JP7299024B2 - 汚染土壌の不溶化材及び不溶化方法 - Google Patents
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Description
(1)従来、不溶化材の原料の一つとして使用されている酸化マグネシウム粉末には不純物として硫酸塩が含まれている。比較的低い品質の酸化マグネシウム粉末は原料コストを抑えられるメリットがあるものの、硫酸塩の含有量が多い。
(2)酸化マグネシウム粉末と塩化第一鉄とを含む不溶化材において、酸化マグネシウム粉末に不純物として含まれる硫酸塩は、重金属類の不溶化を阻害する作用を有する反面、不溶化材の強度発現性を高める作用を有する。
(3)酸化マグネシウム粉末と塩化第一鉄とを含む不溶化材において、硫酸塩の量を所定の範囲とすることで、不溶化効果及び強度発現性の両立できる。
本実施形態に係る不溶化材は、不純物を含む酸化マグネシウム粉末と、塩化第一鉄とを含み、酸化マグネシウム粉末はSO3換算で0.07~6.73質量%の硫酸塩を含む。なお、ここでいう「酸化マグネシウム」は、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)やマグネサイト鉱石(MgCO3)を600~900℃の低温で焼成することで得られる軽焼酸化マグネシウムを意味する。
本実施形態の不溶方法は、上記不溶化材と土壌とを混合する工程を含む。不溶化材の作用効果によって土壌中の有害物質を不溶化することができる。本実施形態において、処理対象土壌に含まれる有害物質(重金属類)は、鉛、六価クロム、水銀、カドミウム、砒素、セレン、フッ素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種の物質である。本実施形態の不溶方法は重金属類によって汚染された土壌に対して優れた不溶化効果及び強度発現性を発揮する。
〔原土〕
原土に砂岩を用いた。原土の性状を表1に示す。含水比は、JIS A 1203「土の含水比試験方法」に準拠して測定した。粒度は、原土を目開き75μmの篩上で水洗いし粗粒分を十分に洗い流した後、篩残留分の全量を110℃で1日間乾燥させ、得られた乾燥土を目開き2mm、425μm、75μmの篩を用いて分級することにより算出した。pHは、JGS 0211-2009「土懸濁液のpH試験方法」に準拠して測定した。
表1に示す原土Aに、セレン酸ナトリウム(Na2SeO4、和光純薬工業社製)を溶解した水溶液を所定量添加し、ソイルミキサーを用いて90秒間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、さらに90秒間練り混ぜた。再度土を掻き落とし、90秒間練り混ぜた後、試料土をポリエチレン袋で密閉した状態で8日間養生し、試料土A(模擬汚染土)とした。試料土A(模擬汚染土)の性状を表2に示す。含水比は、原土と同様の方法で測定した。湿潤密度は、直径5cm、高さ10cmの型枠に試料土を充填し、充填された試料土の質量と型枠の容積から求めた。セレンの溶出量は、環境庁告示18号法に準拠して検液を作製し、検液の全セレンの濃度をJIS K 0102:2016「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
酸化マグネシウム粉末として、軽焼酸化マグネシウム粉末(宇部マテリアルズ株式会社製)及び硫酸マグネシウム無水和物(MgSO4、富士フイルム和光純薬株式会社製)を用いた。軽焼酸化マグネシウム粉末の化学組成を表4に示す。また、硫酸マグネシウム無水和物の化学組成を表5に示す。この軽焼酸化マグネシウム粉末に、硫酸マグネシウム無水和物を所定量添加し、SO3の含有率が異なる酸化マグネシウム粉末(不純物を含む模擬酸化マグネシウム粉末)を調製した。調製した酸化マグネシウム粉末の化学組成を表6に示す。なお、軽焼酸化マグネシウム粉末の強熱減量(ig.loss)は、試料を1000℃で恒量になるまで強熱したときの減量から求めた。軽焼酸化マグネシウム粉末中のSiO2(不溶残分を含む)及びSO3の含有率は、JIS R 9101:2018「せっこうの化学分析方法」を参考に測定した。すなわち、軽焼酸化マグネシウム粉末中のSiO2(不溶残分を含む)の含有率は、試料を塩酸及び過塩素酸で溶かした後、加熱してSiO2を脱水し、不溶性とした後、可溶分をろ過し、ろ紙上のSiO2と不溶残分を強熱して質量をはかることにより測定した。軽焼酸化マグネシウム粉末中のSO3の含有率は、試料に塩酸と水を加えて煮沸して可溶残分を溶かした後、ろ紙でろ過し、得られたろ液及び洗液に塩化バリウム溶液を加えて硫酸バリウムを沈殿させ、沈殿をろ過して強熱し、質量をはかることにより測定した。軽焼酸化マグネシウム粉末中のAl2O3、Fe2O3、CaO、及びMgOの含有率は、JIS K 8432:2017「酸化マグネシウム(試薬)」のアルカリ金属元素(Na、K)の試験方法を参考にして測定した。すなわち、試料に水と塩酸を加え加熱して溶かした後、Fe2O3を吸光光度法で測定し、Al2O3、CaO、MgOをICP発光分析法で測定した。硫酸マグネシウム無水和物の化学組成は、アルカリ融解-ICP発光分光分析法により測定した。酸化マグネシウム粉末の化学組成は、軽焼酸化マグネシウム粉末と硫酸マグネシウムの配合割合から算出した。
塩化第一鉄には、塩化第一鉄四水和物(FeCl2・4H2O、富士フイルム和光純薬株式会社製)を用いた。
表6に示す酸化マグネシウム粉末と塩化第一鉄を所定の比率で配合し、不溶化材を調製した。不溶化材の配合割合を表7に示す。
〔不溶化試験〕
表7に示す各種不溶化材を、試料土A(模擬汚染土)1m3に対して35.7kg添加し、ソイルミキサーを用いて90秒間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に90秒間練り混ぜることにより、不溶化処理を行った(比較例1、実施例1,2、参考例3~6及び比較例2)。得られた不溶化処理土をポリエチレン袋で密閉した状態で20℃で1日養生した後、環境庁告示18号法に準拠して検液を作製した。検液の全セレンの濃度をJIS K 0102:2016「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
表7に示す各種不溶化材を、試料土B1m3に対して30.0kg添加し、ソイルミキサーを用いて90秒間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に90秒間練り混ぜることにより、不溶化処理を行った(比較例1、実施例1,2、参考例3~6及び比較例2)。得られた不溶化処理土を、直径5cm、高さ10cmの型枠に充填し、円柱供試体を作製し、20℃で1日密閉養生した後、JIS A 1216:2009「土の一軸圧縮試験」に準拠して、一軸圧縮強さを測定した。
不溶化処理土からのセレンの溶出量及び不溶化処理土の一軸圧縮強さを表8に示す。なお、セレンの溶出量が0.007mg/L以下に低減し、かつ一軸圧縮強さが240kN/m2以上を満たした場合は○と判定し、前記以外の場合は×と判定した。なお、表8には参考例1として未処理土のセレン溶出量及び一軸圧縮強さの測定値を示した。
Claims (4)
- 鉛、六価クロム、水銀、カドミウム、砒素、セレン、フッ素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種の重金属を含有する汚染土壌からの重金属溶出量を低減する不溶化材であって、
硫酸塩を含む酸化マグネシウム粉末と、
塩化第一鉄と、
を含み、
前記酸化マグネシウム粉末の硫酸塩含有率がSO3換算で0.07~0.73質量%である、汚染土壌の不溶化材。 - 前記酸化マグネシウム粉末は、MgO含有率が80質量%以上であり、かつCaO含有率が3質量%以下である、請求項1に記載の汚染土壌の不溶化材。
- 当該不溶化材の全質量基準で、前記酸化マグネシウム粉末を20~80質量%含み、かつ前記塩化第一鉄を20~80質量%含む、請求項1又は2に記載の汚染土壌の不溶化材。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載の不溶化材と土壌とを混合する工程を含む、汚染土壌の不溶化方法。
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