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図面 (4)

課題

簡単な作業で経済的に且つ確実にフッ素を含有する石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下に低減させることができる石膏の処理方法及びこの処理方法によって得られる石膏を提供する。

解決手段

フッ素を含有する石膏を、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で所要期間養生した後、回収した。

概要

背景

従来、含有フッ素溶出を低減させる石膏処理方法として、フッ素を含有する石膏にアルミン酸ナトリウムのようなアルミニウム化合物を加える方法(例えば特許文献1参照)、フッ素を含有する石膏スラリーアルカリを加えてpHを9以上に上げた後、酸を加えてpHを下げ幅1以上の6以上に調整し、必要に応じて第三リン酸カルシウムのようなリン酸カルシウムを加える方法(例えば特許文献2参照)、フッ素を含有する石膏にリン酸水素カルシウム二水和物を加える方法(例えば非特許文献1参照)等が知られている。

しかし、特許文献1のようにアルミン酸ナトリウムのようなアルミニウム化合物を加える従来法には、加える薬剤性質上、その取扱いが厄介という問題があり、また特許文献2のようにpHを一定の値や幅で上下させて調整する従来法には、工数が多く、操作が煩雑という問題があって、更に非特許文献1のように単にリン酸水素カルシウム二水和物を加えるだけの従来法には、所期の効果を発現させようとすると相応に多量のリン酸水素ナトリウム二水和物が必要となり、非経済的という問題がある。
特開2001−253755号公報
特開2003−206133号公報
ジャナルオブザ ヨーロピアセラミックソサエティ(Joural of the European Ceramic Society)26(2006)767−770

概要

簡単な作業で経済的に且つ確実にフッ素を含有する石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下に低減させることができる石膏の処理方法及びこの処理方法によって得られる石膏を提供する。フッ素を含有する石膏を、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で所要期間養生した後、回収した。

目的

本発明が解決しようとする課題は、簡単な作業で経済的に且つ確実にフッ素を含有する石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで低減させることができる石膏の処理方法及びこの処理方法によって得られる石膏を提供する処にある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

フッ素を含有する石膏を、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で所要期間養生した後、回収することを特徴とする含有フッ素溶出を低減させる石膏の処理方法

請求項2

フッ素を含有する石膏スラリーを、該石膏スラリー中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で所要期間養生した後、石膏を回収することを特徴とする含有フッ素の溶出を低減させる石膏の処理方法。

請求項3

水中での養生を、用いるリン酸水素カルシウム二水和物の量との関係で、下記の数1を満足する期間行なう請求項1又は2記載の含有フッ素の溶出を低減させる石膏の処理方法。(数1において、Y:水中での養生期間(日)X:フッ素を含有する石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たりのリン酸水素カルシウム二水和物の使用量(質量部、但しXは1〜5))

請求項4

請求項1〜3のいずれか一つの項記載の処理方法によって得られる含有フッ素の溶出を低減させた石膏。

技術分野

0001

本発明は含有フッ素溶出を低減させる石膏処理方法及び含有フッ素の溶出を低減させた石膏に関する。例えば建築材料として用いた石膏ボード廃材埋立処分する場合、環境保全の観点から、かかる廃材からのフッ素の溶出量は土壌環境基準の0.8mg/L以下であることが求められる。石膏ボードの主原料はいうまでもなく石膏であり、石膏には天然のものと人工的に製造又は副生したものとがあるが、程度の差はあるもののこれらの石膏中には、なかでもリン酸石膏のように人工的に副生した石膏中には、相応量のフッ素が含まれており、かかるフッ素が製品である石膏ボードに持ち込まれ、更にその廃材にも持ち込まれて、結果としてそのような廃材からのフッ素の溶出が問題となるのである。本発明は各種石膏製品の主原料である石膏それ自体からのこれに含まれるフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで低減させることができる石膏の処理方法及びこの処理方法によって得られる石膏に関する。

背景技術

0002

従来、含有フッ素の溶出を低減させる石膏の処理方法として、フッ素を含有する石膏にアルミン酸ナトリウムのようなアルミニウム化合物を加える方法(例えば特許文献1参照)、フッ素を含有する石膏スラリーアルカリを加えてpHを9以上に上げた後、酸を加えてpHを下げ幅1以上の6以上に調整し、必要に応じて第三リン酸カルシウムのようなリン酸カルシウムを加える方法(例えば特許文献2参照)、フッ素を含有する石膏にリン酸水素カルシウム二水和物を加える方法(例えば非特許文献1参照)等が知られている。

0003

しかし、特許文献1のようにアルミン酸ナトリウムのようなアルミニウム化合物を加える従来法には、加える薬剤性質上、その取扱いが厄介という問題があり、また特許文献2のようにpHを一定の値や幅で上下させて調整する従来法には、工数が多く、操作が煩雑という問題があって、更に非特許文献1のように単にリン酸水素カルシウム二水和物を加えるだけの従来法には、所期の効果を発現させようとすると相応に多量のリン酸水素ナトリウム二水和物が必要となり、非経済的という問題がある。
特開2001−253755号公報
特開2003−206133号公報
ジャナルオブザ ヨーロピアセラミックソサエティ(Joural of the European Ceramic Society)26(2006)767−770

発明が解決しようとする課題

0004

本発明が解決しようとする課題は、簡単な作業で経済的に且つ確実にフッ素を含有する石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで低減させることができる石膏の処理方法及びこの処理方法によって得られる石膏を提供する処にある。

課題を解決するための手段

0005

前記の課題を解決する本発明は、フッ素を含有する石膏を、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で所要期間養生した後、回収することを特徴とする含有フッ素の溶出を低減させる石膏の処理方法に係る。また本発明は、フッ素を含有する石膏スラリーを、該石膏スラリー中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で所要期間養生した後、石膏を回収することを特徴とする含有フッ素の溶出を低減させる石膏の処理方法に係る。更に本発明は、以上のような処理方法によって得られる含有フッ素の溶出を低減させた石膏に係る。

0006

先ず、本発明に係る石膏の処理方法(以下単に本発明の処理方法という)について説明する。本発明の処理方法では、フッ素を含有する石膏を、リン酸水素カルシウム二水和物(CaHPO4・2H2O)の存在下に、水中で養生する。ここで用いるフッ素を含有する石膏は、それがフッ素を含有するものであれば、その種類を特に制限されず、これには例えば、リン鉱石から湿式リン酸法によりリン酸を生成させる際の副産物として得られる石膏、石灰法により排煙脱硫する際の副産物として得られる石膏、これらの石膏を用いて製造した石膏ボードの廃材から得られる石膏等が挙げられる。またここで用いる薬剤はリン酸水素カルシウム二水和物である。例えばリン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2)でも相応の効果を発現するが、その程度はリン酸水素カルシウム二水和物に比べて著しく劣る。

0007

本発明の処理方法において、フッ素を含有する石膏のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下における水中での養生は、双方の混合物に水を加える方法、一方の水スラリーに他方を加えて混合する方法、双方の水スラリーを混合する方法等、いずれの方法で行なってもよい。いずれの方法で行なうにしても、フッ素を含有する石膏及びリン酸水素カルシウム二水和物としてはそれらの粉状物を用いるのが好ましい。具体的に水中での養生は、適宜に加温しながら行なうこともできるが、所謂室温下で行なうこともでき、また撹拌しながら行なうこともできるが、当初は撹拌するもののその後は静置して行なうこともできる。尚、ここで水中というのは、フッ素を含有する石膏及びリン酸水素カルシウム二水和物が共に水で少なくとも浸漬された状態を意味する。

0008

フッ素を含有する石膏を、リン酸水素カルシウム二水和物を単にそのまま存在させた状態下で養生しても、例えば双方の粉状物を混合したものをそのまま養生しても、そのような石膏からのフッ素の溶出量を相応に低減させることができるが、フッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで低減させようとすると、高価なリン酸水素カルシウム二水和物が多量に必要となる。しかし、フッ素を含有する石膏を、リン酸水素カルシウム二水和物の存在下に水中で養生すると、比較的少量のリン酸水素カルシウム二水和物の使用で、そのような石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで低減させることができる。リン酸水素カルシウム二水和物の粉状物を水に懸濁した状態で数時間〜数十時間置くと、リン酸水素カルシウム二水和物の粒子はその表面に大きさが数十nm程度の多数の微細結晶を均一に析出した構造のものとなって活性化する。フッ素を含有する石膏を、リン酸水素カルシウム二水和物の存在下に水中で養生すると、前記のように粒子表面が活性化したリン酸水素カルシウム二水和物が石膏中のフッ素をフッ素アパタイトとして効率的に不溶化するのである。かかるリン酸水素カルシウム二水和物の特徴的な作用効果は、他のリン酸カルシウム化合物、例えばリン酸三カルシウムでは得られない。

0009

本発明の処理方法では、フッ素を含有する石膏を、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物(CaSO4・2H2O)100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で養生する。リン酸水素カルシウム二水和物の使用量を、フッ素を含有する石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり、1質量部未満の割合となる量にすると、そのような条件下で養生した石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にするためには、著しく長い養生期間が必要となり、実用的でない。逆にリン酸水素カルシウム二水和物の使用量を、フッ素を含有する石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり、5質量部超の割合となる量にしても、フッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にするための必要な養生期間はそれ程には変わらない。

0010

本発明の処理方法では、フッ素を含有する石膏を、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1〜5質量部の割合となる量のリン酸水素カルシウム二水和物の存在下に、水中で所要期間養生する。水中で養生する所要期間は、養生後に回収した石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで低減させるために必要な期間であり、これは主にリン酸水素カルシウム二水和物の使用量によって影響を受ける。具体的にかかる養生期間は、フッ素を含有する石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物の使用量が1質量部の場合に5日、3質量部の場合に2日、5質量部の場合に1日となる。

0011

養生期間について詳しくは後述するが、本発明の処理方法では、前記したような水中での養生を、リン酸水素カルシウム二水和物の使用量との関係で、下記の数1を満足する期間行なうのが好ましい。養生後に回収した石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで確実に低減させることができるからである。

0012

0013

数1において、
Y:水中での養生期間(日)
X:フッ素を含有する石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たりのリン酸水素カルシウム二水和物の使用量(質量部、但しXは1〜5)

0014

次に、本発明に係る石膏(以下単に本発明の石膏という)について説明する。本発明の石膏は、以上説明した本発明の処理方法によって得られるフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで低減させた石膏である。かかる本発明の石膏は、石膏ボード、プラスター土壌固化材等の原料として使用できる。

発明の効果

0015

本発明の処理方法によると、簡単な作業で経済的に且つ確実にフッ素を含有する石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下に低減させることができる。

0016

フッ素を含有する石膏として、リン鉱石から湿式リン酸法によりリン酸を生成させる際の副産物として得られる石膏を用いた。この石膏からのフッ素の溶出量は7.72mg/Lであった。尚、フッ素の溶出量は、石膏50gに純水500mlを加え、毎分200回で6時間振盪し、10分間静置した後、上澄液を0.45nmのメンブレンフィルター濾過して溶出液を得、この溶出液中のフッ素濃度イオン選択性電極で測定した(定量下限は0.02mg/L)。以下の各例についても、フッ素の溶出量は同様の方法で測定した。

0017

実施例
内容2Lのビーカーに、粉状の石膏100gと、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり1、3又は5質量部の割合となる量の粉状のリン酸水素カルシウム二水和物を加え、更に純水1Lを加えて、毎分200回で5分間振盪した後(pH5.3)、水分が蒸発しないようにして室温下に静置し、一定期間(最長で6日間)、水中で養生した。かくして養生したものから、脱水し、乾燥して回収した石膏について、フッ素の溶出量を測定した。結果を図1に示した。図1において、リン酸水素カルシウム二水和物の使用量が、石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり、1質量部の割合となる量の場合の結果を白抜き丸印を結ぶ曲線1で示し、この場合には養生期間が5日でフッ素の溶出量が0.49mg/Lとなっており、また3質量部の割合となる量の場合の結果を白抜き四角印を結ぶ曲線2で示し、この場合には養生期間が2日でフッ素の溶出量が0.75mg/Lとなっていて、更に5質量部の割合となる量の場合の結果を白抜き三角印を結ぶ曲線3で示し、この場合には養生期間が1日でフッ素の溶出量が0.49mg/Lとなっている。

0018

図1は、水中での養生後に回収した石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下(図1中の点線)にまで低減させるために必要な期間はリン酸水素カルシウム二水和物の使用量によって大きな影響を受け、かかる養生期間は、フッ素を含有する石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物の使用量が1質量部の場合に5日、3質量部の場合に2日、5質量部の場合に1日となることを示している。図2は、図1について以上説明したような、フッ素を含有する石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たりのリン酸水素カルシウム二水和物の使用量(質量部、横軸のX)と、水中での養生後に回収した石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで確実に低減させるための必要な期間(日、縦軸のY)との関係を示すもので、図2中の曲線5は前記の数1に相当している。

0019

数1において、Xが2のとき、Yは3.25となり、必要な養生期間は3.25日(78時間)となるが、実際、この条件で石膏を前記した実施例のように水中養生すると、養生後に回収した石膏からのフッ素溶出量は0.75mg/Lとなっていた。また数1において、Xが4のとき、Yは1.25となり、必要な養生期間は1.25日(30時間)となるが、実際、この条件で石膏を前記した実施例のように水中養生すると、養生後に回収した石膏からのフッ素の溶出量は0.49mg/Lとなっていた。

0020

比較例
粉状の石膏100gに、該石膏中の硫酸カルシウム二水和物100質量部当たり0、1、3、5又は10質量部の割合となる量の粉状のリン酸水素カルシウム二水和物を加え、毎分200回で5分間振盪した後、室温下に1日間静置した。かくして処理した石膏について、フッ素の溶出量を測定し、結果を図3に示した。図3の曲線5は、水中養生をしないと、処理後の石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下(図中の点線)にすることが著しく難しいことを示している。

図面の簡単な説明

0021

本発明において、リン酸水素カルシウム二水和物の使用量毎に、水中での養生期間(日)と、養生後に回収した石膏からのフッ素の溶出量(mg/L)との関係を示すグラフ
本発明において、リン酸水素カルシウム二水和物の使用量と、水中での養生後に回収した石膏からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の0.8mg/L以下にまで確実に低減させるための必要な養生期間(日)との関係を示すグラフ。
本発明との比較をするため、水中での養生をしない場合について、リン酸水素カルシウム二水和物の使用量と、処理後の石膏からのフッ素の溶出量(mg/L)との関係を示すグラフ。

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