水溶液からのリン酸系アニオンの選択的除去および溶液再利用技術の開発

水溶液中选择性去除磷酸根阴离子及溶液回用技术开发

基本信息

批准号：
18651036
负责人：
興戸正純
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

リン酸系アニオンを含有する水溶液の廃液処理,再利用,長寿命化に貢献することを最終目的とし,水溶液中のリン酸系アニオンのみを固化・除去するプロセスを開発することを目的とした.これには2つの手法でチャレンジした.液の再利用を考慮して溶液のpHは4〜7の中性域とした.高温反応場を液中に形成させ、かつカルシウムイオンを反応場へ供給することでリン酸カルシウム結晶を析出させる手法では,リン酸カルシウム系析出物として固化分離することは可能であったが,リン酸系アニオンを数ppm以下の低濃度まで減少させることは困難であった.一方,シュベルトマナイト粉末をイオン交換体として使用して,リン酸アニオンを吸着除去する手法では,アニオン種による特異な吸着挙動がみられた.すなわち,リン酸系アニオンはどれもシュベルトマナイト内の硫酸基と置換すること,置換反応はリン酸が最も生じやすく,亜リン酸,次亜リン酸と還元体になるほど反応しにくくなること,置換反応は疑似2次反応によることが明らかとなった.その結果,22gのシュベルトマナイトを用いることで,水溶液中の30mmolの微量亜リン酸を0.1mmol以下にまで減少可能であることが判明した.これは,無電解ニッケルめっき反応によって生じる不要な亜リン酸を除去する新規プロセスにつながるものと期待される.また,シュベルトマナイトは微粉であるため反応後の固液分離に長時間を有するが,ナノマグネタイトをシュベルトマナイトに複合化させることで,磁気分離により容易に固液分離が可能であることも判明した.

最终目标是促进含有磷酸根阴离子的水溶液的废物处理、再利用和使用寿命，我们的目标是开发一种仅固化并去除水溶液中磷酸根阴离子的工艺。考虑到这一问题，我们尝试了两种方法。为了重复使用溶液，我们将溶液的pH值设置为4至7的中性范围。我们在溶液中创建了一个高温反应场，并且我们还向反应场提供了钙离子。通过使磷酸钙晶体析出的方法，可以使磷酸钙系沉淀物固化并分离，但通过吸附分离的方法，难以将磷酸系阴离子降低至数ppm以下的低浓度。使用甘石粉作为离子交换剂去除磷酸根阴离子，观察到取决于阴离子种类的独特吸附行为。 ,所有磷酸阴离子都取代了施威特曼石中的硫酸根，并且最容易与磷酸发生取代反应，并且当其与亚磷酸和次磷酸形成还原形式时其反应性变得较低，表明该反应是由于结果，使用22g施威特曼石，将水溶液中30mmol的微量亚磷酸减少至0.1mmol以下。这有望催生一种去除化学镀镍反应中产生的不必要的亚磷酸的新工艺。此外，由于施威特曼石是细粉，因此可以在反应后将其还原，尽管固液分离需要很长时间。研究发现，通过将纳米磁铁矿与施威特曼石结合，可以通过磁力分离轻松地进行固液分离。