[发明专利]有害物质处理材料及其制造方法、有害物质的处理方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及的是去除水中的砷、镉、硒、铬、铯、锌、铅等重金属元素以及磷酸、氟等的有害物质的处理材料及其制造方法。

 

背景技术

在水中添加熟石灰粉或泥浆是常用的去除水中有害物质的方法。该方法的药剂成本低，有害物质的处理效果也较佳，但若水中含有大量的硫酸离子与铁离子时，随着pH值的升高，铁离子会作为氢氧化铁的胶体被析出，且熟石灰与硫酸离子会反应生成不溶性的石膏，与作为中和材料使用的熟石灰的未反应物一起，形成高含水且脱水性差的粘稠物而沉淀。该粘稠物是脱水性差，且含有有害物质的高含水性泥浆，为了处理这种泥浆，必须配备高价的固液分离设备、沉淀池、需要较多人手的压滤机等粘稠物的脱水减量设备，并需要建设作为最后处理设施的粘稠物堆积用堤堰，处理费用的增加及对环境的影响成为了一个难题。且反应生成物的稳定性差，随着时间流逝或氧化，氢氧化铁上吸附的砷等重金属物质有重新溶出的危险。

为了降低成本并提高生成粘稠物的脱水性能，人们也尝试使用碳酸钙粉末和石灰石颗粒等作为中和材料，但其表面会被生成的石膏所覆盖，阻碍中和反应的继续，产生中和材料利用率低的问题。且碳酸钙类的中和材料由于pH的上升效果小，有时候需要事先进行氧化处理。

相关的现有技术，在WO 02/79100号公报（专利文献1）、日本特开2003-112162号公报（专利文献2）、日本特开2003-334526号公报（专利文献3）、日本特开2008-188484号公报（专利文献4）、日本特开2007-268409号公报（专利文献5）、日本特开平9-299962号公报（专利文献6）中有所披露。

其中，专利文献1中公开的是使用石棉等矿物纤维与高炉水泥等无机粘合剂的颗粒状固化物的酸性废水处理材料。但专利文献1中公开的材料仅仅适用于含有大量铁离子的酸性废水的处理，不适用于含有砷等有害物质的水的处理。

此外，市场上还有一种石棉等的矿物纤维的表面附着活性氢氧化铁的废水处理材料，它能够吸附去除砷、铅、镉等重金属离子。此外，还有一种使用以硅酸钙水合物为主要成分的多孔处理材料，对含磷污水进行脱磷处理的方法，但这种方法不适用于含有砷等有害物质的水的处理。

专利文献2中披露的方法是在含砷或重金属的受污染土壤中添加化学合成的施氏矿物、针铁矿、黄钾铁矾、水合氧化铁中的任一种铁化合物，束缚砷或重金属，使其不活动，从而净化受污染土壤，或从含有砷或重金属的受污染土壤中将砷或重金属抽出，让抽出液接触上述铁化合物，让上述铁化合物束缚砷或重金属，将其净化。专利文献3中披露的方法是在受污染土壤中添加或混合氧化镁，使受污染土壤固化，使污染物质不溶的方法。

此外还有使用硅酸钙作为有害物质处理材料的方法。专利文献4中披露的方法是在含氟废水中添加硅酸钙与磷酸原，使之生成氟磷灰石－二氧化硅复合材料，吸附固定氟，从而去除废水中的氟的方法，但该方法不适用于去除重金属的目的。专利文献5中披露的是让含磷废水接触硅酸钙水合物，从而去除磷的方法。专利文献6中披露的是在进行含铅离子废水处理时，将pH值调整到5.6～12之间，再添加重量比为铅的75倍以上的硅酸钙，使铅离子成为不溶物进行分离的方法。

铝碳酸镁代表性的分子式为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃?4H₂O，是具有层状的晶体结构。该铝碳酸镁具有阴离子交换性，可将阴离子嵌入。因此人们正在研究使用铝碳酸镁吸附去除有害物质的方法。例如正在试验吸附去除硒、铬等含氧阴离子与磷酸离子等。但存在的问题是，如果有共存的阴离子，这些含氧阴离子与磷酸离子的吸附量便会减少。另有报告显示，阳离子的金属离子也可以通过与铝碳酸镁中的金属离子置换去除，或随着pH值升高，部分金属离子变成氢化物而被沉淀去除，但其去除能力不强。铝碳酸镁可以在Mg或Al等2价或3价金属盐的混合水溶液中添加碱溶液共同沉淀后合成，但用这种方法合成的铝碳酸镁价格很高，不适合于用作废水处理等。

如上所述，去除水中或土壤中的重金属离子、磷与氟等的方法虽有很多，但效果令人满意的很少，且价格很高。

 

发明内容

    本发明的目的就在于提供能够有效且无需维护地去除水中的砷、铅、镉、硒、铬、铯、锌等重金属类以及磷酸、氟等元素，吸附重金属后的稳定性好，不会随时间流逝或因氧化重新溶出有害物质，且无需大量后续处理的有害物质处理材料及其制造方法。