87●排水用重金属処理剤（TX − 55）の開発
有機材料研究所

環境化学グループ

疋田服部
増田英樹
正寛隆洋

は、TS − 300 などのピペラジン系の他に、ジエチルア1．はじめにミン系やポリアミン系が挙げられ、いずれも重金属を安定的に不溶化できる。

当社は、飛灰用重金属処理剤（製品名：TS − 300）

しかしながら、ピペラジン系以外のジチオカルバミのトップメーカーである。
ごみ焼却で発生する飛灰は鉛等の有害な重金属を含ン酸塩は飛灰処理時に成分が分解し、CS2 ガス（有毒有するため、TS − 300 などのジチオカルバミン酸塩を性・爆発性）や H2S ガス（猛毒性）を発生することが添加・混練し、重金属を不溶化後、埋立処分されてい知られている（表１）。CS2 及び H2S は作業環境基準る（図１）。

（1ppm）が定められており 1）、これらのガスの発生が少ない薬剤を使用するよう厚生労働省が通達している 2）。

代表的なジチオカルバミン酸系重金属処理剤として

なお、無機硫化物系薬剤（NaHS、Na2S）は、飛灰S
KSN

N

S

処理時の H2S ガスの発生や、埋立後の重金属の再溶出SK（酸化により可溶性物質に変化）が問題となるため使重金属処理剤 TS−300

用されない。
混練（重金属を不溶化）

飛灰

上記背景から、飛灰用重金属処理剤としては化学安

埋立定性・安全性に優れた TS − 300 などのピペラジン系が
図１

焼却飛灰処理フロー主に使用されている。

表１

飛灰用重金属処理剤の特性比較

TS−300（東ソー製品）

分類

S
KS

構造

N

ジエチルアミン系

SN

N

SK

S

NaS

S

SK

成分濃度：40〜41wt％
pH：13〜14＊1

ポリアミン系

NaS

SN

N
H

3S
N
H

SNa

Pb 錯体安定度定数［logK］

15 以上

（◯）

15 以上

（◯）

15 以上

（◯）

CS2 発生量［ppm］作業環境（飛灰処理時） H2S 発生量［ppm］＜0.1（◯）

50 以上

（×）

3（×）

＜0.25

（◯）

＜0.25（◯）

4（×）

有（◯）

有（◯）

＊2

化審法番号登録3）異性体は未記載 （△）［ジチオカルバミン酸と鉛の錯体濃度］＊1：logK ＝log
［未反応の鉛濃度］［未反応のジチオカルバミン酸濃度］＊2：作業環境基準…CS2＝1ppm、H2S＝1ppm
空間容積 1L の容器に飛灰を 50g、重金属処理剤を 2g、水を 15g 添加、混練し、65℃で 1hr 静置後、気相中の濃度を測定

表２
重金属

日本の排水規制状況

基準値［mg ／ L］
旧新4）、5）

備考

Zn52

2011 年 12 月施行

Cd0.10.03

2014 年 12 月施行

Hg0.005

管理強化 2013 年 10 月採択（国際条約）

TOSOH Research & Technology Review Vol.60（2016）

88

一方、近年、排水中の重金属についても各国で基準2．排水処理フロー値・管理強化が進んでおり、重金属を低濃度に処理可能な排水用重金属処理剤が求められている（表２）。

排水処理フローについて説明する（図２）。まず、

本用途では、TS − 300 やジエチルアミン系などの低反応槽で工場等から排出される重金属含有排水に重金分子化合物は、排水中の重金属との反応で生成する不属処理剤を添加し、重金属を不溶化する。次に凝集槽溶化物の粒子（フロック）サイズが小さいため、排水で凝集剤を添加し、不溶化物を粗大なスラッジとする。

処理性能が不十分である。そのため、高分子アミン系最後に沈殿槽でスラッジを沈降させた後、上澄みをろを主成分とする薬剤が広く使用されているが、H2S 発過して放流する。

生の問題があり、より安全な薬剤が求められている（表３）。

3．排水用重金属処理剤 TX − 55 の基本性能

本稿では、高い重金属処理性能と、安全性を有する排水用重金属処理剤 TX − 55 を開発したので報告する。

［1］めっき工業モデル排水（Zn 含有）

なお、
TX−55 は TS−300 と同様、化審法登録物質である。

表３

重金属処理妨害物質（EDTA）を含有する Zn モデ

排水用重金属処理剤の特性比較

高分子アミン系
（市販品）

分類

NaS

S
NaS

構造S

S

N

N
R

n＋NaHSN
SNa
H
R＝アルキルTS−300（東ソー製品）TX−55（東ソー開発品）

S

非開示（化審法登録物質）

KSN

N

S
SK

成分濃度：40〜41wt％
pH：13〜14

成分濃度：40〜45wt％
pH：13〜14

重金属処理性能（排水）

高（◯）

低（×）

高（◯）

H2S 発生（安全性）

有（×）

無（◯）

無（◯）

重金属処理剤

凝集剤
ろ過

排水（Hg、Cd、Zn 等）

反応槽

凝集槽

沈殿槽

不溶化物
（錯体）図２放流（処理水）

スラッジ

重金属処理剤を用いた排水処理フロー［mg ／ L］
108Zn 濃度

〈排水組成〉
・重金属濃度（Zn）：10mg ／ L：260mg ／ L
・EDTA 濃度：7・pH〈評価方法〉
1）重金属処理剤を 0〜300mg ／ L 添加
2）無機凝集剤（38％FeCl3）を 800mg ／ L 添加
3）7μm 濾紙で濾過
4）濾液中の Zn 濃度を ICP−AES 法で測定

● TS−300▲ 市販品■ TX−556420基準値

0100200300

薬剤添加量［mg ／ L］

図３

TX−55 の Zn 処理性能（めっき工業モデル排水）東ソー研究・技術報告第 60 巻（2016）89

ル排水を用いた TX − 55 の性能評価結果を示す。TX −果を示す（表６）。TX − 55 は実排水においても少量の55 は市販品と同添加量で重金属を基準値以下に処理添加量で重金属を基準値以下に処理でき、かつ、排水できた（図３）。また、TX − 55 は排水処理時に H2S を処理時に H2S を発生しない安全な排水用重金属処理剤発生せず、高い安全性を確認できた（表４）。

であることを確認した。

［2］めっき工業モデル排水（Cd 含有）［4］某施設 Hg 含有排水

重金属処理妨害物質（EDTA）を含有する Cd モデ

Hg 含有排水を用いた TX − 55 の性能評価結果を示す

ル排水を用いた TX − 55 の性能評価結果を示す。TX（表７）。TX−55 は Hg を基準値以下に処理でき、スラッ− 55 は Cd 処理においても前述の Zn 処理と同様、市ジの沈降速度も市販品以上であることが確認できた。

販品と同添加量で重金属を基準値以下に処理できた

処理水を放流するには沈殿槽で上澄み液とスラッジ（図４）。また、TX − 55 は排水処理時に H2S を発生せず、を分離する必要がある。そのため、上澄み液のスラッ

高い安全性を確認できた（表５）。

ジの分離速度が速い方が排水処理速度を向上できる。

［3］石炭発電所脱硫排水（Hg、Cd 含有）
石炭発電所脱硫排水を用いた TX − 55 の性能評価結表４

TX−55 の Zn 排水処理性能（めっき工業モデル排水）

項目

基準値

処理前

市販品

TX−55

薬剤添加量［mg ／ L］−−200200

Zn 濃度≦2［mg ／ L］

H2S 発生量［ppm］≦110 （×） 1.9（◯）

1.8 （◯）＜0.25（◯） 14（×） ＜0.25（◯）＊空間容積 3.5L の容器で 0.5L の排水処理を実施し、気相中のガス濃度を測定［mg ／ L］
10▲ 市販品■ TX−55

Cd 濃度

1〈排水組成〉
・重金属濃度（Cd）：10mg ／ L：260mg ／ L
・EDTA 濃度：7・pH〈評価方法〉
1）重金属処理剤を 0〜300mg ／ L 添加
2）無機凝集剤（38％FeCl3）を 800mg ／ L 添加
3）7μm 濾紙で濾過
基準値 4）濾液中の Cd 濃度を ICP−AES 法で測定0.10.03
0.01

0100200300

薬剤添加量［mg ／ L］

図４

表５

TX−55 の Cd 処理性能（めっき工業モデル排水）TX−55 の Cd 排水処理性能（めっき工業モデル排水）

項目

基準値

処理前

市販品

TX−55

薬剤添加量［mg ／ L］

−−300

300

Cd 濃度

［mg ／ L］ ≦0.03

H2S 発生量［ppm］≦110（×）＜0.01（◯）＜0.01（◯）＜0.25（◯）19（×）＜0.25（◯）＊空間容積 3.5L の容器で 0.5L の排水処理を実施し、気相中のガス濃度を測定

TOSOH Research & Technology Review Vol.60（2016）

90

表６

TX−55 の排水処理性能（脱硫排水）

項目

基準値

処理前

市販品

TX−55

薬剤添加量［mg ／ L］−−1010Hg 濃度［mg ／ L］ ≦0.05

Cd 濃度［mg ／ L］ ≦0.03

H2S 発生量［ppm］≦11.0（×）＜0.0005（◯） ＜0.0005（◯）
0.2（×）＜0.01（◯）＜0.01（◯）＜0.25（◯）3（×）＜0.25（◯）

〈評価条件〉
・重金属処理剤：10mg ／ L・無機凝集剤（PAC＝10％Al2O3）：1,000mg ／ L・高分子凝集剤（弱アニオン系）：2mg ／ L
・pH：7
・H2S 発生量：空間容積 3.5L の容器で 0.5L の排水処理を実施し、気相中のガス濃度を測定

表７
項目

TX−55 の排水処理性能（Hg 排水）
基準値

Hg 濃度 ［mg ／ L］ ≦0.005

処理前

市販品

TX−55

1.2（×） ＜0.0005（◯）＜0.0005（◯）
遅い （×） 速い （×）

上澄みとスラッジの分離速度

0hr

2hr

0hr

2hr

＊評価条件：ユーザー指定

4．おわりに
当社は飛灰用に重金属処理剤 TS − 300 を展開してきたが、排水処理剤としては使用できない課題があった。
今回開発した排水用重金属処理剤 TX − 55 は、市販品と同様の高い重金属処理性能を有し、かつ、有害ガス（H2S）を発生しない。さらには、化審法登録物質のみで構成された安全な薬剤である。
本技術は世界的な課題である環境浄化、産業発展、安全衛生に大きく貢献すると確信する。

5．引用文献１）厚生労働省、作業環境評価基準、昭和 63 年労働省告示第 79 号
２）厚生労働省、基安化発第 0218001 号の 2、平成 14
年 2 月 18 日
３）独立行政法人製品評価技術基盤機構（nite）、化学物質総合情報提供システム（NITE − CHRIP）
４）環境省、水質汚濁防止法施行規則等の一部を改正する省令、平成 26 年 11 月 4 日公布

５）環境省、水質汚濁防止法施行規則等の一部を改正する省令、平成 23 年 10 月 28 日公布