(57)【要約】【課題】  砒素、鉛、カドミウム、リン等の有害物質を含有する水を効率的に処理でき、生成物の安定性が良好で有害物質が再溶出することが少なく、多大な後処理が不要となる有害物質処理材。【解決手段】  無機繊維又は無機繊維含有材料に酸化鉄系化合物が担持され、該酸化鉄系化合物が、シュベルトマナイト焼成物、赤金鉱焼成物、フェリハイドライト焼成物、針鉄鉱焼成物、アモルファス含水酸化鉄焼成物、硫酸第二鉄焼成物、硫酸第一鉄焼成物、塩化第二鉄焼成物、塩化第一鉄焼成物、硝酸第二鉄焼成物、及び硝酸第一鉄焼成物から選ばれる少なくとも一種である、有害物質として砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水を処理するための有害物質処理材。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質として砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水を処理するための有害物質処理材であって、無機繊維又は無機繊維含有材料に酸化鉄系化合物が担持され、該酸化鉄系化合物が、シュベルトマナイト焼成物、赤金鉱焼成物、フェリハイドライト焼成物、針鉄鉱焼成物、アモルファス含水酸化鉄焼成物、硫酸第二鉄焼成物、硫酸第一鉄焼成物、塩化第二鉄焼成物、塩化第一鉄焼成物、硝酸第二鉄焼成物、及び硝酸第一鉄焼成物から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする有害物質処理材。
【請求項２】
無機繊維が珪酸（塩）系無機繊維であり、無機繊維含有材料が珪酸（塩）系無機繊維と珪酸塩系無機粉粒体との混合物である請求項１に記載の有害物質処理材。
【請求項３】
珪酸（塩）系無機繊維が、ロックウール、ニッケルスラグウール、ガラスウール、シリカ繊維、セラミツクファイバー、トバモライト、及びゾノトライトから選ばれる少なくとも一種である請求項２に記載の有害物質処理材。
【請求項４】
珪酸塩系無機粉粒体が、セメント、セメントクリンカー、製鉄スラグ、非鉄スラグ、フライアッシュ、及びコンクリート破砕物から選ばれる少なくとも一種である請求項２又は３に記載の有害物質処理材。
【請求項５】
有害物質処理材が、空隙率５０％以上、嵩比重０.１〜１.５である請求項１〜４のいずれかに記載の有害物質処理材。
【請求項６】
有害物質として砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水を処理するための有害物質処理材の製造方法であって、無機繊維又は無機繊維含有材料を、シュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト、針鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硝酸第二鉄及び、硝酸第一鉄から選ばれる少なくとも一種の鉄化合物含有水溶液若しくはスラリー、又は含鉄酸性坑廃水中和処理殿物含有スラリーに浸漬した後、焼成して繊維状に形成された酸化鉄系化合物とすることを特徴とする有害物質処理材の製造方法。
【請求項７】
有害物質として砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水を処理するための有害物質除去材であって、シュベルトマナイト焼成物、赤金鉱焼成物、フェリハイドライト焼成物、針鉄鉱焼成物、アモルファス含水酸化鉄焼成物、硫酸第二鉄焼成物、硫酸第一鉄焼成物、塩化第二鉄焼成物、塩化第一鉄焼成物、硝酸第二鉄焼成物、及び硝酸第一鉄焼成物から選ばれる酸化鉄系化合物の少なくとも一種からなることを特徴とする有害物質処理材。
【請求項８】
有害物質として砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水を処理するための有害物質処理材の製造方法であって、シュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト、針鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硝酸第二鉄及び、硝酸第一鉄から選ばれる少なくとも一種の鉄化合物又は含鉄酸性坑廃水中和処理殿物を焼成して酸化鉄系化合物とすることを特徴とする有害物質処理材の製造方法。
【請求項９】
有害物質として砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水を処理するための有害物質処理材の製造方法であって、珪酸（塩）系無機繊維又は該無機繊維含有材料を含鉄酸性廃水の処理に使用し、少なくとも一部が酸と反応して珪酸分が増加した繊維状材料に担持された含水鉄酸化物を含む材料とし、該含水鉄酸化物を焼成して酸化鉄系化合物とすることを特徴とする有害物質処理材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、フッ素等の有害物質を含有する水からこれらを除去するための有害物質処理材、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水中の有害物質の除去方法として、消石灰の粉末又はスラリーを添加する方法が広く行われている。この方法は、薬剤コストが安価であって、有害物質の処理能力には優れているが、廃水中に多量の硫酸イオンと鉄イオンが含有される場合は、鉄イオンがｐＨの上昇に伴い水酸化第二鉄のコロイドとして析出する他、消石灰と硫酸イオンが反応して難溶性の石膏が生成し、中和材として使用した消石灰の未反応物と共に高含水で難脱水性のスライム状になって沈殿する。このスライムは、脱水性が悪く有害物質を含んだ高含水スラリーであるため、その処理のため高価なシックナー等の固液分離設備、沈殿池、人手のかかるフィルタープレス等のスライムの脱水減容化設備、最終処分用としてスライム堆積用のダム建設が必要となり、処理費用の増加と自然環境に対する影響が問題となっている。また、反応生成物の安定性が悪く、経時変化や酸性化により、水酸化鉄に吸着された砒素等の重金属類が再溶出する危険性があった。
【０００３】
高含水・難脱水性のスライム発生を改善するために、発生スライムの脱水性能が高く石膏等の難溶性の反応生成物を生じない酸化マグネシウム粉末を中和材として使用することも検討されているが、薬剤のコストが高い欠点がある。また、低コスト化と発生スライムの脱水性能向上のため、中和材として炭酸カルシウム粉末や石灰石粒を使用することも試みられているが、表面に発生する石膏によりその表面が覆われて中和反応が阻害され、中和材の利用効率が低下する問題があった。また、炭酸カルシウム系の中和材はｐＨの上昇効果が小さく、廃水中の二価の鉄イオンを水酸化第一鉄として沈殿除去させることが不可能なため、事前にエアレーションや、鉄酸化細菌等によって二価の鉄イオンを三価に酸化しておく事前処理が必要となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１５６８１号公報
【特許文献２】Ｗ００２−０７９１００号公報
【特許文献３】特開平１１−３０９４４８号公報
【特許文献４】米国特許６２００４８２号公報
【特許文献５】特開２００３−１１２１６２号公報
【非特許文献１】地球惑星科学関連学会2001年合同大会予稿集（2001.6.8）「シュベルトマナイトの表面活性サイトのキャラクタリゼーションと表面錯体モデルの適用」
【非特許文献２】地質学雑誌、第107巻第10号（2001年10月）, P659-665「生物鉱物化作用によりバイオフィルムに形成したschwertmannite」
【０００５】
特許文献１は、無機繊維をろ過材や微生物付着用材料として用いることを開示しているが、重金属含有の酸性廃水を処理することは教えていない。特許文献２は、ロックウール等の鉱物繊維と、高炉セメント等の無機バインダーとの粒状固化物を用いる酸性廃水処理材を開示している。しかしながら、特許文献２は、多量の鉄イオンを含有する酸性廃水の処理材について開示するだけであり、リン酸等の有害物質を含む廃水の処理について一切言及されていない。
【０００６】
ところで、ある種の酸化鉄化合物が砒素含有イオンを吸着することが知られている。例えば、特許文献３には、土壌に鉄塩を添加して焼成してなる砒素、フッ素吸着濾過材が開示され、特許文献４には、か焼珪藻土粒子に塩化鉄を浸漬した後、水酸化ナトリウムを添加して塩化鉄を水酸化鉄に変換させた砒素吸着体が開示されている。これらはいずれも土壌を担体とするものであり、濾過性能や使用済みの吸着材の処理に問題があった。また、特許文献５には、砒素又は重金属を含む汚染土壌に、化学的に合成されたシュベルトマナイト、ゲータイト、ジャロサイト、フエリハイドライトのいずれかの鉄化合物を添加し、砒素又は重金属を収着させ、不動態化させることにより、汚染土壌を浄化する方法が開示されている。
【０００７】
このシュベルトマナイトは、砒素、リン、セレン等のオキシ酸を吸着除去することが知られている。ここで、シュベルトマナイト（schwertmannite）は、Fe8O8(OH)8-2X(SO4)Xという組成をもつ物質である。なお、吸着除去とは、いわゆる吸着の他に、シュベルトマナイトとの金属又はイオン交換によりこれらの有害金属又はイオンが除去されることをいう。
そして、非特許文献１には、シュベルトマナイトの表面活性サイトのキャラクタリゼーションと表面錯体モデルの適用と題して、窒素雰囲気のグローブボックス内で、NaOH溶液によるシュベルトマナイトの断続的滴定を行った結果が示されている。
また、非特許文献２には、鉱山酸性排水中に鉄酸化細菌や硫黄酸化細菌が存在すると、水面に油が浮いたような皮膜状に浮かぶ物質（バイオフィルム）が生成されており、schwertmanniteと同定されたことが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、砒素、鉛、カドミウム、リン等の有害物質を含有する水を、効率的に且つメンテナンス容易に処理でき、反応生成物の安定性が良好で、経時変化や酸性化によって有害物質が再溶出することが少なく、しかも多大な後処理が不要となる有害物質処理材とその効率的な製造方法を提供することにある。また、水道水、坑廃水など各種の水浄化に有効な有害物質処理材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、有害物質として砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水を処理するための有害物質処理材であって、無機繊維又は無機繊維含有材料に酸化鉄系化合物が担持され、該酸化鉄系化合物が、シュベルトマナイト焼成物、赤金鉱焼成物、フェリハイドライト焼成物、針鉄鉱焼成物、アモルファス含水酸化鉄焼成物、硫酸第二鉄焼成物、硫酸第一鉄焼成物、塩化第二鉄焼成物、塩化第一鉄焼成物、硝酸第二鉄焼成物、及び硝酸第一鉄焼成物から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする有害物質処理材である。
こうした有害物質処理材は、無機繊維又は無機繊維含有材料を、シュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト、針鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硝酸第二鉄及び、硝酸第一鉄から選ばれる少なくとも一種の鉄化合物含有水溶液若しくはスラリー、又は含鉄酸性坑廃水中和処理殿物含有スラリーに浸漬した後、焼成して繊維状に形成された酸化鉄系化合物とすることによって製造することができる。
【００１０】
また、本発明の有害物質処理材は、シュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト、針鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硝酸第二鉄、及び硝酸第一鉄から選ばれる少なくとも一種の鉄化合物、又は含鉄酸性坑廃水中和処理殿物を焼成して酸化鉄系化合物とすることによって製造してもよい。これらの鉄化合物又は含鉄酸性坑廃水中和処理殿物は、水溶液若しくはスラリー状として焼成してもよく、担体材料等と混合して焼成してもよい。
【００１１】
更に、本発明の有害物質処理材は、珪酸塩系無機繊維（又は含有材料）を含鉄酸性廃水の処理に使用し、少なくとも一部が酸と反応して珪酸分が増加した繊維状材料に担持された含水鉄酸化物を含む材料とし、該含水鉄酸化物を焼成して酸化鉄系化合物とすることによって製造してもよい。
【００１２】
無機繊維としては、珪酸（塩）系無機繊維が好ましく挙げられ、無機繊維含有材料としては、珪酸（塩）系無機繊維又は珪酸塩系無機粉粒体との混合物が好ましく挙げられ、珪酸（塩）系無機繊維としては、ロックウール、ニッケルスラグウール、ガラスウール、シリカ繊維、セラミツクファイバー、トバモライト又はゾノトライトが好ましく挙げられ、珪酸塩系無機粉粒体としては、セメント、セメントクリンカー、製鉄スラグ、非鉄スラグ、フライアッシュ又はコンクリート破砕物が好ましく挙げられる。
【００１３】
また、本発明は、無機繊維又は無機繊維含有材料を、シュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト、針鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硝酸第二鉄、及び硝酸第一鉄から選ばれる少なくとも一種の鉄化合物の水溶液又はスラリー中に浸漬した後、焼成して繊維状に形成された酸化鉄系化合物とすることを特徴とする有害物質処理材の製造方法である。また、含鉄酸性坑廃水中和処理殿物も鉄化合物の水溶液又はスラリーとして、好ましく使用される。
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の有害物質処理材は、繊維状に形成された酸化鉄系化合物を含有するものである。ここで、繊維状の酸化鉄系化合物は、酸化鉄系化合物自体が繊維状に形成されたものでもよいし、酸化鉄系化合物が無機繊維又は無機繊維含有材料（以下、無機繊維又は無機繊維含有材料を無機繊維等という）に担持されて繊維状に形成されたものでもよい。好ましくは無機繊維等に担持されて、無機繊維の繊維形状と類似の繊維形状を有する後者であり、より好ましくは、酸化鉄系化合物が無機繊維を鞘状に囲んで担持されたものである。
【００１５】
酸化鉄系化合物の具体例としては、シュベルトマナイト焼成物、赤金鉱焼成物、フェリハイドライト焼成物、針鉄鉱焼成物、アモルファス含水酸化鉄焼成物、硫酸第二鉄焼成物、硫酸第一鉄焼成物、塩化第二鉄焼成物、塩化第一鉄焼成物、硝酸第二鉄焼成物、硝酸第一鉄焼成物等の少なくとも一種の酸化鉄系化合物が挙げられる。ここで、焼成物は１５０〜８００℃の温度で空気中で３０分〜２時間程度焼成することによって得られるものがよい。そして、かかる焼成物は、FeOxZy（ここで、Zは一種以上の原子又は基であり、xは０より大きい数であり、yは０以上の数である）。そして、この酸化鉄系化合物は、各種の鉄化合物の集合体であることができるが、前記式で表される焼成物を主成分として含むことがよい。
【００１６】
無機繊維等に酸化鉄系化合物を担持した有害物質処理材である場合は、無機繊維としては珪酸（塩）系無機繊維、無機繊維含有材料としては、珪酸（塩）系無機繊維と珪酸塩系無機粉粒体との混合物を用いることがよい。
【００１７】
ここで、珪酸（塩）系無機繊維とは、珪酸系無機繊維、珪酸塩系無機繊維又は両者を意味し、珪酸系無機繊維には、シリカ繊維に代表されるシリカを主成分とする無機繊維があり、珪酸塩系無機繊維には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の珪酸塩を主成分とする無機繊維がある。珪酸（塩）系無機繊維の具体例としては、ロックウール、ニッケルスラグウール、シリカ繊維、ガラスウール、セラミックファイバーや、建材廃棄物としてのケイ酸カルシウム板破砕物、すなわちトバモライト繊維やゾノトライト繊維からなるケイ酸カルシウム板破砕物等が挙げられる。好ましくは、SiO2：３０〜５０wt％、Al2O3：５〜２０wt％、MgO及びCaO：３０〜５０wt％、Na2O及びK2O：０〜１０wt％及びその他０〜１０wt％を含有するロックウールである。
【００１８】
珪酸塩系無機粉粒体を用いる場合は、珪酸（塩）系無機繊維よりも珪酸含有量の少なく塩基度の高いものが好ましく、セメント、セメントクリンカー、製鉄スラグ、非鉄スラグ、フライアッシュ、コンクリート破砕物から選ばれた一種又は二種以上の粉末や粒子が挙げられる。これらのうち、塩基度の高いセメント、コンクリートが好ましい。
【００１９】
無機繊維含有材料中の、無機繊維と無機粉粒体との混合比率（重量比）は、８５：１５〜３５：６５でよい。無機粉粒体を含む無機繊維含有材料を使用する場合、酸価鉄系化合物は無機繊維の表面に担持されて繊維状を示すものの他、無機粉粒体の表面に担持されたものもあるが、上記範囲で無機繊維を含むものであれば、繊維状に形成された酸価鉄系化合物が多量に生成するため、処理剤としての効果には大きな差が生じないだけでなく、処理水のｐＨが中性に近づく。
【００２０】
無機繊維等として好ましく使用されるものには、ロックウール又はロックウール含有物が挙げられる。ロックウールは、未使用品（バージンロックウール）の他、ロックウールを５０重量％以上とセメントを含有するロックウール耐火被覆材（吹付けロックウール）の廃棄物やその施工時の回収ロックウールなどでもよい。また、ロックウールと炭酸カルシウム分等を主成分とするロックウール天井板の廃棄物でもよい。未使用品のロックウールには、層状ロックウール、粒状ロックウール等いくつかの形状があるが、好ましくは粒状ロックウールである。粒状ロックウールは、層状ロックウールを粒化機や回転篩などにより粒状に加工したものであり、平均粒径１〜５０mm程度、好ましくは５〜４０mm程度のものがよい。また、回収ロックウールやバインダーを添加しボード状等に成形した成形ロックウールを粒状に裁断又は破砕したものを用いてもよい。このロックウールは、粒状製品に加工しやすく、透水性や保水性に優れ、空隙が微生物等の繁殖に適している。
【００２１】
無機繊維と無機粉粒体との混合物である無機繊維含有材料である場合は、両者を必要により加えるバインダー、水などと共に混合し、粒状などに成形して使用することが好ましい。また、無機繊維又は無機繊維含有材料は、空隙率５０％以上、嵩比重０.１〜１.５であることが好ましい。また、これに酸化鉄系化合物を担持させて得られる有害物質処理材の空隙率及び嵩比重も上記範囲にあることが好ましい。
【００２２】
無機繊維等への酸化鉄系化合物の担持方法は、予め前記酸化鉄系化合物を与える鉄化合物のスラリー又は水溶液を調製し、このスラリー又は水溶液に無機繊維等を浸漬すればよい。具体的には、スラリーとする場合は、シュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト、針鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄、含鉄酸性坑廃水中和処理殿物等の不溶性鉄化合物を用いる場合であり、水溶液とする場合は、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硝酸第二鉄、及び硝酸第一鉄等の水溶性鉄化合物を用いる場合である。スラリー又は水溶液中の鉄化合物の濃度は鉄として、１０００ppm(wt)以上、好ましくは５０００ppm以上がよい。濃度が低いと十分な含浸効果が得られない。そして、鉄化合物の使用量は、無機繊維等１００重量部に対し、鉄として１０〜１００重量部の範囲がよい。無機繊維等に浸漬後、乾燥し、焼成することにより、本発明の処理材を得る。この際、無機繊維等として珪酸塩系無機繊維又はこれを含有する材料を使用し、スラリー又は水溶液を酸性とすれば、無機繊維表面に酸化鉄系化合物が鞘状に囲んで担持されたものを効率的に得ることができる。
【００２３】
次いで、鉄化合物が含浸された珪酸（塩）系繊維状無機物質を焼成炉に装入し、１５０〜８００℃、好ましくは２５０〜６５０℃の温度で、例えば３０分〜２時間程度焼成することによって、本発明の有害物質処理材を製造することができる。このようにして製造した有害物質処理材は、酸化鉄化合物が珪酸（塩）系繊維に担持されたものであり、表面積がきわめて大きいので、有害物質含有水との接触効率が高く、有害物質の除去効率に優れている。
【００２４】
更に、本発明の有害物質処理材としては、ロックウール等の珪酸塩系無機繊維又はこれを含む材料を、坑廃水等の含鉄酸性水中に浸漬し、中和反応や鉄酸化細菌によりアルカリ成分の一部又は全部を溶出させ、繊維状シリカを形成させると共にその表面へ含水鉄酸化物を析出させることによっても製造することができる。
【００２５】
この際、生成される含水鉄酸化物は、製造時のｐＨやエアレーションなどの操作によって、フェリハイドライト、シュベルトマナイト、赤金鉱、針鉄鉱、鱗鉄鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱、磁赤鉄鉱、鉄明礬石等から選ばれる一種又は複数の鉱物の集合体である。
含鉄酸性水の酸性物質と珪酸塩系繊維状無機物質のアルカリ物質との関係にもよるが、処理条件が酸性（ｐＨ２〜５程度）である場合には、含水鉄酸化物として、シュベルトマナイト、赤金鉱、針鉄鉱、鉄明礬石が生成される。酸性条件の場合、鉄の酸化を促進するために、鉄酸化細菌が存在することが好ましい。一方、処理条件がアルカリ性（ｐＨ＞７）である場合には、含水鉄酸化物として、フェリハイドライト、鱗鉄鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱、磁赤鉄鉱が生成される。この場合、鉄酸化細菌が存在しない空気酸化によって、鉄は酸化される。
【００２６】
本発明の有害物質処理材の形状に制限はないが、粒状は好ましい形状の一つである。粒状の処理材の製造方法としては、予めリボンミキサー、回転造粒機等の混合機を用い、無機繊維等を粒状に成形したものに酸化鉄化合物を含浸し、焼成すればよい。原料に粒状ロックウールを用いると、粒状に成形する操作が省ける利点がある。粒状物の場合、平均粒径は約０.５〜１００mm、好ましくは１〜５０mmであることがよい。なお、ここでいう担持には、上記のように含鉄酸性水と反応させて、シリカ分が増大した繊維に酸化鉄化合物を析出させて担持させることを含む。
【００２７】
なお、鉄化合物として、シュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト等を用いる場合は、次のようにしてこれらを調製することもできる。すなわち、珪酸（塩）系無機繊維等を含鉄酸性水中に浸漬することにより、中和反応や鉄酸化細菌によりアルカリ金属成分、アルカリ土類金属成分及びアルミニウム成分が溶脱して生成した多孔質繊維状シリカ残存物又はシリカ分が増加した多孔質珪酸質繊維材料を形成させると共にその表面へ鉄化合物を析出させる方法である。
【００２８】
この方法で生成される鉄化合物は、製造時のｐＨや曝気処理などの操作によって、フェリハイドライト、シュベルトマナイト、赤金鉱、針鉄鉱、鱗鉄鉱、フェロキシファイト、赤鉄鉱、磁鉄鉱、磁赤鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄、ヒンシゲライト、フォフマナイト、ソーダ鉄明礬石、鉄明礬石等の一種又は複数の鉱物の集合体となるが、酸性条件下で生成するシュベルトマナイト、赤金鉱、フェリハイドライト、針鉄鉱、アモルファス含水酸化鉄は、表面活性が高く、有害物質除去性能が高いため好ましい。
【００２９】
本発明の有害物質処理材は、繊維状に形成されていない前記の酸化鉄系化合物又はこれと担体等からなるものであることができる。この有害物質処理材は、前記の少なくとも一種の鉄化合物又は含鉄酸性坑廃水中和処理殿物を焼成して酸化鉄系化合物とすることにより製造することができる。担体等を使用する場合は、鉄化合物又は含鉄酸性坑廃水中和処理殿物は、水溶液又はスラリーとして使用することができる。また、焼成して酸化鉄系化合物としたのち、造粒したり、担体に担持させたりしてもよい。
【００３０】
本発明の有害物質処理材を用いて処理可能な水は、砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム等の重金属や、リン、セレン、及びフッ素の少なくとも一種を含有する水である。これらは、水溶性のイオン又は化合物として存在してもよく、例えば、砒素は砒素イオン、亜砒酸イオン、砒酸イオン、砒酸塩等の形で存在してもよい。具体的に例示すると、農業廃水、水産加工廃水、坑廃水、工業廃水、河川水等の汚染水の他に、これらの有害物質を微量含有する水道用水の浄化にも使用できる。
【００３１】
本発明の有害物質処理材を用いて汚染水を処理するには、有害物質処理材を充填した容器を設け、ここに汚染水を流すことが有利である。この場合、汚染水と処理材の接触時間が１５分以上、好ましくは３０分〜５時間程度となるように充填層の厚みや汚染水の流速を制御することがよい。また、汚染水が一旦貯槽や池に貯められ箇所で使用する場合は、処理材をかご状の容器に充填して、これを水中に沈めたり、つるしたりすることがよい。使用済みの処理材を回収し、これを新品と入れ替える場合は、容器に入れて使用することが有利である。そして、これらの処理方法の複数組合せて使用することも有利である。
【００３２】
なお、処理材との接触温度は常温、接触時間は充填量、通水量、汚染水中に含まれる有害物質濃度、処理水に求められる水質等によって変化するが、例えば３０分以上、好ましくは１時間以上である。処理材は物理的に通水が困難となった時点で交換するか、処理水中の有害物質濃度が規制値又は予め設定した数値に達する直前に取替えるか追加することが望ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の有害物質処理材は、簡便な方法によって各種汚染水や水道用水に含まれる有害物質、具体的には、砒素、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、リン、セレン、フッ素などを効率的に且つメンテナンス容易で除去できる。処理生成物の安定性が良好で、経時変化や酸性化によって有害物質が再溶出することが少なく、しかも多大な後処理が不要である。
【実施例】
【００３４】
実施例１
繊維状無機物質に担持された酸化鉄系化合物を得るため、表１に示す化学組成を有するロックウール（ＲＷ：新日化ロックウール株式会社製、エスファイバー粒状綿、平均粒径３０mm）及び高炉セメント（ＢＣ：新日鐵高炉セメント株式会社製、Ｂ種高炉セメント）を使用し、ロックウール６０重量％、高炉セメント４０重量％をリボンミキサーで攪拌混合し、平均粒径２０mm、嵩比重０.１５、空隙率９４％の粒状混合物を製造した。
【００３５】
【表１】
2005074259.tif 000002
【００３６】
次に、水溶性酸性含鉄化合物として、試薬の硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄を用い、それぞれの鉄分含有量と繊維状無機物質との重量がほぼ同一となるように表２の配合組成のとおり混合し、混合物を磁性るつぼ中に入れ、表２に示す量の水を添加し、攪拌して１時間放置した。表２の数字は重量部を表す。なお、金属鉄含有量としてはいずれも５重量部である。
得られた混合物をるつぼごと電気炉で酸化雰囲気中、焼成温度３５０℃、１時間焼成し、冷却後、内容物を取り出し、メノウ乳鉢で粗粉砕して、処理材Ａ〜Ｃを得た。
【００３７】
【表２】
2005074259.tif 000003
【００３８】
各処理材Ａ〜Ｃを、各１.２５gを１０００mlのリン酸溶液（濃度約１００mg/l）中に添加して、３０分攪拌後のそれぞれの脱リン率を測定し、処理材１g当たりの脱リン能力（PO4-mg/g）を算出した。また、各処理材Ａ〜Ｃを、各１.２５g、１０００mlの砒酸ナトリウム溶液（濃度１５mg/l）中に添加して、３０分攪拌後のそれぞれの脱砒素率を測定し、処理材１g当たりの脱砒素能力（As-mg/g）を算出した。更に、脱リン時及び脱砒素時の鉄分流出（＝赤水発生）の有無を、５Ａ濾紙で濾過後の溶液の着色で調査した。結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
2005074259.tif 000004
【００４０】
実施例２
繊維状無機物質に担持された酸化鉄系化合物を得るため、実施例１で使用したロックウール及び高炉セメントを使用し、次に水溶性酸性含鉄化合物として、試薬の硫酸第一鉄、硫酸第二鉄を用い、それぞれの鉄分含有量と繊維状無機物質との重量がほぼ同一となるように表４の配合組成のとおり混合し、混合物を磁性るつぼ中に入れ、表４に示す量の水を添加した上、攪拌して１時間放置した。表４の数字は重量部を表す。なお、金属鉄含有量としては５重量部である。
次に、得られた混合物をるつぼごと電気炉で酸化雰囲気中、焼成温度３５０℃、１時間焼成し、冷却後、内容物を取り出し、メノウ乳鉢で粗粉砕して処理材Ｄ、Ｅを得た。
【００４１】
【表４】
2005074259.tif 000005
【００４２】
処理材Ｄ１.２５gを１０００mlのリン酸溶液（濃度約１００mg/l）中に添加して、３０分攪拌後の脱リン率を測定し、処理材１g当たりの脱リン能力（PO4-mg/g）を算出した。また、処理材Ｄ１.２５gを１０００mlの砒酸ナトリウム溶液（濃度１５mg/l）中に添加して、３０分攪拌後の脱砒素率を測定し、処理材１g当たりの脱砒素能力（As-mg/g）を算出した。更に、脱リン時及び脱砒素時の鉄分流出（＝赤水発生）の有無を、５Ａ濾紙で濾過後の溶液の着色で調査した。同様な実験を、処理材Ｅ及び鉄化合物（硫酸第一鉄又は硫酸第二鉄）のみを焼成して得た処理材Ｆ、Ｇについても行った。結果を表５に示す。
【００４３】
【表５】
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【００４４】
実施例３
繊維状無機物質に担持された酸化鉄系化合物を得るため、実施例１で使用したロックウールを使用し、次に酸性含鉄化合物として、シュベルトマナイトと針鉄鉱の混合物からなる含鉄酸性坑廃水中の沈殿物（含鉄酸性坑廃水中和処理殿物）１５重量部（金属鉄として５重量部）を用い、それぞれの鉄分含有量と繊維状無機物質との重量がほぼ同一となるように表６の配合組成のとおり混合し、混合物を磁性るつぼ中に入れ、表６に示す量の水を添加した上、攪拌して１時間放置した。
次に、同上の混合物をるつぼごと電気炉で酸化雰囲気中、表６に示す焼成温度で１時間焼成し、冷却後、内容物を取り出し、メノウ乳鉢で粗粉砕して、処理材Ｈ〜Ｋを得た。
【００４５】
【表６】
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【００４６】
上記処理剤Ｈ〜Ｋの各１.２５gを１０００mlのリン酸溶液（濃度約１００mg/l）中に添加して、３０分攪拌後のそれぞれの脱リン率を測定し、処理材１ｇ当たりの脱リン能力（PO4-mg/g）を算出した。また、各処理材１.２５gを１０００mlの砒酸ナトリウム溶液（濃度１５mg/l）中に添加して、３０分攪拌後の脱砒素率を測定し、処理材１g当たりの脱砒素能力（As-mg/g）を算出した。更に、脱リン時及び脱砒素時の鉄分流出（＝赤水発生）の有無を、５Ａ濾紙で濾過後の溶液の着色で調査した。結果を表７に示す。
【００４７】
【表７】
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【００４８】
なお、これら実施例においては、砒素、リンを除去した例を示したが、同様にして、他の有害物質である、鉛、カドミウム、アンチモン、ウラニウム、セレン、フッ素を除去できることを確認した。