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JP2010162521A - Method and apparatus for treating hardly degradable organic compound - Google Patents

Method and apparatus for treating hardly degradable organic compound Download PDF

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JP2010162521A
JP2010162521A JP2009009057A JP2009009057A JP2010162521A JP 2010162521 A JP2010162521 A JP 2010162521A JP 2009009057 A JP2009009057 A JP 2009009057A JP 2009009057 A JP2009009057 A JP 2009009057A JP 2010162521 A JP2010162521 A JP 2010162521A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and apparatus for treating a hardly degradable organic compound for efficiently degrading a hardly degradable organic compound (in particular, PFOA or PFOS) such as a fluorine-based organic compound at a normal temperature and a normal pressure, in the treatment of a solution including the hardly degradable organic compound such as a fluorine-based organic compound, in particular, PFOA or PFOS. <P>SOLUTION: The method for treating hardly degradable organic compound includes a process of adding a persulfate and a chelated iron to the hardly degradable organic compound to degrade the hardly degradable organic compound. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、難分解性有機化合物を安全に効率よく処理する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for safely and efficiently treating a hardly decomposable organic compound.

代表的な難分解性物質として知られているフッ素系有機化合物は化学的に非常に安定な性質を持つため、撥水剤、表面処理剤、コーティング剤等様々な用途で広く使用されている。特に、パーフルオロカルボン酸類(PFCA類)やパーフルオロアルキルスルホン酸類は、多くの産業で使用されている。しかし、近年、パーフルオロオクタン酸(PFOA)やパーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)が野生生物や環境水中に存在していることが明らかとなっている。   Fluorine-based organic compounds known as typical hardly decomposable substances have a very chemically stable property, and are therefore widely used in various applications such as water repellents, surface treatment agents, and coating agents. In particular, perfluorocarboxylic acids (PFCAs) and perfluoroalkyl sulfonic acids are used in many industries. However, in recent years, it has become clear that perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) are present in wildlife and environmental water.

このような背景から、工場等から排出される微量のフッ素系有機化合物を分解、無害化する技術が望まれている。しかし、PFCA類やパーフルオロアルキルスルホン酸類等のフッ素系有機化合物は難分解性物質であり、特にPFOS、PFOAは、非常に安定な物質であり、難分解性物質の処理に適用される通常の促進酸化処理(オゾン、オゾン/UV、過酸化水素/UV、酸化チタン光触媒、フェントン法)では全く分解しないことが知られている(例えば、非特許文献1,2参照)。   From such a background, a technique for decomposing and detoxifying a trace amount of a fluorine-based organic compound discharged from a factory or the like is desired. However, fluorinated organic compounds such as PFCAs and perfluoroalkyl sulfonic acids are hardly decomposable substances. In particular, PFOS and PFOA are very stable substances, and are usually used for the treatment of hardly decomposable substances. It is known that the accelerated oxidation treatment (ozone, ozone / UV, hydrogen peroxide / UV, titanium oxide photocatalyst, Fenton method) does not decompose at all (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).

近年、ヘテロポリ酸光触媒を用いて、上記これらの物質を光化学分解する方法(例えば、特許文献1参照)、活性酸素を生じさせる化学種の存在下で、光触媒を含む水層とフッ素系高分子化合物を含む超臨界状態又は液体状態の二酸化炭素層とを混合させながら光照射することにより、上記これらの物質を分解する方法(例えば、特許文献2参照)、又は亜臨界、超臨界水等の高温高圧下で、上記これらの物質を分解する方法(例えば、非特許文献1参照)等が提案されている。また、鉄粉存在下で200〜370℃にて熱水処理する方法(例えば、特許文献3参照)、3価の鉄イオン共存下で光照射して分解処理する方法(例えば、特許文献4参照)も提案されている。そして、過硫酸塩を用いた分解法としては光照射(例えば、特許文献5参照)、または100〜200℃の熱水(例えば、特許文献6参照)を組み合わせた分解方法が提案されている。   In recent years, a method of photochemically decomposing these substances using a heteropolyacid photocatalyst (see, for example, Patent Document 1), an aqueous layer containing a photocatalyst in the presence of a chemical species that generates active oxygen, and a fluorine-based polymer compound A method of decomposing these substances by irradiating light while mixing with a carbon dioxide layer in a supercritical state or a liquid state containing liquid (see, for example, Patent Document 2), or a high temperature such as subcritical or supercritical water A method for decomposing these substances under high pressure (for example, see Non-Patent Document 1) has been proposed. Also, a method of hydrothermal treatment at 200 to 370 ° C. in the presence of iron powder (see, for example, Patent Document 3), a method of decomposing by light irradiation in the presence of trivalent iron ions (see, for example, Patent Document 4) ) Has also been proposed. As a decomposition method using persulfate, a decomposition method combining light irradiation (for example, see Patent Document 5) or hot water at 100 to 200 ° C. (for example, see Patent Document 6) has been proposed.

また、上記これらの物質を吸着処理する方法として、イオン交換樹脂を用いる方法(例えば、特許文献7参照)、活性炭を用いる方法等も提案されている。   In addition, as a method for adsorbing these substances, a method using an ion exchange resin (see, for example, Patent Document 7), a method using activated carbon, and the like have been proposed.

特許第3937006号公報Japanese Patent No. 3937006 特許第3837468号公報Japanese Patent No. 3837468 特開2006−306736号公報JP 2006-306736 A 特開2007−83096号公報JP 2007-83096 A 特開2005−225785号公報JP 2005-225785 A 特開2008−285449号公報JP 2008-285449 A 特開2002−59160号公報JP 2002-59160 A

環境浄化技術、第7巻、第8号、p31−36Environmental Purification Technology, Vol.7, No.8, p31-36 Journal of Chromatography,第1082号(2005年),p110−119Journal of Chromatography, No. 1082 (2005), p110-119

しかし、特許文献1及び2の方法では、トリフルオロ酢酸を代表とする炭素数1〜5程度のフッ素系有機化合物を分解対象とするものであって、フッ素系有機化合物のうち最も広く使用されている炭素数8のPFOA、PFOSを分解対象とするものではない。   However, the methods of Patent Documents 1 and 2 are intended for decomposing fluorinated organic compounds having about 1 to 5 carbon atoms, typically trifluoroacetic acid, and are the most widely used among the fluorinated organic compounds. It is not intended to decompose PFOA and PFOS having 8 carbon atoms.

また、亜臨界、超臨界水を用いた非特許文献1の方法では、微量のフッ素系有機化合物を分解する場合、効率が非常に悪く、また、経済面、安全面にも問題があるため、常温、常圧で分解する技術が望まれている。   In addition, in the method of Non-Patent Document 1 using subcritical and supercritical water, when a very small amount of a fluorine-based organic compound is decomposed, the efficiency is very poor, and there are also problems in terms of economy and safety. A technique for decomposing at normal temperature and normal pressure is desired.

また、特許文献3,6の方法では、いずれも100℃以上に加温することが必要で、エネルギーコスト及び装置の運転管理上の安全性に課題がある。   Moreover, in the method of patent document 3, 6, all need to heat to 100 degreeC or more, and there exists a subject in the safety on the energy cost and the operation management of an apparatus.

また、特許文献4の方法では、対象物がフルオロカルボン酸類を対象としており、非常に分解が困難なPFOS等のパーフルオロアルキルスルホンが対象となっていない。また、PFCA類の実施例は炭素数が5以下のトリフルオロ酢酸、ノナフルオロペンタン酸のフッ素化カルボン酸を対象としており、PFOA等の炭素数が大きな対象物質に対する分解効果に対しては具体的に示されていない。   Further, in the method of Patent Document 4, the target is a fluorocarboxylic acid, and perfluoroalkyl sulfone such as PFOS which is very difficult to decompose is not a target. Examples of PFCAs are intended for trifluoroacetic acids having 5 or less carbon atoms and fluorinated carboxylic acids such as nonafluoropentanoic acid. Not shown.

また、特許文献5の方法では、過硫酸と光照射で硫酸ラジカルを生成し分解する方法が提案されているが、対象物質に非常に分解が困難なPFOS等のパーフルオロアルキルスルホン酸類が対象となっておらず、PFCA類の実施例は炭素数が比較的小さいトリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピレン酸のフッ素化カルボン酸を対象としている。また、PFOA等の炭素数が大きな対象物質に対する分解効果については具体的に示されていない。   Further, in the method of Patent Document 5, a method of generating and decomposing sulfuric acid radicals by persulfuric acid and light irradiation has been proposed, but perfluoroalkyl sulfonic acids such as PFOS which are very difficult to decompose into the target substance are targeted. However, the examples of PFCAs are directed to fluorinated carboxylic acids such as trifluoroacetic acid and pentafluoropropylene acid having a relatively small carbon number. In addition, the decomposition effect on the target substance having a large carbon number such as PFOA is not specifically shown.

また、樹脂や活性炭等の吸着剤を用いる特許文献7の方法では、吸着後の吸着剤の処理に課題がある。   Moreover, in the method of patent document 7 using adsorption agents, such as resin and activated carbon, there exists a subject in the processing of the adsorption agent after adsorption | suction.

そこで、本発明は、フッ素系有機化合物等の難分解性有機化合物、特にPFOA、PFOSを含む溶液の処理において、常温、常圧で効率よくフッ素系有機化合物等の難分解性有機化合物(特にPFOA、PFOS)を分解処理することができる処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is effective in treating a hardly decomposable organic compound such as a fluorinated organic compound, particularly a refractory organic compound such as a fluorinated organic compound (especially PFOA) efficiently at room temperature and normal pressure in the treatment of a solution containing PFOA and PFOS. , PFOS) is intended to provide a processing method and a processing apparatus capable of decomposing.

本発明の難分解性有機化合物の処理方法は、難分解性有機化合物に、過硫酸塩及びキレート鉄を添加して、前記難分解性有機化合物を分解処理するものである。   In the method for treating a hardly decomposable organic compound of the present invention, a persulfate and chelated iron are added to the hardly decomposable organic compound to decompose the hardly decomposable organic compound.

また、前記難分解性有機化合物の処理方法において、前記難分解性有機化合物がフッ素系有機化合物であることが好ましい。   In the method for treating a hardly decomposable organic compound, it is preferable that the hardly decomposable organic compound is a fluorine-based organic compound.

また、前記難分解性有機化合物の処理方法において、前記キレート鉄が有機酸鉄であることが好ましい。   Moreover, in the processing method of the said hardly decomposable organic compound, it is preferable that the said chelate iron is organic acid iron.

また、前記難分解性有機化合物の処理方法において、前記有機酸鉄がクエン酸鉄であり、クエン酸と鉄塩とを混合することにより調製されることが好ましい。   Moreover, in the processing method of the said hard-to-decompose organic compound, it is preferable that the said organic acid iron is iron citrate, and it prepares by mixing a citric acid and an iron salt.

また、前記難分解性有機化合物の処理方法において、前記難分解性有機化合物処理後の溶液を活性炭処理することが好ましい。   In the method for treating a hardly decomposable organic compound, the solution after the hardly decomposable organic compound treatment is preferably treated with activated carbon.

また、本発明の難分解性有機化合物の処理装置は、難分解性有機化合物に、過硫酸塩及びキレート鉄を添加して、前記難分解性有機化合物を分解処理させるための分解反応槽と、前記分解反応槽に前記過硫酸塩を添加する過硫酸塩添加手段と、前記分解反応槽に前記キレート鉄を添加するキレート鉄添加手段と、を備えるものである。   Moreover, the processing apparatus for the hardly decomposable organic compound of the present invention includes a decomposition reaction tank for adding a persulfate and chelated iron to the hardly decomposable organic compound to decompose the hardly decomposable organic compound, Persulfate addition means for adding the persulfate to the decomposition reaction tank and chelate iron addition means for adding the chelate iron to the decomposition reaction tank.

また、前記難分解性有機化合物の処理装置において、前記難分解性有機化合物がフッ素系有機化合物であることが好ましい。   Moreover, in the processing apparatus for the hardly decomposable organic compound, it is preferable that the hardly decomposable organic compound is a fluorine organic compound.

また、前記難分解性有機化合物の処理装置において、前記キレート鉄が有機酸鉄であることが好ましい。   Moreover, in the processing apparatus of the said hardly decomposable organic compound, it is preferable that the said chelate iron is organic acid iron.

また、前記難分解性有機化合物の処理装置において、前記有機酸鉄がクエン酸鉄であり、クエン酸と鉄塩とを混合して前記クエン酸鉄を生成させるための生成反応槽を備えることが好ましい。   Moreover, in the processing apparatus of the said hard-to-decompose organic compound, the said organic acid iron is iron citrate, It has a production | generation reaction tank for mixing a citric acid and an iron salt and producing | generating the said iron citrate. preferable.

また、前記難分解性有機化合物の処理装置において、前記難分解性有機化合物処理後の溶液を活性炭処理する活性炭装置を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the processing apparatus of the said hardly decomposable organic compound is equipped with the activated carbon apparatus which carries out activated carbon treatment of the solution after the said hardly decomposable organic compound process.

本発明によれば、フッ素系有機化合物等の難分解性有機化合物、特にPFOA、PFOSを含む溶液の処理において、常温、常圧で効率よくフッ素系有機化合物等の難分解性有機化合物(特にPFOA、PFOS)を分解することができる。   According to the present invention, in the treatment of a solution containing a hardly decomposable organic compound such as a fluorinated organic compound, particularly a PFOA or PFOS, the hardly decomposable organic compound such as a fluorinated organic compound (especially PFOA in particular) at room temperature and normal pressure. , PFOS).

本発明の実施形態に係るフッ素系有機化合物の処理装置の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the processing apparatus of the fluorine-type organic compound which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るフッ素系有機化合物の処理装置の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the processing apparatus of the fluorine-type organic compound which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るフッ素系有機化合物の処理装置の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the processing apparatus of the fluorine-type organic compound which concerns on other embodiment of this invention.

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態では、難分解性有機化合物のうち、フッ素系有機化合物を分解対象物質として説明するが、本実施形態は、フッ素系有機化合物に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment. In the following embodiment, among the hardly decomposable organic compounds, a fluorine-based organic compound will be described as a substance to be decomposed, but this embodiment is not limited to the fluorine-based organic compound.

図1は、本発明の実施形態に係るフッ素系有機化合物の処理装置の構成の一例を示す模式図である。図1に示すように、フッ素系有機化合物の処理装置1は、フッ素系有機化合物を分解させるための分解反応槽10と、過硫酸塩用ポンプ12と過硫酸塩供給ライン14とを備える過硫酸塩添加手段と、過硫酸塩タンク16と、キレート鉄用ポンプ18とキレート鉄供給ライン20とを備えるキレート鉄添加手段と、キレート鉄タンク22と、被処理水流入ライン24と、処理水排出ライン26と、を備えるものである。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a fluorine-based organic compound processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the fluorine-containing organic compound treatment apparatus 1 includes a decomposition reaction tank 10 for decomposing a fluorine-based organic compound, a persulfate pump 12, and a persulfate supply line 14. Chelate iron addition means comprising a salt addition means, a persulfate tank 16, a chelate iron pump 18 and a chelate iron supply line 20, a chelate iron tank 22, a treated water inflow line 24, and a treated water discharge line 26.

分解反応槽10の被処理水供給口(不図示)には、被処理水流入ライン24が接続されており、分解反応槽10の処理水排出口(不図示)には、処理水排出ライン26が接続されている。また、分解反応槽10の過硫酸塩供給口(不図示)と過硫酸塩タンク16との間は、過硫酸塩供給ライン14により接続されている。また、分解反応槽10のキレート鉄供給口(不図示)とキレート鉄タンク22との間は、キレート鉄供給ライン20により接続されている。また、過硫酸塩供給ライン14には、過硫酸塩用ポンプ12が設けられ、キレート鉄供給ライン20には、キレート鉄用ポンプ18が設けられている。   A treated water inflow line 24 is connected to the treated water supply port (not shown) of the decomposition reaction tank 10, and the treated water discharge line 26 is connected to the treated water discharge port (not shown) of the decomposition reaction tank 10. Is connected. The persulfate supply port (not shown) of the decomposition reaction tank 10 and the persulfate tank 16 are connected by a persulfate supply line 14. Further, a chelate iron supply line 20 connects the chelate iron supply port (not shown) of the decomposition reaction tank 10 and the chelate iron tank 22. The persulfate supply line 14 is provided with a persulfate pump 12, and the chelate iron supply line 20 is provided with a chelate iron pump 18.

本実施形態において、過硫酸塩添加手段は、過硫酸塩用ポンプ12、過硫酸塩供給ライン14により構成されているが、過硫酸塩を分解反応槽10に供給することができる構成であれば、必ずしも上記構成に制限されるものではない。また同様に、キレート鉄添加手段は、キレート鉄用ポンプ18、キレート鉄供給ライン20により構成されているが、キレート鉄を分解反応槽10に供給することができる構成であれば、必ずしも上記構成に制限されるものではない。   In the present embodiment, the persulfate addition means is configured by the persulfate pump 12 and the persulfate supply line 14. However, as long as the persulfate can be supplied to the decomposition reaction tank 10. However, it is not necessarily limited to the above configuration. Similarly, the chelate iron adding means is constituted by the chelate iron pump 18 and the chelate iron supply line 20. However, if the chelate iron can be supplied to the decomposition reaction tank 10, the chelate iron addition means is not necessarily configured as described above. It is not limited.

分解反応槽10は、フッ素系有機化合物を含む溶液に、過硫酸塩及びキレート鉄を添加して、フッ素系有機化合物を分解処理するための槽であれば、その構造は特に制限されるものではないが、フッ素系有機化合物の分解効率を高める点で、分解反応槽10内に撹拌装置(攪拌機、散気装置、水中ポンプ等)を設けることが好ましい。分解反応槽10内での反応時のpHは7以下、好ましくは2〜5の範囲が好ましい。また、反応時の温度は15〜30℃の常温で実施することが可能であるが、必要に応じて加温して実施することも可能である。   If the decomposition reaction tank 10 is a tank for adding a persulfate and chelated iron to a solution containing a fluorine organic compound to decompose the fluorine organic compound, its structure is not particularly limited. However, it is preferable to provide a stirrer (a stirrer, a diffuser, a submersible pump, etc.) in the decomposition reaction tank 10 in terms of increasing the decomposition efficiency of the fluorine-based organic compound. The pH during the reaction in the decomposition reaction tank 10 is 7 or less, preferably in the range of 2-5. Moreover, although the temperature at the time of reaction can be implemented at normal temperature of 15-30 degreeC, it is also possible to heat and implement as needed.

以下に、本実施形態に係る処理装置1を用いたフッ素系有機化合物の処理について説明する。   Below, the process of the fluorine-type organic compound using the processing apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

被処理水は、被処理水流入ライン24から分解反応槽10に流入する。その被処理水に、過硫酸塩用ポンプ12により過硫酸塩が供給される。また、キレート鉄用ポンプ18により、キレート鉄が供給されることで、分解反応槽10において、フッ素系有機化合物の分解処理が行われる。分解反応槽10は、攪拌機、ミキサー、水中ポンプ、エアレーション等で酸化剤と分解対象物質とを混合することが好ましい。また、水の滞留時間(反応時間)は、少なくとも5分以上とすることが好ましい。さらに、分解対象物質が1mg/L以下と低濃度の場合、分解反応槽10を2〜3段に直列につないで、多段処理することがより効率的である。その結果、常温、常圧下でフッ素系有機化合物を効率的に分解させることができる。   The treated water flows into the decomposition reaction tank 10 from the treated water inflow line 24. Persulfate is supplied to the treated water by the persulfate pump 12. Further, the chelate iron is supplied by the chelate iron pump 18, whereby the decomposition treatment of the fluorine-based organic compound is performed in the decomposition reaction tank 10. In the decomposition reaction tank 10, it is preferable to mix the oxidizing agent and the substance to be decomposed with a stirrer, a mixer, a submersible pump, an aeration, or the like. Further, the residence time (reaction time) of water is preferably at least 5 minutes. Furthermore, when the decomposition target substance has a low concentration of 1 mg / L or less, it is more efficient to perform the multistage treatment by connecting the decomposition reaction tanks 10 in two or three stages in series. As a result, the fluorine-based organic compound can be efficiently decomposed at normal temperature and normal pressure.

なお、硫酸ラジカルより酸化力の強いヒドロキシラジカルを発生するフェントン処理、オゾン/UV、オゾン/過酸化水素等の促進酸化処理において、PFOSの分解が全く見られず(Journal of Chromatography,第1082号(2005年),p110−119)、本実施形態のように、過硫酸塩にキレート鉄を添加することにより生成する硫酸ラジカルで、PFOSの分解が見られることは、本発明者の鋭意検討により初めて得られた結果である。   In the Fenton treatment that generates hydroxy radicals having a stronger oxidizing power than sulfuric acid radicals and accelerated oxidation treatments such as ozone / UV and ozone / hydrogen peroxide, no decomposition of PFOS was observed (Journal of Chromatography, No. 1082 ( 2005), p110-119), as in the present embodiment, the PFOS decomposition is observed for the first time by the present inventors' diligent study that sulfate radicals are generated by adding chelated iron to persulfate. It is the obtained result.

一方、硫酸ラジカルを発生する一般的な手法として、過硫酸に鉄塩を添加する方法や過硫酸に光照射する方法が知られており、これらを実際にフッ素系有機化合物に適用することも提案されている(特開2005−225785号公報)。   On the other hand, as a general method for generating sulfate radicals, there are known methods of adding an iron salt to persulfuric acid and methods of irradiating persulfuric acid with light, and it is also proposed to actually apply these to fluorinated organic compounds. (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-225785).

しかし、本発明者らは、硫酸ラジカルの発生方法によって、PFOS,PFOAの分解率が変わることを初めて見出したことで本発明に至った。つまり、過硫酸に2価鉄を添加して分解処理するよりも、過硫酸塩にキレート鉄、特に有機酸鉄(クエン酸鉄、グルコン酸鉄等)を添加して、PFOS,PFOAを分解処理することで分解率を上げることができる。特に、PFOAにおいては、過硫酸、及び過硫酸に鉄塩を添加した系では明確な分解反応が確認されなかったにも関わらず、本発明では明確に分解を確認することができた(下記、実施例参照)。本現象に関わるメカニズムは明らかになっていないが、クエン酸鉄等のキレート鉄を添加することで、過硫酸の分解から生じるフッ素系有機化合物の分解に有効な硫酸ラジカルの生成を促進させるだけでなく、硫酸ラジカルを徐放的に放出することで、常温、常圧下で効率よくフッ素系有機化合物を分解すると考えられる。   However, the present inventors have arrived at the present invention by finding for the first time that the decomposition rate of PFOS and PFOA varies depending on the method of generating sulfate radicals. In other words, rather than adding divalent iron to persulfate and decomposing it, chelating iron, especially organic acid iron (iron citrate, iron gluconate, etc.) is added to persulfate to decompose PFOS and PFOA. By doing so, the decomposition rate can be increased. In particular, in PFOA, although a clear decomposition reaction was not confirmed in a system in which persulfuric acid and iron salt were added to persulfuric acid, decomposition could be clearly confirmed in the present invention (the following, See Examples). Although the mechanism involved in this phenomenon has not been clarified, the addition of chelating iron such as iron citrate only promotes the generation of sulfuric acid radicals effective in the decomposition of fluorine-based organic compounds resulting from the decomposition of persulfuric acid. However, it is considered that the fluorine-based organic compound is efficiently decomposed at room temperature and normal pressure by releasing sulfuric acid radicals in a controlled manner.

なお、本発明者らは、過酸化水素とキレート鉄を含む鉄によるフェントン処理後に過硫酸塩を用いて有機汚染物質を浄化する方法(特開2006−341195号公報)、及び過硫酸と過酸化水素とキレート鉄を含む鉄の存在下で、有機汚染物質を浄化する方法(特開2006−75469号公報)を提案している。しかし、特開2006−341195号公報では、フェントン処理により生じるヒドロキシラジカルにより分解した後に、過硫酸の酸化力で分解する方法であり、硫酸ラジカルを利用した方法ではない。また、特開2006−75469号公報では、過酸化水素の存在が必須の技術であり、鉄の形態に関してもキレート鉄、特に有機酸鉄を用いた特異的な促進効果については具体的な事例は示されていない。また、両方法とも分解対象物は、従来知られているオゾン、ヒドロキシラジカル等で常温、常圧で分解するトリクロロエチレン等であり、本実施形態と異なる。さらに、本実施形態は、過酸化水素を添加する装置が不要で、薬品コストも低く、更に分解対象物が従来常温、常圧では分解しないと考えられていた物質も対象となる点で、非常に有効である。   Note that the present inventors have disclosed a method for purifying organic pollutants using persulfate after Fenton treatment with iron containing hydrogen peroxide and chelated iron (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-341195), and persulfate and peroxidation. A method for purifying organic pollutants in the presence of iron containing hydrogen and chelated iron (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-75469) has been proposed. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-341195 discloses a method of decomposing by the oxidizing power of persulfuric acid after decomposing by a hydroxy radical generated by Fenton treatment, and not a method using sulfuric acid radical. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-75469, the presence of hydrogen peroxide is an essential technique, and specific examples of specific promotion effects using chelated iron, particularly organic acid iron, are also available regarding the form of iron. Not shown. In both methods, the decomposition target is trichlorethylene or the like which is decomposed at normal temperature and normal pressure with ozone, hydroxy radicals, etc., which are conventionally known, and is different from the present embodiment. Furthermore, this embodiment does not require an apparatus for adding hydrogen peroxide, has a low chemical cost, and is also applicable to substances that were previously considered not to be decomposed at normal temperature and normal pressure. It is effective for.

本実施形態の過硫酸塩とキレート鉄、特に有機酸鉄(クエン酸鉄、グルコン酸鉄等)を用いる方法により、フッ素系有機化合物は、フッ化物イオンまで分解させることができる。したがって、本実施形態では、その後の処理において、例えば、フッ化物イオンを既存のカルシウム処理法等によって環境無害なフッ化カルシウムに変換することも可能となる。さらに、フッ化カルシウムは酸処理でフッ素系有機化合物の原料であるフッ化水素酸になるので再原料化も可能となる。   The fluorine-based organic compound can be decomposed to fluoride ions by the method using the persulfate of this embodiment and chelate iron, particularly organic acid iron (iron citrate, iron gluconate, etc.). Therefore, in the present embodiment, in the subsequent treatment, for example, fluoride ions can be converted into environmentally harmless calcium fluoride by an existing calcium treatment method or the like. Furthermore, since calcium fluoride becomes hydrofluoric acid which is a raw material of the fluorine-based organic compound by acid treatment, it can be reused.

分解反応槽10内の過硫酸塩濃度は、特に制限されるものではないが、例えば、フッ素系有機化合物の濃度の少なくとも10倍以上であることが好ましく、少なくとも10mg/L以上であることがより好ましい。また、分解反応槽10内における反応pHに関しては、特に調製する必要はないが、好ましくはpH7以下で反応させることが好ましい。また、過硫酸塩とキレート鉄との混合比は、特に制限されるものではないが、過硫酸塩が多いことが好ましく、モル混合比において過硫酸塩:キレート鉄が2:1〜50:1の範囲であることがより好ましい。   The persulfate concentration in the decomposition reaction tank 10 is not particularly limited, but is preferably at least 10 times the concentration of the fluorine-based organic compound, and more preferably at least 10 mg / L or more. preferable. Moreover, regarding the reaction pH in the decomposition reaction tank 10, it is not necessary to prepare in particular, However, It is preferable to make it react at pH 7 or less. Further, the mixing ratio of persulfate and chelate iron is not particularly limited, but a large amount of persulfate is preferable, and persulfate: chelate iron is 2: 1 to 50: 1 in molar mixing ratio. More preferably, it is the range.

本実施形態では、フッ素系有機化合物の分解反応終了後、処理水を処理水排出ライン26から排出させる。処理水排出ライン26を通る処理水のpHは、分解反応槽10内での過硫酸の分解により生じる硫酸により、酸性に傾く場合がある。そのため、(反応中又は反応後の)分解反応槽10又は処理水排出ライン26に、苛性ソーダ等のアルカリ剤を注入し、中和することが好ましい。また、処理水には、未反応の過硫酸塩が残留している場合があるため、該過硫酸塩を処理するために、例えば、処理水排出ライン26に亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム溶液等の還元剤を注入し、過硫酸塩を還元処理することが好ましい。   In the present embodiment, the treated water is discharged from the treated water discharge line 26 after the completion of the decomposition reaction of the fluorinated organic compound. The pH of the treated water passing through the treated water discharge line 26 may become acidic due to sulfuric acid generated by the decomposition of persulfuric acid in the decomposition reaction tank 10. Therefore, it is preferable to neutralize by injecting an alkaline agent such as caustic soda into the decomposition reaction tank 10 or the treated water discharge line 26 (during or after the reaction). In addition, since unreacted persulfate may remain in the treated water, in order to treat the persulfate, for example, sodium sulfite, sodium thiosulfate solution, etc. It is preferable to inject a reducing agent to reduce the persulfate.

図2は、本発明の他の実施形態に係るフッ素系有機化合物の処理装置の構成の一例を示す模式図である。図2に示すフッ素系有機化合物の処理装置2において、図1に示すフッ素系有機化合物の処理装置1と同様の構成については同一の符合を付している。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a fluorine-based organic compound processing apparatus according to another embodiment of the present invention. In the fluorinated organic compound processing apparatus 2 shown in FIG. 2, the same components as those of the fluorinated organic compound processing apparatus 1 shown in FIG.

図2に示すフッ素系有機化合物の処理装置2は、フッ素系有機化合物を分解させるための分解反応槽10と、過硫酸塩用ポンプ12と過硫酸塩供給ライン14とを備える過硫酸塩添加手段と、過硫酸塩タンク16と、キレート鉄用ポンプ18とキレート鉄供給ライン20とを備えるキレート鉄添加手段と、キレート鉄を生成させるための生成反応槽28と、被処理水流入ライン24と、処理水排出ライン26と、クエン酸添加手段としてのクエン酸供給ライン30と、鉄塩添加手段としての鉄塩供給ライン32と、を備えるものである。   The fluorine-containing organic compound treatment apparatus 2 shown in FIG. 2 includes a decomposition reaction tank 10 for decomposing the fluorine-containing organic compound, a persulfate pump 12 and a persulfate supply line 14. A chelate iron addition means comprising a persulfate tank 16, a chelate iron pump 18 and a chelate iron supply line 20, a production reaction tank 28 for producing chelate iron, a treated water inflow line 24, A treated water discharge line 26, a citric acid supply line 30 as a citric acid addition means, and an iron salt supply line 32 as an iron salt addition means are provided.

生成反応槽28のクエン酸供給口(不図示)には、クエン酸供給ライン30が接続されており、生成反応槽28の鉄塩供給口(不図示)には、鉄塩供給ライン32が接続されている。また、生成反応槽28のキレート鉄排出口(不図示)と分解反応槽10のキレート鉄供給口(不図示)との間は、キレート鉄供給ライン20により接続されている。それ以外の構成は、図1に示すフッ素系有機化合物の処理装置1と同様の構成である。   A citric acid supply line 30 is connected to a citric acid supply port (not shown) of the production reaction tank 28, and an iron salt supply line 32 is connected to an iron salt supply port (not shown) of the production reaction tank 28. Has been. A chelate iron supply line 20 connects the chelate iron discharge port (not shown) of the production reaction tank 28 and the chelate iron supply port (not shown) of the decomposition reaction tank 10. Other configurations are the same as those of the fluorine-containing organic compound processing apparatus 1 shown in FIG.

生成反応槽28は、クエン酸鉄を生成するための槽であり、クエン酸鉄の生成効率を高める点で、生成反応槽28内に撹拌装置(攪拌機、散気装置、水中ポンプ等)を設けることが好ましい。   The production reaction tank 28 is a tank for producing iron citrate, and a stirrer (stirrer, air diffuser, submersible pump, etc.) is provided in the production reaction tank 28 in order to increase the production efficiency of iron citrate. It is preferable.

以下に、本実施形態に係る処理装置2を用いたフッ素系有機化合物の処理について説明する。   Below, the process of the fluorine-type organic compound using the processing apparatus 2 which concerns on this embodiment is demonstrated.

まず、クエン酸供給ライン30からクエン酸を、鉄塩供給ライン32から鉄塩を生成反応槽28に供給し、混合してクエン酸鉄を生成させる。被処理水は、被処理水流入ライン24から分解反応槽10に流入する。その被処理水に、過硫酸塩用ポンプ12及びキレート鉄用ポンプ18により、過硫酸塩及びクエン酸鉄が供給される。このような方法によっても、上記同様にフッ素系有機化合物を分解することが可能である。また、クエン酸及び鉄塩からクエン酸鉄を生成させ、生成したクエン酸鉄をフッ素系有機化合物の分解に用いる方が、市販のクエン酸鉄を購入する場合よりも、処理コストを大幅に削減することができる。但し、本実施形態のように、クエン酸と鉄塩とを混合させる場合には、クエン酸鉄を充分に生成させてから、分解反応槽10に供給することが好ましい。なお、クエン酸と鉄塩とを生成反応槽28で混合させ、クエン酸鉄を生成することができればクエン酸供給ライン30及び鉄塩供給ライン32は必ずしも必要ではない。   First, citric acid is supplied from the citric acid supply line 30 and iron salt is supplied from the iron salt supply line 32 to the production reaction tank 28 and mixed to produce iron citrate. The treated water flows into the decomposition reaction tank 10 from the treated water inflow line 24. Persulfate and iron citrate are supplied to the water to be treated by the persulfate pump 12 and the chelate iron pump 18. Also by such a method, it is possible to decompose the fluorine-based organic compound as described above. In addition, it is possible to generate iron citrate from citric acid and iron salts, and use the generated iron citrate for the decomposition of fluorine-based organic compounds, significantly reducing processing costs compared to purchasing commercially available iron citrate. can do. However, when citric acid and an iron salt are mixed as in this embodiment, it is preferable to supply iron citrate to the decomposition reaction tank 10 after sufficiently generating iron citrate. It should be noted that the citric acid supply line 30 and the iron salt supply line 32 are not necessarily required if citric acid and iron salt can be mixed in the production reaction tank 28 to produce iron citrate.

本実施形態に用いられる過硫酸塩は、過硫酸カリウムまたは過硫酸ナトリウムを好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。本実施形態に用いられるクエン酸は、クエン酸、またはクエン酸ナトリウム等が好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。本実施形態に用いられる鉄塩は、2価鉄、または3価鉄の塩化鉄、硫酸鉄等が用いることができるが、これらに制限されるものではない。   As the persulfate used in the present embodiment, potassium persulfate or sodium persulfate can be preferably used, but is not limited thereto. As the citric acid used in the present embodiment, citric acid, sodium citrate or the like can be preferably used, but is not limited thereto. The iron salt used in the present embodiment can be divalent iron, trivalent iron chloride, iron sulfate or the like, but is not limited thereto.

図3は、本発明の他の実施形態に係るフッ素系有機化合物の処理装置の構成の一例を示す模式図である。図3に示すフッ素系有機化合物の処理装置3において、図1に示すフッ素系有機化合物の処理装置1と同様の構成については同一の符合を付している。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of the configuration of a fluorine-based organic compound processing apparatus according to another embodiment of the present invention. In the fluorinated organic compound processing apparatus 3 shown in FIG. 3, the same components as those of the fluorinated organic compound processing apparatus 1 shown in FIG.

図3に示すフッ素系有機化合物の処理装置3は、フッ素系有機化合物を分解させるための分解反応槽10と、過硫酸塩用ポンプ12と過硫酸塩供給ライン14とを備える過硫酸塩添加手段と、過硫酸塩タンク16と、キレート鉄用ポンプ18とキレート鉄供給ライン20とを備えるキレート鉄添加手段と、キレート鉄タンク22と、被処理水流入ライン24と、処理水排出ライン26,27と、活性炭装置34と、を備えるものである。分解反応槽10と活性炭装置34との間は、処理水排出ライン26により接続されている。   3 is a persulfate addition means comprising a decomposition reaction tank 10 for decomposing a fluorine-based organic compound, a persulfate pump 12 and a persulfate supply line 14. A chelate iron addition means comprising a persulfate tank 16, a chelate iron pump 18 and a chelate iron supply line 20, a chelate iron tank 22, a treated water inflow line 24, and treated water discharge lines 26 and 27. And an activated carbon device 34. The decomposition reaction tank 10 and the activated carbon device 34 are connected by a treated water discharge line 26.

分解反応槽10により処理された処理水には、未反応の過硫酸塩やフッ素系有機化合物が存在している場合がある。そこで、本実施形態では、処理水を活性炭装置34に通水させ、活性炭処理を行うことにより、未反応の過硫酸塩やフッ素系有機化合物の処理を行うことができる。活性炭装置34による活性炭処理は、例えば、粉末活性炭を用いた完全混合槽による活性炭処理、活性炭塔を用いた粒状活性炭の固定床による処理、粒状活性炭を用いた流動床による処理等を挙げることができる。但し、必ずしもこれらに制限されるものではない。   The treated water treated by the decomposition reaction tank 10 may contain unreacted persulfate or a fluorine-based organic compound. Therefore, in the present embodiment, the unreacted persulfate and the fluorine-based organic compound can be treated by passing the treated water through the activated carbon device 34 and performing the activated carbon treatment. Examples of the activated carbon treatment by the activated carbon device 34 include activated carbon treatment by a complete mixing tank using powdered activated carbon, treatment by a fixed bed of granular activated carbon using an activated carbon tower, treatment by a fluidized bed using granular activated carbon, and the like. . However, it is not necessarily limited to these.

処理水を活性炭装置34に通水させる際には、活性炭の寿命を延ばすことができる点で、処理水排出ライン26に苛性ソーダ等のpH調整剤を注入し、処理水を中和又は処理水のpHを5.5〜7.5の範囲に調製することが好ましい。活性炭装置34への通水時の空塔速度は、1〜20(1/hr)の範囲であることが好ましい。   When the treated water is passed through the activated carbon device 34, a pH adjuster such as caustic soda is injected into the treated water discharge line 26 to neutralize the treated water or the treated water. It is preferable to adjust the pH in the range of 5.5 to 7.5. The superficial velocity at the time of water flow to the activated carbon device 34 is preferably in the range of 1 to 20 (1 / hr).

さらに、活性炭の寿命を延ばすことができる点で、処理水排出ライン26に亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、過酸化水素等の還元剤を注入し、残留する過硫酸塩を還元させることがより好ましい。   Furthermore, it is more preferable to reduce the remaining persulfate by injecting a reducing agent such as sodium sulfite, sodium thiosulfate, and hydrogen peroxide into the treated water discharge line 26 in terms of extending the life of the activated carbon.

本実施形態の処理対象となる難分解性有機化合物は、フッ素系有機化合物、有機塩素化合物、農薬類、石油類等が挙げられる。有機塩素化合物は、例えば、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、シス−ジクロロエチレン、トリクロロエタン等が挙げられる。農薬類は、例えば、ジクロロジフェニルトリクロロエタン(DDT)、ベンゼンヘキサクロライド(BHC)、クレゾール、チウラム、シマジン、イソキサチオン、ダイアジノン、フェニトロチオン、クロルピリポス、トリクロルホン、ブタホミス、プロピザミド等が挙げられる。石油類は、例えば、原油、重油、軽油、灯油、潤滑油等が挙げられる。フッ素系有機化合物は、分子中にフッ素原子を含む有機化合物であれば特に制限されるものではないが、例えば、パーフルオロオクタン酸(PFOA)、パーフルオロデカン酸(PFDA)、パーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)、パーフルオロブタンスルホン酸(PFBS)等の水素原子が全てフッ素原子に置換されたアルキル基に、スルホ基(SOH基)、カルボキシル基(COOH基)、アミノ基(NH基)から選ばれる少なくとも1つの基が結合しているパーフルオロアルキルスルホン酸類、パーフルオロアルキルカルボン酸類、パーフルオロアルキルアミン類等のフッ素系有機化合物であることが好ましく、水素原子が全てフッ素原子に置換された直鎖のアルキル基に、スルホ基、カルボキシル基、アミノ基から得らばれる少なくとも1つの基が結合しているフッ素系有機化合物であることがより好ましい。なお、本明細書において、スルホ基、カルボキシル基、アミノ基から選ばれる少なくとも1つの基が結合しているフッ素系有機化合物には、それらの塩も含まれる。 Examples of the hardly decomposable organic compounds to be treated in this embodiment include fluorine-based organic compounds, organic chlorine compounds, agricultural chemicals, petroleums, and the like. Examples of the organic chlorine compound include tetrachloroethylene, trichloroethylene, cis-dichloroethylene, trichloroethane, and the like. Examples of the agrochemicals include dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), benzenehexachloride (BHC), cresol, thiuram, simazine, isoxathion, diazinon, fenitrothion, chlorpyripos, trichlorfone, butahomis, propyzamide, and the like. Examples of petroleums include crude oil, heavy oil, light oil, kerosene, and lubricating oil. The fluorine-based organic compound is not particularly limited as long as it is an organic compound containing a fluorine atom in the molecule. For example, perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorodecanoic acid (PFDA), perfluorooctanesulfonic acid. (PFOS), perfluorobutanesulfonic acid (PFBS), etc., an alkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, a sulfo group (SO 3 H group), a carboxyl group (COOH group), an amino group (NH 2 group) Fluorine organic compounds such as perfluoroalkyl sulfonic acids, perfluoroalkyl carboxylic acids, perfluoroalkyl amines, etc., to which at least one group selected from (1) is bonded, and all hydrogen atoms are replaced by fluorine atoms Obtained from a sulfo group, a carboxyl group, and an amino group. More preferably at least fluorine-based organic compound in which one group is attached barrel. In the present specification, the fluorine-based organic compound to which at least one group selected from a sulfo group, a carboxyl group, and an amino group is bonded includes those salts.

本実施形態に用いられるキレート鉄は、EDTA−鉄、クエン酸鉄、グルコン酸鉄等の有機酸鉄が挙げられるが、それらの中でもクエン酸鉄がコスト、分解効果、取り扱いの点から、より好ましい。   The chelated iron used in the present embodiment includes organic acid irons such as EDTA-iron, iron citrate, and iron gluconate. Among them, iron citrate is more preferable from the viewpoint of cost, decomposition effect, and handling. .

本実施形態の処理方法は、上記難分解性有機化合物を含む水、排水、土壌、底質、汚泥、地下水等の処理に好適に使用される。   The treatment method of the present embodiment is suitably used for treatment of water, drainage, soil, sediment, sludge, groundwater, and the like containing the hardly decomposable organic compound.

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
図1に示す装置を用いて、PFOSの分解試験を実施した。実施例1では、フッ素系有機化合物を含む溶液として、濃度100μg/LのPFOSを含む排水を用いた。該PFOSを含む排水に濃度5000mg/Lの過硫酸ナトリウム、濃度86mg/Lのクエン酸及び249mg/Lの硫酸鉄七水和物(2価鉄として50mg/L)を混合することにより調製したクエン酸鉄を添加した。PFOS分解反応中のpHは2〜5の範囲であった。そして、反応開始から2日後に余剰な過硫酸塩等の酸化剤をチオ硫酸ナトリウムで還元した。そして、排水中のPFOS濃度をLC−MSにより測定した。なお、分解試験における水温は15〜20℃の範囲で実施した。
Example 1
Using the apparatus shown in FIG. 1, a PFOS decomposition test was performed. In Example 1, waste water containing PFOS having a concentration of 100 μg / L was used as the solution containing the fluorine-based organic compound. The effluent containing PFOS was mixed with 5,000 mg / L sodium persulfate, 86 mg / L citric acid and 249 mg / L iron sulfate heptahydrate (50 mg / L as divalent iron). Iron acid was added. The pH during the PFOS decomposition reaction was in the range of 2-5. Two days after the start of the reaction, excess oxidizing agent such as persulfate was reduced with sodium thiosulfate. And the PFOS density | concentration in waste_water | drain was measured by LC-MS. In addition, the water temperature in a decomposition test was implemented in the range of 15-20 degreeC.

(実施例2)
実施例2では、反応開始から2日後に余剰な酸化剤をチオ硫酸ナトリウムで還元する代わりに、活性炭により除去したこと以外は、実施例1と同様の条件でフッ素系有機化合物の分解試験を行った。
(Example 2)
In Example 2, a fluorine-based organic compound decomposition test was performed under the same conditions as in Example 1 except that the excess oxidizing agent was removed with activated carbon instead of reducing with sodium thiosulfate two days after the start of the reaction. It was.

(比較例1)
比較例1では、フッ素系有機化合物を含む溶液として、濃度100μg/LのPFOSを含む排水を2日放置し、その後、該排水中のPFOS濃度をLC−MSにより測定した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, wastewater containing PFOS having a concentration of 100 μg / L was left as a solution containing a fluorine-based organic compound for 2 days, and then the PFOS concentration in the wastewater was measured by LC-MS.

(比較例2)
比較例2では、濃度100μg/LのPFOSを含む排水に、濃度5000mg/Lの過硫酸ナトリウムを添加し、反応開始から2日後に余剰な過硫酸塩等の酸化剤をチオ硫酸ナトリウムで還元した。そして、排水中のPFOS濃度をLC−MSにより測定した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, sodium persulfate having a concentration of 5000 mg / L was added to wastewater containing PFOS having a concentration of 100 μg / L, and excess oxidizer such as persulfate was reduced with sodium thiosulfate two days after the start of the reaction. . And the PFOS density | concentration in waste_water | drain was measured by LC-MS.

(比較例3)
比較例3では、濃度100μg/LのPFOSを含む排水に、濃度5000mg/Lの過硫酸ナトリウム、濃度249mg/L(2価鉄として50mg/L)の硫酸鉄七水和物を添加し、反応開始から2日後に余剰な過硫酸塩等の酸化剤をチオ硫酸ナトリウムで還元した。そして、排水中のPFOS濃度をLC−MSにより測定した。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, sodium persulfate having a concentration of 5000 mg / L and iron sulfate heptahydrate having a concentration of 249 mg / L (50 mg / L as divalent iron) were added to wastewater containing PFOS having a concentration of 100 μg / L. Two days after the start, excess oxidizing agent such as persulfate was reduced with sodium thiosulfate. And the PFOS density | concentration in waste_water | drain was measured by LC-MS.

Figure 2010162521
Figure 2010162521

表1に、実施例1,2及び比較例1〜3のPFOS濃度をまとめた。表1から判るように、PFOSを含む溶液に過硫酸ナトリウム及びクエン酸鉄を添加した実施例1,2の方が、過硫酸ナトリウム添加のみの比較例2及び過硫酸ナトリウム及び硫酸鉄を添加した比較例3より、PFOSの分解効率を向上させることができた。比較例3の過硫酸ナトリウム及び硫酸鉄の組み合わせでも硫酸ラジカルは生成するが、比較例2の過硫酸単独と比較して分解効率の向上は認められなかった。クエン酸鉄を用いることによる分解促進のメカニズムは明らかではないが、実施例1,2の方がフッ素系有機化合物を効率的に分解できる形で鉄、または硫酸ラジカルを徐放的に供給すること、または有機酸を加えることで有機ラジカルが発生すること等が有効に作用した結果、常温、常圧でPFOSの分解効率が向上した。   Table 1 summarizes the PFOS concentrations of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3. As can be seen from Table 1, in Examples 1 and 2 in which sodium persulfate and iron citrate were added to a solution containing PFOS, Comparative Example 2 in which only sodium persulfate was added, and sodium persulfate and iron sulfate were added. From Comparative Example 3, the decomposition efficiency of PFOS could be improved. Even in the combination of sodium persulfate and iron sulfate of Comparative Example 3, sulfuric acid radicals were generated, but no improvement in decomposition efficiency was observed compared to the persulfuric acid of Comparative Example 2 alone. Although the mechanism for promoting decomposition by using iron citrate is not clear, Examples 1 and 2 supply iron or sulfate radicals in a controlled manner in such a manner that fluorine organic compounds can be decomposed more efficiently. As a result of the effective action of the generation of organic radicals by adding an organic acid, etc., the decomposition efficiency of PFOS was improved at room temperature and normal pressure.

(実施例3)
図1に示す装置を用いて、PFOAの分解試験を実施した。実施例3では、フッ素系有機化合物を含む溶液として、濃度75μg/LのPFOAを含む排水を用いた。該PFOAを含む排水に濃度5000mg/Lの過硫酸ナトリウム、濃度86mg/Lのクエン酸及び249mg/Lの硫酸鉄七水和物(2価鉄として50mg/L)を混合することにより調製したクエン酸鉄を添加した。PFOA分解反応中のpHは2〜5の範囲であった。そして、反応開始から2日後に余剰な過硫酸塩等の酸化剤をチオ硫酸ナトリウムで還元した。そして、排水中のPFOA濃度をLC−MSにより測定した。なお、分解試験における水温は15〜20℃の範囲で実施した。
(Example 3)
Using the apparatus shown in FIG. 1, a PFOA decomposition test was performed. In Example 3, wastewater containing PFOA having a concentration of 75 μg / L was used as the solution containing the fluorine-based organic compound. A citrate prepared by mixing the effluent containing PFOA with sodium persulfate at a concentration of 5000 mg / L, citric acid at a concentration of 86 mg / L and iron sulfate heptahydrate (50 mg / L as divalent iron) at 249 mg / L. Iron acid was added. The pH during the PFOA decomposition reaction was in the range of 2-5. Two days after the start of the reaction, excess oxidizing agent such as persulfate was reduced with sodium thiosulfate. And the PFOA density | concentration in waste_water | drain was measured by LC-MS. In addition, the water temperature in the decomposition test was implemented in the range of 15-20 degreeC.

(比較例4)
比較例4では、フッ素系有機化合物を含む溶液として、濃度75μg/LのPFOAを含む排水を2日放置し、その後、該排水中のPFOA濃度をLC−MSにより測定した。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, wastewater containing 75 μg / L of PFOA as a solution containing a fluorine-based organic compound was allowed to stand for 2 days, and then the PFOA concentration in the wastewater was measured by LC-MS.

(比較例5)
比較例5では、濃度100μg/LのPFOAを含む排水に、濃度5000mg/Lの過硫酸ナトリウム、濃度249mg/L(2価鉄として50mg/L)の硫酸鉄七水和物を添加し、反応開始から2日後に余剰な過硫酸塩等の酸化剤をチオ硫酸ナトリウムで還元した。そして、排水中のPFOA濃度をLC−MSにより測定した。
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, sodium persulfate having a concentration of 5000 mg / L and iron sulfate heptahydrate having a concentration of 249 mg / L (50 mg / L as divalent iron) were added to wastewater containing PFOA having a concentration of 100 μg / L. Two days after the start, excess oxidizing agent such as persulfate was reduced with sodium thiosulfate. And the PFOA density | concentration in waste_water | drain was measured by LC-MS.

Figure 2010162521
Figure 2010162521

表2に、実施例3及び比較例4,5のPFOA濃度をまとめた。表2から判るように、PFOAを含む排水に過硫酸ナトリウム及びクエン酸鉄を添加した実施例3においてのみ、PFOAの明らかな分解が生じた。この例でも、比較例5で過硫酸と鉄から生じる硫酸ラジカルでは分解が見られず、本発明においてのみ分解が生じており、本発明の有効性を確認した。このように、過硫酸ナトリウム及びクエン酸鉄の組み合わせは、常温、常圧でのフッ素系有機化合物の分解、特に、PFOSやPFOAのような安定性の高いフッ素系有機化合物の分解に対しても非常に有効であることを確認した。   Table 2 summarizes the PFOA concentrations of Example 3 and Comparative Examples 4 and 5. As can be seen from Table 2, PFOA was clearly decomposed only in Example 3 in which sodium persulfate and iron citrate were added to the wastewater containing PFOA. Also in this example, decomposition was not observed in the sulfuric acid radical generated from persulfuric acid and iron in Comparative Example 5, and decomposition occurred only in the present invention, confirming the effectiveness of the present invention. As described above, the combination of sodium persulfate and iron citrate is suitable for the decomposition of fluorine-based organic compounds at room temperature and pressure, particularly for the decomposition of highly stable fluorine-based organic compounds such as PFOS and PFOA. It was confirmed that it was very effective.

1〜3 処理装置、10 分解反応槽、12 過硫酸塩用ポンプ、14 過硫酸塩供給ライン、16 過硫酸塩タンク、18 キレート鉄用ポンプ、20 キレート鉄供給ライン、22 キレート鉄タンク、24 被処理水流入ライン、26,27 処理水排出ライン、28 生成反応槽、30 クエン酸供給ライン、32 鉄塩供給ライン、34 活性炭装置。   1 to 3 treatment apparatus, 10 decomposition reaction tank, 12 persulfate pump, 14 persulfate supply line, 16 persulfate tank, 18 chelate iron pump, 20 chelate iron supply line, 22 chelate iron tank, 24 Treated water inflow line, 26, 27 Treated water discharge line, 28 production reaction tank, 30 citric acid supply line, 32 iron salt supply line, 34 activated carbon device.

Claims (10)

難分解性有機化合物に、過硫酸塩及びキレート鉄を添加して、前記難分解性有機化合物を分解処理することを特徴とする難分解性有機化合物の処理方法。   A method for treating a hardly decomposable organic compound, comprising adding persulfate and chelated iron to a hardly decomposable organic compound to decompose the hardly decomposable organic compound. 請求項1記載の難分解性有機化合物の処理方法であって、前記難分解性有機化合物がフッ素系有機化合物であることを特徴とする難分解性有機化合物の処理方法。   The method for treating a hardly decomposable organic compound according to claim 1, wherein the hardly decomposable organic compound is a fluorine organic compound. 請求項1又は2記載の難分解性有機化合物の処理方法であって、前記キレート鉄が有機酸鉄であることを特徴とする難分解性有機化合物の処理方法。   The method for treating a hardly decomposable organic compound according to claim 1 or 2, wherein the chelated iron is an organic acid iron. 請求項3記載の難分解性有機化合物の処理方法であって、前記有機酸鉄がクエン酸鉄であり、クエン酸と鉄塩とを混合することにより調製されることを特徴とする難分解性有機化合物の処理方法。   4. The method for treating a hardly decomposable organic compound according to claim 3, wherein the organic acid iron is iron citrate, and is prepared by mixing citric acid and an iron salt. Organic compound processing method. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の難分解性有機化合物の処理方法であって、前記難分解性有機化合物処理後の溶液を活性炭処理することを特徴とする難分解性有機化合物の処理方法。   The method for treating a hardly decomposable organic compound according to any one of claims 1 to 4, wherein the solution after the treatment of the hardly decomposable organic compound is treated with activated carbon. Processing method. 難分解性有機化合物に、過硫酸塩及びキレート鉄を添加して、前記難分解性有機化合物を分解処理させるための分解反応槽と、
前記分解反応槽に前記過硫酸塩を添加する過硫酸塩添加手段と、
前記分解反応槽に前記キレート鉄を添加するキレート鉄添加手段と、を備えることを特徴とする難分解性有機化合物の処理装置。
A decomposition reaction tank for adding a persulfate and chelated iron to the hardly decomposable organic compound to decompose the hardly decomposable organic compound;
Persulfate addition means for adding the persulfate to the decomposition reaction tank;
And a chelating iron adding means for adding the chelating iron to the decomposition reaction tank.
請求項6記載の難分解性有機化合物の処理装置であって、前記難分解性有機化合物がフッ素系有機化合物であることを特徴とする難分解性有機化合物の処理装置。   7. The processing apparatus for a hardly decomposable organic compound according to claim 6, wherein the hardly decomposable organic compound is a fluorinated organic compound. 請求項6又は7記載の難分解性有機化合物の処理装置であって、前記キレート鉄が有機酸鉄であることを特徴とする難分解性有機化合物の処理装置。   8. The processing apparatus for a hardly decomposable organic compound according to claim 6, wherein the chelated iron is an organic acid iron. 請求項8記載の難分解性有機化合物の処理装置であって、前記有機酸鉄がクエン酸鉄であり、クエン酸と鉄塩とを混合して前記クエン酸鉄を生成させるための生成反応槽を備えることを特徴とする難分解性有機化合物の処理装置。   The processing apparatus for a hardly decomposable organic compound according to claim 8, wherein the organic acid iron is iron citrate, and the iron citrate is produced by mixing citric acid and an iron salt. An apparatus for treating a hardly decomposable organic compound, comprising: 請求項6〜9のいずれか1項に記載の難分解性有機化合物の処理装置であって、前記難分解性有機化合物処理後の溶液を活性炭処理する活性炭装置を備えることを特徴とする難分解性有機化合物の処理装置。   It is a processing apparatus of the hard-to-decompose organic compound of any one of Claims 6-9, Comprising: The hard-to-decompose characteristic provided with the activated carbon apparatus which carries out the active carbon process of the solution after the said hard-to-decompose organic compound process Equipment for organic organic compounds.
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