JP5256503B2 - 廃水から多価金属を除去する方法 - Google Patents
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Description
廃水に吸水性樹脂(A)を添加する場合、その量が多いと廃水全体がゲル化して上記(2)の場合となるが、量が少ないとゲル化しない((1)の場合)。(1)のゲル化しない場合は、吸水性樹脂(A)が廃水中の多価金属を吸着して沈降するのでその沈降物(a)を取り除けばよいが、(2)のゲル化した場合は、ゲルを崩した後、沈降物(b)を取り除くことになる。沈降物(a)または沈降物(b)を取り除くことは、上澄み液をデカンテーションで除くことも含む。(1)、(2)の内、好ましいのは除去できる多価金属の量が多い(2)の場合である。
(2)のゲル化した場合、金属の強酸塩(B)の添加と共にまたは後から1価金属の弱酸塩(C)を添加するので、上澄み液のPHが中性領域になり、上澄み液の排出前にPHを調整しなくても放流できる。金属の強酸塩(B)を添加して酸性を示す液を、1価金属の弱酸塩(C)の緩衝作用により、PHを中性領域に保つことができる。
吸水性樹脂(A)を用いれば、多価金属を吸水性樹脂(A)中に取り込みながら沈降物(a)となるか容器中の廃水全体をゲル化する。ゲル化した場合は、廃水全体の多価金属が捕集されており、その後に吸水性樹脂(A)のゲルを崩して沈降させ沈降物(b)とする。沈降物(a)または沈降物(b)を取り除けば、低負荷環境下で、低コスト且つ簡単に廃水から多価金属を効率良く除去できる。
ここで平均粒子径は質量平均粒子径を意味し、質量平均粒子径は、架橋重合体の各粒度分布を横軸が粒子径、縦軸が質量基準の含有量の対数確率紙にプロットし、全体の50%を占めるところの粒子径を求める方法により測定する。
[吸水性の測定法]:250メッシュのナイロン製網で作成したティーバッグ(縦20cm、横10cm)に、30〜100メッシュ(150〜500μ)の粒径に調整した吸水性樹脂0.2gを入れ、純水500ml中に1時間浸漬して吸収させた後、15分間吊して水切りしてから増加質量を測定して純水に対する吸水性とする。
金属の強酸塩(B)は強酸の塩であるので、弱酸の塩である吸水性樹脂(A)中のカルボン酸のアルカリ金属と塩交換反応を起こしやすい。Ca、Mg、Alなどの金属は重金属などの多価金属よりも結合をつくりやすいので、吸水性樹脂(A)中の残っているカルボン酸アルカリ金属塩をCa塩などとすることにより、吸水性樹脂(A)の架橋度をさらに上げることができる。これによって吸水性樹脂(A)を硬化収縮する。すなわち、親水性が低下し水を吐き出し、体積が収縮して、比重が大きくなって沈降するものと推察される。
まず、容器に入った廃水に吸水性樹脂(A)を添加する。容器は廃水を攪拌できれば限定はなく、大きさ、形状も限定はないが、好ましくは攪拌装置の付いた容器である。容器の材質も廃水の性質に対応できるものなら特に限定はない。
まず、廃水を攪拌しながら吸水性樹脂(A)の粉末または粒子を投入していく。金属イオンが有色であると廃水中の多価金属イオンが吸水性樹脂に取り込まれると吸水性樹脂がその色に着色してくる。吸水性樹脂(A)の量が少ないとゲル化はせず多価金属イオンを取り込み沈降物(a)となるだけであるが、多価金属イオンの残存量が少なくなるとゲル化が生ずる。ゲル化が生ずる程度に吸水性樹脂を添加するのが好ましい。
このように吸水性樹脂(A)の量が多いとゲル化が生じるが、全体がゲル化するまで少しずつ加えるのがよい。投入後数秒〜数分でゲル化が生じる。容器中の廃水全体がゲル化するまで吸水性樹脂(A)を徐々に添加しながら攪拌すればよいが、液が残らずゲル化し、攪拌できる程度のゲルであるのが好ましい。吸水性樹脂(A)の添加量は、廃水の性質、多価金属の濃度、廃水の量によって異なるので、廃水に応じて適宜決めればよい。
廃水のPHは事前に調整しなくてもよいが、調整するのであれば、たとえば4〜9が好ましく、5〜8.5がより好ましい。PHが4〜9であると塩交換反応が行われ易く、廃水中から多価金属を除去しやすい。
金属の強酸塩(B)を加えた後、しばらく攪拌を続けるとゲルが崩れて粘度が低下し沈降物(b)が沈降する。沈降物(b)に取り込まれた多価金属は外に出ることがなく、効率的に廃水中の金属の濃度を低下させることができる。
吸水性樹脂(A)自身の多価金属の捕捉能力はカルボキシル基数と中和度によって決まってくる。
これらの処理を行うことによって、廃水中の多価金属の濃度を所定の排出基準以下まで減少させることができる。
自然界に放流できる排水基準値の一例として、たとえば、As(砒素)、及びSe(セレン)については0.1ppm、六価Crについては0.5ppmと指定されている。要監視項目として、Mo(モリブデン)、Sb(アンチモン)には指針値がある。排水基準値は環境基準値の約10倍であるので、まだ、排水基準値にははっきりと指定されていないが、要監視項目としての排水基準値でMoは0.7ppm、Sbは0.03ppmである。
3個の各々の200mlビーカーに、Cu2+含有水溶液(硫酸銅を使用)、Pb2+含有水溶液(硫酸鉛を使用)、Ni2+含有水溶液(硫酸ニッケルを使用)(いずれも重金属イオン含有量100ppm、pH5.5)の水溶液を各々100mlずつ入れ、それぞれに「サンフレッシュST−500D」(架橋されたポリアクリル酸ナトリウム塩型吸水性樹脂、三洋化成工業社製)の粒子0.8gを添加して攪拌すると1分間で全体がゲル化した。そのゲルに塩化カルシウム:炭酸ナトリウム=8:2の混合物0.3g入れて、攪拌すると見る間にゲルが崩れた。1分間攪拌した後攪拌を止め、静置した。吸水性樹脂が沈降していき、30分後にははっきりと分離していた。上澄み液の残存金属イオン濃度を原子吸光分析により測定した。結果を表1に示す。
比較として、実施例1で200mlビーカーに入れた各水溶液にイオン交換樹脂「アンバーライト IR120BNa」(オルガノ社製、強酸型樹脂)5gを各々入れて5分間攪拌した後静置した。上澄み液の残存金属イオン濃度を原子吸光分析により測定した。
比較として、実施例1で200mlビーカーに入れた各水溶液に市販キレート剤として「エポフロックL−1」(ミヨシ油脂社製)300ppmを各々入れて5分間攪拌した後静置した。上澄み液の残存金属イオン濃度を原子吸光分析により測定した。
実施例1で行った結果、Ni2+含有水溶液については、残存金属イオン濃度が18ppmで比較的高かった。この上澄み液80mlをデカンテーションでとり、この液について実施例1と同様にして2回目の実験を行って上澄み液の残存金属イオン濃度を原子吸光分析により測定したところ、0.1ppmであった。
200mlビーカーに、Cu2+含有水溶液(銅イオン含有量:4,000ppm、pH5.4)を100ml入れ、実施例1に使用した「サンフレッシュST−500D」の粒子2gを添加して攪拌すると白色の吸水性樹脂粒子が濃青色に変化し、攪拌を止めると沈降したが、ゲル化は生じなかった。上澄み液の残存銅イオン濃度を原子吸光分析により測定したところ、45ppmであった。上澄み液を別のビーカーに移して「サンフレッシュST−500D」0.8gを入れて攪拌するとゲル化した。実施例1と同様にして、そのゲルに塩化カルシウム:炭酸ナトリウム=8:2の混合物0.3g入れて、攪拌すると見る間にゲルが崩れた。1分間攪拌した後攪拌を止め、静置した。吸水性樹脂が沈降していき、30分後にははっきりと分離した。上澄み液の残存金属イオン濃度を原子吸光分析により測定したところ、銅イオン濃度は0.2ppmであった。
Claims (3)
- 容器に入った多価金属を含む廃水中から該多価金属を除去する方法であって、該廃水中にポリカルボン酸アルカリ金属塩型吸水性樹脂(A)を添加して、容器中の廃水全体をゲル化させた後、Ca、Mg、Alから選択される金属の強酸塩(B)を添加して攪拌後静置して沈降する沈降物(b)を取り除く、廃水中から多価金属を除去する方法において、該金属の強酸塩(B)の添加と共にまたは後から1価金属の弱酸塩(C)を添加することを特徴とする廃水中から多価金属を除去する方法。
- 前記廃水中の沈降物(b)の上部にある上澄み液にさらに前記ポリカルボン酸アルカリ金属塩型吸水性樹脂(A)を添加して、前記方法を繰り返すことを特徴とする請求項1記載の廃水中から多価金属を除去する方法。
- 請求項1または2に記載の沈降物(b)から多価金属を取り出す、廃水中から多価金属を回収する方法。
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