JP6976755B2 - 重金属捕集剤、その製造方法、及び汚染物質の処理方法 - Google Patents
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Description
このような背景から、汚染水や汚染土壌から重金属類やフッ素を除去するため、鉄粉を用いた処理剤が提案されている(例えば特許文献1)。
以上の知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
鉄を主成分とする金属粉体を構成する金属粒子の表面に硫黄が付着してなる重金属捕集剤であって、該重金属捕集剤において表面に付着した硫黄の質量と鉄の質量との比率(100×S/Fe)が0.1〜5wt%である、重金属捕集剤である。
前記金属粒子の形状は海綿状である。
重金属捕集剤における硫黄の質量と鉄の質量との比率(100×S/Fe)が0.1〜5wt%になるように、鉄を主成分とする金属粉体と硫黄化合物とを混合して、該金属粉体を構成する金属粒子の表面に硫黄を付着させる、重金属捕集剤の製造方法である。
前記金属粒子の形状は海綿状である。
前記硫黄化合物は硫化水素ナトリウムである。
本実施形態の重金属捕集剤は、鉄を主成分とする金属粉体により主に構成されるものであり、以下の条件を満たすのがよい。
[条件1]鉄を主成分とする金属粉体を構成する金属粒子の表面に硫黄が付着している。
[条件2]重金属捕集剤において表面に付着した硫黄の質量と鉄の質量との比率(100×S/Fe)が0.1〜5wt%である。
例えば、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)等で表面からの深さ方向のFeとSの元素組成分布を測定することにより、粒子表面に付着しているSの割合を評価することができる。
例えば、酸化鉄をサガーと呼ばれる耐熱容器内に充填し、その耐熱容器をトンネル炉等で加熱することにより、酸化鉄が粗還元され海綿状鉄粉が得られる。
本実施形態の重金属捕集剤は以下のように製造する。なお、以下に特記の無い事項は、先に重金属捕集剤の項で挙げた内容(好適例含む)と同じである。
硫化水素ナトリウムの添加・撹拌後、硫酸を添加してpHを6〜7に調整したものをろ過する。そしてろ物を乾燥させて本実施形態に係る金属粉体を得る。
本実施形態の重金属捕集剤の使用方法としては、カドミウムを含有する汚染水又は汚染土壌に対して上記重金属捕集剤を接触させるだけでよい。これにより重金属捕集剤がカドミウムなどの重金属を捕集し、後述の実施例の項目が示すように、水稲がカドミウムを吸収するのを抑止することができる。
本例においては湿式法にて重金属捕集剤を作製した。
粒径が30〜250μmに分布した市販の微粒の海綿状鉄粉(E200:DOWA IPクリエイション社製。以降同様。)を100g秤量して50mlガラスビーカーへ入れ、イオン交換水200mlと混合し、10分間撹拌した。
その後、硫化水素ナトリウム(以降、NaSH)を、上記海綿状鉄粉における鉄の質量との比率(100×S/Fe)(以降、「S/Fe換算」と称する。)で1wt%添加し、30分間撹拌した。なお、NaSHのS(硫黄)は、濾過残液中の硫黄分の検出がわずかであるため、海綿状鉄粉を構成する粒子の表面にほぼ100%付着している。そのため、この段階でNaSHを1wt%添加するということは、最終的に得られる重金属捕集剤(本例では海綿状鉄粉)におけるS/Fe換算値は1wt%とみなしても構わない。
撹拌後に10%H2SO4を添加し、液のpHが6〜7となるように調整した。その後、5Cろ紙にて濾過し、ろ紙上に残った鉄粉を5℃で24時間真空乾燥して、本例の重金属捕集剤を得た。
上記手法により重金属捕集剤に捕集されたカドミウムの量を調べた結果、230μmol/Lであった。
本例においては半湿式法にて重金属捕集剤を作製した。
粒径が40μm〜150μmに分布した市販の微粒の海綿状鉄粉を100g秤量し50mlガラスビーカーへ入れ、実施例1のイオン交換水50mlよりも非常に少量の5mlと混合した。
その後、実施例1と同様にNaSHをS/Fe換算で1wt%添加して、5分間撹拌した。
その後、実施例1とは異なり硫酸添加及びろ過を行わず、5℃で24時間真空乾燥して、本例の重金属捕集剤を得た。
実施例1と同様の手法により重金属捕集剤に捕集されたカドミウムの量を調べた結果、256μmol/Lであった。
粒径が30μm〜250μmに分布した市販の微粒の海綿状鉄粉にNaSHを添加せずに重金属捕集剤として用いた。
実施例1と同様の手法により重金属捕集剤に捕集されたカドミウムの量を調べた結果、各実施例の値より低い182μmol/Lであった。
NaSHを添加していない粗粒(150μm以上)の海綿状鉄粉を重金属捕集剤として用いた。
実施例1と同様の手法により重金属捕集剤に捕集されたカドミウムの量を調べた結果、各実施例の値より低い175μmol/Lであった。
海綿状鉄粉(E200)の代わりに、アトマイズ法により作製された市販の硫黄含有鉄粉(製品名:エコメル(登録商標)、(株)神戸製鋼所製、平均粒径は約70μm)を用い、かつ、NaSHを添加しなかったこと以外は実施例1と同様の手法で重金属捕集剤を作製した。
実施例1と同様の手法により重金属捕集剤に捕集されたカドミウムの量を調べた結果、各実施例の値より非常に低い62μmol/Lであった。
上記の実施例および比較例における捕集されたカドミウムの量の結果をまとめた棒グラフを図1に示す。図1が示すように、各実施例によれば、各比較例に比べ、カドミウムなどの重金属に対して高い捕集能力が発揮されていることがわかった。
Claims (4)
- 鉄を主成分とする金属粉体を構成する金属粒子の表面に硫黄が付着してなる重金属捕集剤であって、該重金属捕集剤において表面に付着した硫黄の質量と鉄の質量との比率(100×S/Fe)が0.1〜5wt%であり、
前記金属粒子の形状は海綿状であり、且つ、前記金属粒子の比表面積が1〜5m 2 /gであり、且つ、前記金属粒子の粒径が30〜250μmの範囲内に分布した、重金属捕集剤。 - 重金属捕集剤における表面に付着した硫黄の質量と鉄の質量との比率(100×S/Fe)が0.1〜5wt%になるように、鉄を主成分とする金属粉体と、硫化水素ナトリウムである硫黄化合物とを混合して、該金属粉体を構成する金属粒子の表面に硫黄を付着させる、重金属捕集剤の製造方法。
- 前記金属粒子の形状は海綿状である、請求項2に記載の重金属捕集剤の製造方法。
- カドミウムを含有する汚染水又は汚染土壌に対して請求項1に記載の前記重金属捕集剤を接触させる、汚染物質の処理方法。
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