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JP4880574B2 - Method for treating water containing organic arsenic compounds - Google Patents
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JP4880574B2 - Method for treating water containing organic arsenic compounds - Google Patents

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  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

本発明は、有機砒素化合物含有水の処理方法に関する。すなわち、被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法に基づき酸化,分解する、処理方法に関するものである。   The present invention relates to a method for treating water containing an organic arsenic compound. That is, the present invention relates to a treatment method for oxidizing and decomposing an organic arsenic compound contained in water to be treated based on the Fenton method.

《技術的背景》
工業廃水や地下水には、自然界には通常存在しない筈の有機砒素化合物が、含有されていることが多々ある。そして有機砒素化合物は、難分解性であると共に強い毒性をもつことが知られている。
この種の有機砒素化合物としては、例えばジフェニルアルシン酸(DPAA),モノフェニルアルソン酸(MPAA),フェニルアルソン酸(PAA)等が、代表的である。
又、最近はガリウム砒素やインジウム砒素が、化合物半導体として、従来よりの珪素やゲルマニウム等の単体半導体を凌ぐ勢いで、多用されつつある。
そして、その生成反応過程そしてウェハー製造工程からは、有機砒素化合物であるモノメチル砒素やジメチル砒素を含有した工業廃水が、排出されることになる。つまり、化合物半導体工場からの廃水は、有機砒素化合物を含有成分として、排出されることになる。
《Technical background》
Industrial wastewater and groundwater often contain organic arsenic compounds that do not normally exist in nature. Organic arsenic compounds are known to be persistent and highly toxic.
Typical examples of this type of organic arsenic compound include diphenylarsinic acid (DPAA), monophenylarsonic acid (MPAA), phenylarsonic acid (PAA), and the like.
Recently, gallium arsenide and indium arsenide are being used frequently as compound semiconductors, surpassing conventional single semiconductors such as silicon and germanium.
Industrial wastewater containing monomethyl arsenic or dimethyl arsenic, which are organic arsenic compounds, is discharged from the production reaction process and the wafer manufacturing process. In other words, waste water from the compound semiconductor factory is discharged with the organic arsenic compound as a component.

《従来技術》
この難分解性で有毒な有機砒素化合物を含有する工業廃水や地下水の浄化処理技術としては、従来、例えば次のようなものがあった。
a.活性炭吸着+凝集沈殿処理法:有機砒素化合物を粉末活性炭に吸着させた後、硫酸にて劣化させ無機状態とし鉄塩と化合物として、凝集,沈殿,分離する。
b.UV/オゾン処理法:有機砒素化合物を、光触媒やオゾンに紫外線を照射して生成したOHラジカルにて、酸化,分解して、凝集,沈殿,分離する。
c.RO膜処理法:有機砒素化合物を塩化鉄で凝集,沈殿させた後、RO膜処理にて分離する。
d.フェントン処理法(従来法):有機砒素化合物を、過酸化水素と鉄塩つまり2価の鉄イオンにて生成したOHラジカルにて、酸化,分解して、凝集,沈殿,分離する。
<Conventional technology>
Conventionally, for example, the following treatment techniques for purifying industrial wastewater and groundwater containing this hardly decomposable and toxic organic arsenic compound have been used.
a. Activated carbon adsorption + coagulation sedimentation treatment method: After adsorbing an organic arsenic compound to powdered activated carbon, it is degraded with sulfuric acid to be in an inorganic state and coagulated, precipitated and separated as an iron salt and a compound.
b. UV / ozone treatment method: An organic arsenic compound is oxidized, decomposed, aggregated, precipitated, and separated by OH radicals generated by irradiating ultraviolet rays onto a photocatalyst or ozone.
c. RO membrane treatment method: Organic arsenic compounds are aggregated and precipitated with iron chloride, and then separated by RO membrane treatment.
d. Fenton treatment method (conventional method): Organic arsenic compounds are oxidized, decomposed, aggregated, precipitated, and separated by OH radicals generated with hydrogen peroxide and iron salt, that is, divalent iron ions.

《先行技術文献情報》
この種のフェントン処理法としては、例えば、次の特許文献1に示されたものが、挙げられる。
特開2006−239507号公報
《Information on prior art documents》
As this type of Fenton treatment method, for example, the one shown in the following Patent Document 1 can be mentioned.
JP 2006-239507 A

ところで、このような従来の有機砒素化合物含有水の処理技術については、次の問題が指摘されていた。
《第1の問題点》
第1に、従来のフェントン処理法については、処理性能が悪くランニングコスト(薬品使用コスト)等が嵩む、という問題が指摘されていた。
例えば、有機砒素化合物を酸化,分解するOHラジカルの発生源である過酸化水素が、処理途中で無駄に浪費され易く、予め多量の過酸化水素が添加されていた。すなわち、過酸化水素がOHラジカルを生成することなく、水と酸素に分解されてしまう比率が高く、もってこれをカバーすべく、過酸化酸素が過剰なまでに多量に添加されており、効率が悪かった。
そして、このような問題は、フェントン処理法を、工業廃水や地下水の大規模処理,大容量処理にスケールアップして適用する際、大きなネックとなっていた。
By the way, the following problems have been pointed out with respect to such conventional technology for treating water containing an organic arsenic compound.
<First problem>
First, the conventional Fenton treatment method has been pointed out that the treatment performance is poor and the running cost (chemical use cost) is increased.
For example, hydrogen peroxide, which is a source of OH radicals that oxidize and decompose organic arsenic compounds, is easily wasted during processing, and a large amount of hydrogen peroxide has been added in advance. That is, hydrogen peroxide has a high ratio of being decomposed into water and oxygen without generating OH radicals. Therefore, in order to cover this, a large amount of oxygen peroxide is added to the excess, and the efficiency is improved. It was bad.
Such a problem has become a major bottleneck when the Fenton treatment method is scaled up and applied to large-scale treatment and large-capacity treatment of industrial wastewater and groundwater.

《第2の問題点》
第2に、従来のフェントン処理法については、更に、後処理面でもコストが嵩む、という問題が指摘されていた。
すなわち、上述したように過酸化水素が過剰添加されていたので、有機砒素化合物が酸化,分解,分離された後の工業廃水や地下水について、過酸化水素の残存含有量が多くなり、イオン濃度が非常に高かった。
そこで、水質汚濁を回避して浄水として排出する為には、後処理として、カタラーゼ等の中和剤の多量添加等による中和処理が必須的となっており、その分、更に薬品使用コストが嵩むという難点が指摘されていた。この点も、フェントン処理法を大規模処理,大容量処理へスケールアップ適用する際、大きなネックとなっていた。
<< Second problem >>
Secondly, the conventional Fenton treatment method has been pointed out that the post-treatment is also costly.
That is, as described above, since hydrogen peroxide was excessively added, the residual content of hydrogen peroxide in the industrial wastewater and groundwater after the organic arsenic compound was oxidized, decomposed and separated increased, and the ion concentration increased. It was very expensive.
Therefore, in order to avoid water pollution and discharge as purified water, neutralization treatment by adding a large amount of a neutralizing agent such as catalase is indispensable as post-treatment, which further increases the cost of chemical use. The difficulty of increasing was pointed out. This is also a major bottleneck when applying the Fenton treatment method to scale-up and large-capacity treatment.

《第3の問題点》
第3に、これらに加え、従来のフェントン処理法については、薬品添加量制御が容易でない、という問題も指摘されていた。
すなわち、供給される工業廃水や地下水の水質変動への対応、そして有機砒素化合物の含有量変化への対応、つまり過酸化水素や鉄塩の添加量制御が、容易でなかった。過酸化水素や鉄塩は、適量だけ添加されるべきであるが、その適量添加率が確立されておらず、過少となったり過多となったりし易く、多くの場合、過剰添加されていた。
前述した特許文献1では、フェントン処理の後処理用,吸着処理用としても、鉄粉が活用されており、益々鉄粉の定量性確保が困難化して、鉄粉が余剰に残存したり不足したりすることが顕著化し、処理性能が不安定化していた。そしてこれらの点も、大規模処理,大容量処理へのスケールアップ適用のネックとなっていた。
《Third problem》
Thirdly, in addition to these, the conventional Fenton treatment method has also been pointed out that it is not easy to control the amount of chemical added.
That is, it was not easy to respond to fluctuations in the quality of supplied industrial wastewater and groundwater and to respond to changes in the content of organic arsenic compounds, that is, to control the amount of hydrogen peroxide and iron salt added. Hydrogen peroxide and iron salt should be added in appropriate amounts, but the appropriate amount addition rate has not been established and tends to be too little or too much. In many cases, it has been added excessively.
In the above-mentioned Patent Document 1, iron powder is also used for post-treatment and adsorption treatment of Fenton treatment, and it becomes more difficult to ensure the quantitativeness of iron powder, and iron powder remains or is insufficient. And the processing performance has become unstable. These points are also the bottleneck in applying scale-up to large-scale processing and large-capacity processing.

《第4の問題点》
第4に、他方、前述した活性炭吸着+凝集沈殿処理法,UV/オゾン処理法,RO膜処理法等についても、次の問題が指摘されており、大規模処理,大容量処理へのスケールアップ適用のネックとなっていた。
a.活性炭吸着+凝集沈殿処理法については、活性炭破過による処理能力ダウンが難点となっており、処理の安定性,活性炭交換コスト,設備設置スペース等に、問題が指摘されていた。
b.UV/オゾン処理法については、OHラジカル生成効率の悪さ,設備過大化,イニシャルコスト,電力浪費コスト,UVランプ劣化等に、問題が指摘されていた。
c.RO膜処理法については、膜処理では有機砒素化合物自体の成分変更がないと共に、詰りによる処理能力ダウンも、問題化していた。
《Fourth problem》
Fourthly, on the other hand, the following problems have been pointed out with respect to the aforementioned activated carbon adsorption + coagulation precipitation treatment method, UV / ozone treatment method, RO membrane treatment method, etc., and scale-up to large-scale treatment and large-capacity treatment. It became a bottleneck for application.
a. With regard to the activated carbon adsorption + coagulation sedimentation treatment method, it has been difficult to reduce the treatment capacity due to activated carbon breakthrough, and problems have been pointed out in terms of treatment stability, activated carbon replacement cost, equipment installation space, and the like.
b. Regarding the UV / ozone treatment method, problems have been pointed out due to poor OH radical production efficiency, excessive equipment, initial cost, power waste cost, UV lamp degradation, and the like.
c. Regarding the RO membrane treatment method, the membrane treatment does not change the components of the organic arsenic compound itself, and the processing capacity reduction due to clogging has also become a problem.

《本発明について》
本発明の有機砒素化合物含有水の処理方法は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第1に、OHラジカルが効率的に生成され、ランニングコスト等に優れると共に、第2に、後処理コストにも優れ、第3に、薬品添加量制御が容易で、第4に、処理安定性,イニシャルコスト,スペース面等にも優れた、有機砒素化合物含有水の処理方法を提案することを、目的とする。
<< About the present invention >>
In view of such a situation, the method for treating organic arsenic compound-containing water of the present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional examples.
In the present invention, first, OH radicals are efficiently generated, and the running cost is excellent. Second, the post-processing cost is excellent. Third, the chemical addition amount is easily controlled. Another object of the present invention is to propose a method for treating water containing an organic arsenic compound that is excellent in treatment stability, initial cost, space, and the like.

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。
請求項1の有機砒素化合物含有水の処理方法は、被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法の処理プロセスに基づき酸化,分解する。そして、有機砒素化合物を含有した被処理水に対し、過酸化水素と2価の鉄イオン溶液とpH調整剤とが添加される。
<About Claim>
The technical means of the present invention for solving such a problem is as follows.
The method for treating water containing an organic arsenic compound according to claim 1 oxidizes and decomposes the organic arsenic compound contained in the water to be treated based on the treatment process of the Fenton method. Then, hydrogen peroxide, a divalent iron ion solution, and a pH adjuster are added to the water to be treated containing the organic arsenic compound.

そして過酸化水素は、処理槽において、反応当初に全量添加される。
2価の鉄イオン溶液は、該処理槽において、過酸化水素の添加後に間欠的に複数サイクル繰り返して分割添加され、もって下記にて生成されるOHラジカルが余って水に戻り,浪費される反応を回避すべく機能する。
pH調整剤は、まずpH調整槽において、該処理槽に供給される被処理水を対象に酸pH調整剤が添加され、又、過酸化水素の添加後の該処理槽において、2価の鉄イオン溶液の分割添加毎にその都度アルカリpH調整剤が添加され、もって被処理水をpH3〜pH5の弱酸性に維持して、過酸化水素が水と酸素に分解,浪費される反応を抑制すべく機能する。
Then, the entire amount of hydrogen peroxide is added to the treatment tank at the beginning of the reaction.
In the treatment tank, the divalent iron ion solution is intermittently added repeatedly by repeating a plurality of cycles after the addition of hydrogen peroxide, so that the OH radicals generated below return to water and are wasted. It works to avoid.
As for the pH adjuster, an acid pH adjuster is first added to the water to be treated supplied to the treatment tank in the pH adjustment tank, and divalent iron is added in the treatment tank after the addition of hydrogen peroxide. An alkaline pH adjuster is added each time the ionic solution is added in a divided manner, so that the water to be treated is maintained at a weak acidity of pH 3 to pH 5, and the reaction in which hydrogen peroxide is decomposed and wasted into water and oxygen is suppressed. It works as much as possible.

過酸化水素および2価の鉄イオンの添加量は、反応式に基づく反応理論値を基準として、より多目に実際に準備される必要モル数が、算出されるようになっている。
もってまず、被処理水中に含有された有機砒素化合物の具体的含有量から、OHラジカルの反応理論値のモル数が基準として得られ、次に、OHラジカルの実際の必要モル数が、この基準より多目に算出され、更に、このOHラジカルの必要モル数から、OHラジカルの生成物質である過酸化水素および2価の鉄イオンの反応理論値のモル数が、基準として得られ、そして、過酸化水素および2価の鉄イオンの実際に準備される必要モル数が、この基準より多目に算出される。
過酸化水素および2価の鉄イオンの添加タイミングは、過酸化水素については、使い尽くされて該処理槽の被処理水中から過酸化水素がなくなった時であり、2価の鉄イオンについては、前回分割添加されたものが使い尽くされて、該処理槽の被処理水中から2価の鉄イオンがなくなった時である。
As for the addition amount of hydrogen peroxide and divalent iron ions, the required number of moles actually prepared is more calculated based on the theoretical reaction value based on the reaction formula.
First, from the specific content of the organic arsenic compound contained in the water to be treated, the number of moles of the theoretical reaction value of the OH radical is obtained as a standard, and then the actual required number of moles of the OH radical is obtained based on this standard. From the required number of moles of OH radicals, the theoretical number of moles of reaction of hydrogen peroxide and divalent iron ions, which are OH radical products, is obtained as a reference, and The required number of moles of hydrogen peroxide and divalent iron ions that are actually prepared is calculated from this criterion.
The addition timing of hydrogen peroxide and divalent iron ions is when hydrogen peroxide is used up and hydrogen peroxide is exhausted from the water to be treated in the treatment tank. This is a time when divalent iron ions disappear from the water to be treated in the treatment tank after the previously added portion is used up.

そして、OHラジカルの生成反応に関しては、過酸化水素が2価の鉄イオンにて分割添加の都度還元されて、OHラジカルが生成されるフェントン主反応のほか、更に、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオンが、2価の鉄イオンの酸化反応にて生成された3価の鉄イオンにて酸化されて、OHラジカルが生成され、又、生成されたOHラジカルが、更に被処理水の水と反応して、新たなOHラジカルと水とを生成する反応が連鎖的に繰り返され、又、2価の鉄イオンの酸化反応にて生成される3価の鉄イオンと、過酸化水素とが反応して、少なくとも新たなOHラジカルを生成する反応が連鎖的に繰り返され、該処理槽内で過酸化水素が使い尽くされた時にOHラジカルの生成が終了する。
もって、被処理水に含有された有機砒素化合物が、このように生成されたOHラジカルにて酸化,分解されて、水,二酸化炭素,無機砒素化合物に無機化されること、を特徴とする。
As for the OH radical production reaction, hydrogen peroxide is reduced with divalent iron ions each time it is added in a divided manner, and in addition to the Fenton main reaction, in which OH radicals are produced, the hydrogen peroxide is further reduced. The generated hydroxide ions are oxidized by trivalent iron ions generated by the oxidation reaction of divalent iron ions to generate OH radicals, and the generated OH radicals are further covered. The reaction of reacting with the water of the treated water to generate new OH radicals and water is repeated in a chain, and the trivalent iron ions generated by the oxidation reaction of the divalent iron ions The reaction of reacting with hydrogen oxide to generate at least new OH radicals is repeated in a chain, and the generation of OH radicals ends when hydrogen peroxide is exhausted in the treatment tank.
Therefore, the organic arsenic compound contained in the water to be treated is oxidized and decomposed by the OH radicals thus generated, and is mineralized into water, carbon dioxide, and inorganic arsenic compound.

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
(1)ジフェニルアルシン酸,モノメチル砒素,ジメチル砒素等の有機砒素化合物を含有した被処理水は、処理装置に供給される。そして、フェントン法の処理プロセスに基づく処理方法により、有機砒素化合物が酸化,分解される。
(2)処理装置は、被処理水供給手段,処理槽,後処理槽等を備えており、処理槽には、過酸化水素添加手段,鉄イオン添加手段,pH調整手段等が、付設されている。
(3)被処理水は、処理槽に供給されるが、その前にpH調整手段から硫酸等が添加されて、pH4程度の弱酸性とされる。
(4)処理槽では被処理水に対して、まず過酸化水素添加手段から、過酸化水素が全量添加される。
(5)それから、鉄イオン添加手段から2価の鉄イオン溶液が分割添加されるが、分割添加毎にpH調整手段からカセイソーダ等が添加され、もって、被処理水の弱酸性が維持される。
<About the action>
Since the present invention comprises such means, the following is achieved.
(1) Water to be treated containing an organic arsenic compound such as diphenylarsinic acid, monomethylarsenic, or dimethylarsenic is supplied to a treatment apparatus. The organic arsenic compound is oxidized and decomposed by a treatment method based on the treatment process of the Fenton method.
(2) The treatment apparatus is provided with treated water supply means, treatment tank, post-treatment tank, etc., and the treatment tank is provided with hydrogen peroxide addition means, iron ion addition means, pH adjustment means, etc. Yes.
(3) The water to be treated is supplied to the treatment tank, but before that, sulfuric acid or the like is added from the pH adjusting means to make it weakly acidic at about pH 4.
(4) In the treatment tank, all the hydrogen peroxide is first added to the water to be treated from the hydrogen peroxide addition means.
(5) Then, a divalent iron ion solution is dividedly added from the iron ion adding means, and caustic soda or the like is added from the pH adjusting means for each divided addition, so that the weak acidity of the water to be treated is maintained.

(6)さてそこで、2価の鉄イオンを触媒として、過酸化水素がOHラジカルを生成する。このOHラジカルの生成反応では、まず、鉄イオンが分割添加されるので、OHラジカルそして鉄イオンが浪費される反応が起こる虞がなく、又、弱酸性雰囲気なので鉄イオンの触媒機能が促進されると共に、過酸化水素が水と酸素に分解,浪費されることも回避される。
(7)又、OHラジカルは、前記反応にて生成された3価の鉄イオンと水酸化イオンとの反応によっても、生成される。
(8)更にOHラジカルは、上記反応により生成されたOHラジカルが被処理水の水と反応することによっても、又、上記反応により生成された3価の鉄イオンと過酸化水素とが反応することによっても、それぞれ、連鎖的に繰り返して新たに生成される。
(6) Now, hydrogen peroxide generates OH radicals using divalent iron ions as a catalyst. In this OH radical production reaction, first, iron ions are added in portions, so there is no risk of waste of OH radicals and iron ions, and the catalytic function of iron ions is promoted because of a weakly acidic atmosphere. At the same time, hydrogen peroxide is prevented from being decomposed and wasted into water and oxygen.
(7) Moreover, OH radical is produced | generated also by reaction of the trivalent iron ion produced | generated by the said reaction, and a hydroxide ion.
(8) Further, OH radicals react with hydrogen peroxide by trivalent iron ions produced by the above reaction by reacting the OH radicals produced by the above reaction with water to be treated. Also, each is newly generated repeatedly in a chain.

(9)処理槽では、このように生成されたOHラジカルの強力な酸化力により、被処理水中の有機砒素化合物は酸化,分解されて、無機砒素化合物,水,二酸化炭素等に無機化される。
(10)それから被処理水は、後処理槽において、無機砒素化合物の錯体がフロック化して凝集,沈殿,除去された後、外部排水される。
(11)なお、この処理方法では、フェントン試薬等の薬品添加量が反応理論値から容易に算出されると共に、装置や方法の構成も比較的簡単であり、安定的処理が可能である。
(12)さてそこで、本発明の有機砒素化合物含有水の処理方法は、次の効果を発揮する。
(9) In the treatment tank, the organic arsenic compound in the water to be treated is oxidized and decomposed by the strong oxidizing power of the OH radicals generated in this way, and is mineralized into inorganic arsenic compound, water, carbon dioxide, etc. .
(10) Then, the water to be treated is drained externally after the complex of inorganic arsenic compound is floculated, aggregated, precipitated and removed in the post-treatment tank.
(11) In this processing method, the amount of chemical addition such as Fenton reagent is easily calculated from the theoretical reaction value, and the configuration of the apparatus and method is relatively simple, and stable processing is possible.
(12) Therefore, the method for treating water containing an organic arsenic compound of the present invention exhibits the following effects.

《第1の効果》
第1に、OHラジカルが効率的に無駄なく生成され、もってランニングコスト等に優れている。
すなわち、本発明の処理方法では、まずa.被処理水が弱酸性に維持されることや、過酸化水素の全量添加と2価の鉄イオンの分割添加等により、OHラジカルが効率良く生成される。
b.OHラジカルは、3価の鉄イオンと水酸化イオンが反応することによっても、生成される。更に、生成されたOHラジカルが被処理水の水と反応することや、3価の鉄イオンと過酸化水素が反応することによっても、連鎖的に繰り返して生成される。このようにOHラジカルは、高効率で生成される。
c.前述したこの種従来例の処理技術のように、過酸化水素が水と酸素に分解,浪費されることもなく、過剰に多量の過酸化水素を添加する必要もなく、フェントン試薬等の薬品使用コストが低減される。
これらa,b,cにより、本発明の処理技術では、有機砒素化合物が容易かつ確実に酸化,分解,除去され、その本格的処理,大規模処理,大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化が容易である。
<< First effect >>
First, OH radicals are efficiently generated without waste, and the running cost is excellent.
That is, in the processing method of the present invention, first, a. OH radicals are efficiently generated by maintaining the water to be treated in a weak acidity, adding all of the hydrogen peroxide, split addition of divalent iron ions, or the like.
b. OH radicals are also generated by the reaction of trivalent iron ions and hydroxide ions. Further, the generated OH radical reacts with the water to be treated, or the trivalent iron ion and hydrogen peroxide react to generate repeatedly in a chain manner. Thus, OH radicals are generated with high efficiency.
c. Like the above-mentioned conventional treatment technology, hydrogen peroxide is not decomposed and wasted into water and oxygen, and it is not necessary to add an excessive amount of hydrogen peroxide, and chemicals such as Fenton reagent are used. Cost is reduced.
With these a, b, and c, in the processing technique of the present invention, the organic arsenic compound is easily and reliably oxidized, decomposed, and removed, and the scale-up application to full-scale processing, large-scale processing, large-capacity processing, etc. Practical application is easy.

《第2の効果》
第2に、過酸化水素の残存含有量が極めて少なく、後処理コストが低減される。
すなわち、本発明の処理方法では、上述したように効率良くOHラジカルが生成されて、有機砒素化合物が酸化,分解,除去される。前述したこの種従来例の処理技術のように、過酸化水素を過剰添加されることもなく、被処理水は、処理後の過酸化水素の残存含有量が少なく、中和剤による後処理コストも低減される。
そこで本発明の処理技術は、この面からも、薬品使用コストが低減され、本格的処理,大規模処理,大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化への道が開かれる。
<< Second effect >>
Secondly, the residual content of hydrogen peroxide is very low, reducing the post-treatment costs.
That is, in the treatment method of the present invention, OH radicals are efficiently generated as described above, and the organic arsenic compound is oxidized, decomposed, and removed. Like the above-mentioned conventional treatment technology of this kind, hydrogen peroxide is not excessively added, and the water to be treated has a small residual content of hydrogen peroxide after the treatment, and the post-treatment cost by the neutralizing agent Is also reduced.
Therefore, the treatment technique of the present invention also reduces the cost of using chemicals from this aspect, and opens the way to scale-up application to full-scale processing, large-scale processing, large-capacity processing, etc., that is, practical application.

《第3の効果》
第3に、薬品添加量制御が容易である。すなわち、被処理水中の有機砒素化合物の含有量に対応した過酸化水素の添加量や、過酸化水素の添加量に見合った2価の鉄イオンの添加量や、見合ったpH調整剤の添加量等は、反応理論値から容易に算出され、必要モル数が得られる。
もって、過不足のない適量の薬品を添加可能となり、これらの自動制御も容易である。例えば、前述したこの種従来例の処理技術のように、2価の鉄イオンについて、定量性が確保できず余剰に残存したり不足したりする事態は発生せず、処理性能が安定化する。
そこで本発明の処理技術は、この面からも本格的処理,大規模処理,大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化が容易である。
《Third effect》
Thirdly, the chemical addition amount can be easily controlled. That is, the amount of hydrogen peroxide added corresponding to the content of the organic arsenic compound in the water to be treated, the amount of divalent iron ions added corresponding to the amount of hydrogen peroxide added, and the amount of pH adjuster added accordingly Etc. are easily calculated from theoretical reaction values, and the required number of moles is obtained.
Therefore, it is possible to add an appropriate amount of chemicals without excess or deficiency, and these automatic controls are easy. For example, as in the above-described conventional processing technique of this type, there is no situation in which quantitative properties cannot be ensured for the divalent iron ions, and there is no surplus or shortage, and the processing performance is stabilized.
In view of this, the processing technique of the present invention can be easily applied to scale-up, ie, practical use, for full-scale processing, large-scale processing, large-capacity processing, and the like.

《第4の効果》
第4に、処理安定性,イニシャルコスト,ランニングコスト,スペース面等にも、優れている。
すなわち、本発明の処理方法では、前述したこの種従来例の処理技術において指摘されていた、経時使用による処理能力ダウン,活性炭等の交換コスト,設備設置スペース,OHラジカル生成効率,設備過大化,電力浪費コスト,UVランプ劣化、等々の問題が解消される。
そこで本発明の処理技術は、これらの面からも、本格的処理,大規模処理,大容量処理等へのスケールアップ適用、つまり実用化が裏付けられる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
<< 4th effect >>
Fourth, it is excellent in processing stability, initial cost, running cost, space, and the like.
That is, in the processing method of the present invention, the processing capacity is reduced due to use over time, the replacement cost of activated carbon, the installation space for the activated carbon, the OH radical generation efficiency, the equipment overload, Problems such as power wasting costs, UV lamp degradation, etc. are eliminated.
Therefore, the processing technique of the present invention also supports the scale-up application to full-scale processing, large-scale processing, large-capacity processing, etc., that is, practical use from these aspects.
As described above, the effects exerted by the present invention are remarkably large, such as all the problems existing in this type of conventional example are solved.

《図面について》
以下、本発明の有機砒素化合物含有水の処理方法を、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図1は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供し、その1例の構成フロー図である。
《About drawing》
Hereinafter, the method for treating water containing an organic arsenic compound of the present invention will be described in detail based on the best mode for carrying out the invention shown in the drawings.
FIG. 1 is a configuration flow diagram of an example of the best mode for carrying out the present invention.

《有機砒素化合物1について》
まず、本発明の処理方法の処理対象である、有機砒素化合物1について説明する。
鉱山,精錬,薬品,農薬,殺虫剤,顔料,ガラス,石油関係等の工業廃水中や、残存毒ガスが土壌浸透した汚染地下水中には、通常自然界に存在しない筈の有機砒素化合物1が、含有されていることが多々ある。有機砒素化合物1は、難分解性であると共に、砒素(As)の化合物として、強い毒性を持つことが知られている。
このような有機砒素化合物1としては、ジフェニルアルシン酸(DPAA)が代表的であるが、その関連物質であるモノフェニルアルソン酸(MPAA),フェニルアルソン酸(PAA)、等も考えられる。他に、フェニルメチルアルシン酸(PMAA),アルセノベタイン(AsB),メチルアルソン酸(MAA),ジメチルアルシン酸(DMAA),トルフェニルアルシン(TPA),フェニルメチルアルシン酸(PMAA)、等も考えられる。
<< Organic Arsenic Compound 1 >>
First, the organic arsenic compound 1 that is a treatment target of the treatment method of the present invention will be described.
Industrial wastewater such as mines, refining, chemicals, pesticides, insecticides, pigments, glass, petroleum, etc., and contaminated groundwater with residual toxic gas permeating into the soil, contains organic arsenic compounds 1 that do not normally exist in nature. There are many things that have been done. It is known that the organic arsenic compound 1 is hardly decomposable and has strong toxicity as an arsenic (As) compound.
The organic arsenic compound 1 is typically diphenylarsinic acid (DPAA), but its related substances such as monophenylarsonic acid (MPAA), phenylarsonic acid (PAA), and the like are also conceivable. In addition, phenylmethylarsinic acid (PMAA), arsenobetaine (AsB), methylarsonic acid (MAA), dimethylarsinic acid (DMAA), tolphenylarsine (TPA), phenylmethylarsinic acid (PMAA), etc. are also considered. It is done.

ところで最近は、ガリウム砒素(GaAs)やインジウム砒素(InAs)が、化合物半導体として、珪素(Si)やゲルマニウム(Ge)等の単体半導体と並んで多用されつつある。すなわち半導体特性は、その電子構造の外殻電子構造に依存するが、ガリウム砒素やインジウム砒素は、その結晶成長過程において、珪素やゲルマニウム等の結晶成長下の外殻電子の構造特性と同様になり、半導体の電子構造が実現される。
そして、ガリウム砒素やインジウム砒素の結晶成長には、気相成長(Vapor Phase Epitaxy)が相対的に容易であり、有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)が採用されている。この有機金属気相成長法において、ガリウム(Ga)やインジウム(In)の原料としては、その有機金属であるトリメチルガリウム[(CH−Ga]やトリメチルインジウム[(CH−In]が用いられており、その砒素化の原料としては、アルシン(AsH)が用いられている。
そして、両者を反応させてガリウム砒素やインジウム砒素を生成する過程、そしてそのウェハー製造工程(加工工程,洗浄工程)からは、有機砒素化合物1である3価や5価のメチル化した砒素、すなわちモノメチル砒素[CH−As(OH)、CH−As(=O)(OH)]や、ジメチル砒素[(CH−As(=O)(OH)]が、工業廃水となって多量に排出されることになる。
工業廃水や地下水等には、このような有機砒素化合物1が、含有されているケースが考えられる。本発明は、このような被処理水3に含有された有機溶媒砒素化合物1を、処理対象とする。
Recently, gallium arsenide (GaAs) and indium arsenide (InAs) have been widely used as compound semiconductors along with single semiconductors such as silicon (Si) and germanium (Ge). In other words, the semiconductor characteristics depend on the outer electronic structure of the electronic structure, but gallium arsenide and indium arsenic have the same structural characteristics as the outer electronic structure under crystal growth of silicon, germanium, etc. during the crystal growth process. A semiconductor electronic structure is realized.
For crystal growth of gallium arsenide or indium arsenide, vapor phase epitaxy is relatively easy, and a metal organic chemical vapor deposition method is used. In this metal organic vapor phase epitaxy, gallium (Ga) and indium (In) are used as raw materials for trimethylgallium [(CH 3 ) 3 -Ga] and trimethylindium [(CH 3 ) 3 -In, which are organic metals. Arsine (AsH 3 ) is used as a raw material for the arsenic formation.
Then, from the process of generating gallium arsenide and indium arsenic by reacting both, and the wafer manufacturing process (processing process, cleaning process), trivalent or pentavalent methylated arsenic, which is the organic arsenic compound 1, that is, Monomethyl arsenic [CH 3 —As (OH) 2 , CH 3 —As (═O) (OH) 2 ] and dimethyl arsenic [(CH 3 ) 2 —As (═O) (OH)] Will be discharged in large quantities.
There may be cases where such organic arsenic compound 1 is contained in industrial wastewater or groundwater. In the present invention, the organic solvent arsenic compound 1 contained in the water to be treated 3 is treated.

《処理方法の概要》
本発明の処理方法は、被処理水3に含有された有機砒素化合物1を、改良されたフェントン法の処理プロセスに基づいて、酸化,分解する。
すなわち、本発明の処理方法は、有機砒素化合物1の含有水を被処理水3とする。そして、含有された有機砒素化合物1を、フェントン試薬の過酸化水素(H)と2価の鉄イオン(Fe2+)を用い、フェントン主反応で生成されたOHラジカル(・OH)や、このようなフェントン主反応の付随的,副次的,連鎖的反応にて生成されたOHラジカルにて酸化,分解し、もって無機砒素化合物,水,二酸化炭素等の低分子化合物へと無機化する。
そして、本発明の処理方法は、処理槽4と、処理槽4に付設された被処理水供給手段5,過酸化水素添加手段6,鉄イオン添加手段7,pH調整手段8とを、備えている。
以下、これらについて詳細に説明する。
<Outline of processing method>
In the treatment method of the present invention, the organic arsenic compound 1 contained in the water to be treated 3 is oxidized and decomposed based on the treatment process of the improved Fenton method.
That is, in the treatment method of the present invention, the water containing the organic arsenic compound 1 is treated water 3. The organic arsenic compound 1 contained in the fenton reagent hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and divalent iron ions (Fe 2+ ) are used to generate OH radicals (.OH) generated by the Fenton main reaction. , Oxidation and decomposition by OH radicals generated by incidental, secondary, and chain reactions of Fenton's main reaction, and mineralization into low molecular weight compounds such as inorganic arsenic compounds, water, and carbon dioxide To do.
And the processing method of this invention is equipped with the processing tank 4, the to-be-processed water supply means 5, the hydrogen peroxide addition means 6, the iron ion addition means 7, and the pH adjustment means 8 which were attached to the processing tank 4. Yes.
Hereinafter, these will be described in detail.

《被処理水供給手段5等について》
まず、被処理水供給手段5等について、説明する。被処理水供給手段5は、処理槽4に対し、有機砒素化合物1を含有した被処理水3を、処理対象として供給する。
すなわち図示例では、被処理水供給手段5の原水槽9には、被処理水3が導入されており、この原水槽9そしてpH調整槽10を経由して、処理槽4に被処理水3が供給される。原水槽9に導入される被処理水3は、必要に応じ予め、粉塵汚泥除去,生物処理等の前処理が施されている。pH調整槽10では、付設されたpH調整手段8からpH調整剤が添加される。
このようにpH調整手段8は、被処理水供給手段5の原水槽9から処理槽4に供給される途中の被処理水3に対し、pH調整剤を添加して、被処理水3を所定の弱酸性に調整してから、処理槽4に供給する。すなわち、原水槽9からの被処理水3は、例えばpH6以上であることが多いので、これをpH5〜pH3程度、代表的にはpH4程度に調整すべく、pH調整剤として硫酸等の酸pH調整剤が用いられる。
このように事前にpH調整しておく理由は、後述するように、過酸化水素と2価の鉄イオンによるOHラジカルの生成反応が、所期の通り効率良く行われるようにする為、等々である。なおpH調整槽10は、被処理水3の大容量処理,連続処理や、高濃度の有機砒素化合物1処理、等の場合に使用される。
被処理水供給手段5等は、このようなっている。
<< About treated water supply means 5 etc. >>
First, the treated water supply means 5 and the like will be described. The treated water supply means 5 supplies the treated water 3 containing the organic arsenic compound 1 to the treatment tank 4 as a treatment target.
That is, in the illustrated example, the treated water 3 is introduced into the raw water tank 9 of the treated water supply means 5, and the treated water 3 is supplied to the treated tank 4 via the raw water tank 9 and the pH adjustment tank 10. Is supplied. The treated water 3 introduced into the raw water tank 9 is subjected to pretreatment such as dust sludge removal and biological treatment in advance as necessary. In the pH adjusting tank 10, a pH adjusting agent is added from the attached pH adjusting means 8.
In this way, the pH adjusting means 8 adds the pH adjusting agent to the treated water 3 being supplied from the raw water tank 9 of the treated water supply means 5 to the treated tank 4 so that the treated water 3 is predetermined. After being adjusted to weak acidity, it is supplied to the treatment tank 4. That is, the water 3 to be treated from the raw water tank 9 is often at a pH of 6 or more, for example, so that the pH is adjusted to about pH 5 to about 3, typically about pH 4. A modifier is used.
The reason for adjusting the pH in advance in this way is that, as will be described later, in order to ensure that the OH radical production reaction with hydrogen peroxide and divalent iron ions is performed efficiently as expected. is there. The pH adjusting tank 10 is used for large-volume treatment, continuous treatment of the water to be treated 3, treatment of a high concentration organic arsenic compound 1, and the like.
The treated water supply means 5 and the like are as described above.

《過酸化水素添加手段6について》
次に、処理槽4に付設された過酸化水素添加手段6について、説明する。過酸化水素添加手段6は、処理槽4の被処理水3に対し、その反応当初において、過酸化水素(H)の水溶液を、フェントン試薬として全量添加する。過酸化水素は、OHラジカルの発生源となる。
過酸化水素の1回の反応当たりの添加量は、その被処理水3中に含有された有機砒素化合物1の具体的含有量,具体的濃度次第であるが、その反応理論値を基準として多目に算出された実際必要量(必要モル数)が、反応当初に一度に全量添加される。次回の添加は、処理槽4の被処理水3中から過酸化水素がなくなった時、つまり次の反応時であり、同様にその全量が添加されることになる。
このように、この明細書において全量添加とは、反応に必要な薬剤量を1回に100%全量一括添加すること、を意味する。
このように過酸化水素添加手段6から、過酸化水素が全量添加される。
<About hydrogen peroxide addition means 6>
Next, the hydrogen peroxide addition means 6 attached to the processing tank 4 will be described. The hydrogen peroxide addition means 6 adds a total amount of an aqueous solution of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) to the treated water 3 in the treatment tank 4 as a Fenton reagent at the beginning of the reaction. Hydrogen peroxide is a source of OH radicals.
The amount of hydrogen peroxide added per reaction depends on the specific content and specific concentration of the organic arsenic compound 1 contained in the water 3 to be treated. The actual amount calculated (number of moles required) calculated for the eyes is added all at once at the beginning of the reaction. The next addition is when hydrogen peroxide is exhausted from the water 3 to be treated in the treatment tank 4, that is, at the next reaction, and the same amount is added in the same manner.
Thus, in this specification, the addition of the total amount means that 100% of the total amount of the drug necessary for the reaction is added all at once.
In this way, the entire amount of hydrogen peroxide is added from the hydrogen peroxide addition means 6.

《鉄イオン添加手段7について》
次に、処理槽4に付設された鉄イオン添加手段7について、説明する。鉄イオン添加手段7は、上述により過酸化水素が添加された後の処理槽4の被処理水3に対し、間欠的に複数サイクル繰り返して、2価の鉄イオン(Fe2+)溶液を、フェントン試薬として分割添加する。
すなわち、液中で2価の鉄イオンを生じる物質、例えば硫酸第一鉄7水和物(FeSO・7HO)が、このような鉄塩として代表的に使用されるが、その他の無水塩や含水塩、例えば塩化鉄(FeCl)やその水和物も使用可能である。そして2価の鉄イオンは、過酸化水素のOHラジカル生成反応の触媒として機能する。
鉄イオンの1回の反応当たりの添加量は、反応理論値を基準として、より多い実際必要量が算出されるが、例えば、過酸化水素の1モルに対し0.5モル程度とされる。
又、この鉄イオンは、複数回に分けて分割添加される。すなわち、1回の反応についての必要量が、全量添加されずに3〜7回程度に分けて、例えば5回に分けて順次添加される。各回毎の添加タイミングは、前回添加したものがなくなった段階で、次回分が添加される。このように、この明細書において分割添加とは、反応に必要な薬剤量を複数回に分けて添加すること、を意味する。
<< About iron ion addition means 7 >>
Next, the iron ion addition means 7 attached to the processing tank 4 will be described. The iron ion adding means 7 intermittently repeats a plurality of cycles with respect to the water to be treated 3 of the treatment tank 4 after the addition of hydrogen peroxide as described above, thereby supplying a divalent iron ion (Fe 2+ ) solution to Fenton. Add in portions as reagents.
That is, substances that generate divalent iron ions in the liquid, such as ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O), are typically used as such iron salts, but other anhydrous Salts and hydrated salts such as iron chloride (FeCl 2 ) and hydrates thereof can also be used. The divalent iron ion functions as a catalyst for the OH radical generation reaction of hydrogen peroxide.
The amount of iron ion added per reaction is calculated based on the theoretical reaction value, but a larger actual required amount is, for example, about 0.5 mol per 1 mol of hydrogen peroxide.
Moreover, this iron ion is divided and added in multiple times. That is, the necessary amount for one reaction is not added in the whole amount, but is divided into about 3 to 7 times, for example, 5 times, and is added sequentially. As for the addition timing for each time, the next time is added at the stage where the previous addition is gone. Thus, in this specification, divided addition means that the amount of drug necessary for the reaction is added in multiple portions.

2価の鉄イオンを分割添加する理由は、次のa,b,cのとおり。まずa.もしも全量添加すると、後述する化学反応において、過酸化水素を反応物質とする原系から、OHラジカルを生成物質とする生成系へと向かう所期の正反応と同時に、OHラジカルを消費する無駄な反応が起こり易くなる。
つまり、余ったOHラジカルが水に戻る反応が起こり易くなり、ロスが生じ、OHラジカル生成のために使用した鉄イオンが、無駄に消費されることになる。これに対し分割添加すると、このような反応が抑制され、鉄イオンの無駄も解消される。
又b.OHラジカルは、反応が激しいだけに存在時間が瞬間的,超短寿命であり、全量添加より分割添加した方が、その都度OHラジカルが生成されて、処理槽4内の被処理水3の隅々まで行き渡るようになる。もってその分、有機砒素化合物1の酸化,分解が確実化,効率化,迅速化される。
更にc.分割添加すると、全量添加に比し残存する過酸化水素が少なくなるので、その分、中和剤による後処理コストも低減される。
このように鉄イオン添加手段7から、2価の鉄イオン等が分割添加される。
The reason why the divalent iron ions are added separately is as follows: a, b, c. First a. If the total amount is added, in the chemical reaction to be described later, the OH radical is wasted at the same time as the intended positive reaction from the original system using hydrogen peroxide as a reactant to the production system using OH radical as a product. Reaction is likely to occur.
That is, a reaction in which surplus OH radicals return to water easily occurs, loss occurs, and iron ions used for generating OH radicals are wasted. On the other hand, when the addition is divided, such a reaction is suppressed and the waste of iron ions is eliminated.
B. OH radicals have a very short reaction time due to their intense reaction, and have a very short life. When the total amount is added in a divided manner, OH radicals are generated each time, and the corner of the treated water 3 in the treatment tank 4 is generated. I will come across. Accordingly, the oxidation and decomposition of the organic arsenic compound 1 can be ensured, made efficient, and accelerated accordingly.
C. When the addition is divided, the remaining hydrogen peroxide is smaller than the total addition, and accordingly, the post-treatment cost by the neutralizing agent is reduced accordingly.
In this way, divalent iron ions and the like are dividedly added from the iron ion adding means 7.

《pH調整手段8について》
次に、処理槽4に付設されたpH調整手段8について、説明する。pH調整手段8は、前述したように被処理水供給手段5から処理槽4に供給される前の被処理水3、および処理槽4に供給された後の被処理水3に対し、pH調整剤を添加して、被処理水3を例えばpH4程度の弱酸性に維持する。
すなわちpH調整手段8は、過酸化水素の添加前には、硫酸(HSO)等の酸pH調整剤を添加し、過酸化水素の添加後は、上述した鉄イオンの添加毎に、カセイソーダ(NaOH)等のアルカリpH調整剤を添加する。
<About pH adjusting means 8>
Next, the pH adjusting means 8 attached to the processing tank 4 will be described. The pH adjusting means 8 adjusts the pH of the water to be treated 3 before being supplied from the water to be treated supplying means 5 to the treatment tank 4 and the water to be treated 3 after being supplied to the treatment tank 4 as described above. An agent is added to maintain the water to be treated 3 at a weak acidity of about pH 4, for example.
That is, the pH adjusting means 8 adds an acid pH adjuster such as sulfuric acid (H 2 SO 4 ) before the addition of hydrogen peroxide, and after the addition of hydrogen peroxide, An alkaline pH adjuster such as caustic soda (NaOH) is added.

被処理水3を、pH3〜pH5程度代表的にはpH4程度に維持する理由は、次のa,b,cのとおり。
まずa.後述するように、所期の反応を阻害する過酸化水素の水と酸素への無駄な分解反応を、抑制すべく機能する。これと共にb.2価の鉄イオンの過酸化水素への電子供与を、促進すべく機能する。更にc.後述する付随的,副次的,連鎖的に繰り返されるOHラジカル生成反応を、促進し確実化すべく機能する。これらa,b,cにより、OHラジカルの生成が、効率良く進行するようになる。
これに対し、まず、被処理水供給手段5の原水槽9からの被処理水3は、例えばpH6以上であることが多いので、前述したようにpH調整槽10において、pH調整手段8から例えば硫酸が添加されて、例えば4程度にpH調整される。
そして事後、処理槽4において、2価の鉄イオンが添加されると、そのままでは被処理水3のpHが例えば2.8程度まで低下し酸性度が過度に上がるので、2価の鉄イオンの分割添加毎にその都度、例えばカセイソーダが添加され、もって例えばpH4程度へと被処理水3がpH調整される。
pH調整手段8は、このようになっている。
The reasons for maintaining the water to be treated 3 at about pH 3 to about pH 5 typically about pH 4 are as follows: a, b, c.
First a. As will be described later, it functions to suppress a wasteful decomposition reaction of hydrogen peroxide into water and oxygen that inhibits the intended reaction. With this, b. It functions to promote electron donation of divalent iron ions to hydrogen peroxide. C. It functions to promote and ensure the incidental, secondary, and chain-repeated OH radical generation reactions described below. With these a, b, and c, generation of OH radicals proceeds efficiently.
On the other hand, first, the treated water 3 from the raw water tank 9 of the treated water supply means 5 is often, for example, pH 6 or higher, and therefore, as described above, in the pH adjusting tank 10, Sulfuric acid is added to adjust the pH to about 4, for example.
Then, after the fact, when divalent iron ions are added in the treatment tank 4, the pH of the water to be treated 3 is lowered to, for example, about 2.8 and the acidity is excessively increased. For each divided addition, for example, caustic soda is added to adjust the pH of the water to be treated 3 to about pH 4, for example.
The pH adjusting means 8 is as described above.

《処理槽4における反応(OHラジカルの生成:その1)》
次に、処理槽4内における化学反応(OHラジカルの生成:その1)について、説明する。この処理方法の処理槽4内では、まず第1に、被処理水3が攪拌,流下されると共に、添加された過酸化水素が、触媒として添加された2価の鉄イオンにて還元されて、OHラジカルを生成する。
このようなOHラジカルの生成について、更に詳述する。処理槽4内では、次の化1,化2の反応式(化3の反応式)に基づき、OHラジカルが生成される。これがフェントン主反応である。
<< Reaction in Treatment Tank 4 (OH Radical Generation: Part 1) >>
Next, the chemical reaction (generation of OH radicals: part 1) in the treatment tank 4 will be described. In the treatment tank 4 of this treatment method, firstly, the water to be treated 3 is stirred and flowed down, and the added hydrogen peroxide is reduced by divalent iron ions added as a catalyst. , Generating OH radicals.
The generation of such OH radicals will be further described in detail. In the treatment tank 4, OH radicals are generated based on the following chemical formulas 1 and 2 (chemical formula 3). This is the Fenton main reaction.

Figure 0004880574
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これらについて、更に詳述する。このフェントン主反応では、化1の反応式において、鉄イオン添加手段7から順次分割添加される2価の鉄イオン(Fe2+)は、被処理水3が例えばpH4程度の弱酸性雰囲気に維持されているので容易に、触媒として化2の反応式の過酸化水素(H)に対し、順次電子(e)を供与すると共に、自己は酸化して3価の鉄イオン(Fe3+)となる。
そこで、化2の反応式において、過酸化水素添加手段6から最初に全量添加された過酸化水素は、化1の反応式に基づき電子が順次供与され、もってその都度、OHラジカル(・OH)と水酸化イオン(OH)が生成される。化1と化2の反応式をまとめて合成すると、化3の反応式となる。
ところで、このような反応に際し、前述したように被処理水3が弱酸性雰囲気に維持されているので、過酸化水素が水と酸素に分解され、浪費されてしまうことは抑制される。これに対し、もしも弱酸性雰囲気に維持されないと、次の化4の反応式により、過酸化水素が、発生期の酸素(O)を発生しつつ水分子(HO)になり、所期の化2(化3)の反応式によりOHラジカルを生成することなく、浪費されてしまうことになる。なお、このような発生期の酸素は、その酸化対象がない場合、酸素分子(O)となって系外にでる。
処理槽4内では、まず第1に、このようなフェントン主反応により、OHラジカルが生成される。
These will be further described in detail. In this Fenton main reaction, in the reaction formula of Chemical Formula 1, divalent iron ions (Fe 2+ ) that are sequentially added from the iron ion adding means 7 are maintained in a weakly acidic atmosphere in which the treated water 3 has a pH of about 4, for example. Therefore, as a catalyst, electrons (e ) are sequentially supplied to the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) of the chemical formula 2 as a catalyst, and self oxidizes to trivalent iron ions (Fe 3+ )
Therefore, in the reaction formula of Chemical Formula 2, all of the hydrogen peroxide initially added from the hydrogen peroxide addition means 6 is sequentially supplied with electrons based on the chemical formula of Chemical Formula 1, and in each case, OH radical (.OH) And hydroxide ions (OH ) are produced. When the reaction formulas of Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2 are synthesized together, the reaction formula of Chemical Formula 3 is obtained.
By the way, in such a reaction, since the to-be-processed water 3 is maintained in the weakly acidic atmosphere as mentioned above, it is suppressed that hydrogen peroxide is decomposed | disassembled into water and oxygen, and wasted. On the other hand, if it is not maintained in a weakly acidic atmosphere, hydrogen peroxide becomes water molecules (H 2 O) while generating oxygen (O) in the nascent stage according to the following reaction formula 4; The reaction formula of Chemical Formula 2 (Chemical Formula 3) is wasted without generating OH radicals. It should be noted that such nascent oxygen is oxygen molecules (O 2 ) and leaves the system when there is no oxidation target.
In the treatment tank 4, first, OH radicals are generated by such a Fenton main reaction.

Figure 0004880574
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《処理槽4における反応(OHラジカルの生成:その2)》
次に、処理槽4内における化学反応(OHラジカルの生成:その2)について、説明する。処理槽4では、第2に、次の化5,化6の反応式によっても、OHラジカル(・OH)を生成可能である。
すなわち、処理槽4内では、まず第1に、上述した化3(化1,化2)の反応式のフェントン主反応により、OHラジカルが生成されるが、これと共に第2に、次の反応式によっても、付随的,副次的,連鎖的にOHラジカルを生成される。
<< Reaction in treatment tank 4 (generation of OH radicals: 2) >>
Next, the chemical reaction (generation of OH radical: part 2) in the treatment tank 4 will be described. Secondly, in the treatment tank 4, OH radicals (.OH) can be generated also by the following reaction formulas 5 and 6.
That is, in the treatment tank 4, firstly, OH radicals are generated by the Fenton main reaction in the reaction formula of the chemical formula 3 (Chemical formula 1 and chemical formula 2) described above. Also according to the formula, OH radicals are generated incidentally, secondaryly and in a chain.

Figure 0004880574
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これについて、更に詳述する。処理槽4内では、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオン(OH)が、2価の鉄イオンの酸化反応にて生成された3価の鉄イオン(Fe3+)にて酸化されて、OHラジカル(・OH)を生成する。
すなわち、化1の反応式で生成された3価の鉄イオンは、化2の反応式で生成された水酸化イオンから、化5,化6の反応式により、電子(e)を奪ってOHラジカルを生成させ、自らは2価の鉄イオンに還元されて戻る。
このように、化3(化1,化2)の反応式のみならず、化5,化6の反応式が、連鎖的にバランス良く起こるようにすると、OHラジカルが、より効率的に生成される。
処理槽4内では、第2に、このような反応によって、OHラジカルを生成可能である。
This will be further described in detail. In the treatment tank 4, the hydroxide ions (OH ) generated by the reduction reaction of hydrogen peroxide are converted into trivalent iron ions (Fe 3+ ) generated by the oxidation reaction of divalent iron ions. Oxidized to generate OH radicals (.OH).
That is, the trivalent iron ion generated by the chemical formula 1 is deprived of the electron (e ) by the chemical formula 5 and chemical formula 6 from the hydroxide ion generated by the chemical formula 2 OH radicals are generated, and themselves are reduced to divalent iron ions and returned.
In this way, when not only the reaction formula of Chemical Formula 3 (Chemical Formula 1, Chemical Formula 2) but also the chemical formulas of Chemical Formula 5 and Chemical Formula 6 occur in a chain-balanced manner, OH radicals are generated more efficiently. The
Secondly, in the treatment tank 4, OH radicals can be generated by such a reaction.

《処理槽4における反応(OHラジカルの生成:その3)》
次に、処理槽4内における化学反応(OHラジカル生成:その3)について、説明する。処理槽4では、上述した第1,第2に加え、更に第3の反応によっても、付随的,副次的,連鎖的に、新たなOHラジカルが生成される。
すなわち、前記化3(化1,化2)や化5,化6の反応式にて生成されたOHラジカルが、被処理水3の水と反応して、新たなOHラジカルと水とを生成する反応が、次の化7,化8の反応式により、連鎖的に繰り返される。
<< Reaction in Treatment Tank 4 (Generation of OH radical: Part 3) >>
Next, the chemical reaction (OH radical generation: part 3) in the treatment tank 4 will be described. In the treatment tank 4, in addition to the first and second described above, new OH radicals are generated incidentally, secondary, and chained by the third reaction.
That is, OH radicals generated by the reaction formulas of Chemical Formula 3 (Chemical Formula 1, Chemical Formula 2), Chemical Formula 5, and Chemical Formula 6 react with the water of the water to be treated 3 to generate new OH radicals and water. This reaction is repeated in a chain manner according to the following reaction formulas 7 and 8.

Figure 0004880574
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これらについて、更に詳述する。まずOHラジカルは、中性〜アルカリ性雰囲気下では、水分子から水素原子を引き抜いてこれを酸化し、酸素分子を発生せしめると共に、自身は還元されて水分子に帰す。
これに対し酸性雰囲気下では、化7の反応式により、OHラジカル(・OH)は、水分子(HO)から電子(e)を引き抜き、自身は水酸化イオン(OH)になるが、この引き抜き反応が、水分子をラジカル分裂させ活性化させて、新たなOHラジカル(・OH)とプロトン(H)を生成させる。生成された水酸化イオンとプロトンは、化8の反応式にて、新たな水(HO)を生成して消滅する。
処理槽4の被処理水3は、弱酸性雰囲気に維持されているので、このようにして、新たなOHラジカルが生成されるが、更にこのように生成されたOHラジカルを基に、再びこのような一連の反応が連鎖的に起き、事後も同様に連鎖的に繰り返される。
つまり、前記化3等の反応式にてOHラジカルが一旦生成されると、これを開始反応,反応開始剤として、事後は連鎖的反応により、半永続的にOHラジカルが得られることになる。有機砒素化合物1の酸化,分解過程において消費された分を除いたOHラジカルが、プロトンの連鎖的な生成・消滅と共存的に、生成・消滅を繰り返す。OHラジカルは超短寿命であることに鑑み、このような繰り返し生成の意義は大きい。
処理槽4内では、第3に、このような反応によっても、OHラジカルが生成される。
These will be further described in detail. First, in a neutral to alkaline atmosphere, OH radicals extract hydrogen atoms from water molecules and oxidize them to generate oxygen molecules, and are themselves reduced to water molecules.
On the other hand, in an acidic atmosphere, the OH radical (.OH) draws electrons (e ) from water molecules (H 2 O) according to the reaction formula of Chemical Formula 7, and itself becomes hydroxide ions (OH ). However, this abstraction reaction radically splits and activates water molecules to generate new OH radicals (.OH) and protons (H + ). The generated hydroxide ions and protons disappear by generating new water (H 2 O) according to the reaction formula (8).
Since the water 3 to be treated in the treatment tank 4 is maintained in a weakly acidic atmosphere, new OH radicals are generated in this way. Further, based on the OH radicals thus generated, A series of reactions like this occur in a chain, and the subsequent process is repeated in a chain.
That is, once OH radicals are generated by the reaction formulas such as Chemical Formula 3, etc., OH radicals are obtained semipermanently by a chain reaction afterwards using this as an initiation reaction and reaction initiator. The OH radicals excluding the amount consumed in the oxidation and decomposition processes of the organic arsenic compound 1 are repeatedly generated and disappeared in a coexistence with proton generation and disappearance. Considering that the OH radical has a very short lifetime, the significance of such repeated generation is great.
Thirdly, in the treatment tank 4, OH radicals are also generated by such a reaction.

《処理槽4における反応(OHラジカルの生成:その4)》
次に、処理槽4内における化学反応(OHラジカルの生成:その4)について、説明する。処理槽4では、上述した第1,第2,第3に加え、更に第4に、次の反応によっても付随的,副次的,連続的に、新たにOHラジカルが生成される。
すなわち、2価の鉄イオンの酸化反応にて生成される3価の鉄イオンと、過酸化水素とが反応して、新たにOHラジカル等を生成する反応が、次の化9,化10の反応式(化11の反応式)により、連鎖的に繰り返される。
<< Reaction in Treatment Tank 4 (OH Radical Generation: Part 4) >>
Next, the chemical reaction (generation of OH radical: part 4) in the treatment tank 4 will be described. In the treatment tank 4, in addition to the first, second, and third described above, OH radicals are newly generated incidentally, subsidiaryly, and continuously by the following reaction.
That is, the reaction in which trivalent iron ions generated by the oxidation reaction of divalent iron ions react with hydrogen peroxide to newly generate OH radicals or the like is represented by the following chemical formulas 9 and 10. The reaction formula (reaction formula of Formula 11) is repeated in a chain.

Figure 0004880574
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これらについて、更に詳述する。前記化3(化1)の反応式で生成された3価の鉄イオ
ン(Fe3+)が、過酸化水素(H)と化9の反応式により反応し、もって、3価の鉄イオンが2価の鉄イオン(Fe2+)に還元されると共に、酸素分子が電子と結合して生じたイオンであるスーパーオキシドアニオン(・O )が生成される。
そして、化10の反応式により、このラジカルなスーパーオキシドアニオンが、過酸化水素と反応して、OHラジカル(・OH)を生成可能である。化9と化10の反応式をまとめて合成すると、化11の反応式が得られる。
このように、前記化3(化2)の反応式にてOHラジカル生成の源泉となっていた過酸化水素が残ってさえいれば、例え有機砒素化合物1の酸化,分解過程で、OHラジカルが消費され尽くされてしまった場合においても、余剰に過酸化水素が残存してさえいれば、その過酸化水素を基に、新たなOHラジカルが、連鎖的に半永続的に生成され続けられることになる。OHラジカルは超短寿命であることに鑑み、このような生成継続の意義は大きい。
但し、化11(化9,化10)の反応式が確実に起こるためには、過酸化水素が水と溶存酸素に分解(前記化4の反応式を参照)しない程度の弱酸性雰囲気まで、pH調整手段8にてカセイソーダ等を処理槽4の被処理水3に加える等、pH操作が必要であり、そのpH値をアルカリ側に移動させておくことが必要である。
更に、化11(化9)の反応式で生じた2価の鉄イオンは、pHを下げるが、上述により弱酸性雰囲気で安定存在する過酸化水素との共存を図るべく、必要なpH操作を実施しておけば、前記化3等の反応式のフェントン主反応により、OHラジカルの生成も見込める。
処理槽3内では、第4に、このような反応によっても、OHラジカルが生成される。
These will be further described in detail. The trivalent iron ion (Fe 3+ ) generated by the reaction formula of the chemical formula 3 (Chemical formula 1) reacts with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) by the reaction formula of the chemical formula 9 to obtain trivalent iron. The ions are reduced to divalent iron ions (Fe 2+ ), and superoxide anions (.O 2 ), which are ions generated by combining oxygen molecules with electrons, are generated.
The radical superoxide anion can react with hydrogen peroxide by the reaction formula of Chemical Formula 10 to generate OH radicals (.OH). When the reaction formulas of the chemical formulas 9 and 10 are synthesized together, the chemical formula of the chemical formula 11 is obtained.
In this way, as long as hydrogen peroxide that was the source of OH radical generation in the reaction formula of Chemical Formula 3 (Chemical Formula 2) remains, OH radicals are converted during the oxidation and decomposition processes of the organic arsenic compound 1, for example. Even if it is consumed up, as long as surplus hydrogen peroxide remains, new OH radicals will continue to be generated semipermanently in a chain based on the hydrogen peroxide. become. Considering that the OH radical has an extremely short lifetime, the significance of such generation continuation is great.
However, in order to ensure that the reaction formula of Chemical Formula 11 (Chemical Formula 9, Chemical Formula 10) occurs, even a weakly acidic atmosphere that does not decompose hydrogen peroxide into water and dissolved oxygen (see the chemical formula of Chemical Formula 4), A pH operation is required, such as adding caustic soda or the like to the water 3 to be treated in the treatment tank 4 by the pH adjusting means 8, and it is necessary to move the pH value to the alkali side.
Furthermore, although the divalent iron ion generated by the reaction formula of Chemical Formula 11 (Chemical Formula 9) lowers the pH, the necessary pH operation is performed in order to coexist with hydrogen peroxide that is stably present in the weakly acidic atmosphere as described above. If carried out, the generation of OH radicals can be expected by the Fenton main reaction of the reaction formula such as Chemical Formula 3 above.
In the treatment tank 3, fourthly, OH radicals are also generated by such a reaction.

《処理槽4における反応(有機砒素化合物1の酸化,分解)》
次に、OHラジカルによる有機砒素化合物1の酸化,分解,無機化について説明する。処理槽4内では、被処理水3に含有された有機砒素化合物1が、このようにフェントン主反応,その他にて生成されたOHラジカルにて、酸化,分解されて無機化される。
これらについて、更に詳細に説明する。OHラジカルつまりヒドロキシラジカル(・OH)は、周知のごとく強力な酸化力を備えている。つまり、活性酸素種として他に類を見ない極めて強力な電子(e)の奪取力,酸化力,つまり活性力,分解力を有しており、ラジカルで反応性に富んでいるが、反応が激しいだけにその存在時間は、ほんの瞬間的で寿命の短い化学種である。
さてそこで、水相分散したOHラジカルは、被処理水3中に含有された有機砒素化合物1を酸化し、遂には分解してしまう。すなわちOHラジカルは、有機砒素化合物1の有機構造について、例えば、その芳香環の二重結合のπ電子結合,水素原子H,炭素原子C,その他を対象とし、これをOH基で付加や置換する連鎖プロセスを辿り、有機砒素化合物1の炭素連鎖,有機結合,分子結合を順次切断,分解,分断し、もって有機砒素化合物1を、最終的には無機の砒素化合物へと酸化,分解,無機化する。
後で詳述するように、有機砒素化合物1の代表例であるジフェニルアルシン酸(DPAA),ジメチル砒素,モノメチル砒素等は、OHラジカルにて酸化,分解されて無機化し、亜砒酸(HAsO)や砒酸(HAsO)となる。すなわち砒素(As)は、5価4配位のジフェニルアルシン酸や5価4配位のジメチル砒素等から、3価3配位の亜砒酸や5価4配位の砒酸に無機化され、その際付随的に水(HO),二酸化炭素(CO)等の低分子化合物も、分解,生成される。
処理槽4内では、このように有機砒素化合物1が、酸化,分解,無機化される。
<< Reaction in Treatment Tank 4 (Oxidation and Decomposition of Organic Arsenic Compound 1) >>
Next, oxidation, decomposition, and mineralization of the organic arsenic compound 1 by OH radicals will be described. In the treatment tank 4, the organic arsenic compound 1 contained in the water to be treated 3 is oxidized and decomposed by the OH radicals generated by the Fenton main reaction and others to be mineralized.
These will be described in more detail. The OH radical, that is, the hydroxy radical (.OH) has a strong oxidizing power as is well known. In other words, it has an extremely powerful electron (e ) deprivation power, oxidation power, that is, active power and decomposition power that are unparalleled as an active oxygen species. Because of its intense nature, its existence time is a very short-lived chemical species.
Now, the OH radicals dispersed in the water phase oxidize the organic arsenic compound 1 contained in the water 3 to be treated and eventually decompose. In other words, the OH radical targets, for example, a π-electron bond of a double bond of the aromatic ring, a hydrogen atom H, a carbon atom C, etc. in the organic structure of the organic arsenic compound 1, and adds or substitutes this with an OH group. Following the chain process, the carbon chain, organic bond, and molecular bond of the organic arsenic compound 1 are sequentially cut, decomposed, and divided, so that the organic arsenic compound 1 is finally oxidized, decomposed, and mineralized into an inorganic arsenic compound. To do.
As described in detail later, diphenylarsinic acid (DPAA), dimethylarsenic, monomethylarsenic, and the like, which are representative examples of the organic arsenic compound 1, are oxidized and decomposed by OH radicals to become inorganic, and arsenous acid (H 3 AsO 3 ) Or arsenic acid (H 3 AsO 4 ). In other words, arsenic (As) is mineralized from pentavalent tetracoordinate diphenylarsinic acid or pentavalent tetracoordinate dimethylarsenic to trivalent tricoordinate arsenous acid or pentavalent tetracoordinate arsenic acid. In particular, low molecular compounds such as water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) are also decomposed and produced.
In the treatment tank 4, the organic arsenic compound 1 is thus oxidized, decomposed and mineralized.

《後処理槽11について》
次に、後処理槽11について説明する。処理槽4には、後処理槽11が付設されており、後処理槽11では、前述により有機砒素化合物1が無機化された錯体が、フロック化して凝集,沈殿,除去され、もって被処理水3が、浄化されて外部排水される。
このような後処理槽11について、更に詳述する。図示例の後処理槽11は、中和槽12,凝集槽13,貯留槽14,脱水槽15,処理水槽16等を、下流に向け順に備えている。
<< About the post-treatment tank 11 >>
Next, the post-treatment tank 11 will be described. A post-treatment tank 11 is attached to the treatment tank 4, and in the post-treatment tank 11, the complex in which the organic arsenic compound 1 is mineralized as described above is floculated to be aggregated, precipitated, removed, and thus treated water. 3 is purified and drained externally.
Such a post-treatment tank 11 will be further described in detail. The illustrated post-treatment tank 11 includes a neutralization tank 12, a coagulation tank 13, a storage tank 14, a dehydration tank 15, a treated water tank 16, and the like in order toward the downstream.

これらについて、更に詳述する。まず、含有された有機砒素化合物1が、前述により酸化,分解,無機化され、もって例えば砒酸(HAsO)等の無機砒素化合物17となった被処理水3が、処理槽4から後処理槽11の中和槽12に排出される。
中和槽12では、このような被処理水3に対し、カセイソーダ等のpH調整剤が添加され、もって無機凝集剤への最適pHへと調整される。なお、被処理水3中に僅かでも過酸化水素が残留している場合には、水質汚濁を回避すべくカタラーゼ等の中和剤が添加される。
次に、凝集槽13では、中和槽12から流入した被処理水3に対し、無機凝集剤として例えばポリ塩化アルミニウム(PAC,Al(OH)Cl6−n)や塩化第二鉄(FeCl)が、添加されて攪拌され、もってコロイド状に錯体化した無機砒素化合物17が、凝集化され沈殿除去可能となる。
なお、被処理水3中にフェントン法にて発生した3価の鉄イオン(Fe3+)の残存量が多い場合は、この鉄イオン(Fe3+)が無機凝集剤として機能するので、例えばPAC等の添加は不用である。
次に被処理水3は、図示例では、このような貯留槽14から脱水槽15へと供給される。脱水槽15では、例えばF/P式脱水機により、沈殿,汚泥化した被処理水3が固液分離され、フロック化,脱水ケーキ化した無機砒素化合物17が、コンテナ18へと分離,貯留された後、汚染物質として加熱処理等される。
そして、このようにして浄化された被処理水3は、処理水槽16を経由し、更に浄化されると共に外部放流に適したpH値に調整された後、外部放流される。
後処理槽11は、このようになっている。
These will be further described in detail. First, the organic arsenic compound 1 contained is oxidized, decomposed, and mineralized as described above, and the treated water 3 that has become an inorganic arsenic compound 17 such as arsenic acid (H 3 AsO 4 ) is then discharged from the treatment tank 4. It is discharged to the neutralization tank 12 of the treatment tank 11.
In the neutralization tank 12, a pH adjuster such as caustic soda is added to the water 3 to be treated, and the pH is adjusted to the optimum value for the inorganic flocculant. When hydrogen peroxide remains even in the treated water 3, a neutralizing agent such as catalase is added in order to avoid water pollution.
Next, in the coagulation tank 13, for example, polyaluminum chloride (PAC, Al 2 (OH) n Cl 6-n ) or ferric chloride ( FeCl 3 ) is added and stirred, and the colloidal complexed inorganic arsenic compound 17 is agglomerated and can be removed by precipitation.
In addition, when the residual amount of trivalent iron ions (Fe 3+ ) generated by the Fenton method in the water to be treated 3 is large, the iron ions (Fe 3+ ) function as an inorganic flocculant. The addition of is unnecessary.
Next, the to-be-processed water 3 is supplied to the dehydration tank 15 from such a storage tank 14 in the example of illustration. In the dehydration tank 15, the water to be treated 3 that has been precipitated and sludged is solid-liquid separated by, for example, an F / P type dehydrator, and the inorganic arsenic compound 17 that has been flocked and dehydrated is separated and stored in a container 18. After that, it is heat treated as a contaminant.
And the to-be-processed water 3 purified in this way passes through the treated water tank 16, is further purified, adjusted to a pH value suitable for external discharge, and then discharged externally.
The post-treatment tank 11 is as described above.

《作用等》
本発明の有機砒素化合物1含有水の処理方法は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
(1)ジフェニルアルシン酸(DPAA),モノメチル砒素,ジメチル砒素,その他の有機砒素化合物1を含有した被処理水3は、処理装置2へと供給される。
そして処理装置2を使用し、フェントン法の処理プロセスに基づく処理方法により、有機砒素化合物1を酸化,分解して、被処理水3を浄化する。
《Action etc.》
The method for treating water containing organic arsenic compound 1 according to the present invention is configured as described above. Therefore, it becomes as follows.
(1) The treated water 3 containing diphenylarsinic acid (DPAA), monomethyl arsenic, dimethyl arsenic, and other organic arsenic compounds 1 is supplied to the treatment device 2.
Then, the treatment apparatus 2 is used to purify the treated water 3 by oxidizing and decomposing the organic arsenic compound 1 by a treatment method based on the treatment process of the Fenton method.

(2)そして、この処理装置2は、被処理水供給手段5の原水槽9,pH調整槽10,処理槽4,後処理槽11等を、順に備えている。
pH調整槽10には、pH調整手段8が付設されている。処理槽4には、過酸化水素添加手段6,鉄イオン添加手段7,pH調整手段8等が、付設されており、過酸化水素,2価の鉄イオン,pH調整剤等を、添加可能となっている。
(2) And this processing apparatus 2 is equipped with the raw | natural water tank 9, the pH adjustment tank 10, the processing tank 4, the post-processing tank 11, etc. of the to-be-processed water supply means 5 in order.
A pH adjusting means 8 is attached to the pH adjusting tank 10. The treatment tank 4 is provided with hydrogen peroxide adding means 6, iron ion adding means 7, pH adjusting means 8 and the like, and hydrogen peroxide, divalent iron ions, pH adjusting agents and the like can be added. It has become.

(3)さてそこで、被処理水3は、被処理水供給手段5の原水槽9から、処理槽4に供給される。
なお被処理水3は、処理槽4に供給される前に、pH調整槽10において、pH調整手段8から例えば硫酸等の酸pH調整剤が添加され、もってpH3〜pH5、例えばpH4程度の弱酸性とされる。
(3) Now, the treated water 3 is supplied from the raw water tank 9 of the treated water supply means 5 to the treated tank 4.
In addition, before the to-be-processed water 3 is supplied to the processing tank 4, in the pH adjustment tank 10, acid pH adjusters, such as a sulfuric acid, are added from the pH adjustment means 8, for example, pH 3-pH 5, for example about pH4 weakness. It is considered acidic.

(4)処理槽4に供給された被処理水3は、まず、過酸化水素添加手段6から過酸化水素の水溶液が、添加される。過酸化水素は、反応当初に全量添加される。   (4) To the treated water 3 supplied to the treatment tank 4, first, an aqueous solution of hydrogen peroxide is added from the hydrogen peroxide addition means 6. The total amount of hydrogen peroxide is added at the beginning of the reaction.

(5)処理槽4では、このように過酸化水素が添加された後、被処理水3に対して、鉄イオン添加手段7から2価の鉄イオン溶液が、添加される。2価の鉄イオンは、過酸化水素添加後の反応中において、分割添加により複数回に分けて間欠的に、複数サイクル繰り返して添加される。
そして、このような鉄イオンの分割添加毎に、pH調整手段8から例えばカセイソーダ等のアルカリpH調整剤が添加され、もって被処理水3は常時、例えばpH4程度の弱酸性を維持する。つまり、OHラジカル生成に最適なpHへと調整される。
(5) In the treatment tank 4, after the hydrogen peroxide is added in this way, a divalent iron ion solution is added from the iron ion addition means 7 to the water to be treated 3. The divalent iron ions are added repeatedly in a plurality of cycles intermittently in a plurality of times by divided addition during the reaction after the addition of hydrogen peroxide.
For each divided addition of iron ions, an alkaline pH adjuster such as caustic soda is added from the pH adjusting means 8 so that the water to be treated 3 always maintains a weak acidity of about pH 4, for example. That is, the pH is adjusted to an optimum pH for OH radical generation.

(6)さてそこで、処理槽4内では、次の第1,第2,第3,第4の反応に基づき、OHラジカルが生成される。
第1に、上述により全量添加された過酸化水素が、触媒として分割添加される2価の鉄イオンにて、分割添加の都度還元されて、OHラジカルを生成する。
すなわち、前記化3(化1,化2)の反応式のフェントン主反応により、2価の鉄イオンが、過酸化水素に電子を供与して3価の鉄イオンになり、電子を供与された過酸化水素が、OHラジカルを生成する。なお、このOHラジカルは、2価の鉄イオンが分割添加されるので、OHラジカルそして2価の鉄イオンが浪費される反応が起こる虞もなく、分割添加の都度、無駄なく効率良く生成される。
これに加え、このフェントン主反応によるOHラジカルの生成は、pH4程度の弱酸性雰囲気下に維持されていることによっても、一段と効率良く確実に実施される。すなわち、このような弱酸雰囲気下であることにより、まず、2価の鉄イオンの電子供与が促進されると共に、更に過酸化水素が、前記化4の反応式により水と酸素に分解,浪費される反応が抑制,回避され、能力いっぱいのOHラジカルを、効率良く生成するようになる。
(6) Now, in the treatment tank 4, OH radicals are generated based on the following first, second, third and fourth reactions.
First, the total amount of hydrogen peroxide added as described above is reduced by divalent iron ions added in portions as a catalyst, and OH radicals are generated each time the addition is performed.
That is, by the Fenton main reaction in the reaction formula of Chemical Formula 3 (Chemical Formula 1, Chemical Formula 2), the divalent iron ion donated an electron to hydrogen peroxide to become a trivalent iron ion, and the electron was donated. Hydrogen peroxide generates OH radicals. Since the OH radical is divided and added with divalent iron ions, there is no risk of wasteful reaction of the OH radical and divalent iron ions. .
In addition to this, the generation of OH radicals by this Fenton main reaction is more efficiently and reliably performed by being maintained in a weakly acidic atmosphere having a pH of about 4. That is, under such a weak acid atmosphere, first, electron donation of divalent iron ions is promoted, and hydrogen peroxide is further decomposed and wasted into water and oxygen according to the reaction formula (4). Reaction is suppressed and avoided, and OH radicals with full capacity are efficiently generated.

(7)第2に、OHラジカルは、処理槽4内で2価の鉄イオンの酸化反応にて生成された3価の鉄イオンにて、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオンが、酸化されることによっても生成可能である。
すなわちOHラジカルは、前記化3(化1,化2)の反応式で生成された3価の鉄イオンと水酸化イオンとに基づき、前記化5,化6の反応式によっても、生成される。この面からも、OHラジカルが効率良く生成される。なお、このOHラジカルの生成も、鉄イオンの分割添加の都度、連鎖的にそれぞれ生成される。
(7) Second, OH radicals are hydroxylated by a reduction reaction of hydrogen peroxide with trivalent iron ions generated by an oxidation reaction of divalent iron ions in the treatment tank 4. Ions can also be generated by oxidation.
That is, OH radicals are also generated by the reaction formulas of Chemical Formula 5 and Chemical Formula 6 based on the trivalent iron ions and hydroxide ions generated by the reaction formula of Chemical Formula 3 (Chemical Formula 1, Chemical Formula 2). . Also from this aspect, OH radicals are efficiently generated. The generation of OH radicals is also generated in a chain each time iron ions are dividedly added.

(8)更にOHラジカルは、上述した第1,第2に加え、次の第3,第4によっても、一段と効率良く生成される。つまりOHラジカルは、上記(6)のフェントン主反応以外でも、その付随的,副次的,連鎖的反応によって、効率良く生成され続ける。
第3に、前記化3等により生成されたOHラジカルが、前記化7,化8の反応式により、被処理水3の水と反応することにより、新たなOHラジカルが、連鎖的に繰り返し生成される。このような一連のOHラジカル生成反応が、繰り返される。
第4に、前記化3(化1)の反応式で生成された3価の鉄イオンと、過酸化水素とが、前記化11(化9,化10)の反応式により反応することによっても、新たなOHラジカルが、連鎖的に繰り返し生成される。このような一連のOHラジカル生成反応が、繰り返される。
なお、これら第1,第2,第3,第4のOHラジカルの生成は、処理槽4内でフェントン試薬の過酸化水素が、使い尽くされてなくなった時に、終了する。
(8) Furthermore, OH radicals are generated more efficiently by the following third and fourth in addition to the first and second described above. That is, OH radicals continue to be efficiently generated by the incidental, secondary, and chain reactions other than the Fenton main reaction of (6).
Third, OH radicals generated by the chemical formula 3 and the like react with water of the water to be treated 3 according to the chemical formulas of the chemical formulas 7 and 8, and thus new OH radicals are repeatedly generated in a chain. Is done. Such a series of OH radical generation reactions are repeated.
Fourthly, the trivalent iron ion generated by the reaction formula of Chemical Formula 3 (Chemical Formula 1) and hydrogen peroxide react by the reaction formula of Chemical Formula 11 (Chemical Formula 9 and Chemical Formula 10). New OH radicals are repeatedly generated in a chain. Such a series of OH radical generation reactions are repeated.
The generation of the first, second, third, and fourth OH radicals ends when the hydrogen peroxide of the Fenton reagent is not used up in the treatment tank 4.

(9)さて、OHラジカルは、このように効率良く生成されると共に、極めて強力な酸化力を備えている。
そこで処理槽4では、被処理水3中に含有された有機砒素化合物1が、このOHラジカルにて酸化,分解され、もって、亜砒酸や砒酸等の無機砒素化合物17,水,二酸化炭素等の低分子化合物へと、無機化されてしまう。
(9) Now, the OH radical is generated efficiently as described above and has an extremely strong oxidizing power.
Therefore, in the treatment tank 4, the organic arsenic compound 1 contained in the water to be treated 3 is oxidized and decomposed by this OH radical, so that the inorganic arsenic compound 17 such as arsenous acid and arsenic acid, water, carbon dioxide, etc. It becomes mineralized into molecular compounds.

(10)被処理水3は、含有されていた有機砒素化合物1が、このようにして、無機砒素化合物17等に無機化され、もって処理槽4から後処理槽11へと排出される。図示の後処理槽11は、中和槽12,凝集槽13,貯留槽14,脱水槽15,処理水槽16等を備えている。
なお過酸化水素は、前述によりOHラジカル生成に無駄なく有効使用されるので、処理後の残存量は僅かであり、中和槽12における中和剤の使用も、極く僅か又は皆無となる(例えば、残存過酸化物イオン濃度は、使用過酸化水素の0〜3%以下程度となる)。
そして被処理水3は、後処理槽11を経由することにより、無機砒素化合物17の錯体が、フロック化して凝集,沈殿,除去される。もって、排水可能な状態に調整され浄化されて、外部排水される。
(10) In the water 3 to be treated, the organic arsenic compound 1 contained therein is mineralized into the inorganic arsenic compound 17 and the like, and is discharged from the treatment tank 4 to the post-treatment tank 11. The illustrated post-treatment tank 11 includes a neutralization tank 12, a coagulation tank 13, a storage tank 14, a dehydration tank 15, a treated water tank 16, and the like.
Since hydrogen peroxide is effectively used for generating OH radicals as described above, the residual amount after the treatment is very small, and the use of the neutralizing agent in the neutralization tank 12 is negligible or absent ( For example, the residual peroxide ion concentration is about 0 to 3% or less of the hydrogen peroxide used).
And the to-be-processed water 3 passes through the post-treatment tank 11, and the complex of the inorganic arsenic compound 17 is flocked and aggregated, precipitated, and removed. Therefore, it is adjusted to a state where it can be drained, purified and drained to the outside.

(11)この処理方法では、上述したように、フェントン法の処理プロセス等に基づき、被処理水3に含有された有害な有機化合物である有機砒素化合物1を、無機化するが、これは簡単容易に実現される。
すなわち、過酸化水素,2価の鉄イオン,pH調整剤等のフェントン試薬等の薬品添加量は、反応理論値から実際必要量が容易に算出される。反応理論値より多目の例えば数倍程度が、実際必要量として添加され、もって添加量の最適化が実現される。
又、この処理装置2は、処理槽4を中心に、原水槽9や後処理槽11が配設されると共に、過酸化水素添加手段6,鉄イオン添加手段7,pH調整手段8等が付設された構成よりなる。つまり、この処理方法では、比較的簡単な構成の処理装置2が用いられており、安定的な処理が可能である。
本発明の作用等は、このようになっている。
(11) In this treatment method, as described above, based on the treatment process of the Fenton method, etc., the organic arsenic compound 1 that is a harmful organic compound contained in the water to be treated 3 is mineralized. Easy to realize.
That is, the required amount of chemicals such as hydrogen peroxide, divalent iron ions, and Fenton's reagent such as a pH adjuster can be easily calculated from the theoretical reaction values. For example, about several times larger than the theoretical reaction value is added as an actual required amount, so that the addition amount is optimized.
The treatment apparatus 2 is provided with a raw water tank 9 and a post-treatment tank 11 with a treatment tank 4 as the center, and a hydrogen peroxide addition means 6, an iron ion addition means 7, a pH adjustment means 8 and the like. It consists of the structure which was made. That is, in this processing method, the processing device 2 having a relatively simple configuration is used, and stable processing is possible.
The operation of the present invention is as described above.

《ジフェニルアルシン酸(DPAA)の酸化,分解過程について》
ここで、本発明の処理方法に関し、その1例であるジフェニルアルシン酸(DPAA)の酸化,分解過程の詳細について、説明しておく。すなわち、処理槽4内における反応(有機砒素化合物1の酸化,分解)と題して前述した所について、その1例を理論的に検証しておく。
被処理水3中に含有された有機砒素化合物1であるジフェニルアルシン酸[DPAA,C−As(OH)O−C]は、その分解過程の不安定な中間体の有機構造を含め、以下に述べる化12〜化23の連鎖プロセスを辿り、順次OHラジカル(・OH)にて酸化される。そして、砒酸(HAsO),水(HO),二酸化炭素(CO)等へと、分解,無機化される。
これらについて、更に詳述する。まず、OHラジカルによる酸化,分解反応が、次の化12〜15の各反応式の連鎖プロセスを辿って、順次進行する。
<< Oxidation and decomposition process of diphenylarsinic acid (DPAA) >>
Here, regarding the treatment method of the present invention, details of the oxidation and decomposition processes of diphenylarsinic acid (DPAA), which is one example thereof, will be described. That is, one example of the above-mentioned place entitled “Reaction in the treatment tank 4 (oxidation and decomposition of the organic arsenic compound 1)” is theoretically verified.
Diphenylarsinic acid is an organic arsenic compound 1 which is contained in the treatment water 3 [DPAA, C 6 H 5 -As (OH) O-C 6 H 5] , the organic structure of unstable intermediates in the degradation process Are followed by the chain process of Chemical Formula 12 to Chemical Formula 23 described below, and are sequentially oxidized with OH radicals (.OH). Then, it is decomposed and mineralized into arsenic acid (H 3 AsO 4 ), water (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ) and the like.
These will be further described in detail. First, oxidation and decomposition reactions by OH radicals proceed sequentially following the chain processes of the following reaction formulas 12 to 15.

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この化12〜化15の反応式については、次のとおり。出発物質であるジフェニルアルシン酸は、まず化12の反応式にて、その芳香環(−C)のH基がOHラジカルにて酸化される。それから次に、化13の反応式にて、そのOH基がOHラジカルにて酸化されると共に、それぞれ水が生成される。
それから、化14の反応式へと進み、OHラジカルにてベンゼン環が開環される。そして、生成されたカルボン酸が、化15の反応式にて、OHラジカルにより水と二酸化炭素に酸化,分解されてしまう。
さて、このような化12〜15の反応式の連鎖プロセスの後は、次に、化16〜化19の反応式の連鎖プロセスを辿ることになる。
The reaction formulas of Chemical Formulas 12 to 15 are as follows. First, diphenylarsinic acid as a starting material is oxidized by an OH radical in the aromatic group (—C 6 H 5 ) in the reaction formula of Chemical Formula 12. Then, in the reaction formula of Chemical Formula 13, the OH group is oxidized by OH radicals and water is generated respectively.
Then, the reaction formula proceeds to Chemical Formula 14, and the benzene ring is opened by the OH radical. And the produced | generated carboxylic acid will be oxidized and decomposed | disassembled into water and a carbon dioxide by OH radical in Reaction formula of Chemical formula 15.
Now, after the chain process of the reaction formulas of Chemical Formulas 12 to 15, the chain process of the chemical formulas of Chemical Formulas 16 to 19 is followed.

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この化16〜化19の反応式については、次のとおり。化14の反応式で残った砒素を含む残基は、化16の反応式において、OH基の水素原子がOHラジカルに奪われて、水が生成される。それから化17の反応式へと進み、OHラジカルにて、そのC−C結合が切断される。
そして、化17の反応式にて生成された砒素を含む残基部分は、化18の反応式にて、OH基の水素原子がOHラジカルに奪われ、CとOが二重結合化しCの結合電子が移動するため、Cが−As(OH)O−から遊離し、もって二酸化炭素と水が生成される。なお、[−As(=O)(OH)]には、不対電子が残る。
しかる後、化19の反応式にて、無機部の[−As(=O)(OH)]に2モルのOHが付加され、砒酸[化学式HAsO,構造式As(OH)O]が生成される。
さて、このような化12〜化18の反応式の連鎖プロセスを辿って、ジフェニルアルシン酸の両端の芳香環が、酸化,分解され、化19の反応式にて無機の砒酸が生成される。
なお、化17の反応式において、2OH−CH=CH−OHの部分は、次の化20〜22の反応式を辿り、又、2OH−CHOの部分は、化23の反応式にて、それぞれOHラジカルにて、水と二酸化炭素とに酸化,分解されてしまう。
The reaction formulas of Chemical Formula 16 to Chemical Formula 19 are as follows. The residue containing arsenic remaining in the reaction formula of Chemical formula 14 generates water by depriving the OH radical of the hydrogen atom of the OH group in the chemical formula of Formula 16. Then, the reaction formula proceeds to Chemical Formula 17 and the C—C bond is cleaved by the OH radical.
And the residue part containing arsenic produced | generated by the reaction formula of Chemical formula 17 is deprived of the hydrogen atom of OH group by the OH radical by the chemical formula of Chemical formula 18, and C and O become a double bond, and C Since the bonded electrons move, C is liberated from -As (OH) O-, thereby generating carbon dioxide and water. Note that unpaired electrons remain in [-As (= O) (OH)].
Thereafter, 2 mol of OH is added to [-As (= O) (OH)] in the inorganic part in the reaction formula of Chemical Formula 19, and arsenic acid [chemical formula H 3 AsO 4 , structural formula As (OH) 3 O ] Is generated.
By following the chain process of the reaction formulas of Chemical Formula 12 to Chemical Formula 18, the aromatic rings at both ends of diphenylarsinic acid are oxidized and decomposed, and inorganic arsenic acid is generated by the chemical formula of Chemical Formula 19.
In the reaction formula of Chemical formula 17, the 2OH-CH = CH-OH moiety follows the chemical formula of the following chemical formulas 20 to 22, and the 2OH-CHO moiety is represented by the chemical formula of Chemical formula 23, respectively. OH radicals oxidize and decompose into water and carbon dioxide.

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結論として、有機砒素化合物1であるジフェニルアルシン酸は、このような化12〜化23の反応式の連鎖プロセスを辿ることにより、理論上すべて、酸化,分解,無機化されてしまう。
ところで、以上説明したところを総括すると(つまり各反応式を合算すると)、次の化24の総括反応式が得られる。
In conclusion, diphenylarsinic acid which is the organic arsenic compound 1 is theoretically oxidized, decomposed and mineralized by following the chain process of the reaction formulas of Chemical Formula 12 to Chemical Formula 23.
By the way, when the place explained above is summarized (that is, when the respective reaction formulas are added up), the following general reaction formula of the following chemical formula 24 is obtained.

Figure 0004880574
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すなわち、化24の総括反応式では、1モルのジフェニルアルシン酸は、理論上、60モルのOHラジカルにより、34モルの水と、12モルの二酸化炭素と、1モルの砒酸とに無機化される。
なおOHラジカルは、この例では、反応理論値として60モルを予め準備すれば良いが、実際必要量としては、例えばその数倍程度と多目に準備される。勿論、OHラジカルの生成物質である過酸化水素や2価の鉄イオン等についても、同様である。
ジフェニルアルシン酸の酸化,分解過程の詳細は、以上説明したようになっている。
That is, in the general reaction formula of Chemical Formula 24, 1 mole of diphenylarsinic acid is theoretically mineralized to 34 moles of water, 12 moles of carbon dioxide and 1 mole of arsenic acid by 60 moles of OH radicals. .
In this example, 60 mol of OH radicals may be prepared in advance as a theoretical reaction value, but the actual required amount is prepared, for example, several times as many. Of course, the same applies to hydrogen peroxide, divalent iron ions, and the like, which are OH radical products.
The details of the oxidation and decomposition processes of diphenylarsinic acid are as described above.

《ジメチル砒素の酸化分解過程について》
次に、本発明の処理方法に関し、その1例であるジメチル砒素の酸化,分解過程の詳細について、説明しておく。
すなわち、処理槽4内における反応(有機砒素化合物1の酸化,分解)と題して前述した所について、その1例を理論的に検証しておく。
被処理水3中のメチル化した有機砒素化合物1であるジメチル砒素[(CH−As(=0)(OH)]は、その分解過程の不安定な中間体の有機構造を含め、以下に述べる化25〜化28の連鎖プロセスを辿り、順次OHラジカル(・OH)にて酸化,分解される。そして、砒酸(HAsO),水(HO),二酸化炭素(CO)等へと、無機化される。
<Oxidative decomposition process of dimethyl arsenic>
Next, the details of the oxidation and decomposition process of dimethyl arsenic, which is an example of the processing method of the present invention, will be described.
That is, one example of the above-mentioned place entitled “Reaction in the treatment tank 4 (oxidation and decomposition of the organic arsenic compound 1)” is theoretically verified.
Dimethylarsenic [(CH 3 ) 2 -As (= 0) (OH)], which is a methylated organic arsenic compound 1 in the water 3 to be treated, includes an organic structure of an unstable intermediate of its decomposition process, Following the chain process of Chemical Formula 25 to Chemical Formula 28 described below, oxidation and decomposition are sequentially performed with OH radicals (.OH). Then, arsenic acid (H 3 AsO 4), water (H 2 O), to carbon dioxide (CO 2), etc., are mineralized.

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この化25〜化28の反応式について、詳述する。出発物質であるジメチル砒素は、まず化25の反応式において、そのメチル基[(CH−]が、OHラジカルにて酸化されると共に、水が生成される。
次に、化26の反応式において、OHラジカルは、アルコール化したメチル基(OH−CH−)について、アルコール(OH)の水素原子(H)を酸化し、その酸素原子(O)を炭素原子と二重結合化する。
そしてOHラジカルは、これに伴う結合電子移動で砒素原子(As)との結合を切り、ホルムアルデヒド(H−CHO)を生成すると共に、自身は水になる。それから、化27の反応式へと進み、ホルムアルデヒドは、OHラジカルによる酸化により、蟻酸(H−COOH)を経て、二酸化炭素と水に帰す。
これと共に、化26の反応式における砒素を含む残基は、化28の化学式へと進み、左右のメチル基が抜けた後の5価の砒素原子の左右には不対電子が残り、これに2モルのOHラジカルが結合する。そして、結合したOH基も、電離しオキソ酸化して、無機の砒酸[化学式HAsO,構造式As(OH)O]が生成される。
結論として、有機砒素化合物1であるジメチル砒素は、このような化25〜化28の反応式の連鎖プロセスを辿ることにより、理論上すべて酸化,分解,無機化されてしまう。
ところで、以上説明したところを総括すると(つまり各反応式を合算すると)、次の化29の総括反応式が得られる。
The reaction formulas of Chemical Formulas 25 to 28 will be described in detail. First, in the reaction formula of Chemical Formula 25, dimethyl arsenic that is a starting material is oxidized with an OH radical, and water is generated as well as its methyl group [(CH 3 ) 2 —].
Next, in the reaction formula of Chemical Formula 26, the OH radical oxidizes the hydrogen atom (H) of the alcohol (OH) with respect to the alcoholated methyl group (OH—CH 2 —), and converts the oxygen atom (O) to carbon. Double bonds with atoms.
And OH radical cuts | bonds with an arsenic atom (As) by the combined electron transfer accompanying this, produces | generates formaldehyde (H-CHO), and turns into water itself. Then, the reaction formula proceeds to Chemical Formula 27, and formaldehyde is returned to carbon dioxide and water via formic acid (H—COOH) by oxidation with OH radicals.
At the same time, the residue containing arsenic in the reaction formula of Chemical Formula 26 proceeds to the chemical formula of Chemical Formula 28, and unpaired electrons remain on the left and right of the pentavalent arsenic atom after the left and right methyl groups are eliminated. Two moles of OH radicals are combined. The bonded OH group is also ionized and oxo-oxidized to generate inorganic arsenic acid [chemical formula H 3 AsO 3 , structural formula As (OH) 3 O].
In conclusion, dimethyl arsenic, which is the organic arsenic compound 1, is theoretically oxidized, decomposed, and mineralized by following the chain process of the reaction formulas of Chemical Formula 25 to Chemical Formula 28.
By the way, when the place explained above is summarized (that is, when the respective reaction formulas are added up), the following general reaction formula of Chemical Formula 29 is obtained.

Figure 0004880574
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すなわち、化29の総括反応式では、1モルのジメチル砒素は、理論上、18モルのOHラジカルにより、12モルの水と、2モルの二酸化炭素と、1モルの砒酸とに無機化される。
なおOHラジカルは、この例では、反応理論値として18モルを予め準備すれば良いが、実際必要量としては、例えばその数倍程度と多目に準備される。勿論、OHラジカルの生成物質である過酸化水素や2価の鉄イオン等についても、同様である。
ジメチル砒素の酸化,分解過程の詳細は、以上説明したようになっている。
That is, in the general reaction formula of Chemical Formula 29, 1 mol of dimethyl arsenide is theoretically mineralized to 12 mol of water, 2 mol of carbon dioxide, and 1 mol of arsenic acid by 18 mol of OH radical. .
In this example, 18 mol of OH radicals may be prepared in advance as a theoretical reaction value, but the actual required amount is prepared, for example, several times as many as that. Of course, the same applies to hydrogen peroxide, divalent iron ions, and the like, which are OH radical products.
The details of the oxidation and decomposition process of dimethyl arsenic are as described above.

ここで、本発明の処理方法の実施例について、述べておく。
まず実施例1では、常温下で、処理槽4に被処理水3をサンプル原水として供給した後、各薬品を所定順序で添加して、フェントン処理した。テスト条件は次のとおり。
・被処理水3の量 (L) : 5
・硫酸(HSO) (mL/L): 0.13
・過酸化水素(H) (mL/L): 0.09
・硫酸第一鉄(FeSO・7HO) (g/L): 0.29
・カセイソーダ(NaOH) (mL/L) : 0.50
・ポリ塩化アルミニウム(PAC) (g/L) : 0.6
なお、1μgを定量下限値とした。又、硫酸やカセイソーダはpH調整の為に添加し、ポリ塩化アルミニウムは凝集剤として添加した。過酸化水素と硫酸第一鉄は、理論値(例えば、前記化3の反応式を参照)通りの添加量で添加した。
Here, an embodiment of the processing method of the present invention will be described.
First, in Example 1, after supplying the to-be-processed water 3 as sample raw water to the processing tank 4 at normal temperature, each chemical | medical agent was added in predetermined order, and the Fenton process was carried out. The test conditions are as follows.
・ Amount of treated water 3 (L): 5
・ Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) (mL / L): 0.13
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) (mL / L): 0.09
Ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O) (g / L): 0.29
・ Caustic soda (NaOH) (mL / L): 0.50
-Polyaluminum chloride (PAC) (g / L): 0.6
In addition, 1 microgram was used as the lower limit of quantification. Moreover, sulfuric acid and caustic soda were added for pH adjustment, and polyaluminum chloride was added as a flocculant. Hydrogen peroxide and ferrous sulfate were added at the addition amounts according to the theoretical values (for example, see the reaction formula of Chemical Formula 3).

このようなテスト条件のもとで、被処理水3中に含有される砒素の化合物について、それぞれの砒素含有量を、フェントン処理前とフェントン処理後にそれぞれ計測した結果、次の表1のデータが得られた。
これにより砒素は、有機砒素化合物1である有機5価のジフェニルアルシン酸(DPAA)から、無機3価の亜砒酸(HAsO)や無機5価の砒酸(HAsO)に、酸化,分解,無機化された後、その大部分が、凝集剤(PAC)にて沈殿,除去されてしまい、被処理水3中には殆ど存在しなくなったことが、データ的に確認された。有機砒素化合物1の残存目標値は10μg/L以下であるが、これを十分クリアーできた。
Under such test conditions, the arsenic content of the arsenic compound contained in the water to be treated 3 was measured before and after the Fenton treatment. Obtained.
As a result, arsenic is oxidized and decomposed from organic pentavalent diphenylarsinic acid (DPAA), which is the organic arsenic compound 1, to inorganic trivalent arsenous acid (H 3 AsO 3 ) and inorganic pentavalent arsenic acid (H 3 AsO 4 ). After mineralization, it was confirmed by data that most of the material was precipitated and removed by a flocculant (PAC) and almost no longer existed in the water 3 to be treated. The remaining target value of the organic arsenic compound 1 is 10 μg / L or less, which was sufficiently cleared.

Figure 0004880574
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実施例2では、常温下で、処理槽4に被処理水3をサンプル原水として供給した後、各薬品を所定順序で添加して、フェントン処理した。テスト条件は次のとおり。
・被処理水3の量 (L) : 1
・硫酸(HSO) (mL/L): 0.135
・過酸化水素(H) (mL/L): 0.90
・硫酸第一鉄(FeSO・7HO) (g/L): 1.92
・カセイソーダ(NaOH) (mL/L) : 適量
なお、1μgを定量下限値とした。又、硫酸やカセイソーダはpH調整の為に添加したが、前述した実施例1とは異なり凝集剤添加は無し。過酸化水素と硫酸第一鉄は、理論値(例えば、前記化3の反応式を参照)通りの添加量で添加した。
In Example 2, after supplying the to-be-processed water 3 as sample raw water to the processing tank 4 at normal temperature, each chemical | medical agent was added in predetermined order, and the Fenton process was carried out. The test conditions are as follows.
・ Amount of treated water 3 (L): 1
・ Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) (mL / L): 0.135
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) (mL / L): 0.90
Ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O) (g / L): 1.92
Caustic soda (NaOH) (mL / L): appropriate amount 1 μg was defined as the lower limit of quantification. In addition, sulfuric acid and caustic soda were added for pH adjustment, but unlike Example 1 described above, no flocculant was added. Hydrogen peroxide and ferrous sulfate were added at the addition amounts according to the theoretical values (for example, see the reaction formula of Chemical Formula 3).

このようなテスト条件のもとで、被処理水3中に含有される砒素の化合物について、それぞれの砒素含有量を、フェントン処理前とフェントン処理後にそれぞれ計測した結果、次の表2のデータが得られた。
これにより砒素は、有機砒素化合物1である有機5価のジフェニルアルシン酸(DPAA)から、無機3価の砒素である亜砒酸(HAsO)や無機5価の砒酸(HAsO)に、酸化,分解,無機化されたことが、データ的に確認された。有機砒素化合物1の残存目標値は10μg/Lであるが、これを十分クリアーできた。
Under such test conditions, the arsenic content of the arsenic compound contained in the water to be treated 3 was measured before and after the Fenton treatment. Obtained.
As a result, arsenic is changed from organic pentavalent diphenylarsinic acid (DPAA), which is the organic arsenic compound 1, to inorganic trivalent arsenic (H 3 AsO 3 ) and inorganic pentavalent arsenic acid (H 3 AsO 4 ). The data confirmed that it was oxidized, decomposed and mineralized. The remaining target value of the organic arsenic compound 1 is 10 μg / L, which was sufficiently cleared.

Figure 0004880574
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本発明に係る有機砒素化合物含有水の処理方法について、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、その1例の構成フロー図である。1 is a configuration flow diagram of one example of the method for treating water containing an organic arsenic compound according to the present invention for explaining the best mode for carrying out the invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 有機砒素化合物
2 処理装置
3 被処理水
4 処理槽
5 被処理水供給手段
6 過酸化水素添加手段
7 鉄イオン添加手段
8 pH調整手段
9 原水槽
10 pH調整槽
11 後処理槽
12 中和槽
13 凝集槽
14 貯留槽
15 脱水槽
16 処理水槽
17 無機砒素化合物
18 コンテナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic arsenic compound 2 Processing apparatus 3 To-be-processed water 4 Processing tank 5 To-be-processed water supply means 6 Hydrogen peroxide addition means 7 Iron ion addition means 8 pH adjustment means 9 Raw water tank 10 pH adjustment tank 11 Post-treatment tank 12 Neutralization tank 13 Coagulation tank 14 Storage tank 15 Dehydration tank 16 Treated water tank 17 Inorganic arsenic compound 18 Container

Claims (1)

被処理水に含有された有機砒素化合物を、フェントン法の処理プロセスに基づき酸化,分解する処理方法であって、有機砒素化合物を含有した被処理水に対し、過酸化水素と2価の鉄イオン溶液とpH調整剤とが添加されると共に、
過酸化水素は、処理槽において、反応当初に全量添加され、
2価の鉄イオン溶液は、該処理槽において、過酸化水素の添加後に間欠的に複数サイクル繰り返して分割添加され、もって下記にて生成されるOHラジカルが余って水に戻り,浪費される反応を回避すべく機能し、
pH調整剤は、まずpH調整槽において、該処理槽に供給される被処理水を対象に酸pH調整剤が添加され、又、過酸化水素の添加後の該処理槽において、2価の鉄イオン溶液の分割添加毎にその都度アルカリpH調整剤が添加され、もって被処理水をpH3〜pH5の弱酸性に維持して、過酸化水素が水と酸素に分解,浪費される反応を抑制すべく機能し、
過酸化水素および2価の鉄イオンの添加量は、反応式に基づく反応理論値を基準として、より多目に実際に準備される必要モル数が、算出されるようになっており、
もってまず、被処理水中に含有された有機砒素化合物の具体的含有量から、OHラジカルの反応理論値のモル数が基準として得られ、次に、OHラジカルの実際の必要モル数が、この基準より多目に算出され、更に、このOHラジカルの必要モル数から、OHラジカルの生成物質である過酸化水素および2価の鉄イオンの反応理論値のモル数が、基準として得られ、そして、過酸化水素および2価の鉄イオンの実際に準備される必要モル数が、この基準より多目に算出され、
過酸化水素および2価の鉄イオンの添加タイミングは、過酸化水素については、使い尽くされて該処理槽の被処理水中から過酸化水素がなくなった時であり、2価の鉄イオンについては、前回分割添加されたものが使い尽くされて、該処理槽の被処理水中から2価の鉄イオンがなくなった時であり、
そして、OHラジカルの生成反応に関しては、過酸化水素が2価の鉄イオンにて分割添加の都度還元されて、OHラジカルが生成されるフェントン主反応のほか、更に、過酸化水素の還元反応にて生成された水酸化イオンが、2価の鉄イオンの酸化反応にて生成された3価の鉄イオンにて酸化されて、OHラジカルが生成され、又、生成されたOHラジカルが、更に被処理水の水と反応して、新たなOHラジカルと水とを生成する反応が連鎖的に繰り返され、又、2価の鉄イオンの酸化反応にて生成される3価の鉄イオンと、過酸化水素とが反応して、少なくとも新たなOHラジカルを生成する反応が連鎖的に繰り返され、該処理槽内で過酸化水素が使い尽くされた時にOHラジカルの生成が終了し、
もって、被処理水に含有された有機砒素化合物が、このように生成されたOHラジカルにて酸化,分解されて、水,二酸化炭素,無機砒素化合物に無機化されること、を特徴とする有機砒素化合物含有水の処理方法。
A treatment method for oxidizing and decomposing an organic arsenic compound contained in water to be treated based on a Fenton method treatment process, wherein hydrogen peroxide and divalent iron ions are compared with water to be treated containing the organic arsenic compound. A solution and a pH adjuster are added,
Hydrogen peroxide is added in the treatment tank at the beginning of the reaction,
In the treatment tank, the divalent iron ion solution is intermittently added repeatedly by repeating a plurality of cycles after the addition of hydrogen peroxide, so that the OH radicals generated below return to water and are wasted. Function to avoid
As for the pH adjuster, an acid pH adjuster is first added to the water to be treated supplied to the treatment tank in the pH adjustment tank, and divalent iron is added in the treatment tank after the addition of hydrogen peroxide. An alkaline pH adjuster is added each time the ionic solution is added in a divided manner, so that the water to be treated is maintained at a weak acidity of pH 3 to pH 5, and the reaction in which hydrogen peroxide is decomposed and wasted into water and oxygen is suppressed. Function as
The amount of hydrogen peroxide and divalent iron ions added is calculated based on the theoretical reaction value based on the reaction formula.
First, from the specific content of the organic arsenic compound contained in the water to be treated, the number of moles of the theoretical reaction value of the OH radical is obtained as a standard, and then the actual required number of moles of the OH radical is obtained based on this standard. From the required number of moles of OH radicals, the theoretical number of moles of reaction of hydrogen peroxide and divalent iron ions, which are OH radical products, is obtained as a reference, and The actual required number of moles of hydrogen peroxide and divalent iron ions to be prepared is calculated more than this standard,
The addition timing of hydrogen peroxide and divalent iron ions is when hydrogen peroxide is used up and hydrogen peroxide is exhausted from the water to be treated in the treatment tank. When the previously added portion is used up, the divalent iron ions disappear from the water to be treated in the treatment tank.
As for the OH radical production reaction, hydrogen peroxide is reduced with divalent iron ions each time it is added in a divided manner, and in addition to the Fenton main reaction, in which OH radicals are produced, the hydrogen peroxide is further reduced. The generated hydroxide ions are oxidized by trivalent iron ions generated by the oxidation reaction of divalent iron ions to generate OH radicals, and the generated OH radicals are further covered. The reaction of reacting with the water of the treated water to generate new OH radicals and water is repeated in a chain, and the trivalent iron ions generated by the oxidation reaction of the divalent iron ions The reaction of reacting with hydrogen oxide to at least generate new OH radicals is repeated in a chain, and generation of OH radicals is terminated when hydrogen peroxide is exhausted in the treatment tank,
Thus, the organic arsenic compound contained in the water to be treated is oxidized and decomposed by the OH radicals thus generated, and is mineralized into water, carbon dioxide, and an inorganic arsenic compound. A method for treating water containing arsenic compounds.
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