(57)【要約】      （修正有）【課題】除去効率がより高い重金属処理剤を提供する。【解決手段】ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類から成る群から選択されるヘテロ原子を有する有機溶剤が担持された活性炭を有して成り、液相用の処理剤となっている重金属処理剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属処理剤であって、
有機溶剤が担持された活性炭を有して成り、液相用である、重金属処理剤。
【請求項２】
前記活性炭の細孔に有機溶剤が少なくとも存在する、請求項１に記載の重金属処理剤。
【請求項３】
前記有機溶剤が、ヘテロ原子を有するものである請求項１または２に記載の重金属処理剤。
【請求項４】
前記ヘテロ原子を有する有機溶剤が、ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類から成る群から選択される１種である、請求項３に記載の重金属処理剤。
【請求項５】
前記重金属が、第一遷移金属である請求項１〜４のいずれかに記載の重金属処理剤。
【請求項６】
重金属処理剤を製造する方法であって、
有機溶剤と活性炭とを互いに接触させる工程を含んで成る、重金属処理剤の製造方法。
【請求項７】
前記有機溶剤が、ヘテロ原子を有するものである請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記ヘテロ原子を有する有機溶剤が、ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類から成る群から選択される有機溶剤である、請求項７に記載の重金属処理剤の製造方法。
【請求項９】
前記接触工程の後にて前記活性炭を乾燥処理に付す、請求項６〜８の何れかに記載の重金属処理剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属処理剤に関すると共に、重金属処理剤の製造方法にも関する。より詳細には、本発明は、液相中の重金属を除去するための重金属処理剤に関すると共に、かかる重金属処理剤を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
重要な資源として水は欠かすことができないものであり、生活用水及び工業用水のみならず、農業用水及び雑用水等として広く利用されている。特に循環資源でもある水は、その利用の結果として生じる排水等が環境に戻される。
【０００３】
水利用に際し、水質汚濁・汚染等は特に問題とされ、所望の水を得るべく必要な処理が行われる。水中に含まれる重金属は、その種類及び濃度によって所望の水用途に適さず、また、そもそも人体等に有害性を示すものが多く、水中から重金属を除去又は低減することが求められる。例えば、工場排水に含まれる重金属は毒性が強いものが多く体内に蓄積されると中毒症状等がもたらされる虞がある。よって、環境基本法等では排水基準が定められている。生活用水については、飲用を前提とした水道水等があり、特に厳しい水質基準が定められている。このため、重金属を除去・低減するための浄水処理等各種処理が行われる。
【０００４】
あくまでも一つの例示にすぎないが、銅や鉄等の重金属を含む排水の処理剤が幾つか開発されている（特許文献１）が、より簡便に処理剤を得ることができ、さらに除去効率に優れる重金属処理剤の開発が求められている。また、活性炭を用いた銅等の重金属を含む重金属除去に関する研究がなされている（非特許文献１）が、活性炭自体の重金属除去能力は乏しく、高価なキレート剤を添加し、重金属除去を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５‐１８１９９３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本化学会誌、１９８３、（７）、ｐ１０８６〜１０９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明者は、従前の重金属処理では克服すべき課題が依然あることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者は見出した。
【０００８】
重金属の一般的な処理として、水中に溶解している重金属を沈殿法、共沈法、硫化物法等で処理する方法の他には、処理剤との接触作用等で重金属を除去する方法がある。特に後者の接触を通じて重金属を除去する処理法では、処理剤と水中の重金属との互いの接触が重要であるところ、処理剤が必ずしも十分な除去性能を呈するといえないことを本願発明者は見出した。
【０００９】
具体的には、処理剤との接触を通じて重金属の除去を行ったとしても、除去効率、特に処理剤の単位重量当たりの除去効率が好適であるといえない場合があることを見出した。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、除去効率（特に処理剤の単位重量当たりの除去効率）がより好適な重金属処理剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された重金属処理剤及びその製造方法の発明に至った。
【００１２】
本発明では、有機溶剤が担持された活性炭を有して成り、液相用の処理剤である重金属処理剤が提供される。
【００１３】
また、本発明では、重金属処理剤の製造方法も提供される。かかる本発明の製造方法は、有機溶剤と活性炭とを互いに接触させる工程を含んで成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の重金属処理剤は、液相中の重金属に対する除去効率、特に処理剤の単位重量当りの除去効率がより好適となっている。また、本発明の重金属処理剤では、有機溶剤が強固に活性炭に担持されているので、繰り返しの使用により適している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】活性炭の細孔を模式的に示した断面図
【図２】本発明の製造方法の技術思想を表した模式図
【図３】本発明の１つの例示として、活性炭に担持された有機溶剤の重金属除去機構を模式的に示した図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る重金属処理剤及びその製造方法を詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比等は実物と異なり得る。
【００１７】
（本発明の重金属処理剤）
本発明の重金属処理剤は、有機溶剤が担持された活性炭から構成されている。本発明に係る重金属処理剤は、液相系に使用することできる。
【００１８】
本明細書で説明される「重金属処理剤」とは、広義には、重金属の除去又は低減が求められる対象物と共に使用され、かかる対象物中に含まれる重金属をその対象物から除去処理又は低減処理するための処理剤のことを指している。狭義には、「重金属処理剤」は、重金属の除去又は低減が求められる水等の液体と接触させることで、その液体中に含まれる重金属を当該液体から除去又は低減できる固形状処理剤を意味している。
【００１９】
また、本明細書でいう「重金属処理剤」における“重金属”とは、広義には、除去又は低減が求められる処理対象物中に含まれる金属成分を指している。狭義には、「重金属」は、除去又は低減が求められる水等の液体中に含まれている金属成分であって、好ましくは比重（水の密度を１とした場合の比重）が４以上となる金属成分のことを指している。したがって、あくまでも例示にすぎないが、本発明の重金属処理剤で除去対象となる重金属としては、特に制限されないが、第一遷移金属等が好ましく、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、Ｃｒ（クロム）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及び亜鉛（Ｚｎ）から成る群から選択される少なくとも１種の金属等を挙げることができる。中でも、本発明の重金属処理剤は、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及び亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属を高効率で除去できる点で優れている。
【００２０】
本発明の重金属処理剤は、活性炭に担持された有機溶剤を有する。換言すれば、本発明の重金属処理剤は、ベース材となる活性炭に対して「有機溶剤」が吸着されている。ここでいう「吸着」とは、活性炭と「有機溶剤」との間の相互の親和性等に好ましくは起因して「有機溶剤」が活性炭に存在していると考えられ得る態様を実質的に意味している。よって、本明細書でいう「担持」及び「吸着」といった用語は、活性炭の外表面及び／又は細孔の近傍に有機溶剤が存在している態様を少なくとも包含しており、「有機溶剤」が活性炭の外表面及び／又は細孔に直接吸着している態様のみを必ずしも意味するものではない。また、本発明における「担持」及び「吸着」は、活性炭の表面及び／又は細孔の少なくとも一部に有機溶剤が存在していればよく、「有機溶剤」が表面及び細孔の全体にわたって必ずしも存在していなくてもよい。但し、好ましい態様では、活性炭の外表面及び細孔内の全体に及んで「有機溶剤」が存在し、活性炭に特に偏在なく担持されている。
【００２１】
本発明の重金属処理剤につき、そのベース材となる活性炭を定性分析すれば、有機溶剤の存在を確認できる。あくまでも例示であるが、本発明の重金属処理剤をＴＧ−ＤＴＡ（重量示差熱分析装置；Thermogravimeter-Differential Thermal Analyzer）の分析に付すと、活性炭上に存在（担持されている）する有機溶剤を確認できる。また、活性炭に担持された有機溶剤は、例えば活性炭をＮ,Ｎ-ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の溶媒で洗浄した後、溶媒をＧＣ分析に付することで、活性炭上に存在する有機溶媒の存在を確認することが可能である。即ち、活性炭上の有機溶媒の存在は、当業者にとって常套的な分析化学手法を用いて把握することができる。
【００２２】
本発明の重金属処理剤では、被担持材として活性炭が用いられている。つまり、本発明の重金属処理剤は、処理剤の大部分（処理剤の見掛け体積の大部分）を成すベース材として有機炭素材を含んで成る。
【００２３】
活性炭は、細孔（特に微細孔）を有する有機多孔質体である。それゆえ、本発明では好ましくは「有機溶剤」と「有機多孔質体」とから組み合わされたハイブリッド型の重金属処理剤（特に水等の液相で使用される重金属処理剤）が供されている。
【００２４】
本発明に係る重金属処理剤の活性炭は、細孔を備えており、かかる細孔が、いわゆるミクロ孔（又はマイクロ孔）、メソ孔及びマクロ孔の少なくとも１つの範疇に入るものであってよい。あくまでも例示にすぎないが、本発明において活性炭の多孔質体を構成する孔の直径は、０．０１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲あるいは０．１ｎｍ〜２５０ｎｍもしくは０．１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲であってよい。
【００２５】
本発明において活性炭の形態は、種々の形態であってよく、例えば粉末状、粒状、繊維状及び／又は柱形状（例えば円柱状）等であってよい。活性炭は、重金属処理剤のベース材に相当するので、処理剤の全体形態を形造っている。よって、本発明の重金属処理剤もまた、好ましくは粉末状、粒状、繊維状、柱形状（例えば円柱状）等の形態を有する。
【００２６】
本発明に係る重金属処理剤の活性炭の種類は、上述の細孔が供されるものであれば特に限定されるものでなく、例えばいわゆる薬品賦活又はガス賦活の活性炭であってよい。活性炭自体の原料も、最終的に活性炭として上述の細孔が供されるものであれば特に限定されるものでなく、木炭、ヤシ殻炭、石炭（例えば亜炭、褐炭、瀝青炭及び／又は無煙炭等）、オガ屑、木材チップ、草炭（例えばビート）、石炭ピッチならびに石油ピッチから成る群から選択される原料であってよい（なお、繊維状活性炭については、レーヨン、アクリロニトリル及び／又はフェノールが原料となっていてもよい）
【００２７】
ある好適な態様の重金属処理剤では、「有機溶剤」が活性炭の細孔に少なくとも存在している。つまり、好ましくは活性炭自体の表面積増大に寄与する細孔内に「有機溶剤」が少なくとも存在している。“少なくとも”ゆえ、細孔内のみならず、その外側となる活性炭の外表面に対して「有機溶剤」が存在していてよい。
【００２８】
好ましくは、本発明の重金属処理剤では、活性炭１０のミクロ孔１２、メソ孔１４及びマクロ孔１６の少なくとも１つに「有機溶剤」が存在して
いる（図１参照）。より好ましくは、活性炭１０の少なくともミクロ孔１２及びメソ孔１４の双方、少なくともメソ孔１４及びマクロ孔１６の双方、又は、少なくともミクロ孔１２及びマクロ孔１６の双方に「有機溶剤」が存在している。更に好ましくは、活性炭１０のミクロ孔１２、メソ孔１４及びマクロ孔１６の全てに「有機溶剤」が存在している。本明細書において「ミクロ孔」、「メソ孔」及び「マクロ孔」といった用語は、国際純正応用化学連合:ＩＵＰＡＣ(International Union of Pure and Applied Chemistry)の分類に従ったものを意味している。より具体的には、本発明において「ミクロ孔」は細孔サイズが２ｎｍ以下の細孔を意味し、「メソ孔」は細孔サイズが２ｎｍ（２ｎｍ含まず）〜５０ｎｍ（５０ｎｍ含まず）の細孔を意味し、また、「マクロ孔」は細孔サイズが５０ｎｍ以上の細孔を意味している。なお、かかる細孔サイズは、ガス吸着法又は水銀圧入法で測定されるサイズを指しており、特にマクロ孔については水銀圧入法で測定される細孔サイズを意味し、メソ孔及びミクロ孔はガス吸着法で測定される細孔サイズを意味している。
【００２９】
特に活性炭の細孔の内部（すなわち、ミクロ孔、メソ孔及びマクロ孔の少なくとも１つ）にまで至るように「有機溶剤」が存在することによって、より多くの「有機溶剤」が担持された活性炭がもたらされ得る。これは、単位重量当りでより多くの「有機溶剤」が含まれた重金属処理剤となることを意味している。後述するように、活性炭に担持された有機溶剤自体は、水等の液体中の重金属に対して親和性が高く、重金属を処理剤に結合又は引き寄せる等の作用で液体中から重金属を除去又は減少させるのに資する。よって、単位重量当りでより多くの「有機溶剤」を含んだ重金属処理剤となっていることは、処理剤の単位重量でより多くの重金属を除去又は低減できることを意味している。したがって、本発明の重金属処理剤は、より向上した除去効率（処理剤の単位重量当りで捉えた場合の除去効率）を有し得る。
【００３０】
本発明の重金属処理剤では、“有機溶剤”が活性炭ベース材に担持されている。“有機溶剤”を備えた重金属処理剤の場合、除去又は低減が求められる水等の液体中の金属成分がより除去・低減されやすくなる。特に、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、Ｃｒ（クロム）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及び亜鉛（Ｚｎ）から成る群から選択される少なくとも１種の重金属を含む水等の液体中からより効率的に除去又は低減され易くなる。特定の理論に拘束されるわけではないが、これは、活性炭に担持した官能基（例えば、ケトン基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、スルフィド基等）が、水等の液体中の重金属に対して活性基として好適に働き、かかる官能基又はその近傍に重金属が結合する又は引き寄せられる作用がもたらされ得るからと考えられる。
【００３１】
本発明に係る重金属処理剤は、特に液相用の処理剤である。つまり、本発明の重金属処理剤は、液相中で用いる重金属処理剤であって、その液相に含まれる重金属を除去又は低減するために用いる重金属処理剤である。換言すれば、本発明に従った好適な重金属処理剤は、排ガス処理剤等の気相系で用いる処理剤ではない。あくまでも“液相用”ゆえ、本発明の重金属処理剤は、好ましくは土壌や固形廃棄物等の固形物に対して直接的に用いる処理剤でもないといえる。かかる説明から分かるように、本発明でいう「液相用」といった用語は、重金属が除去又は低減される処理対象が水等の液体であって、それに対して直接的又は間接的に供される処理剤であることを意味している。よって、本発明の重金属処理剤は、“液体使用処理剤”と称すこともできる。
【００３２】
本発明における液体使用処理剤は水処理剤である。つまり、本発明の重金属処理剤は、水中で用いる重金属処理剤であって、その水中に含まれる重金属を除去又は低減するために用いる重金属処理剤である。例えば、水の浄化処理剤として本発明の重金属処理剤が用いられ得る。好ましくは、水に含まれる第一遷移金属を除去又は低減する水用第一遷移金属除去剤として本発明の重金属処理剤を用いてよい（あくまでも例示にすぎないが、水中の鉄又は銅を除去又は低減する水中鉄除去剤又は水中銅除去剤として用いてよい）。
【００３３】
（本発明の重金属処理剤の製造方法）
本発明の製造方法は、上述の重金属処理剤を得るための方法である。かかる製造方法は、複数の原料を好適に組み合わせて用いることを特徴とする。より具体的には、本発明の製造方法は、有機溶剤、及び活性炭から少なくとも構成される原料の組合せを含んでいる。
【００３４】
具体的には、本発明の製造方法は、有機溶剤と活性炭とを互いに接触させる工程を含んで成る
【００３５】
かかる製造方法では、有機溶剤と活性炭とを互いに接触させることを通じて、有機溶剤を活性炭に担持させるといった特徴を有する（図２参照）。
【００３６】
本発明で用いられる有機溶媒としては、特に制限なく用いることができるが、ヘテロ原子を有する有機溶媒が好ましく、例えば、アルコール類、ポリオール類、ケトン類、ニトリル類、アルデヒド類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類、エーテル類、アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、環状エーテル類、フッ素アルコール類、エステル類、モノカルボン酸等からを例示することができる。
【００３７】
アルコール類としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、１−ノニルアルコール、１−デカノール、１−ドデカノール、ベンジルアルコール等の１級アルコール、イソプロピルアルコール、イソブタノール等の２級アルコール、ターシャリーブチルアルコール等の３級アルコール、４ −ヘプタノール、２−メチル−１−プロパノール等を例示することができる。
【００３８】
ポリオール類としては、エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、プロピレングリコール、２，３−ブタンジオール、グリセリン等を例示することができる。
【００３９】
ケトン類としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ジイソプロピルケトン、１，３−ジヒドロキシアセトン等を例示することができる。
【００４０】
ニトリル類としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、３−ブテンニトリル、２−ペンテンニトリル、３−ペンテンニトリル、４−ペンテンニトリル、ベンゾニトリル、マロノニトリル、アジポニトリル、ノナンジニトリル、４，４’−ジベンゾニトリル等を例示することができる。
【００４１】
アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、ｎ−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等を例示することができる。
【００４２】
アミン類としては、トリエチルアミン、ベンジルアミン、Ｎ，Ｎ-ジメチルベンジルアミン、レリジン、ピリジン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等を例示することができる。
【００４３】
アミド類としては、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等を例示することができる。
【００４４】
チオール類としては、１-プロパンチオール、２-プロパンチオール、ベンジルチオール
、フェニルチオール、ラウリルチオール、メタンチオール、エタンチオール、チオ尿素等を例示することができる。
【００４５】
スルフィド類としては、メチルスルフィド、エチルスルフィド、ジエチルスルフィド、ジブチルスルフィド等を例示することができる。
【００４６】
エーテル類としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，４−ジオキサン等を例示することができる。
【００４７】
アルキレングリコールモノアルキルエーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等を例示することができる。
【００４８】
環状エーテル類としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン等を例示することができる。
フッ素アルコール類としては、リフルオロエタノール、ペンタフルオロプロパノール、２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等を例示することができる。
エステル類としては、酢酸エチル、酢酸イソブチル、乳酸エチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等を例示することができる。
【００４９】
モノカルボン酸類としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、α−クロロ酪酸、δ−クロロ酪酸、γ−クロロ酪酸、乳酸、グリコール酸、ピルビン酸、グリオキサル酸、アクリル酸等を例示することができる。
【００５０】
上述したもの以外の有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、スルホラン及びニトロメタン等を例示することができる。
中でも、ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類が好ましく、ニトリル類、ケトン類、アルコール類がより好ましく、アセトニリル、アセトン、メタノール、メタノール、イソプロパノールがさらに好ましい。
【００５１】
あくまでも例示にすぎないが、本発明で用いる「有機溶媒」は、接触工程に供する活性炭の細孔表面を全て満たすことができる量又はそれよりも多い量用いることが好ましい。つまり、接触工程に用いられる活性炭の全細孔容積以上の量に相当する極性溶媒を用いて接触工程を実施することが好ましい。
【００５２】
上述した有機溶媒を用いることにより、活性炭の細孔内に「有機溶媒」をより効率的及び活性炭により強固に担持させることができる。
【００５３】
本発明の製造方法で用いる活性炭は、例えば粉末状、粒状、繊維状及び／又は柱形状（例えば円柱状）等であってよい。活性炭の種類は、細孔を備えるものであれば特に限定されるものでなく、例えばいわゆる薬品賦活又はガス賦活の活性炭であってよい。活性炭の由来となる原料も、特に限定されるものでなく、木炭、ヤシ殻炭、石炭（例えば亜炭、褐炭、瀝青炭及び／又は無煙炭等）、オガ屑、木材チップ、草炭（例えばビート）、石炭ピッチならびに石油ピッチから成る群から選択される原料であってよい（なお、繊維状の活性炭については、レーヨン、アクリロニトリル及び／又はフェノールが原料となっていてもよい）。
【００５４】
好ましくは、本発明の製造方法で用いる活性炭１０は、ミクロ孔１２、メソ孔１４及びマクロ孔１６の少なくとも１つの細孔を含んでいる（図１参照）。このような活性炭を「有機溶媒」と共に用いると、最終的には活性炭表面への担持化に加えて又はそれに代えて、活性炭の少なくともミクロ孔１２及びメソ孔１４の双方、少なくともメソ孔１４及びマクロ孔１６の双方、又は、少なくともミクロ孔１２及びマクロ孔１６の双方に有機溶媒を担持化させることができる。より好ましくは、活性炭１０のミクロ孔１２、メソ孔１４及びマクロ孔１６の全てに有機溶媒を担持化できる。ここでいう「ミクロ孔」、「メソ孔」及び「マクロ孔」といった用語は、上述したように国際純正応用化学連合（ＩＵＰＡＣ）の分類に従ったものである。より具体的には、本発明の製造方法で用いる活性炭における「ミクロ孔」は細孔サイズ（特にガス吸着法で測定されるサイズ）が２ｎｍ以下の細孔を意味し、「メソ孔」は細孔サイズ（特にガス吸着法で測定されるサイズ）が２ｎｍ（２ｎｍ含まず）〜５０ｎｍ（５０ｎｍ含まず）の細孔を意味し、また、「マクロ孔」は細孔サイズ（特に水銀圧入法で測定されるサイズ）が５０ｎｍ以上の細孔を意味している。
【００５５】
活性炭と有機溶媒との接触工程において有機溶媒が水成分を含んでいてよい。かかる場合であっても、有機溶媒が担持された活性炭から成る重金属処理剤が得られる。水成分を含んでなる有機溶媒は、積極的に水を有機溶媒に加えることによって形成してよく、あるいは、有機溶媒が空気環境下に置かれる等に起因して溶媒が空気中の水分を自然吸収して得られるものを用いてもよい。
【００５６】
本発明の製造方法は、種々の態様で具現化することができる。例えば、接触工程の後に得られる活性炭を乾燥処理に付してよい。つまり、有機溶媒に対する接触処理後に得られる活性炭を乾燥に付してよい。これにより、活性炭に付着した余分な有機溶媒を気化除去させることができる。例えば、接触工程の後の活性炭を大気圧下で５０〜２００℃程度の乾燥温度の熱処理条件下に付してよい。あるいは、接触工程の後に得られる活性炭を減圧下又は真空下に置いてもよい。減圧下又は真空下に置く場合では、減圧度又は真空度を有機溶媒の飽和蒸気圧以下に維持することによって有機溶媒を蒸発させる。必要に応じて「熱処理」と「減圧下又は真空下」とを組み合わせてもよい。
【００５７】
本発明の製造方法における接触工程では、例えば、活性炭を容器に充填し、かかる活性炭充填容器に対して有機溶媒を供すことで、本発明の製造方法の接触工程を実施してよい。
【００５８】
（より具体的な製法の例示）
有機溶媒が、例えば、ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類から成る群から選択される１種ものである場合を例として、本発明の製造方法をより具体的に例示しておく。
【００５９】
まず、粒状の活性炭を充填した容器に対して、ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類等の有機溶剤を供すことで接触処理を行ってよい。接触処理後の活性炭は乾燥処理に付してよく、例えば真空乾燥に付してよい。以上の工程を経ることによって、ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類等の有機溶剤が担持された活性炭とから構成される重金属処理剤を得ることができる。
【００６０】
このようにして得られた重金属処理剤では、水中の重金属（特に、鉄又は銅を特に効果的に除去できる。あくまでも例示にすぎないが、例えば活性炭に有機溶媒が担持された重金属処理剤を水処理に用いると、図３に示すような機構で水中の重金属（例えば、鉄又は銅等）を吸着除去することができる。
【００６１】
以上、本発明の各種態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく、特許請求の範囲に規定される範囲から逸脱することなく種々の変更が当業者によって為され得ることを理解されよう。
【００６２】
例えば、本発明では、その構成要素として活性炭が用いられているが、同様の有機系多孔質材と捉えることができる材料があれば、それを重金属処理剤のベース材として用いることができる。
【００６３】
尚、上述のような本発明は、次の好適を包含し得る。
・第１態様：有機溶媒と、活性炭とを互いに接触させることによって得られる重金属処理剤。
・第２態様：前記第１態様において、前記有機溶剤がヘテロ原子を有するものである重金属処理剤
・第３態様：ヘテロ原子を有する有機溶剤が、ニトリル類、ケトン類、アルコール類、アミン類、アミド類、チオール類、スルフィド類から成る群から選択される１種の有機溶剤であることを特徴とする重金属処理剤。
・第４態様：重金属が第一遷移金属であることを特徴とする重金属処理剤。
・第５態様：前記第１態様〜第４態様のいずれかにおいて、前記接触の後で得られる前記活性炭を乾燥処理に付すことを特徴とする重金属処理剤。
・第６態様：重金属処理剤であって、有機溶媒が担持された活性炭を有して成り、液相用である重金属処理剤。
【実施例】
【００６４】
本発明に関連して各種試験を実施した。
【００６５】
《活性炭に対する有機溶媒の担持性確認試験》
活性炭に対する「有機溶媒」の担持特性に関して、以下の『活性炭への担持化試験』を実施した。
【００６６】
『活性炭への担持性確認試験』
「有機溶媒」の活性炭への担持を確認する試験を行った。
【００６７】
実施例で後述する方法で得られた重金属処理剤を以下の方法で担持化を確認した。
【００６８】
「本発明の重金属処理剤」は、少なくとも有機溶剤が担持されていると考えられるところ、その担持化の有無を調べる試験を行った。具体的には、「本発明の重金属処理剤」をＴＧ−ＤＴＡで分析を行った。よって、「本発明の重金属処理剤」に少なくとも有機溶剤が担持されていれば、（担持させている有機溶媒の沸点より高い温度にピークが確認される）一方、「本発明の重金属処理剤」に有機溶剤がそもそも担持されていなければ、（担持しようとしている有機溶剤の沸点より高い温度のピークは確認できず、活性炭に有機溶剤の成分が存在しないことになる。実際に得られたＴＧ−ＤＴＡを分析すると、「本発明の重金属処理剤」には少なくとも有機溶剤が担持されていることが分かった。
【００６９】
より具体的には、各「重金属処理剤」を１０ｍｇ定量し、温度条件を３０℃から５００℃まで１０℃/ｍｉｎの割合で昇温し、測定雰囲気を流量ｍＬ/ｍｉｎのＮ２流でＴＧ−ＤＴＡ測定装置（セイコーインスツルメンツ社製ＴＧ−ＤＴＡ６３００）を用いて、測定を行い有機溶剤の担持を確認した。よって、上記の試験からは、有機溶剤の活性炭への担持化を確認できた。
【００７０】
《液相中重金属に対する除去効果の確認試験》
「有機溶剤」が担持された活性炭を重金属処理剤として液相用途に用いた場合の効果を確認した。具体的には、以下の試験を実施して液相中の重金属に対する除去効果を確認する試験を行った。
【００７１】
実施例として用いた重金属処理剤Ａ〜Ｃは、以下のように調製した。
【００７２】
（重金属処理剤Ａ）
活性炭５．０ｇ（クラレケミカル製、品番：クラレコールＧＷ４０/２０）をカラム材質ポリプロピレン（ＰＰ）から成る円筒形カラム、カラム内径２０ｍｍ、カラム高さ６０ｍｍ）に詰め、アセトン１５ｇを室温（約２５℃）及び大気圧の条件下で通液することによって有機溶剤を活性炭充填カラムに供した。次いで、活性炭をバットに移し、活性炭表面が乾く程度自然乾燥を行い、その後真空乾燥機（アズワン製、型式ＡＶＯ−２５０ＮＢ）で１００℃、４時間乾燥させた。以上の工程によって重金属処理剤Ａを得た。アセトンが活性炭に担持されていることは、上述した活性炭への担持化試験により確認した。
【００７３】
（重金属処理剤Ｂ）
活性炭５．０ｇ（クラレケミカル製、品番：クラレコールＧＷ４０/２０）をカラム（材質ポリプロピレン（ＰＰ）から成る円筒形カラム、カラム内径２０ｍｍ、カラム高さ６０ｍｍ）に詰め、アセトニトリル１５ｇを室温（約２５℃）及び大気圧の条件下で通液することによって有機溶剤を活性炭充填カラムに供した。次いで、活性炭をバットに移し、活性炭表面が乾く程度自然乾燥を行い、その後真空乾燥機（アズワン製、型式ＡＶＯ−２５０ＮＢ）で１００℃、４時間乾燥させた。以上の工程によって重金属処理剤Ｂを得た。アセトニトリルが活性炭に担持されていることは、上述した活性炭への担持化試験により確認した。
【００７４】
（重金属処理剤Ｃ）
活性炭５．０ｇ（クラレケミカル製、品番：クラレコールＧＷ４０/２０）をカラム材質ポリプロピレン（ＰＰ）から成る円筒形カラム、カラム内径２０ｍｍ、カラム高さ６０ｍｍ）に詰め、メタノール（１５）ｇを室温（約２５℃）及び大気圧の条件下で通液することによって有機溶剤を活性炭充填カラムに供した。次いで、活性炭をバットに移し、活性炭表面が乾く程度自然乾燥を行い、その後真空乾燥機（アズワン製、型式ＡＶＯ−２５０ＮＢ）で１００℃、４時間乾燥させた。以上の工程によって重金属処理剤Ｃを得た。メタノールが活性炭に担持されていることは、上述した活性炭への担持化試験により確認した。
【００７５】
[実施例１]
（重金属除去試験）
被検液としてのＦｅＣｌ３水溶液（６０ｍｍｏｌ／Ｌ）を用いた。かかるＦｅＣｌ３水溶液は、塩化鉄（ＩＩＩ）（６水和物）（キシダ化学製、品番：０００−４０６７２）をオルガノ製ピュアライトＰＲＯ−０１００で精製した超純水に溶解させることによって調製した。重金属処理剤Ａをカラム（材質ポリプロピレン（ＰＰ）から成る円筒形カラム、カラム内径２０ｍｍ、カラム高さ６０ｍｍ）に重金属処理剤５．０ｇを充填し、かかる充填カラムに対して室温（約２５℃）及び大気圧の条件下で被検液を通液することによって重金属除去試験を実施した。具体的には、重金属処理剤Ａが充填されたカラムに対して約１ｍＬ/ｍｉｎの速度条件下で被検液を回収溶液にＦｅＣｌ３水溶液由来の黄色が確認されるまで通液した。次いで、重金属処理剤Ａに接触した後で得られる溶液を回収した。重金属処理剤Ａによる被検液中の鉄の除去効果を把握するため、回収溶液の鉄濃度について求めた。
【００７６】
回収溶液の鉄（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）イオン濃度は、吸光光度法で測定した。つまり、試薬を用いて回収溶液を呈色させ、その吸光度から鉄濃度を算出した。鉄（ＩＩＩ）は、回収溶液１０００μＬに２ｍＬのオルガノ製ピュアライトＰＲＯ−０１００で精製した超純水を加え、更に１ｍｇの２−Ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｉｃ  ａｃｉｄ（東京化成工業製、品番：６９−７２−７）を加えて撹拌に付した。これにより回収溶液中に含まれる鉄（ＩＩＩ）を紫色に発色させた。かかる発色回収溶液について５３３ｎｍの吸光度の測定を行い、鉄濃度レベルを間接的に確認した。
同様に鉄（ＩＩ）は、回収溶液５μＬに３ｍＬのオルガノ製ピュアライトＰＲＯ−０１００で精製した超純水を加え、更に１ｍｇの（２、２−ｂｉｐｙｒｉｄｉｌ）（東京化成工業製、品番：３６６−１８−７）を加えて撹拌に付した。これにより回収溶液中に含まれる鉄（ＩＩ）を赤色に発色させた。かかる発色回収溶液について５２４ｎｍの吸光度の測定を行い、鉄濃度レベルを間接的に確認した。（表１における「鉄濃度」）。なお、回収液中の鉄濃度は、鉄（ＩＩＩ）と鉄（ＩＩ）の両方の濃度を合計した値である。
吸光度の測定には、ＨＩＴＡＣＨＩ製、型式Ｕ−１８００の試験機を用いた。かかる吸光度（無次元）の値が高いほど、鉄濃度が高いことを示している一方、吸光度の値が低いほど、鉄濃度が低いことを示している。また、吸光度が“０”の場合は、回収溶液中に鉄が存在していないことを示している。
【００７７】
[実施例２]
「重金属処理剤Ａの５ｇに代えて重金属処理剤Ｂを５ｇ用いたこと」以外は、実施例１と同じ重金属除去試験を行った。
【００７８】
[実施例３]
「重金属処理剤Ａの５ｇに代えて重金属処理剤Ｃを５ｇ用いたこと」以外は、実施例１と同じ重金属除去試験を行った。
【００７９】
[比較例１]
「重金属処理剤Ａの５ｇに代えて、原料活性炭５ｇ（有機溶剤を担持させていない活性炭）を用いたこと」以外は、実施例１と同じ重金属除去試験を行った。
【００８０】
[実施例４]
「被検液ＦｅＣｌ３溶液に代えて被検液ＣｕＣｌ２溶液を用い、カラム通液後の回収溶液にＣｕＣｌ２水溶液由来の青色が確認されるまで通液した。」以外は、実施例１と同様に重金属除去試験を行った。
【００８１】
回収溶液の銅濃度は、吸光光度法で測定した。つまり、試薬を用いて回収溶液を呈色させ、その吸光度から銅濃度を算出した。具体的には、回収溶液３ｍＬを３ｍＬのオルガノ製ピュアライトＰＲＯ−０１００で精製した超純水で希釈し、８００ｎｍの吸光度の測定を行い、銅濃度レベルを間接的に確認した（表２における「銅濃度」）。
【００８２】
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【００８３】
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【００８４】
表１及び表２に示すように、比較例１において原料活性炭では通液した液は被検液であるＦｅＣｌ３由来の黄色着色が確認され、鉄の除去は確認されなかった。一方で実施例１〜４において本重金属処理剤で鉄及び銅の除去が可能であり、有機溶剤を担持することによる効果が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る重金属処理剤は、重金属の除去又は低減が求められる様々な分野に利用することができる。特に水処理の分野に用いることができ、生活用水及び工業用水のみならず、農業用水及び雑用水等として所望の水を得るべく本発明の重金属処理剤は利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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