JP2002263639A

JP2002263639A - 浄水器

Info

Publication number: JP2002263639A
Application number: JP2002015697A
Authority: JP
Inventors: Kenji Watari; 謙治亘; Masanao Kobuke; 正直小泓; Yukio Kobayashi; 幸男小林
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2002-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】水道水等飲料水中における、通常の活性炭や
中空糸膜では除去しきれない鉛成分を除去する。【構成】濾材としてヒドロキシアパタイトと、ポリオ
レフィン系又はポリスルフォン系多孔質中空糸膜とを有
する浄水器は、重金属、特に鉛の除去性能に優れてい
る。また、前記濾材に加えて活性炭を有すると、残留塩
素や溶存性有機物等の除去が可能となり好ましい。ま
た、前記濾材に加えて陰イオン交換樹脂を有すると、硝
酸性窒素、亜硝酸性窒素の除去が可能となり、かつヒド
ロキシアパタイトの性能低下を防止できるため好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は安全でおいしい水を
得るための浄水器に関し、特に、吸着剤を限定すること
により、安全性やおいしさを損なう原因となる化合物を
除去できる浄水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道水中に含まれる残留塩素を除くこと
を主目的とした活性炭浄水器が数年前に発売され使用さ
れて来たが、厚生省の調査により、長時間使用しなかっ
た場合に活性炭に雑菌が発生し、好ましくないことが明
らかとなった。

【０００３】この雑菌の流出を抑えるために多孔質中空
糸膜等の膜濾過を利用した浄水器が発売され、最近では
このタイプが主流となっている。最近、活性炭収納ユニ
ット、分離濾過膜収納ユニットに更にイオン交換樹脂収
納ユニットを組み合わせたカセット式浄水器が提案され
ている（実開平３−７９８９号公報）。まだ数量的に多
くはないが、逆浸透膜を用いた浄水器や天然石、セラミ
ックス等を濾材として使用した浄水器も上市されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような浄水器に
おいて、多孔質中空糸膜等の膜濾過を行っていないもの
は、長時間使用しないと雑菌が繁殖し水道水の初流に流
出してしまうという問題点があった。このような問題点
を解決すべく、多孔質中空糸膜や平膜による精密濾過を
行う浄水器や活性炭に銀を添着する等の方法により抗菌
性を持たせた浄水器が開発され、上市されるようになっ
てきた。

【０００５】活性炭に銀を添着したものは、溶出する銀
の量によって抗菌性が異なり、また銀が多量に流出して
も良くないので、性能的に若干不安定である。膜濾過に
よる方法は膜の使用法、固定法等に間違いがなければ雑
菌等を除去するのは充分な性能を有している。活性炭を
使用していれば、その使用量、性能にもよるがトリハロ
メタン、農薬等の微量溶解している危険性のある有機物
を除去することは可能である。

【０００６】然乍、配管材料などから溶出する鉛等の重
金属の陽イオンや硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素等の陰イ
オンで溶解性のものは活性炭、膜濾過によって取り除く
ことは難しく、ほとんど除去できていないのが現状であ
った。これらのイオンを取り除くために、逆浸透膜を用
いた浄水器も開発されているが、飲用水のおいしさとい
う点でミネラル分全てを取り除いてしまうので、水が不
味くなり、安全でおいしい水という面では難点があっ
た。

【０００７】そこで、上記のような溶解性のイオン等を
選択的に除去するという目的で、活性炭、多孔質中空糸
膜に加えて、イオン交換樹脂が浄水槽に組み込まれた浄
水器が提案されている。この浄水器は、原水中に溶解し
ているイオン性物質を取り除くことにおいて優れてい
る。然乍、イオン交換樹脂それ自体は不溶解性であって
も、その製造過程においての不純物や未反応物が樹脂表
面に残っている場合があり、それらが溶出した場合には
精密濾過膜では除去できず濾過水に混入してしまう恐れ
がある。

【０００８】本発明は、この様な状況を鑑み、安全でお
いしい水を得るために残留塩素、雑菌だけでなく、溶解
している重金属イオン等をも除去できる浄水器を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、濾材と
してヒドロキシアパタイトと、ポリオレフィン系又はポ
リスルフォン系多孔質中空糸膜とを有する浄水器、にあ
る。

【００１０】また、前記濾材としてさらに活性炭を有す
ること、前記多孔質中空糸膜が最終段に配置されてなる
こと、前記濾材が、上流側からヒドロキシアパタイト、
活性炭、多孔質中空糸膜の順に配されてなること、前記
濾材としてさらに陰イオン交換樹脂を有すること、前記
ヒドロキシアパタイト、前記活性炭、前記陰イオン交換
樹脂のうち、二者又は三者が混合されてなることが、そ
れぞれ好ましい。

【００１１】本発明は浄水槽がヒドロキシアパタイト、
多孔質中空糸膜で構成されることを必須としている。残
留塩素を効率よく除去するには、前述の構成要素に加え
て、活性炭を、また、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素等の
陰イオンを除去するためにはこれらの構成要素に加えて
陰イオン交換樹脂を用いるのが好ましい。

【００１２】ヒドロキシアパタイトや活性炭のみでは、
雑菌の発生があった場合に浄水器からの初流に雑菌が流
出してしまい安全面からみて好ましくない。また、活性
炭と中空糸膜のみでは、鉛等の重金属の陽イオンや硝酸
性窒素及び亜硝酸性窒素等の陰イオンで溶解性のものは
取り除くことが難しいという問題点がある。

【００１３】本発明の浄水器においてヒドロキシアパタ
イト、陰イオン交換樹脂、活性炭、多孔質中空糸膜のう
ち、多孔質中空糸膜は浄水槽の最終段に存在しているこ
とが望ましい。ヒドロキシアパタイト、陰イオン交換樹
脂、活性炭については、どのような順序になっても、或
は、三者の混合、いずれか二者の混合をして用いても差
し支えない。

【００１４】然乍、陰イオン交換樹脂を用いる場合に
は、残留塩素として存在する次亜塩素酸イオンが吸着さ
れ、陰イオン交換樹脂の交換容量を減少する恐れがある
ので、この場合は、陰イオン交換樹脂の前に活性炭を配
設し、陰イオン交換樹脂の後に、樹脂からの溶出物を吸
着除去する目的で再び活性炭を配設する方法が好まし
い。

【００１５】本発明で用いるイオン交換樹脂は、除去し
たい物質に対応するものであれば、弱塩基性イオン交換
樹脂、強塩基性イオン交換樹脂のいずれも用いることが
できる。

【００１６】配水管に用いられている鉛管から溶出し、
有害物質として含まれる可能性が高い鉛等の重金属を除
去する目的で、陽イオン交換樹脂、特に強酸性陽イオン
交換樹脂を用いた浄水器には、次のような理由からカル
シウム塩型の強酸性陽イオン交換樹脂が用いられてい
る。

【００１７】強酸性陽イオン交換樹脂は一般にナトリウ
ム塩として販売されているが、イオン交換によりナトリ
ウムが流出し、飲用に供すると血圧の上昇等の問題が発
生することがあるのであまり好ましくない。

【００１８】また、ナトリウムを流出させないために酸
型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いると流出液のｐＨが
４以下になってしまうので、水道水質基準から外れ、刺
激も強くなるのであまり好ましくない。更に、溶出イオ
ンが水のおいさしを向上し、健康面でも不足しがちであ
るということよりカルシウム塩型とすることが好まし
い。

【００１９】一方、ヒドロキシアパタイトはカルシウム
のリン酸塩であり、アパタイト構造を有する。鉛等２価
の重金属を選択的にイオン交換でき、その時、交換イオ
ンとして結晶中の格子イオンであるカルシウムイオンが
放出される。従って、カルシウム塩型の強酸性陽イオン
交換樹脂と同様のイオン交換を行う。

【００２０】ヒドロキシアパタイトの場合は、２価の重
金属特に鉛に対して選択性に優れ、交換効率並びに交換
容量共に市販の強酸性陽イオン交換樹脂よりも優れてい
る。また、陰イオンの交換もヒドロキシアパタイトは行
うが、硝酸イオン等の場合はイオン交換によってアパタ
イト構造が破壊されるので、濃度が高い場合別の除去剤
例えば陰イオン交換樹脂等による除去が好ましい。

【００２１】また、実際の水道水中の硝酸イオンの濃度
は、ヒドロキシアパタイトの陽イオン交換特性を阻害す
るほどのことはないので、この点に付いては問題がな
い。また、溶出という問題に対しても、ヒドロキシアパ
タイトはクロマトグラフィーの充填剤として用いられて
いるように、水への溶解度は極めて小さく、また、溶出
があるとしても微量のカルシウム塩であり、安全面では
問題がない。更に、有機物に対する吸着特性も良好であ
り、活性炭の役割を補う、或はその代わりを果たすこと
も可能である。

【００２２】水質基準を超える水道水の例は、平成２年
度水道統計によると全データの最高値を見ても４８２０
浄水場中７浄水場と数少ないが、硝酸性窒素及び亜硝酸
性窒素を含んでいることがある。また、井戸水において
は更に多くの井戸に硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素が含ま
れている場合があり、これを除くことも重要な課題とな
る。

【００２３】このような場合には、中性塩分解能力のあ
る強塩基性陰イオン交換樹脂を用いることが好ましい。
強塩基性陰イオン交換樹脂は一般に塩化物型が市販され
ており、これをそのまま用いれば硝酸性窒素及び亜硝酸
性窒素を除去できる。水酸化物型とした場合は、流出す
る水のｐＨが高くなりあまり好ましくない。

【００２４】本発明では多孔質中空糸膜を用いなければ
ならない。多孔質平膜を用いた場合は充分な濾過膜面積
を得られない場合があるので好ましくない。本発明の多
孔質中空糸膜は雑菌等の微小物質が除去できるものが用
いられ、その材質はポリエチレン、ポリプロピレン等の
ポリオレフィン系、ポリスルフォン系の多孔質中空糸膜
が用いられる。これらの多孔質中空糸膜は、通水性能を
向上するために親水化されていることが好ましい。

【００２５】本発明で使用する活性炭は、残留塩素を還
元する能力、トリハロメタンや農薬等の有害物を吸着す
る能力を持っていれば特に限定されるものではなく、形
態的には粉末状、粒状、繊維状、成形炭等の活性炭が使
用できる。原料的にも特に限定されるものではなくヤシ
ガラ活性炭、骨炭、木炭系のもの等の天然物系活性炭、
ピッチ系、石油コークス系等の合成活性炭等が使用でき
る。賦活方法についても特に限定されず、水蒸気賦活、
化学的賦活等の賦活法が用いられる。

【００２６】浄水器として用いた場合に、通水する水の
活性炭内の通過速度が通常の活性炭の使用法に比べて非
常に大きいので嵩密度の大きいものが好ましく、水道水
圧との関連から圧力損失は小さいものが好ましい。吸着
物質は比較的分子量の小さいものが多く、コスト面を含
めると水蒸気賦活した粒状ヤシガラ活性炭が現状では最
も好ましい。

【００２７】本発明の活性炭は抗菌性を付与するために
銀等の重金属を添着したものでも構わないが、余り大量
の重金属が溶出するものは好ましくない。抗菌性を付与
したものは比較的好ましく用いられる。本発明のヒドロ
キシアパタイト、活性炭、陰イオン交換樹脂及び多孔質
中空糸膜は一つの容器内に収められていても、複数個の
容器に収められこれらを組み合わせた形のものでも構わ
ない。また、上記の組み合わせに更に一次フィルターや
セラミックス、天然石等を併用しても構わない。

【００２８】

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。本発明の実施例の一例の断面図を図１に示す。１は
ヒドロキシアパタイト、２は活性炭、３は多孔質中空糸
膜、４は一次フィルター、５は流入口、６は吐水口、７
は容器、８は膜モジュールケース、９，１０は樹脂枠、
１１は底蓋である。本実施例では、ヒドロキシアパタイ
ト１、活性炭２及び多孔質中空糸膜３を一つの容器７に
収めているが、先にも述べたように複数個の容器に収め
たものでも構わない。

【００２９】モジュールケース８に親水化を施したポリ
エチレン製多孔質中空糸膜３を収納、その端部を二液混
合型のポリウレタン樹脂で固定し、切断、中空糸膜の片
端を開口状態を保った。このモジュールを外容器７に接
着固定した。

【００３０】モジュールケースと外容器の間に一次フィ
ルター４を設置し、ヒドロキシアパタイト１を８０ｇ充
填した。ヒドロキシアパタイトと活性炭が混入しないよ
うに２５０メッシュのナイロンメッシュを貼付した樹脂
枠を挿入した。該樹脂枠と同様に作製した樹脂枠１０を
活性炭が多孔質中空糸膜槽に入らないようにモジュール
ケース８内にも挿入した。その後活性炭２を３００ｇ充
填し底蓋１１を溶着して浄水器とした。

【００３１】水道水は流入口５より入水し、一次フィル
ター４、ヒドロキシアパタイト１、活性炭２、多孔質中
空糸膜３を経て吐水口６より流出する。一次フィルター
４にはポリエステル製の不織布を用いた。

【００３２】ヒドロキシアパタイト１は次の方法で調製
し、使用した。１５８ｇのリン酸水素アンモニウムをア
ンモニアでｐＨ１２、３２００ｍｌに調製し、一方、４
７２ｇの硝酸カルシウム四水和物をアンモニアでｐＨ１
２、２４００ｍｌに調製し、両液を反応させる。その
後、煮沸して濾過し、水洗後、２５０℃で乾燥して９９
％ヒドロキシアパタイト２００ｇを得た。

【００３３】本実施例では、上記の方法で調製したヒド
ロキシアパタイトを用いたが、市販のものを用いても差
し支えない。活性炭はクラレケミカル社製クラレコール
Ｔ−ＳＢ４８／１００を市販のまま用いた。

【００３４】こうして得た浄水器の試験結果を以下に示
した。なお、試験に際して、通水速度を４Ｌ／ｍｉｎと
した。（１）残留塩素除去能力２．０±０．２ｐｐｍ残留塩素含有水を通水し、流出水
の残留塩素濃度を測定した。なお、残留塩素濃度はｏ−
トリジン法により測定した。８ｍ³通水時の流出水の残
留塩素濃度は０．０１ｐｐｍ以下であった。

【００３５】（２）除菌能力 Pseudomonas diminuta IFO 14213 １．７×１０⁷個／
ｍｌを含む水６リットルを通水したが、流出水の菌数は
０個／ｍｌであった。

【００３６】（３）鉛除去能力鉛濃度として２５０ｐｐｂに調製した塩化鉛水溶液を通
水した。８ｍ^３通水時の流出水の鉛濃度は１０ｐｐｂ以
下であった。

【００３７】（４）トリハロメタン除去能力クロロホルムを５０ｐｐｂに調製した溶液を通水した。
８ｍ^３通水時の流出水のクロロホルム濃度は２５ｐｐｂ
以下であった。上記のように本発明の浄水器はヒドロキ
シアパタイトを充填することにより鉛等の重金属イオン
を効率よく除去できるものである。

【００３８】

【発明の効果】本発明は上記のようにヒドロキシアパタ
イト、活性炭、多孔質中空糸膜という構成の新規な浄水
器により、これまで除去の困難であった溶解イオン性有
害物質をも除去できる画期的な浄水器である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄水器の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ヒドロキシアパタイト２活性炭３多孔質中空糸膜４一次フィルター５流入口６吐水口７容器８膜モジュールケース９樹脂枠１０樹脂枠１１底蓋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｂ 1/68 ５１０ 1/68 ５１０Ｂ５２０５２０Ｄ５３０５３０Ｃ５４０５４０Ａ５４０Ｃ５４０ＤＦターム(参考） 4D006 GA02 HA01 KA01 KB11 KB12 MA01 MC23 MC62 PA01 PB24 PC51 4D024 AA02 AB07 AB11 AB16 BA05 BA11 BB01 CA13 DA02 DB05 DB19 4D025 AA03 AB08 AB28 BA02 BA14 BA24 BB12 DA03 DA05 DA09 4G066 AA50A AA50B AA53A CA46 DA07 EA20 FA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾材としてヒドロキシアパタイトと、ポ
リオレフィン系又はポリスルフォン系多孔質中空糸膜と
を有する浄水器。
【請求項２】前記濾材としてさらに活性炭を有する請
求項１記載の浄水器。
【請求項３】前記多孔質中空糸膜が最終段に配置され
てなる請求項１又は２記載の浄水器。
【請求項４】前記濾材が、上流側からヒドロキシアパ
タイト、活性炭、多孔質中空糸膜の順に配されてなる請
求項２記載の浄水器。
【請求項５】前記濾材としてさらに陰イオン交換樹脂
を有する請求項１〜３いずれか記載の浄水器。
【請求項６】前記ヒドロキシアパタイト、前記活性
炭、前記陰イオン交換樹脂のうち、二者又は三者が混合
されてなる請求項５記載の浄水器。