(57)【要約】【課題】  カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを原料としたハイドロタルサイト様化合物及びその製造法並びに陰イオン除去剤を提供すること。【解決手段】  カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを原料として製造したハイドロタルサイト様化合物である。カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを酸処理して酸可溶性の金属成分を抽出する抽出工程と、酸可溶性の金属成分を含む溶液にアルミニウムイオンを添加し、ｐＨを調整して生成物を沈殿させる沈殿工程を備えることを特徴とするハイドロタルサイト様化合物の製造方法、及びその製造方法で製造したハイドロタルサイト様化合物である。さらに、前記ハイドロタルサイト様化合物を含有する陰イオン除去剤である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを原料として製造したハイドロタルサイト様化合物。
【請求項２】
カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを酸処理して酸可溶性の金属成分を抽出する抽出工程と、酸可溶性の金属成分を含む溶液にアルミニウムイオンを添加し、ｐＨを８以上に調整して生成物を沈殿させる沈殿工程を備えることを特徴とするハイドロタルサイト様化合物の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の製造方法により製造してなるハイドロタルサイト様化合物。
【請求項４】
請求項１または３記載のハイドロタルサイト様化合物を含有する陰イオン除去剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを原料としたハイドロタルサイト様化合物及びその製造方法並びに陰イオン除去剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストは、産業廃棄物として埋め立て処分されたり、セメント原料の一部や脱硫促進剤の原料として利用されている（特許文献１、２）。また、鋳鉄溶鉱炉から排出された溶解ダストからハイドロタルサイト様化合物を製造する方法が開示されている（特許文献３）。
【特許文献１】特公昭６０−５６４３号公報
【特許文献２】特公平１−４１６８２号公報
【特許文献３】特開２００４−１６７４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを原料として製造したハイドロタルサイト様化合物及びその製造方法並びに陰イオン除去剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明は、（１）カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを原料として製造したハイドロタルサイト様化合物、（２）カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを酸処理して酸可溶性の金属成分を抽出する抽出工程と、酸可溶性の金属成分を含む溶液にアルミニウムイオンを添加し、ｐＨを調整して生成物を沈殿させる沈殿工程を備えることを特徴とするハイドロタルサイト様化合物の製造方法、（３）  （２）の製造方法により製造してなるハイドロタルサイト様化合物、（４）（１）または（３）のハイドロタルサイト様化合物を含有する陰イオン除去剤、である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により、カルシウムカーバイド製造用電炉から発生したダストを原料としてハイドロタルサイト様化合物が製造できる。また、前記ハイドロタルサイト様化合物は、優れた陰イオン除去剤となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明のハイドロタルサイト様化合物は、組成式が［Ｍ２＋１−ｘＭ３＋ｘ（ＯＨ）２］［Ａｎ−ｘ／ｎ・ｎＨ２Ｏ］で表され、層状複水酸化物とも呼ばれる化合物である。ここでＭ２＋及びＭ３＋は、それぞれ２価及び３価の金属であり、Ａｎ−はｎ価の陰イオンを表す。ハイドロタルサイト様化合物は、水酸化物層からなるホスト層と陰イオン及び層間水からなるゲスト層が交互に積み重なった構造からなっている。通常、ホスト層の２価及び３価金属イオンの置換割合（ｎ）により、ホスト層の正電荷量が変化し、それをゲスト層の陰イオンが補償するような構造になっている。このゲスト層の陰イオンは、ハイドロタルサイト様化合物を浸漬した溶液中の他の陰イオンによって交換可能なことから、無機イオン交換体として知られている。
【０００７】
また、ハイドロタルサイト様化合物は、ホスト層を構成する金属イオン種やゲスト層を構成する陰イオン種を合成時に変化させることにより、その陰イオン交換性を変化させることが可能である。このゲスト層を構成する２価の金属としては、マグネシウム、亜鉛、コバルト、ニッケル、銅、マンガン、カルシウム等があり、中でもマグネシウムが好ましい。３価の金属としてはアルミニウム、鉄、クロム等があり、中でもアルミニウムが好ましい。なお、対象とする陰イオンとしてリン酸、ハロゲン、硝酸、亜硝酸、炭酸、硫酸、ヒ酸、亜ヒ酸、クロム酸、水酸化物イオン等があげられる。
従って、ハイドロタルサイト様化合物は、陰イオン除去剤として使用することができる。
【０００８】
本発明は、カルシウムカーバイドを製造する電炉から発生したダスト（以下、本ダストという）であり、例えば、カルシウムカーバイド製造用電炉や、それに付設した原料供給ライン等の付帯設備から発生したダストをいう。本ダストは、例えば、カルシウムカーバイド製造用電炉から排出される排ガスを外気と遮断し、煙道を通じて、バックフィルターや沈殿槽等に導き、除塵や分離を行う際に回収することにより得られる。
本ダストの主成分としては、炭素、カルシウム化合物、マグネシウム化合物、マンガン化合物等である。また、本発明に使用する本ダストの平均粒子径は、０．０１〜０．５μｍの範囲のものが好ましい。
【０００９】
本ダストを原料としたハイドロタルサイト様化合物の製造方法は、例えば、以下の通りである。
本ダストを酸処理して酸可溶性の金属成分を抽出する抽出工程と、酸可溶性の金属成分を含む溶液にアルミニウムイオンを添加し、ｐＨを調整して生成物を沈殿させる沈殿工程からなるものである。
【００１０】
抽出工程では、本ダストを酸で処理することにより、カルシウム、マグネシウム及びマンガン等といった酸可溶性の金属成分が抽出され、酸可溶性の金属成分を含む溶液が得られる。酸としては、塩酸、硫酸及び硝酸等の無機酸や、クエン酸、リンゴ酸及び酢酸等の有機酸等が挙げられる。
【００１１】
沈殿工程では、酸可溶性の金属成分を含む溶液にアルミニウムイオンを添加し、ｐＨを好ましくは８以上、より好ましくは９以上に調整することにより、ハイドロタルサイト様化合物を沈殿、生成できる。アルミニウムイオンを添加に用いるアルミニウムイオン供給用溶液としては、例えば、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム及びアルミン酸ナトリウムの水溶液等が挙げられる。中でも、本ダストから金属成分を抽出する際に用いた酸と同じ陰イオンを含有するアルミニウム塩の水溶液がより望ましい。ｐＨを調整に用いるｐＨ調整用の溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウム等のアルカリが例示される。
【００１２】
沈殿工程で生成されたハイドロタルサイト様化合物は、濾紙やフィルターを用いて濾別し、乾燥することにより、例えば、陰イオン除去剤、制酸剤、又は、難燃剤等の樹脂用添加剤として使用できる。ハイドロタルサイト様化合物を、５００℃以上と高い温度で乾燥することにより、酸化物とし、陰イオン吸着剤として排水処理等にも利用できる。
【実施例】
【００１３】
「実施例１」
カルシウムカーバイド製造用電炉から排出される排ガスを外気と遮断し、煙道を通じて、バックフィルターに導き、除塵することにより、本ダスト（平均粒子径０．３５μｍ：レーザー式粒径分布測定器で測定）を得た。本ダストを１０５℃の乾燥機で２４時間乾燥し、走査型蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ：リガク社製ＺＳＸ１００ｅ）で成分を測定したところ、酸化カルシウム２４．８質量％、酸化マグネシウム１０．７質量％、酸化マンガン０．８質量％、その他６３．７質量％という結果が得られた。
【００１４】
本ダスト５０ｇを１モル／Ｌの塩酸５００ｍＬに溶解させ、不溶分を孔径０．２μｍのメンブランフィルターを用いて取り除き、酸可溶の金属成分を抽出し、抽出液とした。
【００１５】
前記抽出液５０ｍＬに０．１モル／Ｌの塩化アルミニウム溶液を２１．５ｍＬ加えたところ、白色の沈殿物が生成した。なお、塩化アルミニウム溶液を加える時には、０．１モル／Ｌの水酸化ナトリウム溶液も用い、反応温度を５８〜６２℃に調整し、反応液のｐＨが９．５〜１０．５になるように調整した。
【００１６】
前記沈殿物を室温にて１時間静置、熟成を行った後、濾紙で濾過、水洗、乾燥して生成物を得た。本生成物の結晶構造をＸ線回折装置（ＸＲＤ：リガク社製ＭｕｌｔｉＦｌｅｘ、測定条件：Ｃｕ  Ｋα、４０ｋＶ，４０ｍＡ）にて解析したところ、図１のようにハイドロタルサイト様化合物であることが確認された。図中の○はハイドロタルサイトのピークを示す。さらに、ＸＲＦにて組成分析を実施したところ、表１に示す結果となり、２価の金属としてＭｇとＭｎ、３価の金属としてＡｌから構成されたホスト層を持つハイドロタルサイト様化合物であることが確認された。また、ゲスト層として塩素イオンを含み、その他に水酸化物イオンを含有しているものと考えられた。
【００１７】
さらに、市販のリン酸二水素ナトリウムを純水に溶解させてリン酸（ＰＯ４２−）イオン濃度３２ｐｐｍの溶液を調製し、本試料液５０ｍＬに前記合成ハイドロタルサイト様化合物５０ｍｇを投入し、２０℃で２時間撹拌させた。撹拌後、孔径０．２μｍのメンブランフィルターで濾過し、濾液中のリン酸イオン濃度をイオンクロマトグラフ（島津製作所社製パーソナルイオンアナライザ  ＰＩＡ−１０００）にて測定し、リン酸イオン吸着性を調べた。その結果、表２に示したように、本合成ハイドロタルサイト様化合物でリン酸イオン濃度の低下が認められ、陰イオン除去剤としての効果が確認された。
【００１８】
「実施例２」
実施例１の抽出液５０ｍＬに０．１モル／Ｌの塩化アルミニウム溶液を３２．０ｍＬ加えたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、沈殿物を得た。沈殿物をＸＲＤ及びＸＲＦにより確認したところ、実施例１と同様にハイドロタルサイト様化合物であることを確認した。また、実施例１と同様にリン酸溶液を用いてリン酸イオン除去効果を調べたところ、表２に示したように、リン酸イオンはイオンクロマトグラフの検出下限以下であり、本ハイドロタルサイト様化合物のリン酸イオン除去効果が確認された。
【００１９】
「比較例１」
試薬として市販されている塩化マグネシウムと塩化アルミニウムを用いて、マグネシウムとアルミニウムのモル比が１：３になるように混合した溶液を準備し、実施例１と同様の操作を行って、沈殿物を得た。また、実施例１と同様にリン酸溶液を用いてリン酸イオン除去効果を調べたところ、表２に示すように、リン酸イオン除去効果は認められるものの実施例１に比べて残存するリン酸イオン濃度は高かった。
【００２０】
「比較例２」
ハイドロタルサイト様化合物を使用しなかったこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、リン酸イオン除去効果を調べた。結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、カーバイド製造用電炉の集塵ダストを原料として、ハイドロタルサイト様化合物を製造することができる。このハイドロタルサイト様化合物は、リン酸イオン等の陰イオンを除去する機能を有する優れた陰イオン除去剤などとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１（ａ）及び実施例２（ｂ）で得られた化合物のＸ線回折図である。
【図１】
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