重金属処理剤および重金属汚染物質の処理方法
【課題】アミンのカルボジチオ酸塩を有効成分とする重金属処理剤は、保存時、輸送時、使用時、特に高温での使用時において有害な二硫化炭素等を発生する問題があった。アミン添加による二硫化炭素抑制では、重金属処理剤がアミン臭を発するという問題があった。
【解決手段】アルコキシド、及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなる重金属処理剤では、保存時、輸送時、使用時、特に高温での使用時においても二硫化炭素の発生を抑制することができ、安全に使用することができる。
【解決手段】アルコキシド、及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなる重金属処理剤では、保存時、輸送時、使用時、特に高温での使用時においても二硫化炭素の発生を抑制することができ、安全に使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属を含有する固体廃棄物、例えば、ゴミ焼却場から排出される焼却灰及び飛灰、重金属に汚染された土壌、排水処理後に生じる汚泥等に含有する鉛、水銀、クロム、カドミウム等の有害な重金属を簡便に固定化し、不溶出化することを可能にする重金属処理剤に関するものであり、保存時、輸送時、使用時、特に高温での使用時においても有害ガスの発生が抑制された重金属処理剤及び重金属汚染物質の処理方法である。
【背景技術】
【０００２】
都市ゴミ焼却工場などから排出される飛灰は重金属含有率が高く、重金属の溶出を抑制する処理を施すことが必要である。その様な処理方法のひとつとして薬剤処理法があり、キレート系薬剤などの重金属処理剤を添加して重金属を不溶化する方法が知られている。
【０００３】
キレート系薬剤としてはアミン誘導体のカルボジチオ酸塩が主に用いられている。ピペラジンカルボジチオ酸塩は他のアミン誘導体と比較して、硫化水素及び二硫化炭素等の有害ガス発生が少ないため重金属処理剤として広く用いられている。（例えば特許文献１参照）また、ジエチレントリアミン等の直鎖状アミンを原料とするカルボジチオ酸塩を使用する方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、ピペラジンカルボジチオ酸塩を除くアミン誘導体のカルボジチオ酸塩を用いた場合、保管時、輸送時、使用時、特に高温での使用時において有害な二硫化炭素等を発生する等の問題があった。
【０００５】
一方、重金属処理剤のキレート系薬剤にアミンやアルコールを添加する方法が知られている。（例えば特許文献３、４参照）これらのアミンやアルコールの添加は、二硫化炭素やアンモニアガスの発生を抑制するためであるが、アミンを用いる場合にはアミン臭がする場合があり、又アルコールを用いた場合にはアルコールが酸として機能するために、アンモニア臭は抑制されるが二硫化炭素が発生するという問題点があった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３９１１７３
【特許文献２】特開平６−７９２５４
【特許文献３】特開２００３−３４０３９３
【特許文献４】特開平９−２３４４５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、保管時、輸送時、使用時、特に高温での使用時において有害な二硫化炭素等の発生を抑制し、なおかつアミン臭等の問題がない重金属処理剤およびそれを用いた処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アルコキシド及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなる重金属処理剤では、有害な二硫化炭素等の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
以下、本発明に係わる重金属処理剤および重金属汚染物質の処理方法についてその詳細を説明する。
【００１０】
本発明の重金属処理剤はアルコキシド及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなるものである。本発明の重金属処理剤はこれら２つの成分を含んでいれば他に制限はないが、取り扱いの観点から水溶液で用いることが好ましい。
【００１１】
アルコキシドはアミンのカルボジチオ酸塩が分解する際に発生する二硫化炭素と反応しキサントゲン酸塩を形成するため、有害な二硫化炭素の発生を抑制することができると考えられる。
【００１２】
アルコールも二硫化炭素と反応してキサントゲン酸塩を生成するが、アルコールは酸として機能し、アミンのカルボジチオ酸塩の安定性を低下させる。
【００１３】
アミンのカルボジチオ酸塩にアルコールを添加した場合、カルボジチオ酸塩とアルコールが反応して一部アルコキシドを形成する場合があるが、アルコールがカルボジチオ酸塩を分解するため、二硫化炭素が抑制されない。
【００１４】
本発明の重金属処理剤は、当初からアルコキシドを添加することにより、重金属処理剤中にアルコールが存在しないため、アミンのカルボジチオ酸塩の分解を促進する様なことがない。
【００１５】
本発明の用いるアルコキシドとしては、特に限定されるものではないが、例えばメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等が例示され、特に重金属処理剤と不溶性錯体を生成しないアルカリ金属アルコキシド又はアルカリ土類金属アルコキシドが好ましい。また溶解度が高く、安価なナトリウムアルコキシド又はカリウムアルコキシドが好ましい。
【００１６】
本発明におけるアミンのカルボジチオ酸塩は特に限定されるものではないが、例えば、脂肪族または芳香族アミン化合物から誘導されるカルボジチオ酸塩が挙げられ、脂肪族アミン化合物として、ジエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等が例示される。これらの塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩が用いられるが、熱的安定性及び安価なことからナトリウム塩又はカリウム塩が好ましい。
【００１７】
本発明の重金属処理剤を水溶液で用いる場合、アミンのカルボジチオ酸塩の濃度は高いほうが好ましく、２０〜６０重量％、特に３５〜５０重量％の範囲が望ましい。
【００１８】
本発明の重金属処理剤のアルコキシドの量は、アミンのカルボジチオ酸塩の濃度、安定性にもよるが、０．０１〜２０重量％、特に０．５〜１０重量％の範囲が好ましい。アルコキシドの量が必要以上に多いと、アミンのカルボジチオ酸塩の溶解度低下等の原因となり、少なすぎると本発明の有害ガス発生抑制効果が発揮されない。
【００１９】
本発明の重金属処理剤には、本発明の効果を妨げない範囲で、他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、無機系重金属処理剤、有機溶媒、アルカリ水酸化物等が例示できる。
【００２０】
本発明の重金属処理剤を用いた重金属処理方法は、特に限定されるものではなく、本発明の重金属処理剤と重金属汚染物質を混合すればよい。
【００２１】
重金属処理剤の使用量は重金属汚染物質の状態、重金属の含有量や重金属の形態により異なるが、通常、例えば飛灰に対しては０．０１〜３０重量％の範囲で使用される。また処理を容易にするために、重金属汚染物質に対して５〜５０重量％の加湿水を混練時に添加してもよい。
【００２２】
本発明の重金属処理剤は、重金属汚染物質として飛灰、土壌、スラッジ等の処理に用いることができる。
【００２３】
これらの重金属汚染物質中の有害な重金属としては鉛、カドミウム、クロム、水銀のいずれかを含有する物質が例示できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の重金属処理剤は、保管時、輸送時、使用時、特に高温での使用時において有害ガスの発生が抑制され、安全性が高められた重金属処理剤である。
【実施例】
【００２５】
以下発明を実施例で説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（二硫化炭素発生試験）
実施例１
テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５−ペンタカルボジチオ酸ナトリウム４５％水溶液１００重量部に対してナトリウムメトキシド５重量部を添加混合して重金属処理剤とした。得られた重金属処理剤８０．０ｇを１Ｌのフラスコ中に採取し、フラスコ内で６５℃に加温した。１時間後、フラスコ内の温度が一定になった後にフラスコ内に８００ｍｌの水を注入し、フラスコ内の気相部を排出し、該排出ガス中の二硫化炭素を二硫化炭素検知管（ＧＡＳＴＥＣ社製Ｎｏ １３）で測定したところ、検出限界（２．５ｐｐｍ）以下であり、許容濃度の１０ｐｐｍを下回った。
【００２６】
実施例２
テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５−ペンタカルボジチオ酸ナトリウム４５％水溶液をジエチレントリアミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３−トリスカルボジチオ酸ナトリウム４０％水溶液とした以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は５ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを下回った。
【００２７】
実施例３
テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５−ペンタカルボジチオ酸ナトリウム４５％水溶液をエチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ビスカルボジチオ酸ナトリウム１５％水溶液とした以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は４ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを下回った。
【００２８】
比較例１
ナトリウムメトキシドを添加混合しない以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は１３ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを上回っていた。
【００２９】
比較例２
ナトリウムメトキシドを添加混合しない以外は実施例２と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は２０ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを上回っていた。
【００３０】
比較例３
ナトリウムメトキシドを添加混合しない以外は実施例３と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は３５ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを上回っていた。
【００３１】
比較例４
ナトリウムメトキシドをメタノールとした以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は１０ｐｐｍであった。メタノールが酸として機能し、テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，−ペンタカルボジチオ酸ナトリウムの分解を促進したため、ナトリウムメトキシドほどの二硫化炭素抑制効果を示さなかったと考えられた。
【００３２】
（重金属処理能力試験）
実施例４
飛灰（Ｃａ＝２３．８％、Ｎａ＝１．６％、Ｋ＝４．４％、Ｐｂ＝３７００ｐｐｍ、Ｚｎ＝１６４００ｐｐｍ、Ｃｕ＝６００ｐｐｍを含む）５０重量部に対し、水１５重量部（飛灰に対して３０重量部）と実施例１の重金属処理剤１．５重量部（飛灰に対して３重量部）を加え、混練した。処理後、昭和４８年環境庁告示１３号試験に従い溶出試験を行った。鉛の溶出量は０．０５ｍｇ／Ｌ以下であり、十分に不溶化された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属を含有する固体廃棄物、例えば、ゴミ焼却場から排出される焼却灰及び飛灰、重金属に汚染された土壌、排水処理後に生じる汚泥等に含有する鉛、水銀、クロム、カドミウム等の有害な重金属を簡便に固定化し、不溶出化することを可能にする重金属処理剤に関するものであり、保存時、輸送時、使用時、特に高温での使用時においても有害ガスの発生が抑制された重金属処理剤及び重金属汚染物質の処理方法である。
【背景技術】
【０００２】
都市ゴミ焼却工場などから排出される飛灰は重金属含有率が高く、重金属の溶出を抑制する処理を施すことが必要である。その様な処理方法のひとつとして薬剤処理法があり、キレート系薬剤などの重金属処理剤を添加して重金属を不溶化する方法が知られている。
【０００３】
キレート系薬剤としてはアミン誘導体のカルボジチオ酸塩が主に用いられている。ピペラジンカルボジチオ酸塩は他のアミン誘導体と比較して、硫化水素及び二硫化炭素等の有害ガス発生が少ないため重金属処理剤として広く用いられている。（例えば特許文献１参照）また、ジエチレントリアミン等の直鎖状アミンを原料とするカルボジチオ酸塩を使用する方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、ピペラジンカルボジチオ酸塩を除くアミン誘導体のカルボジチオ酸塩を用いた場合、保管時、輸送時、使用時、特に高温での使用時において有害な二硫化炭素等を発生する等の問題があった。
【０００５】
一方、重金属処理剤のキレート系薬剤にアミンやアルコールを添加する方法が知られている。（例えば特許文献３、４参照）これらのアミンやアルコールの添加は、二硫化炭素やアンモニアガスの発生を抑制するためであるが、アミンを用いる場合にはアミン臭がする場合があり、又アルコールを用いた場合にはアルコールが酸として機能するために、アンモニア臭は抑制されるが二硫化炭素が発生するという問題点があった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３９１１７３
【特許文献２】特開平６−７９２５４
【特許文献３】特開２００３−３４０３９３
【特許文献４】特開平９−２３４４５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、保管時、輸送時、使用時、特に高温での使用時において有害な二硫化炭素等の発生を抑制し、なおかつアミン臭等の問題がない重金属処理剤およびそれを用いた処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アルコキシド及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなる重金属処理剤では、有害な二硫化炭素等の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
以下、本発明に係わる重金属処理剤および重金属汚染物質の処理方法についてその詳細を説明する。
【００１０】
本発明の重金属処理剤はアルコキシド及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなるものである。本発明の重金属処理剤はこれら２つの成分を含んでいれば他に制限はないが、取り扱いの観点から水溶液で用いることが好ましい。
【００１１】
アルコキシドはアミンのカルボジチオ酸塩が分解する際に発生する二硫化炭素と反応しキサントゲン酸塩を形成するため、有害な二硫化炭素の発生を抑制することができると考えられる。
【００１２】
アルコールも二硫化炭素と反応してキサントゲン酸塩を生成するが、アルコールは酸として機能し、アミンのカルボジチオ酸塩の安定性を低下させる。
【００１３】
アミンのカルボジチオ酸塩にアルコールを添加した場合、カルボジチオ酸塩とアルコールが反応して一部アルコキシドを形成する場合があるが、アルコールがカルボジチオ酸塩を分解するため、二硫化炭素が抑制されない。
【００１４】
本発明の重金属処理剤は、当初からアルコキシドを添加することにより、重金属処理剤中にアルコールが存在しないため、アミンのカルボジチオ酸塩の分解を促進する様なことがない。
【００１５】
本発明の用いるアルコキシドとしては、特に限定されるものではないが、例えばメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等が例示され、特に重金属処理剤と不溶性錯体を生成しないアルカリ金属アルコキシド又はアルカリ土類金属アルコキシドが好ましい。また溶解度が高く、安価なナトリウムアルコキシド又はカリウムアルコキシドが好ましい。
【００１６】
本発明におけるアミンのカルボジチオ酸塩は特に限定されるものではないが、例えば、脂肪族または芳香族アミン化合物から誘導されるカルボジチオ酸塩が挙げられ、脂肪族アミン化合物として、ジエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等が例示される。これらの塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩が用いられるが、熱的安定性及び安価なことからナトリウム塩又はカリウム塩が好ましい。
【００１７】
本発明の重金属処理剤を水溶液で用いる場合、アミンのカルボジチオ酸塩の濃度は高いほうが好ましく、２０〜６０重量％、特に３５〜５０重量％の範囲が望ましい。
【００１８】
本発明の重金属処理剤のアルコキシドの量は、アミンのカルボジチオ酸塩の濃度、安定性にもよるが、０．０１〜２０重量％、特に０．５〜１０重量％の範囲が好ましい。アルコキシドの量が必要以上に多いと、アミンのカルボジチオ酸塩の溶解度低下等の原因となり、少なすぎると本発明の有害ガス発生抑制効果が発揮されない。
【００１９】
本発明の重金属処理剤には、本発明の効果を妨げない範囲で、他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、無機系重金属処理剤、有機溶媒、アルカリ水酸化物等が例示できる。
【００２０】
本発明の重金属処理剤を用いた重金属処理方法は、特に限定されるものではなく、本発明の重金属処理剤と重金属汚染物質を混合すればよい。
【００２１】
重金属処理剤の使用量は重金属汚染物質の状態、重金属の含有量や重金属の形態により異なるが、通常、例えば飛灰に対しては０．０１〜３０重量％の範囲で使用される。また処理を容易にするために、重金属汚染物質に対して５〜５０重量％の加湿水を混練時に添加してもよい。
【００２２】
本発明の重金属処理剤は、重金属汚染物質として飛灰、土壌、スラッジ等の処理に用いることができる。
【００２３】
これらの重金属汚染物質中の有害な重金属としては鉛、カドミウム、クロム、水銀のいずれかを含有する物質が例示できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の重金属処理剤は、保管時、輸送時、使用時、特に高温での使用時において有害ガスの発生が抑制され、安全性が高められた重金属処理剤である。
【実施例】
【００２５】
以下発明を実施例で説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（二硫化炭素発生試験）
実施例１
テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５−ペンタカルボジチオ酸ナトリウム４５％水溶液１００重量部に対してナトリウムメトキシド５重量部を添加混合して重金属処理剤とした。得られた重金属処理剤８０．０ｇを１Ｌのフラスコ中に採取し、フラスコ内で６５℃に加温した。１時間後、フラスコ内の温度が一定になった後にフラスコ内に８００ｍｌの水を注入し、フラスコ内の気相部を排出し、該排出ガス中の二硫化炭素を二硫化炭素検知管（ＧＡＳＴＥＣ社製Ｎｏ １３）で測定したところ、検出限界（２．５ｐｐｍ）以下であり、許容濃度の１０ｐｐｍを下回った。
【００２６】
実施例２
テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５−ペンタカルボジチオ酸ナトリウム４５％水溶液をジエチレントリアミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３−トリスカルボジチオ酸ナトリウム４０％水溶液とした以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は５ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを下回った。
【００２７】
実施例３
テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５−ペンタカルボジチオ酸ナトリウム４５％水溶液をエチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ビスカルボジチオ酸ナトリウム１５％水溶液とした以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は４ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを下回った。
【００２８】
比較例１
ナトリウムメトキシドを添加混合しない以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は１３ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを上回っていた。
【００２９】
比較例２
ナトリウムメトキシドを添加混合しない以外は実施例２と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は２０ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを上回っていた。
【００３０】
比較例３
ナトリウムメトキシドを添加混合しない以外は実施例３と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は３５ｐｐｍであり、許容濃度の１０ｐｐｍを上回っていた。
【００３１】
比較例４
ナトリウムメトキシドをメタノールとした以外は実施例１と同様の操作を行った。二硫化炭素の検知濃度は１０ｐｐｍであった。メタノールが酸として機能し、テトラエチレンペンタミン−Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，−ペンタカルボジチオ酸ナトリウムの分解を促進したため、ナトリウムメトキシドほどの二硫化炭素抑制効果を示さなかったと考えられた。
【００３２】
（重金属処理能力試験）
実施例４
飛灰（Ｃａ＝２３．８％、Ｎａ＝１．６％、Ｋ＝４．４％、Ｐｂ＝３７００ｐｐｍ、Ｚｎ＝１６４００ｐｐｍ、Ｃｕ＝６００ｐｐｍを含む）５０重量部に対し、水１５重量部（飛灰に対して３０重量部）と実施例１の重金属処理剤１．５重量部（飛灰に対して３重量部）を加え、混練した。処理後、昭和４８年環境庁告示１３号試験に従い溶出試験を行った。鉛の溶出量は０．０５ｍｇ／Ｌ以下であり、十分に不溶化された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコキシド、及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなる重金属処理剤。
【請求項２】
アルコキシドがアルカリ金属アルコキシド又はアルカリ土類金属アルコキシドである請求項１に記載の重金属処理剤。
【請求項３】
アルコキシドがナトリウムアルコキシド又はカリウムアルコキシドである請求項１〜２に記載の重金属処理剤。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の重金属処理剤を重金属汚染物質と混合する重金属汚染物質の処理方法。
【請求項５】
重金属汚染物質が飛灰、土壌、スラッジである請求項４に記載の重金属汚染物質の処理方法。
【請求項６】
重金属汚染物質が鉛、カドミウム、クロム、水銀のいずれか含有する物質である請求項４〜５に記載の重金属汚染物質の処理方法。
【請求項１】
アルコキシド、及びアミンのカルボジチオ酸塩を含んでなる重金属処理剤。
【請求項２】
アルコキシドがアルカリ金属アルコキシド又はアルカリ土類金属アルコキシドである請求項１に記載の重金属処理剤。
【請求項３】
アルコキシドがナトリウムアルコキシド又はカリウムアルコキシドである請求項１〜２に記載の重金属処理剤。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の重金属処理剤を重金属汚染物質と混合する重金属汚染物質の処理方法。
【請求項５】
重金属汚染物質が飛灰、土壌、スラッジである請求項４に記載の重金属汚染物質の処理方法。
【請求項６】
重金属汚染物質が鉛、カドミウム、クロム、水銀のいずれか含有する物質である請求項４〜５に記載の重金属汚染物質の処理方法。
【公開番号】特開２００８−２７３９９６（Ｐ２００８−２７３９９６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３６８９（Ｐ２００７−３６８９）
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
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