(57)【要約】【課題】低コストで効率的に水中の色度成分を分解除去する。【解決手段】ニッケル、コバルト等の金属を担持したリン酸カルシウム系化合物よりなる色度処理用触媒。色度成分を含む水を、酸化剤の存在下にこの色度処理用触媒と接触させる色度処理方法。リン酸カルシウム系化合物は色度成分の吸着能力が高いため、触媒表面に吸着されて高濃縮された色度成分が酸化剤により金属の触媒作用で効率的に分解される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を担持したリン酸カルシウム系化合物を含むことを特徴とする色度処理用触媒。
【請求項２】
前記リン酸カルシウム系化合物がヒドロキシアパタイト、クロロアパタイト及びフロロアパタイトよりなる群から選ばれた１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の色度処理用触媒。
【請求項３】
前記リン酸カルシウム系化合物が天然産出リン鉱石であることを特徴とする請求項１に記載の色度処理用触媒。
【請求項４】
前記金属がニッケル及び／又はコバルトであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の色度処理用触媒。
【請求項５】
色度成分を含む水から色度成分を除去する方法において、該水を、酸化剤の存在下に、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の色度処理用触媒と接触させることを特徴とする色度処理方法。
【請求項６】
前記酸化剤が塩素系酸化剤であることを特徴とする請求項５に記載の色度処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色度成分を含む水から色度成分を効率的に除去するための色度処理用触媒と、この色度処理用触媒を用いた色度処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、色度成分を含む水から色度成分を除去する方法としては、硫酸アルミニウムや塩化第二鉄等の凝集剤を添加して凝集沈殿処理する方法や、活性炭による吸着処理法、塩素やオゾン等の酸化剤による酸化分解法などがある。これらの方法のうち、凝集沈殿処理法では、処理効率が悪く、処理に必要な凝集剤の添加量が多く、処理コストが高くつく。また、多量の凝集剤を添加して凝集処理することにより発生する汚泥量が多く、汚泥処理の問題もある。活性炭吸着法であれば、汚泥発生の問題はないが、活性炭の色度成分吸着容量が少なく、高価な活性炭を大量に必要とすることになり、やはり処理コストが高くつくという問題がある。また、酸化分解法でも十分な処理効果は得られず、残留塩素や残留オゾンの処理の問題や特にオゾンを用いる場合には設備費が高いという欠点がある。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、特開平７−２５６２４８号公報には、ヒドロキシアパタイトにより水中の色度成分を吸着除去する方法が提案されている。
【０００４】
また、特公昭５８−８３０７号公報には、酸化剤と共に、コバルト及び／又はニッケルをゼオライトやアルミナ等の担体に担持した触媒を用いて、色度成分を接触酸化分解する方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２５６２４８号公報
【特許文献２】
特公昭５８−８３０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−２５６２４８号公報に記載される方法は、ヒドロキシアパタイトに色度成分を吸着させて除去する方法であり、ヒドロキシアパタイトの吸着能により色度成分の除去効果にも限界がある。
【０００７】
これに対して、特公昭５８−８３０７号公報に記載される触媒酸化分解法であれば、酸化剤のみを用いる方法に比べて効率的に色度成分を分解除去することができるが、より一層の処理効率の向上が望まれる。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決し、汚泥を発生せず、低コストで効率的に水中の色度成分を分解除去することができる色度処理用触媒と、この色度処理用触媒を用いた色度処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の色度処理用触媒は、金属を担持したリン酸カルシウム系化合物を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の色度処理方法は、色度成分を含む水から色度成分を除去する方法において、該水を、酸化剤の存在下に、このような本発明の色度処理用触媒と接触させることを特徴とする。
【００１１】
リン酸カルシウム系化合物は色度成分の吸着能力が高いため、本発明によれば、触媒表面に吸着されて高濃縮された色度成分が、酸化剤により金属の触媒作用で効率的に分解される。
【００１２】
本発明において、リン酸カルシウム系化合物としては、ヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＯＨ２）、クロロアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２）、フロロアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｆ２）、或いは、天然産出リン鉱石を用いることができる。このようなリン酸カルシウム系化合物に担持させる金属としては、ニッケル及び／又はコバルトが好適である。また、酸化剤としては、次亜塩素酸塩、塩素ガス等の塩素系酸化剤を用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の色度処理用触媒及び色度処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
まず、本発明の色度処理用触媒について説明する。
【００１５】
本発明の色度処理用触媒は、リン酸カルシウム系化合物に触媒成分の金属を担持したものである。
【００１６】
本発明において、リン酸カルシウム系化合物としては、ヒドロキシアパタイト、クロロアパタイト、フロロアパタイト等のアパタイト、リン酸一水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム等のリン酸カルシウム、好ましくはヒドロキシアパタイト、クロロアパタイト、フロロアパタイト等のアパタイトが挙げられるが、その他、天然産出リン鉱石のような天然鉱物を用いることもできる。これらのリン酸カルシウム系化合物は１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００１７】
一方、触媒成分の金属としては、ニッケル、コバルト、銅、銀等、好ましくはニッケル、コバルトが挙げられ、特にニッケルが好ましい。これらの触媒金属も１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００１８】
担体であるリン酸カルシウム系化合物へのニッケル及び／又はコバルト等の触媒金属の担持量は、０．１〜１００ｇ−金属／１０００ｇ−ｄｒｙ担体であることが好ましい。この担持量よりも少ないと、金属の触媒作用を十分に得ることができず、これよりも多量に担持させることは、触媒の調製上困難である。
【００１９】
本発明の色度処理用触媒は、特に、金属酸化物、とりわけ金属過酸化物を担体としてのリン酸カルシウム系化合物に担持したものであることが好ましく、このような金属過酸化物担持触媒は、例えば、次のようにして、ニッケル及び／又はコバルト等の触媒金属をリン酸カルシウム系化合物担体に担持させた後、酸化剤と反応させて調製することができる。
【００２０】
まず、ニッケル及び／又はコバルト等の触媒金属の硫酸塩、硝酸塩、塩化物等の水溶液、或いはこれらの混合物の水溶液を調製し、この触媒金属水溶液に担体としてのリン酸カルシウム系化合物を浸漬する。或いは、リン酸カルシウム系化合物を充填したカラムに触媒金属水溶液を一過式又は循環式にて通水して接触させる。この触媒金属水溶液の濃度や接触時間は、調製する色度処理用触媒の金属担持量に応じて適宜設定される。
【００２１】
このようにしてニッケル及び／又はコバルト等の触媒金属をイオン交換により担持した担体を水洗した後、酸化剤を含むアルカリ水溶液と接触させる。この接触方法は、上述の担持法と同様、浸漬又はカラムへの通水等により行うことができる。
【００２２】
ここで、酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の次亜塩素酸塩や塩素ガス等を用いることができる。アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等を用いることができる。
【００２３】
この酸化剤を含むアルカリ水溶液の酸化剤濃度やアルカリ濃度については特に制限はないが、通常、酸化剤濃度０．５〜１０重量％、特に１〜５重量％で、アルカリ濃度０．１〜１０重量％、特に０．５〜２．５重量％の水溶液であることが好ましい。
【００２４】
このようにしてニッケル及び／又はコバルト等の触媒金属を担持したリン酸カルシウム系化合物担体を、酸化剤を含むアルカリ水溶液に接触させた後、水洗することにより、本発明の色度処理用触媒を得ることができる。
【００２５】
次に、このような本発明の色度処理用触媒を用いる本発明の色度処理方法について説明する。
【００２６】
本発明の色度処理方法では、色度成分を含む被処理水を酸化剤の存在下に本発明の色度処理用触媒と接触させる。
【００２７】
ここで、酸化剤としては、塩素系酸化剤が好ましい。塩素系酸化剤には特に制限はなく、例えば、塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウムなどの次亜塩素酸塩、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウムなどの亜塩素酸塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸カルシウムなどの塩素酸塩、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウムなどの過塩素酸塩などを挙げることができる。これらの中で、次亜塩素酸塩は適度の酸化性を有するので、好適に使用することができる。
【００２８】
このような塩素系酸化剤の添加量は、少な過ぎると用いた触媒が劣化し、多過ぎても添加量に見合う効果を得ることができない上に、処理後に残留する塩素系酸化剤の除去手段における負荷が増大し、好ましくない。従って、このような問題を防止するべく、塩素系酸化剤は処理水の残留塩素濃度が２〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ、特に５〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌとなるように添加することが好ましい。
【００２９】
本発明の色度処理方法において、被処理水を酸化剤の存在下に色度処理用触媒と接触させる方法としては特に制限はないが、例えば、次のような方法を採用することができる。
（１）  被処理水に酸化剤を添加した後、色度処理用触媒を充填したカラムに通水する。
（２）  被処理水に酸化剤と色度処理用触媒を添加して撹拌し、その後固液分離する。
【００３０】
上記（１）の方法において、被処理水の通水速度は、被処理水の色度、目標とする処理水の色度、酸化剤の添加量等に応じて適宜決定されるが、通常の場合、通水ＳＶで１〜２０ｈｒ−１程度とすることが好ましい。
【００３１】
上記（２）の方法において、被処理水への色度処理用触媒の添加量は、被処理水の色度、目標とする処理水の色度、酸化剤の添加量等に応じて適宜決定されるが、通常の場合、５０〜５００ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
【００３２】
このような本発明の色度処理方法によれば、汚泥を発生させることなく、飲料水製造工場、食品工場、染料工場、肥料工場、半導体工場、発電所などより排出される着色排水等の各種の排水を効率的に処理して良好な水質の処理水を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明によれば、排水中の色度成分と共に、ＣＯＤ成分も分解除去することができる。
【００３４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
実施例１，２、比較例１〜３
［ニッケル担持触媒の調製］
表１に示す担体を用い、以下の手順で触媒の調製を行った。
【００３６】
▲１▼  担体をそれぞれ１０００ｇ採り、ＳＳ成分がなくなるまで洗浄した。
▲２▼  硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ）１１２ｇ（２５ｇ−Ｎｉ／１０００ｇ−ｄｒｙ担体）を８００ｍＬの超純水に溶解した。これを▲１▼の水洗した担体に添加し、２０ｈｒ放置した（担体に対して２．５重量％−Ｎｉ添加）。
▲３▼  ▲２▼の上澄み液を廃棄した。
▲４▼  ▲３▼で分離した担体を、１０００ｍＬの超純水で３度洗浄した。
▲５▼  ３５ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を５００ｍＬの超純水に溶解し、４００ｍＬの１０重量％次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）水溶液を添加した溶液を▲４▼の担体に添加し、２０ｈｒ放置した。
▲６▼  ▲５▼の上澄み液を廃棄した後、洗浄水のｐＨが１０になるまで分離した担体を超純水で洗浄した。
【００３７】
［通水試験］
調製したニッケル担持触媒５０ｍＬをカラムに充填し、飲料工場の着色排水（色度１２００度）に酸化剤としてＮａＣｌＯを１５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ添加し、通水速度５００ｍＬ／ｈｒ（通水ＳＶ：１０ｈｒ−１）で通水して処理を行った。
【００３８】
通水３０ｈｒ後の処理水（残留塩素濃度５ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ）の色度を調べ、結果を表１に示した（ここで色度とはＪＩＳ  Ｚ８７２２（物体色の測定方法）に準拠して測定した値であり、処理水色度の目標値は１００度以下である。）。
【００３９】
比較のため触媒を用いず、酸化剤のみを添加した場合の色度（比較例３）も表１に併記した。
【００４０】
【表１】
2004181283.tif 000002
【００４１】
表１より、リン酸カルシウム系化合物にニッケルを担持した色度処理用触媒を用いる本発明の方法によれば、色度成分を効率的に除去することができ、処理効率の向上で装置のコンパクト化を図ることができることがわかる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の色度処理用触媒及び色度処理方法によれば、水中の色度成分を低コストで効率的に分解除去することができる。