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No.60無機排水
栗田工業株式会社KCRセンター
池上徹
栗田工業/KCRセンターの池上です。№60の水処理教室では、「置換法による重金属錯体の処理」についてお話いたします。排水中に含まれる重金属が他の種類の化合物と結合している状態を錯体といいます。その錯体の中でもキレートという安定した形を形成している場合は置換法を用います。その置換法や、その他の処理方法について解説いたします。
これ以外に、キレート化した重金属を分離する方法としては、酸化分解法と呼ばれる方法があります。X:キレート、M:金属、R:キレート材で表される錯体中のキレート化材(X‐M)を、酸化分解することで金属をイオンとして追い出した後、水酸化物として沈殿処理するものです。この場合、塩素や過マンガン酸カリウムなどの化学薬品で分解する方法と微生物処理で分解する方法があります。後者は濃度が低い場合に利用されています。さらに吸着法と呼ばれる方法も実用化されています。一般的には活性炭が用いられ、X・Mのキレート化合物のまま吸着させます。また、活性炭の代わりにキレート樹脂を利用する方法もあり、この場合はR・Na+X・MからR・M+NaXの反応によって、重金属のみを吸着させています。
用語解説
金属イオンを特異なイオン結合(金属原子をはさむように配置)して金属イオンを安定にする物質。キレートとはギリシャ語の「かにのはさみ」に由来。
CHECK
POINT!
出典：よくわかる水処理技術（株式会社日本実業出版社発行）
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コスト
削減
管理負担
軽減
環境負荷
軽減
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解説
排水中に含まれる重金属イオンは単独のイオンではなく、他の化合物と結合している場合が多くあります。これらは錯体と呼ばれ、錯体の中でもキレートと呼ばれる形を形成している場合はとくに安定しています。重金属がキレート結合をしている場合、アルカリを添加するだけでは水酸化物などの形にして沈殿物にすることができないため、アルカリ沈殿法では処理が困難です。そのためこの場合の処理には置換法と呼ばれる方法を用います。これは無害な第三の化合物を添加して、キレート化している重金属と置換させることで、フリーになった重金属を水酸化物にして沈殿させるものです(アルカリ沈殿法)。置換方法には、Fe+Ca法とMg法があり、Fe+Ca法は鉄塩とカルシウム塩を2段階で反応させます。またMg法はマグネシウム塩単独で置換する方法です。それぞれの反応式は下図のようになります。