(57)【要約】  水溶性オキソアニオン除去用の修正基質で、天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物から基質を選択し、一つ以上のＩＩＩＢ属かＩＶＢ属元素の塩の高温で水に溶解してこの塩から基質修正剤を形成し、基質を基質修正剤と高剪断速度下で混合することにより形成する修正基質。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性オキソアニオン除去用の修正基質で、
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物から基質を選択し、
一つ以上のIIIＢ属又はIVＢ属元素の塩を高温で水に溶解することによりこの塩から基質修正物を形成し、且つ
基質を基質修正剤と高剪断速度下で混合することにより形成する修正基質。
【請求項２】
混合条件が範囲１５００乃至７０００ｒｐｍで操作可能な高剪断分散装置で混合することを含む請求項１による修正基質。
【請求項３】
オキソアニオン除去用の顆粒化修正基質で、この顆粒化修正基質が
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物から基質を選択し、
一つ以上のIIIＢ属又はIVＢ属元素の塩を高温で水に溶解することによりこの塩から基質修正剤を形成し、
基質をこの基質修正剤と高剪断速度下に混合して修正基質を形成し、且つ
水中に分散する顆粒を形成するように修正した修正基質を顆粒化することで形成する顆粒化修正基質。
【請求項４】
混合条件が範囲１５００乃至７０００ｒｐｍで操作可能な高剪断分散装置で混合することを含む請求項３による顆粒化修正基質。
【請求項５】
少なくともいくらかの水溶性オキソアニオンを水溶性オキソアニオン含有水から除去する方法で、その方法が
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物から選択した基質を提供し、
一つ以上のIIIＢ属かIVＢ属元素の塩を高温で水に溶解して基質修正剤を形成し、
基質を基質修正剤と高剪断速度下に混合して修正基質を形成し、且つ
少なくともいくらかのオキソアニオンと実質的に結合するに十分量の修正基質をオキソアニオン含有水に加えることからなる方法。
【請求項６】
オキソアニオン除去用基質の形成法で、その方法が
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物を温度４０℃乃至８０℃の範囲でスラリー形成に十分な時間高剪断速度下に一次混合タンクで水溶性希釈剤と混合し、
このスラリーを一次混合タンクからスラリーが供給中の変化に適応するのに少なくとも十分な容量を有する二次混合貯蔵タンクに送り、
二次混合タンクからスラリーを遠心分離にかけ上澄み液と濃縮スラリーにし、
上澄み液を濾材で濾過して濾液と濃縮物に分け、
濾液を希釈剤として一次タンクに戻し、
遠心分離機からの濃縮物を押し出し成型して押し出し、成型濃縮物と排出液とし、
排出液を濾材に通して一次タンクに戻し、
押し出し機から得られる濃縮物を顆粒化して顆粒化基質と放出液を形成し、
放出液を濾材に通して一次タンクに戻し、且つ
顆粒化基質を乾燥して最終製品を生成する
段階からなる方法。
【請求項７】
水溶性オキソアニオン除去用の修正基質を処方する装置で、
天然にある中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物を温度４０℃乃至８０℃の範囲でスラリー形成に十分な時間高剪断速度下で水溶性希釈剤と混合する一次混合タンクと、
このスラリーを一次混合タンクと流体連結により供給中の変化に少なくとも適応するのに十分な容量を有する二次混合貯蔵タンクと、
遠心分離機が遠心分離用スラリーを受け入れる二次混合貯蔵タンクと流体連結し、上澄み液と濃縮スラリーに遠心分離し、フィルターと流体連結した遠心分離機と、
濃縮スラリーを受け入れる遠心分離機と操作的に連結し、フィルターと流体連結する押し出し機と
押し出し成型濃縮物を受け入れる押し出し機と操作的に連結し、造粒機からの放出液が通るフィルターと流体連結する造粒機と
受け入れ顆粒化基質乾燥用の造粒機と操作的に連結した乾燥機と、濾液を希釈剤として再利用する一次タンクと操作的に連結したフィルターからなる装置。
【請求項８】
実施例２に関して、上記と実質的に同様な修正基質。
【請求項９】
実施例３に関して、上記と実質的に同様な顆粒化修正基質。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水溶性オキソアニオン除去用の改良修正された基質に関する。本発明は特に水及び／又は海底土又は潅水土壌からリン酸塩を除去するのに応用できるが、この用途に限定はされない。
【背景技術】
【０００２】
ドープ基質を用いたオキソアニオン及び／又はリンの除去についてはオーストラリア国立科学技術研究機構（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization）による国際特許出願PCT／AU97/00892に記載され、その明細書は文献としてここに取り入れている（“CSIRO技術”）。このCSIRO技術は土壌の改善材と改良プロセスに関する。
適切なパラメーター、構成成分及び／又は処方基準の選択により改善結果が得られることを見いだした。
本発明の目的は水溶性オキソアニオン除去に関して先行技術を越える改良能力を持つ基質を提供することである。本発明の他目的は水に迅速に分散する特性を有する固体基質材を提供することである。他目的は先行技術のスラリーに比し、より経済的に調整できる液体基質材を提供することである。本発明の他目的と利点は以下の記述から明白になる。
【発明の開示】
【０００３】
上述のことを考えると本発明は水溶性オキソアニオン除去用の修正基質に広く属し、
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物から基質を選び、
一つ以上のIIIＢ属かIVＢ属元素の塩を高温で水に溶解してこの塩から基質修正剤を形成し、且つ
基質をこの基質修正剤と高剪断速度下に混合することにより形成する。
本発明で修正基質という文脈を用いた場合に修正という用語は、ドーピング、カチオン交換、錯体形成元素の吸着やこれらの組み合わせのような機構及び／又はプロセスを含むが、限定はされない。除去オキソアニオンは主としてリン酸塩であるが、特にヒ酸塩、バナジン酸塩、クロム酸塩、セレン酸塩、タングステン酸塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩及びテルル酸塩や過硫酸塩や類似物のようなペルオキシアニオンがある。
他様態では本発明は広く水溶性オキソアニオン除去用の顆粒化修正基質に属し、この顆粒化修正基質を
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物から基質を選び、
一つ以上のIIIＢ属かIVＢ属元素の塩を高温で水に溶解してこの塩から基質修正剤を形成し、
基質をこの基質修正剤と高剪断速度下に混合して修正基質を形成し、且つ
水中に分散する顆粒を形成するように修正した修正基質を顆粒化することにより形成する。
【０００４】
この基質の顆粒化は既知の顆粒化技術に従い、好ましくは湿潤剤及び／又は分散剤と一緒に乾燥する顆粒化プロセスにより実施しても良い。更にこの乾燥としては比較的容易に除去できる水や希釈剤を除去するプロセスや単位操作を含む。顆粒化の好ましい一方法としては、例えば上澄み液下に修正基質スラッジを形成する沈降、このスラッジの押し出し成型、顆粒形成のための押し出し成型スラッジの顆粒化及び顆粒の乾燥がある。その中でのこの基質混合の水温は、４０°乃至８０℃の範囲であることが好ましい。又混合条件としては１５００乃至７０００ｒｐｍ範囲で操作できる高剪断分散装置で混合することが好ましい。
【０００５】
脱水スラリーは以下のように処方することが好ましい。
（a）モーウェット（Morwett）D425は３％乃至７％の範囲で、
（ｂ）いずれかの形状の沈降シリカかヒュームドシリカ、例えばヒシル（Hisil）２５７を３％乃至７％の範囲で選択し、
（ｃ）湿気が３％乃至５％で、
（ｄ）フォスロック（Phoslock）が８１％乃至９１％である。
ここに記載のフォスロックは、ＣＳＩＲＯ技術に従い形成され記載された材料に関連することが分かる。
【０００６】
他様態では本発明は少なくともいくらかの水溶性オキソアニオンを水溶性オキソアニオン含有水から除去する方法に広く属し、その方法が
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物から選択した基質を提供し、
一つ以上のIIIＢ属かIVＢ属元素の塩を高温で水に溶解して基質修正剤を形成し、
基質をこの基質修正剤と高剪断速度下に混合して修正基質を形成し、且つ
少なくともいくらかのオキソアニオンと実質的に結合するに十分な量の修正基質をオキソアニオン含有水に加えることを含む。
オキソアニオンを結合することにより沈降、金属イオン封鎖や類似の化学工程により基質に加わった水を利用できないようにする。修正基質を湖のような静穏水域に添加した場合、この修正基質はオキソアニオンと沈降物と結合し、この水域の底に沈降しその場の泥や土壌と混合及び／又は相互作用しても良い。この修正基質を一つ以上のオキソアニオン含有の水溶性プロセスの流れに添加しても良く、次いで沈降か凝集した材料が水から分離する。
【０００７】
IIIＢ属及びIVＢ属元素は国際純正応用化学連合（International Union of Pure and Applied Chemistry）（IUPAC）で定義した元素周期律表に示されたものと考える。
【０００８】
他様態では本発明以下の段階を含むオキソアニオン除去用基質の形成法に広く属し、
天然での乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物を温度４０℃乃至８０℃の範囲でスラリー形成に十分な時間、高剪断速度下で一次混合タンク中において水溶性希釈剤と混合し、
このスラリーを一次混合タンクからスラリーが供給中の変化に適応するのに少なくとも十分な容量を有する二次混合貯蔵タンクに送り、
二次混合タンクのスラリーを遠心分離にかけ上澄み液と濃縮スラリーにし、
上澄み液を濾材で濾過して濾液と濃縮物に分け、
濾液を希釈剤として一次タンクに戻し、
遠心分離機からの濃縮物を押し出し成型して押し出し、成型濃縮物と排出液とし、
排出液を濾材に通して一次タンクに戻し、
押し出し機から得られた濃縮物を顆粒化して顆粒化基質と放出液を形成し、
放出液を濾材に通して一次タンクに戻し、且つ
顆粒化基質を乾燥して最終製品を生成する。
【０００９】
最終製品はエンドユーザーの必要に応じてばら荷包装か小売り型包装に包装しても良い。
本発明による最終製品は先行技術に比し、より便利にオキソアニオン除去に影響するような水添加を可能とする優れた分散性を有すると考えられる。本発明による最終製品は例えばＣＳＩＲＯ技術に記載の土壌改良に使用しても良い。
【００１０】
他様態では水溶性オキソアニオン除去用の修正基質を処方する装置に広く属し、その装置が
天然の中乃至高カチオン交換容量を有する鉱物か鉱物相当物を温度４０℃乃至８０℃の範囲でスラリー形成に十分な時間、高剪断速度下で水溶性希釈剤と混合する一次混合タンクと、
このスラリーを一次混合タンクと流体連結してスラリーの供給中の変化に適応するのに少なくとも十分な容量を有する二次混合貯蔵タンクと、
上澄み液と濃縮スラリーに分ける遠心分離用スラリーを受け入れる二次混合貯蔵タンクと流体連結した遠心分離機で、フィルターと流体連結した遠心分離機と、
濃縮スラリーを受け入れる遠心分離機と作動的に連結し、フィルターと流体連結した押し出し機と、
押し出し成型濃縮物を受け入れる押し出し機と作動的に連結し、造粒機からの放出液を通過するフィルターと流体連結した造粒機と
受け入れる顆粒化基質乾燥用の造粒機と操作的に連結した乾燥機と、濾液を希釈剤として再利用する一次タンクと操作的に連結したフィルターからなる装置。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明をより容易に理解し実用的効果をもたらすために、本発明の好ましい実施形態を示す付随図面を以下に記載する。
【図１】本発明による好ましいプロセスを記載するプロセスフローチャート。
【図面の詳細な説明】
【００１２】
図示のプロセス１０としては一次スラリーライン２１を通して一次タンク１１を二次混合貯蔵タンク１２と流体連結する。
二次混合貯蔵タンクは二次スラリーライン２２を通して遠心分離機１３と流体連結する。
遠心分離機は濃縮スラリーライン２４を通して押し出し機１４と操作的に連結し、上澄み液ライン２３を通して再利用フィルター１７と操作的に連結する。押し出し機は又排出液ライン２５を通して再利用フィルターと流体連結し、更には押し出し濃縮物ライン２６を通して造粒機１５と操作的に連結する。
造粒機は放出液ライン２７を通して再利用フィルターと液体連結し、且つ顆粒供給ライン２８を通して乾燥機１６と操作的に連結する。乾燥機は第一乾燥製品ライン３５を通して小売り包装プロセス又は代替え乾燥製品ライン３６を通してばら荷包装プロセス３２のいずれか又は両者と操作的に連結する。
【００１３】
本発明をより容易に理解し実用的効果をもたらすために、先行技術と本発明による改良修正基質を示す以下の実施例を記載する。
【実施例１】
【００１４】
先行技術による基質を提供するため適切量のランタン塩を適切量の水に添加し、ミキサーを約１０００乃至１４００ｒｐｍで操作混合して３３．７５ｇ／ｌの塩化ランタン溶液を用意した。一旦塩化ランタン塩の全てが溶解すると、次いで必要量のベントナイト（２５０ｇ／ｌ）を塩化ランタン溶液に加えた。次いで混合物を更に４乃至６時間混和した。
生成スラリーにより少なくとも一部のオキソアニオンを除去することで河口系や淡水系を改善できた。
【実施例２】
【００１５】
実施例１の方法で調整した混合物でスラリー生成に加熱水を用いる（且つ混合工程中適温を維持する）ように修正した。塩化ランタンがより短時間に溶解するだけでなく、スラリー製造時間も非常に短縮した。修正法では混合は水を５０℃乃至７０℃に加熱し、実施例１に記載のように必要量の塩化ランタンを添加して実施した。塩化ランタンが溶解すると記載のようにベントナイトを添加し、高剪断速度で混合した。
高剪断ミキサーを用いることでスラリー中の粒子サイズが前もって決まるように思われる。従ってスラリー製造工程において顆粒化用スラリーを最適化するように操作できる。
高剪断混合によりスラリーはより良く混合されると考えられる。
【実施例３】
【００１６】
実施例２で形成したスラリーを脱水し、二つの添加物と混合してスラリーを顆粒にした。第一添加物は界面活性剤で第二は沈降シリカである。これらの添加物により添加後水中を下降するにつれ顆粒が最初の大きさに分散するのを助けると考えられる。
本発明の基質をより経済的に製造するプロセスに加えて、活性成分単位重量当たりのオキソアニオン除去容量をより大きくできると考えられる。
本発明を一つ以上の特定実施例に関して説明したが、ここに示した本発明の広範囲領域内に含まれる他の形を本発明で具体化できることは技術の熟知者には分かる。
【図１】
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【国際調査報告】
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