昭和63年度 研究幸辰告 二大分県二こ葉書式験場

炭酸カルシウムの結晶型による重金属との反応（第2報）

型による重金属との反応性の差異について研究を行

1．はじめに廃水中の重金属は通常，苛性ソーダ等のアルカリい銅，ニッケル，カドミウム，鉛，亜鉛といった5との中和反応によって水鞍化物沈澱として処理され種類の重金属（塩化物）についての結果は既に第1る。しかしこの方法ではアルカリ溶液の滴下量をコ報として61年度研究報告に発表済である。

ントロ山ルする必要があり，かつ一般に沈澱物は高含水率のものとなる。

今回は第1報の報告以降に実験したマンガン，クロムについての結果，および第1報では同定不能とこれに対し，廃水に炭酸カルシウム（以下炭カルなっていた一部試料と鉛（高濃度溶液）との反応生と略記）を添加し重金属を炭酸塩として沈澱させる成物について，新たに導入したⅩ繰回折で再度同定ことができれば低含水率の沈澱物が得られ，後処理を行った結果，炭カルと鉛との反応過程が解明できが容易になる。また炭酸塩は弱アルカリ性であるかたのでこれを報告する。

ら，pHをコントロールして滴下する必要はなく，適当量を流路に設置しておくだけで良い。

2．試料。試薬

筆者等は炭カルの利用研究の一貫として，昭和60

試料は第1報で使用したものと同一であり（詳細年度より本研究にとりくみ，炭カル系人工多孔体をは第1報を参照），ここではその摘要を表1として示試製（廃水処理向けの炭カルとしては通常，サンゴ。

石灰石が利用される）良好な結果を得た。

試薬は和光純薬製の塩化マンガン，塩化クロムのさらに，61年度より基礎研究として炭カルの結晶鵬級試薬を使用した。

表1 試料の略号。結晶型と摘要
結晶型
アラゴナイト塑カルサイト型（略号）試料名

BET比表面積（A1）サンゴ石灰岩砕粉 1〜20／∠m不規則な角状及び柱状 1．9（n12／g）（Am2）合成アラゴナイト 幅1．5〜2J∠111長さ5〃mの棒状

2．7（C1）津久見石灰石砕粉 1〜20〃m不規則な角状

2【3（C■■2）コロイド炭カル

パテライト型

粒子径。形状微細粒子の凝集体（数〜数十耳m）（Ⅴ」）合成パテライト。1 5／∠m程度の球状粒子（ⅤⅣY2）合成パテライト。2 1／∠m程度の球状粒子

3，試験方法2 ．5 ≧ 0．3 40．2

せぬ程度に撹はん，適時溶液の一部を採取し，直ち内径約7cnlの円筒形ガラス容器に重金属水溶液にメンプレンフィルタ」CO45AO47A（東洋ろ紙），（約2ミリモル／1）を400ml取り，これに精秤した試或いは定量ろ紙No．5C（ノり を用いてろ過9 ろ液中料1gを入れマグネチックスターラーで試料が沈降
山 58の金属イオン濃度を原子吸光分析装置（島津AA

豊元壱

葦辺高藤

池戸佐

化学部無機化学科

昭和63年度 研究報告 大分県工業試験場

601）によって測定した。また試験終了時には残ったの除去量はその比表面積に比例している。

溶液全量をろ過，匝形物を水洗。エタノール洗し乾（2）クロム燥後Ⅹ繰回折装置（理学電気製 ガイガーフレック

図2に示されるように全般的に反応性は大きい。

ス）によって同定した。

第1報の亜鉛。鉛の場合でも見られたが，同じア尚，マンガンでの試験は各々の試料とも2度づつラゴナイト型であっても，合成品に比べ天然のサン試験を行い（溶液採取の時間が異なる）結果を一つ

ゴ石灰は反応性が小さくなっており炭カルの溶出速のグラフにまとめて示した。

度に差があるものと考えられる。

4．結果（1）マンガン

図1に示されるように除去量は全体的に少なく第1報のニッケルと同程度である。
一回目の試験は約15分までの反応であったが，終了時にアラゴナイト型の2試料で反応が更に進行していたため時間延長した二回目の試験を行った。この結果，アラゴナイト型の庚カルは他に比べ高い反応性を有しているものと判断される。
カルサイト。パテライト型の炭カルではマンガン〇01015

反応時間（nlill）

図2 クロムの除去（Mark：Samplename／InitialpH15minpH）○：（A1）サンゴ石灰岩砕粉 3．46．2⑳：（A−2）合成アラゴナイト 3．4M6．6□：（C1）津久見石灰石砕粉 3．46．7
彪二（C2）コロイド炭カル 3．46．7△：（Ⅴ1）合成パテライト．13．46．4
息：（Ⅴ2）合成パテライト．2 3．47．2（3）生成物のⅩ繰回折結果
（）

1t）

20

3（）

良心時間（血証n）4（〕

反応後は容器に残った全量をろ過し，生成物のⅩ
繰回折を行ったが，いずれの試料に於いても（マン区＝．一マンガンの除去

ガン，クロムいずれの場合でも）新たな生成物のピ（Mark：Samplename／王11itialpH40minpf‡）

ークは検出されなかった。ただし，いずれの場合も○：（A1）サンゴ石灰岩砕粉 5．18．9

ろ液中には重金属イオンの減少に見合った（1：1）⑳：（A2）合成アラゴナイト 5．3¶8．8＝：（C1）津久見石灰石砕粉 5．1−7．5量のカルシウムイオンが溶出しており，交換反応で既：（C2）コロイド炭カル 5．2¶7．7あると考えられる。

△：（Ⅴ1）合成パテライト15．1−9．0（4）鉛と炭カルの反応過程について。

息：（Ⅴ2）合成パテライト．2 5，38．7

第1報報告後にⅩ繰回折装置の更新を行った（導59昭和63年度 研究率泣告 大分県ここ業試験重畳人機種：㈱リガク ガイガーフレックス十RAD−」 ＿ タc

試料A肌1，C2では図3。4から明らかなようC）そこで本機を使用し∴再度鉛と炭カルの反応過程にぅ 図中の鉛イオンの減少とかレシウムイオンの増の解明を試みた。

加とが単純比例しておらず，前半は減少と増加との反応実験は各々の結晶型を代表し，A¶1予Ⅴ1腎比が2：1，後半はかレシウムのみが増加し，最終C仙2，の3つの試料について行った（表1参照）。
溶液中の鉛イオン濃度は約12ミリモル／1（2530ppm）

的に鉛イオンの減少とカルシウムイオンの増加とのでこの溶液射）Omlに炭カルを0．5g精秤して添加し固比がほぼ1：1になっている。このことから，鉛と形分が沈降しないように常時撹はん，適時その→部かレシウムとのイオン交換反応は複数の反応の集合を取りろ液は金属イオン濃度の測定，固形分はⅩ繰であると推測される。
なお，試料Ⅴ1の場合は終始1：1で反応が進行回折で同定した。尚，反応器の容量が小さかったた

めA1，C2，では数回，試料の採取時をずらししているように見えるがⅩ繰回折の結果，試料A−て試験を行い，その結果をひとつのグラフにまとめ1，C2と同様の中間物が確認されており，反応過た。反応時間と各イオン濃度の関係を図3〜5に示程は同一であると考えられる。
二＼二〇き≡︶﹁1＼＼聖薫∴ヤてナ∴一こへ＼ニ≡菜T∴喜∫≠二⁝聖撃＼下二璧三一票登㌔従ってその段階性が最も明瞭な試料A1を例と／して，その過程を説明する。
図6は各々の反応時間経過時の回相のⅩ繰回折図である。炭かレ（アラゴナイト）が最終的に炭酸鉛に変わるまでに，2種類の中間物が生成。消滅して▲いるのが分かる。

＝︻ヽlノ

図7〜9に20，80，110分反応時の固相の同定結果を示す。従って塩化鉛（PbC12）水溶液中の鉛の不溶化は図10のように2つの中間物質を経由して進行するものと考えられる。
5り

川り

尚，試料C2では両者，試料Ⅴ¶1についても後蘭芯甘聞（11i11J

者の中間物質が認められたが，なお不明のピークが教本残っており将来の課題を残している。

図3 反応時間と鉛（白印トカルシウム（黒印）イオンの濃度 〔試料A−1〕（黒印）イオンの濃度 〔試料C−2〕60J

図4 反応時間と鉛（白印トカルシウム

川2り：うーl〜くr′〔時間（Illi11）

図5 反応時間と鉛（白印〉吟カルシウム（黒印）イオンの濃度 〔試料Ⅴ−1〕︵㌃︑て2≦︻ノ 凧﹁惑∴七†ぺナナデごき壷索

反応時間（111in）り／6（）

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図6 反応時間と園相の変化
61】

ル・肌、−冊帥：一

昭和63年度 研究報告 大分県工業喜式験場

（CPS）

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図7 ろ過残分のX繰回折による同定（20分反応時）

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昭和63年度 研究報告 大分県工業試験場

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液 相

国 相

1）

マンガンは全般的に反応性が低いがフ ァラゴナイト型の炭カルとは反応性が良い。

Pb（OH）Cl→王〕b2（CO3）C12ナPbCO32）クロムは全般に比軒的反応性が良い

3）鉛（塩化物）と炭カルとの反応は2種の中間物
図10 釜台の不溶化の過程

5．まとめ
昭和61年度研究報告で報告済び）第1報に引き続き重金属の除去に及ぼす炭カルの結晶型の影響につい質を経由して進む。

6．参考文献1）池辺 豊 他，昭和61年度大分県工業試験場研究報告て新たに2種の金属の塩化物水溶液で試験を行った。文，炭かレと鉛（塩化鉛水溶液）とび）反応の中間生成物を更新したⅩ繰回折装置で同定した。その結果，以下のことが判明した。

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