JPH078809A

JPH078809A - 排水処理剤及び排水処理方法

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Publication number: JPH078809A
Application number: JP18192593A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sakaguchi; 阪口　　美喜夫; Ichiro Sakamoto; 一朗阪本
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-06-27
Filing date: 1993-06-27
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JP3335719B2

Abstract

(57)【要約】【構成】無水物の一般式としてｘＭ₂Ｏ・ｙＳｉＯ₂・
ｚＭ' Ｏ（式中、ＭはＮａ及び／又はＫを示し、Ｍ' は
Ｃａ及び／又はＭｇを示し、ｙ／ｘ＝０．５〜４．０、
ｚ／ｘ＝０〜１．０である。）で表される、カチオン交
換容量が１５０ｍｇＣａＣＯ₃／ｇ以上、あるいは吸油
能が０．３〜３．０ｍｌ／ｇである結晶性の珪酸塩化合
物を有効成分とすることを特徴とする排水処理剤。【効果】本発明における珪酸塩化合物は、優れた重金属
イオン及び界面活性剤捕捉能、油分捕捉能、吸油能、耐
水性とを有するため、これを有効成分とする排水処理剤
は優れた排水処理性能を有する。従って、重金属又は油
分（特に界面活性剤）を含有する排水の処理において、
本発明における珪酸塩化合物を使用することにより、こ
れらを有効に捕捉し回収除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人体に有害な重金属、海
洋及び河川の水質汚濁の原因となる界面活性剤をはじめ
とする各種油分を含む排水の処理に用いる排水処理剤及
び排水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】工業排水
中の重金属を取り除く方法として、特開昭５５−７５７
７９号公報には重金属を含む排水を鉱物質粉体に吸収さ
せた後に成形し焼成する方法が開示されている。しか
し、該粉体は、カオリン、タルク等の天然の鉱物質であ
るため、排水中の重金属イオンを捕捉する能力（イオン
交換能）が小さく、多量の鉱物質を必要とするため省資
源上好ましくない。また、特開昭５３−８２０４９号公
報には鉱物のモンモリナイト及びハイロサイトを主成分
とする無機微粒子と有機高分子量重合体からなる微細複
合体を非イオン界面活性剤を含有する排水に接触させる
方法が開示されている。しかし、この場合も同様に無機
微粒子自体の界面活性剤を捕捉する能力が乏しく多量の
処理剤を必要とするため、排水処理後の処理剤の扱いが
問題となる。また、イオン交換能の大きい非晶質のケイ
酸ソーダを用いる方法があるが、水への溶解性が著しく
高いため、処理後の回収が難しく好ましくない。そこ
で、重金属イオン及び界面活性剤をはじめとする各種油
分を多量に捕捉し、かつ耐水性に優れた無機物の使用が
望まれている。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討した結果、排水処理剤に要求
される高いカチオン捕捉能および界面活性剤捕捉能を有
し、かつ耐水性に優れる珪酸塩から構成される排水処理
剤を見出し、本発明を完成するに到った。

【０００４】即ち、本発明の要旨は、（１）無水物の一
般式としてｘＭ₂Ｏ・ｙＳｉＯ₂・ｚＭ' Ｏ（式中、Ｍ
はＮａ及び／又はＫを示し、Ｍ' はＣａ及び／又はＭｇ
を示し、ｙ／ｘ＝０．５〜４．０、ｚ／ｘ＝０〜１．０
である。）で表され、カチオン交換容量が１５０ｍｇＣ
ａＣＯ₃／ｇ以上、あるいは吸油能が０．３〜３．０ｍ
ｌ／ｇである結晶性の珪酸塩化合物を有効成分とするこ
とを特徴とする排水処理剤、および（２）重金属又は油
分を含有する排水を処理する方法において、前記（１）
の珪酸塩化合物を使用することを特徴とする排水処理方
法に関する。

【０００５】本発明における珪酸塩化合物は、無水物で
の組成が、一般式ｘＭ₂Ｏ・ｙＳｉＯ₂・ｚＭ’Ｏで表
される結晶性の化合物である。ここでＭはＮａ及び／又
はＫを示し、Ｍ’はＣａ及び／又はＭｇを示す。また、
ｙ／ｘは０．５〜４．０であり、好ましくは０．８〜
２．１、さらに好ましくは１．０〜１．９である。ｙ／
ｘが０．５未満では耐水性が不十分であり、４．０を超
えると、イオン交換能が低くなり、排水処理剤としての
使用に適さない。ｚ／ｘは０〜１．０であり、好ましく
は０．００５〜１．０、更に好ましくは０．００５〜
０．９、特に好ましくは０．０１〜０．６である。ｚ／
ｘが１．０を超えるとイオン交換能が低く、排水処理剤
としての使用に適さない。ｘ、ｙ、ｚは前記のｙ／ｘお
よびｚ／ｘに示されるような関係であれば、特に限定さ
れるものではない。Ｋ／Ｎａはカチオン交換速度を高め
る観点から通常０〜８．０であり、好ましくは０．０１
〜８．０である。Ｍｇ／Ｃａはカチオン交換容量を高め
る観点から通常０〜１０であり、好ましくは０．０２〜
１０である。

【０００６】このような本発明における珪酸塩化合物と
して、種々の態様があるが好適なものを例示すると次の
ようなものが挙げられる。前記の一般式において、ｙ／ｘ＝１．９〜４．０、
ｚ／ｘ＝０．００５〜１．０、Ｍ₂Ｏ中のＫ／Ｎａ＝０
〜８．０、Ｍ’Ｏ中のＭｇ／Ｃａ＝０〜１０で表され
る、カチオン交換容量が１５０ｍｇＣａＣＯ₃／ｇ以
上、及び／又は吸油能が０．３〜３．０ｍｌ／ｇである
結晶性の珪酸塩化合物前記の一般式において、ｙ／ｘ＝０．５〜１．９、
ｚ／ｘ＝０．００５〜１．０、Ｍ₂Ｏ中のＫ／Ｎａ＝
０．０１〜８．０、Ｍ’Ｏ中のＭｇ／Ｃａ＝０．０２〜
１０で表される、カチオン交換容量が１５０ｍｇＣａＣ
Ｏ₃／ｇ以上、及び／又は吸油能が０．３〜３．０ｍｌ
／ｇである結晶性の珪酸塩化合物

【０００７】また、本発明における珪酸塩化合物は、水
和物であってもよく、この場合の水和量はＨ₂Ｏのモル
量換算として通常２０モル％以下である。

【０００８】本発明における珪酸塩化合物は、合成によ
り得られるものであって、前記一般式に示されるように
Ｍ₂Ｏ、ＳｉＯ₂、Ｍ' Ｏの三成分よりなっている。従
って、本発明における珪酸塩化合物を製造するには、そ
の原料として各成分に対応する物質が必要になるが、本
発明においては特に限定されることなく公知の化合物が
適宜用いられる。例えば、Ｍ₂Ｏ成分、Ｍ' Ｏ成分とし
ては、各々の当該元素の単独あるいは複合の酸化物、水
酸化物、塩類、当該元素含有鉱物が用いられる。具体的
には例えば、Ｍ₂Ｏ成分の原料としては、ＮａＯＨ，Ｋ
ＯＨ，Ｎａ₂ＣＯ₃，Ｋ₂ＣＯ₃，Ｎａ₂ＳＯ₄等が、
Ｍ' Ｏ成分の原料としては、ＣａＣＯ₃，Ｃａ（ＯＨ）
₂、ＭｇＣＯ₃，Ｍｇ（ＯＨ）₂，ＭｇＯ，ドロマイト
等が挙げられる。ＳｉＯ₂成分としてはケイ石，ケイ
砂，クリストバライト石，カオリン，タルク，溶融シリ
カ，ケイ酸ソーダ等が用いられる。

【０００９】本発明においては、これらの原料成分を目
的とする珪酸塩化合物のｘ、ｙ、ｚとなるように所定の
量比で混合し、通常３００〜１３００℃、好ましくは５
００〜１０００℃、さらに好ましくは６００〜９００℃
の範囲で焼成して結晶化させる方法、及び同様に混合
後、一旦１１００℃〜１６００℃で溶融してガラス化物
を得た後焼成する方法、更に溶融後水ガラス化し焼成す
る方法が例示される。加熱時間は通常０．１〜２４時間
である。このような焼成は通常、電気炉、ガス炉等の加
熱炉で行うことができる。また、焼成後、必要に応じて
粉砕し所定の粒度に調製される。粉砕機としては例えば
ボールミル、ローラーミル等を用いてなされる。このよ
うな製造方法により、前述のような構造上の特徴を有す
る本発明における珪酸塩化合物を得ることができる。

【００１０】また、本発明における珪酸塩化合物の水和
物を調製するには、公知の方法により容易に行うことが
でき、特に制限されるものではない。例えば、前記のよ
うにして得られた珪酸塩化合物の無水物をイオン交換水
に懸濁して水和させ、乾燥せしめて粉末化する方法が挙
げられる。

【００１１】本発明における珪酸塩化合物は、吸油能が
０．３〜３．０ｍｌ／ｇのものである。吸油能が０．３
ｍｌ／ｇ未満では、重金属イオン、界面活性剤の捕捉速
度が充分でなく排水処理の性能が低下する。また、３．
０ｍｌ／ｇを越えると、比表面積が著しく増大し、耐水
性が低下する。

【００１２】このような本発明における珪酸塩化合物に
吸油能を付与させる方法としては、「多孔材料」（近藤
連一編著、Ｐ２、技報堂、昭和４８年発行）に記述され
ている粉末の凝集、発泡、ゲル化、水和などの方法、及
び特開昭６３−２７０３６８号公報に開示されているア
クリル系ポリマー、メチルセルロース、ポリビニルアル
コール等の有機物を添加焼成する方法等が挙げられる。
本発明においては特に限定されるものではない。

【００１３】このようにして得られた本発明における珪
酸塩化合物またはその水和物は、重金属イオンや界面活
性剤を効率よく捕捉するという観点からカチオン交換容
量として少なくとも１５０ｍｇＣａＣＯ₃／ｇ以上、好
ましくは１５０〜６００ｍｇＣａＣＯ₃／ｇを有するも
のである。本発明においてカチオン交換容量とは、実施
例で示す後述の測定方法により得られるカチオン交換能
の値をいう。

【００１４】本発明において耐水性とは、珪酸塩化合物
の水中での安定性を意味する。従って耐水性に劣ると
は、水中での珪酸塩化合物の安定性が悪く水中でのＳｉ
溶出量が増大することを意味する。一方、耐水性に優れ
るとは、珪酸塩化合物の水中での安定性が高く、水中で
のＳｉ溶出量が非常に少ないことをいう。本発明におけ
る珪酸塩化合物において、水へのＳｉ溶出量はＳｉＯ₂
換算で通常１２０ｍｇ／ｇ以下であり、好ましくは９０
ｍｇ／ｇ以下、より好ましくは６０ｍｇ／ｇ以下であ
り、ほとんどが実質的に水に不溶である。なお、本発明
において実質的に水に不溶であるとは、試料２ｇをイオ
ン交換水１００ｇ中に加え、２５℃で３０分攪拌した場
合におけるＳｉ溶出量がＳｉＯ₂換算で通常１００ｍｇ
／ｇより少ないものをいう。

【００１５】本発明における珪酸塩化合物は、前記のよ
うに優れた重金属イオン及び界面活性剤捕捉能、油分捕
捉能、吸油能、耐水性とを有するため、これを有効成分
とする排水処理剤は優れた排水処理性能を有する。即
ち、本発明の排水処理剤は、前記のような珪酸塩化合物
を有効成分として含有するものであり、本発明の排水処
理剤は排水中での安定性の観点から、前記の珪酸塩化合
物の他に、有機高分子、金属酸化物、天然鉱物等の添加
剤を種々複合したものからなる。ここで、本発明におけ
る珪酸塩化合物の配合量は、通常２０〜９８重量％、好
ましくは３０〜９０重量％である。２０重量％未満では
処理能力が低く、９８重量％を越えると複合の効果が発
現しない。

【００１６】また、本発明の排水処理剤は、重金属イオ
ン、界面活性剤をはじめとする各種油分を含有する排水
の処理に用いられるが、本発明の排水処理剤は、重金属
の種類、油分の種類に限定されることなく優れた排水処
理効果を発揮する。本発明の排水処理剤の使用量は、通
常０．１〜１００ｇ／リットルである。ここで、本発明
でいう油分とは、ＪＩＳＫ１０２工業排水試験方法に
おいて、「（２４）ヘキサン抽出物質」として規定され
たものである。又、ここでいう重金属イオンには、放射
性重金属イオンも含まれる。

【００１７】また、本発明において重金属を含有する排
水を処理する方法として、本発明における珪酸塩化合物
を単独で排水中に添加してもよく、また前記のような本
発明の排水処理剤を添加してもよい。同様に油分を含有
する排水を処理する方法として、本発明における珪酸塩
化合物を単独で排水中に添加してもよく、また前記のよ
うな本発明の排水処理剤を添加してもよい。

【００１８】

【実施例】以下、実施例、比較例および試験例により本
発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施
例等によりなんら限定されるものではない。尚、本実施
例及び比較例における測定値は、次に示す方法により測
定した。

【００１９】（１）カチオン交換能試料０．１ｇを精秤し、塩化カルシウム水溶液（濃度は
ＣａＣＯ₃として５００ｐｐｍ）１００ｍｌ中に加え、
２５℃で６０分間撹拌した後、孔サイズ０．２μｍのメ
ンブランフィルター（アドバンテック社、ニトロセルロ
ース製）を用いて濾過を行い、その濾液１０ｍｌ中に含
まれるCa量をEDTA滴定により測定した。その値より試料
のカルシウムイオン交換容量（カチオン交換容量）を求
めた。但し、５００ｍｇＣａＣＯ₃／ｇ以上の場合は、
塩化カルシウム溶液の量を２００ｍｌにして測定した値
である。

【００２０】（２）吸油能粉末２ｇを攪拌し、ＪＩＳ５１０１の顔料試験法（吸
油能）に準じて試験を行い、次式により算出した。吸油能（ｍｌ／ｇ）＝滴下したあまに油の容量（ｍｌ）
／試料の質量（ｇ）

【００２１】（３）Ｓｉ溶出量試料２ｇをイオン交換水１００ｇ中に加え、２℃で３０
分間撹拌する。その後遠心分離を行い、その上澄みを孔
サイズ０．２μｍのメンブランフィルターを用いて濾過
する。濾液中のＳｉ濃度をプラズマ発光分析（ＩＣＰ）
により測定し、ＳｉＯ₂換算でＳｉの溶出量を求めた。

【００２２】実施例１〜１０２号珪酸ソーダ（ＳｉＯ₂/ Ｎａ₂Ｏ＝２．５５、水分
５９．９％）、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、無
水炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムを表１に示す組
成となるよう混合を行った。この混合物に対してポリビ
ニルピロリドン０〜２％を添加し、７００℃の温度下、
空気気流中において焼成を行い６０メッシュ以下に粉砕
した後、本発明における珪酸塩化合物粉末１〜１０を得
た。これらの粉体の吸油能は０．３〜３．０ｍｌ／ｇで
あり、また、カチオン交換能は、１５０ｍｇＣａＣＯ₃
／ｇ以上であり、優れた排水処理特性を有するものであ
った。また、Ｓｉ溶出量は１２０ｍｇ／ｇ以下であり、
耐水性も良好なものであった。

【００２３】

【表１】

【００２４】比較例１〜５特級試薬のメタ珪酸ソーダ（Ｎａ₂Ｏ・ＳｉＯ₂）を７
００℃で１時間焼成したもの、日本タルク（株）製の精
製モンモリナイト、共立窯業原料（株）製の精製ハイロ
サイト、共立窯業原料（株）製の精製カオリン、富士タ
ルク工業（株）製の精製タルクを、すべて６０メッシュ
以下に粉砕したものをそれぞれ比較粉末１〜５とした
（表２）。

【００２５】

【表２】

【００２６】試験例１クロムイオンを１００ｐｐｍ含有するモデル排水２５０
ｃｃ中に、実施例１〜５及び比較例１、３、５で得られ
た珪酸塩化合物等を各１ｇ投入し、３０分間攪拌し、５
種Ｃ番の濾紙で濾過した後、濾液中への残留クロムイオ
ン量を原子吸光法（３５７．９ｎｍ）で測定した。その
結果を表３に示すが、本発明における珪酸塩化合物を用
いた場合、比較例と比較して残留クロムイオン量は極め
て低値であった。

【００２７】

【表３】

【００２８】試験例２バリウムイオンを５００ｐｐｍ含有するモデル排水２５
０ｃｃ中に、実施例６〜１０及び比較例２、５で得られ
た珪酸塩化合物等を各１ｇ投入し、３０分間攪拌し、５
種Ｃ番の濾紙で濾過した後、濾液中への残留バリウムイ
オン量をＥＤＴＡ滴定法で測定した。その結果を表４に
示すが、本発明における珪酸塩化合物を用いた場合、比
較例と比較して残留バリウムイオン量は極めて低値であ
った。

【００２９】

【表４】

【００３０】試験例３界面活性剤（エマルゲンＰＰ−２３０；ポリオキシエチ
レンポリオキシプロピレン；曇天＝２４℃）を０．５ｇ
／リットル含有するモデル排水中に実施例１、３、５と
比較例１、３で得られた珪酸塩化合物等を各１ｇ投入
し、６０分間攪拌し、５種Ｃ番の濾紙で濾過した。次い
で、この濾液をＪＩＳＫ１０２工業排水試験方法（１
７）にもとづき、１００℃における過マンガン酸カリウ
ムによるＣＯＤ測定を行い、界面活性剤の残留濃度を求
めた。その結果を表５に示すが、本発明における珪酸塩
化合物を用いた場合、比較例と比較してエマルゲンＰＰ
−２３０の残留濃度は極めて低値であった。

【００３１】

【表５】

【００３２】

【発明の効果】本発明における珪酸塩化合物は、優れた
重金属イオン及び界面活性剤捕捉能、油分捕捉能、吸油
能、耐水性とを有するため、これを有効成分とする排水
処理剤は優れた排水処理性能を有する。従って、重金属
又は油分（特に界面活性剤）を含有する排水の処理にお
いて、本発明における珪酸塩化合物を使用することによ
り、これらを有効に捕捉し回収除去することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無水物の一般式としてｘＭ₂Ｏ・ｙＳｉ
Ｏ₂・ｚＭ' Ｏ（式中、ＭはＮａ及び／又はＫを示し、
Ｍ' はＣａ及び／又はＭｇを示し、ｙ／ｘ＝０．５〜
４．０、ｚ／ｘ＝０〜１．０である。）で表される、カ
チオン交換容量が１５０ｍｇＣａＣＯ₃／ｇ以上である
結晶性の珪酸塩化合物を有効成分とすることを特徴とす
る排水処理剤。
【請求項２】無水物の一般式としてｘＭ₂Ｏ・ｙＳｉ
Ｏ₂・ｚＭ' Ｏ（式中、ＭはＮａ及び／又はＫを示し、
Ｍ' はＣａ及び／又はＭｇを示し、ｙ／ｘ＝０．５〜
４．０、ｚ／ｘ＝０〜１．０である。）で表される、吸
油能が０．３〜３．０ｍｌ／ｇである結晶性の珪酸塩化
合物を有効成分とすることを特徴とする排水処理剤。
【請求項３】請求項１又は２に記載の一般式におい
て、珪酸塩化合物がｙ／ｘ＝１．９〜４．０、ｚ／ｘ＝
０．００５〜１．０、Ｍ₂Ｏ中のＫ／Ｎａ＝０〜８．
０、Ｍ’Ｏ中のＭｇ／Ｃａ＝０〜１０で表される請求項
１又は２記載の排水処理剤。
【請求項４】請求項１又は２に記載の一般式におい
て、珪酸塩化合物がｙ／ｘ＝０．５〜１．９、ｚ／ｘ＝
０．００５〜１．０、Ｍ₂Ｏ中のＫ／Ｎａ＝０．０１〜
８．０、Ｍ’Ｏ中のＭｇ／Ｃａ＝０．０２〜１０で表さ
れる請求項１又は２記載の排水処理剤。
【請求項５】珪酸塩化合物のＳｉ溶出量が、１２０ｍ
ｇ／ｇ以下である請求項１〜４いずれか記載の排水処理
剤。
【請求項６】重金属を含有する排水を処理する方法に
おいて、請求項１〜５いずれかに記載の珪酸塩化合物を
使用することを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】油分を含有する排水を処理する方法にお
いて、請求項１〜５いずれかに記載の珪酸塩化合物を使
用することを特徴とする排水処理方法。