JPS60168588A - 重金属含有廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃水中の重金属を処理する方法に関する。

従来種々の金属加工処理や化学処理に伴なって生成する
廃水中の重金属の処理に於ては廃水にアルカリを加え、
重金属を水酸化物に変換して除去する方法が最も良く知
られているが、生成した重金属水酸化物は水に溶解しや
すく、投棄に伴う二次公害の危険性が非常に大きかった
。このためにこれらの廃水中の重金属を不溶性のフェラ
イト中に取り込んでフェライトとして除去分離する方法
が提案され利用されるに至っている。この方法は重金属
を含有する廃水に所定量の第１鉄塩を加えてこれをアル
カリ性に保持するとともに加熱した状態で第１鉄塩を酸
化して重金属を取り込んだフェライトを生成するもので
ある。しかしながらかかる方法においては酸化反応は液
を加熱した状態で行なう必要があり、従ってこの加熱の
ための工数および経費が必要であった。

本発明はこれら弊害を改善し廃水中の重金属を低温すな
わちほぼ廃水そのままの温度で処理する方法を提供する
ことを目的とする。

本発明による重金属含有廃水の処理方法は液を加熱せず
にその中の重金属イオンを含む強磁性粒子を沈澱生成す
ることを特徴とする。

すなわち本発明による重金属含有廃水の処理方法は、廃
水中の縮重金属イオンの総モル数の２〜１００倍の第１
イオンがこの廃水に存在するようにし、これにアルカリ
を添加してｐＨを８乃至１２に調整し、この液を加熱す
ることなく攪拌機等を使って攪拌し液中の第１鉄イオン
を徐々に酸化して重金属を含む強磁性粒子を生成せしめ
ることを一―■ 特徴とする。廃水中の重金属含有量は２０００ｏｐｍ以
下であるのが好ましく、第１鉄イオン存在のためには第
１鉄塩を廃水に０．００１モル／１以上添加するのが好
ましい。第１鉄塩の濃度がｏ、ｏｏｉモル／ｌより小さ
いと、いかに反応条件を管理してもフェライトの生成は
難しい。勿論第１鉄イオンが予め廃水に金談れていれば
、それに応じて添加量を減らすことができる。ここで本
発明において重要なことは第１鉄イオンを酸化する条件
であり、そのときの液温における第１鉄イオンの酸化に
おいて取り込み得る酸素量よりも少ない量の酸素を供給
してこの第１鉄イオンの酸化を制御することが必要であ
る。この酸化のために第１鉄イオンの酸化において取り
込み得る酸素の量は一般に液の温度が高いほど酸化反応
が活発となるために大きく。

温度が低いほど小さい。従って本発明においては、酸化
処理を廃水の温度に応じてその温度での第１鉄イオンの
酸化における酸素取り込み量以下の量の酸素を供給する
ようにし、て行なう。この酸素取り込み量は一般に液中
の第１１．鉄塩１モル当り１分間に約ｉ３０〇−以下で
ある。第１鉄イオンがそのときの温度での酸化のために
取り込み得る量よりも過剰の酸素を供給すると第１鉄イ
オンは強磁性粒子にならずに水酸化物となったり、ある
いは強磁性粒子に変換されてもその粒子は非常に微細な
ものとなって分離が困難となってしまう。

不発−明は酸化を加熱しないで行なうから、酸化のとき
の液の温度は廃水その才まの温度か又は酸化処理手段の
周囲の気温になる。したがって酸化温度は４０℃以下、
通常は３０°Ｃ〜０℃の低温となる。勿論外気温度の影
響によってはこれ以上になることもあるが、４０℃以下
であるのが奸才しい。また外気温度によっては０℃以下
になることもある。０℃以下であっても液が凍結しない
かぎり本発明の処理は可能であり、むしろ水分が氷塊と
なり液中の各イオンの濃度が高まるため、反応が促進さ
れる利点がある。

本発明の方法によってフェライトを生成するためには、
ｐＨを８乃至１２に保持する必要がある。

本発明の方法によれζキ７第１鉄イオンは攪拌によって
徐々に酸化されて第二鉄イオンとなり、生じた第二鉄イ
オンと残存している第一鉄イオンはアルカリ溶液中でフ
ェライトを生成し、該反応を継続するうちに新たに生成
するフェライトは、先に生成したフェライトを核として
廃水中の重金属イオンを取り込みながら核フェライト上
に析出し次第に粒成長を図って最終的に粒径の大きな強
磁性沈澱物を生成するものと考えられる。

よって処理しようとする重金属廃水に、本発明の方法に
よってすでに生成した強磁性沈澱物を加え、該沈澱物を
核として本発明の処理を行うことは沈澱物の粒成長を図
るのに非常ｌこ有効である。

本発明の方法によって得られる沈澱物は一般に黒色で、
重金属水酸化物にくらべて沈降性がよく又磁気分離が可
能であって固液分離が非常に容易である。

なお、本発明の方法に於て、攪拌速度は処理時間に影響
し、攪拌速度を大きくするとｐ　ｅ２　＋イオンの酸化
が早められて処理時間を短くすることが可能であるが、
攪拌速度を下げて酸素供給速度を出来るだけ小さくした
方が前述のように沈澱の粒成長を図り、磁性の強い沈澱
物を得るのには有利である。

本発明での攪拌速度は、前述のように第一鉄塩１モル当
り１分間に６００ゴ以下の酸素を供給するに適した速度
であることが必要であり、攪拌速度が激しくなって酸素
供給速度が６００ｍＪを越えると強磁性沈澱物の生成を
妨たげるかもしくは沈澱物の粒径が著しく小さくなって
沈澱物の固液分離が非常に困難になる。なお最適酸素供
給速度は第一鉄塩の濃度が低くなるのに従って小さくな
り攪拌速度を下げた方がより望ましい傾向を示す。

なお攪拌速度に対応した第１鉄塩１モル当り１分間の酸
素供給量は０以上であることは言うまでもない。

なお攪拌による酸素供給速度は攪拌速度以外に処理液量
、処理容器の形状、液面の酸素との接触面噴、攪拌子又
は攪拌羽根の形状、等によって異なるが、空気中で、空
気を激しく巻き込むことなく、生成物を沈澱させずに、
溶液が一様に攪拌できる攪拌の程度が、本発明における
酸素の供給速度の範囲に入る。

なお本発明における攪拌方法は反応液を均一に攪拌しな
がら、しかも本発明における前述したところの所要速度
で酸素を連続的に供給せしめつるものであれは良い。ま
た他の攪拌方法として所要量の酸素（又は空気）を吹き
込む方法も可能であるが、所要酸素量が少なくて反応液
の攪拌が十分でないと思われる場合、には酸素又は空気
を窒素ガス等の不活性ガスで希釈した、多量のガスを吹
き込むことが必要になる。

なお本発明の方法に於て反応温度が４０℃以下が奸才し
いというのは４０℃以上になるとＦｅ”“イオンの酸化
速度が急速に大きくなって、共沈フェライト反応が急速
に進み、その結果沈澱の粒径が非常に小さくなって、本
発明の特徴である粒成長の進んだ強磁性沈澱物の生成を
多少なりとも困難にするためである。

また、本発明における第一鉄塩の必要量はモル赦対比に
おいて重金属濃度の２〜１００倍くらいが適当であり、
このため重金属濃度が２，０００　ｐｐｍ以上になると
第−鉄塩を多食に必要とし、処理時間が非常に長くなっ
て実用性がうすれる。よって処理可能な重金属濃度は２
，０００ｐｐｍ以下が好ましい。このことは見方を変え
れば２，０００　ｐｐｍ以下の重金属に対して添加する
第一鉄塩の濃度が０．００Ｘモル／１以上が好ましく、
第一鉄塩濃度が高ければ高い程沈澱粒径が大きくなり又
より強い磁性をもった強磁性沈澱物が生成される。実験
的には第一鉄塩の過飽和溶液でも強磁性沈澱物の生成が
可能であるが、しかし第一鉄塩濃度が高くなると溶液の
均一攪拌が困難になり又処理時間が長くなり沈澱、縦が
多くなってランニングコストが高くなる。

よって廃液の処理における第一鉄塩濃度は、実用的には
０，４モル／ｌ以下がよいと考えられる。

また本発明の重金属含−ｔ＝ｍ水の処理を行ってできた
沈澱の粒径が細かくて沈澱物の固液分離が困難であるよ
うな場合には、処理によって生成した沈澱物を残したま
参５．処理しようとする重金属含有廃水を加えて重金属
ζ層を繰り返すことによって沈澱物の粒成長を図ること
ができ、沈澱物の磁性がより強くなって磁気分離が非常
に容易になる。

本発明の実施によって生成される強磁性沈澱物からの重
金属の再溶出は極めて小さく、電波吸収材料、磁性流体
用原料などとしての再利用が可能であり、廃棄物の有効
利用には誠に好ましいクローズドサイクルをもたらす。

以下実施例により本発明についてさらに詳細に説明する
。

実施例１゜ Ｃｕ”　、　Ｚｎ”　、　Ｐｂ”十をそれぞれ約５０　
ｐｐｍづつ含有する総濃度的１５０ｐＰｍの重金属溶液
２！に硫酸第一鉄を０．２モル溶かし、カセイソーダ溶
液を加えてｐＨ１０に保持し、液温２ｏ℃、約５０Ｏｒ
、ｐ。

ｍ、の回転数で４時間スタラー攪拌を続は黒色の強磁性
沈澱物を得た。この攪拌は硫酸第１鉄１モルに付き１分
間に約１７ｄの酸素を供給するものである。次に溶液中
に着磁したバリウムフェライトを入れて沈澱物を分離し
た。

分離後の液の一部を採、マし原子吸光光度法にょって残
存金属濃度を調べたところ第１表の結果を得た。

第１表 これらは排水規準を大巾に下まわっている。

次に濾過分離した沈澱を５０ｇ（含水率約８０％）採取
し環境庁告示２２号によって再溶出試験を行い第２表の
結果を得た。

第２表 以上の結果より沈澱物からの有害金属の再溶出のきわめ
て小さい事が明らかである。

実施例２゜ Ｃｏ”÷、　Ｃｄ”　、　Ｎｉ”　、　’Ｚｎ”＋をそ
れぞれ約２５０ｐＰｍづつ含有する総濃度的１，０００
　ｐｐｍの重金属溶液１１に硫酸第一鉄を０．１モル溶
かしカセイソーダを加えて−１１０に保持し、液温２０
℃、約４０Ｏｒ、ｐ。

ｍの回転数で６時間攪拌を続は強磁性沈澱を得た。

この攪拌は第１鉄１モルについて１分当り約１２ｍ１の
酸素を供給するものである。この沈澱粒子は非常に細か
く、Ｂ１１３Ｔ法による測定では平均粒径は１８０＾で
あった。

処理液の上澄をすて残った沈澱物にＣｕ”。

Ｃｄ”、Ｎｉ”、Ｚｎ”十濃度がそれぞれ約２５０ｐｐ
ｍづつ含有するように重金属溶液を加えて１１とした。

次に硫酸第一鉄を０．１モル溶かし、カセイソーダ溶液
を加えて…１０に保持して室温で約４０Ｏｒ。

ｐ、ｍの回転数で６時間攪拌を続は黒色の強磁性沈澱を
得たｅＢＢＴ法による沈澱の平均粒径は４２０＾であっ
た。５このように沈澱を残して処理小線り返すこ七によ
って粒成長が進み、沈澱の磁性が非常につよくなってい
た。

次に溶液中に着磁したバリウムフェライトを入れて沈澱
物を分離した。分離液の一部を採取して原子吸光光度法
によって残存金属濃度を調べたところいずれの重金属濃
度も排水規準を大巾に下まわっていた。又環境庁告示２
２号に従って沈澱の再溶出試験を行って第３表の結果を
得た。

第３表 以上の結果より沈澱物からの有害金属の再溶出の極めて
小さい事が明らかである。

以上に示したように廃水中の重金属イオンは化学反応に
より強磁性沈澱物となって不溶化しかつそのスラッジの
有効２ｔｔ用が可能である。

なお実施例では先に処理して生成したフェライト沈澱物
を再び重金属含有廃水に加えて処理してフェライト沈澱
の粒成長が行われることを示したが、処理に加えるフェ
ライトスラッジは必ずしも同質の廃水を処理してできた
スラッジに限ることはない。

また本発明に用いられる攪拌機は攪拌羽根をもった攪拌
機の他攪拌子の回転によるマグネチックスタラーと呼ば
れる攪拌機等、その種類にはよらず、所要の酸素供給速
度を保持できる回転数で溶液を攪拌できるものであれば
よい。

本発明において用いる第−鉄塩には実施例に示した硫酸
第一鉄以外の第一鉄塩を用いても本発明の効果は変らず
、鉄板の酸洗い、酸化チタン製造の際の副産物などとし
て大量に発生する塩化第一鉄や硫酸第一鉄を用いるのが
、経済的にも又産業廃棄物の有効利用の点からも望まし
いと考えられるＯ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重金属を含有する廃水に廃水中の縮重金属イオンの
   総モル数の２〜１００倍の第１鉄塩が存在するようにし
   、これにアルカリを添加してｐＨを８乃至１２に調整し
   、加熱せずに前記第１鉄塩を除徐に酸化して前記重金属
   を含む強磁性粒子を液中に生成せしめることを特徴とす
   る重金属含有廃水の処理方法。 ２、前記廃水は２０００ｐｐｍ以下の濃度の重金属を含
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   重金属含有廃水の処理方法。 ３、前記酸化は前記液の温度における前記第１鉄塩の酸
   化反応において取り込み得る量よりも少ない量の酸素を
   供給して行なうことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載の重金属含有廃水の処理方法。 ４、前記酸化は第１鉄塩１モルあたり１分間に約６００
   ｍ１！以下の酸素を供給できる速度で液を攪拌して行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の重金
   属含有廃水の処理方法。 ５６　前記廃水は前記強磁性粒子を予め含有せしめられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   重金属含有廃水の処理方法。