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JP7790948B2 - Manufacturing method of anion adsorbent - Google Patents
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JP7790948B2 - Manufacturing method of anion adsorbent - Google Patents

Manufacturing method of anion adsorbent

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Description

本発明は、陰イオン吸着剤の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an anion adsorbent.

建設工事等で発生する自然由来重金属を含む汚染土は、その発生量が膨大である。そのため、汚染土の処理方法としては、より簡易で安価な方法が求められている。掘削工事等で大量に発生する汚染土は、セメントや酸化マグネシウム等の不溶化剤を混合して溶出量を抑制した上で、ベントナイト等の遮水層で封じ込めて、雨水との接触を避ける方法で不溶化処理されている。 Contaminated soil containing naturally occurring heavy metals is generated in huge quantities during construction work and other activities. Therefore, simpler, less costly methods of treating contaminated soil are needed. Large amounts of contaminated soil generated during excavation work and other activities are insolubilized by mixing it with insolubilizing agents such as cement and magnesium oxide to reduce the amount of leaching, and then sealing it in a water barrier such as bentonite to prevent contact with rainwater.

上記不溶化処理では、重金属の中でも鉛やクロム等の陽イオンの状態で存在するものは土壌に吸着しやすいため、比較的容易に処理することができる。一方、ヒ素やセレン等の陰イオンの状態で存在する重金属は、土壌に吸着し難いため、不溶化処理が難しい。重金属の中でもセレンは、主に6価のセレン酸SeO 2-と4価の亜セレン酸SeO 2-の様態で存在する。酸化型である6価のセレン酸SeO 2-は溶解度がより高く、不溶化が非常に難しい物質である。 In the above-mentioned insolubilization treatment, heavy metals such as lead and chromium that exist in the form of cations are easily adsorbed by soil and can be treated relatively easily. On the other hand, heavy metals such as arsenic and selenium that exist in the form of anions are difficult to adsorb by soil and are therefore difficult to insolubilize. Among heavy metals, selenium exists mainly in the form of hexavalent selenate SeO 4 2- and tetravalent selenite SeO 3 2- . The oxidized form, hexavalent selenate SeO 4 2- , has a higher solubility and is a substance that is very difficult to insolubilize.

セレンを不溶化するためには、汚染土に対して不溶化剤を過剰量添加する必要があるため、処理対象の汚染土の容量が増大したり、処理後の汚染土が必要以上に固化したりする。汚染土の容量が増大すると、処分場の容量が不足することがある。汚染土が必要以上に固化すると、汚染土の運搬や、汚染土の処理が困難となる。 In order to insolubilize selenium, an excessive amount of insolubilizing agent must be added to the contaminated soil, which increases the volume of contaminated soil to be treated and causes the treated soil to solidify more than necessary. If the volume of contaminated soil increases, the capacity of the disposal site may be insufficient. If the contaminated soil solidifies more than necessary, it becomes difficult to transport and treat the contaminated soil.

また、セレン酸SeO 2-は還元されると、より溶解度が低い亜セレン酸SeO 2-となるため溶出が抑制される。多くの酸化鉄や亜硫酸等は還元剤によってセレン酸を亜セレン酸にすることで溶出量を抑制している。しかしながら、亜セレン酸は、長期間環境に暴露されると酸素と接触して酸化されてセレン酸となり、再溶出する懸念がある。 Furthermore, when selenate (SeO 4 2-) is reduced, it becomes selenite (SeO 3 2-) , which has a lower solubility, and thus elution is suppressed. The amount of elution of many iron oxides, sulfites, etc. is suppressed by using a reducing agent to convert selenate to selenite. However, when selenite is exposed to the environment for a long period of time, it is oxidized to selenate when it comes into contact with oxygen, raising concerns that it may be re-eluted.

陰イオンの状態で存在する重金属の吸着処理としては、アカガネイトを含むイオン吸着体を用いて、セレンが溶存した水中から、セレンを効率的に吸着するイオン吸着方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、アカガネイトを含むイオン吸着体を用いた土壌洗浄方法としては、酸化剤によって汚染土からセレンを溶出させることで土壌洗浄を行うセレン含有土壌・岩石の処理方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。しかし、この方法では、土壌中に存在するセレンを一旦、溶出し、再度、溶出したセレンを吸着して回収する必要がある。そこで、特許文献1に記載の方法で製造したイオン吸着体を洗浄することで、セメント等と混合して土壌改良に利用できる不溶化方法および不溶化材料が考案されている(例えば、特許文献3参照)。
As an adsorption treatment for heavy metals present in the anionic state, an ion adsorption method is known in which an ion adsorbent containing akaganeite is used to efficiently adsorb selenium from water containing dissolved selenium (see, for example, Patent Document 1).
Furthermore, a soil washing method using an ion adsorbent containing akaganeite is known, which involves treating selenium-containing soil and rocks by eluting selenium from contaminated soil with an oxidizing agent (see, for example, Patent Document 2). However, this method requires first eluting the selenium present in the soil and then adsorbing and recovering the eluted selenium. Therefore, an insolubilization method and insolubilization material have been devised that can be used for soil improvement by washing the ion adsorbent produced by the method described in Patent Document 1 and mixing it with cement or the like (see, for example, Patent Document 3).

特開2018-15703号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-15703 特開2019-37929号公報JP 2019-37929 A 特開2021-137773号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-137773

しかしながら、イオン吸着体を製造する際、pHを酸性側に調製すると、鉄が溶解し易く、遠心分離によって回収した場合、イオン吸着体の回収率が低くなるという課題があった。 However, when producing an ion adsorbent, if the pH is adjusted to the acidic side, iron becomes easily dissolved, and when the ion adsorbent is recovered by centrifugation, the recovery rate is low, which is an issue.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回収率に優れる陰イオン吸着剤の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a method for producing an anion adsorbent with excellent recovery rates.

本発明は、以下の態様を有する。
[1]塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とを水に溶解させて水溶液を調製し、前記水溶液中で、塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とを反応させて、前記水溶液中に陰イオン吸着剤を生成する、陰イオン吸着剤の製造方法。
[2]前記水溶液のpHが、7未満である、[1]に記載の陰イオン吸着剤の製造方法。
[3]前記ケイ素含有化合物が、ケイ酸ナトリウムである、[1]または[2]に記載の陰イオン吸着剤の製造方法。
The present invention has the following aspects.
[1] A method for producing an anion adsorbent, comprising dissolving iron (III) chloride and a silicon-containing compound in water to prepare an aqueous solution, and reacting the iron (III) chloride with the silicon-containing compound in the aqueous solution to produce an anion adsorbent in the aqueous solution.
[2] The method for producing an anion adsorbent according to [1], wherein the pH of the aqueous solution is less than 7.
[3] The method for producing an anion adsorbent according to [1] or [2], wherein the silicon-containing compound is sodium silicate.

本発明によれば、回収率に優れる陰イオン吸着剤の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing an anion adsorbent with excellent recovery rates.

以下、本発明の実施形態による陰イオン吸着剤の製造方法について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
Hereinafter, a method for producing an anion adsorbent according to an embodiment of the present invention will be described.
It should be noted that the present embodiment is specifically described to allow a better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

[陰イオン吸着剤の製造方法]
本実施形態による陰イオン吸着剤の製造方法は、塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とを水に溶解させて水溶液を調製し、前記水溶液中で、塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とを反応させて、前記水溶液中に陰イオン吸着剤を生成する。
[Method of manufacturing anion adsorbent]
The method for producing an anion adsorbent according to this embodiment involves dissolving iron (III) chloride and a silicon-containing compound in water to prepare an aqueous solution, and then reacting the iron (III) chloride with the silicon-containing compound in the aqueous solution to produce an anion adsorbent in the aqueous solution.

本実施形態の陰イオン吸着剤の製造方法によって得られる陰イオン吸着剤は、無機化合物の陰イオンを吸着する吸着剤の主要な成分としてアカガネイトを有する。ここで「主要な成分」とは、吸着剤の各成分間における目的の陰イオンの吸着量を比較した場合、最も吸着量の多い成分ということを意味する。 The anion adsorbent obtained by the anion adsorbent manufacturing method of this embodiment has akaganeite as the main component of the adsorbent that adsorbs anions of inorganic compounds. Here, "main component" refers to the component that adsorbs the largest amount of the target anion when comparing the adsorption amounts of each component of the adsorbent.

ケイ素含有化合物としては、ケイ酸ナトリウム(NaO・2SiO)、ケイ酸カルシウム(CaSiO)、ケイ酸マグネシウム(MgSi)等が挙げられる。これらの中でも、不要な沈殿を形成しにくいことから、ケイ酸ナトリウム(NaO・2SiO)が好ましい。 Examples of silicon-containing compounds include sodium silicate (Na 2 O.2SiO 2 ), calcium silicate (CaSiO 3 ), magnesium silicate (Mg 2 Si 3 O 8 ), etc. Among these, sodium silicate (Na 2 O.2SiO 2 ) is preferred because it is less likely to form unwanted precipitates.

前記水溶液を調製する際に溶解する塩化鉄(III)の量は特に限定されず、例えば、0.01mol/L~3mol/Lとすることができる。同様に、前記水溶液を調製する際に溶解するケイ素含有化合物の量は特に限定されず、例えば、0.01mol/L~3mol/Lとすることができる。
前記水溶液を調製する際に、塩化鉄(III)とケイ素含有化合物を溶解させる順序は特に限定されないが、水溶液のpHを酸性に維持するために、塩化鉄(III)を先に溶解することが好ましい。
The amount of iron(III) chloride dissolved in the aqueous solution is not particularly limited and may be, for example, 0.01 mol/L to 3 mol/L. Similarly, the amount of silicon-containing compound dissolved in the aqueous solution is not particularly limited and may be, for example, 0.01 mol/L to 3 mol/L.
When preparing the aqueous solution, the order in which iron(III) chloride and the silicon-containing compound are dissolved is not particularly limited, but it is preferable to dissolve iron(III) chloride first in order to maintain the pH of the aqueous solution at an acidic level.

アカガネイトを生成させる際の上記水溶液のpHは、7未満であることが好ましく、4未満であることがより好ましく、1以上3以下であることがさらに好ましい。上記水溶液のpHが7未満であると、塩化物イオン存在下においてアカガネイトが容易に生成される。上記水溶液のpHが4未満であると、塩化物イオン存在下において高収率でアカガネイトを生成することができる。なお、pH4~6でもアカガネイトは容易に形成されるが、このpH範囲であると、生成しつつあるアカガネイト同士が凝集して未反応の塩化鉄(III)またはケイ素含有化合物が取り込まれる場合がある。一方、pHがアルカリ性であると、異なる構造の酸化鉄鉱物(例えば、ゲータイト、スクメタイト等)が生成される可能性が高い。 When producing akaganite, the pH of the aqueous solution is preferably less than 7, more preferably less than 4, and even more preferably between 1 and 3. When the pH of the aqueous solution is less than 7, akaganite is easily produced in the presence of chloride ions. When the pH of the aqueous solution is less than 4, akaganite can be produced in high yield in the presence of chloride ions. Akaganite is also easily formed at a pH of 4 to 6, but within this pH range, the akaganite particles that are being produced may aggregate and incorporate unreacted iron(III) chloride or silicon-containing compounds. On the other hand, when the pH is alkaline, there is a high possibility that iron oxide minerals with different structures (e.g., goethite, sucmetite, etc.) will be produced.

アカガネイトを生成する際の上記水溶液のpHの調整は、塩化鉄(III)およびケイ素含有化合物を水に添加する前に行ってもよいし、塩化鉄(III)およびケイ素含有化合物の少なくとも一方を水に溶解した後で行ってもよい。ただし、塩化鉄(III)およびケイ素含有化合物を溶解した上記水溶液のpHがアルカリ性の状態で放置すると、アカガネイト以外の酸化鉄鉱物が生成されることがある。したがって、塩化鉄(III)およびケイ素含有化合物を溶解した後に、速やかに、あるいは塩化鉄(III)およびケイ素含有化合物の少なくとも一方を溶解する前または溶解中に、上記水溶液のpHを酸性に調整し、酸性のpHを維持することが好ましい。 When producing akaganite, the pH of the aqueous solution may be adjusted before adding iron(III) chloride and the silicon-containing compound to the water, or after dissolving at least one of iron(III) chloride and the silicon-containing compound in water. However, if the aqueous solution containing iron(III) chloride and the silicon-containing compound is left in an alkaline state, iron oxide minerals other than akaganite may be produced. Therefore, it is preferable to adjust the pH of the aqueous solution to an acidic level immediately after dissolving iron(III) chloride and the silicon-containing compound, or before or during dissolution of at least one of iron(III) chloride and the silicon-containing compound, and maintain the acidic pH.

上記水溶液のpHを調整して維持する方法は、塩酸を滴下する方法が好ましい。塩酸を用いればアカガネイトの生成に有用な塩化物イオン以外の余計な陰イオン(例えば、硫酸イオン等)を上記水溶液に投入することを防ぎ、その余計な陰イオンがアカガネイトに吸着することを防止できる。また、水酸化ナトリウムを用いて上記水溶液のpHを調整して維持することも好ましい。 The preferred method for adjusting and maintaining the pH of the aqueous solution is to add hydrochloric acid dropwise. Using hydrochloric acid prevents the introduction of unnecessary anions (such as sulfate ions) other than chloride ions, which are useful for producing akaganite, into the aqueous solution, preventing these unnecessary anions from being adsorbed onto the akaganite. It is also preferable to adjust and maintain the pH of the aqueous solution using sodium hydroxide.

塩化鉄(III)とケイ素含有化合物を水中に溶解させることにより、水溶液中で電離したイオン同士が自然に反応してアカガネイトが生成される。より詳しくは、上記ケイ素含有化合物を水中に溶解させると水酸化物イオンが生成される。この水酸化物イオンと鉄イオンが、塩化物イオンが多く溶存する酸性水溶液中で反応することにより、アカガネイトが生成される。
アカガネイトの生成反応およびケイ酸化合物のゲル化を促進するために、上記水溶液(反応液)を、例えば、40℃~100℃程度に加熱してもよい。
By dissolving iron (III) chloride and a silicon-containing compound in water, the ions ionized in the aqueous solution react with each other spontaneously to produce akaganite. More specifically, when the silicon-containing compound is dissolved in water, hydroxide ions are produced. Akaganite is produced by the reaction of these hydroxide ions with iron ions in an acidic aqueous solution containing a large amount of dissolved chloride ions.
In order to promote the reaction for producing akaganeite and the gelation of the silicate compound, the aqueous solution (reaction liquid) may be heated, for example, to about 40°C to 100°C.

上記水溶液中において、塩化鉄(III)によって生成されるFe3+とケイ素含有化合物によって生成されるOHとのモル比は、1:1~1:3であることが好ましく、1:1.5~1:2.5であることがより好ましく、1:1.8~1:2.2であることがさらに好ましい。理論的には、1:2のモル比が最も好ましい。
上記モル比が1:2に近い上記範囲であると、上記水溶液中のFe3+が有する正電荷量と、OHが有する負電荷量とがアカガネイトの生成に適したバランスとなり、塩化鉄(III)に由来するFe3+のほとんど全てを反応で消費して、アカガネイトを容易に高い収率で生成させることができる。
In the aqueous solution, the molar ratio of Fe3 + generated by iron(III) chloride to OH- generated by the silicon - containing compound is preferably 1:1 to 1:3, more preferably 1:1.5 to 1:2.5, and even more preferably 1:1.8 to 1:2.2. Theoretically, a molar ratio of 1:2 is most preferable.
When the molar ratio is in the above range close to 1:2, the amount of positive charge on the Fe 3+ and the amount of negative charge on the OH in the aqueous solution are in a balance suitable for producing akaganate, and almost all of the Fe 3+ derived from iron(III) chloride is consumed in the reaction, making it possible to easily produce akaganate in a high yield.

また、上記を総合的に考慮して、アカガネイトを生成する上記水溶液において、塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とのモル比は1:1.8~1:2.2であることが好ましい。
上記モル比の範囲であると、上記水溶液中のFe3+とOHの電荷バランスが良好となり、アカガネイトを容易に高い収率で生成させることができる。
Taking all of the above into consideration, it is preferable that the molar ratio of iron (III) chloride to the silicon-containing compound in the aqueous solution for producing akaganate is 1:1.8 to 1:2.2.
Within the above molar ratio range, the charge balance between Fe 3+ and OH in the aqueous solution is good, and akaganeite can be easily produced in high yield.

上記水溶液(反応液)におけるアカガネイトの生成反応の終了は、反応液が暗褐色から赤褐色に変化したことや、反応液の粘度を目安にして経験的に判断することができる。
アカガネイトの生成反応の開始後、その反応が一段落するまでに要する時間は、生成するアカガネイトの濃度にもよるが、10℃~25℃において、例えば、3分~5分程度である。
The completion of the akaganate production reaction in the aqueous solution (reaction liquid) can be empirically determined by the change of the reaction liquid from dark brown to reddish brown, or by the viscosity of the reaction liquid.
The time required for the reaction to settle after the start of the akaganate production reaction depends on the concentration of the akaganate produced, but is, for example, about 3 to 5 minutes at 10 to 25°C.

アカガネイトが生成した後、上記水溶液のpHを4以上pH6以下に調整することにより、アカガネイト同士を凝集させることができる。この際、凝集を妨げない温度範囲で、例えば、10℃~40℃で行うことが好ましい。pHを調整してアカガネイトが凝集するまでに要する時間は、10℃~25℃において、例えば、5分~10分程度である。
ここで、上記水溶液のpHを4以上pH6以下に調整する方法としては、上記水溶液にケイ素含有化合物を追加して添加する方法が好ましい。ケイ素含有化合物を用いることにより、余計な陰イオン(例えば、硫酸イオン等)が上記水溶液に混入してアカガネイトに吸着することを防止できる。
After akaganate is produced, the akaganate molecules can be aggregated by adjusting the pH of the aqueous solution to 4 or more and 6 or less. This is preferably carried out within a temperature range that does not hinder aggregation, for example, 10°C to 40°C. The time required for akaganate to aggregate after adjusting the pH is, for example, about 5 to 10 minutes at 10°C to 25°C.
Here, a method of adjusting the pH of the aqueous solution to a range of 4 to 6 is preferably to add a silicon-containing compound to the aqueous solution. The use of a silicon-containing compound can prevent excess anions (e.g., sulfate ions) from being mixed into the aqueous solution and adsorbed onto the akaganeite.

アカガネイトを回収する方法としては、例えば、公知の沈殿法、濾過法、遠心分離法等が挙げられる。アカガネイトを予め凝集させておくと、回収が容易になるので好ましい。
回収したアカガネイトは、乾燥して使用時まで保存することができる。
濾過により得た乾燥後のアカガネイトの形態は、通常は粘土状(スラリー状)の塊であり、乳鉢等で粉砕して粉末状にすることができる。
Examples of methods for recovering akaganate include known precipitation methods, filtration methods, centrifugation methods, etc. It is preferable to previously aggregate akaganate, as this facilitates recovery.
The recovered akaganite can be dried and stored until use.
The akaganeite obtained by filtration and drying is usually in the form of a clay-like (slurry-like) mass, which can be pulverized in a mortar or the like to form a powder.

回収したスラリー状のアカガネイトは、室温(25℃)~110で乾燥させる。 The recovered akaganite slurry is dried at room temperature (25°C) to 110°C.

得られたアカガネイトは、塩分を含むため、精製することが好ましい。
具体的には、乾燥後のアカガネイトを精製水に投入して、アカガネイトに含まれる塩分を精製水に溶解する。その後、濾過法や遠心分離法によってアカガネイトを回収する。これにより、アカガネイトに含まれる塩分量を少なくすることができる。
The obtained akaganite contains salts, so it is preferable to purify it.
Specifically, the dried akaganite is placed in purified water to dissolve the salt contained in the akaganite. The akaganite is then recovered by filtration or centrifugation. This reduces the amount of salt contained in the akaganite.

本実施形態の陰イオン吸着剤の製造方法によれば、洗浄操作による回収効率が悪い陰イオン吸着剤を効率よく製造することができる。その一例として、土壌に含まれる陰イオン、特にセレンの溶出量を効率よく抑制することができる陰イオン吸着剤を、効率よく製造できる。本実施形態の陰イオン吸着剤の製造方法によって得られたアカガネイトを含む陰イオン吸着剤を用いることで、汚染土壌に対して過剰な不溶化剤を添加する必要がなくなるため、施工も容易になり、対象土壌の容量が増えることも抑制できる。還元によりセレン酸を亜セレン酸として溶出を抑制しているわけでは無く、セレン酸にも亜セレン酸にも吸着する吸着剤であるため、酸化によって溶出量が変化しないと考えられる。
また、本実施形態の陰イオン吸着剤の製造方法によれば、陰イオン吸着剤に含まれる塩分を除去することができる。塩分を除去することで、陰イオン吸着剤は、セメントや不溶化剤による固化を阻害することなく土壌の不溶化に利用することができる。
According to the method for producing an anion adsorbent of this embodiment, it is possible to efficiently produce an anion adsorbent that has poor recovery efficiency through washing operations. As an example, it is possible to efficiently produce an anion adsorbent that can efficiently suppress the elution amount of anions, particularly selenium, contained in soil. By using an anion adsorbent containing akaganite obtained by the method for producing an anion adsorbent of this embodiment, it is no longer necessary to add an excess insolubilizer to the contaminated soil, making application easier and preventing an increase in the volume of the target soil. Since the elution of selenic acid is not suppressed by reduction to selenious acid, but rather by the adsorbent adsorbing both selenic acid and selenious acid, it is believed that the elution amount does not change due to oxidation.
Furthermore, according to the method for producing an anion adsorbent of the present embodiment, it is possible to remove salt contained in the anion adsorbent. By removing the salt, the anion adsorbent can be used to insolubilize soil without inhibiting solidification by cement or an insolubilizing agent.

[陰イオン吸着剤]
本実施形態による陰イオン吸着剤は、本実施形態による陰イオン吸着剤の製造方法によって得られたものであって、上述の通り、無機化合物の陰イオンを吸着する吸着剤の主要な成分としてアカガネイトを有する。本実施形態による陰イオン吸着剤は、吸着剤を保持する保持部材をさらに有していてもよい。
[Anion adsorbent]
The anion adsorbent according to the present embodiment is obtained by the method for producing an anion adsorbent according to the present embodiment, and as described above, contains akaganite as a main component of the adsorbent that adsorbs anions of inorganic compounds. The anion adsorbent according to the present embodiment may further include a holding member that holds the adsorbent.

アカガネイト(赤金鉱)(Akaganeite)は、化学組成β-Fe3++(O(OH,Cl))で表される酸化鉄鉱物である。その結晶系は単斜晶系で、空間群I2/m、単位格子:a=10.600,b=3.0339,c=10.513,β=90.24°という結晶学的データが学術論文“Post J E,Buchwald V F,American Mineralogist,76(1991)p.272-277,Crystal structure refinement of akaganeite”に記載されている。この論文で明らかにされたアカガネイトの結晶構造には塩化物イオンを保持するトンネル構造が存在し、そのトンネルの壁から中心に向けて水酸基が差し出されていることも記載されている。 Akaganeite (akaganeite) is an iron oxide mineral with the chemical composition β-Fe 3 ++ (O(OH, Cl)). Its crystal system is monoclinic, with a space group of I2/m and unit cell: a = 10.600, b = 3.0339, c = 10.513, β = 90.24°. Crystallographic data is described in the academic paper "Crystal structure refinement of akaganeite" by Post JE and Buchwald VF in American Mineralologist, 76 (1991) pp. 272-277. The paper also describes the existence of tunnel structures that hold chloride ions in the crystal structure of akaganeite, with hydroxyl groups projecting from the walls of these tunnels toward the center.

陰イオン吸着剤としてのアカガネイトの形状は、例えば、粉末状、礫状、塊状、板状等の取り扱いが容易な形状を採用できる。粉末状のアカガネイトはそのまま吸着剤として使用してもよいし、この粉末を結着させてより大きな形状に成形してもよい。粉末状のアカガネイトを結着する方法としては、例えば、炭素粒子を高分子ポリマーによって結着して多孔質体(例えば、電極、消臭剤)を形成する場合に使用される公知の方法を採用することができる。また、押し固めたり、焼結したりして得た塊をそのまま使用してもよいし、その塊を適当な大きさに砕いたり切断したりして成形してもよい。これらの形状のアカガネイトを水などの溶媒に分散させたアカガネイト懸濁液を吸着剤とすることもできる。 Akaganate as an anion adsorbent can be in any form that is easy to handle, such as powder, gravel, blocks, or plates. Powdered akaganate can be used as an adsorbent as is, or the powder can be bound and molded into a larger shape. Methods for binding powdered akaganate include known methods used to bind carbon particles with a polymer to form porous bodies (e.g., electrodes, deodorants). Furthermore, lumps obtained by compacting or sintering can be used as is, or the lumps can be crushed or cut into appropriate sizes and molded. Akaganate suspensions, in which akaganate in these forms is dispersed in a solvent such as water, can also be used as adsorbents.

本実施形態の陰イオン吸着剤は、塩分の含有量が10000ppm以下であることが好ましく、5000ppm以下であることがより好ましい。塩分の含有量が前記上限値以下であると、陰イオン吸着剤は、セメントや不溶化剤による固化を阻害することなく土壌の不溶化に利用することができる。 The anion adsorbent of this embodiment preferably has a salt content of 10,000 ppm or less, and more preferably 5,000 ppm or less. When the salt content is below the upper limit, the anion adsorbent can be used to insolubilize soil without inhibiting solidification by cement or an insolubilizing agent.

上記保持部材としては、内部にアカガネイトを入れて保持する容器、カラム(筒)、笊、網等が挙げられる。また、表面にアカガネイトを固定することが可能な保持部材も採用でき、例えば、板材の表面にアカガネイトを固定した形態が挙げられる。 Examples of the holding member include a container, column (cylinder), strainer, or mesh that holds the akaganite inside. Holding members that can fix the akaganite to their surfaces can also be used, such as a plate with the akaganite fixed to its surface.

[土壌と陰イオン吸着剤とを接触させる方法]
土壌と陰イオン吸着剤とを接触させる方法としては、例えば、土壌に陰イオン吸着剤の粉末を直接混合して撹拌混合する方法が挙げられる。
[Method of contacting soil with an anion adsorbent]
As a method for contacting the soil with the anion adsorbent, for example, a method in which the powder of the anion adsorbent is directly mixed with the soil and stirred and mixed can be mentioned.

上記土壌は、重金属等を含む。土壌が重金属等を含む形態としては、重金属元素の単体または重金属原子を含む化合物が土壌に吸着した形態であってもよいし、土壌を構成する鉱物に重金属原子を含む化合物が固溶した形態であってもよいし、鉱物を構成する元素として含まれる形態であってもよい。前記化合物は、イオン性化合物であってもよいし、非イオン性化合物であってもよい。イオン性化合物は、電離していてもよい。重金属が土壌を構成する鉱物中に固溶していることはEDS(エネルギー分散型X線分光器)またはXPS(X線光電子分光分析法) による元素分析の方法によって確認できる。 The above-mentioned soil contains heavy metals, etc. The heavy metals may be present in the soil in the form of simple heavy metal elements or compounds containing heavy metal atoms adsorbed to the soil, in the form of compounds containing heavy metal atoms dissolved in minerals that make up the soil, or in the form of elements that make up the minerals. The compounds may be ionic or non-ionic compounds. Ionic compounds may be ionized. The presence of heavy metals in solid solutions in minerals that make up the soil can be confirmed by elemental analysis using EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) or XPS (X-ray photoelectron spectroscopy).

土壌が含む重金属等の量は、土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件(平成15年3月6日環境省告示第18号)の別表の測定方法によって測定した値で、土壌の汚染に係る環境基準について(平成3年8月23日環境庁告示46号)の別表に掲げる数値以上であることが好ましい。例えば、セレンについては検液1Lにつき0.01mg以下、ヒ素については検液1Lにつき0.01mg以下である。 The amount of heavy metals, etc. contained in the soil is measured using the measurement method in the appendix to the Notice on Establishing Measurement Methods for Soil Leaching Surveys (Ministry of the Environment Notification No. 18, March 6, 2003), and is preferably equal to or greater than the values listed in the appendix to the Environmental Standards for Soil Contamination (Environment Agency Notification No. 46, August 23, 1991). For example, the amount of selenium is 0.01 mg or less per 1 L of test solution, and the amount of arsenic is 0.01 mg or less per 1 L of test solution.

土壌と陰イオン吸着剤との混合比は、土壌1mに対して、陰イオン吸着剤10kg~200kgとすることが好ましく、土壌1mに対して、陰イオン吸着剤20kg~100kgとすることがより好ましい。 The mixing ratio of the soil and the anion adsorbent is preferably 10 kg to 200 kg of anion adsorbent per 1 m 3 of soil, and more preferably 20 kg to 100 kg of anion adsorbent per 1 m 3 of soil.

土壌と陰イオン吸着剤との混合にあたり、対象土壌に対して水を添加してもよい。添加する水の量は、土壌の性質に応じて選択してよい。 When mixing the soil with the anion adsorbent, water may be added to the target soil. The amount of water added may be selected depending on the properties of the soil.

以上、本発明について、実施形態を示して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上記実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。 The present invention has been described above using embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. The configurations and combinations thereof in the above embodiments are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications to the configurations are possible without departing from the spirit of the present invention.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
0.2mol/Lの塩化鉄(III)水溶液400mLに、27.5%ケイ酸ナトリウム水溶液(NaO・2SiO)を滴下して、pHが3.0になるように調整したアカガネイト懸濁液を準備した。この懸濁液を10000rpmにて10分間、遠心して、沈殿物を沈殿させ、上澄みを除去した後に、105℃で沈殿物を乾燥させた。
元の水溶液と同量の純水に、乾燥後の沈殿物を投入し、純水と沈殿物を十分に攪拌して、沈殿物に含まれる塩分を純水に溶解させた。再び、この水溶液を遠心して、沈殿物を沈殿させ、上澄みを除去した後に、105℃で沈殿物を乾燥させ、アカガネイトを得た。
この操作によって回収したアカガネイトの質量を測定した。添加した化合物の量を基準とし、鉄は全てFeOOH、ケイ素は全てSiOとして計算し、NaとClは全て除去できたこととして、アカガネイトの回収率を算出した。さらに、沈殿物の洗浄時の上澄みに含まれる鉄の濃度を測定した。結果を表1に示す。
[Example 1]
An akaganate suspension was prepared by adding 27.5% aqueous sodium silicate solution ( Na2O.2SiO2 ) dropwise to 400 mL of 0.2 mol/L aqueous iron(III) chloride solution to adjust the pH to 3.0. This suspension was centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes to precipitate the precipitate, and after removing the supernatant, the precipitate was dried at 105°C.
The dried precipitate was added to the same amount of pure water as the original aqueous solution, and the pure water and precipitate were thoroughly stirred to dissolve the salt contained in the precipitate in the pure water. This aqueous solution was again centrifuged to settle the precipitate, and after removing the supernatant, the precipitate was dried at 105°C to obtain akaganeite.
The mass of akaganite recovered by this operation was measured. Based on the amount of added compound, all iron was calculated as FeOOH, all silicon as SiO2 , and the recovery rate of akaganite was calculated assuming that all Na and Cl had been removed. Furthermore, the concentration of iron contained in the supernatant after washing the precipitate was measured. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
0.2mol/Lの塩化鉄(III)水溶液400mLに、10Nの水酸化ナトリウム水溶液(NaOH)を滴下して、pHが3.0になるように調整したアカガネイト懸濁液を準備したこと以外は実施例1と同様にして、アカガネイトを得た。
また、実施例1と同様にして、回収したアカガネイトの質量を測定した。また、実施例1と同様にして、回収したアカガネイトの回収率を算出した。さらに、洗浄時の上澄みに含まれる鉄の濃度を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Akaganeite was obtained in the same manner as in Example 1, except that an akaganeite suspension was prepared by adding 10 N aqueous sodium hydroxide solution (NaOH) dropwise to 400 mL of a 0.2 mol/L aqueous solution of iron (III) chloride to adjust the pH to 3.0.
The mass of the recovered akaganite was measured in the same manner as in Example 1. The recovery rate of the recovered akaganite was calculated in the same manner as in Example 1. Furthermore, the concentration of iron contained in the supernatant after washing was measured. The results are shown in Table 1.

表1に示す結果から、比較例1の水酸化ナトリウム(NaOH)で中和して製造したアカガネイトよりも、実施例1のケイ酸ナトリウム水溶液(NaO・2SiO)で中和して製造したアカガネイトの方が、アカガネイトの回収率が向上していることが分かった。また、実施例1における沈殿物の洗浄時の上澄みの鉄濃度が、比較例1における沈殿物の洗浄時の上澄みの鉄濃度よりも低いため、実施例1では、原料の塩化鉄(III)に由来する鉄イオンをアカガネイトにする効率が高いことが分かった。 The results shown in Table 1 show that the recovery rate of akaganate was improved in the akaganate produced by neutralization with aqueous sodium silicate solution (Na 2 O.2SiO 2 ) in Example 1 compared to the akaganate produced by neutralization with sodium hydroxide (NaOH) in Comparative Example 1. Furthermore, because the iron concentration in the supernatant during washing of the precipitate in Example 1 was lower than that in Comparative Example 1, it was found that in Example 1, the iron ions derived from the raw material iron(III) chloride were converted to akaganate more efficiently.

[比較例2]
0.4mol/Lの塩化鉄(III)水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液(NaOH)を滴下して、pHが2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,5.5になったところで試料(アカガネイト懸濁液)を分取した。この試料を10000rpmにて10分間、遠心して、沈殿物を回収した。
試料の分取量と同量の純水に、乾燥後の沈殿物を投入し、純水と沈殿物を十分に攪拌して、沈殿物に含まれるアカガネイト以外の成分を純水に溶解させた。再び、この水溶液を遠心して、沈殿物を沈殿させ、上澄みを除去した後に、105℃で沈殿物を乾燥させ、アカガネイトを得た。
この操作によって回収したアカガネイトの質量を測定した。元の塩化鉄(III)水溶液の濃度から、鉄が全てFeOOHとして沈殿したと仮定した場合の質量を算出し、この算出値と実測の質量を比較して、アカガネイトの回収率を求めた。結果を表2に示す。
[Comparative Example 2]
Aqueous sodium hydroxide solution (NaOH) was added dropwise to a 0.4 mol/L aqueous solution of iron (III) chloride, and samples (akaganeite suspensions) were collected when the pH reached 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, and 5.5. These samples were centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes, and the precipitate was collected.
The dried precipitate was added to the same amount of pure water as the sample, and the pure water and precipitate were thoroughly stirred to dissolve the components contained in the precipitate other than akaganate in the pure water. This aqueous solution was centrifuged again to settle the precipitate, and after removing the supernatant, the precipitate was dried at 105°C to obtain akaganate.
The mass of akaganate recovered by this operation was measured. The mass was calculated from the concentration of the original aqueous solution of iron (III) chloride, assuming that all of the iron had precipitated as FeOOH. This calculated value was compared with the measured mass to determine the recovery rate of akaganate. The results are shown in Table 2.

表2に示す結果から、水酸化ナトリウム水溶液による中和によってアカガネイトの回収する場合、pHが4以下では全て回収できないことが分かった。pHを4以下に保ったままアカガネイトを製造したい場合には、ケイ酸ナトリウム水溶液による中和によってアカガネイトの回収することで、効率的にアカガネイトを回収できると考えられる。 The results shown in Table 2 indicate that when recovering akaganite by neutralization with an aqueous sodium hydroxide solution, it is not possible to recover all of it if the pH is below 4. If it is desired to produce akaganite while maintaining a pH below 4, it is believed that akaganite can be recovered efficiently by recovering it by neutralizing with an aqueous sodium silicate solution.

Claims (2)

塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とを水に溶解させて水溶液を調製し、前記水溶液中で、塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とを反応させて、前記水溶液中に主分としてアカガネイトを含有する陰イオン吸着剤を生成する、陰イオン吸着剤の製造方法であって、
前記塩化鉄(III)とケイ素含有化合物とを反応させる際に、前記水溶液に塩酸を滴下して、前記水溶液のpHを7未満とし、
前記アカガネイトが生成した後、前記水溶液に前記ケイ素含有化合物を追加して添加して、前記水溶液のpHを4以上6以下に調整することにより、前記アカガネイト同士を凝集させる、陰イオン吸着剤の製造方法。
A method for producing an anion adsorbent, comprising dissolving iron (III) chloride and a silicon-containing compound in water to prepare an aqueous solution, and reacting the iron (III) chloride with the silicon-containing compound in the aqueous solution to produce an anion adsorbent containing akaganite as a main component in the aqueous solution ,
When reacting the iron (III) chloride with the silicon-containing compound, hydrochloric acid is added dropwise to the aqueous solution to adjust the pH of the aqueous solution to less than 7;
After the akaganite is produced, the silicon-containing compound is further added to the aqueous solution, and the pH of the aqueous solution is adjusted to 4 or more and 6 or less, thereby flocculating the akaganite particles together.
前記ケイ素含有化合物が、ケイ酸ナトリウムである、請求項1に記載の陰イオン吸着剤の製造方法。 2. The method for producing an anion adsorbent according to claim 1 , wherein the silicon-containing compound is sodium silicate.
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