(57)【要約】      （修正有）【課題】重金属類を含有する土壌やシルトを洗浄した洗浄水や重金属類が溶解した地下水のような、重金属類を含有する水から、重金属類を吸着して除去する材料の提供。【解決手段】樹脂材料に、鉄、マグネシウム、アルミニウム、又はこれらの組み合わせから選択される１０〜５００μｍの粒径の金属を含んでなる重金属吸着材、ならびに、前記重金属吸着材と重金属類を含有する土壌やシルト或いは水とを接触させ、重金属類を除去する、土壌、シルト及び水の処理方法。鉄が金属鉄、酸化鉄、水酸化鉄又はこれらの組み合わせから選択され、マグネシウムが酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム又はこれらの組み合わせから選択され、アルミニウムが酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム又はこれらの組み合わせから選択される、重金属吸着材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料に、鉄、マグネシウム、アルミニウム、またはこれらの組み合わせから選択される金属を含んでなる、重金属吸着材。
【請求項２】
金属の平均粒径が１０μｍ〜５００μｍである、請求項１に記載の重金属吸着材。
【請求項３】
樹脂材料が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂およびウレタンアクリレート樹脂からなる群より選択される熱硬化性樹脂、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される熱可塑性樹脂、これらの混合物およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１または２に記載の重金属吸着材。
【請求項４】
鉄が金属鉄、酸化鉄、水酸化鉄またはこれらの組み合わせから選択され、マグネシウムが酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムまたはこれらの組み合わせから選択され、アルミニウムが酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムまたはこれらの組み合わせから選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の重金属吸着材。
【請求項５】
樹脂材料に、鉄、マグネシウム、アルミニウム、またはこれらの組み合わせから選択される金属を含んでなる重金属吸着材を、重金属を含有する水に添加し、撹拌して該重金属吸着材と水とを接触させることにより、重金属を含有しない水を得る、水処理方法。
【請求項６】
金属の平均粒径が１０μｍ〜５００μｍである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
樹脂材料が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂およびウレタンアクリレート樹脂からなる群より選択される熱硬化性樹脂、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される熱可塑性樹脂、これらの混合物およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
鉄が金属鉄、酸化鉄、水酸化鉄またはこれらの組み合わせから選択され、マグネシウムが酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムまたはこれらの組み合わせから選択され、アルミニウムが酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムまたはこれらの組み合わせから選択される、請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
撹拌時に酸を存在させる、請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
酸が、塩酸、硫酸、またはリン酸である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は重金属に汚染された水から重金属類を回収するための材料に関するものである。さらに本発明は、上記回収材料を用いて水に含有された重金属類を吸着して回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本には火山が多く、様々な鉱脈や鉱床が発達しているため、土壌には、自然的原因によりカドミウム、鉛、六価クロム、水銀、ヒ素、セレン、フッ素、ホウ素等の特定有害物質が基準値以上に含まれていることがある。また、臨海部の埋め立て地土壌からは、海水中に元々含まれているフッ素やホウ素が基準値を超過して確認されることがある。従来の土壌汚染対策法は、このような自然由来の土壌汚染については規制の対象としていなかった。ところが改正土壌汚染対策法（平成２２年４月１日施行、以下、単に「法」という。）の施行により、土壌汚染が自然的条件に由来する場合であっても法規制の対象となった。すなわち自然的原因による土壌汚染は人為的土壌汚染と区別することなく扱われるようになった。法に基づく調査により自然由来であると考えられる成分について基準値の超過が発見された場合は、それを報告する必要があり、その結果、区域指定（形質変更時要届出区域）され、法に基づく管理を受けることとなる。
【０００３】
トンネル工事現場等、大規模な土壌掘削が必要な現場では、自然由来のヒ素が基準値を超えて発見されることがあり、深刻な問題となりうる。トンネル工事により発生する掘削土は大量であり、自然由来のヒ素を全て除去して基準値以下にするには、相当の時間と手間がかかることになる。
【０００４】
特許文献１（特開２００５−１３１５７０号）には、複合汚染土壌を加熱処理し、次いで鉄粉を添加して加熱処理することにより汚染土壌を浄化する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２（特開２０１３−１７７５７５号）には、汚染水や汚染土壌から重金属類やフッ素の除去のために使用する処理剤が開示されている。該処理剤は、鉄粉と金属塩化物とを共存させたものであり、かかる処理剤を汚染土壌と接触させて土壌に含まれる汚染物質を除去することを提案している。
【０００６】
このように重金属類、特にヒ素により汚染された土壌を処理するために鉄粉を使用することは従来から行われてきた。土壌洗浄に用いた水や汚染土壌を分散させた水中に鉄粉を添加することにより、含まれているヒ素およびヒ酸イオンを含む重金属類を吸着させることができる。
【０００７】
しかしながら、重金属類を含有する水に鉄粉を投下して、該水を絶えず撹拌しても、鉄粉は沈殿してしまうため、水中のヒ素およびヒ酸イオンと鉄粉とが効率的に接触しない場合があった。さらに重金属類を吸着させた鉄粉を回収する方法についても難があった。磁石を用いたり、ふるいを用いたりして鉄粉を回収することが提案されているが、完全に回収することが非常に難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１３１５７０号
【特許文献２】特開２０１３−１７７５７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、重金属類を含有する土壌やシルトを洗浄した洗浄水や重金属類が溶解した地下水のような、重金属類を含有する水から、重金属類を吸着する材料を提供することを目的とする。特に、確実に重金属類を水から除去することが可能で、かつ重金属類を吸着させた材料を容易に回収可能である吸着材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、樹脂材料に、鉄、マグネシウム、アルミニウム、またはこれらの組み合わせから選択される金属を含んでなる重金属吸着材を使用して、土壌やシルトあるいは水中に含まれる重金属を吸着し、重金属を含まない土壌やシルトならびに水を回収できることを見いだした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の重金属吸着材は、水に含有された重金属類を吸着することができる。この吸着材を、重金属を含む土壌やシルトを分散させた水や重金属を含む土壌やシルトを洗浄した洗浄水等の重金属を含有する水に直接投入してこれらと接触させ、撹拌する等の方法により、効率的に重金属を回収除去することができる。重金属類を吸着した本発明の重金属吸着材は、簡易な方法で回収できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一の態様は、樹脂材料に、鉄、マグネシウム、アルミニウム、またはこれらの組み合わせから選択される金属を含んでなる、重金属吸着材である。
【００１３】
本発明の実施の形態を具体的に説明する。本実施形態は、樹脂材料に、鉄、マグネシウム、アルミニウム、またはこれらの組み合わせから選択される金属を含んでなる、重金属吸着材である。
【００１４】
本明細書において重金属とは、比重が４以上の金属元素、これらのイオンおよびこれらの金属元素またはイオンを含む化合物を指し、特に土壌汚染対策法にて第二種特定有害物質と指定されている重金属類（カドミウムおよびその化合物、六価クロム化合物、水銀およびその化合物、セレンおよびその化合物、鉛およびその化合物、ヒ素およびその化合物）を意味する。
【００１５】
本実施形態の重金属吸着材に固定化される金属として、鉄、マグネシウム、アルミニウムまたはこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書において単に金属というときは、当該金属元素、あるいは、当該金属の酸化物、水酸化物、塩化物、硫化物等を含む金属化合物全般を意味するものとする。
【００１６】
たとえば、粉体状の金属鉄である鉄粉は、重金属、特にヒ素を吸着することができる材料として従来から広く用いられている。本明細書において鉄粉とは、鉄粒子の集合体のことであり、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、電解鉄粉のいずれであってもよい。またマグネシウム化合物である酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムは、カドミウムや鉛を吸着する材料である事が知られている。アルミニウム化合物である酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムは、クロムやフッ素を吸着する材料であることが知られている。本実施形態では、好ましくは、鉄が金属鉄、酸化鉄、水酸化鉄またはこれらの組み合わせから選択され、マグネシウムが酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムまたはこれらの組み合わせから選択され、アルミニウムが酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムまたはこれらの組み合わせから選択される。このような金属を単独でまたは組み合わせて、基材となる樹脂材料に固定化することにより、重金属を吸着することができる固体の重金属吸着材を得ることができる。
【００１７】
本実施形態の重金属吸着材に固定化される金属は、各種重金属を吸着しやすく、また樹脂材料に分散させやすい平均粒径を有しており、好ましくは１０μｍ〜５００μｍ、さらに好ましくは３０〜３００μｍの平均粒径を有する。金属の平均粒径が小さいほどその表面積が増大するので、重金属との接触機会が増えて除去効率が増す。金属の平均粒径が大きいと重金属の除去効率は低下するが、取り扱い性が向上する。
【００１８】
本実施形態の重金属吸着材の基材となる樹脂材料は、先記した金属を分散させて、常温で一定の形状を維持することができる材料か、あるいは金属を固定化させることができる材料であれば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を問わない。たとえば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂およびウレタンアクリレート樹脂からなる群より選択される熱硬化性樹脂、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される熱可塑性樹脂、これらの混合物およびこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を挙げることができる。
【００１９】
基材となる樹脂材料として熱可塑性樹脂を用いる場合、融解させた樹脂材料中に金属を投入し、これを適切な形状に硬化させることにより本実施形態の重金属吸着材を形成することができる。たとえばニーダーや押出機を用いて樹脂材料と金属とを混練し、粒状あるいはペレット状の重金属吸着材を製造することができる。基材となる樹脂材料として熱硬化性樹脂を用いる場合、ニーダー、ヘンシェルミキサー、二軸押出機等の通常の混練機を用いて熱硬化性樹脂を加温して軟化させ、剪断力を加えつつ樹脂材料と金属とを均一に混練し、塊状やシート状等の形状に成形加工することができる。あるいは、金属を存在させつつ熱硬化性モノマーを硬化させることもできる。粒状、ペレット状、塊状の重金属吸着材を作製する場合、直径３ｍｍ〜１０ｍｍの大きさとすることができる。
【００２０】
このように金属を分散させた樹脂材料を、粒状、ビーズ状、ペレット状、シート状、塊状等の所望の形状に成形加工した他の樹脂材料に塗工して、金属を含有する塗膜を形成させることもできる。このように作成した重金属吸着材は、その表面に多くの金属が存在するため、重金属類との接触機会が増えて好ましい。たとえば、直径３ｍｍ〜１０ｍｍの粒状、ペレット状、塊状の樹脂材料に、金属を分散させた樹脂材料を塗工することができる。また、厚さ５μｍ〜５０μｍのシート状の樹脂材料に、金属を分散させた樹脂材料を塗工し、そのまま重金属吸着材として使用することができる。シート状重金属吸着材を１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の適切な大きさに切断して使用することもできる。
【００２１】
本実施形態の樹脂材料に金属を含んでなる重金属吸着材は、金属それ自体よりも比重が軽いため、水に浮く。樹脂材料の種類や固定化させる金属の量を適宜調整することにより比重をおよそ１に（すなわち水の比重とほぼ等しく）することも可能である。よって本実施形態の重金属吸着材を、重金属を含有する水に投下すると、重金属吸着材は沈殿することなく水中に存在することになり、重金属吸着材と重金属との接触効率が向上する。
【００２２】
本発明の一実施形態の重金属吸着材は、水中に含有されている重金属と接触してこれを吸着することにより、重金属を含まない水を与えることができる。以下の本発明の重金属吸着材を使用する形態を説明する。樹脂材料に金属を含んでなる重金属吸着材は、重金属を含有する水に添加し、撹拌して該重金属吸着材と水とを接触させることにより、重金属を含有しない水を得ることができる。重金属が土壌やシルト等の固体材料に含有されている場合は、これらに一の実施形態の重金属吸着材を直接投入して重金属を吸着させることもできるが、固体材料を水に分散させた分散液の状態か、またはスラリー状にて一実施形態の重金属吸着材と接触させることが好ましい。固体材料に含有されている重金属を洗浄して水に移行させた後に一実施形態の重金属吸着材と接触させることがより好ましい。すなわち、本明細書において重金属を含有する水とは、重金属が溶解した地下水、海洋水あるいは河川水等などほか、土、シルト、岩石、木材あるいは建築資材など、あらゆる固体物質に含まれている重金属を洗浄した際に発生する重金属含有洗浄剤などもすべて含むものである。さらに本明細書では、重金属を含む固体物質を分散させた分散液やスラリーも、重金属を含有する水と考えるものとする。
【００２３】
一実施形態の重金属吸着材を、重金属を含有する水に直接投入し、水を撹拌する。水を撹拌すると、重金属吸着材と重金属とが接触し、重金属が重金属吸着材中の金属に吸着される。所定の時間が経過した後、重金属吸着材を濾過、沈殿等、重金属吸着材の形態に応じた適切な方法により水から取り除く。一実施形態の重金属吸着材は樹脂材料に金属を固定化させた形態をしているため、重金属を吸着させた後の水からの回収作業が容易である。たとえば、粒状の重金属吸着材は濾過やデカント等の方法により水から取り除くことができ、シート状の重金属吸着材はピンセットなどの治具を用いて水から取り除くことができる。
【００２４】
重金属吸着材の他の使用の形態として、シート状の重金属吸着材に、重金属を含有する水を通水して重金属をシートに吸着させることが挙げられる。この場合、織布、不織布等の通水可能な形状の重金属吸着材を使用することができる。
【００２５】
重金属吸着材の他の使用の形態として、ビーズ状の金属吸着材をカラムに充填し、ここに重金属を含有する水を通水して重金属をビーズに吸着させることが挙げられる。このような使用の形態は、重金属を含有する水を連続的に処理することができるため、特に好ましい。
【００２６】
重金属吸着材と重金属を含有する水とを接触させる際に、水中に酸を存在させてもよい。水中に酸が存在すると、水中の重金属イオンが安定するため、金属と重金属イオンとの吸着が促進される。酸性物質として、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸などの無機酸を好適に用いることができる。こうして水中の重金属を重金属吸着材に移行させて、重金属を含まない水を得ることができる。
【００２７】
一実施形態の重金属吸着材は、重金属を含有する水に直接投入して、含有されている重金属と接触することにより重金属を吸着除去することができる。また、本実施形態の重金属吸着材を、重金属を含有する水に投入して撹拌する等の操作により含有されている重金属と接触させて、重金属を吸着除去した後は簡易な方法により重金属吸着材を回収することができる。
【実施例】
【００２８】
重金属吸着材の調製（鉄）
１グラムの鉄粉（詳細は後述）、１０グラムのウレタンアクリレート樹脂（ＵＶ−７０００Ｂ、日本合成化学工業）、および０．５グラムの１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（光重合開始剤、イルガキュア１８４、チバスペシャルティケミカルズ）を３０グラムのメチルエチルケトンに加えて鉄含有樹脂組成物を得た。この鉄含有樹脂組成物を、ポリエチレンテレフタレート製フィルム（大きさ：２ｃｍ×４ｃｍ、厚さ：１００μｍ）にウェット膜厚１００μｍになるようにバーコーターを用いて塗布した。塗布後に１００℃で１分間乾燥し、ＵＶ照射装置を用いて塗膜に紫外線を照射して光重合させ、塗膜を硬化させ、重金属吸着材を得た。なお鉄粉は、平均粒径４５μｍ、１００μｍ、１５０μｍおよび３００μｍの４種類の鉄粉を用いた（関東化学、東京化成工業、和光純薬工業等より商業的に入手可能）。これらの重金属吸着材を各々、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤとした。
【００２９】
重金属吸着材の調製（マグネシウム）
１グラムの酸化マグネシウム（純正化学）、１グラムの水酸化マグネシウム（純正化学）、１０グラムのウレタンアクリレート樹脂（ＵＶ−７０００Ｂ、日本合成化学工業）、および０．５グラムの１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（光重合開始剤、イルガキュア１８４、チバスペシャルティケミカルズ）を３０グラムのメチルエチルケトンに加えてマグネシウム含有樹脂組成物を得た。このマグネシウム含有樹脂組成物を、ポリエチレンテレフタレート製フィルム（大きさ：２ｃｍ×４ｃｍ、厚さ：１００μｍ）にウェット膜厚１００μｍになるようにバーコーターを用いて塗布した。塗布後に１００℃で１分間乾燥し、ＵＶ照射装置を用いて塗膜に紫外線を照射して光重合させ、塗膜を硬化させ、重金属吸着材を得た。この重金属吸着材をＥとした。
【００３０】
重金属吸着材の調製（アルミニウム）
１グラムの酸化アルミニウム（純正化学）、１グラムの水酸化アルミニウム（純正化学）、１０グラムのウレタンアクリレート樹脂（ＵＶ−７０００Ｂ、日本合成化学工業）、および０．５グラムの１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（光重合開始剤、イルガキュア１８４、チバスペシャルティケミカルズ）を３０グラムのメチルエチルケトンに加えてアルミニウム含有樹脂組成物を得た。このアルミニウム含有樹脂組成物を、ポリエチレンテレフタレート製フィルム（大きさ：２ｃｍ×４ｃｍ、厚さ：１００μｍ）にウェット膜厚１００μｍになるようにバーコーターを用いて塗布した。塗布後に１００℃で１分間乾燥し、ＵＶ照射装置を用いて塗膜に紫外線を照射して光重合させ、塗膜を硬化させ、重金属吸着材を得た。この重金属吸着材をＦとした。
【００３１】
重金属吸着材の調製（鉄−マグネシウム）
１グラムの鉄粉（平均粒径４５μｍ、関東化学）、１グラムの酸化マグネシウム（純正化学）、１グラムの水酸化マグネシウム（純正化学）、１０グラムのウレタンアクリレート樹脂（ＵＶ−７０００Ｂ、日本合成化学工業）、および０．５グラムの１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（光重合開始剤、イルガキュア１８４、チバスペシャルティケミカルズ）を３０グラムのメチルエチルケトンに加えて鉄−マグネシウム含有樹脂組成物を得た。この鉄−マグネシウム含有樹脂組成物を、ポリエチレンテレフタレート製フィルム（大きさ：２ｃｍ×４ｃｍ、厚さ：１００μｍ）にウェット膜厚１００μｍになるようにバーコーターを用いて塗布した。塗布後に１００℃で１分間乾燥し、ＵＶ照射装置を用いて塗膜に紫外線を照射して光重合させ、塗膜を硬化させ、重金属吸着材を得た。この重金属吸着材をＧとした。
【００３２】
重金属吸着材の調製（鉄−アルミニウム）
１グラムの鉄粉（平均粒径４５μｍ、関東化学）、１グラムの酸化アルミニウム（純正化学）、１グラムの水酸化アルミニウム（純正化学）、１０グラムのウレタンアクリレート樹脂（ＵＶ−７０００Ｂ、日本合成化学工業）、および０．５グラムの１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（光重合開始剤、イルガキュア１８４、チバスペシャルティケミカルズ）を３０グラムのメチルエチルケトンに加えて鉄−アルミニウム含有樹脂組成物を得た。この鉄−アルミニウム含有樹脂組成物を、ポリエチレンテレフタレート製フィルム（大きさ：２ｃｍ×４ｃｍ、厚さ：１００μｍ）にウェット膜厚１００μｍになるようにバーコーターを用いて塗布した。塗布後に１００℃で１分間乾燥し、ＵＶ照射装置を用いて塗膜に紫外線を照射して光重合させ、塗膜を硬化させ、重金属吸着材を得た。この重金属吸着材をＨとした。
【００３３】
重金属吸着材の調製（鉄−マグネシウム−アルミニウム）
１グラムの鉄粉（平均粒径４５μｍ、関東化学）、１グラムの酸化マグネシウム（純正化学）、１グラムの水酸化マグネシウム（純正化学）、１グラムの酸化アルミニウム（純正化学）、１グラムの水酸化アルミニウム（純正化学）、１０グラムのウレタンアクリレート樹脂（ＵＶ−７０００Ｂ、日本合成化学工業）、および０．５グラムの１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（光重合開始剤、イルガキュア１８４、チバスペシャルティケミカルズ）を３０グラムのメチルエチルケトンに加えて鉄−マグネシウム−アルミニウム含有樹脂組成物を得た。この鉄−マグネシウム−アルミニウム含有樹脂組成物を、ポリエチレンテレフタレート製フィルム（大きさ：２ｃｍ×４ｃｍ、厚さ：１００μｍ）にウェット膜厚１００μｍになるようにバーコーターを用いて塗布した。塗布後に１００℃で１分間乾燥し、ＵＶ照射装置を用いて塗膜に紫外線を照射して光重合させ、塗膜を硬化させ、重金属吸着材を得た。この重金属吸着材をＩとした。
【００３４】
３価ヒ素含有水の調製
ヒ素標準液原子吸光分析用（三酸化二ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、１０００ｐｐｍ、関東化学）を蒸留水で１０００倍に希釈して、１ｐｐｍの３価ヒ素含有水を得た。同様に蒸留水で１００倍に希釈して、１０ｐｐｍの３価ヒ素含有水を得た。
【００３５】
同様に、塩酸（ＨＣＬ、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの３価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの３価ヒ素含有水を得；硫酸水（Ｈ２ＳＯ４、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの３価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの３価ヒ素含有水を得；リン酸水（Ｈ３ＰＯ４、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの３価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの３価ヒ素含有水を得；さらに水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの３価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの３価ヒ素含有水を得た。
【００３６】
５価ヒ素含有水の調製
認証標準物質（五酸化二ヒ素（Ａｓ２Ｏ５）、１００ｐｐｍ、産総研計量標準総合センター）を蒸留水で１００倍に希釈して、１ｐｐｍの５価ヒ素含有水を得た。同様に蒸留水で１０倍に希釈して、１０ｐｐｍの５価ヒ素含有水を得た。
【００３７】
同様に、塩酸（ＨＣＬ、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの５価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの５価ヒ素含有水を得；硫酸水（Ｈ２ＳＯ４、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの５価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの５価ヒ素含有水を得；リン酸水（Ｈ３ＰＯ４、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの５価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの５価ヒ素含有水を得；さらに水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ、１０−３Ｍ）を用いてそれぞれ１ｐｐｍの５価ヒ素含有水、１０ｐｐｍの５価ヒ素含有水を得た。
【００３８】
鉛含有水の調製
鉛標準液（鉛（Ｐｂ）、１０００ｐｐｍ、関東化学）を塩酸（ＨＣｌ、１０−３Ｍ）で１００倍に希釈して、１０ｐｐｍの鉛含有水を得た。
【００３９】
クロム含有水の調製
クロム標準液（クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）、１０００ｐｐｍ、関東化学）を塩酸（ＨＣｌ、１０−３Ｍ）で１００倍に希釈して、１０ｐｐｍのクロム含有水を得た。
【００４０】
ヒ素−鉛含有水の調製
ヒ素標準液原子吸光分析用（三酸化二ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、１０００ｐｐｍ、関東化学）と鉛標準液（鉛（Ｐｂ）、１０００ｐｐｍ、関東化学）とを１：１に混合し、塩酸（ＨＣｌ、１０−３Ｍ）で１００倍となるように希釈して、１０ｐｐｍのヒ素および鉛を含有する水を得た。
【００４１】
ヒ素−クロム含有水の調製
ヒ素標準液原子吸光分析用（三酸化二ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、１０００ｐｐｍ、関東化学）とクロム標準液（クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）、１０００ｐｐｍ、関東化学）と１：１に混合し、塩酸（ＨＣｌ、１０−３Ｍ）で１００倍となるように希釈して、１０ｐｐｍのヒ素およびクロムを含有する水を得た。
【００４２】
ヒ素−鉛−クロム含有水の調製
ヒ素標準液原子吸光分析用（三酸化二ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、１０００ｐｐｍ、関東化学）と鉛標準液（鉛（Ｐｂ）、１０００ｐｐｍ、関東化学）とクロム標準液（クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）、１０００ｐｐｍ、関東化学）とを１：１：１に混合し、塩酸（ＨＣｌ、１０−３Ｍ）で１００倍となるように希釈して、１０ｐｐｍのヒ素、鉛およびクロムを含有する水を得た。
【００４３】
ヒ素吸着性能の評価［評価（１）〜（４）、実施例１〜１６、比較例１〜１６］
２００ｍＬのビーカーに、重金属吸着材Ａ（１枚）と上記の各ヒ素含有水とを入れて、３０℃で１５分間撹拌速度３００ｒｐｍにて撹拌した。撹拌終了後、重金属吸着材Ａを取り出した。得られた水溶液中のヒ素含有量をＩＣＰ発光分析装置で測定し、重金属吸着材Ａのヒ素吸着率を算出した。重金属吸着材Ｂ、Ｃ、Ｄについても同様の実験を行い、各々ヒ素吸着率を算出した。重金属吸着材の代わりに鉄粉（平均粒径４５μｍ、１００μｍ、１５０μｍおよび３００μｍの４種類）１ｇを用いた実験例をそれぞれ比較実施例とした。なお比較例に使用した鉄粉は、重金属吸着処理後に吸引濾過により取り出した。結果を以下の表１〜表４に示す：
【００４４】
【表１】
2016185499.tif 000002
【００４５】
【表２】
2016185499.tif 000003
【００４６】
【表３】
2016185499.tif 000004
【００４７】
【表４】
2016185499.tif 000005
【００４８】
表１〜４に示される評価（１）〜（４）より、本発明の実施形態である重金属吸着材Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、３価および５価のヒ素を含有する水からヒ素を吸着することができることがわかった。評価（１）〜（４）において、鉄粉を樹脂材料に固定化した場合（実施例）と、鉄粉そのものを用いた場合（比較例）とを比べる（たとえば、鉄粉の平均粒径が等しい実施例１と比較例１、実施例２と比較例２等のように比べる）と、ヒ素吸着率は実施例の方が総じて高かった。実施例によっては、ヒ素吸着率が９割を超える場合もあった。吸着の際に酸を存在させる場合とアルカリを存在させる場合とを比べると、酸を存在させた方がより効率的にヒ素を吸着することができることがわかった。
【００４９】
撹拌時間と重金属吸着材の吸着性能の検討［評価（５）、（６）、実施例５ａ〜５ｅ、比較例５ａ〜５ｅ、実施例１３ａ〜１３ｅ、比較例１３ａ〜１３ｅ］
重金属吸着材Ａと平均粒径４５μｍの鉄粉とをそれぞれ用いて、撹拌時間を０．２５時間（１５分間）／０．５時間（３０分間）／１時間／３時間／５時間として、上記のヒ素吸着性能の評価の方法を行った。評価（５）で用いたヒ素含有水は３価ヒ素含有水（１０ｐｐｍ、塩酸希釈および水酸化ナトリウム水溶液希釈）であり、評価（６）で用いたヒ素含有水は５価ヒ素含有水（１０ｐｐｍ、塩酸希釈および水酸化ナトリウム水溶液希釈）であった。すなわち、本実施例ならびに比較例は、表２の実施例５および比較例５の撹拌時間を変更したもの、ならびに表４の実施例１３および比較例１３の撹拌時間を変更したものに相当する。結果を表５および表６に示す：
【００５０】
【表５】
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【００５１】
【表６】
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【００５２】
表５および６に示される評価（５）および（６）より、本発明の実施形態である重金属吸着材は、鉄粉と比べて、より短時間でヒ素を吸着することができることがわかった。鉄粉を用いても１時間以上撹拌すればおよそ９割程度のヒ素を吸着できるが、鉄粉を固定化した重金属吸着材は１５分間の撹拌によりほとんどのヒ素を吸着できる。鉄粉を樹脂材料に固定化することにより、重金属吸着材とヒ素との接触確率が高まり、もってヒ素吸着率を向上させることができたと考えられる。
【００５３】
ヒ素吸着性能、鉛吸着性能ならびにクロム吸着性能の評価［評価（７）、実施例１７〜２２］
２００ｍＬのビーカーに、表７に示す各重金属吸着材（１枚）と表７に示す各重金属含有水とを入れて、３０℃で１５分間撹拌速度３００ｒｐｍにて撹拌した。撹拌終了後、重金属吸着材を取り出した。得られた水溶液中の重金属含有量をＩＣＰ発光分析装置で測定し、各重金属吸着材の重金属吸着率を算出した。
【００５４】
【表７】
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【００５５】
表７に示される評価（７）より、本発明の実施形態である重金属吸着材は、樹脂材料の固定化された金属の種類を変更することで、様々な重金属を処理可能なように設計することができることがわかる。また、金属を複数組み合わせて樹脂材料に固定化させると、複数の重金属を吸着できる（実施例２０、２１および２２）。