(57)【要約】【課題】  工業排水や、電子材料となるニッケル化成品の中間原料である硫酸ニッケル水溶液など、各種の砒素含有水溶液から、簡単に、効率よく且つ低コストで砒素を除去する方法を提供する。【解決手段】  砒素含有水溶液に金属鉄粉を添加して撹拌混合するか、金属鉄粉を充填したカラム等に砒素含有水溶液を通液して、金属鉄粉の表面で砒素を反応させた後、固液分離により砒素が鉄の化合物として吸着された金属鉄粉を回収する。金属鉄粉の粒径は１ｍｍ以下とし、１０μｍ〜１ｍｍに調整したものが好ましい。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
砒素を含有する水溶液から砒素を除去する方法であって、砒素を含有する水溶液に粒径１ｍｍ以下の金属鉄粉を接触させ、該金属鉄粉の表面で砒素を反応させた後、固液分離により砒素が鉄の化合物として吸着された金属鉄粉を回収することを特徴とする砒素含有水溶液からの砒素除去方法。
【請求項２】
前記砒素を含有する水溶液が硫酸ニッケル水溶液であることを特徴とする、請求項１に記載の砒素含有水溶液からの砒素除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砒素を含有する排水や金属塩水溶液等から、簡便に低濃度まで砒素を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、砒素（Ａｓ）は人体に対して有毒であり、少量であっても長期的には慢性的な中毒症状を引き起こすため、上水中あるいは排水中のＡｓ濃度を低減することが求められている。また、工業的にも、排水中だけでなく、各種電子材料となるニッケル化成品中へのＡｓの混入を防ぐため、その中間原料である硫酸ニッケル等からＡｓを除去することが望まれている。
【０００３】
各種の化学形態のＡｓを含有する水溶液からＡｓを除去することは多くの産業分野で検討されており、例えば凝集沈殿法、吸着法、硫化法等が提案されている。凝集沈殿法は、例えば特開２００３−１９４０４号公報に記載されるように、アルミ二ウム塩や鉄塩等の凝集剤を添加して凝集フロックを形成し、この凝集フロックと共にＡｓを沈殿させる方法である。凝集沈殿法は、原水中の濁質と同時にＡｓを除去できることから広く採用されているが、Ａｓ以外に多くの金属元素を含有している原水の場合、凝集により大量の沈殿物を発生するため、この凝集フロックの後処理に多大な手間と費用を要するという問題点がある。
【０００４】
吸着法は、例えば特開２００５−０００７４７号公報に記載されるように、活性白土やキレート材を用いてＡｓを選択的に除去する方法である。しかし、吸着剤自体のコスト、溶離液として使用される薬剤のコスト、Ａｓ溶離液の処理コストが高く、コスト的に特段優れる方法ではない。
【０００５】
また、硫化法は、例えば特開２００５−２２４６８６号公報に記載されるように、Ａｓ含有水溶液に水溶性硫化物や硫化水素ガスを添加し、Ａｓを硫化砒素として不溶化させた後、固液分離する方法である。しかし、Ａｓ濃度が１０ｍｇ／ｌ以下の希薄なＡｓ含有溶液の場合は、硫化砒素の結晶生成が極めて遅く、Ａｓを一定濃度以下に除去するためには比較的長時間を要し、実用性に難点がある。また、Ａｓ以外に硫化物となり易い金属元素を含有している原水の場合、大量の硫化沈澱物を発生するという問題もある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９４０４号公報
【特許文献２】特開２００５−０００７４７号公報
【特許文献３】特開２００５−２２４６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、砒素を含有する水溶液から、簡単な方法により、効率よく且つ低コストで砒素を除去する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明が提供する砒素含有水溶液からの砒素除去方法は、砒素を含有する水溶液に粒径１ｍｍ以下の金属鉄粉を接触させ、該金属鉄粉の表面で砒素を反応させた後、固液分離により砒素が鉄の化合物として吸着された金属鉄粉を回収することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、砒素を含有する水溶液に金属鉄粉を接触、反応させるという簡単な方法により、工業排水や、電子材料となるニッケル化成品の中間原料である硫酸ニッケル水溶液など、各種の砒素含有水溶液中の砒素を、効率よく且つ低コストで除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の方法においては、水溶液中に含有される砒素（Ａｓ）を除去するために、砒素含有水溶液に金属鉄粉を接触させる。砒素含有水溶液と金属鉄粉との接触方法としては、砒素含有水溶液に金属鉄粉を添加して撹拌混合する方法や、金属鉄粉を充填したカラム等に砒素含有水溶液を通液する方法がある。
【００１１】
水溶液中の砒素は、例えば下記の化学式に示すように、金属鉄粉の表面で還元・吸着反応を起こし、水溶液から除去されていると考えられる。また、下記化学式により生成したＡｓは、ＦｅＡｓ合金等の鉄の化合物を形成して、金属鉄粉の表面に吸着されるものと推定される。
［化学式］
２ＨＡｓＯ２＋３Ｆｅ０＋Ｈ２ＳＯ４
→ ２Ａｓ０＋３ＦｅＳＯ４＋４Ｈ２Ｏ
【００１２】
上記還元・吸着反応の後、吸引ろ過等の手段により固液分離を行う。上記したように砒素はＦｅＡｓ合金等の鉄の化合物として金属鉄粉の表面に吸着されているため、固液分離により金属鉄粉を回収することによって、砒素を水溶液から除去することができる。
【００１３】
上記還元・吸着反応は固液反応であるため、金属鉄粉と砒素含有水溶液の接触頻度が高い方が、即ち金属鉄粉の粒径が小さいほうが有利である。そのため、本発明では粒径１ｍｍ以下の金属鉄粉を用いることにより、水液中に含有される砒素を効率よく除去することが可能となる。しかし、金属鉄粉の粒径が小さすぎると、固液分離やカラム通水時に目詰まりを起こす可能性があるため、金属鉄粉の粒径は１０μｍ〜１ｍｍ程度に調整したものを用いることが好ましい。
【００１４】
上記還元・吸着反応においては、反応温度や反応時間は特に限定されるものではなく、室温又は加熱しなくても、あるいは６０分以内の比較的短い時間でも、砒素を除去することが可能である。また、対象とするＡｓ含有水溶液のｐＨは、特に限定されず、工業的にはｐＨ７〜８の中性域の排水や、ｐＨ２〜７程度の弱酸性の硫酸ニッケル水溶液が一般的である。ただし、水溶液のｐＨが２を下回ると金属鉄粉が溶解するため、ｐＨの下限はｐＨ２程度が好ましい。
【実施例】
【００１５】
［実施例１］
Ａｓ濃度２.６ｍｇ／ｌの硫酸ニッケル溶液１００ミリリットル（Ｎｉ濃度９０g／ｌ、初期ｐＨ５.６）に、金属鉄粉１０ｇを添加し、ｐＨ成り行きにて２０℃で、合成樹脂製ペラを用いて６０分撹拌を行った。反応後、５Ｃのろ布を用いた吸引ろ過により、終液（ｐＨ６.２）を固液分離した。得られたろ液のＡｓ濃度は０.１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００１６】
尚、使用した金属鉄粉は、化学成分が、トータルＦｅ：９６.７％、金属Ｆｅ：９２.５％、ＦｅＯ：５.４％であった。また、粒度分布は、＋４２５μｍ：０.０％、〜３００μｍ：０.７％、〜２５０μｍ：５.２％、〜１５０μｍ：３０.５％、〜１０６μｍ：２２.３％、〜７５μｍ：１８.５％、−７５μｍ：２２.８である。
【００１７】
［実施例２］
Ａｓ濃度２.６ｍｇ／ｌの硫酸ニッケル溶液１００ミリリットル（Ｎｉ濃度９０g／ｌ、初期ｐＨ５.６）に、上記金属鉄粉１０ｇを添加し、ｐＨ成り行きにて４０℃で、合成樹脂製ペラを用いて６０分撹拌を行った。反応後、５Ｃのろ布を用いた吸引ろ過により、終液（ｐＨ５.７）を固液分離した。得られたろ液のＡｓ濃度は０.１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００１８】
［実施例３］
Ａｓ濃度２.６ｍｇ／ｌの硫酸ニッケル溶液１００ミリリットル（Ｎｉ濃度９０g／ｌ、初期ｐＨ５.６）に上記金属鉄粉１０ｇを添加し、４０℃にて硫酸でｐＨを２.０に調整しながら、合成樹脂製ペラを用いて６０分撹拌を行った。反応後、５Ｃのろ布を用いた吸引ろ過により、終液を固液分離した。得られたろ液のＡｓ濃度は０.１ｍｇ／ｌ以下であった。
【００１９】
［比較例１］
Ａｓ濃度２.６ｍｇ／ｌの硫酸ニッケル溶液１００ミリリットル（Ｎｉ濃度９０g／ｌ、初期ｐＨ５.６）に、上記金属鉄粉の代わりに金属銅粉（試薬１級）１０ｇを添加し、ｐＨ成り行きにて２０℃で、合成樹脂製ペラを用いて６０分撹拌を行った。反応後、５Ｃのろ布を用いた吸引ろ過により、終液を固液分離した。得られたろ液のＡｓ濃度は１.７ｍｇ／ｌであった。
【００２０】
［比較例２］
Ａｓ濃度２.６ｍｇ／ｌの硫酸ニッケル溶液１００ミリリットル（Ｎｉ濃度９０g／ｌ、初期ｐＨ５.６）に、活性白土粉２ｇを添加し、ｐＨ成り行きにて２０℃で、合成樹脂製ペラを用いて６０分撹拌を行った。その後、５Ｃのろ布を用いた吸引ろ過により、終液を固液分離した。得られたろ液のＡｓ濃度は０.８ｍｇ／ｌであった。
【００２１】
［比較例３］
Ａｓ濃度２.６ｍｇ／ｌの硫酸ニッケル溶液１００ミリリットル（Ｎｉ濃度９０g／ｌ、初期ｐＨ５.６）に、硫化ナトリウム溶液２ミリリットルを添加し、ｐＨ２.５にて４０℃で、合成樹脂製ペラを用いて６０分撹拌を行った。その後、５Ｃのろ布を用いた吸引ろ過により、終液を固液分離した。得られたろ液のＡｓ濃度は０.３ｍｇ／ｌであった。