49●新規Cr（Ⅵ）処理剤 重金属処理剤TF−20の特性
南陽研究所 環境分野 環境化学グループ

1．はじめに可燃性廃棄物を焼却する際に発生する飛灰には鉛等の有害な重金属が多く含まれており、これを埋め立て阿山 義則
疋田 英樹
中本 義行

TF−20」の特性について紹介する。

2．基礎物性処分するためには、環境大臣が定める５つの方法（溶重金属処理剤TF−20の基礎物性を表１に示す。

融固化、焼成、セメント固化、薬剤処理、酸抽出）のpＨが高い以外は従来の塩化第一鉄を主成分としたいずれかを行い、重金属が溶出しないようにする処理

薬剤とほぼ同等の物性値を示し、従来品と同条件で使が必要である。５つの方法の中でも薬剤処理は、初期用することができる。

設備投資が安価であり、維持管理が比較的容易である等の利点から多くの施設で導入されている。薬剤処理

表１

基礎物性で使用される薬剤は、ジチオカルバミン酸基を有するキレート剤が主流であり、特に2002年の厚生労働省通達 １）以降は耐熱性、耐酸性に優れるピペラジンジチオカルバミン酸塩 ２）が多く適用されており、当社もピペラジンジチオカルバミン酸塩からなる「重金属処

TF−20
塩化第一鉄
主成分
4〜6pH1.2〜1.3
比重＜10粘度［mPa・s（25℃）］＜−10
結晶析出温度［℃］

従来品
塩化第一鉄
＜11.2〜1.3＜10＜−10

理剤TS−275」３）、「重金属処理剤TS−300」を主力として事業展開している。
近年、ダイオキシン類の分解、焼却残渣の減容化による埋立処分場の延命化など優れた特徴を有する溶融3．金属腐食性処理が進んでいる。溶融処理では溶融飛灰、スラグが飛灰の重金属処理は飛灰に対して重金属処理剤及び発生し、溶融飛灰中の重金属の含有量や溶出量は従来水を添加し、混練機で混合するため、装置に対して低の飛灰に比べて非常に高い。特に従来の飛灰ではほと腐食性であることが求められている。金属腐食性は主んど問題とならなかった６価クロム（Cr（ Ⅵ））の溶に重金属処理剤のｐHに依存することから、重金属処出が基準値を超える場合が増加傾向にある。

理剤TF−20は従来品と比較してｐHが高く、低腐食性Cr（ Ⅵ）は鉛等と異なり、アニオンとして安定に存が期待される。

在するため、従来のジチオカルバミン酸基を有するキ

重金属処理剤TF−20に金属片（SS400、SUS304）をレート剤では条件によっては不溶化処理が不十分とな浸漬させ、重量変化から腐食速度を求め、腐食性の評る場合があり、塩化第一鉄を主成分とした薬剤による価を行った。表２に腐食速度、図１〜４に評価後の各処理が行われている。しかし、それらを使用した場合、金属片の表面状態を示す。腐食速度としては従来品の薬剤が強酸性であることから、装置腐食が激しい。ま1／10以下であり、各金属片の表面状態からも腐食が大た、徐々に酸化され、沈殿物が生成し能力劣化、配管幅に抑制されていることが分かる。重金属処理剤TF−の詰り等の問題がある。

20では装置腐食を大幅に低減できるといえる。

我々は、装置腐食の低減、沈殿物生成の抑制を目的とし、第一鉄塩の水溶液を中性付近で安定化する方法

表２

腐食速度を探索した。その結果、従来に比べて、装置腐食性が低く、なおかつ、保存安定性・処理能力が優れる新規Cr（Ⅵ）処理剤として「重金属処理剤TF−20」を開発・上市するに至った。本稿では従来の塩化第一鉄を主成分とした薬剤と比較を交えながら 「重金属処理剤

TF−20
従来品

SS400
［mm／Y］
0.2〜0.4
3.5

SUS304［mm／Y］＜0.011.5

50TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.55（2011）

図１

TF−20に浸漬後のSS400の表面状態

図３

TF−20に浸漬後のSUS304の表面状態

図２

従来品に浸漬後のSS400の表面状態

図４

従来品に浸漬後のSUS304の表面状態［2］ｐH変化4．保存安定性

重金属処理剤TF−20は初期物性では従来品と比較し［1］沈殿物生成及び成分濃度変化て高いｐＨを示しており、低腐食性といえるが、実際重金属処理剤はタンクに貯蔵し、使用時に混練機への処理では薬剤は貯蔵タンクに貯蔵し、必要時に使用送液することから保存時に配管詰りの原因となる沈殿する。そこで、保存時におけるｐH変化を調べた。結物の生成がないことが要求される 。重金属処理剤

果を図５に示す。1ヶ月間の保存の結果、密閉保存でTF−20の３ヶ月開放保存した際に生成する沈殿物の生はｐHはほとんど変化せず、開放保存においても僅か成量及び重金属処理剤TF−20中の成分濃度変化を表３に低下する程度であり、従来品に比べて高いｐHを維に示す。重金属処理剤TF−20は長期保存した場合にお持している。在庫中並びに使用期間中においても高いいても沈殿物を生成せず、高い保存安定性を有しており、使用時における配管の詰りを防止することができ6る。また、成分濃度も変化せず、安定な処理を行うことができる。

4

沈殿物生成量及び成分濃度変化

沈殿物生成量＊ 濃度変化＊＊
［wt％］
［％］
0
製造直後
1000
1ヶ月後
1000
2ヶ月後
1000
3ヶ月後
100
＊薬剤に対する沈殿物生成量の重量比＊＊製造直後の成分濃度を100％とした場合の変化

開放保存
密閉保存pH

表３2001020

保存日数［日］図５

TF−20の保存中pH変化

30

東ソー研究・技術報告 第55巻（2011）51

表７に示す。

保存安定性を有しており、低腐食性を維持することが可能である。

［3］処理物の安定性
重金属処理剤TF−20を用いて処理した飛灰（表５の5．処理特性及び処理物の安定性

TF−20＝10wt％添加飛灰）を用いて、長期的な再溶出の指標となるアベイラビリティ試験 ６）を行った結果［1］Cr（Ⅵ）
溶出飛灰
重金属処理剤TF−20の処理特性の一例を，近年増加を表８に示す。アベイラビリティ試験においてもCrしつつあるガス化溶融炉飛灰（飛灰組成を表４に示し（Ⅵ）の溶出は確認されず、重金属処理剤TF−20で処理た）を用いたテーブルテスト結果を表５に示す。溶出したCr（ Ⅵ）は長期的にも再溶出の可能性が低いこと

４）

試験は環境庁告示13号試験が期待される。に準じて行った。

［2］複合汚染飛灰10Cr（Ⅵ）溶出量［mg／L］

Cr（ Ⅵ）と水銀が基準値以上に溶出する複合汚染飛灰（飛灰組成を表６に示した）を重金属処理剤TF−20と重金属処理剤TS−300を併用し、処理した結果を

表４

飛灰組成

エネルギー分散型蛍光X線分析［原子重量％］
Ca
9.7
Al8.6
Mn
K
9.2
Fe1.4
PbNa
9.7
Zn
0.64
T−Cr
Mg
0.75
Cu0.40Cr（VI）＊底質調査方法5）より測定［mg／kg］

0.050.19
650＊
190＊

10.10Cr（VI）［mg／L］
7.91.20.2＜0.1

溶出基準値1.5表６加湿水［wt％］
02018151Al
5.0Mn
14.8CaFe
1.5Pb
7.4K
6.6Zn
1.7
T−CrNa1.5Cu
0.29
Cr（VI）
Mg
15＊T−Hg＊底質調査方法5）より測定［mg／kg］

溶出試験結果

TF−20添加率［wt％］
0357HgCr（VI）［mg／L］ ［mg／L］
4.3
0.032
1.4
＜0.0005
0.5＜0.0005
0.3＜0.0005

溶出基準値

表８Cr（VI）含有量［mg／kg］
190

飛灰組成

エネルギー分散型蛍光X線分析［原子重量％］

表７TS−300添加率
［wt％］
015

TF−20添加量テスト（溶出試験）結果

溶出試験結果

TF−20添加率［wt％］0571010

TF−20添加率［wt％］図６表５51.5

加湿水［wt％］
01614120.005

アベイラビリティ試験結果

Cr（VI）溶出濃度［mg／L］＜0.1

Cr（VI）アベイラビリティ［mg／kg］＜100.100.57
550＊53＊

52

TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.55（2011）

6．ま と め
本稿では新規Cr（ Ⅵ）処理剤として開発した「重金属処理剤TF−20」の特性について紹介した。重金属処
理剤TF−20は従来の塩化第一鉄水溶液を使用した処理に比べて、低腐食性、保存安定性に優れ、さらに処理能力、処理物の長期安定性の面でも優れる。
また、飛灰処理用工業キレート剤として主流であるピペラジン系キレート剤とも併用可能である。
今後、重金属処理剤TF−20が多方面で利用され、環境負荷低減に貢献できることを期待している。

参考文献
１）基安化発第0218001号（平成14年2月18日）
２）特許第3391173号
３）鈴木紳正、榊孝、東ソー研究・技術報告、48、55（2004）
４）環境庁告示第13号 「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」 （昭和48年2月17日）
５）底質調査方法（昭和63年環水管第127号）
６）NEN 7341. Determination of leaching characteristics
of inorganic components from granular wastematerials. NNI, Delft （Netherlands）. Formerly
NVN 2508（1993）.