(57)【要約】【課題】少ない消費電力で有機ハロゲン系化合物を迅速に分解して無害化するとともに、赤水の発生が顕著に抑制された有機ハロゲン系化合物分解方法を提供すること。【解決手段】有機ハロゲン系化合物を含有する土壌中に鉄粉を添加混合し、該鉄粉を含む土壌に陽極および陰極を設けて直流電流を通電することを特徴とする土壌中の有機ハロゲン系化合物の分解方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ハロゲン系化合物を含有する土壌中に鉄粉を添加混合し、該鉄粉を含む土壌に陽極および陰極を設けて直流電流を通電することを特徴とする土壌中の有機ハロゲン系化合物の分解方法。
【請求項２】
陰極に鉄製電極を用いる請求項１に記載の分解方法。
【請求項３】
鉄粉が、鋳鉄または還元鉄の粉末である請求項１または２に記載の分解方法。
【請求項４】
土壌の含水率が、５〜５０％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の分解方法。
【請求項５】
土壌に添加する鉄粉の量が、土壌固形分１００質量部当たり０．１〜１質量部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の分解方法。
【請求項６】
通電を１回、または断続的、または連続的にに行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌中の有機ハロゲン系化合物の分解方法に関し、さらに詳しくは土壌中の有機ハロゲン系化合物を効率よく分解する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機ハロゲン系化合物は地球のオゾン層を破壊する物質として使用が禁止されている。しかしながら、有機ハロゲン系化合物は優れた安定性と優れた溶解性を有することから、過去において広い産業分野において大量に使用された結果、現在においても多くの地下水や土壌中に残存しており、地下水の利用および工場跡地の利用に際しては、地下水や土壌中に残存している有機ハロゲン系化合物を除去することが要求されている。
【０００３】
有機ハロゲン系化合物の除去方法としては、（１）加熱により、有機ハロゲン系化合物を蒸発させて捕集し、処理する方法（特許文献１）、（２）土壌に通電して電気的に有機ハロゲン系化合物を分解する方法（特許文献２）、（３）土壌に鉄粉を混合して有機ハロゲン系化合物を分解する方法（特許文献３）などが広く研究されている。
【０００４】
上記（１）の方法は、有機ハロゲン系化合物を含む含水土壌に生石灰を混入させ、生石灰と水との反応熱によって有機ハロゲン系化合物を蒸発させる方法であるが、処理後の土壌がアルカリ性になり、該アルカリ性を中和することが要求されるという問題がある。また、蒸発した有機ハロゲン系化合物を無害化するという工程が要求され、工程的に煩雑であるという問題がある。
【０００５】
上記（２）の方法は、土壌に直流電流を流し、有機ハロゲン系化合物をラジカル方法で分解する方法であり、大規模な土壌に掘り出しや埋戻し作業が不要であるという利点を有するが、消費電力に比較して有機ハロゲン系化合物の処理効率が低く、コスト的に許容できないという問題がある。
【０００６】
上記（３）の方法としては、汚染土壌に海綿状鉄粉などの鉄粉を添加混合して、金属鉄の脱ハロゲン化または脱ハロゲン化水素作用を利用して土壌を浄化する方法であるが、大量の鉄粉を使用することが必要であり、そのうえ処理に長時間を要するという非効率性があり、さらに処理の結果、過剰の酸化鉄が発生し、所謂赤水（酸化鉄の懸濁した水）が発生し、該赤水の処理という新たな課題が発生する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２９２３６１公報
【特許文献２】
特開２００２−１２９９公報
【特許文献３】
特開２０００−５７４０公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、少ない消費電力で有機ハロゲン系化合物を迅速に分解して無害化するとともに、赤水の発生が顕著に抑制された土壌中の有機ハロゲン系化合物の分解方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、有機ハロゲン系化合物を含有する土壌中に鉄粉を添加混合し、該鉄粉を含む土壌に陽極および陰極を設けて直流電流を通電することを特徴とする土壌中の有機ハロゲン系化合物の分解方法を提供する。
【００１０】
上記本発明においては、陰極に鉄製電極を用いること；鉄粉が、鋳鉄または還元鉄の粉末であること；土壌の含水率が、５〜５０％であること；土壌に添加する鉄粉の量が、土壌固形分１００質量部当たり０．１〜１質量部であること；および通電を１回、または断続的、または連続的に行うことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
本発明の原理を図１および図２を参照して説明する。本発明の特徴は、従来公知の電気分解方法と鉄粉利用方法を組み合わせたものといえる。この組み合わせによって少ない電力消費量で、しかも赤水を発生させることなく土壌中の有機ハロゲン系化合物を有効かつ効率的に無害化することができる。
【００１２】
すなわち、図１に示すように、有機ハロゲン系化合物を含有する土壌中に陽極および陰極を設けて直流電流を通電すると、陰極では有機ハロゲン系化合物（ＲＣｌ）に電子が供給されて還元され、塩素イオン（Ｃｌ−）と無害の炭化物（Ｒ−Ｒｅｄ）が生成する。一方、陽極においては有機ハロゲン系化合物（ＲＣｌ）が酸化されて、塩素（Ｃｌ−）イオンと有機酸化物（Ｒ−Ｏｘ）が生成する。このように土壌中に直流電流を通電することで、有機ハロゲン系化合物が無害化されるが、従来の方法では無害化される有機ハロゲン系化合物に対して消費電力が大き過ぎた。
【００１３】
本発明では、図１に示すように被処理土壌中に鉄粉を混合して上記電気分解を行うことを特徴とする。上記鉄粉は、金属鉄の不均質性に基づき局部電池を形成する。図２に示すように鉄粉の一部が酸化されて、酸化された局部が陽極を形成し、その部分で有機ハロゲン系化合物が酸化されて塩素イオンと無害の有機酸化物が発生し、一方、局部電池の陰極では有機ハロゲン系化合物が還元されて塩素イオンと炭化水素が発生する。
【００１４】
以上のように本発明では、被処理土壌中において上記２種の電気分解が同時に生じて、土壌中の有機ハロゲン系化合物が効率よく無害化される。また、土壌中に直流電流を流すことで土壌中に電気浸透流が生じて、それによって土壌中の有機ハロゲン系化合物が土壌中を移動して、土壌中に混入された鉄粉に有機ハロゲン系化合物が接触する確率が高まり、有機ハロゲン系化合物の分解速度が促進される。また、鉄電極を陰極側に用いることによって、通常の電気分解による還元反応と、鉄粉表面での有機ハロゲン系化合物の還元反応が同時に起こり、さらに有機ハロゲン系化合物の分解反応が促進される。特に土壌中では、陽極から陰極の方向へ電気浸透流が生じるので、陰極側に有機ハロゲン系化合物が集まり易いことから、陰極に鉄電極を用いることで有機ハロゲン系化合物の分解が促進される。
【００１５】
上記本発明の方法において、使用する陽極および陰極は導電性の材料であれば特に限定されないが、陰極として鉄製の陰極を用いることによって最も効率的に有機ハロゲン系化合物が分解される。陽極および陰極に使用される材料としては、上記鉄以外に、ステンレス、チタンおよび銅などの金属や、その他の導電性材料（黒鉛など）が使用可能である。また、電気分解の条件は、電圧１０〜２０ボルトで、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）が４〜１０で、電極間距離が２〜１５ｍの範囲が好ましく採用される。
【００１６】
本発明で処理される有機ハロゲン系化合物を含む土壌は、通電のために含水状態であることが必要である。この際の含水率は５〜５０質量％の範囲が好ましい。また、被処理土壌は通電のための導電性であることが必要であるが、土壌中の水分はある程度の電解質を含んでおり、特に被処理土壌に電解質を加えることは必須ではない。
【００１７】
本発明において被処理土壌に鉄粉を添加するが、このような鉄粉の添加量は、鉄粉の種類、粒径等によって一概には規定できないが、一般的には被処理土壌（固形分）１００質量部当たり０．１〜１質量部程度である。使用する鉄粉の種類も特に限定されないが、コスト面では鉄としては鋳鉄が好ましい。有機ハロゲン系化合物に対する分解性については還元鉄が好ましい。これらの鉄粉の平均粒度は、特に限定されないが、好ましくは５０〜３００μｍの範囲であり、その形状は球形でも矩形でも、その他の形状でもよく、さらに不定形状でも構わない。
【００１８】
上記本発明の方法は、被処理土壌の含水率や有機ハロゲン系化合物濃度を予め調査してておき、含水率が低過ぎる時には被処理土壌に散水等を施した後行うことが好ましい。また、有機ハロゲン系化合物の含有量を測定しておき、該含有量に適当な電圧、電量密度、鉄粉の量を決めて行うことが好ましい。また、被処理土壌は、その場で一旦掘り出した後適当な容器内において含水率を調製し、適当な量の鉄粉を混合して行ってよいし、また、被処理土壌を掘り起こし、鉄粉を均一に混合した後、その場で通電してもよい。
【００１９】
本発明において最も重要な点は、被処理土壌における通電を長時間連続して行わなくてもよい点にある。すなわち、従来の方法では、土壌中の有機ハロゲン系化合物の濃度が所定濃度に低下するまで通電を継続する必要があったが、例えば、従来技術では２４時間通電が必要な場合でも、本発明では、通電開始から１〜３時間程度通電し、その後は通電を停止しても、土壌中に混合した鉄粉による有機ハロゲン系化合物の分解は継続しており、その後の通電は行わなくても目的が達成される。さらに必要な場合には２〜６時間の間隔をおいて１時間程度の通電を行ってもよい。
【００２０】
本発明によって分解される有機ハロゲン系化合物としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、メチルクロロホルム、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス１，２−ジクロロエチレン、トランス１，２−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、１，３−ジクロロプロパン、ＰＣＢ、ダイオキシンなどが挙げられる。
【００２１】
【実施例】
次に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の文中「％」とあるのは質量基準である。
【００２２】
実施例１〜３および比較例１〜３
テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）を１ｐｐｍの濃度になるように、かつ硫酸ナトリウムを０．１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように加えた模擬土壌（含水率２５％のシリカ水スラリー）をガラス製セル中入れ、下記表１に記載の電極を差し込み、表１に記載の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）および平均電圧（Ｖ）にて２４時間電気分解を行った。その後ガスクロマトグラフィーにより、セル中のＰＣＥの残留量を分析し、電気分解によるＰＣＥの除去率を求めた。鉄粉使用量はスラリー１００質量部当たりの部数である。結果を表１に示す。
【００２３】
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【００２４】
上記表１から明らかであるように、陰極として鉄電極を用いた比較例２および３は陰極および陽極の両方に白金を用いた比較例１に比べてＰＣＥ除去率が向上しているが、模擬土壌中に鉄粉（東洋インキ製造株式会社製：土壌浄化剤：ＤＪ−ＦＥ２５、還元鉄、粒径０．６μｍ）を混入した実施例１〜３ではさらにＰＣＥの除去率が改善されている。特に実施例１と比較例３とを対比すると、使用電流密度が１／２である実施例１においては、比較例３と同様なＰＣＥ除去率を示している。これは消費電力が節約されることを意味している。なお、上記の実施例のいずれにおいても多量の赤水は発生しなかった。
【００２５】
実施例４
実施例３において、通電を最初の３時間行い、その後の２１時間は通電せず、放置した場合のＰＣＥ除去率は９０％であり、実施例１と同様な結果であった。このことは、土壌中に一時的に通電することで、その後は通電しなくても土壌中の鉄粉表面でのＰＣＥの分解が順調に行われていることを意味しており、この方法では消費電力が著しく節約できることが明らかである。
【００２６】
【発明の効果】
以上の如き本発明によれば、少ない消費電力で有機ハロゲン系化合物を迅速に分解して無害化するとともに、赤水の発生が顕著に抑制された土壌中の有機ハロゲン系化合物の分解方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図。
【図２】本発明の原理を説明する図。
【図１】
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【図２】
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