不溶化材及び不溶化方法
【課題】６価クロム等の有害物質の溶出量が極めて多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上）であっても当該有害物質を効果的に不溶化することができるとともに、原位置にて不溶化処理を行うことのできる不溶化材及び不溶化方法を提供する。
【解決手段】有害物質を不溶化し得る不溶化材に、酸化マグネシウムと、高炉スラグ粉末とを含有せしめる。かかる不溶化材中の高炉スラグ粉末の含有割合は、酸化マグネシウム１００質量部に対して５〜９００質量部であり、不溶化材中に含まれる全酸化マグネシウムの質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合は、８５質量％以上である。
【解決手段】有害物質を不溶化し得る不溶化材に、酸化マグネシウムと、高炉スラグ粉末とを含有せしめる。かかる不溶化材中の高炉スラグ粉末の含有割合は、酸化マグネシウム１００質量部に対して５〜９００質量部であり、不溶化材中に含まれる全酸化マグネシウムの質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合は、８５質量％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌等に含まれる有害物質を不溶化し得る不溶化材に関し、特に６価クロム溶出量の多い土壌等に含まれる６価クロムを不溶化し得る不溶化材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場、事業所、産業廃棄物処理場等の跡地の土壌が、６価クロム等の有害物質で汚染されていることが報告されている。このように、土壌が６価クロム等の有害物質で汚染されると、当該有害物質が溶出し、地下水も汚染されることとなり、人体に影響を及ぼすおそれがあるという安全衛生上の問題のみならず、有害物質による汚染濃度が環境基準値を超えると、跡地をそのまま利用できなくなり、土地の有効利用の妨げとなる。したがって、土壌等に６価クロム等の有害物質が含まれている跡地を有効活用するためにも、土壌等から６価クロム等の有害物質が溶出するのを抑制し、防止するのが望ましいと考えられる。
【０００３】
従来、６価クロムに汚染された土壌の処理方法として、当該土壌に酸化マグネシウムを添加して、６価クロムの溶出を抑制する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。また、６価クロムに汚染された土壌に、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及びそれらの前駆物質からなる群から選ばれた少なくとも一種のアルカリ性物質を添加した後に、これを酸素含有率２．５％以下の雰囲気ガスと接触させながら５００〜１０００℃の範囲内の処理温度で処理し、６価クロムを無害化する方法も提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１７５３２号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５６４０号公報
【特許文献３】特開２００３−１１７５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載されている方法は、６価クロムによって汚染された土壌に適用して６価クロムの溶出を抑制することは可能であるものの、６価クロム溶出量が多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用して６価クロムの溶出を効果的に抑制するためには、酸化マグネシウムの添加量を増加させる必要がある。そのため、不溶化処理にかかるコストが高くなってしまうとともに、酸化マグネシウムを混合した後のボリュームが増加するため、副次的な対策が必要であるという問題がある。また、酸化マグネシウムのみを土壌に添加すると、土壌によっては固化強度が実用上十分でないという問題もある。
【０００５】
さらに、上記特許文献３に記載されている方法は、６価クロムの溶出量が多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用して６価クロムを不溶化することは可能であるものの、酸素含有率２．５％以下の雰囲気ガスと接触させながら５００〜１０００℃の範囲で加熱処理する必要があるため、土壌を原位置で処理することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて、６価クロム等の有害物質の溶出量が極めて多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）等の不溶化処理対象物であっても、当該有害物質を効果的に不溶化することができるとともに、原位置にて不溶化処理を行うことのできる不溶化材及び不溶化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、特定の酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末を組み合わせることによって、有害物質の溶出を効果的に抑制し得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを含有し、有害物質を不溶化し得る不溶化材であって、前記高炉スラグ粉末の配合割合が、前記酸化マグネシウム１００質量部に対して５〜９００質量部であり、前記不溶化材中の全酸化マグネシウムの質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が、８５質量％以上であることを特徴とする不溶化材を提供する（請求項１）。
【０００９】
上記発明（請求項１）によれば、酸化マグネシウムと、高炉スラグ粉末とを上記範囲内で配合し、く溶性苦土の含有割合を全酸化マグネシウム中８５質量％以上とすることで、６価クロム等の有害物質を効果的に不溶化することができ、有害物質溶出量を環境基準値以下に低減することができるとともに、実用上十分な固化強度を発現することができる。また、このような不溶化材は、有害物質を含有する土壌等に添加・混合することで当該有害物質を不溶化することができるため、原位置にて処理することができる。
【００１０】
上記発明（請求項１）においては、前記酸化マグネシウムのハンターＬａｂ表色系におけるａ値が、０．７以上であるのが好ましい（請求項２）。かかる発明（請求項２）によれば、酸化マグネシウムのハンターＬａｂ表色系におけるａ値が０．７以上であることで、有害物質の溶出をより効果的に抑制することができる。
【００１１】
上記発明（請求項１，２）においては、前記酸化マグネシウムが、軽焼マグネシウムであるのが好ましい（請求項３）。酸化マグネシウムのうち軽焼マグネシウムは、高炉スラグ粉末と組み合わせることで、優れた有害物質溶出抑制効果を発揮し得るため、かかる発明（請求項３）によれば、土壌等に含まれる有害物質をより効果的に不溶化することができる。
【００１２】
なお、本明細書において「軽焼マグネシウム」とは、炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主要原料として、それを６５０〜１０００℃で焼成してなる酸化マグネシウムを意味し、好ましくは７５０〜１０００℃で焼成してなるものであり、より好ましくは８００〜１０００℃で焼成してなるものである。
【００１３】
上記発明（請求項１〜３）においては、前記高炉スラグ粉末は、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が、０．８質量％以下のものであるのが好ましい（請求項４）。かかる発明（請求項４）によれば、有害物質溶出量の極めて多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）等であっても、不溶化処理を行うことで有害物質溶出量を環境基準値以下にすることができるため、より優れた有害物質溶出抑制効果を発揮し得るとともに、実用上十分な固化強度を発現することもできる。
【００１４】
また、本発明は、不溶化処理対象物に含まれる有害物質を不溶化する方法であって、酸化マグネシウムを前記不溶化処理対象物に添加し、混合した後、さらに高炉スラグ粉末を当該不溶化処理対象物に添加し、混合することを特徴とする不溶化方法を提供する（請求項５）。
【００１５】
上記発明（請求項５）によれば、有害物質を含む不溶化処理対象物に酸化マグネシウムを添加・混合し、その後高炉スラグ粉末を不溶化処理対象物に添加・混合することで、酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを同時に不溶化処理対象物に添加・混合するのに比して、より優れた有害物質溶出抑制効果を発揮することができる。
【００１６】
本明細書において、「不溶化処理対象物」としては、例えば、６価クロム等の有害物質を含む土壌、焼却灰、飛灰、汚泥、レンガやコンクリート等の廃棄物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
上記発明（請求項５）においては、前記酸化マグネシウムの添加量の０．０５〜９倍量（質量比）の前記高炉スラグを添加し、前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグ中の酸化マグネシウムの合計質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が８５質量％以上となるように、前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグを添加するのが好ましい（請求項６）。
【００１８】
上記発明（請求項６）によれば、有害物質の溶出をより効果的に抑制し得るとともに、実用上十分な固化強度を発現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の不溶化材及び不溶化方法によれば、６価クロム等の有害物質の溶出量が極めて多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）等の不溶化処理対象物であっても当該有害物質を効果的に不溶化することができるとともに、原位置にて不溶化処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る不溶化材について詳細に説明する。なお、本実施形態に係る不溶化材が不溶化し得る有害物質として、土壌中の６価クロムを例に挙げて説明するが、本発明の不溶化材が不溶化し得る物質はこれに限定されるものではなく、例えば、マンガン、銅、カドミウム、水銀、鉛、亜鉛、砒素、セレン等の重金属、シアン化合物、フッ素、有機リン化合物、又はこれらの混合物等も含むものである。
【００２１】
本実施形態に係る不溶化材は、酸化マグネシウムと高炉スラグとを含有する。酸化マグネシウムとしては、天然に産出されるものであってもよいし、工業的に製造されるものであってもよい。工業的に製造される酸化マグネシウムとしては、例えば、炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主要原料として、それを所定の温度で焼成して得られるもの等が挙げられる。
【００２２】
本実施形態における酸化マグネシウムは、上記のようにして焼成して工業的に製造される酸化マグネシウムのうち、軽焼マグネシウムであるのが好ましい。かかる軽焼マグネシウムは、６５０〜１０００℃で焼成して得られるものであるのが好ましく、７５０〜１０００℃で焼成して得られるものであるのがより好ましく、８００〜１０００℃で焼成して得られるものであるのが特に好ましい。上記温度範囲で焼成して得られる軽焼マグネシウムであれば、土壌中の６価クロムの溶出を効果的に抑制し得るとともに、実用上十分な固化強度を発現することができる。
【００２３】
なお、酸化マグネシウムの焼成原料である炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムとしては、６価クロムの溶出抑制効果の観点から、不純物含有量の少ないものを使用するのが好ましい。具体的には、焼成後の酸化マグネシウム量が８５質量％以上となるものを使用するのが好ましく、９０質量％以上となるものがより好ましい。
【００２４】
酸化マグネシウムのブレーン比表面積は、３０００〜１００００ｃｍ２／ｇであるのが好ましく、３５００〜９０００ｃｍ２／ｇであるのがより好ましい。酸化マグネシウムのブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満であると、６価クロムの溶出抑制効果が低減するとともに、実用上十分な固化強度を発現することも困難となるおそれがある。また、酸化マグネシウムのブレーン比表面積が１００００ｃｍ２／ｇを超えるものは、入手が困難である上、サイロ等での保管に至ってはシュート詰まり等のトラブルを引き起こすおそれがあり、またコストも高くなるおそれがある。
【００２５】
酸化マグネシウムの密度は、３．０〜３．６ｇ／ｃｍ３であるのが好ましく、３．３〜３．６ｇ／ｃｍ３であるのがより好ましい。上記密度の範囲を有する酸化マグネシウムは、風化によって受けた劣化が小さいことから水和活性度が高く、６価クロムの溶出抑制効果に優れる上、固化強度の発現においても優れる。
【００２６】
また、本実施形態における酸化マグネシウムは、不溶化材に配合した場合に、不溶化材中の全酸化マグネシウム量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が、８５質量％以上となるものが好ましく、８７質量％以上となるものがより好ましく、９０質量％以上となるものが特に好ましい。当該く溶性苦土の割合が８５質量％未満であると、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）の不溶化処理に用いた際に、６価クロム溶出抑制効果が低減するおそれがある。
【００２７】
なお、不溶化材中の全酸化マグネシウム量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の含有割合を測定する方法としては、特に限定されるものではなく常法に従って行うことができる。
【００２８】
例えば、試料としての不溶化材の粒度を２００メッシュ全通に調整し、試料に２％クエン酸を加え３０℃で１時間回転振とうする（３０〜４０ｒｐｍ）。振とう後、冷却して緩衝材（塩化アンモニウム、モノエタノールアミン等）を添加し、希塩酸及び希アンモニア水にてｐＨ５程度の弱酸性に調整する。その後、シュウ酸アンモニウムを添加し、８０℃の湯浴にて１時間反応させる。
【００２９】
マスキング剤としてのＬ−アスコルビン酸、（１＋３）トリエタノールアミン、ＫＣＮ等を添加するとともに、緩衝剤としてモノエタノールアミン又は塩化アンモニウム（ｐＨ１０．６）を添加して溶液のｐＨを１０付近に調整する。
【００３０】
そして、指示薬としてエリオクロムブラックＴ数滴を加え、標準エチレンジアミン四酢酸塩液で滴定することで、く溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の含有割合（質量％）を測定する。
【００３１】
本実施形態における酸化マグネシウムは、ハンターＬａｂ表色系におけるａ値が０．７以上であるのが好ましく、０．９以上であるのがより好ましい。当該ａ値が０．７未満であると、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に対する６価クロムの溶出抑制効果が低減するおそれがある。なお、当該ａ値は、分光色差計（日本電色社製，商品名：ＣＰ６Ｒ−２０００ＤＰ）を用いて測定することができる。
【００３２】
本実施形態における高炉スラグ粉末は、そのブレーン比表面積が３０００〜１００００ｃｍ２／ｇであるのが好ましく、４０００〜９０００ｃｍ２／ｇであるのがより好ましい。高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満であると、６価クロムの溶出抑制効果が低減するとともに、実用上十分な固化強度を発現することも困難となるおそれがある。また、高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が１００００ｃｍ２／ｇを超えるものは、入手が困難である上、サイロ等で保管する場合にシュート詰まり等のトラブルを引き起こすおそれがあり、コストも高くなるおそれがある。
【００３３】
また、本実施形態における高炉スラグ粉末は、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が０．８質量％以下であるのが好ましく、０．７５質量％以下であるのがより好ましい。かかる質量増加分が０．８質量％以下であれば、６価クロム溶出量が極めて多い土壌（６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に対しても優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得る。
【００３４】
なお、高炉スラグ粉末の熱質量測定は、慣用の熱質量測定装置を用いて行うことができ、その測定条件は、サンプル量が３０〜８０ｍｇであり、昇温速度が２０℃／ｍｉｎで１０００℃まで昇温し、大気雰囲気下で行うことができる。
【００３５】
さらに、本実施形態における高炉スラグ粉末の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）含有量は、０．３５質量％以下であるのが好ましく、０．３質量％以下であるのがより好ましい。高炉スラグ粉末の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）含有量が０．３５質量％以下であれば、６価クロム溶出量の極めて多い土壌（６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に対しても優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得る。
【００３６】
本実施形態に係る不溶化材は、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末のみからなるものであってもよいし、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末以外の他の成分を含むものであってもよい。上記不溶化材が酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末以外の他の成分を含むものである場合、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末が主成分として含まれているのが好ましく、具体的には、酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末との合計量が、不溶化材全体量に対して９０質量％以上であるのが好ましい。
【００３７】
不溶化材が、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末を主成分として含むものである場合、当該不溶化材に含まれる他の成分としては、例えば、酸化マグネシウムの焼成原料である炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムに含まれているＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ等が挙げられるが、不溶化材が有する６価クロム溶出抑制効果を妨げるものでない限り、これらに限定されるものではない。
【００３８】
本実施形態に係る不溶化材中の酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末との配合割合は、酸化マグネシウム１００質量部に対して、高炉スラグ５〜９００質量部であり、フッ素等の他の汚染物質も含む複合汚染土壌に使用する場合を考慮すると、１０〜１００質量部であるのが好ましく、１５〜７０質量部であるのがより好ましい。
【００３９】
酸化マグネシウム１００質量部に対する高炉スラグ粉末の配合割合が５質量部未満であると、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用する場合に、６価クロムの溶出を抑制するために添加量が増大するおそれがあり、不溶化処理にかかるコストが高くなるとともに、不溶化材を土壌に混合した後のボリュームが増加し、副次的な対策が必要となるおそれがある。一方、高炉スラグ粉末の配合割合が９００質量部を超えると、実用上十分な固化強度を発現するのに相当な時間がかかってしまうおそれがある。
【００４０】
本実施形態に係る不溶化材を用いて土壌中の６価クロムを不溶化する方法としては、６価クロムを含有する土壌に、粉体状又はスラリー状に調製した不溶化材を添加し、当該土壌を混合する方法が挙げられる。不溶化材の添加の簡便性を重視すれば、粉体状の不溶化材を添加するのが好ましく、不溶化処理における粉塵の発生の抑制や不溶化材と土壌との混合性を考慮すれば、スラリー状の不溶化材を添加するのが好ましい。なお、スラリー状の不溶化材を添加する場合、当該スラリーの水粉体比は、１００〜４００質量％であるのが好ましい。
【００４１】
不溶化材を土壌に添加する場合、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末をあらかじめ混合してなる不溶化材を添加してもよいし、酸化マグネシウムと高炉スラグとを別々に添加してもよい。
【００４２】
酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを別々に添加する場合には、まず、酸化マグネシウムを土壌に添加・混合し、所定の時間（例えば１〜６０分程度）経過後に、高炉スラグ粉末を土壌に添加・混合するのが好ましい。これにより、６価クロムの溶出をより効果的に抑制することができる。
【００４３】
本実施形態に係る不溶化材と土壌との混合処理としては、土壌の改良深さによって異なるが、改良深さが２〜３ｍ程度であればスタビライザや特殊バックホウ等の混合機械を用いた原位置混合方式又はプラントで連続的に混合する事前混合方式等を採用することができる。
【００４４】
一方、改良深さが３ｍを超える場合には、機械攪拌翼方式若しくは噴射攪拌方式を用いる深層混合処理工法、又は柱列式若しくは等厚壁式を用いるソイルセメント地中連続壁工法等を採用することができる。
【００４５】
本実施形態に係る不溶化材を土壌に添加する場合、土壌への不溶化材の添加量は、不溶化処理対象土壌１ｍ３あたり５０〜３００ｋｇであるのが好ましく、１００〜２５０ｋｇであるのがより好ましい。不溶化材の添加量が５０ｋｇ未満であると、土壌に含まれる有害物質を効果的に不溶化することができず、有害物質の溶出を効果的に抑制することができないおそれがあり、３００ｋｇを超えると、不溶化処理にかかるコストが高くなるおそれがあるとともに、不溶化材を混合した後のボリュームが増加するため、副次的な対策が必要となるおそれがある。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る不溶化材は、上記のような特定の酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを組み合わせることで、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用した場合であっても、土壌に含まれる６価クロムの溶出を効果的に抑制することができるとともに、原位置での不溶化処理を行うことができる。また、かかる不溶化材を用いることで、土壌に含まれる６価クロムの不溶化処理を短時間で行うことができる。
【００４７】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４８】
例えば、上記実施形態に係る不溶化材は、土壌に含まれる６価クロムの不溶化処理に用いられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、焼却灰、飛灰、汚泥、レンガやコンクリート等の廃棄物等に含まれる６価クロム等の有害物質の不溶化処理に用いることもできる。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例及び試験例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例及び試験例に何ら限定されるものではない。なお、下記の実施例及び試験例においては、酸化マグネシウム及び高炉スラグとして、下記表１及び２に示す材料を使用した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
〔試験例〕模擬汚染土壌からの６価クロム溶出抑制効果確認試験１〜５
（１）模擬汚染土壌の調製
粘性土（含水比：２２％，湿潤密度：１．９５３）に二クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７，試薬特級）を添加・混合した後、２４時間静置して下記表３に示す模擬汚染土壌１〜４を調製した。
【００５３】
【表３】
【００５４】
（２）試験１
模擬汚染土壌１に、下記表４に示す配合の不溶化材（実施例１〜２，比較例１）を１００ｋｇ／ｍ３となるように添加し、ホバートミキサで３分間混合して、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００５５】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。結果を表４に示す。なお、表４中「Ｃ−ＭｇＯ／全ＭｇＯ」は、不溶化材中の全ＭｇＯに対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の質量比を表すものである。
【００５６】
【表４】
【００５７】
表４に示すように、実施例１及び２の不溶化材は、６価クロムの溶出量の多い模擬汚染土壌１からの６価クロムの溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。このことから、不溶化材中のく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）含有率が８５質量％以上であれば、６価クロムの溶出量を効果的に低減することができることが判明した。
【００５８】
（３）試験２
模擬汚染土壌２及び模擬汚染土壌３のそれぞれに、表５に示す配合の不溶化材（実施例３〜８）を１００ｋｇ／ｍ３となるように添加し、ホバートミキサで３分間混合して、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００５９】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。結果を表５に示す。なお、表５中「Ｃ−ＭｇＯ／全ＭｇＯ」は、不溶化材中の全ＭｇＯに対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の質量比を表すものである。
【００６０】
【表５】
【００６１】
表５に示すように、実施例３〜８の不溶化材は、６価クロム溶出量の多い模擬汚染土壌２からの６価クロム溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。
【００６２】
また、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が０．８質量％以下の高炉スラグ粉末を含有する、実施例３〜６の不溶化材は、６価クロム溶出量の極めて多い模擬汚染土壌３からの６価クロム溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。このことから、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が０．８質量％以下の高炉スラグ粉末を不溶化材に含有せしめることで、特に優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得ることが明らかとなった。
【００６３】
（４）試験３
模擬汚染土壌４に、表６に示す配合の不溶化材（実施例３，９，１０，比較例２）を表６に示す量となるように添加し、ホバートミキサで３分間混合して、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００６４】
得られた供試体を２０℃にて７日間及び２８日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。また、当該供試体について、一軸圧縮強さを測定した。結果を表６に示す。なお、表６中「Ｃ−ＭｇＯ／全ＭｇＯ」は、不溶化材中の全ＭｇＯに対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の質量比を表すものである。
【００６５】
【表６】
【００６６】
表６に示すように、実施例３，９及び１０の不溶化材は、６価クロムの溶出量の多い模擬汚染土壌４からの６価クロムの溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。また、実施例３，９及び１０の不溶化材は、実用上十分な固化強度を発現可能であることも確認された。
【００６７】
（５）試験４
模擬汚染土壌１に、軽焼マグネシウム１を７１．５ｋｇ／ｍ３（１００質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した後、さらに高炉スラグ２を２８．５ｋｇ／ｍ３（４０質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した（実施例１１）。なお、本試験４における軽焼マグネシウム１と高炉スラグ２との添加割合は、上記表４に示す実施例１の配合割合と同一になるようにした。その後、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００６８】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。かかる測定の結果、実施例１１の方法により６価クロムの不溶化処理をした場合の６価クロムの溶出量は０．０１９ｍｇ／Ｌであった。このことから、最初に酸化マグネシウムを汚染土壌に添加・混合し、その後高炉スラグを汚染土壌に添加・混合することで、酸化マグネシウムと高炉スラグとを同時に汚染土壌に添加した場合（表４に示す実施例１）に比して、６価クロムの溶出量をより低減可能であることが確認された。
【００６９】
（６）試験５
模擬汚染土壌１に、軽焼マグネシウム１を７１．５ｋｇ／ｍ３（１００質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した後、１５分間静置し、さらに高炉スラグ２を２８．５ｋｇ／ｍ３（４０質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した（実施例１２）。なお、本試験５における軽焼マグネシウム１と高炉スラグ２との添加割合は、上記表４に示す実施例１の配合割合と同一になるようにした。その後、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００７０】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。かかる測定の結果、実施例１２の方法により６価クロムの不溶化処理をした場合の６価クロムの溶出量は０．０１８ｍｇ／Ｌであった。このことから、最初に酸化マグネシウムを汚染土壌に添加・混合し、しばらく静置した後に高炉スラグを汚染土壌に添加・混合することで、酸化マグネシウムと高炉スラグとを同時に土壌に添加した場合（表４に示す実施例１）に比して、６価クロムの溶出量をより低減可能であることが確認された。
【００７１】
また、上記試験４及び試験５の結果から、酸化マグネシウムを汚染土壌に添加・混合した後、すぐに高炉スラグを汚染土壌に添加・混合しても、６価クロムの溶出抑制効果にほとんど有意差が見られず、両試験結果ともに優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得ることが確認された。このことから、本発明の不溶化材及び不溶化方法によれば、６価クロム等の有害物質の不溶化処理を短時間で行うことができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の不溶化材は、６価クロム等の有害物質により汚染された土壌の不溶化処理に有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌等に含まれる有害物質を不溶化し得る不溶化材に関し、特に６価クロム溶出量の多い土壌等に含まれる６価クロムを不溶化し得る不溶化材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場、事業所、産業廃棄物処理場等の跡地の土壌が、６価クロム等の有害物質で汚染されていることが報告されている。このように、土壌が６価クロム等の有害物質で汚染されると、当該有害物質が溶出し、地下水も汚染されることとなり、人体に影響を及ぼすおそれがあるという安全衛生上の問題のみならず、有害物質による汚染濃度が環境基準値を超えると、跡地をそのまま利用できなくなり、土地の有効利用の妨げとなる。したがって、土壌等に６価クロム等の有害物質が含まれている跡地を有効活用するためにも、土壌等から６価クロム等の有害物質が溶出するのを抑制し、防止するのが望ましいと考えられる。
【０００３】
従来、６価クロムに汚染された土壌の処理方法として、当該土壌に酸化マグネシウムを添加して、６価クロムの溶出を抑制する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。また、６価クロムに汚染された土壌に、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及びそれらの前駆物質からなる群から選ばれた少なくとも一種のアルカリ性物質を添加した後に、これを酸素含有率２．５％以下の雰囲気ガスと接触させながら５００〜１０００℃の範囲内の処理温度で処理し、６価クロムを無害化する方法も提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１７５３２号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５６４０号公報
【特許文献３】特開２００３−１１７５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載されている方法は、６価クロムによって汚染された土壌に適用して６価クロムの溶出を抑制することは可能であるものの、６価クロム溶出量が多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用して６価クロムの溶出を効果的に抑制するためには、酸化マグネシウムの添加量を増加させる必要がある。そのため、不溶化処理にかかるコストが高くなってしまうとともに、酸化マグネシウムを混合した後のボリュームが増加するため、副次的な対策が必要であるという問題がある。また、酸化マグネシウムのみを土壌に添加すると、土壌によっては固化強度が実用上十分でないという問題もある。
【０００５】
さらに、上記特許文献３に記載されている方法は、６価クロムの溶出量が多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用して６価クロムを不溶化することは可能であるものの、酸素含有率２．５％以下の雰囲気ガスと接触させながら５００〜１０００℃の範囲で加熱処理する必要があるため、土壌を原位置で処理することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて、６価クロム等の有害物質の溶出量が極めて多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）等の不溶化処理対象物であっても、当該有害物質を効果的に不溶化することができるとともに、原位置にて不溶化処理を行うことのできる不溶化材及び不溶化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、特定の酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末を組み合わせることによって、有害物質の溶出を効果的に抑制し得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを含有し、有害物質を不溶化し得る不溶化材であって、前記高炉スラグ粉末の配合割合が、前記酸化マグネシウム１００質量部に対して５〜９００質量部であり、前記不溶化材中の全酸化マグネシウムの質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が、８５質量％以上であることを特徴とする不溶化材を提供する（請求項１）。
【０００９】
上記発明（請求項１）によれば、酸化マグネシウムと、高炉スラグ粉末とを上記範囲内で配合し、く溶性苦土の含有割合を全酸化マグネシウム中８５質量％以上とすることで、６価クロム等の有害物質を効果的に不溶化することができ、有害物質溶出量を環境基準値以下に低減することができるとともに、実用上十分な固化強度を発現することができる。また、このような不溶化材は、有害物質を含有する土壌等に添加・混合することで当該有害物質を不溶化することができるため、原位置にて処理することができる。
【００１０】
上記発明（請求項１）においては、前記酸化マグネシウムのハンターＬａｂ表色系におけるａ値が、０．７以上であるのが好ましい（請求項２）。かかる発明（請求項２）によれば、酸化マグネシウムのハンターＬａｂ表色系におけるａ値が０．７以上であることで、有害物質の溶出をより効果的に抑制することができる。
【００１１】
上記発明（請求項１，２）においては、前記酸化マグネシウムが、軽焼マグネシウムであるのが好ましい（請求項３）。酸化マグネシウムのうち軽焼マグネシウムは、高炉スラグ粉末と組み合わせることで、優れた有害物質溶出抑制効果を発揮し得るため、かかる発明（請求項３）によれば、土壌等に含まれる有害物質をより効果的に不溶化することができる。
【００１２】
なお、本明細書において「軽焼マグネシウム」とは、炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主要原料として、それを６５０〜１０００℃で焼成してなる酸化マグネシウムを意味し、好ましくは７５０〜１０００℃で焼成してなるものであり、より好ましくは８００〜１０００℃で焼成してなるものである。
【００１３】
上記発明（請求項１〜３）においては、前記高炉スラグ粉末は、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が、０．８質量％以下のものであるのが好ましい（請求項４）。かかる発明（請求項４）によれば、有害物質溶出量の極めて多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）等であっても、不溶化処理を行うことで有害物質溶出量を環境基準値以下にすることができるため、より優れた有害物質溶出抑制効果を発揮し得るとともに、実用上十分な固化強度を発現することもできる。
【００１４】
また、本発明は、不溶化処理対象物に含まれる有害物質を不溶化する方法であって、酸化マグネシウムを前記不溶化処理対象物に添加し、混合した後、さらに高炉スラグ粉末を当該不溶化処理対象物に添加し、混合することを特徴とする不溶化方法を提供する（請求項５）。
【００１５】
上記発明（請求項５）によれば、有害物質を含む不溶化処理対象物に酸化マグネシウムを添加・混合し、その後高炉スラグ粉末を不溶化処理対象物に添加・混合することで、酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを同時に不溶化処理対象物に添加・混合するのに比して、より優れた有害物質溶出抑制効果を発揮することができる。
【００１６】
本明細書において、「不溶化処理対象物」としては、例えば、６価クロム等の有害物質を含む土壌、焼却灰、飛灰、汚泥、レンガやコンクリート等の廃棄物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
上記発明（請求項５）においては、前記酸化マグネシウムの添加量の０．０５〜９倍量（質量比）の前記高炉スラグを添加し、前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグ中の酸化マグネシウムの合計質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が８５質量％以上となるように、前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグを添加するのが好ましい（請求項６）。
【００１８】
上記発明（請求項６）によれば、有害物質の溶出をより効果的に抑制し得るとともに、実用上十分な固化強度を発現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の不溶化材及び不溶化方法によれば、６価クロム等の有害物質の溶出量が極めて多い土壌（例えば、６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）等の不溶化処理対象物であっても当該有害物質を効果的に不溶化することができるとともに、原位置にて不溶化処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る不溶化材について詳細に説明する。なお、本実施形態に係る不溶化材が不溶化し得る有害物質として、土壌中の６価クロムを例に挙げて説明するが、本発明の不溶化材が不溶化し得る物質はこれに限定されるものではなく、例えば、マンガン、銅、カドミウム、水銀、鉛、亜鉛、砒素、セレン等の重金属、シアン化合物、フッ素、有機リン化合物、又はこれらの混合物等も含むものである。
【００２１】
本実施形態に係る不溶化材は、酸化マグネシウムと高炉スラグとを含有する。酸化マグネシウムとしては、天然に産出されるものであってもよいし、工業的に製造されるものであってもよい。工業的に製造される酸化マグネシウムとしては、例えば、炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主要原料として、それを所定の温度で焼成して得られるもの等が挙げられる。
【００２２】
本実施形態における酸化マグネシウムは、上記のようにして焼成して工業的に製造される酸化マグネシウムのうち、軽焼マグネシウムであるのが好ましい。かかる軽焼マグネシウムは、６５０〜１０００℃で焼成して得られるものであるのが好ましく、７５０〜１０００℃で焼成して得られるものであるのがより好ましく、８００〜１０００℃で焼成して得られるものであるのが特に好ましい。上記温度範囲で焼成して得られる軽焼マグネシウムであれば、土壌中の６価クロムの溶出を効果的に抑制し得るとともに、実用上十分な固化強度を発現することができる。
【００２３】
なお、酸化マグネシウムの焼成原料である炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムとしては、６価クロムの溶出抑制効果の観点から、不純物含有量の少ないものを使用するのが好ましい。具体的には、焼成後の酸化マグネシウム量が８５質量％以上となるものを使用するのが好ましく、９０質量％以上となるものがより好ましい。
【００２４】
酸化マグネシウムのブレーン比表面積は、３０００〜１００００ｃｍ２／ｇであるのが好ましく、３５００〜９０００ｃｍ２／ｇであるのがより好ましい。酸化マグネシウムのブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満であると、６価クロムの溶出抑制効果が低減するとともに、実用上十分な固化強度を発現することも困難となるおそれがある。また、酸化マグネシウムのブレーン比表面積が１００００ｃｍ２／ｇを超えるものは、入手が困難である上、サイロ等での保管に至ってはシュート詰まり等のトラブルを引き起こすおそれがあり、またコストも高くなるおそれがある。
【００２５】
酸化マグネシウムの密度は、３．０〜３．６ｇ／ｃｍ３であるのが好ましく、３．３〜３．６ｇ／ｃｍ３であるのがより好ましい。上記密度の範囲を有する酸化マグネシウムは、風化によって受けた劣化が小さいことから水和活性度が高く、６価クロムの溶出抑制効果に優れる上、固化強度の発現においても優れる。
【００２６】
また、本実施形態における酸化マグネシウムは、不溶化材に配合した場合に、不溶化材中の全酸化マグネシウム量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が、８５質量％以上となるものが好ましく、８７質量％以上となるものがより好ましく、９０質量％以上となるものが特に好ましい。当該く溶性苦土の割合が８５質量％未満であると、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）の不溶化処理に用いた際に、６価クロム溶出抑制効果が低減するおそれがある。
【００２７】
なお、不溶化材中の全酸化マグネシウム量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の含有割合を測定する方法としては、特に限定されるものではなく常法に従って行うことができる。
【００２８】
例えば、試料としての不溶化材の粒度を２００メッシュ全通に調整し、試料に２％クエン酸を加え３０℃で１時間回転振とうする（３０〜４０ｒｐｍ）。振とう後、冷却して緩衝材（塩化アンモニウム、モノエタノールアミン等）を添加し、希塩酸及び希アンモニア水にてｐＨ５程度の弱酸性に調整する。その後、シュウ酸アンモニウムを添加し、８０℃の湯浴にて１時間反応させる。
【００２９】
マスキング剤としてのＬ−アスコルビン酸、（１＋３）トリエタノールアミン、ＫＣＮ等を添加するとともに、緩衝剤としてモノエタノールアミン又は塩化アンモニウム（ｐＨ１０．６）を添加して溶液のｐＨを１０付近に調整する。
【００３０】
そして、指示薬としてエリオクロムブラックＴ数滴を加え、標準エチレンジアミン四酢酸塩液で滴定することで、く溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の含有割合（質量％）を測定する。
【００３１】
本実施形態における酸化マグネシウムは、ハンターＬａｂ表色系におけるａ値が０．７以上であるのが好ましく、０．９以上であるのがより好ましい。当該ａ値が０．７未満であると、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に対する６価クロムの溶出抑制効果が低減するおそれがある。なお、当該ａ値は、分光色差計（日本電色社製，商品名：ＣＰ６Ｒ−２０００ＤＰ）を用いて測定することができる。
【００３２】
本実施形態における高炉スラグ粉末は、そのブレーン比表面積が３０００〜１００００ｃｍ２／ｇであるのが好ましく、４０００〜９０００ｃｍ２／ｇであるのがより好ましい。高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満であると、６価クロムの溶出抑制効果が低減するとともに、実用上十分な固化強度を発現することも困難となるおそれがある。また、高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が１００００ｃｍ２／ｇを超えるものは、入手が困難である上、サイロ等で保管する場合にシュート詰まり等のトラブルを引き起こすおそれがあり、コストも高くなるおそれがある。
【００３３】
また、本実施形態における高炉スラグ粉末は、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が０．８質量％以下であるのが好ましく、０．７５質量％以下であるのがより好ましい。かかる質量増加分が０．８質量％以下であれば、６価クロム溶出量が極めて多い土壌（６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に対しても優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得る。
【００３４】
なお、高炉スラグ粉末の熱質量測定は、慣用の熱質量測定装置を用いて行うことができ、その測定条件は、サンプル量が３０〜８０ｍｇであり、昇温速度が２０℃／ｍｉｎで１０００℃まで昇温し、大気雰囲気下で行うことができる。
【００３５】
さらに、本実施形態における高炉スラグ粉末の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）含有量は、０．３５質量％以下であるのが好ましく、０．３質量％以下であるのがより好ましい。高炉スラグ粉末の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）含有量が０．３５質量％以下であれば、６価クロム溶出量の極めて多い土壌（６価クロム溶出量が０．７ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に対しても優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得る。
【００３６】
本実施形態に係る不溶化材は、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末のみからなるものであってもよいし、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末以外の他の成分を含むものであってもよい。上記不溶化材が酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末以外の他の成分を含むものである場合、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末が主成分として含まれているのが好ましく、具体的には、酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末との合計量が、不溶化材全体量に対して９０質量％以上であるのが好ましい。
【００３７】
不溶化材が、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末を主成分として含むものである場合、当該不溶化材に含まれる他の成分としては、例えば、酸化マグネシウムの焼成原料である炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムに含まれているＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ等が挙げられるが、不溶化材が有する６価クロム溶出抑制効果を妨げるものでない限り、これらに限定されるものではない。
【００３８】
本実施形態に係る不溶化材中の酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末との配合割合は、酸化マグネシウム１００質量部に対して、高炉スラグ５〜９００質量部であり、フッ素等の他の汚染物質も含む複合汚染土壌に使用する場合を考慮すると、１０〜１００質量部であるのが好ましく、１５〜７０質量部であるのがより好ましい。
【００３９】
酸化マグネシウム１００質量部に対する高炉スラグ粉末の配合割合が５質量部未満であると、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用する場合に、６価クロムの溶出を抑制するために添加量が増大するおそれがあり、不溶化処理にかかるコストが高くなるとともに、不溶化材を土壌に混合した後のボリュームが増加し、副次的な対策が必要となるおそれがある。一方、高炉スラグ粉末の配合割合が９００質量部を超えると、実用上十分な固化強度を発現するのに相当な時間がかかってしまうおそれがある。
【００４０】
本実施形態に係る不溶化材を用いて土壌中の６価クロムを不溶化する方法としては、６価クロムを含有する土壌に、粉体状又はスラリー状に調製した不溶化材を添加し、当該土壌を混合する方法が挙げられる。不溶化材の添加の簡便性を重視すれば、粉体状の不溶化材を添加するのが好ましく、不溶化処理における粉塵の発生の抑制や不溶化材と土壌との混合性を考慮すれば、スラリー状の不溶化材を添加するのが好ましい。なお、スラリー状の不溶化材を添加する場合、当該スラリーの水粉体比は、１００〜４００質量％であるのが好ましい。
【００４１】
不溶化材を土壌に添加する場合、酸化マグネシウム及び高炉スラグ粉末をあらかじめ混合してなる不溶化材を添加してもよいし、酸化マグネシウムと高炉スラグとを別々に添加してもよい。
【００４２】
酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを別々に添加する場合には、まず、酸化マグネシウムを土壌に添加・混合し、所定の時間（例えば１〜６０分程度）経過後に、高炉スラグ粉末を土壌に添加・混合するのが好ましい。これにより、６価クロムの溶出をより効果的に抑制することができる。
【００４３】
本実施形態に係る不溶化材と土壌との混合処理としては、土壌の改良深さによって異なるが、改良深さが２〜３ｍ程度であればスタビライザや特殊バックホウ等の混合機械を用いた原位置混合方式又はプラントで連続的に混合する事前混合方式等を採用することができる。
【００４４】
一方、改良深さが３ｍを超える場合には、機械攪拌翼方式若しくは噴射攪拌方式を用いる深層混合処理工法、又は柱列式若しくは等厚壁式を用いるソイルセメント地中連続壁工法等を採用することができる。
【００４５】
本実施形態に係る不溶化材を土壌に添加する場合、土壌への不溶化材の添加量は、不溶化処理対象土壌１ｍ３あたり５０〜３００ｋｇであるのが好ましく、１００〜２５０ｋｇであるのがより好ましい。不溶化材の添加量が５０ｋｇ未満であると、土壌に含まれる有害物質を効果的に不溶化することができず、有害物質の溶出を効果的に抑制することができないおそれがあり、３００ｋｇを超えると、不溶化処理にかかるコストが高くなるおそれがあるとともに、不溶化材を混合した後のボリュームが増加するため、副次的な対策が必要となるおそれがある。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る不溶化材は、上記のような特定の酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを組み合わせることで、６価クロム溶出量の多い土壌（６価クロム溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以上の土壌）に適用した場合であっても、土壌に含まれる６価クロムの溶出を効果的に抑制することができるとともに、原位置での不溶化処理を行うことができる。また、かかる不溶化材を用いることで、土壌に含まれる６価クロムの不溶化処理を短時間で行うことができる。
【００４７】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４８】
例えば、上記実施形態に係る不溶化材は、土壌に含まれる６価クロムの不溶化処理に用いられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、焼却灰、飛灰、汚泥、レンガやコンクリート等の廃棄物等に含まれる６価クロム等の有害物質の不溶化処理に用いることもできる。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例及び試験例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例及び試験例に何ら限定されるものではない。なお、下記の実施例及び試験例においては、酸化マグネシウム及び高炉スラグとして、下記表１及び２に示す材料を使用した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
〔試験例〕模擬汚染土壌からの６価クロム溶出抑制効果確認試験１〜５
（１）模擬汚染土壌の調製
粘性土（含水比：２２％，湿潤密度：１．９５３）に二クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７，試薬特級）を添加・混合した後、２４時間静置して下記表３に示す模擬汚染土壌１〜４を調製した。
【００５３】
【表３】
【００５４】
（２）試験１
模擬汚染土壌１に、下記表４に示す配合の不溶化材（実施例１〜２，比較例１）を１００ｋｇ／ｍ３となるように添加し、ホバートミキサで３分間混合して、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００５５】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。結果を表４に示す。なお、表４中「Ｃ−ＭｇＯ／全ＭｇＯ」は、不溶化材中の全ＭｇＯに対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の質量比を表すものである。
【００５６】
【表４】
【００５７】
表４に示すように、実施例１及び２の不溶化材は、６価クロムの溶出量の多い模擬汚染土壌１からの６価クロムの溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。このことから、不溶化材中のく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）含有率が８５質量％以上であれば、６価クロムの溶出量を効果的に低減することができることが判明した。
【００５８】
（３）試験２
模擬汚染土壌２及び模擬汚染土壌３のそれぞれに、表５に示す配合の不溶化材（実施例３〜８）を１００ｋｇ／ｍ３となるように添加し、ホバートミキサで３分間混合して、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００５９】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。結果を表５に示す。なお、表５中「Ｃ−ＭｇＯ／全ＭｇＯ」は、不溶化材中の全ＭｇＯに対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の質量比を表すものである。
【００６０】
【表５】
【００６１】
表５に示すように、実施例３〜８の不溶化材は、６価クロム溶出量の多い模擬汚染土壌２からの６価クロム溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。
【００６２】
また、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が０．８質量％以下の高炉スラグ粉末を含有する、実施例３〜６の不溶化材は、６価クロム溶出量の極めて多い模擬汚染土壌３からの６価クロム溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。このことから、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が０．８質量％以下の高炉スラグ粉末を不溶化材に含有せしめることで、特に優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得ることが明らかとなった。
【００６３】
（４）試験３
模擬汚染土壌４に、表６に示す配合の不溶化材（実施例３，９，１０，比較例２）を表６に示す量となるように添加し、ホバートミキサで３分間混合して、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００６４】
得られた供試体を２０℃にて７日間及び２８日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。また、当該供試体について、一軸圧縮強さを測定した。結果を表６に示す。なお、表６中「Ｃ−ＭｇＯ／全ＭｇＯ」は、不溶化材中の全ＭｇＯに対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の質量比を表すものである。
【００６５】
【表６】
【００６６】
表６に示すように、実施例３，９及び１０の不溶化材は、６価クロムの溶出量の多い模擬汚染土壌４からの６価クロムの溶出量を土壌に対する環境基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）以下に低減可能であることが確認された。また、実施例３，９及び１０の不溶化材は、実用上十分な固化強度を発現可能であることも確認された。
【００６７】
（５）試験４
模擬汚染土壌１に、軽焼マグネシウム１を７１．５ｋｇ／ｍ３（１００質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した後、さらに高炉スラグ２を２８．５ｋｇ／ｍ３（４０質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した（実施例１１）。なお、本試験４における軽焼マグネシウム１と高炉スラグ２との添加割合は、上記表４に示す実施例１の配合割合と同一になるようにした。その後、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００６８】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。かかる測定の結果、実施例１１の方法により６価クロムの不溶化処理をした場合の６価クロムの溶出量は０．０１９ｍｇ／Ｌであった。このことから、最初に酸化マグネシウムを汚染土壌に添加・混合し、その後高炉スラグを汚染土壌に添加・混合することで、酸化マグネシウムと高炉スラグとを同時に汚染土壌に添加した場合（表４に示す実施例１）に比して、６価クロムの溶出量をより低減可能であることが確認された。
【００６９】
（６）試験５
模擬汚染土壌１に、軽焼マグネシウム１を７１．５ｋｇ／ｍ３（１００質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した後、１５分間静置し、さらに高炉スラグ２を２８．５ｋｇ／ｍ３（４０質量部）となるように添加してホバートミキサで１．５分間混合した（実施例１２）。なお、本試験５における軽焼マグネシウム１と高炉スラグ２との添加割合は、上記表４に示す実施例１の配合割合と同一になるようにした。その後、ＪＧＳ−０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて直径３．５ｃｍ×高さ７ｃｍの供試体を作製した。
【００７０】
得られた供試体を２０℃にて７日間湿空養生を行った後、６価クロムの溶出量を環境庁告示第４６号法に準じて、ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。かかる測定の結果、実施例１２の方法により６価クロムの不溶化処理をした場合の６価クロムの溶出量は０．０１８ｍｇ／Ｌであった。このことから、最初に酸化マグネシウムを汚染土壌に添加・混合し、しばらく静置した後に高炉スラグを汚染土壌に添加・混合することで、酸化マグネシウムと高炉スラグとを同時に土壌に添加した場合（表４に示す実施例１）に比して、６価クロムの溶出量をより低減可能であることが確認された。
【００７１】
また、上記試験４及び試験５の結果から、酸化マグネシウムを汚染土壌に添加・混合した後、すぐに高炉スラグを汚染土壌に添加・混合しても、６価クロムの溶出抑制効果にほとんど有意差が見られず、両試験結果ともに優れた６価クロム溶出抑制効果を発揮し得ることが確認された。このことから、本発明の不溶化材及び不溶化方法によれば、６価クロム等の有害物質の不溶化処理を短時間で行うことができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の不溶化材は、６価クロム等の有害物質により汚染された土壌の不溶化処理に有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを含有し、有害物質を不溶化し得る不溶化材であって、
前記高炉スラグ粉末の配合割合が、前記酸化マグネシウム１００質量部に対して５〜９００質量部であり、
前記不溶化材中の全酸化マグネシウムの質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が、８５質量％以上であることを特徴とする不溶化材。
【請求項２】
前記酸化マグネシウムのハンターＬａｂ表色系におけるａ値が、０．７以上であることを特徴とする請求項１に記載の不溶化材。
【請求項３】
前記酸化マグネシウムが、軽焼マグネシウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の不溶化材。
【請求項４】
前記高炉スラグ粉末は、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が、０．８質量％以下のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の不溶化材。
【請求項５】
不溶化処理対象物に含まれる有害物質を不溶化する方法であって、
酸化マグネシウムを前記不溶化処理対象物に添加し、混合した後、さらに高炉スラグ粉末を当該不溶化処理対象物に添加し、混合することを特徴とする不溶化方法。
【請求項６】
前記酸化マグネシウムの添加量の０．０５〜９倍量（質量比）の前記高炉スラグを添加し、
前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグ中の酸化マグネシウムの合計質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が８５質量％以上となるように、前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグを添加することを特徴とする請求項５に記載の不溶化方法。
【請求項１】
酸化マグネシウムと高炉スラグ粉末とを含有し、有害物質を不溶化し得る不溶化材であって、
前記高炉スラグ粉末の配合割合が、前記酸化マグネシウム１００質量部に対して５〜９００質量部であり、
前記不溶化材中の全酸化マグネシウムの質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が、８５質量％以上であることを特徴とする不溶化材。
【請求項２】
前記酸化マグネシウムのハンターＬａｂ表色系におけるａ値が、０．７以上であることを特徴とする請求項１に記載の不溶化材。
【請求項３】
前記酸化マグネシウムが、軽焼マグネシウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の不溶化材。
【請求項４】
前記高炉スラグ粉末は、熱質量測定における９００〜１０００℃での質量増加分が、０．８質量％以下のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の不溶化材。
【請求項５】
不溶化処理対象物に含まれる有害物質を不溶化する方法であって、
酸化マグネシウムを前記不溶化処理対象物に添加し、混合した後、さらに高炉スラグ粉末を当該不溶化処理対象物に添加し、混合することを特徴とする不溶化方法。
【請求項６】
前記酸化マグネシウムの添加量の０．０５〜９倍量（質量比）の前記高炉スラグを添加し、
前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグ中の酸化マグネシウムの合計質量に対するく溶性苦土（Ｃ−ＭｇＯ）の割合が８５質量％以上となるように、前記酸化マグネシウム及び前記高炉スラグを添加することを特徴とする請求項５に記載の不溶化方法。
【公開番号】特開２００９−１５５４１４（Ｐ２００９−１５５４１４Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３３７０２（Ｐ２００７−３３３７０２）
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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