プロジェクトNo.22 発泡石膏ブロックの作成と重金属類除去効果の評価

プロジェクトNo.22
発泡石膏ブロックの作成と重金属類除去効果の評価
10ME222 ：キョウトウ、08ME207 ：河野和宏
(担当教員：藤野毅)
方法
目的
発泡石膏の成分（重量比）：
わが国や多くの諸外国において、湖底や地下水の帯水層にヒ素
石膏（無水）
CaSO4
９４％
などの重金属類が高濃度で含まれていることが報告されている。特
硫酸アルミニウム Al2（SO4）3
５％
に、地下水を生活用水として利用する途上国では、長期にわたる摂
炭酸水素ナトリウム NaHCO3
１％
取により人体に重大な影響を与えているものの、これを安価で簡易
これを、紙コップに入れて、
に取り除く方法がないため、問題はますます深刻になっている。
水
H2O
７５％
本プロジェクトは、年々廃棄量が増加する石膏の有効利用法として、を加えて、すぐに５秒間、すばやく攪拌する。
ヒ素をはじめとする重金属除去のためのフィルターとして活用するこ
攪拌後、乾燥炉内（80℃）で24時間乾燥させる。
とを試みる。ここでは、細粒化した無水石膏を発泡させ、ブロック状
発泡中の化学反応式
にすることで、透水性を確保し、速やかに除去するための工夫を考
える。
Al2(SO4)3＋6 NaHCO3＝3 Na2SO4＋2 Al(OH)3↓＋6 CO2 ↑
写真：出来上がった発泡石膏
写真：攪拌直後の状態
発泡石膏の乾燥
直後質量、ｇ
１時間後
３時間後
５時間後
２２時間後
２４時間後
２４時間後/直後
ｻﾝﾌﾟﾙ１
ｻﾝﾌﾟﾙ2
ｻﾝﾌﾟﾙ3
ｻﾝﾌﾟﾙ4
ｻﾝﾌﾟﾙ5
87.97
87.49
87.55
87.92
87.60
83.52
83.46
82.82
84.91
84.30
79.5
79.24
78.82
80.96
79.54
72.09
71.57
71.38
73.89
71.83
56.66
56.8
56.5
57.62
58.01
56.34
56.45
56.19
57.38
57.75
0.64
0.65
0.64
0.65
0.66
80度で乾燥して 24時間後質量減らないです。乾燥終了です。
発泡石膏の透水試験
同様の試験を砂とローム土で行い、比較を行った結果、発泡石膏は砂とロー
ム土の間に位置し、フィルターとして適度な範囲に収まってる。
定水位法：水位差ｈを一定に保持し、土試料ＫＴ：透水係数（ｃｍ/ｓ）
を通過した水量（透水量Ｑ）を測定する方法ｈ：水位差（ｃｍ）
で、透水係数ｋは下の式を使って求めた。
Ｑ：透水量（ｃｍ２）
（ｔ２－ｔ１）：測定時間（ｓ）
Ａ:供試料の断面積（ｃｍ２）
T
Ｌ：供試料の長さ（ｃｍ）
2
1
0.040
Ｌ＝4.8ｃｍ, ｈ＝6ｃｍ,
Ａ＝πｒ２＝3.14＊5.76＝18.09ｃｍ２
（ｔ２－ｔ１）＝180秒の場合は
Ｑ＝54ｍｌ
ＫＴ＝0.0132（ｃｍ/ｓ）
対照するために砂と土の透水係数も測りました」
砂の場合：
（ｔ２－ｔ１）＝60秒ＫＴ＝0.0376（ｃｍ/ｓ）
土の場合：
（ｔ２－ｔ１）＝300秒ＫＴ＝0.000147（ｃｍ/ｓ）
人の健康の保護に関する環境基準（最終改正平成７年環境庁告示）及
び水道水の水質基準等では、「ヒ素」の基準値を 0.01mg/l 以下と定めて
います。
透水係数 , cm/s
0.035
L
Q
K  
h A(t  t )
ヒ素の除去効果の評価
0.0376
0.030
0.025
0.020
0.0132
0.015
0.010
0.005
0.000147
0.000
砂
ローム土
発泡石膏
イオン測定
イオン測定
発泡石膏（無水）を水が入
ってるビーカーに入れて２
４時間後どのぐらいイオン
が浸みだすか、イオン濃度
(Na, Ca, Mg, PO4などのプ
ラスイオン)を測定した結果、
何も検出されませんでした。
水道水のヒ素濃度は0.01ｍｇ/L。ヒ素標準液の濃度は1000ｍｇ/L 希釈し
て水道水の濃度の10倍（0.1ｍｇ/L） 20倍（0.2ｍｇ/L） 50倍（0.5ｍｇ/L）
の溶液を用意します。
この三つの溶液発泡石膏で濾過してヒ素どのぐらい取り除きますか、
ヒ素測定セットで測ります。
今後の課題
一． 10倍（0.1ｍｇ/L）の場合
石膏を発泡させ、大小様々な空隙中を溶液が通ること
水温は19度
による１回の重金属の除去率は35－56％にとどまった。
ヒ素の濃度は0.065ｍｇ/Lになりました。除去率３５％
二．20倍（0.2ｍｇ/L）の場合
滞留時間が１分であるため、十分な除去を行うために
水温は20度
は、今後も空隙率と滞留時間による効果を検証し、一
ヒ素の濃度は0.13ｍｇ/Lになりました。除去率３５％
度でなく、数回循環させて除去することを考える。
三．50倍（0.5ｍｇ/L）の場合
また、硫酸還元菌の有無など、微生物の効果を考える。
水温は20度
*発泡石膏の作成には、(株)クレーバーン技術研究所の後藤優一研究
0.22ｍｇ/Lにになりました。除去率56％
員にご協力いただきました。

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