JPH0520140B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、工場等から排出される各種廃液等の
中の有害な金属イオン、ガス、臭気を吸着して浄
化すると共に、酸欠状態を防止するために用い、
または屎尿等の生活排水等の臭気を吸着するため
に用い、または水中のミクロコロイドを凝集沈澱
して水の中の各種金属イオンを吸着して浄化する
ために用い、または水中の青粉、赤潮を凝集沈澱
して透明度を向上させると共に酸欠状態を防止す
るために用いる電磁場が与えられた連続多孔体及
びその製造方法に関するものである。 従来の技術 従来、金属イオン及び臭気の吸着剤として活性
炭を用い、また金属イオンの吸着剤として合成ゼ
オライトを用いている。またミクロコロイドを処
理するには、ポリマー系凝集剤を用いて沈澱さ
せ、この凝集沈澱物より水中に溶出する金属イオ
ンを活性炭、若しくは合成ゼオライトにより吸着
している。水中の青粉、赤潮については良好に凝
集沈澱させる材料がなかつた。 発明が解決しようとする課題 しかし、活性炭及び合成ゼオライトは製造に手
数を要し、高価である。また活性炭は液中での吸
着効率に劣る。従つて各種廃液や生活排水等の多
量処理に用いるには膨大な費用を要するので、処
理されないまま排出され、湖、川、海の汚染によ
る公害の原因となつているのが現状である。 一方、ミクロコロイドの処理には、ポリマー系
凝集剤と活性炭、若しくは合成ゼオライトの二種
類を必要とするため、作業性に劣るばかりでな
く、活性炭及び合成ゼオライトには上記問題点が
ある。また水中の青粉、赤潮については良好に凝
集沈澱させる材料がないので、繁殖するにまかせ
る他なく、終には水中が酸欠状態になり、魚介類
が死滅するに至つているのが現状である。 そこで、本発明は、各種廃液等の金属イオンや
臭気等を効率良く吸着することができ、またはミ
クロコロイドを凝集剤を用いることなく、凝集沈
澱させて水中に溶出する金属イオンを効率良く吸
着することができ、または水中の青粉、赤潮を効
率良く凝集沈澱させて水中の酸欠状態を防止する
ことができ、また簡単に製造することができ、コ
ストの低下を図ずことができ、各種廃液等の大量
処理を行うのに適する電磁場連続多孔体及びその
製造方法を提供しようとするものである。 課題を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明の電磁場連
続多孔体は、石炭フライアツシユ及びセメントを
主原料とし、塩化アンモニウム、塩化カリウム、
塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシ
ウム、硫酸ナトリウム、クエン酸、塩化コバル
ト、カオリン系粘土及び酸化バリウムが添加さ
れ、電磁場が与えられた連続多孔体に形成され、
水中の金属イオン、臭気を吸着し、水中のミクロ
コロイドを凝集沈澱させて金属イオンを吸着し、
水中の青粉、赤潮を凝集沈澱させるようにしたも
のである。 また上記問題点を解決するための本発明の電磁
場連続多孔体の製造方法は、石炭フライアツシユ
と塩化アンモニウム、塩化カリウムの水溶液とを
混合して乾燥させ、この乾燥後のものとセメン
ト、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化ナト
リウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、クエ
ン酸、塩化コバルト、カオリン系粘土及び酸化バ
リウムの水溶液を混合して乾燥させると共に、反
応途中で電磁場を与えて連続多孔体に形成し、水
中の金属イオン、臭気を吸着し、水中のミクロコ
ロイドを凝集沈澱させて金属イオンを吸着し、水
中の青粉、赤潮を凝集沈澱させるようにしたもの
である。 本発明の電磁場連続多孔体は、主原料である石
炭フライアツシユ1000Kgに対し、セメント２〜20
％、塩化アンモニウム0.04〜0.05％、塩化カリウ
ム0.07〜0.095％、塩化マグネシウム0.015〜0.02
％、塩化ナトリウム0.015〜0.02％、塩化カルシ
ウム0.015〜0.02％、硫酸ナトリウム0.001〜0.002
％、クエン酸0.0005〜0.001％、塩化コバルト
0.0001〜0.0002％、カオリンナイト５〜20％、酸
化バリウム0.001％〜0.01％の配合比で用いる。 そして製造に際し、石炭フライアツシユと塩化
アンモニウム、塩化カリウムの水溶液を混合して
乾燥させる一次処理では、石炭フライアツシユ
1000Kgに対し、塩化アンモニウム0.04〜0.05％、
塩化カリウム0.05〜0.07％、水30〜40％の配合比
で用い、セメント、塩化カリウム、塩化マグネシ
ウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸ナ
トリウム、クエン酸、塩化コバルト、カオリンナ
イト、酸化バリウムの水溶液を混合する二次処理
では、石炭フライアツシユ1000Kgに対し、セメン
ト２〜20％、塩化カリウム0.02〜0.025％、塩化
マグネシウム0.015〜0.02％、塩化ナトリウム
0.015〜0.02％、塩化カルシウム0.015〜0.02％、
硫酸ナトリウム0.001〜0.002％、クエン酸0.005〜
0.001％、塩化コバルト0.0001〜0.0002％、カオリ
ンナイト５〜20％、酸化バリウム0.001〜0.01％、
水30〜40％の配合比で用いる。上記配合比で一次
処理と二次処理を行い、二次処理における反応途
中（養生途中）で、電磁場を与える。 石炭フライアツシユと塩化アンモニウム及び塩
化カリウムを混合して一次処理することにより水
分を含んでいる微細な石炭フライアツシユの持つ
ている電荷を脱着し、石炭フライアツシユとセメ
ントの水溶液による混合によりセメントが液相の
時にカルシウムイオン反応を活発にさせると共
に、セメントの固化反応を阻害している高分子化
合物であるフミン酸等を塩化アンモニウム、硫酸
ナトリウム、クエン酸と反応させて除去し、石炭
フライアツシユの主成分であるSiO₂，Al₂O₃，
MgO，Ｋ，Naの粒子とセメントのカルシウムと
を反応させてセメント本来の働きをさせる。塩化
ナトリウム、塩化カリウムの働きによりセメント
のカルシウムイオンに浸透性を与えることにより
硬化体はセメント固化物と逆の連続多孔体とな
る。カオリンナイトと酸化バリウムは電磁場を与
えたときの磁力の持続力の低下を防止し、塩化カ
ルシウムはセメントと反応させることによりセメ
ントの凝結時間を短縮させることができ、カルシ
ウムイオンと塩化マグネシウムを反応させること
によりセメントの収縮を防止することができ、塩
化コバルトを用いることにより上記各反応を活発
化させることができる。この反応途中（養生途
中）で電磁場を与えて分子結合を変化させる。こ
の電磁場を与えられた連続多孔体の化学組成は
SiO₂50〜70％、Al₂O₃10〜30％、MgO2〜３％、
CaO10〜20％、Na5〜10％であつて、SiO₄四面
体の頂点の酸素原子を共有しながら三次元に連な
り、孔径が50Å〜300Åで比表面積が10m²／ｇ〜
15m²／ｇとなり、この中の幾つかのSiがAlで置
換されることにより−１価の電荷を生じ、これを
中和する形でNa⁺，K⁺，Ca⁺⁺等の陽イオンを内
部に有するアルミケイ酸化合物となる。 ここで、塩化アンモニウムが0.04％より少ない
と各成分が溶解し難く、0.05％より多いと連続多
孔体の強度が低下する。塩化カリウムが0.07％よ
り少ないとセメントのカルシウムイオンの浸透能
力に劣り、0.095％より多いと溶解し難いばかり
でなく、カルシウムイオンに浸透性を与える効果
が向上しない。塩化マグネシウムが0.015％より
少ないと連続多孔体に収縮クラツクが発生し、
0.02％より多いと連続多孔体が膨張する。塩化ナ
トリウムが0.015％より少ないとセメントのカル
シウムイオンの浸透能力に劣り、0.02％より多い
と溶解し難いばかりでなく、カルシウムイオンに
浸透力を与える効果が向上しない。塩化カルシウ
ムが0.015％より少ないと、連続多孔体の強度を
促進させることができず、0.02％より多いと破水
現象により連続多孔体を破壊するおそれがある。
硫酸ナトリウムが0.001％より少ないとセメント
を急速硬化させることができず、0.002％より多
いとセメントの強度の長期安定性に劣る。クエン
酸が0.0005％より少ないと各成分が溶解し難く、
0.001％より多いと連続多孔体の強度が低下する。
塩化コバルトが0.0001％より少ないと各成分のイ
オン活動を活発にすることができず、0.0002％よ
り多いと効果が向上しないばかりでなく、高価と
なる。カオリンナイトが５％より少ないと、アル
ミ成分及び微量元素が不足して置換能力が低下
し、20％より多いと、配合比でAl₂O₃が不足して
効力が低下する。酸化バリウムが0.001％より少
ないと、電磁場を与えたときに磁力の永続性がな
くなり、0.01％より多いと、効力が低下するばか
りでなく、高価となる。 また主原料である石炭フライアツシユ中に含ま
れるSiO₂，Al₂O₃の成分が不足する場合には粘土
により補充し、また連続多孔体としての強度を大
きくする必要がある場合には骨材として砂を用い
ればよく、この場合、砂は石炭フライアツシユ
1000Kgに対し、20〜40％用いるのが望ましい。 作 用 上記本発明の電磁場を与えられた連続多孔体
は、ミクロ孔とマクロ孔による連続多孔に構成さ
れているので、水、空気を良好に流通させること
ができ、しかも全体として空隙、即ち比表面積が
大きい。また疎水性吸着と親水性吸着の性能、所
謂、液相、気相両方の吸着性能を持つと共に
Na⁺，K⁺，Ca⁺⁺等の陽イオンを電気的に捕捉し
ている。而して本発明の電磁場連続多孔体と接触
している廃液等の中に含まれている各種金属イオ
ンが多数のミクロ孔、マクロ孔に入り込み、電気
的に捕捉されている陽イオンとイオン交換されて
吸着される。例えばCa⁺⁺イオンを含む溶液が
Na⁺イオンを電気的に捕捉している本発明の電磁
場連続多孔体と接触した場合、下記の交換反応を
示す。 2A→Na⁺＋Ca⁺⁺→A₂Ca＋2Na また廃液等の中の臭気も多数のミクロ孔、マク
ロ孔に入り込んで物理的に吸着される。アルカリ
悪臭成分と酸性悪臭成分に対する本発明の電磁場
連続多孔体の反応式を下記に示す。 〔アルカリ悪臭成分に対する反応式〕 NH₃＋Ａ−Ｈ→NH₄−Ａ （CH₃）₃＋Ａ−Ｈ→（CH₃）₃NH−Ａ H₂Ｓ＋Ｂ−OH→Ｂ−HS＋H₂Ｏ CH₃SH＋Ｂ−OH→CH₃Ｓ−Ｂ＋H₂Ｏ 〔酸性悪臭成分に対する反応式〕 NO＋KMnO₄→KNO₃＋MnO₂ 3H₂Ｓ＋8KMnO₄→3K₂SO₄＋8MnO₂＋2KOH
＋2H₂Ｏ CH₃SH＋2KMnO₄→CH₃SO₃Ｋ＋2MnO₂＋
KOH ３（CH₃）₂Ｓ＋4KMnO₄＋2H₂Ｏ→３（CH₃）₂
SO₂＋4MnO₂＋4KOH 上記のような交換吸着能を持つた連続多孔体の
電磁場を与えることによつて上記の本来の吸着交
換能を向上させることができることに加えて水中
のミクロコロイド、青粉、赤潮を電磁場の性質に
より急速に沈澱させることができ、これによつて
長期的に水を浄化させる。即ち、単独水分子の構
造は分子中に存在する10個の電子（５対）のう
ち、１対の電子（内部）は酸素核近くに配置さ
れ、残り４対の電子（外部）のうち、１対は酸素
核と個々の陽子との間に共有され、他の２対は陽
子との化学結合により非分割のまま残り、陽子と
反対側の四面体頂点を占める。このように水はそ
の中に水素結合の鎖が存在する協同系であるの
で、隣接分子との水素結合を容易にする。そして
水は常に溶解したミクロ不純物を含有し、水分子
とその化合物や水和イオン、或は不純物のミクロ
粒子が一定のエネルギーに相当する振動移動を行
つているが、この系に最適周波数の電磁場が作用
すると、上記結合をひずませて構造特性を変化さ
せ、エネルギーの発生を伴う共振が可能になる。
電磁場による水自体の性質の変化は水分子の原子
価角を変化させる。即ち分子の双極子モーメント
の増大と分子間相互作用を変化させ、それらの重
合体を粗大化させる。水の磁化率は正分極磁気の
ペクトルと負の反磁成分の総和である分子相互間
の結合の強化につれて増大し、分子の磁化度はそ
の化学的ポテンシヤルが大きいほど大きくなる。
△Ｆ＞０のときは偽欠陥内の水の磁化度が偽骨格
内よりも大きい。△Ｆ＜０の時は逆の相互関係が
成立する。電磁場の作用化における磁化度の差は
分子の分布の変化をもたらし、これが水中の化学
反応の進行条件に影響を与える。従つて電磁場の
作用は水の構造や水和能力を増大させることがで
き、親水性、疎水性吸着の性能を持ち、電磁場を
与えた連続多孔体は水が含有している重金属イオ
ン、臭気、ガスに対し吸着効果があり、ミクロコ
ロイド、青粉、赤潮に対し凝集沈澱効果がある。 また上記本発明の製造方法によれば、石炭フラ
イアツシユ等の主原料と各種添加剤を混合、乾燥
し、しかもその途中で電磁場を与えるだけの簡単
な工程により製造することができる。 実施例 石炭フライアツシユ1000Kg、ポルトランドセメ
ント130Kg、砂300Kgに対し、塩化アンモニウム
400ｇ、塩化カリウム900ｇ、塩化マグネシウム
175ｇ、塩化ナトリウム175ｇ、塩カルシウム175
ｇ、硫酸ナトリウム15ｇ、クエン酸7.5ｇ、塩化
コバルト1.5ｇ、カオリンナイト200Kg、酸化バリ
ウム１Kgの配合比となるように選定した。 上記配合比により次のようにして電磁場連続多
孔体を製造した。 一次処理として、石炭フライアツシユ1000Kg
と、混合して粉末化してある塩化アンモニウム
400ｇ及び塩化カリウム600ｇを水150ｇに溶解し、
ミキサーで混合して20℃（５〜80℃の間で適宜選
択することができる）で乾燥させ、石炭フライア
ツシユに吸着されているイオンを中和させた。次
に二次処理として、上記一次処理後の石炭フライ
アツシユに砂300Kgを加えて混合し、続いてポル
トランドセメント130Kgを加えて混合した。続い
て混合して粉末化してある塩化カリウム300ｇ、
塩化マグネシウム175ｇ、塩化ナトリウム175ｇ、
塩化カルシウム175ｇ、硫酸ナトリウム15ｇ、ク
エン酸7.5ｇ、塩化コバルト1.5ｇ、カオリンナイ
ト200Kg及び酸化バリウム１Kgを水100の中に溶
解して水溶液にし、この水溶液を上記混合中のミ
キサーの中にスプレーにより添加し、混合して80
℃（５〜80℃の間で適宜選択することができ、温
度を高くすることにより硬化を促進させることが
できる）で乾燥（養生）させた。その乾燥反応途
中（１日〜２日）で電磁波発生装置（TDK社製）
により2000ガウスで１秒、電磁場を与えた。そし
て、約28日で養生を終え、粒状の電磁場連続多孔
体を形成することができた。 このようにして製造した電磁場連続多孔体を模
式的に表わすと図に示すようになり、この電磁場
連続多孔体はSiO₄・Al₂O₄四面体が酸素原子を共
有して酸素環を形成させ、これを連続させた三次
元骨組構造となつており、孔１ａ（小）、１ｂ（大）
の径が50Å〜300Åであり、比表面積が10〜15
m²／ｇであつた。石炭フライアツシユの比表面積
は0.9〜１m²／ｇであるので、本発明による電磁
場連続多孔体はこれを大幅に増大することができ
た。 上記本発明の電磁場を与えた連続多孔体と、比
較例である電磁場を与えない連続多孔体により下
記の試験条件で各種金属イオンの吸着試験を行つ
た結果、即ち吸着能（飽和）を下記第１表に示
す。 試験条件 試験装置：カラム通水試験 試験方法：Pb，Hg，Mn，Cd，Zn，Ni，Cu
を含んだ模擬排水 通水条件：SV（Space Velocity）＝10H^-1 LV（Line Velocity）＝1.6m／Ｈ 測定法：原子吸光法

【表】 上記試験結果より明らかなように電磁場を与え
ない連続多孔体でも吸着能に優れているが、本発
明実施例の電磁場を与えた連続多孔体を用いれ
ば、吸着能においてそれより更に10％以上向上さ
せることができる。 次に本発明の電磁場連続多孔体により水中の青
粉の凝集沈澱試験を行つた結果について説明す
る。 茨城県水戸市の千波湖より青粉を含む水を採取
し、８個のビーカーに均等に分配した。１個のビ
ーカーには本発明の電磁場連続多孔体を投入せ
ず、残る７個のビーカーにはそれぞれ１％、３
％、５％、７％、10％、15％、20％の割合で本発
明の電磁場連続多孔体を投入した。そして28時間
経過後、青粉の凝集沈澱状況を調べた。その結
果、本発明の電磁場連続多孔体を投入しなかつた
ビーカーにおいては全体が濁つていたのに対し、
本発明の電磁場連続多孔体を投入したビーカーに
おいては投入量が増加するに従い次第に青粉の凝
集沈澱量が増し、それに伴い透明度も高くなつ
た。特に５％以上投入した場合にその効果は著し
かつたが、それ以下でも実用上問題ない程度の凝
集沈澱効果を得ることができた。また５％以上投
入した場合、あまり凝集沈澱効果が変わらず、ま
たそれ以下の量でも充分な凝集沈澱効果を得るこ
とができ、経済性を考慮すると、0.05％〜５％の
範囲で平均的に敷くのが望ましいことが判明し
た。 上記のように青粉を凝集沈澱させることができ
たことにより水中懸濁物、赤潮等についても凝集
沈澱させることができることは明らかである。 また窒素化合物についても上記悪臭成分に対す
る反応式より明らかなように本発明の電磁場連続
多孔体に吸着させることができる。 本発明の電磁場を与えられた連続多孔体が上記
イオン交換吸着能、水中汚染物質の凝集沈澱にお
いて優れた効果を発揮することができることは、
上記電磁場連続多孔体を接触させた水が下記のよ
うな各磁力と接触時間によつて水中酸素イオン濃
度を増加することからも明らかである。 本発明の第１〜第４実施例として、磁力をそれ
ぞれ10，30，100，130H・KAmに設定し、接触
時間、３時間と５時間の２回、水中酸素イオン濃
度を測定した結果は下記の第２表の通りである
（電磁場連続多孔体を接触させなかつた水を放置
して３時間と５時間後に水中酸素イオン濃度を測
定すると、それぞれ26.72mg／であつた。）。

【表】 上記のように本発明の電磁場連続多孔体を用い
ることにより重金属類及びガス、臭気を吸着する
ので、水質の汚染等、公害の原因を除去すること
ができ、また本発明の電磁場連続多孔体は接触水
を軟化する性質を有することが実験的に確められ
ており、これにより水の腐敗を防止し、活性化す
ることができ、しかも上記のように水中懸濁物、
青粉、赤潮を凝集して沈澱させることができ、透
明度を向上させ、酸欠を防止することができる。 なお、本発明の電磁場連続多孔体は上記二次処
理後、三次処理として、粉末化してある過マンガ
ン酸カリウム50ｇを水100に溶解して加え、ミ
キサーで混合し、20℃（５〜80℃で適宣選択する
ことができる）で乾燥させることにより過マンガ
ン酸カリウムを担持させることができ、これによ
り臭気の離脱を防止することができる。この場合
にはこの三次処理による乾燥反応途中で電磁場を
与えればよい。 発明の効果 以上要するに本発明の電磁場連続多孔体は、
水、空気を良好に流通させる微細孔を備えた連続
多孔体であつて、比表面積も大きく、疎水性吸着
性及び親水性吸着性を有すると共に電荷を有し、
しかも電磁場が与えられているので、各種廃液等
の金属イオンや臭気等を効率良く吸着することが
でき、またはミクロコロイドを凝集剤を用いるこ
となく、凝集沈澱させて水中に溶出する金属イオ
ンを効率良く吸着することができ、または水中の
青粉、赤潮を効率良く凝集沈澱させて水中の酸欠
状態を防止することができる。 また本発明の製造方法によれば、石炭フライア
ツシユ等の主原料と各種添加剤を混合、乾燥し、
しかもその途中で電磁場を与えるだけの簡単な工
程により製造することができ、コストの低下を図
ることができる。従つて各種廃液等の大量処理を
行うのに適する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電磁場連続多孔体を示す模式図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭フライアツシユ及びセメントを主原料と
   し、塩化アンモニウム、塩化カリウム、塩化マグ
   ネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫
   酸ナトリウム、クエン酸、塩化コバルト、カオリ
   ン系粘土及び酸化バリウムが添加され、電磁場が
   与えられた連続多孔体に形成され、水中の金属イ
   オン、臭気を吸着し、水中のミクロコロイドを凝
   集沈澱させて金属イオンを吸着し、水中の青粉、
   赤潮を凝集沈澱させる電磁場連続多孔体。 ２ 石炭フライアツシユと塩化アンモニウム、塩
   化カリウムの水溶液とを混合して乾燥させ、この
   乾燥後のものとセメント、塩化カリウム、塩化マ
   グネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、
   硫酸ナトリウム、クエン酸、塩化コバルト、カオ
   リン系粘土及び酸化バリウムの水溶液を混合して
   乾燥させると共に、反応途中で電磁場を与えて連
   続多孔体に形成し、水中の金属イオン、臭気を吸
   着し、水中のミクロコロイドを凝集沈澱させて金
   属イオンを吸着し、水中の青粉、赤潮を凝集沈澱
   させる電磁場連続多孔体の製造方法。