(57)【要約】  【課題】  安価で環境に優しく陰イオン吸着性に優れた農牧地排水浄化材およびこれを用いた農牧地排水浄化方法を提供すること。  【解決手段】  原料植物５を炭化処理して得られる炭化物９に酸溶液１２を接触させることにより陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含む。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴とする農牧地排水浄化材。
【請求項２】
カルシウム導入処理した原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴とする農牧地排水浄化材。
【請求項３】
原料植物にカルシウムイオンを含む溶液を接触させることにより前記カルシウム導入処理がなされている請求項２に記載の農牧地排水浄化材。
【請求項４】
酸溶液の濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の農牧地排水浄化材。
【請求項５】
金属塩化物を導入処理した原料植物を炭化処理することによりその炭化物に陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴とする農牧地排水浄化材。
【請求項６】
前記炭化物内に結合される金属塩化物を灰分として２％〜２５％含有させてある請求項５に記載の農牧地排水浄化材。
【請求項７】
前記炭化物を水および／または酸に接触させてある請求項５または６に記載の農牧地排水浄化材。
【請求項８】
前記金属塩化物がＣａＣｌ2 またはＢａＣｌ2 である請求項５〜７のいずれかに記載の農牧地排水浄化材。
【請求項９】
原料植物の炭化処理温度が４００℃〜１０００℃である請求項１〜８のいずれかに記載の農牧地排水浄化材。
【請求項１０】
吸着対象の陰イオンを吸着した請求項１〜９のいずれかに記載の農牧地排水浄化材から、吸着した陰イオンが除去されるとともに、次の吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを前記除去した陰イオンに替えて結合させてなる農牧地排水浄化材。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の浄化材を用いて農牧地排水を浄化することを特徴とする農牧地排水浄化方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の浄化材を土壌に混合して農牧地排水を浄化することを特徴とする農牧地排水浄化方法。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれかに記載の浄化材を土壌の下層に埋設して農牧地排水を浄化することを特徴とする農牧地排水浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、硝酸性窒素などを除去することができる農牧地排水浄化材およびこれを用いた農牧地排水浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重金属、農薬、有機塩素化合物による水質や土壌の汚染は、環境を破壊するものとして問題になっている。これらの有害物質は木炭、活性炭やゼオライト等の吸着材で吸着除去することができるが、陰イオンの形態で存在する硝酸性窒素は吸着材による処理が難しい。すなわち、例えば木炭は、活性炭とともに代表的な多孔質炭素材料であり、調湿材、河川浄化材、土壌改良材などとして広く用いられ、排ガス中の塩素系ガスや硫黄酸化物などの除去にも利用されている。しかし、これは、活性炭と同様に、多孔質炭素材料の内部の微細孔による吸着特性を利用しているに過ぎず、陰イオンの形態で存在する硝酸性窒素をほとんど吸着しない。
【０００３】
そして、特に、硝酸性窒素による地下水等の水質汚染の問題は、農牧地において生じる土壌浸透水などの排水（以下、農牧地排水という）に硝酸性窒素が含まれていることに一因がある。そこで、農牧地排水から硝酸性窒素を除去するための方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、土壌浸透水を電子供与体（硫黄など）に接触させて脱窒を行う方法や、特許文献２に記載されているように、畑地排水を汚泥層に浸透させ、汚泥層中に存在し脱窒に働く微生物によって、畑地排水に含まれる硝酸性窒素を窒素ガス化する方法がある。
【特許文献１】特開２００３−１４５１８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４５６８８号公報
【特許文献３】特開平１０−１６５８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記いずれの方法にも以下のような問題があった。すなわち、前記農牧地排水中には、上述した硝酸性窒素の他に、地域によってはヒ素などの陰イオンが含まれている場合があり、硝酸性窒素だけでなくヒ素などの陰イオンも水質汚染を引き起こす原因となる。ところが、特許文献１および２に記載されたいずれの方法も、硝酸性窒素を除去することはできるが、ヒ素など他の陰イオンを除去するには別途高価な陰イオン交換樹脂等を必要とする。従って、上記いずれの方法でも、硝酸イオンをはじめとする種々の有害な陰イオンを同時に低コストで除去することはできない。
【０００５】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、安価で環境に優しく陰イオン吸着性に優れた農牧地排水浄化材およびこれを用いた農牧地排水浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、酸溶液を炭化物に接触させて得られた素材について検討した結果、炭化処理温度や前記酸溶液の濃度にも依るが、この素材が優れた陰イオン吸着性能を持つことを知見するに至った。
【０００７】
すなわち、例えば、原料植物を炭化処理して得られる炭化物である木炭に、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）等の酸溶液を接触（酸処理）させれば、この素材に陰イオン吸着能が発現される。これは、原料植物の炭化物の微細孔壁面に存在する官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換可能である陰イオンが結合したためである。
【０００８】
したがって、第１発明の農牧地排水浄化材は、原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴としている（請求項１）。なお、酸溶液を炭化物に接触させる方法としては、酸溶液の滴下、塗布、吹付、噴霧などが可能であるが、炭化物を酸溶液に浸漬させることが最も効率的である。また、前記酸溶液としては、例えば、水に溶けたときに水素イオンを生じる物質を含む水溶液であるＨＣｌ溶液やＨ2 ＳＯ4 溶液などが挙げられる。
【０００９】
また、本発明者らは、前記原料植物を炭化する前に、当該原料植物にカルシウムイオンを含む溶液（陽イオンとして主にカルシウムイオンが含まれるのが望ましい）、例えば水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2 ）の飽和水溶液（石灰水）または懸濁液（石灰乳）を含浸させて、原料植物にＣａを導入処理しておき、その後、このＣａ導入材を炭化し、得られたＣａ導入炭をＨＣｌ、Ｈ2 ＳＯ4 等の酸で処理（酸溶液を接触処理）すると、より優れた陰イオン吸着特性が得られることを見出した。
【００１０】
すなわち、前記原料をカルシウムイオンを含む溶液に浸漬させると、溶液が原料に染み込むことでＣａ導入チップを得ることができる。特に、カルシウムイオンを含む溶液としてアルカリ性の溶液を用いる場合、図１２（Ａ）に示すように、原料植物としての木質チップ５を石灰水１８に浸漬して石灰水１８に接触させると、石灰水１８中のＣａが木質チップ５に導入され、同図（Ｃ）に示すように、Ｃａ導入チップ１６が得られる。これは、同図（Ｂ）に示すように、アルカリによって木質チップ５中の有機物が溶け出し、Ｃａイオンが木質チップ５の成分と反応するからであると考えられる。なお、原料植物を前処理としての接触処理に用いる石灰水（または石灰乳）の濃度としては、Ｃａ（ＯＨ）2 ０．１重量％〜５０重量％が好ましく、０．２重量％〜１０重量％がより好ましい。
【００１１】
続いて、前記Ｃａ導入チップ１６を、図１３（Ａ）に示すように炭化すると、同図（Ｃ）に示すようなＣａ導入炭化チップ（Ｃａ導入炭）２１が得られるが、この炭化時に、Ｃａ導入チップ１６（同図（Ｂ）参照）中の有機物が熱によって分解するのと同時に、ＣａイオンがＣａ導入チップ１６の微細孔壁表面に析出する〔図１３（Ｃ）参照〕と考えられる。この場合、ＣａイオンがＣａ導入チップ１６の微細孔壁表面に析出してくるので〔図１３（Ｂ）参照〕、微細で高分散状態となることにより、多くの官能基を微細孔壁の隅々から引き出すものと考えられる。
【００１２】
その後、図１４（Ａ）に示すように、Ｃａ導入炭２１を酸溶液であるＨＣｌ溶液１２に浸漬すると、同図（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、Ｃａ導入炭２１の表面の官能基に結合したカルシウムイオンおよび前記官能基に塩化物イオン（Ｃｌ- ）が結合して、同図（Ｄ）に示すように、前記官能基に塩化物イオンがカルシウムイオンを介してまたは直接結合している酸処理Ｃａ導入炭２１Ｓが得られると考えられる。そして、このようにして得られる酸処理Ｃａ導入炭２１Ｓは、第１発明の農牧地排水浄化材と比べて、多くの官能基を有するので、その陰イオン吸着特性がより優れたものとなる。なお、Ｃａ導入炭２１を酸溶液１２に浸漬させて上記酸処理を行う場合、減圧下で行うのが好ましく、１３３０Ｐａ〜１３．３Ｐａの圧力範囲で行うのが好ましい。
【００１３】
以上のことから、第２発明の農牧地排水浄化材は、カルシウム導入処理した原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴としている（請求項２）。ここで、原料植物にカルシウムイオンを含む溶液を接触させることにより前記カルシウム導入処理がなされていることが好ましい（請求項３）。なお、原料植物にカルシウムイオンを含む溶液（例えば石灰水等）を接触させる方法としては、前記溶液の滴下、塗布、吹付け、噴霧などが可能であるが、原料植物を前記溶液に浸漬させることが最も効率的である。
カルシウムを含む溶液としては、石灰水、石灰乳の他、酢酸カルシウム溶液や塩化カルシウム溶液等が挙げられ、カルシウムとして０．０３〜３０重量％、より好ましくは０．１〜７．０重量％含まれるものが好適である。
【００１４】
なお、第１発明のように、植物原料にＣａを導入しない場合は、炭化処理の際の加熱温度による炭化物の官能基の生成量の差は少ない。一方、第２発明のように、植物原料に予めＣａを導入してある場合には、炭化処理過程で、温度および時間を適切に制御すれば炭化物の官能基をより多く生成させることができる。
【００１５】
詳しくは、予めＣａを導入した植物原料を炭化するに際して、６５０〜７５０℃の炭化処理温度を例えば１時間持続させた後、自然冷却させる場合の方が、約６００℃および約８００℃の炭化処理温度を１時間持続させた後、自然冷却させる場合に比べて、より多くの官能基が形成できることを本発明者らは確認した。すなわち、Ｃａを導入した場合、電子顕微鏡で観察すると、６５０〜７５０℃の炭化処理温度で炭化させた炭化物では、Ｃａ化合物の微粒子が炭化物の微細孔壁面に半ば析出して均一に分散している様子が観察された。一方、約６００℃の炭化処理温度では、Ｃａ化合物の微粒子の微細孔壁面への析出が十分行われていない様子が観察された。また、約８００℃の炭化処理温度では、Ｃａ化合物の微粒子の微細孔壁面への析出は見られるものの、欠落が多くなっている様子が観察された。このように、Ｃａが炭化物の微細孔壁面から官能基をできるだけ多く引出すために必要な炭化処理温度として約６５０〜７５０℃、特に約７００℃を挙げることができる。
【００１６】
また、炭化処理後の原料植物の接触処理に用いる酸溶液は、ＨＣｌ、Ｈ2 ＳＯ4 といった、農牧地排水浄化材の製造時において排水処理に支障のない酸溶液を用いるのが好ましい。そして、この酸溶液の濃度は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上（請求項４）が好ましい。これは、酸溶液濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌを下回ると、十分な吸着特性が得られないからである。なお、より詳しくは、前記酸溶液濃度は０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜２０ｍｏｌ／Ｌであり、好ましくは０．１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌである。また、酸溶液としては、吸着対象陰イオンとイオン交換可能な陰イオンを含むものが望ましいが、炭化前に植物からなる材料を接触させる溶液中に、吸着対象陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを含む場合はこの限りではない。
【００１７】
また、本発明者らは、鋭意研究の結果、植物からなる原料を炭化する前に、当該原料に予め金属塩化物を含む溶液、例えばＣａＣｌ2 を含む溶液を接触させて原料内にＣａＣｌ2 を導入しておき、その後、このＣａＣｌ2 を導入した原料を炭化すれば、これにより得られる炭化材料が優れた陰イオンの吸着性能を有することを知見するに至った。
【００１８】
したがって、第３発明の農牧地排水浄化材は、金属塩化物を導入処理した原料植物を炭化処理することによりその炭化物に陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴としている（請求項５）。炭化物内に含有する金属塩化物の塩化物イオンが陰イオン交換能を発現するため、炭化物は農牧地排水浄化材として機能するのである。なお、原料植物への金属塩化物の導入処理は、金属塩化物を含む溶液を前記原料植物に接触させることによって行え、この接触方法としては、前記溶液の滴下、塗布、吹付け、噴霧等が可能であるが、前記原料植物を前記溶液に浸漬させることが最も効率的である。
【００１９】
上記第３発明の農牧地排水浄化材において、原料植物を、金属塩化物としてＣａＣｌ2 を含む溶液に浸漬して、原料にＣａイオンとＣｌイオンとを導入処理し、その後、このＣａＣｌ2 導入材を炭化して得られるＣａＣｌ2 導入炭には、優れた陰イオン吸着性能が認められる。
【００２０】
すなわち、例えば、図２３（Ａ）に示すように、原料としての木質チップ５をＣａＣｌ2 溶液１００に浸漬してＣａＣｌ2 溶液１００に接触させると、ＣａＣｌ2 溶液１００中のＣａイオンとＣｌイオンが木質チップ５に導入され、同図（Ｃ）に示すように、ＣａＣｌ2 導入チップ１０１が得られる。これは、同図（Ｂ）に示すように、木質チップ５中の組織、特に通道組織にＣａＣｌ2 溶液１００が染み込むからである。なお、原料の前処理（接触処理）に用いる前記ＣａＣｌ2 溶液１００の濃度としては、ＣａＣｌ2 ０．１重量％〜５０重量％が好ましく、１重量％〜２０重量％がコスト的により好ましい。０．１重量％を下回ると高い陰イオン吸着能は発現されず、５０重量％を越えても陰イオン吸着能は向上しない。
【００２１】
続いて、前記ＣａＣｌ2 導入チップ１０１を、図２４（Ａ）に示すように炭化すると、同図（Ｃ）に示すように浄化材１が得られる。この炭化の過程では、ＣａＣｌ2 導入チップ１０１中の有機物が熱で分解するのと同時に、ＣｌイオンおよびＣａイオンがＣａＣｌ2 導入チップ１０１の微細孔壁表面に析出する。このとき、同図（Ｂ）に示すように、ＣｌイオンおよびＣａイオンはＣａＣｌ2 導入チップ１０１の微細孔壁表面に微細で高分散状態に析出し、多くの官能基を微細孔壁の隅々から引き出す。その結果、同図（Ｃ）に示すように、Ｃｌイオンが、微細孔壁表面に引き出された多数の官能基に金属イオン（この場合Ｃａイオン）を介してまたは直接結合された状態になると考えられる。
【００２２】
なお、前記金属塩化物の含有量としては、前記炭化物内に結合される金属塩化物を灰分として２％〜２５％含有させてあることが好ましい（請求項６）。炭化物内に結合される金属塩化物とは、炭化物内に単に付着している金属塩化物を除く金属塩化物であり、炭化物内に結合しているため、水や酸で洗い流した後に溶解せずに残留する金属塩化物をいう。２％を下回ると陰イオン吸着能が劣り、２５％を上回っても陰イオン吸着能は向上しない傾向がある。
【００２３】
さらに、請求項５および６に係る発明において、前記炭化物を水および／または酸に接触させてあることが好ましい（請求項７）。なお、水および／または酸を前記炭化物に接触させる方法としては、水および／または酸の滴下、塗布、吹付け、噴霧などが可能であるが、前記炭化物を水および／または酸に浸漬させることが最も効率的である。
【００２４】
ここで、前記炭化物に水および／または酸を接触させることが好ましいことの理由は以下のように考えられる。すなわち、図２３および図２４に示したようにして得られた浄化材（ＣａＣｌ2 炭）１を、図２５（Ａ）に示すように、例えば塩酸１０２や硫酸等の酸に浸漬（接触）させると、浄化材１に付着していた余分な金属塩化物の結晶が除去される。しかも、酸として塩酸１０２を用いた場合は、前記浄化材１の官能基と結合するＣｌイオンが新たに増加し、同図（Ｂ）から同図（Ｃ）に示す状態に変わり、これらのことから、製造した陰イオン吸着能が高まって好ましい。なお、前記炭化物に塩酸１０２等の酸ではなく水を接触させた場合にも、浄化材１に付着していた余分な金属塩化物の結晶が除去され、陰イオン吸着能を高めることができる。
【００２５】
具体的には、前記金属塩化物としてＣａＣｌ2 またはＢａＣｌ2 が挙げられる（請求項８）。
【００２６】
なお、上記第１発明〜第３発明の農牧地排水浄化材における原料植物としては、植物体であれば何でもよいが、天然繊維や木質材料の１種以上からなり、かつ炭化物が微細孔を有するものが好ましく、例えば、間伐材、伐採木、廃木材等全ての木質材料や麻等の天然繊維を挙げることができる。具体的には、吸水性の高い檜や杉等の針葉樹を例えば５０ｍｍ以下（好適には１０ｍｍ以下）のサイズにチップ化した木質チップを用いるのが好ましい。さらに、前記木質チップのほかに、竹、おが屑、籾殻、椰子、ビンロウジュ、ジュート、藁、ミカンやリンゴの皮、ミカンやリンゴの搾りかす等の農産廃棄物を用いてもよい。また、植物体の中で特に通道組織（道管、仮道管または師管）を有する部分が好ましい。
前記原料を接触させる溶液として吸着対象陰イオンとイオン交換可能な陰イオン（例えば塩化物イオン等）をほとんど含まずカルシウムイオンを含む溶液（例えば石灰水や石灰乳等）を用いる場合、前記原料としては、カルシウムを導入した後炭化すると、その炭化物の微細孔に１００ｎｍ以下の粒径のＣａ化合物が無数に形成されるようなものが好ましい。
また、吸着対象陰イオンとイオン交換可能な陰イオン（例えば塩化物イオン等）とカルシウムイオンを共に含む溶液（例えば塩化カルシウム溶液や酢酸カルシウム溶液等）を用いる場合は、前記原料として、溶液に浸漬する際、溶液が染み込み易いようなものが望ましい。
【００２７】
そして、上記いずれの発明においても、原料植物の炭化処理温度は、４００℃〜１０００℃であることが好ましい（請求項９）。これは、炭化処理温度が４００℃を下回ると、微細孔が発達せず吸着材としての性能が劣り、前記温度が１０００℃を超えると、炭素化が進みすぎることにより吸着特性が得られないからである。なお、炭化処理温度としてより好ましくは５００℃〜９００℃であり、最も好ましいのは約６５０℃〜７５０℃である。
【００２８】
また、吸着対象の陰イオンを吸着した農牧地排水浄化材から、吸着した陰イオンを除去するとともに、次の吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを前記除去した陰イオンに替えて結合させる（請求項１０）ことで、農牧地排水浄化材を繰り返し再生使用することができる。なお、この発明の農牧地排水浄化材で吸着可能な陰イオンは、炭化物の微細孔壁表面の官能基に直接またはカルシウムイオンを介して予め結合させてある陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンであり、当然、前記炭化物の微細孔壁表面の官能基に直接またはカルシウムイオンを介して予め結合させてある陰イオン以外の陰イオンである。
【００２９】
そして、第４発明の農牧地排水浄化方法は、請求項１〜１０のいずれかに記載の浄化材を用いて農牧地排水を浄化することを特徴とする（請求項１１）。前記浄化材は、そのままの形状で使用することもできるが、粒体状または粉体状に加工することができる。したがって、例えば、粒体状の浄化材を、適宜のメッシュを有する網籠やメッシュ状袋体に収納して農牧地排水浄化体とし、この農牧地排水浄化体を農牧地排水と十二分に接触しうる状態に設置することにより、前記農牧地排水中に含まれる陰イオンが確実に吸着される。また、粉体状にした場合は、これを不織布に付着させるなどして農牧地排水浄化体としてもよい。
【００３０】
また、第５発明の農牧地排水浄化方法は、請求項１〜１０のいずれかに記載の浄化材を土壌に混合して農牧地排水を浄化することを特徴とする（請求項１２）。この方法は、例えば、粒体状または粉体状に加工した前記浄化材を土壌に混合することで実施される。
【００３１】
さらに、第６発明の農牧地排水浄化方法は、請求項１〜１０のいずれかに記載の浄化材を土壌の下層に埋設して農牧地排水を浄化することを特徴とする（請求項１３）。この方法は、例えば、土壌の下層に、粒体状または粉体状に加工した浄化材の層を形成したり、粒体状または粉体状の浄化材を、適宜のメッシュを有する網籠やメッシュ状袋体に収納して農牧地排水浄化体としたものを埋設することにより実施される。また、農牧地排水浄化材には、単なる木炭等、従来から使用されている浄化材を併用してもよい。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に係る発明では、優れた陰イオンの吸着性能を有し、安価に製造することができる農牧地排水浄化材が得られる。しかも、得られる農牧地排水浄化材は、その製造に用いる酸溶液を中和すれば、その製造時の排水処理などになんらの環境問題を生ずることはなく、極めて環境に優しい。
【００３３】
また、請求項２に係る発明では、陰イオン吸着性能をさらに向上させることのできる農牧地排水浄化材が得られ、その陰イオン吸着特性は、陰イオン交換樹脂と同等あるいは陰イオン交換樹脂よりも優れたものとなる。
【００３４】
請求項３〜１０に係る発明でも、所望の陰イオン吸着性能を有し、植物からなる原料を主体として構成することができるので環境にやさしいものとなっているとともに、安価に製造することができる農牧地排水浄化材が得られる。
【００３５】
さらに、請求項１１に係る農牧地排水浄化方法では、例えば、前記農牧地排水浄化材を粒体状に加工してこれを多数適宜の網籠などの容器に収容したり、あるいは、農牧地排水浄化材を粉体状に加工してこれを不織布に付着させるなどして、農牧地排水浄化体とし、この農牧地排水浄化体を農牧地排水と十二分に接触するように設置することにより、農牧地排水中の陰イオンが確実に吸着される。
【００３６】
さらに、請求項１２および１３に係る農牧地排水浄化方法では、浄化材に農牧地排水としての土壌浸透水を効率よくかつ確実に接触させることができ、しかも、浄化材の主成分を炭素材料とすれば、これを超緩効性の窒素肥料及び土壌改良材として、農地における作物の栽培や牧地における牧草の栽培などに有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１〜図４は、この発明の第１実施例を示す。まず、図１（Ａ）は、この発明の農牧地排水浄化材（以下、単に浄化材という）１の一例を示すもので、この実施例では、長さが１０ｍｍ程度のチップ状に形成されている。そして、図１（Ｂ）は、チップ状の浄化材１を適宜径の粒体（ペレット）１ａに形成した例を示し、図２は、前記チップ状の浄化材１を適宜径の粒体（ペレット）１ａに形成したものを、例えば、外観視直方体形状の網籠２に収容して農牧地排水浄化体３とした例を示している。ここで、網籠２は、容易に化学物質に侵されたり、容易に溶出しないプラスチックやステンレス鋼など化学的に安定な素材よりなり、粒体状の浄化材１ａが網目から外部に簡単に抜け出たりしない程度の細かい目合いを有している。なお、図中、４は補強用線材である。また、詳細には、図示していないが、網籠２には開閉・ロック自在の扉を備えた開口が形成されており、浄化材１ａを交換または補充することができるように構成されている。
【００３８】
前記浄化材１を製造する装置および方法について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、浄化材１を製造する装置の一例を概略的に示すもので、この図において、５は原料植物で、この実施例では木質チップである。この木質チップ５は、例えば、吸水性の高い檜や杉等の針葉樹を５０ｍｍ以下（好適には１０ｍｍ以下）の適宜のサイズにチップ化したものである。６は木質チップ５を炭化処理する炭化処理炉で、その内部には適宜の熱源７によって加熱される炭化炉本体８が収容されている。この炭化炉本体８の導入部８ａから供給された木質チップ５は、適宜の温度（後述する）、適宜の時間（後述する）加熱することにより炭化され、炭化チップ（炭化物）９として排出部８ｂから排出される。
【００３９】
そして、図３において、１０は前記炭化チップ９を酸処理する装置で、例えば、処理槽１１内に適宜濃度のＨＣｌが酸溶液１２として収容されている。なお、１３は処理槽１１内に設けられる攪拌用羽根１３で、モータ（図示していない）によって回転駆動され、処理槽１１内の酸溶液１２の濃度を均一になるように攪拌するものである。
【００４０】
また、図３において、１４は前記酸処理、中和処理、中和後水洗い処理（以下、酸処理等という）後の炭化チップ（酸処理炭化チップ）９Ｓを乾燥させる乾燥機で、この乾燥機１４には炭化処理炉６から排出される排熱が供給されるようにしてある。
【００４１】
上記装置を用いて、原料植物５から浄化材１を得る手順の一例を、図４をも参照しながら説明すると、まず、檜や杉等の針葉樹を１０ｍｍ以下の適宜のサイズにチップ化した木質チップ５を用意する（ステップＳ１１）。
【００４２】
前記木質チップ５は、炭化処理炉６の炭化炉本体８に供給され、４００℃〜１０００℃の温度範囲で１時間程度加熱され炭化処理される（ステップＳ１２）。これによって、炭化チップ９が得られる。
【００４３】
前記炭化チップ９は、酸処理装置１０に供給され、処理槽１１内の０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜２０ｍｏｌ／Ｌに調整された酸溶液１２に浸漬され、酸処理される（ステップＳ１３）。この酸処理後の酸処理炭化チップ９Ｓは、一般的には乾燥機１４において乾燥処理される（ステップＳ１４）。この場合、酸処理炭化チップ９Ｓをそのまま乾燥機１４に送るようにしてもよいが、適宜のアルカリ溶液に浸漬するなどして中和処理したり、さらには、中和処理後に水洗いしてもよい。なお、酸処理炭化チップ９Ｓを湿潤状態で使用するときは、乾燥処理をしないこともある。
【００４４】
そして、前記乾燥処理後の酸処理炭化チップ９Ｓは、加工を施さずにそのままの形状で使用することもできるが、適宜の加工機を用いて適宜径の粒体（ペレット）１ａやより細かな粉体１ｂに形成される（ステップＳ１５）。そして、例えば、金網よりなる網籠２内に前記ペレット状の浄化材１ａを多数収容することにより、図２に示すような農牧地排水浄化体３が得られる（ステップＳ１６）。
【００４５】
上述の第１実施例では、原料植物（例えば、木質チップ）５を炭化処理し、この炭化処理によって得られる炭化物（例えば、炭化チップ）９を酸溶液１２に浸漬処理して前記炭化物９に陰イオン吸着特性を持たせるようにしていたが、原料植物５として、カルシウム導入処理したものを用いるようにしてもよい。以下、これを第２実施例として、図５および図６を参照しながら説明する。
【００４６】
まず、図５は、浄化材１を製造する装置の他の例を概略的に示すもので、この図において、図３に示した符号と同一符号は同一物である。この実施例における装置が図３に示した第１実施例の装置と大きく異なる点を説明すると、１５は木質チップ５にＣａを導入処理し、Ｃａ導入チップ１６とするための装置で、例えば、処理槽１７内にカルシウムイオンを含む溶液１８を収容してなるものであり、この実施例では、前記カルシウムイオンを含む溶液１８は適宜濃度の石灰水（または石灰乳）１８である。なお、１９は処理槽１７内に設けられる攪拌用羽根で、モータ（図示していない）によって回転駆動され、処理槽１７内のカルシウムイオンを含む溶液１８を濃度が均一になるように攪拌するものである。
【００４７】
また、図５において、２０は前記Ｃａ導入処理装置１５において得られるＣａ導入チップ１６を乾燥させる乾燥機で、この乾燥機２０には炭化処理炉６から排出される排熱が供給されるようにしてある。
【００４８】
上記装置を用いて、原料植物５から浄化材１を得る手順の一例を、図６をも参照しながら説明すると、まず、檜や杉等の針葉樹を１０ｍｍ以下の適宜のサイズにチップ化した木質チップ５を用意する（ステップＳ２１）。
【００４９】
前記木質チップ５をＣａ導入処理装置１５の処理槽１７内の５重量％に調整されたカルシウムイオンを含む溶液１８内に例えば、３時間以上浸漬する。この場合、溶液１８を木質チップ５へ充分染み込ませるため、或いはカルシウムイオンを木質チップ５の成分と充分反応させるために、木質チップ５の浸漬中に、攪拌羽根１９を回転させることが好ましい。これによって、Ｃａイオンが木質チップ５の成分と充分反応することができ、木質チップ５にＣａが導入されたＣａ導入チップ１６が得られる（ステップＳ２２）。なお、前記Ｃａ導入処理は、石灰乳を用いた方が処理効率がよい。また、溶液１８としては、石灰水や石灰乳に代えて、塩化カルシウム溶液や酢酸カルシウム溶液を用いることもできる。
【００５０】
前記Ｃａ導入処理酸処理後のＣａ導入チップ１６は、乾燥機２０に送られて乾燥処理される（ステップＳ２３）。
【００５１】
前記乾燥処理後のＣａ導入チップ１６は、炭化処理炉６の炭化炉本体８に供給され、７００℃の処理温度で、１時間程度加熱して炭化処理される（ステップＳ２４）。これによって、Ｃａ導入炭化チップ（Ｃａ導入炭）２１が得られる。
【００５２】
前記Ｃａ導入チップ２１は、酸処理装置１０に供給され、処理槽１１内の例えば５ｍｏｌ／Ｌに調整された酸溶液１２に浸漬され、酸処理される（ステップＳ２５）。この場合、攪拌羽根１３を回転させるのが好ましく、これによって、Ｃａ導入チップ２１の微細孔表面のＣａＣＯ3 が酸によって溶解するのを促進させるとともに、塩化物イオンおよびカルシウムイオンをＣａ導入チップ２１の微細孔表面の官能基と充分反応させることができ、所望のＣａ導入酸処理炭化チップ２１Ｓが得られる。
【００５３】
前記酸処理後のＣａ導入酸処理炭化チップ２１Ｓは、一般的には乾燥機１４において乾燥処理される（ステップＳ２６）。この場合、Ｃａ導入酸処理炭化チップ２１Ｓをそのまま乾燥機１４に送るようにしてもよいが、適宜のアルカリ溶液に浸漬するなどして中和処理したり、さらには、中和処理後に水洗いしてもよいことはいうまでもない。
【００５４】
そして、前記乾燥処理後のＣａ導入酸処理炭化チップ２１Ｓは、加工を施さずにそのままの形状で使用することもできるが、適宜の加工機を用いて適宜径の粒体（ペレット）１ａやより細かな粉体１ｂに形成される（ステップＳ２７）。そして、例えば、金網よりなる網籠２内に前記ペレット状の浄化材１ａを多数収容することにより、図２に示すような農牧地排水浄化体３が得られる（ステップＳ２８）。
【００５５】
上記農牧地排水浄化体３は、図２に例示したものに限られるものではなく、例えば、図７に示すように、例えば、ポリエチレンなどのような耐腐食性素材からなる網袋２２内に図１に示したチップ状の浄化材１や図３または図５に示したペレット状の浄化材１ａを多数収容してマット状の農牧地排水浄化体２３を構成してもよい。この場合、網袋２２の開口（図示していない）を開閉自在できるようにして、浄化材１または１ａの充填・取り出しを容易に行えるようにしておくことが望ましい。
【００５６】
また、図８および図９は、農牧地排水浄化体のさらに他の例を概略的に示すもので、図８に示すものにおいては、透水性のある不織布シート２４の一方の面全体に、図９（Ａ）に示すように、ペレット状の浄化材１ａを適宜の接着剤を用いて固着してシート状の農牧地排水浄化体２５としたものである。また、このシート状の農牧地排水浄化体２５において、図９（Ｂ）に示すように、不織布シート２４の両面に浄化材１ａを固着するようにしてもよい。
【００５７】
また、図示は省略するが、粉体状の浄化材１ｂを透水性シートとなる原料に混入するようにして農牧地排水浄化体を構成してもよい。
【００５８】
ここで、前記浄化材１の硝酸性窒素、亜硝酸性窒素およびフッ素の吸着性能について説明する。まず、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験方法および試験結果について説明すると、以下の通りである。
【００５９】
〔硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能について〕
〔試験方法〕
硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の硝酸溶液および亜硝酸溶液５０ｍＬ（標準液）をそれぞれ５つ用意し、
（１）木質チップ５を７００℃で炭化させた比較例に用いる木炭９を２００ｍｇ、
（２）木質チップ５を７００℃で炭化させた木炭を１ｍｏｌ／ＬのＦｅＣｌ3 溶液に浸漬させた後、水洗いした比較例に用いる塩化鉄木炭２００ｍｇ、
（３）木質チップ５を７００℃で炭化させた木炭を５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬させた後、水洗いした酸処理木炭９Ｓを２００ｍｇ、
（４）木質チップ５を５重量％の石灰水１８に浸漬した後７００℃で炭化させた木炭を５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬させたＣａ導入酸処理木炭２１Ｓを２００ｍｇ、
（５）比較例に用いる陰イオン交換樹脂２００ｍｇの５つのサンプルを、それぞれ対応する標準液に入れ、例えば２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、硝酸溶液および亜硝酸溶液中の硝酸性窒素の濃度および亜硝酸性窒素の濃度をそれぞれ測定し、吸着量を計算した。
【００６０】
〔結果〕
図１０は、上記各サンプルの硝酸性窒素および亜硝酸性窒素吸着能の比較を表す。
（１）の７００℃炭化の木炭９は、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をほとんど吸着しないのに対して、（２）の塩化鉄木炭は、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ２．７５ｍｇ／ｇおよび２．３５ｍｇ／ｇ吸着した。また、（３）の酸処理木炭９Ｓは、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ２．５０ｍｇ／ｇおよび２．２０ｍｇ／ｇ吸着した。（５）の陰イオン交換樹脂は、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ１０．８０ｍｇ／ｇおよび１０．００ｍｇ／ｇ吸着した。一方、木質チップ５を石灰水１８に浸漬した後炭化し、続いて、ＨＣｌ溶液に浸漬させてなる（４）のＣａ導入酸処理木炭２１Ｓは、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ１０．７５ｍｇ／ｇおよび９．８０ｍｇ／ｇ吸着し、（５）の陰イオン交換樹脂と同等以上の吸着能力を示した。
【００６１】
そして、前記Ｃａ導入酸処理木炭２１Ｓが例えば硝酸イオンを吸着するメカニズムは、以下のように考えられる。図１５（Ａ）に示すように、Ｃａ導入酸処理木炭２１Ｓを硝酸溶液２６に漬けると、Ｃａ導入酸処理木炭２１Ｓの表面の官能基にカルシウムイオンを介してまたは直接前記官能基に結合した塩化物イオン（同図（Ｂ）参照）と硝酸溶液２６中の硝酸イオンが交換され（同図（Ｃ）参照）、硝酸イオンがＣａ導入酸処理木炭２１Ｓに吸着される（同図（Ｄ）参照）。そして、同図（Ｅ）は、同図（Ｄ）に示すＣａ導入酸処理木炭２１ＳをＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液に漬けたときの変化を示す。すなわち、吸着された硝酸イオンはＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で再度、塩化物イオンと硝酸イオンを交換させて再生可能となる。以下、この再生について説明する。
【００６２】
《再生試験》
〔試験方法〕
前記硝酸性窒素吸着試験を行った後の酸処理木炭９ＳまたはＣａ導入酸処理木炭２１Ｓの試料を１ｍｏｌ／ＬのＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換して硝酸性窒素濃度が５０ｍｇ／Ｌの硝酸溶液５０ｍＬを用意し、水洗いした２００ｍｇの前記試料の１回目の再生試験を行った。すなわち、前記試料を硝酸溶液に入れ、例えば２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記硝酸溶液中の硝酸性窒素濃度を測定し、吸着量を計算する１回目の再生試験を前記試料を用いて行った。
【００６３】
次に、１回目の再生試験で用いた前記試料を１ｍｏｌ／ＬのＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換して硝酸性窒素濃度が５０ｍｇ／Ｌの硝酸溶液５０ｍＬを用意し、前記水洗いした２００ｍｇの前記試料の再生試験を行った。すなわち、前記試料を、硝酸溶液５０ｍＬに入れ、例えば２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記硝酸溶液中の硝酸性窒素濃度を測定し、吸着量を計算する２回目の再生試験を前記試料を用いて行った。この処理をあと２回繰り返した。
【００６４】
〔結果〕
酸処理木炭９Ｓによる硝酸性窒素の吸着量
初回…２．５ｍｇ／ｇ
再生１回目…２．５ｍｇ／ｇ
再生２回目…２．４ｍｇ／ｇ
再生３回目…２．５ｍｇ／ｇ
Ｃａ導入酸処理木炭２１Ｓによる硝酸性窒素の吸着量
初回…１０．８ｍｇ／ｇ
再生１回目…１０．６ｍｇ／ｇ
再生２回目…１０．９ｍｇ／ｇ
再生３回目…１０．７ｍｇ／ｇ
【００６５】
以上のことから、使用した酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１ＳをそれぞれＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが分かった。すなわち、硝酸性窒素吸着試験で硝酸性窒素（陰イオン）を吸着した酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓをそれぞれ、ＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、硝酸性窒素吸着試験で吸着した硝酸性窒素（陰イオン）が除去されて、除去された硝酸性窒素（陰イオン）に替えてＣｌ- を結合させることにより、酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓがそれぞれ再生されることが分かった。つまり、一度使用した酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓをそれぞれ使用後にその都度洗浄と水洗いを行うことにより、複数回使用できることが確認された。なお、亜硝酸性窒素を吸着した場合でも、陰イオン吸着炭素材料として酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓをそれぞれ使用しても、再生する原理は同じである。
【００６６】
〔フッ素吸着性能について〕
〔試験方法〕
フッ化物イオン濃度が５０ｍｇ／Ｌの溶液５０ｍＬ（標準液）を用意し、  
（１）木質チップ５を７００℃で炭化させた比較例に用いる木炭９Ｓを１００ｍｇ、
（２）木質チップ５を７００℃で炭化させた木炭を１ｍｏｌ／ＬのＦｅＣｌ3 溶液に浸漬させた後、水洗いした比較例に用いる塩化鉄木炭１００ｍｇ、
（３）木質チップ５を７００℃で炭化させた木炭を５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬させた後、水洗いした酸処理木炭９Ｓを１００ｍｇ、
（４）木質チップ５を５重量％の石灰水に浸漬した後７００℃で炭化させた木炭を５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬させたＣａ導入酸処理木炭２１Ｓを１００ｍｇ、
（５）比較例に用いる陰イオン交換樹脂１００ｍｇの５つのサンプルを、それぞれ対応する標準液に入れ、例えば２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記溶液中のフッ化物イオン濃度をそれぞれ測定し、吸着量を計算した。
【００６７】
〔結果〕
図１１は、上記各サンプルのフッ化物イオン吸着能の比較を表す。
（１）の７００℃炭化の木炭は、フッ化物イオンをほとんど吸着しないのに対して、（２）の塩化鉄木炭は、７．５０ｍｇ／ｇのフッ化物イオンを吸着した。また、（３）の酸処理木炭９Ｓは、５．００ｍｇ／ｇのフッ化物イオンを吸着した。（５）の陰イオン交換樹脂は、８．５０ｍｇ／ｇのフッ化物イオンを吸着した。一方、木質チップ５を石灰水に浸漬した後炭化し、続いて、ＨＣｌ溶液に浸漬させてなる（４）のＣａ導入酸処理木炭２１Ｓは、１９．００ｍｇ／ｇのフッ化物イオンを吸着し、（５）の陰イオン交換樹脂を大きく超える吸着能力を示した。
【００６８】
《再生試験》
〔試験方法〕
次に、前記フッ素吸着試験を行った後の酸処理木炭９ＳまたはＣａ導入酸処理木炭２１Ｓの試料を１ｍｏｌ／Ｌの塩酸（または硫酸）で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換してフッ化物イオン濃度が５０ｍｇ／Ｌの溶液５０ｍＬを用意し、前記水洗いした２００ｍｇの前記試料の１回目の再生試験を行った。すなわち、前記試料を前記溶液に入れ、例えば２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記溶液中のフッ化物イオン濃度を測定し、吸着量を計算する１回目の再生試験を前記試料を用いて行った。
【００６９】
次に、１回目の再生試験で用いた前記試料を１ｍｏｌ／Ｌの塩酸（または硫酸）で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換してフッ化物イオン濃度が５０ｍｇ／Ｌの前記溶液５０ｍＬを用意し、前記水洗いした２００ｍｇの前記試料の再生試験を行った。すなわち、前記試料を、前記溶液５０ｍＬに入れ、例えば２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記溶液中のフッ化物イオン濃度を測定し、吸着量を計算する２回目の再生試験を前記試料を用いて行った。この処理をあと２回繰り返した。
【００７０】
〔結果〕
酸処理木炭９Ｓによるフッ化物イオンの吸着量
初回…２．５ｍｇ／ｇ
再生１回目…２．５ｍｇ／ｇ
再生２回目…２．４ｍｇ／ｇ
再生３回目…２．５ｍｇ／ｇ
Ｃａ導入酸処理木炭２１Ｓによるフッ化物イオンの吸着量
初回…１８．７ｍｇ／ｇ
再生１回目…１８．２ｍｇ／ｇ
再生２回目…１８．９ｍｇ／ｇ
再生３回目…１８．６ｍｇ／ｇ
【００７１】
以上のことから、使用した酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓをそれぞれ塩酸（または硫酸）で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが分かった。すなわち、フッ素吸着試験でフッ化物イオン（陰イオン）を吸着した酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓをそれぞれ、塩酸（または硫酸）で洗浄し、さらに水洗いすることにより、フッ素吸着試験で吸着したフッ化物イオン（陰イオン）が除去されて、除去されたフッ化物イオン（陰イオン）に替えてＣｌ- （またはＳＯ42- ）を結合させることにより、酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓ（陰イオン吸着炭素材料）がそれぞれ再生することが分かった。つまり、一度使用した酸処理木炭９ＳおよびＣａ導入酸処理木炭２１Ｓをそれぞれ使用後にその都度洗浄と水洗いを行うことにより、複数回使用できることが確認された。
【００７２】
上述のように、この発明の浄化材１は、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素およびフッ素等の陰イオンの吸着性能に優れるが、このような浄化材１を農牧地に適用した例について、以下に説明する。
【００７３】
図１６は、この発明の第３実施例に係る農牧地排水浄化方法（以下、単に浄化方法という）の一例を示す。この図において、３１は農牧地の土壌中に設けられ、土壌改良材等を含む土壌と図１に示した浄化材１とを混合してなる混合層である。この混合層３１は、土壌の表面から０〜２００ｃｍ程度の深さの位置に、０．５〜５０ｃｍ程度の厚さで設けられ、この実施例では、表層土壌３２の下方（下層）に設けられている。ここで、混合層３１における土壌と浄化材１との混合比や、混合層３１の厚さは、土壌を浸透して下方に進む土壌浸透水中の除去対象とする陰イオン（硝酸性窒素など）の濃度や量などに応じて適宜に設定される。
【００７４】
３３は、例えば粘土質土壌などからなり、透水性の低い低透水層であり、この低透水層３３の直上に前記混合層３１が形成されている。
【００７５】
上記の構成からなる浄化方法では、降雨時などに土壌において発生した農牧地排水としての土壌浸透水が、土壌の表層付近から下層に向かい、混合層３１を通過する際に、もれなく浄化材１に接触するように構成してあるので、前記土壌浸透水中の硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、ヒ素、フッ素等の陰イオンが浄化材１に吸着され、土壌浸透水から除去される。
【００７６】
また、前記低透水層３３の上に混合層３１を設けてあることにより、土壌浸透水が、低透水層３３の上方において滞水し、混合層３１中の浄化材１に長時間接触するので、上記吸着効果が高まる。しかも、低透水層３３の上方に土壌浸透水が滞水することにより、低透水層３３の下方の層３４が嫌気状態となり、この下方の層３４内に存在する脱窒菌が活性化するので、混合層３１を通過した土壌浸透水中に硝酸性窒素が含まれていても、この硝酸性窒素は前記脱窒菌の働きによって窒素ガス化することになる。
【００７７】
なお、前記浄化材１は、土壌を耕転するときに定期的に施用するのが効果を持続させる上で好ましい。
【００７８】
また、上記浄化方法において、混合層３１に代えて、浄化材１のみからなる浄化層（図示していない）を形成してもよい。さらに、図１に示した浄化材１に代えて、図２に示した浄化材１ａを用いてもよい。
【００７９】
図１７は、この発明の第４実施例に係る浄化方法の一例を示す。この図において、図１６に示した符号と同一符号は同一物を指す。この図１７に示すように、第４実施例に係る浄化方法は、図２に示す農牧地排水浄化体３を土壌中に埋設する。この農牧地排水浄化体３は、土壌の表面から０〜２００ｃｍ程度の深さの位置に層をなすように任意の数が配置され、この実施例では、表層土壌３２の下方（下層）に設けられている。
【００８０】
上記の構成からなる浄化方法では、第３実施例に係る浄化方法と同様の効果が得られる。なお、この第４実施例に係る浄化方法において、図２に示す農牧地排水浄化体３に代えて、図８および図９（Ａ）、（Ｂ）に示すシート状の農牧地排水浄化体２５や、透水性シートとなる原料に粉体状の浄化材１ｂを混入して形成されたシート状の農牧地排水浄化体を設置してもよい。そして、この場合、例えば、上記２種類のシート状の農牧地排水浄化体が、吸水性あるいは低透水性をもつように構成すれば、シート状の農牧地排水浄化体の中あるいは上方に滞水させることができ、低透水層３３が存在することによって得られる効果と同様の効果が得られるので、低透水層３３の存在を不要とすることができる。
【００８１】
図１８は、この発明の第５実施例に係る農牧地排水浄化システム（以下、単に浄化システムという）の一例を示す。この図において、３５は農牧地の土壌であり、下層に、水をほとんど通さない不透水層（または低透水層）３６が形成されている。そのため、硝酸性窒素等の陰イオンを含む土壌浸透水である農牧地排水が、不透水層３６の上方に滞水する。３７は上記のように滞水した農牧地排水を適宜の箇所へと流すための例えば側溝からなる流路である。
【００８２】
また、この流路３７は、畜産施設Ａや堆肥施設Ｂの周囲にも設けられている。ここで、畜産施設Ａの周囲に設けられた流路３７には、家畜の排泄物の一部が施設の清掃に用いられた水などとともに流れ込み、また、堆肥施設Ｂの周囲に設けられた流路３７には、堆肥の一部が施設の清掃に用いられた水などとともに流れ込む。従って、畜産施設Ａおよび堆肥施設Ｂの周囲に設けられた流路３７に流れ込む水は、アンモニアが一部酸化された硝酸性窒素等の陰イオンを含む農牧地排水である。
【００８３】
前記各流路３７の下流側には前記農牧地排水を集める手段としての集水枡３８が設けられている。この集水枡３８は、平面視ほぼ矩形状の底部３９と、この底部３９の周縁から立ち上がった側壁４０とを備えており、前記流路３７を流れてきた農牧地排水は、側壁４０を通過して集水枡３８の内部に至るように構成されている。なお、この実施例では、側壁４０を複数（図示例では３つ）の流路３７が挿通している。
【００８４】
集水枡３８には、適宜のメッシュを有する容器体４１が着脱自在に取り付けられる。詳しくは、容器体４１は、平面視ほぼ矩形状の底部４２と、この底部４２の周縁から立ち上がった側壁４３と、側壁４３の上端から側方に延びるフランジ部４４とを備えており、集水枡３８内にその上方から挿入すると、フランジ部４４が集水枡３８の側壁４０の上端部に係止され、この状態では、容器体４１の側壁４３の外面が集水枡３８の側壁４０の内面にほぼ沿うように構成されている。そして、この容器体４１内に、図１に示した浄化材１または図２に示した浄化材１ａが収容される。なお、４５は集水枡３８の開閉自在な蓋である。
【００８５】
また、集水枡３８の側壁４０には、集水枡３８の内部に導入された農牧地排水を外部に導出するための排出路４６が接続されている。
【００８６】
上記の構成からなる浄化システムでは、流路３７に流れ込んだ硝酸性窒素等の陰イオンを含む農牧地排水を、容器体４１内の浄化材１（１ａ）に接触させて効率的に陰イオンを吸着除去することができ、しかも、浄化材１（１ａ）の交換・回収などを容易に行うことができる。そして、回収した浄化材１（１ａ）は、上述した方法により再生して再利用することができる。
【００８７】
ここで、上記図１８に示した流路３７および集水枡３８の設置数および設置形態は任意である。
【００８８】
なお、前記浄化材１が収容される容器体４１を設ける構成に代えて、例えば、図２に示した農牧地排水浄化体３を集水枡３８内に収容してもよく、また、図１９に示すように、図８に示したシート状の農牧地排水浄化体２４を、適宜のケース４７内に積層して農牧地排水浄化体４８とし、これを、例えば、集水枡３８の側壁４０に設けられた排出路４６への出口を覆うように設けてもよい。
【００８９】
さらに、図２０に示すように、流路３７内や排出路４６内に農牧地排水浄化体３を挿入設置してもよい。この場合、農牧地排水浄化体３が流路３７内や排出路４６内を容易に移動しないように固定するのが好ましい。
【００９０】
上述の第２実施例では、原料植物５としてカルシウム導入処理したものを用いているが、原料植物５として、金属塩化物導入処理したものを用いるようにしてもよい。以下、これを第６実施例として、図２１および図２２を参照しながら説明する。
【００９１】
まず、図２１は、浄化材１を製造する装置のさらに他の例を概略的に示すもので、この図において、図５に示した符号と同一符号は同一物である。そして、図２１に示すように、前記木質チップ５は、適宜濃度の金属塩化物溶液（この実施の形態ではＣａＣｌ2 溶液）９１を収容した処理槽９２に送られ、この処理槽９２内において木質チップ５に対する金属塩化物（この実施の形態ではＣａＣｌ2 ）の導入処理が行われ、金属塩化物導入チップ９３が形成される。なお、９４は処理槽９２内に設けられる攪拌用羽根で、モータ（図示していない）によって回転駆動され、処理槽９２内の液等を攪拌する際に用いられる。なおここで、金属塩化物溶液に対して、Ｃａ（ＯＨ）2 を僅かに加えておくことが、陰イオン吸着能を向上させる上で好ましい。
【００９２】
上記のようにして得られた金属塩化物導入チップ９３は、乾燥機２０によって乾燥処理された後、炭化処理炉６に送られ、炭化処理される。なお、前記乾燥機２０は、炭化処理炉６から排出される排熱を前記乾燥処理に利用するように構成されている。
【００９３】
そして、金属塩化物導入チップ９３は、導入部８ａを経て前記炭化炉本体８内に供給され、適宜の温度（後述する）および適宜の時間（後述する）の加熱により炭化され、浄化材１として排出部８ｂから炭化炉本体８外に排出される。
【００９４】
その後、前記浄化材１は、水またはＨＣｌ溶液（塩酸）９６を収容した処理槽９７に送られ、この処理槽９７内において浄化材１の水またはＨＣｌ溶液９６に対する接触（浸漬）処理が行われる。なお、９８は処理槽９７内に設けられる攪拌用羽根で、モータ（図示していない）によって回転駆動され、処理槽９７内の液等を攪拌する際に用いられる。酸への接触処理を行った後に水への接触処理を行うこともあり、またその逆の手順で行ってもよい。
【００９５】
続いて、前記浄化材１は、乾燥機１４に送られ、乾燥処理された後、適宜径の粒体（ペレット）１ａやより細かな粉体１ｂに形成される。なお、前記乾燥機１４は、炭化処理炉６から排出される排熱を前記乾燥処理に利用するように構成されている。
【００９６】
次に、図２１に示した装置を用いて、原料植物５から浄化材１を得る手順の一例を、図２１および図２２を参照しながら詳細に説明する。まず、檜や杉等の針葉樹を１０ｍｍ以下の適宜のサイズにチップ化した木質チップ５を用意する（ステップＴ１）。
【００９７】
続いて、前記木質チップ５を処理槽９２内の１〜２０重量％に調整されたＣａＣｌ2 溶液９１内に例えば、３時間以上浸漬する。この木質チップ５の浸漬中に、攪拌羽根９４を回転させることが好ましい。これによって、ＣａＣｌ2 溶液９１が木質チップ５に染み込むことができ、木質チップ５にＣａイオンおよびＣｌイオンが導入された金属塩化物導入チップ９３が得られる（ステップＴ２）。
【００９８】
そして、前記金属塩化物導入チップ９３は、乾燥機２０に送られて乾燥処理される（ステップＴ３）。
【００９９】
その後、前記金属塩化物導入チップ９３は、炭化処理炉６の炭化炉本体８に供給され、４００℃〜１０００℃の温度範囲（この実施の形態では７００℃）で１時間程度加熱され炭化処理される（ステップＴ４）。これによって、浄化材１が得られる。
【０１００】
前記浄化材１は、処理槽９７に供給され、処理槽９７内の０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜１１ｍｏｌ／Ｌ（例えば５ｍｏｌ／Ｌ）に調整されたＨＣｌ溶液９６に浸漬処理される（ステップＴ５）。この場合、攪拌羽根９８を回転させるのが好ましく、これによって、浄化材１内に残留する余分な金属塩化物（ＣａＣｌ2 ）の結晶を除去することができるとともに、塩化物イオンをさらに付加させることができ、所望の浄化材１が得られる。
【０１０１】
そして、前記浸漬処理後の浄化材１は、一般的には乾燥機１４において乾燥処理される（ステップＴ６）。この場合、浄化材１をそのまま乾燥機１４に送るようにしてもよいが、適宜のアルカリ溶液に浸漬するなどして中和処理したり、さらには、中和処理後に水洗いしてもよい。なお、浄化材１を湿潤状態で使用するときは、乾燥処理をしないこともある。
【０１０２】
そして、前記乾燥処理後の浄化材１は、チップ状のまま使用することもできるが、この実施例では適宜の加工機を用いて適宜径の粒体（ペレット）１ａやより細かな粉体１ｂに形成してある（ステップＴ７）。
【０１０３】
なお、前記浄化材１は、上記ステップＴ１からステップＴ７までが全て同一工場内で行われて製造されるものに限られない。例えば、他の工場等にて上記ステップＴ１〜Ｔ７のうちのあるステップまで製造されている場合、途中のステップから始めて浄化材１を製造すればよい。
【０１０４】
なお、上記第６実施例では、金属塩化物として、最も高性能な陰イオン吸着炭素材料が得られるＣａＣｌ2 を挙げているが、ＢａＣｌ2 やＭｎＣｌ2 等でもよい。
【０１０５】
また、上記第６実施例では、処理槽９７内において浄化材１のＨＣｌ溶液９６に対する接触処理を行っているが、ＨＣｌ溶液９６に代えて水を用いてもよい。この場合、塩化物イオンの付加は行われず、浄化材１内に残留する余分な金属塩化物の結晶を除去するのみとなる。
【０１０６】
さらに、上記実施の形態では、金属塩化物導入チップ９３を炭化処理炉６にて炭化処理して浄化材１を得た後、処理槽９７へと送っているが、処理槽９７へと送らなくてもよい。この場合、前記浄化材１を乾燥機１４に送る必要がないので、浄化材１の製造方法は、上記ステップＴ５，Ｔ６が省かれたものとなる。また、この場合、浄化材１の製造方法としては、ステップＴ１〜Ｔ４で終了してもよいし、その後ステップＴ７を行ってもよい。
【０１０７】
次に、第６実施例の浄化材１の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能を調べるために行った試験について説明する。硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験方法および試験結果について説明すると、以下の通りである。
【０１０８】
まず、以下に示す計七つのサンプル（１）〜（７）をそれぞれ２００ｍｇずつ２組用意した。すなわち、
（１）木質チップ５を７００℃で１時間加熱し炭化させて得られた木炭
（２）木質チップ５を７００℃で１時間加熱し炭化させ、その後、１ｍｏｌ／ＬのＦｅＣｌ3 溶液に浸漬し水洗いして得られた塩化鉄木炭
（３）陰イオン交換樹脂
（４）木質チップ５を１０重量％のＢａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させて得られたＢａＣｌ2 炭
（５）木質チップ５を１０重量％のＢａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させ、その後、５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬処理して得られたＨＣｌ処理ＢａＣｌ2 炭
（６）木質チップ５を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させて得られたＣａＣｌ2 炭
（７）木質チップ５を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させ、その後、５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬処理して得られたＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭
の計七つのサンプルを２組用意した。なお、（４）〜（７）のサンプルは上記浄化材１に相当するものであり、（１）〜（３）のサンプルは浄化材１と比較するためのものである。
【０１０９】
そして、一方の組の各サンプルを、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（第１標準液）に個別に投入し、また、他方の組の各サンプルを、亜硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の亜硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（第２標準液）に個別に投入した。その後、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、第１標準液中の硝酸性窒素の濃度および第２標準液中の亜硝酸性窒素の濃度をそれぞれ測定し、各サンプルによる硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を計算した。
【０１１０】
図２７は、上記試験によって得られた各サンプルの硝酸性窒素吸着能および亜硝酸性窒素吸着能の比較結果を表す。なお、この図では、各サンプルの硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着量を一対の棒グラフで示しており、左側の棒グラフが硝酸性窒素吸着量、右側の棒グラフが亜硝酸性窒素吸着量を示している。この図に示す結果から、本発明のサンプルはいずれも高い硝酸性窒素吸着能および亜硝酸性窒素吸着能を持つことがわかる。さらに、（４）のＢａＣｌ2 炭と（５）のＨＣｌ処理ＢａＣｌ2 炭の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を比較し、また、（６）のＣａＣｌ2 炭と（７）のＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を比較することにより、浄化材１の硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着能をより高めるためには、浄化材１をＨＣｌ溶液に浸漬する処理（ＨＣｌ処理）を行ったほうがよいことがわかる。しかし、ＨＣｌ処理を行わなくても十分に高い硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着能を持った浄化材１が得られ、この場合には、ＨＣｌ溶液の接触処理を行わない分だけ低いコストで浄化材１を製造することができる。
【０１１１】
ここで、前記浄化材１が例えば硝酸イオンを吸着するのは、図２６（Ａ）に示すように、浄化材（ＣａＣｌ2 炭）１を硝酸溶液９９に浸漬すると、浄化材１の表面の官能基にＣａイオンを介してまたは直接結合されたＣｌイオン（同図（Ｂ）参照）と硝酸溶液９９中のＮＯ3 イオンが交換され（同図（Ｃ）参照）、ＮＯ3 イオンが浄化材１に吸着される（同図（Ｄ）参照）からであると考えられる。
【０１１２】
また、図２６（Ｅ）は、ＮＯ3 イオンを吸着して同図（Ｄ）に示す状態となった浄化材１を、高濃度の塩化物溶液（例えばＫＣｌやＮａＣｌの金属塩化物溶液、またはＨＣｌ溶液）に浸漬した後の状態を示す。すなわち、浄化材１に吸着されたＮＯ3 イオンは、塩化物溶液によってＣｌイオンと交換され、これにより浄化材１が再生され、ＮＯ3 イオンなどの陰イオンを吸着可能な状態となる。すなわち、第６実施例の浄化材１は、上記製造方法により常に新たに得られるものに限られず、前記製造方法により得られ、陰イオン（例えばＮＯ3 イオン）を吸着した浄化材１から、吸着した陰イオン（ＮＯ3 イオン）が除去されるとともに、次の吸着対象の陰イオン（例えばＮＯ3 イオン）とイオン交換が可能な陰イオン（この実施の形態ではＣｌイオン）を前記除去した陰イオン（ＮＯ3 イオン）に替えて結合させることによって得られたもの（すなわち再生されたもの）でもよい。また、上記塩化物溶液に代えて硫酸を用いた場合は、ＮＯ3 イオンは、上記Ｃｌイオンに代えてＳＯ4 イオンとイオン交換されることとなる。
【０１１３】
次に、上記ステップＴ２において木質チップ５を浸漬する金属塩化物溶液（ＣａＣｌ2 溶液）９１の濃度が、製造後の浄化材１の陰イオン吸着能に与える影響を調べるために行った試験について述べる。上記試験は、木質チップ５をＣａＣｌ2 溶液９１に浸漬した後、７００℃で１時間の加熱により炭化し、水洗いして得た浄化材１を、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（標準液）に投入し、前記浄化材１の硝酸性窒素の吸着能を調べたもので、前記ＣａＣｌ2 溶液６１として、濃度が１重量％、３重量％、５重量％、７重量％、１０重量％、１２重量％、１４重量％、１７重量％、２０重量％のものが用いられた。また、比較のために、木質チップ５を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液９１に浸漬した後、７００℃で１時間の加熱により炭化し、ＨＣｌ処理して得た浄化材１の硝酸性窒素の吸着能についても調べた。上記試験の結果を図２８に示す。
【０１１４】
図２８に示す結果から明らかなように、浄化材１の陰イオン吸着能はＣａＣｌ2 溶液の濃度に比例して高くなるわけではなく、コスト面等から考えれば、１０重量％程度とすることが最も好ましいといえる。また、この図２８に示す結果からも、浄化材１の陰イオン吸着能をより高めるためには、浄化材１をＨＣｌ処理したほうがよいことがわかる。
【０１１５】
次に、硝酸性窒素の吸着に使用された第６実施例の浄化材１をＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液によって再生し、再生された浄化材１の硝酸性窒素吸着能を調べるために行った再生試験について説明する。
【０１１６】
まず、浄化材１として、木質チップ５を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させて得られたＣａＣｌ2 炭を２００ｍｇ用意した。そして、このＣａＣｌ2 炭を、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（標準液）に投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中の硝酸性窒素の濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量を計算した（初回）。
【０１１７】
続いて、前記ＣａＣｌ2 炭を１ｍｏｌ／ＬのＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いして再生した。その後、新たに用意した標準液（すなわち、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌの硝酸性窒素溶液５０ｍＬ）に再生したＣａＣｌ2 炭を投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中の硝酸性窒素の濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量を計算した。そして、このＣａＣｌ2 炭の再生から硝酸性窒素の吸着量の計算までの処理を計３回行った（再生一回目〜三回目）。
【０１１８】
上記再生試験の結果、すなわち、ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量は、
初回      …９．５ｍｇ／ｇ
再生一回目…９．０ｍｇ／ｇ
再生二回目…９．１ｍｇ／ｇ
再生三回目…８．８ｍｇ／ｇ
であった。以上のことから、硝酸性窒素の吸着に使用した浄化材１（ＣａＣｌ2 炭）は、濃いＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄しさらに水洗いすれば再生することが確認された。これは、硝酸性窒素を吸着したＣａＣｌ2 炭をＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、ＣａＣｌ2 炭から硝酸性窒素が除去され、この除去された硝酸性窒素に代わってＣｌ- が官能基に結合されるためであると考えられる。また、上記再生試験の結果から、浄化材１（ＣａＣｌ2 炭）は、ＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液を用いた洗浄と水洗いとを行うことにより再生させれば、硝酸性窒素の吸着に複数回使用することができることも確認された。なお、前記浄化材１（ＣａＣｌ2 炭）を亜硝酸性窒素の吸着に使用した場合でも、再生する原理は同じである。
【０１１９】
次に、第６実施例の浄化材１として、木質チップ５を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させ、その後、５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬処理して得られたＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭を用い、このＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭について上記と同様に再生試験を行った結果を示す。
【０１２０】
上記再生試験の結果、すなわち、ＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量は、
初回      …１１．０ｍｇ／ｇ
再生一回目…１１．０ｍｇ／ｇ
再生二回目…１０．８ｍｇ／ｇ
再生三回目…１０．８ｍｇ／ｇ
であった。以上のことから、炭化後にＨＣｌ溶液に浸漬処理して得られる浄化材１（ＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭）についても、硝酸性窒素の吸着に使用後、濃いＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが確認された。また、ＨＣｌ溶液への浸漬処理によって向上したＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭の硝酸性窒素吸着能は、ＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液を用いた洗浄と水洗いとを行ってＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭を繰り返し再生させても持続すること（向上したままであること）が確認された。
【０１２１】
次に、第６実施例の浄化材１のフッ化物イオンの吸着性能を調べるために行った試験について説明する。まず、この試験を行うために、上述した硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験で用いた計七つのサンプル（１）〜（７）をそれぞれ５０ｍｇずつ１組用意した。そして、各サンプルを、フッ化物イオン濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の溶液５０ｍＬ（標準液）に個別に投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、標準液中のフッ化物イオンの濃度をそれぞれ測定し、各サンプルによるフッ化物イオンの吸着量を計算した。
【０１２２】
図２９は、上記試験によって得られた各サンプルのフッ化物イオン吸着能の比較結果を表す。この図に示す結果から、本発明のサンプルはいずれも高いフッ化物イオン吸着能を持つことがわかる。さらに、（４）のＢａＣｌ2 炭と（５）のＨＣｌ処理ＢａＣｌ2 炭のフッ化物イオンの吸着量を比較し、また、（６）のＣａＣｌ2 炭と（７）のＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭のフッ化物イオンの吸着量を比較することにより、浄化材１のフッ化物イオン吸着能をより高めるためには、浄化材１をＨＣｌ溶液に浸漬する処理（ＨＣｌ処理）を行ったほうがよいことがわかる。しかし、ＨＣｌ処理を行わなくても十分に高いフッ化物イオン吸着能を持った浄化材１が得られ、この場合には、ＨＣｌ溶液の接触処理を行わない分だけ低いコストで浄化材１を製造することができる。
【０１２３】
次に、フッ化物イオンの吸着に使用された上記浄化材１を塩酸（または硫酸）によって再生し、再生された浄化材１のフッ化物イオン吸着能を調べるために行った再生試験について説明する。
【０１２４】
まず、浄化材１として、木質チップ５を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させて得られたＣａＣｌ2 炭を２００ｍｇ用意した。そして、このＣａＣｌ2 炭を、フッ化物イオンの濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の溶液５０ｍＬ（標準液）に投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中のフッ化物イオンの濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量を計算した（初回）。
【０１２５】
続いて、前記ＣａＣｌ2 炭を１ｍｏｌ／Ｌの塩酸（または硫酸）で洗浄し、さらに水洗いして再生した。その後、新たに用意した標準液（すなわち、フッ化物イオンの濃度が５０ｍｇ／Ｌの溶液５０ｍＬ）に再生したＣａＣｌ2 炭を投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中のフッ化物イオンの濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量を計算した。そして、このＣａＣｌ2 炭の再生からフッ化物イオンの吸着量の計算までの処理を計３回行った（再生一回目〜三回目）。
【０１２６】
上記再生試験の結果、すなわち、ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量は、
初回      …２２．５ｍｇ／ｇ
再生一回目…２２．４ｍｇ／ｇ
再生二回目…２１．７ｍｇ／ｇ
再生三回目…２１．９ｍｇ／ｇ
であった。以上のことから、フッ化物イオンの吸着に使用した浄化材１（ＣａＣｌ2 炭）は、濃い塩酸（または硫酸）で洗浄しさらに水洗いすれば再生することが確認された。これは、フッ化物イオンを吸着したＣａＣｌ2 炭を塩酸（または硫酸）で洗浄し、さらに水洗いすることにより、ＣａＣｌ2 炭からフッ化物イオンが除去され、この除去されたフッ化物イオンに代わってＣｌ- （またはＳＯ42- ）が官能基に結合されるためであると考えられる。また、上記再生試験の結果から、浄化材１（ＣａＣｌ2 炭）は、塩酸（または硫酸）を用いた洗浄と水洗いとを行うことにより再生させれば、フッ化物イオンの吸着に複数回使用することができることも確認された。
【０１２７】
次に、第６実施例の浄化材１として、木質チップ５を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液に浸漬した後７００℃で１時間加熱し炭化させ、その後、５ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液に浸漬処理して得られたＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭を用い、このＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭について上記と同様に再生試験を行った結果を示す。
【０１２８】
上記再生試験の結果、すなわち、ＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量は、
初回      …３２．０ｍｇ／ｇ
再生一回目…３１．５ｍｇ／ｇ
再生二回目…３１．４ｍｇ／ｇ
再生三回目…３１．２ｍｇ／ｇ
であった。以上のことから、炭化後にＨＣｌ溶液に浸漬処理して得られる浄化材１（ＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭）についても、フッ化物イオンの吸着に使用後、塩酸（または硫酸）溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが確認された。また、ＨＣｌ溶液への浸漬処理によって向上したＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭のフッ化物イオン吸着能は、塩酸（または硫酸）を用いた洗浄と水洗いとを行ってＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭を繰り返し再生させても持続すること（向上したままであること）が確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】（Ａ）は、この発明の農牧地排水浄化材の一例を示す図、（Ｂ）は、農牧地排水浄化材の加工例を示す図である。
【図２】前記農牧地排水浄化材を用いた農牧地排水浄化体の一例を示す図である。
【図３】前記農牧地排水浄化材を製造する装置の一例を概略的に示す図である。
【図４】前記製造装置を用いて農牧地排水浄化材を製造する工程の一例を示す図である。
【図５】前記農牧地排水浄化材を製造する装置の他の例を概略的に示す図である。
【図６】前記製造装置を用いて農牧地排水浄化材を製造する工程の一例を示す図である。
【図７】農牧地排水浄化体の他の例を示す図である。
【図８】農牧地排水浄化体のさらに他の例を示す図である。
【図９】図８に示した農牧地排水浄化体の要部を示す図である。
【図１０】この発明の農牧地排水浄化材の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着試験における各吸着量を示す図である。
【図１１】前記農牧地排水浄化材のフッ化物イオンの吸着試験における各吸着量を示す図である。
【図１２】石灰水浸漬工程を説明するための図である。
【図１３】上記石灰水浸漬工程後の炭化工程を説明するための図である。
【図１４】炭化工程後の酸溶液浸漬工程を示す図である。
【図１５】硝酸イオン吸着のメカニズムを説明するための図である。
【図１６】この発明の農牧地排水浄化方法の一例を概略的に示す図である。
【図１７】この発明の農牧地排水浄化方法の他の例を概略的に示す図である。
【図１８】農牧地排水浄化システムの一例を説明するための図である。
【図１９】農牧地排水浄化システムの変形例を説明するための図である。
【図２０】農牧地排水浄化システムの他の変形例を説明するための図である。
【図２１】この発明の第６実施例に係る農牧地排水浄化材を製造する装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２２】前記製造装置を用いて前記炭素材料を製造する工程の一例を示す図である。
【図２３】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２２におけるステップＴ２の工程の詳細を示す図である。
【図２４】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２２におけるステップＴ４の工程の詳細を示す図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２２におけるステップＴ５の工程の詳細を示す図である。
【図２６】（Ａ）〜（Ｄ）は、第６実施例における硝酸イオン吸着の詳細を示す図、（Ｅ）は、再生後の炭素材料を示す図である。
【図２７】第６実施例の浄化材および比較材料の硝酸性窒素・亜硝酸性窒素の吸着量の比較結果を示すグラフである。
【図２８】ステップＴ２におけるＣａＣｌ2 溶液の濃度を変えて作成された炭素材料およびＨＣｌ処理して得られた炭素材料の硝酸性窒素の各吸着量を示すグラフである。
【図２９】第６実施例の浄化材および比較材料のフッ化物イオンの吸着量の比較結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３０】
１  農牧地排水浄化材
５  原料植物
９  炭化物
１２  酸溶液
【図１】
2005296931.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005296931.tif 000007
【図６】
2005296931.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005296931.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2005296931.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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