(57)【要約】【課題】  砒素を始めとする重金属に汚染された水を浄化するのに適した水の浄化剤、および、当該水の浄化剤を用いて、砒素を始めとする重金属に汚染された地下水を現位置にて浄化する、地下水の浄化方法を提供する。【解決手段】  水酸化セリウム試を塩酸中に撹拌しながら溶解させて懸濁液とし、当該濾過液へゼオライトを加え、攪拌してスラリー化しながら水酸化ナトリウム水溶液により中和し、さらにｐＨ９とした後、スラリーを濾過採取し得られた沈澱物を乾燥させることによりゼオライト表面にが存在する水の浄化剤を得る。  得られた水の浄化剤を地中に充填して、砒素を始めとする重金属に汚染された地下水が通水する地層中に浄化領域を構築し、当該浄化領域に当該汚染地下水を透過させることで当該汚染地下水を現位置にて浄化する。【選択図】  図１
2005334749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼオライトの表面に希土類金属の水酸化物または酸化物が存在し、当該水酸化物または酸化物に含まれる前記希土類金属の質量が、前記ゼオライト質量の０.０１〜１０％であることを特徴とする水の浄化剤。
【請求項２】
前記希土類金属は、セリウムおよび／またはランタンであることを特徴とする請求項１に記載の水の浄化剤。
【請求項３】
重金属に汚染された地下水が通水する地層に前記地下水の浄化領域を構築し、前記浄化領域に前記地下水を透過させることにより、前記地下水を浄化する方法であって、
前記浄化領域が、請求項１または２に記載の水の浄化剤を含むことを特徴とする汚染地下水の浄化方法。
【請求項４】
前記浄化領域が、高透水性材料と、前記高透水性材料質量の０.１〜３０％の質量にあたる請求項１または２に記載の水の浄化剤と、の混合物を含むものであることを特徴とする請求項３に記載の汚染地下水の浄化方法。
【請求項５】
前記浄化領域が、請求項１または２に記載の水の浄化剤が充填された交換可能な反応槽を有し、前記反応槽内に前記地下水を透過させるものであることを特徴とする請求項３に記載の汚染地下水の浄化方法。
【請求項６】
前記地下水を前記浄化領域に誘導するための不透水壁を、前記浄化領域の周囲に設置することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の汚染地下水の浄化方法。
【請求項７】
前記浄化領域で浄化された後の地下水を揚水することを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の汚染地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砒素を始めとする重金属に汚染された水を浄化するのに適した水の浄化剤、および、当該水の浄化剤を用いて、砒素を始めとする重金属に汚染された地下水を浄化する地下水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、砒素を始めとする重金属に汚染された地下水や地表水を浄化する場合、凝集沈殿法、逆浸透法、吸着法等が実施されてきた。しかし、沈殿法では重金属を含有する含水率の高いスラッジが発生し、逆浸透法では、膜の強度、寿命、汚染などの問題がある。この点、吸着法にはスラッジの発生や膜の寿命といった問題がなく、例えば、特許文献１に、微粒子形状の希土類化合物をγーアルミナ担体に坦持した吸着剤を浄化剤として用い、砒素を含有する水から砒素を除去する方法が開示されている。
【０００３】
ここで、吸着法により、砒素を始めとする重金属に汚染された土壌や地下水を浄化する場合の施工方法例について簡単に説明する。
第１の方法は、当該汚染箇所の周囲の土壌を広範囲に掘削し、地上に設置した処理プラントにて、掘削された土壌へ重金属の吸着剤を浄化剤として混合した後、埋め戻し、周囲の土壌に含まれる重金属を吸着させるものである。例えば、特許文献２には、砒素に汚染された土壌へ添加し、当該砒素を不溶化する希土類金属の水和酸化物について提案されている。
第２の方法は、地下水脈中に重金属を吸着し不溶化する吸着剤を浄化剤として注入するものである。
第３の方法は、地下水が通水する地層中に、重金属の吸着剤を含む浄化剤の壁を構築してここを浄化領域とし、汚染された地下水に当該浄化領域を通過させて、地下水中に含まれる重金属を吸着させるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４６４７号公報
【特許文献２】特開２００１−２００２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、本発明者らは、砒素を始めとする重金属に汚染された地下水を浄化するという観点から、上述した土壌や地下水を浄化する場合の施工方法例を検討した。
第１の、当該汚染箇所の周囲の土壌を広範囲に掘削し、掘削土壌に浄化剤を添加して埋め戻して周囲の重金属を吸着させる方法は、莫大なコストと時間が必要であり、さらに当該箇所に建築物等がある場合は適用が困難である。
さらに、浄化剤として、例えば特許文献２に記載の水酸化セリウムを用いた場合、水酸化セリウムは微粒粉体であるために、土壌中にそのまま添加した場合、その添加された領域の透水性が低下してしまうため、当該方法は汚染地下水の浄化には適さないことが判明した。
【０００６】
第２の、地下水脈中に吸着剤を浄化剤として注入する方法は、大規模な土木工事は不要であるが、浄化剤が地下水の流れに乗って拡散してしまうため、十分な浄化効果を得ることが困難であった。特に、浄化剤として特許文献２に記載の水酸化セリウムを用いた場合、水酸化セリウムは微粒粉体であるために、地下水の流れに乗って広く拡散してしまうため、当該方法は汚染地下水の浄化には適さないと考えられた。
【０００７】
第３の、地下水が通水する地層中に、重金属の吸着剤を含む浄化剤の壁を構築してここを浄化領域とし、汚染された地下水に当該浄化領域を通過させて浄化する方法は、大規模な土木工事は不要である上に、重金属に汚染された地下水を現位置にて浄化することができ、有望な方法であると考えられた。
ところが、浄化剤として、例えば特許文献２に記載の水酸化セリウムを用いた場合、水酸化セリウムは微粒粉体であるために、浄化領域に水酸化セリウムをそのまま混合すると、当該浄化領域の通水性が落ち、通水速度が遅くなり、汚染された地下水が他の系に流れるなどの現象が発生することが判明した。
【０００８】
ここで、本発明者らは、水酸化セリウム粒子を凝集などにより大型化することを試みた。しかし、大型化された水酸化セリウム粒子凝集体は土壌中において強度が不足し、形状を保持できないことが判明した。
【０００９】
さらに、本発明者らは、特許文献１に記載されているような微粒子形状の希土類化合物をγーアルミナ担体に坦持された浄化剤を用いて地中に浄化領域を構築し、汚染された地下水を浄化する方法を検討した。しかし、γーアルミナ担体が有する細孔はかなり微細な孔であるため透過水性が劣り、浄化壁に適さないことが判明した。さらに、γーアルミナ担体自体は、原料コスト・生産コストとも嵩む。
【００１０】
本発明は、上述の背景を基に成されたものであり、砒素を始めとする重金属に汚染された水を浄化するのに適した水の浄化剤、および、当該水の浄化剤を用いて、砒素を始めとする重金属に汚染された地下水を現位置にて浄化する地下水の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】
【００１１】
すなわち、課題を解決するための第１の手段は、ゼオライトの表面に希土類金属の水酸化物または酸化物が存在し、当該水酸化物または酸化物に含まれる前記希土類金属の質量が、前記ゼオライト質量の０.０１〜１０％であることを特徴とする水の浄化剤である。
【００１２】
第２の手段は、前記希土類金属は、セリウムおよび／またはランタンであることを特徴とする第１の手段に記載の水の浄化剤である。
【００１３】
第３の手段は、重金属に汚染された地下水が通水する地層に前記地下水の浄化領域を構築し、前記浄化領域に前記地下水を透過させることにより、前記地下水を浄化する方法であって、
前記浄化領域が、請求項１または２に記載の水の浄化剤を含むことを特徴とする汚染地下水の浄化方法である。
【００１４】
第４の手段は、前記浄化領域が、高透水性材料と、前記高透水性材料質量の０.１〜３０％の質量にあたる請求項１または２に記載の水の浄化剤と、の混合物を含むものであることを特徴とする第３の手段に記載の汚染地下水の浄化方法である。
【００１５】
第５の手段は、前記浄化領域が、請求項１または２に記載の水の浄化剤が充填された交換可能な反応槽を有し、前記反応槽内に前記地下水を透過させるものであることを特徴とする第３の手段に記載の汚染地下水の浄化方法である。
【００１６】
第６の手段は、前記地下水を前記浄化領域に誘導するための不透水壁を、前記浄化領域の周囲に設置することを特徴とする第３から第５の手段のいずれかに記載の汚染地下水の浄化方法である。
【００１７】
第７の手段は、前記浄化領域で浄化された後の地下水を揚水することを特徴とする第３から第６の手段のいずれかに記載の汚染地下水の浄化方法である。
【発明の効果】
【００１８】
第１の手段によれば、希土類金属の酸化物または水酸化物微粒子を、ゼオライトの表面に存在させ、当該存在量を、希土類金属の酸化物または水酸化物微粒子に含まれる金属の質量が、ゼオライト質量に対して０．０１〜１０％となる量としたところ、被処理対象の水に含まれる砒素を始めとする重金属に対して十分な浄化能力を発揮し、希土類金属の酸化物または水酸化物微粒子の量も低減でき、低コストな水の浄化処理が可能となった。
【００１９】
第２の手段によれば、第１の手段に用いられる希土類金属として、セリウムおよび／またはランタンは入手容易で原料コストも安価で好ましい。
【００２０】
第３の手段によれば、第１または第２の手段に記載の水の浄化剤を用い、前記重金属に汚染された地下水を現位置にて浄化できるので、水の浄化剤コスト、土木施工コストの両者が安価な汚染地下水の浄化方法となる。
【００２１】
第４の手段によれば、第１または第２の手段に記載の水の浄化剤を、高透水性材料中に混合して使用することで、前記重金属に汚染された地下水と前記水の浄化剤との接触効率を上げることができるため、前記水の浄化剤の浄化効率を上げることができる。
【００２２】
第５の手段によれば、第１または第２の手段に記載の水の浄化剤を交換可能な反応槽内に充填し、そこへ重金属に汚染された地下水を透過させることで、前記浄化剤の浄化能力が低下した際には、容易に、浄化剤が充填された他の反応槽と交換可能となり、浄化領域の浄化能力を、所定の水準に容易に保つことができる。また、地下水の汚染状況の季節的変動、経時的変動に対応することが容易である。さらに、重金属吸着後の反応槽を適宜交換することで、吸着された重金属の再溶解を回避することができる。
【００２３】
第６の手段によれば、前記浄化領域の周囲に不透水壁を設置し、前記汚染された地下水を前記浄化領域に誘導することで、より広範囲の前記汚染された地下水の浄化ができる。
【００２４】
第７の手段によれば、前記浄化領域で浄化された後の地下水を揚水することで、前記浄化領域周辺の前記汚染された地下水を、前記浄化領域に効率良く誘導することができるので、より広範囲の前記汚染された地下水の浄化をより速くおこなうことができる。この結果、浄化処理施工期間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
まず、本発明に係る希土類化合物について説明する。
希土類化合物中の希土類金属は、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、Ｐｒ，Ｎｄ．Ｐｍ，Ｓｍ、〜Ｌｕといった、所謂希土類金属が全て適用可能である。そして、これら希土類金属において、ランタン、セリウムは、工業用原料として多用されており入手が容易で原料コストも安価である。この観点からは、本発明に係る水の浄化剤に用いる希土類金属として、ランタン、セリウムを用いることが好ましい。尚、これら希土類金属は、各々、単独で用いても良いし、混合して用いても良い。
【００２６】
希土類金属化合物は、水酸化物または酸化物であることが好ましい。希土類金属化合物が水酸化物または酸化物であると、砒素を始めとする重金属を吸着して反応し、固定化する能力が高いからである。特に、希土類金属化合物が水酸化物または酸化物を、後述するゼオライトの表面に存在させた場合、詳細な理由は不明であるが、単独使用またはアルミナ等の表面に存在させて使用した場合に比較して、砒素を始めとする重金属を吸着して反応し、固定化する能力が高まる。さらに好ましいことに、希土類金属化合物の水酸化物または酸化物は、後述するゼオライトに強力に吸着されるので、汚染された水の浄化処理に際して、ゼオライトから流失してしまうのを抑制することができる。
【００２７】
また、希土類金属化合物の水酸化物または酸化物は微粒子形状であるため、単位質量当たりの比表面積が大きく、汚染された水からの砒素を始めとする重金属の除去にあたっての必要使用量が少なくて済み、原料コスト削減の観点からも好ましい。
尚、以下の説明においては、希土類金属としてセリウムを用いた場合を例として説明するが、他の希土類金属を用いた場合も同様の実施をおこなうことができる。
【００２８】
尚、本明細書において、砒素を始めとする重金属とは、砒素、カドミニウム、鉛、銅等およびその水溶性の化合物である。
【００２９】
次に、坦体のゼオライトについて説明する。
本発明に好適なゼオライト（硬質斜方沸石緑色凝灰岩）は、低コストで人体に無害な天然鉱物である。さらに多孔質であり、かつ機械的強度もあるため、浄化領域に使用した際に、通水性、強度とも確保され好適な材料である。そして、ゼオライトは、上述したように、希土類金属化合物の水酸化物または酸化物を強力に吸着すると同時に、吸着された希土類金属化合物の水酸化物または酸化物が、被処理対象の砒素を始めとする重金属を含んだ水から、これらの汚染物質を除去する能力を高める効果を有している。
尚、ゼオライトは、市場にて様々なグレードのものが入手可能であるが、通水性の観点から、粒子径は０．０７５ｍｍ以上あればよく、さらに好ましくは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍのものを選択すれば良い。比表面積は１０ｍ2／ｇ以上さらには２０ｍ2／ｇ以上あるものを選択すれば良いが、その上限値には特に制約はない。
【００３０】
（浄化剤の製造）
ここで、フローチャートを参照しながら希土類金属の酸化物または水酸化物微粒子をゼオライトの表面に存在させた水の浄化剤の製造方法について説明する。
まず、図５を用い、ゼオライトの表面に存在させる浄化剤の例としてセリウム水酸化物を挙げながら浄化剤の製造方法について説明するが、セリウムに替えて他の希土類金属を用いる場合は、後述するセリウム水酸化物を当該希土類金属の水酸化物に替えればよい。
【００３１】
図５は、本発明に係るセリウムの水酸化物の製造フローである。
セリウムの水酸化物Ｃｅ（ＯＨ）４の微粉末Ｓ１に対して、当量の塩酸（濃度１Ｎ）を添加Ｓ２し、１時間攪拌Ｓ３してセリウム水酸化物を溶解する。これにより黄色の懸濁液が得られる。
次に、上記処理によって得られた黄色の懸濁液を濾過Ｓ４した後に、当該懸濁液中にゼオライトを添加Ｓ５し攪拌Ｓ６する。ここで攪拌を継続しながら、さらに水酸化ナトリウムＮａＯＨを添加Ｓ７することによって、懸濁液のｐＨを８〜１０とする。このｐＨ調整処理Ｓ８によって、セリウムイオンＣｅ４＋は、セリウムの水酸化物Ｃｅ（ＯＨ）４・ｎＨ２Ｏとなり、ゼオライト粒子に吸着される。さらにセリウムの水酸化物が吸着されたゼオライト粒子を収集Ｓ９し、１００℃で乾燥Ｓ１０することにより本発明に係る浄化剤を得るＳ１１。このようにして得られた浄化剤において、そのセリウム化合物の存在量は、当該セリウム化合物中に含まれるセリウム金属の質量を算出し、当該セリウム金属質量に換算した量で、ゼオライト質量の０．０１質量％あるいはそれ以上となった。
【００３２】
上述したように、本明細書において「ゼオライトの表面に存在する。」とは、セリウム水酸化物を、化学処理によりゼオライト表面に付着または化学吸着した状態で存在させることをいう。さらに、そのセリウム水酸化物の存在量は、上述のプロセスを通じて、当該薬剤の使用量バランスから求めてもよいし、製造した前記浄化剤を粉砕等した後、質量分析して求めてもよいし、前記浄化剤を塩酸等に浸積し、セリウムを溶解させて、その溶解量より換算して求めてもよい。
【００３３】
ゼオライトの表面にセリウムを存在させる際、まずセリウムを酸に溶解し、ゼオライト表面に接触させながらアルカリにて中和することで、単なるセリウム水酸化物ではなく何らかのゼオライト−セリウム水酸化物の化合物ができていることも考えられる。この結果、同様にゼオライトの表面にセリウムを存在させる際、弱アルカリ性のセリウム水溶液にゼオライトを浸積して吸着させる場合よりも、ゼオライトの吸着力が強まり、セリウム水酸化物が吸着除去できる砒素を始めとする重金属の量も増加しているのではないかと考えられる。
【００３４】
後述するように、ゼオライト表面への希土類金属の水酸化物または酸化物の存在量は、希土類金属換算で、ゼオライト質量の０.０１％以上あれば、被処理対象の砒素を始めとする重金属を含んだ水から、これらの汚染物質を除去する能力を発揮する。ゼオライト中への希土類金属の水酸化物または酸化物の存在量が増加すれば、当該水の浄化剤が吸着除去できる砒素を始めとする重金属の量も増加するが、希土類金属の水酸化物または酸化物を、ゼオライトの表面に効果的、且つ強力に吸着させる観点からは、存在量が希土類元素換算でゼオライト質量の１０％以下であることが好ましい。
【００３５】
以上のようにして、本発明に係る、ゼオライトの表面にセリウム水酸化物が存在する水の浄化剤を製造することができる。
尚、原料として使用したセリウム水酸化物をランタン水酸化物へ代替し、セリウム水酸化物を用いた場合と同様の操作をおこなうことで、ランタン水酸化物を吸着したゼオライトを製造することができ、他の希土類金属水酸化物へ代替し、セリウム水酸化物を用いた場合と同様の操作をおこなうことで、それぞれの希土類金属水酸化物を吸着したゼオライトを製造することができる。
【００３６】
製造されたゼオライトの表面にセリウム水酸化物が存在する水の浄化剤Ｓ１１は、そのままで使用可能である。さらに、当該水の浄化剤を、電気炉等により２００〜９００℃にて焼成Ｓ１２することで、セリウム水酸化物がセリウム酸化物へ変化するため、この加熱操作により、セリウム水酸化物を吸着したゼオライトからセリウム酸化物を吸着した水の浄化剤Ｓ１３を製造することができる。
ここでランタン他の希土類金属の酸化物を吸着したゼオライトも、セリウム酸化物を吸着したゼオライトの製造と同様に、ランタン他の希土類金属の水酸化物を吸着したゼオライトを、２００〜９００℃にて焼成することで、各々、製造することができる。
【００３７】
（地下水を対象とした浄化剤の施工例）
本発明に係る浄化剤を用いた汚染地下水の浄化方法は、浄化剤としてゼオライトに担持させたセリウムおよびその化合物を用いた透水性の浄化領域を地中に造成し、砒素およびその化合物を始めとする重金属に汚染された地下水の浄化を行う方法である。以下に当該施工方法の一例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明による汚染地下水の浄化方法を適用した実施の形態を示す部分概要図であり、地中に浄化領域を設けた地層を断面として表している。図１の地表１のレベルから下方には上位の地下水位２があり、その下方にて地下水が図の左の上流から右側の下流に流れている。その地下水が汚染地下水４であれば、汚染地下水４の下流側にて浄化領域３を設ける。
【００３９】
浄化領域３は、本発明に係る水の浄化剤としてゼオライトに担持させたセリウム化合物を用いた透水性の領域であり、該浄化領域３の地下水流向の上流側から流れてくる汚染物質を該浄化剤にて吸着させ、該浄化領域の下流側に浄化地下水５を流出させる機能を持つものである。このような浄化領域３を設けるために、地表より掘削機、またはオーガなどにより土壌を掘削し、その浄化領域３を設ける穴を形成すると同時に、掘削された土壌に浄化剤を含めて当該土壌を埋め戻すか、または前記オーガなどにより掘削と浄化剤の添加を同時におこなって施工される。
【００４０】
浄化領域３を設ける際、掘削する土壌量、添加する水の浄化剤量、当該水の浄化剤に吸着させるセリウム化合物量は、地下水汚染の状況、周囲の土壌環境、季節状況等により適宜判断されるものである。具体的には、汚染された地下水試料、周囲の土壌試料を採取し実験室において、カラムに適度な割合で混合充填し、一端から汚染地下水を通水させることにより汚染浄化性能評価試験を行い、それぞれの値を定めていく。勿論、施工が始まってからも、浄化処理後の地下水の状況はモニターを続け状況に対応する。
【００４１】
浄化領域３を設ける周辺の土壌の透水性が高い場合は、当該土壌に本発明に係る水の浄化剤を直接添加そして混合の後、掘削箇所へ投入し、浄化領域３を構築しても良い。しかし、周辺の土壌の透水性がそれほど高くない場合等は、本発明に係る水の浄化剤と高透水性材料との混合物を、直接または、周囲の土壌と混合した後、掘削箇所へ投入し、浄化領域３を構築することが好ましい。ここで、好ましい高透水性材料としては珪砂等がよい。これは、水の浄化剤と高透水性材料との通水性が極端に異なると、通水において水の通り道が決まってしまい浄化領域３の有効使用体積が減少し、浄化効率が落ちるためである。
【００４２】
浄化領域３を設ける際、高透水性材料の選択、高透水性材料と本発明に係る水の浄化剤との混合割合等も、汚染された地下水試料、周囲の土壌試料を採取し実験室において、カラムに適度な割合で混合充填し、一端から汚染地下水を通水させることにより性能評価試験を行い、それぞれを定めていく。ここで、通常の場合、高透水性材料質量に、その質量の０.１〜３０％の質量にあたる水の浄化剤を混合したものが、様々な土壌環境に適用でき好ましい。
【００４３】
図２は、本発明による汚染地下水の浄化方法を適用した、異なる実施の形態を示す部分概要図であり、地中に浄化領域を設けた地層を断面として表している。
図１と同様に、地表１のレベルから下方には上位の地下水位２があり、その下方にて地下水が図の左の上流から右側の下流に流れている。その地下水が汚染地下水４であれば、汚染地下水４の下流側にて浄化領域３を設ける。
当該浄化領域３において、第４の手段に記載のように、浄化剤であるゼオライトに担持させたセリウムおよびその化合物を上でカートリッジタイプの反応槽３１内に充填し、地中に造成した反応室３２内に設置し、当該カートリッジタイプの反応槽３１内に汚染地下水４を通水させて浄化し、浄化地下水５を得るものである。カートリッジタイプの反応槽３１は、水の浄化剤の浄化性能の変化に応じて交換できるので、前記図１を用いて説明した機能に加えて、汚染の季節変動、および当該地下環境の経時的な化学的変化による汚染物質の再溶出を低減させる効果がある。勿論、反応室３２を地中に造成せず、カートリッジタイプの反応槽３１を直接に土壌へ埋設することも可能である。
【００４４】
図３は、本発明による汚染地下水の浄化方法を適用した、異なる実施の形態を示す部分概要図であり、地中に浄化領域を設けた地層を水平断面として表している。
図３において、汚染地下水４は図面上方から下方に向かって、略水平に流れている。ここで図面上方から流れてくる汚染地下水４の下流側に浄化領域３を設けるが、本実施形態においては、浄化領域３を起点として汚染地下水４の水流に対向するように、汚染地下水４を浄化領域３に集めることを目的とする逆ハの字型の不透水壁６を設置している。浄化領域３の構成は、図１、２を用いて説明したものと同様のものである。当該不透水壁６を設置することにより、浄化領域３への汚染地下水４の集水を容易にし、その浄化を確実なものとして浄化地下水５を得る。
【００４５】
勿論、不透水壁６の形状は、逆ハの字型以外に、半円周型等であっても良い。不透水壁６は、地表から金属板を連続的に打ち込んで構築しても良いし、当該箇所を掘削して粘土壁、コンクリート壁、木材壁等を埋め込んで構築しても良い。
【００４６】
図４は、本発明による汚染地下水の浄化方法を適用した、異なる実施の形態を示す部分概要図であり、地中に浄化領域を設けた地層を断面として表している。
図１と同様に、地表１のレベルから下方には地下水位２があり、その下方にて地下水が図の左の上流から右側の下流に流れている。その地下水が汚染地下水４であれば、汚染地下水４の下流側にて浄化領域３を設ける。そして浄化領域３を透過して得られた浄化地下水５の一部を揚水地点７にて揚水し、地下水揚水設備へ送水する。この結果、浄化地下水５の地下水位２’は、汚染地下水の地下水位２より低下する。浄化領域３の構成は、図１、２を用いて説明したものと同様のものである。
【００４７】
本実施形態においては、浄化地下水５を揚水することにより地下水の流れを促進し、図１を用いて説明した浄化機能に加えて、浄化領域３への汚染地下水４の通水速度を加速させ、浄化期間の短縮させる効果がある。
【００４８】
（地表水を対象とした浄化剤の施工例）
本発明に係る浄化剤は、上述した汚染地下水の浄化方法以外に、地表水の浄化方法にも使用可能である。
本発明に係る水の浄化剤を地表水の浄化方法に用いる場合は、当該浄化剤を直接に被処理対象の砒素を始めとする重金属を含む水に投入しても良い。
また、図２を用いて上述した、カートリッジタイプの反応槽３１内に当該浄化剤を充填し、ここへ被処理対象の砒素を始めとする重金属を含む水を通水しても良い。
【実施例】
【００４９】
次に実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
水酸化セリウム試薬４０ｇを秤量し、1Nの塩酸２ｌ中に撹拌しながら溶解させ、さらに約１時間攪拌する。得られた懸濁液を濾過した後、当該濾過液へ硬質斜方沸石（粒径等のグレードは、０．３ｍｍのものを用いた。）のゼオライト４００ｇを加え、攪拌してスラリー化する。このスラリーを攪拌しながら、水酸化ナトリウム水溶液により中和し、さらにｐＨ９とする。ここでスラリーを濾過し、得られた沈澱物を１００℃で乾燥させることにより本発明に係るゼオライト表面にセリウム水酸化物微粒子が存在する浄化剤を得た。得られた浄化剤において、ゼオライト表面に存在するセリウム水酸化物微粒子に含まれるセリウムの質量は、ゼオライト質量の０．０１％であった。
【００５０】
得られた浄化剤を用いて、水中砒素の吸着試験を行った。その方法を図６を参照しながら説明する。
図６は、本発明に係る水酸化セリウムを用いた、静水に含有される砒素の吸着試験のフローである。
まず浄化剤５ｇを秤量し、１００ｍｌのバイアル瓶に投入する。次に砒素濃度を１０００ｍｇ／ｌに調整した砒素水溶液５０ｍｌを模擬汚染水として準備し、当該模擬汚染水を当該バイアル瓶に５０ｍＬ添加し密栓の後、２５℃恒温槽中に静置する。１２時間の時間経過の後、バイアル瓶の中身を取り出して濾過し、ろ液と沈澱物とに分離して、各々のセリウムおよび砒素の含有量分析を実施した。その結果を表１に示す。
【表１】
2005334749.tif 000003
【００５１】
表１の結果から明らかなように、砒素濃度１０００ｍｇ／ｌの模擬汚染水を本発明に係る浄化剤に添加した場合、ろ液における砒素濃度は５６０ｍｇ／ｌまで低減した。当初の全砒素量に対し沈澱除去された砒素量の比率は０．４７であった。そして、当初系内には５０ｍｇの砒素が添加されていたことから、５ｇの浄化剤で２３．５ｍｇの砒素を吸着除去出来ることがわかった。さらに、浄化剤からのセリウム流出は、０．０５ｍｇ／ｌと極めて低い値であり、当該浄化剤は、安定した浄化剤として使用できることがわかった。
【００５２】
尚、比較のため、当該模擬汚染水へ当該浄化剤の代わりにゼオライトのみを投入した試料、および何も投入しなかった試料においても同様の操作を行い、ろ液と沈澱物とに分離して、各々のセリウムおよび砒素の含有量分析を実施した。その結果も表１に示す。
【００５３】
表１の結果から明らかなように、砒素濃度１０００ｍｇ／ｌの模擬汚染水をゼオライトに添加した場合、ろ液における砒素濃度は９６０ｍｇ／ｌであり、当初の全砒素量に対し沈澱除去された砒素量の比率は０．０７であった。この結果、ゼオライトのみでは殆ど砒素を吸着除去出来ないことがわかった。
さらに、何らの投入も行わない場合における、当該操作後のろ液における砒素濃度は９９０ｍｇ／ｌであることがわかった。
【００５４】
（実施例２）
実施例１で製造した浄化剤を用いて、砒素汚染地下水の吸着・透水試験を行った。その方法を図７、８を参照しながら説明する。
まず、図８は当該試験に用いる測定装置の概念図である。
当該装置は、コック１２の付いた直径１．０ｃｍ、長さ１０ｃｍのカラム１１の下部１３が、容器１６内の水１７中に浸積し、水封された構造を有している。このカラム１１のコック１２上には浄化剤１４が充填されている。このカラム１１へ模擬汚染水等の被処理水１５を注入する。尚、ｈは、被処理水１５と容器１６内の水１７との水位差である。
【００５５】
図７は、本発明に係る水酸化セリウムを用いた、砒素汚染地下水の吸着・透水試験のフローである。
まず、浄化剤を５０ｇ秤量する。次に、コック１２を閉めたカラム１１へ浄化剤１４を充填し、浄化剤１４の充填部内部の空隙を、実施例１と同様の被処理水１５で満たして飽水状態とした。ここで、カラム１１を当該装置にはめ込み、コック１２以下のカラム下部１３を容器１６内の水１７中に浸積し水封した。次に、カラム１１上部の筒を被処理水１５で満たし、コック１２を開けカラム１１上部から水位差ｈを利用して通水を行って、所定水位までの所用時間を測定した。この通水にかかる時間を基に、浄化剤１４の透水性を求め、さらにカラム１１の入口（上部）・出口（下部）の被処理水１５の砒素およびセリウム濃度を分析した。
【００５６】
浄化剤１４の透水性は、透水係数で５．４×１０−３ｃｍ／ｓｅｃであった。この値は、一般的な砂質土と同等の透水性を有していることを示し、浄化剤１４の透水性は高いと言える。また、浄化剤１４の砒素の吸着除去性能としては、模擬汚染水を流速１．７ｃｍ／ｍｉｎで通水した場合、カラム１１の入口（上部）で１０００ｍｇ／ｌ、出口（下部）で８７０ｍｇ／ｌの砒素濃度でであった。この測定結果より、破過の問題はあるが、長さ１０ｃｍのカラムを通過する間に、吸着速度０．５７３ｍｇ／ｍｉｎで砒素を吸着させることが判明した。
【００５７】
実際の汚染地下水等の浄化においては、当該汚染地下水の汚染状況、周囲の土壌の透水性等から、当該浄化領域における滞留時間および浄化剤の添加量の最適条件値を設定することで、浄化領域出口の砒素濃度を低減できる。例えば、実施例２で説明したような測定装置へ周囲の土壌と汚染地下水と浄化剤とを充填し、最適条件の近似値を実験室的に求め当該条件値にて浄化を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態に係る浄化領域の施工例の概念図である。
【図２】異なる実施の形態に係る浄化領域の施工例の概念図である。
【図３】異なる実施の形態に係る浄化領域の施工例の概念図である。
【図４】異なる実施の形態に係る浄化領域の施工例の概念図である。
【図５】本発明に係るセリウムの水酸化物の製造フローである。
【図６】実施例１に係る砒素の吸着試験のフローである。
【図７】実施例２に係る砒素の吸着試験のフローである。
【図８】実施例２に係る砒素の吸着試験に用いる測定装置の概念図である。
【符号の説明】
【００５９】
１．地表
２．地下水位
３．浄化領域
４．汚染地下水
５．浄化地下水
６．不透水壁
７．揚水地点
１１．（コック付き）カラム
１２．コック
１３．カラム下部
１４．浄化剤
１５．被処理水
１６．容器
１７．水
ｈ．水位差
３１．カートリッジタイプの反応槽
３２．反応室
【図１】
2005334749.tif 000004
【図２】
2005334749.tif 000005
【図３】
2005334749.tif 000006
【図４】
2005334749.tif 000007
【図５】
2005334749.tif 000008
【図６】
2005334749.tif 000009
【図７】
2005334749.tif 000010
【図８】
2005334749.tif 000011