燃焼石炭灰の高度利用に関する研究

本年度は、昨年度にひき続きボトムアッシュおよびフライアッシュ中のシリカおよびアルミナ成分に着目し、水熱反応によるゼオライト化をさらに検討し、あわせて合成ゼオライトの重金属イオンに対する吸着特性、耐酸性、耐熱性などの検討、さらにはゼオライトの安価な製造法の検討など、産業廃水・廃棄物処理技術への応用に資するデータの集積を行った。(1)ゼオライト化:昨年度までに、1〜3規定の水酸化ナトリウム水溶液中での水熱反応の結果、シリカおよびアルミナ含有量が、それぞれ30〜70%および10〜40%の石炭灰は、全て結晶化してP型ゼオライト(PZ)を生成し、条件によってはソーダライトを副生することを明らかにした。本年度は、さらに実験例を追加してPZ生成条件を確認した。(2)重金属イオン吸着特性:昨年までに、11種の金属硝酸塩水溶液を対象にしてPZの吸着特性を調べた結果、重金属イオンに対し選択吸着性を有し、つぎのような吸着優先順位があることがわかった。Pb>Sr>Cd>Cu>Mn,Ni,Ca>Co>Mg>Cr>Zn本年度は、種々の金属イオンが共存する水溶液のpHを5〜6に調節した後PZで処理して、数種の金属を選択的かつ段階に分離・濃縮し、極めて安価な水再生処理および金属回収プロセスの開発が可能であることを実験によって確認した。(3)PZの耐酸・耐熱性:PZを20℃で18時間、所定pHに保持した後粉末X線回折法で結晶化度を測定した。その結果PZはpH8までは安定であったが、pH7〜6で急激な結晶の崩壊が起こった。さらにPZを電気炉で1時間所定温度に加熱すると、300℃までは安定であったが、350℃で結晶化度は57%に減少したが、Cdイオンに対する吸着力に変化はなかった。

本年度は、昨年度にひき続きボトムアッシュおよびフライアッシュ中のシリカおよびアルミナ成分に着目し、水熱反応によるゼオライト化をさらに検討し、あわせて合成ゼオライトの重金属イオンに対する吸着特性、耐酸性、耐熱性などの検討、さらにはゼオライトの安価な製造法の検討など、産業廃水・廃棄物処理技術への応用に資するデータの集積を行った。(1)ゼオライト化:昨年度までに、1〜3規定の水酸化ナトリウム水溶液中での水熱反応の結果、シリカおよびアルミナ含有量が、それぞれ30〜70%および10〜40%の石炭灰は、全て結晶化してP型ゼオライト(PZ)を生成し、条件によってはソーダライトを副生することを明らかにした。本年度は、さらに実験例を追加してPZ生成条件を確認した。(2)重金属イオン吸着特性:昨年までに、11種の金属硝酸塩水溶液を対象にしてPZの吸着特性を調べた結果、重金属イオンに対し選択吸着性を有し、つぎのような吸着優先順位があることがわかった。Pb>Sr>Cd>Cu>Mn,Ni,Ca>Co>Mg>Cr>Zn本年度は、種々の金属イオンが共存する水溶液のpHを5〜6に調節した後PZで処理して、数種の金属を選択的かつ段階に分離・濃縮し、極めて安価な水再生処理および金属回収プロセスの開発が可能であることを実験によって確認した。(3)PZの耐酸・耐熱性:PZを20℃で18時間、所定pHに保持した後粉末X線回折法で結晶化度を測定した。その結果PZはpH8までは安定であったが、pH7〜6で急激な結晶の崩壊が起こった。さらにPZを電気炉で1時間所定温度に加熱すると、300℃までは安定であったが、350℃で結晶化度は57%に減少したが、Cdイオンに対する吸着力に変化はなかった。