相変態とクロム種の制御による有害石膏スラッジからの六価クロムの効率的な抽出法の開発

Effective Extraction of Cr(VI) from Hazardous Gypsum Sludge via Controlling the Phase Transformation and Chromium Species.

• Weizhen Liu
• Jiayi Zheng
• Xinwen Ou
• Xueming Liu
• Yao Song
• Chen Tian
• Wencong Rong
• Zhenqing Shi
• Zhi Dang
• Zhang Lin

抄録

水熱条件下での相変態及びクロム種の制御により、有害な六価クロム含有石膏スラッジから六価クロムを99.5%以上の高効率で完全に抽出することができた。走査型透過電子顕微鏡観察,X線吸収微細構造,密度汎関数理論計算の結果から、CaSO-2HOのCaSOへの溶解再結晶化が六価クロムの完全放出の鍵を握っていることが明らかになった。さらに、鉱化剤(過硫酸塩)はHとSOイオンを供給し、前者は酸性条件を作り、放出されたCrOをSOとの類似性の低い物質(CrO)に変換し、放出されたCr(VI)と石膏との再結合をさらに阻害し、後者は硫酸カルシウムの結晶成長を促進し、Cr(VI)の抽出を促進するために必要不可欠であることを明らかにしました。本研究は、結晶変態と汚染種を制御することにより、有害固形廃棄物から重金属を十分に抽出するための有益な指針を提供するものであり、本研究の成果は、有害固形廃棄物から重金属を十分に抽出するための重要な指針となる。

Through controlling the phase transformation and chromium species under hydrothermal condition, the Cr(VI) was extracted fully from hazardous Cr(VI)-containing gypsum sludge, with a very high efficiency of more than 99.5%. Scanning transmission electron microscopy, X-ray absorption fine structure, and density functional theory calculation results revealed that the dissolution-recrystallization of CaSO·2HO into CaSO was the key factor to fully release the encapsulated Cr(VI). Moreover, the mineralizer (persulfate salt) provided H and SO ions, the former made an acidic condition to transform the released CrO into the specie (CrO) with less similarity to SO, which further prevented the recombination of the released Cr(VI) with gypsum; and the latter was essential to accelerate crystal growth of calcium sulfate so as to enhance Cr(VI) extraction. This work would provide an instructive guidance to fully extract heavy metals from hazardous solid wastes via the control of crystal transformation and the pollutant species.