廃棄物焼却灰中の有害重金属の結晶性リン酸ジルコニウムによる永久固定化処理技術

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380281
• Research Institution: Niihama National College of Technology
• Principal Investigator: 中山 享 新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 助教授 (50300637)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 克彦 第一稀元素化学工業(株), 理事
• Keywords: リン酸ジルコニウム / 廃棄物焼却灰 / 有害金属元素 / 永久固定化 / 溶出特性 / セラミックス / 三次元網目構造 / オートクレーブ

Research Abstract

各種の有害金属元素硝酸塩M(NO_3)_nを結晶性プロトン型リン酸ジルコニウムHZr_2(PO_4)_3と混合し700℃で5時間熱処理することによりHZr_2(PO_4)_3中に有害金属元素を永久固定化する従来の技術<乾式法>は、(1)対象である金属元素は硝酸塩のみである、(2)その硝酸塩が溶融を経ずに分解し酸化物になる金属元素は使えない、(3)操作が若干複雑であるという問題点がある。そこで、それらの問題点を解決できる技術として新たに見出したオートクレーブをよる水溶液中、高温・高圧下における金属元素永久固定化法<オートクレーブ法>を用いて、有害金属元素の固定化について検討を行った。対象有害金属元素を、2価のMn、Cu、Zn、Cd、Pbの5種類とした。250℃-20時間のオートクレーブ処理で得られた各固定化体は、HZr_2(PO_4)_3と同様の結晶形状及び結晶構造(NASICON型構造)を維持していた。各固定化体中のMn、Cu、Zn、Cd、Pbの各固定化量は、固定化金属元素のイオン半径が大きくなるに従い増加した。(M^<II>/HZr_2(PO_4)_3=0.15〜0.49)各固定化体の溶出試験を1mol・dm^<-3>-HClに対して160℃-24時間の条件下で実施したところ、固定化金属元素のイオン半径が大きくなるに従い耐溶出特性が高くなる傾向が認められた。(10^<-4>mol・m^<-2>・day^<-1>以下)環境庁告示13号法による溶出試験では、各固定化金属元素の溶出は確認できなかった。また、工場廃液中などから微量有害金属元素除去する技術として、本オートクレーブ固定化法の適用検討を行った。Mn、Cu、Zn、Cd、Pbと同じく環境から除去することが強く求められているHgについて、金属元素100ppmを含む溶液とHZr_2(PO_4)_3をオートクレーブ中にて250℃-20時間処理した後の溶液中に含まれる金属元素量を測定したところ、Cdを除く金属元素において排水基準を下回る結果が得られた。

Research Products

• [Publications] 中田寛子, 影山達也, 伊藤克彦, 中山 享: "HZr_2(PO_4)_3によって固定化されたアルカリ及びアルカリ土類金属元素の浸出特性"Journal of the Ceramic Society of Japan. 111. 366-368 (2003)
• [Publications] S.Nakayama, K.Itoh: "Immobilization technique of cesium to HZr_2(PO_4)_3 using an autoclave"Journal of Nuclear Science and Technology. 40. 631-633 (2003)