(57)【要約】    【課題】  資源の有効利用を図りつつ、重金属類含有水から重金属類を効率良く除去し得る水浄化材を提供することにある。    【解決手段】  フェロニッケルスラグ及びセメントが含有されてなることを特徴とする水浄化材を提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェロニッケルスラグ及びセメントが含有されてなることを特徴とする水浄化材。
【請求項２】
フェロニッケルスラグ及びセメントが含有されてなる水浄化材に重金属類含有水を接触させることを特徴とする水浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水浄化材及び水浄化方法に関し、詳しくは、重金属類含有水から重金属類を除去する水浄化材及び水浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場での製品の生産工程、汚染土壌の浄化工程、及び廃棄物焼却施設の解体工程等で排出される排水には、重金属類（ヒ素、鉛、六価クロム、カドミウム、水銀等）が含有されていることがある。斯かる排水を河川や海等に放流する際には、河川や海等の環境保全の観点から、重金属類の濃度が一定基準値以下となるように該排水中の重金属類を除去する必要がある。また、重金属類で汚染された土壌に含まれる土壌水は、周囲の環境に移動し、それに伴い土壌水に含まれる重金属類も周囲の環境に移動されるという問題等があることから、土壌水からも重金属類を除去する必要がある。
【０００３】
斯かる観点から、排水をキレート剤やゼオライトに接触させる方法（例えば、特許文献１）や、高炉スラグ及びポルトランドセメントが含有される重金属溶出抑制剤を土壌に混合する方法（例えば、特許文献２）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５３３４３号公報
【特許文献２】特開２００５−１６２８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、キレート剤やゼオライトは、比較的高価な材料であるため、キレート剤やゼオライト以外の水浄化材が強く望まれている。
【０００６】
これに対し、本発明者らは、高炉スラグ及びポルトランドセメントを含有する重金属溶出抑制剤を用いて、土壌水としての重金属類含有水から重金属類を除去することを試みた。しかしながら、このような重金属溶出抑制剤では、重金属類が十分には除去されなかった。
【０００７】
ところで、フェロニッケルを製造する際には、副産物としてフェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）が生成される。フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）は、年間約２５００千トン（１９９９年度）（２００２  日本鉱業協会データを参照。）も生成されている。
【０００８】
近年、フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）に関しては、コンクリート用細骨材としての用途の研究開発が活発に行われ、ＪＩＳ（ＪＩＳ  Ａ  ５０１１−２）に規定される程まで実用化に至っている。現状では、生成されるフェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）のうち、約５０％が路盤材用、約３０％が造滓材用の細骨材として用いられている。
【０００９】
しかるに、残りの約２０％のフェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）は、資源としての有効利用が十分にされておらず、そのほとんどが廃棄処分されていることから、フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）のさらなる用途が望まれ得る。
【００１０】
本発明は、上記問題点及び要望点に鑑み、資源の有効利用を図りつつ、重金属類含有水から重金属類を効率良く除去し得る水浄化材及び水浄化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らが鋭意研究したところ、フェロニッケルスラグ及びセメントが含有されてなる水浄化材に重金属類含有水を接触させることにより、該重金属類含有水から重金属類を効率良く除去し得ることを見出し、本発明の完成を想到するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、フェロニッケルスラグ及びセメントが含有されてなることを特徴とする水浄化材にある。
【００１３】
また、本発明は、フェロニッケルスラグ及びセメントが含有されてなる水浄化材に重金属類含有水を接触させることを特徴とする水浄化方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、資源の有効利用を図りつつ、重金属類含有水から重金属類を効率良く除去し得る。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１６】
先ず、本実施形態に係る水浄化材について説明する。
本実施形態に係る水浄化材は、フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）及びセメントを含有してなる。具体的には、本実施形態に係る水浄化材は、フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）及びセメントが混合されたものを含有してなる。
本実施形態に係る水浄化材が重金属類含有水から重金属類を除去するメカニズムは、フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）中のシリカ（ＳｉＯ2 ）やマグネシア等の成分が、セメントの何らかの刺激により重金属類を吸着する成分となり、重金属類含有水から重金属類を除去するものと考えられる。但し、斯かる刺激が、単にアルカリによる刺激であると考えると、消石灰、水ガラス等でも同様な結果が得られ得るが、そのような結果となっておらず、詳しいメカニズムは不明である。
【００１７】
該フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）は、シリカ（ＳｉＯ2 ）及びマグネシア（ＭｇＯ）を主成分として含有してなる。
また、該フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）は、砂状であり、一般的には粒径が５ｍｍ以下のものである。
【００１８】
該フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）の粉末度は、好ましくは６，０００〜１２，０００ｃｍ2 ／ｇ、より好ましくは、８，０００〜１０，０００ｃｍ2 ／ｇである。本実施形態に係る水浄化材は、該フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）の粉末度が６，０００ｃｍ2 ／ｇ以上であることにより、重金属類をより一層効率良く除去することができるという利点がある。
尚、粉末度は、「セメントの物理試験方法（ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１）」の粉末度試験（比表面積試験）に従って測定する。
【００１９】
前記フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）としては、フェロニッケルの製造工程で発生する溶融スラグが礫状となり破砕され篩分けられた徐冷スラグ（温度管理しながら時間をかけて冷却されたもの。結晶が成長することから結晶質・岩石状の形態をとる。）、溶融スラグが水を用いて冷却され破砕され篩分けられた水砕スラグ、溶融スラグが空気を用いて冷却され破砕され篩分けられた風砕スラグ（溶融した状態のスラグに強制的に風を当てて冷やしたもの。徐冷スラグよりも細かいものとなる。）が挙げられる。
該フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）は、好ましくは、水砕スラグ及び／又は風砕スラグである。水砕スラグや風砕スラグが徐冷スラグに比して粒径が小さいため、該フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）は、水砕スラグ及び／又は風砕スラグであることにより、重金属類をより一層効率良く除去することができるという利点がある。
【００２０】
前記セメントは、特に限定されるものではないが、該セメントとしては、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメントや、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメントを挙げることができる。
【００２１】
本実施形態に係る水浄化材は、前記セメント１００質量部に対して前記フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）を、好ましくは１５０〜１９００質量部、より好ましくは２３３〜９００質量部、更に好ましくは４００〜５６７質量部備えてなる。
本実施形態に係る水浄化材は、前記セメント１００質量部に対して前記フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）が１５０質量部以上であることにより、重金属類がより一層効率よく除去されるという利点がある。斯かるメカニズムは、斯かる構成により、セメントの何らかの刺激により重金属類を吸着する成分としてのシリカ（ＳｉＯ2 ）やマグネシア等の成分が多く含まれるからであると考えられる。また、本実施形態に係る水浄化材は、前記セメント１００質量部に対して前記フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）が１９００質量部以下であることにより、重金属類がより一層効率よく除去されるという利点がある。斯かるメカニズムは、斯かる構成により、重金属類を吸着する成分を刺激するセメントが多く含まれるからであると考えられる。
【００２２】
本実施形態の水浄化材は、上記の如く構成されてなるが、次ぎに、本実施形態の水浄化方法について説明する。
【００２３】
本実施形態に係る水浄化方法は、前記水浄化材に、重金属類（例えば、水質汚濁防止法、大気汚染防止法、及び土壌汚染対策法で規制対象となっている重金属類等）（より具体的には、ヒ素、鉛、六価クロム、カドミウム、水銀等）が含有される水（重金属類含有水）を接触させる。
【００２４】
また、前記重金属類含有水が土壌水である場合には、本実施形態に係る水浄化方法は、水浄化材を土壌に混合することにより、水浄化材に重金属類含有水を接触させる。あるいは、フェロニッケルスラグ、セメントを別々に土壌に加え、そしてこれらを混合することにより、結果として、水浄化材に重金属類含有水を接触させる。
【００２５】
具体的には、本実施形態に係る水浄化方法は、流動状の水浄化材に重金属類含有水を接触させる。流動状の水浄化材としては、粉末状のものやスラリー状のものが挙げられる。
【００２６】
尚、本実施形態の水浄化材及び水浄化方法は、上記構成により、上記利点を有するものであったが、本発明の水浄化材及び水浄化方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【実施例】
【００２７】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００２８】
（実施例１）
フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）（（株）日向精錬所社製、商品名：グリーンサンド）の粒径１．２ｍｍ以下のものを、遊星ミル（ＦＲＩＴＳＣＨ製、商品名：ｐｕｉｕｅｒｒｉｓｅｔｔｅ５５７４３）を使用して粉末度が８０００ｃｍ2 ／ｇとなるように粉砕した。
該フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）８０質量部と、セメントとしての普通ポルトランドセメント（ＮＣ：住友大阪セメント（株）社製）２０質量部とを混合し、実施例１の水浄化材を作製した。
【００２９】
（実施例２）
未粉砕のフェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）（（株）日向精錬所社製、商品名：グリーンサンド）の粒径１．２ｍｍ以下のものを用いたこと以外は、実施例１の水浄化材と同様にして、実施例２の水浄化材を作製した。
【００３０】
（比較例１）
セメントが含有されてないこと以外は、実施例１の水浄化材と同様にして、比較例１の水浄化材を作製した。
【００３１】
（比較例２）
フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）の代わりに、高炉スラグ（（株）住金和歌山社製）を用いたこと以外は、比較例１の水浄化材と同様にして、比較例２の水浄化材を作製した。
【００３２】
（比較例３）
フェロニッケルスラグ（ＦＮＳ）の代わりに、高炉スラグ（（株）住金和歌山社製）を用いたこと以外は、実施例２の水浄化材と同様にして、比較例３の水浄化材を作製した。
【００３３】
（比較例４）
セメントの代わりに、アルカリ刺激材としての水ガラス（珪酸ソーダ３号、東曹産業（株）社製）を用いたこと以外は、実施例１の水浄化材と同様にして、比較例４の水浄化材を作製した。
【００３４】
（比較例５）
セメントの代わりに、アルカリ刺激材としての消石灰（上田石灰工業社製）を用いたこと以外は、実施例１の水浄化材と同様にして、比較例５の水浄化材を作製した。
【００３５】
実施例１の水浄化材１ｇに対して、ヒ素５ｍｇ／Ｌ（初期濃度）の標準溶液１００ｍＬの割合で実施例１の水浄化材と該標準溶液とを容器に入れ４時間攪拌混合し、該混合溶液を濾紙（商品名：セルロースアセテートタイプ  メンブレンフィルター（０．４５ミクロン）、東洋濾紙（株）社製）で濾過して濾液を得、該濾液のヒ素濃度をＩＣＰ分析装置（商品名：ＶＡＲＩＡＮ  ＩＣＰ発光分光分析装置  ７３０−ＥＳ、バリアンテクノロジーズジャパンリミテッド社製）により測定した。そして、下記算出式により、ヒ素の吸着除去率を算出した。
吸着除去率（％）  ＝  （初期濃度（ｍｇ／Ｌ）  −  濾液中濃度（ｍｇ／Ｌ））  ÷  初期濃度（ｍｇ／Ｌ）  ×  １００
また、濾液のｐＨをｐＨメーター（堀場製作所社製）により測定した。
また、実施例２、比較例１〜５の水浄化材においても同様に試験を行った。
実施例１、２、比較例１〜５の水浄化材の使用材料及び配合量を表１に示す。また、結果を表２に示す。
【００３６】
【表１】
2011245436.tif 000002
【００３７】
【表２】
2011245436.tif 000003
【００３８】
表２に示すように、本発明の範囲内である実施例１、２の水洗浄材では、セメントが含有されていない比較例１、フェロニッケルスラグの代わりに高炉スラグが含有されてなる比較例２、３、セメントの代わりに水ガラスや消石灰が含有されてなる比較例４、５に比して、ヒ素の吸着除去率が高い値が示された。
また、フェロニッケルスラグの粉末度が８，０００ｃｍ2／ｇである実施例１の水洗浄材では、未粉砕のフェロニッケルスラグを含有する実施例２の水洗浄材に比して、ヒ素の吸着除去率が高い値が示された。