JPS591113B2 - りんの除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水中に含まれるりんの除去方法に関するもので
ある。

さらに詳しくいうと、本発明は、りん除去剤として、ア
ルカリ処理水砕スラグと酸化マグネシウムとの混合物を
用いることを特徴とする水中に含まれるりんの除去方法
に関するものである。

近年、環境水圏の利水上の障害をもたらす物質として、
りん酸塩が注目されている。

このりん酸塩は水質の富栄養化現象をもたらす原因物質
として、排水に際してはこれをあらかじめ除去しておく
ことが強（要望されている。

従来、りん含有排水処理法としては、凝集沈殿法が最も
一般的な方法といわれている。

しかしながら、この方法では、薬剤添加に伴い処理水中
に溶存する塩類の増加や、処理によって発生する汚泥が
濃縮性や脱水性の悪いものであるため汚泥処理が著しく
困難であるという問題がある。

また、従来の処理剤はいずれも高価であり、大量の処理
には不向きであるという問題も含む。

本発明者らは、水中に含まれるりんの除去に関し種々研
究した結果、現在大量に産出されかつ極めて安価な水砕
スラグを原料とし、これをアルカリ処理して得られるア
ルカリ処理スラグに適量の酸化マグネシウム又は酸化マ
グネシウムを含む組成物を混合したものは、水中のりん
化合物に対して極めてすぐれた吸着能を示すことを見出
し、本発明を完成するに到った。

本発明に使用する水砕スラグは製鉄炉から得られるスラ
グを急冷したものであり、通常第１表に示す如き組成（
木表に於ては高炉水砕スラグの組成の１例を示す）のも
のである。

この水砕スラグは土質改良やコンクリート骨材などとし
て利用されている極めて安価なものである。

処理し、アルカリ処理水砕スラグの形で使用する。

水砕スラグのアルカリ処理は、前記した水砕スラグをア
ルカリ水溶液中に投入し、常温〜２００℃、通常、６０
〜１００℃の温度において、少な（とも３０分間、通常
、１〜１０時間アルカリ処理する。

この場合、アルカリ水溶液の濃度は特に限定されないが
、少なくとも０．５Ｎ以上、好ましくは１〜６Ｎ程度の
アルカリ濃度を採用するのがよい。

このアルカリ水溶液のＰＨは少なくとも１４、通常、１
５〜２０の範囲に調整する。

アルカリ処理後、アルカリ処理水砕スラグを溶液中から
ｐ別し、水洗し、この水洗アルカリ処理スラグを１００
〜２００℃で乾燥し、分体状のアルカリ処理水砕スラグ
を得る。

また、このアルカリ処理水砕スラグは、必要に応じ、２
００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃に焼成し
てりん除去剤原料として用いることができる。

このようなアルカリ処理においては、水砕スラグ沖のＳ
ｉＯ２の１部が溶出され、その溶出量はアルカリ濃度で
変化し、例えば、ｌＮ−１００ｍｇ中に水砕スラグ１０
ｇの添加で１０■、同様に、３ Ｎ −Ｎ ａＯＨの場
合、４０〜５０１ｎ９．６Ｎ−ＮａＯＨの場合、１００
〜１２０ηである。

本発明においては、このアルカリ処理条件は、生成物の
比表面積が少なくとも１０ＴＩｆ／ｇ、好ましくは２５
ｉ／ｇ以上になるように選定すればよい。

このようにして得られるアルカリ処理水砕スラグは、５
ｉｎ２の容量量は少量であるにもかかわらず、その表面
形状は未処理水砕スラグとは大きく異なり、その比表面
積は著しく増大し、その嵩比重は著しく低Ｔする。

例えば、未処理水砕スラグの嵩比重は１．６６７９／ａ
ｄ及び比表面積は１ｄ／！ｌ以下であるのに対し、３Ｎ
−ＮａＯＨにより１時間処理のアルカリ処理水砕スラグ
の嵩比重は０．６３４．！７／ｉであり、比表面積は５
５．３イ／ｙであった。

一般的にいって、本発明で用いるアルカリ処理水砕スラ
グは、表面鱗片状の多孔質物質であり、その比重面積は
１０ｉ／、！９以上及び嵩比重は１．１３〜０．３ｇ／
ｆｆｌの範囲である。

本発明において原料として用いる未アルカリ処理水砕ス
ラグは、粗粒ないし微粉末であることができ、その粒度
は大幅、例えば８０〜３２５メツシユの範囲に変化させ
ることができる。

また、得られるアルカリ処理水砕スラグの粒度も原料水
砕スラグの粒度に応じて、微粉〜粗粒の範囲で変化する
。

本発明のりん除去剤においては、このアルカリ処理水砕
スラグの粒度は、通常、その主成分（５０％以上）が８
０〜３２５メツシユ、好ましくは２５０〜３５０メツシ
ユの範囲であるが、微細であればある程良好な結果を与
える。

このような微細粒のアルカリ処理水砕スラグを得るには
、原料水砕スラグをこの粒度範囲になるように微粉末化
するか、あるいはアルカリ処理水砕スラグをこの範囲の
粒度になるように微粉末化する。

次にアルカリ濃度及び処理時間が水砕スラグの嵩比重及
び比表面積に耐える効果を第２表に具体的に示す。

この場合、ＮａＯＨ溶液５００ゴに水砕スラグ５（［’
を加え、９０℃にて攪拌しつつ処理した。

なお水砕スラグの粒度（メツシュ）分布は、８０〜１１
５：０．４％、１１５〜１７０：１．８％１７０〜２５
０：６．６％、２５０〜３２５：８．４％、３２５以上
：８２．８％である。

本発明で用いるこのアルカリ処理水砕スラグは、それ自
体りん除去剤として使用可能であるが、その性能は未だ
充分とはいえない。

本発明では、この吸着能を高めるために酸化マグネシウ
ムあるいはこれを含む組成物を併用する。

本発明で用いるこの酸化マグネシウムは、水酸化マグネ
シウムを温度４００〜６００℃で焼成して形成した公知
のマグネシア系吸着剤を用いることができるが。

水酸化マグネシウムスラッジを２００〜８００℃好まし
くは４００〜６００℃で焼成して得られたものを用いる
のがよい。

この水マグスラッジは、海水から水酸化マグネシウムを
回収した後のスラッジであり、その組成（絶乾状態）の
１例を示すと、第３表に示す通りである。

水マグスラッジ（通常約６０％の含水率）の脱水乾燥は
、常法により、例えば、８０〜２００℃の温度で、５〜
１５時間の条件で行うことができ、そしてこのような乾
燥水マグスラッジの燥成は、２００〜８００℃好ましく
は４００〜６００℃で行う。

この水マグスラッジ焼成物はそれ自体で良好なりん吸着
能を示すが、それ単味では、水中からの沈降分離性及び
その沈殿物の脱水性が悪（、実用性ある吸着剤としての
使用は困難である。

本発明によりアルカリ処理水砕スラグと併用することに
よってこのような問題は改善されかつ安価かつりん吸着
能にすぐれたりん除去剤を与える。

本発明で酸化マグネシウム原料として用いる水酸化マグ
ネシウムは、前記水マグスラッジの例からもわかるよう
に、単味である必要はなく、他の金属の水酸化物、酸化
物又は炭酸化物、例えばＣａ （ＯＨ） ２、Ｆｅ２Ｏ
３、Ａｌ２Ｏ３、Ｓ ｉＯ２、ＣａＣＯ３などを含有し
ていてもよい。

一般的に、水酸化マグネシウムを少なくとも３０重量％
含むような組成物であれば適用可能である。

また、本発明で用いる酸化マグネシウムは、前記のよう
に水酸化物を焼成して得られたものである必要はなく、
炭酸塩（Ｍ、！１１Ｃ０３’）を焼成したものであって
もよい。

本発明で用いる酸化マグネシウムの粒度は、１１５〜３
５０メツシユ、好ましくは２５０〜３２５メツシユであ
る。

本発明のりん除去剤を調製するには、前記のようにして
得たアルカリ処理水砕スラグと酸化マグネシウムとを均
一に混合するか、あるいはアルカリ処理スラグと、前記
水酸化マグネシウムや炭酸マグネシウム、あるいは水マ
グスラッジ乾燥物などのマグネシウム化合物とを混合し
、この混合物を２００〜８００℃、好ましくは４００〜
６００℃に加熱焼成する。

このようにして目的のりん除去剤を得ることができる。

この場合、増量剤としてカオリン、アルミナ、カルシウ
ム化合物（ＣａＯ１ＣａＣＯ３）酸化鉄（Ｆｅ２０３）
などを添加することができる。

本発明で用いるりん除去剤において、アルカリ処理水砕
スラグと酸化マグネシウム又は水マグスラッジ焼成物と
の混合比は、重量比で８０／２０〜２０／８０の範囲に
変化させることができる。

本発明においてりん除去剤を調製する場合、その原料ア
ルカリ水砕スラグと酸化マグネシウム又は酸化マグネシ
ウム組成物の粒度は、はぼ同一の粒度であるのが好まし
い。

本発明で用いるりん除去剤は、粒度１１５〜３５０メツ
シユ、好ましくは２５０〜３２５メツシユの粉末状で用
いられる他、適当なバインダーを介して成形し、粒状、
タブレット状、ペレット状などの成形物の形で用いられ
る。

本発明のりん除去剤は、水中に存在するりん成分に対し
てすぐれた吸着除去作用を示す。

すなわち、本発明のりん除去剤は、水中に溶解する各種
りん酸塩、例えば、オルトりん酸塩、メタりん酸塩及び
ポリりん酸塩に対してすぐれた吸着作用を示すが、殊に
オルトりん酸塩に対して極めて高い吸着能を示す。

水中に含まれるこのようなりん成分を除去するには、慣
用の方法により、りん吸着剤とりん含有水とを接触させ
ればよい。

接触方式としては、吸着槽方式、カラム方式などの種々
の固液接触手段が適用される。

また、その接触方式は、連続法及びバッチ法のいずれの
方式をも採用することができる。

本発明法は、各種水中に含まれるりん成分の除去、殊に
、りん化合物を含む工業排水、産業排水、殊に下水生活
排水などに適用される。

この場合、水中にはアンモニア、有機物などの他の汚染
物質が含まれていてもよい。

本発明の場合、水中のりん酸濃度（ｐｏｉ−とじて）は
特に制約されず、３０〜１０００ｐＩ）ＩＩｌ、あるい
はそれ以上の濃度のりん含有水に対して適用することが
でき、このようなりん含有水からりん除去率９０％以上
で水中からりんを除去することができる。

次に本発明を実施例により更に詳細に説明する。

実施例 １ （１）りん除去剤の調製 第１表に示した組成の高炉水砕スラグ（粒度２５０〜３
２５メツシユ）５０ｇを５００−の３Ｎ−ＮａＯＨ水溶
液中に添加し、９０℃で３時間攪拌処理後、アルカリ処
理水砕スラグを炉別し、水洗し、更に１１０℃で１２時
間乾燥してアルカリ処理水砕スラグ粉状体を得た。

このスラグの嵩比重は、未処理のそれが１．６６５ｇ／
ｄに対し、０．５３０ｇ／ｉであり、その比表面積は未
処理のそれが１ｒ！／ｇ以下であるのに対し、６９．０
ｍ”／’ｙであった。

次に、第３表に示した組成の水マグスラッジを１１０℃
で１２時間乾燥して乾燥水マグスラッジを得た（粒度２
５０〜３２５メツシユ）。

このようにして得たアルカリ処理水砕スラグと乾燥水マ
グスラッジとを第４表に示すような割合で混合し、粉末
状の各種試料を得た。

次に、このようにして得た試料を４００℃で１時間焼成
し、これらの焼成物についてそのりん吸着能を試験した
。

この場合、りん吸着能試験は、各種りん化合物をＰＯニ
ーとして５０即、＃の濃度で含む水溶液３００ｍ１１に
対して、吸着剤（焼成試料）を添加し、３６０ｐｐＩＩ
ｌ、室温で６０分間攪拌処理し、その上澄液のりん濃度
を測定することによって行った。

この吸着試験によって得られたりん除去率％を第５表に
示す。

なお、未アルカリ処理水砕スラグの場合、そのりん除去
率は１％以下であり、実質上りん除去能を示さなかった
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水中に含まれるりんを除去するにあたり、りん除去
   剤として、アルカリ処理水砕スラグと酸化マグネシウム
   との混合物を用いることを特徴とするりんの除去方法。 ２ 該酸化マグネシウムとして水酸化マグネシウムスラ
   ッジを２００〜８００℃で焼成したものを用いる特許請
   求の範囲第１項の方法。