平成29年度 公害防止管理者 水質有害物質特論 問5を解説｜ひ素を除くときの共沈と吸着（主役は鉄(Ⅲ)塩）
平成29年度 水質有害物質特論 問5は、ひ素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
ひ素の処理は、鉄の水酸化物と一緒に沈める共沈が主役です。ひ素は五価と三価で振る舞いが大きく違い、三価はフロックに取り込まれにくいので、酸化して五価にしてから沈めるという段取りが要ります。この問題はその骨格を確かめたうえで、共沈以外の道筋にも触れています。分かれ目は、選択性が高いうえに適用例も多いと二重に持ち上げられた吸着材の評価です。汎用の吸着材が得意とする相手を思い出せば、ひ素はその守備範囲から外れていると気づけます。
※ 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(2)（誤っている記述）
各選択肢の正誤
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ○（正しい） | 共存する重金属と溶けにくい塩をつくるため、pHを整えるだけで一緒に沈むことがあります。 |
| (2) | ×（誤り） | 汎用の吸着材はひ素への選択性が低く、単独で使われる例も多くありません。 |
| (3) | ○（正しい） | 三価のひ素は、空気を吹き込む程度では五価に酸化されません。 |
| (4) | ○（正しい） | 希土類系のキレート樹脂なら、三価のままでも捕まえられるので酸化の前処理が要りません。 |
| (5) | ○（正しい） | 共沈の相手役としては鉄(Ⅲ)塩のほうが優れ、アルミニウム塩は効果が劣ります。 |
選択肢(2)のポイント（ここが誤り）
活性炭が得意とするのは、水になじみにくい有機物を細孔の壁に引き寄せて留めておくことです。ひ素は水中でひ酸イオンや亜ひ酸として存在し、いずれも水と親しい形をしています。炭の表面に居座る理由がないので、選択性が高いという評価も、適用例が多いという評価も、どちらも実際とは逆になります。鉄を担持させるなどの改質を施せば吸着材としても働きますが、そのとき効いているのは鉄であって炭ではありません。この肢は、活性炭という言葉が持つ万能そうな響きに寄りかかった引っかけです。
実際の主役は鉄(Ⅲ)塩による共沈です。水酸化鉄のフロックが生まれるとき、その表面に五価のひ酸イオンが強く引き寄せられ、フロックとともに沈みます。低い濃度まで届く実績のある方法で、共存する重金属があれば溶けにくい塩をつくって一緒に沈むこともあります。一方、三価の亜ひ酸は電荷を持たない形で存在する割合が高く、フロックに取り込まれにくいという弱点があります。そこで次亜塩素酸などの酸化剤で五価に変えてから沈めるのが定石で、空気を吹き込むだけでは酸化は進みません。曝気で足りると考えると、処理水にひ素が残ります。
共沈の相手役については、鉄(Ⅲ)塩とアルミニウム塩の優劣も問われます。アルミニウム塩でも共沈は起きますが、フロックとひ酸イオンの結びつきが弱く、鉄(Ⅲ)塩に比べて効果が落ちます。ふっ素の処理ではアルミニウム塩が仕上げの主役になるのと対照的で、相手が変われば適した金属塩も変わるという整理をしておくと混同しません。酸化の手間を省きたい場合には、三価のままでも捕まえられる希土類系のキレート樹脂という選択肢もあります。
覚え方
- ひ素の主役は鉄(Ⅲ)塩による共沈。活性炭は主役になれない。
- 三価は共沈しにくい。酸化して五価にしてから沈める。
- 空気を吹き込むだけでは三価は五価にならない。酸化剤が要る。
- 共沈効果は鉄(Ⅲ)塩がアルミニウム塩に勝る。ふっ素とは逆の関係。
- 希土類系のキレート樹脂なら、酸化の前処理を省ける。
理解度チェック
ひ素の除去に活性炭が主役として使われないのはなぜか。
ひ素は水中でひ酸イオンや亜ひ酸として存在し、いずれも水になじむ形だからです。活性炭が得意とするのは水になじみにくい有機物であり、ひ素への選択性が低く、単独では十分な除去が期待できません。
三価のひ素を含む排水を共沈で処理するとき、何を先に行うか。
酸化剤を用いて五価に酸化することです。三価の亜ひ酸は電荷を持たない形が多く、水酸化鉄のフロックに取り込まれにくいためです。空気を吹き込む曝気では酸化が進まない点に注意します。
出典
- 一般社団法人 産業環境管理協会「平成29年度 公害防止管理者等国家試験 水質有害物質特論 問題・正解」（公式PDF）
※ この記事の確認日：2026年7月