重金属汚染土壌処理方法
【課題】土壌に含まれる鉛などの重金属を不溶化させることで土壌を浄化し、処理後の土壌をそのまま土壌として有効利用することができる重金属汚染土壌処理方法を提供する。
【解決手段】重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させる。前記金属粒子は、固形状の金属と水分調整機能を有する水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕し得られる金属粒子を水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散させた金属分散体として与えることが好ましく、重金属で汚染された土壌と前記金属分散体とを簡単に混合し、その後は放置しておくことで重金属を不溶化させることができる。
【解決手段】重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させる。前記金属粒子は、固形状の金属と水分調整機能を有する水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕し得られる金属粒子を水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散させた金属分散体として与えることが好ましく、重金属で汚染された土壌と前記金属分散体とを簡単に混合し、その後は放置しておくことで重金属を不溶化させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カドミウム、鉛などの重金属に汚染された土壌から重金属が溶出しないように重金属を不溶化処理する重金属汚染土壌処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カドミウム、鉛などの重金属で汚染された重金属汚染土壌の処理方法として、従来から多くの方法が提案されている。代表的な処理方法としては、重金属汚染土壌に不溶化剤を添加し、重金属を水に不溶の塩とし重金属の溶出を防ぐ不溶化法、重金属汚染土壌をセメント原料として利用するセメント原料化法、重金属汚染土壌にＥＤＴＡなどのキレート性の洗浄剤を添加し土壌表面に付着した重金属を洗浄除去する洗浄法、重金属汚染土壌を１０００〜１１００℃に加熱し、重金属を揮発させ除去する加熱処理法、さらには重金属汚染土壌に電気を流しジュール熱を発生させることで土壌を高温溶融し、その後冷却し重金属を固化体中に閉じ込める方法がある。
【０００３】
これまでにそれぞれの処理方法に関連する多くの発明がなされている。例えば不溶化剤として、特定の酸化マグネシウムと粉末キレート剤とを含有してなる不溶化剤、さらにはコロイダルシリカと特定のキレート剤とを含有してなる重金属不溶化剤が開発されている（例えば特許文献１、２参照）。また、重金属汚染土壌の安価な洗浄剤として、有機性廃棄物に由来する金属結合性のアミノ酸及び／又はペプチドを含む重金属溶出剤が開発されている（例えば特許文献３参照）。また、掘削除去後の重金属汚染土壌は、セメント原料として利用されるケースが多いが、重金属汚染土壌をセメント原料として使用する場合、亜鉛、カドミウムなどの重金属分がセメント中に増加するとセメントの品質を悪化させるとし、その解決方法が提案されている（例えば特許文献４参照）。さらには複数の重金属を含有する複合重金属汚染土壌を無害化する方法として、複合重金属汚染土壌に塩化マグネシウムを混合し、７００℃以上に加熱することで複合重金属汚染土壌を無害化する方法が提案されている（例えば特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１４２９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２４９４６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１７２８８０号公報
【特許文献４】特開２０００−２８８５２７号公報
【特許文献５】特開２００７−２９８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでに提案されている重金属汚染土壌の浄化方法、処理方法は、それぞれに長所、短所がありさらなる改善が期待される。例えば、不溶化剤を使用して重金属を不溶化させる不溶化法は、比較的簡便に実施できるが、不溶化剤にキレート剤を用いる場合には、処理後の土壌にキレート剤が含まれるので、処理後の土壌を有効利用し難い。また、土壌に重金属のみならずダイオキシン類、ＰＣＢなど残留性有機汚染物質（POPs：Persistent Organic Pollutants）、さらに揮発性有機化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）が含まれている複合汚染土壌の場合、汚染物を一度に浄化できることが好ましいが、これまでこのような浄化技術は開発されていない。
【０００６】
本発明の目的は、土壌に含まれる鉛などの重金属を不溶化させることで土壌を浄化し、処理後の土壌をそのまま土壌として有効利用することができる重金属汚染土壌処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、金属粒子をナノサイズまで微細化したナノ金属粒子を、触媒、還元剤などとして利用することに関し鋭意研究中であり、これまでナノ金属粒子を使用しＰＯＰｓ、ＶＯＣを無害化させることに成功し、すでに特許出願を行っている（特願２０１０−００６０７４）。本発明は、特定の金属粒子をナノサイズまで微細化したナノ金属粒子が、重金属不溶化剤として機能することを見出し、発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させることを特徴とする重金属汚染土壌処理方法である。
【０００９】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属粒子は、固形状の金属と水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕し得られる金属粒子を水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散させた金属分散体として与えられることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属分散体は、ナノサイズの金属粒子の表面を前記水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材がコーティングし、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が、ナノサイズの金属粒子の大部分が酸素、二酸化炭素又は水と直接接触することを阻止することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属粒子は、前記重金属で汚染された土壌を処理する過程において、前記重金属に汚染された土壌と固形状の金属とを、少なくとも固形状の金属の一部がナノサイズとなるように粉砕することで与えられることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、さらに水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を添加し、該水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を同時に粉砕することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記重金属で汚染された土壌に含まれる水分量が所定の値を越えるときは、該土壌と前記金属粒子とを接触させるに先立ち、該土壌に水分調整剤を加え、該土壌に含まれる水分量を所定の値以下とする水分調整を行うことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属粒子は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、第３族元素、鉄及びこれらを含む合金のうち少なくともいずれか１を含むことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記重金属が、鉛、ヒ素、カドミウム、クロム、フッ素のうちいずれか１種以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る重金属汚染土壌処理方法を用いることで、土壌に含まれる鉛などの重金属を不溶化させることが可能で、処理後の土壌もそのまま土壌として有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１〜３及び比較例１、２の溶出量の測定結果である。
【図２】本発明の実施例４〜６及び比較例３、４の溶出量の測定結果である。
【図３】本発明の実施例７〜９及び比較例５、６の溶出量の測定結果である。
【図４】本発明の参考例１〜５の溶出量の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の重金属汚染土壌処理方法は、重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させることを特徴とする。
【００１９】
本発明において土壌を汚染する重金属は、鉛、ヒ素、カドミウム、クロム、フッ素であり、重金属で汚染された土壌は、前記重金属を１種類以上含有する土壌である。よって１種類の重金属のみを含有する土壌のみならず、複数種類の重金属を同時に含有する土壌を含む。また重金属で汚染された土壌に、同時にダイオキシン類、ＰＣＢなどＰＯＰｓ及び／又はＶＯＣが含まれていても、本発明に係る重金属汚染土壌処理方法を用いることで、重金属を不溶化させると共にＰＯＰｓ及び／又はＶＯＣを無害化する同時処理が行える。なお、土壌には、焼却灰、焼却飛灰、汚泥又はこれら混合物なども含まれる。
【００２０】
金属粒子は、重金属不溶化剤として作用する物質であり、具体的には、アルカリ金属、金属カルシウムなどのアルカリ土類金属、アルミニウムなどの第３族元素、鉄及びこれら元素を含む合金が例示される。これらは単独で使用してもよく、混合して使用してもよく、金属カルシウムを好適に使用することができる。
【００２１】
この金属粒子は、少なくとも一部がナノサイズの粒子を使用する。もちろん全ての金属粒子がナノサイズであってもよいことは言うまでもない。このような金属粒子は、固体分散剤に分散させた金属分散体の形態で使用することが好ましい。
【００２２】
固体分散剤は、金属粒子を安定的に保護する役目を担う。固体分散剤としては、酸化カルシウム、セライト（Ｃｅｌｉｔｅは、セライトコーポレーションの登録商標）、活性炭、シリカゲル、ゼオライトなど水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が好ましい。セライトは、炭酸ナトリウムとともに焼成した珪藻土であり、水分を大量に保持することができる。なお、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材は、吸着した水を脱着させ、反応形態により、脱着した水は水素源として作用する。
【００２３】
少なくとも一部がナノサイズの金属粒子が固体分散剤に分散した金属分散体は、固形状の金属と水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、粉砕機で固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕することで得ることができる。粉砕を行う際の金属と水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合割合は、特定の混合割合に限定されるものではなく、例えば重量比で１：１〜１：５０とすることができる。金属カルシウムと酸化カルシウムとを遊星ボールミルで粉砕した場合、金属カルシウムと酸化カルシウムとを重量比で１：５とすればそれ以上金属カルシウムの割合を増やしても、粉砕した酸化カルシウムに含まれるナノサイズの金属カルシウムの量は殆ど変わりなかった。
【００２４】
このようにして得られる金属分散体は、ナノサイズの金属粒子を含む金属粒子が、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散した金属分散体であり、ナノサイズの金属粒子の表面は水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材でコーティングされている。一般的に金属をナノサイズまで微細化すると、環境中では酸化し失活するが、金属分散体においては、ナノサイズの金属粒子の表面を覆う水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が、該金属粒子の大部分が酸素、二酸化炭素又は水と直接接触することを阻止するので、ナノサイズの金属粒子は、大気中においても高い活性を維持することができる。実験の結果、セライト（登録商標）と共に粉砕した金属カルシウムは、電子源として９０％以上の活性を有し、２ヶ月以上大気中で安定的に存在させることができた。
【００２５】
また金属分散体の水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材は、重金属汚染土壌に含まれる水分を吸着する水分調整剤として機能する。
【００２６】
次に、金属分散体として、金属粒子に金属カルシウム、固体分散剤に酸化カルシウムを用いた金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを例にとり、この金属分散体を用い、重金属汚染土壌に含まれる重金属を不溶化処理する方法を説明する。
【００２７】
重金属汚染土壌に金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加し、これらを必要に応じて攪拌混合し、重金属汚染土壌とナノサイズの金属カルシウムとを接触させる。これにより少なくとも一部がナノサイズの金属カルシウムが重金属不溶化剤として作用し、重金属は不溶化される。これら操作は室温下で行うことが可能であり、外部から加熱する必要もない。金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの汚染土壌に対する添加割合は、重金属汚染土壌中の重金属濃度により異なるけれども、重量比で１／８〜１／１００程度の量とすることができる。金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの添加量が少ないので、処理前の重金属汚染土壌の量と比較しほとんど増加しない。
【００２８】
重金属汚染土壌に含まれる重金属の不溶化には、重金属と少なくとも一部がナノサイズの金属カルシウムとを接触させる必要があるが、後述の実施例で示すように一度、重金属汚染土壌と金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとを混合すれば、その後は攪拌を行う必要もない。よって攪拌、混合操作に伴うランニングコストも非常に少なく、特に大量の重金属汚染土壌を処理する場合には好適である。もちろん攪拌を断続的あるいは継続的に行ってもよいことは言うまでもない。
【００２９】
このように処理された重金属汚染土壌は、溶出量基準値を十分に満足する。重金属が不溶化されるメカニズムの詳細は不明であるが、（１）金属カルシウムの還元作用（２）金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの凝集作用（３）金属カルシウムと重金属との化学的結合作用の３つの作用が複合的に寄与し重金属を不溶化させているものと推察される。
【００３０】
一般的にナノサイズに微細化した金属は、高い活性、反応性が得られる一方で、その高い活性、反応性により大気中の酸素、二酸化炭素又は水と反応し失活する。このためナノサイズに微細化した金属をそのまま使用しても重金属不溶化剤として機能し難い。しかしここでは、前記金属分散体を使用することで、ナノサイズに微細化した金属の活性を高い状態に維持し、重金属を不溶化させることができる。
【００３１】
次に、重金属汚染土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させる他の態様を説明する。前記方法では、少なくとも一部がナノサイズの金属粒子は、予め調整した金属分散体として与えられたが、ここでは、重金属汚染土壌を処理する過程で、少なくとも一部がナノサイズの金属粒子を与える。
【００３２】
具体的には、重金属汚染土壌と固形状の金属とを固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるように粉砕機を用いて粉砕する。この方法は、重金属汚染土壌に含まれる重金属を不溶化処理する過程で、同時に重金属不溶化剤として作用する金属粒子の少なくとも一部をナノサイズにし、少なくとも一部がナノサイズの金属粒子と重金属とを接触させ、重金属を不溶化させる。このとき同時にセライト（登録商標）などの多孔質無機材及び／又は酸化カルシウムなどの水吸脱着剤を添加してこれらを同時に粉砕することが好ましい。多孔質無機材及び／又は水吸脱着剤が汚染土壌中に含まれる場合は、別途、多孔質無機材及び／又は水吸脱着剤を添加しなくてもよい。これにより前記方法と同様に、ナノサイズの金属粒子の活性を失わせることなく維持することができる。ここでも粉砕機は、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるように粉砕できればよく、遊星ボールミルを使用する必要はない。
【００３３】
重金属汚染土壌は水分を含有していることが多く、焼却灰、焼却飛灰なども放置されることで空気中の水分を吸水し、又は飛散防止のために散水を行った結果、水分を含有する場合も多い。水分を含む重金属汚染土壌に含まれる重金属を上記方法で処理するとき、水分濃度が１０重量％程度以下であれば、そのまま上記方法で処理すればよい。しかしながら重金属汚染土壌に多くの水分を含む場合は、次の要領で処理することが好ましい。
【００３４】
重金属汚染土壌等に多くの水分を含む場合、上記方法で処理することは問題ないが、水分量が多い場合、金属粒子の添加量が増加する。このため上記処理方法において、同時に酸化カルシウムを添加し処理することが好ましい。さらに水分量が多く、水分濃度が４０重量％を越えるような重金属汚染土壌を処理するときは、２ステップ方式で行なうことが好ましい。２ステップ方式とは、第１ステップとして、必要に応じてフィルタープレス等で脱水された後の水分を含む重金属汚染土壌に酸化カルシウムを添加して水分調整を行なった後、第２ステップとして不溶化剤として作用する金属を加え、前記方法で処理させる方式である。酸化カルシウムを添加し水分調整を行う工程と、金属を加え重金属を不溶化させる工程とを分離することで、不溶化剤として作用する金属の添加量をより低減させることができる。
【００３５】
重金属汚染土壌に同時にダイオキシン類、ＰＣＢなどＰＯＰｓが含まれている場合であっても基本的に上記方法で処理し、重金属を不溶化させ同時にＰＯＰｓを無害化することができ、さらに重金属汚染土壌にＰＯＰｓの他、ＶＯＣが含まれていても基本的に上記方法でこれらを同時に処理することができる。この場合、ＰＯＰｓと少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とをより接触させるために、重金属汚染土壌と金属分散体とを撹拌することが好ましい。またＶＯＣが含まれている場合には、ＶＯＣ蒸気をトラップする手段が必要となる。土壌中のダイオキシン類、ＰＣＢなどのＰＯＰｓ、ＶＯＣの無害化処理に関しては、本件出願人らが特許出願を行っている特願２０１０−００６０７４の「発明を実施するための形態」の欄に詳細に記載されている。
【００３６】
重金属汚染土壌に含まれる重金属を不溶化する本発明に係る重金属汚染土壌処理方法において、不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子に金属カルシウムを使用する場合、カルシウムは固化作用を有するので処理した土壌を埋立用の土壌としてそのまま使用することができる。またカルシウムはアルカリ剤であるから土壌改良剤としても利用可能であり、さらにコンクリートを添加すれば、路盤材としても利用することができる。
【実施例】
【００３７】
金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの調製
金属カルシウム（Ｃａ）と、８２５℃で２時間焼成し水分を除去した酸化カルシウム（ＣａＯ）とを重量比で１：５とし、これを遊星ボールミルでアルゴンガス雰囲気下、６００ｒｐｍで６０分間、常温粉砕処理を行った。ミル粉砕物をアルゴンガス雰囲気下、分級し、２ｍｍ篩下の粉砕物を得た。これを金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとした。得られた金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）で確認したところ、電子顕微鏡写真において比較的大きく見える粒子も、実際は、数十から百ｎｍ程度の大きさのナノ粒子が凝集したものであり、金属カルシウムは十分にナノサイズまで粉砕されていた。得られた金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯ中の金属カルシウム含有量を、水上置換法により水との接触時に発生する水素量から算出した結果、金属カルシウムナノ分散体１ｇに対して２．８ｍｍｏｌであった。
【００３８】
供試土壌の調製
供試土壌の調製は次の要領で行った。なお、供試土壌中の重金属含有量は、添加した重金属が全て溶出したと仮定したとき、単位質量当たり各重金属の土壌汚染対策法における溶出量基準値の約１００倍量が検出される含有量とした。
（１）土壌：マサ土を使用した。マサ土は、大きな礫分を取り除いた他は特に粒度調整することなくそのまま使用した。
（２）重金属濃度：鉛（Ｐｄ）、ヒ素（Ａｓ）、カドミウム（Ｃｄ）、クロム（Ｃｒ）、フッ素（Ｆ）の各１０００ｍｌ／Ｌ溶液（関東化学株式会社製）を用い、固液比１：１０での最大溶出濃度が鉛（Ｐｄ）＝１ｍｇ／Ｌ、ヒ素（Ａｓ）＝１ｍｇ／Ｌ、カドミウム（Ｃｄ）＝１ｍｇ／Ｌ、総クロム（Ｃｒ）＝５ｍｇ／Ｌ、フッ素（Ｆ）＝８ｍｇ／Ｌとなるように調整した。
（３）調整方法：所定濃度に調整した標準液をホーローバット上で土壌と混合し、純水を十分に添加後、乾燥機で所定の含水率まで乾燥させた。
（４）土壌含水率：含水率１％、５％、１０％及び重金属を添加していない４種類とした。
【００３９】
実施例１
アルゴンガスで置換したグローブボックス内でマグネット乳鉢を用い、金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯ１．０ｇを、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように数分間攪拌した。その後、すり潰した金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯ１．０ｇと含水率１％の供試土壌９．０ｇとを密閉容器に入れ、これを手で数分間振って攪拌し、環境省告示第１８号に基づき溶出試験を行った。溶出液中の鉛、ヒ素、カドミウム、クロムの濃度測定は、ＩＣＰ発光分析により、フッ素は、イオンクロマトグラフにより行った。
【００４０】
実施例２
土壌と金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとの混合にマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように約４時間連続攪拌した以外は、実施例１と同様である。
【００４１】
実施例３
実施例２と同様に、土壌と金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとの混合にマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように約４時間連続攪拌した。溶出試験を行うときｐＨを７に調整して行い、実施例１の方法で分析した。なお、ｐＨ調整を行わない場合の溶出液のｐＨは、約１２であった（実施例１、２）。
【００４２】
比較例１
含水率１％の供試土壌を何ら処理することなくそのまま溶出試験を行い、実施例１と同様の方法で溶出液中の濃度の測定を行った。
【００４３】
比較例２
金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを全く添加することなく、含水率１％の供試土壌９．０ｇのみをマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように約４時間連続攪拌し、溶出試験、分析を行った。
【００４４】
結果を表１及び図１に示した。各重金属の溶出量基準値は、鉛（Ｐｄ）＝０．０１ｍｇ／Ｌ、ヒ素（Ａｓ）＝０．０１ｍｇ／Ｌ、カドミウム（Ｃｄ）＝０．０１ｍｇ／Ｌ、六価クロム（Ｃｒ）＝０．０５ｍｇ／Ｌ、フッ素（Ｆ）＝０．８ｍｇ／Ｌである。クロムの溶出量基準値は、六価クロムで規定されているが、実施例、比較例、参考例に示すクロムは、総クロムを測定している。
【００４５】
【表１】
【００４６】
同様の実験を、含水率が５％の供試土壌（実施例４〜６、比較例３、４）及び１０％の供試土壌（実施例７〜９、比較例５、６）について行った。さらに重金属を添加していないマサ土を供試土壌とした実験（参考例１〜５）も合わせて行った。
【００４７】
結果を表２〜４、図２〜４に示した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
以上の実験から、以下の結果が得られた。
（１）金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加した場合、一部のケースにおいてわずかに溶出量基準値を超えたが、全体的には鉛、ヒ素、カドミウム、六価クロム、フッ素の５種類全ての重金属において溶出量基準値を下回った。一方、金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加しなかった場合、殆ど全てのケースで溶出量基準値を大幅に上回った。
（２）金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加した場合、溶出量は、供試土壌の含水率、金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯと重金属汚染土壌との攪拌時間、及び溶出試験時のｐＨに影響されなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カドミウム、鉛などの重金属に汚染された土壌から重金属が溶出しないように重金属を不溶化処理する重金属汚染土壌処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カドミウム、鉛などの重金属で汚染された重金属汚染土壌の処理方法として、従来から多くの方法が提案されている。代表的な処理方法としては、重金属汚染土壌に不溶化剤を添加し、重金属を水に不溶の塩とし重金属の溶出を防ぐ不溶化法、重金属汚染土壌をセメント原料として利用するセメント原料化法、重金属汚染土壌にＥＤＴＡなどのキレート性の洗浄剤を添加し土壌表面に付着した重金属を洗浄除去する洗浄法、重金属汚染土壌を１０００〜１１００℃に加熱し、重金属を揮発させ除去する加熱処理法、さらには重金属汚染土壌に電気を流しジュール熱を発生させることで土壌を高温溶融し、その後冷却し重金属を固化体中に閉じ込める方法がある。
【０００３】
これまでにそれぞれの処理方法に関連する多くの発明がなされている。例えば不溶化剤として、特定の酸化マグネシウムと粉末キレート剤とを含有してなる不溶化剤、さらにはコロイダルシリカと特定のキレート剤とを含有してなる重金属不溶化剤が開発されている（例えば特許文献１、２参照）。また、重金属汚染土壌の安価な洗浄剤として、有機性廃棄物に由来する金属結合性のアミノ酸及び／又はペプチドを含む重金属溶出剤が開発されている（例えば特許文献３参照）。また、掘削除去後の重金属汚染土壌は、セメント原料として利用されるケースが多いが、重金属汚染土壌をセメント原料として使用する場合、亜鉛、カドミウムなどの重金属分がセメント中に増加するとセメントの品質を悪化させるとし、その解決方法が提案されている（例えば特許文献４参照）。さらには複数の重金属を含有する複合重金属汚染土壌を無害化する方法として、複合重金属汚染土壌に塩化マグネシウムを混合し、７００℃以上に加熱することで複合重金属汚染土壌を無害化する方法が提案されている（例えば特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１４２９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２４９４６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１７２８８０号公報
【特許文献４】特開２０００−２８８５２７号公報
【特許文献５】特開２００７−２９８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでに提案されている重金属汚染土壌の浄化方法、処理方法は、それぞれに長所、短所がありさらなる改善が期待される。例えば、不溶化剤を使用して重金属を不溶化させる不溶化法は、比較的簡便に実施できるが、不溶化剤にキレート剤を用いる場合には、処理後の土壌にキレート剤が含まれるので、処理後の土壌を有効利用し難い。また、土壌に重金属のみならずダイオキシン類、ＰＣＢなど残留性有機汚染物質（POPs：Persistent Organic Pollutants）、さらに揮発性有機化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）が含まれている複合汚染土壌の場合、汚染物を一度に浄化できることが好ましいが、これまでこのような浄化技術は開発されていない。
【０００６】
本発明の目的は、土壌に含まれる鉛などの重金属を不溶化させることで土壌を浄化し、処理後の土壌をそのまま土壌として有効利用することができる重金属汚染土壌処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、金属粒子をナノサイズまで微細化したナノ金属粒子を、触媒、還元剤などとして利用することに関し鋭意研究中であり、これまでナノ金属粒子を使用しＰＯＰｓ、ＶＯＣを無害化させることに成功し、すでに特許出願を行っている（特願２０１０−００６０７４）。本発明は、特定の金属粒子をナノサイズまで微細化したナノ金属粒子が、重金属不溶化剤として機能することを見出し、発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させることを特徴とする重金属汚染土壌処理方法である。
【０００９】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属粒子は、固形状の金属と水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕し得られる金属粒子を水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散させた金属分散体として与えられることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属分散体は、ナノサイズの金属粒子の表面を前記水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材がコーティングし、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が、ナノサイズの金属粒子の大部分が酸素、二酸化炭素又は水と直接接触することを阻止することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属粒子は、前記重金属で汚染された土壌を処理する過程において、前記重金属に汚染された土壌と固形状の金属とを、少なくとも固形状の金属の一部がナノサイズとなるように粉砕することで与えられることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、さらに水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を添加し、該水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を同時に粉砕することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記重金属で汚染された土壌に含まれる水分量が所定の値を越えるときは、該土壌と前記金属粒子とを接触させるに先立ち、該土壌に水分調整剤を加え、該土壌に含まれる水分量を所定の値以下とする水分調整を行うことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記金属粒子は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、第３族元素、鉄及びこれらを含む合金のうち少なくともいずれか１を含むことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記重金属汚染土壌処理方法において、前記重金属が、鉛、ヒ素、カドミウム、クロム、フッ素のうちいずれか１種以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る重金属汚染土壌処理方法を用いることで、土壌に含まれる鉛などの重金属を不溶化させることが可能で、処理後の土壌もそのまま土壌として有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１〜３及び比較例１、２の溶出量の測定結果である。
【図２】本発明の実施例４〜６及び比較例３、４の溶出量の測定結果である。
【図３】本発明の実施例７〜９及び比較例５、６の溶出量の測定結果である。
【図４】本発明の参考例１〜５の溶出量の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の重金属汚染土壌処理方法は、重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させることを特徴とする。
【００１９】
本発明において土壌を汚染する重金属は、鉛、ヒ素、カドミウム、クロム、フッ素であり、重金属で汚染された土壌は、前記重金属を１種類以上含有する土壌である。よって１種類の重金属のみを含有する土壌のみならず、複数種類の重金属を同時に含有する土壌を含む。また重金属で汚染された土壌に、同時にダイオキシン類、ＰＣＢなどＰＯＰｓ及び／又はＶＯＣが含まれていても、本発明に係る重金属汚染土壌処理方法を用いることで、重金属を不溶化させると共にＰＯＰｓ及び／又はＶＯＣを無害化する同時処理が行える。なお、土壌には、焼却灰、焼却飛灰、汚泥又はこれら混合物なども含まれる。
【００２０】
金属粒子は、重金属不溶化剤として作用する物質であり、具体的には、アルカリ金属、金属カルシウムなどのアルカリ土類金属、アルミニウムなどの第３族元素、鉄及びこれら元素を含む合金が例示される。これらは単独で使用してもよく、混合して使用してもよく、金属カルシウムを好適に使用することができる。
【００２１】
この金属粒子は、少なくとも一部がナノサイズの粒子を使用する。もちろん全ての金属粒子がナノサイズであってもよいことは言うまでもない。このような金属粒子は、固体分散剤に分散させた金属分散体の形態で使用することが好ましい。
【００２２】
固体分散剤は、金属粒子を安定的に保護する役目を担う。固体分散剤としては、酸化カルシウム、セライト（Ｃｅｌｉｔｅは、セライトコーポレーションの登録商標）、活性炭、シリカゲル、ゼオライトなど水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が好ましい。セライトは、炭酸ナトリウムとともに焼成した珪藻土であり、水分を大量に保持することができる。なお、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材は、吸着した水を脱着させ、反応形態により、脱着した水は水素源として作用する。
【００２３】
少なくとも一部がナノサイズの金属粒子が固体分散剤に分散した金属分散体は、固形状の金属と水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、粉砕機で固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕することで得ることができる。粉砕を行う際の金属と水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合割合は、特定の混合割合に限定されるものではなく、例えば重量比で１：１〜１：５０とすることができる。金属カルシウムと酸化カルシウムとを遊星ボールミルで粉砕した場合、金属カルシウムと酸化カルシウムとを重量比で１：５とすればそれ以上金属カルシウムの割合を増やしても、粉砕した酸化カルシウムに含まれるナノサイズの金属カルシウムの量は殆ど変わりなかった。
【００２４】
このようにして得られる金属分散体は、ナノサイズの金属粒子を含む金属粒子が、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散した金属分散体であり、ナノサイズの金属粒子の表面は水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材でコーティングされている。一般的に金属をナノサイズまで微細化すると、環境中では酸化し失活するが、金属分散体においては、ナノサイズの金属粒子の表面を覆う水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が、該金属粒子の大部分が酸素、二酸化炭素又は水と直接接触することを阻止するので、ナノサイズの金属粒子は、大気中においても高い活性を維持することができる。実験の結果、セライト（登録商標）と共に粉砕した金属カルシウムは、電子源として９０％以上の活性を有し、２ヶ月以上大気中で安定的に存在させることができた。
【００２５】
また金属分散体の水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材は、重金属汚染土壌に含まれる水分を吸着する水分調整剤として機能する。
【００２６】
次に、金属分散体として、金属粒子に金属カルシウム、固体分散剤に酸化カルシウムを用いた金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを例にとり、この金属分散体を用い、重金属汚染土壌に含まれる重金属を不溶化処理する方法を説明する。
【００２７】
重金属汚染土壌に金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加し、これらを必要に応じて攪拌混合し、重金属汚染土壌とナノサイズの金属カルシウムとを接触させる。これにより少なくとも一部がナノサイズの金属カルシウムが重金属不溶化剤として作用し、重金属は不溶化される。これら操作は室温下で行うことが可能であり、外部から加熱する必要もない。金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの汚染土壌に対する添加割合は、重金属汚染土壌中の重金属濃度により異なるけれども、重量比で１／８〜１／１００程度の量とすることができる。金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの添加量が少ないので、処理前の重金属汚染土壌の量と比較しほとんど増加しない。
【００２８】
重金属汚染土壌に含まれる重金属の不溶化には、重金属と少なくとも一部がナノサイズの金属カルシウムとを接触させる必要があるが、後述の実施例で示すように一度、重金属汚染土壌と金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとを混合すれば、その後は攪拌を行う必要もない。よって攪拌、混合操作に伴うランニングコストも非常に少なく、特に大量の重金属汚染土壌を処理する場合には好適である。もちろん攪拌を断続的あるいは継続的に行ってもよいことは言うまでもない。
【００２９】
このように処理された重金属汚染土壌は、溶出量基準値を十分に満足する。重金属が不溶化されるメカニズムの詳細は不明であるが、（１）金属カルシウムの還元作用（２）金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの凝集作用（３）金属カルシウムと重金属との化学的結合作用の３つの作用が複合的に寄与し重金属を不溶化させているものと推察される。
【００３０】
一般的にナノサイズに微細化した金属は、高い活性、反応性が得られる一方で、その高い活性、反応性により大気中の酸素、二酸化炭素又は水と反応し失活する。このためナノサイズに微細化した金属をそのまま使用しても重金属不溶化剤として機能し難い。しかしここでは、前記金属分散体を使用することで、ナノサイズに微細化した金属の活性を高い状態に維持し、重金属を不溶化させることができる。
【００３１】
次に、重金属汚染土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させる他の態様を説明する。前記方法では、少なくとも一部がナノサイズの金属粒子は、予め調整した金属分散体として与えられたが、ここでは、重金属汚染土壌を処理する過程で、少なくとも一部がナノサイズの金属粒子を与える。
【００３２】
具体的には、重金属汚染土壌と固形状の金属とを固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるように粉砕機を用いて粉砕する。この方法は、重金属汚染土壌に含まれる重金属を不溶化処理する過程で、同時に重金属不溶化剤として作用する金属粒子の少なくとも一部をナノサイズにし、少なくとも一部がナノサイズの金属粒子と重金属とを接触させ、重金属を不溶化させる。このとき同時にセライト（登録商標）などの多孔質無機材及び／又は酸化カルシウムなどの水吸脱着剤を添加してこれらを同時に粉砕することが好ましい。多孔質無機材及び／又は水吸脱着剤が汚染土壌中に含まれる場合は、別途、多孔質無機材及び／又は水吸脱着剤を添加しなくてもよい。これにより前記方法と同様に、ナノサイズの金属粒子の活性を失わせることなく維持することができる。ここでも粉砕機は、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるように粉砕できればよく、遊星ボールミルを使用する必要はない。
【００３３】
重金属汚染土壌は水分を含有していることが多く、焼却灰、焼却飛灰なども放置されることで空気中の水分を吸水し、又は飛散防止のために散水を行った結果、水分を含有する場合も多い。水分を含む重金属汚染土壌に含まれる重金属を上記方法で処理するとき、水分濃度が１０重量％程度以下であれば、そのまま上記方法で処理すればよい。しかしながら重金属汚染土壌に多くの水分を含む場合は、次の要領で処理することが好ましい。
【００３４】
重金属汚染土壌等に多くの水分を含む場合、上記方法で処理することは問題ないが、水分量が多い場合、金属粒子の添加量が増加する。このため上記処理方法において、同時に酸化カルシウムを添加し処理することが好ましい。さらに水分量が多く、水分濃度が４０重量％を越えるような重金属汚染土壌を処理するときは、２ステップ方式で行なうことが好ましい。２ステップ方式とは、第１ステップとして、必要に応じてフィルタープレス等で脱水された後の水分を含む重金属汚染土壌に酸化カルシウムを添加して水分調整を行なった後、第２ステップとして不溶化剤として作用する金属を加え、前記方法で処理させる方式である。酸化カルシウムを添加し水分調整を行う工程と、金属を加え重金属を不溶化させる工程とを分離することで、不溶化剤として作用する金属の添加量をより低減させることができる。
【００３５】
重金属汚染土壌に同時にダイオキシン類、ＰＣＢなどＰＯＰｓが含まれている場合であっても基本的に上記方法で処理し、重金属を不溶化させ同時にＰＯＰｓを無害化することができ、さらに重金属汚染土壌にＰＯＰｓの他、ＶＯＣが含まれていても基本的に上記方法でこれらを同時に処理することができる。この場合、ＰＯＰｓと少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とをより接触させるために、重金属汚染土壌と金属分散体とを撹拌することが好ましい。またＶＯＣが含まれている場合には、ＶＯＣ蒸気をトラップする手段が必要となる。土壌中のダイオキシン類、ＰＣＢなどのＰＯＰｓ、ＶＯＣの無害化処理に関しては、本件出願人らが特許出願を行っている特願２０１０−００６０７４の「発明を実施するための形態」の欄に詳細に記載されている。
【００３６】
重金属汚染土壌に含まれる重金属を不溶化する本発明に係る重金属汚染土壌処理方法において、不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子に金属カルシウムを使用する場合、カルシウムは固化作用を有するので処理した土壌を埋立用の土壌としてそのまま使用することができる。またカルシウムはアルカリ剤であるから土壌改良剤としても利用可能であり、さらにコンクリートを添加すれば、路盤材としても利用することができる。
【実施例】
【００３７】
金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯの調製
金属カルシウム（Ｃａ）と、８２５℃で２時間焼成し水分を除去した酸化カルシウム（ＣａＯ）とを重量比で１：５とし、これを遊星ボールミルでアルゴンガス雰囲気下、６００ｒｐｍで６０分間、常温粉砕処理を行った。ミル粉砕物をアルゴンガス雰囲気下、分級し、２ｍｍ篩下の粉砕物を得た。これを金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとした。得られた金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）で確認したところ、電子顕微鏡写真において比較的大きく見える粒子も、実際は、数十から百ｎｍ程度の大きさのナノ粒子が凝集したものであり、金属カルシウムは十分にナノサイズまで粉砕されていた。得られた金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯ中の金属カルシウム含有量を、水上置換法により水との接触時に発生する水素量から算出した結果、金属カルシウムナノ分散体１ｇに対して２．８ｍｍｏｌであった。
【００３８】
供試土壌の調製
供試土壌の調製は次の要領で行った。なお、供試土壌中の重金属含有量は、添加した重金属が全て溶出したと仮定したとき、単位質量当たり各重金属の土壌汚染対策法における溶出量基準値の約１００倍量が検出される含有量とした。
（１）土壌：マサ土を使用した。マサ土は、大きな礫分を取り除いた他は特に粒度調整することなくそのまま使用した。
（２）重金属濃度：鉛（Ｐｄ）、ヒ素（Ａｓ）、カドミウム（Ｃｄ）、クロム（Ｃｒ）、フッ素（Ｆ）の各１０００ｍｌ／Ｌ溶液（関東化学株式会社製）を用い、固液比１：１０での最大溶出濃度が鉛（Ｐｄ）＝１ｍｇ／Ｌ、ヒ素（Ａｓ）＝１ｍｇ／Ｌ、カドミウム（Ｃｄ）＝１ｍｇ／Ｌ、総クロム（Ｃｒ）＝５ｍｇ／Ｌ、フッ素（Ｆ）＝８ｍｇ／Ｌとなるように調整した。
（３）調整方法：所定濃度に調整した標準液をホーローバット上で土壌と混合し、純水を十分に添加後、乾燥機で所定の含水率まで乾燥させた。
（４）土壌含水率：含水率１％、５％、１０％及び重金属を添加していない４種類とした。
【００３９】
実施例１
アルゴンガスで置換したグローブボックス内でマグネット乳鉢を用い、金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯ１．０ｇを、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように数分間攪拌した。その後、すり潰した金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯ１．０ｇと含水率１％の供試土壌９．０ｇとを密閉容器に入れ、これを手で数分間振って攪拌し、環境省告示第１８号に基づき溶出試験を行った。溶出液中の鉛、ヒ素、カドミウム、クロムの濃度測定は、ＩＣＰ発光分析により、フッ素は、イオンクロマトグラフにより行った。
【００４０】
実施例２
土壌と金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとの混合にマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように約４時間連続攪拌した以外は、実施例１と同様である。
【００４１】
実施例３
実施例２と同様に、土壌と金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯとの混合にマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように約４時間連続攪拌した。溶出試験を行うときｐＨを７に調整して行い、実施例１の方法で分析した。なお、ｐＨ調整を行わない場合の溶出液のｐＨは、約１２であった（実施例１、２）。
【００４２】
比較例１
含水率１％の供試土壌を何ら処理することなくそのまま溶出試験を行い、実施例１と同様の方法で溶出液中の濃度の測定を行った。
【００４３】
比較例２
金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを全く添加することなく、含水率１％の供試土壌９．０ｇのみをマグネット乳鉢を用い、室温下、回転数１００ｒｐｍですり潰すように約４時間連続攪拌し、溶出試験、分析を行った。
【００４４】
結果を表１及び図１に示した。各重金属の溶出量基準値は、鉛（Ｐｄ）＝０．０１ｍｇ／Ｌ、ヒ素（Ａｓ）＝０．０１ｍｇ／Ｌ、カドミウム（Ｃｄ）＝０．０１ｍｇ／Ｌ、六価クロム（Ｃｒ）＝０．０５ｍｇ／Ｌ、フッ素（Ｆ）＝０．８ｍｇ／Ｌである。クロムの溶出量基準値は、六価クロムで規定されているが、実施例、比較例、参考例に示すクロムは、総クロムを測定している。
【００４５】
【表１】
【００４６】
同様の実験を、含水率が５％の供試土壌（実施例４〜６、比較例３、４）及び１０％の供試土壌（実施例７〜９、比較例５、６）について行った。さらに重金属を添加していないマサ土を供試土壌とした実験（参考例１〜５）も合わせて行った。
【００４７】
結果を表２〜４、図２〜４に示した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
以上の実験から、以下の結果が得られた。
（１）金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加した場合、一部のケースにおいてわずかに溶出量基準値を超えたが、全体的には鉛、ヒ素、カドミウム、六価クロム、フッ素の５種類全ての重金属において溶出量基準値を下回った。一方、金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加しなかった場合、殆ど全てのケースで溶出量基準値を大幅に上回った。
（２）金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯを添加した場合、溶出量は、供試土壌の含水率、金属カルシウムナノ分散体Ｃａ／ＣａＯと重金属汚染土壌との攪拌時間、及び溶出試験時のｐＨに影響されなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させることを特徴とする重金属汚染土壌処理方法。
【請求項２】
前記金属粒子は、固形状の金属と水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕し得られる金属粒子を水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散させた金属分散体として与えられることを特徴とする請求項１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項３】
前記金属分散体は、ナノサイズの金属粒子の表面を前記水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材がコーティングし、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が、ナノサイズの金属粒子の大部分が酸素、二酸化炭素又は水と直接接触することを阻止することを特徴とする請求項２に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項４】
前記金属粒子は、前記重金属で汚染された土壌を処理する過程において、前記重金属に汚染された土壌と固形状の金属とを、少なくとも固形状の金属の一部がナノサイズとなるように粉砕することで与えられることを特徴とする請求項１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項５】
さらに水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を添加し、該水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を同時に粉砕することを特徴とする請求項４に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項６】
前記重金属で汚染された土壌に含まれる水分量が所定の値を越えるときは、該土壌と前記金属粒子とを接触させるに先立ち、該土壌に水分調整剤を加え、該土壌に含まれる水分量を所定の値以下とする水分調整を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項７】
前記金属粒子は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、第３族元素、鉄及びこれらを含む合金のうち少なくともいずれか１を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項８】
前記重金属が、鉛、ヒ素、カドミウム、クロム、フッ素のうちいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項１】
重金属で汚染された土壌と重金属不溶化剤として作用する少なくとも一部がナノサイズの金属粒子とを接触させ、前記重金属を不溶化させることを特徴とする重金属汚染土壌処理方法。
【請求項２】
前記金属粒子は、固形状の金属と水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材との混合物を、固形状の金属の少なくとも一部がナノサイズとなるまで粉砕し得られる金属粒子を水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材中に分散させた金属分散体として与えられることを特徴とする請求項１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項３】
前記金属分散体は、ナノサイズの金属粒子の表面を前記水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材がコーティングし、水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材が、ナノサイズの金属粒子の大部分が酸素、二酸化炭素又は水と直接接触することを阻止することを特徴とする請求項２に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項４】
前記金属粒子は、前記重金属で汚染された土壌を処理する過程において、前記重金属に汚染された土壌と固形状の金属とを、少なくとも固形状の金属の一部がナノサイズとなるように粉砕することで与えられることを特徴とする請求項１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項５】
さらに水分調整機能を有し水を吸脱着する水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を添加し、該水吸脱着剤及び／又は多孔質無機材を同時に粉砕することを特徴とする請求項４に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項６】
前記重金属で汚染された土壌に含まれる水分量が所定の値を越えるときは、該土壌と前記金属粒子とを接触させるに先立ち、該土壌に水分調整剤を加え、該土壌に含まれる水分量を所定の値以下とする水分調整を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項７】
前記金属粒子は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、第３族元素、鉄及びこれらを含む合金のうち少なくともいずれか１を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【請求項８】
前記重金属が、鉛、ヒ素、カドミウム、クロム、フッ素のうちいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の重金属汚染土壌処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８１４４２（Ｐ２０１２−８１４４２Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１３５４（Ｐ２０１０−２３１３５４）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０７２３４４３８）公立大学法人県立広島大学 (24)
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０７２３４４３８）公立大学法人県立広島大学 (24)
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
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