(57)【要約】      （修正有）【課題】汚染水又は汚染土壌に含まれるカドミウム及びフッ素を効率的に除去することが可能な浄化処理方法の提供。【解決手段】鉄又は鉄合金からなる金属粉を、汚染水又は汚染土壌の溶出液に接触させることにより、汚染水又は溶出液からフッ素を除去する第１工程と、鉄又は鉄合金からなる金属粉を、第１工程で処理された後の汚染水又は溶出液に接触させることにより、汚染水又は溶出液からカドミウムを除去する第２工程と、を備え、第１工程では、金属粉との接触開始時における汚染水又は溶出液のｐＨが、２以上６．５以下で且つ第２工程時よりも低く調整され、第２工程では、金属粉との接触開始時における汚染水又は溶出液のｐＨが、４．５以上８．５以下で且つ第１工程時よりも高く調整される浄化処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染水又は汚染土壌からカドミウム及びフッ素を除去する浄化処理方法であって、
鉄又は鉄合金からなる金属粉を、前記汚染水又は前記汚染土壌の溶出液に接触させることにより、前記汚染水又は前記溶出液からフッ素を除去する第１工程と、
鉄又は鉄合金からなる金属粉を、前記第１工程で処理された後の前記汚染水又は前記溶出液に接触させることにより、前記汚染水又は前記溶出液からカドミウムを除去する第２工程と、を備え、
前記第１工程では、前記金属粉との接触開始時における前記汚染水又は前記溶出液のｐＨが、２以上６．５以下で且つ前記第２工程時よりも低く調整され、
前記第２工程では、前記金属粉との接触開始時における前記汚染水又は前記溶出液のｐＨが、４．５以上８．５以下で且つ前記第１工程時よりも高く調整されることを特徴とする、浄化処理方法。
【請求項２】
前記金属粉がアトマイズ粉であることを特徴とする、請求項１に記載の浄化処理方法。
【請求項３】
前記金属粉が硫黄を含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の浄化処理方法。
【請求項４】
前記金属粉の硫黄含有量が０．０５質量％以上５質量％以下であることを特徴とする、請求項３に記載の浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒ素、セレン、鉛、カドミウム及びクロムなどの重金属類並びにフッ素などの汚染物質は、人体に対して有害であり、健康障害をもたらすことが知られている。このため、近年、これらの汚染物質による環境汚染が問題となっている。重金属類は、地下水、河川水、湖沼水及び各種工業排水などに含まれており、環境基準及び排水基準が定められている。したがって、水中の重金属類の含有量がこれらの基準を超える場合には、水中から重金属類を除去する処理を行う必要がある。
【０００３】
これらの汚染物質のうち、特にフッ素により汚染された水及び土壌（以下、「汚染水」及び「汚染土壌」とも称する）を連続的に浄化処理する方法として、吸着剤を用いて汚染物質を吸着除去する方法が提案されている。この吸着法は、吸着剤を充填した吸着塔に汚染物質を含む汚染水を連続的に通水し、汚染水を吸着剤に接触させることにより汚染物質を吸着除去する方法である。
【０００４】
この方法に用いられる吸着剤としては、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、チタン酸及びジルコニア水和物などが知られている。吸着法では、これらの吸着剤の種類を浄化対象とする汚染物質の種類に応じて選択することにより、優れた除去効率を達成することが可能である。しかし、これらの吸着剤は高価であるため、浄化処理におけるコストが増加するという問題がある。
【０００５】
一方、汚染水の浄化処理方法として、鉄粉に水中のヒ素を吸着させる方法が知られており、鉄粉の吸着能力を向上させるための様々な提案がなされている。特許文献１には、ヒ素の浄化処理剤として、鉄の水酸化物により表面が被覆された鉄粉が記載されている。また特許文献２〜６には、所定量の硫黄やリンを含有する鉄粉が記載されている。硫黄やリンの添加によって、鉄のアノード反応（Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−）が促進される。その結果、カドミウムやヒ素などの重金属類の還元反応又は不溶化反応が促進され、浄化性能を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７２２６０号公報
【特許文献２】特開２００６−３１２１６３号公報
【特許文献３】特開２００８−０４３９２１号公報
【特許文献４】特開２００９−０８２８１８号公報
【特許文献５】特許第４７５５１５９号公報
【特許文献６】特許第５０４６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜６では、鉄粉による重金属類の除去能力の改善が検討されているが、重金属類やフッ素の吸着効率をさらに向上させることが望まれる。特に、汚染水や汚染土壌に含まれるカドミウム及びフッ素の除去効率において改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚染水又は汚染土壌に含まれるカドミウム及びフッ素を効率的に除去することが可能な浄化処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に係る浄化処理方法は、汚染水又は汚染土壌からカドミウム及びフッ素を除去する方法である。この浄化処理方法は、鉄又は鉄合金からなる金属粉を、前記汚染水又は前記汚染土壌の溶出液に接触させることにより、前記汚染水又は前記溶出液からフッ素を除去する第１工程と、鉄又は鉄合金からなる金属粉を、前記第１工程で処理された後の前記汚染水又は前記溶出液に接触させることにより、前記汚染水又は前記溶出液からカドミウムを除去する第２工程と、を備えている。前記第１工程では、前記金属粉との接触開始時における前記汚染水又は前記溶出液のｐＨが、２以上６．５以下で且つ前記第２工程時よりも低く調整される。前記第２工程では、前記金属粉との接触開始時における前記汚染水又は前記溶出液のｐＨが、４．５以上８．５以下で且つ前記第１工程時よりも高く調整される。
【００１０】
上記浄化処理方法において、前記金属粉がアトマイズ粉であってもよい。
【００１１】
上記浄化処理方法において、前記金属粉が硫黄を含有するものであってもよい。
【００１２】
上記浄化処理方法において、前記金属粉の硫黄含有量が０．０５質量％以上５質量％以下であってもよい。
【００１３】
上記浄化処理方法において、前記汚染水又は前記汚染土壌は、ヒ素、セレン、クロム及び鉛からなる群より選択される少なくとも一種をさらに含有していてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、汚染水又は汚染土壌に含まれるカドミウム及びフッ素を効率的に除去することが可能な浄化処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る浄化処理方法について詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態に係る浄化処理方法は、汚染水又は汚染土壌からカドミウム及びフッ素を除去する方法である。この浄化処理方法は、鉄又は鉄合金からなる金属粉を、前記汚染水又は前記汚染土壌の溶出液に接触させることにより、前記汚染水又は前記溶出液からフッ素を除去する第１工程と、鉄又は鉄合金からなる金属粉を、前記第１工程で処理された後の前記汚染水又は前記溶出液に接触させることにより、前記汚染水又は前記溶出液からカドミウムを除去する第２工程と、を備えている。前記第１工程では、前記金属粉との接触開始時における前記汚染水又は前記溶出液のｐＨが、２以上６．５以下で且つ前記第２工程時よりも低く調整される。前記第２工程では、前記金属粉との接触開始時における前記汚染水又は前記溶出液のｐＨが、４．５以上８．５以下で且つ前記第１工程時よりも高く調整される。
【００１７】
本発明者らは、汚染水又は汚染土壌からカドミウム及びフッ素を２段階の工程で除去するのに際し、カドミウム及びフッ素を除去する順序が除去効率に与える影響について鋭意研究を行った。具体的には、第１工程でカドミウムを除去した後第２工程でフッ素を除去する場合、及び第１工程でフッ素を除去した後第２工程でカドミウムを除去する場合のそれぞれについて、除去効率の検討を行った。その結果、本発明者らは、第１工程でフッ素を除去した後第２工程でカドミウムを除去した場合に、カドミウム及びフッ素が効率的に除去されることを見出し、本発明に想到した。
【００１８】
この理由は明らかではないが、以下のように推定される。フッ素は、共存イオンなどの影響により除去しにくくなる傾向がある一方、カドミウムは、ｐＨを適切な範囲に調整することにより容易に除去することができる。つまり、第１工程でカドミウムを除去する場合、ｐＨ調整剤（塩酸、水酸化ナトリウム水溶液）やカドミウム浄化促進剤（チオ硫酸ナトリウム）などの添加により共存イオン種が増加し、第２工程でのフッ素除去が不安定化する。これに対し、第１工程でフッ素を除去した後第２工程でカドミウムを除去することにより、上述のような問題が生じず、カドミウム及びフッ素を安定して除去することができると考えられる。
【００１９】
＜金属粉＞
まず、本実施形態に係る浄化処理方法に用いられる金属粉について詳細に説明する。
【００２０】
金属粉は、鉄又は鉄合金からなり、カドミウムなどの重金属類を吸着させることにより、汚染水から重金属類を除去する作用を有する。ここで「重金属」とは、２５℃における比重が４．５以上の金属種である。
【００２１】
例えば、カドミウムは、汚染水中においてカドミウムイオン（Ｃｄ２＋）の状態で存在している。金属粉によれば、このカドミウムイオンを、鉄のアノード反応（Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−）により放出される電子によって還元し、金属カドミウムを金属粉の表面に析出させることにより、汚染水中のカドミウムを効率的に除去することができる。
【００２２】
金属粉は、鉄を主成分とする粉体であり、鉄以外の合金元素として、例えば炭素、硫黄、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム又はコバルトなどを含む。ここで、「主成分」とは、金属粉の各成分のうち質量基準で最も多く含まれる成分（例えば５０質量％以上）を意味する。
【００２３】
金属粉は、上記合金元素の中でも、特に硫黄を含有することが好ましい。これにより、金属粉による重金属の除去効果を向上させることができる。なお、硫黄の添加により重金属の除去効果が向上するメカニズムは、以下のように推察される。
【００２４】
すなわち、硫黄の添加により鉄の腐食性が増し、金属粉の表面における鉄のアノード反応（Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−）が促進される。これにより、金属粉の表面において鉄イオン（Ｆｅ２＋）が効率的に生成され、これに伴って鉄の酸化物や水酸化物が急速に成長する。その結果、汚染水や汚染土壌において金属イオンや化合物イオンの状態で存在する重金属の金属粉への吸着が促進され、重金属の除去が効率的に進行するものと考えられる。
【００２５】
金属粉の硫黄含有量は、５質量％以下であることが好ましく、４質量％以下であることがより好ましく、３質量％以下であることがさらに好ましい。硫黄含有量が５質量％を超える場合には、金属粉による重金属の吸着効率が低下し、また浄化処理剤のコストが不必要に増加する虞がある。このため、硫黄含有量は、５質量％以下であることが好ましい。
【００２６】
一方、金属粉の硫黄含有量は、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、０．８質量％以上であることがさらに好ましい。硫黄含有量が０．０５質量％未満である場合には、上記した重金属の除去効果が不十分になる虞がある。このため、硫黄含有量は、０．０５質量％以上であることが好ましい。なお、金属粉の硫黄含有量は、燃焼法による炭素・硫黄分析装置を用いて測定される値である。
【００２７】
金属粉は、鉄を主成分とする粉体であれば特に限定されず、工業的に入手可能な様々な金属粉を用いることができる。例えば、金属粉として、アトマイズ鉄粉、鋳鉄粉、スポンジ鉄粉などの鉄基完全金属粉（プレアロイ合金粉）又は部分金属粉（プレミックス合金粉）を用いることができる。
【００２８】
金属粉は、特に水アトマイズ法により製造された金属粉（アトマイズ粉）であることが好ましい。アトマイズ粉は、大量生産が可能である。このため、アトマイズ粉を金属粉として用いることにより、浄化処理剤の大量生産が可能になり、処理施設などにおける大規模な処理に用いることができる。しかも、アトマイズ粉には、成分や粒径を均一化することができるという利点もある。アトマイズ粉は、鉄合金をアトマイズした完全金属粉であってもよいし、鉄粉をアトマイズした後に金属粉を付着させた部分合金化粉であってもよい。
【００２９】
金属粉の平均粒径は、１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。金属粉の平均粒径が１０００μｍを超えると、金属粉の表面積が小さくなり、重金属の除去速度が低下する虞がある。このため、金属粉の平均粒径は、１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
一方、金属粉の平均粒径は、１μｍ以上であることが好ましい。金属粉の平均粒径が１μｍ未満である場合には、金属粉を製造する際の歩留りが低下し、また金属粉の取扱い性が低下する虞もある。このため、金属粉の平均粒径は、１μｍ以上であることが好ましい。
【００３１】
ここで、金属粉の「平均粒径」は、ＪＩＳ−Ｚ−８８０１（２００６）に規定される、ふるいを用いた乾式ふるい分け試験により粒子径分布を求め、この粒子径分布において累積質量が５０％となる粒径を意味する。
【００３２】
＜汚染水及び汚染土壌＞
次に、本実施形態に係る浄化処理方法において浄化処理の対象となる汚染水及び汚染土壌について説明する。汚染水及び汚染土壌は、少なくともカドミウム及びフッ素を含む。また汚染水及び汚染土壌は、ヒ素、セレン、クロム、鉛などの他の重金属類及びこれらの重金属化合物をさらに含んでいてもよい。
【００３３】
汚染土壌は、水分（化学水、吸湿水、毛管水、重力水、雨水など）を含み、この水中に重金属類及びフッ素が溶出する（溶出液）。したがって、この溶出液を汚染水と同様に浄化処理剤（金属粉）を用いて処理することにより、汚染土壌に含まれる重金属類及びフッ素を除去することができる。
【００３４】
汚染土壌が水分を含まない場合には、汚染土壌に水を添加して重金属類及びフッ素を溶出させることにより、溶出液を得ることができる。さらに、上記金属粉を含む水などの溶液を汚染土壌に通水させることにより、汚染土壌に含まれる重金属類及びフッ素が除去されてもよい。
【００３５】
重金属又は重金属化合物は、汚染水又は汚染土壌中において重金属イオン又は重金属化合物イオンとして存在し、汚染水又は汚染土壌中に溶解している。このような重金属又は重金属化合物中の重金属のうち、特に除去が望まれるのは、カドミウム、ヒ素、セレン、クロム及び鉛などである。
【００３６】
重金属化合物としては、例えば、硝酸カドミウム、ヒ酸水素ナトリウム、セレン酸ナトリウム、二クロム酸カリウムなどが挙げられる。重金属イオン又は重金属化合物イオンとしては、例えば、カドミウムイオン（Ｃｄ２＋）、ヒ酸イオン（ＡｓＯ４３−）、セレン酸イオン（ＳｅＯ４２−）、鉛イオン（Ｐｂ２＋）、クロムイオン（Ｃｒ６＋）などが挙げられる。以下、重金属類及びフッ素が金属粉に吸着される推定メカニズムについて説明する。
【００３７】
カドミウム及びセレンは、それぞれカドミウムイオン（Ｃｄ２＋）及びセレン酸イオン（ＳｅＯ４２−）の状態で水中に溶解している。金属粉の表面における鉄のアノード反応により、カドミウムイオン及びセレン酸イオンを効率良く還元することができる。これにより、金属カドミウム及び金属セレンを金属粉の表面に析出させ、汚染水又は汚染土壌からカドミウム及びセレンを効率良く除去することができる。
【００３８】
ヒ素は、ヒ酸イオン（ＡｓＯ４３−）の状態で水中に溶解しており、鉄イオンと反応させて不溶性の化合物を生成させることにより除去可能である。また鉄イオンは、非金属系還元剤及び金属粉を用いることにより、水中に効率良く放出させることができる。すなわち、ヒ酸イオンと鉄イオンとの反応によって不溶性のヒ酸鉄（ヒ酸と鉄との化合物）を金属粉の表面に析出させることにより（重金属を金属粉に吸着させることにより）、水中からヒ酸イオンを効率良く除去することができる。なお、反応式は、３Ｆｅ２＋＋２ＡｓＯ４３−→Ｆｅ３（ＡｓＯ４）２、のように表される。
【００３９】
６価のクロムイオン（Ｃｒ６＋）及び鉛イオン（Ｐｂ２＋）は、鉄のアノード反応により金属粉から放出される鉄イオンと反応し、鉄化合物を形成する。これにより、クロムイオン及び鉛イオンを水に不溶性の化合物として金属粉の表面に析出させることができる。その結果、クロムイオン及び鉛イオンを水中から効率良く除去することができる。なお、３価のクロムイオン（Ｃｒ３＋）は、人体への害が少ないため、浄化対象ではない。
【００４０】
金属粉により水中のフッ素が除去されるメカニズムは、明らかではない。しかし、フッ素を含む汚染水中に浸漬した金属粉をＸ線光電子分光（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＸＰＳ）を用いて分析すると、鉄イオン及びフッ素化物のピークが確認されるため、フッ化鉄の状態で金属粉に吸着していると推察される。
【００４１】
＜浄化処理方法＞
次に、本実施形態に係る浄化処理方法の具体的な手順について説明する。この浄化処理方法は、汚染水又は汚染土壌からカドミウム及びフッ素を除去する方法であり、第１工程及びそれに続く第２工程の２段階で行われる。本実施形態では、汚染水を浄化処理の対象とし、当該汚染水に含まれるカドミウム及びフッ素を、上記金属粉を用いて除去する場合について説明する。
【００４２】
まず、汚染水からフッ素を除去する第１工程が行われる。この第１工程では、上記金属粉を汚染水に接触させることにより、当該汚染水からフッ素を除去する。具体的には、まず、所定の容器内に上記金属粉を所定量だけ充填する。そして、当該容器内に所定量の汚染水を投入し、その後撹拌する。これにより、汚染水に含まれるフッ素が金属粉の表面に吸着し、当該汚染水からフッ素が除去される。また汚染水に含まれる重金属（ヒ素、鉛、セレン、クロム）も同様に除去されると考えられる。なお、上記金属粉及び汚染水を投入する順序は、特に限定されない。
【００４３】
第１工程では、上記金属粉との接触開始時における汚染水のｐＨ（以下、「開始ｐＨ」とも称する）が、２以上６．５以下で且つ第２工程時よりも低く調整される。つまり、本実施形態では、容器内に投入される前の汚染水のｐＨ（開始ｐＨ）が、上記の通り調整される。
【００４４】
汚染水の開始ｐＨが２未満である場合には、水素が発生し易くなり、金属粉による除去効果が低下する虞がある。このため、汚染水の開始ｐＨは、２以上であることが好ましく、３以上であることがより好ましい。
【００４５】
また汚染水からフッ素を除去するためには、汚染水の開始ｐＨを６．５以下にする必要がある。これは、汚染水からのフッ素の除去において有効に寄与すると考えられるＦｅ（ＯＨ）２＋の成分が、当該ｐＨ領域（６．５以下）において存在するためである。また汚染水の開始ｐＨは、６未満であることがより好ましい。なお、第１工程の当該ｐＨ領域では、汚染水中のカドミウムは除去されにくい。
【００４６】
汚染水のｐＨは、金属粉との接触が開始する前に（つまり金属粉が充填された容器内に汚染水を投入する前に）、例えば非金属系還元剤の添加量を調整し、また水などの溶媒やｐＨ調整剤を添加することにより調整される。ｐＨ調整剤としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸若しくはリン酸などの無機酸、又は蟻酸、酢酸若しくはシュウ酸などの有機酸が挙げられる。
【００４７】
次に、汚染水からカドミウムを除去する第２工程が行われる。この第２工程では、上記金属粉（第１工程で用いた金属粉と同じもの）を、上記第１工程で処理された後（フッ素が除去された後）の汚染水に接触させることにより、当該汚染水からカドミウムを除去する。具体的には、上記第１工程と同様に、所定の容器内に上記金属粉を所定量だけ充填し、続いて第１工程による処理後の汚染水を当該容器内に投入し、その後撹拌する。これにより、汚染水に含まれるカドミウムが金属粉の表面に吸着し、当該汚染水からカドミウムが除去される。またカドミウム以外の重金属（ヒ素、鉛、セレン、クロム）も同様に除去されると考えられる。なお、第２工程では、上記金属粉に加えてチオ硫酸ナトリウムが容器内に添加されてもよいが、これに限定されない。
【００４８】
第２工程では、汚染水の開始ｐＨが４．５以上８．５以下で且つ第１工程時よりも高く調整される。つまり、第１工程で処理された後、第２工程において容器内に投入される前の汚染水のｐＨ（開始ｐＨ）が、上記の通り調整される。なお、ｐＨの調整方法は、上記第１工程と同様である。
【００４９】
汚染水の開始ｐＨが４．５未満になると、金属粉によるカドミウムの除去効果が低下する虞がある。一方、汚染水の開始ｐＨが８．５を超えると、金属粉の表面が水酸化鉄により覆われてしまい、金属粉が重金属の除去において有効に機能しなくなる虞がある。このため、第２工程における汚染水の開始ｐＨは、４．５以上８．５以下であり、５以上であることが好ましく、８以下であることが好ましい。なお、第２工程の当該ｐＨ領域では、汚染水中のフッ素（第１工程で除去されずに残存したフッ素）は除去されにくい。
【００５０】
第１工程及び第２工程において、金属粉の添加量は特に限定されないが、汚染水１０００ｍＬに対して０．１ｇ以上であることが好ましく、汚染水１０００ｍＬに対して０．２ｇ以上であることがより好ましい。金属粉の添加量が汚染水１０００ｍＬに対して０．１ｇ未満である場合には、金属粉による除去効果にばらつきが生じる虞がある。したがって、金属粉の添加量は、０．１ｇ／１０００ｍＬ以上であることが好ましい。
【００５１】
一方、金属粉の添加量は、汚染水１０００ｍＬに対して１００ｇ以下であることが好ましく、汚染水１０００ｍＬに対して１０ｇ以下であることがより好ましい。金属粉の添加量が汚染水１０００ｍＬに対して１００ｇを超えても、金属粉による除去効果は飽和する傾向がある。よって、コスト低減の観点から、金属粉の添加量は、１００ｇ／１０００ｍＬ以下であることが好ましい。
【００５２】
第１工程及び第２工程において、汚染水の撹拌時間は特に限定されないが、７２時間以下であることが好ましく、３６時間以下であることがより好ましい。撹拌時間が７２時間を超える場合には、撹拌時間に対するカドミウム及びフッ素の除去量の増加が少なくなり、除去効率が低下する。このため、撹拌時間は、７２時間以下であることが好ましい。
【００５３】
一方、汚染水の撹拌時間は、１０分以上であることが好ましく、３０分以上であることがより好ましい。撹拌時間が１０分未満である場合には、汚染水に含まれるカドミウム及びフッ素を十分に除去することが困難になる虞がある。このため、撹拌時間は、１０分以上であることが好ましい。
【００５４】
なお、本実施形態では、容器内に金属粉及び汚染水を投入して撹拌する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、金属粉が充填されたカラムに汚染水を連続的に通水させる方法が採用されてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、汚染水の浄化処理についてのみ説明したが、汚染土壌の浄化処理も以下のようにして行うことができる。まず、汚染土壌からカドミウム及びフッ素並びに他の重金属類（ヒ素、セレン、クロム及び鉛）を水中に溶出させることにより、重金属及びフッ素を含む溶出液を準備する。そして、この溶出液を上記実施形態における汚染水と同様にして第１工程及び第２工程で処理することができる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は、以下の実施例により制限されるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５７】
（実施例１）
はじめに、第１工程を以下の手順で行った。まず、内容積５００ｍＬのポリエチレン製容器を準備し、この容器に鉱山廃水２５０ｍＬを汚染水として投入した。この鉱山廃水は、国内において地下水汚染が観測された地域から採取したものであり、カドミウム濃度が０．０７ｍｇ／Ｌ、フッ化物イオン濃度が２ｍｇ／Ｌ、鉛濃度が０．３ｍｇ／Ｌである。
【００５８】
次に、金属粉を浄化処理剤として汚染水に添加した。金属粉としては、１質量％の硫黄を含有する環境用鉄粉（株式会社神戸製鋼所製のエコメル（登録商標）５３ＮＪ）を用いた。金属粉の添加量は、固液比（ｇ／ｍＬ）が１：１０００となるように、０．２５ｇとした。固液比（ｇ／ｍＬ）は、汚染水と金属粉の混合物における全液体量（ｍＬ）に対する全固体量（ｇ）の比である。
【００５９】
次に、汚染水と金属粉の混合物のｐＨ及び酸化還元電位（単位ｍＶ，ＯＲＰ；Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）をそれぞれ測定した（下記の表２における「開始ｐＨ」、「開始ＯＲＰ」）。なお、混合物のｐＨは、塩酸を用いて調整した。
【００６０】
ｐＨ測定には、株式会社堀場製作所製のｐＨ計（本体型式＝Ｄ−５２、ｐＨ電極型式＝９６１５Ｓ）を用いた。ＯＲＰ測定には、株式会社堀場製作所製のＯＲＰ計（本体型式＝Ｄ−５２、ＯＲＰ電極型式＝９３００）を用いた。まず、測定溶液中に電極を浸け、ｐＨ及びＯＲＰの値が安定するまで待機した。そして、数値が変動しなくなるまで安定した後、当該数値を測定値として記録した。
【００６１】
次に、水平振とう機を用いて汚染水と金属粉の混合物を２４時間振とうし、撹拌した。このとき、温度２５℃、回転数１４０ｒｐｍ、振とう幅４ｃｍの条件とした。振とう後、上記混合物のｐＨ及び酸化還元電位をそれぞれ測定した（下記の表２における「終了ｐＨ」、「終了ＯＲＰ」）。そして、混合液を孔径０．４５μｍのメンブレンフィルタを用いて吸引濾過した。
【００６２】
次に、第２工程を以下の手順で行った。第２工程は、第１工程で処理された後の汚染水を用いて、固液比（ｇ／ｍＬ）が１：１００となるように金属粉（株式会社神戸製鋼所製のエコメル（登録商標）５３ＮＪ）を２ｇ添加し、汚染水の投入量を２００ｍＬとし、開始ｐＨ及び開始ＯＲＰを下記の表２の通り第１工程と異なる値に調整した点以外は、第１工程と同様の手順で行った。そして、第２工程の終了時に汚染水中に残留したカドミウム、フッ素及び鉛の各濃度を、ＪＩＳ−Ｋ０１０２（２０１３）の５５．３、３４．４、５４．３に記載される分析法により測定した。
【００６３】
（実施例２）
詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りであるが、第１工程での開始ｐＨが変更されている点以外は基本的に実施例１と同様である。
【００６４】
（実施例３）
詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りであるが、第２工程でチオ硫酸ナトリウムを添加した点以外は基本的に実施例１と同様である。
【００６５】
（実施例４）
詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りであるが、第１工程での開始ｐＨが変更されている点以外は基本的に実施例３と同様である。
【００６６】
（比較例１）
詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りであるが、第２工程の後に第１工程を行った点以外は基本的に実施例１と同様である。
【００６７】
（比較例２）
詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りであるが、第２工程の後に第１工程を行った点以外は基本的に実施例２と同様である。
【００６８】
（比較例３）
詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りであるが、第２工程の後に第１工程を行った点以外は基本的に実施例３と同様である。
【００６９】
（比較例４）
詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りであるが、第２工程の後に第１工程を行った点以外は基本的に実施例４と同様である。
【００７０】
（比較例５，６）
第１工程及び第２工程の２段階の処理を行わず、１段階で汚染水の浄化処理を行った。詳細な条件は下記の表１及び表２に示す通りである。
【００７１】
【表１】
2019195762.tif 000002
【００７２】
【表２】
2019195762.tif 000003
【００７３】
実施例１〜４及び比較例１〜６の条件及び結果は、上記の表１及び表２に示す通りである。実施例１と比較例１との対比、実施例２と比較例２との対比、実施例３と比較例３との対比、及び実施例４と比較例４との対比から明らかなように、第１工程の後に第２工程を行った場合（実施例１〜４）では、汚染水中のカドミウム濃度を十分に低減することができると共に、第２工程の後に第１工程を行った場合（比較例１〜４）に比べてフッ素濃度の低減効果も大きかった。この結果より、本発明の浄化処理方法によれば、汚染水に含まれるカドミウム及びフッ素を効率的に除去可能であることが示された。
【００７４】
なお、比較例６（開始ｐＨ＝３．１４）でフッ素が除去されていることから、実施例１〜４の第１工程で汚染水中のフッ素が除去されていると考えられる。また実施例１〜４の第２工程の終了後にはカドミウムも除去されていることから、第２工程で汚染水中のカドミウムが除去されていると考えられる。
【００７５】
今回開示された実施形態及び実施例は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。