JP2006341139A - 有害な無機性陰イオンの固定化除去方法及びそれに使用する固定化薬剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リン酸イオン、ホウ素イオン、フッ素イオン、砒酸イオンなどの有害な無機性イオンを含有する水に、少なくともセリウムの塩を主成分として含有する希土類元素の塩溶液及び水酸化マグネシュウムを添加し、PH8から11にて沈澱を生成させ、固液分離することにより、それら無機性陰イオンが固定され、速やかに除去される。
【選択図】 なし
Description
[1]有害な無機性陰イオンを含有する被処理水に、該処理水のpHが8を超えているときは8以下に調整した後、少なくともセリウムの塩を主成分として含有する希土類元素の塩溶液及び水酸化マグネシュウムを存在させ、pH8〜11にて該無機性イオンを難溶性沈澱として生成させ、固液分離することを特徴とする有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
[2] 有害な無機性陰イオンがリン酸イオン、ホウ酸イオン、フッ素イオン、砒酸イオンの一種又は2種以上である[1]に記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
[3] 希土類元素の塩が少なくともセリウムの塩を90質量%以上含有する[1]又は[2]に記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
[4] 水酸化マグネシュウムが濃度25〜45質量%の水スラリーである[1]〜[3]のいずれか1項に記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
[5] pH調整剤を使用する[1]〜[4]のいずれか1項に記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
[6] pH調整剤が水酸化カルシウムである[5]記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
[7] 少なくともセリウムの塩を主成分として含む希土類元素の塩及び水酸化マグネシュウムからなる、有害な無機性陰イオンを含有する被処理水からそれらイオンを固定化除去するための薬剤。
[8] 希土類元素の塩が少なくともセリウムの塩を90質量%以上含有する[7]に記載の薬剤。
[9] 水酸化マグネシュウムが濃度25〜45質量%の水スラリーである[7]に記載の薬剤。
に関する。
本発明では、少なくともセリウムの塩を主成分として含有する希土類元素の塩溶液に水酸化マグネシュウムを併用してpH8〜11に調整することによって被処理水中の無機性陰イオンと結合して効率的に沈殿を生成させる。このうち、被処理水中の希土類元素イオンが主にリン酸イオン、ホウ酸イオン、フッ素イオン、砒酸イオンなどの有害な無機性陰イオンの固定剤としての役割を果たす。被処理水へ添加する際の希土類元素の塩溶液は塩酸塩、硫酸塩又は硝酸塩として被処理水に添加するのが好ましい。その塩水溶液の濃度は特に限定されるものではないが、操作性を考慮すると、希土類元素酸化物として10〜40質量%、好ましくは20〜35質量%である。
一般に被処理水がpH8を超えるアルカリ性の場合は、希土類元素の塩溶液を添加すると希土類元素の水酸化物の沈澱が生成するので、この場合には予め塩酸、硫酸、硝酸等の酸の添加により被処理水のpHを8以下、好ましくは5〜8に調整する。本発明の効果を奏するためには、被処理水に希土類元素の塩溶液が添加された状態では、沈澱を生成させないことが好ましく、その後水酸化マグネシュウムを添加して、希土類元素と水酸化マグネシュウムの共沈物を形成させる。水酸化マグネシュウムの添加により目標とするpHに到達しない場合は、pH調整剤として水酸化カルシュウムを用いて所定のpH値に調節する。目標のpH値を超えた場合は塩酸、硫酸、硝酸等の酸を使用して再調節することも出来る。水酸化マグネシュウムの添加前に析出した沈澱は、極めて微細なゲル状の粒子のため、ろ過操作を困難にするので好ましくない。
実施例1
ホウ酸イオンをホウ素濃度として50mg/L含み(ホウ酸イオンとして4.63mM)、pH6.5のモデル排水1Lに、硝酸セリウム水溶液(希土類元素の99%以上がセリウムであるCeO2として28.3質量%含有し、比重1.68)を2.5ml(CeO2として6.75mM)添加し、続いて攪拌しながら市販の40%濃度の水酸化マグネシュウムスラリー(商品名S−40、日本海水社製)10gを加えた。15分間攪拌し、沈降性の良いフロックが生成した。混合液のpH値は8.9であった。減圧濾過により固液分離し、濾液中のホウ素濃度を測定したところ、4.6mg/Lであった。また、16.0gのろ過スラッジが得られ、その含水率は68%であった。
ホウ酸イオンをホウ素濃度として30mg/L(ホウ酸イオンとして2.78mM)とリン酸イオンをリン濃度として30mg/L(リン酸イオンとして0.97mM)を含むモデル排水1L(pH7.8)に、実施例1で用いた硝酸セリウム水溶液2.5ml(CeO2として6.75mM)を添加し、続いて攪拌しながら40%濃度の水酸化マグネシュウムスラリー5gを加えた。混合液のpH8.34であった。さらに水酸化カルシュウムを用いてpH9.5に調整し、15分間攪拌した。沈降性の良いフロックが生成し、減圧濾過により固液分離し、ろ液中のホウ素濃度とリン濃度を測定したところ、ホウ素濃度4.1mg/L、リン濃度0.01mg/Lであった。
実施例1、2で、水酸化マグネシュウムスラリーを添加しない以外は実施例1、2と同様にして処理し、0.1N苛性ソーダ液でpH9.5に調整したところ、いずれの場合もコロイド状の超微粒子のフロックが生成したが、減圧濾過をすると濾紙(No.5A)の目を通過し、固液分離ができなかった。
実施例1で、ホウ酸イオンをホウ素濃度として50mg/L、pH6.5のモデル排水1L(ホウ素イオンとして4.63mM)に、硝酸セリウム水溶液の代わりに、塩化ランタン水溶液(La2O3として32.5質量%)を3.4g(LaO1.5として6.86mM)添加し、沈澱助剤として、硫酸ナトリウム1.0gを添加、続いて0.1N水酸化ナトリウム水溶液でpH11.0に調整して、15分間攪拌した。ふわふわとしたフロッグを形成し、実施例1に比べ、約2倍量の沈降体積の沈殿が生成した。これを減圧濾過により固液分離し、濾液中のホウ素濃度を測定したところ12.1mg/Lであった。また、ろ過スラッジの収量は18.4gが得られ、その含水率は79%であった。
ホウ酸イオンをホウ素濃度として500mg/L含み、pH5.5のモデル排水1L(ホウ酸イオンとして46.3mM)に、塩化セリウム水溶液(希土類元素の95%以上がセリウムであるCeO2として31質量%含有)を25g(CeO2として45.0mM)添加し、続いて攪拌しながら40%濃度の水酸化マグネシュウムスラリー40gを加えた。15分間攪拌し、沈降性の良いフロックが生成した。混合液のpH値は9.6であった。減圧濾過により固液分離し、ろ液中のホウ素濃度を測定したところ、8.6mg/Lであった。また、76g(排水の7.6質量%相当)のろ過スラッジが得られ、その含水率は67%であった。
実施例3のモデル排水1Lに、凝集沈澱剤として硫酸アルミニュウム20gと消石灰30gを添加し、15分攪拌した。沈降性は良くないが減圧濾過により固液分離し、ろ液中のホウ素濃度を測定したところ、14.1mg/Lであった。156g(排水の15.6質量%相当)のべとべとしたろ過スラッジを得、その含水率は72%であった。
リン酸二水素カリウムをリン濃度で300mg/Lに溶解したリン酸イオン含有モデル排水(pH9.3)を0.1N塩酸により、pH7.5に調節した液、1L(リン酸イオンとして9.67mM)に、塩化セリウム水溶液(希土類元素の95%以上がセリウムであるCeO2として31質量%含有)を4.0g(CeO2として7.2mM)添加し、続いて攪拌しながら40%濃度の水酸化マグネシュウムスラリー10gを加えた。添加後のpH値は9.6であった。15分間攪拌し、沈降性の良いフロックが生成した。減圧濾過により固液分離し、ろ液中のリン濃度を測定したところ、1.2mg/Lであった。また、15.8g(排水の1.6質量%相当)のろ過スラッジが得られ、その含水率は65%であった。
実施例4で、リン濃度で300mg/Lに溶解したリン酸含有モデル排水(pH9.3)のpH調整をしない以外は、実施例4と同様にして処理したところ、塩化セリウム水溶液を添加した直後に沈澱が生成し、続いて水酸化マグネシュウムスラリー10gを加えた後のpHは11.2を示した。このろ液中のリン濃度は13mg/Lであった。
実施例4で、水酸化マグネシュウムスラリーを硫酸アルミニュウムに代えて4g添加して、pH調整剤として水酸化カルシュウムを使用してpH9.2に調節し、実施例4と同様にして処理したところ、ろ液中のリン濃度は26mg/Lであった。
砒酸二水素カリウムを砒素濃度で5mg/Lに溶解した砒素イオン含有モデル排水(pH6.2)1L(砒酸イオンとして0.067mM)に、塩化セリウム水溶液(希土類元素の95%以上がセリウムであるCeO2として31質量%含有)を0.5g(CeO2として0.9mM)添加し、続いて攪拌しながら40%濃度の水酸化マグネシュウムスラリー2.5gを加えた。添加後のpH値は7.5であった。水酸化カルシュウムを用いてpH9.2に調整し、15分間攪拌し、沈降性の良いフロックが生成した。減圧濾過により固液分離し、ろ液中の砒素濃度を測定したところ、0.01mg/Lであった。
フッ素イオンとリン酸イオンを含有するモデル排水として、フッ素3mg/Lとリン6mg/Lを含有するモデル排水(pH5.8)1L(F:0.15mM、P:0.19mM)に、塩化セリウム水溶液(希土類元素の95%以上がセリウムであるCeO2として31質量%含有)を2g(CeO2として3.6mM)添加し、続いて攪拌しながら40%濃度の水酸化マグネシュウムスラリー5gを加えた。添加後のpH値は7.5であった。水酸化カルシュウムを用いてpH9.5に調整し、15分間攪拌し、沈降性の良いフロックが生成した。減圧濾過により固液分離し、ろ液中のフッ素濃度とリン濃度を測定したところ、フッ素0.2mg/L、リン0.01mg/Lであった。
ホウ酸イオンとしてホウ素濃度30mg/L(ホウ酸イオンとして2.78mM)のモデル排水(pH5.8)に、硝酸セリウム水溶液(希土類元素の99%以上がセリウムであるCeO2として28.3質量%含有し、比重1.68)を2.0ml(CeO2として3.50mM)添加し、続いて攪拌しながら40%濃度の水酸化マグネシュウムスラリー5gを加えた。混合液のpH7.9であった。さらに水酸化カルシュウムを用いてpH9.5に調整し、15分間攪拌し、沈降性の良いフロックが生成した。減圧濾過により固液分離し、濾液中のホウ素濃度を測定したところ、1.6mg/Lであった。
実施例7で、水酸化カルシュウムによるpH調整を行わない(pH7.9)以外は、実施例7と同様に処理をした場合、及び水酸化カルシュウムを用いてpH11.5に調整した以外は実施例7と同様に処理した場合の濾液中のホウ素濃度は、それぞれ6.9mg/Lと8.2mg/Lであった。
Claims (9)
- 有害な無機性陰イオンを含有する被処理水に、該処理水のpHが8を超えているときは8以下に調整した後、少なくともセリウムの塩を主成分として含有する希土類元素の塩溶液及び水酸化マグネシュウムを存在させ、pH8〜11にて該無機性イオンを難溶性沈澱として生成させ、固液分離することを特徴とする有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
- 有害な無機性陰イオンがリン酸イオン、ホウ酸イオン、フッ素イオン、砒酸イオンの一種又は2種以上である請求項1に記載の無機性陰イオンの固定化除去方法。
- 希土類元素の塩が少なくともセリウムの塩を90質量%以上含有する請求項1又は2に記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
- 水酸化マグネシュウムが濃度25〜45質量%の水スラリーである請求項1〜3のいずれか1項に記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
- pH調整剤を使用する請求項1〜4のいずれか1項に記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
- pH調整剤が水酸化カルシウムである請求項5記載の有害な無機性陰イオンの固定化除去方法。
- 少なくともセリウムの塩を主成分として含む希土類元素の塩及び水酸化マグネシュウムからなる、有害な無機性陰イオンを含有する被処理水からそれらイオンを固定化除去するための薬剤。
- 希土類元素の塩が少なくともセリウムの塩を90質量%以上含有する請求項7に記載の薬剤。
- 水酸化マグネシュウムが濃度25〜45質量%の水スラリーである請求項7に記載の薬剤。
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