平成29年度 公害防止管理者 水質有害物質特論 問3を解説｜カドミウムと鉛を沈めるときの落とし穴（錯体には効かない）

平成29年度 水質有害物質特論 問3は、カドミウムと鉛を含む排水の手当て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

この問題は二つの金属について、アルカリで沈める、鉄と一緒に沈める、金属を入れ替える、硫黄分で沈めるという手当てを一巡しています。どれも実務で使われる組み立てで、四つは条件まで含めて正しく述べられています。引っかけは、金属が有機酸に抱え込まれた状態でも、そのままアルカリを加えれば沈むと言い切っている点です。前の問題で問われた「錯体になった金属は沈まない」という原則が、そのまま次の問題で試されている形になっています。有機酸という言い方が穏やかなので見逃しやすいのですが、腕の数からいえば強力な配位子です。

※ 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(4)（誤っている記述）

各選択肢の正誤

選択肢(4)のポイント（ここが誤り）

水酸化物法が成り立つのは、金属が水中で自由なイオンとして振る舞い、水酸化物イオンと出会って溶けにくい塊になれるときだけです。くえん酸のような有機酸は、カルボキシ基とヒドロキシ基を複数持ち、金属を何か所からも挟み込みます。この結びつきは水酸化物イオンとの結びつきより強いため、錯体になった金属へアルカリを足しても、沈殿の相手役が割り込む余地がありません。pHをいくら上げても処理水に金属が残り、しかも見た目は濁らないので、運転側は異常に気づきにくくなります。カドミウムは水質汚濁防止法の有害物質のなかでも規制の厳しい項目ですから、この見落としは重大です。

対処は二方向です。一つは配位子を壊す道で、酸化剤や加熱酸分解によって腕を切り、金属を自由な状態に戻してから沈めます。もう一つが置換法で、鉄塩を加えて配位子の相手を鉄に移し、押し出されたカドミウムや鉛は水酸化物に変えて沈めます。カルシウム塩を併せて使うのは、配位子を抱えさせる相手をもう一種類用意して競わせるためです。置換法は、封鎖された金属を扱うときの切り札として押さえておきます。

残る三つも条件が要点です。鉛は両性の金属なので、アルカリ側に振りすぎると水酸化物が溶け戻り、かえって処理水の濃度が上がります。上げればよいというものではない、という点が水酸化物法の勘所です。カドミウムに鉄(Ⅲ)塩を組み合わせるのは、生まれた水酸化鉄のフロックにカドミウムを巻き込ませて連れ去るためで、単独では取り切れない微量域に効きます。硫化物法を中性域で行い、鉄塩を組み合わせるのは、酸性側に振れば有毒な気体が出て沈殿も分解し、逆に硫黄分が余れば金属が溶け戻るからです。どの手当ても、条件を外すと逆方向に働くという共通の構図になっています。

覚え方

• 錯体になった金属は水酸化物法では沈まない。まず腕を外すか、金属を入れ替える。
• 有機酸（くえん酸・酒石酸・しゅう酸）も、キレート剤と同じ処理阻害の側。
• 鉛は両性。アルカリを効かせすぎると溶け戻るので上げすぎない。
• カドミウムの共沈相手は鉄(Ⅲ)塩。フロックに抱かせて連れ去る。
• 硫化物法は中性域＋鉄塩併用。酸性側に振らない。

理解度チェック

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