申請日2014.02.14
公開(公告)日2017.03.29
IPC分類號C02F1/28; B01J20/02; B01J20/04; C02F1/58; C02F1/62
摘要
本發(fā)明涉及粒狀型環(huán)境用水處理劑，其特征在于，是用于除去有害物質(zhì)的水處理劑，在由鐵粉、鎂砂和酸性無機硫酸鹽所構(gòu)成的組合物中添加清水而成為造粒形態(tài)，另外涉及被有害物質(zhì)污染的水的處理方法，其特征在于，使含有有害物質(zhì)的污染水與所述粒狀型環(huán)境用水處理劑接觸。
權(quán)利要求書
1.一種粒狀型環(huán)境用水處理劑，其特征在于，是用于除去有害物質(zhì)的水處理劑，在含有鐵粉、鎂砂和酸性無機硫酸鹽的組合物中添加清水而成為造粒形態(tài)，
還滿足以下的(a)～(d)，
(a)所述組合物中，相對于鐵粉100質(zhì)量份，含有10～50質(zhì)量份的鎂砂、5～50質(zhì)量份的酸性無機硫酸鹽;
(b)相對于所述組合物100質(zhì)量份，所述清水為1質(zhì)量份以上、50質(zhì)量份以下;
(c)所述鎂砂是粉碎含有60質(zhì)量%以上的氧化鎂的輕燒鎂砂而取得的，并且是最大粒徑為2.0mm以下的粉末狀;
(d)所述酸性無機硫酸鹽是從II價鐵鹽、III價鐵鹽和鋁鹽中選擇的一種以上，且是最大粒徑為2.0mm以下的粉末狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒狀型環(huán)境用水處理劑，其特征在于，在所述組合物中添加清水，通過造粒而成為粒狀物的形態(tài)，該粒狀物的硬度依據(jù)JIS K 1474-2007測量時在80%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒狀型環(huán)境用水處理劑，其特征在于，在所述組合物中添加清水并進(jìn)行造粒之后，將粒度調(diào)整至0.1～2.0mm的范圍而成為粒狀物的形態(tài)。
4.一種被有害物質(zhì)污染的水的處理方法，其特征在于，使含有有害物質(zhì)的污染水與權(quán)利要求1所述的粒狀型環(huán)境用水處理劑接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的被有害物質(zhì)污染的水的處理方法，其特征在于，所述污染水包含在從含有有害物質(zhì)的土壤、污泥、煤灰、焚燒灰、煤塵和工業(yè)廢料中選擇的至少一種之中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的被有害物質(zhì)污染的水的處理方法，其特征在于，使含有有害物質(zhì)的污染水通過填充有所述粒狀型環(huán)境用水處理劑的填充層而進(jìn)行接觸。
說明書
粒狀型環(huán)境用水處理劑和使用其對被有害物質(zhì)污染的水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于從對于人體有害、會帶來健康損害的有害物質(zhì)所污染的地下水、河流水、湖泊水和各種工業(yè)排水等中除去有害物質(zhì)的粒狀型環(huán)境用水處理劑，以及使用其對被有害物質(zhì)污染的水的處理方法。
背景技術(shù)
對于人體有害、會帶來健康損害的有害物質(zhì)(例如，鎘、六價鉻、硒、鉛、砷等重金屬類)，如果口服攝取達(dá)到某一特定量以上時，則對人體有害。通過攝取被有害物質(zhì)污染的水、在被污染的環(huán)境中培育的動植物，會造成健康損害，對此，規(guī)定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、排水標(biāo)準(zhǔn)等水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，河流、湖泊、地下水、各種工業(yè)排水等水中所含的有害物質(zhì)高于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時，需要從水中除去這些有害物質(zhì)。
作為用于從被有害物質(zhì)污染的水(以下，稱為“污染水”)中除去(凈化)有害物質(zhì)的手段，設(shè)計有各種各樣的水處理劑和水處理方法。作為一般性的水處理劑和水處理方法，進(jìn)行的是使用鐵鹽和鋁鹽等的無機質(zhì)凝集劑的方法(以下，稱為沉淀處理法)。該沉淀處理法，是在污染水中添加無機質(zhì)凝集劑后，調(diào)整pH而使金屬氫氧化物的凝集絮狀物沉淀時，將有害物質(zhì)攝入到該絮狀物中使之共沉淀而進(jìn)行分離的方法。另外，也有所述凝集劑中并用高分子凝集劑的情況。
但是，為了通過這樣的沉淀處理法充分地降低污染水中的有害物質(zhì)的濃度，需要大量的水處理劑。另外，吸收了有害物質(zhì)的凝集絮狀物是無定形狀微細(xì)粒子的集合體，為了使之沉降，需要大規(guī)模的設(shè)備和長時間。此外，還存在大量生成的沉淀物(污泥)的處理需要復(fù)雜且眾多的工序這樣的問題。
作為解決這樣的沉淀處理法的問題的水處理方法，提出有使活性炭、活性氧化鋁、沸石、鈦酸鹽、鋯水合物等吸附劑與包含有害物質(zhì)的污染水接觸，從而吸附除去有害物質(zhì)的方法(以下，稱為吸附法)。吸附法通過選擇具有優(yōu)異的吸附除去能力的吸附劑，能夠達(dá)成高吸附除去效率，但這樣的吸附劑大都昂貴，處理成本的急劇上漲不可避免。
因此，著眼于與前述的吸附劑相比較為廉價且通用性高的材料的鐵粉，提出將其用于吸附劑的吸附法。但是，通常的鐵粉的吸附除去能力不充分，得不到滿意的除去效果，因此進(jìn)行提高有害物質(zhì)的吸附除去能力的鐵粉的開發(fā)。
例如，在專利文獻(xiàn)1中，作為有害物質(zhì)除去處理用鐵粉，提出有一種水霧化鐵粉，其是適量含有從磷、硫和硼中選擇的一種以上的鐵粉，此外其中還含有特定量的碳和不可避免的雜質(zhì)(例如Si、Mn)。在此技術(shù)中公開，通過以特定的量使鐵粉中含有特定的元素，能夠增大鐵向污染水的溶出速度，能夠高效率地除去污染水中的磷化合物、重金屬和有機氯化合物等有害物。但是，該技術(shù)也如專利文獻(xiàn)1的實施例所表明，是以污染水中的磷化合物的除去為主體，而對于鎘、六價鉻、硒、鉛、砷等重金屬等的吸附除去能力未予考慮。還有，本發(fā)明人等對于所述鐵粉確認(rèn)重金屬等的吸附除去能力，認(rèn)為對重金屬等的吸附除去能力談不上充分。
在專利文獻(xiàn)2中，作為具有有機鹵素化合物、重金屬等的還原能力的、持續(xù)性優(yōu)異的污染水處理用的環(huán)境凈化劑，提出有一種既定量含有硫的還原性的海綿鐵的制造方法及其用途。在該技術(shù)中公開的是，利用有優(yōu)異的還原能力的海綿鐵(也稱為sponge iron)，還原有機鹵素化合物而使之脫鹵素化，或還原重金屬等而使之不溶解化的技術(shù)。海綿鐵由于表面積比通常的鐵粉大，所以除去性能和除去效率高，與其他的吸附劑相比較也更廉價，因此認(rèn)為工業(yè)上是有效的方法。但是，海綿鐵若與通過水霧化法得到的通常的鐵粉相比，則高價，因此從工業(yè)規(guī)模的通用性的觀點出發(fā)，仍留有進(jìn)一步改善的余地。
另外，作為專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2這樣的鐵粉所具有的重大的問題點，可列舉：為了處理污染水而使鐵粉浸漬于水中時，在水分子或溶存氧的影響下，鐵粉的表面被氧化鐵、氫氧化鐵、羥基氧化鐵等覆蓋，鐵離子的發(fā)生受到阻害，因此不能長時間維持鐵離子的作用帶來的吸附除去能力。
另外，關(guān)于使鐵粉具有的重金屬等的吸附除去能力，與其他的材料具有的使重金屬等的不溶解化能力加以組合的不溶解化、凈化技術(shù)，其開發(fā)也被進(jìn)行。例如，在專利文獻(xiàn)3中，提出以含有MgO和鐵粉為特征的污染土壤不溶解化固化劑，其中含有從硫酸鹽、鹽酸鹽、氨基磺酸、磷酸、水溶液的pH為7以下的磷化合物構(gòu)成的組中選擇的一種或兩種以上的助劑的污染土壤不溶解化固化劑，以及其中還含有從水溶性橡膠類、水溶性纖維素衍生物、粘土質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的一種或兩種以上的增稠劑的污染土壤不溶解化固化劑。
在此技術(shù)中公開，MgO和鐵粉還原土壤中的有害物質(zhì)(專利文獻(xiàn)3的實施例中，以鉛、砷、三氯乙烯為對象)而使之不溶解化，此外MgO使土壤固化而能夠封鎖在固化土壤中不溶解化的有害物質(zhì)，若添加助劑，則土壤中的有害物質(zhì)的不溶解化得到促進(jìn)，也能夠提高土壤固化物的膠凝強度，若再添加增稠劑，則能夠防止混合于土壤的不溶解化固化劑中的鐵粉的沉降。
但是，如專利文獻(xiàn)3的說明書和實施例所述，由于通常對于100質(zhì)量份的MgO，添加1～50質(zhì)量份的鐵粉，所以，該技術(shù)的重金屬等的不溶解化能力與MgO的不溶解化能力和土壤固化能力的關(guān)系密切。因此，MgO成分和土壤的反應(yīng)進(jìn)行，MgO成分消耗之后，不溶解化能力有可能無法發(fā)揮。此外，如專利文獻(xiàn)3所公開，技術(shù)的利用目的特定為污染土壤的有害物質(zhì)的不溶解化和固化，有關(guān)面向水處理劑的應(yīng)用完全沒有討論，也沒有記載和暗示。
此外，關(guān)于采用了鐵粉具有的重金屬等的吸附除去能力和其他材料具有的重金屬等的不溶解化能力加以組合的不溶解化、凈化技術(shù)的水處理用凈化劑的技術(shù)，例如，由專利文獻(xiàn)4和專利文獻(xiàn)5公開。
在專利文獻(xiàn)4中提出有一種凈化材料，其是混合在土壤中，在污染土壤或廢棄物的下方或側(cè)方或在此雙方，以5cm以上的厚度設(shè)置的凈化材料，其特征在于，將通過與水的接觸而可以吸附重金屬等的鐵、氫氧化鐵、氧化鐵或其水合物、氫氧化鎂、氧化鎂或其水合物、碳酸氟化鈰、氫氧化鈰、氧化鈰或其水合物、或含有這些一個以上的粉體材料，與平均直徑1以上且低于1000μm的纖維狀原材，以纖維狀原材/粉體材料=0.33～3的比例進(jìn)行混合而構(gòu)成。
在此技術(shù)中公開，通過在污染土壤或廢棄物的下方或側(cè)方或在此雙方配置前述的凈化材，能夠取得從污染土壤或廢棄物中浸出的含有重金屬等的水的平滑的流淌，并且能夠快速地使凈化進(jìn)行。但是，在此技術(shù)中，未針對各種粉體材料的適當(dāng)?shù)慕M合和調(diào)合比例，或用于長期維持吸附除去能力進(jìn)行籌劃和研究，還留有進(jìn)一步改善的余地。
在專利文獻(xiàn)5中，提出用粘合劑將金屬鐵粉和/或氧化鐵粉、氫氧化鎂和/或氧化鎂、pH調(diào)整劑進(jìn)行造粒而成的凈化材，其特征在于，所述pH調(diào)整劑將作為處理對象的污染水的pH值調(diào)整至4～10，此外還提出其中含有氧化鈰和/或氫氧化鈰并進(jìn)行造粒而成的凈化材料，所述pH調(diào)整劑相對于氫氧化鎂和/或氧化鎂100重量份，為10～100重量份的凈化材料，所述pH調(diào)整劑是從硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵、酸性白土、檸檬酸之中選擇的一種或多種的凈化材料。
在此技術(shù)中公開，對于被重金屬等復(fù)合性地污染的污染土壤，用含有金屬鐵粉和氧化鎂、以及通過氧化鎂的水合而生成的氫氧化鎂帶來的用于減輕pH值上升的影響的pH調(diào)整劑而進(jìn)行造粒的凈化材料，能夠均勻地調(diào)制各種材料，總是能夠維持在金屬鐵粉的凈化作用能夠發(fā)揮的最佳的pH值。
但是，在此技術(shù)中，為了粒狀化需要粘合劑，且如專利文獻(xiàn)5的說明書所述，因為使用水性的粘合劑，所以粘合劑在水中溶解、流出，有可能因富營養(yǎng)化等而給周邊環(huán)境帶來不利影響。另外，對于造粒后的凈化材料的硬度完全未觸及，但由于水性粘合劑的流出有可能導(dǎo)致硬度顯著降低或有可能崩潰，所以暗示出不能長時間維持粒狀化的狀態(tài)。此外，專利文獻(xiàn)5的權(quán)利要求和說明書中，未公開金屬鐵粉和/或氧化鐵粉與氫氧化鎂和/或氧化鎂的具體的調(diào)合比例，在實施例中只公開了鐵粉與鎂的調(diào)合比率為1∶1(質(zhì)量比)，沒有公開作為水處理劑最佳的金屬鐵粉和/或氧化鐵粉與氫氧化鎂和/或氧化鎂的調(diào)合比率。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：日本特開2000-80401號公報
專利文獻(xiàn)2：日本特開2004-331996號公報
專利文獻(xiàn)3：日本特開2005-007256號公報
專利文獻(xiàn)4：日本專利第4187223號公報
專利文獻(xiàn)5：日本特開2011-110476號公報
發(fā)明要解決的課題
根據(jù)以上所述，就要求一種用于處理含有重金屬(例如，鎘、六價鉻、硒、鉛、砷)等的污染水的粒狀型環(huán)境用水處理劑，其是具有充分的硬度，能夠長時間維持重金屬等的吸附除去能力，并不會引起環(huán)境污染，且通用性高的水處理劑以及使用它的方法。另外，還要求一并填充到污染水處理用管柱等之中使用時，通水阻力低，處理容易的粒狀型環(huán)境用水處理劑和使用了它的方法。
發(fā)明內(nèi)容
即，本發(fā)明的課題在于，提供一種具有充分的硬度，能夠長時間維持重金屬等的吸附除去能力，不會造成環(huán)境污染，通用性高，另外，即使面向管柱等使用，通水阻力也低且處理容易的粒狀型環(huán)境用水處理劑，以及使用它對有害物質(zhì)所污染的水的處理方法。
用于解決課題的手段
本發(fā)明人等反復(fù)潛心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于鐵粉，在以特定的比例混合鎂砂和酸性無機硫酸鹽的組合物中添加清水進(jìn)行造粒使之粒狀化，便能夠解決前述的課題，從而完成了本發(fā)明。
即，用于解決所述課題的本發(fā)明的第一發(fā)明，是粒狀型環(huán)境用水處理劑，其是用于除去有害物質(zhì)的水處理劑，其特征在于，在含有鐵粉、鎂砂和酸性無機硫酸鹽的組合物中添加清水而成為造粒形態(tài)。
本發(fā)明的第二發(fā)明是，根據(jù)第一發(fā)明所述的粒狀型環(huán)境用水處理劑，其特征在于，還滿足以下的(a)～(d)中的任意一個以上。
(a)所述組合物中，相對于鐵粉100質(zhì)量份，含有鎂砂10～50質(zhì)量份、酸性無機硫酸鹽5～50質(zhì)量份;
(b)相對于所述組合物100質(zhì)量份，所述清水為1質(zhì)量份以上、50質(zhì)量份以下;
(c)所述鎂砂是粉碎含有氧化鎂60質(zhì)量%以上的輕燒鎂砂而取得的，并且是最大粒徑為2.0mm以下的粉末狀;
(d)所述酸性無機硫酸鹽是從鐵(II)鹽、鐵(III)鹽和鋁鹽中選擇的一種以上，并且是最大粒徑為2.0mm以下的粉末狀。
本發(fā)明的第三發(fā)明是，根據(jù)第一發(fā)明或第二發(fā)明所述的粒狀型環(huán)境用水處理劑，其特征在于，所述粒狀物的硬度通過JIS K 1474-2007測量時為80%以上。
本發(fā)明的第四發(fā)明是，根據(jù)第一發(fā)明或第二發(fā)明所述的粒狀型環(huán)境用水處理劑，其特征在于，在所述組合物中添加清水進(jìn)行造粒之后，將粒度調(diào)整至0.1～2.0mm的范圍而成為粒狀物的形態(tài)。
本發(fā)明的第五發(fā)明，是一種被有害物質(zhì)污染的水的處理方法，其特征在于，使含有有害物質(zhì)的污染水與第一發(fā)明或第二發(fā)明所述的粒狀型環(huán)境用水處理劑接觸。
本發(fā)明的第六發(fā)明是，根據(jù)第五發(fā)明的被有害物質(zhì)污染的水的處理方法，其特征在于，所述污染水包含在從含有有害物質(zhì)的土壤、污泥、煤灰、焚燒灰、煤塵和工業(yè)廢料中選擇的一種之中。
本發(fā)明的第七發(fā)明是，根據(jù)第五發(fā)明所述的被有害物質(zhì)污染的水的處理方法，其特征在于，使含有有害物質(zhì)的污染水通過填充有所述粒狀型環(huán)境用水處理劑的填充層，而進(jìn)行接觸。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明，只是使用可以輕易獲取的材料，就能夠從含有有害物質(zhì)的污染水中吸附除去所述有害物質(zhì)，由于粒狀物具有高硬度，所以能夠長期吸附除去有害物質(zhì)，因為不含有機系化合物的粘合劑等，所以能夠減少對環(huán)境的影響。
根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明的(a)，在相比以往能夠減少鎂砂的使用量的同時，還能夠使粒狀型環(huán)境用水處理劑的硬度充分。
根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明的(b)，因為不用水性的粘合劑，不會造成環(huán)境污染，另外，因為能夠顯現(xiàn)鎂砂和酸性無機硫酸鹽的水硬作用，所以能夠使水處理劑達(dá)到適度的硬度。
根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明的(c)，因為作為工業(yè)制品流通，可以輕易獲取，能夠使用一般來說跨越多方面使用的粉末狀的輕燒鎂砂，所以通用性高，且能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟性。
根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明的(d)，由于作為工業(yè)制品流通，可以輕易獲取，不僅能夠使用一般來說跨越多方面使用的酸性無機硫酸鹽，而且這些酸性無機硫酸鹽對于水的溶解性高，能夠快速地調(diào)整pH，此外在這些酸性無機硫酸鹽的凝集沉淀作用和還原作用下，還能夠發(fā)揮更優(yōu)異的吸附除去能力。
根據(jù)本發(fā)明的第三發(fā)明，由于不用水性的粘合劑，只加入清水進(jìn)行造粒，并是保持了充分的硬度的粒狀物，所以，使之浸漬在水中或受到外力也不容易導(dǎo)致崩潰，因此能夠長時間維持粒狀物的形態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第四發(fā)明，填充到污染水處理用管柱等之中使用時，由于使造粒物處于特定的粒度范圍，從而既能夠一邊減小通水阻力而抑制堵塞等，一邊致密地填充，能夠充分地確保水處理劑與污染水的接觸面積和接觸時間，能夠提高從污染水中吸附除去有害物質(zhì)的效率。
根據(jù)本發(fā)明的第五發(fā)明，通過使含有有害物質(zhì)的污染水與水處理劑接觸，能夠從污染水中吸附除去有害物質(zhì)，能夠比處理前降低有害物質(zhì)的濃度。
根據(jù)本發(fā)明的第六發(fā)明，因為能夠從污染水中吸附除去有害物質(zhì)，能夠相比處理前降低有害物質(zhì)的濃度，所以能夠防止有害物質(zhì)向環(huán)境的擴散。
根據(jù)本發(fā)明的第七發(fā)明，通過設(shè)置填充有水處理劑的填充層，使含有有害物質(zhì)的被污染的水通過填充層而使之接觸，能夠充分地確保水處理劑和污染水的接觸時間，因此能夠提高從污染水中吸附除去有害物質(zhì)的效率。
