(57)【要約】【課題】  汚染土壌を浄化して無害なものにすることが必要である。従来の方法では、土壌が処理剤と完全に混合することが難しい、また土壌交換方法はその汚染土壌をどうするか等の問題があり、更に高温で処理する方法は、熱量費が高額になり、また薬剤による処理も完全ではない。そこで、汚染土壌をできるだけ効率よく、簡単に浄化でき、且つ安価で迅速に行なえる方法を提供する。【解決手段】  汚染土壌に光触媒粒子を混合し、加熱することによって光触媒粒子を活性化させ、それによって汚染物質を酸化、分解する方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌に光触媒粒子を混合し、加熱することによって光触媒粒子を活性化させ、それによって汚染物質を酸化、分解することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
該加熱温度は、１００℃〜６００℃である請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
該光触媒粒子は、担体に担持させたものである請求項１又は２記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
電磁波を照射しながら行なうものである請求項１〜３記載の汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌の浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、化学工場やガソリンスタンドの跡地、その近隣地区等において土壌汚染が大きな問題となっている。これは、化学物質が地中に浸透し吸着され、その土壌中に留まっているための現象である。汚染物質としては、種々の油やアルコールその他有機物が多い。
【０００３】
このような汚染土地は、宅地にも公園にもできずそのままではまったく用をなさないものである。そこで、この汚染土壌を浄化して無害なものにすることが必要であり、徐々にではあるが実際に行なわれてきている。
【０００４】
汚染土壌の浄化は、その場所において無害化処理剤を撒布して土壌と攪拌して反応させて無害化する方法、土壌を無害土壌と交換する方法等が考えられているが、どちらも大きな問題がある。
無害化処理剤法では、土壌が処理剤と完全に混合することが難しい、また土壌交換方法はその汚染土壌をどうするか等の問題である。
【０００５】
そこで、土壌を掘削しその土壌を容器内で薬剤と混合して処理する方法、土壌を高温で処理する方法等が考えられている。高温で処理する方法は、熱量費が高額になる、また薬剤による処理も完全ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、汚染土壌をできるだけ効率よく、簡単に浄化でき、且つ安価で迅速に行なえる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明汚染土壌の浄化方法を完成したものであり、その特徴とするところは、汚染土壌に光触媒粒子を混合し、加熱することによって光触媒粒子を活性化させ、それによって汚染物質を酸化、分解する点にある。
【０００８】
汚染土壌とは、汚染物質が含有された土壌であり、土壌の種類は問わない。砂土、壌土、埴土等どのような土壌でもよい。勿論、より人工的な地盤であってもよい。
また、混合や攪拌が容易なように、前処理として粉砕を行なってもよい。
【０００９】
汚染物質は基本的には何でもよく、特別この物質だけということはない。勿論、なんでも分解するわけではないが、有機物は基本的にはほとんどのものが分解される。無機物は酸化可能なものは酸化される。
有機物としては、ジクロロメタン等の塩素化アルキルやアルキレン、農薬、ベンゼンやセレン等の土壌汚染対策法に規定される物質ばかりでなく、他の有機物でもよい。
【００１０】
光触媒は、通常酸化チタンのアナターゼ型結晶がよく知られているが、これ以外のものでもよい。要するに、電磁波（紫外線や可視光等）を受けて光酸化反応を起こすものである。
光触媒は、その粒は小さいほど効率がよいため、通常は、数ｎｍ〜数μｍが好適であるが、特別サイズは限定しない。また、微粉末では舞い上がりやすく、取扱いにくいため、担体に担持させたものでもよい。
【００１１】
担体としては、ケイ砂等どのような粒子でもよい。また、粒子でなく繊維状のものでもよい。後の回収を考慮して、鉄球等の磁石で付くものを担体にしてもよい。
サイズは、特に限定はしないが、１０ｍｍ以下、好ましくは数μｍ〜６ｍｍ、更に好ましくは１０μｍ〜１ｍｍ程度が好適である。
【００１２】
担体への固着の方法は、分解されにくいフッ素系樹脂やシリコン系の樹脂で接着してもよいし、無機系の接着剤で固着してもよい。また、光触媒効果を期待できるものとして、チタンアルコキシドを接着剤として用いてもよい。
【００１３】
更に、水系樹脂（水溶性樹脂やエマルジョンタイプ樹脂）とセメント（水硬反応で硬化するものすべて）の両方で、担体に光触媒を固着してもよい。
固着の方法は、まず担体に水系樹脂を塗布し、次いでセメント、及び光触媒を固着するものである。最初に水系樹脂の初期接着力によりセメントや光触媒を固着する。そして、セメントが硬化すれば、光触媒による酸化力で水系樹脂が分解されてもセメントによって保持されているのである。
また、可能ならば燒結や焼きつけ法でもよい。
付着させる量は、自由であり、付着の方法にはよらないが担体との大きさの差により、通常は担体の重量の１％から１０％程度がよい。
【００１４】
担体に固着するのではなく、粉体にした光触媒を再度接着剤を用いて造粒したものでもよい。非常に小さい粉体を０．１〜数ｍｍ程度の大きさに造粒し、取扱いを容易にするのである。接着剤としては上記したものでよいが、なかでもチタンアルコキシドが好適である。
また、この時光触媒粉体と、鉄等の磁石で付くものの粉体を混合して造粒してもよい。このようにすれば、後に磁石で吸着できる。
【００１５】
この光触媒を加熱することが本発明のポイントである。光触媒は前記した通り電磁波の照射により活性化するものである。しかし、本発明ではこれを加熱で行なう点が特徴である。即ち、光触媒は光でなく、熱によっても活性化することを見出したのである。勿論、本発明においても電磁波を補助的に照射して、より活性度を上げてもよい。
【００１６】
加熱温度としては、光触媒の結晶構造が変化しない限り何度でもよいが、実際的には、１００℃〜６００℃であるが、１５０〜４００℃、中でも２００〜３５０℃程度が好適である。また、電子線の照射と組み合わせる場合にはより低くてもよい。加熱の方法は土壌と光触媒の混合物を直接バーナー等で加熱しても、混合物が収納された容器やコンベア等を加熱してもよい。加熱は電気ヒーターやガスバーナーが好適である。通常は、温度制御装置を設けて一定温度にすることが望ましい。
また、酸化反応による発熱によって温度が上昇することを考慮して、冷却装置を設けておいてもよい。これは、冷却水循環コイルを内部に設ける等である。
【００１７】
光触媒による酸化、分解反応は通常のものと同様であり、酸化源として酸素、水等の分子があればよい。土壌全体の量に比して汚染物質は非常に少ないため、空気以外に酸素源等を導入しなければならないことはまれである。空気不足の場合には、空気を導入すればいい。
【００１８】
また、汚染物質が酸化や分解されて発生するガスは二酸化炭素等の無害なものだけでなく、塩化水素等も発生する可能性があるため、アルカリ溶液等の処理液槽内にバブリングしてもよいし、処理液をシャワーする塔内を通過させてもよい。勿論、他の２次処理工程に導入してもよい。
【００１９】
土壌と光触媒の混合、加熱、ガスの排出は、連続的に行なっても、バッチ式で行なってもよい。連続式の場合には、効率がよく処理時間も短縮される。
バッチ式の場合には密閉が容易で、熱効率もよい。
【００２０】
土壌と混合し処理した後の光触媒粒子は、そのまま土壌とともに埋め戻し、放置してもよい。毒性もなく何の問題もない。
また、費用の問題から光触媒を回収してもよい。回収は、スクリーニング（篩い分け）法、磁石法等どのような方法でもよい。
【００２１】
スクリーニング法は、光触媒を大きな担体に担持させて、全体を土壌粒子より大きくして篩い分けられるようにするのがよい。また、磁石方式は、担体を鉄球等の磁石に付くものにするか、造粒時にそのようなものを混合し、磁石で吸引して分離する方法である。
【００２２】
回収した光触媒は何度でも使用できるが、触媒の表面に有機物が付着したり、カーボンが析出したりすると効率が低下する。よって、そのような場合には高温で光触媒を再生することが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明方法には、次のような大きな利点がある。
（１）  化学薬剤である処理剤が不要である。よって、二次公害の心配はまったくない。
（２）  加熱だけであるため装置が簡単である。
（３）  高温は必要なく、比較的低温でも可能である。よって、エネルギー的にも有利である。
（４）  装置が簡単であるため、現場に装置を搬送してその場で実施できるため、汚染土壌を運搬する必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下好適な実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明汚染土壌の浄化方法であって、バッチ式の方法を実施する装置１の１例を示す概略断面図である。反応器２内に攪拌装置３が設けられゆっくりと回転している。下方にはバーナー４が設けられている。また、空気導入パイプ５と排出パイプ６が両端に設けられ、それぞれに弁７が取りつけられている。排出パイプ６の先端は、アルカリ溶液槽８に固定されている。この反応器２内に土壌と光触媒を所定量導入し、攪拌と加熱するものである。
この方法は、単に汚染土壌と光触媒粒子とを反応器内で混合しながら加熱するものである。完全に密封するのではなく、空気を導入しながら発生ガスを排出する。ガスを発生しない土壌鉱物がほとんど（普通、９９．９％以上）であるため、導入する空気も発生するガスもわずかである。そのガスもほとんどは二酸化炭素であり無害であるが、塩素系、イオウ系等のガスが発生する場合があるため、この例では、アルカリ溶液中にバブリングしている。
【００２６】
土壌と光触媒の混合比率は、汚染程度（汚染物質の濃度）によるが、安全サイドに考えて、光触媒を多めに導入することが望ましい。これは、攪拌効率や汚染物質と光触媒との接近や酸素との接触の問題等からも好適である。実際問題としては、試行錯誤で決めることとなる。勿論、反応器内で長時間反応させれば光る触媒は少なくて済むことは間違いない。
【００２７】
ここで使用した光触媒粒子は、比較的長い繊維（１〜５ｃｍ）に光触媒を担持させたものを用いた。これは大きくして反応後スクリーニングで土壌と分離するためである。
【００２８】
図２は、ロータリーキルンタイプの処理装置である。ホッパー９から導入された土壌と光触媒は、コンベア１０からロータリーキルン１１内に導入される。このキルン１１は下方に向かってわずか傾斜している。このキルン１１内に上流から高温燃焼廃ガス１２を導入する。ロータリーキルン１１は回転し、土壌を攪拌しながら温度上昇し、有機物は光触媒反応する。
ロータリーキルン１１の出口から土壌は落下し、発生したガスは上方から次工程に送られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明装置の１例を示す１部破断した斜視図である。
【図２】本発明装置の１例を示す１部破断した斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  汚染土壌の浄化装置
２  反応器
３  攪拌装置
４  バーナー
５  空気導入パイプ
６  排出パイプ
７  加熱装置
８  アルカリ溶液槽
９  ホッパー
１０  コンベア
１１  ロータリーキルン
１２  高温燃焼廃ガス
【図１】
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【図２】
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