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土壤改良剂的制作方法

花匠小妙招
2025-08-16 02:51

专利名称：土壤改良剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如在工厂布局区域内，对因化学药品等有害物质而受污染的土壤进行净化、改良的土壤改良剂。
背景技术：
作为净化被污染土壤的方法，以往提出、实施了以挖掘被污染土壤，代之以新的土壤的方法为首的种种方法。但是，要想整体性、大规模地进行土壤改良，往往需要高额的费用。
从这一点考虑，使用土壤改良剂的方法则比较简便、费用也低，通过在土壤中混入土壤改良剂，吸附有害物质，能够使有害物质的含有量减少到规定值以下。
以往，在这样的方法中使用的土壤改良剂几乎都是仅由主剂为有害物质吸附剂(铈或镧等的水合物)而生成的(参照特开2001-200236号公报)。
这样，由于以往的土壤改良剂几乎都是仅由主剂为有害物质吸附剂而生成，因此虽然大量地使用了价格较高的有害物质吸附剂，但土壤的改良效果仍欠佳。
尤其是在含地下水多的土壤中，由于重金属等有害物质溶出而流出，上述缺点更加显著，在这一点上有改良的余地。
本发明正是着眼于该问题点而完成的，其目的在于提供一种能够尽可能有效地使用少量的有害物质吸附剂，即便是含地下水度的土壤，也能有效地吸附有害物质、对土壤进行净化、改良的土壤改良剂。

发明内容
本发明的第1项特征构成在于将有害物质吸附剂和吸水性物质混合，成型为粒状而成的土壤改良剂。
根据本发明第1项的特征构成，土壤改良剂是将有害物质吸附剂和吸水性物质混合、成型而成，因此，吸水性物质吸收水分，有害物质吸附剂吸附该吸收的水分中的有害物质，这样，即便是含地下水多的土壤，也能确实地吸附从地下水中溶出的有害物质，将土壤净化。
此外，由于该土壤改良剂为粒状，例如，与微粉末的情况下相似，混入土壤时，很少形成块或团状，能够均匀地混入整块土壤中，如后文中的实验结果所表明的一样，能够有效地利用少量有害物质吸附剂，即便是含地下水多的土壤，也能有效地吸附有害物质，进行净化、改良。
本发明的第2项特征构成在于上述吸水性物质含硅藻土。
根据本发明的第2项特征构成，土壤改良剂中混合的吸水性物质由于含有硅藻土，因此，通过使用价格比较便宜、且吸水性优异的硅藻土，可以降低土壤改良剂的成本，而且，由于硅藻土除了有吸水性外，还具备适度的透水性，因此，通过遍及整块土壤的有害物质吸附剂，能够比较无遗漏地吸收有害物质，更加有效地使用少量有害物质吸附剂，对土壤进行净化、改良。
本发明的第3项特征构成在于上述有害物质吸附剂含稀土类化合物。
根据本发明的第3项的特征构成，由于有害物质吸附剂含稀土类化合物，例如，为以砷、氟、铬、镉、铅等有害物质为对象时，与以往经常使用的氧化铝等相比，具有4-6倍的吸附性能，从而能够通过用更少量的有害物质吸附剂，更有效地进行土壤的净化、改良。
本发明的第4项特征构成在于上述稀土类化合物为氢氧化铈或氧化铈水合物。
根据本发明的第4项的特征构成，由于稀土类化合物是氢氧化铈或氧化铈水合物，即使是对上述那样的有害物质，尤其是对砷、铅等的吸附性能优良，此外，由于铈是稀土类中可以较低价格获得的，从成本方面考虑也比较有利。
本发明的第5项特征构成在于上述有害物质吸附剂含有氢氧化铈，将含有该氢氧化铈的有害物质吸附剂与含有硅藻土的吸水性物质混合，制成粒状后，在1100℃以下的温度下，干燥成型而成的土壤改良剂。
根据本发明的第5项特征构成，由于有害物质吸附剂含有氢氧化铈，将含有该氢氧化铈的有害物质吸附剂与含有硅藻土的吸水性物质混合，制成粒状后，在1100℃以下的温度下，干燥成型而成，因此，正如之后的实验结果所示，能够廉价地提供尤其对砷或铅等有害物质具备优异吸附性能的土壤改良剂。
本发明的第6项特征构成在于作为上述有害物质吸附剂，使用了含氧化铈的用过的废玻璃研磨剂。
根据本发明的第6项特征构成，由于使用了含氧化铈的用过的废玻璃研磨剂作为有害物质吸附剂，因此，能够有效地再利用经玻璃的研磨处理而产生的废剂，从而廉价地提供尤其是对砷或铅等有害物质具备优异吸附性能的土壤改良剂。
本发明的第7项特征构成在于将上述废玻璃研磨剂中的氧化铈改性为氢氧化铈，作为上述有害物质吸附剂使用。
根据本发明的第7项特征构成，由于将废玻璃研磨剂中的氧化铈改性为氢氧化铈后作为有害物质吸附剂使用，因此如后文的结果所示，与未将废玻璃研磨剂改性而使用时相比，可以大幅度提高对砷等的吸附率，从而能够廉价地提供在吸附性能方面更优异的土壤改良剂。

图1为表示用于效果确认的实验结果的图表。
图2为表示干燥(烧结)温度与砷去除率的实验结果的图表。
具体实施方案本发明中的土壤改良剂，使用稀土类化合物作为有害物质吸附剂，具体而言使用选自以铈(Ce)为首、钐(Sm)、钕(Nd)，钆(Gd)、镧(La)、钇(Y)中的1种或者2种以上的稀土类化合物。
这样的稀土类化合物对土壤中所含的有害物质，即砷(As)、氟(F)、铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)等具有高吸附性能。
这些稀土类化合物以稀土类的氧化物的水合物或者氢氧化物的形态，例如，以为氧化铈水合物(CeO2·1.6H2O)、氧化钐水合物(Sm2O3·4.1H2O)、氧化钕水合物(Nd2O3·4.7H2O)、氧化钆水合物(Gd2O3·5.0H2O)、氧化镧水合物(La2O3·3.0H2O)、氧化钇水合物(Y2O3·2.1H2O)、氢氧化铈(Ce(OH)3或者Ce(OH)4)的形态，且以细粉粒的形态使用。土壤改良剂以包含该稀土类化合物的有害物质吸附剂为主剂，在其中混入吸水性物质而生成。
进一步地，研磨玻璃所用的玻璃用研磨剂中含有氧化铈，即便是研磨玻璃之后，仍含有氧化铈，因此，可将用过的废玻璃研磨剂作为有害物质吸附剂而再利用。
用过的废玻璃研磨剂中含有玻璃粉末等，因此，与吸水性物质混合并造粒为粒状时，该玻璃粉末等可起到粘合剂的作用，因此更加有利于成型为粒状。
此外，将废玻璃研磨剂作为有害物质吸附剂使用时，如后述的实验结果所表明地那样，将废玻璃研磨剂中的氧化铈改性为氢氧化铈，将该改性后的废玻璃研磨剂作为有害物质吸附剂使用是有效的，总之，土壤改良剂是以由废玻璃研磨剂构成的有害物质吸附剂为主剂，在其中混入吸水性物质而生成的。
作为吸水性物质，可使用主成分为氧化硅(SiO2)的硅藻土以及活性炭、白砂球(シラスバル一ン)、泥炭、浮石等，通常以粉粒体的形态使用，这些吸水性物质中，尤其优选使用吸水性和透水性能优越、且价格便宜的硅藻土。
随后，将作为这些粉粒状的吸水性物质和有害物质吸附剂的稀土类化合物或废玻璃研磨剂利用旋转式混合机进行充分混合，再用造粒机造粒成直径2mm左右的粒状后，使其干燥成型，即可制得土壤改良剂。
为了对本发明中的土壤改良剂进行效果确认，进行了各种实验，以下对其中的一部分进行描述。
例如，在25mL水中混入2.5mg砷，制备成水溶液，在该水溶液中，加入本发明中的各种土壤改良剂，摇动30分钟后，测定水溶液中的砷残留量，由该砷残留量和混合的砷量，即可算出各土壤改良剂对砷的吸附率。
为了进行比较，在同样条件下，算出氢氧化铈单体的吸附率以及氧化铈单体的吸附率，并算出硅藻体单体的吸附率。
其结果为图1所示的图表。
在图1的图表中，分别显示出实验例1中以单体形式使用了2g氢氧化铈的情况下、实验例2中以单体形式使用了2g氧化铈的情况下、实验例3中以单体形式使用了5g硅藻体(750℃下烧结)的情况下对砷的吸附率。
由实验例1-3的结果可知，氢氧化铈和氧化铈相比，氢氧化铈具有更优越的吸附性能，氧化铈单体几乎无吸附效果，此外，硅藻体单体也几乎没有吸附效果。
此外，实验例4-6中，使用混合了90重量％的硅藻土和10重量％的废玻璃研磨剂而生成的5g土壤改良剂，其中，在10重量％的废玻璃研磨剂中，含有3重量％的氧化铈和7重量％的其他物质(玻璃粉末等)。
而且，分别示出了实验例4中在750℃下对造粒后的土壤改良剂进行烧结的情况下、实验例5中在1000℃下进行烧结的情况下、实验例6中在80℃下进行干燥的情况下的砷吸附率。
从实验例4-6的结果来看，在750℃下烧结时和在80℃下干燥时，和氧化铈单体时相比，显示了更高的吸附率。但是，在80℃下干燥时，土壤改良剂自身具有较脆的缺点。
此外，在1000℃下烧结时，几乎没有吸附效果。关于这点，根据其他实验中在烧结温度900℃左右吸附率显著变化这一点可确认，因此，烧结时，温度必须低于900℃。
此外，实验例7使用混合了50重量％的硅藻土和50重量％的废玻璃研磨剂而生成的5g土壤改良剂。
然而，实验例7中使用的废玻璃研磨剂与实验例4-6中使用的废玻璃研磨剂不同，将研磨剂中所含的氧化铈改性处理为氢氧化铈，使用该改性处理后的物质，因此，改性处理后的50重量％的废玻璃研磨剂中含8重量％的氢氧化铈和42重量％的其他物质(玻璃粉末等)。
而且，作为造粒后在80℃下干燥的物质，尽管氢氧化铈的量很低，但几乎与实验例1中所示的氢氧化铈单体一样，显示出了相当高的吸附率。
另外，实验例8中使用混合了50重量％的硅藻土和50重量％的氢氧化铈而生成、造粒后在700℃下烧结而成的5g土壤改良剂，该实验例中也显示了很高的吸附率。
此外，还通过实验对土壤改良剂的干燥(烧结)温度与砷去除率的关系进行了确认，其实验结果如图2所示。
图2中的实心圆点表示烧杯实验结果，空心圆点表示过滤器实验结果。
烧杯实验中，将50重量％的硅藻土和50重量％的氢氧化铈混合而生成、造粒后，改变干燥(烧结)温度，制备土壤改良剂，在1L水中混入100mg砷，制成水溶液，从中分取出25mL放入聚乙烯广口瓶，在取出的水溶液中分别加入各种土壤改良剂5g，摇动30分钟后，滤纸过滤，稀释成5倍，进行测定。
过滤器实验中，使用与烧杯实验相同的土壤改良剂，对各种土壤改良剂1m2，以1000吨/日的量通过砷浓度为0.1mg/L的水，测定此时的砷去除率，可以说是与通常的使用环境非常接近的实验结果。
从该图2的实验结果可看出，不论是烧杯实验还是过滤器实验，烧结温度一旦超过1100℃，砷去除率就急剧下降。
因此，使用氢氧化铈作为有害物质吸附剂，使用硅藻土作为吸水性物质时，必须在1100℃以下的温度进行干燥(烧结)。
上述的实施形态中，给出了使用稀土类化合物作为有害物质吸附剂的例子，但是，根据例如含水氢氧化锆、含水氢氧化钛、含水氧化铁、氧化锰、氧化铝等需改良的土壤，也可以使用稀土类化合物以外的物质作为有害物质吸附剂。
另外，关于有害物质吸附剂与吸水性物质的混合比，应根据需改良土壤的特性，进行适当的变更。
产业实用性可以净化由于化学药品等各种有害物质而受污染的土壤，净化后的土壤可再用于各种用途。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.土壤改良剂，其是通过将包含铈化合物的有害物质吸附剂和包含硅藻土的吸水性物质混合并成型为粒状而制成的。
2.权利要求1所述的土壤改良剂，其中上述铈化合物为氢氧化铈或氧化铈水合物。
3.权利要求1所述的土壤改良剂，其中上述铈化合物为氢氧化铈，该土壤改良剂是通过将上述有害物质吸附剂与上述吸水性物质混合并制成粒状后，在1100℃以下的温度下干燥成型而制成。
4.权利要求1所述的土壤改良剂，其中使用包含氧化铈的用过的废玻璃研磨剂作为上述有害物质吸附剂。
5.权利要求4所述的土壤改良剂，其中将上述废玻璃研磨剂中的氧化铈改性为氢氧化铈后作为上述有害物质吸附剂使用。
权利要求
1.土壤改良剂，其是通过将有害物质吸附剂和吸水性物质混合并成型为粒状而制成的。
2.权利要求1所述的土壤改良剂，其中上述吸水性物质包含硅藻土。
3.权利要求1或2所述的土壤改良剂，其中上述有害物质吸附剂包含稀土类化合物。
4.权利要求3所述的土壤改良剂，其中上述稀土类化合物为氢氧化铈或氧化铈水合物。
5.权利要求2所述的土壤改良剂，其中上述有害物质吸附剂包含氢氧化铈，该土壤改良剂是通过将包含该氢氧化铈的有害物质吸附剂与包含硅藻土的吸水性物质混合并制成粒状后，在1100℃以下的温度下干燥成型而制成。
6.权利要求1或2所述的土壤改良剂，其中使用包含氧化铈的用过的废玻璃研磨剂作为有害物质吸附剂。
7.权利要求6所述的土壤改良剂，其中将上述废玻璃研磨剂中的氧化铈改性为氢氧化铈后作为上述有害物质吸附剂使用。
全文摘要
本发明涉及尽可能使用少量的有害物质吸附剂，即便是含地下水多的土壤，也能有效吸附有害物质，对土壤进行净化、改良的土壤改良剂。其是将有害物质吸附剂和吸水性物质混合、成型为粒状而成的土壤改良剂。
文档编号B09C1/08GK1780701SQ20048001133
公开日2006年5月31日申请日期2004年3月1日优先权日2003年3月3日
发明者藤田浩示申请人:日本板硝子株式会社