专利名称：铁螯合物生成材料及其使用方法
技术领域：
本发明涉及在水中生成铁螯合物的铁螯合物生成材料及其使用方法。
背景技术：
在河流、湖泊或海边等，淤泥等沉淀物堆积，引起水质恶化。在这种情况下，对于浮游植物而言，容易造成必需营养不足。其中，当铁不足时，浮游植物不进行繁殖。浮游植物是食物链的基础。若浮游植物不进行繁殖，则以浮游植物为食物的水生生物的活性就会受损。其结果导致水生生物环境整体进一步恶化。以下公开的发明以改善这种恶化的水质环境为目的。在专利文献1中公开了一种用于溶出铁离子的物体，其是将粒状铁、炭与淀粉糊等水溶性粘合剂一起混合后凝固而成的多个小块用粘土粉等非水溶性粘合剂凝固成板状而得到的。该铁离子溶出体被置于水中时，铁离子溶出。溶出的铁离子如果被浮游植物摄取，则促进浮游植物的繁殖。浮游植物如果繁殖，则促进以该浮游植物为食物的其他水生生物增殖，或者提高活性。该结果使水质环境得以改善。另外，有报道，用添加有柠檬酸铁的培养基培养藻等浮游植物时，浮游植物增殖。 原因在于，柠檬酸铁中铁螯合物以铁离子状态存在，所以铁离子容易被浮游植物摄取。现有技术文献专利文献专利文献1特开2007-268511号公报。
发明内容
溶出的铁离子容易被氧化。被氧化的铁离子形成难溶性的氧化铁等，在水中凝集而沉淀。由于浮游植物不能摄取这种状态的铁，所以在铁离子迅速被氧化的条件下浮游植物无法充分繁殖。如果浮游植物无法充分繁殖，则不能期待其他水生生物的增殖或活化，所以存在无法改善水质环境的问题。另外，柠檬酸铁还存在无法长期持续地向浮游植物供给铁离子的问题。本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够持续溶出铁离子，且使溶出的铁离子以离子状态存在于水中的铁螯合物生成材料及其使用方法。本发明第1观点的铁螯合物生成材料的特征在于含有铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓；所述铁和所述炭通过所述酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；在水中通所述铁和所述炭的接触而溶出铁离子，并利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物。另外，所述铁螯合物生成材料优选配合2. 5 10重量％所述酒糟而形成。本发明第2观点的铁螯合物生成材料的使用方法具有以下特征在河流、湖泊或海的水中或者底部设置铁螯合物生成材料，所述铁螯合物生成材料含有铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓，所述铁与所述炭通过所述酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；通过所述铁与所述炭的接触使铁离子溶出，并利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物，从而促进浮游植物增殖。本发明第3观点的铁螯合物生成材料的使用方法具有以下特征在水质恶化的河流、湖泊或海的水中或底部设置铁螯合物生成材料，所述铁螯合物生成材料含有铁、炭和酒糟或柑橘类渣滓，所述铁和所述炭通过所述酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；通过所述铁与所述炭的接触使铁离子溶出，并利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物；使浮游植物摄取所述铁螯合物，促进所述浮游植物增殖，改善恶化的水质。本发明第4观点的铁螯合物生成材料的使用方法具有以下特征在贝类的养殖筏中设置铁螯合物生成材料，所述铁螯合物生成材料含有铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓，所述铁与所述炭通过所述酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；通过所述铁与所述炭的接触使铁离子溶出，并利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物，促进浮游植物增殖。另外，优选使用配合2. 5 10重量％所述酒糟而形成的所述铁螯合物生成材料。本发明的铁螯合物生成材料持续溶出铁离子，且溶出的铁离子形成铁螯合物后以离子状态存在于水中。该铁螯合物存在于水中，所以容易被浮游植物摄取，促进浮游植物增殖。浮游植物的增殖促进以食物链中第一消费者，即浮游动物为代表的水生生物的增殖或使其活化。其结果可以实现淤泥等的净化、水质环境的改善、资产资源的增加。另外，迄今为止，酒糟或柑橘类渣滓作为废弃物苦于处理，对此也可以实现这些废弃物的有效利用及处理成本的降低。
图1是实施例2中的铁溶出实验数据。
图2是实施例3中的浮游植物增殖实验数据。
图3是实施例4中的浮游植物增殖实验数据。
图4是实施例5中的铁螯合物生成材料及铁离子咨？出体的配置图。
图5是实施例5中的铁螯合物生成材料及铁离子咨？出体的配置图。
符号说明
IlL铁螯合物生成材料L
IlS铁螯合物生成材料S
12L铁离子溶出体L
4
12S铁离子溶出体S
具体实施例方式详细说明本发明的第1实施方式中的铁螯合物生成材料。本实施方式中的铁螯合物生成材料具有这样的构造含有铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓，并且铁和炭通过酒糟或柑橘类渣滓形成为一体。铁螯合物生成材料主要配置在河流、湖泊或海的水中或底部等进行使用。当酒糟或柑橘类渣滓在水中慢慢分离时，铁与炭接触，电负性比炭低的铁被氧化后溶出铁离子。然后，该铁离子与酒糟或柑橘类渣滓中所含的螯合剂反应，形成铁螯合物。铁螯合物生成材料持续地供给作为浮游植物的重要营养源的铁离子。并且生成的铁离子形成铁螯合物，所以不发生凝集或沉淀，以离子状态稳定地存在于水中。因此，作为食物链基础的浮游植物可以容易地摄取铁离子，促进浮游植物增殖。浮游植物的增殖促进或激活以其为食物的水生生物的增殖，结果使水质环境得以改善。铁螯合物生成材料中所含的炭只要是含碳物质即可，例如可以使用焦炭、石墨、木炭、竹炭、煤等各种炭。由于碳的电负性比铁高，所以在水中与铁接触时，迅速使铁氧化，溶出铁离子。铁螯合物生成材料中所含的铁只要是含有铁原子的物质即可，可以为合金或氧化物。因此，例如也可以使用铁屑等。铁螯合物生成材料中所含的炭及铁优选为粒径小的粉体。通过使其成为粒径小的粉体，铁与炭的接触面积变大，并有效地进行铁离子的溶出。酒糟及柑橘类渣滓具有粘性，成形炭和铁时，作为粘合剂发挥功能。另外，酒糟及柑橘类渣滓中含有与铁离子结合形成铁螯合物的成分，即螯合剂。酒糟是在烧酒制造过程中产生的残渣。通常，烧酒是经过制曲、一次发酵、二次发酵、蒸馏工序制造的。首先，在麦、甘薯、米等原材料中加入米曲霉进行培养，制造曲(制曲)。使曲在罐等中发酵，制造醪(一次发酵)。在醪中进一步投入上述原材料，使其发酵 (二次发酵)。将二次发酵生成的发酵液进行蒸馏(蒸馏)，制造烧酒。蒸馏后残留的残渣被称为所谓的酒糟。酒糟由蒸馏残留液体与固体物质的混合体构成。柑橘类渣滓是蜜桔等柑橘类的果实的压榨渣滓。可以使用以柑橘类的果实为原料加工成食品或饮料时被排出的渣滓。酒糟及柑橘类渣滓通过投入海洋或销毁等进行处理，作为废弃物苦于处理，但可以有效地将这些渣滓作为铁螯合物生成材料进行再利用。因此，能够降低这些废弃物的处理成本，还有利于推进循环型社会的形成。本实施方式中的铁螯合物生成材料例如可以如下所述地制造。首先，将铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓混勻。使其成形为规定的形状。将该成形体放入炉等中，在规定条件下烧结，由此可以制造本实施方式的铁螯合物生成材料。在本实施方式的铁螯合物生成材料中，炭的含量为能充分溶出铁的程度即可。酒糟或柑橘类渣滓的含量为能够混勻铁和炭并成形的程度即可。使用酒糟时，相对于铁、炭及酒糟的总重量，可以配合2.5重量％以上酒糟，形成铁螯合物生成材料。如果为上述配合比，则可以形成铁螯合物生成材料。可以更优选配合2. 5 10重量％酒糟，形成铁螯合物生成材料。通过以上述配合比形成铁螯合物生成材料， 可以制成机械强度高、难以损坏的铁螯合物生成材料，并且至施工场所的搬运及施工时的操作性优异。铁螯合物生成材料的形状没有特别限定，可以根据目的选择。作为具体的形状，例如可以举出球体、立方体、圆柱体等。在希望尽可能长期产生铁螯合物时，优选表面积相对于体积的比尽可能小的形状，所以优选球体。铁螯合物生成材料的大小没有特别限定，可以根据目的选择。例如，如果为相同的形状，则形状越大，表面积相对于体积的比越小，所以可以长期产生铁螯合物。在这种情况下，优选在使用上没有问题的范围中的尽可能大的铁螯合物生成材料。接下来，说明本实施方式中的铁螯合物生成材料的使用方法。本实施方式中的铁螯合物生成材料配置在例如河流、湖泊或海的水中或底部等进行使用。或者，可以将铁螯合物生成材料直接投入水中，或者置于河底或海底等。列举一例说明将铁螯合物生成材料配置于河流底部等的情况。在欲改善水质的河流范围的底部，将多个铁螯合物生成材料配置成例如矩阵(matrix)状。此时，如果在河底等露出的时间段或水深变浅的时间段配置铁螯合物生成材料，则容易操作，故而优选。铁螯合物生成材料的配置间隔可以根据铁螯合物生成材料的大小和形状进行适当调节。例如， 使用大的铁螯合物生成材料时，可以扩大间隔进行配置。需要说明的是，铁螯合物生成材料的配置方法并不限于上述配置。只要能够在欲改善水质的范围充分遍布铁螯合物，可以采取各种方案配置铁螯合物生成材料。铁螯合物生成材料中所含的酒糟或柑橘类渣滓通过与水接触而慢慢分离，从而使铁与炭接触，电负性比炭低的铁被氧化，向水中溶出铁离子。本实施方式的铁螯合物生成材料中，随着酒糟或柑橘类渣滓慢慢分离，铁与炭依次接触，所以铁离子的溶出也慢慢发生。 因此，利用本实施方式的铁螯合物生成材料，可以长期持续地向水中供给铁离子。溶出的铁离子在水中立刻被氧化，变成氧化铁，所以无法以单独铁离子的状态长期稳定地存在。氧化铁凝集形成大块后沉淀。在该状态下，浮游植物无法摄取铁。即使浮游植物摄取氧化铁，氧化铁也不通过细胞膜，所以浮游植物无法将作为营养源的铁成分摄入细胞内。因此，仅使铁离子溶出于水中并不能期待浮游植物增殖。此处，本实施方式的铁螯合物生成材料随着酒糟或柑橘类渣滓的分离，将酒糟或柑橘类渣滓所含的螯合剂释放在水中。释放的螯合剂与铁离子迅速结合，生成铁螯合物。铁螯合物在水中可以稳定地存在，所以容易被浮游植物摄取。如果铁螯合物被摄取，则铁成分作为营养源被摄入浮游植物的细胞内。铁作为营养源被摄入浮游植物的细胞内，由此促进浮游植物增殖。浮游植物的增殖促进作为食物链中第一消费者的浮游动物或其他水生生物的增殖或活化。其结果促进淤泥等的净化或水产资源的增加，从而改善水质环境。另外，改善水质环境的结果也促进水生植物的增殖。这些水生植物或浮游植物通过光合作用排出氧，消耗二氧化碳。由此，本实施方式的铁螯合物生成材料也可以有利于减少作为温室效应气体的被列为导致地球温暖化原因之一的二氧化碳。另外，作为本实施方式的铁螯合物生成材料的其他使用方法，例如，可以举出将铁螯合物生成材料配置于牡蛎或珍珠贝等贝类的养殖筏等，用于贝类的养殖。通过将铁螯合物生成材料配置于养殖筏等，如上所述，生成铁螯合物，浮游植物可以有效地摄取铁成分作为营养源。该结果促进浮游植物的增殖。该浮游植物被牡蛎或珍珠贝等作为食物摄取。艮口， 本实施方式的铁螯合物生成材料也可以有效地用于上述贝类的养殖。以下给出实施例，更详细地说明本发明。需要说明的是，这些实施例表示本发明的优选例，本发明的范围并不限定于此。实施例1在炭和铁的粉体中以各种比例配合酒糟形成铁螯合物生成材料，并分别测定压缩强度。使用earthrich的粉末型(日之丸产业株式会社制)作为炭和铁的粉体。 earthrich的粉末型是铁粉与炭粉以重量比1 1混合的粉体。向炭和铁的粉体中加入酒糟，成形为圆柱体后进行烧结。改变酒糟的配合量，成形为圆柱体1 圆柱体6共计6个。各圆柱体均为直径5cm、高度5cm、重量100g。酒糟的配合量相对于炭、铁、酒糟的总量为0重量％、2. 5重量％、3. 75重量％、5重量％、7. 5重量％、
10重量％。将各个圆柱体置于地面，在圆柱体上面放置砝码，测定各圆柱体的压缩强度。其结果示于表1。表1
权利要求
1.一种铁螯合物生成材料，其特征在于含有铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓；所述铁和所述炭利用所述酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；在水中，通过所述铁与所述炭的接触溶出铁离子，利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物。
2.如权利要求1所述的铁螯合物生成材料，其特征在于，所述铁螯合物生成材料是配合2. 5 10重量％所述酒糟而形成的。
3.铁螯合物生成材料的使用方法，其特征在于在河流、湖泊或海的水中或水底设置铁螯合物生成材料，所述铁螯合物生成材料含有铁、炭和酒糟或柑橘类渣滓，所述铁与所述炭利用所述酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；通过所述铁与所述炭的接触溶出铁离子，利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物，促进浮游植物增殖。
4.铁螯合物生成材料的使用方法，其特征在于在水质恶化的河流、湖泊或海的水中或水底设置铁螯合物生成材料，所述铁螯合物生成材料含有铁、炭和酒糟或柑橘类渣滓，所述铁与所述炭利用酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；通过所述铁与所述炭的接触溶出铁离子，利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物；使浮游植物摄取所述铁螯合物，促进所述浮游植物增殖，改善恶化的水质。
5.铁螯合物生成材料的使用方法，其特征在于在贝类的养殖筏中设置铁螯合物生成材料，所述铁螯合物生成材料含有铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓，所述铁和所述炭通过所述酒糟或所述柑橘类渣滓形成为一体；通过所述铁与所述炭的接触溶出铁离子，利用所述铁离子和所述酒糟或所述柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物，促进浮游植物增殖。
6.如权利要求3 5中任一项所述的铁螯合物生成材料的使用方法，其特征在于，使用配合2. 5 10重量％所述酒糟而形成的所述铁螯合物生成材料。
全文摘要
本发明涉及铁螯合物生成材料及其使用方法。本发明的目的在于提供可以持续溶出铁离子，同时使溶出的铁离子以离子状态存在于水中的铁螯合物生成材料。铁螯合物生成材料的构成为含有铁、炭、酒糟或柑橘类渣滓构成，且铁与炭利用酒糟或柑橘类渣滓形成为一体。并且，通过将铁螯合物生成材料配置在水中，利用铁与炭的接触溶出铁离子，进而，利用铁离子与酒糟或柑橘类渣滓中所含的螯合剂生成铁螯合物。
文档编号C05D9/02GK102190508SQ20101028729
公开日2011年9月21日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年3月17日
发明者长沼毅 申请人:国立大学法人广岛大学