(57)【要約】【課題】揮発性有機化合物や重金属類を含む汚染土壌を浄化することができる浄化剤を提供する。【解決手段】動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２を浄化剤製造装置１０の反応容器１３内に入れ、導電ケーブル２９内部に直流電流ＤＣを導通させるとともに、直流電流ＤＣと同方向の水流Ｒを発生させた状態で水１１を循環させることにより、遠赤外線を放射する機能を有し、汚染土壌中の揮発性有機化合物の分解に適した液体の浄化剤が形成される。また、この浄化剤にミネラル成分や多糖類を含有する植物からの抽出物を添加し、処理することにより、汚染土壌中の有機塩素系化合物の分解、重金属類の脱離などに適した浄化剤が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末を含む水に絶縁体で被覆された導電線を浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させるとともに、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させる活性化処理を行うことによって形成した浄化剤。
【請求項２】
請求項１記載の浄化剤にミネラル付与材を分散して形成した浄化剤。
【請求項３】
請求項２記載の浄化剤に絶縁体で被覆された導電線を浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させるとともに、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させる活性化処理を行い、さらに多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて混合することによって形成した浄化剤。
【請求項４】
動植物プランクトンの化石含む堆積岩の粉末及びミネラル付与材を含む水に絶縁体で被覆された導電線を浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させるとともに、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させる活性化処理を行うことによって形成した浄化剤。
【請求項５】
請求項４記載の浄化剤に多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて混合することによって形成した浄化剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の浄化剤に対し超音波振動を付与して形成した浄化剤。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の浄化剤に対し遠赤外線を照射して形成した浄化剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機化合物や有機塩素系化合物や重金属類などの汚染物質を浄化する作用を有する浄化剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品やＩＣ基板の洗浄、金属の表面処理、可塑剤、溶剤、クリーニングの洗浄剤等として、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロエタン、四塩化炭素等の揮発性有機化合物が幅広く使用されている。ゴミ焼却場の煤煙処理工程あるいは農薬や殺虫剤の製造工程等では、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）、残留農薬、ダイオキシン類などの環境負荷の高い有機塩素系化合物が発生することがある。
【０００３】
工場や作業所等からこれらの有機化合物が排出された場合、これらの有機化合物は一般に水に不溶であるため、水に浮遊した状態或いは水に乳濁した状態で排水と共に排出される。このような排水が土壌に散布されると、前述の有機化合物は土壌中の疎水性の高い部分に取り込まれ、さらに難分解性であるため土壌中蓄積されることが多い。
【０００４】
また、電子機器産業、弱電機器産業等の各種工業分野においては、錆止めメッキ、顔料、触媒剤、ガソリン添加剤、染料原料、媒染剤、洗浄剤、電池材料等として、ヒ素、六価クロム、有機水銀、鉛、カドミウム、亜鉛、銅等の重金属類が大量に使用されている。これらの重金属類は外界へ排出されると、雨水や河川によって搬送され、土壌中に分散することがある。土壌中に分散した重金属類は、土壌中の土粒子表面の吸着水と強固に結合する（以下、特異吸着という。）。このような土粒子表面への重金属類の特異吸着が起こると、重金属類は容易に周囲の水に流出しにくくなり、土壌中に定着する。
【０００５】
また、土壌中には、粘土質、砂質、岩石質などの様々な種類が混在しており、土壌を構成する土粒子の大きさも一定ではない。
【０００６】
土壌汚染の原因となる、前述の有害な有機化合物や重金属類は、それぞれの発生原因や発生場所が互いに異なっていたり、重複していたりするが、降雨、河川あるいは地下水脈等の水流によって運ばれ、その移動過程における土壌を広範囲にわたって複合的に汚染しているのが実状である。
【０００７】
このような汚染土壌を浄化する技術として、粉体状の土壌改良材を汚染土壌に加えて、撹拌・混合する方法がある。例えば、特許文献１には、遠赤外線放射体を含む粉末状の改良材を汚染土壌に加えて、撹拌・混合することにより、土壌中の揮発性有機化合物を除去する方法が開示されている。特に遠赤外線放射体から放射される遠赤外線によって、非接触で水分子及び有機化合物を励起できることが特徴であり、励起した水分子と有機化合物が反応することでその有機化合物を分解することができる。また、特許文献２には、重金属類で汚染された土壌に、キレート剤を含む溶液を加えることによって、重金属類を分離除去する方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−５０３２８号公報
【特許文献２】特開２００７−９８２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
土壌改良材を使用した土壌浄化法には、汚染土壌を掘削し、掘削した土壌に土壌改良材を添加し、浄化処理を行った土壌を元に戻す方法と、汚染土壌に直接土壌改良材を散布する方法があるが、広範囲の汚染に対しては後者が望ましい。しかしながら、上述した粉末状の土壌改良材を汚染土壌に添加する工法では、土壌を掘削して土壌改良材と混合するため、特に広範囲の汚染に対しては非常に労力とコストが必要である。
【００１０】
特許文献１記載の遠赤外線放射体粒子を利用した土壌改良材は、放射される遠赤外線によって、周囲の揮発性有機化合物などの汚染物質を分解可能である。しかし、汚染土壌と粉体状の土壌改良材を粒子レベルで均等に混合できないという問題や、遠赤外線は水分子に吸収されやすいため、水分を多く含む汚染土壌中において、放射された遠赤外線は、遠赤外線放射体粒子と汚染物質との間の水分子に吸収され、汚染物質及び汚染物質周囲の水分子まで届かないため、その揮発性有機化合物などの汚染物質の分解作用は不十分になるという問題がある。
【００１１】
また、汚染土壌は揮発性有機化合物だけでなく、有機塩素系化合物などの複数の有機化合物によって汚染されている場合が多い。特許文献１記載の遠赤外線放射体粒子は揮発性有機化合物を励起するのに適した波長（６〜１４μｍ）の遠赤外線を放射するため、揮発性有機化合物の分解には適するが、有機塩素系化合物などの励起には適さない。このため、土壌中の有機塩素系化合物などが混在している場合、特許文献１記載の汚染土壌浄化方法で浄化することは困難である。
【００１２】
さらには、土壌の土粒子に特異吸着した重金属類を分離するために、特許文献２記載のように、キレート剤などの脱離剤を使用すると、脱離剤が再び土壌中に吸収されて土壌が汚染される。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、揮発性有機化合物や有機塩素系化合物や重金属類を含む汚染土壌を浄化することができる浄化剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る第１の浄化剤は、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末を含む水に絶縁体で被覆された導電線を浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させるとともに、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させる活性化処理を行うことによって形成することを特徴とする。
【００１５】
このような構成とすることにより、特定波長の遠赤外線を放射する性質を持つ動植物プランクトンの化石を含む堆積岩は、５〜５０ｎｍ程度の微粒子にまで分解され、水に溶解する。このため、遠赤外線放射機能を有する液状の浄化剤となる。
【００１６】
さらに、導電線を流れる直流電流の作用により分解された、微粒子状の動植物プランクトンの化石を含む堆積岩（以下、遠赤外線放射性微粒子と呼ぶ。）は、電場の中に置かなくても正負の電荷が偏った電気分極の状態を保つことができる。すなわち、遠赤外線放射性微粒子は極性誘電体になる。そのため、遠赤外線放射性微粒子を含む浄化剤は、その遠赤外線放射能力が増強され、加温、電場、加圧、摩擦などの付与を必要とせずに常に強い遠赤外線を放射することができる。
【００１７】
前述した工程で形成した浄化剤は懸濁物を含まない液体であるため、土壌に散布すれば、土壌の内部まで容易に浸透する。従って、遠赤外線放射性微粒子を、土壌内部に均一に分散させることができる。さらに、遠赤外線放射性微粒子は、前記活性化処理により遠赤外線放射能力が増強されているため、遠方まで遠赤外線を到達させることができる。そのため、遠赤外線放射性微粒子の周囲の水分子だけでなく、遠赤外線放射性微粒子に接触せずに離れた位置にある水分子や揮発性有機化合物等を励起し、揮発性有機化合物等の分解反応を促進することができる。
【００１８】
本発明に係る第２の浄化剤は、前記第１の浄化剤にさらにミネラル付与材を加えて混合することで形成する。
【００１９】
ミネラル付与材はカルシウム、マグネシウム、マンガン、シリカ、チタン、リンなどの海洋ミネラル成分を含み、複数のミネラル成分が酸化結合することで安定化した複合構造体（以下、ミネラル複合構造体と称す。）を含有する鉱物である。そのため、ミネラル付与材を水中に入れ、攪拌、振動などの処理を行うと、ミネラル複合構造体として溶出する。このミネラル複合構造体は、含有するミネラル成分が電気的に過剰であったり、不足したりすることが多く、通常ミネラル複合構造体は全体として電荷を有する。
【００２０】
そのため、ミネラル付与材を前記第１の浄化剤に添加し攪拌すると、ミネラル付与材から溶出し電荷を有するミネラル複合構造体が、極性誘電体である遠赤外線放射性微粒子と静電的に結合する。その結果、遠赤外線放射性微粒子を構成する分子における振動運動、回転運動の振動数が変化するため、遠赤外線放射性微粒子から放出される遠赤外線の波長が変化する。さらには特に水質がアルカリ性の場合、高電圧の直流電流をパルス的に発生する。このミネラル付与材から溶出するミネラル複合構造体の種類及び量を調整することにより、放出する遠赤外線の波長やパルス放電状態を制御することができる。
【００２１】
その結果、ミネラル付与材を添加した第２の浄化剤は、水分子や揮発性有機化合物だけでなく、ダイオキシンやＰＣＢなどの有機塩素系化合物が吸収する波長の遠赤外線を放出するものとなる。
【００２２】
さらに、本発明に係る第３の浄化剤は、前記第２の浄化剤に絶縁体で被覆された導電線を浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させるとともに、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させる活性化処理を行い、さらに多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて、混合することによって形成する。
【００２３】
このように、ミネラル複合構造体が遠赤外線放射性微粒子に結合した後、再び前記活性化処理を行うことにより、ミネラル複合構造体に含まれるミネラル成分の一部がイオンとして溶出する。溶出したイオンはプラスの電荷を持つため、遠赤外線放射性微粒子の周辺はプラスに帯電する。
【００２４】
前記多糖類を含有する植物からの抽出物は、セルロース、グリコーゲン、デンプンなどの多糖類を含み、それ以外にも、マルトース、スクロースなどの二糖類、グルコース、ガラクトースなどの単糖類など、多糖類の分解物やアミノ酸などを含んでも良く、通常、これらの混合物である。多糖類と多糖類の分解物及びアミノ酸は、ヒドロキシル基、カルボキシル基など電離性官能基を有し、水中ではこれらの官能基が電離することでマイナスに帯電する。そのため、多糖類を含有する植物からの抽出物は前述のプラスに帯電した遠赤外線放射性微粒子の周辺に集まりやすい。その結果、多糖類を含有する植物からの抽出物が遠赤外線放射性微粒子を被覆した、一種のクラスタ構造体を形成する。このようなクラスタ構造体を形成しているため、遠赤外線放射性微粒子から放出した遠赤外線は、遠赤外線放射性微粒子を被覆した多糖類を含有する植物からの抽出物に優先的に吸収される。
【００２５】
その結果、遠赤外線を吸収して励起した多糖類を含有する植物からの抽出物は、構成分子間における、例えば、部分的なＣ−Ｈ間、Ｃ−Ｏ間、Ｈ−Ｎ間などの結合に関する変角運動、振動運動、回転運動に必要な共鳴波長の電磁波を放射する。放射した電磁波は、汚染物質である有機化合物、土壌中の水分子、土粒子中に含まれる有機化合物などに吸収され、それらの分子の変角運動、振動運動、回転運動を活性化する。このなかでも、特に、汚染土壌の土粒子に吸着した水分子の運動を活性化することができるため、吸着水を介して土粒子に特異吸着した重金属類を脱離することができる。
【００２６】
本発明に係る第４の浄化剤は、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末及びミネラル付与材を含む水に絶縁体で被覆された導電線を浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させるとともに、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させる活性化処理を行うことによって形成することを特徴とする。
【００２７】
このため、第４の浄化剤では、第１の浄化剤と異なり、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末だけでなく、ミネラル付与材に含まれるミネラル成分も前記活性化処理を受ける。この活性化処理において、導電線を流れる直流電流は、ミネラル付与材に含まれるミネラル成分を単体のイオンの形で水中に効率的に溶出させる作用を有するため、液中にミネラル成分のイオンが大量に溶出する。
【００２８】
溶出したミネラル成分のイオンは極性誘電体である遠赤外線放射性微粒子と静電的に結合する。イオンと遠赤外線放射性微粒子との結合力は、本発明の第２の形態の浄化剤におけるミネラル複合構造体と遠赤外線放射性微粒子との結合力より大きい。そのため、ミネラル成分のイオンが結合することによって、遠赤外線放射性微粒子を構成する分子の振動運動、回転運動が大きく変化し、本発明の第２の浄化剤とは異なる波長の遠赤外線を放出する。
【００２９】
本発明に係る第５の浄化剤は、前記第４の浄化剤に、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて混合することで形成する。
【００３０】
このような構成とすれば、ミネラル成分のイオンが結合し、プラスに帯電した遠赤外線放射性微粒子をマイナスに帯電した多糖類を含有する植物からの抽出物が被覆した構造となる。前記第３の浄化剤と比較して、遠赤外線放射性微粒子周辺のプラスの電荷をもつイオンの濃度が高いため、より多くの多糖類を含有する植物からの抽出物を周辺に集めることができる。さらに、放出される遠赤外線の波長の違いから、前記第３の浄化剤とは異なる共鳴波長の電磁波を放射することができる。
【００３１】
さらに、本発明に係る第６の浄化剤は、第１〜５の浄化剤に、超音波振動を付与することで形成する。
【００３２】
超音波振動を付与することにより、浄化剤に含まれる遠赤外線放射性微粒子がさらに分解され、均一な大きさにすることができる。
【００３３】
さらに、本発明に係る第７の浄化剤は、第１〜６の浄化剤に、遠赤外線を照射することで形成する。
【００３４】
遠赤外線を照射することで、浄化剤中の水分子の運動が活性化し、浄化剤中に存在する遠赤外線放射性微粒子のクラスタに水分子が融合し、水和する。その結果、遠赤外線放射性微粒子の水への溶解性が向上するため、高濃度の遠赤外線放射性微粒子を含む浄化剤を形成することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明により、揮発性有機化合物や有機塩素系化合物や重金属類を含む汚染土壌を浄化することができる浄化剤を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面に基づいて第１実施形態である浄化剤について説明する。図１は第１実施形態である浄化剤を形成する浄化剤製造装置を示す模式図、図２は図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図、図３は図１に示す浄化剤製造装置に使用する動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末及びミネラル付与材の収納容器を示す斜視図、図４は図１に示す浄化剤製造装置における導電線付近の反応状態を示す模式図、図５は図１に示す浄化剤製造装置で形成された浄化剤を処理するための遠赤外線照射装置を示す概略断面図である。
【００３７】
図１，２に示すように、浄化剤製造装置１０は、水１１及び動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２及びミネラル付与材１２ａを収容可能な反応容器１３と、絶縁体１４で被覆された状態で反応容器１３内の水１１に浸漬された導電線１５と、反応容器１３内の水１１に超音波振動を付与するための超音波発生手段１６と、導電線１５に直流電流ＤＣを導通させるための直流電源装置１７と、導電線１５の周囲の水１１に直流電流ＤＣと同方向の水流Ｒを発生させるための水流発生手段である循環経路１８ａ、１８ｂ及び循環ポンプＰと、を備えている。直流電源装置１７、超音波発生手段１６及び循環ポンプＰはいずれも一般の商用電源によって作動するものである。
【００３８】
反応容器１３は、上面が開口した倒立円錐筒状であり、その頂点に相当する底部には排水口１９が設けられ、この排水口１９には循環ポンプＰの吸込口Ｐ１に連通する循環経路１８ａが接続され、排水口１９直下には循環経路１８ａへの排水量を調節するための開度調整バルブ２０と、反応容器１３内の水などを排出するための排水バルブ２１が設けられている。循環ポンプＰの吐出口Ｐ２には循環経路１８ｂの基端部が接続され、循環経路１８ｂの先端部は収容槽２２に接続されている。収容槽２２外周の底部付近には、収容槽
２２内の水１１を反応容器１３内へ送り込むための循環経路１８ｃの基端部が接続され、循環経路１８ｃの先端部は反応容器１３の開口部に臨む位置に配管されている。循環経路１８ｃには、収容槽２２から反応容器１３へ送り込む水量を調節するための開度調整バルブ２３が設けられている。
【００３９】
収容槽２２の底部には、排水バルブ２５及び水温計２６を有する排水管２４が垂下状に接続されている。必要に応じて排水バルブ２５を開くと、収容槽２２内の水が排水管２４の下端部から排出することができ、このとき排水管２４を通過する水１１の温度を水温計２６で計測することができる。
【００４０】
図１に示すように、導電線１５とこれを被覆する絶縁体１４からなる複数の導電ケーブル２９（２９ａ〜２９ｇ）はそれぞれ反応容器１３内の深さの異なる複数位置に円環状をなすように配線され、これらの円環状の導電ケーブル２９ａ〜２９ｇはいずれも反応容器１３と略同軸上に配置されている。それぞれの導電ケーブル２９ａ〜２９ｇの内径は倒立円錐筒状の反応容器１３の内径に合わせて段階的に縮径しており、それぞれの配置箇所に対応した内径となっている。各導電ケーブル２９ａ〜２９ｇは、反応容器１３の壁体１３ａに設けられた絶縁性のターミナル３０に着脱可能に結線されている。
【００４１】
反応容器１３内の軸心に相当する部分には、絶縁性の網状体で形成された有底円筒状の収納容器３１が配置され、この収納容器３１内に動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２及び塊状或いは粉末状のミネラル付与材１２ａを充填することができる。この収納容器３１は上部に設けられたフック３１ｆにより、反応容器１３の壁体１３ａ上縁部に着脱可能に係止されている。
【００４２】
図１に示すように、循環経路１８ａ，１８ｂの外周にはそれぞれ導電ケーブル２９ｓ，２９ｔが螺旋状に巻き付けられ、これらの導電ケーブル２９ｓ，２９ｔに対し、直流電源装置１７から直流電流ＤＣが供給される。導電ケーブル２９ｓ，２９ｔを流れる直流電流ＤＣの向きは循環経路１８ａ，１８ｂ内を流動する水流の向きと略一致するように設定されている。
【００４３】
このような構成の浄化剤製造装置１０によって、浄化剤の構成成分を含む水１１に
対して、導電ケーブル２９に直流電流ＤＣを導通させるとともに、導電ケーブル２９の周囲の水１１を直流電流ＤＣと同方向の水流Ｒを発生させる活性化処理を行うことができる。
【００４４】
浄化剤製造装置１０を使用して、第１実施形態の浄化剤を形成する手順を説明する。反応容器１３内及び収容槽２２内に所定量の水を入れ、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２を充填した収納容器３１を反応容器１３内にセットした後、循環ポンプＰを作動させるともに、反応容器１３底部の開度調整バルブ２０及び循環経路１８ｃの開度調整バルブ２３を調整して、反応容器１３から排水口１９、循環経路１８ａ、循環ポンプＰ、循環経路１８ｂ、収容槽２２及び循環経路１８ｃを経過して再び反応容器１３の上部に戻るように水１１を循環させると、水の循環による攪拌効果によって、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２から、動植物プランクトンの化石の微粒子である遠赤外線放射性微粒子が溶出する。特に超音波発生手段１６を作動させると、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末から遠赤外線放射性微粒子の溶出を促進することができる。そして、直流電源装置１７を作動させると、遠赤外線放射性微粒子は電荷が偏った電気分極の状態である極性誘電体になる。
【００４５】
浄化剤製造装置１０を使用して浄化剤を製造するときの作業条件は特に限定しないが、本実施形態においては以下の作業条件で浄化剤の製造を行った。
（１）導電ケーブル２９，２９ｓ，２９ｔには電圧８０００〜８６００Ｖ、電流０．０５〜０．１Ａの直流電流ＤＣを導通する。なお、導電ケーブル２９などを構成する絶縁体１４はポリテトラフルオロエチレン樹脂で形成されている。
（２）反応容器１３内に充填した動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２は、水１１に対し質量比で１０〜１５％程度である。
（３）水１１は電解するものであればよいため、例えば、１００リットルの水に対して炭酸ナトリウムを１０ｇ程度溶解したものなどを使用しているが、地下水であればそのまま使用することができる。
（４）超音波発生手段１６は周波数３０〜３５ｋＨｚの超音波を発生するものであり、その超音波振動部が反応容器１３内の水１１に直接触れて加振するように超音波発生手段１６を配置している。
【００４６】
このような条件で、浄化剤製造装置１０を稼働させると、反応容器１３内には左ねじ方向に回転しながら排水口１９吸い込まれる水流Ｒが発生し、排水口１９から排出された水１１は、前述した循環経路１８ａ，１８ｂ等を経由して、再び、反応容器１３内へ戻るという状態が継続される。従って、水流Ｒによる攪拌作用、超音波発生手段１６からの超音波振動の付与、導電ケーブル２９を流れる直流電流ＤＣの作用により、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２から遠赤外線放射性微粒子が効率よく溶出する。
【００４７】
さらに、導電ケーブル２９を流れる直流電流の作用により、溶出した遠赤外線放射性微粒子は電場の中に置かなくても正負の電荷が偏った電気分極の状態を保つことができる。
【００４８】
この電気分極の理由については、不明な点もあるが、以下のように推測される。すなわち、図４に示すように浄化剤製造装置１０を稼働させると、反応容器１３内の導電ケーブル２９の周囲においては、直流電流ＤＣが一定方向に流れる導電線１５の周囲に直流電流ＤＣと同方向の水流Ｒが存在する状態となり、水１１中に強いエネルギの電場が形成される。
【００４９】
一方、水１１中に溶出した、動植物プランクトンの化石を原料とする遠赤外線放射性微粒子は、もともと微弱な電位を有する。この微弱な電位は、動植物プランクトン化石などの鉱物に特有であり、元となる生命体の持つ電位に由来すると考えられている。この生命体由来の電位は、前述の直流電流ＤＣによって形成された強いエネルギの電場によって増強されるため、結果として遠赤外線放射性微粒子は電気分極の状態となる。
【００５０】
このため、遠赤外線放射性微粒子は、加温、電場、加圧、摩擦などの付与を必要とせずに、電気分極の状態の状態を保持することができ、常に放電とテラヘルツ領域である遠赤外線を放射することができる、と推測される。
【００５１】
また、反応容器１３は倒立円錐筒状であり、導電ケーブル２９ａ〜２９ｇの内径が小さくなるため、導電ケーブル２９を流れる直流電流ＤＣが形成する電場は、排水口１９に向かうにつれて大きくなる。そのため、水１１に含まれる遠赤外線放射性微粒子は反応容器１３の下部に行くほど電気分極の大きさが大きくなり、強い遠赤外線放射能力を得ることができる。
【００５２】
循環ポンプＰを連続運転することで、最終的には、質量比で３〜５％程度の遠赤外線放射性微粒子を含み、比重１．１５程度の透明な浄化剤を形成することができる。この浄化剤において、導電ケーブル２９に流す直流電流ＤＣの大きさ、反応容器１３の形状（特に図１に示す軸心Ｃと壁対１３aとの成す角度）、排水口１９の大きさ、循環水の量などにより、遠赤外線放射性微粒子の溶解度及び電気分極の状態をコントロールでき、放射する遠赤外線の強さを制御できる。
【００５３】
また、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末から溶出した遠赤外線放射性微粒子の大きさは５〜５０ｎｍ程度であるが、一部の遠赤外線放射性微粒子が凝集した状態で溶出することがある。そこで、超音波発生手段１６により超音波振動を付与すると、ほとんどの遠赤外線放射性微粒子を５〜５０ｎｍ程度の均一な大きさまで分解することができる。
【００５４】
さらに、反応容器１３内で遠赤外線放射性微粒子を含む浄化剤が形成されたら、この浄化剤を図５に示す処理容器４０内に移す。処理容器４０内に収容された浄化剤は、攪拌機４２でゆっくり攪拌され、処理容器４０内部に配置された遠赤外線発生装置４３により遠赤外線を照射される。この遠赤外線発生装置４３は、遠赤外線放射性微粒子が発生する遠赤外線と同様な、波長６〜１４μｍ程度の遠赤外線を発生し、浄化剤に含まれる水分子を活性化することができる。
【００５５】
動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末から溶出した遠赤外線放射性微粒子は、前述の超音波振動の付与を行い、５〜５０ｎｍ程度の均一な大きさまで分解した場合においても、分子レベルでは単独でなく、複数の分子が集合したクラスタの構造であることが多い。
【００５６】
この遠赤外線放射性微粒子のクラスタを含む浄化剤に対し、遠赤外線発生装置４３から遠赤外線を照射すると、浄化剤に含まれる水分子が励起され、赤外線放射性微粒子のクラスタと融合する。その結果、赤外線放射性微粒子のクラスタは水和した状態になるため、遠赤外線放射性微粒子はさらに小さく分解され、水への溶解性が向上する。
【００５７】
なお、遠赤外線発生装置４３は、波長６〜１４μｍ程度の遠赤外線を発生するものであれば良く、材質や発生手段などは問わないので、加熱方式であってもよい。ただし、常温において、６〜１４μｍの波長域の黒体放射に対して約８５％以上の放射比率を有するものが望ましい。
【００５８】
次に、第２実施形態の浄化剤の形成方法について説明する。
【００５９】
前述の方法により反応容器１３内で形成された第１実施形態の浄化剤に、ミネラル付与材１２ａを質量比で１〜１０％程度加え、循環ポンプＰを連続運転して、反応容器１３内で水１１を循環させると、ミネラル付与材１２ａからミネラル複合構造体が溶出する。さらに、超音波発生手段１６により超音波振動を付与すると、ミネラル付与材１２ａからのミネラル複合構造体の溶出を促進することができる。また、遠赤外線発生装置４３で遠赤外線を放射する場合には、浄化剤中の水分子の運動を活性化するため、ミネラル複合構造体の溶解性が増大する。
【００６０】
溶出したミネラル複合構造体は、カルシウム、マグネシウムなどの複数のミネラルが酸化結合することで安定化したものであり、含有するミネラル成分が電気的に中性でない場合には、微弱な電荷を有する。このミネラル複合構造体が、第１実施形態の浄化剤に含まれる電気分極した遠赤外線放射性微粒子と結合することによって、第２実施形態の浄化剤が形成される。
【００６１】
ミネラル複合構造体が結合することにより、遠赤外線放射性微粒子に含まれる構成原子、分子などの回転、振動などの運動は抑制されるため、遠赤外線放射性微粒子から放射される遠赤外線の波長は長波長側にシフトする。この遠赤外線の波長の長波長側へのシフトは、ミネラル複合構造体の電荷バランス、濃度などに依存する。そのため、ミネラル付与材１２ａの種類、浄化剤製造装置１０の作動条件などにより制御可能である。
【００６２】
次に、第３実施形態の浄化剤の形成方法について説明する。
第２実施形態の浄化剤に対し、再び前述の活性化処理を同一条件で行った後に、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて混合すると、多糖類を含有する植物からの抽出物によって被覆されたミネラル成分のイオンが結合した遠赤外線放射性微粒子を含有する第３実施形態の浄化剤が形成される。
【００６３】
なお、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えた浄化剤の混合工程は、反応容器１３で行うことも、処理容器４０で行うこともできる。混合後の浄化剤に対して、反応容器１３を使用した場合は、さらに超音波発生手段１６により超音波振動を付与することができ、処理容器４０を使用した場合には、さらに遠赤外線発生装置４３で遠赤外線を照射することができる。
【００６４】
ミネラル成分のイオンが結合した遠赤外線放射性微粒子を、多糖類を含有する植物からの抽出物が被覆する理由については完全に解明されているわけではないが、以下のように推測される。
【００６５】
活性化処理における、導電ケーブル２９を流れる直流電流ＤＣは、上述のように、水１１中に電場を形成するだけでなく、水１１中に自由電子ｅを発生する。この自由電子ｅの一部は遠赤外線放射性微粒子に結合したミネラル複合構造体に吸収される。
【００６６】
自由電子ｅを吸収した結果、ミネラル複合構造体に含まれるカルシウムやマグネシウムなどのミネラル成分の一部がプラスイオンとなって溶出するため、ミネラル複合構造体の周辺はプラスに帯電する。一方、多糖類を含有する植物からの抽出物は、含有するヒドロキシル基、カルボキシル基などが電離することで負の電荷を有するため、プラスの電荷を有するミネラル複合構造体が結合した遠赤外線放射性微粒子の周辺に集まりやすく、多糖類を含有する植物からの抽出物が遠赤外線放射性微粒子を被覆した一種のクラスタ構造体を形成する、と推測される。
【００６７】
なお、多糖類を含有する植物からの抽出物は、原料となる植物から、特に圧搾手段を使用することで抽出することで形成される。なお、原料となる植物は特に限定しないが、例えば、ゲンノショウコ、オオレン、ゴムの木などが好ましい。
【００６８】
次に、第４実施形態の浄化剤の形成方法について説明する。なお、第１〜３の実施形態の浄化剤と重複する部分については説明を簡略若しくは省略する。
【００６９】
第４実施形態の浄化剤の形成方法における最大の特徴は、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２及びミネラル付与材１２ａに対し、同時に活性化処理を行うことである。すなわち、浄化剤製造装置１０において、水１１及び動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２及びミネラル付与材１２ａを収納容器３１に入れ、導電ケーブル２９への直流電流ＤＣを導通させるとともに、直流電流ＤＣと同方向に水流を発生させて、水１１を循環させる。なお、第４実施形態の浄化剤の形成においての浄化剤製造装置１０の作動条件は前述の第１実施形態の浄化剤における作動条件と同一である。
【００７０】
このように、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２及びミネラル付与材１２ａの両方を含む水１１に対し、活性化処理を行うと、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末からは遠赤外線放射性微粒子が溶出し、さらには溶出した遠赤外線放射性微粒子が電気分極の状態になり、ミネラル付与材１２ａからはミネラル複合構造体が溶出し、さらには、溶出したミネラル複合構造体からミネラル成分が単体のイオンとして溶出する。
【００７１】
溶出したミネラル成分のイオンは、ミネラル複合構造体と比較して電荷密度が高いため、優先的に電気分極の状態の遠赤外線放射性微粒子と結合することができる。すなわち、遠赤外線放射性微粒子の周辺にミネラル成分のイオンが集まった構造となる。
【００７２】
さらには、ミネラル成分のイオンの大きさはミネラル複合構造体と比較して非常に小さいため、立体障害を受けることがなく、遠赤外線放射性微粒子と結合することができる。さらにはミネラル成分のイオンと遠赤外線放射性微粒子の結合力は、ミネラル複合構造体と遠赤外線放射性微粒子の結合力とより大きく、遠赤外線放射性微粒子に含まれる構成原子、分子などの回転、振動などの運動を強く抑制する。
【００７３】
その結果、第４実施形態の浄化剤において、放射される遠赤外線の波長は、ミネラル複合構造体と遠赤外線放射性微粒子とが結合した第２実施形態の浄化剤と比較して、より長波長側にシフトする。すなわち、第４実施形態の浄化剤は第２実施形態の浄化剤と異なる波長の遠赤外線を放射する。
【００７４】
第５実施形態の浄化剤は、第４実施形態の浄化剤に、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて混合することで形成される。
【００７５】
なお、第５実施形態の浄化剤において、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて混合する工程は反応容器１３で行うことも、処理容器４０で行うこともできる。さらに、反応容器１３を使用した場合は、超音波発生手段１６により超音波振動を付与することができ、処理容器４０を使用した場合には、遠赤外線発生装置４３で遠赤外線を照射することができる。
【００７６】
第５実施形態の浄化剤において、遠赤外線放射性微粒子の周辺にカルシウムやマグネシウムなどのミネラル成分のプラスイオンが集まった構造であるため、遠赤外線放射性微粒子の周辺は強いプラスの電荷を持つ。そのため、負の電荷を有する多糖類を含有する植物からの抽出物を混合すると、遠赤外線放射性微粒子を多糖類を含有する植物からの抽出物が被覆したクラスタ構造体を形成すると推測される。
【００７７】
次に、図６，７に基づいて、浄化剤製造装置に関するその他の実施形態について説明する。図６は浄化剤製造装置に関するその他の実施形態を示す模式図、図７は図６のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。なお、前述の浄化剤製造装置１０の説明と重複する部分については説明を省略する。
【００７８】
図６、図７に示すように、浄化剤製造装置５０は、同軸上に配置された外径の異なる有底円筒状の２つの反応容器５１，５２と、内側の反応容器５１と外側の反応容器５２との間に螺旋状に配置された導電ケーブル５３と、反応容器５１内を撹拌するための攪拌機５６と、反応容器５１の底部に配管された排水管５７、反応容器５２の底部に配管された排水管５８と、を備えている。
【００７９】
反応容器５１は上面が開口した金属製の有底円筒状容器であり、その底面は反応容器５２と一体化されている。反応容器５２は上面が開口した金属製の有底円筒状容器であり、その内側に反応容器５１が配置されている。反応容器５１と反応容器５２とは、反応容器５１の周壁で完全に仕切られているので、反応容器５１，５２内にそれぞれ水５５ａ，５５ｂを入れても、これらが互いに混合することはない。
【００８０】
導電ケーブル５３は反応容器５２の周壁の上部及び下部にひとつずつ設けられた孔を貫通し、反応容器５２の内部で水５５ｂに浸漬され、反応容器５１を囲む螺旋状に配置されている。導電ケーブル５３には直流電源装置（図示せず）から直流電流を供給することができる。なお、直流電流は一般の交流電源から変換器を通して変換されたものを使用することもできる。
【００８１】
反応容器５１内には、その上部から攪拌羽根を有する攪拌機５６が浸漬されており、攪拌機５６を回転させると、反応容器５１内部の水５５ａに、導電ケーブル５３内部を流れる直流電流と同方向の水流が発生する。また、反応容器５１，５２の底部には、それぞれ排水管５７，５８が設けられているため、必要に応じて、それぞれの反応容器５１，５２内の水５５ａ，５５ｂを取り出すことができる。
【００８２】
このような構成の浄化剤製造装置５０を使用して第１実施形態の浄化剤を形成する手順について説明する。最初に、反応容器５１及び５２に水５５ａを入れ、さらに反応容器５１内部の水に動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２を加える。次に、活性化処理として、導電ケーブル５３に直流電流を導通するとともに、攪拌機５６で水５５ａを直流電流と同方向の水流を発生させる。その結果、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２から溶出し、活性化した遠赤外線放射性物質を含む第１実施形態の浄化剤が形成される。
【００８３】
また、この浄化剤製造装置５０を使用して第２〜第５実施形態の浄化剤を形成する手順について説明する。第２実施形態の浄化剤は、活性化した遠赤外線放射性物質を含む反応容器５１内の第１実施形態の浄化剤に、ミネラル付与材１２ａを加え、攪拌することで形成される。さらに、第３実施形態の浄化剤は、第２実施形態の浄化剤に対して再び前記活性化処理を行った後に、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて、混合することによって形成される。また、第４実施形態の浄化剤は、反応容器５１内の水５５aに動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末１２とミネラル付与材１２ａを加え、前記活性化処理を行うことで形成される。さらに、第５実施形態の浄化剤は、第４実施形態の浄化剤に対して、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えて、混合することによって形成される。
【００８４】
ここで、浄化剤製造装置５０において、円筒状の反応容器５１の断面積は一定であり、導電ケーブル５３は螺旋状に設置されているため、導電ケーブル５３を流れる直流電流によって、反応容器５１内部にほぼ均等な電場が形成される。このため、反応容器５１内部の水５５ａに含まれる遠赤外線放射性微粒子は、電場によって反応容器５１の上下位置に関係なく均等に活性化される。従って、浄化剤製造装置５０を用いると極めて均質な、遠赤外線放射能を有する浄化剤を形成することができる。また、浄化剤製造装置５０のサイズは限定しないので、使用条件に応じて適したものとすることができる。
【００８５】
なお、導電ケーブル５３を流れる直流電流によって形成される電場は反応容器５２内の水５５ｂにも作用するため、反応容器５２を浄化剤形成に使用することもできる。例えば、多糖類を含有する植物からの抽出物を含む第３実施形態の浄化剤の形成における前処理などは反応容器５２内で行うことができる。
【００８６】
次に、図８に基づいて、浄化剤を利用した土壌浄化作業の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、土壌自体を掘削、攪拌せずに行うことができる。
【００８７】
まず、土壌６０のサンプリングを行い、土壌汚染物質の種類及び濃度の特定を行い、土壌汚染物質に対応させて、浄化剤の選定を行う。また、これらの汚染物質が複合的に土壌を汚染している場合においては、各汚染物質の濃度、分離浄化難易度などを考慮して浄化剤を添加する順序を決める。
【００８８】
次に、土壌６０の汚染域６１を特定し、土嚢、土盛り、或いは仕切板で形成した仕切６２で汚染域６１を囲む。汚染域６１が広い場合は、仕切６２で囲まれた複数の区域を設定してもよい。
【００８９】
汚染域６１内の汚染土壌の浄化は、形成した仕切６２の中に浄化剤６４を散布することにより行う。仕切６２は浄化剤６４が汚染域６１の外へ流失するのを防止する機能を有する。
【００９０】
なお、散布する浄化剤６４の量は、汚染域６１内の汚染土壌に含まれる汚染物質の推定量から算出する。
【００９１】
散布した浄化剤６４は浄化剤自身の液圧により、時間の経過と共に地中に浸透する。なお、汚染域６１の地面が粘土質など浸透性の悪い土壌の場合には、浄化剤６４の浸透速度を高めるために、汚染域６１の地面に細かい縦穴６５を設けることが望ましい。過剰に浄化剤６４を散布して、浄化剤６４が地下水脈６７に混入することがあっても、浄化剤６４は自然界に存在する鉱物や植物由来の原料から形成されているため、無害である。
【００９２】
浄化剤６４に含まれる遠赤外線放射性微粒子は、５〜５０ｎｍ程度であり、土の粒子の大きさより遙かに小さいため、遠赤外線放射性微粒子は土壌内部に均一に分散する。また、活性化処理により、遠赤外線放出能力が増強しているため、遠赤外線の吸収性が高い水が覆い土壌においても、遠赤外線放射性微粒子からある程度離れた位置にまで放射した遠赤外線を到達させることができる。
【００９３】
第１形態の浄化剤に含まれる被修飾の遠赤外線放射性微粒子は常温で６〜１４μｍの波長の遠赤外線を放射する。この波長域の遠赤外線は特に遊離した水や揮発性有機化合物に吸収されやすく、これらの分子運動を励起することができる。遠赤外線により励起され反応活性が向上した水分子と揮発性有機化合物の分子とが反応することで揮発性有機化合物は分解される。土壌が揮発性有機化合物によって汚染されている場合、第１形態の浄化剤を散布すると、３０〜６０日程度で環境基準値以下になる。
【００９４】
土壌が有機塩素系化合物により汚染されている場合は、ミネラル成分を加えた第２及び第４形態の浄化剤が好適である。
【００９５】
有機塩素系化合物はその分子構造により、個々に分子分解プランを立てて浄化剤の設計を行うことが必要である。
【００９６】
有機塩素系化合物の分子は安定性が高いため、分解することが困難である一方、これらの分子は様々な官能基を有するため、広範囲の波長の赤外線を吸収する。このため、様々な波長の赤外線を放射すると、有機塩素系化合物の分子が励起され、水分子との反応を促進することができる。本発明の第２及び第４形態の浄化剤は、ミネラル複合構造体やミネラル成分のイオンと結合した遠赤外線放射性微粒子を含むことで、様々な波長の遠赤外線を放射することができ、放射した遠赤外線で有機塩素系化合物の分子を励起し、分解することができる。土壌が有機塩素系化合物によって汚染されている場合、第２実施形態あるいは第４実施形態の浄化剤を散布すると、３０〜９０日程度で環境基準値以下になる。
【００９７】
また、土壌が重金属類により汚染されている場合は、多糖類を含有する植物からの抽出物を加えた第３及び第５実施形態の浄化剤が好適である。
【００９８】
重金属類は土粒子表面の吸着水を介して、土粒子に特異吸着している。土粒子表面の吸着水の吸着力は強く、また、吸着水が励起する電磁波の波長は、土粒子の組成によって様々であるが、被修飾の遠赤外線放射性微粒子及び、ミネラル複合構造体やミネラル成分のイオンと結合した遠赤外線放射性微粒子から放射される遠赤外線の波長域では吸収が起こりづらい。
【００９９】
多糖類を含有する植物からの抽出物を加えた第３及び第５実施形態の浄化剤の場合、含有される遠赤外線放射性微粒子は多糖類を含有する植物からの抽出物によって被覆される構造であり、被覆された遠赤外線放射性微粒子から放出された遠赤外線によって、多糖類を含有する植物からの抽出物を構成する分子の運動が励起され、その分子運動に対する共鳴波長の電磁波を放出する。
【０１００】
放出された電磁波は、汚染土壌の土粒子に吸着した水分子の運動を活性化することができる。そのため、吸着水を介して土粒子に特異吸着した重金属類は、吸着した水分子から脱離し、土粒子の間に存在する間隙水や自由水に水和することで溶出する。溶出した重金属類には様々な回収方法が存在するが、重金属類を含む水を吸水剤に吸収することで回収する方法や、重金属類を含む水を地下水脈まで浸透させた後に、地下水脈の水を別箇所で処理し、重金属類を分離、回収する方法などがある。土壌が重金属類によって汚染されている場合、第３あるいは第５実施形態の浄化剤を散布すると、１〜９０日程度で環境基準値以下になる。
【０１０１】
なお、浄化剤６４に含まれる遠赤外線放射性微粒子は、半永久的に遠赤外線を放射可能であるため、汚染土壌の浄化後も浄化作用は持続する。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の浄化剤は汚染土壌の浄化を初め、湖底などの汚泥の浄化、水面に浮遊する廃油などの浄化等に利用することができる。また、本発明の浄化剤は、動植物プランクトンの化石を含む堆積岩、ミネラル成分を含む岩石、多糖類を含有する植物からの抽出物など環境に無害な原料から形成されるため、農地などの土壌改良剤としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施形態である浄化剤を形成する浄化剤製造装置を示す模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図３】図１に示す浄化剤製造装置に使用する動植物プランクトンの化石を含む堆積    岩及びミネラル付与材用収納容器を示す斜視図である。
【図４】図１に示す浄化剤製造装置における導電線付近の反応状況を示す模式図であ    る。
【図５】図１に示す浄化剤製造装置で形成された浄化剤を処理するための赤外線照射    装置を示す概略断面図である。
【図６】浄化剤製造装置に関するその他の実施形態を示す模式図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図８】浄化剤の散布方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０，５０  浄化剤製造装置
１１，５５，５５ａ，５５ｂ  水
１２  動植物プランクトンの化石を含む堆積岩の粉末
１２ａ  ミネラル付与材
１３，５１，５２  反応容器
１３ａ  壁体
１４  絶縁体
１５  導電線
１６  超音波発生手段
１７  直流電源装置
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  循環経路
１９  排水口
２０，２３  開度調整バルブ
２１，２５  排水バルブ
２２  収容槽
２４，５７，５８  排水管
２６  水温計
２９，２９ａ〜２９ｇ，２９ｓ，２９ｔ，５３  導電ケーブル
３０  ターミナル
３１  収納容器
３１ｆ  フック
４０  処理容器
４１，５４，６４  浄化剤
４２，５６  攪拌機
４３  遠赤外線発生装置
６０  土壌
６１  汚染域
６２  仕切
６３  土粒子
６５  縦穴
６７  地下水脈
Ｒ  水流
Ｐ  循環ポンプ
Ｐ１  吸込口
Ｐ２  吐出口
ＤＣ  直流電流
ｅ  自由電子
【図１】
2008308573.tif 000003
【図２】
2008308573.tif 000004
【図３】
2008308573.tif 000005
【図４】
2008308573.tif 000006
【図５】
2008308573.tif 000007
【図６】
2008308573.tif 000008
【図７】
2008308573.tif 000009
【図８】
2008308573.tif 000010