2013年12月09日08:47
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汞造成的環境污染如今已成為全球性問題。汞削減及去除技術備受關注。
2013年10月，從制造、利用到廢棄，全面對汞進行規制的《水俁公約》正式通過。原則上，《水俁公約》締約國自2020年起，要禁止生產及進出口含汞產品。
發展中國家發生的嚴重汞污染促使《水俁公約》得以順利通過。小規模金礦開採使用的汞，以及火力發電站廢氣及工廠廢水等中所含的汞造成了環境污染，排放源附近及下游流域的居民控訴健康受到危害的情況日益增多。
汞是唯一一種常溫下以液體形式存在的金屬元素。揮發性較高，以水和大氣為介質在全球擴散循環。會跨國界蓄積在生物體內，還可能給人類帶來極大的不良影響。
在《水俁公約》獲得通過時，日本政府表明，作為針對發展中國家汞污染的對策，將在今后3年提供約20億美元的援助。還提出了向海外推廣削減產品中汞含量的技術及汞回收利用技術等。
日本此舉還有一個目的，那就是讓日本積累的汞相關技術帶動基礎設施出口。從擁有汞削減及去除技術的企業來看，既可以幫助全球解決環境問題，還能借此機會實現增長及開展海外業務。
量雖少但持久
日本的年用汞量約為8噸。其中熒光燈等照明領域用的最多，約佔4成。2012年日本國內生產的熒光燈約為2億盞。近幾年，雖然LED（發光二極管）照明不斷普及，但從產量來看，熒光燈仍是主流。
《水俁公約》規定，普通照明用途的熒光燈含汞量不得超過5毫克。2020年以后，禁止生產及進出口含汞量超過這一上限的熒光燈。
熒光燈中，電子與被封入的汞原子發生碰撞。管內涂層的熒光物質會接收碰撞時生成的紫外線從而發光。汞的封入量越多，熒光燈的發光時間越長。如何在控制封入量的同時，長久保持發光時間是技術開發的關鍵。
隨著歐洲實行RoHS（限制使用有害物質）指令，東芝照明技術公司開始積極致力於削減熒光燈的含汞量。
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| 玻璃管中封入汞化合物使其蒸發。東芝照明技術通過將封入的汞制成固體，從而便於進行分量管理及封入作業，減少了使用量。 |
該公司開發出了在玻璃管中裝入制成固體的汞化合物，然后使之轉化成氣體的方法。汞化合物是指直徑約1.5毫米的汞和鋅的化合物，汞含量約為4毫克。在將玻璃管抽成真空的工序中，加入汞化合物，從外部加熱，使2毫克左右的汞轉化成氣體。管內的汞原子減少后，剩余的汞會自然轉化成氣體。
以往是封入液體狀態的汞，存在封入量有偏差，或者不慎洒出等問題。因此，東芝照明技術開發出了一種可將汞制成固體化合物的裝置。
另外，為了長久保存汞，該公司開發出了可在短時間內提高玻璃管內真空度的裝置，為了防止汞原子附著在玻璃管上，還開發了在玻璃和熒光物質之間涂布氧化鋁保護膜的技術。從而確立了壽命長達1.5萬個小時的熒光燈制造技術。
東芝照明技術環境推進部部長田村暢宏表示：“海外熒光燈企業的工廠還多是利用液體汞。我們的制造經驗可作為汞削減技術推廣到海外。”
可去除廢氣中9成以上的汞
如果按地區來看汞的大氣排放量，亞洲排放量佔到了一半左右。其中，煤炭火力發電站的廢氣為主要因素。因為發電燃料所用的煤炭含有汞。
《水俁公約》還將煤炭火力發電站的大氣排放列為規制對象。規定新設施自公約生效起要在5年內採用“最佳可行技術”（BAT）及“最佳環境實踐”（BEP）。現有設施也需要在10年內採取對策，例如採用最佳可行技術和最佳環境實踐、設定排放管理目標及排放限度值等。
三菱重工業公司從2006年起，開始與美國的電力公司合作，共同致力於開發煤炭火力發電站汞去除技術。最終開發出了通過向排放廢氣中噴射氯化銨水溶液來回收汞的方法。以往是通過向鍋爐排放的廢氣噴射銨水溶液來去除氮氧化物（NOx）的“脫硝”、去除煤灰的“集塵”、去除硫氧化物（SOx）的“脫硫”這一系列工序，去除廢氣中的有害物質。
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| 配備三菱重工脫硫裝置的西班牙孔波斯特拉發電站。 |
而採用新方法，氯化銨中所含的氯會產生使汞氧化的效果，在脫硫工序中，可在去除硫氧化物同時，也去除汞。
2011年在美國南方電力公司的米勒發電站對該方法進行了實証實驗。最終確認，比原來使用活性炭的方式成本低，並且可去除廢氣中9成以上的汞。
在亞洲等發展中國家目前處於運轉狀態的煤炭火力發電站中，有很多未配備脫硝、集塵及脫硫裝置。即使配備，多數也是性能不完善，或者處於故障狀態。三菱重工環境化學設備營業部副部長佐佐木裕一表示：“今后將在亞洲各國大力銷售可有效去除汞的廢氣淨化裝置。”
回收利用也十分重要。日本國內2010年從廢舊產品和廢棄物中回收的汞為52噸。回收利用量超過了日本國內8噸的年使用量。
野村興產公司從1973年開始致力於汞的回收利用。在其位於北海道北見市的Itomuka礦業所每年回收2.7萬噸的含汞廢棄物，然后循環再生出40∼50噸的汞。
確保操作人員的安全
將回收的廢舊熒光燈粉碎，並將玻璃和燈口分離。在進行處理時，利用導管吸取玻璃管內部的汞，然后利用吸附劑使其附著。最后用水清洗，去除玻璃上附著的汞和熒光粉。
將吸附了汞的吸附劑及清洗后仍殘留汞的污泥放入名為“多段式焙燒爐”的裝置中，在裡面進行攪拌，同時以600℃∼800℃的溫度燃燒，使汞轉化成氣體。燃燒時間為4∼12個小時。根據污泥所含的成分及汞濃度的不同，汞原子容易剝離的溫度和燃燒時間也不同。生成的汞蒸汽通過冷凝塔再次還原成液體汞。隨后，對回收的汞進行精煉，提高純度。
關於汞回收利用，在一系列的工序中進行安全管理必不可少，即便汞發生氣化，也能夠防止操作人員吸入。野村興產將保護操作人員安全的運營經驗也作為出口對象。技術部長藤原悌說：“《水俁公約》通過后，已有多家海外企業前來咨詢。我們正在研究能否將安全管理汞的方法作為一項業務開展。”
《水俁公約》需要經過50個國家政府的批准，並在90天后正式生效。希望可以將日本擁有的技術和經驗推廣到海外，為減少汞災害做出貢獻。（作者：半澤智，日經技術在線！ 供稿）
