ZVIによる水処理技術

ZVIとは

ZVI (Zero Valent Iron)、日本語で言えばゼロ価の鉄、つまり "ただの鉄粉" のことです。近年、この "ただの鉄粉"を用いた水処理技術が注目を集めています。なぜならば、このZVIを排水に添加するだけで難生分解性有機物質、過酸化水素、リン成分、窒素成分、重金属など、様々な汚染物質を同時に処理できるからです。Table 1に今までに報告されたZVIの応用例を示します。これらの応用例は研究段階のものだけでなく、実際に実用化された例も含みます。また、ZVIは排水だけでなく排ガスの浄化や土壌汚染の改善など、その使用用途は多岐にわたります。加えてZVIは安価であり、毒性も低く、ハンドリングにも優れています。以上のような多くの利点から、ZVIに関する研究の報告数が年々増加し、2012年では320報以上も報告されています。

Table 1 ZVI法の応用例 [徳村&川瀬, 2013]

Fig. 1 ZVI(鉄粉)法の原理図(Me:金属, Pol:汚染物質) [徳村&川瀬, 2013]

Table 2 ZVI法に関する反応集 [徳村&川瀬, 2013]

これからの課題

以上のように、ZVIを用いた排水処理技術のメカニズムについて簡潔にお話ししましたが、これらのメカニズムは概要であり、Fig. 1やTable 2に示しました反応が、いかなる場合にもすべて起こるわけでなく、それぞれの反応が状況 (pHや夾雑物質の種類や濃度など)により、起こったり起こらなかったりと複雑に変化します。また、実際にはさらに複雑な反応を多く含みます。そのため、ZVIを用いた排水処理技術の完全なメカニズムは未だに解明されていません。そのため、ZVIをより効果的に使うためにも、メカニズムの解明や、効果的なZVIの使い方 (プロセス)の開発が必要とされています。

参考資料 (より詳しく知りたい人は参照してください)

• 徳村 雅弘, 川瀬 義矩, 鉄粉（ZVI）を用いた水処理技術, 用水と廃水, 55 (8), 1-8, 2013. (Link) (より詳しいメカニズムや研究例などが書いてあります)
• Ayana Shimizu, Masahiro Tokumura, Koshiro Nakajima, Yoshinori Kawase, Phenol removal using zero-valent iron powder in the presence of dissolved oxygen: roles of decomposition by the Fenton reaction and adsorption/precipitation, J. Hazard. Mater., 201-202, 60-67, 2012. (Link) (ZVI法のメカニズムである"吸着"と"ZVI-フェントン反応"のそれぞれの寄与を定量的に考察してあります。OHラジカル濃度の測定結果も載っています)