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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-08-20
(45)【発行日】2025-08-28
(54)【発明の名称】発泡ガラス複合材料
(51)【国際特許分類】
B01J 20/02 20060101AFI20250821BHJP
B01J 20/32 20060101ALI20250821BHJP
C02F 1/28 20230101ALI20250821BHJP
【ＦＩ】
B01J20/02 B
B01J20/32 Z
C02F1/28 P
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2023173693
(22)【出願日】2023-10-05
(65)【公開番号】P2025064159
(43)【公開日】2025-04-17
【審査請求日】2024-04-22
(73)【特許権者】
【識別番号】390021348
【氏名又は名称】フジクリーン工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504136568
【氏名又は名称】国立大学法人広島大学
(74)【代理人】
【識別番号】100183461
【弁理士】
【氏名又は名称】福島 芳隆
(72)【発明者】
【氏名】田中 一也
(72)【発明者】
【氏名】林 広大
(72)【発明者】
【氏名】馬場 麻梨乃
(72)【発明者】
【氏名】浅岡 聡
(72)【発明者】
【氏名】勝浦 柚
【審査官】瀧澤 佳世
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－１６１３９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第７１７４９６７（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２０１１－２５５３４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０５１２６７３８（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ ２０／０２
Ｂ０１Ｊ ２０／３２
Ｃ０２Ｆ １／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料であって、
前記発泡ガラス複合材料は、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料であり、
前記鉄又はその化合物の担持率が、前記発泡ガラスの質量に対して、０．００５～０．５質量％であり、
前記ランタン又はその化合物の担持率が、前記発泡ガラスの質量に対して、０．５～３．５質量％であり、かつ、
汚水中のリンを吸着除去するための、発泡ガラス複合材料。
【請求項2】
前記発泡ガラスの平均粒子径が、７５ｍｍ以下である、請求項１に記載の発泡ガラス複合材料。
【請求項3】
発泡ガラスと鉄又はその化合物とランタン又はその化合物とを、７００℃以下で焼成することで得られる、請求項１に記載の発泡ガラス複合材料。
【請求項4】
汚水に含まれるリンを除去するために用いられる、請求項１に記載の発泡ガラス複合材料。
【請求項5】
発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程を備える、請求項１に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
【請求項6】
前記発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程が、前記発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得る工程、及び
前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持して、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を得る工程を備える、請求項５に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
【請求項7】
さらに、前記鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を７００℃以下で焼成する工程を備える、請求項６に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
【請求項8】
請求項１～４のいずれか一項に記載の発泡ガラス複合材料を含むリン吸着材。
【請求項9】
請求項８に記載のリン吸着材を備える、排水処理装置。
【請求項10】
請求項８に記載のリン吸着材を、リンを含む液体に接触させる、リンの吸着方法。
【請求項11】
請求項８に記載のリン吸着材を用いて、汚水中のリンを吸着除去する、リンの除去方法。
【請求項12】
汚水中のリンを吸着除去するための、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料の使用方法であって、
前記発泡ガラス複合材料は、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料であり、
前記鉄又はその化合物の担持率が、前記発泡ガラスの質量に対して、０．００５～０．５質量％であり、及び、
前記ランタン又はその化合物の担持率が、前記発泡ガラスの質量に対して、０．５～３．５質量％である、使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発泡ガラス複合材料に関する。
【背景技術】
【0002】
産業廃水、生活排水、農業排水等の汚水には、窒素、リン等の富栄養化をもたらす栄養塩類が含まれている。そして、これら汚水が河川、湖沼、海等に流入することによって、赤潮、アオコ等が大量に発生することが知られている。汚水は、都市部において、主に、下水処理場で浄化されている。しかし、日本の人口当たりの下水道普及率は、７８．８％（平成２９年度）であり、郊外、過疎地域等の下水道未整備地域には、排水処理システムとして浄化槽が設置されている。
一般的な浄化槽は、窒素及びリンの除去機能を有していない。そのため、全窒素及び全リンの環境基準達成率（平成２７年度）は、湖沼において５１．２％と低迷している。よって、下水道未整備地域に設置される浄化槽においても、窒素及びリンを除去する高度な処理が求められている。
一般的な浄化槽は、窒素及びリンの除去機能を有していない。そのため、全窒素及び全リンの環境基準達成率（平成２７年度）は、湖沼において５１．２％と低迷している。よって、下水道未整備地域に設置される浄化槽においても、窒素及びリンを除去する高度な処理が求められている。
【0003】
さらに、リン資源枯渇の観点からも、排水からリンを回収する必要がある。従来、水中のリンを除去する方法として、凝集剤として金属塩又は石灰を用いる凝集沈殿法、微生物の代謝を利用する生物学的脱リン法（活性汚泥法）、吸着法等が知られている。凝集沈殿法は、多くの高価な凝集剤の添加を必要とし、多量の処理しにくい汚泥を排出することから、イニシャルコスト及びランニングコストパフォーマンスが悪い。生物学的脱リン法（活性汚泥法）は、細かな溶存酸素濃度の管理、及び最終沈殿池における汚泥管理を必要とすることに加え、高リン含有率の汚泥の処理及び処分が必要となる。よって、浄化槽等の分散型排水処理装置でこれらの方法を適用する場合には、設備の増加に加え、常時、専門家による運転管理を行う必要がある。
【0004】
ところで、日本では、２００１年に資源有効利用促進法が制定され、ガラス分野でも、リデュース、リユース、及びリサイクルの３Ｒへの取り組みが推進されている。
ガラスは、リサイクルを何回行っても品質が維持でき、資源化が可能という特性を有している。しかしながら、現在、ビール瓶以外のガラス製品は回収不十分で、その多くが埋め立て処理されており、土壌汚染の問題等が発生している。さらに、将来的には廃棄物処分場の建設問題等が懸念されており、廃棄されたガラス（廃ガラス）の新たな有効利用法を見出すことが必要となっている。
ガラスは、リサイクルを何回行っても品質が維持でき、資源化が可能という特性を有している。しかしながら、現在、ビール瓶以外のガラス製品は回収不十分で、その多くが埋め立て処理されており、土壌汚染の問題等が発生している。さらに、将来的には廃棄物処分場の建設問題等が懸念されており、廃棄されたガラス（廃ガラス）の新たな有効利用法を見出すことが必要となっている。
【0005】
上記の課題を解決する方法として、近年、リン等の水質汚濁物質の除去に廃ガラスを利用する方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、廃ガラスを原料として用いた発泡ガラスを含むリン酸イオン吸着材が提案されている。特許文献１には、発泡ガラスにカルシウム、マグネシウム、又は鉄の少なくとも１種を含む材料を加えることが記載されているが、ランタンを加えることについては、記載はおろか示唆すらされていない。
特許文献２には、多孔質担体である発泡ガラスにリモナイト成分を担持させた多孔質機能材料が提案されている。引用文献２には、発泡ガラスに鉄又はマンガンが担持された多孔質機能材料について記載されているが、ランタンを担持することについては、記載も示唆もされていない。
例えば、特許文献１には、廃ガラスを原料として用いた発泡ガラスを含むリン酸イオン吸着材が提案されている。特許文献１には、発泡ガラスにカルシウム、マグネシウム、又は鉄の少なくとも１種を含む材料を加えることが記載されているが、ランタンを加えることについては、記載はおろか示唆すらされていない。
特許文献２には、多孔質担体である発泡ガラスにリモナイト成分を担持させた多孔質機能材料が提案されている。引用文献２には、発泡ガラスに鉄又はマンガンが担持された多孔質機能材料について記載されているが、ランタンを担持することについては、記載も示唆もされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１１－１６１３９８号公報
【文献】特開２０１５－１９２９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、リン等の水質汚濁物質を除去することができる、新規の発泡ガラス複合材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らがリン等の水質汚濁物質を除去することができる、新規の発泡ガラス複合材料を開発すべく鋭意検討した結果、発泡ガラスに鉄及びランタンが担持された複合材料が、水質汚濁物質、特にリンを吸着する能力に優れていることを見出した。本発明はこのような知見に基づき完成されたものである。
【0009】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
項１．
発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料。
項２．
前記ランタン又はその化合物の含有率が、０．０１質量％以上である、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項３．
前記鉄又はその化合物の含有率が、０．００５質量％以上である、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項４．
前記発泡ガラスの平均粒子径が、７５ｍｍ以下である、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項５．
発泡ガラスと鉄又はその化合物とランタン又はその化合物とを、７００℃以下で焼成することで得られる、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項６．
汚水に含まれるリンを除去するために用いられる、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項７．
発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程を備える、項１に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
項８．
前記発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程が、
前記発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得る工程、及び
前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持して、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を得る工程を備える、項７に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
項９．
さらに、前記鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を７００℃以下で焼成する工程を備える、項８に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
項１０．
項１～項６のいずれか一項に記載の発泡ガラス複合材料を含むリン吸着材。
項１１．
項１０に記載のリン吸着材を備える、排水処理装置。
項１２．
項１０に記載のリン吸着材を、リンを含む液体に接触させる、リンの吸着方法。
項１３．
項１０に記載のリン吸着材を用いて、汚水中のリンを吸着除去する、リンの除去方法。
項１４．
汚水中のリンを吸着除去するための、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料の使用方法。
項１５．
項７～項９のいずれか一項に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法によって得られた発泡ガラス複合材料。
項１６．
項７～項９のいずれか一項に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法によって得られた発泡ガラス複合材料を含むリン吸着材。
項１．
発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料。
項２．
前記ランタン又はその化合物の含有率が、０．０１質量％以上である、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項３．
前記鉄又はその化合物の含有率が、０．００５質量％以上である、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項４．
前記発泡ガラスの平均粒子径が、７５ｍｍ以下である、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項５．
発泡ガラスと鉄又はその化合物とランタン又はその化合物とを、７００℃以下で焼成することで得られる、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項６．
汚水に含まれるリンを除去するために用いられる、項１に記載の発泡ガラス複合材料。
項７．
発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程を備える、項１に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
項８．
前記発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程が、
前記発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得る工程、及び
前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持して、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を得る工程を備える、項７に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
項９．
さらに、前記鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を７００℃以下で焼成する工程を備える、項８に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法。
項１０．
項１～項６のいずれか一項に記載の発泡ガラス複合材料を含むリン吸着材。
項１１．
項１０に記載のリン吸着材を備える、排水処理装置。
項１２．
項１０に記載のリン吸着材を、リンを含む液体に接触させる、リンの吸着方法。
項１３．
項１０に記載のリン吸着材を用いて、汚水中のリンを吸着除去する、リンの除去方法。
項１４．
汚水中のリンを吸着除去するための、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料の使用方法。
項１５．
項７～項９のいずれか一項に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法によって得られた発泡ガラス複合材料。
項１６．
項７～項９のいずれか一項に記載の発泡ガラス複合材料の製造方法によって得られた発泡ガラス複合材料を含むリン吸着材。
【0010】
なお、本発明のうち、製造工程で規定された発泡ガラス複合材料又はリン吸着材は、現時点で、どのような成分までが含まれているか、又は、その構造がどのようなものであるか、その全てを特定することが不可能又はおよそ実際的ではない程度に困難であるため、プロダクトバイプロセスクレームによって記載している。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、リン等の環境汚染物質を除去することができる、新規の発泡ガラス複合材料を提供することができる。本発明の発泡ガラス複合材料は、水質汚濁物質、特にリンを吸着する能力に優れているため、リン吸着材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図12】図１２は、鉄（０．１質量％）－ランタン（３．５質量％）担持発泡ガラス複合材料、又は発泡ガラスを用いた時の、排水１（リン酸態リン初期濃度５ｍｇ－Ｐ／Ｌ）中のリン酸態リン濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
１．発泡ガラス複合材料
本発明の発泡ガラス複合材料は、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する。本発明の発泡ガラス複合材料は、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料ということもできる。
本発明の発泡ガラス複合材料は、多孔質である発泡ガラスの表面に鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持されており、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物がリン等の水質汚濁物質を吸着することから、リン等の水質汚濁物質を除去することができる。
本発明の発泡ガラス複合材料は、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する。本発明の発泡ガラス複合材料は、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料ということもできる。
本発明の発泡ガラス複合材料は、多孔質である発泡ガラスの表面に鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持されており、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物がリン等の水質汚濁物質を吸着することから、リン等の水質汚濁物質を除去することができる。
【0014】
発泡ガラス
発泡ガラスとは、多数の細孔を有するガラスである。発泡ガラスは、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、粉砕したガラスと発泡剤とを混合したものを焼成することによって製造することができる。
以下、発泡ガラスの製造方法の一例について詳細に説明する。
発泡ガラスとは、多数の細孔を有するガラスである。発泡ガラスは、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、粉砕したガラスと発泡剤とを混合したものを焼成することによって製造することができる。
以下、発泡ガラスの製造方法の一例について詳細に説明する。
【0015】
まず、発泡ガラスの原料となるガラス（以下、「原料ガラス」と称する）を粉砕する。原料ガラスの種類は、特に限定はなく、例えば、ソーダ石灰ガラス、ほうケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、クリスタルガラス等が挙げられる。原料ガラスには、例えば、ブラウン管、液晶、プラズマディスプレイ、太陽光パネル等に由来する廃ガラスを用いてもよく、又は、新品の製造ガラスを用いてもよい。また、原料ガラスの粉砕方法は、特に限定はなく、例えば、市販の振動ミル、ボールミル等を用いて粉砕することができる。なお、粉砕の前段階として、例えば、ジョークラッシャー等を使用して、原料ガラスを１０ｍｍ程度の大きさに破砕し、破砕したガラスを粉砕してもよい。粉砕後のガラス（以下、「粉砕ガラス」と称する）の粒径は、特に限定されないが、粉砕ガラスと発泡剤とが均一に混合されるように小さい方が好ましい。例えば、原料ガラスの粉砕後に目開きが２００μｍ以下である篩を用いて粒度選別を行って、粉砕ガラスの粒径が２００μｍ以下になるようにすることが好ましい。
【0016】
次に、粉砕ガラスと発泡剤とを混合する。発泡剤の種類は、特に限定されず、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、ドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）等を含む材料（貝殻等）等を用いることができる。このような発泡剤は、ガラスが軟化する温度でガスを発生させるので、その結果、ガラス内部に多数の細孔が形成されて、発泡ガラスが製造される。また、発泡剤の添加量は、特に限定されないが、原料ガラスに対して０．１～５質量％が好ましく、０．２～２．０質量％がより好ましい（特開２０１１－１６１３９８号公報参照）。発泡剤をこのような範囲で使用することで、発泡が十分に起こり、かつ、発泡過剰による発泡ガラスの強度低下が生じることを避けることができる。粉砕ガラスと発泡剤とを混合する際には、カルシウム、マグネシウム、又は鉄のうちの少なくとも１種を含む材料を加えることもできる。このような材料としては、具体的には、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、ベンガラ、フェライト等が挙げられる。前記材料の添加量は、特に限定されないが、原料ガラスに対して１～２０質量％が好ましく、５～１５質量％がより好ましい（特開２０１１－１６１３９８号公報参照）。前記材料をこのような範囲で使用することで、リン等の吸着率を向上させることができる。
【0017】
次に、粉砕ガラスと発泡剤との混合物を焼成する。焼成の温度及び時間は、ガラスが適切に発泡するように、ガラス及び発泡剤の種類に応じて適宜設定すればよい。焼成温度は、例えば、６００～１１５０℃である。原料ガラスがソーダ石灰ガラスである場合には、焼成温度は８００～１０００℃が好ましく、８００℃でガラスを溶かした後に９００℃で発泡させることがより好ましい。焼成温度がこのような範囲であれば、ガラスが十分に軟化して細孔が適切に形成され、かつ、ガラスが柔らかくなりすぎないので形成された細孔が再度塞がることを避けることができる。また、焼成時間は、例えば、１～６０分であり、好ましくは、５～１０分である。焼成時間がこのような範囲内であれば、発泡が十分に起こり、かつ、形成された細孔が再度塞がったり泡がくっつきあうことによって表面の微細さが無くなったりすることを避けることができる（特開２０１１－１６１３９８号公報参照）。
【0018】
以上の工程によって、発泡ガラスが製造される。製造された発泡ガラスは、塊状のまま用いてもよいが、粉砕したものを用いてもよい。塊状のまま用いる場合の発泡ガラスの平均粒子径は、特に限定されないが、７５ｍｍ以下が好ましく、２～７５ｍｍがより好ましく、５～４０ｍｍがさらに好ましく、１０～２０ｍｍが特に好ましい。粉砕後の発泡ガラスの平均粒子径は、特に限定されないが、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましく、０．６ｍｍ以下がさらに好ましい。
【0019】
なお、発泡ガラスは、スーパーソル（登録商標）、ミラクルソル、バブグラス（登録商標）、ポーラスα（登録商標）等の商品名で市販されているため、これらの市販品を用いることも可能である。
【0020】
発泡ガラスは多孔質であって、軽量であるため、運搬、移動、取り回し等が容易である。また、発泡ガラスは構造上、化学的に安定しているため、劣化、溶出等が起きにくい。
【0021】
鉄又はその化合物
本発明の発泡ガラス複合材料に含まれる鉄又はその化合物は、鉄を含んでいれば特に限定されず、例えば、鉄原子（Ｆｅ）、鉄イオン（Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋）、酸化鉄、水酸化鉄、オキシ水酸化鉄、リン酸鉄等が挙げられる。また、原料として使用する水溶性の鉄化合物であってもよい。
発泡ガラス複合材料に含まれる酸化鉄としては、例えば、酸化鉄（II）（ＦｅＯ）、酸化鉄（II,III）（Ｆe３Ｏ４）、酸化鉄（III）（Ｆｅ２Ｏ３）等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれる水酸化鉄としては、例えば、ゲーサイト（針鉄鉱）（ＦeＯ（ＯＨ））、水酸化鉄（II）（Ｆe（ＯＨ）２）、水酸化鉄（III）（Ｆe（ＯＨ）３）等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれるオキシ水酸化鉄としては、例えば、ゲーサイト（針鉄鉱）（ＦeＯ（ＯＨ））等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれるリン酸鉄としては、例えば、リン酸鉄（III）（ＦeＰＯ４）等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれる、水溶性の鉄化合物として、例えば、塩化鉄（II）（ＦeＣｌ２）、塩化鉄（III）（ＦeＣｌ３）、硝酸鉄（II）（Ｆe（ＮＯ３）２）、硝酸鉄（III）（Ｆe（ＮＯ３）３）、硫酸鉄（II）（ＦeＳＯ４）、硫酸鉄（III）（Ｆe２（ＳＯ４）３）、酢酸鉄（II）（Ｆe（ＣＨ３ＣＯ２）２）；又はそれらの水和物等が挙げられる。
本発明の発泡ガラス複合材料に含まれる鉄又はその化合物は、鉄を含んでいれば特に限定されず、例えば、鉄原子（Ｆｅ）、鉄イオン（Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋）、酸化鉄、水酸化鉄、オキシ水酸化鉄、リン酸鉄等が挙げられる。また、原料として使用する水溶性の鉄化合物であってもよい。
発泡ガラス複合材料に含まれる酸化鉄としては、例えば、酸化鉄（II）（ＦｅＯ）、酸化鉄（II,III）（Ｆe３Ｏ４）、酸化鉄（III）（Ｆｅ２Ｏ３）等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれる水酸化鉄としては、例えば、ゲーサイト（針鉄鉱）（ＦeＯ（ＯＨ））、水酸化鉄（II）（Ｆe（ＯＨ）２）、水酸化鉄（III）（Ｆe（ＯＨ）３）等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれるオキシ水酸化鉄としては、例えば、ゲーサイト（針鉄鉱）（ＦeＯ（ＯＨ））等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれるリン酸鉄としては、例えば、リン酸鉄（III）（ＦeＰＯ４）等が挙げられる。
発泡ガラス複合材料に含まれる、水溶性の鉄化合物として、例えば、塩化鉄（II）（ＦeＣｌ２）、塩化鉄（III）（ＦeＣｌ３）、硝酸鉄（II）（Ｆe（ＮＯ３）２）、硝酸鉄（III）（Ｆe（ＮＯ３）３）、硫酸鉄（II）（ＦeＳＯ４）、硫酸鉄（III）（Ｆe２（ＳＯ４）３）、酢酸鉄（II）（Ｆe（ＣＨ３ＣＯ２）２）；又はそれらの水和物等が挙げられる。
【0022】
発泡ガラス複合材料中の鉄の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法により測定することができる。なお、前記発泡ガラス複合材料中の鉄又はその化合物の含有量は、鉄（金属）としての質量での理論上の担持率を示している。また、前記発泡ガラス複合材料中の鉄の含有量には、発泡ガラスの内部に含まれるガラス由来の鉄の含有量は含まれない。
発泡ガラス複合材料に含まれる鉄又はその化合物の含有量は、発泡ガラス１００質量部に対して、好ましくは０．００５質量部以上、より好ましくは０．０１質量部以上、さらに好ましくは０．０５～０．５質量部、特に好ましくは０．１～０．２５質量部である。
すなわち、発泡ガラス複合材料中の鉄又はその化合物の含有率は、好ましくは０．００５質量％以上、より好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０５～０．５質量％、特に好ましくは０．１～０．２５質量％である。
発泡ガラス複合材料に含まれる鉄又はその化合物の含有量は、発泡ガラス１００質量部に対して、好ましくは０．００５質量部以上、より好ましくは０．０１質量部以上、さらに好ましくは０．０５～０．５質量部、特に好ましくは０．１～０．２５質量部である。
すなわち、発泡ガラス複合材料中の鉄又はその化合物の含有率は、好ましくは０．００５質量％以上、より好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０５～０．５質量％、特に好ましくは０．１～０．２５質量％である。
【0023】
ランタン又はその化合物
本発明の発泡ガラス複合材料に含まれるランタン又はその化合物は、ランタンを含んでいれば特に限定されず、例えば、ランタン原子（Ｌａ）、ランタンイオン、酸化ランタン、水酸化ランタン、リン酸ランタン等が挙げられる。原料として使用される水溶性のランタン化合物であってもよい。
発泡ガラス複合材料に含まれる、水溶性のランタン化合物として、例えば、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）、硝酸ランタン（Ｌａ（ＮＯ３）３）、硫酸ランタン（Ｌａ２（ＳＯ４）３）、酢酸ランタン（Ｌａ（ＣＨ３ＣＯ２）３）；又はそれらの水和物等が挙げられる。
本発明の発泡ガラス複合材料に含まれるランタン又はその化合物は、ランタンを含んでいれば特に限定されず、例えば、ランタン原子（Ｌａ）、ランタンイオン、酸化ランタン、水酸化ランタン、リン酸ランタン等が挙げられる。原料として使用される水溶性のランタン化合物であってもよい。
発泡ガラス複合材料に含まれる、水溶性のランタン化合物として、例えば、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）、硝酸ランタン（Ｌａ（ＮＯ３）３）、硫酸ランタン（Ｌａ２（ＳＯ４）３）、酢酸ランタン（Ｌａ（ＣＨ３ＣＯ２）３）；又はそれらの水和物等が挙げられる。
【0024】
発泡ガラス複合材料中のランタンの含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法により測定することができる。なお、前記発泡ガラス複合材料中のランタンの含有量は、ランタン（金属）としての質量での担持率を意味し、理論値である。
発泡ガラス複合材料に含まれるランタン又はその化合物の含有量は、発泡ガラス１００質量部に対して、好ましくは０．０１質量部以上、より好ましくは０．５～３．５質量部、さらに好ましくは２～３．５質量部である。
すなわち、発泡ガラス複合材料中のランタン又はその化合物の含有率は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．５～３．５質量％、さらに好ましくは２～３．５質量％である。
各成分の含有量の上記範囲にすることで、より高いリン吸着性能を発揮することができる発泡ガラス複合物を得ることができる。
発泡ガラス複合材料に含まれるランタン又はその化合物の含有量は、発泡ガラス１００質量部に対して、好ましくは０．０１質量部以上、より好ましくは０．５～３．５質量部、さらに好ましくは２～３．５質量部である。
すなわち、発泡ガラス複合材料中のランタン又はその化合物の含有率は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．５～３．５質量％、さらに好ましくは２～３．５質量％である。
各成分の含有量の上記範囲にすることで、より高いリン吸着性能を発揮することができる発泡ガラス複合物を得ることができる。
【0025】
なお、本発明の発泡ガラス複合材料は、上述したとおり、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含むものであるが、原料として、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含むものであればよく、例えば、原料である、これら「発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物から得られる発泡ガラス複合材料」、「発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を反応させて製造される発泡ガラス複合材料」等も含んでいてもよい。ここでいう「発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物から得られる発泡ガラス複合材料」は、現時点でどのような成分までが含まれているのか、その全てを特定することが不可能又はおよそ実際的ではない程度に困難であるため、プロダクトバイプロセスクレームによって発泡ガラス複合材料を記載している。
【0026】
前記発泡ガラス複合材料のＢＥＴ比表面積は、１ｍ２／ｇ以上が好ましく、２ｍ２／ｇ以上がより好ましく、４ｍ２／ｇ以上がさらに好ましい。前記発泡ガラス複合材料のＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇ以上であることで、高いリン吸着性能を発揮することができる。なお、ＢＥＴ比表面積の上限は、特に限定されないが、２０ｍ２／ｇ程度である。
【0027】
前記発泡ガラス複合材料は粒子状であることが好ましい。その粒子径は限定的でなく、その用途、使用条件（リン吸着条件）等に応じて適宜設定することができる。例えば、平均粒子径を１～３０ｍｍ程度とすればよい。前記発泡ガラス複合材料をリン吸着材として浄化槽で使用する場合には、取り扱いの観点から、平均粒子径は５ｍｍ以上が好ましく、５～３０ｍｍがより好ましく、１０～２０ｍｍがさらに好ましい。これらの粒度調整は、例えば、分級、粉砕等の公知の方法を用いることによって実施することができる。また、発泡ガラス複合材料の粒子形状も限定的でなく、例えば、塊状、球状、フレーク状、不定形状等のいずれの形態であってもよい。特に、固定床（カラム等）への充填性、液体の流通性等の見地より、塊状又は球状であることが好ましい。
【0028】
２．発泡ガラス複合材料の製造方法
本発明の発泡ガラス複合材料の製造方法は、発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程を備える。発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料が得られる限り、その製造方法は、特に限定されない。
本発明の発泡ガラス複合材料の製造方法は、発泡ガラスと、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物とを混合する工程を備える。発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含有する発泡ガラス複合材料が得られる限り、その製造方法は、特に限定されない。
【0029】
製造方法として、例えば、（１）発泡ガラスに鉄又はその化合物とランタン又はその化合物とを同時に担持して、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された発泡ガラス複合材料（鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料）を得る方法、（２）発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得た後、前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持することで、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された発泡ガラス複合材料（鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料）を得る方法、（３）発泡ガラスにランタン又はその化合物を担持して、ランタン担持発泡ガラス複合材料を得た後、前記ランタン担持発泡ガラス複合材料に鉄又はその化合物を担持することで、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された発泡ガラス複合材料（鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料）を得る方法等が挙げられる。
上記製造方法の中で、発泡ガラスの比表面積を大きくして、ランタンの担持率を向上させる観点から、（２）発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得た後、前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持することで、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された発泡ガラス複合材料（鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料）を得る方法が好ましい。前記（２）の製造方法は、発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得る工程、及び、前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持して、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を得る工程を備える方法ということができる。
上記製造方法の中で、発泡ガラスの比表面積を大きくして、ランタンの担持率を向上させる観点から、（２）発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得た後、前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持することで、発泡ガラスに、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物が担持された発泡ガラス複合材料（鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料）を得る方法が好ましい。前記（２）の製造方法は、発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得る工程、及び、前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持して、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料を得る工程を備える方法ということができる。
【0030】
上記（２）において、発泡ガラスに鉄又はその化合物を担持して、鉄担持発泡ガラス複合材料を得る工程としては、例えば、水溶性の鉄化合物を水に溶解させた鉄水溶液に発泡ガラスを浸漬させ、乾燥させる方法、前記発泡ガラスに前記鉄水溶液を噴霧する方法等が挙げられる。
水溶性の鉄化合物は、水溶液中で鉄イオン（Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋）を放出する化合物であれば、特に限定されない。このような水溶性の鉄化合物として、例えば、塩化鉄（II）（ＦeＣｌ２）、塩化鉄（III）（ＦeＣｌ３）、硝酸鉄（II）（Ｆe（ＮＯ３）２）、硝酸鉄（III）（Ｆe（ＮＯ３）３）、硫酸鉄（II）（ＦeＳＯ４）、硫酸鉄（III）（Ｆe２（ＳＯ４）３）、酢酸鉄（II）（Ｆe（ＣＨ３ＣＯ２）２）、及びこれらの水和物等が挙げられる。使用する鉄水溶液の濃度は、最終生成物である発泡ガラス複合材料に含まれる鉄含有量が、発泡ガラス１００質量部に対して０．００５質量部以上となるように適宜調整すればよい。
水溶性の鉄化合物は、水溶液中で鉄イオン（Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋）を放出する化合物であれば、特に限定されない。このような水溶性の鉄化合物として、例えば、塩化鉄（II）（ＦeＣｌ２）、塩化鉄（III）（ＦeＣｌ３）、硝酸鉄（II）（Ｆe（ＮＯ３）２）、硝酸鉄（III）（Ｆe（ＮＯ３）３）、硫酸鉄（II）（ＦeＳＯ４）、硫酸鉄（III）（Ｆe２（ＳＯ４）３）、酢酸鉄（II）（Ｆe（ＣＨ３ＣＯ２）２）、及びこれらの水和物等が挙げられる。使用する鉄水溶液の濃度は、最終生成物である発泡ガラス複合材料に含まれる鉄含有量が、発泡ガラス１００質量部に対して０．００５質量部以上となるように適宜調整すればよい。
【0031】
前記鉄担持発泡ガラス複合材料にランタン又はその化合物を担持する工程は、例えば、水溶性のランタン又はその化合物を水に溶解させたランタン水溶液に鉄担持発泡ガラス複合材料を浸漬させ、乾燥させる方法、前記鉄担持発泡ガラス複合材料に前記ランタン水溶液を噴霧する方法等が挙げられる。
水溶性のランタン化合物として、水溶液中でランタンイオン（Ｌａ３＋）を放出する化合物であれば、特に限定されない。このような水溶性のランタン化合物として、例えば、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）、硝酸ランタン（Ｌａ（ＮＯ３）３）、硫酸ランタン（Ｌａ２（ＳＯ４）３）、酢酸ランタン（Ｌａ（ＣＨ３ＣＯ２）３）、及びこれらの水和物等が挙げられる。使用するランタン水溶液の濃度は、最終生成物である鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料に含まれるランタン含有量が、発泡ガラス１００質量部に対して０．０１質量部以上となるように適宜調整すればよい。
水溶性のランタン化合物として、水溶液中でランタンイオン（Ｌａ３＋）を放出する化合物であれば、特に限定されない。このような水溶性のランタン化合物として、例えば、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）、硝酸ランタン（Ｌａ（ＮＯ３）３）、硫酸ランタン（Ｌａ２（ＳＯ４）３）、酢酸ランタン（Ｌａ（ＣＨ３ＣＯ２）３）、及びこれらの水和物等が挙げられる。使用するランタン水溶液の濃度は、最終生成物である鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料に含まれるランタン含有量が、発泡ガラス１００質量部に対して０．０１質量部以上となるように適宜調整すればよい。
【0032】
発泡ガラス１００質量部に対して、鉄を好ましくは０．００５質量部以上、より好ましくは０．０１質量部以上、さらに好ましくは０．０５～０．５質量部、特に好ましくは０．１～０．２５質量部担持させ、かつ、前記発泡ガラス１００質量部に対してランタンを好ましくは０．０１質量部以上、より好ましくは０．５～３．５質量部、さらに好ましくは２～３．５質量部担持させることができる。
【0033】
得られた発泡ガラス複合材料は、さらに乾燥し、その後に焼成することが好ましい。発泡ガラス複合材料を乾燥し、それを焼成することにより、発泡ガラスとランタンとの結合を強めてランタンが剥がれるのを防ぐとともに、発泡ガラス複合材料のリン吸着性能を高めることができる。
乾燥温度は、乾燥温度５０℃以上で行うことが好ましく、８０℃以上がより好ましく、さらに好ましくは１００℃以上である。乾燥温度の上限は、特に限定されないが、一般的に２００℃以下であり、好ましくは１５０℃以下である。乾燥時間は、発泡ガラスの種類、乾燥温度等にもよるが、基本的には含有水分量を除去するのに必要な時間を設定すればよい。熱風オーブン等の通気性に優れた乾燥を行うことも好ましい。
焼成温度は、ランタン等が剥がれず、且つ、高いリン吸着率を得る観点から、通常７５０℃以下であり、２５０～７００℃が好ましく、２６０～４００℃がより好ましく、３００～３８０℃がさらに好ましく、３３０～３７０℃が特に好ましい。
乾燥温度は、乾燥温度５０℃以上で行うことが好ましく、８０℃以上がより好ましく、さらに好ましくは１００℃以上である。乾燥温度の上限は、特に限定されないが、一般的に２００℃以下であり、好ましくは１５０℃以下である。乾燥時間は、発泡ガラスの種類、乾燥温度等にもよるが、基本的には含有水分量を除去するのに必要な時間を設定すればよい。熱風オーブン等の通気性に優れた乾燥を行うことも好ましい。
焼成温度は、ランタン等が剥がれず、且つ、高いリン吸着率を得る観点から、通常７５０℃以下であり、２５０～７００℃が好ましく、２６０～４００℃がより好ましく、３００～３８０℃がさらに好ましく、３３０～３７０℃が特に好ましい。
【0034】
焼成雰囲気は特に限定されず、例えば、酸化性雰囲気中（大気中）、還元性雰囲気中、不活性ガス雰囲気中等のいずれであってもよい。焼成時間も、焼成温度等に応じて適宜調整することができる。
【0035】
得られた焼成体は、具体的な使用環境に応じて、さらに加工されてもよい。例えば、比較的大きい発泡ガラスを用いて発泡ガラス複合材料を製造した場合、そのまま使用してもよいし、必要に応じて粉砕、分級等の処理を行った後に使用してもよい。
このようにして得られる本発明の発泡ガラス複合材料は、多孔質である発泡ガラスの表面に鉄及びランタンが担持しており、鉄及びランタンが、リン等の水質汚濁物質を吸着することから、水質汚濁物質を除去することができる。よって、本発明の発泡ガラス複合材料は、優れた環境浄化活性を示す。具体的には、本発明の発泡ガラス複合材料は、水中のリンの除去、ヒ素の除去等、水中の水質汚濁物質除去材として利用することができる。本発明の発泡ガラス複合材料は、特に、汚水中のリン（リン酸イオン、リン酸態リン、溶存態無機リン酸等）の吸着能力が優れることから、リン吸着材として使用することができる。
このようにして得られる本発明の発泡ガラス複合材料は、多孔質である発泡ガラスの表面に鉄及びランタンが担持しており、鉄及びランタンが、リン等の水質汚濁物質を吸着することから、水質汚濁物質を除去することができる。よって、本発明の発泡ガラス複合材料は、優れた環境浄化活性を示す。具体的には、本発明の発泡ガラス複合材料は、水中のリンの除去、ヒ素の除去等、水中の水質汚濁物質除去材として利用することができる。本発明の発泡ガラス複合材料は、特に、汚水中のリン（リン酸イオン、リン酸態リン、溶存態無機リン酸等）の吸着能力が優れることから、リン吸着材として使用することができる。
【0036】
３．リン吸着材
本発明のリン吸着材は、上述した発泡ガラス複合材料を含む。よって、本発明のリン吸着材は、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含む。
本発明のリン吸着材は、上述した発泡ガラス複合材料を含む。よって、本発明のリン吸着材は、発泡ガラス、鉄又はその化合物及びランタン又はその化合物を含む。
【0037】
リン吸着材のＢＥＴ比表面積は、１ｍ２／ｇ以上が好ましく、２ｍ２／ｇ以上がより好ましく、４ｍ２／ｇ以上がさらに好ましい。リン吸着材のＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇ以上であることで、高いリン吸着性能を発揮することができる。なお、ＢＥＴ比表面積の上限は、特に限定されないが、２０ｍ２／ｇ程度である。
【0038】
リン吸着材は粒子状であることが好ましい。その粒径は限定的でなく、その用途、使用条件（リン吸着条件）等に応じて適宜設定することができる。例えば、平均粒径を１～３０ｍｍ程度とすればよい。浄化槽で使用する場合には、取り扱いの観点から、５ｍｍ以上が好ましく、５～３０ｍｍがより好ましく、１０～２０ｍｍがさらに好ましい。これらの粒度調整は、例えば、分級、粉砕等の公知の方法を用いることによって実施することができる。また、リン吸着材の粒子形状も限定的でなく、例えば、塊状、球状、フレーク状、不定形状等のいずれの形態であってもよい。特に、固定床（カラム等）への充填性、液体の流通性等の見地より、塊状又は球状であることが好ましい。
【0039】
吸着の対象となるリンは、リン元素を含むものであれば特に限定されず、例えば、リン元素を含むイオン（リン酸イオン）が挙げられる。リン酸イオンには、オルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）が解離する段階で生じる、オルトリン酸イオン（ＰＯ４
３－）、リン酸二水素イオン（Ｈ２ＰＯ４
－）及びリン酸水素イオン（ＨＰＯ４
２－）、及び、亜リン酸イオン、ポリリン酸イオン等が含まれる。
【0040】
実験条件により変化するが、例えば、本発明のリン吸着材のリン吸着量は１．４ｍｇ／ｇ以上であり、リン吸着量は多い方が好ましい。本発明のリン吸着材のリン吸着速度は、１．６～６．６ｍｇ／Ｌ／時程度である（実施例参照）。このように、本発明のリン吸着材は、リン吸着性能が高い（リン吸着量が多く、リン吸着速度が速い）ことから、水中のリンを除去するために用いることができる。特に、本発明のリン吸着材は、浄化槽排水で発生するようなリン濃度（１～５ｍｇ／Ｌ）（低濃度帯）でのリン吸着性能が高いことから、分散型排水処理装置、特に浄化槽に適用することができる。
【0041】
４．リンの吸着方法
本発明は、上記リン吸着材を、リンを含む液体に接触させる工程を含むリンの吸着方法も包含する。液体に含まれるリンは、リン元素を含むものであれば特に限定されず、例えば、リン元素を含むイオン（リン酸イオン）、リン酸態リン、溶存態無機リン酸等が挙げられる。
本発明は、上記リン吸着材を、リンを含む液体に接触させる工程を含むリンの吸着方法も包含する。液体に含まれるリンは、リン元素を含むものであれば特に限定されず、例えば、リン元素を含むイオン（リン酸イオン）、リン酸態リン、溶存態無機リン酸等が挙げられる。
【0042】
本発明の吸着方法では、上記吸着材がリンを含む液体と接触できるようにする限り、その形態は特に限定されない。例えば、バッチ式で上記液体と接触させる方法、連続式で上記液体を連続的に供給及び流動させながら接触させる方法等のいずれであってもよい。また、固定床方式プロセス又は移動床式プロセスを用いることもできる。
【0043】
リンを含む液体（特に水を媒体とする液体）は特に限定されず、例えば、産業廃水、生活排水、農業排水等の汚水；湖沼水、海水、河川水等が挙げられる。また、これらの液体のリン酸濃度も限定的でなく、例えば０．１～２００ｍｇ－Ｐ／Ｌ程度に予め調整しておくことができる。なお、前記濃度の単位（ｍｇ－Ｐ／Ｌ）は、リン酸態リンの濃度であり、リン酸イオンとして存在するリンの質量濃度を示している。
リンを含む液体と接触させる際の温度（すなわち、前記液体の液温）も、液体状態が維持されている限り、特に限定されない。
リンを含む液体と接触させる際の温度（すなわち、前記液体の液温）も、液体状態が維持されている限り、特に限定されない。
【0044】
リンを含む液体に対する本発明のイオン吸着材の使用量は特に限定されず、リンの濃度等に応じて適宜決定することができる。
【0045】
上述したように、本発明の発泡ガラス複合材料を含むリン吸着材は、例えば、排水処理装置に適用することができる。前記排水処理装置として、具体的には、集合型の廃水（汚水）処理施設、分散型排水処理装置等を挙げることができる。したがって、本発明には、上記リン吸着材を用いて、集合型の廃水（汚水）処理施設中のリン、又は分散型排水処理装置中のリンを吸着除去する工程を含む、リンの除去方法も包含される。集合型の廃水（汚水）処理施設としては、例えば、下水処理場、農業集落排水処理施設、し尿処理場等が挙げられる。分散型排水処理（個別分散型排水処理ともいう）とは、排水の発生場所で処理を行うことをいう。分散型排水処理装置とは、前記分散型排水処理で使用される装置をいい、例えば、浄化槽、セプティックタンク（腐敗槽）、小規模事業所排水処理装置、植生浄化装置等が挙げられる。本発明のリン吸着材は、安価であり、かつメンテナンス頻度が少なくすむことから、分散型排水処理装置に好ましく適用することができる。
【0046】
本発明の吸着方法で使用した後の吸着材は、物理的処理又は化学的処理を施すことで、吸着したリンを脱離させることができる。物理的処理として、例えば、超音波、加熱、加電圧、気圧又は水圧制御等を挙げることができる。化学的処理として、酸又はアルカリによるｐＨ制御等を挙げることができる。脱離したリン成分は、リン吸着材と分離して回収することができる。リン成分を分離したリン吸着材も、再利用することができる。あるいは、リンを吸着した吸着材をそのまま肥料として使用することもできる。
【実施例】
【0047】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
【0048】
実験例１（発泡ガラスの組成）
原料である発泡ガラスの化学組成を求めた。以下に示す、メノウ乳鉢で粉砕した２種類の発泡ガラスについて、波長分散小型蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク製、Ｓｕｐｅｒｍｉｎｉ２００）で化学組成を求めた。結果を表１に示す。
・発泡ガラス１（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、透明ガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）を、メノウ乳鉢で粉砕したもの）
・発泡ガラス２（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）を、メノウ乳鉢で粉砕したもの）
原料である発泡ガラスの化学組成を求めた。以下に示す、メノウ乳鉢で粉砕した２種類の発泡ガラスについて、波長分散小型蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク製、Ｓｕｐｅｒｍｉｎｉ２００）で化学組成を求めた。結果を表１に示す。
・発泡ガラス１（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、透明ガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）を、メノウ乳鉢で粉砕したもの）
・発泡ガラス２（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）を、メノウ乳鉢で粉砕したもの）
【0049】
【表1】
【0050】
＜結果＞
表１より、発泡ガラス１及び２の主成分はソーダガラスであり、ナトリウム及びケイ素の含有率が高いことがわかった。
表１より、発泡ガラス１及び２の主成分はソーダガラスであり、ナトリウム及びケイ素の含有率が高いことがわかった。
【0051】
実験例２（発泡ガラスのみのリン吸着能評価）
５０ｍＬ遠沈管に発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）１．５ｇ、又は発泡ガラス４（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ４、株式会社こっこー製、粒子径：約２～１０ｍｍ、比重：１．０～１．６）２ｇを入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン標準液を５０ｍＬ加えてインキュベーター（東京理化器械株式会社製、ＬＴＥ－１０１０）内の振とう機（東京理化器械株式会社製、ＭＭＳ－１０２０）で１００ｒｐｍ、２５℃にて２４時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でろ過した。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、以下の式により吸着率を算出した。なお、吸着試験は３連で行った。
５０ｍＬ遠沈管に発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）１．５ｇ、又は発泡ガラス４（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ４、株式会社こっこー製、粒子径：約２～１０ｍｍ、比重：１．０～１．６）２ｇを入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン標準液を５０ｍＬ加えてインキュベーター（東京理化器械株式会社製、ＬＴＥ－１０１０）内の振とう機（東京理化器械株式会社製、ＭＭＳ－１０２０）で１００ｒｐｍ、２５℃にて２４時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でろ過した。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、以下の式により吸着率を算出した。なお、吸着試験は３連で行った。
【数1】
【0052】
また、実験終了時のｐＨを、ｐＨ測定器（株式会社堀場製作所製、堀場コンパクトｐＨメータＬＡＱＵＡｔｗｉｎ ｐＨ－３３Ｂ）により測定した。
それらの結果を表２に示す。
それらの結果を表２に示す。
【0053】
【表2】
【0054】
＜結果＞
表２より、発泡ガラス３及び４は、リン酸態リンの吸着能がほとんどないことがわかった。また、実験終了時のｐＨが８．３０～１０．２とアルカリ側にシフトした。発泡ガラス３については、浄化槽の放流基準（ｐＨ５．８～８．６）を超過した。
表２より、発泡ガラス３及び４は、リン酸態リンの吸着能がほとんどないことがわかった。また、実験終了時のｐＨが８．３０～１０．２とアルカリ側にシフトした。発泡ガラス３については、浄化槽の放流基準（ｐＨ５．８～８．６）を超過した。
【0055】
実験例３（発泡ガラスへの担持元素の選定）
実験例２と同様に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）、及び発泡ガラス４（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ４、株式会社こっこー製、粒子径：約２～１０ｍｍ、比重：１．０～１．６）を使用して実験を行った。
（３－１）各種金属担持発泡ガラスの作製
ランタン、鉄、及びジルコニウムの担持率が発泡ガラス３又は発泡ガラス４の質量に対して、理論値で１質量％となるように、それぞれ、塩化ランタン七水和物、塩化鉄（II）四水和物、塩化酸化ジルコニウム・八水和物を純水に溶かして金属溶液とした。次に、前記発泡ガラス３又は発泡ガラス４をディスポカップに８ｇ量りとり、前述の金属溶液を加え、発泡ガラス３又は発泡ガラス４の粒子全体が浸るまで純水を加え、１日間静置して金属を担持させた。その後、各種金属を担持した発泡ガラス３又は各種金属を担持した発泡ガラス４を乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。
実験例２と同様に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）、及び発泡ガラス４（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ４、株式会社こっこー製、粒子径：約２～１０ｍｍ、比重：１．０～１．６）を使用して実験を行った。
（３－１）各種金属担持発泡ガラスの作製
ランタン、鉄、及びジルコニウムの担持率が発泡ガラス３又は発泡ガラス４の質量に対して、理論値で１質量％となるように、それぞれ、塩化ランタン七水和物、塩化鉄（II）四水和物、塩化酸化ジルコニウム・八水和物を純水に溶かして金属溶液とした。次に、前記発泡ガラス３又は発泡ガラス４をディスポカップに８ｇ量りとり、前述の金属溶液を加え、発泡ガラス３又は発泡ガラス４の粒子全体が浸るまで純水を加え、１日間静置して金属を担持させた。その後、各種金属を担持した発泡ガラス３又は各種金属を担持した発泡ガラス４を乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。
【0056】
（３－２）リン吸着実験の前試験（担持金属の選抜）
５０ｍＬ遠沈管に下記表３に記載する各種金属を担持した発泡ガラス３ １．５ｇ又は各種金属を担持した発泡ガラス４ ２ｇを入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン標準液を５０ｍＬ加えてインキュベーター（東京理化器械株式会社製、ＬＴＥ－１０１０）内の振とう機（東京理化器械株式会社製、ＭＭＳ－１０２０）で１００ｒｐｍ、２５℃にて２４時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でろ過した。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。その結果を表３に示す。
５０ｍＬ遠沈管に下記表３に記載する各種金属を担持した発泡ガラス３ １．５ｇ又は各種金属を担持した発泡ガラス４ ２ｇを入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン標準液を５０ｍＬ加えてインキュベーター（東京理化器械株式会社製、ＬＴＥ－１０１０）内の振とう機（東京理化器械株式会社製、ＭＭＳ－１０２０）で１００ｒｐｍ、２５℃にて２４時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でろ過した。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。その結果を表３に示す。
【0057】
【表3】
【0058】
＜結果＞
表３より、ランタン、鉄、及びジルコニウムの中で、ランタンが最もリン酸態リン吸着率が高いことがわかった。
これらの結果より、発泡ガラスには、流通量の多い発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を使用し、発泡ガラスに担持させる金属にはランタン及び鉄を使用して、以下の実験を行った。
表３より、ランタン、鉄、及びジルコニウムの中で、ランタンが最もリン酸態リン吸着率が高いことがわかった。
これらの結果より、発泡ガラスには、流通量の多い発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を使用し、発泡ガラスに担持させる金属にはランタン及び鉄を使用して、以下の実験を行った。
【0059】
実験例４（発泡ガラスへのランタン担持率の検討）
（４－１）発泡ガラスへのランタンの担持
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率０．０１質量％、０．０５質量％、０．１質量％、０．５質量％、１．０質量％、１．５質量％、２．０質量％、２．５質量％、３．０質量％、又は３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）をディスポカップに８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、前記発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えて１日間静置し、ランタンを担持させた。その後、ランタン担持発泡ガラス３を乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。
（４－１）発泡ガラスへのランタンの担持
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率０．０１質量％、０．０５質量％、０．１質量％、０．５質量％、１．０質量％、１．５質量％、２．０質量％、２．５質量％、３．０質量％、又は３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）をディスポカップに８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、前記発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えて１日間静置し、ランタンを担持させた。その後、ランタン担持発泡ガラス３を乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。
【0060】
（４－２）リン吸着実験
５０ｍＬ遠沈管に０．５ｇのランタン担持発泡ガラス３を入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。
結果を表４及び図１に示す。図１は、発泡ガラス３に担持するランタンの担持率（理論値）とリン酸態リンの吸着率との関係を示すグラフである。
５０ｍＬ遠沈管に０．５ｇのランタン担持発泡ガラス３を入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。
結果を表４及び図１に示す。図１は、発泡ガラス３に担持するランタンの担持率（理論値）とリン酸態リンの吸着率との関係を示すグラフである。
【0061】
【表4】
【0062】
＜結果＞
表４及び図１より、ランタンの担持率が２質量％でリン吸着率が９０％まで上昇した。
表４及び図１より、ランタンの担持率が２質量％でリン吸着率が９０％まで上昇した。
【0063】
実験例５（ランタン担持発泡ガラスの焼成温度の検討）
（５－１）発泡ガラスへのランタンの担持及び焼成
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、２５０℃、３５０℃、４５０℃、５５０℃、６５０℃、又は７５０℃にて２時間焼成し、自然放冷した。
（５－１）発泡ガラスへのランタンの担持及び焼成
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、２５０℃、３５０℃、４５０℃、５５０℃、６５０℃、又は７５０℃にて２時間焼成し、自然放冷した。
【0064】
（５－２）リン吸着実験
５０ｍＬ遠沈管に焼成後の各ランタン担持発泡ガラス３を０．５ｇ入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。また、焼成していないランタン担持発泡ガラス３についても、上記と同様の操作を行った。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。
結果を表５及び図２に示す。図２は、リン酸態リンの初期濃度１０ｍｇ－Ｐ／Ｌにおいて、焼成温度を変化させたときのリン酸態リンの吸着率の結果である。
５０ｍＬ遠沈管に焼成後の各ランタン担持発泡ガラス３を０．５ｇ入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。また、焼成していないランタン担持発泡ガラス３についても、上記と同様の操作を行った。
ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。
結果を表５及び図２に示す。図２は、リン酸態リンの初期濃度１０ｍｇ－Ｐ／Ｌにおいて、焼成温度を変化させたときのリン酸態リンの吸着率の結果である。
【0065】
【表5】
【0066】
＜結果＞
表５及び図２より、焼成していない参考例１７は、リン酸態リン吸着率は１００％に近かったが、ランタンが剥がれた。２５０～７５０℃の温度で焼成を行うと、得られた発泡ガラス複合材料はランタンが剥がれず、リン酸態リンを吸着することができた。特に、３５０℃までの温度で焼成した場合、リン酸態リン吸着率がほぼ１００％となった。したがって、ランタンが剥がれず、リン酸態リン吸着率が高い３５０℃を焼成温度として、以下の実験を行った。
表５及び図２より、焼成していない参考例１７は、リン酸態リン吸着率は１００％に近かったが、ランタンが剥がれた。２５０～７５０℃の温度で焼成を行うと、得られた発泡ガラス複合材料はランタンが剥がれず、リン酸態リンを吸着することができた。特に、３５０℃までの温度で焼成した場合、リン酸態リン吸着率がほぼ１００％となった。したがって、ランタンが剥がれず、リン酸態リン吸着率が高い３５０℃を焼成温度として、以下の実験を行った。
【0067】
実験例６（発泡ガラスへの鉄担持率の検討）
（６－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．００５質量％、０．０１質量％、０．０１５質量％、０．０２質量％、０．０２５質量％、０．０５質量％、０．０７５質量％、０．１質量％、０．２５質量％、又は０．５質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。得られた１０種類の鉄担持発泡ガラス３、及び鉄を担持していない発泡ガラス３に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、各鉄担持発泡ガラス３、又は鉄を担持していない発泡ガラス３を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、３５０℃にて２時間焼成した。
（６－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．００５質量％、０．０１質量％、０．０１５質量％、０．０２質量％、０．０２５質量％、０．０５質量％、０．０７５質量％、０．１質量％、０．２５質量％、又は０．５質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。得られた１０種類の鉄担持発泡ガラス３、及び鉄を担持していない発泡ガラス３に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、各鉄担持発泡ガラス３、又は鉄を担持していない発泡ガラス３を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、３５０℃にて２時間焼成した。
【0068】
（６－２）リン吸着実験
５０ｍＬ遠沈管に、理論上の鉄の担持率が０．００５～０．１質量％の鉄－ランタン担持発泡ガラス３又はランタン担持発泡ガラス３を０．５ｇ入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。その結果を表６に示す。また、鉄担持率と、リン酸態リン吸着率との関係を示すグラフを図３に示す。
５０ｍＬ遠沈管に、理論上の担持率が０．１～０．５質量％の鉄－ランタン担持発泡ガラス３又はランタン担持発泡ガラス３を１．５ｇ入れ、１００ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。結果を表７に示す。また、鉄担持率と、リン酸態リン吸着率との関係を示すグラフを及び図４に示す。
５０ｍＬ遠沈管に、理論上の鉄の担持率が０．００５～０．１質量％の鉄－ランタン担持発泡ガラス３又はランタン担持発泡ガラス３を０．５ｇ入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。その結果を表６に示す。また、鉄担持率と、リン酸態リン吸着率との関係を示すグラフを図３に示す。
５０ｍＬ遠沈管に、理論上の担持率が０．１～０．５質量％の鉄－ランタン担持発泡ガラス３又はランタン担持発泡ガラス３を１．５ｇ入れ、１００ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。結果を表７に示す。また、鉄担持率と、リン酸態リン吸着率との関係を示すグラフを及び図４に示す。
【0069】
（６－３）吸光度測定
上記の１００ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで３時間振とうした後の未ろ過試料について、波長６６０ｎｍにおける吸光度を測定し、濁度の指標とした。結果を表７に示す。また、鉄担持率と、波長６６０ｎｍにおける吸光度との関係を示すグラフを図５に示す。
上記の１００ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーターで３時間振とうした後の未ろ過試料について、波長６６０ｎｍにおける吸光度を測定し、濁度の指標とした。結果を表７に示す。また、鉄担持率と、波長６６０ｎｍにおける吸光度との関係を示すグラフを図５に示す。
【0070】
（６－４）ＢＥＴ比表面積測定
さらに、鉄の担持率を変化させたときに発泡ガラスの比表面積がどのように変わるのかを確認するために、塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％、０．２５質量％、１質量％、又は２質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とし、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させ、鉄担持発泡ガラス３を作製したのち、メノウ乳鉢で粉砕した試料を、比表面積測定装置（ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、ＦｌｏｗＳｏｒｂ ＩＩＩ）にて窒素ガス吸着によるＢＥＴ比表面積測定を行った。また、鉄を担持していない発泡ガラス３についても同様にＢＥＴ比表面積測定を行った。結果を表８及び図６に示す。
さらに、鉄の担持率を変化させたときに発泡ガラスの比表面積がどのように変わるのかを確認するために、塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％、０．２５質量％、１質量％、又は２質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とし、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させ、鉄担持発泡ガラス３を作製したのち、メノウ乳鉢で粉砕した試料を、比表面積測定装置（ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、ＦｌｏｗＳｏｒｂ ＩＩＩ）にて窒素ガス吸着によるＢＥＴ比表面積測定を行った。また、鉄を担持していない発泡ガラス３についても同様にＢＥＴ比表面積測定を行った。結果を表８及び図６に示す。
【0071】
【表6】
【0072】
【表7】
【0073】
【表8】
【0074】
＜結果＞
表６及び表７、並びに図３及び図４は、鉄の担持率を０から０．５質量％の間で変化させたときのリン酸態リン吸着率の結果である。
表６及び図３より、リン酸態リン初期濃度１０ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、鉄の担持率にかかわらず、リン酸態リンの吸着率は８９．３％～９９．９％と高かったことがわかった。表７及び図４より、リン酸態初期濃度１００ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、鉄の担持率が０．１質量％でリン酸態リンの吸着率は最も高い傾向を示したことがわかった。
表７の濁度及び図５より、リン酸態リン初期濃度１００ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、鉄担持率が０．２５質量％以上で６６０ｎｍにおける吸光度（濁度）が高くなった。これは、鉄担持率が０．２５質量％以上になると赤さびのような懸濁物が生じたことが原因と考えられる。
また、表８及び図６より、発泡ガラス３のＢＥＴ比表面積は０．０４３ｍ２／ｇであったが、鉄を０．１質量％担持することにより４．２８ｍ２／ｇまで大きくなった。これより、鉄を担持することは発泡ガラスの比表面積を大きくするために有効であることがわかった。
以上の結果より、鉄の担持率は０．１質量％として以下の実験を行った。
表６及び表７、並びに図３及び図４は、鉄の担持率を０から０．５質量％の間で変化させたときのリン酸態リン吸着率の結果である。
表６及び図３より、リン酸態リン初期濃度１０ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、鉄の担持率にかかわらず、リン酸態リンの吸着率は８９．３％～９９．９％と高かったことがわかった。表７及び図４より、リン酸態初期濃度１００ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、鉄の担持率が０．１質量％でリン酸態リンの吸着率は最も高い傾向を示したことがわかった。
表７の濁度及び図５より、リン酸態リン初期濃度１００ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、鉄担持率が０．２５質量％以上で６６０ｎｍにおける吸光度（濁度）が高くなった。これは、鉄担持率が０．２５質量％以上になると赤さびのような懸濁物が生じたことが原因と考えられる。
また、表８及び図６より、発泡ガラス３のＢＥＴ比表面積は０．０４３ｍ２／ｇであったが、鉄を０．１質量％担持することにより４．２８ｍ２／ｇまで大きくなった。これより、鉄を担持することは発泡ガラスの比表面積を大きくするために有効であることがわかった。
以上の結果より、鉄の担持率は０．１質量％として以下の実験を行った。
【0075】
実験例７（鉄担持発泡ガラスへのランタン担持率の検討）
（７－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。この鉄担持発泡ガラス３に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率０．５質量％、１質量％、１．５質量％、２質量％、２．５質量％、３質量％、又は３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、鉄担持発泡ガラス３を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、３５０℃にて２時間焼成を行った。
（７－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。この鉄担持発泡ガラス３に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率０．５質量％、１質量％、１．５質量％、２質量％、２．５質量％、３質量％、又は３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、鉄担持発泡ガラス３を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、３５０℃にて２時間焼成を行った。
【0076】
（７－２）リン吸着実験
５０ｍＬ遠沈管に０．５ｇの鉄－ランタン担持発泡ガラス３を入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーター内の振とう機（東京理化器械株式会社製、ＭＭＳ－１０２０）で１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。
結果を表９に示す。また、ランタン担持率と、リン酸態リン吸着率との関係を示すグラフを図７に示す。
５０ｍＬ遠沈管に０．５ｇの鉄－ランタン担持発泡ガラス３を入れ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５０ｍＬ加えてインキュベーター内の振とう機（東京理化器械株式会社製、ＭＭＳ－１０２０）で１００ｒｐｍ、２５℃にて３時間振とうした。その後、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に吸着率を算出した。
結果を表９に示す。また、ランタン担持率と、リン酸態リン吸着率との関係を示すグラフを図７に示す。
【0077】
【表9】
【0078】
＜結果＞
鉄担持率を０．１質量％とし、ランタンの担持率を変化させたときのリン酸態リンの吸着率の結果である。表９及び図７より、ランタン担持率２質量％のときに、リン酸態リンの吸着率が９４．６％に達したことがわかった。したがって、鉄担持率は０．１質量％、ランタンの担持率は２質量％として以下の実験を行った。
鉄担持率を０．１質量％とし、ランタンの担持率を変化させたときのリン酸態リンの吸着率の結果である。表９及び図７より、ランタン担持率２質量％のときに、リン酸態リンの吸着率が９４．６％に達したことがわかった。したがって、鉄担持率は０．１質量％、ランタンの担持率は２質量％として以下の実験を行った。
【0079】
実験例８（吸着速度及び吸着等温線）
（８－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。この鉄担持発泡ガラス３に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率２質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、鉄担持発泡ガラス３を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、３５０℃にて２時間焼成を行った。
（８－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、鉄を１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。この鉄担持発泡ガラス３に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率２質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、鉄担持発泡ガラス３を５０ｍＬ遠沈管に８ｇ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス３の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、遠沈管をインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、ランタンを１日担持させた。その後、ディスポカップに移して乾燥機（アズワン株式会社製、ＤＯ－３００ＦＡ）にて１００℃で１０時間乾燥させた。次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス３を、ガス置換電気炉（アズワン株式会社製、ＨＰＭ－０Ｇ）を用いて、３５０℃にて２時間焼成を行った。
【0080】
（８－２）リン吸着実験
５００ｍＬ三角フラスコに、得られた鉄－ランタン担持発泡ガラス３を１ｇ入れた。次に、１ｍｇ－Ｐ／Ｌ、又は１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５００ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、所定の時間ごとに溶液を５ｍＬ採取し、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、以下の式によりリン酸吸着量を算出した。
５００ｍＬ三角フラスコに、得られた鉄－ランタン担持発泡ガラス３を１ｇ入れた。次に、１ｍｇ－Ｐ／Ｌ、又は１０ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５００ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうし、所定の時間ごとに溶液を５ｍＬ採取し、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、以下の式によりリン酸吸着量を算出した。
【0081】
＜リン酸吸着量＞
ｑ ＝ Ｓｒｅｍ（Ｃｃｏｎ－Ｃｓａｍ） ／ （１０００・ａ）
ｑ：リン酸態リン吸着量（ｍｇ－Ｐ／ｇ）
Ｓｒｅｍ：溶液残量（ｍＬ）
Ｃｃｏｎ：コントロール濃度（ｍｇ－Ｐ／Ｌ）
Ｃｓａｍ：試料濃度（ｍｇ－Ｐ／Ｌ）
ａ：吸着材投与量（ｇ）
なお、前記吸着量の単位（ｍｇ－Ｐ／ｇ）は、リン酸態リンの量であり、リン酸イオンとして存在するリンの質量を示している。
リン酸態リン初期濃度が１ｍｇ－Ｐ／ｇの場合の結果を表１０及び図８に示し、リン酸態リン初期濃度が１０ｍｇ－Ｐ／ｇの場合の結果を表１１及び図９に示す。
ｑ ＝ Ｓｒｅｍ（Ｃｃｏｎ－Ｃｓａｍ） ／ （１０００・ａ）
ｑ：リン酸態リン吸着量（ｍｇ－Ｐ／ｇ）
Ｓｒｅｍ：溶液残量（ｍＬ）
Ｃｃｏｎ：コントロール濃度（ｍｇ－Ｐ／Ｌ）
Ｃｓａｍ：試料濃度（ｍｇ－Ｐ／Ｌ）
ａ：吸着材投与量（ｇ）
なお、前記吸着量の単位（ｍｇ－Ｐ／ｇ）は、リン酸態リンの量であり、リン酸イオンとして存在するリンの質量を示している。
リン酸態リン初期濃度が１ｍｇ－Ｐ／ｇの場合の結果を表１０及び図８に示し、リン酸態リン初期濃度が１０ｍｇ－Ｐ／ｇの場合の結果を表１１及び図９に示す。
【0082】
【表10】
【0083】
【表11】
【0084】
＜結果＞
図８及び図９は、鉄０．１質量％、ランタン２質量％を担持し、３５０℃で２時間焼成した発泡ガラス３のリン酸態リンの吸着量の経時変化を示すグラフである。
表１０及び図８より、リン酸態リン初期濃度１ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、振とう開始から４８時間で吸着量が平衡に達し、平衡吸着量が０．３７ｍｇ－Ｐ／ｇとなった。
表１１及び図９より、リン酸態リン初期濃度１０ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、振とう開始から４８時間で吸着量が平衡に達し、平衡吸着量が１．４４ｍｇ－Ｐ／ｇとなった。
図８及び図９は、鉄０．１質量％、ランタン２質量％を担持し、３５０℃で２時間焼成した発泡ガラス３のリン酸態リンの吸着量の経時変化を示すグラフである。
表１０及び図８より、リン酸態リン初期濃度１ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、振とう開始から４８時間で吸着量が平衡に達し、平衡吸着量が０．３７ｍｇ－Ｐ／ｇとなった。
表１１及び図９より、リン酸態リン初期濃度１０ｍｇ－Ｐ／Ｌでは、振とう開始から４８時間で吸着量が平衡に達し、平衡吸着量が１．４４ｍｇ－Ｐ／ｇとなった。
【0085】
（８－３）吸着等温線
５００ｍＬ三角フラスコに１ｇの鉄－ランタン担持発泡ガラス３を入れた。次に、１ｍｇ－Ｐ／Ｌ、２ｍｇ－Ｐ／Ｌ、５ｍｇ－Ｐ／Ｌ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌ、２０ｍｇ－Ｐ／Ｌ、４０ｍｇ－Ｐ／Ｌ、又は１００ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５００ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうした。４８時間後に溶液を５ｍＬ採取し、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に平衡吸着量を算出した。結果を表１２及び図１０に示す。
５００ｍＬ三角フラスコに１ｇの鉄－ランタン担持発泡ガラス３を入れた。次に、１ｍｇ－Ｐ／Ｌ、２ｍｇ－Ｐ／Ｌ、５ｍｇ－Ｐ／Ｌ、１０ｍｇ－Ｐ／Ｌ、２０ｍｇ－Ｐ／Ｌ、４０ｍｇ－Ｐ／Ｌ、又は１００ｍｇ－Ｐ／Ｌのリン酸態リン溶液を５００ｍＬ加えてインキュベーターで１００ｒｐｍ、２５℃にて振とうした。４８時間後に溶液を５ｍＬ採取し、孔径０．４５μｍのシリンジフィルター（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ社製、ＳＬＨＮ０３３ＮＢ）でリン酸態リン溶液をろ過した。ろ液のリン酸態リン濃度は、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ－２６００）を用いてモリブデンブルー吸光光度法により吸光度８８０ｎｍにおける吸光度を測定し、上記と同様に平衡吸着量を算出した。結果を表１２及び図１０に示す。
【0086】
【表12】
【0087】
【0088】
実験例９（実排水を用いた吸着実験）
（９－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
発泡ガラスは、発泡ガラス５（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約１０～２０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を用いた。この発泡ガラス５は、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）の中から、ふるいを用いて粒子径が約１０～２０ｍｍであるものを選別することによって得た。
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、前記発泡ガラス５を２Ｌのポリプロピレン（ＰＰ）製ボトル（アズワン株式会社製、アイボーイ広口びん）に２Ｌ（４６０ｇ～４６３ｇ）量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス５の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、発泡ガラス５及び鉄溶液を入れた容器を振とう機（ヤマト科学株式会社製、Ｓｈａｋｅｒ（ＳＡ３００））で、２５℃にて１８時間以上水平方向に往復振とうし、鉄を担持させた。その後、乾燥機（ヤマト科学株式会社製、定温乾燥器ＤＸ４１）にて１００℃で１８時間以上乾燥させた。この鉄担持発泡ガラス５に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、鉄担持発泡ガラス５を２Ｌのポリプロピレン（ＰＰ）製ボトル（アズワン株式会社製、アイボーイ広口びん）に２Ｌ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス５の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、鉄担持発泡ガラス５及びランタン溶液を入れた容器を振とう機（ヤマト科学株式会社製、Ｓｈａｋｅｒ（ＳＡ３００））で、２５℃にて１８時間以上水平方向に往復振とうし、ランタンを担持させた。その後、乾燥機（ヤマト科学株式会社製、定温乾燥器ＤＸ４１）にて１００℃で１８時間以上乾燥させた。
次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス５を、電気炉（ヤマト科学株式会社製、ＦＯ８１０）を用いて、３５０℃にて２時間焼成を行った。
（９－１）発泡ガラスへの鉄及びランタンの担持及び焼成
発泡ガラスは、発泡ガラス５（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約１０～２０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）を用いた。この発泡ガラス５は、発泡ガラス３（商品名スーパーソル（登録商標）Ｌ２、株式会社こっこー製、色付きガラスを主原料とする発泡ガラス（粒子径：約２～１０ｍｍ）、比重：０．３５～０．５）の中から、ふるいを用いて粒子径が約１０～２０ｍｍであるものを選別することによって得た。
塩化鉄（II）四水和物を、理論上の担持率０．１質量％となるように量りとり、純水に溶かして鉄溶液とした。次に、前記発泡ガラス５を２Ｌのポリプロピレン（ＰＰ）製ボトル（アズワン株式会社製、アイボーイ広口びん）に２Ｌ（４６０ｇ～４６３ｇ）量りとり、前述の鉄溶液を加え、発泡ガラス５の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、発泡ガラス５及び鉄溶液を入れた容器を振とう機（ヤマト科学株式会社製、Ｓｈａｋｅｒ（ＳＡ３００））で、２５℃にて１８時間以上水平方向に往復振とうし、鉄を担持させた。その後、乾燥機（ヤマト科学株式会社製、定温乾燥器ＤＸ４１）にて１００℃で１８時間以上乾燥させた。この鉄担持発泡ガラス５に、次の手順でランタンを担持した。
塩化ランタン七水和物を、理論上の担持率３．５質量％となるように量りとり、純水に溶かしてランタン溶液とした。次に、鉄担持発泡ガラス５を２Ｌのポリプロピレン（ＰＰ）製ボトル（アズワン株式会社製、アイボーイ広口びん）に２Ｌ量りとり、前述のランタン溶液を加え、発泡ガラス５の粒子全体が浸るまで純水を加えた。その後、鉄担持発泡ガラス５及びランタン溶液を入れた容器を振とう機（ヤマト科学株式会社製、Ｓｈａｋｅｒ（ＳＡ３００））で、２５℃にて１８時間以上水平方向に往復振とうし、ランタンを担持させた。その後、乾燥機（ヤマト科学株式会社製、定温乾燥器ＤＸ４１）にて１００℃で１８時間以上乾燥させた。
次に、鉄－ランタン担持発泡ガラス５を、電気炉（ヤマト科学株式会社製、ＦＯ８１０）を用いて、３５０℃にて２時間焼成を行った。
【0089】
（９－２）実排水を用いたリン吸着速度の測定
作製した鉄－ランタン担持発泡ガラス５を用い、図１１に示すリン除去装置を使用してリン吸着速度を測定した。前記リン除去装置は、浄化槽の実運用の１／１０００スケールの装置である。
運転条件を、下記表１３に示す。また、原水である浄化槽排水の組成を下記表１４に示す。排水には、初期リン酸態リン濃度の違う３種類の排水（排水１：初期リン酸態リン濃度：５ｍｇ－Ｐ／Ｌの排水、排水２：初期リン酸態リン濃度が１５ｍｇ－Ｐ／Ｌの排水、排水３：初期リン酸態リン濃度が５０ｍｇ－Ｐ／Ｌの排水）を使用した。
作製した鉄－ランタン担持発泡ガラス５を用い、図１１に示すリン除去装置を使用してリン吸着速度を測定した。前記リン除去装置は、浄化槽の実運用の１／１０００スケールの装置である。
運転条件を、下記表１３に示す。また、原水である浄化槽排水の組成を下記表１４に示す。排水には、初期リン酸態リン濃度の違う３種類の排水（排水１：初期リン酸態リン濃度：５ｍｇ－Ｐ／Ｌの排水、排水２：初期リン酸態リン濃度が１５ｍｇ－Ｐ／Ｌの排水、排水３：初期リン酸態リン濃度が５０ｍｇ－Ｐ／Ｌの排水）を使用した。
【0090】
【表13】
【0091】
【表14】
【0092】
なお、ＢＯＤは、生物化学的酸素要求量（Biochemical Oxygen Demand）のことである。ｄ－ＢＯＤは、溶解性ＢＯＤのことであり、一般に孔径０．４５～１μｍのフィルターを通過する成分を「溶解性」という。ＡＴＵ－ＢＯＤは、硝化抑制剤（アリルチオ尿素（ＡＴＵ））を添加して測定されるＢＯＤのことである。ＣＯＤは、化学的酸素要求量（Chemical Oxygen Demand）のことである。Ｔ－Ｎは、全窒素のことである。ＮＨ４－Ｎは、アンモニア態窒素のことである。ＰＯ４－Ｐは、リン酸態リンのことである。Ｔ－Ｐは全リンのことである。
【0093】
作製した鉄－ランタン担持発泡ガラス５（実施例）、又は発泡ガラス５（比較例）を、図１１に示すリン除去装置に充填し、前記排水１～３を２０℃で２４時間処理した。鉄－ランタン担持発泡ガラス５、又は発泡ガラス５をリン除去装置に充填し、ポンプを動かす前（０時間）、ポンプを動かしてから０．５時間後、１時間後、２時間後、４時間後、８時間後、及び２４時間後にサンプリングを行い、排水中のリン酸濃度を、モリブデンブルー吸光光度法で測定した。
結果を表１５～１７及び図１２～１４に示す。
結果を表１５～１７及び図１２～１４に示す。
【0094】
【表15】
【0095】
【表16】
【0096】
【表17】
【0097】
＜結果＞
表１５～１７及び図１２～１４より、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料は、実排水でも、他のイオンによる影響を受けることなく、リン除去能を有することがわかった。
表１５～１７及び図１２～１４より、鉄－ランタン担持発泡ガラス複合材料は、実排水でも、他のイオンによる影響を受けることなく、リン除去能を有することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0098】
本発明の発泡ガラス複合材料は、リン吸着率が高いことから、水中のリンを除去するリン吸着材の用途に有用である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
