Decontamination of Lake Bottom Sludge by FFC Ace/Ceramics
FFC エース・セラミックスは湖沼のヘドロを浄化できるか？
Department of Chemical and Biological Engineering,
Ube National College of Technology

Yoichi Nakano and Shiro Kubuki

宇部工業高等専門学校 物質工学科

中野 陽一、久冨木 志郎
Yoichi Nakano

Shiro Kubuki

1. はじめに

1. Introduction

FFC エースは農耕地の土壌の改質、ヘドロ化し  FFC Ace, Ferrous Ferric Chloride, is reported to

た海域、河川などのヘドロの浄化、アマモ場の底

have effects of improving farmland soil and of

質改善などが報告されている。FFC エースに存在

purifying polluted sea or river bottom sediments.  

2+

3+する Fe および Fe がどのようにそれらの底質改However, the effects of Fe2+ and Fe3+ contained

善に寄与しているのだろうか？ FFC エースの底質

in FFC Ace on polluted materials have not been

改善機構を調べるために、ヘドロとして湖沼およrevealed.
In order to investigate the purifying mechanismof FFC Ace on the polluted materials, OxidationReduction Potential (ORP) and H2S concentration
were respectively measured for sediments of Lake
sediment and River sediment.  
The structural change of FFC Ace occurred bymixing with the sediments was investigatedby 57 Fe-Mössbauer Spectroscopy and X-ray
diffractography (XRD).

び河口干潟の底質を採取し、実験室内でその浄化機能を調べた。また、Fe2+ および Fe3+ の存在状態

2. Experimentalを分析することが可能な、メスバウアー分光分析  1) ORP and H2S concentration measurements of法によって底質中の鉄イオンの状態についても検Lake and River sediments after adding FFC Ace

討した。

One hundred litter sediment taken from Lake
2+

また、蒸留水中の FFC エース中の Fe およびwas poured into a water bath.  After FFC ace (7L

Fe3+ の溶出、構造変化についても検討した。これper bath) was added into the sediment, ORP was

らの結果から、FFC エースにおける湖沼のヘドロ

measured in depth direction.   In the case of H2Sが浄化できるか、その可能性について検討した。

concentration measurement, River sediment and2．実験方法

sea water were installed into a 500 ml planter.  

① FFCエースの添加による底質中の酸化還元電位、

H 2 S concentration of interstitial water was

硫化水素発生に対する影響

measured in order to investigate the mechanism of

湖沼の底質は水槽に FFC 添加系列と無添加系列に

ORP increasing effect.

100 リットルずつ投入した。FFC 添加系列には７リットルの FFC エースを重層した。深さ方向の酸

2) Chemical Environment of Fe2+ and Fe3+ in FFC

化還元電位の挙動を調べた。
（写真１）メスバウアー

Ace revealed by 57Fe-Mössbauer Spectroscopy and

分光分析法によって底質中の Fe2+ および Fe3+ の存

X-ray diffractography(XRD)

FFC and Global Health / 健康な地球の創造を目指して9在状態を分析した。FFC エースを添加後酸化還元     The structural change of FFC Ace after adding

電位が回復する機構として、硫化水素（H2S）とit into the polluted sediments was evaluated by2+Fe との反応に注目した。硫化水素が発生しやす

57

い条件にするために、河口干潟の底質を 500ml のMössbauer spectra were measured by a constant

プランターに移し、海水水槽に静置した。底質のacceleration method.   57 Co(Rh) was used as

間隙水中の硫化水素濃度を測定した。構造解析でthe Mössbauer source, and an a-Fe foil as a2+3+

Fe-Mössbauer spectra and XRD patterns.   57Fe-は FFC エースの鉄イオン（Fe 、Fe ）の含有割

reference of the isomer shift.  The XRD pattern

合をメスバウアー分光法を用いて測定した。また

was recorded from 2q = 10 to 90o at a scanning

常盤湖の底質に FFC エースを添加し、その底質のrate of 6 degree min-1, using the Cu-Ka X-rays

構造変化についてメスバウアー分光分析、粉末 X

generated by setting the tube voltage and the

線回折 (XRD) を行った。

current to 40 kV and 40 mA, respectively.  

② FFC エースが水質に与える影響と Fe イオンの構造変化

3. Results and Discussion

FFC エースの Fe イオンに着目しており、蒸留水に2+3+浸漬させることで Fe および Fe イオンがどのよ57    When FFC Ace was mixed with the sedimentof Lake, ORP value increased from -300 mV

うに状態変化するかを Fe-Mössbauer 分光にて測

to 0 mV after 7 days.   The reproducibility was定した。

confirmed for the same system.  From the resultof qualitative analysis, both Fe2+ and Fe3+ were

3．結果及び考察

contained in original FFC Ace.   However, only

FFC エースを湖底の底質に添加することにより表Fe3+ was detected when it was mixed with the層から 10cm までの酸化還元電位が回復した。（図sediment.   These results show that the Fe2+ in１）FFCエースを蛍光 X 線分析にて組成分析を行っ

FFC Ace was reacted with the H2S in the polluted

た 結 果、SiO2 が 67.2 ％、Al2O3 が 14.9 %、Fe2O3water.

が 4.9%、CaO が 4.5%、K2O が 2.7%、Na2O が 2.4%、   H2S concentration was decreased from 58 mg/MgO が 1.5%、その他として 1.9%であった。このl to 5 mg/l in 30 min when 3 g of FFC Ace was

ことから、FFC エースは鉄含有ケイ酸塩鉱物であ

mixed with 20 ml of interstitial water prepared

ることがわかった。しかし、常盤湖の底質試験でby River sediment and Sea water.   It can be

3+は Fe のみが存在していた。その結果は、FFC エー
2+

スと Fe と底質中の硫化水素などに反応した可能

considered that FFC Ace declines the toxicity oforganisms by decreasing the H2S concentration.

図１．FFC エース投入前後の底質の酸還元電位プロファイル

図２．FFC エース投入前後の間隙水中
硫化水素濃度の経時変化

Fig. 1. The ORP profile of varied depths of lake
sediment before and after adding FFC Ace.

Fig. 2. The concentration change of H2S in interstitialwater of sediment before and after adding FFC Ace.

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FFC and Global Health / 健康な地球の創造を目指して性を示唆した。硫化水素との関係を明らかにする   From the Mössbauer spectrum of the Lake

ために、河口干潟の底質を海水中で培養し、間隙sediment mixed with FFC Ace, only Fe 3+ was

水中の硫化水素の濃度は 58mg/l だったが、FFCdetected.   A slight larger isomer shift value of

エースを 20ml の間隙水に対して 3g の FFC エー

0.34 mm s-1 was observed as compared with that

スを添加すると 30 分で 5mg/1 まで減少した。( 図obtained for the original FFC Ace (0.32 mm s-1).  

２)

Although Fe2+ was not detected as a form of FeS in

図 3 に蒸留水に浸漬させたときの pH および ORP

the treated water, this result shows that the FFCの経時変化を示す ( 値は溶出試験前と 10 日目のもAce stimulated Fe ion dissolving into the water.のを示す )。蒸留水での溶出試験では、pH は 6.60   It can be concluded from a series of the→ 7.98、ORP は 427mV → 289mV となった。また、

experimental results that FFC Ace changes ORP

それぞれの溶出量は次のようになった ( 値は 10 日

values into healthier by dissolving Fe2+ into the

目のものを示す )。Na+ (mg/l) = 1.86、Ca2+ (mg/l)

polluted waters.

3+= 23.0、Fe イオン、Al は共に溶出していなかった。
水に浸漬することで FFC エースの Fe が構造変化を起こしていることから、イオンの溶出ではなく、FFC エース自体が反応している可能性が高いものと思われる。

を除去できることが明らかになった。このことよpH

FFC エースは酸化還元電位を回復させ、硫化水素ORP

４．まとめり、底質の生態系を改善できヘドロの浄化につながると考えられる。その反応は FFC エース中で行われていると考えられる。

days
図３．蒸留水に浸漬させたときの pH と ORPの経時変化 ( ● :pH, ▲ :ORP)
Fig. 3. The time courses of pH and ORP changes indistilled water added with FFC Ace

FFC and Global Health / 健康な地球の創造を目指して

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