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、pH2~2.5pH3以上は×

  ・還元後はアルカリ添加でCr(OH)3

  ・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 pH4~6Cr(VI)を吸着

  ・Fe(OH)3Cr(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ClNaClO)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)pH4~5As(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)3pH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

  ・HClpH9~10にて凝集沈殿OK

  ・AlCuZn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+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-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

  ・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(NaOHpH12)

 ・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N2HCO3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CuMn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

 

・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

  ・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

 ・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:HNO3pH1

 ・検定方法4

 ・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

 

・クロム Cr(VI)

 ・保存:そのままで冷暗所(0~10℃)

 ・検定方法5

  ・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:pH1HCl:前処理なし、HNO3:前処理あり)

 ・前処理の目的

 ・検定方法4

 ・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:HNO3pH1

 ・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

  ・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

  ・ガスクロの検出器、対象化合物、逆抽出

 

・セレン

 ・保存:HNO3pH1

 ・検定方法4

  ・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

  ・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

  ・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:NaOHpH12

 ・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

  ・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

   ・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

 

・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-MSGC(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

  ・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

 ・溶媒抽出と活性炭抽出の各対象物質