重金属处理剂及重金属污染物质的处理方法技术

提供重金属处理剂及重金属污染物质的处理方法。提供药剂及使用其的处理方法，所述药剂用于处理重金属污染物质，例如从垃圾焚烧场排出的焚烧灰和飞灰、被重金属污染的土壤、废水处理后产生的污泥、从工厂排出的废水等中含有的重金属。使用含有哌嗪二硫代羧酸盐和还原性组合物而成的重金属处理剂。作为还原性组合物，优选使用水溶性的２价铁化合物和脂肪族α－羟基羧酸和／或其盐，或者硫化二碱金属盐。通过本发明专利技术的重金属处理剂，不仅可以高度不溶化处理作为有害阳离子物种重金属的铅、锌、镉、汞、砷、硒、６价铬等，也可高度不溶化处理作为有害阴离子物种重金属的６价铬、砷、硒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重金属处理剂以及重金属污染物质的处理方法，该重金属处理剂可以 高度不溶化处理重金属污染物质，例如从垃圾焚烧场排出的焚烧灰和飞灰、被重金属污染 的土壤、废水处理后产生的污泥、从工厂排出的废水等中含有的铅、锌、镉、汞、砷、硒、6价铬 等有害重金属，尤其是通常的螯合剂难以处理的6价铬、砷、硒，且具有高稳定性。
技术介绍
从都市垃圾焚烧工厂等排出的飞灰中，重金属含有率高，需要进行抑制重金属溶 出的处理。作为此类处理方法之一，具有药剂处理法，使用添加螯合剂系药剂等重金属处理 剂而使重金属不溶化的方法。作为螯合剂系药剂，主要使用胺衍生物的二硫代羧酸盐。尤其，哌嗪二硫代羧酸盐 不产生毒性高的硫化氢，作为重金属处理剂被广泛利用(例如参照专利文献1)。然而，重金 属污染物质中含有的砷、硒、6价铬、砷、硒等以阴离子物种的形式存在，难以用胺衍生物的 二硫代羧酸盐等螯合剂系药剂处理。针对该问题，已知有用硫化铁处理重金属污染物质的方法(例如专利文献2、3)。 然而，在使用硫化铁的方法中，不仅对于砷、硒、6价铬等的阴离子物种有时效果不充分，而 且由于硫化铁是粉体状或浆料状，具有处理方面的问题。另一方面，对于6价铬，已知有用2价铁化合物进行还原处理的方法(例如专利文 献4 9)。然而2价铁容易氧化为3价铁，随之而来生成了大量的沉淀物，从而具有6价铬 处理效果不充分的问题。尤其，2价铁在pH3以上时容易被溶解氧所氧化，因而在低于pH3 的强酸性下使用，在这种条件下具有装置腐蚀的问题。已知2价铁如果在水泥(Cement)的 存在下即使在碱性下也具有还原效果，但该效果取决于与水泥的协同效果，在不使用水泥 的情况下，不能稳定地使用。另外，为了固定阳离子物种而与胺的二硫代羧酸盐并用的情况下，由于是强酸性， 胺的二硫代羧酸盐分解，有时产生二硫化碳、硫化氢等有害气体。此外，提出了将硫化合物与一分子中具有4个以上官能团(二硫代羧基)的胺的 二硫代氨基甲酸盐混合使用的方法(参照专利文献10)。然而，这具有从硫化合物产生有害 气体的问题。现有技术文献专利文献专利文献1专利文献2专利文献3专利文献4专利文献5专利文献63日本专利第3391173号公报 日本特开2002-326819号公报 日本特开2006-160542号公报 日本特开昭47-31894号公报 日本特开昭49-16714号公报 日本特开昭62-65787号公报专利文献7 日本特开平3-254889号公报专利文献8 日本特开2004-17025专利文献9 日本特开2004-17025号公报专利文献10 日本特开2006-29900
技术实现思路
专利技术要解决的问题在用目前的重金属处理剂处理有害阳离子物种与阴离子物种复合污染的重金属 污染物质时，其处理性能和稳定性是不充分的。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述问题反复深入研究，结果发现，在将哌嗪二硫代羧酸盐 与还原性组合物组合使用时，不仅对于作为有害阳离子物种的铅具有高的不溶化能力，而 且对于6价铬、砷、硒也具有高的不溶化能力，此外，没有有害气体产生，从而完成了本发 明。以下详细地说明本专利技术。本专利技术为含有哌嗪二硫代羧酸盐与还原性组合物而成的重金属处理剂。作为本专利技术中使用的哌嗪二硫代羧酸盐，可列举出哌嗪-N-二硫代羧酸盐、哌 嗪_N，N’ -双二硫代羧酸盐或其混合物。尤其，哌嗪_N，N’ -双二硫代羧酸盐或其比率高的 混合物是理想的。作为它们的盐，可以使用碱金属盐、碱土金属盐、铵盐，从热稳定性、溶解 性的观点考虑，钠盐、钾盐是理想的。本专利技术的重金属处理剂中的哌嗪的二硫代羧酸盐的量根据重金属污染物质中 的有害阳离子物种的含量、形态而不同，因此，不能一概而论，在水溶液的情况下，优选为 10 45重量％的范围，尤其优选为20 40重量％的范围。哌嗪的二硫代羧酸盐的含量过 少时，有害阳离子物种的处理能力降低，而过多时，有可能构成粘性提高、低温物性等降低 的原因。作为本专利技术中使用的还原性组合物，水溶性的2价铁化合物和脂肪族α -羟基羧 酸和/或其盐是优选的。通过将脂肪族α-羟基羧酸和/或其盐添加到水溶性的2价铁化 合物中，作为有效成分的2价铁在水溶液中的保存稳定性显著提高，在腐蚀装置材料的腐 蚀问题少的PH范围内变得稳定。本专利技术中的脂肪族α -羟基羧酸是指在羧酸的α位上具有羟基，且没有芳香族取 代基的羧酸。在该情况下，作为其他取代基，不仅可以是脂肪族烃，也可以是羟基、羧基。作为本专利技术的重金属处理剂中使用的脂肪族α -羟基羧酸，具有一个以上羧基且 具有一个以上羟基的脂肪族α “羟基羧酸和/或其盐是尤其优选的，此外具有合计3个以 上羧基和羟基且羧基与羟基的官能团数不同的脂肪族α-羟基羧酸和/或其盐是进一步优 选的。尤其，在具有合计3个以上羧基和羟基且羧基与羟基的官能团数不同的脂肪族 α -羟基羧酸和/或其盐当中，羧基比羟基多的脂肪族α -羟基羧酸和/或其盐是特别优选 的。在这些脂肪族α -羟基羧酸中，2价铁在水溶液中的保存稳定性显著提高，即使不4进一步并用高价的抗坏血酸等还原剂，也获得了长期稳定性。在本专利技术中使用的脂肪族α -羟基羧酸中，作为具有一个羧基且具有一个羟基的 脂肪族α “羟基羧酸和/或其盐，例如可列举出乙醇酸、乳酸、2-羟基丁酸、2-羟基戊酸、 2-甲基-2-羟基丁酸等。此外，作为本专利技术中使用的脂肪族α-羟基羧酸，具有合计3个以上羧基和羟基 且羧基与羟基的官能团数不同的脂肪族α -羟基羧酸是优选的，例如可列举出四羟基丁二 酸、2-羟基丙二酸、脱草酸、甘油酸、苹果酸、柠檬酸、异柠檬酸、奎尼酸、葡糖二酸、葡糖酸、 半乳糖二酸、庚糖酸等。从容易获得、稳定性提高效果的观点来看，甘油酸、苹果酸、柠檬酸、葡糖酸是优选 的，不影响铅溶出的苹果酸、柠檬酸是特别优选的。作为它们的盐，可以使用碱金属盐、碱土金属盐、铵盐等，水溶性高、廉价的钠盐或 钾盐是优选的。通过添加脂肪族α -羟基羧酸和/或其盐来提高2价铁在水溶液中的保存稳定性 的机制是不明确的，但据认为，通过添加可与铁离子形成特别稳定的水溶性络合物的特定 脂肪族α “羟基羧酸和/或其盐，从而保存稳定性提高。S卩，本专利技术中使用的脂肪族α-羟基羧酸不是仅具有羧基即可的羧酸，而是可与 水溶液中的2价铁离子形成稳定的水溶性络合物，且具有在6价铬的存在下该络合物解离 而具有还原能力的特定羧酸。对本专利技术中所使用的水溶性的2价铁化合物没有特定限制，可列举出无机铁盐、 有机酸铁盐的无水物和水合物，例如如果是无机铁盐，可列举出氯化亚铁、溴化亚铁、硝酸 亚铁、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵等。价廉且容易获得的氯化亚铁、硫酸亚铁是特别优选的。对本专利技术的重金属处理剂的ρΗ没有特别限制，优选是装置的腐蚀问题少的ρΗ3以 上，尤其ΡΗ4以上。对ρΗ的上限也没有特别限制，但ρΗ过高时，有时生成铁的氢氧化物沉 淀，且由于含有脂肪族α-羟基羧酸作为有效成分，因此，优选为ρΗ8以下，尤其优选为ρΗ7 以下。已知的是，2价铁化合物的水溶液在ρΗ3以上时由于氧化而劣化，随着ρΗ增大，该 倾向是显著的。在本专利技术中，通过使用特定的脂肪族α-羟基羧酸和/或其盐，即使在ρΗ3 以上，2价铁也不会氧化劣化，获得了长期稳定性。对调整本专利技术的重金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属处理剂，其含有哌嗪二硫代羧酸盐和还原性组合物而成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿山义则，疋田英树，清水要树，中本义行，长岭利登，吉光满明，长井康行，
申请(专利权)人：东曹株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]