JP5362292B2 - Production method of Schwertmannite - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はシュベルトマナイトの製造方法に関する。本発明により製造したシュベルトマナイトは、例えば、クロム酸イオン、リン酸イオンやフッ化物イオン等の有害イオンを含む廃液からこれらの有害イオンを除去する際に好適に利用することができる。 The present invention relates to a method for producing Schwertmannite. The Schwertmannite produced by the present invention can be suitably used when removing these harmful ions from waste liquid containing harmful ions such as chromate ions, phosphate ions and fluoride ions.
シュベルトマナイトは、Fe8O8(OH)8−2x(SO4)xの組成式をもつ準安定鉱物であり、また、クロム酸イオンやリン酸イオン等の有害イオンを含む特定のイオンに対して高い吸着能力を示すなどの興味深い化学特性を示す。 Schwertmannite is a metastable mineral having the composition formula of Fe 8 O 8 (OH) 8-2x (SO 4 ) x , and it is suitable for specific ions including harmful ions such as chromate ions and phosphate ions. It exhibits interesting chemical properties such as high adsorption capacity.
このようなシュベルトマナイトを触媒や化学吸着物質として工業的に利用するには、高純度のシュベルトマナイトを低コストで量産できる製造方法が必要となる。 In order to industrially use such a Schwbertmannite as a catalyst or a chemical adsorption material, a production method capable of mass-producing high-purity Schwbertmannite at a low cost is required.
シュベルトマナイトの製造法として、FeCl3又はFe(NO3)3と、Na2SO4又はCaSO4とを60℃程度の温度で反応させて、シュベルトマナイトを析出させる方法が知られている。しかし、この方法で得られるシュベルトマナイトは50%程度の不純物塩を含む。しかもその不純物塩がシュベルトマナイトと分子的に結合しているため、その不純物塩を分離、除去することは困難である。 As a method for producing Schwertmannite, a method is known in which FeCl 3 or Fe (NO 3 ) 3 is reacted with Na 2 SO 4 or CaSO 4 at a temperature of about 60 ° C. to deposit Schwertmannite. . However, the Schwertmannite obtained by this method contains about 50% of an impurity salt. In addition, since the impurity salt is molecularly bonded to Schwertmannite, it is difficult to separate and remove the impurity salt.
また、シュベルトマナイトの他の製造方法として、60〜95℃程度に加熱したFe2(SO4)3・nH2Oの水溶液に、尿素((NH2)2CO)を2〜4時間程度かけて滴下して、水溶液のpHを最終的に2〜6程度まで増加させて、シュベルトマナイトを析出させる方法も知られている(例えば、非特許文献1参照)。しかし、この方法では、得られるシュベルトマナイトの収率が低いという問題がある。例えば、30gのFe2(SO4)3・nH2Oに対して170gの尿素を反応させた場合、5gのシュベルトマナイトしか得られない。 As another manufacturing method of Schwertmannite, urea ((NH 2 ) 2 CO) is added to an aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O heated to about 60 to 95 ° C. for about 2 to 4 hours. A method is also known in which the pH of the aqueous solution is finally increased to about 2 to 6 to deposit Schwbertmannite (for example, see Non-Patent Document 1). However, this method has a problem that the yield of the obtained schbertmanite is low. For example, when 170 g of urea is reacted with 30 g of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O, only 5 g of Schwertmannite can be obtained.
さらに、シュベルトマナイトの他の製造方法として、pHが3以下の工業廃水又は抗廃水である含鉄硫酸酸性水を、硫酸酸性水に対する反応性を有するアルカリ土類金属系材料及び鉄系材料から選ばれる少なくとも1種の固形pH調整材で処理し、鉄酸化細菌の存在下、pH2.5〜4に維持して、シュベルトマナイトを析出させる方法も知られている(例えば、特許文献1参照)。
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、高純度のシュベルトマナイトを短時間でかつ高収率で製造することのできる製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method which can manufacture highly purified schwertmannite in a short time and a high yield.
上記課題を解決する本発明のシュベルトマナイトの製造方法は、Fe2(SO4)3・nH2O(n:1〜50の整数)の水溶液を60〜95℃に加熱する加熱工程と、加熱された前記水溶液のpHが1.6〜2.5となるように、アルカリ金属含有の弱塩基性塩よりなるpH調整剤を該水溶液に添加して、シュベルトマナイトを析出させる析出工程とを備えていることを特徴とする。 The manufacturing method of the Schwermannite of the present invention that solves the above problems includes a heating step of heating an aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O (n: integer of 1 to 50) to 60 to 95 ° C., A precipitation step of adding a pH adjuster comprising an alkali metal-containing weak basic salt to the aqueous solution so that the pH of the heated aqueous solution is 1.6 to 2.5, and precipitating Schwertmannite; It is characterized by having.
本発明のシュベルトマナイトの製造方法によれば、後述する実施例で示されるように、高純度のシュベルトマナイトを短時間でかつ高収率で得ることができる。この理由は、以下のように考えることができる。 According to the method for producing a Schwermannite of the present invention, as shown in the examples described later, a highly pure Schwermanite can be obtained in a short time and in a high yield. The reason for this can be considered as follows.
すなわち、pH調整剤として弱塩基性塩を用いるため、pH調整剤の添加によるpHの上昇が比較的緩やかとなる。この緩やかなpHの上昇が安定したシュベルトマナイトの析出を実現していると考えられる。また、本発明のシュベルトマナイトの製造方法では、pH調整剤としての弱塩基性塩がアルカリ金属を含むため、これらのアルカリ金属イオンがシュベルトマナイトの合成において触媒効果を示す可能性がある。したがって、本発明のシュベルトマナイトの製造方法によれば、短時間で高純度のシュベルトマナイトを合成できる。なお、例えばアルカリ土類金属イオンでは、シュベルトマナイトの合成において触媒効果を示さない。 That is, since a weak basic salt is used as a pH adjuster, the increase in pH due to the addition of the pH adjuster becomes relatively gradual. This moderate increase in pH is considered to realize stable precipitation of schwertmannite. Moreover, in the manufacturing method of the Schwertmannite of this invention, since the weakly basic salt as a pH adjuster contains an alkali metal, these alkali metal ions may show a catalytic effect in the synthesis of Schwertmannite. Therefore, according to the method for producing a Schwbertmannite of the present invention, a high-purity Schwbertmannite can be synthesized in a short time. For example, alkaline earth metal ions do not show a catalytic effect in the synthesis of Schwertmannite.
前記弱塩基性塩はアルカリ金属の炭酸塩であることが好ましい。アルカリ金属の炭酸塩はNaHCO3及びNa2CO3の少なくとも一方であることが好ましい。 The weak basic salt is preferably an alkali metal carbonate. The alkali metal carbonate is preferably at least one of NaHCO 3 and Na 2 CO 3 .
したがって、本発明のシュベルトマナイトの製造方法によると、高純度のシュベルトマナイトを短時間でかつ高収率で得ることができるので、シュベルトマナイトの製造において低コスト化及び高生産性を実現することが可能となる。 Therefore, according to the manufacturing method of the Schwbertmannite of the present invention, high-purity Schwbertmannite can be obtained in a short time and with a high yield. It becomes possible to do.
本発明のシュベルトマナイトの製造方法は、加熱工程と、析出工程とを備えている。 The manufacturing method of the Schwertmannite of this invention is equipped with the heating process and the precipitation process.
加熱工程では、Fe2(SO4)3・nH2O(n:1〜50の整数)の水溶液を60〜95℃に加熱する。硫酸第二鉄n水和物におけるnの数は、実質的には特に限定されず、1〜10としてもよいし、10を超えてもよい。硫酸第二鉄n水和物におけるnの数は、Fe2(SO4)3・nH2Oの水溶液におけるFe2(SO4)3の濃度に影響を及ぼすのみで、シュベルトマナイトの合成には影響を及ぼさない。 In the heating step, an aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O (n: an integer of 1 to 50) is heated to 60 to 95 ° C. The number of n in ferric sulfate n-hydrate is not particularly limited, and may be 1 to 10, or may exceed 10. The number of n in the ferric n hydrate sulfate, Fe 2 (SO 4) 3 · nH 2 Fe at O solution of 2 (SO 4) only affects the 3 concentrations, the synthesis of schwertmannite Has no effect.
加熱工程における加熱温度が95℃を超えると、反応液の蒸発により反応効率が低下し、60℃未満になるとシュベルトマナイトの合成が不可能になる。安定したシュベルトマナイトの析出を実現させる観点より、この加熱温度は65〜80℃であることが好ましい。 When the heating temperature in the heating step exceeds 95 ° C., the reaction efficiency decreases due to evaporation of the reaction solution, and when it is less than 60 ° C., the synthesis of Schwertmannite becomes impossible. This heating temperature is preferably 65 to 80 ° C. from the viewpoint of realizing stable precipitation of schwertmannite.
Fe2(SO4)3・nH2Oの水溶液のpHは、水溶液中のFe2(SO4)3・nH2Oの濃度によらず、0.001〜1の範囲になると予測され、実際は0.1〜0.9程度になると予測される。Fe2(SO4)3・nH2Oの水溶液のpHは、シュベルトマナイトの合成に影響を及ぼさないと考えられる。 The pH of the aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O is predicted to be in the range of 0.001 to 1 regardless of the concentration of Fe 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O in the aqueous solution. It is predicted to be about 0.1 to 0.9. It is considered that the pH of the aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O does not affect the synthesis of Schwertmannite.
析出工程では、加熱された水溶液のpHが1.6〜2.5となるように、この水溶液にアルカリ金属含有の弱塩基性塩よりなるpH調整剤を添加して、シュベルトマナイトを析出させる。このときのpHの調整は、Fe2(SO4)3・nH2Oの水溶液に対するpH調整剤の添加量を調整することで行うことができる。pH調整剤を添加し終わった後の水溶液のpHが1.6〜2.5の範囲を外れると、安定したシュベルトマナイトの析出が困難となる。具体的には、pH調整剤を添加し終わった後の水溶液のpHが1.6未満であるとシュベルトマナイトの合成が不可能となり、2.5を超えると不純物が増加する。したがって、安定したシュベルトマナイトの析出を実現させる観点より、このpHは1.7〜2であることが好ましい。 In the precipitation step, a pH adjusting agent made of an alkali metal-containing weak basic salt is added to the aqueous solution so that the pH of the heated aqueous solution becomes 1.6 to 2.5, thereby precipitating Schwertmannite. . PH adjustment at this time can be performed by adjusting the amount of addition of Fe 2 (SO 4) pH adjusting agent for 3 · nH 2 O aqueous solution. If the pH of the aqueous solution after the addition of the pH adjuster is out of the range of 1.6 to 2.5, it is difficult to stably deposit schbertmannite. Specifically, if the pH of the aqueous solution after the addition of the pH adjuster is less than 1.6, synthesis of Schwertmannite becomes impossible, and if it exceeds 2.5, impurities increase. Therefore, this pH is preferably 1.7 to 2 from the viewpoint of realizing stable precipitation of schwertmannite.
pH調整剤としてのアルカリ金属含有の弱塩基性塩は、アルカリ金属の炭酸塩であることが好ましい。本発明で用いることのできるアルカリ金属の炭酸塩としては、KHCO3やK2CO3のカリウムの炭酸塩、NaHCO3やNa2CO3のナトリウムの炭酸塩などを挙げることができるが、NaHCO3及びNa2CO3の少なくとも一方であることが好ましい。ナトリウムの炭酸塩であれば、適切な条件を選ぶことにより、反応生成物がシュベルトマナイトと水だけになる。NaHCO3及びNa2CO3は、どちらか一方のみを用いてもよいし、双方を用いてもよい。 The alkali metal-containing weakly basic salt as the pH adjuster is preferably an alkali metal carbonate. The alkali metal carbonate that can be used in the present invention, carbonates potassium KHCO 3 and K 2 CO 3, and the like can be mentioned carbonates of sodium NaHCO 3 and Na 2 CO 3, NaHCO 3 And at least one of Na 2 CO 3 is preferred. If it is sodium carbonate, the reaction products will be only Schwertmannite and water by selecting appropriate conditions. Only one or both of NaHCO 3 and Na 2 CO 3 may be used.
pH調整剤の添加速度は、5〜20g/minであることが好ましく、6〜15g/minであることがより好ましい。pH調整剤の添加速度が速すぎると安定したシュベルトマナイトの析出が困難となり、遅すぎると生産性が低下する。 The addition rate of the pH adjuster is preferably 5 to 20 g / min, and more preferably 6 to 15 g / min. If the addition rate of the pH adjusting agent is too fast, stable precipitation of schwertmannite becomes difficult, and if it is too slow, productivity is lowered.
pH調整剤の形状や大きさは特に限定されないが、シュベルトマナイトの安定した析出を実現させる観点より、粉末状のpH調整剤を用いることが好ましい。 The shape and size of the pH adjuster are not particularly limited, but it is preferable to use a powdery pH adjuster from the viewpoint of realizing stable precipitation of Schwertmannite.
析出工程で析出したシュベルトマナイトは、イオン交換水等で洗浄して、濾過、乾燥し、必要に応じて粉体化する。 The Schwertmannite precipitated in the precipitation step is washed with ion exchange water or the like, filtered, dried, and pulverized as necessary.
(実施例1)
以下に示す実施例1の製造方法によりシュベルトマナイトを製造した。
Example 1
Schwertmannite was produced by the production method of Example 1 shown below.
<加熱工程>
市販品のFe2(SO4)3・nH2O(商品名「EXTRA PURE REAGENT, Code 19529-75 500g, Iron(III)Sulfate n-Hydrate, 硫酸鉄(III)n水和物、ナカライテスク株式会社製)を準備した。
<Heating process>
Commercially available Fe 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O (trade name “EXTRA PURE REAGENT, Code 19529-75 500 g, Iron (III) Sulfate n-Hydrate, Iron sulfate (III) n hydrate, Nacalai Tesque shares Prepared by the company).
そして、20gのFe2(SO4)3・nH2Oと200gの水とを混合して、100g/LのFe2(SO4)3・nH2O水溶液220gを得た。このFe2(SO4)3・nH2Oの水溶液のpHは0.8であった。 Then, 20 g of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O and 200 g of water were mixed to obtain 220 g of a 100 g / L Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O aqueous solution. The pH of this aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O was 0.8.
また、pH調整剤として、NaHCO3粉末を準備した。 In addition, NaHCO 3 powder was prepared as a pH adjuster.
そして、上記Fe2(SO4)3・nH2O水溶液を加熱して、室温から70℃の温度まで約10分かけて昇温し、その後その温度で10分間保持した。 Then, the Fe 2 (SO 4) by heating the 3 · nH 2 O aqueous solution, the temperature was raised over a period of about 10 minutes to a temperature of 70 ° C. from room temperature, and then held at that temperature for 10 minutes.
<析出工程>
その後、70℃の温度に加熱したままの水溶液に、18gのNaHCO3粉末を9g/min程度の添加速度で添加した。このときのFe2(SO4)3・nH2Oに対するNaHCO3粉末の添加量は、質量比で、NaHCO3粉末/Fe2(SO4)3・nH2O=0.9とした。
<Precipitation process>
Thereafter, 18 g of NaHCO 3 powder was added to the aqueous solution while being heated to a temperature of 70 ° C. at an addition rate of about 9 g / min. The amount of NaHCO 3 powder added to Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O at this time was NaHCO 3 powder / Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O = 0.9 in terms of mass ratio.
この析出工程で、pH調整剤の添加にかかった時間は2分程度であった。また、pH調整剤の添加が完了した時点での水溶液のpHは2.0であった。そして、このpH調整剤の添加が完了した時点で、多量のシュベルトマナイトが水溶液中に析出していた。 In this precipitation step, it took about 2 minutes to add the pH adjuster. The pH of the aqueous solution at the time when the addition of the pH adjuster was completed was 2.0. And when addition of this pH adjuster was completed, a large amount of schwertmannite had precipitated in aqueous solution.
<洗浄、濾過、乾燥、粉体化工程>
析出工程で得られたシュベルトマナイトをイオン交換水で洗浄し、濾過した。その後、約45℃で乾燥してから、粉体化した。
<Washing, filtration, drying, powdering process>
The Schwertmannite obtained in the precipitation step was washed with ion exchange water and filtered. Then, after drying at about 45 ° C., it was pulverized.
こうして得られたシュベルトマナイトの量は7gであった。 The amount of Schwertmannite thus obtained was 7 g.
ここに、pH調整剤の添加が完了した(水溶液のpHが2.0になった)後、直ぐにその後の洗浄工程を行った場合と、pH調整剤の添加が完了した(水溶液のpHが2.0になった)後、数分間そのまま保持してからその後の洗浄工程を行った場合とで、シュベルトマナイトの析出量に差がなかった。 Here, after the addition of the pH adjusting agent was completed (the pH of the aqueous solution became 2.0), the case where the subsequent washing process was performed immediately, and the addition of the pH adjusting agent was completed (the pH of the aqueous solution was 2). After that, the amount of Schbertmannite deposited was not different between the case where it was kept for several minutes and the subsequent washing step was performed.
実施例1における析出工程の時間は2分程度であり、極めて短時間で、多量のシュベルトマナイトを析出させることができた。 The time of the precipitation process in Example 1 was about 2 minutes, and a large amount of Schwertmannite could be precipitated in an extremely short time.
また、実施例1では、4モルのFe2(SO4)3・nH2Oから1モルのシュベルトマナイトを得ることができ、収率は100%であった。 Moreover, in Example 1, 1 mol of Schwermanite could be obtained from 4 mol of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O, and the yield was 100%.
さらに、実施例1では、析出工程で析出した沈殿物の全てがシュベルトマナイトであるため、沈殿物から不純物を分離、除去する必要がなかった。 Furthermore, in Example 1, since all the deposits precipitated in the precipitation step were Schbertmanite, it was not necessary to separate and remove impurities from the precipitates.
(比較例1)
以下に示す比較例1の製造方法によりシュベルトマナイトを製造した。
(Comparative Example 1)
Schwertmannite was produced by the production method of Comparative Example 1 shown below.
<加熱工程>
実施例1と同様、市販品のFe2(SO4)3・nH2O(商品名「EXTRA PURE REAGENT, Code 19529-75 500g, Iron(III)Sulfate n-Hydrate, 硫酸鉄(III)n水和物、ナカライテスク株式会社製)を準備した。
<Heating process>
As in Example 1, commercially available Fe 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O (trade name “EXTRA PURE REAGENT, Code 19529-75 500 g, Iron (III) Sulfate n-Hydrate, Iron (III) sulfate n water” Japanese product, manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.) was prepared.
そして、20gのFe2(SO4)3・nH2Oと、200gの水とを混合して100/LのFe2(SO4)3・nH2O水溶液220gを準備した。このFe2(SO4)3・nH2Oの水溶液のpHは0.8であった。 Then, 20 g of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O and 200 g of water were mixed to prepare a 100 / L Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O aqueous solution 220 g. The pH of this aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O was 0.8.
また、pH調整剤として、170gの尿素と500gの水とを混合して、340g/Lの尿素水溶液670gを準備した。 As a pH adjuster, 170 g of urea and 500 g of water were mixed to prepare 670 g of a 340 g / L urea aqueous solution.
そして、上記Fe2(SO4)3・nH2O水溶液を加熱して、室温から70℃の温度まで約10分かけて昇温し、その後その温度で10分間保持した。 Then, the Fe 2 (SO 4) by heating the 3 · nH 2 O aqueous solution, the temperature was raised over a period of about 10 minutes to a temperature of 70 ° C. from room temperature, and then held at that temperature for 10 minutes.
<析出工程>
その後、70℃の温度に加熱したままの水溶液に、上記尿素水溶液を添加した。このときのFe2(SO4)3・nH2Oに対する尿素水溶液の添加量は、質量比で、(NH2)2CO/Fe2(SO4)3・nH2O=170/20とした。なお、pH調整剤の添加にかかった時間は2時間程度であった。また、pH調整剤の添加が完了した時点での水溶液のpHは2であった。
<Precipitation process>
Thereafter, the urea aqueous solution was added to the aqueous solution that had been heated to a temperature of 70 ° C. The amount of urea aqueous solution added to Fe 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O at this time was (NH 2 ) 2 CO / Fe 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O = 170/20 in mass ratio. . The time required for adding the pH adjuster was about 2 hours. The pH of the aqueous solution at the time when the addition of the pH adjuster was completed was 2.
このpH調整剤の添加により、シュベルトマナイトを水溶液中に析出させた。 By the addition of this pH adjuster, Schwertmannite was precipitated in the aqueous solution.
<洗浄、濾過、乾燥、粉体化工程>
析出工程で得られたシュベルトマナイトをイオン交換水で洗浄し、濾過した。その後、約45℃で乾燥してから、粉体化した。
<Washing, filtration, drying, powdering process>
The Schwertmannite obtained in the precipitation step was washed with ion exchange water and filtered. Then, after drying at about 45 ° C., it was pulverized.
こうして得られたシュベルトマナイトの量は5gであった。 The amount of Schwertmannite thus obtained was 5 g.
この比較例1では、析出工程に約2時間もかかるとともに、大量のpH調整剤を必要とし、しかも得られるシュベルトマナイトの量はたったの5gであった。 In Comparative Example 1, the precipitation process took about 2 hours, a large amount of pH adjusting agent was required, and the amount of Schwbertmannite obtained was only 5 g.
(評価1)
実施例1及び比較例1で得られたシュベルトマナイトについて、X線回折装置によりXRD分析をした。実施例1で得られたシュベルトマナイトのXRD分析結果を図1に、比較例1で得られたシュベルトマナイトのXRD分析結果を図2に示す。
(Evaluation 1)
The X-ray diffractometer was used for XRD analysis of the Schwertmannite obtained in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 1 shows the XRD analysis results of the Schwermanite obtained in Example 1, and FIG. 2 shows the XRD analysis results of the Schwermanite obtained in Comparative Example 1.
図1及び図2より、実施例1及び比較例1で得られたシュベルトマナイトは、いずれも不純物のない純粋なものであった。 1 and 2, the schbertmanite obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was pure with no impurities.
(評価2)
実施例1及び比較例1で得られたシュベルトマナイトについて、Cr吸収量を調べた。まず、Crの初期濃度が200ppmのK2Cr2O7溶液に、シュベルトマナイトを1g/Lの添加割合で添加して50分間攪拌した。そして、紙フィルタで固形分を濾過して除去した後の溶液について、誘導結合プラズマ原子放出分光計(ICP)(SII(Seiko Instruments Inc) SPS 7800)を用いて、液中のCr濃度を測定した。そして、その測定結果からCr吸収量を算出した。
(Evaluation 2)
The amount of Cr absorbed was examined for the Schwermannite obtained in Example 1 and Comparative Example 1. First, Schwertmannite was added at a rate of addition of 1 g / L to a K 2 Cr 2 O 7 solution having an initial Cr concentration of 200 ppm and stirred for 50 minutes. And about the solution after filtering solid content with a paper filter, the Cr density | concentration in a liquid was measured using the inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP) (SII (Seiko Instruments Inc) SPS 7800). . And the Cr absorption amount was computed from the measurement result.
また、実施例1及び比較例1で得られたシュベルトマナイトについて、P吸収量を調べた。まず、Pの初期濃度が80ppmのKH2PO4溶液に、シュベルトマナイトを1g/Lの添加割合で添加して50分間攪拌した。そして、紙フィルタで固形分を濾過して除去した後の溶液について、光度計(mobile laboratory photometer, LASA 30-“Germany”)を用いて、液中のP濃度を測定した。この測定では、波長800nm用のフィルタを用いた。その測定結果からP吸収量を算出した。 Further, the P absorption amount was examined for the Schwermannite obtained in Example 1 and Comparative Example 1. First, Schwertmannite was added to the KH 2 PO 4 solution having an initial P concentration of 80 ppm at an addition rate of 1 g / L and stirred for 50 minutes. And about the solution after filtering and removing solid content with a paper filter, the P density | concentration in a liquid was measured using the photometer (mobile laboratory photometer, LASA 30- "Germany"). In this measurement, a filter for a wavelength of 800 nm was used. The amount of P absorption was calculated from the measurement result.
これらの結果をまとめて表1に示す。 These results are summarized in Table 1.
表1から、Crイオン及びPイオンのいずれに対しても、実施例1で得られたシュベルトマナイトは、比較例1で得られたシュベルトマナイトより高い吸収性能を発揮した。 From Table 1, with respect to both Cr ions and P ions, the Schwbertmannite obtained in Example 1 exhibited higher absorption performance than the Schwertmannite obtained in Comparative Example 1.
(評価3)
実施例1の析出工程における反応時間(Fe2(SO4)3・nH2O水溶液にNaHCO3粉末を添加してからの経過時間)と、この水溶液のpH及び酸化還元ポテンシャル(ORP:Oxidation-Reduction Potential)との関係を調べた。
(Evaluation 3)
Reaction time in the precipitation step of Example 1 (elapsed time after adding NaHCO 3 powder to Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O aqueous solution), pH and redox potential (ORP: Oxidation- The relationship with Reduction Potential was investigated.
水溶液のpH及び酸化還元ポテンシャルは、pHメータ(MM−60R、東亜DKK株式会社製)により測定した。 The pH and redox potential of the aqueous solution were measured with a pH meter (MM-60R, manufactured by Toa DKK Corporation).
反応時間とpHとの関係を図3に示し、反応時間と酸化還元ポテンシャルとの関係を図4に示す。水溶液のpHは、NaHCO3粉末を添加してから約2分が経過するまでの間で、添加前のpH0.8からpH2まで上昇し、その後はほぼpH2のままであった。また、水溶液の酸化還元ポテンシャルは、時間の経過とともに減少した。これらの結果から、2〜3分で、pHがほぼ2に、酸化還元ポテンシャルが1V以下にそれぞれなり、シュベルトマナイトが析出したことが確認できた。
The relationship between reaction time and pH is shown in FIG. 3, and the relationship between reaction time and redox potential is shown in FIG. The pH of the aqueous solution rose from pH 0.8 before addition to
(実施例2)
pH調整剤として、NaHCO3粉末の代わりにNa2CO3粉末を用いること以外は、実施例1と同様の製造方法を実施した。
(Example 2)
The same production method as in Example 1 was carried out except that Na 2 CO 3 powder was used instead of NaHCO 3 powder as a pH adjuster.
その結果、実施例1と同様、極めて短時間で、多量のシュベルトマナイトを析出させることができた。 As a result, as in Example 1, a large amount of Schwbertmannite could be precipitated in an extremely short time.
実施例2の析出工程で、pH調整剤の添加にかかった時間は2分程度であった。また、pH調整剤の添加が完了した時点での水溶液のpHは1.7であった。そして、このpH調整剤の添加が完了した時点で、多量のシュベルトマナイトが水溶液中に析出していた。 In the precipitation step of Example 2, the time taken to add the pH adjuster was about 2 minutes. The pH of the aqueous solution at the time when the addition of the pH adjuster was completed was 1.7. And when addition of this pH adjuster was completed, a large amount of schwertmannite had precipitated in aqueous solution.
また、実施例2では、4モルのFe2(SO4)3・nH2Oから1モルのシュベルトマナイトを得ることができ、収率は100%であった。 Moreover, in Example 2, 1 mol of Schwermanite could be obtained from 4 mol of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O, and the yield was 100%.
さらに、実施例2では、析出工程で析出した沈殿物の全てがシュベルトマナイトであるため、沈殿物から不純物を分離、除去する必要がなかった。 Furthermore, in Example 2, since all the deposits precipitated in the precipitation step were Schbertmanite, it was not necessary to separate and remove impurities from the precipitates.
(比較例2)
pH調整剤として、NaHCO3粉末の代わりに、アルカリ土類金属の炭酸塩であるCaCO3粉末を用いること以外は、実施例1と同様の製造方法により、シュベルトマナイトを製造しようとした。
(Comparative Example 2)
As the pH adjuster, Schwartmannite was tried to be produced by the same production method as in Example 1 except that CaCO 3 powder, which is an alkaline earth metal carbonate, was used instead of NaHCO 3 powder.
しかし、pH調整剤としてCaCO3粉末を用いた比較例2ではシュベルトマナイトが析出しなかった。 However, in Comparative Example 2 in which CaCO 3 powder was used as a pH adjuster, no Schwermannite was deposited.
(評価4)
実施例2で得られたシュベルトマナイト及び比較例2で得られた生成物について、X線回折装置によりXRD分析をした。実施例2で得られたシュベルトマナイトのXRD分析結果を図5に、比較例2で得られた生成物のXRD分析結果を図6に示す。
(Evaluation 4)
XRD analysis was performed on the Schwertmannite obtained in Example 2 and the product obtained in Comparative Example 2 using an X-ray diffractometer. FIG. 5 shows the results of XRD analysis of the Schwertmannite obtained in Example 2, and FIG. 6 shows the results of XRD analysis of the product obtained in Comparative Example 2.
図5より、実施例2で得られたシュベルトマナイトは、不純物のない純粋なものであった。一方、図6より、比較例2で得られた生成物はシュベルトマナイトではないことがわかる。 As shown in FIG. 5, the schwertmannite obtained in Example 2 was pure with no impurities. On the other hand, it can be seen from FIG. 6 that the product obtained in Comparative Example 2 is not Schwbertmannite.
(評価5)
実施例2の析出工程における反応時間(Fe2(SO4)3・nH2O水溶液にNa2CO3粉末を添加してからの経過時間)と、この水溶液のpHとの関係を調べた。
(Evaluation 5)
The relationship between the reaction time in the precipitation step of Example 2 (elapsed time after adding Na 2 CO 3 powder to the Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O aqueous solution) and the pH of this aqueous solution was examined.
同様に、比較例2の析出工程における反応時間(Fe2(SO4)3・nH2O水溶液にCa2CO3粉末を添加してからの経過時間)と、この水溶液のpHとの関係を調べた。 Similarly, the relationship between the reaction time in the precipitation process of Comparative Example 2 (elapsed time since the addition of Ca 2 CO 3 powder to the Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O aqueous solution) and the pH of this aqueous solution is shown. Examined.
実施例2における反応時間とpHとの関係を図7に示し、比較例2における反応時間とpHとの関係を図8に示す。図7より、実施例2では、pH2付近でシュベルトマナイトが生成することが確認できた。また図8より、比較例2では、pH1.5以下で長時間にわたってシュベルトマナイト以外の不純物が生成し、シュベルトマナイトの生成に相応しいpH2近傍は瞬時に通過することが確認できた。
The relationship between the reaction time and pH in Example 2 is shown in FIG. 7, and the relationship between the reaction time and pH in Comparative Example 2 is shown in FIG. From FIG. 7, it was confirmed that in Example 2, Schwbertmannite was generated near pH2. Further, from FIG. 8, it was confirmed that in Comparative Example 2, impurities other than Schwermannite were generated over a long period of time at a pH of 1.5 or less, and the vicinity of
Claims (3)
加熱された前記水溶液のpHが1.6〜2.5となるように、アルカリ金属含有の弱塩基性塩よりなるpH調整剤を該水溶液に添加して、シュベルトマナイトを析出させる析出工程と、を備えていることを特徴とするシュベルトマナイトの製造方法。 A heating step of heating an aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O (n: an integer of 1 to 50) to 60 to 95 ° C .;
A precipitation step of adding a pH adjuster comprising an alkali metal-containing weak basic salt to the aqueous solution so that the pH of the heated aqueous solution is 1.6 to 2.5, and precipitating Schwertmannite; The manufacturing method of the Schwertmannite characterized by the above-mentioned.
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