JP6480237B2 - Method of manufacturing scorodite - Google Patents
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Description
本発明は、スコロダイトの製造方法に関する。とりわけ、非鉄製錬工程で産出する中間物からのスコロダイトの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing scorodite. In particular, it relates to a process for producing scorodite from intermediates produced in non-ferrous smelting processes.
銅鉱石などの非鉄製錬原料中には種々の不純物が混入しており、そのような不純物には砒素(As)が含まれる。砒素は有毒元素であり周囲環境への影響を考えて、化学的に安定性の高い形態に変換した上で処分することが望まれる。この点、鉄砒素化合物であるスコロダイト(FeAsO4・2H2O)の結晶は化学的に安定であることが知られており、長期保存にも適している。 Various impurities are mixed in non-ferrous smelting materials such as copper ore, and such impurities include arsenic (As). Arsenic is a toxic element, and in view of the influence on the surrounding environment, it is desirable to dispose it after converting it to a form that is chemically stable. In this regard, crystalline iron-arsenic compound scorodite (FeAsO 4 · 2H 2 O) is known to be chemically stable, it is also suitable for long-term storage.
従来、結晶性スコロダイトを製造する方法として一般に採用されてきたのは、5価の砒素溶液に2価又は3価の鉄を加え、酸性条件下、80℃以上で熱処理を行い、結晶性スコロダイトを生成さる方法である。この技術は、例えば、特許第3756687号公報「砒素含有溶液からの砒素の除去および固定方法」、特開2005−161123号公報「煙灰からの砒素除去方法」、特開平11−277075号公報「硫酸鉄溶液中に存在する砒素の除去及び固定方法」、特許第4185541号公報「結晶性の良い鉄砒素化合物の製法」に、その詳細が記載されている。これらの文献には、スコロダイト合成時のFe/Asについて、以下のように開示されている。 In the past, commonly used as a method for producing crystalline scorodite is the addition of divalent or trivalent iron to a pentavalent arsenic solution, and heat treatment at 80 ° C. or higher under acidic conditions to obtain crystalline scorodite. It is a method to generate. This technique is disclosed, for example, in Japanese Patent No. 3756687, "Method of removing and fixing arsenic from arsenic-containing solution", Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-161123, "Method of removing arsenic from smoke and ash", Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-277075, "Sulfuric acid The details are described in a method of removing and fixing arsenic present in an iron solution, and in Japanese Patent No. 4185541 "Production method of iron-arsenic compound with good crystallinity". These documents disclose Fe / As at the time of scorodite synthesis as follows.
特許第3756687号公報では、Fe/As=1.5〜2.0とされる。生成する砒素化合物の結晶性を向上させ、砒素溶出を抑えるため必要とされる。これ以外のモル比でスコロダイトを合成すると結晶性が著しく低下、砒素が溶出しやすくなるとしている。実施例では、「この砒素含有溶液6LにFe/As(モル比)で1.8となるように、Feが40g/Lの鉄含有溶液を3L加え、オートクレーブ内に封入し、165℃まで昇温した。」としている。 In patent 3756687, it is referred to as Fe / As = 1.5-2.0. It is required to improve the crystallinity of the formed arsenic compound and to suppress the elution of arsenic. If scorodite is synthesized at a molar ratio other than this, the crystallinity is significantly reduced and arsenic is likely to be eluted. In the example, “3 L of an iron-containing solution of 40 g / L of Fe is added to 6 L of this arsenic-containing solution so that the Fe / As (molar ratio) is 1.8, sealed in an autoclave and raised to 165 ° C. It is said that it is warm.
特開2005−161123号公報では、Fe/As=1.0〜1.5とされるが、理由については開示されていない。実施例では、「硫酸溶液を用いて煙灰から砒素を浸出し、ろ過して得たpH1.0の浸出液に、pH1.0の硫酸第二鉄水溶液(鉄イオン(Fe3+)濃度80g/L)を、鉄と砒素のモル比が1〜1.5となるように添加し、砒素濃度が10g/L以上の条件下で、混合液を95℃に加温して非晶質の砒酸鉄を結晶化した。」、「鉄と砒素のモル比が1.3〜1.5となるように硫酸第二鉄水溶液を添加し、砒素濃度が15g/Lの条件下で、混合液を95℃に加温して非晶質の砒酸鉄を結晶化した。」としている。 Although it is set as Fe / As = 1.0-1.5 by Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-161123, the reason is not disclosed. In the example, “a leaching solution of pH 1.0 obtained by leaching arsenic from smoke ash using a sulfuric acid solution and filtering it, an aqueous solution of ferric sulfate pH 1.0 (iron ion (Fe 3+ ) concentration 80 g / L ) Is added so that the molar ratio of iron to arsenic is 1 to 1.5, and the mixture is heated to 95.degree. C. under an arsenic concentration of 10 g / L or more to form amorphous iron arsenate. Of ferric sulfate is added so that the molar ratio of iron to arsenic is 1.3 to 1.5, and the mixture is 95 under the condition of an arsenic concentration of 15 g / L. C. to crystallize amorphous iron arsenate. "
特開平11−277075号公報では、「鉄と砒素の化合物は3<Fe/As<10の領域では沈殿形成の速度が遅くなるので、充分な砒素沈殿率を得るためには、好ましくは1<Fe/As<3あるいはFe/As>10となるように混合する」と記載されている。実施例ではFe/Asは4(実施例1)、1.3(実施例2)、4.5(実施例3)であった。 In JP-A-11-277075, “The compound of iron and arsenic has a slower rate of precipitation in the region of 3 <Fe / As <10, so in order to obtain a sufficient arsenic precipitation rate, preferably 1 < It mixes with it so that it may become Fe / As <3 or Fe / As> 10 ". In Examples, Fe / As was 4 (Example 1), 1.3 (Example 2), and 4.5 (Example 3).
特許第4185541号公報では、「鉄と砒素の比率はスコロダイト(FeAsO4・2H2O)のモル比に等しいか、あるいは鉄を若干過剰にしておく。具体的にはFe/As比率はモル比で0.9以上とし、1.5±0.2程度とすることが工程管理上、好ましい。」と記載されている。 Japanese Patent No. 4185541 publication, the ratio of "Iron and arsenic keep the excess slightly equal to the molar ratio of scorodite (FeAsO 4 · 2H 2 O) , or iron. Specifically Fe / As ratio molar ratio In the process control, it is preferable to set the value to 0.9 or more and 1.5.about.0.2.
スコロダイトを長期保管するという観点からは、保管場所の容積を少なくできるほうが保管コストが小さくなり望ましい。ところが、従来はスコロダイトの体積に関する議論が十分ではない。スコロダイトの単位重量当たりの体積が小さく(換言すればかさ密度が大きく)なれば、保管場所の容積を少なくできる。このため、スコロダイトの単位重量当たりの体積を低減する手法が開発されることが有利であろう。 From the viewpoint of long-term storage of scorodite, it is desirable to reduce the storage volume because the storage cost can be reduced. However, there is not enough discussion about the volume of scorodite conventionally. If the volume per unit weight of scorodite is small (in other words, bulk density is large), the volume of the storage place can be reduced. For this reason, it would be advantageous to develop techniques to reduce the volume per unit weight of scorodite.
本発明は上記事情に鑑みてなされた創作されたものであり、単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトを製造する方法を提供することを課題の一つとする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a scorodite having a small volume per unit weight.
従来技術ではスコロダイトを製造する際のFe/Asモル比は1に等しいか、それよりも高く設定されていた。これは、スコロダイトの化学式であるFeAsO4・2H2Oにおいて、Fe/Asモル比が1であることから、未反応のAsを残さないようにすることを考慮したものであると考えられる。しかしながら、本発明者の検討結果によれば、Fe/Asモル比を0.9未満としてスコロダイトを合成する方が、得られるスコロダイトの単位重量当たりの体積が低下することを見出した。 In the prior art, the Fe / As molar ratio in producing scorodite was set to be equal to or higher than one. This is considered to be in consideration of not leaving unreacted As because Fe / As molar ratio is 1 in FeAsO 4 .2H 2 O which is a chemical formula of scorodite. However, according to the study results of the present inventor, it was found that the volume per unit weight of the obtained scorodite is reduced when synthesizing the scorodite with the Fe / As molar ratio less than 0.9.
ただし、Fe/Asモル比を0.9未満としてスコロダイトを合成した場合、Feが不足するために未反応Asが残存するという問題が生じる。そこで、Fe/Asモル比を0.9未満として合成したスコロダイトを種結晶として使用したところ、Fe/Asモル比を0.9以上として反応させても、単位重量当たりの体積が小さなスコロダイトが引き続き合成されることが分かった。 However, when scorodite is synthesized with an Fe / As molar ratio of less than 0.9, there is a problem that unreacted As remains due to lack of Fe. Therefore, when scorodite synthesized with an Fe / As molar ratio of less than 0.9 is used as a seed crystal, even if it is reacted with an Fe / As molar ratio of 0.9 or more, the scorodite having a small volume per unit weight continues It turned out that it synthesizes.
本発明は上記知見に基づいて完成したものであり、一側面において、5価のAsイオンと2価及び/又は3価のFeイオンとを含有する酸性水溶液からスコロダイトの種結晶を製造する方法であって、累積のFe/Asモル比を0.9未満に維持したまま前記Asイオンの一部を反応させてスコロダイトの種結晶を製造する方法である。 The present invention has been completed based on the above findings, and in one aspect, it is a method of producing scorodite seed crystals from an acidic aqueous solution containing pentavalent As ions and divalent and / or trivalent Fe ions. This is a method of producing scorodite seed crystals by reacting a part of the As ions while maintaining the cumulative Fe / As molar ratio below 0.9.
本発明に係るスコロダイトの種結晶を製造する方法の一実施形態においては、累積のFe/Asモル比を0.7以下に維持したまま前記Asイオンの一部を反応させてスコロダイトの種結晶を製造する。 In one embodiment of the method for producing a scorodite seed crystal according to the present invention, a portion of the As ion is reacted to maintain the scorodite seed crystal while maintaining the cumulative Fe / As molar ratio at 0.7 or less. Manufacture.
本発明に係るスコロダイトの種結晶を製造する方法の別の一実施形態においては、前記酸性水溶液中の当初の5価のAsイオン濃度が2g/L以上である。 In another embodiment of the method of producing a seed crystal of scorodite according to the present invention, the initial pentavalent As ion concentration in the acidic aqueous solution is 2 g / L or more.
本発明に係るスコロダイトの種結晶を製造する方法の更に別の一実施形態においては、種結晶の平均粒度が20μm以上になるまで反応を継続する。 In still another embodiment of the method of producing scorodite seed crystals according to the present invention, the reaction is continued until the average particle size of the seed crystals becomes 20 μm or more.
本発明は別の一側面において、本発明に係るスコロダイトの種結晶を製造する方法で得られたスコロダイトを種結晶としてスコロダイトを製造する方法である。 In another aspect, the present invention is a method of producing scorodite by using the scorodite obtained by the method of producing a seed crystal of scorodite according to the present invention as a seed crystal.
本発明は更に別の一側面において、5価のAsイオンと2価及び/又は3価のFeイオンとを含有する酸性水溶液からスコロダイトを製造する方法であって、累積のFe/Asモル比を0.9未満に維持したまま前記Asイオンの一部を反応させてスコロダイトの種結晶を製造する工程1と、次いで、累積のFe/Asモル比を0.9以上に調整して、得られた種結晶の存在下で前記Asイオンの残部を反応させてスコロダイトを製造する工程2とを含む方法である。 In still another aspect, the present invention is a method of producing scorodite from an acidic aqueous solution containing pentavalent As ions and divalent and / or trivalent Fe ions, wherein the cumulative Fe / As molar ratio is Step 1 of producing scorodite seed crystals by reacting a part of the As ions while maintaining the concentration to less than 0.9, and then adjusting the cumulative Fe / As molar ratio to 0.9 or more. And D. reacting the remainder of the As ion in the presence of a seed crystal to produce scorodite.
本発明に係るスコロダイトを製造する方法の一実施形態においては、種結晶の平均粒度が20μm以上になるまで工程1を継続する。 In one embodiment of the method of producing scorodite according to the present invention, step 1 is continued until the average particle size of the seed crystals is 20 μm or more.
本発明に係るスコロダイトを製造する方法の別の一実施形態においては、2価及び/又は3価のFeイオンの供給源を酸性水溶液中に追加的に添加することにより累積のFe/Asモル比を0.9以上に調整する。 In another embodiment of the process for producing scorodite according to the invention, the cumulative Fe / As molar ratio is obtained by additionally adding a source of divalent and / or trivalent Fe ions to the aqueous acid solution. Adjust to 0.9 or more.
本発明に係るスコロダイトを製造する方法の更に別の一実施形態においては、2価及び/又は3価のFeイオンの供給源は複数回に分けて追加的に添加される。 In still another embodiment of the method of producing scorodite according to the present invention, the source of divalent and / or trivalent Fe ions is additionally added in multiple times.
本発明に係るスコロダイトを製造する方法の更に別の一実施形態においては、添加する2価及び/又は3価のFeイオンの1回当たりの添加量が酸性水溶液1L当たりに5g以下となるように、Feイオンの供給源を追加的に添加する。 In still another embodiment of the method of producing scorodite according to the present invention, the addition amount per addition of divalent and / or trivalent Fe ions to be added is 5 g or less per 1 L of acidic aqueous solution. , And an additional source of Fe ions.
本発明に係るスコロダイトを製造する方法の更に別の一実施形態においては、2価及び/又は3価のFeイオンの供給源の追加的添加は、酸性水溶液の温度が50℃を超えた時点から2時間以上経過後に一回目が実施され、更に添加する場合は直前の添加時点から2時間以上経過後にそれぞれ実施される。 In yet another embodiment of the method of producing scorodite according to the present invention, the additional addition of the divalent and / or trivalent Fe ion source is from the point when the temperature of the acidic aqueous solution exceeds 50 ° C. The first operation is carried out after 2 hours or more, and the addition is further carried out 2 hours or more after the last addition.
本発明に係るスコロダイトを製造する方法の更に別の一実施形態においては、工程2では、累積のFe/Asモル比を1.0以上に調整する。 In yet another embodiment of the method of producing scorodite according to the present invention, in step 2, the cumulative Fe / As molar ratio is adjusted to 1.0 or more.
本発明に係るスコロダイトを製造する方法の更に別の一実施形態においては、反応終点におけるpHが1.2を超える。 In yet another embodiment of the method of producing scorodite according to the present invention, the pH at the reaction end exceeds 1.2.
本発明は更に別の一側面において、1g当たりの体積が0.7cm3以下である結晶スコロダイトである。 The present invention, in still another aspect, is a crystalline scorodite having a volume per gram of 0.7 cm 3 or less.
本発明に係る結晶スコロダイトの一実施形態においては、多面体形状の一次粒子が凝集した二次粒子の形態にある。 In one embodiment of the crystalline scorodite according to the present invention, it is in the form of secondary particles in which primary particles of polyhedral shape are aggregated.
本発明に係る結晶スコロダイトの別の一実施形態においては、平均粒度が30μm以上である。 In another embodiment of the crystalline scorodite according to the present invention, the average particle size is 30 μm or more.
本発明によれば単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトが製造可能となる。単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトを種結晶として使用することで、反応溶液中の未反応Asを減少させながら、好ましくは残すことなく、単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトを製造可能である。また、スコロダイト製造過程の途中で、Fe/Asモル比を0.9未満から0.9以上に変化させることで、種結晶を分離回収することなく、連続的に単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトを製造することも可能となる。 According to the present invention, a scorodite having a small volume per unit weight can be manufactured. By using a small volume per unit weight scorodite as a seed crystal, it is possible to produce a small volume per unit weight scorodite, preferably without leaving unreacted As in the reaction solution. In addition, by changing the Fe / As molar ratio from less than 0.9 to 0.9 or more in the process of scorodite production, the scorodite having a small volume per unit weight can be continuously removed without separating and recovering the seed crystal. It is also possible to produce
本発明において、「累積のFe/Asモル比」とは、スコロダイトの合成反応開始時からモル比測定時点までに反応液(酸性水溶液)中に添加したAsイオン源からの合計Asモル量に対する、スコロダイトの合成反応開始時からモル比測定時点までに反応液中に添加したFeイオン源からの合計Feモル量の比として定義する。
また、「反応開始時点のFe/Asモル比」とは、スコロダイトの合成反応開始時点での反応液(酸性水溶液)中のAsイオン源からの合計Asモル量に対する、反応開始時点での反応液中のFeイオン源中からのFeモル量の比として与えられる。
また、「分割添加毎のFe/Asモル比」とは、スコロダイトの合成反応開始時からモル比測定時点までに反応液(酸性水溶液)中に添加したAsイオン源からの合計Asモル量に対する、Feイオン源を反応液へ段階的に分けて添加する際の一回当たりに添加するFeイオン源からのFeモル量の比として与えられる。
In the present invention, the "cumulative Fe / As molar ratio" refers to the total As molar amount from the As ion source added to the reaction solution (acidic aqueous solution) from the start of the scorodite synthesis reaction to the molar ratio measurement time, Synthesis of scorodite It is defined as the ratio of the total molar amount of Fe from the Fe ion source added to the reaction liquid from the start of the reaction of the scorodite to the point of molar ratio measurement.
Also, “Fe / As molar ratio at reaction initiation time” means the reaction solution at reaction initiation time relative to the total As molar amount from As ion source in the reaction solution (acidic aqueous solution) at the synthesis reaction initiation time of scorodite It is given as the ratio of the molar amount of Fe from in the Fe ion source in
Also, “Fe / As molar ratio for each divided addition” refers to the total molar amount of As from the As ion source added to the reaction solution (acidic aqueous solution) from the start of the synthesis reaction of scorodite to the time point of molar ratio measurement. It is given as the ratio of the molar amount of Fe from the Fe ion source to be added per one step when the Fe ion source is added stepwise to the reaction solution.
(1.種結晶の製造)
本発明の一側面においては、5価のAsイオンと2価及び/又は3価のFeイオンとを含有する酸性水溶液からスコロダイトの種結晶を製造する方法を提供する。5価のAsは例示的には砒酸(H3AsO4)等の形態で与えることができる。砒酸は銅製錬工程で産出する中間物である電解沈殿銅を硫酸浸出した後の硫酸浸出液中に含まれる。そのため、当該硫酸浸出液を原料とすることもできる。2価及び/又は3価のFeは例示的には酸化鉄、硫酸鉄及び塩化鉄、水酸化鉄等の形態で与えることができる。ポリ硫酸第一鉄やポリ硫酸第二鉄も使用可能である。酸性水溶液中のFeイオンは2価及び3価の何れの形態でもよく、これらの混合形態で存在してもよい。但し、スコロダイト中のFeの価数は3価であることから、2価のFeイオンは反応中に3価に酸化される。酸性水溶液は例示的には塩酸酸性、硫酸酸性、硝酸酸性、過塩素酸酸性等の水溶液として与えることができる。銅製錬工程で発生する電解沈殿銅中に含まれる砒酸中のAsからスコロダイトを製造する場合、スコロダイトの合成後液を銅電解槽に戻すことができるため、硫酸酸性の水溶液が好ましい。
(1. Production of seed crystal)
In one aspect of the present invention, a method is provided for producing scorodite seed crystals from an acidic aqueous solution containing pentavalent As ions and divalent and / or trivalent Fe ions. Pentavalent As can be exemplarily given in the form of arsenate (H 3 AsO 4 ) or the like. Arsenic acid is contained in a sulfuric acid leaching solution after sulfuric acid leaching of electrolytically precipitated copper, which is an intermediate produced in the copper smelting process. Therefore, the said sulfuric acid leaching solution can also be used as a raw material. The divalent and / or trivalent Fe can be exemplarily given in the form of iron oxide, iron sulfate, iron chloride, iron hydroxide and the like. Polyferrous sulfate and polyferric sulfate can also be used. The Fe ions in the acidic aqueous solution may be in the form of either divalent or trivalent and may be present in the form of a mixture thereof. However, since the valence of Fe in scorodite is trivalent, divalent Fe ions are oxidized to trivalent during the reaction. The acidic aqueous solution can be provided as an aqueous solution of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, etc. In the case of producing scorodite from As in arsenic acid contained in electrolytically precipitated copper generated in the copper smelting process, the aqueous solution of sulfuric acid acid is preferable because the solution after synthesis of scorodite can be returned to the copper electrolytic cell.
スコロダイトの種結晶の単位重量当たりの体積を抑制する観点からは、当該酸性水溶液中の累積のFe/Asモル比を0.9未満に維持したまま前記Asイオンの一部を反応させることで、スコロダイトの種結晶を製造することが重要である。スコロダイトの種結晶の単位重量当たりの体積を低下させる効果は、酸性水溶液中の累積のFe/Asモル比が小さい方が大きいことから、累積のFe/Asモル比は好ましくは0.8以下であり、より好ましくは0.7以下であり、更により好ましくは0.6以下であり、更により好ましくは0.5以下であり、更により好ましくは0.4以下であり、更により好ましくは0.3以下である。ただし、累積のFe/Asモル比が小さすぎると生成する種結晶の量が少なくなるため、累積のFe/Asモル比は好ましくは0.05以上であり、より好ましくは0.1以上であり、更により好ましくは0.2以上である。 From the viewpoint of suppressing the volume per unit weight of scorodite seed crystals, a part of the As ions are reacted while maintaining the cumulative Fe / As molar ratio in the acidic aqueous solution to less than 0.9, It is important to produce scorodite seed crystals. The effect of reducing the volume per unit weight of the scorodite seed crystals is that the smaller the cumulative Fe / As molar ratio in the acidic aqueous solution is, the cumulative Fe / As molar ratio is preferably 0.8 or less , More preferably 0.7 or less, still more preferably 0.6 or less, still more preferably 0.5 or less, still more preferably 0.4 or less, still more preferably 0 .3 or less. However, since the amount of seed crystals formed decreases if the cumulative Fe / As molar ratio is too small, the cumulative Fe / As molar ratio is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more. More preferably, it is 0.2 or more.
スコロダイトの化学式であるFeAsO4・2H2Oにおいて、Fe:As=1:1であることから分かるように、本発明においては、Feが不足した状態でスコロダイトの種結晶を製造する。そのため、種結晶の合成が進展して反応溶液中に含まれる全てのFeがスコロダイトの合成に消費されるとAsが反応溶液中に残存することになる。すなわち、反応溶液中のAsは一部のみがスコロダイトの種結晶の製造に消費されることになる。 In FeAsO 4 · 2H 2 O is a chemical formula of scorodite, Fe: As = 1: As can be seen from a 1, in the present invention, to produce seed crystals of scorodite in a state in which Fe is insufficient. Therefore, if the synthesis of seed crystals progresses and all the Fe contained in the reaction solution is consumed for the synthesis of scorodite, As will remain in the reaction solution. That is, only a part of As in the reaction solution is consumed for producing scorodite seed crystals.
結晶性スコロダイトの溶解度はpH0.3未満で急速に増大するため、酸性水溶液のpHを反応開始時から反応終了時まで0.3以上に維持することが好ましく、0.6以上に維持することがより好ましく、0.9以上に維持することがより好ましく、1.2以上に維持することがより好ましく、1.25以上に維持することが更により好ましい。また、酸性水溶液のpHが2.2を超えると添加した鉄が水酸化鉄となって沈殿してしまい、鉄が有効にスコロダイトの合成に使われないことから、酸性水溶液のpHを反応開始時から反応終了時まで2.2以下に維持することが好ましく、1.9以下に維持することがより好ましく、1.6以下に維持することが更により好ましい。 Since the solubility of crystalline scorodite increases rapidly at pH less than 0.3, the pH of the acidic aqueous solution is preferably maintained at 0.3 or more from the initiation of the reaction to the termination of the reaction, preferably at 0.6 or more. It is more preferable to maintain 0.9 or more, more preferably 1.2 or more, and still more preferably 1.25 or more. In addition, when the pH of the acidic aqueous solution exceeds 2.2, the added iron precipitates as iron hydroxide and the iron is not used effectively for synthesizing scorodite, so the pH of the acidic aqueous solution is set to It is preferable to maintain at 2.2 or less, more preferably at 1.9 or less, and still more preferably at 1.6 or less from the time of the reaction to the end of the reaction.
反応開始時点における5価のAsイオン濃度は、種結晶なしに大気圧下でスコロダイトを合成する場合はある程度の濃度がないとスコロダイトを合成できないという理由により、2g/L以上であることが好ましく、5g/L以上であることがより好ましい。 When synthesizing scorodite under atmospheric pressure without seed crystals, the pentavalent As ion concentration at the reaction initiation time is preferably 2 g / L or more, because scorodite can not be synthesized without a certain concentration. More preferably, it is 5 g / L or more.
スコロダイトの種結晶は上記酸性水溶液を例えば大気圧下で60〜95℃に加熱することにより生成させることができる。反応促進の観点から、反応中は酸性水溶液を攪拌することが好ましい。結晶性のスコロダイトは化学的に安定であり、長期保存にも適している。該スコロダイトの種結晶を含有する残渣と脱砒後液とに固液分離すれば、種結晶を回収することができる。但し、反応速度を高めすぎると、独立した結晶体が多量に発生して種結晶が大きくなりくいので、穏やかな酸化性雰囲気下でスコロダイトの合成反応を起こすことが好ましい。具体的には、酸素雰囲気よりも空気雰囲気とすることが好ましい。 Seed crystals of scorodite can be produced by heating the above-mentioned acidic aqueous solution to, for example, 60 to 95 ° C. under atmospheric pressure. From the viewpoint of reaction promotion, it is preferable to stir the acidic aqueous solution during the reaction. Crystalline scorodite is chemically stable and suitable for long-term storage. The seed crystals can be recovered by solid-liquid separation into a residue containing seed crystals of the scorodite and the post-arsenic solution. However, if the reaction rate is too high, a large amount of independent crystals will be generated and the seed crystals will not be large. Therefore, it is preferable to cause the scorodite synthesis reaction under a mild oxidizing atmosphere. Specifically, air atmosphere is preferable to oxygen atmosphere.
本発明のスコロダイトの種結晶は一実施形態において、単位重量当たりの体積が小さい態様で提供される。体積が小さいことで保管場所に要求される容積が少なくて済むことから、保管場所の確保が容易化すると共に保管費用が安くなるため、経済的に有利である。具体的には、1g当たりの体積を0.9cm3以下とすることができ、更には0.8cm3以下とすることもでき、例えば1g当たりの体積を0.7〜0.9cm3とすることができる。本発明においては、スコロダイトの1g当たりの体積は以下の手順で求める。測定対象となるスコロダイトを40℃の乾燥器で24h以上乾燥した後、その2.5gを、15mLの遠沈管(φ約1cm)の中にロートを使って静かに流し込み、これを遠心機にセットし、13,420g(gは重力加速度=9.8m/s2)の加速度で5分間回転させる。そそて、遠心機から取り出した遠沈管中のスコロダイトの体積から1g当たりの体積を測定する。 In one embodiment, the scorodite seed crystals of the present invention are provided in a low volume per unit weight aspect. Since the small volume requires less storage space, storage space can be easily secured and storage costs can be reduced, which is economically advantageous. Specifically, the volume per 1g can be 0.9 cm 3 or less, further may be a 0.8 cm 3 or less, for example, the volume per 1g and 0.7~0.9Cm 3 be able to. In the present invention, the volume per 1 g of scorodite is determined by the following procedure. After the scorodite to be measured is dried for at least 24 hours in a 40 ° C. dryer, 2.5 g of the scorodite is gently poured into a 15 mL centrifuge tube (φ about 1 cm) using a funnel, and this is set in a centrifuge And rotate for 5 minutes at an acceleration of 13,420 g (g is the acceleration of gravity = 9.8 m / s 2 ). Then, the volume per gram is measured from the volume of scorodite in the centrifuge tube taken out of the centrifuge.
また、本発明に係るスコロダイトの種結晶は一実施形態において、多面体形状である。多面体形状であると、各面は平滑であるので凹凸の多いスコロダイトに比べて比表面積が小さくなる。これにより、Asの溶出リスクを低減効果があると考えられる。また、多面体形状の中でも、球形に近い形状であることが比表面積を低下させる観点から好ましい。 Moreover, the seed crystal of scorodite according to the present invention has a polyhedral shape in one embodiment. In the polyhedral shape, each surface is smooth, so the specific surface area is smaller than in the case of scorodite having many irregularities. This is considered to be effective in reducing the elution risk of As. Further, among polyhedral shapes, it is preferable from the viewpoint of reducing the specific surface area to be a shape close to a sphere.
本発明に係るスコロダイトの種結晶は一実施形態において、平均粒度が大きい態様で提供される。平均粒度が大きいほうが、単位重量当たりの体積を小さくすることができる。これは、本発明に係るスコロダイトの種結晶は典型的には多面体形状の一次粒子が集合してできた二次粒子の形態となっているところ、複数の一次粒子は面同士がほとんど隙間の見られないような密接した状態で凝集して二次粒子を形成する。このため、二次粒子が大きくなるということは単位体積当たりの空隙が低減されたスコロダイトが製造されることを意味する。また、平均粒度が大きいと含水率を低くしやすいという利点や濾過性が向上するという利点も得られる。そのため、大きな粒径をもつ種結晶を利用するほうが、大きな結晶粒をもつスコロダイトに成長しやすいとから望ましい。 In one embodiment, scorodite seed crystals according to the present invention are provided with a large average particle size. The larger the average particle size, the smaller the volume per unit weight can be. This is because the scorodite seed crystal according to the present invention is typically in the form of a secondary particle formed by the aggregation of primary particles of polyhedral shape, and a plurality of primary particles have almost a gap between faces. It aggregates in such a close state as it can not form secondary particles. For this reason, the fact that secondary particles are large means that scorodite having a reduced number of voids per unit volume is produced. In addition, when the average particle size is large, an advantage that the water content can be easily reduced and an advantage that the filterability is improved can be obtained. Therefore, it is desirable to use a seed crystal having a large grain size because it easily grows into scorodite having a large grain size.
本発明に係るスコロダイトの種結晶は一実施形態において、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定した平均粒度(D50)を20μm以上とすることができ、好ましくは25μm以上とすることができ、より好ましくは30μm以上とすることができ、更により好ましくは35μm以上とすることができ、例えば20〜40μmとすることができる。なお、本発明においてスコロダイトの平均粒度(D50)は体積分布に基づいて算出される積算値50%の粒度値である(以下同様)。 In one embodiment, the seed crystal of scorodite according to the present invention can have an average particle size (D50) of at least 20 μm, preferably at least 25 μm, as measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device. More preferably, it can be 30 micrometers or more, More preferably, it can be 35 micrometers or more, for example, can be 20-40 micrometers. In the present invention, the average particle size (D50) of scorodite is a particle size value of 50% integrated value calculated based on the volume distribution (the same applies hereinafter).
(2.別途用意した種結晶を用いる場合のスコロダイトの製造)
本発明に係るスコロダイトの種結晶を利用する場合、反応開始時点のAs/Feを高めた反応系でスコロダイトを製造しても、種結晶の性状が引き続き維持されたスコロダイトを合成可能である。このため、先述したように、Feが不足した状態でスコロダイトを製造すると未反応のAsが残存するが、いったん種結晶を利用すれば、反応開始時点のFe/Asモル比を0.9以上とした酸性水溶液からスコロダイトを製造しても、未反応のAsを減らしながら、単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトが製造できる。
(2. Production of scorodite in the case of using a separately prepared seed crystal)
When using scorodite seed crystals according to the present invention, even if scorodite is produced in a reaction system in which As / Fe is increased at the start of the reaction, it is possible to synthesize scorodite in which the properties of the seed crystal are maintained. For this reason, as described above, when scorodite is produced in a state of insufficient iron, unreacted As remains, but once the seed crystal is used, the Fe / As molar ratio at the start of the reaction is 0.9 or more. Even if scorodite is produced from the acidic aqueous solution, a small volume of scorodite per unit weight can be produced while reducing unreacted As.
種結晶を利用するスコロダイトの製造方法においては、未反応のAsを減らすという観点からは、酸性水溶液中の累積のFe/Asモル比を0.9以上に設定することが好ましく、酸性水溶液中の累積のFe/Asモル比を1.0以上に設定することがより好ましく、1.2以上に設定することが更により好ましい。また、Feが多すぎると結晶上に種結晶の形状を維持して結晶成長させられず、独立した結晶体を生じてしまうおそれがあることや、Feに係る無駄なコストを省くという観点からは、酸性水溶液中の累積のFe/Asモル比を1.8以下に設定することが好ましく、1.5以下に設定することがより好ましい。当該Fe/Asモル比は反応開始時点で達成されていてもよいし、反応途中で段階的に調節することで達成されてもよい。 In the method of producing scorodite using seed crystals, from the viewpoint of reducing unreacted As, it is preferable to set the cumulative Fe / As molar ratio in the acidic aqueous solution to 0.9 or more, The cumulative Fe / As molar ratio is more preferably set to 1.0 or more, and still more preferably 1.2 or more. In addition, if there is too much Fe, the crystal can not be grown while maintaining the shape of the seed crystal on the crystal, and there is a possibility that an independent crystal body may be generated, and from the viewpoint of eliminating unnecessary cost for Fe. The cumulative Fe / As molar ratio in the acidic aqueous solution is preferably set to 1.8 or less, more preferably 1.5 or less. The Fe / As molar ratio may be achieved at the start of the reaction or may be achieved by stepwise adjustment during the reaction.
従って、本発明に係るスコロダイトの製造方法の一実施形態においては、本発明に係る種結晶の共存下で、5価のAsイオンと2価及び/又は3価のFeイオンとを含有する酸性水溶液からスコロダイトを製造する。このときのスコロダイトの製造条件は、累積のFe/Asモル比を0.9以上に設定する以外は、種結晶の製造方法の説明における記述と同様である。 Therefore, in one embodiment of the method for producing scorodite according to the present invention, an acidic aqueous solution containing pentavalent As ion and divalent and / or trivalent Fe ion in the coexistence of the seed crystal according to the present invention Produce scorodite from The conditions for producing scorodite at this time are the same as those described in the description of the method for producing a seed crystal except that the cumulative Fe / As molar ratio is set to 0.9 or more.
添加する種結晶の量は、液中のヒ素を種結晶表面上に吸着しながら成長させる上で早く処理できるという理由から液重量に対して多いほど好ましい。具体的には酸性水溶液の質量に対して0.05%以上であることが好ましく、0.2%以上であることがより好ましく、0.8%以上であることが更により好ましい。 The amount of seed crystals to be added is preferably as large as possible with respect to the weight of the solution because it can be processed quickly to adsorb and grow arsenic in the solution on the surface of the seed crystals. Specifically, the content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.2% or more, and still more preferably 0.8% or more based on the weight of the acidic aqueous solution.
こうして得られる結晶スコロダイトは、上記種結晶の形態を保持しつつ成長することができるため、一次粒子の面同士が密接した状態で凝集して粒径が大きくなり、それに応じて単位重量当たりの体積が更に小さくなる。本発明に係るスコロダイトの種結晶を用いて得られたスコロダイトは一実施形態において、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定した二次粒子の平均粒度(D50)を30μm以上とすることができ、好ましくは35μm以上とすることができ、より好ましくは40μm以上とすることができ、更により好ましくは45μm以上とすることができ、更により好ましくは50μm以上とすることができ、例えば30〜60μmとすることができる。 The crystalline scorodite thus obtained can be grown while maintaining the form of the seed crystal, so that the primary particles are in close contact with each other in a state of close aggregation to increase the particle size, and accordingly the volume per unit weight Becomes even smaller. In one embodiment, the scorodite obtained by using the seed crystal of scorodite according to the present invention has an average particle size (D50) of secondary particles measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device of 30 μm or more. , Preferably 35 μm or more, more preferably 40 μm or more, still more preferably 45 μm or more, still more preferably 50 μm or more, for example 30 to It can be 60 μm.
また、本発明に係るスコロダイトの種結晶を用いて得られたスコロダイトは一実施形態において、1g当たりの体積を0.7cm3以下とすることができ、更には0.6cm3以下とすることもでき、例えば1g当たりの体積を0.4〜0.7cm3とすることができる。 Furthermore, the scorodite obtained using a seed crystal of scorodite of the present invention in one embodiment, the volume per 1g can be 0.7 cm 3 or less, also further to 0.6 cm 3 or less For example, the volume per 1 g can be 0.4 to 0.7 cm 3 .
(3.種結晶を別途用意しない場合のスコロダイトの製造)
上述した種結晶を利用したスコロダイトの製造方法では、種結晶を別途用意し、これを反応系に添加する方法を採用していた。しかしながら、種結晶を反応開始時点で用意していなくても、本発明で目的とする単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトを製造することは可能である。具体的には、5価のAsイオンと2価及び/又は3価のFeイオンとを含有する酸性水溶液からスコロダイトを製造する方法であって、累積のFe/Asモル比を0.9未満に維持したまま前記Asイオンの一部を反応させてスコロダイトの種結晶を製造する工程1と、次いで、累積のFe/Asモル比を0.9以上に調整して、得られた種結晶の存在下で前記Asイオンの残部を反応させてスコロダイトを製造する工程2とを含む方法が提供される。
(3. Production of scorodite when the seed crystal is not prepared separately)
In the manufacturing method of scorodite using the seed crystal mentioned above, the method of preparing a seed crystal separately and adding this to a reaction system was employ | adopted. However, even if seed crystals are not prepared at the start of the reaction, it is possible to produce the small volume scorodite per unit weight targeted in the present invention. Specifically, a method of producing scorodite from an acidic aqueous solution containing pentavalent As ions and divalent and / or trivalent Fe ions, wherein the cumulative Fe / As molar ratio is less than 0.9 Step 1 of producing a seed crystal of scorodite by reacting a part of the As ion while maintaining it, and then adjusting the cumulative Fe / As molar ratio to 0.9 or more, and the presence of the obtained seed crystal And 2. reacting the remainder of the As ion below to produce scorodite.
工程1では、先述した種結晶の製造方法と同様の方法により、種結晶をその場(in situ)で製造する。好ましい累積のFe/Asモル比などの条件も同様である。反応開始直後は累積のFe/Asモル比を0.9未満として化学反応を進行させることにより、単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトが種結晶として生成する。しかしながら、このまま反応を続けていくと、Fe不足により未反応Asが残存することになる。そこで、ある程度の種結晶が生成した段階で、累積のFe/Asモル比を変化させて0.9以上に調整し、残部のAsイオンを反応させる。このように、累積のFe/Asモル比を途中で0.9以上に変化させても、その後に合成されるスコロダイトは、既に単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトが種結晶として反応系に存在していることから、引き続き種結晶の性状を引き継ぐことができる。よって、当該方法によれば、種結晶を別途用意していなくても、未反応Asを減少させつつ、単位重量当たりの体積の小さなスコロダイトが製造可能である。 In step 1, seed crystals are produced in situ by the same method as the seed crystal production method described above. Conditions such as the preferred cumulative Fe / As molar ratio are similar. Immediately after the start of the reaction, the chemical reaction proceeds with the cumulative Fe / As molar ratio being less than 0.9, thereby forming scorodite having a small volume per unit weight as a seed crystal. However, if the reaction is continued as it is, unreacted As will remain due to the lack of Fe. Therefore, at a stage where a seed crystal is generated to a certain extent, the cumulative Fe / As molar ratio is changed to adjust to 0.9 or more, and the remaining As ions are reacted. As described above, even if the cumulative Fe / As molar ratio is changed to 0.9 or more on the way, scorodite to be synthesized after that already has a small volume of scorodite per unit weight as a seed crystal in the reaction system. Therefore, it is possible to continue to take over the properties of the seed crystal. Therefore, according to the said method, even if it does not prepare a seed crystal separately, a scorodite with a small volume per unit weight can be manufactured, reducing unreacted As.
累積のFe/Asモル比を0.9以上に調整するタイミングは、Feを無駄に使用しなくてよいという理由により、酸性水溶液中に当初含まれる5価のAsイオンの50%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上がスコロダイトの種結晶の製造に消費された時点とするのが好ましい。 The timing to adjust the cumulative Fe / As molar ratio to 0.9 or more is preferably 50% or more of the pentavalent As ion initially contained in the acidic aqueous solution, because it is not necessary to use Fe unnecessarily. It is preferable that 80% or more, more preferably 90% or more be consumed for producing scorodite seed crystals.
累積のFe/Asモル比を0.9以上に調整する方法としては、限定的ではないが、例えば2価及び/又は3価のFeイオンの供給源を酸性水溶液中に追加的に添加する方法が挙げられる。当該イオンの供給源としては、種結晶の説明において述べた酸化鉄、硫酸鉄及び塩化鉄、水酸化鉄等が同様に使用可能である。ポリ硫酸第一鉄やポリ硫酸第二鉄も使用可能である。 As a method of adjusting the cumulative Fe / As molar ratio to 0.9 or more, there is no limitation, for example, a method of additionally adding a source of divalent and / or trivalent Fe ions to the acidic aqueous solution Can be mentioned. As the source of the ions, iron oxide, iron sulfate, iron chloride, iron hydroxide and the like mentioned in the explanation of the seed crystal can be used similarly. Polyferrous sulfate and polyferric sulfate can also be used.
追加的に添加する2価及び/又は3価のFeイオンの供給源は複数回に分けて添加してもよい。複数回に分けて添加することで、一度に添加するFe量を抑制できるので、反応液中のFeイオン濃度を抑制することができるという利点が得られる。反応液中のFeイオン濃度を抑制することで、独立して成長する結晶核を作り難くし、既に存在する種上に結晶を成長させやすいと考えられる。具体的には、追加的に添加する2価及び/又は3価のFeイオンの1回当たりの添加量は、5g/L(反応溶液1L当たりに添加するFeイオンの質量を指す。)以下となるように、好ましくは4g/L以下となるように、より好ましくは3g/L以下となるように、更により好ましくは2g/L以下となるように、例えば0.1〜5g/Lとなるように、Feイオン供給源を添加することが望ましい。 The source of the additionally added divalent and / or trivalent Fe ions may be added in multiple times. Since the amount of Fe to be added at one time can be suppressed by dividing and adding it in plural times, the advantage that the Fe ion concentration in the reaction liquid can be suppressed can be obtained. By suppressing the Fe ion concentration in the reaction solution, it is believed that it is difficult to form crystal nuclei that grow independently, and it is easy to grow crystals on species that already exist. Specifically, the additive amount per additional addition of divalent and / or trivalent Fe ions is 5 g / L (the mass of Fe ions added per liter of reaction solution) or less. To be preferably 4 g / L or less, more preferably 3 g / L or less, still more preferably 2 g / L or less, for example, 0.1 to 5 g / L Thus, it is desirable to add a source of Fe ions.
また、追加的に添加する2価及び/又は3価のFeイオンの供給源は、酸性水溶液中の2価及び/又は3価のFeイオン濃度がスコロダイトの合成のために概ね消費された後に添加することが、反応液中のFeイオン濃度を抑制するので望ましい。具体的には、2価及び/又は3価のFeイオンの供給源の追加的添加は、酸性水溶液の温度が50℃を超えた時点から2時間以上経過後、好ましくは2.5時間以上経過後、より好ましくは3時間以上経過後に一回目を実施することが望ましい。その後は、直前の添加時点から2時間以上経過後、好ましくは2.5時間以上経過後、より好ましくは3時間以上経過後にそれぞれ実施することが望ましい。 In addition, a source of divalent and / or trivalent Fe ions to be additionally added is added after the divalent and / or trivalent Fe ion concentration in the acidic aqueous solution is generally consumed for the synthesis of scorodite. It is desirable to do so as to suppress the Fe ion concentration in the reaction solution. Specifically, the additional addition of the divalent and / or trivalent Fe ion source is preferably 2 hours or more, preferably 2.5 hours or more after the temperature of the acidic aqueous solution exceeds 50 ° C. It is desirable to carry out the first operation more preferably after 3 hours or more. After that, it is desirable to carry out each after 2 hours or more since the last addition time point, preferably 2.5 hours or more, more preferably 3 hours or more.
未反応のAsを減らすという観点からは、酸性水溶液中の累積のFe/Asモル比を最終的には1.0以上に調整することが好ましく、1.2以上に調整することがより好ましい。また、Feが多すぎると結晶上に形状を維持して結晶成長させられず、独立した結晶体を生じてしまうおそれがあることや、Feにかかる無駄なコストを省くという観点からは、酸性水溶液中の累積のFe/Asモル比を1.8以下に調整することが好ましく、1.5以下に調整することがより好ましい。 From the viewpoint of reducing unreacted As, it is preferable to adjust the cumulative Fe / As molar ratio in the acidic aqueous solution finally to 1.0 or more, and more preferably to 1.2 or more. In addition, if the amount of Fe is too large, the crystals can not be grown while maintaining their shape on the crystals, and there is a possibility that independent crystals may be generated, and from the viewpoint of eliminating the unnecessary cost for Fe, the acidic aqueous solution It is preferable to adjust the cumulative Fe / As molar ratio to 1.8 or less, and more preferably to 1.5 or less.
累積のFe/Asを0.9未満から0.9以上に変化させた後も、スコロダイトの製造条件は種結晶の製造方法の説明における記述と同様である。すなわち、pH、雰囲気、温度等の諸条件は引き続き維持すればよい。最終的に得られるスコロダイトの性状も種結晶と同様のものが得られる。 Even after changing the accumulated Fe / As from less than 0.9 to 0.9 or more, the conditions for producing scorodite are the same as described in the description of the method for producing a seed crystal. That is, various conditions such as pH, atmosphere and temperature may be maintained. The properties of the finally obtained scorodite are also similar to those of the seed crystals.
こうして得られる結晶スコロダイトは、現場で製造した種結晶の形態を保持しつつ成長することができるため、一次粒子の面同士が密接した状態で凝集して粒子径が大きくなり、それに応じて単位重量当たりの体積が更に小さくなる。本発明に係るスコロダイトの種結晶を用いて得られたスコロダイトは一実施形態において、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定した二次粒子の平均粒度(D50)を30μm以上とすることができ、好ましくは35μm以上とすることができ、より好ましくは40μm以上とすることができ、更により好ましくは45μm以上とすることができ、更により好ましくは50μm以上とすることができ、例えば30〜60μmとすることができる。 The crystalline scorodite thus obtained can be grown while maintaining the form of the seed crystal produced in situ, so that the primary particles are in close contact with each other in a state in which they are aggregated to increase the particle size, and accordingly the unit weight The hit volume is further reduced. In one embodiment, the scorodite obtained by using the seed crystal of scorodite according to the present invention has an average particle size (D50) of secondary particles measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device of 30 μm or more. , Preferably 35 μm or more, more preferably 40 μm or more, still more preferably 45 μm or more, still more preferably 50 μm or more, for example 30 to It can be 60 μm.
また、本発明に係るスコロダイトの種結晶を用いて得られたスコロダイトは一実施形態において、1g当たりの体積を0.7cm3以下とすることができ、更には0.6cm3以下とすることもでき、例えば1g当たりの体積を0.4〜0.7cm3とすることができる。 Furthermore, the scorodite obtained using a seed crystal of scorodite of the present invention in one embodiment, the volume per 1g can be 0.7 cm 3 or less, also further to 0.6 cm 3 or less For example, the volume per 1 g can be 0.4 to 0.7 cm 3 .
以下、本発明の実施例を示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をより良く理解するために提示するものであり、本発明が限定されることを意図するものではない。 The following examples illustrate the present invention, but these examples are presented to better understand the present invention and its advantages, and are not intended to limit the present invention.
(比較例1)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が10g/L、5価のAsイオン濃度が5g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=2.7)。その後、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの種結晶の合成を行った。反応終了時のpHは1.29であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。
(Comparative example 1)
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask Mixed with 200 mL of sulfuric acid and acidic water to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) in which the concentration of divalent iron ions is 10 g / L and the concentration of pentavalent As ions is 5 g / L (Fe at the start of the reaction) / As molar ratio = 2.7). Thereafter, under atmospheric conditions, the aqueous solution was heated to 70 ° C., and scorodite seed crystals were synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.29. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの種結晶の合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は99.3%であった。収率はAsの処理前後の液濃度の差から固定化率を計算し、それを収率とした(以下同様。)。なお、Fe添加量がAs量に対して少ない場合は添加したFeと1:1でスコロダイト合成するはずのAs量を100%として固定化率を計算した。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。 After completion of synthesis of scorodite seed crystals, suction filtration was carried out using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 99.3%. As for the yield, the immobilization rate was calculated from the difference in liquid concentration before and after the treatment with As, and this was taken as the yield (the same applies hereinafter). When the amount of Fe added was small relative to the amount of As, the immobilization rate was calculated with the amount of As that should be scorodite synthesized 1: 1 with the added Fe as 100%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed.
次いで、硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が2g/L、5価のAsイオン濃度が2g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(当初のFe/Asモル比=1.34)。その後、上記で得られた種結晶0.8gを添加し、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの合成を行った。反応終了時のpHは1.26であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。 Next, reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) are prepared, and these are each 500 mL of volume In a flask, it mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) in which the concentration of divalent iron ions is 2 g / L and the concentration of pentavalent As ions is 2 g / L (initial Fe / As molar ratio = 1.34). Thereafter, 0.8 g of the seed crystal obtained above was added, and the aqueous solution was heated to 70 ° C. under atmospheric conditions, and scorodite was synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.26. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は75.2%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 75.2%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed.
(比較例2)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸と混合し、二価の鉄イオン濃度が10g/L、5価のAsイオン濃度が10g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=1.34)。その後、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの種結晶の合成を行った。反応終了時のpHは1.16であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。
(Comparative example 2)
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask Mixed with 200 mL of sulfuric acid to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 10 g / L and a pentavalent As ion concentration of 10 g / L (Fe / As at the start of the reaction) Molar ratio = 1.34). Thereafter, under atmospheric conditions, the aqueous solution was heated to 70 ° C., and scorodite seed crystals were synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.16. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの種結晶の合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は99.4%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。 After completion of synthesis of scorodite seed crystals, suction filtration was carried out using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of scorodite obtained was 99.4%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed.
次いで、硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が2g/L、5価のAsイオン濃度が2g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=1.34)。その後、上記で得られた種結晶0.8gを添加し、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの合成を行った。反応終了時のpHは1.27であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。 Next, reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) are prepared, and these are each 500 mL of volume In a flask, it mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water, and prepared an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 2 g / L and a pentavalent As ion concentration of 2 g / L (at the start of the reaction) Fe / As molar ratio = 1.34). Thereafter, 0.8 g of the seed crystal obtained above was added, and the aqueous solution was heated to 70 ° C. under atmospheric conditions, and scorodite was synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.27. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は75.3%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 75.3%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed.
(比較例3)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が10g/L、5価のAsイオン濃度が10g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=1.34)。その後、酸素ガスを積極的に通気しながら、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの種結晶の合成を行った。反応終了時のpHは1.08であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。
(Comparative example 3)
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask Mixed with 200 mL of sulfuric acid and acidic water to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 10 g / L and a pentavalent As ion concentration of 10 g / L (Fe at the start of the reaction) / As molar ratio = 1.34). Thereafter, while actively aerating oxygen gas, the aqueous solution was heated to 70 ° C., and scorodite seed crystals were synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.08. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの種結晶の合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は99.8%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。 After completion of synthesis of scorodite seed crystals, suction filtration was carried out using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of scorodite obtained was 99.8%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed.
次いで、硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が2g/L、5価のAsイオン濃度が2g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=1.34)。その後、上記で得られた種結晶0.8gを添加し、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの合成を行った。反応終了時のpHは1.26であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。 Next, reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) are prepared, and these are each 500 mL of volume In a flask, it mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water, and prepared an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 2 g / L and a pentavalent As ion concentration of 2 g / L (at the start of the reaction) Fe / As molar ratio = 1.34). Thereafter, 0.8 g of the seed crystal obtained above was added, and the aqueous solution was heated to 70 ° C. under atmospheric conditions, and scorodite was synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.26. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は76.8%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 76.8%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed.
(比較例4:スコロダイトの連続製造)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸と混合し、二価の鉄イオン濃度が20g/L、5価のAsイオン濃度が20g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=1.34)。その後、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら7時間スコロダイトの合成を行った。反応終了時のpHは0.91であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。
(Comparative Example 4: Continuous production of scorodite)
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask Mixed with 200 mL of sulfuric acid to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 20 g / L and a pentavalent As ion concentration of 20 g / L (Fe / As at the start of the reaction) Molar ratio = 1.34). Thereafter, the aqueous solution was heated to 70 ° C. under atmospheric conditions, and scorodite synthesis was performed for 7 hours while stirring. The pH at the end of the reaction was 0.91. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は76.5%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 76.5%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed.
(発明例1:別個に製造した種結晶を使用したスコロダイトの製造)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が5g/L、5価のAsイオン濃度が10g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=0.67)。その後、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの種結晶の合成を行った。反応終了時のpHは1.18であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。
Invention Example 1: Production of scorodite using separately produced seed crystals
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask Mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 5 g / L and a pentavalent As ion concentration of 10 g / L (Fe at the start of the reaction) / As molar ratio = 0.67). Thereafter, under atmospheric conditions, the aqueous solution was heated to 70 ° C., and scorodite seed crystals were synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.18. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの種結晶の合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は100%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。また、得られたスコロダイトの種結晶をSEMにより観察したところ、図1に示すような多面体の一次粒子の面同士が密接に凝集した二次粒子形態の結晶が観察された。 After completion of synthesis of scorodite seed crystals, suction filtration was carried out using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 100%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed. In addition, when the obtained scorodite seed crystals were observed by SEM, as shown in FIG. 1, crystals of the secondary particle form in which the primary particle faces of the polyhedron were closely aggregated were observed.
次いで、硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が2g/L、5価のAsイオン濃度が2g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=1.34)。その後、上記で得られた種結晶0.8gを添加し、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの合成を行った。反応終了時のpHは1.26であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。 Next, reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) are prepared, and these are each 500 mL of volume In a flask, it mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water, and prepared an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 2 g / L and a pentavalent As ion concentration of 2 g / L (at the start of the reaction) Fe / As molar ratio = 1.34). Thereafter, 0.8 g of the seed crystal obtained above was added, and the aqueous solution was heated to 70 ° C. under atmospheric conditions, and scorodite was synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.26. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は72.2%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。また、得られたスコロダイトをSEMにより観察したところ、図2に示すような多面体の一次粒子の面同士が密接に凝集した二次粒子形態の結晶が観察された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 72.2%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed. Further, when the obtained scorodite was observed by SEM, crystals of a secondary particle form in which the primary particle faces of the polyhedron were closely aggregated as shown in FIG. 2 were observed.
(発明例2:スコロダイトの連続製造)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が2g/L、5価のAsイオン濃度が10g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=0.27)。その後、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら19日間スコロダイトの合成を行った。
(Inventive Example 2: Continuous production of scorodite)
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask The mixture was mixed with 200 mL of sulfuric acid and acidic water to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 2 g / L and a pentavalent As ion concentration of 10 g / L (Fe at the start of reaction). / As molar ratio = 0.27). Thereafter, under atmospheric conditions, the aqueous solution was heated to 70 ° C., and scorodite was synthesized for 19 days while stirring.
酸性水溶液中のFeはAsとの反応によって消費されるところ、酸性水溶液の温度が50℃を超えてから3日後(2回目)、7日後(3回目)、11日後(4回目)、及び13日後(5回目)に、酸性水溶液中に硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)の試薬を添加したFe量が2g/L(分割添加毎のFe/As=0.27)となるようにそれぞれ添加し、最終的には硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)の試薬を合計Fe量が10g/Lとなるように添加して、累積のFe/Asモル比を1.34とした。反応終了時のpHは1.31であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。スコロダイトの合成反応中、4回目のFe添加を実施する直前(すなわち、累積Fe/As=0.81)では既に平均粒度が20μm以上の種結晶が生成されていた。 The Fe in the acidic aqueous solution is consumed by the reaction with As, 3 days (second time), 7 days (third time), 11 days (fourth time), and 13 days after the temperature of the acidic aqueous solution exceeds 50 ° C. The amount of Fe added the reagent of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) in acidic aqueous solution after 2 days (fifth time) 2 g / L (Fe / As in each divided addition = 0.27 Finally, a reagent of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) is added so that the total Fe amount is 10 g / L, and the cumulative Fe The / As molar ratio was 1.34. The pH at the end of the reaction was 1.31. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation. During the reaction of synthesis of scorodite, seed crystals having an average particle size of 20 μm or more were already formed immediately before performing the fourth addition of Fe (that is, cumulative Fe / As = 0.81).
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は99.2%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。また、この種結晶をSEMにより観察したところ、多面体の一次粒子の面同士が密接に凝集した二次粒子形態の結晶が観察された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 99.2%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed. Moreover, when this seed crystal was observed by SEM, the crystal | crystallization of the secondary particle form which the surfaces of the primary particle of the polyhedron aggregated closely was observed.
(発明例3:スコロダイトの連続製造)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が5g/L、5価のAsイオン濃度が20g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=0.34)。その後、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの合成を行った。
(Inventive Example 3: Continuous production of scorodite)
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask Mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 5 g / L and a pentavalent As ion concentration of 20 g / L (Fe at the start of the reaction) / As molar ratio = 0.34). Thereafter, under atmospheric conditions, the aqueous solution was heated to 70 ° C. and scorodite synthesis was performed for 6 days while stirring.
水溶液中のFeはAsとの反応によって消費されるところ、水溶液の温度が50℃を超えてから3.5時間後(2回目)、22時間後(3回目)、及び30.5時間後(4回目)に、反応溶液中に硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)の試薬を添加したFe量が一回当たり2g/L(分割添加毎のFe/As=0.34)となるようにそれぞれ添加し、最終的には硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)の試薬を合計Fe量が20g/Lとなるように添加して、累積のFe/Asモル比を1.36とした。反応終了時のpHは1.31であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。スコロダイトの合成反応中、3回目のFe添加を実施する直前(すなわち、累積Fe/As=0.68)では既に平均粒度が20μm以上の種結晶が生成されていた。 The Fe in the aqueous solution is consumed by the reaction with As, and after 3.5 hours (second time), 22 hours (third time) and 30.5 hours after the temperature of the aqueous solution exceeds 50 ° C. (second time) The amount of Fe added with the reagent of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) in the reaction solution at the 4th time) is 2 g / L per time (Fe / As in each divided addition = 0. 34) and finally adding ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) reagent so that the total Fe amount is 20 g / L, and The Fe / As molar ratio was 1.36. The pH at the end of the reaction was 1.31. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation. During the reaction of synthesis of scorodite, seed crystals having an average particle size of 20 μm or more were already formed immediately before performing the third addition of Fe (that is, cumulative Fe / As = 0.68).
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は99.2%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。また、この種結晶をSEMにより観察したところ、多面体の一次粒子の面同士が密接に凝集した二次粒子形態の結晶が観察された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 99.2%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed. Moreover, when this seed crystal was observed by SEM, the crystal | crystallization of the secondary particle form which the surfaces of the primary particle of the polyhedron aggregated closely was observed.
(発明例4:別個に製造した種結晶を使用したスコロダイトの製造)
硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が2g/L、5価のAsイオン濃度が5g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=0.54)。その後、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら5日間スコロダイトの種結晶の合成を行った。反応終了時のpHは1.33であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。
Invention Example 4: Production of scorodite using separately produced seed crystals
Prepare reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) respectively in a 500 mL volumetric flask Mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water to prepare an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 2 g / L and a pentavalent As ion concentration of 5 g / L (Fe at the start of the reaction) / As molar ratio = 0.54). Thereafter, under atmospheric conditions, the aqueous solution was heated to 70 ° C., and scorodite seed crystals were synthesized for 5 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.33. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの種結晶の合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。また、得られたスコロダイトの種結晶をSEMにより観察したところ、多面体の一次粒子の面同士が密接に凝集した二次粒子形態の結晶が観察された。 After completion of synthesis of scorodite seed crystals, suction filtration was carried out using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed. Moreover, when the seed crystal of the obtained scorodite was observed by SEM, the crystal | crystallization of the secondary particle form which the surfaces of the primary particle of the polyhedron aggregated closely was observed.
次いで、硫酸第一鉄七水和物(FeSO4・7H2O)及びヒ酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O)の試薬をそれぞれ用意し、これらを500mL容積のフラスコ中で、200mLの硫酸酸性水と混合し、二価の鉄イオン濃度が2g/L、5価のAsイオン濃度が2g/Lの水溶液(pH=1.5)を調製した(反応開始時のFe/Asモル比=1.34)。その後、上記で得られた種結晶0.4gを添加し、大気条件下で、当該水溶液を70℃に加熱し、攪拌しながら6日間スコロダイトの合成を行った。反応終了時のpHは1.34であった。なお、加熱中、蒸発によって液量が減らないように、適宜水を追加して200mLに維持した。 Next, reagents of ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) and disodium hydrogen arsenate heptahydrate (Na 2 HAsO 4 · 7H 2 O) are prepared, and these are each 500 mL of volume In a flask, it mixed with 200 mL of sulfuric acid acidic water, and prepared an aqueous solution (pH = 1.5) having a divalent iron ion concentration of 2 g / L and a pentavalent As ion concentration of 2 g / L (at the start of the reaction) Fe / As molar ratio = 1.34). Thereafter, 0.4 g of the seed crystal obtained above was added, and the aqueous solution was heated to 70 ° C. under atmospheric conditions, and scorodite was synthesized for 6 days while stirring. The pH at the end of the reaction was 1.34. During heating, water was appropriately added and maintained at 200 mL so that the amount of liquid was not reduced by evaporation.
スコロダイトの合成終了後は孔径1μmのPTFE濾紙を使用して吸引ろ過した。次いで、ろ過後のスコロダイトはpH4の硫酸酸性水で再度洗浄して同様の方法で吸引ろ過した。その後、40℃の乾燥器で24h以上乾燥した。得られたスコロダイトの収率は74%であった。得られたスコロダイトをX線回折により分析したところ、結晶性スコロダイトに特徴的なパターンが確認された。また、得られたスコロダイトをSEMにより観察したところ、多面体の一次粒子の面同士が密接に凝集した二次粒子形態の結晶が観察された。 After completion of scorodite synthesis, suction filtration was performed using PTFE filter paper with a pore size of 1 μm. Then, the scorodite after filtration was again washed with pH 4 sulfuric acid acidified water and suction filtered in the same manner. Thereafter, it was dried in a drier at 40 ° C. for 24 hours or more. The yield of the obtained scorodite was 74%. When the obtained scorodite was analyzed by X-ray diffraction, a pattern characteristic of crystalline scorodite was confirmed. In addition, when the obtained scorodite was observed by SEM, crystals of a secondary particle form in which the primary particle faces of the polyhedron were closely aggregated were observed.
(平均粒度の測定)
上記試験で得られた各スコロダイトの平均粒度(D50)をレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置(日機装株式会社製の型式MT3300EXII)により測定した。結果を表1に示す。
(Measurement of average particle size)
The average particle size (D50) of each scorodite obtained in the above test was measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (model MT3300EXII manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.
(1g当たり体積の測定)
上記試験で得られた各スコロダイトの2.5gを、15mLの遠沈管(φ約1cm)の中にロートを使って静かに流し込み、これを遠心機(久保田商事(株)製のKUBOTA 7780II)にセットし、13,420g(gは重力加速度=9.8m/s2)の加速度で5分間回転させた。遠心機から取り出した遠沈管中のスコロダイトの体積から単位重量当たりの体積を測定した。結果を表1に示す。
(Measurement of volume per 1 g)
Using a funnel, gently pour 2.5 g of each scorodite obtained in the above test into a 15 mL centrifuge tube (φ about 1 cm), and use this in a centrifuge (KUBOTA 7780 II manufactured by Kubota Corp.) It set, and it was made to rotate for 5 minutes by the acceleration of 13,420 g (g is gravity acceleration = 9.8 m / s < 2 >). The volume per unit weight was determined from the volume of scorodite in the centrifuge tube removed from the centrifuge. The results are shown in Table 1.
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