(57)【要約】【課題】溶解ダスト由来の金属成分を含有するリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物（層状複水酸化物）と、その製造方法を提供する。【解決手段】鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストを塩酸で処理して酸可溶の金属成分（鉄及び亜鉛を含む）を抽出し、その抽出液のｐＨを調整して静置する。静置により沈殿した沈殿物を濾過、水洗、乾燥して生成物を得る。得られた生成物は、ハイドロタルサイト様化合物に特有のＸＲＤパターンを示し、リン酸イオンとの間で優れたイオン交換性能を発揮して水溶液中からリン酸イオンを選択的に除去する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト層としての水酸化物層を構成する金属の一部又は全部が、鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストに由来する金属であることを特徴とするリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物。
【請求項２】
ホスト層としての水酸化物層を構成する金属の一部又は全部が、鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストに由来する金属とマグネシウムとであり、前記水酸化物層間のゲスト層を構成する金属イオンが、ＯＨ−、ＣＯ３２−及びＣｌ−のうちの少なくとも一種を含むことを特徴とするリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物。
【請求項３】
鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストに由来する前記金属は、少なくとも鉄及び亜鉛を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物。
【請求項４】
鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストを酸処理して酸可溶の金属成分を抽出する抽出工程と、
前記酸可溶の金属成分を含む溶液のｐＨを調整して生成物を沈殿させる沈殿生成工程とを備えることを特徴とする溶解ダスト由来の金属成分を含有するリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト化合物の製造方法。
【請求項５】
鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストを酸処理して酸可溶の金属成分を抽出する抽出工程と、
前記酸可溶の金属成分を含む溶液に２価金属塩を配合すると共にその溶液のｐＨを調整して生成物を沈殿させる沈殿生成工程とを備えることを特徴とする溶解ダスト由来の金属成分を含有するリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト化合物の製造方法。
【請求項６】
前記溶解ダストは、少なくとも鉄分及びコークスを溶解炉に装填して１６００〜１９００℃の温度で溶解し、その溶解炉から鋳鉄と分離して廃出されたダストを収集したものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の溶解ダスト由来の金属成分を含有するリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶解ダスト由来の金属成分を含有するリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物（層状複水酸化物）と、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保全や資源の有効利用の観点から、従来は廃棄処分されていた各種副生物の再資源化や再利用が図られている。鋳物産業の分野でも、鋳造過程で発生するダスト等を他用途に転用する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５２−２２３５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鋳鉄用溶解炉から蒸気と共に廃出される金属類を回収して得た溶解ダストが、鉄や亜鉛等の有用金属を多量に含有することに着目し、その有効利用の一端として、溶解ダストからのハイドロタルサイト様化合物の製造を試みたものである。そして、鋭意研究を重ねた結果、この製造により得られたハイドロタルサイト様化合物がリン酸イオンを選択的に除去できるということを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の目的は、溶解ダスト由来の金属成分を含有するリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物（層状複水酸化物）と、そのようなリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の内容に言及する前に、ハイドロタルサイト様化合物の一般的な化学構造と、その特性及び有用性について簡単に説明する。
【０００６】
ハイドロタルサイト様化合物とは、層状複水酸化物（ＬＤＨ）とも呼ばれ、組成式が［Ｍ２＋１−ｘＭ３＋ｘ（ＯＨ）２］  ［Ａｎ−ｘ／ｎ・ｎＨ２Ｏ］で表される化合物の総称である（Ｍ２＋：２価金属、Ｍ３＋：３価金属、Ａｎ−：ｎ価のアニオン）。ハイドロタルサイト様化合物は、水酸化物層からなるホスト層と、陰イオン及び層間水からなるゲスト層とが交互に積層する構造を持つ。ホスト層では２価の金属イオンを３価の金属イオンが置換することにより、ホスト層全体として正電荷を帯びており、この正電荷をゲスト層の負電荷（陰イオン）が補償する。３価金属イオンによる２価金属イオンの置換範囲は、ほぼ０．２０≦ｘ≦０．３３（Ｍ２＋：Ｍ３＋＝４：１〜２：１）とされている。
【０００７】
ハイドロタルサイト様化合物は、層間の陰イオンをインターカレーションによって交換できることから、陰イオン交換体として知られている。つまり、この性質を利用すれば、ハイドロタルサイト様化合物を各種陰イオンの交換機能又は補足機能を有する機能性物質として種々の用途に利用できる。ちなみに「インターカレーション」とは、層状化合物において層間の弱い化学結合を破って、様々な原子、分子あるいはイオンが層間に挿入される反応をいう。ハイドロタルサイト様化合物におけるインターカレーション反応の大きな特徴は、反応前後で結晶の基本構造が保持されることにある。即ち、インターカレーションによりゲスト化合物が交換又は新たに挿入されても、ホスト層自身は全く変化せず、全体として同じ層状構造を保ち続ける。これは、ホスト物質の性質を維持したままゲスト物質により様々な機能を付与できることを意味し、材料設計の自由度を広げるという点で注目に値する。
【０００８】
ハイドロタルサイト様化合物でのインターカレーションの方法としては、「イオン交換法」と「再生法」とが知られている。ハイドロタルサイト様化合物の多くはイオン性の結晶であり、本来的に外部の陰イオンが層間にインターカレーションし易い。このような性質を利用して当初の陰イオンを別の陰イオンに交換する方法が「イオン交換法」である。一般に、イオンの電荷密度（具体的にはイオンの価数及びイオン半径の大小によって決まる）が高いものほど、層間へインターカレーションし易いと言われているが、ホスト層のイオン環境によってイオン交換の傾向性は変わり得る。
【０００９】
他方、ハイドロタルサイト様化合物を熱処理すると、層間の陰イオン及び層間水が脱離して層状複水酸化物から複酸化物に変化する。この複酸化物化した物質を水溶液中に戻すと、水溶液中の水及び陰イオンを取り込んでハイドロタルサイト様化合物として再生する。このような性質を利用して別の陰イオンをインターカレーションする方法が「再生法」である。イオン交換法では、交換可能なイオンの選択性が問題になるが、再生法によれば、イオン交換の選択性に影響されることなく陰イオンのインターカレーションを行えるという利点がある。
【００１０】
さて、本発明のリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物は、ホスト層としての水酸化物層を構成する金属の一部又は全部が、鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストに由来する金属であることを特徴とするものである（請求項１）。また、ホスト層としての水酸化物層を構成する金属の一部又は全部が、鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストに由来する金属とマグネシウムとであり、前記水酸化物層間のゲスト層を構成する陰イオンが、ＯＨ−、ＣＯ３２−及びＣｌ−のうちの少なくとも一種を含むことを特徴とするものである（請求項２）。より好ましくは、鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストに由来する前記金属は、少なくとも鉄及び亜鉛を含むことを特徴とするものである（請求項３）。更に好ましくは、請求項１〜請求項３において、ホスト層としての水酸化物層を構成する金属の一部として、２価金属であるマグネシウムを含むことを特徴とするリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物である。
【００１１】
本発明のハイドロタルサイト様化合物では、水中のリン酸イオンをインターカレーションによって多量に取り込むことができることが実験により確認されている。また、本発明のハイドロタルサイト様化合物は、水中からリン酸イオンを選択的に（優先的に）除去するということも実験により確認されている。本件化合物におけるリン酸イオンとのイオン交換能力は、本発明のリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物が廃棄物である溶解ダストを原料とするものであるにもかかわらず、標準的な試薬から合成されたハイドロタルサイト様化合物のイオン交換能力よりも優れたものである。即ち、本発明のハイドロタルサイト様化合物は、優れたリン酸イオン除去性能を有し、例えば海水や湖水の富栄養化で問題となっているリン酸イオンの除去に役立てることができる。
【００１２】
次に、本発明に係る溶解ダスト由来の金属成分を含有するリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物の製造方法について説明する。
【００１３】
本発明のリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物の製造方法は、鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストを酸処理して酸可溶の金属成分を抽出する抽出工程と、前記酸可溶の金属成分を含む溶液のｐＨを調整して生成物を沈殿させる沈殿生成工程とを備えることを特徴とするものである（請求項４）。
【００１４】
この方法によれば、溶解ダストを酸処理して得られた酸可溶の金属成分を含む溶液のｐＨを調整することで、層状複水酸化物としてのリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物を沈殿生成することができる。なお、酸処理に用いる酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸が挙げられる。また、溶液のｐＨを調整するものとして、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）等のアルカリを例示できる。
【００１５】
また、本発明のリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物の製造方法は、鋳鉄用溶解炉から廃出された溶解ダストを酸処理して酸可溶の金属成分を抽出する抽出工程と、前記酸可溶の金属成分を含む溶液に２価金属塩を配合すると共にその溶液のｐＨを調整して生成物を沈殿させる沈殿生成工程とを備えることを特徴とするものである（請求項５）。
【００１６】
この方法によれば、溶解ダストを酸処理して得られた酸可溶の金属成分と、事後的に配合される２価金属塩とによって金属水酸化物を構成し、溶液のｐＨを調整することで層状複水酸化物としてのリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物を沈殿生成することができる。なお、酸処理に用いる酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸が挙げられる。また、前記酸可溶の金属成分を含む溶液に配合する２価金属塩としては、マグネシウム含有塩が好ましく、マグネシウム含有塩としては、塩化マグネシウム六水和物［ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ〕やドロマイト［ＣａＭｇ（ＣＯ３）  ２］を例示することができる。溶液のｐＨを調整するものとして、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）等のアルカリを例示できる。
【００１７】
上記製造方法において、前記酸可溶の金属成分の一部又は全部を酸化する酸化処理工程を更に備えることは好ましい。溶解ダストを酸処理したときの酸可溶の金属成分には、例えば鉄のように同種金属でも２価金属イオン（Ｆｅ２＋）と３価金属イオン（Ｆｅ３＋）とが共存するものがある。このうちの２価金属イオンを酸化して３価金属イオンを得ることが酸化処理の目的である。この酸化処理は、酸化剤を用いた化学処理によることが好ましい。使用可能な酸化剤としては、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、クロム酸、重クロム酸類等が挙げられる。
【００１８】
上記製造方法に使用される最も好ましい溶解ダストは、少なくとも鉄分及びコークスを溶解炉に装填して１６００〜１９００℃の温度で溶解し、その溶解炉から鋳鉄と分離して廃出されたダストを収集したものである（請求項６）。
【００１９】
ここで、「鉄分」とは、例えば、鉄鉱石、銑鉄、鋼、鋳鉄（珪素含有高炭素鋼）、鉄系の廃材等を広く指し、鉄の供給源となり得る成分という意味である。コークスは鋳鉄における炭素の供給源であり、又、燃焼のための燃料であると共に溶解時の還元剤でもある。溶解炉としては、キュポラ（立円筒形の炉）、熱風キュポラ等の高温燃焼処理するタイプの炉が挙げられる。鉄分及びコークスは、所定の比率で溶解炉内に交互に層状に装填されることが好ましい。
【００２０】
溶解炉での溶解温度は１６００〜１９００℃の範囲であることが好ましく、更に好ましくは１７００〜１８００℃の範囲である。少なくともこの温度範囲で溶解処理した場合には、ダスト中の鉄成分の酸化度合いが通常よりも高い酸化鉄を有する溶解ダストが得られる。酸化鉄は、酸処理によって２価鉄及び３価鉄イオンを酸可溶成分として提供する。なお、この溶解ダストの含有成分としては、酸化鉄（ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３等）、並びに、亜鉛（Ｚｎ）、珪素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、カリウム（Ｋ）及び硫黄（Ｓ）（これらの多くは酸化物として存在する）が挙げられる。
【００２１】
尚、このような溶解過程を経て得られる溶解ダストの物理的性質について言及すると、溶解ダストは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）での観察で直径が０．０１〜０．５μｍの微粒子及びそれらが集合又は溶結した微粒体（両者をあわせて「みかけ粒子」と呼ぶ）によって構成されている。そして、レーザー式粒径分布測定器を用いた測定の結果、全みかけ粒子の９０％以上が０．０１〜７０μｍの粒径範囲に分布し、あるいは、そのレーザー式粒径分布測定のデータを解析した際に粒径分布の累積パーセントが５０％となる粒径の範囲が１〜２０μｍとなっているものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体例である実施例１及び実施例２、並びに、比較例である試薬合成例１及び試薬合成例２について説明する。
【００２３】
（合成原料となる溶解ダスト）
合成原料となる溶解ダストは、鋼、銑鉄及び戻し鉄材等からなる鉄分を１００重量部、コークスを１１重量部、石灰石を２．３重量部、Ｆｅ−Ｓｉ合金を０．７重量部、Ｓｉ−Ｍｎ合金を０．３重量部、並びに、ＳｉＣを０．８重量部、キュポラに装填して１７００〜１８００℃の温度で溶解し、その際に発生するダストをキュポラに付属する集塵装置で回収して得たものである。この溶解ダストの金属元素成分をエネルギー分散蛍光Ｘ線分析装置（島津製作所製ＥＤＸ−７００）で分析したところ、Ｚｎ：５１．３重量％，Ｆｅ：２０．８重量％，Ｓｉ：１４．８重量％，Ｍｎ：７．８重量％，Ｃａ：２．４重量％，Ｋ：１．６重量％，Ｓ：０．５重量％，その他の金属元素：０．８重量％という結果が得られた。また、この溶解ダストをＳＥＭで観察したところ、直径が０．１μｍ程度の球状微粒子及びそれらが集合した微粒体が観察された。これらの微粒子及び微粒体をレーザー式粒径分布測定器で測定したところ、全みかけ粒子の９９％以上が粒径０．０１〜７０μｍの範囲に分布するという粒径分布を示した。
【００２４】
このように、蛍光Ｘ線分析により溶解ダストの主成分は鉄および亜鉛であることがわかった。また、粉末Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）（測定条件：ＣｕＫα線，４０ｋＶ，３０ｍＡ，Ｎｉフィルター使用）により、その主結晶相はスピネル型金属酸化物（ＺｎＦｅ２Ｏ４）およびＺｎＯであり、α−ＳｉＯ２を含むことが確認された。なお、この溶解ダストを塩酸（ＨＣｌ水溶液）で処理し、その処理液をＩＣＰ発光分析装置で分析したところ、鉄、亜鉛およびマンガン等の金属可溶成分が溶液中に抽出されることが確認された。
【００２５】
（実施例１：溶解ダスト系）
前記溶解ダストを２Ｎの塩酸で処理して可溶成分を抽出し、その抽出液を１ＮのＮａＯＨ水溶液でｐＨを７に調整し、１時間攪拌後、２４時間静置した。そして、２４時間静置後に得られた沈殿物を濾過、水洗、乾燥して生成物を得た。
【００２６】
この実施例１の生成物のＸＲＤパターンを図１に示す。このＸＲＤパターンを、ＪＣＰＤＳカードに掲載された典型的なハイドロタルサイト様化合物のＸＲＤパターンと照合することにより、実施例１の生成物がハイドロタルサイト様化合物と同様の結晶構造を持つことが確認された。
【００２７】
また、実施例１の生成物を蛍光Ｘ線分析にかけたところ、溶解ダストの主成分である鉄および亜鉛が多量に検出された。鉄および亜鉛がそれぞれ、ハイドロタルサイト様化合物のホスト層を構成する３価金属および２価金属として取り込まれたと考えられる。蛍光Ｘ線分析ではこの他に、少量のＳｉ，Ｎａ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｃｌが検出された。塩素については、塩化物イオン（Ｃｌ−）としてゲスト層に存在するものと考えられる。なお、ｐＨ調整時にＮａＯＨ水溶液を用いていることから、ゲスト層には塩化物イオンに加えて水酸化物イオン（ＯＨ−）が存在するものと考えられる。
【００２８】
（実施例２：Ｍｇ−溶解ダスト系）
前記溶解ダストを２Ｎの塩酸で処理して可溶成分を抽出し、その抽出液にＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏを加えると共に１ＮのＮａＯＨ水溶液でｐＨを１０に調整し、１時間攪拌後、２４時間静置した。なお、溶解ダストとＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏとが重量比で１：１となるようにした。そして、２４時間静置後に得られた沈殿物を濾過、水洗、乾燥して生成物を得た。
【００２９】
この実施例２の生成物のＸＲＤパターンを図２に示す。このＸＲＤパターンを、ＪＣＰＤＳカードに掲載された典型的なハイドロタルサイト様化合物のＸＲＤパターンと照合することにより、実施例２の生成物がハイドロタルサイト様化合物と同様の結晶構造を持つことが確認された。
【００３０】
また、実施例２の生成物を蛍光Ｘ線分析にかけたところ、溶解ダストの主成分である鉄および亜鉛が多量に検出された。鉄および亜鉛がそれぞれ、ハイドロタルサイト様化合物のホスト層を構成する３価金属および２価金属として取り込まれたと考えられる。蛍光Ｘ線分析ではこの他に、多量のＭｇ、少量のＳｉ，Ｎａ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｃｌが検出された。塩素については、塩化物イオン（Ｃｌ−）としてゲスト層に存在するものと考えられる。なお、ｐＨ調整時にＮａＯＨ水溶液を用いていることから、ゲスト層には塩化物イオンに加えて水酸化物イオン（ＯＨ−）が存在するものと考えられる。
【００３１】
（試薬合成例１：Ｚｎ−Ｆｅ系）
試薬として市販されているＺｎＣｌ２とＦｅＣｌ３とを３：１のモル比で混合した溶液を準備し、その溶液を１ＮのＮａＯＨ水溶液でｐＨを７に調整し、１時間攪拌後、２４時間静置した。そして、静置後に得られた沈殿物を濾過、水洗、乾燥して生成物を得た。この生成物のＸＲＤパターンを図３に示す。この生成物の結晶相をＸＲＤにより評価したところ、ハイドロタルサイト様化合物であることが確認された。
【００３２】
（試薬合成例２：Ｍｇ−Ｆｅ系）
試薬として市販されているＭｇＣｌ２・６Ｈ２ＯとＦｅＣｌ３とを３：１のモル比で混合した溶液を準備し、その溶液を１ＮのＮａＯＨ水溶液でｐＨを１０に調整し、１時間攪拌後、２４時間静置した。そして、静置後に得られた沈殿物を濾過、水洗、乾燥して生成物を得た。この生成物のＸＲＤパターンを図４に示す。この生成物の結晶相をＸＲＤにより評価したところ、ハイドロタルサイト様化合物であることが確認された。
【００３３】
（イオン除去性能の評価）
（１）リン酸イオンの除去実験
まず、実験用の水溶液としてリン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）水溶液を準備すると共に、実施例１及び実施例２のハイドロタルサイト様化合物を準備した。この場合、水溶液中のリン酸イオン（ＰＯ４３−）の陰イオン濃度が１００ｐｐｍとなるように調整した。そして、この水溶液１００ｍｌに対して、実施例１及び実施例２のハイドロタルサイト様化合物０．１ｇをそれぞれ単独で投入し、１２時間攪拌後、イオンクロマトグラフによりリン酸イオンのイオン除去量を測定した。
【００３４】
その結果、実施例１のハイドロタルサイト様化合物では、リン酸イオンの除去量が１．７（ｍｅｑ／ｇ）であった。一方、実施例２のハイドロタルサイト様化合物では、リン酸イオンの除去量が１．３（ｍｅｑ／ｇ）であった。この実験結果から、実施例１及び実施例２のハイドロタルサイト様化合物は、水溶液中からのリン酸イオンの除去が可能であることがわかる。また、実施例１と実施例２のハイドロタルサイト様化合物の比較により、実施例１のハイドロタルサイト様化合物はリン酸イオンの除去性能に優れていることもわかる。
【００３５】
（２）硫酸イオンの除去実験
まず、実験用の水溶液として硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液を準備すると共に、実施例１及び実施例２のハイドロタルサイト様化合物を準備した。この場合、水溶液中の硫酸イオン（ＳＯ４２−）の陰イオン濃度が１００ｐｐｍとなるように調整した。そして、この水溶液１００ｍｌに対して、実施例１及び実施例２のハイドロタルサイト様化合物０．１ｇをそれぞれ単独で投入し、１２時間攪拌後、イオンクロマトグラフにより硫酸イオンのイオン除去量を測定した。
【００３６】
その結果、実施例１のハイドロタルサイト様化合物では、硫酸イオンの除去量が０．０６（ｍｅｑ／ｇ）であった。一方、実施例２のハイドロタルサイト様化合物では、硫酸イオンの除去量が０．２０（ｍｅｑ／ｇ）であった。この実験結果から、実施例１及び実施例２のハイドロタルサイト様化合物は、微少ではあるが、水溶液中から硫酸イオンの除去が可能であることがわかる。また、実施例１と実施例２のハイドロタルサイト様化合物の比較により、実施例２のハイドロタルサイト様化合物は硫酸イオンの除去性能に優れていることもわかる。
【００３７】
（３）リン酸イオン及び硫酸イオンを含有する水溶液中での陰イオン除去実験
まず、実験用の水溶液としてリン酸イオン（ＰＯ４３−）及び硫酸イオン（ＳＯ４２−）を含有するものを準備すると共に、実施例１及び試薬合成例１のハイドロタルサイト様化合物を準備した。この場合、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）及び硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）を水に添加して、リン酸イオン及び硫酸イオンの陰イオン濃度がそれぞれ１００ｐｐｍとなるように調整した。そして、この水溶液１００ｍｌに対して、実施例１及び試薬合成例１のハイドロタルサイト様化合物０．１ｇをそれぞれ単独で投入し、１２時間攪拌後、イオンクロマトグラフによりリン酸イオン及び硫酸イオンのイオン除去量を測定した。その結果を図５（実施例１）及び図６（試薬合成例１）に示す。
【００３８】
図５に示すように、実施例１のハイドロタルサイト様化合物では、リン酸イオンを１．７（ｍｅｑ／ｇ）除去しており、硫酸イオンを少しも除去していないことがわかる。図６に示すように、試薬合成例１のハイドロタルサイト様化合物では、リン酸イオンを１．４（ｍｅｑ／ｇ）除去しており、硫酸イオンを少しも除去していないことがわかる。図５と図６の比較から、溶解ダストから得られた実施例１のハイドロタルサイト様化合物が示したリン酸イオン除去量は、実施例１に対応するよう試薬から得られた試薬合成例１のハイドロタルサイト様化合物よりも０．３（ｍｅｑ／ｇ）高いことがわかる。また、（１），（２）の実験結果を鑑みると、実施例１及び試薬合成例１のハイドロタルサイト様化合物は、リン酸イオンを選択的に除去するということもわかる。すなわち、これらのハイドロタルサイト様化合物は、水溶液中から硫酸イオンよりもリン酸イオンを優先的に除去できると言える。
【００３９】
（４）リン酸イオン、硝酸イオン及び硫酸イオンを含有する水溶液中での陰イオン除去実験
まず、実験用の水溶液としてリン酸イオン（ＰＯ４３−）、硝酸イオン（ＮＯ３−）及び硫酸イオン（ＳＯ４２−）を含有するものを準備すると共に、実施例２及び試薬合成例２のハイドロタルサイト様化合物を準備した。この場合、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）及び硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）を水に添加して、リン酸イオン、硝酸イオン及び硫酸イオンの陰イオン濃度がそれぞれ１００ｐｐｍとなるように調整した。そして、この水溶液１００ｍｌに対して、実施例２及び試薬合成例２のハイドロタルサイト様化合物０．１ｇをそれぞれ単独で投入し、１２時間攪拌後、イオンクロマトグラフによりリン酸イオン、硝酸イオン及び硫酸イオンのイオン除去量を測定した。その結果を図７（実施例２）及び図８（試薬合成例２）に示す。
【００４０】
図７に示すように、実施例２のハイドロタルサイト様化合物では、リン酸イオンを１．５（ｍｅｑ／ｇ）除去しており、硝酸イオン及び硫酸イオンを少しも除去していないことがわかる。一方、図８に示すように、試薬合成例２のハイドロタルサイト様化合物では、リン酸イオンを１．１（ｍｅｑ／ｇ）、硝酸イオンを０．１（ｍｅｑ）除去しており、硫酸イオンを少しも除去していないことがわかる。
【００４１】
図７と図８の比較から、Ｍｇ＋溶解ダストから得られた実施例２のハイドロタルサイト様化合物が示したリン酸イオン除去量は、実施例２に対応するよう試薬から得られた試薬合成例２のハイドロタルサイト様化合物よりも０．４（ｍｅｑ／ｇ）高いことがわかる。特に、図７と図８の比較では、試薬合成例２のハイドロタルサイト様化合物が硝酸イオンを除去しているのに対し、実施例２のハイドロタルサイト様化合物が全く硝酸イオンを除去していないということが両者の大きな相違点と言えよう。この相違点と（１），（２）の実験結果とは、実施例２のハイドロタルサイト様化合物がリン酸イオンを選択的に除去するということを裏付けるものである。すなわち、実施例２のハイドロタルサイト様化合物は、水溶液中から硝酸イオン及び硫酸イオンよりもリン酸イオンを優先的に除去できると言える。
【００４２】
以上の（１）〜（４）実験から、実施例１及び実施例２のハイドロタルサイト様化合物のリン酸イオン除去性能は、試薬から合成した試薬合成例１及び試薬合成例２のハイドロタルサイト様化合物のリン酸イオン除去性能に比べて高く、実施例１のハイドロタルサイト様化合物はトップレベルのリン酸イオン除去性能を示した。このように優れたリン酸イオン除去特性を持つ理由はやはり、ホスト層を構成する金属の一部が鉄及び亜鉛であること、更には溶解ダストに由来するその他の不純物元素が混入していることにあるものと推測される。
【００４３】
なお、前記実施例を次のように変更して実施することも可能である。
【００４４】
・前記実施例では、ｐＨ調整時に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いたが、これに代えて炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）水溶液を用いるようにしてもよい。これにより、ゲスト層に炭酸イオン（ＣＯ３２−）を良好な状態で存在させることができるようになる。また、ｐＨ調整時にＮａＯＨ水溶液とＮａ２ＣＯ３水溶液とを併用するようにしてもよい。
【００４５】
・前記実施例の沈殿物に対し、ＮａＯＨ水溶液やＮａ２ＣＯ３水溶液を加えて、例えば１３０℃で４８時間水熱処理するという工程（水熱合成法）を加えてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、鋳鉄用溶解炉から廃出される溶解ダストを有効利用してリン酸イオン除去用ハイドロタルサイト様化合物を効率的且つ安価に生産することができる。特に、本発明のハイドロタルサイト様化合物は、リン酸イオンを選択的に除去することができる。また、試薬から製造したハイドロタルサイト様化合物と比較して、本発明のハイドロタルサイト様化合物は優れたリン酸イオン除去性能も発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の化合物のＸＲＤパターンを示すＸ線回折図である。
【図２】実施例２の化合物のＸＲＤパターンを示すＸ線回折図である。
【図３】試薬合成例１の化合物のＸＲＤパターンを示すＸ線回折図である。
【図４】試薬合成例２の化合物のＸＲＤパターンを示すＸ線回折図である。
【図５】実施例１の化合物のイオン除去量を示すグラフである。
【図６】試薬合成例１の化合物のイオン除去量を示すグラフである。
【図７】実施例２の化合物のイオン除去量を示すグラフである。
【図８】試薬合成例２の化合物のイオン除去量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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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