〇私が実際に抑えた勉強箇所
・過去問11年分の傾向を踏まえ、頻出or重要と思われた箇所
・勉強を進める中で押さえておいた方が良いと感じた箇所
これらを以下に纏めてみました。
勉強される際にでもご参考ください。
〇水質有害物質特論
・アルカリ剤、凝集沈殿剤各論
・ここを自分は十分に押さえていませんでした...すると今回(R3年度)の試験に2問出題...
・イントロ部分だからと手を抜かず、きっちり押さえておきましょう...
・カドミウム
・安定した錯体を形成する物質 水酸化物法は効かない
・不安定な錯体を形成する物質
・水酸化物法
・FeCl3, ZnCl2による共沈、理論値より低いpHで沈殿
・至適pH10
・置換法
・Mg塩法<Fe+Ca塩法
・至適pH10~11
・硫化物法
・Fe塩を併用、アンモニアの影響下げる
・至適pH中性
・鉛
・排水中では二価イオンとして存在
・Pb(OH)2が再溶解するpH
・水酸化物法
・FeCl2による共沈、理論値より低いpHで沈殿
・至適pH7
・安定な錯体、不安定な錯体
・アンモニアとは錯体を形成しない
・クロム(Ⅵ)
・Cr(III)はアルカリで水酸化物となり沈殿⇔Cr(VI)は沈殿を形成しにくい
・亜硫酸還元法
・操作容易、スラッジ少ない
・薬注制御はORP計、pH2~2.5→pH3以上は×
・還元後はアルカリ添加でCr(OH)3へ
・亜硫酸の過剰でCr(OH)3が分散し×
・小過剰の亜硫酸でCr(VI)が再生し×
・共存重金属によりORP曲線が変化
・還元(Fe(II))
・広域pHOK(強酸~強アルカリ)
・鉄(II)イオンの廃酸が利用可
・中和時にFe(OH)3のスラッジが発生
・ORP計による薬注は困難→pH1.5以下は〇
・溶存酸素計による薬注はOK(pH5~12)
・還元(電解)
・陰極でCr(VI)→Cr(III)の還元反応
・酸の添加で反応性向上
・濃厚廃液の処理に〇
・イオン交換、吸着
・有価物質の回収、使用水の回収再利用に〇
・強塩基性陰イオン交換樹脂(クロム酸を吸着)
・活性炭は有効 pH4~6、Cr(VI)を吸着
・Fe(OH)3はCr(VI)の吸着良好 pH5~6
・水銀 Hg
・炭素数の少ない有機水銀ほど分解しにくい
・硫化物法
・HgSは強酸性でも安定
・硫黄イオン過剰で再溶解→高pHで悪化
・Feイオンで硫黄イオンを小過剰にキープ→pH6~8が至適
・Fe過剰で白濁 多硫化鉄+水銀のコロイド
・重金属捕集材 ジチオカルバミド基 pH5~8が至適
・イオン化のために少量のCl(NaClO)を加えると良い
・硫化物法のみで重金属を基準値以下にするのは難しい
・吸着法
・硫化物法の後段に
・活性炭はHgの吸着量大 pH1~6
・水銀キレート樹脂はHg排水基準の1/10以下にできる pH2~6、塩素酸化処理
・有機水銀
・塩素酸化して塩素化物(HgCl2)化→硫化物法で処理
・pH1以下でCH3-Hgが完全に分解
・水銀用キレート
・計5つ 名称
・ヒ素 As
・共沈法
・ヒ酸はpH調節のみで共沈可能(重金属との塩が沈殿)
・ヒ素は共沈剤を添加 Fe(III):pH4~5、As(V)>As(III)
・ヒ素の酸化処理 オゾン、過酸化水素、NaOCl 空気酸化は×
・Al塩は共沈効果が低い
・Ca塩やMg塩は高pHで使用可能、Feより効果は小さい、As(V)>As(III)
・鉄粉法、フェライト法もOK
・吸着法
・大半の吸着物質は効果が薄い 活性炭
・ヒ素向けキレート2種と吸着条件
・セレン Se
・亜セレン酸とセレン酸が存在
・基本的に難溶塩を形成しない→水酸化物法が困難
・共沈法
・Fe(OH)3、pH中性~弱酸性、Se(IV)を吸着
・Al塩は吸着能劣る、Se(IV)を吸着
・吸着
・活性炭は効果がない
・活性アルミナ〇、Se(IV)を吸着
・N-メチルグルカミン〇、Se(IV)・Se(VI)ともに吸着
・イオン交換、逆浸透膜法も可能
・還元(金属鉄)
・HCl酸性で効果アップ
・HCl後pH9~10にて凝集沈殿OK
・Al、Cu、Znも効果あり
・生物還元法
・嫌気性細菌、Se(VI)を基質として呼吸
・脱窒工程にセレン酸還元菌が存在
・Se(VI)→金属セレンへと還元
・ホウ素 B
・難溶性の塩を生じない
・凝集沈殿法
・Al塩とCa(OH)2の併用法、pH9以上
・フルオロホウ酸は除去困難→イオン交換+Ca塩+加熱処理で対応
・吸着法
・イオン交換樹脂は効果なし
・N-メチルグルカミン型が〇 再生は硫酸、NaOHで-OH型として使用、通水pHは中性
・排水処理フロー書けるように
・フッ素 F
・2段階処理が必要 Ca塩処理→水酸化物共沈or吸着
・凝集沈殿法(フッ化カルシウム法)
・カルシウム塩としてCa(OH)2が多用
・反応pH7
・実際のCa必要量は理論値以上の場合が多い
・フッ素10mg/L以下は困難(コロイド状CaF2が沈殿しにくいため)
・汚泥循環法(沈殿汚泥を反応槽へ返送)が使われる
・メリット2つ
・フッ素濃度30~50mg/L以上の排水に適用
・凝集沈殿法(水酸化物共沈)
・通常はAl塩が使用される
・至適pH6~7
・Al(OH)3へのフッ素の吸着量は少ない→低濃度排水向け
・Mg(OH)2も使用されうる(pH10~11)→重金属水酸化物も同時処理可能
・処理スキーム 書けるように
・吸着法
・希土類金属→NaOH再生
・含水酸化セリウム
・処理スキーム 書けるように
・シアン CN
・加水分解してアルカリ性を示す
・弱酸やCO2下でシアン化水素が遊離→保存は高pH(NaOH、pH12~)
・アルカリ塩素法
・1段目:pH10~、2段目pH7~8
・有効塩素量:約7g/1gCN
・1段目の高pHは塩化シアンの加水分解を促進するため
・反応時間:1段目10分、2段目30分
・分解できない錯体
・薬注はORP計で
・紺青法
・アルカリ塩素法や電解酸化法を適応できない錯体に適応可能
・鉄シアノ錯体(ターンブルブルー反応)、Fe(II)を使用
・Feが不足すると処理水に青色が残る
・固液分離はpH5~6の弱酸性で 可溶性の鉄シアノ錯体生成を防止
・アルカリ塩素法の後段に用いる
・ORP計による制御、溶存酸素計も使用可能
・溶存酸素によりターンブルブルーが分解するため、溶存酸素制御の方が処理は確実
・鉄シアノ錯体の回収も可能
・銅は難溶性のシアン化銅生成のため、アルカリ塩素不要(還元剤が必要)
・スキーム 書けるように ①アルカリ塩素法+紺青法 ②銅+還元剤の併用
・オゾン酸化
・シアンをN2とHCO3へ分解
・pH9.5以上で進行
・制御は2塔シリーズ通気方式>オゾン濃度計
・微量のCuやMnで触媒効果あり
・利点と欠点
・分解できない錯体
・電解酸化
・濃厚廃液の処理に適している
・シアンをN2, CO2, NH3に分解
・残シアン1000mg/Lに到達すると他処理に切り替えが経済的
・食塩添加電気酸化のメリット
・分解できない錯体
・生物分解法
・吸着法
・活性炭(アルカリで溶出)
・活性アルミナ+Mn, Cu(非再生型)
・金メッキ洗水からの金の回収
・酸分解燃焼
・pH賛成で曝気→HCNを回収若しくは燃焼
・pH1以下でシアノ錯体が分解→濃厚廃液も処理可能
・煮詰法
・第1工程:廃液を煮詰濃縮→乾固物と流出物へ分離、第2工程:それぞれを処理
・第1工程でシアンはギ酸とアンモニアへ
・濃厚廃液、有価金属の回収に〇
・湿式加熱分解
・圧力容器内で濃厚液をアルカリで加水分解
・150℃以上で鉄・ニッケルの錯体も加水分解→ギ酸とアンモニアへ
・シアン化合物の異常検出も起こりにくい
・アンモニア・硝酸性及びあ硝酸性窒素
・アンモニアストリッピング
・pHアルカリでNH4+→NH3へ遊離、大気へ揮散
・曝気やスクラバーで容易にNH3をガス化できる
・pH調製時はNaOHを用いる Ca(OH)2はスケール生成し△
・不連続塩素処理
・NH3を塩素酸化しN2へ分解
・低濃度排水向け
・発がん性トリハロメタン生成の危険あり
・イオン交換
・ゼオライトorイオン交換樹脂
・イオン交換→N2化合物の選択制は低い→排水処理は不適
・ゼオライト→NH3の吸着量は低い
・触媒分解法
・高濃度NH3を加圧加温+触媒で酸化→N2化
・有機りん
・該当4種の名前
・非解離の分子化合物で水に難溶、イオン交換は効果なし
・微量は可溶状態→凝集沈殿のみは不十分
・低濃度にならないと生物分解も不適
・処理方法は主に以下の①→②→③の順で行う
①アルカリでpH調整し加水分解→凝集沈殿
②加水分解で生成した有機物をろ過処理
③②を希釈→活性汚泥処理
・活性炭処理が有効
・農薬 該当4種の名前
・PCB、ダイオキシン
・ダイオキシンは懸濁粒子に吸着しやすい→凝集沈殿が〇
・有機塩素系化合物
・揮散法
・主要方式3つ
・排ガス処理が必要
・吸着法(活性炭)
・欠点:吸着量が少ない
・濃度が低いほど吸着量ダウン
・有機物の共存でも吸着量ダウン
・酸化分解法
・酸化によりCO2と塩化物イオンへと分解
・過マンガン酸塩使用可能(pH酸性~中性、25℃)
・分解速度は二重結合がある方が大きい、塩素数多いほど小さい
・二酸化チタン+O2、光照射でもOK
→二酸化チタン+H2O2+UVで分解速度6~8倍へ
・原位置浄化法(土へ処理薬剤を注入、打設)
・生物分解法
・好気性細菌 メタン/トルエン/フェノール資化生菌
・活性汚泥法を適用すると一般的なフロック形成菌が優勢となり△
・原位置分解法 塩素化エチレン分解菌
・テトラクロロエチレンの好気分解と嫌気分解の違い
・バイオスティミュレーションとバイオオーグメンテーションの違い
・活性炭法
・有機塩素化合物、農薬系化合物に効果的
・メリーゴーランド方式について
・通水方式
・ベンゼン
・生物分解法 自然界にはベンゼン資化生菌が存在
・揮散法
・吸着法(活性炭) 吸着量は少ない
・1,4-ジオキサン
・一般的な凝集沈殿、活性炭吸着は困難
・生物分解法
・酸化分解法 ①促進酸化法 O3+H2O2+UV ②フェントン酸化法 H2O2+Feイオン
分析
・ガスクロマトグラフィー(GC)
・ガス流量制御部+試料導入部+カラム+検出器
・試料導入部
・高い分離効率を達成する試料導入方法
・気化室の温度の設定範囲
・充填カラム/キャピラリーカラムへの試料導入方法
・カラム
・充填カラムとキャピラリーカラムの違い
・全長と内径、カラムの構造
・検出器
・代表例5つの名称と特徴 TCD, FID, ECD, FPD, TID
・前処理法
・代表例4つと適用物質
・GC-MS
・含有量少なく複雑な組成の物質に有効(塩素系炭化水素、農薬系)
・イオン源でイオン化→アナライザーで質量電離比(m/z)に応じて分離
・GC/MS接続部の構造と特徴
・質量分析計の種類3つ
・アナライザー
・検出部
・高速液体クロマトグラフィー(HPLC)
・チウラムの検定に用いられる
・試料成分を固定相-移動相の相互作用の差に基づいて分離・検出
・GCに比べると分離能は低い(液体中では拡散速度が低下するため)
・イオンクロマトグラフィー
・検定対象の化合物
・原理:溶離液を移動相へ→分離カラム(イオン交換体)でイオン種を分離溶出→検出器(電気伝導度、分光光度計)で検出
・サプレッサの基本原理 定量したいイオンの追イオンを取り除く
・サプレッサ/ノンサプレッサ型の違い
・カラム プレカラムと分離カラムについて
・溶離液 サプレッサ/ノンサプレッサ型用の違い
・薄層クロマト
・検定対象の化合物
・カドミウム、鉛
・保存方法:HNO3でpH1
・検定方法4種
・電気加熱吸光法 マトリックスモディファイヤー、標準添加法
・ICP質量分析 内部標準元素3種
・クロム Cr(VI)
・保存:そのままで冷暗所(0~10℃)
・検定方法5つ
・ジフェニルカルバジド吸光法
・検定手法の概要
・赤紫色の錯体
・フレーム原子吸光法 鉄共沈法によりCr(III)を除去→ろ液を検定に用いる
・ヒ素
・保存:pH1(HCl:前処理なし、HNO3:前処理あり)
・前処理の目的
・検定方法4つ
・ジエチルジチオカルバミド酸銀吸光
・操作手順
・使用する還元剤・水素化物
・電気加熱原子吸光は使用できない
・総水銀
・保存:HNO3でpH約1
・総水銀=試料中の全ての水銀(無機水銀、有機水銀、金属水銀)
・検定方法2つ
・還元気化原子吸光法で使用する酸化/還元剤、加熱条件
・加熱気化原子吸光はジチゾン錯体
・アルキル水銀
・検定方法2つ
・ガスクロの検出器、対象化合物、逆抽出
・セレン
・保存:HNO3でpH約1
・検定方法4つ
・水素化物発生原子吸光
・還元時の加熱条件、Se(IV)へ還元
・3,3'-ジアミノベンジジン吸光
・還元剤
・錯体抽出と吸光測定時のpH
・ホウ素
・保存:規定なし(常温、プラスチック容器のみ)
・試料中の懸濁物はろ過or遠心分離で除去
・検定方法4つ
・メチレンブルー吸光
・水の精製にほうけい酸ガラスは使用不可
・アゾメチンH吸光
・錯体の色
・ホウ素はイオンクロマトで検定できない
・フッ素
・保存:規定なし(常温、プラスチック容器のみ)
・前処理:水蒸気蒸留
・操作手順
・検定方法3つ
・ランタン-アリザリンコンプレキソン吸光
・錯体の色
・シアン
・保存:NaOHでpH12
・試料の取り扱いの注意点
・直ちに試験に供すること
・保存時はアスコルビン酸を加えて還元後にpH12
・前処理:蒸留
・操作手順
・シアノ錯体の分解率は低い
・検定方法2つ
・ピリジンーピロゾラン吸光
・化合物の色
・アンモニア・アンモニウム化合物、亜硝酸化合物、硝酸化合物、亜硝酸及び硝酸化合物
・有機体窒素化合物は規制対象外
・アンモニア・アンモニウム化合物
・前処理:蒸留
・蒸留が必要な検定、不必要な検定
・インドフェノール青色吸光
・測定時のpH
・中和滴定
・滴定に使用する薬剤
・イオンクロマト
・試料採取後直ちに検定を行う
・亜硝酸化合物
・採取後直ちに試験を行う
・検定方法2つ
・ナフチルエチレンジアミン吸光
・化合物の色
・硝酸化合物
・採取後直ちに試験(保存はできない)
・検定方法はイオンクロマトのみ
・亜硝酸及び硝酸化合物
・検定方法2つ
・有機りん
・保存:HClで弱酸性
・試験は直ちに行う(アルカリ化で加水分解のため)
・GC
・検出器:炎光光度検出器 or アルカリ熱イオン検出器
・ナフチルエチレンジアミン吸光
・対象:(メチル)パラチオン、EPN
・操作手順
・錯体の色
・p-ニトロフェノール
・対象:(メチル)パラチオン、EPN
・操作手順
・モリブデン青色はメチルジメトンが対象
・チウラム
・保存:0~10℃の暗所
・前処理:溶媒抽出と固相抽出
・検定項目はHPLCのみ ※HPLCを検定方法とする唯一の化合物
・シマジン・チオベンカルブ
・保存:0~10℃の暗所
・前処理:溶媒抽出と固相抽出
・検定項目:GC-MS、GC(アルカリ熱イオン化検出器、電子捕獲検出器)
・PCB
・保存:0~10℃の暗所
・検定方法:GC(電子捕獲検出器)、GC-MS
・塩素化炭化水素、ベンゼン、1,4-ジオキサン
・保存:0~10℃の暗所
・GC/MS法
・パージトラップ法とヘッドスペース法の操作手順
・GC
・パージトラップ法とヘッドスペース法
・検出器
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