09.水質有害物質特論 Word検索

鉄、マンガン、コバルト、ニッケルといった鉄族元素のほか、銅、鉛、スズ、カドミウム、クロム、ヒ素などの金属の回収に有効です。

フェライト（ferrite）は、
酸化鉄を主成分とするセラミックスの総称である。 強磁性を示すものが大半であり、磁性材料として広く用いられている。 軟磁性を示すものをソフトフェライト、硬磁性を示すものをハードフェライトと呼ぶ。

この方法が最も広く採用されているのは、
(1)最適pH、処理到達値の理論計算が容易、
(2)pH計で薬注制御が可能、
(3)使用薬品が安価でどこでも入手できる。

硫黄化合物系の液体キレート剤(高分子重金属捕集剤)の開発によって、最近では適用例が多くなっている。

「塩基性条件」「酸性条件」とは
水溶液中で、 OH-イオン濃度よりもH+イオン濃度が多い状態を酸性状態
H+イオン濃度よりもOH-イオン濃度が多い状態を塩基性状態 と言います。

（R2年　第４問より）
⑴　キレート剤で封鎖されている重金属を他の金属で置換し，置換された重金属を水酸化物として沈殿させる方法である。
⑵　置換法には，Mg 塩法と Fe + Ca 塩法がある。
⑶　Mg 塩法は，汚泥減容効果や COD 吸着性などの優れた特性を有する。
⑷　キレート剤の濃度が低くなれば，錯体は不安定となり，水酸化物法で処理できることもある。
⑸　置換反応は，原則として酸側で行ったほうがよい。

コンクリートのスラッジ水は、残コンの処理や、アジテーター車の洗浄の際などに、どうしても発生してしまいます。 日本の生コン出荷量の1.3％程度は残コンとして処理されているそうです。
（R3年　第４問より）
⑴　スラッジをコンクリート固化しても，有害物質の溶出を完全に防ぐことはできない。
⑵　炭酸塩の脱水スラッジは，水酸化物スラッジと異なり，埋立処理した場合は，雨水や地下水によって重金属が溶出しやすい。
⑶　スラッジを製錬所などの溶鉱炉に戻して，再利用する山元還元法がある。
⑷　焼結処理法では，クロムのように，酸化されて水によく溶解する形になる場合がある。
⑸　スラッジからの有価金属の回収においては，金属含有量とともに含水率が重要である。

錯体とは
金属イオンに配位子(ligand)と呼ばれる分子やイオンが結合したものが錯体。

一つの原子あるいはイオン（普通は金属イオン）を中心として、その周りにいくつかの他の原子、イオン、分子あるいは原子団（これらを配位子という）が、方向性をもって立体的に配位し、一つの原子集団をつくっているとき、これを錯体といっている。

重金属含有水を凝集沈殿法で取り除く方法は、水酸化物法・共沈法・硫化物法の3種類があります。

有害物質として知られ。
人体にとって有害であり、体内に吸収されると腎臓に機能障害を引き起こすなどするため、取り扱い、及び、鉱山などからの排水の管理には注意を要する。
日本ではカドミウムによる環境汚染により、
富山県の神通川流域で発生したイタイイタイ病が問題となった。
また、カドミウムとその化合物は、WHOの下部機関IARCよりヒトに対して発癌性を有する

6価クロムを3価クロムにする還元剤には、一般的に重亜硫酸ソーダか硫酸第一鉄が用いられます。
クロム処理には薬品還元、電解還元、イオン交換などがあります。

（過去問より）
・硫化物沈殿法は、
硫化ナトリウムの添加量が水銀濃度に比べて過剰になると、水銀の再溶出が起こる。
硫化ナトリウムと塩化鉄(Ⅲ)を用いて処理する場合、鉄が多硫化鉄を形成して処理水が白濁することがある。
鉄（Ⅱ）又は鉄（Ⅲ）を併用することにより，硫化水銀の再溶解を抑制することができる。

・水銀キレート樹脂は、
ジチオカルバミド酸基を持つものなどがある。　（水銀を選択的に吸着除去する方法）
有機水銀排水は、塩素によって酸化分解して完全に塩化物とした後、硫化物法で処理する。

・活性炭吸着法は
吸着法における吸着剤として活性炭を用いる場合、pHは1～6の酸性で水銀の吸着効率が高くなる。

・鉄（Ⅲ）塩を用いた場合，ひ素（Ⅴ）はひ素（Ⅲ）よりも共沈処理が容易である。

・鉄（Ⅲ）塩を用いた場合，最適共沈 pH は 4～5である。

・カルシウム塩及び炭酸ナトリウムを用い，アルカリ性側で共沈処理が可能である。
また3価のひ素よりも5価のひ素のほうが共沈処理は容易である。

・空気による曝気処理では、亜ヒ酸の酸化は困難である。
（オゾンでは酸化できるが、次亜塩素酸ナトリウムでは酸化できない）

シアン排水の処理法として重要なものには、以下の5つ
・アルカリ塩素法
（塩素系の酸化剤を用いて、シアンを二酸化炭素と窒素に分離する方法）
次いでpHをアルカリ性にしてさらに塩素を添加す。
pH10以上で塩素剤を添加する一段反応と、pH7～8で塩素剤を添加する二段反応でシアン(CN^–)を窒素(N₂)と二酸化炭素(CO₂)に分解します。

・紺青法
（鉄を含んだシアン排水は、一般のシアン排水と分離して処理する、Fe（Ⅱ）又はFe（Ⅱ）の添加で難溶性塩として凝集沈殿除去する方法）

・オゾン酸化法
別途詳細あり

・電解酸化法
（濃厚なシアン廃液を処理することに適している、シアン廃液を電気分解し、陽極シアンイオンを酸化分解する）

生物分解法
（活性汚泥にシアン排水を少量ずつ添加し、微生物に耐性を持たせシアンを分解、資化する菌を増殖させる方法です。）

（R2年第9問より）

（Ｈ３０年第７問より）
シアンは窒素と炭酸水素塩に酸化分解される
ニッケルシアノ錯体は、オゾンにより酸化分解され、Ni₂O₃を生成する。
酸化分解反応において、微量の銅は触媒効果を持つ。
処理の律速段階は、オゾンの水への溶解過程である。
オゾンの酸化力は強力であり、金、銀のシアノ錯体も容易に分解できない

（R２年　第７問より）
・活性アルミナによる吸着法は，セレン（Ⅳ）に対して有効だが、セレン（Ⅵ）には効果がない。
・セレン（Ⅳ）の共沈処理では，アルカリ性側より，中性から弱酸性にかけて除去効果が高い。
・セレン（Ⅳ）には，鉄（Ⅲ）塩による共沈処理が有効である。
・金属鉄によりセレン（Ⅵ）の還元が可能である。
・嫌気性条件下で微生物によりセレン（Ⅵ）を金属セレン（Se0）に還元する技術が開発されている。

亜硝酸（HNO₂）
窒素のオキゾ酸（酸素酸）の一つ、水溶液中では不安定で加熱すると分解する。

硝酸、硝酸塩
もっとも重要なオキゾ酸（酸素酸）、アンモニアを触媒酸化する方法で合成される。

アンモニアストリッピング法
・化学反応によって排水のpHをアルカリ性にしてアンモニア性窒素を除去する方法
　　pHが高くなると遊離アンモニアの存在比が高くなる。
　　遊離アンモニアは、曝気やスクラバーによって容易に水中から除去できる。
・温度が高いほうがアンモニアイオンをアンモニアガスに変える反応の速度が速くなる

吸着法
フッ素吸着樹脂では希土類水酸化物を交換体とした選択吸着樹脂がある。

ふっ素が30～50mg/L以上の高濃度の排水を処理するときには、
ふっ化カルシウム法でふっ素濃度10～20mg/L程度まで下げて、
アルミニウム塩による水酸化物共沈法を使って排水基準(8mg/L)以下まで処理する。

処理方法
酸化作用を持つオゾン処理やフエントン法、逆浸透法などがある。

（R2年　第12問より）
溶離液を移動相とし，イオン交換体などを固定相とした分離カラムでイオン種成分を分離する。
カラム充填剤はイオン交換体非極性シリカゲルを使用する
検出器には，主に電気伝導度検出器が用いられる。
サプレッサは，バックグラウンドとなる電気伝導度を低減するための装置で，膜透析形，カラム除去形などがある。
当量電気伝導率が比較的低い有機酸を溶離液として用いるノンサプレッサ 装置も普及している。
アンモニア，アンモニウム化合物，亜硝酸化合物及び硝酸化合物の検定に用いられる。

検定方法と有害物質の組み合わせ

ガスクロマトグラフ法においての前処理方法

（R3年　第１５問より引用）
シアン化合物の検定に関して
・試料を保存する場合は，水酸化ナトリウムを加えて，pH を約 12 とする。
・試料中に残留塩素などの酸化性物質が共存する場合は，アスコルビン酸などを加えて還元する。
・EDTA を共存させ，pH2 以下のりん酸酸性下で加熱蒸留して，シアン化合物をシアン化水素として留出させる。
・コバルト，水銀のシアノ錯体は，分解されにくく，大部分がシアン化水素はあまり発生しない。
・留出させたシアン化水素は，ピリジン－ピラゾロン吸光光度法などで定量する。

（R2年　第13問より引用）
・ICP は，分析対象元素などをイオン化する働きをする。
・質量分析計は，質量数／電荷数の比に応じて，イオンを分離し，測定する働きをする。
・インターフェース部は，大気圧下の ICP と高真空状態の質量分析計を結合する働きをする。
・総水銀，アルキル水銀化合物の検定として用いていない。
・ひ素の測定においては，塩酸，塩化物イオンを多量に含む試料では，これらに起因するスペクトル干渉を補正又は低減化する手法を用いる。