JP2001205097A

JP2001205097A - 金属触媒付着担体及びその製造方法並びにそれを用いた活性酸素源含有液の処理方法

Info

Publication number: JP2001205097A
Application number: JP2000014324A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ikeda; 健一池田; Shinichi Jizo; 眞一地蔵
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】取り扱いが容易で分解効率に優れ、長期的に利
用可能な金属触媒付着担体を提供し、そのような金属触
媒付着担体を用いて活性酸素源含有液を処理する。【解決手段】有機高分子からなる繊維の表面を親水性に
改質した後、無電解メッキすることにより製造された金
属触媒付着担体を過酸化水素含有液と接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属触媒を所定
の担体に付着させてなる金属触媒付着担体及びその製造
方法、並びにそれを用いて過酸化水素やオゾンなどの活
性酸素源を含有する液を処理する方法に属する。

【０００２】

【従来の技術】過酸化水素及びオゾン（以下、単に活性
酸素源ともいう。）は、比較的分解しやすくて微量であ
れば対象製品上に残留しても問題にならないことから、
各種製品の洗浄剤、消毒剤又は漂白剤として広く用いら
れている。これら薬剤は使用後、公害防止のために有害
イオン、懸濁物、有機物等を沈殿法などにより除去して
から一般河川に放流される。この公害防止処理の際、低
濃度であっても活性酸素源が液中に残留していると、そ
の分解によって発生した気泡が沈殿物を浮上させて除去
を困難にする。

【０００３】そこで、従来より活性酸素源含有液から活
性酸素源を除去する方法が種々提案されている。例えば
過酸化水素含有液の処理方法を挙げると、同液を活性炭
と接触させる方法、これを改良して金属を添着した繊維
状活性炭に過酸化水素含有液を通す方法（特開平７−１
４４１８９号）、電解二酸化マンガン粒子とセラミック
粒子との間隙に過酸化水素含有液を通す方法（特許第２
９６００５７号）、過酸化水素含有液にカタラーゼを添
加する方法（特許第２９５７４６４号）等が知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、活性炭は粉塵
化してかえって半導体を汚染する可能性があり、好まし
くない。電解二酸化マンガン粒子は、最小粒径が１ｍｍ
以上もあって比表面積が小さいので触媒量に対する活性
酸素源の分解効率に劣る。カタラーゼは温度により変性
するため３０〜４０℃での使用に限定されるし、いずれ
失活するので寿命が短いうえ、タンパク質であるから保
存性に劣る。

【０００５】それ故、この発明の第一の課題は、取り扱
いが容易で分解効率に優れ、長期的に利用可能な金属触
媒付着担体及びその製造方法を提供することにある。第
二の課題は、そのような金属触媒付着担体を用いて活性
酸素源含有液を処理する方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第一の課題を解決す
る手段は、有機高分子からなる繊維と、その繊維の表面
に担持された金属微粒子からなる触媒とを備えたことを
特徴とする金属触媒付着担体である。この発明によれ
ば、触媒は金属微粒子であって繊維の表面に担持されて
いるので粉塵化する可能性は低いし、非酸化雰囲気であ
れば保存性にも優れる。しかも金属微粒子の大きさは、
１０ミクロン以下であって、比表面積が大きく、そのた
め単位触媒量当たりの活性酸素源の分解効率が高い。

【０００７】前記繊維の形状は好ましくは綿、糸、ネッ
ト、不織布及び織布のうちから選ばれる１種以上であ
る。これらの形状を有していれば、取り扱いが容易だか
らである。前記金属としては好ましくはＮｉ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ａｕ、Ｐｔ及びＡｇのうちから選ばれる１種以上で
ある。これら金属は、後述の製造方法において繊維表面
に容易に担持させることができるし、使用中にも水中で
溶け出すことなく、繊維表面に安定に担持され続けるか
らである。前記有機高分子として好ましいのは、ポリプ
ロピレンＰＰである。ＰＰは耐アルカリ性及び耐酸性を
有するため、洗浄して再利用しやすいからである。

【０００８】本発明の金属触媒付着担体を製造する適切
な方法は、有機高分子からなる繊維の表面を親水性に改
質した後、無電解メッキすることを特徴とする。

【０００９】有機高分子は基本的に疎水性であるから、
そのままではメッキ液が濡れず、メッキされない。そこ
で親水性に改質してメッキ可能とする。この方法によれ
ば、蒸着と異なり、繊維の形状にかかわらず内外均一に
金属触媒を微粒子として担持させることができる上、製
造コストが安い。また、加圧下でメッキすることによ
り、繊維が綿、不織布、織布のような形状であっても内
部までメッキ液が浸透し、内外均一にメッキされる。更
にまた、繊維が長寸の織物に加工されているときは、ロ
ールを用いて織物を送りながら連続的にメッキすること
ができる。前記改質手段として好ましいのは次亜塩素酸
ナトリウム溶液や塩化第二鉄溶液などによるエッチング
である。繊維の形状にかかわらず容易に表面改質できる
からである。

【００１０】上記の金属触媒付着担体に、過酸化水素や
オゾンなどの活性水素源を含有する液を通過させると、
活性酸素源が分解し、その後の公害防止処理の効果を高
める。金属触媒付着担体の保持形態としては、担体が繊
維であることから種々考えられる。例えば金属触媒付着
担体がカートリッジフィルターのフィルター本体を兼ね
ることもでき、その場合は活性酸素源の分解とその他の
ゴミの除去とを同時に済ませることができる。そのほ
か、金属触媒付着担体を容器内に充填する、集水管にス
パイラル状に巻く、又は分離膜モジュールに組み込むな
どの保持形態が可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】−実施形態１− これはこの発明の金属触媒付着担体をカートリッジフィ
ルターのフィルター本体とした例である。図１は、その
カートリッジフィルターを示す断面図である。カートリ
ッジフィルターは、上端付近の一方の側面に被処理液供
給口２、それと対向する他方の側面に処理済み液出口３
を有するハウジング４と、ハウジング４内に収納された
フィルター本体１とを備える。フィルター本体１は図略
の集水管の周囲に綿状の金属触媒付着担体を当てて糸で
縛り付けて作成したもので、集水管の上端が処理済み液
出口３と接続されている。

【００１２】−実施形態２− これはこの発明の金属触媒付着担体を容器に充填した例
である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は容器がバッチ槽で
ある場合を示す。そのうち図２（ａ）では、槽１４の下
端に被処理液供給口１２、上端に処理済み液出口１３が
設けられ、その間に綿状、糸状の金属触媒付着担体１１
が充填され、液を上向流で処理するようになっている。
図２（ｂ）では被処理液供給口１２も上端に設けられ、
槽１４内に仕切り１５が設けられて、液が一旦下降した
のち、上昇して排出される仕組みになっている。

【００１３】図３は容器が蛇行管である場合を示し、管
２４の一方の開口を被処理液供給口２２、他方の開口を
処理済み液出口２３とし、その間に綿状、糸状の金属触
媒付着担体２１が充填され、小さい占有面積で液が多く
の金属触媒と接触できるようになっている。図４は容器
が鉛直面内で蛇行する槽である場合を示し、槽３４の一
方の側面の下端に被処理液供給口３２、対向する他方の
側面の上端に処理済み液出口３３が設けられ、その間に
綿状、糸状の金属触媒付着担体３１が充填されている。
図３に比べて金属触媒付着担体３１の充填及び交換が容
易である。

【００１４】−実施形態３− これはこの発明の金属触媒付着担体をスパイラル状に巻
いた例である。図５は巻き付けている工程を示す斜視図
であり、２枚の水不透過性シート４２ａ、４２ｂの間に
ネット、織布又は不織布状の金属触媒付着担体４１を挟
んで集水管４３に巻き付けられてエレメントを構成して
いる。シート４２ａとシート４２ｂとが集水管４３の軸
と交差する縁で接着された場合は図６に示すようにエレ
メントの側面から被処理液が供給されるタイプとなる。
他方、両シートが集水管の軸と平行な縁で接着された場
合は図７に示すようにエレメントの端面から被処理液が
供給されるタイプとなる。

【００１５】−実施形態４− これはこの発明の金属触媒付着担体を分離膜モジュール
に組み込んだ例である。この例は更に細分化されて、ス
パイラル型エレメントの分離膜、膜基材、原水スペー
サ、透過水スペーサなどのいずれかを金属触媒付着担体
で構成する第一のタイプと、キャピラリー型モジュール
又は管状型モジュールの膜を金属触媒付着担体で構成す
る第二のタイプと、平膜モジュールの原水側又は透過側
に金属触媒付着担体を充填する第三のタイプとが挙げら
れる。これらの例によれば、活性酸素源を除去すると同
時に濃縮水及び透過水を得ることができる。

【００１６】−実施形態５− これはこの発明の金属触媒付着担体の製造例である。市
販の綿を集水管に当てて糸で縛り付け、図１に示すカー
トリッジフィルターのハウジング内に収納する。このカ
ートリッジフィルターＦを、図８に示すように複数のタ
ンクＴ１〜Ｔ５からバルブ操作で循環ポンプＰを経由し
て各薬液が入れ替わって供給できるラインに設置する。
タンクＴ１には水、タンクＴ２にはエッチング液として
次亜塩素酸ナトリウム溶液が貯められている。タンクＴ
３にはメッキ核形成液としてＰｄＣｌ₂／ＳｎＣｌ₂（モ
ル比１：１）水溶液、タンクＴ４にはＳｎを除去するた
めの硫酸、タンクＴ５にはメッキ液としてのＮｉＳＯ₄
水溶液が貯められている。

【００１７】先ずタンクＴ１のバルブを開いてフィルタ
ーＦ内を水洗した後、そのバルブを閉じてタンクＴ２の
バルブを開いてエッチング液を循環させ、綿の繊維の表
面を改質する。そのバルブを閉じて再びタンクＴ１のバ
ルブを開いて水洗した後、一連のタンクＴ３〜Ｔ５内の
薬液により繊維表面をニッケルメッキする。こうしてフ
ィルターを兼ねる金属触媒付着担体が製造される。各薬
液は循環ポンプＰで加圧されて供給されるので綿の内部
まで薬液が浸透し、内外均一にメッキすることができ
る。

【００１８】−実施形態６− これはこの発明の金属触媒付着担体の他の製造例であ
る。金属触媒を担持させる繊維が帯状に加工されている
ときは、図９に示すように薬液槽Ｖ１、Ｖ２・・・を直
列に配置し、各槽内にガイドロールＲ１、Ｒ２・・・を
固定しておき、両端に送りロールＲ０、巻き取りロール
ＲＬを配置する。この装置によれば捺染作業と同様に帯
状の繊維に連続して金属微粒子を付着させることができ
る。

【００１９】

【実施例】−実施例１− 綿状の市販のＰＰ繊維２ｇをＣｌ₂濃度１００００ｐｐ
ｍの次亜塩素酸ナトリウム溶液に３０分、ＰｄＣｌ₂／
ＳｎＣｌ₂（モル比１：２０）５重量％水溶液に１０
分、１０重量％硫酸に３分、ＮｉＳＯ₄０．５重量％水
溶液に１５分浸けて無電解メッキし、ニッケルを繊維に
厚み０．５μｍ担持させた。メッキ後の綿の重量は２．
８ｇであった。従って、０．８ｇのニッケル微粒子が繊
維に付着していると認められる。ＳＥＭ観察するとニッ
ケル微粒子の平均粒径は１μｍであった。この金属触媒
付着担体を内径４ｍｍ、外径６ｍｍのＰＴＦＥチューブ
に充填長さ２００ｍｍとなるように充填した。

【００２０】別途、５ｐｐｍの過酸化水素含有水を調整
し、図１０に示すようにポンプで循環しながら、上記Ｐ
Ｐ繊維を充填したＰＴＦＥチューブ（図中の符号Ｆ）に
供給し、チューブに入る直前の水の過酸化水素濃度と、
チューブを通過した水の過酸化水素濃度を測定した。測
定結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】表１から、ニッケルを担持したＰＰ繊維によって過酸化
水素が短時間で分解除去されていることが明らかであ
る。

【００２２】−実施例２− フィルター本体がＰＰ繊維からなる孔径１０μｍのＭＦ
カートリッジフィルターを図８の装置に組み付けて所定
の順序でフィルター本体にニッケルを０．５μｍの厚さ
で無電解メッキした。各タンク内の薬液及び処理時間は
実施例１と同じである。

【００２３】次にタンクを５ｐｐｍ過酸化水素水溶液を
５リットル貯めたものに交換し、その過酸化水素水溶液
をポンプで上記カートリッジフィルターに供給し、通過
後タンクに戻す循環運転を行った。循環流量は１１／ｍ
ｉｎ、フィルターの入口圧力は０．０１ＭＰａ、出口圧
力は０ＭＰａ、循環液の温度は２０〜２７℃であった。
運転中、タンク内の過酸化水素濃度を測定した。比較の
ためにニッケルをメッキしていない以外は上記と同一の
カートリッジフィルターにおいても同一条件で運転を行
った。循環時間とタンク内の過酸化水素濃度との関係を
図１１に示す。

【００２４】ニッケルを担持したフィルターでは、過酸
化水素の初期濃度が５ｐｐｍであったものが４８０分後
に１ｐｐｍに減少した。これに対してニッケルを担持し
ていないフィルターでは、４２０分後まで濃度が低下せ
ず、６００分後にようやく４ｐｐｍまで減少した。従っ
て、ニッケル微粒子が過酸化水素分解反応に触媒として
有効に作用していることが明らかである。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、活性酸素源含有液か
ら活性酸素源を短時間で容易に除去できるばかりでな
く、金属触媒付着担体の使用方法によっては処理水を再
利用することもできるので、有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の金属触媒付着担体をカートリッジフ
ィルターのフィルター本体とした例を示す図である。

【図２】実施形態の金属触媒付着担体をバッチ槽に充填
した例を示す図である。

【図３】実施形態の金属触媒付着担体を蛇行管に充填し
た例を示す図である。

【図４】実施形態の金属触媒付着担体を蛇行槽に充填し
た例を示す図である。

【図５】実施形態の金属触媒付着担体をスパイラル型に
巻く工程を示す図である。

【図６】前記工程で製造されたスパイラル型エレメント
の１つのタイプを示す図である。

【図７】同じく他のタイプを示す図である。

【図８】実施形態の金属触媒付着担体の製造例を示す図
である。

【図９】実施形態の金属触媒付着担体の他の製造例を示
す図である。

【図１０】実施例１の過酸化水素含有水処理方法を示す
図である。

【図１１】実施例２の処理方法におけるタンク内の過酸
化水素濃度と過酸化水素含有水循環時間との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１、４１金属触媒付着担体２、１２、２２、３２被処理液供給口３、１３、２３、３３処理済み液出口４ハウジング１４、２４、３４容器４２ａ、４２ｂシート４３集水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA02 HA91 MA03 MA09 MA16 MA40 MB09 MC02 MC23 MC23X NA33 NA50 NA58 PB08 PB20 PB70 4D038 AA08 AB26 AB27 BB09 BB20 4G069 AA03 AA08 BA22A BA22B BB02A BB02B BC31A BC32A BC33A BC67A BC68A BC68B BC75A BE01A BE01B CA05 CA11 EA03X EA03Y EA09 EA10 EA15 EB15Y EB18Y FA02 FB11 FB17 FB48

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機高分子からなる繊維と、その繊維の表
面に担持された金属微粒子からなる触媒とを備えたこと
を特徴とする金属触媒付着担体。
【請求項２】前記繊維の形状が綿、糸、ネット、不織布
及び織布のうちから選ばれる１種以上で、前記金属がＮ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ及びＡｇのうちから選ばれ
る１種以上である請求項１に記載の金属触媒付着担体。
【請求項３】前記有機高分子がポリプロピレンである請
求項１又は２に記載の金属触媒付着担体。
【請求項４】有機高分子からなる繊維の表面を親水性に
改質した後、無電解メッキすることを特徴とする金属触
媒付着担体の製造方法。
【請求項５】前記改質手段がエッチングである請求項４
に記載の製造方法。
【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載の金属触媒
付着担体に、過酸化水素やオゾンなどの活性水素源を含
有する液を通過させることを特徴とする活性酸素源含有
液の処理方法。
【請求項７】前記金属触媒付着担体がカートリッジフィ
ルターのフィルター本体を兼ねる請求項６に記載の処理
方法。
【請求項８】前記金属触媒付着担体が容器内に充填され
ている請求項６に記載の処理方法。
【請求項９】前記金属触媒付着担体が集水管にスパイラ
ル状に巻かれている請求項６に記載の処理方法。
【請求項１０】前記金属触媒付着担体が分離膜モジュー
ルに組み込まれている請求項６に記載の処理方法。