(57)【要約】【課題】本発明の課題は、フッ素、ヒ素を含有する汚染水からこれら元素を速やかに吸着することが可能であり、使用時の耐久性、磁石による回収性が良好な磁性吸着剤を提供することにある。【解決手段】磁性体粒子と酸化マグネシウムが、磁性体粒子が表面に露出した状態でセメントによって結着されたことを特徴とする磁性吸着剤。該磁性吸着剤中におけるセメントの含有率が０．１〜３質量％であると好ましい。磁性体粒子がバリウムフェライトまたはストロンチウムフェライトであると好ましい。該磁性吸着剤の単位質量当たりの磁束密度が０．０１〜０．１Ｔ／ｋｇであると好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体粒子と酸化マグネシウムが、磁性体粒子が表面に露出した状態でセメントによって結着されたことを特徴とする磁性吸着剤。
【請求項２】
該磁性吸着剤中におけるセメントの含有率が０．１〜３質量％である請求項１記載の磁性吸着剤。
【請求項３】
磁性体粒子がバリウムフェライトまたはストロンチウムフェライトである請求項１または２記載の磁性吸着剤。
【請求項４】
該磁性吸着剤の単位質量当たりの磁束密度が０．０１〜０．１Ｔ／ｋｇである請求項１〜３のいずれかに記載の磁性吸着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素あるいはヒ素の磁性吸着剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工場、メッキ工場、ゴミ焼却場、火力発電所等から排出される排水には多くの場合、有害物質であるフッ素イオンが含まれている。また、フッ素イオンで汚染された土壌からはフッ素イオンを含む汚染地下水が流出し、さらにこの汚染土壌を噴射撹拌工法で浄化しようとすると高濃度のフッ素イオンを含む泥水が排出されてくる。近年、社会的要請からフッ素イオンに対する水質の規制値が厳しくなり、排水基準：８ｍｇ／Ｌ以下、環境基準：０．８ｍｇ／Ｌ以下となり、この規制に対応可能なフッ素イオン除去方法が求められている。
【０００３】
ヒ素やその化合物は黄鉄石、リン鉱石等に含まれ、これらを原料として使用するリンやリン化合物の製造工場、硫酸製造工場等の廃水中に多く含まれる。またヒ素は半導体の原料の一部であるため、半導体製造・加工工場の廃水にも含まれることがある。さらに、鉱山廃水や温泉水等にも含有されていることがある。また、ヒ素を含む汚染土壌が各地に存在しており、例えば、この汚染土壌を噴射撹拌工法で浄化しようとすると、高濃度のヒ素を含む泥水が排出されてくる。近年、社会的要請から有害物質に対する水質の規制値が厳しくなり、中でもヒ素は、排水基準：０．１ｍｇ／Ｌ以下、環境基準：０．０１ｍｇ／Ｌ以下となり、この規制に対応可能なヒ素除去方法が求められている。
【０００４】
従来より、フッ素、ヒ素を吸着・分離する材料として酸化マグネシウムを用い、これと磁性体粒子を組み合わせた磁性吸着剤が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。フッ素・ヒ素を含有する汚染水に、こうした磁性吸着剤を投入し、フッ素・ヒ素を吸着後、磁石により磁性吸着剤を回収することにより、簡便に汚染水を浄化することができるものである。こうした利点のある磁性吸着剤であるが、磁性体粒子と酸化マグネシウム等の吸着剤粒子とをバインダー等により造粒して造られるため、吸着剤粒子よりも粒子径が大きく、比表面積が小さくなるせいか、吸着性能が低下しやすい。バインダー配合量を減らすと吸着性能は向上するが、耐久性に劣るものとなり、使用時に磁性吸着剤から磁性を持たない吸着剤等が脱落し、磁石による回収性低下を招く問題が生じている。フッ素、ヒ素の水質基準を満たす吸着性、使用時の耐久性、磁石による回収性のいずれをも満たす磁性吸着剤は得られていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８２８１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上記のような事情に着目してなされたものであって、その課題とするところは、フッ素、ヒ素を含有する汚染水からこれら元素を速やかに吸着することが可能であり、使用時の耐久性、磁石による回収性が良好な磁性吸着剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を鋭意研究し、磁性体粒子と酸化マグネシウムが、磁性体粒子が表面に露出した状態でセメントによって結着された磁性吸着剤とすることにより、吸着性の向上を図り、耐久性にも優れる磁性吸着剤とすることが可能となることを見出した。
【０００８】
磁性吸着剤中におけるセメントの含有率が０．１〜３質量％であると好ましい。
【０００９】
磁性体粒子がバリウムフェライトまたはストロンチウムフェライトであると好ましい。
【００１０】
磁性吸着剤の単位質量当たりの磁束密度が０．０１〜０．１Ｔ／ｋｇであると好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁性吸着剤は、磁性体粒子と酸化マグネシウムが、磁性体粒子が表面に露出した状態でセメントによって結着された磁性吸着剤であり、フッ素、ヒ素の吸着性が高く、使用時の耐久性、磁石による回収性が良好な磁性吸着剤とすることが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の磁性吸着剤は、磁性体粒子と酸化マグネシウムが、磁性体粒子が表面に露出した状態でセメントによって結着されることにより得られる。磁性体粒子を表面に露出させた場合、磁性体粒子が表面に露出せず内部にある場合に比べ、磁性体粒子の含有率を高めやすく、かつ表面に露出していることにより磁力の影響を受けやすく、磁石による回収性を高めることが可能となる。
【００１３】
本発明において、磁性体粒子と酸化マグネシウムを結着させるバインダーとしてセメントが使用される。バインダーとしてセメントを使用し磁性吸着剤とした場合、少ない含有率で強い結着力を得ることができることを見出した。バインダーにセメントを使用した場合、セメント含有率を少なくでき、表面の空隙率を高めたまま造粒できるせいか、使用時の耐久性を維持しつつ、フッ素・ヒ素の吸着性を高められることを見出した。
【００１４】
本発明において、セメントは公知のものが特に制限なく使用することができる。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、底発熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメント、及び高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメントあるいは特殊セメントであるアルミナセメントなどが挙げられる。これらの中でも、普通ポルトランドセメントや高炉セメントが好適に使用される。
【００１５】
本発明の磁性吸着剤中におけるセメントの含有率は０．１〜３質量％であることが好ましく、より好ましくは０．３〜２質量％、特に好ましくは０．５〜１．５質量％である。含有率が０．１質量％より低いと、フッ素・ヒ素の吸着性は良好となるものの、物理的強度が低下しやすく、使用時の耐久性に劣りやすい。３質量％より高いと、吸着性が悪化しやすく、当初予期しなかったことであるが、耐水性が低下する傾向があり、汚染水等の水に長時間浸した場合に、分解しやすく、耐久性に劣りやすくなる。
【００１６】
本発明の目的を妨げない範囲において、セメント以外のバインダー成分を使用してもよい。例えば、デンプン、ゼラチン、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール系樹脂等の水溶性樹脂、ポリウレタン系エマルジョン、ポリアクリル酸エステル系エマルジョン、ポリ酢酸ビニル系エマルジョン、ポリ塩化ビニル系エマルジョン、ポリ（スチレン／ブタジエン）共重合エマルジョン等の水性樹脂エマルジョン、水ガラス等の無機系バインダー等が挙げられる。水溶性樹脂は耐水化処理を施してもよい。
【００１７】
本発明の磁性吸着剤は着磁処理を施してあることが好ましく、単位質量当たりの磁束密度は０．０１〜０．１Ｔ／ｋｇであることが好ましい。一般的に、吸着剤の粒子径が大きくなると比表面積が減少し、吸着性が低下する傾向がある。一方、粒子径を小さくすると吸着性は向上するものの、粉が舞い上がる等ハンドリング性が低下しやすく、磁性吸着剤とした場合、磁石による回収性が低下するといった問題が生じる。単位質量当たりの磁束密度を０．０１〜０．１Ｔ／ｋｇとすると、磁性吸着剤が磁気凝集性を有するようになり、見かけ上の粒子径が大きくなることにより、ハンドリング性、磁気回収性は向上する一方、吸着性の低下はほとんど起こらないため、好ましい実施形態となる。単位質量当たりの磁束密度は０．０１５〜０．０８Ｔ／ｋｇであるとより好ましく、０．０２〜０．０６Ｔ／ｋｇであると特に好ましい。単位質量当たりの磁束密度が０．０１Ｔ／ｋｇより小さいと、着磁の効果が小さく、ハンドリング性、磁気回収性の向上が小さい。０．１Ｔ／ｋｇより大きいと、磁気凝集性が強くなりすぎ、撹拌槽中で汚染水に磁性吸着剤を添加・撹拌したときに、磁性吸着剤が沈降しやすく、また吸着性も低下しやすい。
【００１８】
着磁処理は、造粒前の磁性体粒子または造粒後の磁性吸着剤を、電磁石または永久磁石に接触させることによって行われる。充分に着磁させるためには、磁性体粒子または磁性吸着剤の保磁力以上の磁界を与える電磁石または永久磁石に１秒以上接触させることが好ましく、接触時間を３０秒以上とすることがさらに好ましい。単位質量当たりの磁束密度は、磁性吸着剤に用いる磁性体粒子の種類、含有率、着磁処理時に付与する磁界の強さ、時間等により、コントロールすることが可能である。
【００１９】
本発明において、単位質量当たりの磁束密度の測定は、まず１００ｍＬのガラスビーカーに磁性吸着剤５０ｇを計量し、ビーカーの底からガウスメータのプローブを当て、磁束密度の最大値を計測する。この値を磁性吸着剤１ｋｇ当たりに換算し、この値を単位質量当たりの磁束密度とする。
【００２０】
本発明に用いられる磁性体粒子としては特に制限はなく、磁性を示すあらゆる材料を用いることができる。例えば鉄、ニッケル、コバルト等の金属またはこれらを主成分とする磁性合金の粉末、四三酸化鉄、三二酸化鉄、コバルト添加酸化鉄、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の金属酸化物系磁性体の粉末が挙げられる。中でも、残留磁束密度が高い磁性体粒子は、着磁する際に単位質量当たりの磁束密度を高めやすく、０．０１〜０．１Ｔ／ｋｇの範囲にコントロールしやすいため、好ましい。残留磁束密度が高い磁性体粒子としては、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライトが挙げられ、好ましく使用される。
【００２１】
磁性体粒子の粒子径は０．１μｍ〜５０μｍが好ましい。０．１μｍ未満では、取り扱いに困難が生じることがあり、５０μｍを超えると、酸化マグネシウム粒子との混合がスムースに進まない場合がある。本発明の磁性吸着剤中におけるこれら磁性体粒子の含有率は１０〜５０質量％が好ましく、より好ましくは１５〜４５質量％、特に好ましくは２０〜４０質量％である。含有率が１０質量％を下回ると、磁性体粒子が表面に露出した状態を実現できなくなることや、磁石による回収性が低下しやすい。また、着磁しても磁束密度が低下しやすい。また５０質量％を上回ると、吸着剤である酸化マグネシウムの含有率が低くなり、吸着性が低下しやすい。
【００２２】
本発明に用いられる酸化マグネシウムについては、特に制限はないが、粒子径が大きすぎると吸着性が低下しやすく、小さすぎるとハンドリング性が低下しやすい。粒子径は０．１〜２０μｍが好ましく、より好ましくは０．５〜１０μｍ、特に好ましくは０．８〜６μｍである。本発明の磁性吸着剤中における酸化マグネシウムの含有率は４７〜８９．９質量％が好ましく、より好ましくは５５〜８５質量％、特に好ましくは６０〜８０質量％である。含有率が４７質量％を下回ると、吸着性が低下しやすい。８９．９質量％を上回ると、磁性体粒子の含有率が低下し、磁性体粒子が表面に露出した状態を実現できなくなることや、磁石による回収性が低下しやすい。また、着磁の効果も低下しやすい。
【００２３】
磁性体粒子と酸化マグネシウムを、磁性体粒子が表面に露出した状態でセメントによって結着する方法としては、各成分を水とともに混練・造粒し、乾燥、粉砕する方法がある。造粒方法に関して特に制限はなく、湿式造粒法として公知の方法を用いることができる。具体的には例えば、スプレードライ法、流動層造粒法、転動造粒法、撹拌造粒法等を挙げることができる。粉砕に関しては、ジョークラッシャー、コーンクラッシャー、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマクラッシャー、ロッドミル、ボールミル、振動ロッドミル、振動ボールミル、パンミル、ローラーミル、インパクトミル、円盤形ミル等を用いる粉砕方法を挙げることができる。
【００２４】
粉砕によって得られる磁性吸着剤の平均粒子径は５〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜１５０μｍ、特に好ましくは２０〜１００μｍである。５μｍ未満では、吸着性は良好であるが、使用時に磁性吸着剤が舞い上がり作業性が劣りやすく、また磁石による回収性も低下しやすい。３００μｍよりも大きいと、吸着性が低下しやすい。なおこの粒子径は、マイクロトラック（登録商標）ＭＴ３３００ＥＸ（日機装（株）製）を使用し、分散媒である水の屈折率を１．３３、被測定物の屈折率を２として測定して求めた。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでない。なお、実施例中の百分率は、質量基準である。
【００２６】
実施例１
ベッセル容量１５０Ｌのヘンシェル撹拌造粒機に、酸化マグネシウム（平均粒子径：２．４μｍ）２１ｋｇ、磁性体粒子としてストロンチウムフェライト（平均粒子径：１．８μｍ）９ｋｇ、普通ポルトランドセメント０．２５ｋｇを入れ、撹拌しながら水１５ｋｇを添加し、添加後１０分間撹拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物を８０℃で乾燥後、カッターミルで粉砕し、３００μｍのふるいを通して、平均粒子径８２μｍの磁性吸着剤１を得た。なお、平均粒子径は、マイクロトラック（登録商標）ＭＴ３３００ＥＸ（日機装（株）製）を使用し、分散媒である水の屈折率を１．３３、被測定物の屈折率を２として測定して求めた。磁性吸着剤１のセメント含有率は０．８３質量％である。磁性吸着剤１の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００２７】
実施例２
普通ポルトランドセメントの添加量を０．１８ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤２を得た。磁性吸着剤２の平均粒子径は８０μｍ、セメント含有率は０．６０質量％である。磁性吸着剤２の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００２８】
実施例３
普通ポルトランドセメントの添加量を０．１２ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤３を得た。磁性吸着剤３の平均粒子径は７８μｍ、セメント含有率は０．４０質量％である。磁性吸着剤３の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００２９】
実施例４
普通ポルトランドセメントの添加量を０．０５ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤４を得た。磁性吸着剤４の平均粒子径は７５μｍ、セメント含有率は０．１７質量％である。磁性吸着剤４の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００３０】
実施例５
普通ポルトランドセメントの添加量を０．０２ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤５を得た。磁性吸着剤５の平均粒子径は７１μｍ、セメント含有率は０．０７質量％である。磁性吸着剤５の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００３１】
実施例６
普通ポルトランドセメントの添加量を０．４ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤６を得た。磁性吸着剤６の平均粒子径は８３μｍ、セメント含有率は１．３質量％である。磁性吸着剤６の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００３２】
実施例７
普通ポルトランドセメントの添加量を０．５５ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤７を得た。磁性吸着剤７の平均粒子径は８３μｍ、セメント含有率は１．８質量％である。磁性吸着剤７の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００３３】
実施例８
普通ポルトランドセメントの添加量を０．８５ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤８を得た。磁性吸着剤８の平均粒子径は８５μｍ、セメント含有率は２．８質量％である。磁性吸着剤８の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００３４】
実施例９
普通ポルトランドセメントの添加量を１．１ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤９を得た。磁性吸着剤９の平均粒子径は８７μｍ、セメント含有率は３．５質量％である。磁性吸着剤９の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００３５】
実施例１０
磁性体粒子としてストロンチウムフェライトの代わりにバリウムフェライト（平均粒子径：２．３μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤１０を得た。磁性吸着剤１０の平均粒子径は８５μｍ、セメント含有率は０．８３質量％である。磁性吸着剤１０の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるバリウムと鉄が露出していることが確認された。
【００３６】
実施例１１
磁性体粒子としてストロンチウムフェライトの代わりに四三酸化鉄（平均粒子径：１．６μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤１１を得た。磁性吸着剤１１の平均粒子径は８２μｍ、セメント含有率は０．８３質量％である。磁性吸着剤１１の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素である鉄が露出していることが確認された。
【００３７】
実施例１２
磁性体粒子としてストロンチウムフェライトの代わりに鉄粉（平均粒子径：８μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤１２を得た。磁性吸着剤１２の平均粒子径は９２μｍ、セメント含有率は０．８３質量％である。磁性吸着剤１２の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素である鉄が露出していることが確認された。
【００３８】
実施例１３
実施例１で作製した磁性吸着剤１を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤１３を得た。
【００３９】
実施例１４
実施例１０で作製した磁性吸着剤１０を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤１４を得た。
【００４０】
実施例１５
実施例１１で作製した磁性吸着剤１１を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤１５を得た。
【００４１】
実施例１６
実施例１２で作製した磁性吸着剤１２を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤１６を得た。
【００４２】
実施例１７
酸化マグネシウムの添加量を２５．５ｋｇ、ストロンチウムフェライトの添加量を４．５ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤を得た。この磁性吸着剤の平均粒子径は８４μｍ、セメント含有率は０．８３質量％である。また、この磁性吸着剤の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、ＥＤＸのピーク強度は弱いものの、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。こうして得た磁性吸着剤を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤１７を得た。
【００４３】
実施例１８
実施例１で作製した磁性吸着剤１を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２０００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤１８を得た。
【００４４】
実施例１９
酸化マグネシウムの添加量を１８ｋｇ、ストロンチウムフェライトの添加量を１２ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤を得た。この磁性吸着剤の平均粒子径は８７μｍ、セメント含有率は０．８３質量％である。この磁性吸着剤の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。こうして得た磁性吸着剤を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２０００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤１９を得た。
【００４５】
比較例１
ベッセル容量１５０Ｌのヘンシェル撹拌造粒機に、酸化マグネシウム（平均粒子径：２．４μｍ）２１ｋｇ、磁性体粒子としてストロンチウムフェライト（平均粒子径：１．８μｍ）９ｋｇを入れ、撹拌しながら固形分濃度１０質量％のポリビニルアルコール水溶液（（株）クラレ製；ＰＶＡ−１１７）２．５ｋｇ、水１２．５ｋｇを順次添加し、添加後１０分間撹拌し、造粒物を作製した。得られた造粒物を１２０℃で乾燥後、カッターミルで粉砕し、３００μｍのふるいを通して、平均粒子径８０μｍの磁性吸着剤を得た。磁性吸着剤のバインダー含有率は０．８３質量％である。この磁性吸着剤の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００４６】
比較例２
１０質量％ポリビニルアルコール水溶液の添加量を１５ｋｇに変更し、水の添加をしなかった以外は比較例１と同様にして、磁性吸着剤を得た。磁性吸着剤の平均粒子径は８７μｍ、バインダー含有率は４．８質量％である。この磁性吸着剤の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００４７】
比較例３
ポリビニルアルコール水溶液の代わりに、固形分濃度５０質量％のポリ（スチレン／ブタジエン）共重合エマルジョン（旭化成（株）；Ｅ−１５８５）を３ｋｇ添加し、水の添加量を１２ｋｇに変更した以外は比較例１と同様にして、磁性吸着剤を得た。磁性吸着剤の平均粒子径は８３μｍ、バインダー含有率は４．８質量％である。この磁性吸着剤の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄が露出していることが確認された。
【００４８】
比較例４
酸化マグネシウムの添加量を２７．６ｋｇ、ストロンチウムフェライトの添加量を２．４ｋｇに変更した以外は実施例１と同様にして、磁性吸着剤を得た。この磁性吸着剤の平均粒子径は８３μｍ、セメント含有率は０．８３質量％である。また、この磁性吸着剤の表面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により観察すると、ストロンチウムフェライトが内包された構造を取っており、磁性体粒子成分の構成元素であるストロンチウムと鉄の露出は認められないことが確認された。こうして得た磁性吸着剤を５０ｇ計量し、１００ｍＬのガラスビーカーに入れた後、２００ｍＴの磁石上に１分間置いて磁性吸着剤を得た。
【００４９】
＜単位質量当たりの磁束密度の測定＞
１００ｍＬのガラスビーカーに磁性吸着剤５０ｇを計量し、ビーカーの底からガウスメータ（ハンディ・ガウスメータ４１０型、（株）東陽テクニカ製）のトランスバースプローブを当て、磁束密度の最大値を計測した。この値を磁性吸着剤１ｋｇ当たりに換算し、単位質量当たりの磁束密度とした。
【００５０】
＜磁性吸着剤の回収率測定＞
水道水５００ｍＬに磁性吸着剤を１０ｇ添加し、スリーワンモーターにて１日撹拌した。その後、磁石を当てながらデカント処理をし、処理液と磁性吸着剤とを分離した。磁性吸着剤は乾燥を行い、試験前後の質量から磁石による磁性吸着剤の回収率を測定した。回収率は９８％以上であれば良好であり、９５％以上であれば実用上問題ないレベルである。
【００５１】
＜処理液中のフッ素イオン濃度測定＞
フッ化ナトリウムで調製したフッ素イオン濃度１０ｍｇ／Ｌの水溶液２５ｍＬに、磁性吸着剤を０．１ｇ添加し、２０℃で３０分間撹拌した後、容器外部から磁石を当てて吸着剤を集磁し、デカンテーションすることにより水相を取り出し、水相のフッ素イオン濃度をイオンクロマトにより求めた。フッ素イオン濃度は環境基準である０．８ｍｇ／Ｌ以下であると良好である。
【００５２】
＜処理液中のヒ素イオン濃度測定＞
和光純薬製ヒ素標準液（１，０００ｍｇ／Ｌ）を用いて、ヒ素イオン濃度２ｍｇ／Ｌの水溶液を調製し、ｐＨを６．７とした。この液２５ｍＬに磁性吸着剤１ｇを加え、室温で３０分撹拌した後、容器外部から磁石を当てて吸着剤を集磁し、デカンテーションにより水相を取り出し、水相のヒ素イオン濃度をＩＣＰ−ＡＥＳにより求めた。ヒ素イオン濃度は排水基準である０．１ｍｇ／Ｌ以下であると良好である。
【００５３】
実施例、比較例で得られた磁性吸着剤の各結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2015136664.tif 000002
【００５５】
実施例に示すように、磁性体粒子と酸化マグネシウムが、磁性体粒子が表面に露出した状態でセメントによって結着された本発明の磁性吸着剤は、フッ素、ヒ素の吸着性に優れ、使用時の分解が少なく耐久性に優れ、磁石による回収性が良好な磁性吸着剤とすることができる。実施例１〜９の比較より、セメントの含有率が０．１〜３質量％である実施例１〜４、６〜８は、磁石による回収率が高く、好ましい。特にセメント含有率が０．５〜１．５質量％である実施例１、２、６は、磁石による回収性がいっそう良好であり、フッ素、ヒ素の吸着性も高く、好ましい。実施例１３〜１６の比較より、磁性体粒子にストロンチウムフェライト、バリウムフェライトを用いた実施例１３、１４は、同一条件で着磁処理を行った際の単位質量当たりの磁束密度が高く、想定範囲にコントロールしやすいため、好ましい。実施例１、１３〜１９の比較より、単位質量当たりの磁束密度が０．０１〜０．１Ｔ／ｋｇである実施例１３〜１６、１８は、磁石による回収率が高く、フッ素、ヒ素の吸着性も良好であり、好ましい。さらに０．０２〜０．０６Ｔ／ｋｇである実施例１３〜１５は、これらの特性が一段良好であり、特に好ましい。
【００５６】
一方、バインダーにポリビニルアルコールを用い、バインダー含有率を実施例１と同様にした比較例１は、磁性吸着剤の結着力が弱く、水中で使用した際に分解し、磁石による回収率が低い。バインダーにポリビニルアルコール、水性樹脂エマルジョンを用い、結着力を高めるべく、バインダー含有率を高めた比較例２、３は、フッ素、ヒ素の吸着性が低い。磁性体粒子と酸化マグネシウムをセメントにより結着しているものの、磁性体粒子が表面に露出していない比較例４は、磁石による回収率が低い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、フッ素、ヒ素を含有する汚染水からこれら元素を速やかに吸着することが可能でなり、使用時の耐久性、磁石による回収性が良好な磁性吸着剤を提供することができる。汚染水に夾雑物が含まれていても、磁石による回収が可能であることより、汚泥、土壌、焼却灰等を含有する溶液からのフッ素、ヒ素の分離に有効であると考えられる。