(57)【要約】【課題】汚染土壌又は汚染地下水を原位置にて広範囲に亘って浄化することが可能なフェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化方法を提供する。【解決手段】本発明は、フェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化方法であり、有機汚染物質に汚染された汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を水溶性アルコールとともに供給し、前記汚染地盤又は前記汚染地下水を原位置にて浄化するものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機汚染物質に汚染された汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を水溶性アルコールとともに供給し、前記汚染地盤又は前記汚染地下水を原位置にて浄化するフェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記水溶性アルコールは、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノールのいずれかであることを特徴とするフェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機汚染物質（例えば、有機ハロゲン化合物、ダイオキシン類、油等）に汚染された汚染地盤又は汚染地下水を、フェントン反応を利用して浄化する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３等参照）。この技術は、汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を供給し、二価の鉄イオンと過酸化水素との反応（フェントン反応）によって三価の鉄イオンとヒドロキシラジカルとを生じさせた上、そのヒドロキシラジカルによって有機汚染物質を二酸化炭素に分解させて無害化するというものである。
【特許文献１】特開平５−３４５１８９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９７８６７号公報
【特許文献３】特開２０００−２１０６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、フェントン反応によって生じたヒドロキシラジカルは、有機汚染化合物のみならず他のヒドロキシラジカル等とも急速に反応し、極めて短時間のうちに有機汚染物質の分解性能が消失するとともに、その反応の際には激しい発泡を生じさせてしまう。
【０００４】
そのため、フェントン反応を利用して汚染地盤又は汚染地下水を原位置にて浄化する場合には、次のような問題が生じることとなる。
【０００５】
まず、原位置の汚染地盤又は汚染地下水に過酸化水素水等を供給する際には、激しい発泡が生じてしまうので、過酸化水素水等の供給が著しく困難となる。また、原位置の汚染地盤又は汚染地下水に過酸化水素水等を供給したとしても、ヒドロキシラジカルが汚染地盤又は汚染地下水に対して十分に拡散する前に、有機汚染物質の分解性能が消失してしまうので、汚染地盤又は汚染地下水の浄化対象領域が狭くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、汚染土壌又は汚染地下水を原位置にて広範囲に亘って浄化することが可能なフェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、有機汚染物質に汚染された汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を水溶性アルコールとともに供給し、前記汚染地盤又は前記汚染地下水を原位置にて浄化するフェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化方法である。
【０００８】
水溶性アルコールは、特に限定されるものではなく、例えば、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ｔ−ブタノールなどが挙げられるが、そのうち、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノールが好ましく、２−プロパノールがより好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、汚染土壌又は汚染地下水を原位置にて広範囲に亘って浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。  
本発明は、フェントン反応を利用した汚染地盤又は汚染地下水の原位置浄化方法であり、有機汚染物質に汚染された汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を水溶性アルコールとともに供給し、汚染地盤又は汚染地下水を原位置にて浄化するというものである。
【００１１】
すなわち、本発明者らは、水溶性アルコールの存在下で、二価の鉄イオンを含有する溶液と過酸化水素水とを反応させることにより、フェントン反応を持続させることが可能となり、しかもフェントン反応において生じる発泡を抑制することが可能となることを見出した（下記確認試験参照）。また、水溶性アルコールとしては、特に限定されるものではないが、本発明者らは、かかる水溶性アルコールのうち、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノールが好ましく（下記の図１〜図３参照）、特に、２−プロパノールがより好ましいこと（下記の図３及び図４参照）を見出した。そして、本発明者らは、原位置の汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を水溶性アルコールとともに供給することにより、汚染地盤又は汚染地下水を原位置にて広範囲に亘って浄化することができるものと考え、本発明を完成するに至った。具体的には、次の（１）〜（６）のいずれかの方法により、本発明を実施することとする。
【００１２】
（１）二価の鉄イオンを含有する溶液と水溶性アルコールとを予め混合し、これらの混合物を汚染地盤又は汚染地下水に供給しておき、さらに過酸化水素水をこの汚染地盤又は汚染地下水に供給する。（２）或いは、過酸化水素水と水溶性アルコールとを予め混合し、これらの混合物を汚染地盤又は汚染地下水に供給するとともに、さらに二価の鉄イオンを含有する溶液をこの汚染地盤又は汚染地下水に供給することとしてもよい。（３）また、二価の鉄イオンを含有する溶液と水溶性アルコールとを予め混合する一方で、過酸化水素水と水溶性アルコールとを予め混合しておき、それぞれの混合物を汚染地盤又は汚染地下水に同時若しくは順次に供給することとしてもよい。（４）或いは、水溶性アルコールに二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を添加して予め混合し、これらの混合物を汚染地盤又は汚染地下水に供給することとしてもよい。（５）なお、汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液、過酸化水素水、水溶性アルコールをそれぞれ同時に添加することとしてもよい。（６）また、汚染地盤又は汚染地下水に、水溶性アルコールを供給しておき、さらにこの汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水をそれぞれ同時若しくは順次に添加することとしてもよい。
【００１３】
次に、図１〜図３及び図４を参照しながら、本発明の確認試験１，２について説明する。
【００１４】
＜確認試験１＞
図１〜図３は、本発明の確認試験１を示すグラフである。  
本確認試験は、いずれも有機ハロゲン化合物であるＴＣＥ（トリクロロエチレン）を用いて汚染させた汚染土壌（砂）を、各種の水溶性アルコール（エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール）の存在下で、二価の鉄イオンを含有する溶液（硫酸第一溶液）と過酸化水素水とを反応させることにより、フェントン反応が持続してＴＣＥの分解が促進されることを確認したものである。具体的には、次のようにして本確認試験を実施した。その際、発泡が抑制されるか否かを観察した。
【００１５】
まず、４０ｍｌ容密封栓付バイアルビンに砂１ｇを分取するとともに、このバイアルビンにＴＣＥ原液を１０μＬ添加し、直ちにバイアルビンを密栓して攪拌した。次に、バイアルビンを開栓し、このバイアルビンにＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ溶液（０．１Ｍ）を２００μＬ添加するとともに、所定の濃度（０．０３％、０．１７％、０．３％、１．７％、３．３％、１９．７％）に調整した水溶性アルコールをそれぞれ２００μＬ添加し、バイアルビンを密栓して攪拌した。そして、バイアルビンを開栓し、このバイアルビンに１０％の過酸化水素水を２００μＬ添加し、直ちにバイアルビンを密栓して攪拌し、室温で１６時間静置した。その後、このバイアルビンから砂を取り出し、砂に含まれる残存ＴＣＥをメタノールに抽出し、さらにこのメタノールに含まれるＴＣＥをデカンに抽出した。そして、このデカンに含まれるＴＣＥをＧＣＭＳ（ＨＰ５８６３）で定量した。その定量結果を図１〜図３に示す。各図は、前述の水溶性アルコールとして、エタノール（図１）、１−プロパノール（図２）、２−プロパノール（図３）を用いた場合のＴＣＥ定量結果を示すグラフである。なお、本確認試験では、水溶性アルコールが存在しない状態で、二価の鉄イオンを含有する溶液（硫酸第一溶液）と過酸化水素水とを反応させたものを比較対照とし、具体的には、水溶性アルコール２００μＬの代わりに水２００μＬを添加したもの（水溶性アルコール無添加）を比較対照とした。
【００１６】
図１に示すように、水溶性アルコールとしてエタノールを用いた場合には、３．３％のエタノールを添加することにより、通常のフェントン反応の場合（水溶性アルコール無添加の場合）と比べ、約３０％のＴＣＥ分解促進効果が認められた。なお、有意なＴＣＥ分解促進効果が認められたのは、３．３％のエタノールを添加したときのみであり、１９．７％のエタノールを添加したときには、ＴＣＥの分解阻害効果が認められた。また、エタノールを添加した場合には、いずれの濃度のときにも、通常のフェントン反応の場合と比べ、穏やかな発泡が観察された。
【００１７】
また、図２に示すように、水溶性アルコールとして１−プロパノールを用いた場合には、０．３％及び１．７％の１−プロパノールを添加することにより、通常のフェントン反応の場合と比べ、２５％〜２８％のＴＣＥ分解促進効果が認められた。なお、有意な効果が認められたのは、０．３％及び１．７％の１−プロパノールを添加したときのみであり、１９．７％の１−プロパノールを添加したときには、ＴＣＥの分解阻害効果が認められた。また、１−プロパノールを添加した場合には、いずれの濃度のときにも、通常のフェントン反応の場合と比べ、より穏やかな発泡が観察された。
【００１８】
そして、図３に示すように、水溶性アルコールとして２−プロパノールを用いた場合には、１．７％、３．３％、１９．７％の２−プロパノールを添加することにより、通常のフェントン反応の場合と比べ、２０％〜４０％のＴＣＥ分解促進効果が認められた。また、２−プロパノールを添加した場合には、いずれの濃度のときにも、通常のフェントン反応の場合と比べ、軽微な発泡が観察されたにすぎなかった。
【００１９】
以上の通り、各種の水溶性アルコールを添加することにより、通常のフェントン反応の場合と比べ、ＴＣＥ分解促進効果が認められ、しかもフェントン反応の際に生じる発泡が十分に抑制されることとなった。このことは、所定の濃度に調整した水溶性アルコールの存在下で、二価の鉄イオンを含有する溶液（硫酸第一溶液）と過酸化水素水とを反応させることにより、フェントン反応における急激な反応を緩和させ、フェントン反応を持続させることが可能であることを示唆するものである。以上のことは、下記図４に示すグラフによって明らかとなった。なお、汚染地盤又は汚染地下水を原位置にて浄化する場合には、水溶性アルコールとしては、適用可能な濃度領域が最も広い２−プロパノールが好ましい。
【００２０】
＜確認試験２＞
図４は、本発明の確認試験２を示すグラフである。  
本確認試験は、有機ハロゲン化合物であるＰＣＥ（テトラクロロエチレン）に汚染された汚染土壌（以下「現地汚染土」という。）を、水溶性アルコールである２−プロパノールの存在下で、二価の鉄イオンを含有する溶液（硫酸第一溶液）と過酸化水素水とを反応させることにより、フェントン反応における急激な反応が緩和され、フェントン反応が持続することを確認したものである。
【００２１】
具体的には、次のようにして本確認試験を実施した。また、確認試験１と同様、発泡が抑制されるか否かを観察した。
【００２２】
まず、４０ｍｌ容密封栓付バイアルビンに現地汚染土１０ｇを分取するとともに、このバイアルビンにＦｅＳＯ４溶液（５ｍＭ）を２．５ｍｌ添加するとともに、５％の２−プロパノールを０．２５ｍｌ添加し、バイアルビンを密栓して攪拌した。そして、バイアルビンを開栓し、このバイアルビンに１０％の過酸化水素水を２．５ｍｌ添加し、直ちにバイアルビンを密栓して攪拌し、室温で静置した。静置してから、０．５時間、３時間、６時間、２４時間、４８時間経過後の残存ＰＣＥを、それぞれＧＣＭＳで測定した。その測定結果を図４に示す。なお、本確認試験でも、水溶性アルコールが添加されていないものを比較対照とした。
【００２３】
図４に示すように、水溶性アルコールが添加されていない場合には、０．５〜３時間でＰＣＥ濃度が急激に減少し、その後、ＰＣＥ濃度がほぼ一定値を示した。このことは、通常のフェントン反応の場合には、ＰＣＥの分解が急激に進行し、その後、ＰＣＥの分解が停止してしまうことを示唆するものである。これに対し、水溶性アルコールである２−プロパノールが添加されていない場合には、２４時間経過時点でのＰＣＥの分解反応の進行が約５０％に緩和されており、この分解反応は４８時間経過時まで継続した。なお、４８時間経過後のＰＣＥの濃度は、２−プロパノールが添加されていない場合と、２−プロパノールが添加されている場合とで、ほぼ同様の値を示した。また、本確認試験でも、確認試験１と同様、２−プロパノールを添加した場合には、通常のフェントン反応の場合と比べ、発泡が十分に抑制されており、軽微な発泡が観察されたにすぎなかった。
【００２４】
以上の通り、水溶性アルコールである２−プロパノールの存在下で、二価の鉄イオンを含有する溶液（硫酸第一溶液）と過酸化水素水とを反応させることにより、フェントン反応における急激な反応を緩和させ、フェントン反応を持続させることが可能であることが明らかとなった。従って、原位置の汚染地盤又は汚染地下水に、二価の鉄イオンを含有する溶液及び過酸化水素水を水溶性アルコールとともに供給することにより、汚染地盤又は汚染地下水を原位置にて広範囲に亘って浄化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の確認試験１（エタノール使用）の結果を示すグラフである。
【図２】本発明の確認試験１（１−プロパノール使用）の結果を示すグラフである。
【図３】本発明の確認試験１（２−プロパノール使用）の結果を示すグラフである。
【図４】本発明の確認試験２の結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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