重金屬處理劑的所需量確定裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及重金屬處理劑的所需量確定裝置。要解決的技術問題在于在使飛灰等含重金屬物質中的重金屬不溶化時簡便、迅速、廉價且準確地確定重金屬處理劑的所需量。解決手段為使用重金屬處理劑的所需量確定裝置，其用于在使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中添加重金屬處理劑，測定該溶液濁度，根據其濁度不再變化的終點或濁度變化拐點處的重金屬處理劑添加量來確定該含重金屬物質所需的重金屬處理劑的所需量，其具備：在使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中添加重金屬處理劑的添加裝置；攪拌添加有重金屬處理劑的該溶液并使其懸浮的攪拌裝置；用該懸浮溶液中的可見光激光的散射光強度或透射率來測定該懸浮溶液濁度的測定裝置。
【專利說明】重金屬處理劑的所需量確定裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及在含重金屬物質中加入重金屬處理劑來對重金屬進行不溶化處理時用于確定重金屬處理劑的所需量的裝置。
【背景技術】
[0002]由城市垃圾焚燒工廠等排放的飛灰的重金屬含有率高，需要實施抑制重金屬溶出的處理。作為這種處理方法之一，有藥劑處理法，使用了添加螯合劑類藥劑等重金屬處理劑而使重金屬不溶化的方法。在這種藥劑處理方法中，為了確實地進行重金屬的不溶化處理，把握重金屬處理劑的所需量是重要的。
[0003]迄今作為確定重金屬處理劑的所需量的方法，一直使用如下方法:以實驗室試驗在飛灰中添加重金屬處理劑，實施添加加濕水、混煉等前處理，進一步按昭和48年(1973年)2月17日環境廳告示第13號法中規定的方法進行重金屬的溶出試驗，測定其溶出液中的重金屬濃度。然而，用環境廳告不第13號法(以下記為“13號試驗”)來確定重金屬處理劑的所需量的方法耗時長，難以迅速應對時刻變化的飛灰。
[0004]在這種情況下，提出了用ICP、原子吸光法、熒光X射線等測定重金屬飛灰中的重金屬濃度來確定重金屬處理劑的所需量的方法(例如參見專利文獻I)。然而，在這些方法中，測定重金屬濃度的裝置體積大且昂貴，因此難以在現場廉價地進行測定。
[0005]此外，提出了測定使用的螯合劑所特有的吸收波長的吸光度的方法(例如參見專利文獻2)。然而，要想測定螯合劑特有的吸收波長，需要能夠控制在螯合劑所特有且特定的吸收波長的光學裝置，裝置會變昂貴。此外，這些方法是測定游離的螯合劑的方法，不是直接檢測重金屬類的量的方法，并不一定能認為是充分的方法。
[0006]還提出了在飛灰與水的漿料中加入重金屬處理劑并測定氧化還原電位(ORP)的方法(例如參見專利文獻3)，或者利用檢測不同于ORP的電位的金屬離子電極進行測定的方法(例如參見專利文獻4)。然而，這些電位測定會強烈受到干擾離子的影響，因此并不一定能認為是充分的方法。
[0007]針對這些問題，提出了測定濁度的方法(例如參見專利文獻5)。然而，現有的測定濁度的方法中，在重金屬濃度為低濃度時，并不一定能認為是充分的方法。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開平11-70374號公報
[0011]專利文獻2:日本特開平10-337550號公報
[0012]專利文獻3:日本特開平8-309312號公報
[0013]專利文獻4:日本特開2003-334513公報
[0014]專利文獻5:日本特許第4599913號公報實用新型內容
[0015]實用新型要解決的問題
[0016]本實用新型是鑒于上述【背景技術】而做出的，其目的在于提供用于在使飛灰等含重金屬物質中的重金屬不溶化時簡便、迅速、廉價且準確地確定重金屬處理劑的所需量的裝置。
[0017]用于解決問題的方案
[0018]本發明人等對于確定用于使飛灰等含重金屬物質中的重金屬不溶化所必需的重金屬處理劑量的方法進行了深入研究，結果發現，在具有可檢測使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液的濁度變化的檢測器和根據濁度不再變化的終點或濁度變化的拐點處的重金屬處理劑的添加量算出重金屬處理劑的所需量的功能的重金屬處理劑的所需量確定裝置中，檢測器采用可見光激光，從而能夠在現場短時間且簡便地、進而即使在重金屬含量為低濃度的情況下也準確地確定重金屬處理劑的所需量，從而完成了本實用新型。
[0019]S卩，本實用新型為如下所示的重金屬處理劑的所需量確定裝置。
[0020][I] 一種重金屬處理劑的所需量確定裝置，其用于將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中，測定該溶液的濁度，根據其濁度不再變化的終點或濁度變化的拐點處的重金屬處理劑的添加量來確定該含重金屬物質所需的重金屬處理劑的所需量，其特征在于，
[0021]其具備:
[0022]將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中的添加裝置；
[0023]對添加有重金屬處理劑的該溶液進行攪拌使其懸浮的攪拌裝置；以及，
[0024]通過在該懸浮溶液中的可見光激光的散射光強度或透射率來測定該懸浮溶液的濁度的測定裝置。
[0025][2]根據上述[I]所述的裝置，其特征在于，可見光激光的波長為600?760nm。
[0026][3]根據上述[I]所述的裝置，其特征在于，添加裝置具有容納重金屬處理劑的容器、用于將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中的泵以及注入口，該注入口配置得比使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液的液面更靠上部。
[0027][4]根據上述[I]所述的裝置，其特征在于，攪拌裝置為電磁式攪拌器或機械式攪拌葉片。
[0028][5]根據上述[I]所述的裝置，其特征在于，測定裝置為具有投光器和受光器的可見光激光傳感器，該投光器和受光器分別配置在測定容器的側部。
[0029][6]根據上述[I]所述的裝置，其特征在于，
[0030]添加裝置具有容納重金屬處理劑的容器、用于將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中的泵以及注入口，該注入口配置得比使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液的液面更靠上部；
[0031]攪拌裝置為電磁式攪拌器或機械式攪拌葉片；以及，
[0032]測定裝置為具有投光器和受光器的可見光激光傳感器，該投光器和受光器分別配置在測定容器的側部，且可見光激光的波長為600?760nm。
[0033]實用新型的效果
[0034]如果使用本實用新型的裝置，則通過在將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中并測定該溶液的濁度，能夠在現場短時間且簡便、高精度地確定含重金屬物質的不溶化處理所需的重金屬處理劑的添加量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是實施例1中的重金屬處理劑所需量確定裝置的示意圖。
[0036]圖2是飛灰B (未知試樣)的使用了重金屬處理劑所需量確定裝置的測定結果。
[0037]圖3是實施例2中的重金屬處理劑所需量確定裝置的示意圖。
[0038]圖4是飛灰C的使用了重金屬處理劑所需量確定裝置的試驗結果。
[0039]附圖標記說明
[0040]I受光器
[0041]2投光器(激光光源部)
[0042]3放大器單元
[0043]4攪拌機(攪拌器)
[0044]5測定容器(玻璃燒杯)
[0045]6攪拌子
[0046]7重金屬處理劑注入單元(藥劑注入部)
[0047]8重金屬處理劑注入噴嘴(藥劑注入噴嘴)
[0048]9容器上蓋
【具體實施方式】
[0049]本實用新型的重金屬處理劑的所需量確定裝置用于將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中并測定該溶液的濁度，根據其濁度不再變化的終點或濁度變化的拐點處的重金屬處理劑的添加量來確定該含重金屬物質所需的重金屬處理劑的所需量，其特征在于，
[0050]其具備:
[0051]在將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中的添加裝置；
[0052]對添加有重金屬處理劑的該溶液進行攪拌使其懸浮的攪拌裝置；以及，
[0053]通過在該懸浮溶液中的可見光激光的散射光強度或透射率來測定該懸浮溶液的濁度的測定裝置。
[0054]在本實用新型中，作為含重金屬物質，并沒有特別限定，例如可列舉出飛灰(FlyAsh)、土壤、其他廢棄物等。
[0055]在本實用新型中，作為重金屬的種類，并沒有特別限定，例如可列舉出:鉛、銅、鎘、鋅、鎳、汞、鉻、砷等，此外還可例示出在環境保護上對溶出進行控制的金屬成分。
[0056]在本實用新型中，作為使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液(以下稱為“溶出液”)，并沒有特別限定，例如可例示出使用硝酸、鹽酸等無機酸、蘋果酸、鄰苯二甲酸等有機酸、或氨、苛性鈉等堿來使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液。
[0057]這些當中，對于使溶解在含重金屬物質中的重金屬溶出而言，優選使用具有I個以上羧基且具有非對稱結構的羧酸、羥基羧酸、或它們兩者的水溶液。
[0058]作為具有I個以上羧基且具有非對稱結構的羧酸，并沒有特別限定，例如可列舉出:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、草酰乙酸、丙酮酸、苯甲酸等。
[0059]此外，作為具有I個以上羧基且具有非對稱結構的羥基羧酸，并沒有特別限定，例如可列舉出:乙醇酸、乳酸、甘油酸、羥基丁酸、蘋果酸、葡糖酸、扁桃酸等。
[0060]這些當中，在操作方面優選羥基羧酸，特別優選固態的乙醇酸、甘油酸、羥基丁酸、蘋果酸、葡糖酸、扁桃酸。
[0061]對溶出液的pH并沒有特別限定，對于確定為了處理從含重金屬物質溶出的重金屬所需的重金屬處理劑量而言，優選設定為盡可能使重金屬容易溶出的pH。
[0062]此外，優選在將該溶出液的pH設定為7以上之后添加重金屬處理劑并測定濁度，更優選為8以上，進一步優選為10以上。另一方面，優選pH不超過14。該溶出液的pH小于7時，優選在該溶出液中加入堿而使pH在上述范圍內。在這里，作為堿，只要能溶于水就沒有特別限定，例如可列舉出:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂等金屬氫氧化物的無水物、水合物、水溶液等。
[0063]在本實用新型中，溶出液優選在添加重金屬處理劑測定濁度之前先過濾并消除渾濁。作為過濾的方法，并沒有特別限定，例如利用膜濾器的過濾是簡便的。
[0064]如此得到的溶出液被保持在用于測定濁度的容器(測定容器)中。
[0065]在本實用新型中，作為測定容器，只要是能夠保持內容物即溶出液的容器就沒有特別限定，優選具有能夠透射可見光激光的透射率的容器，更優選為透明的容器。
[0066]作為這種容器，例如可列舉出透明玻璃制的容器、透明塑料制的容器等。這些當中，在不容易出現破損的方面優選透明塑料制的容器。進而，出于防止溶出液蒸發或飛濺的目的，優選使測定容器密閉或半密閉。在這里，半密閉是指測定容器的敞開部的一部分被蓋子等覆蓋。
[0067]在本實用新型中，作為添加裝置，只要是具有在溶出液中添加重金屬處理劑的功能的裝置就沒有特別限定。例如，具有容納重金屬處理劑的容器(例如罐)、用于供給重金屬處理劑的泵以及注入口(例如噴嘴)，從容納的容器經由管道等將重金屬處理劑添加到溶出液中。
[0068]在本實用新型中，作為重金屬處理劑，可以使用具有與重金屬反應使其不溶化的效果的通常的試劑。例如可列舉出螯合劑類試劑(胺的二硫代羧酸鹽、乙酸鹽等)、無機類的硫化物(硫化鈉、硫化鐵等)。這些當中，由于重金屬不溶化能力優異而優選哌嗪的二硫代羧酸鹽(哌嗪-N- 二硫代羧酸鹽、哌嗪-N，N’ -雙二硫代羧酸鹽、或其混合物等)。
[0069]在本實用新型中，添加裝置優選設置在測定容器的上部。此外，重金屬處理劑的注入口優選配置得比使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液的液面更靠上部。
[0070]作為重金屬處理劑的添加方法，在精度提高方面優選自動滴加方式。自動滴加時，作為注入重金屬處理劑的泵，并沒有特別限定，例如可列舉出:注射器泵、隔膜泵、活塞泵、齒輪泵、油壓式泵等。這些當中，優選能夠將I次的添加量調節在0.005?0.200mg的范圍內添加、且標準偏差達到0.0Olg以下的高精度的泵，具體而言，可例示出基于脈沖電動機的進給絲杠驅動方式注射器泵等。
[0071]在本實用新型中，攪拌裝置對測定容器內的溶出液進行攪拌，制成懸浮溶液。
[0072]作為攪拌裝置，并沒有特別限定，例如可列舉出電磁式攪拌器、機械式攪拌葉片坐寸O
[0073]根據本實用新型的裝置，在溶出液中逐步地添加重金屬處理劑并緩慢生成重金屬的懸浮物，通過可見光激光測定其透射光強度，根據即使再加入重金屬處理劑、懸浮物量也不增加時、即透光率不再降低(濁度不再上升)時的重金屬處理劑的添加量，能夠確定重金屬處理劑的所需量。即，能夠將濁度不再變化的終點或濁度變化的拐點處的重金屬處理劑的添加量直接作為重金屬處理劑的所需量。
[0074]在本實用新型中，測定裝置通過在該懸浮溶液中的可見光激光的散射光強度或透射率來測定該懸浮溶液的濁度。
[0075]本實用新型中，作為測定裝置，使用具有投光器(例如，激光光源部)和受光器(例如受光部)的可見光激光傳感器。更優選該投光器和受光器分別配置在測定容器的側部。此外，可見光激光傳感器可以具備放大器單元。
[0076]通過使用可見光激光，能夠高靈敏度地檢測因從含重金屬物質溶出的重金屬與重金屬處理劑反應而產生的濁度，從而可檢測更低濃度的重金屬，進而，對于迄今難以檢測的重金屬含量為低濃度的含重金屬物質也能夠在現場短時間且簡便地、進而高精度地確定重金屬處理劑的所需量。
[0077]對本實用新型中使用的可見光的波長并沒有特別限定，優選為600?760nm的范圍。使用小于600nm的波長時，根據所添加的重金屬處理劑，有時會對透射率造成影響。
[0078]在本實用新型中，“濁度”是指:用溶液的每單位容量或單位重量來表示溶液中存在的懸浮物量的常規指標。
[0079]在本實用新型中，濁度是在溶出液中添加重金屬處理劑來進行測定的，重金屬處理劑的添加可以是連續的，也可以是間斷的。特別優選逐步進行添加并在由添加的重金屬處理劑帶來的懸浮物生成穩定化之后測定濁度。作為添加時間的間隔，優選以幾分鐘、特別是I?10分鐘左右的間隔進行添加并攪拌。
[0080]此外，在本實用新型的方法中并不一定需要測定濁度的絕對值，只要能測定溶液中的濁度的變化即可。
[0081]實施例
[0082]以下通過實施例說明本實用新型，本實用新型并不受這些實施例的限定解釋。
[0083]參考例I
[0084]將飛灰A (含有Pb = 6400ppm、Cu = 2200ppm) 0.2g和DL-蘋果酸(和光純藥工業株式會社制造)3.5g添加到純水200g中，攪拌I分鐘，使飛灰中的重金屬溶出。將該漿料用膜濾器(ADVANTEC公司制造:膜濾器孔徑0.45 μ m)過濾之后，添加20%氫氧化鈉溶液，調整為PH12。接著，用基于脈沖電動機的進給絲杠驅動方式的注射器泵在該溶出液中添加重金屬處理劑TS-275 (東曹株式會社制造)的25倍稀釋液0.58g，攪拌30分鐘，生成懸浮物。將含有懸浮物的液體3g移至石英比色皿(ImmX ImmX 45mm),用UV-3100 (株式會社島津制作所制造)測定可見光波長即650nm下的透射率，結果為70%。
[0085]參考例2
[0086]將測定波長設定為780nm(紅外區域)，除此之外進行了與參考例I同樣的操作，結果透射率為79%。盡管含有相同濃度的懸浮物，但與可見光的650nm相比透射率要高出9 %，作為濁度檢測得較低。
[0087]實施例1
[0088]將飛灰B (未知試樣)0.2g和DL-蘋果酸(和光純藥工業株式會社制造)3.5g添加到純水200g中，攪拌I分鐘，使飛灰中的重金屬溶出。將該漿料用膜濾器(ADVANTEC公司制造:膜濾器孔徑0.45 μ m)過濾之后，將該溶出液放入200mL的玻璃燒杯，添加20%氫氧化鈉溶液，調整為PH12。
[0089]接著，如圖1所示，將該玻璃燒杯(測定容器5)設置在由受光器I和投光器2形成的可見光激光傳感器之間(即，受光器I和投光器2分別位于測定容器5的側面)。該激光傳感器使用IB-10 (基恩士公司制造)作為傳感頭，使用IB-1000 (基恩士公司制造)作為放大器單元3。
[0090]接著，一邊使用攪拌子6通過電磁式攪拌器4攪拌該溶出液，一邊使用具有基于脈沖電動機的進給絲杠驅動方式的注射器泵的重金屬處理劑注入單元7 (具有容納重金屬處理劑的容器、前述泵及其控制單元)，自重金屬處理劑注入噴嘴8以3分鐘的間隔滴加10次重金屬處理劑TS-275 (東曹株式會社制造)的25倍稀釋液，每次0.058g,通過受光器I的受光量檢測其懸浮物量的變化。結果示于表1、圖2。在滴加了 3次時觀測到明確的拐點。拐點處的滴加量的總量為0.058gX3 = 0.174g，相對于飛灰0.2g，重金屬處理劑TS-275需要 0.174g/25 = 6.96mg，即，相對于飛灰為 3.48 重量％ (6.96mg/0.2gX 100)。
[0091]相對于飛灰B50g，添加重金屬處理劑的所需量3.48重量％ (1.74g)和水12.5g，實施環境廳告示13號試驗，結果未確認到重金屬的溶出，通過本裝置成功確定了用于對重金屬含量未知的飛灰進行不溶化處理所需的重金屬處理劑的所需量。
[0092][表 I]
[0093]
滴加次數受光量(mV)
0960
1~
2-728
3-1110
4-1208
5-1253
6-1290
7-1315
8-1338
9-1343
Ι?1-1353
[0094]實施例2
[0095]將飛灰C (未知試樣)0.2g和DL-蘋果酸(和光純藥工業株式會社制造)3.5g添加到純水200g中，攪拌I分鐘，使飛灰中的重金屬溶出。將該漿料用膜濾器(ADVANTEC公司制造:膜濾器孔徑0.45 μ m)過濾之后，將該溶出液放入200mL的玻璃燒杯，添加20%氫氧化鈉溶液，調整為PH12。
[0096]接著，如圖3所示，將該玻璃燒杯(測定容器5)設置在由受光器I和投光器2形成的可見光激光傳感器之間(即，受光器I和投光器2分別位于測定容器5的側面)。該激光傳感器使用IB-10 (基恩士公司制造)作為傳感頭，使用IB-1000 (基恩士公司制造)作為放大器單元3。另外，測定容器5通過容器上蓋9形成半密閉的狀態。
[0097]接著，一邊使用攪拌子6[全長25_、直徑<i)8mm(AS ONE公司制造)]并使用攪拌機4[HS-30D(AS ONE公司制造)]攪拌該溶出液，一邊使用具有基于脈沖電動機的進給絲杠驅動方式的注射器泵的藥劑注入部(具有容納重金屬處理劑的容器、前述泵以及其控制單元)自藥劑注入噴嘴8從比測定容器5內的溶出液的液面更靠上部處以3分鐘的間隔滴加10次重金屬處理劑TS-275 (東曹株式會社制造)的25倍稀釋液，每次0.038g,通過受光部I的受光量檢測其懸浮物量的變化。結果示于表2、圖4。在滴加了 3次時觀測到明確的拐點。拐點處的滴加量的總量為0.038gX3 = 0.114g，相對于飛灰0.2g，重金屬處理劑TS-275需要 0.114g/25 = 4.56mg，即，相對于飛灰為 2.28 重量% (4.56mg/0.2gX 100)。
[0098]相對于飛灰C50g，添加重金屬處理劑的所需量2.28重量％ (1.14g)和水12.5g，實施環境廳告示13號試驗，結果未確認到重金屬的溶出，通過本裝置成功確定了對重金屬含量未知的飛灰進行不溶化處理所需的重金屬處理劑的所需量。
[0099][表2]
[0100]
滴加次數受光量(mV)
0880
1354
2-330
3~532
4-558
5-588
6"601
7-62381-642
9-658Ι? -677
【權利要求】
1.一種重金屬處理劑的所需量確定裝置，其用于將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中并測定該溶液的濁度，根據其濁度不再變化的終點或濁度變化的拐點處的重金屬處理劑的添加量來確定該含重金屬物質所需的重金屬處理劑的所需量，其特征在于， 其具備: 將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中的添加裝置； 對添加有重金屬處理劑的該溶液進行攪拌使其懸浮的攪拌裝置；以及 通過在該懸浮溶液中的可見光激光的散射光強度或透射率來測定該懸浮溶液的濁度的測定裝置。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，可見光激光的波長為600?760nm。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，添加裝置具有容納重金屬處理劑的容器、用于將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中的泵以及注入口，該注入口配置得比使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液的液面更靠上部。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，攪拌裝置為電磁式攪拌器或機械式攪拌葉片。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，測定裝置為具有投光器和受光器的可見光激光傳感器，該投光器和受光器分別配置在測定容器的側部。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中， 添加裝置具有容納重金屬處理劑的容器、用于將重金屬處理劑添加到使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液中的泵以及注入口，該注入口配置得比使重金屬從含重金屬物質溶出得到的溶液的液面更靠上部； 攪拌裝置為電磁式攪拌器或機械式攪拌葉片；以及， 測定裝置為具有投光器和受光器的可見光激光傳感器，該投光器和受光器分別配置在測定容器的側部，且可見光激光的波長為600?760nm。
【文檔編號】G01N21/59GK203981585SQ201420213547
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2013年4月26日
【發明者】疋田英樹, 阿山義則, 長井康行 申請人:東曹株式會社