JP3559905B2 - 環境浄化型無機質材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境浄化能として溶液中のリン酸イオンを吸着する能力を有する無機質材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼の富栄養化に関して、藻類、微小生物等の栄養源としてのリン及び窒素の除去が大きな問題となっている。また近年、河川などの護岸工事などでは自然型工法への転換が行われており、環境浄化に対する関心が高まっている。
【０００３】
この湖沼の富栄養化等の問題を解決するためには、原因となるリンや窒素を除去する必要がある。
【０００４】
現在行われている対策としては、湖沼などで葦原を広げる方法等であり、多くは生物による浄化方法である。具体的には、湖沼の水から窒素を除去する方法としては微生物の作用によって最終的には窒素ガスなどとして空気中に拡散させる方法があるが、リンの場合は窒素のようにガス化しないため、リンを蓄積した生物を除去する必要がある。
【０００５】
また、一方では自然型工法による護岸工事などでは、植物をいかに早く生育させるかが課題として残っている。さらには、吸着剤によりリンを吸着除去した場合には、リンを吸着した吸着剤自体が廃棄物となりその処理方法が問題として残っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、セメント等の水硬性無機質材料にリン酸イオン吸着能を付与することによってそれ自体が環境浄化機能を有する無機質材を提供することを目的とする。より詳細には、本発明は、現場で施工されるもの（湿式施工品）並びに工場で予め成型製造されるもの（乾式施工品）のいずれの無機質材をも対象とし、それぞれ各種の用途に応じた強度並びにリン酸イオン吸着能を備えた無機質材を提供することを目的とする。
【０００７】
さらに本発明は、有害な物質や有機物をほとんど含まず、かつ再資源化が容易な無機質材を提供することを目的とする。より詳細には、本発明は無機質材から構成された環境負荷の低い環境浄化型無機質材であってリン酸イオン吸着能を有するとともに、リン吸着後は再生骨材などの土木・建築用資材として、また植物へのリン供給基材として再利用可能な無機質材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的の達成を目指して日夜鋭意研究を重ねていたところ、セメント等の水硬性無機質材料、複合金属水酸化物及びフィラーを組み合わせることによって所望のリン酸イオン吸着能を備えた環境浄化型の無機質材が調製できることを見出した。さらに、本発明者らは、水硬性無機質材料の種類やそれに配合する複合金属水酸化物及びフィラーの量を適宜調整することにより、各種用途に応じた強度を備えながらも所望のリン酸イオン吸着能を有する無機質材が調製できることを見出し、これによって、従来より使用されている公知用途の無機質材にリン酸イオン吸着能という環境浄化機能を付与することができること、またかかる新たな機能の付与により、有害物質を含まず、再生容易な低環境負荷材料である無機質材の用途をさらに一層拡大することができることを確認した。さらに本発明者らは、上記無機質材は高ｐＨ条件下でもそのリン酸イオン吸着能が低下しないことから、セメントやコンクリート調製品として調製でき、またリン吸着後は再生骨材などの土木・建築用資材として利用できることを確認した。
【０００９】
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
すなわち本発明は、下記に掲げる環境浄化型無機質材である：
項１．複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーを含有する環境浄化型無機質材。
項２．水硬性無機質材料がセメントである項１記載の環境浄化型無機質材。
項３．複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性無機質材料を２〜９００重量部及びフィラーを２〜９０００重量部の割合で含有する項１又は２に記載の環境浄化型無機質材。
項４．リンを吸着してなる項１乃至３のいずれかに記載の環境浄化型無機質材。
【００１１】
なお、本発明の環境浄化型無機質材は、少なくとも複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーを含むものであればよく、その形態を特に制限するものではない。例えば上記３成分を含有する粉状物、さらにこれに水を配合して調製されるペースト状物、これを乾燥固化してペレット状やその他所望の形状に成形されてなる成形物がいずれも包含される。さらに成形物は現場で施工されるもの（湿式施工品）、または工場等で予め製造されるもの（乾式施工品）のいずれであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる複合金属水酸化物は、化学組成式（１）
Ｍ_１−ｘ ^２＋Ｍ_ｘ ^３＋（ＯＨ⁻）_{２＋ｘ−ｙ}（Ａ_ｎ ⁻）_ｙ／ｎ （１）
〔式中、Ｍ^２＋はＭｇ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｃａ^２＋及びＣｕ^２＋からなる群から選ばれる少なくとも１種の二価の金属イオンを示し、Ｍ^３＋はＡｌ^３＋及びＦｅ^３＋からなる群から選ばれる少なくとも１種の三価の金属イオンを示し、Ａ^ｎ−はｎ価のアニオンを示す。また、ｘは０．１≦ｘ≦０．５の正数であり、ｙは０．１≦ｙ≦０．５の正数であり、ｎは１または２である。〕
で表される。
【００１３】
ここでＭ^２＋で表される二価金属イオンとしては、前述するようにＭｇ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｃｕ^２＋等が挙げられるが、好ましくはＭｇ^２＋、Ｃａ^２＋である。Ｍ^３＋で表される三価の金属イオンとしては、前述するようにＡｌ^３＋、Ｆｅ^３＋が挙げられるが、好ましくはＡｌ^３＋である。
【００１４】
Ａ^ｎ−は、ｎ価のアニオン（ｎ＝１または２）を示す。すなわち、Ａ^ｎ−は、一価または二価のアニオンのみからなるか、一価のアニオンと二価のアニオンの両者を含むものである。但し、二価のアニオンはモル比で一価のアニオンより少ないのが好ましい。一価のアニオンとしては、例えばＯＨ⁻、Ｃｌ⁻、ＮＯ_２ ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｆ⁻、Ｂｒ⁻、ＨＣＯ_３ ⁻等が例示できる。好ましくはＣｌ⁻である。二価のアニオンとしては、例えばＳＯ_４ ^２−、ＣＯ_３ ^２−、ＳＯ_３ ^２−等が例示できるが、好ましくはＣＯ_３ ^２−である。
【００１５】
ｘは、通常０．１≦ｘ≦０．５であるが、好ましくは０．２≦ｘ≦０．４、より好ましくは０．２≦ｘ≦０．３５である。
【００１６】
ｙは、通常０．１≦ｙ≦０．５であるが、好ましくは０．２≦ｙ≦０．４、より好ましくは０．２≦ｙ≦０．３５である。
【００１７】
本発明の一般式（１）の化合物において、二価の金属イオンＭ^２＋及び三価の金属イオンＭ^３＋は、滴定法で測定した値である。またｎ価のアニオンＡ^ｎ−に関しては、それが炭酸イオンである場合は滴定法で測定した値、Ｃｌ⁻イオンである場合は塩化物イオン選択性電極を装備したイオンメーターにより測定した値、炭酸イオン及びＣｌ⁻イオンを除くＮＯ_２ ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｆ⁻、Ｂｒ⁻、ＨＣＯ_３ ⁻等の一価のアニオン及びＳＯ_４ ^２−、ＳＯ_３ ^２−等の二価のアニオンである場合は、イオンクロマトグラフィーにより測定した値である。なお、二価のアニオンに関する「ｙ」の値は、上記方法により測定したモル数をＡ^２−として表した値である。水酸化物イオンＯＨ⁻は、Ｍ^２＋、Ｍ^３＋及びＡ^ｎ−の測定値をもとに電気的中性条件から計算により求めた値である。
【００１８】
なお、上記複合金属水酸化物において、（Ａ^ｎ−）の一価のアニオンとしてＮＯ_２ ⁻、ＮＯ_３ ⁻を除くハロゲンイオン（Ｃｌ⁻、Ｆ⁻、Ｂｒ⁻）及び水酸化物イオンＯＨ⁻を用いることもできる。この場合、リン成分の吸着だけでなく窒素成分も吸着できるため、富栄養化した湖沼や排水などに多く含まれるリン成分や窒素成分の除去に有用である。この場合、環境上の問題から特にＣｌ⁻が好ましい。
【００１９】
これらの複合金属水酸化物は一種単独で用いてもよく、また上記イオンの組合せで調製された二種以上の複合金属水酸化物を任意に混合して用いてもよい。
【００２０】
前述する複合金属水酸化物は、一般に、原料となる二価の金属塩類及び三価の金属塩類をアルカリ環境下において反応させることによって調製することができる。かかる複合金属水酸化物の製造方法は公知であり、例えばＬａｎｇｍｕｉｒ， ９， １４１８−１４２２ （１９９３）の記載に従って調製することができる。また、これらの複合金属水酸化物は商業的に入手可能であり、簡便にはかかる複合金属水酸化物を使用することができる。
【００２１】
本発明で用いられる複合金属水酸化物は、その形状を特に制限するものではないが、通常粉末状、粒子状のものを挙げることができる。その大きさとしては、粉末状として平均粒径１０μｍ以下（レーザー回折測定法による）のもの、粒子状として平均粒径１０〜２００μｍ程度のものを挙げることができるが、これらに制限されるものではない。
【００２２】
本発明において水硬性無機質材料とは、それ自体が水と反応して凝結ないしは硬化する、いわゆる水硬化性を有するもの（水硬性成分）を広く包含するものであり、具体的にはセメント、水硬性石炭、水硬性ポゾラン、シリカ及びセッコウ（硫酸カルシウム）などを例示することができる。これらは１種ないしは２種を任意に組み合わせて用いることができる。好ましくはセメント及びセッコウであり、より好ましくはセメントである。
【００２３】
セメントは、水硬性セメントであれば特にその種類に制限されず、ケイ酸石灰質セメント（例えば普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメント，中庸熱ポルトランドセメント，耐硫酸塩ポルトランドセメント又は白色ポルトランドセメント等の各種のポルトランドセメント；高炉セメント，シリカセメントまたはフライアッシュセメント等の混合セメント）、アルミン酸石灰質セメント、ケイ酸アルミン酸石灰質セメント、リン酸セメントなどが広く包含される。好ましくはケイ酸石灰質セメント、アルミン酸石灰質セメント、ケイ酸アルミン酸石灰質セメントであり、より好ましくは早強ポルトランドセメント、高炉セメントである。なお高炉セメントには、ＪＩＳ Ｒ ５２１１によればスラグ量が５％を超え３０％以下のＡ種、スラグ量が３０％を超え６０％以下のＢ種、スラグ量が６０％を超え７０％以下のＣ種のいずれもが包含され、その種の別を問うものではない。好ましくはＢ種の高炉セメントである。
【００２４】
セッコウは、それ自体が水和硬化性を有するか、若しくは凝結剤や凝結促進剤などといった補助剤と併用することによって水和硬化性を呈するようになるものであればよく、具体的には半水セッコウ（α、β）、ＩＩ型無水セッコウを挙げることができる。なお、ここで用いられる凝結剤又は凝結促進剤としては、セッコウの成分である硫酸カルシウムの水和硬化性発現を補助もしくは増強する作用を有するものを広く挙げることができ、例えば硫酸カリウム、ミョウバン、二水セッコウの微粉末、シュウ酸などの有機酸などを挙げることができる。
【００２５】
また本発明においてフィラーとして、セメントやコンクリートの分野で通常使用される骨材を広く用いることができる。例えば珪砂，寒水砂，川砂等の天然骨材；陶磁器片やガラス粒等の着色骨材、パーライト，バーミキュライト，シラス球等の軽量骨材、及び汚泥焼成骨材などの再生骨材等及び加工骨材などの人工骨材を挙げることができる。但し、これらに限定されることはなく、骨材と同様な機能を担う骨材相当物を使用することもできる。またこれらの骨材は、一種単独で使用してもまた２種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
上記複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーの各配合割合は、調製される無機質材の種類やその用途によって異なり一概に規定することはできないが、例えば水硬性無機質材料は、複合金属水酸化物１００重量部に対して２〜９００重量部、好ましくは５〜６００重量部、より好ましくは５〜４００重量部の範囲から適宜選択して用いることができ、またフィラーは、複合金属水酸化物１００重量部に対して２〜９０００重量部、好ましくは３〜８０００重量部、より好ましくは３〜６０００重量部の範囲から適宜選択して用いることができる。
【００２７】
より具体的には、例えば、本発明の無機質材が予め工場などで製造される成形物である場合は、複合金属水酸化物１００重量部に対して配合する水硬性無機質材料の割合として２〜１００重量部、好ましくは５〜１００重量部、より好ましくは５〜５０重量部の範囲を、またこれらの複合金属水酸化物と水硬性無機質材料との混合物１００重量部に対して配合するフィラーの割合として２０〜９００重量部、好ましくは３０〜８００重量部、より好ましくは３０〜６００重量部の範囲を例示することができる。かかる割合で複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーを用いることにより、適度な強度を有しながらも少量で強力なリン酸イオン吸着能を発揮する無機質材を調製することができる。このような無機質材は、強度より寧ろ高いリン酸イオン吸着能が求められる用途に使用することができ、このようなものとしては例えばリン酸イオン吸着・除去用の濾過材（粒状、板状または棒状等）を挙げることができる。なお、上記濾過材のようにリン吸着能を重視する場合は、早強ポルトランドセメント等のように早期に強度を発現する水硬性無機質材料を用いて本発明の環境浄化型無機質材を調製することが好ましい。
【００２８】
また、コンクリートやモルタル等のセメント調製物（湿式施工品、乾式施工品）のように強度が求められる無機質材を調製する場合には、水硬性無機質材料を比較的多量に使用することが好ましい。例えばコンクリートの場合、従来のコンクリート調製物と同等の強度を得るためには、複合金属水酸化物１００重量部に対して配合する水硬性無機質材料（セメント）の割合として５０〜９００重量部、好ましくは１００〜４００重量部、より好ましくは２００〜４００重量部の範囲を、またこれらの複合金属水酸化物と水硬性無機質材料との混合物１００重量部に対して配合するフィラーの割合として１００〜９００重量部、好ましくは１５０〜５００重量部、より好ましくは２００〜４００重量部の範囲を例示することができる。また、モルタルの場合、従来のモルタル調製物と同等の強度を得るためには、複合金属水酸化物１００重量部に対して配合する水硬性無機質材料（セメント）の割合として４０〜９００重量部、好ましくは１００〜７００重量部、より好ましくは３００〜６００重量部の範囲を、またこれらの複合金属水酸化物と水硬性無機質材料との混合物１００重量部に対して配合するフィラーの割合として２０〜５００重量部、好ましくは３０〜３００重量部、より好ましくは３０〜２００重量部の範囲を例示することができる。かかる割合で複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーを用いることにより、従来のコンクリートやモルタル調製物に要求される強度はそのままに、新たに環境浄化機能であるリン酸イオン吸着能を付加してなる環境浄化型の無機質材を調製することができる。なお、上記コンクリートやモルタル調製物には、例えば、護岸の擁壁等に用いる生コンクリートやプレミックスモルタル等の湿式施工品や、環境保全型河川用製品（大型ブロック等）、魚礁類製品（一般魚礁及び藻礁等）、上下水道用製品（マンホール鉄筋コンクリート管など）、土木用積みブロック、農業用用水製品、農業用排水製品、道路用側溝（ＪＩＳ及びＪＩＳ外側溝など）、擁壁類製品、ボックスカルバート製品、貯留槽、防火水槽、景観製品（インターロッキングブロックなど）、緑化・植栽用製品（ポーラスコンクリート利用製品など）、浄化施設の濾床に用いる濾過材などの乾式施工品が包含される。
【００２９】
かかるコンクリートやモルタル調製物に使用する水硬性無機質材料としては高炉セメント等のように長期強度に優れたものが好ましい。
【００３０】
また本発明の環境浄化型無機質材は、必要に応じて、一般に当業界で用いられる混和材、混和剤または高分子混和剤等を配合して調製することもできる。
【００３１】
ここで混和材としては、通常セメントに配合して用いられる混和材を広く用いることができ、具体的はフライアッシュ、シリカフューム、ポゾラン、高炉スラグ、ケイ酸質微粉末、鉱物質微粉末などが例示できる。
【００３２】
また混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、減水促進剤、減水遅延剤、促進剤、遅延剤、急結剤、防水剤、起泡剤、発泡剤、保水剤、接着剤、防水剤などが例示できる。これらの混和剤は上記範疇に含まれるものであれば制限されることなく任意に用いることができる。例えば、ＡＥ剤としては陰イオン系、非イオン系、陽イオン系または両性イオン系のＡＥ剤を任意に使用することができるが、好適には非イオン系のＡＥ剤である。また減水剤としては、リグニンスルホン酸塩系、高級多価アルコールのスルホン酸塩系、オキシ有機酸、アルキルアリルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオール複合体の減水剤を任意に使用することができるが、好適にはポリオール複合体である。
【００３３】
高分子混和剤は粉末状で配合しても、また液体状で配合してもよい。ここで、高分子混和剤としては、具体的に水性ポリマーディスパージョンおよび水溶性ポリマーを挙げることができる。具体的には、ゴムラテックス、アクリルエマルジョン、アクリルスチレンエマルジョン、エチレン酢酸ビニルエマルジョン、スチレンブタジエンゴムラテックス、エポキシ樹脂エマルジョン、混合ラテックス、混合エマルジョン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、メラミン等が例示できる。
【００３４】
本発明の環境浄化型無機質材は、前述する複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラー、並びに必要に応じて上記任意成分を単に混合して粉状物として調製されてもよいし、これにさらに水を配合してペースト状に調製されてもよいし、またこの含水物を乾燥固化して所望の形状に調製されてもよい。
【００３５】
かくして得られる本発明の環境浄化型無機質材は、例えば水硬性無機質材料としてセメントを用いて調製された場合には、セメントモルタルやコンクリート、その他セメントを成分とする各種のセメント調製物（生コンクリート、プレミックスモルタル、乾式施工品、湿式施工品）として提供することができる。
【００３６】
本発明の環境浄化型無機質材は、前述するようにそのリン酸イオン吸着能に基づいてリンを吸着するとともに、リン吸着後は、複合金属水酸化物のイオン交換能に基づいて特定条件下でリンを放出可能であるため、リンの供給源として利用することができる。かかるリンは植物の栄養源として有用である。また、リンの吸着能はｐＨの高低に影響されないので、再生骨材などの土木・建築用資材として再資源化して利用することが可能である。
【００３７】
なお、本発明に下記の実施態様が含まれる：
（１）複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーを含有する環境浄化型無機質材。
（２）水硬性無機質材料がセメントである（１）記載の環境浄化型無機質材。
（３）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性無機質材料を２〜９００重量部及びフィラーを２〜９０００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記載の環境浄化型無機質材。
（４）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性無機質材料を２〜１００重量部及びフィラーを２０〜９００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記載の環境浄化型無機質材。
（５）水硬性無機質材料が早強ポルトランドセメントである（４）記載の環境浄化型無機質材。
（６）所定の形状を有する成形物である（３）、（４）又は（５）に記載の環境浄化型無機質材。
（７）濾過材として使用される（６）記載の環境浄化型無機質材。
（８）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性無機質材料を５０〜９００重量部及びフィラーを１００〜９００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記載の環境浄化型無機質材。
（９）複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性無機質材料を４０〜９００重量部及びフィラーを２０〜５００重量部の割合で含有する（１）又は（２）に記載の環境浄化型無機質材。
（１０）水硬性無機質材料が高炉セメントである（８）または（９）記載の環境浄化型無機質材。
（１１）生コンクリートまたはプレミックスモルタルとして使用される（８）乃至（１０）のいずれかに記載の環境浄化型無機質材。
（１２）リンを吸着してなる上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の環境浄化型無機質材。
（１３）リン供給源として利用される（１２）記載の環境浄化型無機質材。
（１４）再生骨材などの土木・建築用資材として利用される（１２）記載の環境浄化型無機質材。
（１５）（１２）記載の環境浄化型無機質材を材料として調製されるモルタルまたはコンクリート。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明を実験例及び実施例によって更に詳細に説明するが、本発明は当該実施例によって何ら制限されるものではない。
実施例１ セメント含有量とリン吸着量との関係
下式：
Ｍｇ^２＋ _{０．６６５}Ａｌ^３＋ _{０．３１７}（ＯＨ⁻）_{２．０３３}Ｃｌ⁻ _{０．２３８}（ＣＯ_３ ^２−）_{０．０２３}
で示される複合金属水酸化物に対して、ポルトランドセメント１００重量部に対して微粉砕高炉スラグ（比表面積６０００ｇ／ｍ^２）を１００重量部配合して調製した高炉セメントを、表１の割合（重量比）で配合して被験の環境浄化型無機質材用組成物（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）を調製した。具体的には下記の調製方法に従って試験体を調製した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
（１） 試験体の調製
上記各処方からなる組成物を、練り混ぜ機を用いて３分間練りまぜて、成形型枠に突き詰めて湿気箱中に静置した。２４〜７２時間経過後、成型物を型枠から取り外し、破砕して１０〜２０メッシュの試験体（破砕物）（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）を調製した。
【００４１】
（２） リン吸着能の測定
上記で調製した試験体（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）についてリン吸着能を測定した。リン吸着能の測定は、具体的には、各試験体０．２ｇを、塩酸にて約ｐＨ７に調整したリン濃度２６．７ｍＭ−Ｐ Ｎａ_２ＨＰＯ_４水溶液 ２０ｍＬ中にいれて、３０℃にて２４時間横振り振盪（１７０回／分）し、その後該水溶液から試験体を濾別して、濾液中のリン酸イオン濃度をモリブデンブルー法にて定量することによって行った。試験体のリン酸イオン吸着量は、水溶液のリン酸イオンの初期濃度と吸着平衡後の濾液中の残存濃度との差から、試験体１ｇ当たりの吸着量として算出した。結果を図１に示す。
【００４２】
尚、図１中、セメントの重量割合とは、複合金属水酸化物と高炉セメントの総量１００重量部に対する高炉セメントの重量割合を意味する。
【００４３】
実施例２ セメントの種類と強度発現の特性
表２に示す処方からなる環境浄化型無機質材用組成物（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２）に骨材２００重量部と水６０重量部を配合して試験体を作成した。具体的には、まず上記混合物を練り混ぜ機を用いて３分間練りまぜて、鋼製の成形型枠に２回にわけて突き硬めながら詰め、５時間以上経過した後、型の上から盛り上げを削り取り、湿気箱中に静置した。２４時間経過後、成形物を型枠から取り外し、水中に完全に浸漬し、さらに２８日間養生を行って試験体（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２）を調製した。
【００４４】
【表２】

【００４５】
（１） 強度試験（圧縮強度試験）
上記の試験体（環境浄化型無機質材）Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１について、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９２の「セメントの物理試験方法」１０．強さ試験の規定に従って、強度（圧縮強度）を測定した。
【００４６】
具体的には曲げ強度試験はＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９２「セメントの物理試験方法」１０．強さの試験に規定されているミハエリス二重てこ型曲げ強さ試験機を用いて、支点間の距離を１００ｍｍとして試験体の中央部に毎秒５ｋｇｆ（４９Ｎ）の割合で載荷し、最大荷重を求めることによって実施した。また、圧縮強度試験はＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」１０．強さの試験に規定されている圧縮試験装置を用いて、供試体中央部に（４０±０．１ｍｍ）^２の範囲で、毎秒８０ｋｇｆ（７８５Ｎ）の割合で載荷し、最大荷重を求めることをによって実施した。圧縮強度試験の結果を表３に示す。
【００４７】
【表３】

【００４８】
結果からわかるように、本発明の環境浄化型無機質材Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１はいずれも強度においてＪＩＳ Ｒ ５２１１規定の基準と遜色がないか、または該基準を十分に満たすものであった。
【００４９】
（２） リン吸着能の測定
調製した環境浄化型無機質材のうち、Ｎｏ．１１とＮｏ．１２（２８日養生後）をさらに破砕して、破砕状（粒径：１０〜２０メッシュ）とした。調製した破砕状環境浄化型無機質材（Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２）を試験体として、下記の方法に従ってそのリン吸着能を測定した。
【００５０】
＜リン吸着能測定＞
塩酸にて約ｐＨ７に調整した２６．７ｍＭ−Ｐ Ｎａ_２ＨＰＯ_４水溶液２０ｍｌに上記破砕状の無機質材（試験体）を約０．２ｇ添加し、横振り振盪器で振盪する（３０℃、１７０ｒｐｍ×２４ｈ）。振盪後、上澄み液を限外濾過膜（ミリポアー、０．４５μｍ）を用いてろ過し、濾液中のリン酸イオン濃度を分光光度計（波長６６０ｎｍ）により定量する。試験体のリン酸イオン吸着量は、実施例１と同様に水溶液のリン酸イオンの初期濃度と回収した濾液中の残存濃度との差から、試験体１ｇ当たりの吸着量として算出した。結果を表４に示す。なお、その結果から換算した、試験体中に含まれる複合金属水酸化物１ｇあたりのリン酸イオン吸着量（ｍｍｏｌ／ｇ）を併せて示す。
【００５１】
【表４】

【００５２】
結果からわかるように、試験体Ｎｏ．１１及びＮｏ．１２はいずれも、リン吸着能目標値１．６ｍｍｏｌ／ｇの８割以上を超え、優れたリン吸着能を備えていた。また、この結果から、水硬性無機質材料として高炉セメントを用いることによってより高いリン酸イオン吸着能が得られることがわかる。この理由として、高炉セメントの場合には、試験体中のアルカリ量が少ないため炭酸ガスの吸収量が少なく、複合金属水酸化物の吸着能を高く保っていられることを挙げることができる。
【００５３】
実施例３
下式：
Ｍｇ^２＋ _{０．６６５}Ａｌ^３＋ _{０．３１７}（ＯＨ⁻）_{２．０３３}Ｃｌ⁻ _{０．２３８}（ＣＯ_３ ^２−）_{０．０２３}
で示される複合金属水酸化物に表５に記載する割合（重量比）で水硬性無機質材料（セメント）を配合した環境浄化型無機質材用組成物（Ｎｏ．１３〜１８）を用いて、実施例１に記載の方法に従って破砕物（粒径：１０〜２０メッシュ）を調製した。調製した破砕物（Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８）を試験体として、下記の方法により耐破砕強度とリン吸着能を測定した。
【００５４】
【表５】

【００５５】
（１） 耐破砕強度の測定
試験体を約０．２ｇ精秤した後、共栓付きの３０ｍｌ容三角フラスコに移し、水２０ｍｌを入れ、横振り振盪機で振盪する（３０℃、１７０ｒｐｍ×２４ｈ）。振盪後、メンブランフィルター（０．８μｍ）を用いて、吸引ろ過し、４０℃で２４時間乾燥する。乾燥後、サンプル重量を測定した後、２０メッシュの篩いで整粒し、２０メッシュ通過品の重量を測定し、２０メッシュの篩いの残留分（重量％）から耐破砕強度を評価する。
【００５６】
（２） リン吸着能の測定
実施例２に記載する方法に従って試験体（Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８）のリン吸着量を測定した。結果を表６に示す。なお、リン吸着能については、試験体中に含まれる複合金属水酸化物１ｇあたりのリン酸イオン吸着量（ｍｍｏｌ／ｇ）の換算値も併せて示す。
【００５７】
【表６】

【００５８】
結果からわかるように、水硬性無機質材料として早強セメントを用いることによって、調製された破砕物（試験体Ｎｏ．１３〜１６）はリン吸着能目標値１．６ｍｍｏｌ／ｇの約７．５割以上のリン吸着能を備え、また耐破砕強度目標値である９５重量％（残留分）を十分に超えることが可能であった。
【００５９】
実施例４
（１）試験体の調製
下式：
Ｍｇ^２＋ _{０．６６５}Ａｌ^３＋ _{０．３１７}（ＯＨ⁻）_{２．０３３}Ｃｌ⁻ _{０．２３８}（ＣＯ_３ ^２−）_{０．０２３}
で示される複合金属水酸化物１００重量部に対して、ポルトランドセメント１００重量部に対して微粉砕高炉スラグ（比表面積６０００ｇ／ｍ^２）を１００重量部配合して環境浄化型無機質材用組成物を調製した。この環境浄化型無機質材用組成物に、骨材３７５重量部、水４６重量部を配合し混合した後、φ１０×１０の大きさに充填率約７５％で充填し、１４日間水中養生を行って試験体を調製した。
【００６０】
（２） リン吸着能の測定
上記で調製した試験体についてリン吸着能を測定した。リン吸着能の測定は、具体的には、試験体を、塩酸にて約ｐＨ７に調整したリン濃度２６．７ｍＭ−Ｐ Ｎａ_２ＨＰＯ_４水溶液中にいれて、４８時間静置した。所定の時間経過後、該水溶液から試験体を濾別して濾液中のリン酸イオン濃度をモリブデンブルー法にて定量した。また、同時にｐＨメーターを用いて該溶液のｐＨを測定し、リン吸着能に対するｐＨの影響を調べた。
【００６１】
結果を図２に示す。図２からわかるように、溶液のｐＨの上昇に伴って水溶液中のリン濃度が低下しており、このことからｐＨが高くなってもリン酸イオンの放出は認められず、リン吸着能が維持されていることが明らかになった。従って、本発明の無機質材はセメントやコンクリート調製物などの高ｐＨ環境下でもリン吸着能を発揮し、また一旦吸着したリン酸イオンは、セメントやコンクリート調製物などの高ｐＨ環境下で最放出しないことが判明した。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、本来有害物質を含まずまた再生容易な低環境負荷材料である無機質材にリン酸イオン吸着能を付与することによって、所望のリン酸イオン吸着能を発揮する環境浄化型の無機質材を提供することができる。本発明の環境浄化型無機質材は各種用途に応じた強度を備えているため、当該無機質材によれば従来より使用されている公知用途に環境浄化という有用な機能を付加することができる。
【００６３】
さらには、本発明の無機質材は、高ｐＨ条件下でも吸着したリン酸イオンを放出しないため、リン吸着後の環境浄化型無機質材は再生骨材等の土木・建築用資材として再資源化利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】セメント含有量とリン吸着量との関係を示す図である（実施例１）。
【図２】ｐＨとリン吸着能との関係を示す図である（実施例５）。

Claims (3)

1. 複合金属水酸化物、水硬性無機質材料及びフィラーを含有する環境浄化型無機質材であって、複合金属水酸化物は、化学組成式（１）
   Ｍ _1-x ²⁺ Ｍ _x ³⁺ （ＯＨ ^- ） _2+x-y （Ａ ^n- ） _y/n （１）
   〔式中、Ｍ ²⁺ はＭｇ ²⁺ 、Ｎｉ ²⁺ 、Ｚｎ ²⁺ 、Ｆｅ ²⁺ 、Ｃａ ²⁺ 及びＣｕ ²⁺ からなる群から選ばれる少なくとも１種の二価の金属イオンを示し、Ｍ ³⁺ はＡｌ ³⁺ 及びＦｅ ³⁺ からなる群から選ばれる少なくとも１種の三価の金属イオンを示し、Ａ ^n- はｎ価のアニオンを示す。また、ｘは０．１≦ｘ≦０．５の正数であり、ｙは０．１≦ｙ≦０．５の正数であり、ｎは１または２である。〕
   で表され、水硬性無機質材料は高炉セメントである環境浄化型無機質材。
2. 複合金属水酸化物１００重量部に対して、水硬性無機質材料を２〜９００重量部及びフィラーを２〜９０００重量部の割合で含有する請求項１に記載の環境浄化型無機質材。
3. リンを吸着してなる請求項１乃至２のいずれかに記載の環境浄化型無機質材。

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