(57)【要約】【課題】  低コストで陰イオン交換性能が高い土壌浄化装置および土壌浄化方法を提供すること。【解決手段】  有害物質等で汚染された土壌８から汚染水（地下水）９を揚水する揚水手段５と、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質又はハイドロタルサイト様粒状体と揚水手段５が揚水した汚染水９とを混合し、汚染水９からイオンを除去するイオン除去手段１と、土壌８にイオンが除去された水を注水する注水手段６と、を具備する土壌浄化装置１０を用いて、汚染された土壌８から汚染物質であるイオンを除去し浄化する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌から地下水を揚水する揚水手段と、
結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、
を具備することを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項２】
前記ハイドロタルサイト様物質は、陽イオンを吸着固定するものであることを特徴とする請求項１記載の土壌浄化装置。
【請求項３】
土壌から地下水を揚水する揚水手段と、
結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質から製造されたハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、
を具備することを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項４】
土壌から地下水を揚水する揚水手段と、
少なくともハイドロタルサイト様物質と水とを含む材料を前記ハイドロタルサイト様物質の絶乾温度以下で乾燥させてなるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、
を具備することを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項５】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、前記乾燥を９０℃以上１１０℃以下で行うことにより製造されたものであることを特徴とする請求項４記載の土壌浄化装置。
【請求項６】
土壌から地下水を揚水する揚水手段と、
フッ素イオン（Ｆ−）の濃度が１１６ｍｇ／ｌの２０℃に調節されたフッ素溶液１０００ｍｌに１０ｇを添加し、６０分間撹拌した際のフッ素イオン（Ｆ−）の吸着量が８ｍｇ／ｇ以上であるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、
を具備することを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項７】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、塩化物を含有することを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項８】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、ＮａＣｌを含有することを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項９】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、陽イオンを吸着固定するものであることを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項１０】
前記土壌に水を注水する注水手段を具備することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項１１】
前記注水手段は、イオンが除去された前記水を前記土壌に戻すことを特徴とする請求項１０記載の土壌浄化装置。
【請求項１２】
前記地下水を前記土壌内に遮蔽する遮水壁を具備することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項１３】
土壌内に結晶子サイズが２０ｎｍ以下のハイドロタルサイト様物質を供給するハイドロタルサイト様物質供給手段を具備することを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項１４】
結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質からなり、所定範囲の土壌を遮蔽する浄化壁を具備することを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項１５】
前記浄化壁は地下水を透過可能に形成されることを特徴とする請求項１４記載の土壌浄化装置。
【請求項１６】
土壌から地下水を揚水する揚水工程と、
結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質と前記揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、
を有することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項１７】
前記ハイドロタルサイト様物質は、陽イオンを吸着固定するものであることを特徴とする請求項１６記載の土壌浄化方法。
【請求項１８】
土壌から地下水を揚水する揚水工程と、
結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質から製造されたハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、
を有することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項１９】
土壌から地下水を揚水する揚水工程と、
少なくともハイドロタルサイト様物質と水とを含む材料を前記ハイドロタルサイト様物質の絶乾温度以下で乾燥させてなるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、
を有することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項２０】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、前記乾燥を９０℃以上１１０℃以下で行うことにより製造されたものであることを特徴とする請求項１９記載の土壌浄化方法。
【請求項２１】
土壌から地下水を揚水する揚水工程と、
フッ素イオン（Ｆ−）の濃度が１１６ｍｇ／ｌの２０℃に調節されたフッ素溶液１０００ｍｌに１０ｇを添加し、６０分間撹拌した際のフッ素イオン（Ｆ−）の吸着量が８ｍｇ／ｇ以上であるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、
を具備することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項２２】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、塩化物を含有することを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の土壌浄化方法。
【請求項２３】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、ＮａＣｌを含有することを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の土壌浄化方法。
【請求項２４】
前記ハイドロタルサイト様粒状体は、陽イオンを吸着固定するものであることを特徴とする請求項１８ないし２３のいずれかに記載の土壌浄化方法。
【請求項２５】
前記土壌に水を注水する注水工程を有することを特徴とする請求項１７ないし２４のいずれかに記載の土壌浄化方法。
【請求項２６】
前記注水工程は、イオンが除去された前記水を前記土壌に戻すことを特徴とする請求項２５記載の土壌浄化方法。
【請求項２７】
前記揚水は、前記地下水を前記土壌内に遮蔽する遮水壁の内側で行うことを特徴とする請求項１７ないし２６のいずれかに記載の土壌浄化方法。
【請求項２８】
土壌内に結晶子サイズが２０ｎｍ以下のハイドロタルサイト様物質を供給することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項２９】
結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質からなる浄化壁を用いて、所定範囲の土壌を遮蔽することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項３０】
前記浄化壁は地下水を透過可能に形成されることを特徴とする請求項２９記載の土壌浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイドロタルサイト様物質を用いた土壌浄化装置および土壌浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人の生産活動によって排出された有害物質が土壌に蓄積し、動植物や人間の健康等に重大な影響を及ぼすことが問題となっている。この問題を解決するために、土壌中の地下水を揚水し、この地下水中に溶解した有害物質をイオン交換樹脂や電気透析手段を用いて除去した後、土壌に戻すというサイクルを繰り返すことによって土壌中の有害物質を低下させる方法がある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２７７５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、コストが高くなると共に、有害物質の除去性能も低いという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、低コストで陰イオン交換性能が高い土壌浄化装置および土壌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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の土壌浄化装置は、土壌から地下水を揚水する揚水手段と、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００７】
この場合、前記ハイドロタルサイト様物質は、陽イオンを吸着固定するものである方が好ましい。
【０００８】
また、本発明の土壌浄化装置は、土壌から地下水を揚水する揚水手段と、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質から製造されたハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の土壌浄化装置は、土壌から地下水を揚水する揚水手段と、少なくともハイドロタルサイト様物質と水とを含む材料を前記ハイドロタルサイト様物質の絶乾温度以下で乾燥させてなるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記ハイドロタルサイト様粒状体は、前記乾燥を９０℃以上１１０℃以下で行うことにより製造されたものである方が好ましい。
【００１１】
また、本発明の土壌浄化装置は、土壌から地下水を揚水する揚水手段と、フッ素イオン（Ｆ−）の濃度が１１６ｍｇ／ｌの２０℃に調節されたフッ素溶液１０００ｍｌに１０ｇを添加し、６０分間撹拌した際のフッ素イオン（Ｆ−）の吸着量が８ｍｇ／ｇ以上であるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去手段と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
これらの場合、前記ハイドロタルサイト様粒状体は、ＮａＣｌ等の塩化物を含有しても良い。また、前記ハイドロタルサイト様粒状体は、陽イオンを吸着固定するものである方が好ましい。また、前記土壌に水を注水する注水手段を具備する方が好ましく、更に好ましくは、前記注水手段は、イオンが除去された前記水を前記土壌に戻すものであることが良い。また、前記地下水を前記土壌内に遮蔽する遮水壁を具備する方が好ましい。
【００１３】
また、本発明の土壌浄化装置は、土壌内に結晶子サイズが２０ｎｍ以下のハイドロタルサイト様物質を供給するハイドロタルサイト様物質供給手段を具備することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の土壌浄化装置は、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質からなり、所定範囲の土壌を遮蔽する浄化壁を具備することを特徴とする。
【００１５】
この場合、前記浄化壁は地下水を透過可能に形成される方が好ましい。
【００１６】
また、本発明の土壌浄化方法は、土壌から地下水を揚水する揚水工程と、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質と前記揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記ハイドロタルサイト様物質は、陽イオンを吸着固定するものである方が好ましい。
【００１８】
また、本発明の土壌浄化方法は、土壌から地下水を揚水する揚水工程と、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質から製造されたハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、を有する方が好ましい。
【００１９】
また、本発明の土壌浄化方法は、土壌から地下水を揚水する揚水工程と、少なくともハイドロタルサイト様物質と水とを含む材料を前記ハイドロタルサイト様物質の絶乾温度以下で乾燥させてなるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水手段が揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、を有する方が好ましい。
【００２０】
この場合、前記ハイドロタルサイト様粒状体は、前記乾燥を９０℃以上１１０℃以下で行うことにより製造されたものである方が好ましい。
【００２１】
また、本発明の土壌浄化方法は、土壌から地下水を揚水する揚水工程と、フッ素イオン（Ｆ−）の濃度が１１６ｍｇ／ｌの２０℃に調節されたフッ素溶液１０００ｍｌに１０ｇを添加し、６０分間撹拌した際のフッ素イオン（Ｆ−）の吸着量が８ｍｇ／ｇ以上であるハイドロタルサイト様粒状体と前記揚水した水とを混合し、前記水からイオンを除去するイオン除去工程と、を具備する。
【００２２】
これらの場合、前記ハイドロタルサイト様粒状体は、ＮａＣｌ等の塩化物を含有しても良い。また、前記ハイドロタルサイト様粒状体は、陽イオンを吸着固定するものである方が好ましい。また、前記土壌に水を注水する注水工程を有する方が好ましく、更に好ましくは、前記注水工程は、イオンが除去された前記水を前記土壌に戻すものである方が好ましい。また、前記揚水は、前記地下水を前記土壌内に遮蔽する遮水壁の内側で行う方が好ましい。
【００２３】
また、本発明の土壌浄化方法は、土壌内に結晶子サイズが２０ｎｍ以下のハイドロタルサイト様物質を供給することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の土壌浄化方法は、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であるハイドロタルサイト様物質からなる浄化壁を用いて、所定範囲の土壌を遮蔽することを特徴とする。
【００２５】
この場合、前記浄化壁は地下水を透過可能に形成される方が好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１ないし１２，１６ないし２７記載の発明によれば、低コストで確実に土壌浄化を行うことができる。
【００２７】
請求項１３，２８記載の発明によれば、土壌内に直接ハイドロタルサイト様物質を供給するので、汚染物質を確実に吸着して土壌浄化を行うことができる。
【００２８】
請求項１４，１５，２９，３０記載の発明によれば、浄化壁によって汚染されている土壌を汚染されていない土壌から確実に遮蔽すると共に汚染物質を吸着して、土壌浄化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の第一の土壌浄化装置１０は、図１に示すように、有害物等で汚染されている土壌８から地下水９を揚水する揚水手段５と、ハイドロタルサイト物質又はハイドロタルサイト様粒状体２と揚水手段５が揚水した水（以下、汚染水９という）とを混合し、この汚染水９から汚染物質であるイオンを除去するイオン除去手段１と、土壌８に水を注水する注水手段６と、で主に構成される。
【００３０】
揚水手段５は、例えば、地下水（汚染水９）を揚水できる位置まで挿入した揚水井と、この揚水井の汚染水９を地面８１まで揚水するポンプとで構成すれば良い。この揚水井の上側部分は、遮水性のコンクリート壁等で形成され、下側部分は、多数の通孔を有する透水性のコンクリート壁によって形成される。勿論、揚水手段５はこれに限られるものではなく、土壌８中から地下水（汚染水９）を揚水できるものであれば、他のどのような構成でも構わない。また、揚水手段５を複数設けることも可能である。
【００３１】
イオン除去手段１は、このハイドロタルサイト様物質と汚染水９とを接触させてイオン、特に汚染物質であるイオンを除去するためのもので、例えば、汚染水９を供給する供給流路３１と、イオンが除去された水（以下、浄化水という）を排出する排出流路３２とに接続される容器状に形成したものを用いることができる。イオン除去手段１の材質としては、汚染水９と反応する物質でなければどのようなものでも良く、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）や塩化ビニル等の樹脂の他、金属、木材等を自由に用いることができる。
【００３２】
また、イオン除去手段１には、ハイドロタルサイト様物質と汚染水９とを均一に混合するための混合手段、例えば、モータ等の回転により撹拌するミキサーや、容器内に気泡を供給することにより撹拌する気体供給手段等を設けても良い。
【００３３】
また、イオン除去手段１には、ハイドロタルサイト様物質から浄化水を脱水するための脱水手段、例えば、フィルタプレス等を設けても良い。勿論、脱水手段をイオン除去手段１とは独立して設けることも可能である。
【００３４】
イオン除去手段１に用いるハイドロタルサイト様物質としてはどのようなものでも良いが、例えば、以下のような方法で製造したものを用いることができる。
【００３５】
まず、アルミニウムイオンとマグネシウムイオンを含む酸性溶液を調製する。
【００３６】
アルミニウムイオンのアルミニウム源としては、水中でアルミニウムイオンを生成するものであれば良く、特定の物質に限定されるものではない。例えば、アルミナ、アルミン酸ソーダ、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、ボーキサイト、ボーキサイトからのアルミナ製造残渣、アルミスラッジ等を用いることができる。また、これらアルミニウム源は、いずれかを単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。
【００３７】
また、マグネシウムイオンのマグネシウム源としては、水中でマグネシウムイオンを生成する物であれば良く、特定の物質に限定されるものではない。例えば、ブルーサイト、水酸化マグネシウム、マグネサイト、マグネサイトの焼成物等を用いることができる。これらマグネシウム源は、いずれかを単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。
【００３８】
なお、前記アルミニウム源としてのアルミニウム化合物、マグネシウム源としてのマグネシウム化合物は、前記酸性溶液にアルミニウムイオン、マグネシウムイオンが存在していれば完全に溶解している必要はない。したがって、酸性溶液中に溶解していないアルミニウム化合物やマグネシウム化合物を含んでいても問題なくハイドロタルサイトを製造することができる。
【００３９】
ここで、アルミニウムイオンとマグネシウムイオンからなるハイドロタルサイトの一般式は、Ｍｇ２＋１−ｘＡｌ３＋ｘ（ＯＨ）２（Ａｎ−）ｘ／ｎ・ｍＨ２Ｏ（Ａｎ−はアニオン）であり、高結晶質のハイドロタルサイトの最も一般的な組成では、アルミニウムイオンとマグネシウムイオンのモル比が１：３（ｘ＝０．２５）となっていることが知られている。したがって、酸性溶液中のアルミニウムイオンとマグネシウムイオンのモル比は、１：５〜１：２の範囲とするのが好ましい。この範囲とすることによって、アルミニウム源とマグネシウム源を無駄にすることなく、物質収支的に有利にハイドロタルサイト様物質を製造することができる。
【００４０】
また、前記酸性溶液を酸性に調製するには、硝酸又は塩酸を用いるのが好ましい。
【００４１】
次に、アルミニウムイオンとマグネシウムイオンを含んだ前記酸性溶液を、アルカリを含むアルカリ性溶液と混合する。このアルカリ性溶液は、ｐＨが８〜１１のものを用いるのが好ましい。また、混合の際、アルカリ性溶液を激しく撹拌すれば、結晶子サイズ（結晶子の大きさ）が小さいハイドロタルサイト様物質を生成することもできる。この場合、ハイドロタルサイト様物質の結晶子サイズが小さいので、混合時に溶液はコロイド状となる。なお、酸性溶液とアルカリ性溶液の混合の方法としては、酸性溶液をアルカリ性溶液へ一気に加えて混合するか、酸性溶液をアルカリ性溶液へ滴下して混合するのが好ましいが、これら以外の方法であっても良い。
【００４２】
ここで、アルカリ性溶液に含まれるアルカリとしては、水溶液をアルカリ性とするものであれば良く、特定の物質に限定されるものではない。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、石灰、セメントの固化剤などを用いることができる。また、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、アンモニア水、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウムなども用いることができる。これらアルカリはいずれかを単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。
【００４３】
また、高結晶質のハイドロタルサイトは炭酸イオンと優先的にイオン交換するため、炭酸イオンを含むと目的とする陰イオンと効率良くイオン交換できない。したがって、ハイドロタルサイト様物質においても、目的とする陰イオンと効率良くイオン交換させるために、前記酸性溶液および前記アルカリ性溶液に炭酸イオンを含まないようにするのが好ましい。
【００４４】
酸性溶液をアルカリ性溶液と混合してハイドロタルサイト様物質を生成した後、中和又は水分を除去する。この際、熟成を行わずに中和又は水分の除去を行えば、ハイドロタルサイト様物質の結晶が成長することなく、結晶子サイズの小さいハイドロタルサイト様物質を製造することができる。ハイドロタルサイト様物質の結晶子サイズは小さい程陰イオン交換性が高く、フッ素イオン等の吸着量が高くなる。したがって、結晶子サイズが２０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下になるように調製するのが好ましい。なお、「熟成を行わずに中和又は水分を除去する」とは、酸性溶液とアルカリ性溶液の混合が完了した後、時間を置かずに直ちに中和又は水分を除去するということである。水分を除去するためには、吸引濾過、遠心分離、または上澄み液の分離など適当な方法を用いることができる。また、水分を除去することによって、ハイドロタルサイト様物質はほぼ中性となる。確実に熟成を行わせないためには、水分を除去した後のハイドロタルサイト様物質を洗浄しても良いが、ＮａＣｌ等の塩化物を含有させておいても良い。また、ハイドロタルサイト様物質は、アルカリ性溶液中でのみ熟成が行われる。
【００４５】
ここで、ハイドロタルサイト様物質としては、粉状のものを用いても、スラリー状のものを用いても良い。また、イオン除去手段１では、ハイドロタルサイト様物質を粒状にしたハイドロタルサイト様粒状体を用いることも可能である。
【００４６】
ハイドロタルサイト様粒状体としては、造粒機や、バインダを用いて製造したものを用いることができるが、好ましくは、少なくともハイドロタルサイト様物質と水とを含む材料を、ハイドロタルサイト様物質の絶乾温度（ハイドロタルサイト様物質の結晶水が抜け始める温度）以下で乾燥させてなるものが良い。具体的には、下記のように製造したハイドロタルサイト様粒状体を用いることができる。
【００４７】
まず、上述したハイドロタルサイト様物質から、フィルタプレスにより所定の圧力をかけて水分をできるだけ除去した後、ハイドロタルサイト様物質の結晶水が抜け始める温度（以下絶乾温度という）以下で乾燥させる。換言すると、ハイドロタルサイト様物質の結晶外の水のみを除去する。具体的には、含水率が７０％以下、好ましくは６５％以下、更に好ましくは６０％以下のハイドロタルサイト様物質を、最終生成物であるハイドロタルサイト様粒状体の含水率が１０％以上２０％以下、好ましくは１０％以上１５％以下、更に好ましくは、１１％以上１２％以下になるように乾燥させる。ここで、ハイドロタルサイト様粒状体の含水率を１０％以上に保持する理由は、ハイドロタルサイト様粒状体の含水率が１０％未満であると、溶液等に触れた際にハイドロタルサイト様粒状体が水分を吸収して体積が急激に膨張し、破砕し易くなるためである。なお、含水率とは水分を含むハイドロタルサイト様物質全体の質量に対する水の質量である。ハイドロタルサイト様物質が含んでいる水分の質量の測定は、日本工業規格「土の含水比試験方法」（ＪＩＳ  Ａ  １２０３：１９９９）に準拠して行った。
【００４８】
なお、乾燥させる温度としては、ハイドロタルサイト様物質の絶乾温度以下であればどのような温度でも良いが、ハイドロタルサイト様粒状体の粒径を大きくするためには比較的低温で乾燥させる方が好ましい。ただし、あまり低すぎる温度で乾燥すると、ハイドロタルサイト様粒状体が水に解け易くなる。したがって、具体的な乾燥温度は、２５℃以上１２５℃以下が良く、好ましくは９０℃以上１１０℃以下が良く、更に好ましくは９５℃以上１０５℃以下が良い。
【００４９】
また、この乾燥はどのように行っても良く、例えば、通常の乾燥炉等を用いれば良い。勿論、室温で自然乾燥にすることも可能である。また、乾燥時の湿度を高く調節する方がハイドロタルサイト様粒状体の形態安定性の点で良い。例えば、乾燥炉内の水蒸気の量を飽和水蒸気量付近（湿度が９０％〜１００％）となるように調節すれば良い。
【００５０】
また、このようにして乾燥したハイドロタルサイト様物質をふるいにかけ、析出した塩化物等を除去しても良い。
【００５１】
また、ハイドロタルサイト様粒状体は、その用途に応じて粒径を調製しても良い。この場合、ハイドロタルサイト様粒状体の粒径は、後述する定置手段を通過しない大きさ、例えば、０．２４ｍｍ以上が良く、好ましくは０．３６ｍｍ以上が良く、更に好ましくは１ｍｍ以上２ｍｍ以下が良い。粒径の調製は、どのように行っても良いが、例えば、ハンマー等により破砕し、目的とする大きさの目をもったふるいにかけて行えば良い。このように製造したハイドロタルサイト様粒状体の陰イオンの吸着量は高い方が好ましい。例えば、フッ素イオンの吸着量は、少なくとも８ｍｇ／ｇ以上、好ましくは８．５ｍｇ／ｇ以上、更に好ましくは８．７ｍｇ／ｇ以上が良い。また、本発明のハイドロタルサイト様粒状体は、カドミウムイオン、鉛イオン等の陽イオンを吸着固定する方が好ましい。また、材料として用いるハイドロタルサイト様物質の結晶子サイズは小さい程陰イオン交換性が高く、フッ素イオンの吸着量等が高くなる。したがって、材料としては、結晶子サイズが２０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下のハイドロタルサイト様物質を用いるのが良い。
【００５２】
ハイドロタルサイト様粒状体を用いる場合、イオン除去手段１としては、ハイドロタルサイト様粒状体２が配置されると共に、汚染水９とハイドロタルサイト様粒状体２とを接触させることができるものであればどのようなものでも良いが、例えば、図２に示すように、汚染水９を接触部３内に供給する供給流路３１と、接触部３内でイオン、特に汚染物質であるイオンが除去された水（以下、浄化水という）を接触部３内から排出する排出流路３２とに接続される容器状に形成したものを用いることができる。この場合、接触部３に供給流路３１や排出流路３２を接続する位置はどこでも良く、例えば、図２に示すように接触部３の下部で供給流路３１に接続し、上部で排出流路３２に接続したり、図３に示すように接触部３の下部で供給流路３１と排出流路３２に接続したりすれば良い。また、ハイドロタルサイト様粒状体２が汚染水９の流れによって接触部３内の一部に偏り、イオンの除去効率が下がるのを防止するため、供給流路や排出流路を複数設けるようにし、接触部３内の汚染水９の流れに変化を付けるようにしても良い。また、図４に示すように、供給流路と排出流路とを兼ねる共通流路３３とし、汚染水９の供給と浄化水の排出を共通流路３３一本で行うことも勿論可能である。
【００５３】
また、接触部３の別の形態としては、図５に示すように、流路自体として形成しても良い。この場合、ハイドロタルサイト様粒状体２は、流路の底部３９に配置すれば良い。
【００５４】
また、イオン除去手段１は、接触部３に配置するハイドロタルサイト様粒状体２が汚染水９又は浄化水と共に接触部３から流出するのを防止するため、汚染水９又は浄化水を流通させる共にハイドロタルサイト様粒状体２の流通を防止する定置手段を、接触部３の浄化水の排出側や汚染水９の供給側に配置するようにしても良い。定置手段としては、例えば、ハイドロタルサイト様粒状体２の粒径よりも細かい目を有するフィルターを用いることができる。この場合、接触部３と供給流路３１や排出流路３２との接続部分にこのフィルターを配置すれば良い。また、フィルターの強度を補うために、フィルターの目より粗い目を有する補強板をフィルターとハイドロタルサイト様粒状体２との間に設けても良い。
【００５５】
また、定置手段の別の形態として、ハイドロタルサイト様粒状体２の粒径よりも目の細かいネットを用いることも可能である。この場合、ハイドロタルサイト様粒状体２をネットによって包持して接触部３に配置すれば良い。このようにすれば、ハイドロタルサイト様粒状体２をネットで包持したものを、例えば水路等に容易に配置することができ、水路を流れる水の中からイオンを除去し水を浄化した後、水路から容易に取り出すことができる。
【００５６】
また、接触部３に汚染水９を一定の速度で流し続けると、ハイドロタルサイト様粒状体２が汚染水９の流れによって接触部３内の一部に偏り、イオンの除去効率が下がるという問題がある。そこで、イオン除去手段１に、接触部３内のハイドロタルサイト様粒状体２を撹拌する撹拌手段４を設けても良い。これにより、接触部３内のハイドロタルサイト様粒状体２を均一に分散させることができる。ここで、撹拌手段４としては、例えば、接触部３内に供給する汚染水９の流量を変化させる流量調節手段、例えば流量調節弁等を用いることができる。なお、接触部３に流す汚染水９の流量を変化させることには、負の流量にすること、すなわち、接触部３内へ流す汚染水９の方向を逆にすることも含まれる。
【００５７】
また、撹拌手段の別の形態として、接触部３に気体を供給する気体供給手段とし、接触部３内のハイドロタルサイト様粒状体２を均一に分散させるようにしても良い。もちろん、流量調節手段と気体供給手段とを併用することも可能である。
【００５８】
また、イオン除去手段１は、図６に示すように、接触部３を複数連結して形成しても良い。このように形成すれば、ハイドロタルサイト様粒状体２は、汚染水９中のイオンのうち、吸着しやすいイオンから順に吸着するため、汚染水９中のイオンを各接触部３で選択的に除去することができる。また、供給側の接触部３の方が汚染水９中のイオン濃度が高く、ハイドロタルサイト様粒状体２のイオンの吸着能力が劣化し易いため、ハイドロタルサイト様粒状体２の交換は、供給側の接触部３を取り外し、排出側に新しいハイドロタルサイト様粒状体２を有する接触部３を連結するとハイドロタルサイト様粒状体２を有効に利用することができる。ここで有害物質であるイオンを除去された浄化水は、後述する注水手段６によって土壌８に戻しても良いし、河川等に排出しても良い。
【００５９】
また、各接触部３に、接触部３内の汚染水９をサンプリングするためのサンプリング流路５を設けるようにしても良い。これにより、各接触部３内の汚染水９のイオンの種類や濃度を測定することができる。
【００６０】
また、粉状又はスラリー状のハイドロタルサイト様物質を用いる場合には、イオン除去手段は、例えば、汚染水９を供給する供給流路と、イオンが除去された水及びハイドロタルサイト様物質の混合物を排出する排出流路とに接続される容器状の混合部を形成して用いれば良い。混合部の材質としては、溶液と反応する物質でなければどのようなものでも良く、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）や塩化ビニル等の樹脂を用いることができる。
【００６１】
また、混合部には、ハイドロタルサイト様物質と汚染水とを均一に混合するための混合手段、例えば、モータ等の回転により撹拌するミキサーや、容器内に気泡を供給することにより撹拌する気体供給手段等を設けても良い。
【００６２】
また、混合部には、ハイドロタルサイト様物質から洗浄水を脱水するための脱水手段、例えば、フィルタプレス等を設けても良い。勿論、脱水手段を混合部とは独立して設けることも可能である。
【００６３】
注水手段６は、土壌８に有害物質を含まない水、又はイオン除去手段１によって汚染水９から有害物質を除去された浄化水を注水するもので、例えば、図１に示すように、土壌８に挿入された注水井として形成すれば良い。この注水井は、揚水井と同様に、注水井の上側部分が遮水性のコンクリート壁等で形成され、下側部分が多数の通孔を有する透水性のコンクリート壁で形成される。勿論、注水手段はこれに限られるものではなく、土壌８中に浄化水を戻すことができるものであれば、他のどのような構成でも構わない。また、注水手段６を複数設けることも可能である。
【００６４】
これにより、注水井から水を注水すると、有害物質で汚染された土壌８をこの水が通過すると共に有害物質を土壌８から分離させ、揚水井からポンプによって揚水される。揚水された汚染水９は、有害物質であるイオンがイオン除去手段１のハイドロタルサイト様粒状体２に固定され浄化水となる。
【００６５】
また、土壌浄化装置１０は、地下水（汚染水９）を有害物質で汚染された土壌８内に遮蔽する遮水壁７を設けることも可能である（図１参照）。遮水壁７としては、例えば、水を通し難い難透水層８２の位置か、少なくとも揚水井や注水井よりも深い位置まで形成された遮水性のコンクリート壁により形成することができる。これにより、有害物質で汚染された土壌８と汚染されていない土壌との混合を防止することができる。
【００６６】
また、土壌浄化装置１０は、土壌８中の地下水（汚染水９）の水位９１を測定する水位センサー（水位測定手段）を設けても良い。この場合、例えば、揚水手段５近傍と注水手段６近傍に水位センサーを設け、地下水（汚染水９）の水位をモニタリングすることにより、地下水（汚染水９）の水位に応じて、揚水手段５の揚水や注水手段６の注水を調節することができる。
【００６７】
また、本発明の第二の土壌浄化装置は、土壌内に粉状やスラリー状のハイドロタルサイト様物質を供給するハイドロタルサイト様物質供給手段を具備するものである。ハイドロタルサイト様物質供給手段としては、例えば、上述した注水井と同様に形成された井戸として形成することができる。この井戸は、井戸の上側部分が遮水性のコンクリート壁等で形成され、下側部分が多数の通孔を有する透水性のコンクリート壁で形成される。勿論、これに限られるものではなく、土壌中にハイドロタルサイト様物質を供給することができるものであれば、他のどのような構成でも構わない。また、ハイドロタルサイト様物質供給手段を複数設けることも可能である。これにより、土壌内に直接ハイドロタルサイト様物質を供給するので、汚染物質を確実に吸着して土壌浄化を行うことができる。また、汚染された土壌から汚染物質が拡散するのを防止することができる。なお、供給するハイドロタルサイト様物質は、結晶子サイズが２０ｎｍ以下である方が好ましい。
【００６８】
また、本発明の第三の土壌浄化装置は、ハイドロタルサイト様物質又はハイドロタルサイト様粒状体からなり、所定範囲の土壌を遮蔽する浄化壁を設けるものである。
【００６９】
例えば、水を通し難い難透水層８２の位置まで汚染された土壌を囲むように穴を掘り、ここにハイドロタルサイト様物質又はハイドロタルサイト様粒状体を詰めて形成することができる。この場合、ハイドロタルサイト様物質は、結晶子サイズが２０ｎｍ以下である方が好ましい。これにより、汚染された土壌内から汚染されていない土壌へ浄化壁を地下水が透過する際に、汚染物質が浄化壁のハイドロタルサイト様物質又はハイドロタルサイト様粒状体に吸着されるので、汚染土壌を浄化することができると共に、汚染土壌が広がるのを防止することができる。なお、前記した土壌浄化装置１０と併用することも勿論可能である。
【実施例】
【００７０】
以下に、本発明のイオン除去手段１に用いるハイドロタルサイト様粒状体およびその製造方法の実施例について説明するが、本発明に係るハイドロタルサイト様粒状体は、これら実施例に限定されるものではない。なお、本実施例のハイドロタルサイト様粒状体は、上述した製法とほぼ同様に製造するため、その同様な部分についての重複する説明は省略する。
【００７１】
なお、フッ素イオンの吸着量の測定は、次のような方法で行う。まず、フッ素濃度が１１６ｍｇ／ｌとなるように調製したフッ素溶液１０００ｍｌを準備する。次に、各実施例により製造したハイドロタルサイト様粒状体１０ｇを添加し、マグネチックスターラーで１時間撹拌した後、フィルターを用いて濾過する。なお、ハイドロタルサイト様粒状体の粒度は２〜４．７５ｍｍに調製したものを用いた。また、陰イオンの吸着は、２０℃の恒温室内で、フッ素溶液の温度を２０℃に調整して行った。このフッ素溶液の濃度の変化を、吸光光度計（ＤＲ．ＬＡＮＧＥ社製のＬＡＳＡ−５０）とこの吸光高度計の専用試薬（ＬＣＫ３２３）を用いて測定し、ハイドロタルサイト様粒状体１ｇ当たりが吸着した陰イオンの量を計算して、これをフッ素イオンの吸着量とする。
【００７２】
また、カドミウムイオン及び鉛イオンの吸着固定化測定は、次のような方法で行う。まず、カドミウム（Ｃｄ）を２２５０ｐｐｍ（高濃度）及び１．６ｐｐｍ（低濃度）含むカドミウム溶液と、鉛（Ｐｂ）を８８５ｐｐｍ（高濃度）及び１．１７ｐｐｍ（低濃度）を含む鉛溶液をそれぞれ１００ｍｌ用意する。次に、０．１ｗｔ％、０．５ｗｔ％、１ｗｔ％、５ｗｔ％となるように粉状のハイドロタルサイト様物質の添加量を調節する。これをマグネチックスターラーで１時間撹拌した後、フィルターを用いて濾過する。なお、カドミウムイオン、鉛イオンの吸着固定は、２０℃の恒温室内で、フッ素溶液の温度を２０℃に調整して行った。このカドミウム溶液、鉛溶液の濃度の変化を、吸光光度計（ＤＲ．ＬＡＮＧＥ社製のＬＡＳＡ−５０）とこの吸光高度計の専用試薬として、カドミウムにはＬＣＫ３０８を、鉛イオンにはＬＣＫ３０６を用いて測定した（表２参照）。また、濾過により得られた残渣（ハイドロタルサイト様物質）をＸＲＤ、ＳＥＭ・ＥＤＳにより測定した。
【００７３】
また、ハイドロタルサイト様粒状体の形態安定性を観察するために、透水性を測定した。ここで透水性とは、ハイドロタルサイト様粒状体を充填した円筒容器内に一定圧力で水を流した際の水の流れ易さを意味し、ハイドロタルサイト様粒状体の形態が安定しているものは一定の透水性を示すが、形態が不安定で細かく砕けやすいハイドロタルサイト様粒状体の場合には、時間と共に水が流れにくくなり透水性が低くなる。本実施例では、透水性の評価を次のようにして測定した。まず、高さ２５０ｍｍ、内径が９０ｍｍである円筒容器（接触部）の底部に、直径５ｍｍの孔を７ｍｍピッチで配置したＰＭＭＡ目皿（補強板）を配置し、更にその下部に直径０．３６ｍｍの孔を有するＰＰメッシュ４０｛フィルター（定置手段）｝を配置し、この容器内にハイドロタルサイト様粒状体を１ｋｇ充填した。ハイドロタルサイト様粒状体の粒度は２〜４．７５ｍｍに調製したものを用いた。次に、水頭差４ｍの水をこの円筒容器内の下部から上部に１２時間流し、水の流量を計測して透水性を測定した。この際、透水性の大きいものから順に大、中、小として表１に示した。
【００７４】
供試材１
結晶子サイズが２０ｎｍ以下、平均結晶子サイズが１０ｎｍであるハイドロタルサイト様物質を含む含水率が約６３％の材料を、室温で一週間自然乾燥し、ハイドロタルサイト様粒状体を製造した。この供試材１の吸着量と透水性の変化を表１に示す。
【００７５】
供試材２
結晶子サイズが２０ｎｍ以下、平均結晶子サイズが１０ｎｍであるハイドロタルサイト様物質を含む含水率が約６３％の材料を、温度が５０℃の乾燥炉内で２４時間乾燥し、ハイドロタルサイト様粒状体を製造した。この供試材２の吸着量と透水性の変化を表１に示す。
【００７６】
供試材３
結晶子サイズが２０ｎｍ以下、平均結晶子サイズが１０ｎｍであるハイドロタルサイト様物質を含む含水率が約６３％の材料を、温度が１００℃の乾燥炉内で２４時間乾燥し、ハイドロタルサイト様粒状体を製造した。この供試材３の吸着量と透水性の変化を表１に示す。
【００７７】
供試材４
結晶子サイズが２０ｎｍ以下、平均結晶子サイズが１０ｎｍであるハイドロタルサイト様物質を含む含水率が約６３％の材料を、温度が１００℃の乾燥炉内で２４時間乾燥し、ハイドロタルサイト様粒状体を製造した。なお、この乾燥は、乾燥炉の換気口を閉じ、乾燥炉内の湿度が１００％に近い状態で行った。この供試材４の吸着量と透水性の変化を表１に示す。
【００７８】
供試材５
結晶子サイズが２０ｎｍ以下、平均結晶子サイズが１０ｎｍであるハイドロタルサイト様物質を含む含水率が約６３％の材料を、温度が１２５℃の乾燥炉内で２４時間乾燥し、ハイドロタルサイト様粒状体を製造した。この供試材５の吸着量と透水性の変化を表１に示す。
【００７９】
供試材６（比較例）
結晶子サイズが２０ｎｍ以下、平均結晶子サイズが１０ｎｍであるハイドロタルサイト様物質の粉体にバインダを添加し球状に成型した。この供試材６の吸着量を表１に示す。
【００８０】
【表１】
2008126116.tif 000003
【００８１】
【表２】
2008126116.tif 000004
【００８２】
表１より、本発明に係るハイドロタルサイト様粒状体（供試材１ないし５）は、バインダを用いて球状体にした供試材６に比較してフッ素イオンの吸着量が高い。
【００８３】
また、表１より、換気を行わずに比較的湿度の高い状態で乾燥を行った供試材４のハイドロタルサイト様粒状体が最も透水性の変化が小さく、形態が安定している。
【００８４】
また、表２より、本発明に係るハイドロタルサイト様粒状体を構成する粉状のハイドロタルサイト様物質は、陽イオンであるカドミウムイオン、鉛イオンの濃度を低減させることがわかる。ＸＲＤ測定によると、カドミウムイオンの吸着固定化試験後のハイドロタルサイト様物質には、ハイドロタルサイト様物質以外の回折ピークは検出されなかった。一方、鉛イオンの吸着固定化試験後のハイドロタルサイト様物質には、ハイドロタルサイト様物質以外に、水酸化塩化鉛（ＰｂＣｌＯＨ）の回折ピークが検出された。また、鉛イオンの吸着固定化試験後のハイドロタルサイト様物質には、鉛塩化物の生成が確認されたが、カドミウムイオンの吸着固定化試験後のハイドロタルサイト様物質には、カドミウムイオンの化合物を観察することはできなかった。したがって、カドミウムイオンは、ハイドロタルサイト様物質に吸着していると考えられ、鉛イオンは、ハイドロタルサイト様物質が触媒的な働きをし、水酸化塩化鉛（ＰｂＣｌＯＨ）として、固定化されたと考えられる。この結果から、本発明に係るハイドロタルサイト様粒状体は、カドミウムイオン、鉛イオン等の陽イオンを吸着固定することがわかる。
【００８５】
次に、本発明のイオン除去手段及びそのイオン除去方法の実施例について説明する。
【００８６】
まず、イオン除去手段としては、底部に供給流路に接続される供給口が形成され、底部と対向する天部に排出口が形成された高さが２５０ｍｍ、内径が９０ｍｍである円筒容器を用いた。この円筒容器の底部に、補強板として直径５ｍｍの孔が７ｍｍピッチで形成されたＰＭＭＡ目皿を配置し、更にその下部に定置手段として直径０．３６ｍｍの孔を有するＰＰメッシュ４０（フィルター）を配置した。また、この円筒容器（接触部）内には、供試材４のハイドロタルサイト様粒状体を５．０ｋｇ充填した。このイオン除去手段に、供給口から溶液を１．５ｌ／minの流量で供給し、供給した液体のフッ素イオン濃度（図７中の実線）と排出口から排出された液体のフッ素イオン濃度（図７中の波線）からハイドロタルサイト様粒状体が吸着したフッ素イオン濃度（図７中の一点鎖線）を測定した。その結果を図７に示す。
【００８７】
フッ素の一律排水基準を８ｍｇ／ｌとすると、８ｍｇ／ｌを超えるまでに要した時間は約１４時間であり、それまでのフッ素イオン吸着量の合計は２６，９１６ｍｇ、ハイドロタルサイト様粒状体１ｇ当たりの吸着量は５．４ｍｇだった。また、試験開始後、約５３時間経過時点でフッ素イオン及び硫酸イオンの吸着量がほぼ同時に０となり、フッ素イオン及び硫酸イオンに対しハイドロタルサイト様粒状体が飽和した。この時点でのフッ素イオン吸着量は、１２．１ｍｇ／ｇであることが確認された。
【００８８】
以上の結果より、本発明の土壌浄化装置および土壌浄化方法は、イオン交換性能が高いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の土壌浄化装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係るイオン除去手段を示す概略正面図である。
【図３】本発明に係る別のイオン除去手段を示す概略正面図である。
【図４】本発明に係る別のイオン除去手段を示す概略正面図である。
【図５】本発明に係る別のイオン除去手段を示す概略斜視図である。
【図６】本発明に係る別のイオン除去手段を示す概略正面図である。
【図７】本発明に係るイオン除去手段を用いて溶液を処理した際のグラフである。
【符号の説明】
【００９０】
１    イオン除去手段
２    ハイドロタルサイト様粒状体
５    揚水手段
６    注水手段
７    遮水壁
８    土壌
９    汚染水（地下水）
１０    土壌浄化装置
【図１】
2008126116.tif 000005
【図２】
2008126116.tif 000006
【図３】
2008126116.tif 000007
【図４】
2008126116.tif 000008
【図５】
2008126116.tif 000009
【図６】
2008126116.tif 000010
【図７】
2008126116.tif 000011