(57)【要約】【課題】廃水から、所望の重金属を選択的に回収する。【解決手段】実施形態に係る吸着剤は、粘土鉱物と、３価の陽イオンを含む金属と、腐食酸を含む腐葉土とが所定の割合で混合されて造形されたことを特徴とする。【選択図】  図２
2012192312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土鉱物と、３価の陽イオンを含む金属と、腐食酸を含む腐葉土とが所定の割合で混合されて造形された重金属の吸着剤。
【請求項２】
重金属を含む被処理水から重金属を回収する重金属回収装置であって、
粘土鉱物と、３価の陽イオンを含む金属と、腐食酸を含む腐葉土とが所定の割合で混合されて造形された重金属の吸着剤と、
前記吸着剤の上流側に配置され、被処理水の流入から当該吸着剤を保護する保護手段と、
前記吸着剤の下流側に配置され、当該吸着剤を内部に保持する保持手段と、
を備えることを特徴とする重金属回収装置。
【請求項３】
生物活性炭槽の後段に配置され、当該生物活性炭槽で有機物が回収された被処理水が導入される請求項２に記載の重金属回収装置。
【請求項４】
重金属を吸着した吸着剤に、当該吸着剤から重金属を剥離する為の溶液を供給する溶液供給手段を備えることを特徴とする吸着剤再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、廃水からの重金属の回収に利用する吸着剤、重金属回収装置及び吸着剤再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排水処理では凝集沈殿の後に得られた汚泥を処理する方法が主流であった。工場の廃水の処理でも、汚濁物質を凝集沈殿等させ、汚泥として廃棄する方法が主流であった。
【０００３】
しかしながら、工場からの廃水には通常の生活排水とは異なる物質を含んでいることがあり、そのような物質は生活排水と同一の方法で容易に処理できないこともある。また、工場からの廃水は年々負担が増加しており、更に全国的に排水基準も高くなっており、廃水の処理は困難になる傾向にある。
【０００４】
さらに、工場からの排水には多量の重金属を含んでいるものあり、このような廃水から得られた汚泥には重金属が含まれるが、汚泥から重金属のみを回収することは困難であった。仮に、廃水から重金属のみを選択的に回収することができれば、その後、再利用しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６２４５８号公報
【特許文献２】特開２００２−３５５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記課題に鑑み、廃水から、所望の重金属を選択的に回収する吸着剤、重金属回収装置及び吸着剤再生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る吸着剤は、粘土鉱物と、３価の陽イオンを含む金属と、腐食酸を含む腐葉土とが所定の割合で混合されて造形されたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る吸着剤による金属の吸着について説明する図である。
【図２】第２実施形態に係る金属回収装置について説明する図である。
【図３】第３実施形態に係る吸着剤再生装置について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を用いて本発明の実施形態に係る吸着剤、金属回収装置及び吸着剤再生装置について説明する。実施形態に係る吸着剤は、工場廃水等の有用な重金属を含む被処理水から、選択的に吸着する。また、実施形態に係る金属回収装置は、この吸着剤を利用して有用な重金属を含む被処理水から、重金属を選択的に回収する。さらに、実施形態に係る吸着剤再生装置は、重金属を吸着した吸着剤から重金属を剥離し、吸着剤を再生させるとともに、重金属を分離する。
【００１０】
〈第１実施形態〉
第１実施形態に係る吸着剤は、粘土鉱物と、３価の陽イオンを含む金属と、腐食酸を含む腐葉土とが粒状等に造形される。なお、吸着剤は、吸着剤と重金属を含む被処理水が接触することができれば良いため吸着剤の形状は粒状に限定する必要はないが、被処理水と接触する面積が大きい形状であることが望ましい。すなわち、多孔体や単孔体のような開気孔を有する形状でもよい。
【００１１】
例えば、図１（a）に示すように、粘土鉱物は表面に負の電荷を持ち、陽イオン（特に、重金属イオン）がひきつけられる。したがって、被処理水に銅イオン（Ｃｕ2+）、亜鉛イオン（Ｚｎ2+）、鉛イオン（Ｐｂ2+）等の重金属イオンを含んでいるとき、図１（ｂ）に示すように、粘土鉱物の負の電荷にひきつけられた陽イオンである重金属イオンは、鉱物の層間に存在していた他の陽イオンと置換されて粘土鉱物に吸着される。
【００１２】
ここで、吸着剤に粘土鉱物を利用するのは、粘土鉱物が重金属の吸着性が高いためである。粘土鉱物には、例えば、バーミキュライトを利用することができる。
【００１３】
また、３価の陽イオンを含む金属は、凝集剤として用いる。すなわち、３価の陽イオンを含む金属は、凝集剤として広く一般に用いられており、この３価の陽イオンを含む金属が重金属と結合し、難溶性にすることができるためである。３価の陽イオンを含む金属には、アルミニウムイオンや鉄イオンを含む凝集剤を利用することができ、具体的には、ＰＡＣ（Poly Aluminum Chloride）等が挙げられる。
【００１４】
さらに、腐葉土は、腐葉土に含まれる腐食酸により、重金属の粘土鉱物の層間への吸着性を高くするとともに、重金属イオンと粘土鉱物とを強固な結合を持ちやすくする性質があるためである。
【００１５】
ここで、粘土鉱物、３価の陽イオンを含む金属及び腐葉土の各量は、粘土鉱物をｘ（０．２≦ｘ０．７）、３価の陽イオンを含む金属をｙ（０．０１≦ｙ≦０．１）、腐葉土をｚ（０．１≦ｚ≦０．３）とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１を満たす割合で決定されて吸着剤が生成される。
【００１６】
上述した第１実施形態に係る吸着剤では、表面に重金属を含む被処理水を接触させることで、吸着剤を構成する粘土鉱物、３価の陽イオンを含む金属及び腐食酸それぞれの効果により、より多くの被処理水から選択的に重金属を回収することができる。
【００１７】
〈第２実施形態〉
第２実施形態に係る金属回収装置では、内部に第１実施形態で上述した吸着剤を備えている。この重金属回収装置は、重金属を含む被処理水が流入されると、吸着剤に重金属を吸着させて被処理水から重金属を回収する。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、実施形態に係る金属回収装置１は、上流部１１と下流部１２とを備えている。上流部１１は、被処理水を流入する流入管２１に接続され、下流部１２は、被処理水を流出する流出管２２に接続されている。
【００１９】
金属回収装置１の上流部１１には、吸着剤Ａの上流側に配置され、被処理水の流入から吸着剤Ａを保護する保護手段である綿１３と、吸着剤Ａの下流側に配置され、吸着剤Ａを内部に保持する保持手段である綿１３及びフィルタ１５とが配置されている。
【００２０】
吸着剤Ａは、第１実施形態で上述したように、例えば、粒状等に造形されているものの、圧力によって崩れやすい性質がある。また、この吸着剤Ａには、流入管２１からの被処理水の水流を受け、大きな圧力が加わって崩れやすくなる。したがって、被処理水による圧力から吸着剤Ａを保護して吸着剤Ａが崩れるのを防止するため、金属回収装置１では、吸着剤Ａの上流側に保護手段として綿１３を設置している。なお、被処理水による圧力から吸着剤を保護するものであれば、綿１３に限らず、スポンジ等他の素材を保護手段として利用してもよい。
【００２１】
金属回収装置１では、吸着剤Ａの流出を防止し、吸着剤Ａを内部に保持するため、吸着剤Ａの下流側に保持手段として、綿１４とフィルタ１５とを設置している。フィルタ１５のみによって吸着剤Ａを保持した場合、吸着剤Ａが崩れた場合には被処理水とともに崩れた吸着剤Ａが金属回収装置１から流出管２２に流出するおそれがある。また、吸着剤Ａは、長時間、被処理水に曝されていると崩れやすい性質がある。したがって、図２（ａ）に示す例では、フィルタ１５によって上流側に綿１４を保持し、崩れた吸着剤Ａも内部に保持できるようにしている。
【００２２】
なお、図２（ｂ）に示す例では、フィルタ１５は、格子状であるが、綿１４を保持することができれば、他の形状であってもよい。また、吸着剤Ａが崩れた場合であっても、金属回収装置１の内部に吸着剤Ａを保持することができるものであれば、綿１３に限らず、スポンジ等の他の素材を保持手段として使用してもよい。
【００２３】
また、図２（ａ）に示す例では、円柱形状の上流部１１と下流部１２とから成る金属回収装置１を用いて説明したが、保護手段に保護され、保持手段に保持される吸着剤Ａを内部に備えるものであれば、その構成は限定されない。
【００２４】
この金属回収装置１は、凝集沈殿等の廃水処理等、他の水処理よりも前段に設置することで、後段の水処理における負荷が軽減される。すなわち、重金属が除去された後の水処理では、重金属を含む被処理水を処理する場合よりも、処理で必要な薬品を軽減できる等、処理に必要な負担が軽減される。なお、この金属回収装置１より前段にＢＡＣやＧＡＣ等の生物活性炭によって有機物が処理されていれば、金属回収装置１及びその後の水処理の負担を軽減することができる。
【００２５】
上述した第２実施形態に係る金属回収装置１では、重金属を吸着可能な吸着剤Ａを使用して被処理水から選択的に重金属を回収することができる。
【００２６】
〈第３実施形態〉
第３実施形態に係る吸着剤再生装置３では、第２実施形態に係る金属回収装置１で重金属を吸着した吸着剤Ａから重金属を分離させ、吸着剤Ａの吸着能力を再生させる。例えば、図３に示すように、吸着剤再生装置３は、吸着剤Ａから重金属を剥離させる溶液を供給する溶液供給手段３１と、吸着剤Ａが投入される通水管３２と、通水管３２から流出した溶液を受ける水槽３３を有している。
【００２７】
金属回収装置１内で重金属を吸着したことによって、重金属の回収率が低下した吸着剤Ａは、図３に示すように、フィルタ等によって吸着剤Ａを保持可能な通水管３２に投入される。通水管３２に吸着剤Ａを投入後、溶液供給手段３１が吸着剤Ａから重金属を剥離させる溶液を供給し、吸着剤Ａから重金属を剥離させる。このとき、吸着剤Ａに所定時間、所定量の溶液を通水することで、重金属は、吸着剤Ａ側から溶液側に移動する。例えば、吸着剤Ａから重金属を剥離させる溶液としては、強酸性水又は強塩基水溶液を利用することができる。
【００２８】
通水管３２の下流側には、重金属が溶出した溶液を受ける水槽３３が配置されており、通水管３２から流出した溶液は、この水槽３３で貯水される。この水槽３３で貯水された溶液から重金属を分離することで、分離した重金属を再利用することができる。例えば、水槽３３内に電極３３１，３３２を配置し、水槽３３に貯水された溶液を電気分解することで、電極（陰極３３１）に付着する重金属を回収することができる。被処理水から回収した重金属は、有限である金属資源であるため、再利用することは、資源の少ない我国には、資源の有用な利用とすることができる。
【００２９】
ここで、吸着剤再生装置３は、上述した金属回収装置１とは独立したものとして説明していたが、金属回収装置１の一部として設けられていてもよい。
【００３０】
なお、重金属が剥離された通水管３２内の吸着剤Ａは、通水管３２から取り出して再利用することができる。このとき、吸着剤Ａが崩れたことにより、通水管３２内の吸着剤Ａの形状が金属回収装置１内で使用した形状と異なっていた場合、再び所望の形状に造形して再利用することができる。
【００３１】
上述した第３実施形態に係る吸着剤再生装置３では、重金属を吸着した吸着剤Ａから重金属を剥離し、剥離した重金属を回収し、資源として重金属を再利用することができる。
【００３２】
本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ…吸着剤
１…金属回収装置
１１…上流部
１２…下流部
１３…綿
１４…綿
１５…フィルタ
２１…流入管
２２…流出管
３１…溶液供給手段
３２…通水管
３３…水槽
【図１】
2012192312.tif 000003
【図２】
2012192312.tif 000004
【図３】
2012192312.tif 000005