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有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法及土壤或地下水污染的凈化方法與流程

文檔序號:11990867閱讀:576來源:國知局
有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法及土壤或地下水污染的凈化方法與流程
本發(fā)明涉及有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法及土壤或地下水污染的凈化方法,該有機鹵素化合物處理用鐵粉分解土壤或地下水等中含有的有機鹵素化合物。

背景技術:
作為電子部件的脫脂洗滌、干洗等的溶劑,使用以三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)等為代表的有機鹵素化合物。并且,為了凈化被該有機鹵素化合物、這些有機鹵素化合物由土壤中的微生物脫氯生成的順式-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)等污染了的土壤,正在進行各種技術的開發(fā)、實用化。例如專利文獻1中提出有:向被三氯乙烯等有機鹵素化合物污染了的土壤中混合比表面積為500cm2/g以上的、且含有C(碳)0.1質量%以上的鐵粉,能夠有效地分解土壤中的三氯乙烯等。專利文獻2中提出有:高純度鐵粉(C含量小于0.1質量%、Si含量小于0.25質量%、Mn含量小于0.60質量%、P含量小于0.03質量%、S含量小于0.03質量%、O含量小于0.5質量%)對被順式-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)等難分解的有機鹵素化合物污染的土壤、水的凈化是有效的。在專利文獻3、專利文獻4和專利文獻5中,本申請人公開了在鐵粉顆粒的表面析出有金屬銅的含銅鐵粉。還公開了將該含銅鐵粉添加至被有機鹵素化合物污染的土壤、地下水等中進行混合時,能夠效率良好地分解該有機鹵素化合物。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平11-235577號公報專利文獻2:日本特開2002-316050號公報專利文獻3:日本特開2000-005740號公報專利文獻4:日本特開2002-069425號公報專利文獻5:日本特開2003-339902號公報

技術實現要素:
發(fā)明要解決的問題如上所述,本發(fā)明人致力于將有機鹵素化合物脫氯分解而使污染濃度減少的技術開發(fā)。此時,作為該技術開發(fā)的技術要素,認為制造分解作為污染物質的有機鹵素化合物的分解能力高的分解劑是重要目的之一。并且,作為該分解劑的代表例,認為有鐵粉和以鐵為主要成分的粉體。進一步,本發(fā)明人認為今后需要停止向上述有機鹵素化合物分解用的鐵粉中添加銅等環(huán)境負擔物質,從而削減制造工序中的銅添加工序,簡化整個工序;以及土壤凈化工序后的土壤中不殘留銅等的環(huán)境負擔低的土壤凈化處理劑。本發(fā)明針對上述狀況而作出,其所要解決的課題是提供一種鐵粉,其未含有銅等環(huán)境負擔物質而具有與現有技術的有機鹵素化合物處理用材料同等以上的有機鹵素化合物處理性能。還提供使用了該鐵粉的土壤或地下水污染的凈化方法。用于解決問題的方案本發(fā)明人發(fā)現:將鐵粉浸漬于選自水、和比水的蒸汽壓更低并且含氧的有機溶劑的一種以上溶劑中,然后將浸漬于該溶劑中的鐵粉進行固液分離,得到被該溶劑潤濕了的鐵粉,對得到的鐵粉邊保持溫度小于40℃邊進行干燥處理,由此,能夠大幅度提高鐵粉對有機鹵素化合物的分解能力,至此完成本發(fā)明。即,為了解決上述課題,第一發(fā)明為一種有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法,其特征在于,其具有:將鐵粉浸漬于選自水、和比水的蒸汽壓更低并且含氧的有機溶劑的一種以上溶劑中的工序;將浸漬于該溶劑中的鐵粉進行固液分離,得到被該溶劑潤濕了的鐵粉的工序;以及對被該溶劑潤濕了的鐵粉邊保持溫度小于40℃邊進行干燥處理的工序。第二發(fā)明為根據第一發(fā)明所述的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法,特征在于,邊保持溫度為0℃以上且10℃以下邊進行所述干燥處理的工序。第三發(fā)明為根據第一或第二發(fā)明所述的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法,特征在于,將鐵粉進行酸處理之后,進行所述將鐵粉浸漬于選自水、和比水的蒸汽壓更低并且含氧的有機溶劑的一種以上溶劑中的工序。第四發(fā)明為根據第一~第三發(fā)明的任一項所述的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法,特征在于,將所述干燥處理的工序進行0.1小時以上且72小時以下。第五發(fā)明為根據第一~第三發(fā)明的任一項所述的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法,特征在于,進行所述干燥處理的工序,直至溶劑重量為鐵粉重量的0.5質量%以下。第六發(fā)明為根據第一~第五發(fā)明的任一項所述的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法,特征在于,作為所述鐵粉,使用平均粒徑為1μm以上且500μm以下的鐵粉。第七發(fā)明為根據第一~第六發(fā)明的任一項所述的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法,特征在于,作為所述鐵粉,使用具有板狀比2以上的扁平形狀的鐵粉。第八發(fā)明為一種土壤或地下水污染的凈化方法,其特征在于,其使用了通過第一~第七發(fā)明的任一項所述的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造方法而制造的鐵粉。發(fā)明的效果根據本發(fā)明,能夠低成本地得到不含有銅等添加物并且有機鹵素化合物的分解能力高的有機鹵素化合物處理用鐵粉。附圖說明圖1為表示利用本發(fā)明的試樣的有機鹵素分解中有機鹵素化合物的濃度經日變化的圖表。圖2為表示利用干燥溫度不同的實施例的試樣的有機鹵素分解中有機鹵素化合物的分解反應速度常數k的圖表。圖3為表示利用干燥溫度不同的實施例的試樣的有機鹵素分解中有機鹵素化合物的分解反應速度常數k的圖表。圖4為表示利用比較例的試樣的有機鹵素分解中有機鹵素化合物的分解反應速度常數k和球磨機的旋轉處理時間之間的關系的圖表。具體實施方式(1)作為原料的鐵粉本發(fā)明的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造中使用的鐵粉為粒狀。關于該鐵粉的組成,只要是以鐵為主要成分則沒有特別的限制,總鐵優(yōu)選為80質量%以上、金屬鐵優(yōu)選為75質量%以上。進一步,為了減少環(huán)境負擔,優(yōu)選不含有成為二次污染源的鉻、鉛等成分。具體而言,可以使用預先制造的鐵粉,例如:由礦石還原而制造的還原鐵粉、通過霧化等而制造的霧化鐵粉等。并且,如果該鐵粉的粒徑達到預先希望的尺寸則不需要在制造工序中進行粒徑調整,因此是優(yōu)選的。具體而言,這些鐵粉的平均粒徑優(yōu)選為1μm以上且500μm以下。作為該鐵粉優(yōu)選的一例,可列舉出DOWAIPCREATIONCo.,Ltd.制的還原鐵粉DKP-100。此處,將還原鐵粉DKP-100的化學成分的分析結果示于表1中。將物性值示于后述的表2中。需要說明的是,表2的粒度分布是通過激光衍射法測得的評價結果。D10~D90是指粒徑累積。將鐵粉的重量百分率(%)作為縱軸、將粒徑取對數作為刻度的橫軸作圖而得到的曲線稱為粒徑累積曲線,從該圖表中將重量百分率50%時的粒徑定義為D50(50%粒徑)。D10、D90也按照同樣的方法算出而求得。[表1]總鐵金屬鐵FeOSCCuCrPb(質量%)(質量%)(質量%)(質量%)(質量%)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)97.493.64.90.010.073306328由表1的化學成分組成可判斷,本發(fā)明的鐵粉中含有的鉻、鉛十分微量,不成為二次污染源。與鉻、鉛的含量相比,銅為大量含有,現有技術的有機鹵素化合物處理用鐵粉含有0.1質量%以上的銅,提高有機氯化物的分解效果,并且將農用地中的Cu含量基準值設定為125mg/kg,因而至少在日本國內達到符合法律制度的水平。進一步,本發(fā)明的鐵粉的銅含量不足現有技術的有機鹵素化合物處理用鐵粉中銅含量的1/3,這可證實本發(fā)明的鐵粉與現有技術的鐵粉是基于不同機理而分解有機鹵素化合物的。(2)鐵粉的扁平化處理優(yōu)選對作為原料的鐵粉預先實施扁平化處理,從而制成板狀比2以上的扁平形狀鐵粉的結構。該扁平化處理如下進行:使原料鐵粉和水呈混合的狀態(tài),對原料鐵粉和水的混合物施加沖擊和/或壓力,由此該鐵粉的顆粒變形成扁平形狀。為了對該原料鐵粉和水的混合物施加沖擊和/或壓力,使用粉碎機實施塑性變形加工,從而進行。作為該粉碎機有“介質攪拌型粉碎機”:將加入容器中的沖擊介質(即media)邊攪拌邊進行粉碎,具體而言,可以為磨碎機、球磨機。因為球磨機、磨碎機適合于細粉碎,容易控制沖擊力、壓力,因此容易得到所希望的粒度分布的扁平鐵粉。需要說明的是,使用球磨機時,可以使用旋轉驅動型、振動驅動型球磨機。在上述磨碎機、球磨機等中進行塑性變形加工時,與前述介質一起將原料鐵粉和水(例如:離子交換水、工業(yè)用水、自來水等)裝填至規(guī)定容器。并且,使該容器例如旋轉,由此將原料鐵粉變形、粉碎處理。例如,在使用旋轉型球磨機進行處理的情況下,向處理用罐(可以使用磁制、不銹鋼制等)中,投入介質、原料鐵粉,進行旋轉處理。尤其是向規(guī)定容器中加入水的目的是,為了提高鐵粉的分散狀態(tài),使鐵粉和介質均勻地高效地接觸。因此,例如為了提高規(guī)定容器中鐵粉的分散狀態(tài),出于鐵顆粒的表面處理等目的,作為溶劑,也可以同時投入有機溶劑、油分、各種溶液等介質,而不僅是水。處理用罐內的氣氛中,存在溶解于水或者殘存于頂部空間的氧??梢蕴幱诒3执嬖谘醯臓顟B(tài),也可以優(yōu)選使用氮等非活性氣體鼓泡等來去除該氧,防止鐵粉剩余部分發(fā)生氧化。在扁平化處理中,通過提高(原料鐵粉/介質)的填充比率,可使每一批次的處理量增加。另一方面,通過降低(原料鐵粉/介質)的填充比率,使每單位時間的處理效率增加。因此,優(yōu)選根據需要的鐵粉的特性和處理量來調整(原料鐵粉/介質)的填充比率。例如使用旋轉球磨機進行旋轉驅動型的扁平化處理時,通過確保適當的轉速,鐵粉和介質在罐內不會成為一個結塊而運動,而是鐵粉顆粒在介質間被賦予充分的沖擊和/或壓力。為了實現該狀態(tài),優(yōu)選的是,控制上述轉速,將旋轉速度設為鐵粉和介質保持分散狀態(tài)、鐵粉和介質沿著罐內壁重復上升和下落的程度。需要說明的是,旋轉球磨機的適當的旋轉速度取決于罐容量及鐵粉和介質的填充條件,因此最好預先求出能夠實現上述狀態(tài)的轉速。例如使用磨碎機進行扁平化處理時,提高鐵粉和介質的填充量以及攪拌葉片的轉速可使處理效率提高。因此,適合設為鐵粉和介質不從容器中溢出的水準的填充量和轉速。需要說明的是,由于鐵粉的比重大,優(yōu)選的方案是:調整轉速以使鐵粉不滯留在容器底部而是進行循環(huán),或者使用泵等從下部將包含有鐵粉的漿料抽出再返送到上部進行循環(huán),由此提高處理效率。扁平化處理的處理時間可通過評價得到的鐵粉的有機氯化物分解性能以及與該有機氯化物分解性能相關的物性等而設定適宜的條件。作為與該有機氯化物分解性能相關的物性評價項目,可列舉出比表面積、粒度分布等。接著,將該扁平化處理后的鐵粉扁平化、微?;?。在通過對原料鐵粉施加沖擊或壓力而變形且各顆粒成為板狀比2以上的扁平形狀的鐵粉的表面,容易露出變形前的鐵顆粒內部的組織。將塑性變形加工后的鐵粉、介質和水的混合物取出,使用篩等將介質與鐵粉和水的混合漿料分離,得到鐵粉。將得到的鐵粉在小于40℃下進行干燥,得到具有扁平形狀的鐵粉。干燥工序優(yōu)選進行0.1小時~72小時。(3)溶劑向鐵粉的浸透/浸漬處理使選自水、和比水的蒸汽壓更低并且含氧的有機溶劑的一種以上溶劑向上述(1)~(2)中說明的鐵粉浸透。此處,比水的蒸汽壓更低并且含氧的有機溶劑例如有甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、甲苯等。其中,相比丙醇、丙酮、甲苯,優(yōu)選甲醇、乙醇。為了使溶劑向本發(fā)明的鐵粉中浸透,可以將鐵粉浸漬于溶劑中,也可以向積聚的鐵粉中注入或者散布溶劑。需要說明的是,上述(3)工序后得到的鐵粉的表面被適度氧化,為了抑制過度的氧化,在上述(3)工序之前例如可進行稀鹽酸處理而去除顆粒表面的氧化膜、或者可通過使上述(3)工序在非活性氣氛(例如氮氣等)中進行,從而防止因大氣氣氛下的處理導致的顆粒表面的氧化的推進。(4)鐵粉的固液分離工序將浸漬于溶劑中的鐵粉進行固液分離,得到被該溶劑潤濕了的鐵粉。具體而言,例如可以將浸透于溶劑中的鐵粉置于濾紙上而進行固液分離。在該使用濾紙進行固液分離時,可優(yōu)選通過組合使用抽濾而提高生產率的方案。該固液分離的結果是鐵粉和溶劑被分離,得到的鐵粉是固液分離成為被該溶劑潤濕但不會滴下溶劑的程度。(5)鐵粉的干燥工序對該固液分離后的鐵粉實施邊保持溫度小于40℃(優(yōu)選為30℃以下,最優(yōu)選為0℃以上且10℃以下)邊進行干燥的干燥工序。干燥工序優(yōu)選進行0.1小時~72小時。另外,干燥工序優(yōu)選在大氣氣氛或者比其氧化氣體濃度低的氣氛下進行。通過該干燥工序,使鐵粉中的溶劑量為純鐵粉重量的0.5質量%以下。由于該干燥工序后的鐵粉為輕微的聚集狀態(tài),因此進行不賦予大的沖擊地破碎,得到本發(fā)明的有機鹵素化合物處理用鐵粉。破碎可以使用乳缽進行破碎、樣品磨等。為了處理的容易度、顆粒分散性提高而進行破碎,在實驗或者實施工序的條件下只要鐵粉不是明顯地聚集、粘附的程度,即便不實施也沒有很大影響??烧J為上述干燥工序后的鐵粉由于處于構成該鐵粉的鐵顆粒的表面為適度氧化狀態(tài),因此發(fā)揮出優(yōu)異的有機鹵素化合物的分解能力。因此,本發(fā)明的鐵粉的優(yōu)選施工方法是,在施工現場實施上述干燥工序,將處于上述干燥狀態(tài)的本發(fā)明的鐵粉散布于土壤中。此外,只要能夠對鐵顆粒表面賦予所希望的氧化狀態(tài),則還可在與施工場所不同的另外場所完成至上述干燥工序為止,也可將得到的本發(fā)明的鐵粉進行真空包裝等,從而保持該鐵粉的氧化狀態(tài)而進行保管、運輸。實施例以下,參照實施例,對本發(fā)明進行更具體地說明。(實施例1)向容量200mL的玻璃燒杯中投入100mL的蒸餾水和10g的鐵粉(如表1、2所示,DOWAIPCREATIONCo.,Ltd.制的還原鐵粉DKP-100),之后使用凱米攪拌器(Kemistirrer)攪拌5分鐘。對得到的鐵粉和水的混合物,使用吸濾器、過濾瓶、吸引器將濾紙上的鐵粉進行吸濾。該吸濾中,濾紙使用ADVANTEC公司制的No.5C型。接著,該吸濾后停止吸引器,回收濾紙上的鐵粉,作為鐵粉A。該鐵粉A的水分含有率為17%。需要說明的是,水分含量是指在大氣壓110℃的條件下從鐵粉試樣發(fā)生氣化、脫離的水分量,定義為“水分含有率=含水重量/含有水分狀態(tài)的鐵粉重量”。此處,含水重量由含有該水分的狀態(tài)的鐵粉重量、與將含有該水分的狀態(tài)的鐵粉在設定為110℃的循環(huán)型干燥機中靜置12小時以上的條件下進行絕對干燥后的鐵粉重量之差而求出。采用與上述鐵粉A同樣的制備方法,進行吸濾后,暫時停止吸引器吸引。接著,使濾紙上的鐵粉浸透于50mL的乙醇,靜置1分鐘,使鐵粉中充分浸透乙醇。此時,再啟動吸引器吸引,將乙醇從鐵粉中吸引后停止吸引器,回收濾紙上的鐵粉,作為鐵粉B。該鐵粉B的乙醇含有率為14%。將回收的鐵粉A、B分別靜置于大氣氣氛下溫度設定為30℃的干燥機內,進行24小時干燥。接著,該干燥后,使用乳缽分別將得到的鐵粉A、B的聚集而成的結塊輕輕地破碎,得到本例的鐵粉試樣A、B。干燥后的鐵粉試樣A的水分含有率為0.2%,B的水分含有率為0.2%。A、B的板狀比均為1.29。鐵粉試樣的板狀比根據下式求出。需要說明的是,平均平面徑如下求出:對50個顆粒測定扇平面方向中的長徑和與其垂直的短徑,求出平面徑=(長徑+短徑)/2,取其平均而求出。平均厚度為測定50個顆粒的厚度并取其平均而求出。鐵粉顆粒的平均徑=(2×平均平面徑+平均厚度)/3鐵粉顆粒的板狀比=平均平面徑/平均厚度需要說明的是,如上所述,水分含量被定義為在大氣壓110℃的條件下從鐵粉試樣氣化、脫離的水分量。水分含有率的測定使用卡爾-費休水分計(京都電子工業(yè)株式會社制的MKC-520卡爾-費休水分計)而進行。<評價試驗>使用得到的鐵粉試樣A、B,進行cis-DCE分解試驗。首先,將得到的實施例1的鐵粉試樣A、B各0.5g與離子交換水50mL一起,分別裝入容量124mL的小瓶中,進行氮氣氣體的鼓泡,進行體系內氧的曝氣、氮置換,然后用實施氟樹脂(Teflon(注冊商標))涂敷了的丁基橡膠的隔墊和鋁蓋進行密封。接著,使用微型注射器向各密封瓶內注入1μL的順式-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)。再同樣使用微型注射器注入1μL的苯,作為用于DCE濃度變化評價的內標物。邊進行150rpm的振動,邊每日追蹤DCE的濃度,至試驗期間的15天為止,求出分解速度常數k。需要說明的是,將使用該鐵粉試樣的有機氯化物的分解反應假設為(式1)所示的一級反應,將其分解反應速度常數設為k。C/C0=e-k·t(式1)(C0:有機氯化物的初期濃度、C:時間t時的有機氯化物濃度、t:處理時間[天]、k:分解反應速度常數[天-1])其結果可知,鐵粉試樣A(蒸餾水浸漬)的cis-DCE的分解反應速度常數為0.064[天-1],鐵粉試樣B(乙醇浸漬)的cis-DCE的分解反應速度常數為0.082[天-1]。(實施例2)在容量200mL的玻璃燒杯中準備1mol%濃度的鹽酸100mL,投入10g的鐵粉(DOWAIPCREATIONCo.,Ltd.制的還原鐵粉DKP-100),之后使用凱米攪拌器攪拌5分鐘。對得到的鐵粉和水的混合物,使用吸濾器、過濾瓶、吸引器將濾紙上的鐵粉進行吸濾。該吸濾中,濾紙使用ADVANTEC公司制的No.5C型。接著,從鐵粉將鹽酸溶液吸濾后,保持持續(xù)吸引狀態(tài),使鐵粉浸漬于200mL的離子交換水中,洗滌該鐵粉。洗滌結束后,結束吸濾,得到本例的鐵粉。將物性值示于表2中。[表2]該鐵粉的水分含有率為17%。與實施例1同樣地,在30℃下進行干燥處理后的該鐵粉試樣的水分含有率為0.2%。板狀比為1.61。進行與實施例1同樣的cis-DCE分解試驗,其結果,本例的鐵粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數為0.038[天-1]。(比較例1)將實施例1、2中作為原料的鐵粉(DOWAIPCREATIONCo.,Ltd.制的還原鐵粉DKP-100)不進行浸漬、干燥而直接使用,進行實施例1、2中說明的cis-DCE分解試驗。該鐵粉的水分含有率為0.1%。板狀比為1.42。cis-DCE分解試驗的結果,本例的鐵粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數小于0.01[天-1],只見到幾乎不能檢測出來的程度的分解。(比較例2)將海綿狀鐵粉試樣(表3中表示物性值、表4中表示化學成分的分析值)不進行浸漬、干燥而直接使用,進行實施例1、2中說明的cis-DCE分解試驗。該鐵粉的水分含有率為0.2%。板狀比為1.07。cis-DCE分解試驗的結果,本例的鐵粉試樣cis-DCE的分解反應速度常數小于0.01[天-1],只見到幾乎不能檢測程度的分解。[表3][表4](實施例3)向內容量2.3L的SUS304制的罐中,投入罐容量的80體積%左右(6580g)的直徑10mm的氧化鋯(ZrO2)滾珠。向其中投入100g的鐵粉(上述還原鐵粉DKP-100)后,再投入蒸餾水1L,用帶有橡膠密封件的蓋密閉,裝入材料。將該裝入材料的SUS罐置于球磨機旋轉臺上,轉速120rpm下運轉20小時,進行旋轉處理。旋轉處理時間結束后,取出SUS罐內容物,使用開口徑5mm的篩,分離ZrO2滾珠與鐵粉和水的混合漿料。對得到的鐵粉和水的混合漿料,使用吸濾器、過濾瓶、吸引器將濾紙上的鐵粉進行吸濾。濾紙使用ADVANTEC公司制的No.5C型。接著,該吸濾后停止吸引器,回收鐵粉。將回收的鐵粉試樣在大氣氣氛下靜置于設定為10℃的干燥機內,進行12小時干燥。接著,該干燥后,使用乳缽將得到的由鐵粉的聚集等而成的結塊輕輕地破碎,得到本例的鐵粉試樣。干燥后的該鐵粉試樣的水分含有率為0.3%、體積密度為1.43g/cm2、BET值為2.97m2/g。板狀比為33.4。使用該鐵粉試樣0.5g,進行實施例1、2中說明的cis-DCE分解試驗。再在同樣的條件下進行TCE分解試驗。該鐵粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數為0.107[天-1],TCE的分解反應速度常數為0.093[天-1]。(實施例4)除了將干燥溫度設定為40℃以外,進行與實施例3同樣的操作,得到本例的鐵粉試樣。表2中示出物性值。干燥后的該鐵粉試樣的水分含有率為0.2%、體積密度為0.92g/cm2、BET值為3.09m2/g。板狀比為31.2。該鐵粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數為0.030[天-1],TCE的分解反應速度常數為0.044[天-1]。(比較例3)除了將干燥溫度設定為105℃以外,進行與實施例3同樣的操作,得到本例的鐵粉試樣。干燥后的該鐵粉試樣的水分含有率為0.2%、體積密度為0.71g/cm2、BET值為3.24m2/g。板狀比為29.1。可知比較例3的鐵粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數為0.004[天-1],TCE的分解反應速度常數為0.008[天-1]。(實施例3、實施例4、比較例3的總結)將利用上述實施例4的試樣的有機鹵素分解中有機鹵素化合物的濃度經日變化的圖示于圖1中??v軸表示有機鹵素化合物的濃度(將試驗開始時的有機鹵素化合物的濃度標準化為1,表示濃度降低相對于該標準值的比率),橫軸表示天數。將三氯乙烯(TCE)的濃度用□,將順式-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)的濃度用○進行作圖而得。由圖1可知該鐵粉將有機鹵素化合物迅速地分解。另外,上述實施例3、實施例4、比較例3中,每日追蹤DCE濃度,至試驗期間的15天為止,求出分解速度常數k。將其結果在圖2中用●作圖。另外,除了使用TCE代替DCE以外,將相同條件下實施的試驗結果在圖2中用■作圖。縱軸表示k值,橫軸表示鐵粉試樣的干燥溫度。如圖2的結果可知,實施例3、實施例4、比較例3的鐵粉試樣中,干燥溫度小于40℃時k值的上升程度升高。由該結果可知,實施例3、實施例4的鐵粉試樣通過扁平化和規(guī)定條件的干燥處理,對于有機鹵素化合物的分解活性上升。(實施例5)使用與實施例3同樣的罐、滾珠、鐵粉,進行與實施例3同樣的旋轉處理,得到鐵粉和水的混合漿料。對得到的鐵粉和水的混合漿料,使用與實施例3同樣的吸濾器、過濾瓶、吸引器、濾紙將濾紙上的鐵粉進行吸濾。接著,邊持續(xù)該吸引邊在過濾水分的階段使工業(yè)用乙醇100ml浸透于濾紙上殘留的鐵粉,將該鐵粉上殘留的水分用乙醇置換。將回收的鐵粉在大氣氣氛下,靜置于設定為10℃的恒溫循環(huán)式干燥機內,進行12小時干燥。接著,該干燥后,使用乳缽將得到的由鐵粉的聚集等而成的結塊輕輕地破碎,得到本例的鐵粉試樣。干燥后的該鐵粉試樣的水分含有率為0.3%、體積密度為1.27g/cm2、BET值為3.03m2/g。板狀比為35.1??芍撹F粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數為0.185[天-1],TCE的分解反應速度常數為0.137[天-1]。(實施例6)除了將干燥溫度設定為40℃以外,進行與實施例5同樣的操作,得到本例的鐵粉試樣。干燥后的該鐵粉試樣的水分含有率為0.2%、體積密度為0.81g/cm2、BET值為3.09m2/g。板狀比為33.6。該鐵粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數為0.019[天-1],TCE的分解反應速度常數為0.030[天-1]。(比較例4)除了將干燥溫度設定為105℃以外,進行與實施例5同樣的操作,得到本例的鐵粉試樣。干燥后的該鐵粉試樣的水分含有率為0.2%,體積密度為0.67g/cm2、BET值為3.32m2/g。板狀比為31.8。該鐵粉試樣的cis-DCE的分解反應速度常數為0.008[天-1],TCE的分解反應速度常數為0.015[天-1]。(實施例5、實施例6,比較例4的總結)上述實施例5、實施例6、比較例4中,每日追蹤DCE濃度,至試驗期間的15天為止,求出分解速度常數k。將其結果在圖3中用○作圖。另外,除了使用TCE代替DCE以外,將相同條件下實施的試驗結果在圖3中用□作圖。需要說明的是,圖3中,縱軸表示k值,橫軸表示鐵粉試樣的干燥溫度。如圖3的結果可知,實施例5、實施例6、比較例4的鐵粉試樣中,干燥溫度小于40℃時k值的上升程度升高。由該結果可知,實施例5、實施例6的鐵粉試樣通過扁平化和規(guī)定條件的干燥處理,對于有機鹵素化合物的分解活性上升。(比較例5)向內容量2.3L的SUS304制的罐中,投入罐容量的80體積%左右(6580g)的直徑10mm的氧化鋯(ZrO2)滾珠。向其中投入100g的鐵粉(DOWAIPCREATIONCo.,Ltd.制的還原鐵粉DKP-100)后,用帶有橡膠密封件的蓋密閉,裝入材料。將該裝入材料的SUS罐置于球磨機旋轉臺上,在轉速120rpm下運轉2、5、10、20小時的各條件下進行旋轉處理。旋轉處理時間結束后,取出SUS罐內容物,使用開口徑5mm的篩,將ZrO2滾珠與鐵粉分離,得到本例的鐵粉試樣。未進行干燥處理。得到的鐵粉試樣的板狀比,對應于球磨機處理時間2/5/10/20小時分別為5.6/12.3/20.6/33.4。另外,實施與實施例3同樣的TCE分解試驗,將其結果在圖4中用△作圖。圖4為表示該鐵粉試樣的TCE的分解反應速度常數k的經時變化的圖表,橫軸表示球磨機的旋轉處理時間,縱軸表示TCE分解反應速度常數k。由圖4的結果可知,本例的鐵粉試樣盡管使用了與實施例3~6的鐵粉試樣同樣的球磨機而實施球磨處理,但TCE分解性能停留在低水平。(比較例6)將100g的比表面積大約20000cm2/g、含碳量0.2質量%的鐵粉、并且具有50質量%以上通過150μm篩的粒度的鐵粉(DOWAIPCREATIONCo.,Ltd.制的E-200)和1.27g(相當于0.8gCu)的氧化銅粉(日興ファインケミカルズ株式會社制的CuO粉)裝填至容量300mL的樣品混合器(具有錨狀葉輪的混合器)中。裝填二者后進行1分鐘的攪拌,在此時,邊繼續(xù)攪拌邊將1M的硫酸5mL添加至該混合器,繼續(xù)攪拌20秒鐘。之后,從混合器中取出內容物,在干燥爐中保持105℃將液體成分蒸發(fā)分離,得到本例的鐵粉試樣。將該鐵粉試樣實施與實施例3同樣的DCE分解試驗,其結果,第15天的cis-DCE的分解速度常數k值=0.104[天-1]。(比較例7)將100g的上述還原鐵粉(DKP-100)和3.93g的硫酸銅五水合鹽(CuSO4·5H2O:和光純藥株式會社制的試劑)裝填至容量300mL的樣品混合器(具有錨狀葉輪的混合器)中。裝填二者后進行1分鐘攪拌,得到本例的鐵粉試樣。將該鐵粉試樣實施與實施例3同樣的TCE、DCE分解試驗,其結果,TCE分解反應速度常數和DCE分解反應速度常數如下。(TCE):k=0.12[天-1](cis-DCE):k=0.14[天-1](總結)可知實施例3的鐵粉試樣具有與現有技術中含有氧化銅的比較例6的鐵粉試樣同等以上的cis-DCE的分解速度常數??芍獙嵤├?的鐵粉試樣具有與現有技術中含有氧化銅的比較例6的鐵粉試樣和現有技術中含有大量銅的比較例7的鐵粉試樣相比優(yōu)異的TCE的分解速度常數、cis-DCE的分解速度常數。對于本發(fā)明的鐵粉在土壤中能夠有效地分解有機鹵素化合物的詳細原因還不明確,本發(fā)明人認為是如下理由。1.)通過調整氧化物的形態(tài)(FeO、Fe2O3、Fe3O4等)及其存在比率、氧化物層的厚度、由氧化造成的顆粒表面的微細結構的變化等顆粒表面的氧化狀態(tài),由此在與有機鹵素的共存下鐵顆粒表面上的活性位點和有機鹵素分子的接觸效率增加。2.)在上述1.的基礎上,進一步將鐵粉顆粒以塑性變形進行擠壓、使之伸展,由此鐵粉顆粒內部的鐵母材在表面露出,并且由該伸展使鐵粉顆粒的形狀變形成為扁平形狀,由此提高比表面積,使作為粉體的每單位重量的活性位點數提高。根據本發(fā)明,能夠低成本地得到不含有銅等添加物并且有機鹵素化合物的分解能力高的有機鹵素化合物處理用鐵粉。并且,通過使用該有機鹵素化合物處理用鐵粉,對被有機鹵素化合物污染的土壤等的凈化也做出很大貢獻。另外,本發(fā)明的有機鹵素化合物處理用鐵粉的制造工序中,能夠削減添加物的工序,由此能夠簡化制造工序,也能夠降低制造工序和土壤凈化時的環(huán)境負擔。進一步,根據本發(fā)明,也能夠使用通常市售的鐵粉作為原料,因此能夠從寬范圍來選擇原料供應商,對于工業(yè)利用也有效。產業(yè)上的可利用性在將本發(fā)明的鐵粉用于土壤或地下水污染的處理時,可以考慮各種方法,關于代表性的方法進行說明?!?〉在土壤中的使用例(原位處理法)為了覆蓋通過事前調查判明的土壤污染區(qū)域,使用缽裝置等將鐵粉均勻地混合于土壤中。鐵粉施工后,采樣適宜的土壤監(jiān)測污染物質濃度,由此確認凈化傾向。在整個施工區(qū)域內使土壤環(huán)境基準值降低等到達設定基準時,視為凈化完成。或者,將污染區(qū)域的土壤挖出來后,在地上將該鐵粉均勻地混合,進行凈化監(jiān)測,確認到達設定基準后,填埋回原先的地方?!?〉在地下水中的使用例在填充有該鐵粉或者該鐵粉和其他填充材的混合物的柱中,使從地下汲上來的污染地下水通水,在柱內地下水中的污染物質進行脫氯分解,由此在柱出口處流出滿足低于環(huán)境基準值等設定基準的處理后的水。另外,也有透過性反應壁法的地下水凈化方法:將該鐵粉或者該鐵粉和為了提高透水性的填充材料的混合物施工成壁狀,以使含有污染物質(有機氯化物)的地下水通過,在該透過性反應壁內地下水中的污染物質進行分解處理,由此使通過后的地下水成為澄清的狀態(tài)。
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