以下、本発明の実施の形態について説明� ��る。

(砒素吸着剤)
 本発明に係る砒素吸着剤は、鉄・アルミニ� ��ム複水酸化物を少なくとも含めばよく、鉄� ��アルミニウム複水酸化物の他に、鉄水酸化� ��、アルミニウム水酸化物、鉄酸化物、アル� ��ニウム酸化物を含んでいてもよい。

 鉄・アルミニウム複水酸化物とは、[Fe _1-n Al _n ](OH) ₃ の組成と推定される水酸化鉄の一部がアルミ ニウムで置き換えられたものであり、水酸化 鉄と水酸化アルミニウムの単なる混合物では ない。

 水酸化鉄の結晶化の速度は、元来速いが� ��アルミニウムを10~20%取り込むことで、鉄、� ��ルミニウムとも結晶化が起こりにくくなる� ��すなわち長期的に非結晶を保つことができ� ��。非結晶であれば反応サイト数が多く高い� ��着能を有する。

 図1に、本発明の砒素吸着剤の粉末X線回� �(X-ray powder diffraction)図を示す。

 図1に示すように、目立ったピークは見ら れずブロード(broad)なものであった。強いて� �えば、2θ≒35のとき、0.253nmのフェリハイド� �イト(低結晶性鉄酸化物)のピークが見られる が、本発明の砒素吸着剤には影響ない範囲で ある。

 上記の組成の鉄・アルミニウム複水酸化� ��の作用により、砒素汚染水または砒素汚染� ��壌が酸性またはアルカリ性であってもpH値� �依存せず、亜ヒ酸及びヒ酸の両イオンに対� �て高い吸着量を示し、且つ吸着量の変動が� �なく安定して吸着することができる。

 本発明において、上記[Fe _1-n Al _n ](OH) ₃ と推定される組成においてn≦3/10である。該n の値を変えること、つまりFe及びAlの存在率� �変えることで砒素吸着量を変化させること� �可能である。

 上記鉄・アルミニウム複水酸化物の作用� ��より、砒素汚染水又は砒素汚染土壌が高酸� ��又は高アルカリ性であってもpH値に依存せ� �、As(III)及びAs(V)の両イオンに対して高い吸� �量を示し、かつ吸着量の変動率が少なく安� �して高吸着することができる。

 本発明の砒素吸着剤は、pH3~11の範囲の砒� ��汚染水又は砒素汚染土壌に対して、単位重� ��当たりのAs(V)吸着量の変動率が10%以内、好� �しくは7%以内、更に好ましくは5%以内である� ��変動率は吸着量の最低値と最高値から算出� ��きる。

 従って、本発明の砒素吸着剤は、砒素汚� ��水又は砒素汚染土壌のpHが高くても、ある� �は低くても、pH調整の必要がなく適用ができ るので、コスト低減に寄与し、汎用性が高い 。

 本発明の砒素吸着剤の好ましい態様とし� ��は、pH3~11の範囲の砒素汚染水又は砒素汚染� ��壌に対して、高い吸着性能を示し、具体的� ��は単位重量当たりのAs(V)の吸着量が20~25mg/g� �あり、As(III)の吸着量が10~25mg/gの範囲である� ��また、本発明の砒素吸着剤は、特に中性付� ��ではAs(III)及びAs(V)の両方のイオンをほぼ同� ��量だけ吸着することも可能である。

 また、濃度依存性は小さく、低濃度から� ��濃度までの広範囲にわたり、多量の砒素を� ��着することが可能である。

 本発明の砒素吸着剤は、粉末状又はスラ� ��ー状として用いることができる。粉末状の� ��素吸着剤は水処理に用いたり、土壌汚染の� ��溶化に適しており、またスラリー状の砒素� ��着剤は水処理に用いたり、汚染土壌の原位� ��不溶化に適している。

 粉末状の砒素吸着剤の粒径は、好ましく� ��1.5μm~300μmの範囲である。

 本発明の砒素吸着剤を微細化して使用す� ��ことは砒素吸着反応を促進する上で好まし� ��ことであり、微細化手段は公知の方法を採� ��できる。

(スラリー状の砒素吸着剤の製造方法)
 本発明に係るスラリー状の砒素吸着剤は、� ��化合物溶液及びアルミニウム化合物溶液を� ��合し、次いで、該混合溶液を撹拌し、次い� ��、アルカリ溶液によりpH5~7の範囲に調整し� �、スラリー状の砒素吸着剤を得ることがで� �る。

 スラリー状の砒素吸着剤の作製例を挙げ� ��と、以下の方法がある。

 はじめに0.5M塩化第二鉄溶液及び0.5M塩化� �ルミニウム溶液を当量混合し、次いで、こ� �混合液を攪拌子で10分間攪拌する。その後、 10Nの水酸化ナトリウム溶液を瞬時に添加し、 スラリーのpHを6程度に調整し、スラリー状の 砒素吸着剤を得ることができる。

 鉄化合物としては、Fe(II)イオンやFe(III)イ オンとなりえる化合物であればいずれでもよ いが、Fe(II)イオンの場合には酸化剤や空気酸 化などによって酸化し、Fe(III)イオンに酸化� �る必要がある。

 Fe(II)イオンやFe(III)イオンとなりえる化合物 は、鉄の酸化物(単純な酸化物以外に複合酸� �物でもよい)、塩化物、硫化物、フッ化物、� ��酸塩や硝酸塩などの各種塩などを用いるこ� ��ができる。代表的には、Fe ₂ O ₃ 、FeCl ₃ 、Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ が挙げられる。中でもFeCl ₃ が好ましい。

 アルミニウム化合物としては、Al(III)イオン となりえる化合物であればいずれでもよい。 Al(III)イオンとなりえる化合物は、Alの酸化物 、塩化物、硫化物、フッ化物、硫酸塩や硝酸 塩などの各種塩などを用いることができる。 代表的には、Al ₂ O ₃ 、AlCl ₃ 、Al ₂ (SO ₄ ) ₃ が挙げられる。中でもAlCl ₃ が好ましい。

 攪拌手段としては、振とう機による攪拌� ��ミキサーによる攪拌、空気攪拌などいずれ� ��もよい。攪拌時間は10~30分の範囲が好まし� �。10分未満では攪拌が不十分であり、30分を� ��えても攪拌効果の向上が得られない。

 苛性ソーダなどのアルカリを瞬時に添加� ��る理由は、鉄化合物溶液及びアルミニウム� ��合物溶液を鉄・アルミニウム複水酸化物に� ��率よく良好に転化させるためである。

 また、鉄化合物溶液及びアルミニウム化� ��物溶液に苛性ソーダを添加することも好ま� ��いが、苛性ソーダに鉄化合物溶液及びアル� ��ニウム化合物溶液を添加し、目標pHにする� �法も好ましい。

 目標pHは5~7の範囲であり、FeCl ₃ とAlCl ₃ を用いた場合には、約pH6である。その後、安 定化させるためにしばらく放置する。

 以上のようにしてスラリー状の砒素吸着� ��を得ることができる。

(粉末状の砒素吸着剤の製造方法)
 粉末状砒素吸着剤は、上記のスラリーの製� ��方法によって得られたスラリーを脱水し、� ��いで、脱水されたケーキを乾燥させて固形� ��を得た後、その固形物を破砕して粉末状砒� ��吸着剤を得ることができる。

 脱水手段としては、真空濾過脱水、遠心� ��離脱水などのいずれでもよい。乾燥手段と� ��ては、熱風乾燥、ドラムドライヤーなどの� ��ずれでもよい。乾燥温度は100℃以下が好ま� ��い。

 固形物を粉末状にする手段としては、通� ��の破砕機を用いて行えばよいが、格別限定� ��れない。

 上記の乾燥時間、乾燥温度を変えること� ��より、例えば鉄・アルミニウム複水酸化物� ��、鉄・アルミニウム複水酸化物中の鉄とア� ��ミニウムの存在率を変化させることができ� ��。これにより砒素吸着量、透水性を適宜変� ��させることができる。

(汚染土壌の不溶化方法)
 次に、本発明のスラリー状の砒素吸着剤を� ��いた汚染土壌の不溶化方法について説明す� ��。

 本発明において、「不溶化方法」とは、� ��染土壌に、砒素吸着剤を混合して安定化さ� ��ることにより、汚染物質が水に溶出しない� ��うにする方法を意味する。

 また、「原位置不溶化方法」とは、前記� ��溶化方法の1態様であり、汚染土壌を移動さ せることなく汚染物質を不溶化させる方法を 意味する。

 本発明の砒素吸着剤を用いた不溶化方法� ��おいて、汚染土壌を調査確認することは重� ��である。汚染土壌の確認には、必要があれ� ��ボーリング等を行い、地層深部の土壌まで� ��サンプリングし、可能ならば現場で分析し� ��汚染状況(汚染物質と汚染濃度等)の平面的� �がり及び垂直方向の広がりを迅速に把握す� �。かかる調査確認によって砒素吸着剤注入� �量又は土壌掘り出しの容量(面積×深さ)を把� ��する。

1.粉末状の砒素吸着剤を用いた不溶化方法
 本発明に係る粉末状の砒素吸着剤を、砒素� ��染土壌に対して添加し、混練し、砒素汚染� ��壌を不溶化する。

 不溶化方法としては、例えば不溶化埋め� ��し工法を用いることができる。これは砒素� ��染が確認された土壌を掘削し、汚染土壌と� ��発明の粉末状の砒素吸着剤との混練を行い� ��汚染土壌に存在していた砒素を不溶化させ� ��元の場所に土壌を埋め戻す方法である。  

 本発明の粉末状の砒素吸着剤と汚染土壌と� ��混合されたかどうかは、サンプリング(例え ば100m ³ に対して1検体、5地点混合)を行い、砒素の溶 出が低下することを確認することにより行う 。  

 粉末状の砒素吸着剤の添加量は、好まし� ��は0.7wt%以上2.0wt%以下である。0.7wt%未満だと� ��染土壌が不溶化されず、また、2.0wt%より多� ��と効果が上がらず不経済である。

 また、粉末状の砒素吸着剤を用いた不溶� ��方法は、表層に汚染土壌が存在する場合で� ��、下層に汚染土壌が存在する場合でも適用� ��能であるが、表層に汚染土壌が存在する場� ��の方が好適である。

 本発明の粉末状の砒素吸着剤を用いた不� ��化方法の特徴は、本剤単独を汚染土壌に混� ��するだけで、砒素を不溶化することができ� ��ので、環境にかける負荷が少ない。また、� ��染土壌に本発明の砒素吸着剤1種類のみを添 加すればよいため、汚染土壌に対する混練作 業も1度でよい。このため、現場での作業性� �効率も上がり、施工コストも低下させるこ� �ができる。なお、本発明の目的の範囲内で� �公知のゼオライトや粘性土を併用すること� �かまわない。

 また、汚染土壌は、場所によって高酸性� ��高アルカリ性である場合があるが、その場� ��にも、pH調整を行うことなく、不溶化でき� �ので、多様な環境の砒素汚染土壌に対して� �用することができる。

2.スラリー状の砒素吸着剤を用いた原位置不� ��化法
 原位置不溶化法は、汚染土壌が表層又は表� ��の下方に存在する下層に対して用いること� ��でき、特に下層に対して用いる場合は土壌� ��掘削をせずに汚染土壌を不溶化することが� ��きるため有効である。

 下層が汚染されている例としては、自然� ��来の砒素による場合や、補強地盤を造成す� ��ために、まずサンドベッドを敷き、その上� ��表層となる盛土を敷いた際に、サンドベッ� ��が砒素汚染されていた場合等が挙げられる� ��

 本発明のスラリー状の砒素吸着剤を用い� ��原位置不溶化方法の一例を図面に基づいて� ��明する。

 図2は、汚染土壌層を示す図であり、(A)は 断面図であり、(B)は汚染領域表層の平面図で ある。

 図2に示すように、1は汚染土壌層であり� �地層内部に存在している。2は汚染土壌層1の 上層の非汚染土壌層である。このような汚染 土壌層の存在は、前述のように、ボーリング 等を行い、地層深部の土壌をサンプリングし 、分析して確認する。かかる調査確認によっ て汚染土壌容量が確定される。

 図3は汚染土壌層の表層100を6区に区画し� �例を示す平面図であり、3A~3Fは各区画領域を 示しており、各区画領域の下方に汚染土壌層 1が存在する。従って、汚染土壌層1も同様に� ��画されている。各区画には、スラリー状の� ��素吸着剤を注入する注入管4、4・・・・・� �土壌に対して垂直方向に設けられている。

 各区画の4角には、スラリー状の砒素吸着 剤の拡散状況を確認するための回収管5、5、5 ・・・・・が土壌に対して垂直方向に設けら れている。

 また、汚染領域は表層100から汚染土壌層1 の下部に到達するメッシュ等で仕切られてい ることが好ましい。

 スラリー状の砒素吸着剤は、予め工場な� ��で製造されてもよいが、この実施態様では� ��場で製造する例を説明する。

 図4において、6は混合槽であり、原料であ� �FeCl ₃ (鉄化合物溶液)及びAlCl ₃ (アルミニウム化合物溶液)を添加し、攪拌機7 で所定時間攪拌し、苛性ソーダ(アルカリ)溶� ��を添加して、pHを約6になるように調整する� ��pHはpH計8で確認する。

 所定時間反応させて、スラリー状の砒素� ��着剤を得たら、スラリーポンプ9によって所 定量ずつ注入管4に送液する。なお、注入管4� ��回りは、セメンチング40によって、注入管4� ��固定されると共に注入した砒素吸着剤が隙� ��から地上に流出しないようにしてある。

 注入管4の下部は汚染土壌層1の上部又は� �部に到達していることが好ましく、かかる� �入管4からスラリー状の砒素吸着剤がスラリ� ��ポンプ9によって圧入されると、汚染土壌層 1に注入・拡散される。

 スラリーは、汚染土壌層1に注入・拡散さ れると、砒素汚染土壌中の砒素を吸着し、砒 素を不溶化する。本実施の態様では汚染土壌 層1を地下水が流れている場合について説明� �る。スラリーが汚染土壌全体に供給され、� �ち供給量が十分であるか否かは、減圧ポン� �10によって回収管5から地下水を汲み上げて� �認する。汲み上げた地下水には土壌や砒素� �着剤が含まれるが、問題はAs(III)やAs(V)が含� �れるか否かである。このためサンプリング� �ズル11からサンプリングして分析する。

 砒素分析の結果、所望値以下もしくは未� ��出であった場合には、砒素吸着が充分進行� ��ていると考えられる。砒素が所望値より多� ��検出された場合には、砒素吸着が不完全な� ��で、注入管4にスラリー状の砒素吸着剤を注 入する。分析後の地下水は再度注入管4に戻� �ようにすることが好ましい。

 地下水を汲み上げて行う砒素検出確認作� ��は、連続的に行う必要はなく、断続的に行� ��れることが好ましい。

 従って、回収管5から地下水及び浸漬水を 汲み上げて検出される砒素の検出値により、 砒素汚染土壌に注入されたスラリー状の砒素 吸着剤の拡散状況の確認を行いながら、砒素 の検出値が所望の値以下になるまで、スラリ ー状の砒素吸着剤を汚染土壌層1に注入し充� �に拡散させる。

 また、スラリー状の砒素吸着剤を処理対� ��の汚染土壌に拡散させる際には、より拡散� ��やすいようにスラリー状の砒素吸着剤を希� ��して注入してもよい。注入開始時の希釈率� ��ボーリングによる地質調査時に、汚染土壌� ��地質を確認して決める。希釈率は拡散状況� ��より変えることも可能である。

 また、効率よく拡散させるために、汚染� ��壌層1の少し上部からスラリー状の砒素吸着 剤を注入することも可能である。また、注入 管4の下部は、周囲に注入された砒素吸着剤� �排出口を設けることも好ましい。その排出� �は下部から上部にかけて開口率を大きくな� �ようにすることも、スラリー状の砒素吸着� �をより効率よく均一に汚染土壌中に拡散さ� �る上で好ましい。

 また、本発明では、スラリーポンプ9によ って注入管4に注入されたスラリー状の砒素� �着剤を、回収管5から回収して、ポンプ10に� �って再度注入管4に戻すようにして、循環さ� ��ることも好ましい。

 また、地下水及び浸漬水が必要以上に多� ��れば、地下水及び浸漬水を除去しながらス� ��リー状の砒素吸着剤を注入・拡散させるこ� ��も可能である。

 本発明では、検出される砒素の検出値が� ��望の値以下であることが確認されたら、砒� ��汚染土壌中の砒素がスラリー状の砒素吸着� ��に充分量吸着され、不溶化されたことがわ� ��る。

 本発明の砒素吸着剤は、As(III)及びAs(V)の� ��方のイオンに対して変動率の小さい安定し� ��高吸着量を、広範囲のpH領域において得る� �とができるので、多様な環境の砒素汚染土� �に対して砒素の原位置不溶化を行うことが� �きる。ここでいう多様な環境とは、pHの高い 土壌、低い土壌に対してだけではなく、不溶 化を行った汚染土壌が長時間土壌中に存在し ている間、酸性雨や他の人的要因又は自然要 因により汚染土壌のpHが変化することも含み� ��時間的経過によって土壌中のpHが高酸性又� �高アルカリ性になるような大きな変化が起� �る場合又は小さな変化が起こるような、環� �の長期的又は短期的急激な変化に対しても� �本発明の砒素吸着剤は砒素の溶出を防ぐこ� �ができる。

 また、本発明の砒素吸着剤は単独で汚染� ��壌に注入するだけで良いので、環境に負荷� ��かけることなく砒素汚染土壌の原位置不溶� ��をすることができる。さらに、汚染土壌外� ��スラリーが混入しても同様に環境に負荷を� ��えることがなく砒素汚染土壌の原位置不溶� ��をすることができる。

 本発明のスラリー状の砒素吸着剤は、下� ��が水脈であっても使用することができる。� ��脈に混入した砒素吸着剤は、下流でフィル� ��ー等による濾過等により除去することが好� ��しい。

(重金属汚染水の処理)
 本発明の砒素吸着剤は、少なくとも砒素を� ��む重金属汚染水の処理に好ましく使用でき� ��。その処理法は、上記の粉末状又はスラリ� ��状の砒素吸着剤を、固形分として、汚染水� ��対して、500~5000mg/Lを添加することを特徴と� ��る。

 砒素を含む重金属汚染水は、例えば砒素� ��汚染された井戸水などが挙げられるが、格� ��限定されない。砒素を含む重金属としては� ��As(III)、As(V)、Se(VI)、Cr(VI)などが挙げられる� ��汚染水の処理は、反応槽内で処理したり、� ��るいは汚染水に直接添加して処理したりす� ��ことができる。

 重金属汚染水の処理に際しては、本発明� ��砒素吸着剤とともにドロマイト(Dolomaite)を� �用すると、重金属の除去率が飛躍的に高く� �るので、好ましい。

 また砒素を含む重金属汚染水は、砒素吸� ��剤を用いた透過壁の使用によって処理する� ��ともできる。例えば、本発明の粉末状の砒� ��吸着剤をフィルターに担持し、該フィルタ� ��を水平方向に流れる砒素汚染水脈に対して� ��過壁として使用し、処理することができる� ��この透過壁を砒素汚染水が通ると、本発明� ��砒素吸着剤中の鉄・アルミニウム複水酸化� ��によりAs(III)及びAs(V)が高吸着されて不溶化� ��れ、浄化された水が下流に流れる。

 透過壁の配合資材としては、珪砂、砂、� ��オライト等が挙げられる。配合資材及びそ� ��添加量によって、透水性、砒素吸着量、強� ��、その他重金属吸着特性を変化させること� ��でき、これらは設計段階で決める透過壁の� ��命等によって適宜決められる。

 透過壁の設置場所として、井戸の周りの� ��脈等が挙げられる。

 必要に応じて砒素吸着剤の粉末をさらに� ��細化して表面積を大きくし、より高い反応� ��を得ることも可能である。

 該透過壁は砒素汚染水が高酸性又は高ア� ��カリ性であってもpHに依存することなくAs(II I)及びAs(V)の両方のイオンに対して高い吸着� �能を示すため、多様な環境の砒素汚染水に� �して用いることができる。多様な環境とは� �透過壁を浸漬させた水のpHが時間的経過に伴 い大小の変化が起こる場合も含む。

 また、汚染水の広範囲のpHでの砒素吸着� �用は本剤のみで行うため環境に負荷をかけ� �ことなく砒素を不溶化することができる。