(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の産業廃棄物の処理方法において、再資源化処理を行う場合には、再度粒度毎に篩い分けが行われ、目視判断で特段汚れていなければ、更に洗浄する工程までは実施されてはいなかった。しかし、目視だけでは判断しきれない有害汚染物質が付着している可能性があるリスクから、電気浸透修復法により、被対象処理物の無害化処理を簡易に実施する浄化技術を提供する。【解決手段】直流電圧および交流電圧の三角波パルス信号の特性を利用して印加重畳し、コントローラー２０で電界域を制御すると共に固相粒子間に振動を与え、イオン交換水３１または水道水３１、加えて緩衝溶液３１を電極管６０，７０に送水して、酸化還元反応による電気分解を作用させ、電気浸透現象或いは電気イオン泳動現象を利用し、被対象処理物中の対象汚染物質をろ過分離装置５０にて濃縮回収し、効率良く被対象処理物を無害化処理することを特徴とする浄化技術である。【選択図】図１
2013220419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧および交流電圧を三角波パルス信号に置き換え、印加重畳することにより、被対象処理物の環境下に存在する固相粒子に均等に振動を与え、帯電・通電効率を促進せしめ、酸化還元反応による電気分解を作用させると共に、電気浸透現象或いは電気イオン泳動現象を利用し、被対象処理物の環境下に存在する対象汚染物質の除去・回収を、同一原位置にて効率良く行う浄化技術である
ことを特徴とする電気浸透修復法による無害化処理技術。
【請求項２】
被対象処理物の環境下に存在する固相粒子は、事前に篩い分けの前処理を要さず、高比重物、低比重物、粒子の大小、粒子の性状・組成等に拘わらず、同一原位置で処理が可能な浄化技術である
ことを特徴とする電気浸透修復法による無害化処理技術。
【請求項３】
請求項１または請求項２の電気浸透修復法により無害化処理が可能な対象汚染物質は、
重金属イオン、特定有害汚染物質、揮発性有機化合物、有機金属化合物、油分、残留農薬類、ダイオキシン類、病原性ウィルス、塩分等である
ことを特徴とする電気浸透修復法による無害化処理技術。
【請求項４】
請求項１または請求項２の電気浸透修復法による無害化処理技術で使用される溶媒（緩衝溶液）は、
イオン交換水または水道水および、
塩化第二鉄、硫化鉄（硫化鉄および硫化ナトリウム水溶液）、過酸化水素、次亜鉛素酸緩衝溶液（次亜鉛素酸および次亜鉛素酸ナトリウム水溶液）、希硝酸緩衝溶液（希硝酸および希硝酸ナトリウム水溶液）、酢酸緩衝溶液（酢酸および酢酸ナトリウム水溶液）、木酢酸緩衝溶液（木酢酸および木酢酸ナトリウム水溶液）、燐酸緩衝溶液（燐酸および燐酸ナトリウム水溶液）、クエン酸緩衝溶液（クエン酸およびクエン酸ナトリウム水溶液）、ホウ酸緩衝溶液（ホウ酸およびホウ酸ナトリウム水溶液）、硫酸緩衝溶液（硫酸および硫酸ナトリウム水溶液）、バナジウム水溶液（充電液としても利用可能な電解液）、バクテリア（好気性微生物および嫌気性微生物）である
ことを特徴とする電気浸透修復法による無害化処理技術。
【請求項５】
請求項１または請求項２の電気浸透修復法による汚染物質の被対象処理物は、
主に産業廃棄物として取り扱われている
建設発生土（建設汚泥、建設残土）、耕作土壌（田、畑）、浚渫汚泥（下水・河川・湖沼等）、スラッジ類（ペーパースラッジ等）、産業廃棄物（廃プラスチック類、ゴムくず、金属屑、ガラス・陶磁器屑、がれき類および、燃えがら、汚泥類、紙屑、木屑、繊維屑、鉱さい、煤塵、スラグ、１３号廃棄物等の選別破砕処理後、再生資源として利用出来ずに埋立て処分される産業廃棄物）、混合系廃棄物（２５ｍｍ以下の粒度で、前項の産業廃棄物が多種に混在した廃棄物）、焼却灰、放射性物質由来の汚染物である
ことを特徴とする電気浸透修復法による無害化処理技術。
【請求項６】
請求項１または請求項２の電気浸透修復法による無害化処理における、電極素材および構造は、
円柱形状の電極管で通電機能を有し、電極端子、電極棒、送水管、吸水管、通水孔、吸水孔、メンブレンフィルター同等のフィルターが備わる構造であり、
成形する電極管の電極素材は、鉄、ステンレス、合金製等を加工したものであり、電極管内部の電極棒には、アノード（陽極）側には炭素系素材または鉛系素材（例えば黒炭、カーボン繊維、黒鉛）であり、カソード（陰極）側には鉄またはアルミニウム、ニッケル等の導電性に優れる電極棒用の素材であり、電食作用により、地中の電極管の金属素材を漏電した電流によって電気分解され、穴や亀裂等が空いてしまう劣化現象を防止するため、電極管の外部（外膜）をプラスチック製やアクリル製、硬質ゴム製等の非導電性被覆で絶縁された構造であっても良い電極管の構造である
ことを特徴とする電気浸透修復法による無害化処理技術。
【請求項７】
請求項１または請求項２の電気浸透修復法による無害化処理における、ろ過分離装置の構造は、
減圧ポンプにより、電極管から吸引された水または緩衝溶液、加えて汚染物質類は、ろ過分離装置の１段階から３段階のろ過フィルターユニットにより分離回収されることとなる構造であり、
必要に応じて各フィルターユニットのカセットの組み合わせが可能である
ことを特徴とする電気浸透修復法による無害化処理技術。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に産業廃棄物として取り扱われている建設発生土および建設汚泥・浚渫汚泥類、更に混合系産業廃棄物を被対象処理物とし、被対象処理物中に電極アノード（陽極）を埋設すると共に、該電極に直流電圧および交流電圧の三角波パルス信号により印加重畳することで、被対象処理物中の固相粒子に三角波パルス振動を与え、イオン交換水または水道水、加えて緩衝溶液を送水し、被対象処理物中の帯電・通電効率の促進をせしめ、酸化還元反応による電気分解を作用させ、電気浸透現象或いは電気イオン泳動現象を利用し、被対象処理物中の対象汚染物質である重金属イオン、特定有害汚染物質、揮発性有機化合物、有機金属化合物、油分、残留農薬類、ダイオキシン類、病原性ウィルス、塩分等を電極カソード（陰極）へ水分と共に移動させた上で濃縮回収し、被対象処理物の無害化処理を行うことにより、汚染物質の除去および回収率を飛躍的に向上させることが可能な技術に関する。
また、本技術では、ろ過分離排水方法および、汚染物質含有廃溜液に関しても適切な処理を行うことが可能であり、汚染処理が判明した原位置での適切な排水処理が可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国の産業廃棄物における再資源化率（リサイクル率）は、日々の技術進歩と共に向上し、様々な政令またはガイドラインにより、それらの関係法規や基準も明確になっている。
【０００３】
以下、代表的な指針を挙げる。
１つ目には、国土交通省の定める「建設汚泥再生利用技術基準（案）（平成１１年３月２９日）」があり、本ガイドラインでは、建設工事に伴い副次的に発生する建設汚泥の処理に当たっての基本方針と具体的実施手順を示すことにより、建設汚泥の再生利用を促進し、最終処分場への排出量の削減、不適正処理の防止を図ることを目的に策定されたものがある。
【０００４】
２つ目には、独立行政法人土木研究所が示す「建設汚泥再生利用マニュアル（平成２０年１２月）」に基づき、建設工事に係わる掘削工事から生じる泥状の掘削物および泥水のうち、「廃棄物の処理および清掃に関する法律」（以下、「廃棄物処理法」という）に規定する産業廃棄物として取り扱われるものに限定しており、埋戻材の再生原材料とするためその建設汚泥の性状や品質基準、受け入れ条件および再生処理方法について策定されたものがある。
【０００５】
３つ目には、環境省が定める「土壌汚染対策法（平成１４年５月２２日）」があり、そこでは近年、有害物質による土壌汚染事例の判明件数の増加が著しく、土壌汚染による健康影響の懸念や対策の確立への社会的要請が強まっている状況を踏まえ、国民の安全と安心の確保を図るため、土壌汚染の状況の把握、土壌汚染による人の健康被害の防止に関する措置等の土壌汚染対策を実施することを内容として策定されたものがある。
【０００６】
４つ目には、経済産業省の定める「電気設備技術基準」（改正  平成１３年６月２９日）第２３６号に準じると、被対象処理物となる土中環境下において、地表１メートルの間隔を有する任意の２点の電位差が５ボルト（電界強度５Ｖ／ｍ）以下であることが定義されている。
【０００７】
その他、資源有効利用促進法、水質汚濁に係る環境基準、建設リサイクル法（建設工事に係る資材の再資源化等に関する法律）等、政令および地方自治体条例が定める環境保全およびリサイクルに関する法律、条令、並びに土壌汚染および廃棄物汚染等の対策、または取り扱いに係わる自治体条項等にも各基準がある。
【０００８】
次に、従来の土壌汚染処理技術の代表的なものには、
１．比重選別（風量選別、水力選別、ジグ選別、重液選別、テーブル選鉱）
２．凝集沈殿法
３．キレート交換法
４．イオン交換法
５．溶脱処理（硝酸を用いる場合には硝酸根等が残留し、二次汚染の原因となる）
６．不溶化処理（硫化して不溶化する）
７．焼却、焼成処理
８．電気浸透処理、電気イオン泳動処理（電位差を利用した電池式のものも含む）
９．バイオレメディエーション
１０．ファイトレメディエーション
１１．オートクレーブ処理（高加圧蒸気滅菌処理）
などが挙げられ、特許出願も数多くなされているが、二次汚染の発生の問題、コスト高、長時間処理の問題や、対象土壌の場外搬出および標高の上昇を避けるための排土客土を行う場合には、更なるコストの増加となり、更に粒径毎に篩い分けの工程を要する場合等があり、汚染発生現場と対象汚染物質に応じた処理方法をケースバイケースで選択し、組み合わせをした汚染処理が行われていた。
【０００９】
特許文献１には、重金属類で汚染された土壌中に陽極用と陰極用の電極を埋設し、複数本の電極中空管に直流電流と硫化ナトリウムまたは硫酸鉄の水溶液を注入し、両極間の汚染土壌中に作用する電気浸透現象を利用して、汚染土壌中の重金属類を原位置の状態で、不溶化の化学反応を利用して除去する方法が開示されている。
【００１０】
特許文献２には、重金属類やＰＣＢ、ダイオキシン類などの有害有機化合物、有機金属化合物などの有害汚染物質を含有する、例えば、汚染土壌、ヘドロ、汚泥、焼却灰などの廃棄物に対して直流電圧に交流電圧を低周波で重畳印加することによって、該処理物中の固相粒子に振動を与え、該処理物中の水分を電気浸透流で移動させることにより、汚染物質を効率よく除去回収する方法が開示されている。
【００１１】
特許文献３には、比重選別が困難な比較的小さな粒子の土壌中から、直流電圧を印加することによって、電気浸透およびイオン泳動を作用させ、重金属を分離除去すると共に、濃縮回収した重金属を硫化して不溶化処理する方法が開示されている。
【００１２】
特許文献４には、土壌汚染物質環境下において、筐体の左右の側壁に沿って透水孔を有する電極板部を設け、汚染土壌環境下に電解液を添加することにより、汚染土壌から汚染物質含有水を液溜に抽出させる方法が開示されている。
【００１３】
特許文献５には、特許文献４と同時出願の考案があるが、こちらは陽極と陰極を水平に配置し地表面には電極材を散布することで地表面の感電を防止し、電気浸透作用を起こす方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平０６−１５８６３５（汚染土壌中の重金属類を不溶化する方法とその装置）
【特許文献２】特開２００６−２１０７９（電気浸透流を用いた汚染物質除去方法及び汚染物質除去装置）
【特許文献３】特開平１０−２９６２３０（重金属汚染土壌の浄化方法）
【特許文献４】特開２００５−１６１１７０（土壌汚染物質抽出構造およびその方法）
【特許文献５】特開２００５−１６１１７１（土壌汚染浄化構造およびその方法）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
近年、重金属類や揮発性有機化合物で汚染された工場跡地の上にマンションが建設されてから発覚する土壌汚染問題や、鳥インフルエンザウィルス事件では養鶏殺処分と同時に病原性ウィルスで汚染された土壌の除去問題、塩害土壌の問題、放射性物質が基準値以上に含有する砕石原料等が製品化してから発覚する汚染問題など、従来の見た目による客観的な原料の判断だけでは、後に取り返しのつかない問題が起こることがしばしば発生している。
【００１６】
また、再資源化される製品に応じた物理的な性能基準や各種試験基準の範囲は、許認可または認証を申請する団体先によって審査基準が異なり、かつ、特定有害物質の有無等に対する生態系への安全性についても、各省庁および自治体等の設計基準は、必ずしも統一された基準または審査方法ではない。
【００１７】
更に、従来からの産業廃棄物が再資源化（リサイクル化）をなされて、製品または原料として供給する場合には、見た目の綺麗さや材質感だけで汚染物質の有無は二の次として判断されてきたが、これは人間の目視による客観的な判断であり、科学的で明確な根拠の無い材料判断で取引がなされているのが慣例となっている。
【００１８】
一般的な土木工事の中で、特に河川または湖沼に沈殿している堆積物を取り除く際には、浚渫汚泥と呼ばれる廃棄物があるが、これは特定の処分場で仮置きをして、特段無害化処理を行うことはなく、脱水処理や焼却処理をした後、最終処分場で埋立てされている。
【００１９】
同様に、一般的な建築工事の中で、杭工事や地盤改良工事を行う際には、建設汚泥と呼ばれる廃棄物があるが、こちらも特定の処分場で仮置きをして、脱水処理や焼却処理をした後に最終処分場で埋立てされている。
【００２０】
加えて、一般廃棄物または産業廃棄物として収集され、中間処理施設内で選別、破砕、分級された後の再生資源としては敬遠されている混合系廃棄物（様々な種類の素材が細かく混じりあっており、いわゆる「ふるいカス」と呼ばれる廃棄物）があるが、こちらも材料の見た目が悪いと言った目視による判断基準だけで、汚染物質の有無に拘わらず、規定の保管量を超えない程度に最終処分場へ持ち込まれて埋立て処分をされているのが実情である。
【００２１】
いずれにしても、現在、産業廃棄物の中間処理施設等で再生資源化（リサイクル化）が行われている場合、有害汚染物質の含有は定かではなく、最終処分場へ持ち込まれ埋立て処分をされているのが実情であり、被対象物中に有害汚染物質がどの程度含有しているかなどは良くも悪くも測定されることは無く、ましてや処理ロット毎における「無害化処理済」の表示も無く流通しているのが慣例であり、問題が発覚してからの事後による対処が社会問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
以下、本発明において、上記課題を達成するために採用した技術について説明する。
本発明の電気浸透修復法による汚染物質の被対象処理物は、
主に産業廃棄物として取り扱われている
１．建設発生土（建設汚泥、建設残土）
２．耕作土壌（田、畑）
３．浚渫汚泥（下水・河川・湖沼等）
４．スラッジ類（ペーパースラッジ等）
５．産業廃棄物（廃プラスチック類、ゴムくず、金属屑、ガラス・陶磁器屑、がれき類および、燃えがら、汚泥類、紙屑、木屑、繊維屑、鉱さい、煤塵、スラグ、１３号廃棄物等の選別破砕処理後、再生資源として利用出来ずに埋立て処分される産業廃棄物）
６．混合系廃棄物（２５ｍｍ以下の粒度で、前項の産業廃棄物が多種に混在した廃棄物）
７．焼却灰
８．放射性物質由来の汚染物
等であり、従来の慣例による処理により、いわゆる安定型または管理型最終処分場で埋立て処分をされていた廃棄物類を、本発明の電気浸透修復法により、見た目の目視による判断ではなく、確実に無害化された再資源化製品または原料として、安心・安全に供給出来ることを見出した。
【００２３】
本発明の電気浸透修復法により、無害化が可能な対象汚染物質は、土壌汚染対策法並びに、水質汚濁に係る環境基準等に掲げられる以下の物質が代表的な対象汚染物質となる。
１．重金属イオン（水銀、カドミウム、鉛、六価クロム、砒素、マンガン、ベリウムなど）
２．特定有害汚染物質（前項１の重金属イオンおよび、シアン、フッ素、ホウ素、セレン、ポリ塩化ビフェノルなど）
３．揮発性有機化合物（トルエン、ベンゼン、フロン類、ジクロロメタン、トリクロロエタンなど）
４．有機金属化合物
５．油分（ノルマルヘキサン抽出物質）
６．農薬類（窒素、有機りん化合物、亜鉛、硫黄など）
７．ダイオキシン類
８．病原性ウィルス（細菌、結核菌、芽胞、真菌、ウィルス）
の有害汚染物質および、
９．塩分（塩害土壌）
が対象範囲となる。
【００２４】
本発明の電気浸透修復法による対象汚染物質の無害化処理方法は、
被対象処理物中に電極アノード（陽極）を埋設すると共に、該電極端子に直流電圧および交流電圧を印加重畳することにあるが、従来とは異なり、本発明では三角波パルス信号の特性を利用して、コントローラー内の１つ以上複数のコンデンサーおよび抵抗器、または交流発振器等を組み合わせたマイコン制御式のマルチバイブレーター回路を内蔵しており、直流と交流の電圧を対象汚染物質毎に任意で可変させ、同時に電磁誘導障害を軽減しながら電界域をコントロールすると共に、被対象処理物中の固相粒子に三角波パルス信号による固相粒子間に振動を与え、イオン交換水または水道水、加えて緩衝溶液を電極管に送水し、被対象処理物環境下における帯電・通電効率の促進をせしめ、酸化還元反応による電気分解を作用させている。
【００２５】
これは、電気浸透現象或いは電気イオン泳動現象、正に帯電した物質の移動に伴って誘発する電気浸透流の応用であり、更に昇温による揮発作用や微生物分解等を利用し、被対象処理物中の重金属イオンや特定有害汚染物質、揮発性有機化合物、有機金属化合物、油分、農薬類、ダイオキシン類、病原性ウィルス、塩分等を、電極カソード（陰極）へ水分と共に移動させた上で濃縮回収し、ろ過分離装置にて減圧ろ過することにより効率良く対象汚染物質を除去・回収し、被対象処理物を無害化処理することを特徴とする浄化技術である。
【００２６】
本発明に係わる電気浸透修復装置は、被対象処理物の場所や性状、容積等の条件を選ばず、汚染対象範囲の同一原位置での処理が可能であることから、対象汚染物質の流出や拡散、飛散等による被害も拡大せず、騒音も出ず、限られた範囲での原位置無害化処理が可能となることから、周辺への環境二次公害が発生せず、運搬輸送に係る温室効果ガス（ＣＯ２）排出量の削減や、処理エネルギーコストも低減することが可能である。
【００２７】
本発明では、被対象処理物の区域内に含有する対象汚染物質の特定と、その土壌の土質または廃棄物の性状を調査し、更にその被対象処理物の含水率および透水率をあらかじめ計測し、電極の間隔および水分、並びに緩衝溶液の種類および注入量を適切に行うことによって、被対象処理物の環境下に均等に透水浸透せしめ、更に、効率的に対象汚染物質の酸化還元反応の作用を促進せしめ、かつ、電気浸透現象および電気イオン泳動現象を利用することにより、対象汚染物質の除去・回収率が飛躍的に向上することを特徴とする。
【００２８】
ところで、対象汚染物質は電気浸透現象の作用によって、電極カソード（陰極）側はアルカリ領域となり、双極帯電した付近には、イオン、またはコロイド粒子として濃縮されて回収するが、回収された対象汚染物質には、重金属イオン、特定有害物質、揮発性有機化合物、有機金属化合物、油分、農薬類、ダイオキシン類、病原性ウィルス、塩分等と様々な物質が混在集積され、粒度が小さいほど汚染物質の保持する力は大きくなるため、その対象汚染物質の除去・回収率や、処理時間の変化等は粒度毎に大きく異なる。
【００２９】
従来の先行事例での電気浸透処理技術では、粒径を揃えてから処理することが前提であるようであるが、本発明における技術であれば、交流電圧を三角波パルス信号に置き換え発振しているため、被対象処理物中の固相粒子に効率良く振動を与えられ、仮に粒子が細かく密となった固相粒子間であっても粒子間は均一化し、従来の技術よりもはるかに効率良く対象汚染物質を除去・回収することができる。
【００３０】
しかし、これら対象汚染物質の除去・回収後、分離回収液溜槽から個別廃液を再回収することは、高密度汚染物質となっているため、それ相応な処理装置が別途必要となる。
よって、本発明では再回収・再分離作業については、本発明の対象外除外作業としている。
【００３１】
対象汚染物質として回収された廃棄物については、水と対象汚染物質とに完全分離することが可能な河川放流基準に適合したろ過分離装置および、分離回収液溜槽を構成しているため、河川排水基準値を満たしたろ過分離装置を通過後には、適切な排水処理が行われることとなる。
【００３２】
この作業工程を加えることにより、簡易であるにも係わらず、確実に被対象処理物を無害化すると共に、排水および対象汚染物質を含む廃液に関しても適切な処理が可能となる。
【００３３】
本発明で採用する「ろ過分離装置」内のフィルター構造には、
挿入口部（第１段目）には、細孔径：１００〜７５μｍの粗大粒子が１０％未満で通過する、キレート樹脂またはセルロース系樹脂、化学合成繊維等によるフィルターユニットが設置されており、
中間部（第２段目）には、細孔径：１０〜０．１μｍの中粒子が１０％未満で通過する、ＭＦ膜（精密ろ過膜）またはＵＦ膜（限外ろ過膜）、或いはハイドロキシアパタイト、ゼオライト、加えてアルミナを粉末混練後、プレス加工によりエレメント状にした特性フィルターユニットが設置されており、
第３段目には、細孔径：０．０１〜０．００１μｍの微粒子が１０％未満で通過する、ＲＯ膜（水を通しイオンや塩類など水以外の不純物は透過しない性質を持つ逆浸透膜）のフィルターユニットが設置され、
最終的に通過されたものは河川放流基準を満たして排水される構造であることを特徴としている。
【００３４】
ろ過分離装置の内部構造については、「図５」として後に示すが、この1段階〜３段階のろ過フィルターユニットは、対象汚染物質によってカセットを取替え、または組み合わせを行うことができる。
【００３５】
電極アノード（陽極）および電極カソード（陰極）、電源、三角波パルス振動コントローラー、溶媒水槽、ろ過分離装置および分離回収液溜槽等の本発明の設備機構および構造、化学反応については「図１」のとおりであるが、電気浸透現象の原理について補足するならば、以下のとおりとなる。
【００３６】
本発明での被対象処理物中の含水率は、通常で２０〜３０％前後が適切であり、電極間での電界・通電域において、イオン交換水または水道水、加えて緩衝溶液の作用により、酸化還元反応による電気分解（電解反応）が発生する時、電極アノード（陽極）から生成した水素イオンは被対象処理物中のｐＨを低下させる。ｐＨが低下すると被対象処理物に付着していた難溶性の重金属や対象汚染物質はイオンまたはコロイド粒子となり、存在していた重金属類や対象汚染物質もイオンとして分離され、被対象処理物中の溶媒に抽出される。（実施例では希硝酸ナトリウム水溶液を使用。）
遊離した対象汚染物質はそのイオンの特性により、イオン交換水または水と、加えた緩衝溶液に沿って共に電極カソード（陰極）に集積され、濃縮回収されることとなる。
【００３７】
但し、建設汚泥や浚渫汚泥等のように、はじめから含水率の高い被対象処理物については、あらかじめ遠心分離機または脱水プレス機等により被対象処理物を脱水ケーキ状にした後、緩衝溶液のみを送水管から注入することにより、効率良く無害化処理は開始される。
【００３８】
この時、電気分解（電解反応）により生成された酸は、水素イオンにより構成されているため、周辺環境への二次的な環境公害は引き起こさず、同様に、被対象処理物中に注入した水は、電気浸透現象或いは電気イオン泳動現象により対象汚染物質を洗浄しながら緩衝溶液と共に、電極カソード（陰極）に集積されるため、同時に被対象処理物中の脱水も機械設備を使用することなく容易に回収することができることとなる。
【００３９】
更に、被対象処理物の環境中に印加した電位差による電界により、上述の陽イオンは陰極に向けて移動し、この移動時の摩擦力により水みちに存在する水分も引きずられて移動する。これが電気浸透流と呼ばれるものである。被対象処理物の環境中に重金属イオン、揮発性有機化合物、油分（ノルマルヘキサン抽出物質）、農薬等が存在した場合には、三角波パルス振動の作用により、電気浸透流によってこれらも移送回収される。
【００４０】
一方、電気的引力による電気イオン泳動現象の場合の陰イオン（フッ素、砒素、セレン等）は、電気浸透流に逆らって陽極側へ移動し、陽イオンは電気浸透流と電気イオン泳動現象の効果が加算されて陰極側へ移動することとなる。
【００４１】
この現象により、対象汚染物質およびイオン交換水または水道水、加えた緩衝溶液は、電極アノード（陽極）または電極カソード（陰極）の電極近傍に集積され、各電極の透水孔部分から対象汚染物質および水分、緩衝溶液は、ろ過分離装置を通過後、分離回収液溜槽へ溜まることとなる。
【００４２】
実用される電極アノード（陽極）および電極カソード（陰極）の双極の電極管形状については、円柱杭型で直径５．０ｃｍ〜１０．０ｃｍ程度、長さ０．９ｍ〜２．７ｍ程度が望ましく、電極間は１．０ｍ〜２．０ｍ以内の間隔で配置するが、平行の場合であっても千鳥の場合であっても放射線状の配置であっても、電極の配置については、被対象処理物の現場毎の状況に合わせて柔軟に対応することが可能である。
【００４３】
電極の形状は「図２」で示したとおりの形状が望ましい。
円柱形状の電極管は、送電機能を有する端子があるのは勿論であるが、内側にはイオン交換水または水道水、加えた緩衝溶液を先端まで送水するための管があり、かつ、被対象処理物の環境下に放出可能なメッシュ状の通水孔と対象汚染物質を回収する吸水孔が空いていることが必要である。
【００４４】
本発明における、電極管の通水孔および吸水孔の網径については、水分子と対象汚染物質分子が通る程度を想定しており、粒度の大きなものは通さないように工夫されているため、ＪＩＳ３５５５の「ステンレス金網の標準線径」に準じ、０．０７０ｍｍつまり、７０μｍ（マイクロメートル）以下の平織金網、またはφ７０μｍ（マイクロメートル）以下でパンチング加工がなされおり、平織金網の外周には、０．２２μm程度の孔径を有するメンブレンフィルター（日本ミリポア製、多孔質セルロース混合エステル製と同等程度のフィルター）で覆われていることが望ましい。
【００４５】
素材については通電性が良いものならどんな素材でも採用することが可能であるが、成形する電極管の電極素材は、鉄、ステンレス、合金製等を加工したものが望ましく、電極管内部の電極棒には、アノード（陽極）側には炭素系素材または鉛系素材（例えば黒炭、カーボン繊維、黒鉛）が望ましく、カソード（陰極）側には鉄またはアルミニウム、ニッケル等の導電性に優れる電極棒用の素材が望ましく、両極共、電極棒の表面をメッキ処理を施してあっても良い。
【００４６】
これは、酸化還元反応の作用により対象汚染物質の除去・回収を行う際には特に有効であり、陽極側の炭素素材や黒鉛を電極として使用するのは酸化還元電位を大きくするためであり、陰極側の鉄やアルミニウムを電極として使用するのは酸化還元電位を小さくするためである。
【００４７】
更に、電食作用により、地中の電極管の金属素材を漏電した電流によって電気分解され、穴や亀裂等が空いてしまう劣化現象を防止するため、電極管の外部（外膜）をプラスチック製やアクリル製、硬質ゴム製等の非導電性被覆で絶縁された構造であっても良い。
【００４８】
電極管について補足すれば、電極アノード（陽極）と電極カソード（陰極）の素材または形状を工夫することに加えて、双方電極管の間に可変抵抗器を設置することにより更に電界域は大きくなり、電極間における電気浸透流速を加速させ、対象汚染物質の除去速度を飛躍的に短縮することが可能となる。
【００４９】
次に、電気浸透流速を増幅させるため、電極間にコンデンサー、抵抗器を繋ぐことも望ましい。
本発明で推奨する抵抗器の値は、例えば、５Ｖ（ボルト）の電圧に、２００Ａ（アンペアー）の電流を通電させれば、オームの法則により、０．０２５Ω（オーム）の抵抗値があれば良いことになる。
【００５０】
「５Ｖ÷２００Ａ＝０．０２５Ω」
電極間の印加時間やタイミング、回数等については、対象汚染物質の組成や性状を測定して「三角波パルス振動コントローラー（本発明の附属開発として製作した装置）」によって全てマイコン制御によりコントロールすることができる。このコントローラーには、ＡＣ（交流）−ＤＣ（直流）コンバータ機能を有し、整流回路、マルチバイブレーション回路を有している。
【００５１】
印加重畳する時間やタイミングについて他の文献では、
１．直流電圧を印加開始して所定時間経過時点から電圧印加終了に至るまで。
２．直流電圧を印加開始後、断続的に。
【００５２】
３．直流電圧の印加開始から終了までの間の所定時間内。
とあるが、本発明で採用する「三角波パルス振動コントローラー」では、内蔵されるコントローラーでの設定により、当初より三角波パルス信号が形成されているため、効率的な電界域を実現することが可能となる。
【００５３】
但し、直流電圧のみによる印加で対象汚染物質処理が可能であると判断できる場合にはこの限りではない。
本発明の電気浸透修復法には、溶媒としてイオン交換水または水道水を用いるが、より効率良く電気浸透現象を行うため、溶媒には以下の緩衝溶液等のうち少なくとも１種類以上の溶媒が選択される。
【００５４】
１．塩化第二鉄
２．硫化鉄（硫化鉄および硫化ナトリウム水溶液）
３．過酸化水素
４．次亜鉛素酸緩衝溶液（次亜鉛素酸および次亜鉛素酸ナトリウム水溶液）
５．希硝酸緩衝溶液（希硝酸および希硝酸ナトリウム水溶液）
６．酢酸緩衝溶液（酢酸および酢酸ナトリウム水溶液）
７．木酢酸緩衝溶液（木酢酸および木酢酸ナトリウム水溶液）
８．燐酸緩衝溶液（燐酸および燐酸ナトリウム水溶液）
９．クエン酸緩衝溶液（クエン酸およびクエン酸ナトリウム水溶液）
１０．ホウ酸緩衝溶液（ホウ酸およびホウ酸ナトリウム水溶液）
１１．硫酸緩衝溶液（硫酸および硫酸ナトリウム水溶液）
１２．バナジウム水溶液（充電液としても利用可能な電解液）
１３．バクテリア（好気性微生物および嫌気性微生物）
などを使用して、被対象処理物中の含水率および透水率を調整する水と共に、対象汚染物質によって緩衝溶液を簡易に調整することができるように、水槽または緩衝溶液タンクは、１つ以上複数の槽があっても良く、ミキシング機能を有していることを特徴とする。
【００５５】
加えて、通常は本発明の電気浸透処理で充分に対象汚染物質は除去できるが、工業用工場跡地等に見られる土壌汚染物質には、揮発性有機化合物の中で、例えば電子部品の洗浄等に使用される有機塩素系溶剤の、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の水より比重の重い汚染物質や、イソプロピルアルコールのように水に中和する汚染物質が被対象処理物中に大量に含有している場合がある。このような特殊な密度の高い汚染土壌については、対象汚染物質が重金属等の溶媒に溶けて陽イオンになるもの、または電気的に中性となる揮発性有機化合物等の場合には、本発明の電機浸透修復法では修復に時間が掛り過ぎてしまう場合もあるため、このような場合には、印加重畳する電極の極性を逆に流すことにより、より効率良く無害化処理を行うことも可能である。
【００５６】
更に、鳥インフルエンザやＯ−１５７に代表される病原性ウィルスで、広範囲に濃密度に汚染された土壌等については、最終的にろ過分離装置内にあるＲＯ膜フィルターユニットにより全てのウィルスや塩分等に至るまで汚染物質イオンの除去・回収がなされるが、原位置での処理は必ずしも効率的ではない濃密度汚染の場合には、別途、汚染が判明した区域内を漉き取り、専用の処理場において、ロータリーキルン（回転式連続焼成炉）やオートクレーブ処理（高加圧蒸気滅菌処理）により、前処理または専用処理を行うなど、より効率良く無害化処理を行うことが望ましい。
【００５７】
重金属の中でも難溶性の対象汚染物質や、対象汚染物質が木屑等の被対象処理物の内部にまで浸透し存在している場合には、本発明の電気浸透修復法に加えて、ロータリーキルン（回転式連続焼成炉）やオートクレーブ処理（高加圧蒸気滅菌処理）を組み合わせることにより、処理時間と回収率は更に効率が良くなる。
【００５８】
本発明は以上のような技術構成がなされているので、従来の汚染物質の除去或いは洗浄技術に比べて次のような効果を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００５９】
技術的な効果としては、
従来の直流電圧と交流電圧を印加重畳する技術に比べ、交流電圧の三角波パルス信号による印加重畳する方法を採用することにより、従来の技術より２倍〜５倍程度効率が上がり、飛躍的な対象汚染物質の除去・回収が可能となった。
【００６０】
結果、本発明の電気浸透処理技術を用い、被対象処理物に対して、原位置において無害化処理を行うことを実現することにより、汚染対象物を掘削、または漉き取りを行い、移動した処理工場で無害化処理を行うような従来の処理コストが省け、時間とコストを圧縮することが可能となった。
【００６１】
従来の比重選別工程では粒度調整をしてからでないと除去処理を効率良く出来なかったが、本発明では、対象汚染物質が高濃度で含有している被対象処理物と、見た目には何ら問題は無いとされた被対象処理物とでは、おのずと作業前の計測値により対象汚染物質の含有量が明白となるため、緩衝溶液の種類や投入量も変わるが、三角波パルス信号を印加重畳すると共に、電界域の調整コントロールすることにより、粒度調整を行わなければならない工程は不要となるため、作業時間を短縮すること共に、処理エネルギーに係るコストの削減と、温室効果ガス（ＣＯ２）の排出量の削減が実現できる。
【００６２】
従来の建設汚泥や、混合系産業廃棄物を再資源化原料または製品として販売する場合には、本発明の電気浸透修復法を採用することにより、従来からの慣例であった見た目の目視判断により埋立て処分されるようなことは無くなり、安心・安全で確実に無害化処理された製品または原料として販売することが実現できる。
【００６３】
次に、社会的な効果としては、
汚染されているか否かを、見た目の目視判断だけで廃棄物扱いをされ、埋立て処分をされていた産業廃棄物等を、本発明の電気浸透修復技術で可能な限り再生利活用することで、完全に無害化された被対象処理物は、例えば、埋め戻し土等の製品として生まれ変わることができ、現在の産業廃棄物最終処分場での埋立率の削減を図ると共に、本発明の取組みにより地域社会の循環型社会の形成に大いに貢献することができる。
【００６４】
現在、安定型最終処分場または管理型最終処分場での埋立処分を行う際には、「サンドイッチ工法」と呼ばれる工法により埋立て処分が実施されている。つまり、地底から廃棄物１ｍ埋めれば、その次の地層は天然の山土を採取した客土を１ｍ敷き詰める工法である。
【００６５】
しかし、この工法では、例えば１００万立方メートルの許可容量に対して、実際に埋立て可能となる廃棄物は、半分の５０万立方メートルしか埋められないこととなり、残りは自然の山肌を削り、埋め戻し用に山土を採取して埋められていることとなる。
【００６６】
このような従来の環境破壊型ではなく、本発明技術の採用により、「無害化処理済」として処理された土系廃棄物を利活用することが可能となれば、新規に山を切り開くことは不要となり、地球温暖化防止に関わる温室効果ガス（ＣＯ２）の排出削減にも大いに貢献することが出来ることとなる。
【００６７】
更に、自社の独占特許とはせず本発明を広く世界に公表し、同業他社或いは異業種からの事業参入であったとすれば、新産業または新事業の創出となり、本発明の技術をより簡単により解かりやすく技術指導を行うことにより、世界各地の汚染問題の解決に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】は、本発明の電気浸透修復技術における設備機構の流れを示す図である。  １０の交流電圧は１００V（ボルト）であり、１１の直流電源である。  ２０の三角波パルス振動コントローラー（変圧器）で、直流と交流は印加重畳され、１４のオシロスコープで計測されながら、被対象処理物中に埋設された６０の電極アノード（陽極）内の炭素棒に電流は流される。
【００６９】
更に電気分解を促進するため、３０にイオン交換水または水道水、加えて緩衝溶液の入った水槽から送水ポンプで６０の電極管内に圧送され、被対象処理物の環境下に浸透する。
【００７０】
すると、１．０ｍ〜２．０ｍ間隔で設置された７０の電極カソード（陰極）側に導かれるように電気浸透現象が起こり、６２の対象汚染物質の陽イオンは、８０の電気浸透流に乗り、７０の電極カソード（陰極）の電極に、６３のカチオン（正電荷）として移動し、５５の減圧ポンプにより吸引され、５０のろ過分離装置を経由後、５３の分離回収液溜槽に５４として回収される。
【００７１】
一方、７２の対象汚染物質の陰イオンを回収するため、電気イオン泳動現象を利用し、４０の溶液水槽にある例えば希硝酸等のｐＨが１．２〜５．８の溶液は、７０の電極管内にポンプで圧送され、被対象処理物を通過後、６０の電極アノード（陽極）側に、７３のアニオン（負電荷）として移動し、５５の減圧ポンプにより、５０のろ過分離装置を経由後、５１の分離回収液溜槽に５２として回収される。
【００７２】
なお、５０のろ過分離装置と、５２または５４の分離回収液溜槽は、一体型であっても良い。
５６の放流水は、５０のろ過分離装置内にあるＲＯ膜（０．００１μｍ）の逆浸透膜を、５５の減圧ポンプにより減圧吸引した後の河川放流基準を満たす再生水であり、３０の水槽に循環させても、不要であれば適切に放流することも可能である。（ろ過分離装置の構造については後に説明する。）
５２または５４に回収された汚染物質類は、硫化する不溶化処理を行うことも可能である。
【００７３】
８２の可変抵抗器は、被対象処理物の環境下において、より効果的な電気浸透現象を形成するために設置する抵抗器である。
【図２】は、被対象処理物に埋設される電極管を示す図である。
【００７４】
ａを仮に正面とするならば、ｂは側面であり、ｃは断面を示す図である。
１４は電極管の管となるものであるが、素材は腐食しにくいステンレス製、合金製等が望ましいが、鉄製の外側にプラスチック製またはアクリル製、硬質ゴム製により被覆してあっても良い。
【００７５】
１４１は、水分子と対象汚染物質分子が通る程度を想定したステンレス製の通水孔であり、粒度の大きなものは通さないように工夫されているため、ＪＩＳ３５５５の「ステンレス金網の標準線径」に準じ、０．０７０ｍｍつまり、７０μｍ（マイクロメートル）以下の平織金網、またはφ７０μｍ（マイクロメートル）以下でパンチング加工されおり、平織金網の外側には、０．２２μm程度の孔径を有するメンブレンフィルター（多孔質セルロース混合エステル製同等程度のフィルター）で覆われていることが望ましい。
【００７６】
１４２および１４３は、送水管または吸水管であり、１４５は電極アノード（陽極）または電極カソード（陰極）の電極棒である。
ｃの断面図にある、Ａ′− Ａ″は電極管の水平カットであるが、Ａ１、Ａ２、Ａ３に示すとおりとなる。Ａ１、Ａ２、Ａ３は、１４５の電極棒の形状を示す図である。
【００７７】
Ａ１は、平板を十字型とした鋼材であり、Ａ２は円錐の外周をギザギザとし表面積を増やした鋼材であり、Ａ３はコスト的にも優れたスタンダードな円柱型の鋼材である。電極棒の形状については、その他には、土木・建築工事に利用される異型鉄筋等に見られるような、円柱で表面にオウトツがあっても構わない。
【図３】は、被対象処理物内の汚染物質の濃度に応じた対処をフロー図としたものである。
【００７８】
本発明は明らかに汚染物質が含有することが判明している被対象処理物が対象ではなく、従来見た目では判断出来ずに流通していた被対象処理物を、電気浸透修復技術により「無害化処理済」の表示を行うことにより、安心・安全なリサイクル原材料として販売するための浄化処理技術のフローである。
【００７９】
例えて言うなれば、人が毎朝顔を洗ったり、歯を磨いたり、お風呂に入ったり、食器を洗ったり、洋服を洗濯したり、ビジネスホテルならば便座カバーに消毒済みの表示があったりと、必ずしもそれを行わなければ重大な汚染支障にはならないが、本技術の採用により再資源化された製品または原料に「無害化処理済」として付加価値のある表示があれば、消費者は数値的な安全性を確認することが可能となり、正に安心・安全の提供となる。
【図４】は、直流電圧と交流電圧とを、三角波パルス振動コントローラーにおいて印加重畳させた時の波形である。
【００８０】
ａは、直流電圧のみを印加した場合の波形を示し、ｂは、直流電圧に交流電圧である三角波パルス信号を与えた場合の波形である。三角波の波形山は、与える周波数によって変化する。
【図５】は、ろ過分離装置の構造を示したものであり、５５の減圧ポンプにより、電極管から吸引された「１００μｍ以下の粒子」であり、水または緩衝溶液、加えて汚染物質類はろ過分離装置の１段階から３段階のろ過により分離回収されることとなる。
【００８１】
第１段目の挿入口部には、細孔径：１００〜７５μｍ（粗大粒子）が１０％未満で通過し、粗粒子を取り除くための、キレート樹脂またはセルロース系樹脂、化学合成繊維等による「Ｆ１フィルターユニット」が設置されており、「５Ａ」の汚水液の中で「Ｆ１フィルターユニット」を通過できなかった汚水液は、「５ａ」の配管を通過後、５３の分離回収液溜槽に貯蔵保管される。
【００８２】
第２段目の中間部には、細孔径：１０〜０．１μｍ（中粒子）が１０％未満で通過し、通常の河川放流基準を満たす、ＭＦ膜（精密ろ過膜）、ＵＦ膜（限外ろ過膜）、またはハイドロキシアパタイト、ゼオライト、加えてアルミナを粉末混練後、プレス加工によりエレメント状（板状）にした特性の「Ｆ２フィルターユニット」が設置されており、「５Ｂ」の汚水液の中で「Ｆ２フィルターユニット」を通過できなかった汚水液は、「５ｂ」の配管を通過後、５３の分離回収液溜槽に貯蔵保管される。
【００８３】
第３段目の排水口部には、細孔径：０．０１〜０．００１μｍ（微粒子）が１０％未満で通過を想定しているが、この第３段目のろ過フィルターは、飲料水としても利用可能なＲＯ膜（水を通しイオンや塩類など水以外の不純物は透過しない性質を持つ逆浸透膜）の「Ｆ３フィルターユニット」の設置が可能である。その時、５ｃを通過する排水は、０．００１μｍより大きなイオン粒子の除去・回収が可能となり、「５Ｃ」の汚水液の中で「Ｆ３フィルターユニット」を通過できなかった汚水液は、「５ｃ」の配管を通過後、５３の分離回収液溜槽に貯蔵保管される。
【００８４】
但し、「Ｆ３フィルターユニット」で最終的に通過された排水は、河川放流基準を満たした排水であり、使用するろ過膜によっては、３０の水槽に循環利用することも、工業用水としてりようすることも、飲料水として利用することも可能である。
【００８５】
なお、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ中に滞留する各汚水液を分離する過程の中で、汚水液槽にオゾン発生装置が組み込まれても良い。
また、上項の各フィルターユニットは、抽出する対象汚染物質および汚濁水等に対して、簡易にカセットとして取り外し、または組み替えして使用することを可能としているろ過分離装置である。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
次に、本発明の実施形態について、いくつかの具体的な例を挙げて説明する。
ここでは、特許文献２（特開２００６−２１０７９号・電気浸透流を用いた汚染物質除去方法及び汚染物質除去装置）と比較検証試験を行いながら、その有効性や優位性、処理時間やコスト等の総体効果について検証することにより、本発明の電気浸透修復技術が無害化処理の有効的な唯一の手段であることが証明され、より安心・安全なリサイクルの製品事例となる技術であることについて説明する。
【実施例】
【００８７】
本実施例では、特許文献２と同じく、直流電圧のみを印加した試験と、直流電圧に交流電圧を印加重畳した試験（実施例１〜４）の比較検証実験を実施した。
今回の検証では、可能な限り特許文献２と同一条件下で比較検証試験を行うため、ゼータ電位がプラスであるアルミナ粒子を土壌粒子に想定した実施例１〜３のうち、「実施例１」ではアルミナ粒子（平均３．３μｍ（粒径１〜６μｍ）、「実施例２」ではアルミナ粒子（平均粒径３．８μｍ（粒径１〜９μｍ）を採用し、交流電圧の周波数の好適条件を検証し、「実施例３」では、交流電圧のアンプリチュード（振幅）の好適条件を比較検証した。
【００８８】
更に、「実施例４」では、実施例１〜３と、ゼータ電位が反対であるカリオン粒子を土壌粒子に想定した試験を実施した。
特許文献２の設備構成にある模擬電圧印加装置は、内径１．０ｃｍ、長さ５．０ｃｍのガラス製円筒セルを備えている。
【００８９】
該円筒セルに酢酸／酢酸ナトリウム（緩衝溶液）でｐＨ５にした硝酸銅溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ）を含む含水率１９．４％のアルミナ（酸化アルミニウム、キシダ化学製特級試薬、平均３．３μｍ（粒径１〜６μｍ）、「実施例２」では、平均粒径３．８μｍ（粒径１〜９μｍ）を充填し、一定電位を印加できるように四電極を用いて、汚染物質としての銅の除去試験を行っている。また、円筒セルから粒子が漏れないように、メンブランフィルター（日本ミリポア製、細孔径：０．１μｍ、酢酸セルロース系樹脂）で円筒セルの両端を被い、電解溶液にはｐＨ５の酢酸／酢酸ナトリウム溶液が用いられている。
【００９０】
また、円筒セルの外側の電解溶液中の各電極に、図示しないポテンションスタット（北斗電工株式会社製、４電極ポテンションスタットＨＶ−５０１）を接続し、四電極法により一定電位を印加できるようにされている。この四電極法は、対向電極となる１ａ−１ｂ間に印加されている電圧を、試料の両端に置いた電極２ａ−２ｂにより電位制御されており、正確な一定電位を試料中に印加可能にするために採用され、直流電源の代わりに用いられている。すなわち、特許文献２の実験では、４本の電極を介してポテンションスタットで電圧を印加することによって、正確な電圧、電流値を得ている。
【００９１】
加えて、図示しない交流発振器（スタンダードリサーチシステム社製、ロックインアンプＳＲ８３０の内蔵発振器のみ使用）をポテンションスタットに接続することで、直流電圧に交流電圧を重畳印加できるように工夫され、交流電圧の印加状況はオシロスコープで確認されている。
【比較例】
【００９２】
本発明の電気浸透技術の有効性を特許文献２と比較するための、一連の試験は、図１に示す本発明の電気浸透設備機構を用いて行った。
但し、本装置は実用に近い試作装置であるため、比較試験の留意点として、仮想土壌試料（アルミナ粒子）や硝酸銅溶液の配合比率（０．１ｍｏｌ／Ｌ）、印加重畳する電圧条件、被対象処理物の含水率、オシロスコープによる試験測定方法については統一している。
【００９３】
但し、異なる点としては、各部材の素材（電極素材、緩衝溶液、ろ過フィルターの種類およびろ過分離装置）、電圧の印加重畳方法（本発明技術では、三角波パルス振動コントローラー）、送水・吸水・排水速度等については以下の方法となる。
【００９４】
図１の装置機構では、幅４５ｃｍ×高さ３０ｃｍ×奥行き３０ｃｍのガラス製容器を用意し、「実施例１」では、ｐＨ５．０の硝酸銅溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ）を含水率１９．４％に設定し、電極アノード（陽極）側の電極管中に希硝酸／希硝酸ナトリウム緩衝溶液を圧送。
【００９５】
ゼータ電位がプラスとなるアルミナ粒子（酸化アルミニウム、キシダ化学特級試薬、平均３．３μｍ（粒径１〜６μｍ）を土壌粒子に想定し、「実施例２」では、平均粒径３．８μｍ（粒径１〜９μｍ）を充填した。
【００９６】
また、一定電位を印加できるように四電極（１ａ−１ｂ：Ａｇ／ＡｇＣｌ、対向電極２ａ−２ｂ：メッシュ状白金）を用いて、試験用汚染物質には、特許文献２と同様に銅を用いた。
【００９７】
更に、四電極法による印加方法も同基準の配置と、一定電位を印加する手段も同じく設定した。
銅の定量測定には、プラズマ発光分光分析装置（ジャーレルアッシュ製ＩＣＡＰ−７５７）を用いて行い、結果についてはセル中の粒子への銅の添加量に対して、陽極または陰極側の容器に移動した銅の量を、「回収率（％）＝（銅の移動率／銅の添加量）×１００」として示した。
【００９８】
この結果を、特許文献２の結果と比較するために、「表１」に示した。
なお、本試験においても、特許文献２の試験においても、土壌粒子のモデルとして想定した粒子は、統一して同様の粒径のアルミナ粒子を採用している。
【００９９】
【表１】
2013220419.tif 000003
【０１００】
前項の「表１」に示されているように、交流電圧を印加しない場合の電気浸透現象を利用した汚染物質の除去実験では、被対象処理物として想定した銅イオンの回収は双方共に低い結果となった。すなわち、電極カソード（陰極）側容器に回収された銅の割合は、特許文献２では１．０％であり、本発明の技術であっても３．２％に留まった。
【０１０１】
見解は特許文献２にも記載されているとおり、アルミナ粒子のゼータ電位はプラスの値であるため、銅イオン（二価陽イオン）は電気浸透現象の原理によって陽極側に移動するはずであるが、本発明の技術でも同様に、アルミナにおける電気浸透流の向きと銅イオンの泳動現象の向きが逆であるため、銅イオンの除去効果がさほど上がらなかったと思われる。
【０１０２】
但し、特許文献２では、電気泳動現象によって粒子が密となり、目詰まりを起こすことによって溶液の移動を阻害していることが電気浸透流による銅イオンの除去率低下の一因であるとあるが、本発明の装置であれば、緩衝溶液を流し込む際に、電極管から７０μｍ（マイクロメートル）以下の通水孔の平織金網の外周には、０．２２μm程度の孔径を有するメンブレンフィルター（多孔質系セルロース混合エステル繊維）を採用しているためか、特許文献２で採用されているメンブランフィルター（細孔径：０．１μｍ、酢酸セルロース系繊維）よりは回収率が改善されている。更に、本発明の装置中のろ過分離装置に減圧ポンプが設置されており、水分並びに汚染物質を強制的に吸引していることも良い結果となったと思われる。
【０１０３】
「実施例１」
次に、直流電圧に交流電圧を印加重畳した時の銅の回収効果と、交流電圧の周波数と被対象処理物中の汚染物質に想定した銅の回収率との関係を調べる試験を行った。これも、特許文献２と比較検証を行う形式で実施した。
【０１０４】
具体的には、交流電圧の周波数設定条件を、０Ｈｚ（すなわち直流電圧のみの場合）、２Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚの各条件に設定し、アンプリチュードを、０．２８３Ｖ（０．０５６Ｖ／ｃｍ）に設定して試験を開始した。
【０１０５】
直流電圧は直流電源の陰極で５Ｖが測定できるように設定し、交流電圧の印加重畳環境下で６時間電解した。
その結果を「表２」に示した。特許文献２と同様に、陽極側溶液と陰極側溶液それぞれの銅イオン濃度を、周波数条件毎に示している。
【０１０６】
【表２】
2013220419.tif 000004
【０１０７】
前項の「表２」に示されているように、ゼータ電位がプラスであるアルミナ粒子の存在下での、周波数の最適条件は、特許文献２でも本発明でも、銅の回収は５Ｈｚの交流電圧を印加した際に効率が最も良い結果が得られたが、特質すべき点では、２Ｈｚおよび５Ｈｚの場合が約２倍強であったのに対し、１０Ｈｚでは回収率こそ低いものの、特許文献２の試験結果から約３倍強の好結果が得られた。
【０１０８】
これは、緩衝溶液の違いか、フィルターの違いかが主な理由として考えられる。
特に緩衝溶液を次亜鉛素酸ナトリウムや、木酢酸ナトリウム、バナジウム水溶液を使用して同様の検証試験を行うと、特許文献２と同等程度の回収率であった結果から、対象となる陽イオンに対して的確な緩衝溶液の選択使用が不可欠であることが推測される。
【０１０９】
「実施例２」
次に、実施例１および実施例２よりも粒径が大きいアルミナ粒子を用いて、実施例１および実施例２と同様の検証試験を実施した。
【０１１０】
なお、直流電圧は陰極で５Ｖの計測が一定となるように設定したが、特許文献２との比較検証を同時に行うため、交流電圧の周波数は、０．５Ｈｚ、５Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚと同一条件とした。
【０１１１】
なお、本検証試験でも直流電圧のみを印加した場合を「対照区」として準備して、その結果を交流電圧印加の場合の結果を以下の「表３−１」（特許文献２の場合）および「表３−２」（本発明技術による場合）として比較した。
【０１１２】
【表３−１】
2013220419.tif 000005
【０１１３】
【表３−２】
2013220419.tif 000006
【０１１４】
前項の「表３−１」および「表３−２」の検証実験結果から、アルミナ粒子の平均粒径が大きい場合でも、直流電圧に交流電圧を印加重畳することによって、陽極側溶液中での銅イオン濃度が高まったことから、銅イオンの除去または回収効率は確実に上がることが解かる。
【０１１５】
なお、特許文献２の場合も、本発明技術の場合も、陰極側への溶液移動は低周波である方が有利に働く結果となった。
特記すべき点は、交流電圧の周波数帯は、０．５Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲が盛んに電気浸透現象を起こしており、これはいかなる溶液で試験した場合でも、おおむね同一の検証結果が得られた。
【０１１６】
更に、実施例１および実施例２と比較して、実施例３では粒径が大きなものを採用したが、以上の結果から、汚染物質の除去・回収率が良いのは粒径が大きいほど、除去・回収効果は向上することが解かった。
【０１１７】
特許文献２の実験での交流電圧の印加重畳方法は、低周波によって交流電圧を小さく強制振動させることによって、電場形成によるアルミナ粒子の密状態への変化が防止され、結果的に試料中の溶液を効率良く移動させることができたことが良い結果ではないかと推測されているが、本発明技術による印加重畳方法では、特に被対象処理物環境下での固相粒子に対して、低周波に限らず、三角波パルス信号による交流電圧を加えていることが大きく除去・回収率を向上させており、そこが結果的に対象となる汚染物質に対して、特許文献２の技術以上に、より効率良く除去・回収ができたものと考えられる。
【０１１８】
「実施例３」
次にアンプリチュードの最適条件を検討するために、交流電圧の周波数を５Ｈｚに設定して本試験が行われた。アンプリチュードの条件は、０．０７１Ｖ、０．１４１Ｖ、０．２８３Ｖ、０．５６６Ｖとしている。
【０１１９】
なお、使用したアルミナ粒子は、実施例１と共通であり、その結果を「表４」に示した。
この「表４」は特許文献２と本発明技術により比較検証実験をした結果であり、陽極側溶液と陰極側溶液それぞれの銅回収率を周波数条件毎に示している。
【０１２０】
【表４】
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【０１２１】
特許文献２の見解では、アンプリチュードが０．１４１Ｖの条件下で最も高い回収率を示したとあるが、本発明装置により検証すると、陽極側溶液には、０．１４１Ｖまたは０．２８３Ｖの設定条件下において、ほぼ５０％前後の回収率となり、特に陰極側溶液では０．５６６Ｖの設定条件下で２１．０％と電圧を上げる毎に陰極側の溶液回収率が高くなることが解かる。
【０１２２】
「実施例４」
次に、特許文献２で行われた土壌モデルとしてよく用いられるカリオン（はくとう土、和光純薬製、化学用試薬、平均粒径６．９μｍ（粒径１〜１２μｍ）（ゼータ電位はアルミナと反対のマイナス）について、含水率３１％の条件下で、実施例１〜３と同様の比較検証実験も行った。
【０１２３】
特許文献２の結果と、本発明技術の結果については以下のとおりであった。
双方共、交流電圧は５Ｈｚ（０．１４１Ｖ）の条件下で実施されている。
【０１２４】
【表５】
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【０１２５】
この結果から、ゼータ電位がマイナスの粒子が存在する環境条件下においても、交流電圧による対象汚染物質の除去・回収は目覚しく向上することが解かった。
以上の検証結果から、特許文献２と本発明技術との共通している点については、
１．直流電圧と交流電圧を印加重畳することにより、対象となる汚染物質は飛躍的に回収率を上げていることが解かる。
【０１２６】
２．粒径の大小を替えて行った検証実験についても、粒径が大きくなるほど除去・回収率が向上していることが解かる。
反対に、特許文献２よりも本発明技術による検証実験の方が勝っている結果となった要因として考えられる点には、
１．同じ日本ミリポア製のフィルターではあっても、特許文献２で採用されるメンブランフィルター（酢酸セルロース製フィルター  孔径：０．１０μｍ）と、本発明で採用したメンブレンフィルター（多孔質セルロース混合エステル製フィルター  孔径：０．２２μｍ）の違いにより汚染物質の通過度合いが向上しているのではないかと考えられる。
【０１２７】
２．単純な低周波による交流電圧の印加とは異なり、三角波パルス信号を印加重畳していることにより、より固相粒子および対象汚染物質に対してバイブレーションされたためか、電気浸透現象または電気イオン泳動現象が顕著となり、周波数帯によっては２倍〜３倍の除去。回収成果が上がっている。
【０１２８】
３．緩衝溶液についても、硝酸銅溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ）を含水させた後に、酢酸／酢酸ナトリウム緩衝溶液を使用しているが、本発明技術では希硝酸／希硝酸ナトリウム緩衝溶液を使用しているのも結果に差が出たのではないかと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明技術の設備機構で対象汚染物質の処理を行う場合には、除去・回収を行いたい物質を事前に測定し、緩衝溶液および各種フィルター類等を適切に組み合わせ、三角波パルス信号による印加重畳のタイミングや出力を制御コントロールすることにより、従来の技術と比較して、短時間で飛躍的な除去・回収を行うことが可能な技術として、幅広い分野で利活用できる。
【０１３０】
本発明技術の設備機構であれば、仮に対象汚染物質の除去・回収が目的ではなくても、例えば含水率の高い汚泥類の脱水処理としても、従来の遠心分離機やプレス機、または専用の大型乾燥機を使用しなくても、電気浸透流の作用により水分子は移動するため、原位置において被対象処理物の含水率を簡易に下げることができる。この工程により、従来の脱水処理に拘わる工程が不要となり、時間とコスト面からも改善することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０・・・交流電源、１１・・・直流電源、１２・・・電圧計、１３・・・電流計、１４・・・オシロスコープ、１４１・・・通水孔、（通水孔の外側のメンブレンフィルターの図示は省略する）１４２・・・吸水管、１４３・・・送水管、１４４・・・電極端子、１４５・・・電極棒、１５・・・スイッチ
２０・・・三角波パルス振動コントローラー
３０・・・水槽、３１・・・イオン交換水または水道水、緩衝溶液、３２・・・給水管、３３・・・送水管、３４・・・吸水管
４０・・・溶剤タンク、４１・・・溶剤
５０・・・ろ過分離装置、５１、５３・・・分離回収液溜槽、５２、５４・・・汚染物質、５５・・・減圧ポンプ、５６・・・放流口
６０・・・陽極用電極管、６１・・・極性および陽極の化学反応式、６２・・・陽イオン、６３・・・カチオン（正電荷）
７０・・・陰極用電極管、７１・・・極性および陰極の化学反応式、７２・・・陰イオン、７３・・・アニオン（負電荷）
８０・・・電気浸透流、８１・・・電気イオン泳動、８２・・・電極間可変抵抗器
９０・・・被対象処理物、９１・・・地表（ＧＬ：グランドレベル）
Ｐ・・・送水・吸水・減圧ポンプ
Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３・・・ゲートバルブ
Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３・・・ろ過フィルターユニット
５Ａ・５Ｂ・５Ｃ・・・汚水液滞留槽、５ａ・５ｂ・５ｃ・・・排水管
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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