JP6790561B2 - Heavy metal recovery method - Google Patents
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Description
本発明は、重金属の回収方法に関するものであり、より詳しくは、酸化剤が共存した例えば水銀等の重金属を含有する水溶液に対して硫化剤を添加し、該重金属を固体の硫化物として回収する重金属の回収方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering a heavy metal, and more specifically, a sulfide agent is added to an aqueous solution containing a heavy metal such as mercury in which an oxidizing agent coexists, and the heavy metal is recovered as a solid sulfide. Regarding the method of recovering heavy metals.
例えば、重金属である水銀及びその水溶性化合物は、人体、生物に対する毒性が高いため、排水・排ガス中の排出濃度も厳しく制限されている。したがって、水銀を含む廃液の処理方法としては、高度な分離技術が必要とされ、種々のプロセスが開発されている。 For example, mercury, which is a heavy metal, and its water-soluble compound are highly toxic to the human body and living organisms, so that the concentration of emissions in wastewater and exhaust gas is also severely restricted. Therefore, as a method for treating a waste liquid containing mercury, an advanced separation technique is required, and various processes have been developed.
具体的には、例えば、固体の吸着剤により水銀を吸着する方法が挙げられ、特許文献1には、メタアクリル酸ジアルキルアミノアルキルを含む吸着剤を使用する方法が開示されており、特許文献2には、陰イオン交換樹脂で吸着させた後、水溶液中に残留した水銀をさらに炭素、シリカ、メルカプチドを形成する化合物で再吸着する方法が開示されている。また、凝集、共沈により水銀を回収する方法が挙げられ、特許文献3には、pH3〜7の条件下で、高分子キレート剤、塩化鉄、硫酸鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム等を用いて水銀を共沈させる方法が開示されている。さらに、還元剤により金属水銀として回収する方法が挙げられ、特許文献4には、多孔質担体上のアントラキノン、ハイドロキノン等により還元する方法が開示されており、特許文献5には、スピネルに一旦吸着させた後、オゾンで溶離して、最終的にヒドラジンで還元回収する方法が開示されている。
Specifically, for example, a method of adsorbing mercury with a solid adsorbent is mentioned, and Patent Document 1 discloses a method of using an adsorbent containing a dialkylaminoalkyl metaacrylate, and Patent Document 2 Discloses a method of adsorbing with an anion exchange resin and then re-adsorbing mercury remaining in the aqueous solution with a compound forming carbon, silica, and mercaptide. Further, a method of recovering mercury by aggregation and coprecipitation is mentioned, and Patent Document 3 describes a polymer chelating agent, iron chloride, iron sulfate, aluminum sulfate, polyaluminum chloride, and aluminate under conditions of pH 3 to 7. A method of coprecipitating mercury using sodium or the like is disclosed. Further, a method of recovering as metallic mercury with a reducing agent is mentioned, and
また、その他、やや物理的な方法として、例えば特許文献6に開示されているような、アルミニウムザンセートを用いたイオン浮選で回収する方法も知られている。また、選択的に水銀を沈殿させる方法として、一旦粗分離した水銀を単独の状態で濃縮・分離した後に、水酸化処理や硫化処理を行う方法がある。例えば、特許文献7には、水銀含有物をフッ化水素酸と硝酸との混合物で選択的に溶解し、中和剤、硫化剤を添加して回収する方法が開示されている。
In addition, as a slightly physical method, for example, a method of recovering by ion flotation using aluminum zanthate, as disclosed in
しかしながら、吸着剤を用いて水銀を吸着分離する方法では、吸着させた後、溶離液として水銀が回収されるため、最終的に無害化するには、別途固体として分離回収する必要がある。また、共沈や還元、浮鉱により分離回収する方法では、初めから固体として回収できるもの、共沈剤や他の還元されやすい共存金属、浮選されやすい共存金属が同時に沈殿するため、分離された水銀の品位が非常に低くなり、処理や保管のための二次濃縮が必要となる。 However, in the method of adsorbing and separating mercury using an adsorbent, mercury is recovered as an eluent after being adsorbed. Therefore, in order to finally detoxify it, it is necessary to separately separate and recover it as a solid. In addition, in the method of separating and recovering by coprecipitation, reduction, and flotation, those that can be recovered as a solid from the beginning, coprecipitants and other coexisting metals that are easily reduced, and coexisting metals that are easily floated are separated because they are precipitated at the same time. The grade of mercury is very low and requires secondary concentration for treatment and storage.
一方で、一次濃縮物から酸化剤で水銀を選択的に溶解し、中和剤や硫化剤等を用いて回収する方法では、水銀を固体として分離することができ、かつ、共存物質が予め分離されているため、濃縮率が高いというメリットがある。特に、硫化水銀は、溶解度が極めて低く(溶解度積Ksp:4.0×10−53)、かつ、硫化反応は水銀に対して選択性が高いため、固体としての回収に適している。 On the other hand, in the method of selectively dissolving mercury from the primary concentrate with an oxidizing agent and recovering it with a neutralizing agent, a sulfurizing agent, etc., mercury can be separated as a solid and coexisting substances are separated in advance. Therefore, there is an advantage that the concentration rate is high. In particular, mercury sulfide has extremely low solubility (solubility product Ksp: 4.0 × 10-53 ), and the sulfurization reaction has high selectivity for mercury, so that it is suitable for recovery as a solid.
しかしながら、水銀は、還元されて金属水銀に戻りやすい性質を有するため、供給される水溶液中で安定化させるために、しばしば酸化剤が添加され、その酸化剤が共存する状態となっている。そのため、このような水溶液に硫化剤を添加して硫化処理を施そうとしても、酸化剤によりその硫化剤が分解してしまい、水銀を硫化物の形態として回収することが困難となる。 However, since mercury has a property of being easily reduced to metallic mercury, an oxidizing agent is often added in order to stabilize it in the supplied aqueous solution, and the oxidizing agent coexists. Therefore, even if an attempt is made to add a sulfurizing agent to such an aqueous solution to perform a sulfurizing treatment, the sulfurizing agent is decomposed by the oxidizing agent, and it becomes difficult to recover mercury in the form of sulfide.
本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、酸化剤が共存する水銀を含有する水溶液から、その水銀を固体として分離して、水銀品位が十分に低い水溶液とすることができる水溶液中の水銀の回収方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and it is possible to separate the mercury as a solid from an aqueous solution containing mercury in which an oxidizing agent coexists to obtain an aqueous solution having a sufficiently low mercury grade. It is an object of the present invention to provide a method for recovering mercury in an aqueous solution that can be produced.
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、酸化剤が共存した水銀含有水溶液に対して硫化剤を添加し、水銀を硫化物として回収するにあたり、その硫化剤の添加に伴う水溶液の酸化還元電位を基準とし、その酸化還元電位に推移に2つの変曲点が現れるまで、水溶液に硫化剤を添加することによって、水銀を有効に硫化物として固定化することができ、高い回収率で回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made extensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, when a sulfurizing agent is added to a mercury-containing aqueous solution in which an oxidizing agent coexists and mercury is recovered as sulfide, the oxidation-reduction potential of the aqueous solution accompanying the addition of the sulfurizing agent is used as a reference, and the oxidation-reduction potential is used. By adding a sulfide agent to the aqueous solution until two inflection points appear in the transition, it was found that mercury can be effectively immobilized as a sulfide and can be recovered with a high recovery rate, and the present invention is completed. I arrived.
(1)本発明の第1の発明は、酸化剤が共存した水銀を含有する水溶液に対して硫化剤を添加し、該水銀を固体の硫化物として回収する水銀の回収方法であって、前記硫化剤の添加量に対する、前記水溶液の銀/塩化銀電極を参照電極とする酸化還元電位のグラフにおいて2つの変曲点が現れるまで、前記水溶液に該硫化剤を添加する、水銀の回収方法である。 (1) The first invention of the present invention is a method for recovering mercury by adding a sulfide agent to an aqueous solution containing mercury coexisting with an oxidizing agent and recovering the mercury as a solid sulfide. A mercury recovery method in which the sulfide is added to the aqueous solution until two inflection points appear in the graph of the oxidation-reduction potential with the silver / silver chloride electrode of the aqueous solution as the reference electrode with respect to the amount of the sulfide added. is there.
(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記酸化還元電位が−200mV以下に至るまで、前記硫化剤を添加する、水銀の回収方法である。 (2) The second invention of the present invention is the method for recovering mercury in the first invention, in which the sulfurizing agent is added until the redox potential reaches −200 mV or less.
(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記酸化還元電位が−250mV以下−400mV以上の範囲に至るまで、前記硫化剤を添加する、水銀の回収方法である。 (3) The third invention of the present invention is the method for recovering mercury in the first or second invention, in which the sulfurizing agent is added until the redox potential reaches the range of −250 mV or less and −400 mV or more. is there.
(4)本発明の第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、前記酸化剤が共存した水溶液の酸化還元電位が800mV以上である、水銀の回収方法である。 (4) The fourth invention of the present invention is the method for recovering mercury in any one of the first to third inventions, wherein the redox potential of the aqueous solution in which the oxidizing agent coexists is 800 mV or more.
(5)本発明の第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明において、前記硫化剤として、硫化水素、又は硫化水銀よりも溶解度が大きい硫化物を用いる、水銀の回収方法である。 (5) The fifth invention of the present invention is a method for recovering mercury, wherein hydrogen sulfide or a sulfide having a higher solubility than mercury sulfide is used as the sulfide agent in any of the first to fourth inventions. is there.
(6)本発明の第6の発明は、第5の発明において、前記硫化剤として、硫化アルカリを用いる、水銀の回収方法である。 (6) The sixth invention of the present invention is a method for recovering mercury using an alkali sulfide as the sulfurizing agent in the fifth invention.
(7)本発明の第7の発明は、第1乃至第6のいずれかの発明において、前記酸化剤が、次亜塩素酸ナトリウムである、水銀の回収方法である。 (7) The seventh invention of the present invention is the method for recovering mercury in which the oxidizing agent is sodium hypochlorite in any one of the first to sixth inventions.
本発明によれば、酸化剤が共存する水銀を含有する水溶液から、その水銀を固体として簡便にかつ効果的に分離することができ、水銀品位が十分に低い水溶液とすることができる水溶液中の水銀の回収方法を提供することができる。 According to the present invention, the mercury can be easily and effectively separated as a solid from an aqueous solution containing mercury in which an oxidizing agent coexists, and the aqueous solution can be made into an aqueous solution having a sufficiently low mercury grade. A method for recovering mercury can be provided.
以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書において、「X〜Y」(X、Yは任意の数値)との表記は、「X以上Y以下」の意味である。 Hereinafter, a specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention. Further, in the present specification, the notation of "X to Y" (X and Y are arbitrary numerical values) means "X or more and Y or less".
本実施の形態に係る水銀の回収方法は、酸化剤が共存した水銀(Hg)を含有する水溶液(以下、単に「水溶液」、または「水銀含有水溶液」ともいう)から水銀を回収する方法であり、その水溶液に対して硫化剤を添加することによって、水銀を固体の硫化物(硫化水銀)として回収する方法である。 The method for recovering mercury according to the present embodiment is a method for recovering mercury from an aqueous solution containing mercury (Hg) in which an oxidizing agent coexists (hereinafter, also simply referred to as "aqueous solution" or "mercury-containing aqueous solution"). , A method of recovering mercury as a solid sulfide (mercury sulfide) by adding a sulfide agent to the aqueous solution.
水銀含有水溶液としては、特に限定されないが、例えば、水銀及び水銀を含む非鉄金属製錬プロセスから排出される廃液、非鉄金属製錬プロセスから排出されるガスに対する洗浄液・吸着剤、または、有機合成触媒や殺菌剤、比重選鉱に使用する重液、水銀法電解の廃棄物処理液等を挙げることができる。 The mercury-containing aqueous solution is not particularly limited, and is, for example, a waste liquid discharged from a non-ferrous metal smelting process containing mercury and mercury, a cleaning liquid / adsorbent for gas discharged from the non-ferrous metal smelting process, or an organic synthesis catalyst. , A bactericide, a heavy liquid used for specific gravity beneficiation, a waste treatment liquid for mercury electrolysis, and the like.
一般的に、水銀含有水溶液から選択的に水銀を固体で吸着して溶離濃縮する場合や、金属水銀や不溶性水銀化合物を含む固体、気体から水溶液として水銀を分離濃縮する場合では、最終的に水銀を高濃度で含む水溶液として回収される。しかしながら、Hg2+/Hg間の標準の酸化還元電位(ORP)は0.85Vと高いため、水溶液中の水銀は容易に金属形態に戻りやすい。このことから、複数の工程を保有する工業的な処理設備においては、このような水溶液を取り扱うと、水溶液のORPの低下に伴って、最終処理工程に至るまでに沈殿として金属水銀が分離し、また、金属の蒸気として大気中に拡散、散逸してしまい、最終処理工程で集中的に濃縮分離ができないという事態が発生する。 In general, when mercury is selectively adsorbed as a solid from a mercury-containing aqueous solution and eluted and concentrated, or when mercury is separated and concentrated as an aqueous solution from a solid or gas containing metallic mercury or an insoluble mercury compound, mercury is finally concentrated. Is recovered as an aqueous solution containing a high concentration of. However, since the standard redox potential (ORP) between Hg 2+ / Hg is as high as 0.85 V, mercury in the aqueous solution easily returns to the metallic form. For this reason, in an industrial treatment facility having a plurality of steps, when such an aqueous solution is handled, metallic mercury is separated as a precipitate before reaching the final treatment step as the ORP of the aqueous solution decreases. In addition, it diffuses and dissipates into the atmosphere as metal vapor, and a situation occurs in which concentrated separation cannot be performed intensively in the final treatment process.
そのような事態を防止するためには、水銀含有溶液に酸化剤を共存させることが有効となる。ところが、酸化剤が共存した状態で水銀を硫化物として固定するために硫化剤を添加しても、その硫化剤が水溶機中の酸化剤で消費されてしまい、十分に硫化物として回収することができない。 In order to prevent such a situation, it is effective to coexist the oxidizing agent in the mercury-containing solution. However, even if a sulfide agent is added to fix mercury as a sulfide in the presence of an oxidant, the sulfide agent is consumed by the oxidant in the water-soluble machine and is sufficiently recovered as a sulfide. I can't.
具体的には、酸化剤が共存した水銀含有水溶液に対し、水銀を硫化物として固定化するための硫化剤を添加していくと、先ず、第1段階の酸化剤が過剰量存在する段階では、添加した硫化剤が酸化剤によって硫酸にまで酸化される。次に、第2段階として酸化剤の量が徐々に減少していく段階では、添加した硫化剤が単体の硫黄に酸化される。 Specifically, when a sulfide agent for immobilizing mercury as a sulfide is added to a mercury-containing aqueous solution in which an oxidant coexists, first, in the stage where an excess amount of the oxidant is present in the first stage. , The added sulfurizing agent is oxidized to sulfuric acid by the oxidizing agent. Next, in the second step, in which the amount of the oxidizing agent is gradually reduced, the added sulfurizing agent is oxidized to elemental sulfur.
なお、下記の反応式(1)、(2)は、上述した第1段階、第2段階における水溶液中の状態を示すものであり、塩化水銀(II)を水銀化合物として含む水溶液に、酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムが共存しており、その水溶液に硫化剤としての硫化水素ナトリウムを添加した場合を具体例として示すものである。 The following reaction formulas (1) and (2) show the states in the aqueous solution in the first and second steps described above, and an oxidizing agent is added to the aqueous solution containing mercury (II) chloride as a mercury compound. As a specific example, the case where sodium hypochlorite coexists and sodium hydrogen sulfide as a sulfide agent is added to the aqueous solution is shown.
4NaClO+NaSH→Na2SO4+3NaCl+HCl
(酸化剤が硫化剤に対して大過剰の場合) ・・・(1)
NaClO+NaSH→S+NaOH+NaCl
(酸化剤が硫化剤に対して小過剰の場合) ・・・(2)
4 NaClO + NaSH → Na 2 SO 4 + 3 NaCl + HCl
(When the oxidizing agent is in excess of the sulfurizing agent) ... (1)
NaClO + NaCl → S + NaOH + NaCl
(When the oxidizing agent is slightly excessive with respect to the sulfurizing agent) ... (2)
そして、最終的に(1)及び(2)の反応を経て、水溶液中の酸化剤が硫化剤の添加により消費され分解されると、そのとき初めて、下記の反応式(3)で示すような、水溶液中の水銀の硫化反応が生じることになる。 Finally, after the reactions of (1) and (2), the oxidizing agent in the aqueous solution is consumed and decomposed by the addition of the sulfurizing agent, and only then, as shown by the following reaction formula (3). , The sulfurization reaction of mercury in the aqueous solution will occur.
NaSH+HgCl2→HgS+NaCl+HCl ・・・(3) NaSH + HgCl 2 → HgS + NaCl + HCl ・ ・ ・ (3)
ここで、図1は、酸化剤(次亜塩素酸ナトリウム)が共存した水銀含有水溶液に対して、硫化剤として硫化水素ナトリウムを添加したときの、その添加当量に対する水溶液中のORP(参照電極:銀/塩化銀電極)の推移を示すグラフである。なお、処理条件等は実施例1にて説明する。 Here, FIG. 1 shows an ORP (reference electrode:: reference electrode:) in the aqueous solution in which sodium hydrogen sulfide is added as a sulfide to a mercury-containing aqueous solution in which an oxidizing agent (sodium hypochlorite) coexists. It is a graph which shows the transition of (silver / silver chloride electrode). The processing conditions and the like will be described in Example 1.
図1のグラフから分かるように、過剰量の酸化剤が共存した水銀含有水溶液に硫化剤を添加し、水銀を硫化物(硫化水銀)として固定化する処理を行っていくと、その硫化物の添加量の増加に伴って、水溶液のORPに2つの変曲点(図1中のX、Y)が現れることが分かる。ここで、「変曲点」とは、グラフの傾きが大きく変化したときの点をいう。そして、その2つの変曲点が現れた以降において硫化剤の添加量を増加させても、水溶液のORPの変化はほぼ無くなる。なお、詳しくは実施例にて述べるが、2つの変曲点が現れた以降においては、水銀の硫化物としての回収率が高い水準となる。 As can be seen from the graph of FIG. 1, when a sulfide agent is added to a mercury-containing aqueous solution in which an excess amount of an oxidizing agent coexists, and the mercury is immobilized as sulfide (mercury sulfide), the sulfide is formed. It can be seen that two turning points (X and Y in FIG. 1) appear in the ORP of the aqueous solution as the amount of addition increases. Here, the "inflection point" means a point when the slope of the graph changes significantly. Then, even if the amount of the sulfurizing agent added is increased after the two inflection points appear, the change in the ORP of the aqueous solution is almost eliminated. Although details will be described in Examples, the recovery rate of mercury as a sulfide will be at a high level after the appearance of two inflection points.
このような図1に示される2つの変曲点は、上述した反応式に基づいて説明することができる。すなわち、第1の変曲点Xに至るまでの第1のプラトー領域では、ORPが800mV以上でほぼ一定であり、硫化剤を添加しても硫化水銀(黒色)の沈殿の発生は見られず、上記反応式(1)で示す硫酸イオンの生成反応のみが進行していると推測される。 Such two inflection points shown in FIG. 1 can be explained based on the above-mentioned reaction formula. That is, in the first plateau region up to the first inflection point X, the ORP was almost constant at 800 mV or more, and no precipitation of mercury sulfide (black) was observed even when a sulfide agent was added. It is presumed that only the sulfate ion production reaction represented by the above reaction formula (1) is proceeding.
その後、第1の変曲点Xが出現した後、第2の変曲点Yに至るまでの第2のプラトー領域では、ORPが400mV付近でほぼ一定であり、硫化剤の添加に伴って、黒色の硫化水銀の沈殿ではなく単体の硫黄(黄色)の生成が見られ、上記反応式(2)で示すように硫化剤の硫黄への酸化反応が進行していると推測される。 After that, in the second plateau region from the appearance of the first inflection point X to the second inflection point Y, the ORP was substantially constant at around 400 mV, and with the addition of the sulfurizing agent, the ORP was substantially constant. The formation of elemental sulfur (yellow) was observed instead of the precipitation of black mercury sulfide, and it is presumed that the oxidation reaction of the sulfurizing agent to sulfur is proceeding as shown in the above reaction formula (2).
そして、第2の変曲点Yが出現した後、ORPがおよそ−200mVを下回る状態になると、硫化剤の添加に伴って、初めて黒色の沈殿である硫化水銀が発生していく。つまり、第2の変曲点Yが出現した以降において、上記反応式(3)で示す硫化水銀の生成反応が進行していると推測される。 Then, when the ORP falls below about −200 mV after the appearance of the second inflection point Y, mercury sulfide, which is a black precipitate, is generated for the first time with the addition of the sulfide agent. That is, it is presumed that the mercury sulfide production reaction represented by the above reaction formula (3) is proceeding after the appearance of the second inflection point Y.
このようなことから、過剰量の酸化剤が共存する水銀含有水溶液に対して硫化剤を添加することで水銀を固体の硫化物として回収する処理においては、硫化剤の添加量に対する水溶液のORPのグラフにおいて「2つの変曲点」が現れるまで、その水銀含有水溶液に硫化剤を添加していく。これにより、水溶液中において水銀イオンが金属水銀に還元されることを防ぎながら、効率的にその水銀を硫化物として固定化することができ、硫化水銀の形態で有効に回収することができる。 For this reason, in the treatment of recovering mercury as a solid sulfide by adding a sulfurizing agent to a mercury-containing aqueous solution in which an excessive amount of oxidizing agent coexists, the ORP of the aqueous solution with respect to the addition amount of the sulfurizing agent A sulfurizing agent is added to the mercury-containing aqueous solution until "two turning points" appear in the graph. As a result, the mercury can be efficiently immobilized as a sulfide while preventing the mercury ions from being reduced to metallic mercury in the aqueous solution, and the mercury can be effectively recovered in the form of mercury sulfide.
酸化剤が共存する水銀含有水溶液から水銀を回収するにあたり、その反応直前においては、水溶液中の酸化剤の濃度や水銀の濃度を正確に定量分析することは現実的には困難である。また、水銀が錯形成している場合や酸性の領域においては、反応当量分の硫化剤を添加しても、完全には水銀の沈殿が生成しない。このようなとき、上述したように、水溶液のORPを基準とし、硫化剤の添加当量に対するORPの推移を測定して、2つの変曲点の出現を確認することにより、水溶液中での各反応の進捗を、的確にかつORPを測定するという簡易な方法で、把握することができる。 In recovering mercury from a mercury-containing aqueous solution in which an oxidizing agent coexists, it is practically difficult to accurately quantitatively analyze the concentration of the oxidizing agent and the concentration of mercury in the aqueous solution immediately before the reaction. Further, in the case where mercury is complexly formed or in an acidic region, even if a sulfurizing agent corresponding to the reaction equivalent is added, mercury precipitation is not completely formed. In such a case, as described above, each reaction in the aqueous solution is performed by measuring the transition of the ORP with respect to the addition equivalent of the sulfide agent and confirming the appearance of two inflection points based on the ORP of the aqueous solution. The progress of the above can be grasped by a simple method of accurately and measuring the ORP.
また、水溶液のORPの具体的な数値を基準とする場合には、図1に示したグラフに基づき、過剰量の酸化剤が共存する水銀含有水溶液に対して、その水溶液のORPが−200mV以下、より好ましくは−250mV以下、さらに好ましくは−300mV以下に至るまで、硫化剤を添加するようにする。このように、ORPが−200mV以下に至るまで硫化剤を添加していくことにより、酸化剤の分解を経て、ほぼ完全に水銀の硫化反応を完結させることができる。 When the specific value of the ORP of the aqueous solution is used as a reference, the ORP of the aqueous solution is −200 mV or less with respect to the mercury-containing aqueous solution in which an excess amount of the oxidizing agent coexists, based on the graph shown in FIG. , More preferably -250 mV or less, and even more preferably -300 mV or less. In this way, by adding the sulfurizing agent until the ORP becomes −200 mV or less, the sulfurization reaction of mercury can be almost completely completed through the decomposition of the oxidizing agent.
ここで、水溶液中の水銀イオンの濃度が低い場合や、水溶液中に水銀と共に存在する酸化剤の含有量が少ない場合には、図1に示したような変曲点が明確に確認できないことがある。そのような場合であっても、上述したように、水溶液のORPを具体的な基準として、所定のORP、具体的には−200mV以下、より好ましくは−250mV以下、さらに好ましくは−300mV以下に至るまで硫化剤を添加することで、効果的に水銀の硫化反応を生じさせることができる。 Here, when the concentration of mercury ions in the aqueous solution is low, or when the content of the oxidizing agent present with mercury in the aqueous solution is low, the inflection point as shown in FIG. 1 cannot be clearly confirmed. is there. Even in such a case, as described above, the ORP of the aqueous solution is used as a specific reference, and the ORP is set to a predetermined ORP, specifically -200 mV or less, more preferably -250 mV or less, still more preferably -300 mV or less. By adding a sulfurizing agent up to the point, a sulfurization reaction of mercury can be effectively caused.
ORPの具体的な数値を基準とする場合、その下限値としては特に限定されないが、−400mV以上を下限基準として、その範囲で硫化剤を添加することが好ましい。硫化剤の添加による硫化反応で生じる硫化水銀は、大過剰の硫化アルカリ等で溶解してしまう。また、未反応の硫化剤によって水質汚染を招く恐れもある。これらのことから、下限値としては−400mVを目安とすることが好ましい。 When a specific value of ORP is used as a reference, the lower limit is not particularly limited, but it is preferable to add the sulfurizing agent within that range with −400 mV or more as the lower limit. Mercury sulfide generated by the sulfurization reaction due to the addition of a sulfurizing agent is dissolved by a large excess of alkali sulfide or the like. In addition, unreacted sulfurizing agents may cause water pollution. From these facts, it is preferable that the lower limit value is −400 mV as a guide.
なお、ORPは、厳密には温度やpHに依存性があるものの、実際の処理においては、あらかじめ最適値を設定しておくことによって十分に対応することができる。 Strictly speaking, ORP depends on temperature and pH, but in actual processing, it can be sufficiently dealt with by setting an optimum value in advance.
硫化剤の添加速度は、特に限定されないが、水銀含有水溶液中に、水銀以外の他の金属イオンが共存するような場合には、硫化剤を急速に添加していくと、硫化水銀よりも硫化物の溶解度が高い金属も硫化されて硫化反応の対象としての水銀の選択性が損なわれ、硫化剤が無駄に消費される可能性があることを留意することが好ましい。 The rate of addition of the sulfide agent is not particularly limited, but when metal ions other than mercury coexist in the mercury-containing aqueous solution, if the sulfide agent is added rapidly, sulfide is more sulfided than mercury sulfide. It is preferable to note that metals with high solubility of substances may also be sulfurized, impairing the selectivity of mercury as a target of the sulfurization reaction, and the sulfurizing agent may be wasted.
硫化剤としては、水銀イオンと陽イオン交換する硫化物であれば特に限定されないが、硫化水素(ガス)、又は硫化水銀よりも溶解度が大きい硫化物を用いることが好ましい。このような、硫化水素、又は硫化水銀よりも溶解度が大きい硫化物であれば、水に溶解しやすいことから、厳密に水溶液のORPを制御することができる。 The sulfide agent is not particularly limited as long as it is a sulfide that exchanges cations with mercury ions, but it is preferable to use hydrogen sulfide (gas) or a sulfide having a higher solubility than mercury sulfide. Such hydrogen sulfide or a sulfide having a higher solubility than mercury sulfide is easily dissolved in water, so that the ORP of the aqueous solution can be strictly controlled.
具体的には、水に可溶なアルカリ金属の硫化物を用いることが好ましい。例えば、硫化ナトリウム、硫化カリウム、又はそれらの水素塩(硫化水素ナトリウム等)が挙げられる。これらの硫化物は、経済性の観点、水溶液中の窒素汚染を抑制できるという観点からも好ましく、さらにその中でも、硫化水素ナトリウムは、他の硫化物と比較してより安価であり、特に好ましい。なお、重金属の硫化物を硫化剤として用いることも可能であるが、そのような硫化剤では、イオン交換の結果として新たに重金属が水溶液中に溶出してしまい、新たな汚染が発生するリスクがあるため、好ましくない。 Specifically, it is preferable to use an alkali metal sulfide that is soluble in water. For example, sodium sulfide, potassium sulfide, or hydrogen salts thereof (sodium hydrogen sulfide, etc.) can be mentioned. These sulfides are preferable from the viewpoint of economy and the ability to suppress nitrogen contamination in an aqueous solution, and among them, sodium hydrogen sulfide is more inexpensive than other sulfides and is particularly preferable. Although it is possible to use heavy metal sulfides as sulfides, there is a risk that such sulfides will cause new heavy metals to elute into the aqueous solution as a result of ion exchange, resulting in new contamination. Therefore, it is not preferable.
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 Specific examples to which the present invention is applied will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
塩化水銀(II)の形態で水銀を110mg/L含有し、銀/塩化銀電極を参照電極とする酸化還元電位(ORP)が819mVになるまで、酸化剤としての次亜塩素酸ナトリウム(12%溶液)を共存させ、安定化させた水溶液を原液(処理原液)とした。なお、次亜塩素酸ナトリウムは、水銀が還元されて金属水銀として沈澱してしまうことを防止する観点から、過剰量を添加し共存させた。
[Example 1]
Sodium hypochlorite (12%) as an oxidant containing 110 mg / L of mercury in the form of mercury (II) chloride and until the redox potential (ORP) with the silver / silver chloride electrode as the reference electrode reaches 819 mV. The solution) was allowed to coexist, and the stabilized aqueous solution was used as the undiluted solution (treatment undiluted solution). In addition, sodium hypochlorite was allowed to coexist by adding an excess amount from the viewpoint of preventing mercury from being reduced and precipitating as metallic mercury.
この処理原液に、硫化剤として2.5%硫化水素ナトリウム(NaSH)を徐々に添加していき、水溶液中の水銀を固体の硫化水銀として回収する処理を行った。この処理において、硫化剤の添加量と水溶液のORP、水溶液中の残存水銀濃度について確認した。 2.5% sodium hydrogen sulfide (NaSH) was gradually added to this undiluted solution as a sulfide agent, and the mercury in the aqueous solution was recovered as solid mercury sulfide. In this treatment, the amount of the sulfurizing agent added, the ORP of the aqueous solution, and the residual mercury concentration in the aqueous solution were confirmed.
図1は、NaSHの添加当量に対する水溶液のORPの推移を示すグラフである。また、下記表1に、所定のNaHSの添加量(対Hg、mol/mol)に至ったときの水溶液中の残存水銀濃度(mg/L)と、そのときの水銀の除去率(%)を示す。なお、水銀の除去率とは、処理原液に含まれていた水銀の濃度に対する処理後(所定量の硫化剤添加後)の水銀の減少分(濃度)の割合をいう。 FIG. 1 is a graph showing the transition of the ORP of the aqueous solution with respect to the addition equivalent of NaSH. In addition, Table 1 below shows the residual mercury concentration (mg / L) in the aqueous solution when the predetermined amount of NaHS added (against Hg, mol / mol) was reached, and the mercury removal rate (%) at that time. Shown. The mercury removal rate refers to the ratio of the decrease (concentration) of mercury after treatment (after adding a predetermined amount of sulfurizing agent) to the concentration of mercury contained in the undiluted solution.
図1に示すように、硫化剤の添加に伴って2つの変曲点が出現した(図中のX、Y)。第1の変曲点Xが出現するまでのORPが800mV以上のプラトー領域では、硫化剤の添加量を増加させても沈殿の発生は見られなかった。その後、第1の変曲点Xが出現したのち、ORPが400mV付近でほぼ一定となったプラトー領域では、硫化剤の添加量の増加に伴って黄色の沈殿生成が確認された。そしてその後、第2の変曲点Yが出現したのち、ORPが−200mVを下回った時点から、初めて黒色の沈殿生成が確認された。 As shown in FIG. 1, two inflection points appeared with the addition of the sulfurizing agent (X, Y in the figure). In the plateau region where the ORP was 800 mV or more until the first inflection point X appeared, no precipitation was observed even if the amount of the sulfurizing agent added was increased. After that, after the appearance of the first inflection point X, in the plateau region where the ORP became almost constant at around 400 mV, the formation of a yellow precipitate was confirmed as the amount of the sulfide added increased. Then, after the appearance of the second inflection point Y, the formation of a black precipitate was confirmed for the first time when the ORP fell below −200 mV.
定量分析の結果からも、黒色の硫化水銀の生成反応が進行していることが確認された。また、表1に示すように、ORPが−250mV、−315mVでは、残留水銀濃度が0.32mg/Lにまで低減し、水銀の除去率が99%以上となり高い割合で水銀を固体として回収することができた。 From the results of the quantitative analysis, it was confirmed that the reaction for producing black mercury sulfide is proceeding. Further, as shown in Table 1, when the ORP is -250 mV and -315 mV, the residual mercury concentration is reduced to 0.32 mg / L, the mercury removal rate is 99% or more, and mercury is recovered as a solid at a high rate. I was able to.
Claims (6)
前記水溶液に対する前記硫化剤の添加の開始後、
前記硫化剤の添加量に対する、前記水溶液の銀/塩化銀電極を参照電極とする酸化還元電位のグラフにおいて2つの変曲点が現れ、かつ、該酸化還元電位が−200mV以下に至るまで、前記水溶液に該硫化剤を添加する
水銀の回収方法。 A method for recovering mercury by adding a sulfurizing agent to an aqueous solution containing mercury in which an oxidizing agent coexists and recovering the mercury as a solid sulfide.
After starting the addition of the sulfurizing agent to the aqueous solution,
The relative amount of sulfide agent, two inflection points appear in the graph of redox potential of silver / reference silver chloride electrode the electrode of the aqueous solution, and the redox potential is optimum until below -200 mV, A method for recovering mercury by adding the sulfide agent to the aqueous solution.
請求項1に記載の水銀の回収方法。 Until said oxidation reduction potential reaches a range of more than or less -400 mV -250 mV, the recovery method of mercury according to claim 1, adding the sulfurizing agent.
請求項1又は2に記載の水銀の回収方法。 The method for recovering mercury according to claim 1 or 2 , wherein the redox potential of the aqueous solution in which the oxidizing agent coexists is 800 mV or more.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の水銀の回収方法。 The method for recovering mercury according to any one of claims 1 to 3 , wherein hydrogen sulfide or a sulfide having a higher solubility than mercury sulfide is used as the sulfide agent.
請求項4に記載の水銀の回収方法。 The method for recovering mercury according to claim 4 , wherein an alkali sulfide is used as the sulfurizing agent.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の水銀の回収方法。 The method for recovering mercury according to any one of claims 1 to 5 , wherein the oxidizing agent is sodium hypochlorite.
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