(57)【要約】【課題】低コストで、有機化合物の分解能力が高く、環境に影響を与え難い安定性に優れた有機化合物分解材を提供すること。【解決手段】有機化合物分解材として、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどの還元剤と酸化鉄、酸化チタンなどの金属酸化物とを含むものを用いる。【効果】本発明の有機化合物分解材は、有害な有機化合物、特に高揮発性有機化合物の分解能力が優れ、二次的な環境汚染や土壌劣化が生じ難く、しかも金属酸化物という低コスト材料を用いているため、土壌の浄化材として有用である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤と金属酸化物とを含むことを特徴とする有機化合物分解材。
【請求項２】
金属酸化物が酸化鉄及び／又は酸化チタンであることを特徴とする請求項１記載の有機化合物分解材。
【請求項３】
酸化鉄が、マグネタイト、過還元マグネタイト及び／又はベルトライドであることを特徴とする、請求項２記載の有機化合物分解材。
【請求項４】
酸化チタンが非化学量論組成のチタン酸化物であることを特徴とする請求項２記載の有機化合物分解材。
【請求項５】
還元剤が亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜リン酸及びその金属塩、次亜リン酸及びその金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の有機化合物分解材。
【請求項６】
還元剤と金属酸化物との配合割合が重量比で０．１：１〜５：１の範囲であることを特徴とする請求項１記載の有機化合物分解材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害な有機化合物、特に高揮発性有機化合物を低コストで効率良く分解できる有機化合物分解材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族類、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等のアルデヒド類等の高揮発性有機化合物は、工業的に広く用いられてきたが、近年その毒性が問題となり、使用や廃棄が厳しく規制される方向にある。しかし、それまでは管理が厳重に行われておらず、これらの有機化合物が環境中に投棄されたり漏洩して、土壌や地下水を汚染し、更には大気中に放出され、深刻な社会問題を引き起こしている。
【０００３】
土壌中の前記有機化合物を処理する方法として、土壌を抜気し気体成分を捕集した後、水素を還元剤に用い、白金やパラジウム等を触媒として、還元分解する方法が知られているが、貴金属を触媒に用いるので高コストであった。また、汚染された土壌に直接還元剤や酸化剤を投入し、有機化合物を還元分解または酸化分解させる方法、所謂原位置浄化法は低コストであり、この方法に用いる還元剤、酸化剤としては、例えば、還元剤として金属鉄が、酸化剤として過マンガン酸カリウムや過酸化水素等が用いられている。しかし、還元剤として用いる金属鉄は有機化合物の分解能力が十分ではなく、更には、地下水が赤く着色する赤水と呼ばれる現象を引き起こした。一方、過マンガン酸カリウム、過酸化水素等の酸化剤は酸化力が強過ぎ、土壌中の窒素化合物やミネラル類等も酸化してしまい、土壌の性質まで変えてしまうという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上に述べた従来技術の問題点を克服し、低コストで、有機化合物の分解能力が高く、環境に影響を与え難い安定性に優れた有機化合物分解材を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、還元剤と金属酸化物とを含む有機化合物分解材は、有機化合物の分解能力が著しく高くなることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
即ち、本発明は還元剤と金属酸化物とを含むことを特徴とする有機化合物分解材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は有機化合物分解材であって、還元剤と金属酸化物とを含むことを特徴とする。本発明の有機化合物分解材に含まれる還元剤及び金属酸化物は各々を単独で有機物に接触させても有機物の分解能力は高くないが、これらを混合して用いることにより、非常に優れた分解能力が発現する。その理由については良く判っていないが、還元剤や金属酸化物が単独で有機化合物を直接分解するのではなく、金属酸化物がある種の触媒的な働きをして、還元剤により土壌中の水分をヒドロキシラジカルに還元し、このヒドロキシラジカルが有機化合物を酸化分解するのではないかと推測される。このため、個々には反応活性の乏しい還元剤や金属酸化物を用いても、これらを混合して用いることにより有機化合物の分解能力が高く、また、分解反応が緩やかに進行するので、土壌の性質が変化し難いのではないかと考えられる。
【０００８】
本発明において用いる還元剤には特に制限は無く、単独または２種以上の還元剤を混合して用いることができ、還元剤の性状は、液体状、固体状、ゲル状等種々のものが用いられる。具体的には、例えば、ヒドラジン及びその誘導体や金属塩、水素化ホウ素ナトリウム、メチルアルコール、アンモニア、糖類等が挙げられる。原地浄化法に適用する場合、好ましくは亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、次亜硝酸ナトリウム、亜リン酸及びその金属塩、次亜リン酸及びその金属塩等、より好ましくは亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜リン酸及びその金属塩、次亜リン酸及びその金属塩等を用いると、地下水に溶出しても、二次的な環境汚染を引き起し難いので好ましい。
【０００９】
金属酸化物としては、鉄、チタン、アルミニウム、亜鉛等の酸化物を用いることができ、これらは単独で用いても、２種以上を混合して用いても、それらの複合酸化物を用いても良い。ここで、金属酸化物とは通常の金属酸化物の他、金属水和酸化物、金属水酸化物をも包含するものである。金属酸化物として酸化鉄及び／又は酸化チタンを用いると、有機化合物の分解能力が高く好ましい。酸化鉄としては、一般式ＦｅＯｘ（１≦ｘ≦１．５）で表される化合物であって、具体的には酸化第一鉄ＦｅＯ（ｘ＝１の場合）、酸化第二鉄Ｆｅ２Ｏ３（ｘ＝１．５の場合）、マグネタイトＦｅ３Ｏ４（ｘ＝１．３３の場合）、過還元マグネタイトＦｅＯｘ（１＜ｘ＜１．３３）、及びベルトライドＦｅＯｘ（１．３３＜ｘ＜１．５）が挙げられ、なかでもマグネタイト、過還元マグネタイト及びベルトライドは、有機化合物の分解能力により一層優れているため、好ましい酸化鉄である。酸化鉄には、硫酸法酸化チタンの製造工程や鉄材の酸洗浄工程で発生する鉄成分を含む廃硫酸を、中和して得られたものを用いることもできる。また、酸化チタンとしては、一般式ＴｉＯｘ（１≦ｘ≦２）で表される化合物であって、具体的には一酸化チタンＴｉＯ（ｘ＝１の場合）、三酸化二チタンＴｉ２Ｏ３（ｘ＝１．５の場合）、二酸化チタンＴｉＯ２（ｘ＝２の場合）及び非化学量論組成のチタン酸化物（１＜ｘ＜１．５又は１．５＜ｘ＜２）が挙げられ、なかでも非化学量論組成のチタン酸化物は、有機化合物の分解能力により一層優れているため、好ましい酸化チタンである。
【００１０】
有機化合物分解材に含まれる前記還元剤と前記金属酸化物との配合割合は、重量比で、０．１：１〜５：１の範囲が好ましく、この範囲より還元剤が多くても少なくても所望の効果が得られ難く、０．５：１〜２：１の範囲にあれば更に好ましい。還元剤と金属酸化物とは単に混合するだけでも良いが、還元剤が固体であれば、作業性を向上させるために、金属酸化物と共に粒状、ペレット状に成形しても良く、その際に、ベントナイト、タルク、クレー等の粘土鉱物をバインダーとして添加しても良い。あるいは、固体還元剤を水溶液にしたり、難水溶性であれば適宜分散剤を加えるなどして水に分散させて、金属酸化物と混合することもできる。その他に、本発明の効果を高める目的で、活性炭、ゼオライト等の吸着材を加えることもできる。
【００１１】
本発明の有機化合物分解材で分解することのできる有機化合物には特に制限は無く、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ビニルクロライド、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族類、アセトン等のケトン類、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等のアルデヒド類等の高揮発性有機化合物が挙げられる。また、ＰＣＢやダイオキシン、残留農薬等の難分解性有機化合物の分解にも用いることもできる。
【００１２】
本発明の有機化合物分解材は、公知の方法により、土壌の浄化に用いることができる。例えば、土壌を抜気し、有害な揮発性化合物を含む気体成分を捕集した後、金属酸化物の存在下、液状還元剤または可溶性還元剤の水溶液と接触させても良い。あるいは、原位置浄化方法に適用して、土壌中に投入することもできる。原位置浄化法は反応塔等の特別な施設を必要とせず、低コストで土壌を浄化できる。土壌に投入する方法には特に制限は無く、土壌を掘り起こし本発明の分解材と混合した後埋め戻したり、液体状の分解材であれば土壌に注入する等、土壌の性状、地形等に応じて適宜選択できる。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００１４】
実施例１
亜硫酸ナトリウムとベルトライド（ＦｅＯ１．４４７）とを重量比で１対１で混合し、本発明の有機化合物分解材（試料Ａ）を得た。
【００１５】
実施例２
亜硫酸ナトリウムと過還元マグネタイト（ＦｅＯ１．３２７）とを重量比で１対１で混合し、本発明の有機化合物分解材（試料Ｂ）を得た。
【００１６】
実施例３
亜硫酸ナトリウムとマグネタイト（ＦｅＯ１．３３３）とを重量比で１対１で混合し、本発明の有機化合物分解材（試料Ｃ）を得た。
【００１７】
実施例４
亜硫酸ナトリウムとチタン酸化物（ＴｉＯ１．８２）とを重量比で１対１で混合し、本発明の有機化合物分解材（試料Ｄ）を得た。
【００１８】
比較例１
平均粒子径が５．０μｍ程度の電解金属鉄粉（特級試薬、関東化学製）を比較例とした。（試料Ｅ）
【００１９】
比較例２
平均粒子径０．５μｍのコロイダル金属鉄粉を比較例とした。（試料Ｆ）
【００２０】
比較例３〜５
実施例１〜３で用いた鉄の酸化物を各々比較例とした。（試料Ｇ〜Ｉ）
【００２１】
比較例６
実施例１で用いた亜硫酸ナトリウムを比較例とした。（試料Ｊ）
【００２２】
評価方法
実施例１〜４、比較例１〜６で得られた試料Ａ〜Ｊを、２ｐｐｍのハロゲン化炭化水素類の水溶液に２５ｇ／リットルとなるように添加し、バイヤル瓶に密栓し２４時間振盪撹拌した。このバイヤル瓶を測定機に接続してハロゲン化炭化水素濃度を、ＣＧ−ＭＳヘッドスペース法にて測定した。ハロゲン化炭化水素類としてはトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トランス−１，２−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、ジクロロメタン、トリクロロエタンを用いた。尚、試料によってはｐＨを地下水の環境基準値内とするために、６．５〜７．５になるように測定前に適宜調整した。例えば、実施例１、２及び比較例２については塩酸を用いてｐＨを６．８に調整した。
【００２３】
評価結果を表１に示す。金属酸化物及び還元剤は各々単独で用いると有機化合物の分解能力は弱いにもかかわらず、これらを混合して得られた本発明の有機化合物分解材はハロゲン化炭化水素類の分解能力が高いことがわかった。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【発明の効果】
本発明の有機化合物分解材は、有害な有機化合物の分解能力が優れ、二次的な環境汚染や土壌劣化が生じ難く、しかも金属酸化物という低コスト材料を用いているため、土壌の浄化材として有用である。