2021 Fiscal Year Research-status Report
非晶質シリカを用いた焼却飛灰安定化と有害重金属の鉱物学的不溶化
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20K19992
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
北村 洋樹 国立研究開発法人国立環境研究所, 資源循環領域, 特別研究員 (70867035)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 焼却飛灰 / 非晶質シリカ / 有害金属 / ポゾラン反応 / 二次鉱物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特別管理廃棄物である一般廃棄物焼却飛灰へ非晶質シリカとしてもみ殻灰を添加して70℃で湿潤養生することにより、セメント水和物であるケイ酸カルシウム水和物の生成を促進し、有害金属の不溶化に対する影響を検討した。
もみ殻を電気炉で1時間焼成し、焼成温度を300～700℃とすることで、ポゾラン活性（水酸化カルシウムとの反応性）が異なるもみ殻灰を調整した。飽和水酸化カルシウム水溶液へもみ殻灰を添加し、電気伝導度の変化によってポゾラン活性を測定した結果、低い温度で焼成したもみ殻灰ほど高いポゾラン活性を示した。もみ殻灰をX線回折分析に供した結果、300～700℃で焼成したもみ殻灰は非晶質シリカが主成分であったが、800℃で焼成したもみ殻灰は結晶性のクリストバライトが生成していた。以上の結果から、安定なクリストバライトが生成する高温での焼成条件下では、ポゾラン活性が低いもみ殻灰が生成することを確認した。
300℃、500℃、700℃で焼成したもみ殻灰を添加して湿潤養生した焼却飛灰について、廃棄物に含有する有害物質の溶出性を評価し、最終処分場への埋立判定可否を判定するための溶出試験に供した。その結果、500℃ならびに700℃で焼成したもみ殻灰を10 wt%添加した場合、14日間の養生を行うことで鉛の溶出量を埋立判定基準以下（0.3 mg/L）まで抑制できることを見出した。一番高いポゾラン活性を示した300℃で焼成したもみ殻灰については、鉛の溶出量を埋立判定基準以下まで抑制することはできなかった。以上の結果から、養生によって生成するケイ酸カルシウム水和物の比表面積などの物性が有害金属の溶出量抑制に影響を及ぼしている可能性が考えられるため、今後の検討を要する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度は、500℃または700℃で焼成したもみ殻灰が鉛の不溶化に対して有効であることを確認し、有害金属の鉱物学的不溶化に関する有用な知見を得た。また、廃棄物であるもみ殻を焼却飛灰の埋立処分前の処理に有効利用できる可能性を見出した。また、2020年度に得られた結果については査読付き国際学術誌へ掲載済みとなっている。以上の理由から、本研究は概ね計画通りに進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方針としては、養生後の焼却飛灰あるいは養生によって生成したケイ酸カルシウム水和物の比表面積などの物性について測定を行い、どのような要因が有害金属の不溶化へ効果的な影響を及ぼしているのか確認を行う。不溶化効果の安定性については、pH依存性試験（特定のpH条件下における溶出試験）を実施することで評価を行う予定である。
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Research Products
(1 results)
