油・ガス採取水中に共存する硬度イオンにより有価元素の回収純度が制限される問題に対し、核結晶造粒（Nucleation Crystallization Pelleting、NCP）を基盤とした硬度除去技術を提案し、硬度イオンの効率的な分離と有価元素の高純度回収を目的とした。炭酸ナトリウム／水酸化ナトリウムを複合誘晶剤として用い、pH値、添加比率、流体条件を最適化することで、カルシウムおよびマグネシウムイオンの除去効果および有価元素の損失率を系統的に検討した。結果は、最適工程条件下でカルシウムおよびマグネシウムイオンの除去率がそれぞれ94.5％および85.3％、有価元素の損失率がいずれも20％未満であることを示した。XRD、ラマンおよびSEM-EDSなどの多次元的な特性評価により、カルシウムおよびマグネシウムイオンの除去機構を明らかにし、それぞれ炭酸カルシウムおよび水酸化マグネシウムの形で結晶種表面で異相核生成し、致密な造粒体として成長することを示した。さらに、形成された造粒体の表面は粗い構造を呈し、粒子の増大による活性部位の損失を効果的に補償し、システムの持続的な処理能力を維持している。機構解析により、アルカリ性条件下で結晶種表面が負に帯電し、遊離状態のカルシウムおよびマグネシウムイオンが静電作用により結晶種表面に優先的に富集し、誘晶剤投与後、結晶種の限局内に局所的な過飽和微環境が構築され、異相結晶化過程を促進することが示された。

油・ガス採取水; 核結晶造粒; 炭酸カルシウム; 水酸化マグネシウム; 静電作用; 高純度回収