JPS63224733A - 電磁場連続多孔体及びその製造方法 - 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】 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、または凍原等の生活排水
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
ために用いる吸着剤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、この凝集法ｖ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
に凝集性Ｖさせる材料がなかった。

発明が解決しようとする問題点 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。

従って各種廃液や生活排水等の大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っているのが現状
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っ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、コストの低下を図ることができ、各種廃液等の大量
処理を行うのに適する吸着剤及びその製造方法を提供し
ようとするものである。

問題点を解決するための手段 り記問題点を解決するための本発明の吸着剤は、石炭フ
ライアッシュ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造粒連続孔体に形成されたもので
ある。

また」−２問題点を解決するための本発明の吸着剤の製
造方法は、石炭フライアッシュに塩化アンモニウム、塩
化カリウムの水溶液を混合して乾燥させ、これにセメン
トを混合すると共に、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、乾燥させると共に、この間、電
磁場を与えて造粒連続孔体に形成するものである。

作用 上記本発明の電磁場を与えられた吸着剤は、ミクロ孔と
マクロ孔による造粒連続孔体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＋１等の陽イオンを電気的に
捕捉している。而して本発明の吸着剤と接触している廃
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　’Ｆ
＋イオンを含む溶液がＮａ＋イオンを電気的に捕捉して
いる本発明の吸着剤と接触した場合、下記の交換反応を
示す。

２　Ａ　−＋　Ｎａ”　＋　Ｃａ”　＋　ＡｚＣａ　＋
　２　Ｎａ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吸着剤の反応式を
下記に示す。

〔アルカリ悪臭成分に対する反応式〕

ＮＨ３＋Ａ−ＨＮＨ４−Ａ （ＣＨ３）３　＋Ａ−Ｈ（ＣＨ３）３　ＮＨ−Ａｌ１５
ＯＢ−ＯＨＢ−Ｈ９＋４１ｚＯ ＧＨ３ＳＨ＋Ｂ−ＯＨＣＨＪＳ−Ｂ＋Ｈ２０〔酸性悪臭
成分に対する反応式〕 ＮＯ＋ＫＭｎＯ＋　　　　　　　　　　　　　　ＫＮＯ
３＋Ｍ１１０２３　Ｈ２Ｓ＋８　ＫＭｎＯ４３に２ＳＯ
４４８８１１０２＋　２ＫＯＨ＋２８２０ＣＨ３ＳＨ＋
２ＫＭｎＯ＋　　　　　　　　Ｃｌ３ＳＯ３に＋２Ｍｎ
０ｚ　＋ＫＯＨ３（ＣＨＩ）２　Ｓ＋４ＫＭｎ０４＋２
ＨｚＯ＋　３（Ｃ：Ｈ３）２Ｓ０２＋４ＮｎＯ２＋４Ｋ
Ｏ＋（」―記のような交換吸着能を持った造粒連続孔体
に電磁場を与えることによっ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、これによっ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例の
電子（５対）のうち、１対の電子（内部）は酸素接近く
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利イオン、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
行っているが、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。電磁場による水目
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
分極磁気のベ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
化学的ポテンシャルが大きいほど大きくなる。ΔＦ＞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
。ΔＦ＜Ｏ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
って電磁場の作用は水の構造や水利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
与えた造粒連続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、石炭フライアッシ
ュ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 本発明の吸着剤は、主原料である石炭フライアッシュ１
０００ｋｇ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ｏ　、　
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Ｏ，ｏｏ１
％〜ｏ、０１％の配合比で用いる。

そして製造に際し、石炭フライアッシュに塩化アンモニ
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、石炭フライアッシュ１０００ｋｇに対し、塩
化アンモニウム０．０４〜０．０５％、塩化カｌＪ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、石炭フライアッシュ１００
０ｋｇ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０８０１５〜０
．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ｏ、ｏｏｔ〜０゜００２％、クエン酸０．００５〜０
．００１％、塩化コバルトｏ、ｏｏｏｉ〜０．０００２
％、カオリンナイト５〜２０％、酸化バリウム０．００
１−０．０１％、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
る反応途中で、電磁場を与える。

石炭フライアッシュ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
ッシュの主成分である５ｉＯｚ、　Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ
５Ｋ　、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
の造粒連続孔体となる。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造粒連続孔体の化学組成は５ｉ０
２５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３１０〜３０％、　ＭｇＯ２
〜３％、　Ｃａ０１０〜２０％、　Ｎａ５〜１０％であ
って、ＳｉＯ＋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５０λ〜３００人で比表面積が
ｌ　Ｏｒｎ’／　ｇ　〜１５ｒｎ”７ｇとなり、この巾
の幾つかのＳｒがＡ１で置換されることにより一１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、塩化アンモ三つムが０．０４％より少ないと各
成分が溶解し難く、０．０５％より多いと造粒連続孔体
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％より少ないと造粒連続孔体に
収縮クラックが発生し。

０．０２％より多いと造粒連続孔体が膨張する。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、造粒連続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造粒連続
孔体を破壊するおそれがある。硫酸ナトリウムが０．０
０１％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％より多いと造粒連続孔
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ＡＩｚＯａ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ッシュ中に含まれる５１
０２、Ａｌ２Ｏ３の成分が不足する場合には粘土により
補充し、また造粒連続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、砂は石炭フライアッシュ１０００ｋｇに対し、２０
〜４０％用いるのが望ましい。

次に具体例について説明する。

石炭フライアッシュ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、４化マグネシウム１
７５ｇ、塩化ナトリウム１７５ｇ、塩化カルシウム１７
５ｇ、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して選定した。

上記配合比により次のようにして吸着剤６を製造した。

石炭フライアッシュｉｏ００ｋｇと、混合して粉末化し
である塩化アンモニウム４００　ｇ及び塩化カリウム６
００ｇを水１５０Ｑに溶解し、ミキサーで混合して２０
’Ｏ（５〜ｇｏ’ｃの間で適宜選択することができる）
で乾燥させ、石炭フライアッシュ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−次処理後
の石炭フライアッシュに砂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である塩化カリウム３ｏｏ
ｇ、塩化マグネシウム１７５ｇ、塩化ナトリウム１７５
ｇ、ｉｎ化カルシウム１７５　ｇ、　ＴｉＸｔ、Ｗｌｔ
ナトリウム１５ｇ・　クエン＠７．５ｇ及び塩化コバル
ト１．５ｇ、カオリンナイト２００ｋｇ、酸化バリウム
１ｋｇを水１００Ｍの中に溶解して水溶液にし、この水
溶液を」二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°Ｃ（５〜８０°Ｃ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）で乾燥させた。その反応途中で電
磁場を与えた。これにより造粒連続孔体を形成すること
ができた。

このようにして製造した吸着剤である造粒連続孔体を模
式的に表わすと図に示すようになり、この造粒連続孔体
は５ｉ０４・Ａｌ２Ｏ午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
っており、孔ｌａ（小）、ｉｂ（大）の径が５０λ〜３
００λであり、比表面積がｌＯ〜１５　ｒｎ’　／　ｇ
であった。石炭フライアッシュの比表面積は０．９〜１
　ｒｎ’　／　ｇであるので、本発明による吸着剤はこ
れを大幅に増大することができた。

上記本発明の吸着剤である電磁場を与えた造粒連続孔体
と、比較例である電磁場を与えない造粒連続孔体により
各種金属イオンの吸着試験を行った結果、即ち吸着能（
飽和）を下記第１表に示す。

第１表 （但し、上記吸着試験後、本発明実施例の吸着剤の残留
電磁場はｌＯガウスであった。）上記試験結果より明ら
かなように電磁場を与えない造粒連続孔体でも吸着能に
優れているが、本発明実施例の電磁場を与えた造粒連続
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。

次に本発明の吸着剤により水中の青粉の凝集沈澱試験を
行っ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
明の吸着剤を投入せず、残る７個のビーカーにはそれぞ
れ１％、３％、５％、７％、１０％、１５％、２０％の
割合で本発明の吸着剤を投入した。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
吸着剤を投入しなかったビーカーにおいては全体が濁っ
ていたのに対し、本発明の吸着剤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った。特に５％以
上投入した場合にその効果は著しかったが、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殿させること
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」−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吸着剤に吸着させること
ができる。

本発明の吸着剤である電磁場を与えられた造粒連続孔体
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、上記吸
着剤を接触させた水が下記のような各磁力と接触時間に
よっ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１Ｏ
１３０，１００，１３０Ｈ＃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（吸着剤を接触させ
なかった水を放置して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　、７２　　ｍｇ／
Ｊｌであった。）。

第２表　　　゛ 上記のように本発明の吸着剤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、また本発明の吸着剤は接
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１１ニし、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
を凝集して沈殿させることができ、透明度を向上させ、
酸欠を防止することができる。

なお１本発明の吸着剤６は上記二次処理後、三次処理と
して、粉末化しである過マンガン酸カリウム５０ｇを水
１００Ｍに溶解して加え、ミキサーで混合し、２０℃（
５〜８０℃で適宜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。

発明の効果 以上要するに本発明の吸着剤は、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って、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Ｉ 水中の青粉、赤潮を効率良く凝集沈諏させて水中の酸欠
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、石炭フライアッシュ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。従っ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】

図は本発明の吸着剤を示す模式図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭フライアッシュ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造粒連続孔体に形成
   されていることを特徴とする吸着剤。
2. （２）石炭フライアッシュに塩化アンモニウム、塩化カ
   リウムの水溶液を混合して乾燥させ、これにセメントを
   混合すると共に、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、乾燥させると共に、この間、電磁場
   を与えて造粒連続孔体に形成することを特徴とする吸着
   剤の製造方法。