成果報告書詳細
管理番号20130000000105
タイトル平成20年度成果報告書 「環境汚染物質削減先導研究開発/廃液・工程液中の有害イオン新規分離法の研究開発」
公開日2013/6/4
報告書年度2008 - 2008
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所 国立大学法人佐賀大学 株式会社アクアテック 日本カニゼン株式会社 独立行政法人日本原子力研究開発機構
プロジェクト番号P08008
部署名環境部
和文要約産業活動にともなって排出される有害元素の量を削減し、汚泥排出量の削減、有用成分再資源化の促進、排出液の無害化・有害元素の拡散防止に資するために、抽出法、沈殿法、吸着法それぞれにおける新技術の実用化のための道筋を示すことを目的とした研究を行った。 抽出法では、無電解ニッケルめっき液を対象とし、その長寿命化を目的として、溶媒抽出法によって亜リン酸を除去し、同時に還元剤である次亜リン酸を補給するプロセスを研究した。抽出残液をめっきに適した組成にするための条件把握には至らなかったものの、その原因が有機酸成分の共抽出にあることを指摘した。同様の目的で、抽出剤としてPC88Aを用いた含浸樹脂によって不純物である亜鉛を選択除去する方法も研究し、含浸樹脂が10回以上の吸着-溶離の耐久性を有していることを確認した。ニッケル溶媒抽出の添加剤として用いられるPC88Aの加速機構を検討する目的で、液液界面張力測定結果から各試薬の吸着定数を求め、界面張力の定量的な計算を可能とした。さらにPC88Aが有する触媒効果と界面積拡大効果を考察し、後者は前者の1/3ほどと推定した。pH6.0付近でニッケル抽出を行い、有機相中のニッケル濃度を飽和に近くすることで、回収されるニッケル溶液中のナトリウム濃度の低減が可能であることも示した。新規溶媒抽出装置(エマルションフロー)の性能評価も行い、1基での抽出率は91%、逆抽出率は95%であり、ミキサーセトラーと比較して1/4のコストでニッケルを回収できることがわかった。以上より、今後は、亜鉛除去装置およびエマルションフロー抽出装置の完成を目指すという目標を得た。 沈殿法では、重金属の排水処理で発生するスラッジ量を削減するため、水酸化物から酸化物への変換(エージング)ならびに常温フェライト法を検討した。エージングでは、銅の水酸化物を、酸化剤を併用することにより室温下でも酸化物に変換できた。常温フェライト法では、還元剤を併用すると3価鉄含有排水の常温フェライト化が可能であり、キレート剤を大量に含むために処理が困難であった廃液や、有害有機物質やCOD成分を酸化分解した後の触媒の処理等にも応用が期待できる結果を得た。また、硫化水素ガスセンサー制御硫化物沈殿法の適用範囲をアルカリ性領域まで拡張するためのシステムを開発し、ニッケル濃度を0.5 mg/dm3以下まで低減できることを示した。水酸化物汚泥から、硫化物沈殿法を適用してニッケルを分離・回収するプロセスも検討し、酸溶解液から85%以上のニッケルを回収できることを示した。さらに硫化ニッケルの硫酸ニッケルへの酸化がイオウ酸化菌により促進されることを見出し、硫化ニッケルの酸化・溶解工程を簡素化できる可能性を示した。今後、空気酸化・バイオ酸化の工業的速度を得るための技術開発が必要である点を指摘した。 吸着法では、ミカンジュースカスを用いた吸着剤によるフッ素およびアンチモンの除去ならびにブドウ廃棄物等を用いた吸着剤による六価クロムの除去を研究した。フッ素濃度は0.5 mg/dm3以下まで低減され、吸着剤は少なくとも10回までの吸着-溶離の繰り返し耐性があった。六価クロム濃度は0.1 mg/dm3以下の濃度まで低減されたが、溶離は難しかった。アンチモンは、吸着後、塩酸を用いて担持金属と共に吸着剤より剥離し、硫化ナトリウムの添加により硫化物の沈殿として担持金属より分離して回収するプロセスを提案した。上記3件の中ではフッ素除去が最も実用化に近く、本吸着剤に適した吸着装置開発が当面の課題であることを指摘した。
英文要約The purpose of this study is to show the feasibility of the new extraction, precipitation, and adsorption for the emission reduction of harmful inorganic elements in the industrial wastewater and prompt the resource recovery. In the extraction, the electroless nickel plating bath was targeted. For extending the bath life, the applicability of the PC88A-impregnated resin was studied to remove zinc, confirming that this resin was not degraded after adsorption-elution cycles of ten times. As an investigation on the mechanism for extraction acceleration by the additive (PC88A), liquid-liquid interfacial tension data were analyzed to obtain the adsorption constants for relevant species. Coextraction of sodium can be decreased by extracting at pH around 6.0, and loading nickel close to the maximum capacity of the extractant. The new solvent extraction apparatus named “emulsion flow”, was also investigated. The efficiencies for extraction and stripping for one-stage operation were 91% and 95%, respectively. Compared with the mixer-settler, the running cost of this extractor was found to be one fourth. In the precipitation, in order to reduce the amount of the sludge, conversion from metal hydroxide to oxide (aging) and room-temperature ferrite process were studied. In aging, copper hydroxide was converted to copper oxide by using oxidant at room temperature. In room temperature ferrite process, ferrite was formed from ferric ions by adding a reductant. This method would be applied to the treatment of (i) the wastewater containing large amount of chelating reagent and (ii) the catalytic reagent after decomposing the organic harmful substances and COD components. The applicability of the sulfide precipitation system using a gas sensor was extended to the alkaline solution. The nickel concentration was reduced to less than 0.5 mg/dm3. Also, a separation and recovery process for nickel from metal hydroxides sludge was proposed which consisted of the acid dissolution of the sludge, the separation of nickel and other metals by the sulfide precipitation, and the oxidation of NiS to NiSO4. More than 85% of nickel was recovered by this process. The oxidation of NiS to NiSO4 was promoted by oxidation bacillus. In the adsorption, selective removal of fluoride using orange waste loaded with metal ions like Zr(IV), and Cr(VI) and Sb(III and V) using wastes of grapes and astringent persimmon were investigated. Fluoride concentration was reduced to less than 0.15 mg/dm3 with no degradation of the sorbent after ten times of repetition of adsorption and desorption. Cr concentration was reduced to less than 0.1 mg/dm3. A new process for the antimony removal was proposed. Among these three cases, the fluoride removal is most highly expected for the industrialization.
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