重金属の溶出を防ぐ無機固化体の合成と粉砕効果

• 研究課題/領域番号: 15510079
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 研究機関: 一関工業高等専門学校
• 研究代表者: 二階堂 満 一関工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助教授 (30218094)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2004年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2003年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
• キーワード: メカノケミカル効果 / 乾式粉砕 / 土壌固化 / エトリンガイト / 重金属固定化

研究概要

主原料として、産業副産物となる土壌(沖縄赤土や浚渫土)、高炉スラグ(CaO含有)を用い、それにセッコウ、生石灰、硫酸アルミニウムなどの試薬を添加。遊星型ボールミルで乾式混合粉砕(メカノケミカル処理)を行い、成形・加水養生して固化体を作製する。主に固化体中のエトリンガイト生成に注目し、固化体の強度(圧縮強度)やアルカリ溶出に及ぼす粉砕効果について検討する。さらに、原料にカドミウムや鉛試薬を微量添加し、重金属イオン溶出制御に及ぼす粉砕効果について検討した。
(浚渫土の場合)
1)原料の粉砕処理(メカノケミカル処理)は固化体の強度発現に有効である。
2)原料の仮焼を行ってみたが、固化体強度は改善されない。よって、原料は仮焼せずに、メカノケミカル処理を利用し、高強度な固化体を得ることが重要と言える。
(沖縄赤土の場合)
1)硫酸アルミニウムの配合量を変化させることで、固化体のアルカリ溶出量(pH)を変えることができる。
2)重金属のカドミウムの溶出制御効果については、高アルカリ性下ではエトリンガイトの生成も多く、固化体強度が上昇しカドミウムの溶出は抑えられた。一方、低アルカリ性下(中性)ではカドミウムが溶出しやすくなるが、粉砕処理後に作製した固化体ではカドミウムの溶出量が大きく抑えられた。
3)鉛の溶出制御効果については、低アルカリ性下(中性)では鉛は溶出しにくく、高アルカリ性下では溶出しやすくなる。しかし、粉砕処理を施した固化体では鉛の溶出量が大きく抑えられた。