平成29年度 公害防止管理者 水質有害物質特論 問1を解説｜重金属を除く各方式の使い分け（イオン交換樹脂の向き）

平成29年度 水質有害物質特論 問1は、水に溶けた金属を取り除く各方式のあらましについての正誤問題です。誤っているものを選びます。

この問題のポイント

五つの肢は、樹脂に吸わせる方式、アルカリで沈める方式、鉄と一緒に結晶へ取り込む方式、硫黄分で沈める方式、別の金属と入れ替える方式という、この科目の骨組みを一巡しています。四つは方式の定義をそのまま述べたもので、迷う要素はありません。引っかけは一点だけで、吸わせたい相手の電気の符号と、使う樹脂の種類が食い違っているところにあります。プラスの電気を帯びた粒を捕まえたいのであれば、樹脂の側はマイナスの座席を持っていなければ話が始まりません。樹脂の呼び名は長くて紛らわしく、逆に置き換えても文章としては自然に読めてしまうため、そこを突いてきます。

※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。

正解：選択肢(1)（誤っている記述）

各選択肢の正誤

選択肢(1)のポイント（ここが誤り）

イオン交換樹脂の呼び名は、樹脂そのものの電気ではなく捕まえたい相手の電気で決まります。陽イオン交換樹脂は、樹脂の骨格にスルホ基やカルボキシ基といった負の官能基が固定されており、その座席に水素イオンやナトリウムイオンが仮に座っています。ここへ金属イオンが来ると、座席の主が入れ替わって金属が樹脂側に残ります。一方の陰イオン交換樹脂は四級アンモニウム基などの正の官能基を持ち、クロム酸イオンのように負の電気を帯びた粒を捕まえます。正の電気を帯びた金属イオンを、正の官能基を持つ樹脂で捕まえることはできません。同じ符号どうしは反発するだけだからです。

ここで一つ付け足しておくと、金属が必ず正の電気を帯びているとは限りません。シアンやキレート剤と結んだ金属は、全体として負の電気を帯びた錯イオンになります。その状態であれば担当は入れ替わり、陰イオン交換樹脂の仕事になります。「金属だから陽イオン交換樹脂」と丸暗記していると、この応用でつまずきます。覚えるべきは金属の名前ではなく、いま水中でどんな符号の粒として存在しているかという一点です。

残りの四つは、この科目で繰り返し問われる方式の定義です。水酸化物法はアルカリ剤でpHを上げる最も基本的な手当て、フェライト法は二価の鉄とアルカリを入れて熱し、磁性をもつ結晶に金属を巻き込む手当て、硫化物法は水酸化物より溶けにくい硫化物に変えて沈める手当て、置換法はキレートで封鎖された金属を別の金属と入れ替えてから沈める二段構えです。それぞれ「何を使って、金属をどんな形に変えるのか」で整理しておけば、名称だけを入れ替えた引っかけには動じません。

覚え方

• 交換樹脂の呼び名は、捕まえる相手の符号で決まる。陽イオンを取るのは陽イオン交換樹脂。
• 陽イオン交換樹脂は負の官能基、陰イオン交換樹脂は正の官能基。中身の符号は名前と逆。
• 金属が錯イオンになって負の電気を帯びれば、担当は陰イオン交換樹脂に移る。
• 水酸化物法＝アルカリ剤、硫化物法＝溶けにくい硫化物、フェライト法＝二価の鉄＋アルカリ＋熱。
• 置換法は「入れ替えてから沈める」二段構え。封鎖された金属への切り札。

理解度チェック

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