重金属处理剂的所需量确定装置制造方法

文档序号:6054324阅读:299来源:国知局
重金属处理剂的所需量确定装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及重金属处理剂的所需量确定装置。要解决的技术问题在于在使飞灰等含重金属物质中的重金属不溶化时简便、迅速、廉价且准确地确定重金属处理剂的所需量。解决手段为使用重金属处理剂的所需量确定装置,其用于在使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中添加重金属处理剂,测定该溶液浊度,根据其浊度不再变化的终点或浊度变化拐点处的重金属处理剂添加量来确定该含重金属物质所需的重金属处理剂的所需量,其具备:在使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中添加重金属处理剂的添加装置;搅拌添加有重金属处理剂的该溶液并使其悬浮的搅拌装置;用该悬浮溶液中的可见光激光的散射光强度或透射率来测定该悬浮溶液浊度的测定装置。
【专利说明】重金属处理剂的所需量确定装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及在含重金属物质中加入重金属处理剂来对重金属进行不溶化处理时用于确定重金属处理剂的所需量的装置。

【背景技术】
[0002]由城市垃圾焚烧工厂等排放的飞灰的重金属含有率高,需要实施抑制重金属溶出的处理。作为这种处理方法之一,有药剂处理法,使用了添加螯合剂类药剂等重金属处理剂而使重金属不溶化的方法。在这种药剂处理方法中,为了确实地进行重金属的不溶化处理,把握重金属处理剂的所需量是重要的。
[0003]迄今作为确定重金属处理剂的所需量的方法,一直使用如下方法:以实验室试验在飞灰中添加重金属处理剂,实施添加加湿水、混炼等前处理,进一步按昭和48年(1973年)2月17日环境厅告示第13号法中规定的方法进行重金属的溶出试验,测定其溶出液中的重金属浓度。然而,用环境厅告不第13号法(以下记为“13号试验”)来确定重金属处理剂的所需量的方法耗时长,难以迅速应对时刻变化的飞灰。
[0004]在这种情况下,提出了用ICP、原子吸光法、荧光X射线等测定重金属飞灰中的重金属浓度来确定重金属处理剂的所需量的方法(例如参见专利文献I)。然而,在这些方法中,测定重金属浓度的装置体积大且昂贵,因此难以在现场廉价地进行测定。
[0005]此外,提出了测定使用的螯合剂所特有的吸收波长的吸光度的方法(例如参见专利文献2)。然而,要想测定螯合剂特有的吸收波长,需要能够控制在螯合剂所特有且特定的吸收波长的光学装置,装置会变昂贵。此外,这些方法是测定游离的螯合剂的方法,不是直接检测重金属类的量的方法,并不一定能认为是充分的方法。
[0006]还提出了在飞灰与水的浆料中加入重金属处理剂并测定氧化还原电位(ORP)的方法(例如参见专利文献3),或者利用检测不同于ORP的电位的金属离子电极进行测定的方法(例如参见专利文献4)。然而,这些电位测定会强烈受到干扰离子的影响,因此并不一定能认为是充分的方法。
[0007]针对这些问题,提出了测定浊度的方法(例如参见专利文献5)。然而,现有的测定浊度的方法中,在重金属浓度为低浓度时,并不一定能认为是充分的方法。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开平11-70374号公报
[0011]专利文献2:日本特开平10-337550号公报
[0012]专利文献3:日本特开平8-309312号公报
[0013]专利文献4:日本特开2003-334513公报
[0014]专利文献5:日本特许第4599913号公报实用新型内容
[0015]实用新型要解决的问题
[0016]本实用新型是鉴于上述【背景技术】而做出的,其目的在于提供用于在使飞灰等含重金属物质中的重金属不溶化时简便、迅速、廉价且准确地确定重金属处理剂的所需量的装置。
[0017]用于解决问题的方案
[0018]本发明人等对于确定用于使飞灰等含重金属物质中的重金属不溶化所必需的重金属处理剂量的方法进行了深入研究,结果发现,在具有可检测使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液的浊度变化的检测器和根据浊度不再变化的终点或浊度变化的拐点处的重金属处理剂的添加量算出重金属处理剂的所需量的功能的重金属处理剂的所需量确定装置中,检测器采用可见光激光,从而能够在现场短时间且简便地、进而即使在重金属含量为低浓度的情况下也准确地确定重金属处理剂的所需量,从而完成了本实用新型。
[0019]S卩,本实用新型为如下所示的重金属处理剂的所需量确定装置。
[0020][I] 一种重金属处理剂的所需量确定装置,其用于将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中,测定该溶液的浊度,根据其浊度不再变化的终点或浊度变化的拐点处的重金属处理剂的添加量来确定该含重金属物质所需的重金属处理剂的所需量,其特征在于,
[0021]其具备:
[0022]将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中的添加装置;
[0023]对添加有重金属处理剂的该溶液进行搅拌使其悬浮的搅拌装置;以及,
[0024]通过在该悬浮溶液中的可见光激光的散射光强度或透射率来测定该悬浮溶液的浊度的测定装置。
[0025][2]根据上述[I]所述的装置,其特征在于,可见光激光的波长为600?760nm。
[0026][3]根据上述[I]所述的装置,其特征在于,添加装置具有容纳重金属处理剂的容器、用于将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中的泵以及注入口,该注入口配置得比使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液的液面更靠上部。
[0027][4]根据上述[I]所述的装置,其特征在于,搅拌装置为电磁式搅拌器或机械式搅拌叶片。
[0028][5]根据上述[I]所述的装置,其特征在于,测定装置为具有投光器和受光器的可见光激光传感器,该投光器和受光器分别配置在测定容器的侧部。
[0029][6]根据上述[I]所述的装置,其特征在于,
[0030]添加装置具有容纳重金属处理剂的容器、用于将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中的泵以及注入口,该注入口配置得比使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液的液面更靠上部;
[0031]搅拌装置为电磁式搅拌器或机械式搅拌叶片;以及,
[0032]测定装置为具有投光器和受光器的可见光激光传感器,该投光器和受光器分别配置在测定容器的侧部,且可见光激光的波长为600?760nm。
[0033]实用新型的效果
[0034]如果使用本实用新型的装置,则通过在将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中并测定该溶液的浊度,能够在现场短时间且简便、高精度地确定含重金属物质的不溶化处理所需的重金属处理剂的添加量。

【专利附图】

【附图说明】
[0035]图1是实施例1中的重金属处理剂所需量确定装置的示意图。
[0036]图2是飞灰B (未知试样)的使用了重金属处理剂所需量确定装置的测定结果。
[0037]图3是实施例2中的重金属处理剂所需量确定装置的示意图。
[0038]图4是飞灰C的使用了重金属处理剂所需量确定装置的试验结果。
[0039]附图标记说明
[0040]I受光器
[0041]2投光器(激光光源部)
[0042]3放大器单元
[0043]4搅拌机(搅拌器)
[0044]5测定容器(玻璃烧杯)
[0045]6搅拌子
[0046]7重金属处理剂注入单元(药剂注入部)
[0047]8重金属处理剂注入喷嘴(药剂注入喷嘴)
[0048]9容器上盖

【具体实施方式】
[0049]本实用新型的重金属处理剂的所需量确定装置用于将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中并测定该溶液的浊度,根据其浊度不再变化的终点或浊度变化的拐点处的重金属处理剂的添加量来确定该含重金属物质所需的重金属处理剂的所需量,其特征在于,
[0050]其具备:
[0051]在将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中的添加装置;
[0052]对添加有重金属处理剂的该溶液进行搅拌使其悬浮的搅拌装置;以及,
[0053]通过在该悬浮溶液中的可见光激光的散射光强度或透射率来测定该悬浮溶液的浊度的测定装置。
[0054]在本实用新型中,作为含重金属物质,并没有特别限定,例如可列举出飞灰(FlyAsh)、土壤、其他废弃物等。
[0055]在本实用新型中,作为重金属的种类,并没有特别限定,例如可列举出:铅、铜、镉、锌、镍、汞、铬、砷等,此外还可例示出在环境保护上对溶出进行控制的金属成分。
[0056]在本实用新型中,作为使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液(以下称为“溶出液”),并没有特别限定,例如可例示出使用硝酸、盐酸等无机酸、苹果酸、邻苯二甲酸等有机酸、或氨、苛性钠等碱来使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液。
[0057]这些当中,对于使溶解在含重金属物质中的重金属溶出而言,优选使用具有I个以上羧基且具有非对称结构的羧酸、羟基羧酸、或它们两者的水溶液。
[0058]作为具有I个以上羧基且具有非对称结构的羧酸,并没有特别限定,例如可列举出: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,作为具有I个以上羧基且具有非对称结构的羟基羧酸,并没有特别限定,例如可列举出:乙醇酸、乳酸、甘油酸、羟基丁酸、苹果酸、葡糖酸、扁桃酸等。
[0060]这些当中,在操作方面优选羟基羧酸,特别优选固态的乙醇酸、甘油酸、羟基丁酸、苹果酸、葡糖酸、扁桃酸。
[0061]对溶出液的pH并没有特别限定,对于确定为了处理从含重金属物质溶出的重金属所需的重金属处理剂量而言,优选设定为尽可能使重金属容易溶出的pH。
[0062]此外,优选在将该溶出液的pH设定为7以上之后添加重金属处理剂并测定浊度,更优选为8以上,进一步优选为10以上。另一方面,优选pH不超过14。该溶出液的pH小于7时,优选在该溶出液中加入碱而使pH在上述范围内。在这里,作为碱,只要能溶于水就没有特别限定,例如可列举出:氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁等金属氢氧化物的无水物、水合物、水溶液等。
[0063]在本实用新型中,溶出液优选在添加重金属处理剂测定浊度之前先过滤并消除浑浊。作为过滤的方法,并没有特别限定,例如利用膜滤器的过滤是简便的。
[0064]如此得到的溶出液被保持在用于测定浊度的容器(测定容器)中。
[0065]在本实用新型中,作为测定容器,只要是能够保持内容物即溶出液的容器就没有特别限定,优选具有能够透射可见光激光的透射率的容器,更优选为透明的容器。
[0066]作为这种容器,例如可列举出透明玻璃制的容器、透明塑料制的容器等。这些当中,在不容易出现破损的方面优选透明塑料制的容器。进而,出于防止溶出液蒸发或飞溅的目的,优选使测定容器密闭或半密闭。在这里,半密闭是指测定容器的敞开部的一部分被盖子等覆盖。
[0067]在本实用新型中,作为添加装置,只要是具有在溶出液中添加重金属处理剂的功能的装置就没有特别限定。例如,具有容纳重金属处理剂的容器(例如罐)、用于供给重金属处理剂的泵以及注入口(例如喷嘴),从容纳的容器经由管道等将重金属处理剂添加到溶出液中。
[0068]在本实用新型中,作为重金属处理剂,可以使用具有与重金属反应使其不溶化的效果的通常的试剂。例如可列举出螯合剂类试剂(胺的二硫代羧酸盐、乙酸盐等)、无机类的硫化物(硫化钠、硫化铁等)。这些当中,由于重金属不溶化能力优异而优选哌嗪的二硫代羧酸盐(哌嗪-N- 二硫代羧酸盐、哌嗪-N,N’ -双二硫代羧酸盐、或其混合物等)。
[0069]在本实用新型中,添加装置优选设置在测定容器的上部。此外,重金属处理剂的注入口优选配置得比使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液的液面更靠上部。
[0070]作为重金属处理剂的添加方法,在精度提高方面优选自动滴加方式。自动滴加时,作为注入重金属处理剂的泵,并没有特别限定,例如可列举出:注射器泵、隔膜泵、活塞泵、齿轮泵、油压式泵等。这些当中,优选能够将I次的添加量调节在0.005?0.200mg的范围内添加、且标准偏差达到0.0Olg以下的高精度的泵,具体而言,可例示出基于脉冲电动机的进给丝杠驱动方式注射器泵等。
[0071]在本实用新型中,搅拌装置对测定容器内的溶出液进行搅拌,制成悬浮溶液。
[0072]作为搅拌装置,并没有特别限定,例如可列举出电磁式搅拌器、机械式搅拌叶片坐寸O
[0073]根据本实用新型的装置,在溶出液中逐步地添加重金属处理剂并缓慢生成重金属的悬浮物,通过可见光激光测定其透射光强度,根据即使再加入重金属处理剂、悬浮物量也不增加时、即透光率不再降低(浊度不再上升)时的重金属处理剂的添加量,能够确定重金属处理剂的所需量。即,能够将浊度不再变化的终点或浊度变化的拐点处的重金属处理剂的添加量直接作为重金属处理剂的所需量。
[0074]在本实用新型中,测定装置通过在该悬浮溶液中的可见光激光的散射光强度或透射率来测定该悬浮溶液的浊度。
[0075]本实用新型中,作为测定装置,使用具有投光器(例如,激光光源部)和受光器(例如受光部)的可见光激光传感器。更优选该投光器和受光器分别配置在测定容器的侧部。此外,可见光激光传感器可以具备放大器单元。
[0076]通过使用可见光激光,能够高灵敏度地检测因从含重金属物质溶出的重金属与重金属处理剂反应而产生的浊度,从而可检测更低浓度的重金属,进而,对于迄今难以检测的重金属含量为低浓度的含重金属物质也能够在现场短时间且简便地、进而高精度地确定重金属处理剂的所需量。
[0077]对本实用新型中使用的可见光的波长并没有特别限定,优选为600?760nm的范围。使用小于600nm的波长时,根据所添加的重金属处理剂,有时会对透射率造成影响。
[0078]在本实用新型中,“浊度”是指:用溶液的每单位容量或单位重量来表示溶液中存在的悬浮物量的常规指标。
[0079]在本实用新型中,浊度是在溶出液中添加重金属处理剂来进行测定的,重金属处理剂的添加可以是连续的,也可以是间断的。特别优选逐步进行添加并在由添加的重金属处理剂带来的悬浮物生成稳定化之后测定浊度。作为添加时间的间隔,优选以几分钟、特别是I?10分钟左右的间隔进行添加并搅拌。
[0080]此外,在本实用新型的方法中并不一定需要测定浊度的绝对值,只要能测定溶液中的浊度的变化即可。
[0081]实施例
[0082]以下通过实施例说明本实用新型,本实用新型并不受这些实施例的限定解释。
[0083]参考例I
[0084]将飞灰A (含有Pb = 6400ppm、Cu = 2200ppm) 0.2g和DL-苹果酸(和光纯药工业株式会社制造)3.5g添加到纯水200g中,搅拌I分钟,使飞灰中的重金属溶出。将该浆料用膜滤器(ADVANTEC公司制造:膜滤器孔径0.45 μ m)过滤之后,添加20%氢氧化钠溶液,调整为PH12。接着,用基于脉冲电动机的进给丝杠驱动方式的注射器泵在该溶出液中添加重金属处理剂TS-275 (东曹株式会社制造)的25倍稀释液0.58g,搅拌30分钟,生成悬浮物。将含有悬浮物的液体3g移至石英比色皿(ImmX ImmX 45mm),用UV-3100 (株式会社岛津制作所制造)测定可见光波长即650nm下的透射率,结果为70%。
[0085]参考例2
[0086]将测定波长设定为780nm(红外区域),除此之外进行了与参考例I同样的操作,结果透射率为79%。尽管含有相同浓度的悬浮物,但与可见光的650nm相比透射率要高出9 %,作为浊度检测得较低。
[0087]实施例1
[0088]将飞灰B (未知试样)0.2g和DL-苹果酸(和光纯药工业株式会社制造)3.5g添加到纯水200g中,搅拌I分钟,使飞灰中的重金属溶出。将该浆料用膜滤器(ADVANTEC公司制造:膜滤器孔径0.45 μ m)过滤之后,将该溶出液放入200mL的玻璃烧杯,添加20%氢氧化钠溶液,调整为PH12。
[0089]接着,如图1所示,将该玻璃烧杯(测定容器5)设置在由受光器I和投光器2形成的可见光激光传感器之间(即,受光器I和投光器2分别位于测定容器5的侧面)。该激光传感器使用IB-10 (基恩士公司制造)作为传感头,使用IB-1000 (基恩士公司制造)作为放大器单元3。
[0090]接着,一边使用搅拌子6通过电磁式搅拌器4搅拌该溶出液,一边使用具有基于脉冲电动机的进给丝杠驱动方式的注射器泵的重金属处理剂注入单元7 (具有容纳重金属处理剂的容器、前述泵及其控制单元),自重金属处理剂注入喷嘴8以3分钟的间隔滴加10次重金属处理剂TS-275 (东曹株式会社制造)的25倍稀释液,每次0.058g,通过受光器I的受光量检测其悬浮物量的变化。结果示于表1、图2。在滴加了 3次时观测到明确的拐点。拐点处的滴加量的总量为0.058gX3 = 0.174g,相对于飞灰0.2g,重金属处理剂TS-275需要 0.174g/25 = 6.96mg,即,相对于飞灰为 3.48 重量% (6.96mg/0.2gX 100)。
[0091]相对于飞灰B50g,添加重金属处理剂的所需量3.48重量% (1.74g)和水12.5g,实施环境厅告示13号试验,结果未确认到重金属的溶出,通过本装置成功确定了用于对重金属含量未知的飞灰进行不溶化处理所需的重金属处理剂的所需量。
[0092][表 I]
[0093]

滴加次数受光量(mV)
0960
1~

2-728

3-1110

4-1208

5-1253

6-1290

7-1315

8-1338

9-1343

Ι?1-1353
[0094]实施例2
[0095]将飞灰C (未知试样)0.2g和DL-苹果酸(和光纯药工业株式会社制造)3.5g添加到纯水200g中,搅拌I分钟,使飞灰中的重金属溶出。将该浆料用膜滤器(ADVANTEC公司制造:膜滤器孔径0.45 μ m)过滤之后,将该溶出液放入200mL的玻璃烧杯,添加20%氢氧化钠溶液,调整为PH12。
[0096]接着,如图3所示,将该玻璃烧杯(测定容器5)设置在由受光器I和投光器2形成的可见光激光传感器之间(即,受光器I和投光器2分别位于测定容器5的侧面)。该激光传感器使用IB-10 (基恩士公司制造)作为传感头,使用IB-1000 (基恩士公司制造)作为放大器单元3。另外,测定容器5通过容器上盖9形成半密闭的状态。
[0097]接着,一边使用搅拌子6[全长25_、直径<i)8mm(AS ONE公司制造)]并使用搅拌机4[HS-30D(AS ONE公司制造)]搅拌该溶出液,一边使用具有基于脉冲电动机的进给丝杠驱动方式的注射器泵的药剂注入部(具有容纳重金属处理剂的容器、前述泵以及其控制单元)自药剂注入喷嘴8从比测定容器5内的溶出液的液面更靠上部处以3分钟的间隔滴加10次重金属处理剂TS-275 (东曹株式会社制造)的25倍稀释液,每次0.038g,通过受光部I的受光量检测其悬浮物量的变化。结果示于表2、图4。在滴加了 3次时观测到明确的拐点。拐点处的滴加量的总量为0.038gX3 = 0.114g,相对于飞灰0.2g,重金属处理剂TS-275需要 0.114g/25 = 4.56mg,即,相对于飞灰为 2.28 重量% (4.56mg/0.2gX 100)。
[0098]相对于飞灰C50g,添加重金属处理剂的所需量2.28重量% (1.14g)和水12.5g,实施环境厅告示13号试验,结果未确认到重金属的溶出,通过本装置成功确定了对重金属含量未知的飞灰进行不溶化处理所需的重金属处理剂的所需量。
[0099][表2]
[0100]

滴加次数受光量(mV)
0880
1354

2-330

3~532

4-558

5-588

6"601

7-62381-642
9-658Ι? -677
【权利要求】
1.一种重金属处理剂的所需量确定装置,其用于将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中并测定该溶液的浊度,根据其浊度不再变化的终点或浊度变化的拐点处的重金属处理剂的添加量来确定该含重金属物质所需的重金属处理剂的所需量,其特征在于, 其具备: 将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中的添加装置; 对添加有重金属处理剂的该溶液进行搅拌使其悬浮的搅拌装置;以及 通过在该悬浮溶液中的可见光激光的散射光强度或透射率来测定该悬浮溶液的浊度的测定装置。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,可见光激光的波长为600?760nm。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,添加装置具有容纳重金属处理剂的容器、用于将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中的泵以及注入口,该注入口配置得比使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液的液面更靠上部。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,搅拌装置为电磁式搅拌器或机械式搅拌叶片。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,测定装置为具有投光器和受光器的可见光激光传感器,该投光器和受光器分别配置在测定容器的侧部。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,其中, 添加装置具有容纳重金属处理剂的容器、用于将重金属处理剂添加到使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液中的泵以及注入口,该注入口配置得比使重金属从含重金属物质溶出得到的溶液的液面更靠上部; 搅拌装置为电磁式搅拌器或机械式搅拌叶片;以及, 测定装置为具有投光器和受光器的可见光激光传感器,该投光器和受光器分别配置在测定容器的侧部,且可见光激光的波长为600?760nm。
【文档编号】G01N21/59GK203981585SQ201420213547
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】疋田英树, 阿山义则, 长井康行 申请人:东曹株式会社
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