(57)【要約】      （修正有）【課題】  工場排水に含まれる人体に有害な重金属元素を効率良く、低エネルギー、低コストにて処理あるいは回収する新規な技術を提供する。【解決手段】６価クロム、セレン、ウラン、モリブデン、２価水銀等を含む溶液の還元処理と原子価変換処理で、人体に有害な金属元素の原子価低減を行うことによって溶解性を低減し、分離、回収を図ること特徴としている。元素の原子価変換処理は交流電流の通電、磁場変換による元素の電子状態の撹乱と紫外線照射、超音波照射、高周波照射、電磁波照射、及び放射線照射等の装置によるエネルギー供給を行い、元素の荷電を変換させ、溶解性が低下する元素を分離除去し、酸化条件を加えて溶液中の残予の金属元素を除去して排出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液中に存在する６価クロム、６価セレン、６価ウラン、モリブデン、２価水銀及びその他の金属系物質を分離、回収するため、分子状、または原子状の水素の還元作用で金属を還元し、原子価数を低減して金属を分離、回収する方法として、
含金属溶液が酸化性を示す場合は、還元条件によって沈降し易い金属元素に対し、溶液へ水素を溶解させて溶液を還元条件下で、電・磁場変換装置で電子状態の撹乱を行い、溶存する金属の原子価を低下させて、
これに必要に応じてアルカリを加え、励起装置で反応を励起することにより反応性を高め、元素の溶解性の低下を促し、還元条件で溶解し易くなる成分と分離し、沈降除去を完全に遂行することを特徴とする還元条件下の原子価変換方式による溶液の金属の還元法分離・回収技術。
【請求項２】
金属を還元分離回収除去し、溶液が還元性を示す場合は、鉄及びその他の酸化条件で沈降し易い金属元素に対し、溶液へ酸素を溶解させて酸化条件下で、電・磁場変換装置で電子状態の撹乱を行い、金属元素の原子価を高め、これに必要に応じてアルカリを加え、励起装置で反応を励起することにより反応性を高め、水酸化物として沈降を促進して溶液から分離、回収することを特徴とする酸化条件下の原子価変換方式による溶液の金属の酸化法分離・回収技術。
【請求項３】
請求項１において水素供給装置は水素ボンベからの水素、電気分解による陰極に発生する水素、水と金属元素を反応させた化学反応による水素等を供給する原子価変換方式による金属の還元法分離・回収技術。
【請求項４】
請求項２において酸化還元処理液の酸素供給装置は酸素ボンベからの酸素、水の電気分解による陽極に発生する酸素、オゾン発生機によって得られる酸素等を供給する原子価変換方式による溶液の金属の酸化法分離・回収技術。
【請求項５】
請求項１及び請求項２において電・磁場変換装置は交流電流装置、磁場変換装置を有する原子価変換方式による金属の酸化・還元法分離・回収技術。
【請求項６】
請求項１及び請求項２において電・磁場変換装置と共に反応励起による該反応を促進するための超音波波照射装置及び高周波照射装置を有する原子価変換方式による金属の酸化・還元法分離・回収技術。
【請求項７】
請求項１及び請求項２において電・磁場変換装置と共に反応励起による該反応を促進するための電磁波照射装置及び放射線照射装置を有する原子価変換方式による金属の酸化・還元法分離・回収技術。
【請求項８】
請求項１及び請求項２において電・磁場変換装置と共に反応励起による該反応を促進するための紫外線照射装置を有する原子価変換方式による金属の酸化・還元法分離・回収技術。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  食品、飲料、医薬品、繊維、染色、化学、鉄鋼金属、電気、機械鍍金、窯業、セラミック、シリコン、クリーニング、各種金属再生処理工業、等の含金属溶液からの金属の分離・回収に関する。
【従来の技術と問題点】
【０００２】  通常の含金属溶液処理には、中和沈殿法、イオン交換吸着法、キレート樹脂吸着法、共沈法、フェライト共沈法、微生物法などが適用され、その技術の進歩は目覚ましいものがあったが、これら処理法は微量金属の除去回収にはまだまだ不完全であり、有害重金属の解毒の面でも不十分である。
発明者の一人、坂口孝司は微生物の生体機能を利用する金属の回収除去技術を開発したが、使用する微生物の管理が難しい等の難点があった。
また、重金属の毒性は還元条件によって軽減されることを見い出しているが、現状では微生物の活動に伴う還元条件の創出に頼っている。
しかしながら、微生物を利用する重金属の除去には、ａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃの微生物を使用する場合、生育速度が遅い等の難点があり、確実な金属の分離・回収除去は難しい等問題点も多い。
発明者の一人、上村親士は「食品等の還元性水素水とその製造方法並びに製造裝置」（特許第２８９０３４２号＝特開平８−５６６３２号）で溶液に水素を溶解させて還元性を創出する技術を開発したが、大量の水を還元処理する技術ではなかった。その後、流動する大量の水を瞬間的に酸化処理、還元処理することを可能とし、かつ強い酸化力と強い還元力を付与することを可能とする「水素ガス及び酸素ガスの減圧・加圧溶解方式のコロイド溶液による自動酸化・還元処理システム」（特願２００３−１５８６９８）を開発した。しかし、酸化力、還元力を強化するだけでは金属の分離・回収や解毒は不可能である。
【問題を解決するための手段】
金属の分離回収は従来の技術に加えて元素の酸化・還元の外的雰囲気での作用機作に基づいた、新しい技術を組み合わせなければ不可能である。
本発明では両発明者の技術を融合して、含金属溶液を酸化・還元処理して、元素の原子価の増減を行うことを特徴としている。
本法の還元法による金属の処理方法では、元素の原子価の減少が見られるが、この反応は交流電流の通電と磁場変換による元素の電子状態の撹乱及び超音波照射、高周波照射、電磁波照射、紫外線及び放射線照射等の装置におけるエネルギー供給による励起作用によって起る。
そこで本発明では、還元処理後、電子状態の撹乱処理装置と反応のエネルギー励起処理装置を用い、元素の原子価を低下させ、還元条件で溶解性が高まる元素と低下する元素を分離除去し、金属元素の分離回収を可能にする技術、並びに酸化処理後の電子状態の撹乱と励起処理による原子価を高める処理による他金属との分離回収技術も併せて提供した。
【０００４】
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本法により毒性の低い３価クロム（Ｃｒ３＋）に還元し、当該溶液にアルカリ溶液を加えて、水に不溶性の水酸化クロムとして沈殿除去する。
【０００５】  過剰の６価セレンは、胃腸、腎障害など人体に対して強い毒性を示すが、溶
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還元し、これを沈殿除去する。
【０００６】
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が最も安定で、水溶液中では通常このイオン種として存在する。当該イオンも人体に対し毒性を示す。この６価イオンを本法により、水に不溶性の４価ウラン（ＵＯ２）に還元し、生じたウラニナイトなどの４価ウランを沈殿物として除去する。
【０００７】  水銀は溶液中では通常２価陽イオン（Ｈｇ２＋）として存在し、人体に対し強い
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ゼロの元素状水銀に還元し、気化した水銀を回収除去する。
【０００８】  金属の分離・回収装置の基本原理は
【図１】
に示した通りである。
溶液導入口１から溶液を送り、還元処理装置２、金属元素電子撹乱装置３を通過させ、（元素によってはアルカリ混合槽５でアルカリ塩類供給装置４からのアルカリと混合し、）反応励起装置６で反応させ、金属沈殿槽７で金属沈殿物８と金属除去溶液９に分離し、金属を回収する。
金属除去排液９は残予の金属元素が残っており、そのままでは排出できないので、酸化処理装置１０を通過して、アルカリ混合槽１２でアルカリ塩類供給装置１１からのアルカリと混合し、金属沈殿槽１３で金属沈殿物１４と金属除去溶液１５に分離し、金属元素を除いて溶液を排出する。
【０００９】
【図２】
には還元処理金属分離・回収装置のうち、励起条件に紫外線照射のエネルギーを利用するライン装置を示した。
装置では溶液導入口１から溶液を送り、溶液バルブＢを通過し、還元処理装置へ送入する。
水素ボンベＨの水素をガスゲージで圧力・流量を調整し、ガス注入ノズルＧｎから、還元処理装置２へ注入する。
還元処理装置２では、減圧攪拌槽Ｓ、ポンプによる高速攪拌槽Ｐ、加圧攪拌槽Ｓ、で溶液と水素を高速攪拌によるキャビテーションにより、瞬間的に溶液へ水素を溶解し、極めて低い酸化還元電位に達し、還元処理を行う。
還元処理装置２の後は、金属元素電子撹乱装置３を通過する。
金属元素電子撹乱装置３では電圧調整装置Ｅｃで調整した交流電流を電極Ｅで通電する。
交流電流を用いる理由は、電気分解と違い元素の電子状態を撹乱することが目的であるので、通電によるガスの発生等を防止するねらいからである。
元素の気化など通電が不適切な元素に対しては、通電に代わる元素の電子状態の撹乱方法として強力な磁場変換による磁場変換装置Ｍを提供する。
電子撹乱装置３を通過後、還元混合槽５へ送る。
還元混合槽５では、アルカリが必要な場合は、アルカリ塩類供給装置４からのアルカリと混合し、攪拌モーターｍで攪拌子Ｓｔを動かして攪拌混合を行う。
攪拌混合した溶液は、反応励起装置６送る。
反応励起装置６は反応槽内に反応が均一になるように攪拌装置Ａｇを備え、上部から紫外線照射装置を並べて溶液と混合物へ照射し、これを制御装置Ｃｂで照射強度を調整し、反応を加速させる。励起装置により金属元素の原子価変換は確実に進行する。
反応励起装置６で反応を終了させた溶液は、ポンプＰで金属沈殿槽７へ送る。
金属沈殿槽７では、金属沈殿物８と金属除去溶液９に分離し、下層に溜まった金属８を沈殿槽底から回収する。
金属除去溶液９は上澄み液として上部排出口から排出し、後の処理へ送る。
【００１０】
【図３】
には酸化・還元処理金属分離・回収装置のうち、励起条件に超音波、高周波照射エネルギーを利用するライン装置を示した。
本装置では前記紫外線照射のライン装置とは反応励起装置６が相違するだけで他は全く同一であるので反応励起装置６の部分のみの説明を行う。
反応励起装置６は反応槽内に反応が均一になるように攪拌装置Ａｇを備え、上部から超音波、高周波照射装置を並べて溶液とアルカリ混合物へ照射し、これを制御装置Ｃｂで照射強度を調整し、反応を加速させる。励起装置により金属元素の原子価変換が確実に進行して目的金属を分離回収することができる。
【００１１】
【図４】
には酸化・還元処理金属分離・回収装置のうち、励起条件に放射線、電磁波照射エネルギーを利用するライン装置を示した。
本装置では前記紫外線照射のライン装置とは反応励起装置６が相違するだけで他は全く同一であるので反応励起装置６の部分のみの説明を行う。
反応励起装置６は反応槽内に反応が均一になるように攪拌装置Ａｇを備え、上部から放射線、電磁波照射装置を並べて溶液へ照射し、これを制御装置Ｃｂで照射強度を調整し、反応を加速させる。励起装置により金属元素の原子価の増減が確実に進行し、溶解性の低下による分離回収が可能になる。
【００１２】
【図５】
には酸化処理金属分離回収装置のうち、励起条件に紫外線照射のエネルギーを利用するライン装置を示した。
金属除去排液９に残予の金属元素が存在している場合は、そのままでは排出できないので、還元処理金属分離・回収装置から送られてくる金属除去溶液を酸化処理装置１０を通過して、溶液の酸化処理を行う。
酸化処理は送られてくる金属除去溶液９を溶液バルブＢを通過し、酸化処理装置１０へ送入する。
酸素ボンベＯの酸素をガスゲージで圧力・流量を調整し、ガス注入ノズルＧｎから、酸化処理装置１０へ注入する。
酸化処理装置１０では、減圧攪拌槽Ｓ、ポンプによる高速攪拌槽Ｐ、加圧攪拌槽Ｓ、で溶液と水素を高速攪拌によるキャビテーションにより、瞬間的に溶液へ酸素を溶解し、高い酸化還元電位に達し、酸化処理を行う。
酸化処理装置１０の後は、金属元素電子撹乱装置１１を通過する。
金属元素電子撹乱装置１１では電圧調整装置Ｅｃで調整した交流電流を電極Ｅで通電する。
金属元素電子撹乱処理した溶液は、必要に応じ酸化混合槽１３へ送る。
酸化混合槽１３では、必要に応じ酸化アルカリ塩類供給槽１２からのアルカリと混合し、攪拌モーターｍで攪拌子Ｓｔを動かして攪拌混合を行う。
攪拌混合した溶液又はアルカリと攪拌混合した溶液は、反応励起装置１４に導き、上部から紫外線照射装置を並べて溶液と沈殿の混合物へ照射し、反応を加速させ、ポンプＰで金属沈殿槽１５へ送る。
金属沈殿槽１５では、金属沈殿物１６と金属除去排液１７に分離し、金属元素を除いて溶液を１７から排出し、放流する。
【発明の効果】
【００１３】  以上説明したように本発明では、水素ガス、酸素ガスを排液に対し、減圧撹拌の工程、高速撹拌の工程、加圧撹拌の工程を経て、微細な泡として溶解させ、強い還元力の還元剤、強い酸化力の酸化剤として機能させ、通電、磁場変換、紫外線照射、音波波照射、高周波照射、電磁波照射及び放射線照射等によって元素の価電を変換し、反応を励起させて、金属を溶液から分離回収する効果を有している。
【００１４】  還元条件下において、金属元素の原子価を低下させることにより、不溶化による分離回収を行い、溶液からの金属回収除去を完全に行うことが可能となり、さらに溶存する他の金属を除いて放流し、環境浄化と金属資源回収のリサイクル化に大きな効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】は金属の分離回収装置の基本原理図である。
【図２】は還元処理金属分離回収装置のうち、励起条件に紫外線照射のエネルギーを利用するライン装置図である。
【図３】は酸化・還元処理金属分離回収装置のうち、励起条件に超音波、高周波照射エネルギーを利用するライン装置図である。
【図４】は酸化・還元処理金属分離回収装置のうち、励起条件に放射線、電磁波照射エネルギーを利用するライン装置図である。
【図５】は酸化処理金属分離回収装置図である。
【符号の説明】
〈処理工程〉
１−溶液供給口
２−還元処理装置
３−還元条件金属元素電子撹乱装置（交流通電装置、磁場変換装置）
４−還元アルカリ塩類供給槽
５−還元混合槽
６−反応励起装置
７−金属元素沈殿、分離、回収槽
８−金属元素分離、回収
９−金属元素除去排液採取、酸化処理工程供給口
１０−酸化処理装置
１１−酸化条件金属元素電子撹乱装置（交流通電装置、磁場変換装置）
１２−酸化アルカリ塩類供給槽
１３−酸化混合槽
１４−反応励起装置
１５−金属元素沈殿、分離、回収槽
１６−金属元素分離、回収
１７−金属元素除去排液排出口
〈処理装置〉
Ｈ−水素ボンベ
Ｏ−酸素ボンベ
Ｂ−排液導入バルブ
Ｇ−ガス圧・流量ゲージ
Ｇｎ−ガス注入ノズル
Ｓ−減圧攪拌槽、加圧攪拌槽
Ｐ−高速攪拌ポンプ
Ａ−アルカリ性塩類注入口
Ｓｔ−アルカリ性塩類混合槽並びに混合攪拌子
ｍ−アルカリ性塩類混合攪拌子モーター
Ｅｃ−交流電流電源制御装置
Ｅ−交流電流電極
Ａｇ−励起反応槽攪拌装置
Ｍ−磁場変換装置
Ｃｂ−紫外線・超音波・高周波・放射線・電磁波発生制御装置
ＵＶ−紫外線照射装置
ＵＳＷ−超音波・高周波照射装置
Ｒ−放射線・電磁波照射装置
【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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