JPH08182984A - 重金属イオン含有水から重金属イオンを除去する方法 - Google Patents

重金属イオン含有水から重金属イオンを除去する方法

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JPH08182984A
JPH08182984A JP33771494A JP33771494A JPH08182984A JP H08182984 A JPH08182984 A JP H08182984A JP 33771494 A JP33771494 A JP 33771494A JP 33771494 A JP33771494 A JP 33771494A JP H08182984 A JPH08182984 A JP H08182984A
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calcium phosphate
metal ion
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Motoi Yasuda
基 安田
Hironori Hatono
広典 鳩野
Satoshi Kitazaki
聡 北崎
Takao Imasaka
卓男 今坂
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉛イオン含有水をキレート樹脂に接触させる
方法に比べて、短時間で重金属イオン含有水から重金属
イオンを除去でき、重金属除去装置を小型化でき、重金
属除去装置の価格を低減できる、重金属イオン含有水か
ら重金属イオンを除去する方法を提供する。 【構成】 重金属イオン含有水をリン酸カルシウム系セ
ラミックス粒子と接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は重金属イオンを含有する
水道水、廃水等から重金属イオンを除去する方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】重金属イオンを含有する水道水、廃水等
から重金属イオンを除去する方法として、例えば鉛イオ
ン含有水をキレート樹脂に接触させる方法(特開昭63
−54991号公報)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】鉛イオン含有水をキレ
ート樹脂に接触させる方法には、以下の問題点があっ
た。 キレート樹脂を充填した容器に鉛イオン含有水を通水
して鉛イオンを除去する場合に、鉛イオン含有水の流水
の空間速度(流体の容積速度を充填層の見掛けの容積で
割った値)が増大すると鉛イオン除去性能が急激に低下
するので、鉛イオン含有水の流水の空間速度を低く抑え
ざるを得ず、鉛除去に時間がかかる。 キレート樹脂の鉛吸着量は少ないので、大きな容器に
多量のキレート樹脂を充填する必要があり、鉛除去装置
が大型化する。 キレート樹脂は高価なので、鉛除去装置が高価なもの
となる。本発明は上記問題に鑑みてなされたものであ
り、鉛イオン含有水をキレート樹脂に接触させる方法に
比べて、短時間で重金属イオン含有水から重金属イオン
を除去でき、重金属除去装置を小型化でき、重金属除去
装置の価格を低減できる、重金属イオン含有水から重金
属イオンを除去する方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、重金属イオン含有水をリン酸カ
ルシウム系セラミックス粒子と接触させることを特徴と
する重金属イオン含有水から重金属イオンを除去する方
法を提供する。本発明の好ましい態様においては、リン
酸カルシウム系セラミックス粒子の全量に占める粒径が
50μm以上10mm以下のリン酸カルシウム系セラミ
ックス粒子の割合が70重量%以上である。本発明の好
ましい態様においては、10/時以上の空間速度で重金
属イオン含有水をリン酸カルシウム系セラミックス粒子
に通水する。本発明の好ましい態様においては、前記二
つの態様において、リン酸カルシウム系セラミックス粒
子は骨炭である。
【0005】
【作用】本発明に係る重金属イオン含有水から重金属イ
オンを除去する方法においては、重金属イオン含有水を
リン酸カルシウム系セラミックス粒子と接触させるの
で、 リン酸カルシウム系セラミックス粒子を充填した容器
に重金属イオン含有水を通水して重金属イオンを除去す
る場合に、重金属イオン含有水の流水の空間速度増大に
伴う重金属除去性能の低下率が、キレート樹脂を充填し
た容器に重金属イオン含有水を通水して重金属イオンを
除去する場合に比べて小さい。従って、キレート樹脂を
充填した容器に重金属イオン含有水を通水して重金属イ
オンを除去する場合に比べて、重金属イオン含有水の流
水の空間速度を増大させることができ、ひいては、重金
属イオンの除去に要する時間を短縮できる。 リン酸カルシウム系セラミックス粒子の重金属吸着量
はキレート樹脂に比べて多いので、重金属イオン含有水
をキレート樹脂に接触させる方法に比べて、重金属除去
装置を小型化できる。 リン酸カルシウム系セラミックス粒子はキレート樹脂
に比べて安価なので、重金属イオン含有水をキレート樹
脂に接触させる方法に比べて、重金属除去装置の価格を
低減できる。
【0006】リン酸カルシウム系セラミックス粒子の全
量に占める粒径が50μm以上10mm以下のリン酸カ
ルシウム系セラミックス粒子の割合が70重量%以上で
ある場合には、低空間速度領域での通水抵抗の増加が抑
制されるので、低空間速度領域でのリン酸カルシウム系
セラミックス粒子への重金属金属含有水の通水により重
金属金属含有水から重金属を除去でき、また、リン酸カ
ルシウム系セラミックス粒子の単位体積当たりの重金属
除去性能の低下が抑制されるので、重金属除去装置の大
型化を防止できる。前段の方法において、10/時以上
の空間速度で重金属イオン含有水をリン酸カルシウム系
セラミックス粒子に通水することにより、重金属金属含
有水から十分に重金属を除去できる。
【0007】
【実施例】
(1)第1実施例 超純水中に各種金属塩化物(Agについては硝酸銀水溶
液)を単独に投入して溶解させ、各金属塩化合物ごと
に、金属元素濃度が10mg/dm3 の溶液を調製し
た。上記各溶液を塩酸(Agについては硝酸)又は水酸
化ナトリウムによりpH3又はpH6.5に調整し、試
験液(以下試験的に作った重金属イオン含有水を模擬鍍
金廃液と呼ぶ)とした。各模擬鍍金廃液200cm3
にカラムクロマトグラフ用ハイドロキシアパタイト(HA
p)(粒径46〜149μm)を1.0g投入し、室温に
て往復振盪機を用いて200cpmで1時間又は24時
間振盪させた。振盪後、平均細孔径が10μmのメンブ
レンフィルターで各模擬鍍金廃液を濾過し、各濾過液中
の金属元素濃度をICP発光分析装置を用いて定量し
た。定量結果を表1に示す。表1中、HAp はハイドロキ
シアパタイトを意味し、NDは検出されなかったことを意
味する。
【0008】
【表1】
【0009】表1から、ハイドロキシアパタイトが、酸
性雰囲気中でも中性雰囲気中でも、各種重金属イオン含
有水から重金属イオンを効率良く除去することが分か
る。
【0010】(2)第2実施例 超純水中に各種金属塩化物(Agについては硝酸銀水溶
液)を投入して溶解させ、鉛の濃度が0.5mg/dm
3 で、他の金属元素濃度が10mg/dm3 の第1混合
溶液と、鉛の濃度が0.05mg/dm3 で、他の金属
元素濃度が10mg/dm3 の第2混合溶液とを調製し
た。第1混合溶液、第2混合溶液を水酸化ナトリウムに
よりpH6.5に調整し、第1模擬鍍金廃液、第2模擬
鍍金廃液とした。第1模擬鍍金廃液200cm3 中にカ
ラムクロマトグラフ用ハイドロキシアパタイト(粒径4
6〜149μm)を0.1g投入し、室温にて往復振盪
機を用いて200cpmで1時間振盪させた。第2模擬
鍍金廃液200cm3 中にカラムクロマトグラフ用ハイ
ドロキシアパタイト(HAp)(粒径46〜149μm)を
1.0g投入し、室温にて往復振盪機を用いて200c
pmで1時間振盪させた。振盪後、平均細孔径が10μ
mのメンブレンフィルターで第1、第2模擬鍍金廃液を
濾過し、各濾過液中の金属元素濃度をICP発光分析装
置を用いて定量した。
【0011】定量の結果得られた、第1、第2模擬鍍金
廃液中の各金属元素の除去率を図1、図2に示す。図
1、図2から、ハイドロキシアパタイトが、各種重金属
イオン混合含有水から、鉛に対する選択性を示すもの
の、各種重金属イオンを、比較的平均に除去することが
分かる。
【0012】(3)第3実施例 市販の骨炭(鳴門化学製(ピーエスチャコール)、粒径
150〜250μmと、粒径500〜1400μmの2
種類)、キレート樹脂(三菱化成製(ダイヤイオンCR
−20)、粒径300〜1180μm)、活性炭(武田
製薬製(WH2C)、粒径約500〜2400μm)
を、図3に示す実験装置のカラム1(内径25mm、カ
ラム長100mm)に充填し、0.5mg/dm3 の濃
度で鉛イオンを含有するpH3の水道水から成る模擬鍍
金廃液0.1dm3 を、ビーカー2からチュービングポ
ンプ3を介してカラム1に通水し、透過液をビーカー4
により回収した。ビーカー4に回収された透過液の鉛濃
度をポテンショメトリック・ストリッピング・アナリシ
スにより測定した。模擬鍍金廃液の流水の空間速度を1
0/時〜2000/時の範囲で種々に変え、カラムに充
填する濾過材と空間速度と透過液の鉛濃度との相関を調
べた。
【0013】図4に実験結果を示す。図4において、縦
軸のC/C0 のCは透過液の鉛濃度であり、C0 は原液
である模擬鍍金廃液の鉛濃度(0.5mg/dm3 )で
ある。C/C0 が小さいほど鉛除去性能が高いことにな
る。図4から分かるように、骨炭のC/C0 は、空間速
度が100/時以下では0であり、空間速度が100/
時を超えると徐々に上昇するが、空間速度が2000/
時に達しても未だ0.2程度にとどまっている。これに
対して、キレート樹脂のC/C0 は空間速度の増大に伴
って急激に増大し、空間速度が50/時で0.4を超
え、空間速度が500/時以上になると1を超える。す
なわち空間速度が500/時以上になるとキレート樹脂
は鉛除去性能を失い、吸着した鉛を放出する場合もあ
る。また、活性炭のC/C0 は、空間速度が100/時
以下では骨炭と同様に0であるが、空間速度が100/
時を超えると急激に増大し、空間速度が500/時以上
になると1を超える。すなわち空間速度が500/時以
上になると活性炭は鉛除去性能を失い、吸着した鉛を放
出する場合もある。骨炭は粒径が150〜250μmの
ものと、粒径が500〜1400μmのものとについて
実験を行ったが、図4から、空間速度が100/時以下
では両者の鉛除去性能に差が無いことが分かる。粒径が
150〜250μmのものについては、空間速度が50
0/時以上になると抵抗の増大によりカラム1への通水
が困難になったので、500/時以上の空間速度領域で
はデータをとっていない。
【0014】なお、骨炭の粒径については、50μm未
満の場合は、低空間速度領域においても抵抗が増大する
ので、実用的でない。他方、骨炭の粒径が10mmを超
えると、単位体積当たりの鉛除去性能が著しく低下し、
鉛除去装置の大型化を招来するので、実用的でない。骨
炭の全量に対して、50μm以上10mm以下の粒径の
骨炭が70重量%以上含有されている場合には、低空間
速度領域における抵抗増大が抑制され、単位体積当たり
の鉛除去性能の顕著な低下も抑制される。従って骨炭の
全量に対して、50μm以上10mm以下の粒径の骨炭
が70重量%以上含有されていることが望ましい。
【0015】(4)第4実施例 市販の骨炭(鳴門化学製(ピーエスチャコール)、粒径
150〜250μmと、粒径500〜1400μmの2
種類)を、図3に示す実験装置のカラム1(内径25m
m、カラム長100mm)に充填し、0.5mg/dm
3 の濃度で鉛イオンを含有するpH3の水道水から成る
模擬鍍金廃液0.1dm3 を、粒径150〜250μm
の骨炭に対しては100/時の空間速度で、粒径500
〜1400μmの骨炭に対しては500/時の空間速度
で、ビーカー2からチュービングポンプ3を介してカラ
ム1に通水し、透過液をビーカー4により回収した。ビ
ーカー4に回収された透過液の鉛濃度をポテンショメト
リック・ストリッピング・アナリシスにより測定した。
市販のキレート樹脂(三菱化成製(ダイヤイオンCR−
20)、粒径300〜1180μm)を、図5に示す実
験装置のカラム11(内径10mm、カラム長214m
m)に充填し、0.5mg/dm3 の濃度で鉛イオンを
含有するpH3の水道水から成る模擬鍍金廃液0.1d
3 を、10/時の空間速度で、ビーカー12からチュ
ービングポンプ13を介してカラム11に通水し、透過
液をビーカー14により回収した。ビーカー14に回収
された透過液の鉛濃度をポテンショメトリック・ストリ
ッピング・アナリシスにより測定した。表2に実験結果
を示す。
【0016】
【表2】
【0017】表2から、骨炭の鉛吸着量は、空間速度が
キレート樹脂に比べて高いにも係わらず、キレート樹脂
の鉛吸着量の5倍以上あることが分かる。
【0018】第3、第4実施例から以下が分かる。 骨炭を充填した容器に鉛イオン含有水を通水して鉛イ
オンを除去する場合に、鉛イオン含有水の流水の空間速
度増大に伴う鉛除去性能の低下率が、キレート樹脂を充
填した容器に鉛イオン含有水を通水して鉛イオンを除去
する場合に比べて小さい。従って、骨炭を充填した容器
に鉛イオン含有水を通水して鉛イオンを除去する場合に
は、キレート樹脂を充填した容器に鉛イオン含有水を通
水して鉛イオンを除去する場合に比べて、鉛イオン含有
水の流水の空間速度を増大させることができ、ひいて
は、鉛イオンの除去に要する時間を短縮できる。 骨炭の鉛吸着量はキレート樹脂に比べて多いので、鉛
イオン含有水を骨炭に接触させる鉛イオン除去方法によ
れば、鉛イオン含有水をキレート樹脂に接触させる鉛イ
オン除去方法に比べて、鉛除去装置を小型化できる。
【0019】また、キレート樹脂の価格が約4,000
円/dm3 であるのに対し骨炭の価格は約200円/d
3 である。従って、鉛イオン含有水を骨炭に接触させ
る鉛イオン除去方法を採用した場合には、鉛イオン含有
水をキレート樹脂に接触させる鉛イオン除去方法を採用
する場合比べて、鉛除去装置の価格を低減できる。
【0020】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記実施例に限定されるものではない。例えば、第
3、第4実施例において、骨炭に代えて略同一粒径のハ
イドロキシアパタイト粒子を用いても、図4、表2と同
様の結果が得られることを確認している。ハイドロキシ
アパタイト粒子もキレート樹脂に比べて安価である。第
1、第2実施例では、重金属イオン含有水を貯水した容
器にハイドロキシアパタイト粒子を投入した後容器を振
盪して重金属イオンを除去し、第3、第4実施例では、
骨炭が充填された容器に鉛イオン含有水を通水して鉛イ
オンを除去したが、重金属イオン含有水を貯水した容器
にハイドロキシアパタイト粒子、骨炭を投入し、容器内
の重金属イオン含有水を攪拌しても良く、或いはそのま
ま放置しても良い。また、上記実施例では、重金属イオ
ン含有水をハイドロキシアパタイト粒子、骨炭と接触さ
せたが、上記以外のリン酸カルシウム系セラミックス粒
子、例えば第1リン酸カルシウム粒子、第2リン酸カル
シウム粒子、リン酸三カルシウム粒子、リン酸四カルシ
ウム粒子、リン酸八カルシウム粒子、ピロリン酸カルシ
ウム粒子、天然骨粉等に重金属イオン含有水を接触させ
ても良い。
【0021】
【効果】以上説明したごとく、本発明に係る重金属イオ
ン含有水から重金属イオンを除去する方法においては、
重金属イオン含有水をリン酸カルシウム系セラミックス
粒子と接触させるので、 リン酸カルシウム系セラミックス粒子を充填した容器
に重金属イオン含有水を通水して重金属イオンを除去す
る場合に、重金属イオン含有水の流水の空間速度増大に
伴う重金属除去性能の低下率が、キレート樹脂を充填し
た容器に重金属イオン含有水を通水して重金属イオンを
除去する場合に比べて小さい。従って、キレート樹脂を
充填した容器に重金属イオン含有水を通水して重金属イ
オンを除去する場合に比べて、重金属イオン含有水の流
水の空間速度を増大させることができ、ひいては、重金
属イオンの除去に要する時間を短縮できる。 リン酸カルシウム系セラミックス粒子の重金属吸着量
はキレート樹脂に比べて多いので、重金属イオン含有水
をキレート樹脂に接触させる方法に比べて、重金属除去
装置を小型化できる。 リン酸カルシウム系セラミックス粒子はキレート樹脂
に比べて安価なので、重金属イオン含有水をキレート樹
脂に接触させる方法に比べて、重金属除去装置の価格を
低減できる。
【0022】リン酸カルシウム系セラミックス粒子の全
量に占める粒径が50μm以上10mm以下のリン酸カ
ルシウム系セラミックス粒子の割合が70重量%以上で
ある場合には、低空間速度領域での通水抵抗の増加が抑
制されるので、低空間速度領域でのリン酸カルシウム系
セラミックス粒子への重金属金属含有水の通水により重
金属金属含有水から重金属を除去でき、また、リン酸カ
ルシウム系セラミックス粒子の単位体積当たりの重金属
除去性能の低下が抑制されるので、重金属除去装置の大
型化を防止できる。前段の方法において、10/時以上
の空間速度で重金属イオン含有水をリン酸カルシウム系
セラミックス粒子に通水することにより、重金属金属含
有水から十分に重金属を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第2実施例に係る重金属除去実験によ
り得られた、ハイドロキシアパタイト粒子による各種重
金属の除去率を示す図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る重金属除去実験によ
り得られた、ハイドロキシアパタイト粒子による各種重
金属の除去率を示す図である。
【図3】本発明の第3実施例に係る鉛除去実験の装置図
である。
【図4】本発明の第3実施例に係る鉛除去実験により得
られた、空間速度と骨炭の鉛除去性能との関係を示す図
である。
【図5】本発明の第4実施例に係る鉛除去実験の装置図
である。
【符号の説明】
1、11 カラム 2、12 ビーカー 3、13 チュービングポンプ 4、14 ビーカー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北崎 聡 北九州市小倉北区中島2丁目1番1号 東 陶機器株式会社内 (72)発明者 今坂 卓男 北九州市小倉北区中島2丁目1番1号 東 陶機器株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重金属イオン含有水をリン酸カルシウム
    系セラミックス粒子と接触させることを特徴とする重金
    属イオン含有水から重金属イオンを除去する方法。
  2. 【請求項2】 リン酸カルシウム系セラミックス粒子の
    全量に占める粒径が50μm以上10mm以下のリン酸
    カルシウム系セラミックス粒子の割合が70重量%以上
    であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 10/時以上の空間速度で重金属イオン
    含有水をリン酸カルシウム系セラミックス粒子に通水す
    ることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 リン酸カルシウム系セラミックス粒子は
    骨炭であることを特徴とする請求項2又は3に記載の方
    法。
JP33771494A 1994-12-28 1994-12-28 重金属イオン含有水から重金属イオンを除去する方法 Pending JPH08182984A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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NL1017959C2 (nl) * 2001-04-27 2002-10-29 Res Program Counselling B V Inrichting en werkwijze voor het verwijderen van een verontreiniging uit een vloeistof die deze verontreiniging bevat.
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