(57)【要約】【課題】廃石膏ボードの廃石膏を利用し、リンを含む下水汚泥中間処理液から生成したリン酸カルシウム化合物を重金属除去剤とし、排水中の重金属を効率的に除去出来、かつ、低コストの重金属除去剤として活用する技術を開発・提供することにある。【解決手段】廃石膏ボード（１）を粉砕し、板紙（２）を剥離して、粉末状の廃石膏粉（Ｘ）を形成する工程と、該廃石膏粉を用い、高濃度のリン酸（３）を含有する水溶液（Ｙ）に対し、廃石膏粉（Ｘ）をリンの含有量に対しやや過剰になるよう、直接あるいはスライリー状にし、一定時間反応後、沈殿物を分離回収してリン酸カルシウム化合物（Ｚ）を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸を含有する溶液を調整し、石膏と反応させることにより、
石膏中のカルシウムと、前記溶液中のリンを主成分として生成した
リン酸カルシウム化合物からなる
ことを特徴とする重金属除去剤。
【請求項２】
リン酸を含有する溶液が、リン酸を含有する排水である
ことを特徴とする請求項１記載の重金属除去剤。
【請求項３】
リン酸を含有する溶液が弱アルカリ性である
ことを特徴とする請求項１または２記載の重金属除去剤。
【請求項４】
石膏が廃石膏である
ことを特徴とする請求項１記載の重金属除去剤。
【請求項５】
排水が下水汚泥中間処理液である
ことを特徴とする請求項２記載の重金属除去剤。
【請求項６】
リン酸を含有する溶液を調整し、石膏と反応させることにより、
石膏中のカルシウムと、前記排水中のリンを主成分として生成した
重金属を含む工場排水中の有害重金属を除去することを
特徴とする重金属の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、重金属除去剤及び重金属除去剤を用いた重金属除去方法である。
【背景技術】
【０００２】
従来、石膏ボードは、石膏を主成分とした素材を板状に形成して、これを特殊な板紙で包んだ建築材料で、安価であるが非常に丈夫であり、断熱・遮音性を有するため、天井材、壁材あるいは床材として使用されている建築部材である。
【０００３】
しかし、建築物の解体に伴い、天井材などに使用されていた廃石膏ボードは、産業廃棄物として排出され、そのほとんどが埋立処分されている。
【０００４】
また、この解体系廃石膏は、不純物が混合している点や水分を含んでいることが多く、分別が困難であるためそのほとんどが埋立処分されている。
【０００５】
その際、硫酸塩還元細菌の代謝を受け、有毒な硫化水素等の有害物質が溶出することにより、環境汚染の原因になっている。
【０００６】
さらに、近年、管理型処分場逼迫の懸念や資源の有効活用推進の観点から、廃石膏ボードの再資源化の促進が望まれている。
【０００７】
一方、カドミウムや銅などの有害重金属を含む工場排水などから、これらを除去して環境浄化をはかる必要がある。
【０００８】
これらの問題に対して、脱硫石膏や石膏ボード、陶磁器用型材としての使用済み石膏型などの石膏資源を有効利用する水酸アパタイトの製造方法の技術が開示されており、石膏資源と塩基性カルシウム化合物とをカルシウム源として用いるものであった。例えば、特許文献１のように。
【０００９】
また、産業廃棄物を原料として製造した水酸アパタイトにより土壌中に含まれる複合的な重金属類を不溶化し、汚染土壌を無害化する緑化基盤材とした技術も開示されている。例えば、特許文献２のように。
【００１０】
さらに、安価に製造できるリン酸カルシウム系水質浄化材およびその製造方法の技術が開示されている。例えば、特許文献３のように。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２８４８９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０５３２６６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７３０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、廃石膏ボードの廃石膏を利用し、リンを含む下水汚泥中間処理液から生成したリン酸カルシウム化合物を重金属除去剤とし、排水中の重金属を効率的に除去出来、かつ、低コストの重金属除去剤として活用する技術を開発・提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、この発明は、上記の課題を解決すべく、そもそも、リン酸カルシウム化合物の１種であるハイドロキシアパタイト〔Ｃａ10（ＯＨ）2 （ＰＯ4 ）6 〕は鉛やカドミウムなどを吸着・除去する性質を有することが知られているが、下水汚泥中間処理液から生成したリン酸カルシウム化合物は、市販のハイドロキシアパタイトより優れた吸着能力を有することから、下水汚泥中間処理液中のリンと廃石膏を反応させることにより、低コストの重金属除去剤および、該重金属除去剤を用いた重金属除去処理法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明により得られたリン酸カルシウム化合物は、管理型処分場での処理が義務付けられている廃石膏ボードの再利用と、リン酸を含有する下水汚泥中間処理液を反応させて得られるため、非常に低コストで製造できるため、安価な重金属除去剤としての活用が期待できる。
【００１５】
また、下水汚泥中間処理液に替えて、リン酸などの試薬から調整した溶液を用いることで、同様に重金属を効率的に吸着・除去機能を有するリン酸カルシウム化合物を得ることができた。
【００１６】
さらに、これらのリン酸カルシウム系有害物質除去剤を用いて排水中の有害金属を効果的に除去でき、廃石膏の有効利用の促進と、工場排水などに含まれる有害重金属の除去による環境浄化手法の提供が期待できる等の極めて有益なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施例を示す説明図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す説明図である。
【図３】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図４】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図５】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図６】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図７】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図８】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図９】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図１０】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図１１】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図１２】この発明の効果を表すグラフ図である。
【図１３】この発明の効果を表すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。この発明は、廃石膏と、リン酸を含有する下水汚泥中間処理液を用いる方法と、廃石膏と、リン酸を含有する下水汚泥中間処理液に替えてリン酸などの試薬から調整した溶液を用いて重金属除去剤を得、また、この重金属除去剤を用いて排水中の有害金属を除去する方法の発明である。尚、この発明において以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。
【実施例】
【００１９】
先ず、この発明の重金属除去剤の一実施例を図１に基づいて記述すると、廃石膏ボード（１）を粉砕し、板紙（２）を剥離して、粉末状の廃石膏粉（Ｘ）を形成する工程と、該廃石膏粉を用い、高濃度のリン酸（３）を含有する水溶液（Ｙ）に対し、廃石膏粉（Ｘ）をリンの含有量に対しやや過剰になるよう、直接あるいはスラリー状にし、一定時間反応後、沈殿物を分離回収してリン酸カルシウム化合物（Ｚ）を得る。
【００２０】
次に、この発明の重金属除去剤の他の実施例を図２に基づいて詳述すると、廃石膏ボード（１）を粉砕し、板紙（２）を剥離して、粉末状の廃石膏粉（Ｘ）を形成する工程と、該廃石膏粉を用い、リン（３’）を含有する下水汚泥中間処理液の高濃度リン酸含有廃液（Ｙ’）を反応させることにより、カドミウムや銅などの有害金属を吸着する能力を有するリン酸カルシウム化合物（Ｚ’）を生成することができる。
【００２１】
尚、リン酸を含有する弱アルカリ性の溶液は、
塩化ナトリウム０．５ｇと炭酸アンモニウム３．０ｇとリン酸二水素アンモニウム０．７ｇを水に溶かして、１リットルとする。
ＮａＣ１０．５ｇ＋（ＮＨ４）２ＣＯ３＋ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４０．７ｇ→１０００ｍリットル
【００２２】
さらに、この発明は、上記の発明のリン酸カルシウム化合物（Ｚ、Ｚ’）である重金属除去剤を用いて、工場排水などに含まれる有害重金属、例えば、カドミウム、銅などを除去するものである。
【００２３】
前記リン酸カルシウム化合物（Ｚ、Ｚ’）を、重金属を含有する水溶液に直接作用させた後、水溶液中の重金属濃度を観測し、重金属の除去能力を観測した結果、重金属の除去に効果を奏する。
【００２４】
〔実施例１〕
擬似重金属排水として、
銅標準液（１０００ｍｇ／リットル）を希釈して１００ｍｇ／リットルに調整した。
各リン酸カルシウム製剤（水酸アパタイト：和光純薬製、下水汚泥中間処理液からの生成物）を投入し攪拌後、メンブランフィルターでろ過し、得られたろ液の金属濃度をＩＣＰ発光分析により測定した。
〔図３〜図６〕に示すように、実験では、銅溶液１０ｍリットルに対し、リン酸カルシウム製剤１００ｍｇを使用した。
下水から回収したリン酸カルシウム化合物は、市販試薬より高い銅除去効果を示した。
【００２５】
〔実施例２〕
擬似重金属排水として、
カドミウム  標準液（１０００ｍｇ／リットル）を希釈して１００ｍｇ／リットルに調整した。
各リン酸カルシウム製剤（水酸アパタイト：和光純薬製、下水汚泥中間処理液からの生成物）を投入し攪拌後、メンブランフィルターでろ過し、得られたろ液の金属濃度をＩＣＰ発光分析により測定した。
〔図７〜図１０〕に示すように、実験では、カドミウム溶液１０ｍリットルに対し、リン酸カルシウム製剤１００ｍｇを使用した。
下水から回収したリン酸カルシウム化合物は、市販試薬より高いカドミウム除去効果を示した。
【００２６】
〔実施例３〕
フッ素を含む模擬汚染水として、
フッ素標準液（１０００ｍｇ／リットル）を希釈して１００ｍｇ／リットルに調整した。
各リン酸カルシウム製剤（水酸アパタイト：和光純薬製、下水汚泥中間処理液からの生成物）を投入し攪拌後、メンブランフィルターでろ過し、得られたろ液のフッ素濃度をイオンクロマトグラフ法により測定した。
〔図１１〕に示すように、実験では、フッ素溶液１０ｍリットルに対し、リン酸カルシウム製剤１００ｍｇを使用した。
下水から回収したリン酸カルシウム化合物は、市販試薬より高いフッ素除去効果を示した。
【００２７】
〔実施例４〕
擬似重金属排水として、亜鉛標準液（１０００ｍｇ／リットル）を希釈して１００ｍｇ／リットルに調整した。
各リン酸カルシウム化合物（水酸アパタイト：和光純薬製、下水汚泥中間処理液からの生成物）を投入し攪拌後、メンブランフィルターでろ過し、得られたろ液の金属濃度をＩＣＰ発光分析により測定した。
〔図１２〕に示すように、  実験では、亜鉛溶液１０m リットルに対し、リン酸カルシウム製剤１００ｍｇを使用した。
下水から回収したリン酸カルシウム化合物は、市販試薬より高い亜鉛除去効果を示した。
【００２８】
尚、上記各図中（図３〜図１２）において記載した『ＨＡＰ』とは、水酸アパタイトをいい、『生成物』とは、本願発明であるリン酸カルシウム化合物をいう。
【００２９】
〔実施例５〕
擬似重金属排水として、硫酸亜鉛（試薬特級）を希釈して亜鉛濃度５００ｍｇ／リットルの水溶液を調整した。
リン酸カルシウム化合物（下水汚泥中間処理液からの生成物）を投入し、２時間攪拌後、メンブランフィルターでろ過し、得られたろ液の金属濃度を測定した。
〔図１３〕に示すように、実験では、亜鉛溶液５０m リットルに対し、リン酸カルシウム化合物の量を１００ｍｇから３０００ｍｇまで段階的に変えて実施した。
投入するリン酸カルシウム化合物の量を増やすことにより、処理水の亜鉛除去率は上昇し、１．０ｍｇ／リットル（水道水基準値）以下にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明の重金属除去剤及び重金属除去剤を用いた重金属除去方法の技術を確立し、廃石膏の有効利用の促進と、工場排水などに含まれる有害重金属の除去による環境浄化手法を実施することにより産業上利用可能性があるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１    廃石膏ボード
２    板紙
３    リン酸
３’  リン
Ｘ    粉末状の廃石膏粉
Ｙ    高濃度のリン酸（３）を含有する水溶液
Ｙ’  下水汚泥中間処理液の高濃度リン酸含有廃液
Ｚ    リン酸カルシウム化合物
Ｚ’  リン酸カルシウム化合物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015167919.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015167919.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2015167919.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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