JP2008231389A - 土壌浄化安定剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機塩素系溶剤等に汚染された土壌からの有機塩素系物質を分解させ、さらに重金属を無害化した固化物にする土壌浄化安定固定剤を提供する。
【解決手段】高炉スラグや製紙スラッジ、石灰、石膏を適量配合した固化剤に、安定化二酸化塩炭素と塩素化イソシアヌル酸に重曹を混合して粉末顆粒化したものを配合し、対象の土壌に処理したところ、有機塩素系溶剤及び重金属は、検出されなかった。また、処理費用も安くコストを削減することができた。
【解決手段】高炉スラグや製紙スラッジ、石灰、石膏を適量配合した固化剤に、安定化二酸化塩炭素と塩素化イソシアヌル酸に重曹を混合して粉末顆粒化したものを配合し、対象の土壌に処理したところ、有機塩素系溶剤及び重金属は、検出されなかった。また、処理費用も安くコストを削減することができた。
Description
有機塩素系溶剤等に汚染された土壌を浄化しさらに重金属を無害化した固化物にする土壌浄化安定固定剤を提供する。
安定化二酸化塩素と塩素化イソシアヌル酸及び重曹を含んだ粉末顆粒を土壌固定剤に１００〜１０００ｐｐｍ添加することにより、励起した活性酸素が汚染物を脱塩素化及び酸化分解し ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＮａＣｌ２、など安定化物となす。また、重金属類については硫化物、炭酸塩鉱物、リン酸塩鉱物として安定化物となす。
この発明は、有機塩素系溶剤等の有機塩素化合物に汚染された土壌を浄化し、さらに重金属を無害化し、汚染土壌を再生利用可能にするための土壌浄化安定固定剤を提供するものである。
汚染土壌修復技術および土壌の改良固化材に関する。
従来は、軟弱土や建設現場からでる汚泥などにセメント系、石灰系固化材が多く使用されている。（たとえば、特願平１１−２７８９１１、特開平０６−０９３２６０、特願２０００−２７９２１１）などがあるが、ＰＣＢなどの有機塩素系化合物を分解することはできない。また、ＰＣＢ、ダイオキシン類、その他揮発性有機溶剤汚染の浄化方法として、高温燃焼処理、メカノケミカル法、ジオメルト法、真空熱分解法、アルカリ触媒法など数多くの処理方法が検討されている。最近では二酸化チタンによる光触媒の利用、紫外線による分解処理法等が検討されている。また、過マンガン酸カリウムによる酸化分解法（栗田工業）がある。しかし、処理コストがかかりすぎる、処理時間が長いなどの問題がある。
トリクロロエチレンなどの、有機塩素系溶剤で汚染された土壌浄化をする為には脱塩素化する必要がある。さらに悪臭除去などが必要となる。これらの有機塩素系溶剤で汚染された土壌は工場の跡地などに多く見受けられることから、さらに重金属類の溶出を防ぐ処理が必要である。
従って、本発明では、有機塩素系化合物汚染土壌の有機塩素化合物を分解浄化すると同時に再汚染されない様、有機物質安定処理剤を加えた土壌浄化安定固定剤の提供と土壌中の重金属類の不溶化を目的とするものである。
従って、本発明では、有機塩素系化合物汚染土壌の有機塩素化合物を分解浄化すると同時に再汚染されない様、有機物質安定処理剤を加えた土壌浄化安定固定剤の提供と土壌中の重金属類の不溶化を目的とするものである。
本発明は有機塩素系化合物などの有害物質を特殊加工した二酸化塩素粉末顆粒を酸化剤（ａ）として利用することにより、酸化剤（ａ）から発生する活性酸素の働きを利用して有害物質を酸化分解することにより、無害化をはかるものである。
特殊二酸化塩素酸化剤による脱塩素化機構：
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンの分解反応
◆クロルベンゼンの分解反応
以上のように最終的にＣＯ２、Ｈ２Ｏ、ＮａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２にまで分解する。
特殊二酸化塩素酸化剤による脱塩素化機構：
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンの分解反応
一方、固化反応は、マイナス荷電している土表面にプラス荷電した凝固剤を加えることにより反発を弱め水分を分離しやすく固化させる。
鉱物の水和反応：
１） Ｃ３Ｓ＋Ｈ→ＣＳＨ［Ｃ１〜１．５ＳＨ０．５〜２．５］＋Ｃａ（ＯＨ）２
２） Ｃ２Ｓ＋Ｈ→ＣＳＨ＋Ｃａ（ＯＨ）２
３） Ｃ３Ａ＋Ｈ＋ＣａＳＯ４・Ｈ２Ｏ→Ｃ３ＡＨ６＋Ｃ３Ａ、３ＣａＳＯ４／Ｈ３２ 又はＣ３Ａ・ＣａＳＯ４・Ｈ１２
４） Ｃ４ＡＦ＋Ｈ＋ＣａＳＯ４・Ｈ２Ｏ→Ｃ３ＡＨ６＋ＣｎＦＨｍ＋
カルシウムサルホアルミネート、カルシウムサルホ、フェライト
１）、２）は３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・１２Ｈ２Ｏというケイ酸石灰塩水和物を形成。
３）、４）は３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏの結晶を生ずる。
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ＋ＣａＳＯ４→３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ
＊Ｃ：ＣａＯ、Ｓ：ＳｉＯ２、Ａ：Ａｌ２Ｏ３、Ｈ：Ｈ２Ｏ、Ｆ：Ｆｅ２Ｏ３
石灰（ＣａＯ）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２→＋ＣＯ２→ＣａＣＯ３
石膏 ＣａＳＯ４ １／２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４
鉱物の水和反応：
１） Ｃ３Ｓ＋Ｈ→ＣＳＨ［Ｃ１〜１．５ＳＨ０．５〜２．５］＋Ｃａ（ＯＨ）２
２） Ｃ２Ｓ＋Ｈ→ＣＳＨ＋Ｃａ（ＯＨ）２
３） Ｃ３Ａ＋Ｈ＋ＣａＳＯ４・Ｈ２Ｏ→Ｃ３ＡＨ６＋Ｃ３Ａ、３ＣａＳＯ４／Ｈ３２ 又はＣ３Ａ・ＣａＳＯ４・Ｈ１２
４） Ｃ４ＡＦ＋Ｈ＋ＣａＳＯ４・Ｈ２Ｏ→Ｃ３ＡＨ６＋ＣｎＦＨｍ＋
カルシウムサルホアルミネート、カルシウムサルホ、フェライト
１）、２）は３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・１２Ｈ２Ｏというケイ酸石灰塩水和物を形成。
３）、４）は３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏの結晶を生ずる。
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ＋ＣａＳＯ４→３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ
＊Ｃ：ＣａＯ、Ｓ：ＳｉＯ２、Ａ：Ａｌ２Ｏ３、Ｈ：Ｈ２Ｏ、Ｆ：Ｆｅ２Ｏ３
石灰（ＣａＯ）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２→＋ＣＯ２→ＣａＣＯ３
石膏 ＣａＳＯ４ １／２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４
重金属は、エトリンガイト中に封じ込められる。
Ｓ２−、ＳＯ４−、ＣＯ３−が金属イオンと反応して難溶性の化合物を作る。
イオン交換能：交換基：ＯＨ、Ｏｎａ、（−Ｏ）２Ｃａ
（−ＯＨ）２＋Ｐｂ２＋→（−Ｏ）２Ｏｂ＋２Ｈ＋ （−Ｏ）２Ｃａ＋Ｐｂ２＋→（−Ｏ） ２Ｐｂ＋Ｃａ２＋Ａｓ，ＰはＣａＯと反応し安定化合物となる。
ＡｓＯ３−＋Ｆｅ３＋→ＦｅＡｓＯ４により安定化
炭酸塩鉱物、リン酸塩鉱物のなかに重金属類固溶体として取り込む。
Ｓ２−、ＳＯ４−、ＣＯ３−が金属イオンと反応して難溶性の化合物を作る。
イオン交換能：交換基：ＯＨ、Ｏｎａ、（−Ｏ）２Ｃａ
（−ＯＨ）２＋Ｐｂ２＋→（−Ｏ）２Ｏｂ＋２Ｈ＋ （−Ｏ）２Ｃａ＋Ｐｂ２＋→（−Ｏ） ２Ｐｂ＋Ｃａ２＋Ａｓ，ＰはＣａＯと反応し安定化合物となる。
ＡｓＯ３−＋Ｆｅ３＋→ＦｅＡｓＯ４により安定化
炭酸塩鉱物、リン酸塩鉱物のなかに重金属類固溶体として取り込む。
発明の実施形態を実施例にもとづき説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
表１に示す高炉スラグは、製鉄工場から鉱石を溶融して鉄を取り出すときに出てくる残渣である。本発明では土壌中の有機塩素化合物分解を確立するために、鋭意研究の結果、このほか安定化二酸化塩素と塩素化イソシアヌル酸に重曹を混合して粉末顆粒化したものを加え土壌浄化安定固定剤を製造した。上記のような配合率で、高含水率の池の汚泥・建築現場から発生する高含水率の残土及び有機溶剤で汚染されていた汚染土を分解し安定化物として固化されることを確認した。
トリクロロエチレン３８０ｐｐｍ、シス−１，２−ジクロロエチレン（Ｃｉｓ）３０ｐｐｍ、１，１−ジクロロエチレン（ＤＣＥ）０．０７５ｐｐｍ、ベンゼン５．２ｐｐｍを含有している土壌１ｍ３中に当該発明の土壌浄化安定固定剤１５０ｋｇを均一になるまで混合攪拌して、２４時間後にそれぞれの有機塩素系溶剤を測定した。
結果は表２のように、有機溶剤を分解せしめた。
請求項２の固化材の、重金属の不溶化を確認するため以下のように実験を行った。純水１リットルに重金属に汚染された土壌に５ｇを十分に攪拌し２４時間静地して重金属を溶出させた上、重金属を含有する水溶液に土壌安定固定剤を、添加し、十分に攪拌したあと１０分後に濃度を測定した。また、経時変化を観察するため６時間後に同様に濃度測定した。水溶液中の重金属濃度は、当初、砒素１００ｐｐｂ、カドミウム５ｐｐｍ、鉛１０ｐｐｍ、クロム１ｐｐｍであった。分析方法はＪＩＳ規格に基づいて測定した。表３にその結果を示す。土壌安定固化剤添加量としては、土壌重量に対して３％、１０％とした。
ホウ素、フッ素を含む粘土とシルト成分の和が７０％の模擬試料土に土壌安定固定剤０．５％重量部を添加し、２４時間後の溶出量を測定した。表４に結果を示す。
沖縄県のダム湖の堆積土に１ｍ３当りそれぞれ請求項２の固化材を１００ｋｇ、１５０ｋｇ混合したのち均一になるまで攪拌し重金属の溶出を確認した。土壌質としては、有機質を２％ほど含む粘土質と砂質からなる泥である。
上記実施例３を行うにあたり、室内での予備観察を行ったところ、改良前の土壌は、ＰＨ６．８、含水比１５０％、比重１．３９、外観は緑灰色で粘土質と判断された。処理後のＰＨは６０時間後には８．４であり３週間後には７．０であった。また、土壌安定固定剤混合中から、悪臭、異臭の発生は全く無く、反応終了後も全くにおわなかった。
実施例１、実施例２、実施例３の分析にはＪＩＳ分析方法によって行った。
表６に測定法を示す。
表６に測定法を示す。
本発明は、以上のような試験結果および実施例確認されているので、以下に記載されるような効果を有する。
従来、土壌中の有機溶剤を除去するには、様々な方法がとられていたが、有機溶剤を土壌と分離させ除去する方法がとられている。このため多大な労力と費用がかかり有機溶剤を除去するのは困難であった。本発明によれば、当該土壌に発明品の土壌安定固定剤を適宜量配合し、均一に混合するだけで、有機溶剤の分解をなし得ることが出来るので費用が格段に安く、また、土壌を排出する必要も無い。また、シルト粘土質土壌中の重金属類を、固化安定化することができる。
セメント系や石灰系の土壌固化剤に見られる処理後の高いＰＨと違い、泥土および土壌の安定化反応終了後においては、ＰＨは中性であり、ＰＨの高い土壌による植物への被害も無い。さらに六価クロムの溶出も無い。
製品の製造については、原料を混合するだけで製造できるので、簡単な設備を要するのみであるので、世界中で生産しやすい。
また、高炉スラグや製紙スラッジなどの廃棄物をリサイクル利用でき、最終処分場の延命、資源の有効利用に貢献できる。
Claims (9)
- 高炉スラグ１００に対し酸化剤を１の割合で混合してなる土壌浄化剤：安定化二酸化塩素と塩素化イソシアヌル酸に重曹を混合して粉末顆粒化した土壌浄化安定固定剤。
- ８００〜９００℃で焼成した製紙スラッジ灰を原料として５０〜７０部、高炉スラグ微粉末１０部と石灰石もしくは生石灰を１０〜２０部、無水石膏もしくは半水石膏を１０〜２０部混合した土壌固化剤に請求項１で製造した土壌浄化剤を１〜１０部混合した土壌浄化安定固定剤。
- 請求項１にポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄および塩化マグネシウムを５〜１０部添加した土壌浄化安定固定剤。
- 請求項１にフライアッシュを５〜３０部添加した土壌浄化安定固定剤。
- 請求項１にコークス殻や塗料かすの焼却残渣を粉末化したものを５〜１０部添加した土壌浄化安定固定剤。
- 請求項１にレンガくずや瓦くず、陶磁器くず、鋳物砂などを粉末化して５〜１０部添加した土壌浄化安定固定剤。
- 請求項１に、ゼオライト、シラス等の無機多孔質を粉末化もしくは細粒化したものを５〜１０部添加した土壌浄化安定固定剤。
- 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７に１．０から５．０部セメントを添加した土壌浄化安定固定剤。
- 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７に０．１〜１．０部の有機高分子凝集剤を添加した土壌浄化安定固定剤。
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-
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