、好ましくは、無水リン酸三ナトリウムが２．５ｋｇ／ｍ３〜６．５ｋｇ／ｍ３であり、前記ポリアクリル酸ソーダが２．０ｋｇ／ｍ３〜７．０ｋｇ／ｍ３であり、前記無水塩化マグネシウムが２．３ｋｇ／ｍ３〜６．０ｋｇ／ｍ３とすることが好ましい。また、湿った土壌に対し、オルトリン酸塩とポリアクリル酸ソーダとを加えて混練した後に、無水塩化マグネシウムを加えて混練することが好ましく、オルトリン酸塩を加えて混練した後にポリアクリル酸ソーダを加えて混練することがさらに好ましい。また、塩基性炭酸マグネシウム３．０ｋｇ／ｍ３〜４．５ｋｇ／ｍ３も土壌に加えて混練することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、水に溶出してくる多価カチオンをリン酸イオンで中性で沈殿させて、ポリアクリル酸ソーダ（以下、「ＰＡＳ」と記載する場合がある。）の吸水性の劣化を抑制又は防止する。また、無水塩化マグネシウムにより溶解熱を発生させて加温、水の蒸発を促すと共に、リン酸イオンと水に難溶解性塩を形成し、土壌を乾燥させて篩えるようにする。本発明によれば、湿った土壌（例えば粘性土）が乾燥してボソボソ、パサパサ又はサラサラになることで、土壌が篩えるようになる。
【０００８】
また、塩基性炭酸マグネシウムを加える場合は、塩基性炭酸マグネシウムによりサラサラ度又はパサパサ度等を増して、土壌中のガラ、木片、異物等の徐去の為の篩いに有効に使用することが出来る。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１０】
本実施形態は、薬剤として、オルトリン酸塩とポリアクリル酸ソーダ（ＰＡＳ）と無水塩化マグネシウムと塩基性炭酸マグネシウムとを用いた土壌の乾燥方法である。この乾燥方法によれば、例えば、土壌に含まれるガラ、木くずを選別する為、含水比が０．４以上０．８以下（例えば０．６程度）の湿った土壌を乾燥させて、例えばバックホーのメッシュ付きグラブ（メッシュサイズは、縦及び横の各々が５０ｍ〜１５０ｍｍ（例えば縦１５０ｍｍ×横１００ｍｍ）である）で篩えるように、さらさら、パサパサ又はボソボソの状態の土壌にすることができる。なお、本実施形態では、塩基性炭酸マグネシウムを用いるが、塩基性炭酸マグネシウムを用いなくてもよい。
【００１１】
本実施形態に係る乾燥方法における薬剤を添加する順番は、オルトリン酸塩、ＰＡＳ、無水塩化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウムである。混練器に投入する場合、この順番に上流から投入する。すなわち、湿った土壌に対してオルトリン酸塩を加えて混練し、次にＰＡＳを加えて混練し、次に無水塩化マグネシウムを加えて混練し、最後に塩基性炭酸マグネシウムを加えて混練する。
【００１２】
オルトリン酸塩としては、無水リン酸三ナトリウム、無水リン酸一水素二ナトリウム、無水リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウムなどを用いることができる。本実施形態では、無水リン酸三ナトリウムを用いる。なお、無水リン酸三ナトリウムの代わりに、無水リン酸一水素二ナトリウム等を用いる場合、炭酸ソーダ等でｐＨの調整を行うものとする。また、リン酸塩の一部代替剤として炭酸ソーダも使用可能である。
【００１３】
本実施形態では、ＰＡＳは水の吸収の働きをなし、無水リン酸三ナトリウムはｐＨの調整及びＰＡＳの水の吸収効果向上の働きをなす。また、無水塩化マグネシウムは、水に溶解して発熱し水の蒸発を促す。そして、塩基性炭酸マグネシウムは、固結防止の働きをなし、サラサラ度を増す。
【００１４】
次に、各薬剤の添加量について、無水リン酸三ナトリウムの添加量は、土壌１ｍ３あたり２．０ｋｇ〜５０ｋｇの範囲であるが、２．０ｋｇ〜６．５ｋｇの範囲が好ましく、２．５ｋｇ〜６．５ｋｇの範囲がさらに好ましい。また、ＰＡＳは、土壌１ｍ３あたり０．２０ｋｇ〜１０ｋｇの範囲であるが、０．２ｋｇ〜７．０ｋｇの範囲が好ましく、２．０ｋｇ〜７．０ｋｇの範囲がさらに好ましい。また、無水塩化マグネシウムは、土壌１ｍ３あたり１．８ｋｇ〜４０ｋｇの範囲であるが、１．８ｋｇ〜１０．０ｋｇの範囲が好ましく、２．３ｋｇ〜６．０ｋｇの範囲がさらに好ましい。なお、各薬剤の添加量は、密度１．８の土壌に換算した場合における単位体積当たりの重量である。
【００１５】
ここで、無水リン酸三ナトリウムと無水塩化マグネシウムとの割合について、土から水に溶出する多価カチオンと水に難溶解性化合物（たとえばＣａ３（ＰＯ４）２，Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏ，ＡｌＰＯ４，Ｆｅ３（ＰＯ４）２，ＦｅＰＯ４等）を作るのに必要な量に、塩化マグネシウムの潮解性防止のため、Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏを作るのに必要量を足した量を用いる。無水リン酸三ナトリウムの添加量は、無水塩化マグネシウムの添加量に応じて変化させることが望ましい。
【００１６】
また、塩基性炭酸マグネシウムは、土壌１ｍ３あたり１．０ｋｇ〜６．５ｋｇの範囲である。塩基性炭酸マグネシウムは、土壌（含水重量）の０．１ｗ％〜０．３ｗ％の範囲にしている。但し、塩基性炭酸マグネシウムは、土壌１ｍ３あたり２．０ｋｇ〜５．０ｋｇの範囲が好ましく、３．０ｋｇ〜４．５ｋｇの範囲がさらに好ましい。塩基性炭酸マグネシウムの添加量も、密度１．８の土壌に換算した場合における単位体積当たりの重量である。
【００１７】
ここで、ポリアクリル酸ソーダの吸水機構について、末端基のカルボン酸ソーダにおいて、カルボキシル基とナトリウムイオンが解離し、ナトリウムイオンとカルボキシイオンが多くなる。ここで多くなったナトリウムイオンは水の吸収を促し（浸透圧）、カルボキシル基のマイナス電荷の反発の増加は系の不安定化を増して、水を取り込んでマイナスイオンを水和させて安定化させる働きを持つことになる。こうしてポリアクリル酸塩は吸水能を持つ。
【００１８】
また、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、アルミニウムイオン等を含む水を吸収しようとした場合、たとえばカルシウムイオンは二個のカルボキシル基と結合し水和していた水の放出、或いはマイナス電荷の安定化を行い、水の水和を妨害し吸水性を阻害するとともに、イオンによる水の浸透圧の減少をきたしポリアクリル酸塩の水の吸収能を減ずることとなる。
【００１９】
そこで、水に含まれる多価カチオンの防御としてキレート能を有するホスホン塩や炭酸塩等の報告がある（特許第３０８５５９１号公報）。また、この報告に述べられているように、各種リン酸が使用されてきたが、本実施形態では、基本的に、吸収しようとする水に含まれる上記多価カチオンを難溶解性の化学種に変え、カルシウムイオン等を水の中から無くし、吸水能の低下を抑えることにある。
【００２０】
ここで、酸性にするとポリアクリル酸塩の吸水能が落ちることは、周知の事実である。これは、カルボキシル基にプロトンが結合したためであり、弱酸であるため必然的な現象である。しかしながら、カルボン酸になるとマイナス電荷は安定化され、水和の能力は減ることとなり、吸水能が落ちることとなる。
【００２１】
オルトリン酸でもプロトンを有するリン酸塩、たとえばリン酸一水素二ナトリウムは、カルシウムとＣａ３（ＰＯ４）２の難溶解性塩を作ると考えられる。このときプロトンが放出され、実験ではｐＨ６程度まで下がり、吸水能が落ちた。しかしながら、この系に炭酸ソーダを少量添加することによりｐＨは７．５に戻るとともに、ポリアクリル酸ソーダの吸水能も回復したことが実験により確認された。
【００２２】
一方、リン酸三ナトリウムではｐＨの低下は生ぜず、吸水能はリン酸塩を加えない場合に比べ格段に向上されることが、実験より確認されている。
【００２３】
化学的に吸水する能力を活用するとともに、酸化カルシウムのように溶解のときに生ずる発熱に着目し、鋭意調査した結果、無水塩化マグネシウムの溶解発熱量がｇあたり３７５ｃａｌであることが分かった、この値は、酸化カルシウムのｇあたり２７０ｃａｌをはるかに上回り、水との反応で発熱し乾燥すると考えられ採用に至った。
【００２４】
しかしながら、塩化マグネシウムは潮解性があり乾燥後再び湿る心配があった。そこで鋭意調査を進めたところ、塩化マグネシウムは、リン酸イオンと水に不溶で潮解性のないＭｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏを生成することが判明し、過剰の塩化マグネシウムと化学量論的に必要な無水リン酸三ナトリウムを加えればよいことが判明し、実験でも無水塩化マグネシウムを加えると発熱し、また8個の結晶水を持つことにより、さらさら、パサパサ又はボソボソの状態になることが確認された。
【００２５】
さらに表面の凝結防止のため、食卓塩のサラサラを保っている塩基性炭酸マグネシウムを添加しサラサラ度又はパサパサ度等を増した。
【実施例】
【００２６】
本発明について、実施例１〜６を持って具体的に説明する。土は大阪市の粘性土（含水比０．６、密度１．８）であり、おのおの１００ｇ分取して実験に供した。各薬剤については、表１に記載のｇ数を添加した。また、表２には、表１における薬剤の添加量を土壌１ｍ３当たりの重量に換算した値を示す。表１における評価（パサパサ、ボソボソ）は、土質を示しており、薬剤の添加によりパサパサ又はボソボソとなり、土壌に含まれる木くず、ガラ、異物を取り除くために篩えるように土壌を乾燥させることができたことを表す。なお、判定は、篩の熟練者の感覚とコストを勘案し判定した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、土壌を乾燥させる乾燥方法等に適用可能である。