JP2002515829A - コロイド状態の無機ポリマーエレクトレットの生成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コロイド状態の無機ポリマーエレクトレット、例えばシリカが、そこに物質を通過させる磁場勾配を利用して生成される。図７について述べると、物質（５）、ケイ酸ナトリウム水溶液とＮａＯＨ＋クエン酸三カリウムが、容器（３）からポンプ（１）によって導管（２）中を、導管（６）から孔（８）を出て導管（７）に、孔（９）を出て導管（１３）に、孔（１０）を出て導管（１４）に注ぎ込まれ、それによって物質は方向を二回反転した後、導管（１５）とチャンバー（１１）に順番に入り、最後に導管（４）を通って容器（３）に戻ってくる。図８に示す磁気増幅ユニット（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、コロイド上により速く静荷電を樹立するために加えられる。

Description

【発明の詳細な説明】 コロイド状態の無機ポリマーエレクトレットの生成 発明の背景 分野 ：本発明は、コロイド状態の無機ポリマーエレクトレット、粒子の成長に関 する無機および物理化学モデルを明らかにするそのユニークな合成法、ならびに 様々な状態と形態、液体、固体およびゲルでのその使用方法に関する。 そのような使用法の一つは、無機ポリマー「エレクトレット」溶液の逆流によ ってイオン交換樹脂ベッドを再活性化または再生するための使用である。包含物 ：本提出物には、この内容に関するコア特許「コロイド状態の無機ポリマ ー「エレクトレット」とその生成および応用法の明細」を同封する。この仮出願 は包含と参照により本提出物の一部とみなされる。 もう一つの使用法は、ＩＰＥがカルシウムおよびマグネシウム封鎖ＩＰＥで膜 を荷電させる逆浸透ユニットへの使用法である。このコロイド層は、膜をスケー リングから保護し、その効率をはるかに高くし、より長い寿命を膜に与える。こ の膜は、コロイドによる荷電反発の機構で保護される。コロイドはカルシウムを 封鎖し、コロイドは、封鎖されたカルシウムを非浸透流中に保つ強い正味の負荷 電を持つ。包含物 ：本提出物には、この内容に関するコア特許「コロイド状態の無機ポリマ ー「エレクトレット」とその生成および応用法の明細」、コロイド状態の無機ポ リマー「エレクトレット」とイオン交換軟化技術および硝酸塩除去に関連するそ の使用の明細、ならびに引用した全ての出願を裏付けるデータを同封する。これ らの出願と内容は包含と参照により本提出物の一部とみなされる。技術水準 ：不安定なシリカコロイド懸濁液（例えばケイ酸ナトリウムを硫酸、硫 酸アルミニウム、二酸化炭素または塩素で活性化した場合の活性化シリカ）とコ ロイドシリカの比較的安定な水性懸濁液（特許第５，５３７，３６３号）を生成 する方法が記述されている。これらの方法はいずれも、その粒子生成法によって 達成される粒子の分子的物理的パラメーターについて議論していないし、その化 学的物理的性質がそれらの応用にどのように関係するかについても議論していな い。 本発明は、核が正に帯電し外面が負に帯電していて、それがその粒子に正味の 負荷電を与えている点で双極性であるコロイドシリカ粒予の、これまでに記述さ れていない生成法を提示する。本発明のもう一つの重要な側面は、粒子サイズ、 荷電、均一性、コンシステンシー、水和および三次元構造を制御できることであ る。これらのパラメーターは、商業的利益のために表面荷電の分布を操作するこ とが望ましい多種多様な用途に粒子を再現性よく使用できるように、制御できる ことが望ましい。 筆者は、粒子のコンフィグレーションを助ける生成液へのカリウムの添加によ って望ましい様式で構成される無機ポリマー型の無機コロイドシリカを含有する 均一で粘稠な水性組成物の生成法を発見した。 本発明の活性成分は、コロイドシリカの水性懸濁液であって、粒子を（それが 合成される時に）静荷電で荷電させる静電界を生じさせる特別な方法によって、 三次元的荷電構造が生成されるものを含む。溶液は、好ましくは、向流装置を通 して荷電溶液を制御された速度と制御された溶液のｐＨ調節速度で循環させるこ とによって、コロイド粒子が荷電するように混合される。ｐＨが下がると、粒子 （ポリマー）は帯電するので成長する。荷電液体の複数の層は、各層が磁束場を 生成し、それによって隣接する液体の層に静荷電を生ずるように、向流チャンバ ー中を移動している。生成速度は特許第４，８８８，１１３号に記載の装置（そ のような装置を向流チャンバー上に設置した場合）などの装置を使用することに よって高まる。本発明は、特許第４，８８８，１３３号に記載の既存技術との設 計上の相違の結果として、機能上の相違をもたらす有意義な設計上の改良である 。この新しい形態は、対称的で三次元的な場の勾配を樹立する。この形態は丸い 中央部が荷電した（center charged）磁石を必要とする。その装置は、各装置に 、実質上２つの平行面中に少なくとも２つの正磁極と少なくとも２つの負磁極を 持つ、複数のセンターチャージド静磁気体を含み、 それらの磁極は四辺形の４つの頂点を規定するように配向され、２つの正極がそ の四辺形の対頂点を規定し、２つの負極が対頂点を規定し、磁極のそれぞれが反 対にチャージされた極によって磁気的にひきつけられ、同様にチャージされた極 によって磁気的に反発される。装置の各末端にある反対にチャージされた極の２ つは向かい合っていて、平行な面をもつ。この配列は、本発明の対頂点間に引い た線の交点に磁気的空隙を生成する。このヌルポイントは、生成装置の導管の内 部に急勾配の対称的で三次元的な場の勾配を生成するために必須である。 サイズ、形状および荷電が一貫して均一なコロイド粒子を生成し、それによっ て製品を特定用途に特化させることを可能にするコロイド生成装置が必要とされ ている。 したがって、圧力、流量および酸性媒体の滴定速度を調節するためにコンピュ ーター制御でき、それゆえに正味の負に荷電した粒子を生成する工程に、何らか の特殊性を設計し組み入れることを可能にする装置を提供することが、本発明の 目的である。 本発明のもう一つの目的は、ある管が他の管の内部にある複数の薄壁管で構築 され、液体が各導管の末端に達した時に液体が反対の方向に一層上へ流れること を可能にするために各末端に導管手段をもつ、向流コロイド生成装置を製造する ことである。 薄壁ステンレス鋼またはプラスチック製の向流コロイド生成装置を製造するこ とが、本発明のさらなる目的で ある。この薄壁は、各液層によって生成される磁界が隣接する向流液体カラムに 静荷電を生成させることを可能にするだろう。 本発明のもう一つの目的は、磁気流を発生させる荷電粒子を含有する隣接液体 カラムの流れによって生成される静荷電の新しくユニークな生成法でシリカのそ のようなコロイド粒子を作る詳細な方法を実証することである。 本発明のもう一つの目的は、この方法によって生成させることができるこのお よび他の有機および無機コロイドの数多くの用途を実証することである。 本発明のもう一つの目的は、液体を本発明の向流生成装置に高速で注ぎ込むた めの高圧高速ポンプを提供することである。 安定性が内部Ｋ⁺結合に依存するシリカコロイドを樹立する生成装置を提示す ることが、本発明のさらなる目的である。歴史的には、クエン酸イオンがそのよ うなコロイド溶液に安定性を導入すると考えられてきた。クエン酸三カリウムが 本発明のコロイドの安定化剤として働くことと、クエン酸ナトリウムが等モルベ ースで本発明の系で役立たないことも証明する。塩化カリウムが本発明において コロイドの安定化剤として役立つことにも触れる。このデータは電子ビーム回折 研究と共に、Ｋ⁺が使用可能で安定な状態にある粒子の完全な発達にとって重要 な成分であることを明らかにする。 特定の期間、特定の温度で加熱したときに、水を軟化 し、鉄、炭酸カルシウム、硫酸カルシウムその他の無機沈着物からなるスケール を除去するためにパイプラインを含む水機器に正味の負荷電を与えるための水濾 過媒体ベッドとして著しくよく機能する多孔性の高いシリカ／シリカコロイドを 形成する高濃度のシリカコロイドを樹立することが、本発明のさらなる目的であ る。この物質は、様々な硬度の水中で使用するために破砕し、サイジングできる 。小さい粒子（すなわち１グラムあたりの表面積が広いもの）ほど、より硬度の 高い水に使用されるだろう。シリカは結晶化してマトリックスを形成し、コロイ ドはマトリックス外に浸出して軟化しスケールを除去する。媒体は、その正味の 負に荷電した表面にＦｅ⁺⁺、Ｆｅ⁺⁺⁺およびＣａ⁺⁺を吸収し、それによってこれ らの物質を汚染された水（すなわち硬水）から除去する。低濃度の懸濁コロイド は、Ｃａ⁺⁺、f、Ｆｅ⁺⁺、Ｆｅ⁺⁺⁺、Ｍｇ⁺⁺などのイオンを封鎖し、それらを水の 硬度因子としては不活性にするだろう。これと同じ封鎖は、水の臭いや不快な味 でも起こる。 カチオン交換軟水法 序文：最もポピュラーな一般家庭用軟水法。 メカニズム：カルシウムおよびマグネシウムの硬水生成元素を取り去り、カチ オン樹脂によりナトリウムに置 き換える。軟水化のためのイオン交換反応は、Ｒが樹脂上の活性部位を示す以下 の式で書き表すことができる。 上記式は、カルシウムおよびマグネシウムを含んだ水がイオン交換機を通過す るとき、これらの金属類が樹脂に吸着され、同時に樹脂から交換にナトリウムが 与えられることを示している。 軟水を生成する床としての能力が消耗した時は、装置の使用を止め、塩化ナト リウム溶液で洗浄する。本装置では、カルシウムおよびマグネシウムをその可溶 塩の形態で吸着し、同時に樹脂を以下のような元の活性ナトリウム条件に戻す。 すなわち、反応 イオン交換軟水器は大半が圧力タイプであり、手動制御式と自動制御式がある 。通常、表面積６から８ｇｐ ｍ／ｆｔ²の割合で作動する。市販品では、樹脂１ｆｔ³を再生するのに約８．５ ｌｂの塩が必要であり、約４ｌｂの硬度を除去する。硬度の低下は、生水に含ま れるカチオンの総量および樹脂床を再生するために使用される塩の総量に直接関 係する。 硝酸塩除去のためのアニオン交換 化学的に不活性であるため、従来の処理方法で硝酸塩イオンを水から沈殿させ たり、濾過することは不可能である。イオン交換は、飲料水に対して硝酸態窒素 を最大含有率１０ｍｇ／ｌまで減少させるには最も効果的な方法である。最も一 般的に使用され、明らかに最も優れたシステムと思われるのは、再生剤として塩 化ナトリウムを用いる強塩基性アニオン交換器である。すべてのアニオン交換樹 脂は選択的に２価のアニオンを除去し、その結果硫酸塩および硝酸塩イオンの双 方が抽出され、塩素イオンに置き換えられる。硝酸塩イオンを交換する能力が枯 渇すると、塩含有量の高い再生溶液はポンプで床に送られ、硝酸塩や硫酸塩に取 って代わることで、交換器を新しくまたは再生する。 使用される洗浄用塩水はかなりの量であり、処理水の 約５％に達する。 アニオン交換処理の最大の欠点は、操作コストの高いことと塩水処理の問題に ある。 本発明は、環内で正に荷電し、粒子に負の荷電を与える外面上では負に荷電す るという点において双極性であるコロイダルシリカ粒子の生成方法を提示するも のである。 本発明のさらなる目的は、実施態様において固体クリスタロイドマトリックス に転換される、濃縮形態のＩＰＥを提示することである。固体クリスタロイドマ トリッタスは、極細メッシュ封じ込め手段上に水流として活性コロイドを放流し 、この中に無機ポリマークリスタロイド（ＩＰＣ）が配置される。ＩＰＣは封じ 込め手段内では溶けない。極細メッシュ封じ込め手段に近接した流水中の可溶形 態は、液体計量薄膜を形成するメッシュスクリーンに付着した水和ジェルと均衡 した状態にある。このジェル形態は、クリスタロイドの固体コロイドと均衡して いる。水が流れ始めると、シリカコロイドはメッシュスクリーンの水和層に計量 されて供給される。 本発明のさらなる目的は、極細メッシュ実施態様において用いられるこのＩＰ Ｃの使用を具体的に説明することである。ここでは、ＩＰＣは、イオン交換媒体 床を再活性化するために、塩化ナトリウムまたは過マンガン酸カリウムの代わり に使用するイオン交換樹脂装置の「塩タンク」に配置されている。ＩＰＣは、多 種多様な極細 メッシュ封じ込め手段の一つの中の塩タンク中に配置されており、ＩＰＣタンク からのシリカコロイドと樹脂を洗浄する。混合媒体床を使用される場合は、Ｃａ⁺⁺ 、Ｍｇ⁺⁺、ＳＯ₄ ^2-、ＮＯ₃ ^-、Ｆｅ⁺⁺、Ｍｎ₂ ⁺が除去されることになる。 本発明のさらなる目的は、イオン交換実施態様およびＩＰＣを洗浄システムに 適用させるための方法を提示することである。 本発明のさらなる対象は、逆浸透の質を高めるために本発明の使用を開示する ことにある。逆浸透 逆浸透とは、塩溶解液から水を分離するために、水を自然の浸透圧に抗して強 制的に薄膜を通過させることである。浸透プロセスでは、種々の塩濃度で水を分 離する薄い膜が必要である。薄膜は水を透すが、水中の塩分および他の溶解物は 透さない。従って、水は最も塩分濃度が高い方に向かって流れる。より塩分濃度 の高い面に圧力が加えられると、水の流れは、塩水の「浸透圧」と呼はれる圧力 により妨げられる。逆浸透では、水は塩水からの高い圧力によって強制的に薄膜 を通過させられて新しい水の中に送られ、塩水から無塩水が分離される。逆浸透 膜中を流れる速度は、加えられた圧力と浸透圧との差に直接比例する。操作圧力 は２５０から１５００ｐｓｉである。生成水の量は、半塩の海底水フィード当た り６０から９０％であり、また海水フィード当たり約３０％である。。 逆浸透で処理された塩水は透明で、過剰の硬度、鉄、マンガンおよび有機物を 含んでいてはならず、さもなくは薄膜は汚れた状態になる。市町村だけでなく工 業、家庭用にも、逆浸透の十分かつ費用効果のある使用は、高い前処理（図４） により制限されているのが現状である。この前処理は、汚濁、懸濁物質、鉄、マ ンガンを除去するための凝固と濾過からなっており、硬度を取り除くための軟化 や、潜在的な炭酸カルシウムおよび硫酸カルシウム沈殿物の還元を行い、場合に よっては粒子状の活性炭を通して、溶け込んでいる有機化学物質を取り除くこと が行われる。通常、ｐＨを下げるためには酸が使われ、カルシウム、マグネシウ ム、マンガン、鉄、またその他の痕跡量の無機化合物による化学的スケール化を 防止する。 塩素は、薄膜上の生物学的成長を制御するために、消毒剤として利用してもよ い。有機化合物を除くこれら水質汚染物質はすべて薄膜にとって有害である。カ ルシウム、マグネシウム、鉄は最も有害である。この問題の解決を試みた現行の 方法は、再生塩カチオン交換樹脂を用いる、またはｐＨを８から６．４に下げる ことによる、極めて高価な前処理法である。この方法は高価であるが、重炭酸塩 を二酸化炭素に還元することにより重炭酸アルカリ度を低下させ、炭酸カルシウ ムのスケールの形成や 鉄およびマンガンの有害な影響が出るのを回避する。ヘキサメタ燐酸塩は、スケ ール形成を阻止するための剥離剤である。しかしながら、これは有毒でありかつ 高価である。 明らかに、予備処理の必要をなくすために逆浸透薄膜を安価に保護し、その結 果逆浸透を普遍的水処理システムの重要部分とする方法が必要となっている。 本発明は、環内で正に荷電し、粒子に負の荷電を与える外面上では負に荷電す るという点において双極性であるコロイダルシリカ粒子の生成のために、これま で暫定的な二つの姉妹特許に記載された方法を提示するものである。 本発明のさらなる目的は、逆浸透装置のフィード水（フィード水流は装置の中 で前処理されていない）を供給する流入水中に濃縮かつ計量供給されてもよいこ の「無機ポリマーエレクトリット」（ＩＰＥ）の実施態様を提示することである 。 本発明のさらなる目的は、付着物およびスケールから薄膜を保護し、その結果 逆浸透を普遍的な水処理技術にするメカニズムを説明、立証することである。 本発明のさらなる目的は、薄膜保護実施態様およびこれを標準逆浸透薄膜装置 に適用させる方法を提示するものである。 本発明のさらなる目的は、全家庭消費用に完全に不純物の無い水を生成するた めの家庭用全水処理ユニットを 製作、操作するためにこの技術を使用する設計および方法を提示することである 。 本発明のさらなる目的は、下記の各分割概要に加えて本製品の適用リストを開 示することにある。 本発明の追加目的および利点は、下記の説明文中で述べるか、説明文によって 明らかになることであろうし、または本発明を実施することで会得されるであろ う。本発明の目的および利点は、追加請求項の中で特に指摘された装置および方 法により得ることが可能である。発明の要旨 本発明の概念によると、具体化されるのは、そしてここに広範に記述されるの は、コロイド状態で種々の無機高分子エレクトレットを発生しそして使用する方 法、およびヒトの使用および消費する水の処理に特に広範な用途を有するクリス タロイドに変換される非常に濃縮されたシリカコロイドを発生する方法および装 置に関してである。シリカコロイドは、様々の用途のためにより希釈された濃度 で、そして小さな粒子サイズで発生されてもよい。有効デバイスは、一連の四極 、浸漬３次元磁場勾配を含み、核で正に荷電され、そして外側表面で負に荷電さ れていて、粒子全体で負の荷電を示す二極性のあるコロイドシリカ粒子の発生に 効果的である。本発明の別の重要な態様は、粒子サイズ、荷電単一性、コンシス テンシー、水和性、および三次元構造を制御する能力であ る。無機コロイド高分子は、粒子を形成する助けになる発生流体に、カリウムを 添加することによって形成される。粒子は、三次元の荷電表面がある。この荷電 は、合成されるときにコロイドに荷電をかける静電流を発生する特定の方法によ って生じる。荷電溶液を制御した速度で、そして溶液ｐＨを調節する速度を制御 して向流装置を通して荷電溶液を循環させることによって、コロイド粒子が、静 電気的に荷電するような方法で、その溶液を混合する。ｐＨが低い場合、粒子（ 高分子）は、荷電されると成長する。多層の流体は、各層が、流体の接合層に静 電気的電荷を発生するように向流チャンバーを移動している。発生の速度は、特 許番号第４，８８８，１１３号でのような装置における改善を用いることによっ て、そのような装置を向流チャンバーに具備させるとき増強される。その装置は 、複数の薄壁パイプ、接続手段を通して、外側パイプに向けた次のチャンバー（ すなわち、同軸パイプの間に形成されたチャンバー）に流れさせることによって 流体を反対方向に流れさせる各末端に接続手段を有する１つのもう一方の内側か ら構成される。発生装置は、限定されないが、薄壁ステンレス鋼またはプラスチ ックから作られる。この薄壁は、流体の各層によって発生された磁界に、反対方 向にある隣接チャンバーの流れにシリカ（半導体）コロイドとして隣接の向流の 流体カラムに静電荷を発生させる。本発明のこの発生装置は、両方の総負および ／または正の電荷の多くの様々 な有機および無機コロイドを発生するのに使用できる。ここに記述されるとおり 本発明の現在の用途は、特にヒトおよび動物用途および消費用の水の処理で広範 な用途を示すクリスタロイドに変換されるシリカコロイドの合成およびキュアさ せることである。本発明の発生装置は、その安定性が、他の因子の中でも、内部 Ｋ＋結合に依存している５００ｐｐｍから３５０，０００ｐｐｍ（限定されない が）シリカコロイドの溶液を合成するのに使用される。Ｈｏｌｃｏｍｂは、特許 番号第５，５３７，３６３号中で、より希薄なコロイドシリカを作成する方法を 記述した。その特許には、５００ｐｐｍ未満の溶液を合成し、そして０．６ミク ロンの粒子サイズが優勢である電磁発生装置を使用する方法が記述されている。 本方法は、粘着性可溶性ゲルネットワークの形態で３００，０００ｐｐｍより大 きな濃度を合成させる。本発明の濃度は、さらに、加工し、そして有効固体に乾 燥させるか、または任意の所望の濃度に再希釈してもよい。特許番号第５，５３ ７，３６３号は、この能力を明らかにしなかった。先の特許は、合成の間にｐＨ を調整する強酸ＨＣｌの用途を教示した。本発明は、本発明の産物が、ほんの弱 くてゆっくりとした解離酸が有効であることを示す証拠を表す（図１２参照）。 合成における別の重要な因子は、本発明の所望の産物を発生する弱酸（酢酸）を 使用することである。この高濃度の材料は、一貫して「ゲル様」である。さらに 加工する前に、小さな粒子サイズ の２０容積％の５００から７５０ｐｐｍ材料を添加して、さらに細密な材料を形 成することができる。その後、その材料を、真空を用いて脱気してもよい。その 後、その材料を１５０°から２００°Ｆまで、１４４時間まで加熱する。この加 工は、水濾過および軟化のために際立った形態で機能する、可変ではあるが制御 可能な密度および多孔性の製品を製造する。これは、鉄、炭酸カルシウム、硫酸 カルシウム、および他のスケール形成化学物質を除去するために、パイプライン でのスケールを含めた水利用のスケールに総負荷電を付与する。スケール上の総 負荷電は、それを表面から再剥離させる。その溶液を脱水し、そして結晶様マト リックスを形成し、そしてその後、コロイドは、固形形態の材料を様々のフィル ター容器手段に入れたときに、そのコロイドは、軟化およびスケールが剥離する までこし出す。媒体床は、それの負に荷電した表面にＦｅ⁺⁺、Ｆｅ⁺⁺⁺およびＣ ａ⁺⁺を吸着または結合もし、そして硬水で見られるこれらの物質を不活性化（封 止）する。マトリックスの外にこし出すコロイドは、溶液中の陽イオンを結合し 、そしてそれらを不活性化させもする。 本発明の概念によると、具体化されるのは、そしてここに広範に記述されるの は、水の処理に特に広範な用途を有するクリスタロイドに変換される非常に濃縮 されたシリカコロイドを発生する方法および装置に関してである。そのような用 途の１つは、家庭用、商業用および工 業用用途の両方のための陰イオンおよび陽イオン交換樹脂床の両方に逆流し、反 応し、そして再生するＩＰＣ／ＩＰＥ高分子の方法および用途で記述される。 本発明の概念によると、具体化されるのは、そしてここに広範に記述されるの は、逆浸透ユニットの水供給ラインヘ供給される場合、カルシウムマグネシウム 、マンガンおよび鉄イオン並びに逆浸透膜と相互作用し、それによって膜を保護 し、そして逆浸透膜を詰まらせそしてスケール形成させる要因である正に荷電し た陽イオンを再剥離させる不溶性ゲルに変換される非常に濃縮されたシリカコロ イドを発生する方法および装置に関してである。 以下は、様々な濃度および形態でのこのコロイド材料の用途の列記であり、そ して各々が分割特許出願にかけられる。 １． 食品の品質、食品の風味、食品の質感、食品の湿度。 ２． 香りの増強および存続時間 ３． 個人的ケア製品：ａ）化粧品、ｂ）石鹸、ｃ）口腔ケア製品、歯のプラ ーク制御、歯磨き、口腔洗浄剤。 ４． シャンプーおよびコンディショナーのような浴室用製品。 ５． 醸造酒。 ６． ホームケア：ａ）洗剤、ｂ）スポット洗浄剤、ｃ）銀、クロムおよびス テンレス鋼洗浄剤、ｄ）カーペ ット洗浄剤、ｅ）浴室用洗浄剤、ｆ）台所用洗浄剤、ｇ）家、ガレージ、車、ボ ート、店舗および庭用のミセル性洗浄剤。 ７． 粒子採鉱および輸送：ａ）石炭、ｂ）鉱石、ｃ）原油。 ８． 原油−改善された収量のための改善水充満 ９． 水処理、調整および結合剤−住民の、商用の、工業用の、そして地方自 治体のもの−持運び可能な、行楽用のそして廃棄する水のため、および地下およ び表面の水の再調整のため。イオン交換に使用される陰イオンおよび陽イオン樹 脂床の再生。 １０． 医療用：ａ）経口医薬品での風味の改善、ｂ）腎臓透析での速度およ び効力の改善、ｃ）日焼けの創縁切除および手当用品、ｄ）外傷性傷害のベット 用マットレスおよびパッド、ｅ）局所に使用された医療配合剤の改善された吸収 、ｆ）非治癒損傷の治癒の高速化。 １１． 農業：ａ）より健全で健康な作物のための必須ミネラルで土壌を富化 するコロイド材料、ｂ）湿潤担体、ｃ）栄養担体、ｄ）潅水−減少された水要求 性、ｅ）発芽改善、ｆ）毎日の洗浄剤、ｇ）雨曇りの種蒔き。 １２． 建築材料：ａ）コンクリート、ｂ）ブロック、ｃ）レンガ、ｄ）塗料 、ｅ）ペースト剤および粘着剤、ｆ）断熱材。 １３． 燃料−低温での優れた分散性および低いスラッジ形成。ピストンヘッ ドからのきれいなインジェクタ −およびきれいなカーボン。 １４． 廃棄管理−生分解での改善。 １５． 染料 １６． 設備におけるスケールを制御し、そして紙の品質を改善するパルプお よび製紙工業。 １７． 水基材塗料。 １８． 粘度製品。 １９． 商業用および工業用洗浄剤：ａ）自動車用（車洗浄）、ｂ）航空機、 バス、列車、ｃ）他の表面、ｄ）洗濯機。 ２０． 養殖−エビおよびナマズ−改善された風味および素早い成長。 ２１． 霜から保護するための果樹、野菜および他の作物への噴霧。 ２２． 印刷用染料およびインク−よりよい分散。 ２３． 天然の香草甘味剤。 ２４． タンクからパイプ中の、または他のこのような容器デバイス中または からの液体、半液体、スラリー、および顆粒媒体の改善された流れ。 ２５． 化学物質衝突剤のため、化学物質流出のため、そして化学物質の加工 のための結合。 ２６． 住民の、商業用の、そして工業用途の、そして消火活動に助けとなる 湿潤剤。 ２７． 硬水に接続したパイプ、タンク、ボイラー、および他の品目の石灰剥 離およびスケール剥離。 ２８． イオン交換床の再活性化。 ２９． 鋼鉄製造での炭素の置換。 ３０． 水および他の系での味および臭いの除去の制御。 ３１． 水および他の系での陽イオンおよび陰イオンの結合（選択的および非 選択的）。 ３２． 水とのボートおよび船舶船体の摩擦の減少。 ３３． −１００°Ｆより大きい（ゼロ未満）でスラッジがつくことの制御の ための凍結防止クーラント。腐食を制御するときのクーラント表面の粘度減少お よびスケール剥離。 ３４． 環境を汚染することなく、高硫黄の石炭を経済的に燃焼させる方法。 本明細書の一部に組込まれそして構成する付随の図面は、現時点で、本発明の 好ましい実施形態を例示し、本発明の概念を表現する役割を果たす。 図面の簡単な記述 実際の実施で本発明を行うことが予測される最善の態様は、付随の図面に示さ れ、それは、 図１ ナトリウムシリケートの製造のための化学式代表例。 図２ ＨＡＣで滴定される場合のＳｉ（ＯＨ）₄の信頼される重合。シリカ重合 体の形成。 図３ 核としてＫ⁺イオンでの急な勾配を有し、Ｋ⁺およ び結合水によって安定化される本発明の発生装置での高分子の信頼性のある発生 。 図４ 標準的活性化技術によって作成された典型的なコロイド性粒子上の結合水 。 図５ シリカの信頼性のある重合作用の略図代表例。 図６ 本発明の５ａコロイドの電子顕微鏡写真と比較した標準活性化技術によっ て作成されたシリカ粒子の電子顕微鏡写真。 図７ 本発明の発生装置の包括的略図。 図８ 三磁界四極発生装置を示す本発明の発生装置の略図のオーバーレイ。 図９ その特徴を部分的に示す磁界四極発生装置の詳細な略図。 図１０ 本発明に必要とされる脱気／乾燥オーブンの略図。 図１１ 本発明の製品を硬化させるために必要とされる硬化容器の略図。 図１２ ひどい臭いとひどい味を有する硬水に使用するための技術のための好ま しい実施形態の略図代表例。 図１３ 製品の製造中のＨＡＣの一定の注入速度での時間とｐＨの滴定曲線。 図１４ 本発明に使用されるか、または塩がＩＰＣのバッグで交換された本発明 の塩再生イオン交換ユニットに使用されるイオン交換樹脂実施形態の図。 図１５ 保存した脱イオン化水を利用するさらに小型で 有効なイオン交換ユニット、および効率を増すイオン床を通して脱イオン化ＩＰ Ｅ負荷水を循環させる向流スクラバーの図。図３ａは、本発明の向流スクラバー の略図である。 図１７ 図は、ＩＰＥが陽イオンを不活性化させる結合過程を表す。 図１８ 図は、逆浸透用の螺旋外傷モジュールの代表例（183 Avenue de Juin 1 940-92508 Rueil Malmaison CEDEX-France，Degremontの好意）である。 図１９ 図は、逆浸透ユニットの荷電膜のためのＩＰＥの保護機構のグラフ描写 を表す。 図２０ 図は、カリフォルニア州オレンジ群地方自治体での逆浸透を用いた水精 製システム（ウォーター・ファタトリー２１）の概略図を表す。 である。 発明の詳細な説明 添付図面に図示した本発明の実施形態を詳細に参照する。図では、同じ参照文 字は同じ要素を示すのに用いる。 本発明の多機能コロイドは、広範囲に渡って活動濃度が安定な水溶液を含む。 コロイドは、詳細に述べる２種類の方法によって、活性な固体に変換される。ひ とつの方法ではふわふわした白色粉末が生成し、もうひとつの方法では、水の処 理および調整に有用な固い結晶化基質が生成する。このコロイドは、種々の薬品 の塩を生成し てその薬理挙動を変化させるためにも有効である。水性コロイド（無機ポリマーエレクトレット） シリカは通例、０〜１００ｐｐｍの濃度で米国全土の水に含まれている（”水 処理の基礎”ＷＱＡ）。活性化されているが不安定なケイ酸ナトリウムは、腐食 を制御するために凝集剤として、そして鉄とマンガンの安定／金属封鎖剤として 、飲用水に用いられる。米国環境保護局（ＵＳＥＰＡ）は、ケイ酸ナトリウムを 飲用水の汚染物質として規制していない。ＵＳＥＰＡの、飲用水の許容可能な添 加物の一覧表には、種々のケイ酸ナトリウム製品が含まれている。上限は公表ま たは規制されていていない。米国内の１００の主要都市の上水道系に含まれるシ リカは、ほぼ０〜７２ｐｐｍに渡り、中間レベルは７．１ｐｐｍである（科学ア カデミー”飲用水と健康”）。７グレーン／ガロン以上の硬水は、米国の９０％ 以上の飲用給水施設で見られる。現在、上水道市場の約１０％のみが硬水軟化装 置を用いている。利用率が低いのは、現行のシステムが、扱いにくく、家庭の給 水に大量のナトリウムを放出するイオン交換樹脂システムであるためと考えられ る。代わりの水調整および軟化手段が明らかに必要である。本発明は、カルシウ ム、マグネシウム、鉄、マンガンはもちろん、他の荷電汚染物質も封鎖する、シ リカの活性コロイドを水中に放出して水を軟化する。コロイドは、固定具および 器具と同様に、 パイブラインを洗浄し、腐食から守り、スケール除去する。水は、肌への水和作 用が増し、調理、皿洗い、洗濯に使いやすくなる。洗剤の必要量は、ほとんどの 場合で半分までに劇的に低下する。好ましい実施形態は、水が媒体床を通過する 際に活性コロイドを放出する、固体クリスタロイド基質である。ＩＰＣ（無機ポ リマークリスタロイド）は、フィルタシリンダ内では完全に溶解しない。溶解形 は、クリスタロイドのコロイドで平衡にされた水和層と平衡状態にある。水流が 開始すると、シリカコロイドは水和層から供給される。１〜２ポンドの媒体床は 、平均的な家庭に、３〜４ヶ月間で４０グレーン／ガロンの硬水を、媒体床を補 充せずに供給する。イオン交換媒体床を再使用可能にするには、塩化ナトリウム または過マンガン酸カリウムの代わりに、ＩＰＣの同様の媒体床を用いてもよい 。媒体床は毎日約２０分間、イオン交換樹脂タンクの側面に固定し、樹脂はＩＰ Ｃフィルタ床のシリカ コロイドを用いて逆洗いする。混合媒体床（すなわち、 陽イオンと陰イオン）を用いる場合、Ｃａ⁺⁺、Ｍｇ⁺⁺、ＳＯ₄ ^2-、ＮＯ₃ ^-、Ｆｅ₂ ⁺ 、Ｍｎ₂ ⁺が除去される。ライン内で樹脂床の次にＩＰＣフィルタを設置すれば 、鉄とマンガンも除去される。ＩＰＣはＦｅ⁺⁺とＭｎ₂ ⁺を封鎖する。混合樹脂床 は、不要なＣａ⁺⁺、Ｍｇ⁺⁺、ＳＯ₄ ^-、ＮＯ₃ ^-を除去する。樹脂床の逆洗いは、シ リカ コロイドが持つ、Ｃａ⁺⁺およびＭｇ⁺⁺に対する高い親和性によって、陽イ オン部位を再活性化する。さら に、ＳＯ₄ ^-およびＮＯ₃ ^-は、樹脂床の陰イオン部位に対するコロイドの高い親和 性により、逆洗いにより廃液中に放出される。 Ｃａ⁺⁺、Ｍｇ⁺⁺および鉄として利用できる負の部位は封鎖され、水中の水素（ Ｈ⁺）イオンを吸着および結合して、水素イオンは、ＩＰＣ合成中にタイトレー ションが起こるために封鎖された酸によって与えられる。 図１に示したように、本発明の処理は、二酸化ケイ素（砂）を水酸化ナトリウ ムか水酸化カリウムの強アルカリ溶液に溶解させて開始する。水酸化カリウムを 用いる場合は、より緊密に結合した生成物が得られる。砂、アルカリ、水は１０ ００℃を超える温度まで加熱する。混合物は、３〜４モルのアルカリ（水酸化ナ トリウムか水酸化カリウム）の場合、約２７重量％のケイ酸塩である。活性成分 はＳｉ（ＯＨ）₄である。図２に示すように、シリカコロイドポリマーによって 形成された粒子は、反応混合物にクエン酸三カリウムを加えると安定化する。本 発明でクエン酸カリウムの代わりにクエン酸ナトリウムを用いる場合は、活性が 乏しく、不安定な生成物が得られる。カリウムは、本発明で３次元コロイドを合 成するのに重要である。最終溶液の濃度は、５，０００ｐｐｍの溶液の場合、ク エン酸カリウム^-０．０１モル／ｌである。反応混合物に水酸化ナトリウムを用 いる場合は、さらに安定した、固い物質が生じる。図３は、この多機能できわめ て活性の高いコロイドを示す。図４は、代表的 なシリカコロイドに結合しているのが見られる、水の代表的な二重層を示す。本 発明のコロイドは、約２０層の結合水を持つと見積もられている。図５は、標準 活性化処理におけるシリカの、考えられる重合挙動の図式表現である。本発明の コロイドは、ポリマーのさらに広範な分岐に、はるかに強固に結合している。図 ６は、３５ミリミクロン粒子の凝集段階を示す電子顕微鏡写真を示す。 図６ａは、高度の結合水を表示した、コロイドの電子顕微鏡写真である。 本発明の発生器を図７および８に示す。本発明の発生器の機能は、格納手段３ に含まれる発明５の液体を汲み上げて、導管２およびポンプ１に流す、ポンプ（ １）を必要とする。ポンプ１は４〜１０ガロン／分の速度および２０ポンド／平 方インチの圧力を発生する。この前述の圧力と速度の液体は導管６を流れて、導 管手段７に入る。液体は導管手段７を流れて、穴８から導管（１インチのパイプ ）手段１３へ出た後、液体は反対方向に流れ、穴９を出て、導管（１．５インチ のパイプ）手段１４を通って逆方向に流れる。液体は導管手段１４からオリフィ ス１０を通って導管手段１５に出る。この液体はチャンバ１１に入り、導管１２ を通じて発生器本体を出て、導管手段４を通じて格納手段５に戻される。 図８は、本発明の磁気ブースターユニットの機能および位置を示す。本発明の 逆流装置を通る高速の、長引かされた流れにより、本発明のコロイドが生じる。 なぜな ら、複数の双方向磁場を発生する逆流電荷効果が、逆流処理中に移動している隣 接の移動中の荷電コロイド粒子に対して静電荷を生じるためである。図８の磁気 ブースタユニット（ユニットＡ、ＢおよびＣ）を加えると、コロイドに対する静 電荷がさらに高速になる。図９からわかるように、パイプライン内のｚ軸に複数 の勾配があり、これらの勾配は、ｘおよびｙ軸にも存在する。複数の勾配効果は 、発生器が物質の処理を継続するときに、粒子に対する劇的な静電荷が起こる原 因となる。 生成物の詳細な製造には、これに限定されるわけではないが、下記を必要とす る。蒸留水８ガロンを格納手段５に入れる。水は、４．５〜５ガロン／分および ２０ポンド／平方インチで１時間発生器回路を循環させる。４．５〜５ガロン／ 分で運転を続けながら、ケイ酸ナトリウムを発生器に入れる。このケイ酸塩は２ ０分間に渡って滴定する（重量を基準として、二酸化ケイ素の重量に基づく総量 ５０００ｐｐｍのケイ酸塩は、２７％の４．０モル水酸化ナトリウム溶液である 。ケイ酸ナトリウムがすべて系内に入った後、発生器の運転を１時間続ける。ク エン酸三カリウム約２０００ｇを懸濁駅として、２０分間に渡って混合物に加え る。同じ条件で、発生器の運転をさらに１時間続ける。この時点でのｐＨは１０ ．０以上である。混合物を２．０モル酢酸により１０ｃｃ／分で滴定しながら、 溶液を４．５〜５ガロン／分で発生器内を循環させる。この混合物は最終ｐＨ７ ．６まで滴 定した後、さらに１時間、反応器内で循環を続ける。この時点での物質は、濁っ た、非常に濃密なコロイド（ＩＰＥ）である。 ＩＰＥは５．１ｃｍ×４５．７ｃｍ×６１．０ｃｍ（2"×18"×2"）のステン レススチール製トレイに汲み出される。トレイは通気され、６５．６℃〜７９． ４℃（１５０°Ｆ〜１７５°Ｆ）の温度にある乾燥オーブンに配置される（図１ ０）。材料は３日間保存される。結果物は密度が略１．１〜１．２のオフホワイ ト結晶質で、蒸留水への溶解度は６ｐｐｍである。結合水は５０％以上、無味無 臭である。この時点での材料は有機ポリマー結晶質（ＩＰＣ）と称せられる。プ ラスチック袋に温度２１℃、湿度４０〜６０％で保存することができるがこの温 度および湿度に限定されるものではない。材料が商用または公共用に大量である 場合には温度、湿度が制御された保存ベン（bens）を使用することによって実現 可能である。（図１１） 好ましい本発明の実施例は、硬度が高く、鉄分を含み、味が悪くにおいのある 悪質な水の広範囲にわたる処理において他のメディアベッドとの結合による実施 である（図１２参照）。好ましい手順は未処理水を導管２０からキャニスター２ １に流入させる。さらに水流は水閉じ込め手段２２を流れ落ち、巻き糸式フィル ター２３のポア（２０μｍ）を透過する。微粒子が除去された水は導管２４に流 出しキャニスター２５に入り、閉じ込め手段 ２６を流れ落ち、炭素ベッド２７を上昇する。かなりのにおい、味、有機殺虫剤 や農薬がここで除去される。水はさらに導管２８に流れて天然ゼオライトを含む キャニスター２９に流入し、閉じ込め手段３０を流れ落ちてメディア閉じ込め手 段３１に入りゼオライトベッド３２を通過する。出力した水は亜硝酸塩、アンモ ニア化合物や硬度などいくつかの要素が除去される。水の流れはさらに導管３３ を通ってキャニスター３４に入り閉じ込め手段３５を流れ落ち、カートリッジ３ ６の中心部を上がってＩＰＣフィルターベッドの中心部を上昇する。フィルター のコア部はブラスチックシリンダー構造の周りに細かいメッシュフィルタースク リーンを付着して形成される。水流がフィルターコアを通過するとＩＰＣが溶解 してスクリーンに引き込まれてＩＰＥとなる。１ｐｐｍのシリカコロイドは高い 確率でカルシウム、マグネシウム、あるいは他の陽イオンと結合する。この金属 イオン封鎖はＥＤＴＡ滴定によって破壊されない。したがって、カルシウム滴定 のＥＤＴＡ法をカルシウムの測定に適用しても全てのカルシウムを検出すること ができない。悪臭やまずさの原因となる混入物質も同様に封鎖される。 イオン交換ポリマーのさらに高度な性能は、無機ポリマーエレクトレット（Ｉ ＰＥ）による塩の逆洗による置換またはその固体物（ＩＰＣ）の溶出物の使用に よって実現される。「硬水」について多くを述べたが限定した定義がされていな かった。水の「硬度」はスカム（scu m）がバスタブの周囲に形成される場合に共通に認識される。便宜上あるいは共 通の理解のため「硬度」は水の炭酸カルシウムまたは炭酸マグネシウムの含有レ ベルの尺度であって、両者を全硬度（ＴＨ）で象徴することにする。通常は１ガ ロン（3.785リットル）当たり３グレーン（3×64.8mg）（５２ｐｐｍ）より高い 硬度の水は硬い（hard）とされる。硬度についての一律な基準を定めるため、水 質協会および米国農業工学会は以下の表のような硬度基準を採用している。 本発明による軟水器（図１４）は、カルシウムとマグネシウムを除去して軟化 するカチオン交換樹脂４のベッドを含む圧力容器（タンク）３と、ＩＰＣ１１を 貯蔵し再生に必要なＩＰＥ溶液を調製する装置を備える分離容器と、再生サイク ルと運転時にＩＰＥを含む水の流れを切り換え制御するコントロールバルブ１と を備える。スルホン酸ポリエステル共重合交換樹脂は今日では家庭用および業務 用軟水器に独占的に使用されている。現在動作中であり本発明の課題のための測 定ユニットの結果から、ＩＰＣ発生メディアベッドは硫化物（H₂S）に汚染され た７４グレーンの水において、長期間動作し塩再生ベッドによるよりも高い水質 が得られることが明らかになった。 図１の分子表示は、本発明の帯電した無機ポリマーを示す。 ＩＰＥの非常に強力な実効負電荷により、逆洗水がカルシウム、マグネシウム 及び鉄を離隔することを可能とし、これにより、逆洗液において硬さ要因を実行 することを可能とし、これにより、ポリマーを再活性化する。このカルシウムイ オンは、ＩＰＥカリウム及び水素イオンにより活性樹脂部位において置換される 。 図１５は、より小さいイオン交換軟化剤を示す。水は、流入パイプ（１２）を 通り、ベッド（２３）を通り、次に（２２）及び（２１）を通って流れる。ＩＰ Ｅは４０％のカチオンを離隔させる。それゆえ、３つの小さいカ ラムを通る通過により、カチオンの９４％が取り除かれ、それゆえ、流出物（２ ０）は９４％の硬度イオンが遊離している。脱イオン化貯蔵タンク（１７）は、 フロートバルブ（１８）が流れを止めるまで満たされる。この貯蔵タンクは、満 たされたときに、ＩＰＥのインサート（１５）をろ過し始め、再生の準備をする 。再生サイクルが開始すると、バルブ（２９）が閉められ、（２５）が閉められ 、（２７）が閉められ、（２８）が閉められ及び（２４）が開けられる。ポンプ （１９）は搭載された脱イオン水を流出物のように樹脂ベッドを通して、ポンプ で汲み出す。ベッドは貯蔵水の１／３で洗い流され、排出ポート（３０）から排 出される。再生の第２段階は、バルブ（２９）を閉じたままにし、バルブ（２５ ）を閉じたままにし、バルブ（２６）、（２７）及び（２８）を開ける。次に、 ポンプ（１９）をひねって、３つの樹脂ベッドを通してＩＰＥを循環させる。液 体は、カウンターカレントスクラバー（図１６）を通して、再生工程においてカ チオンフリーに保つ。ＩＰＥに搭載された水は、導管（３３）を通してスクラバ ーに導入される。次に、洗い落とされるまで、導管（３２）中に流水を流し、こ の導管は１０Å未満の孔サイズの半浸透性膜で一面を覆われた多孔質の導管であ る。 このカウンターカレントフローにより、半浸透性膜（Ｃａ⁺⁺及びＭｇ⁺⁺に対して 浸透性であるが、ＩＰＥに対しては浸透性でない。）及びカウンターカレントフ ローに またがった拡散により硬質水の洗い落としを可能とする。図１７は、ＩＰＥによ るカルシウムイオンの離隔を示す。ＩＰＥはカルシウムスケールに付加すること により、スケールに対して負の帯電を与える。次に、負の帯電スケールは、装置 又はパイプラインの表面からはね返る。 悪化する地球上の水の異物混入及び現在の古い水科学技術のため、信頼性があ り急速で比較的高価でなはい、完全な水の精製方法に対する必要性が、産業的及 び都市的な使用の点において生じている。 本発明が取扱う技術には、スタンダード逆浸透（ＲＯ）硬水及び膜（図１８） からなる技術が含まれている。ＲＯユニットは、注入ポート及びＩＰＥ用のケミ カルフィードポンプは注入ポート普通に供給される直前に加えられる点において 修飾されている。実施例に表示されたバージョンの詳細な説明として、付録”独 占的付加の使用−ＲＯ（逆浸透）部位が高度化を行うための”ＩＰＥ”（無機高 分子エレクトレット）を参照する。 図１９は逆浸透の基本的原理、及びＩＰＥがスケーリングから膜を保護するこ とによるメカニズムを説明する。スケーリングは、膜（一次は供給水側に）に対 する、炭酸カルシウム及び／又は炭酸マグネシウムの２次的な結合である。ＩＰ Ｅはカルシウムを分離し、及び、それゆえ、負に帯電した膜に対して負の電荷を 与え、それゆえ、どの搭載されたスケールをディスケールし、およびスケールす ることを防ぐ。図２０は産業上の逆浸透性プラン トにおけるＩＰＥ用の供給ラインの提案を紹介した説明である。 ＲＯ（逆浸透）膜性能増進のための特許権を有する添加物−”ＩＰＥ”（無 機ポリマーエレクトレット）−の使用 導入 このレポートは、水市場における逆浸透の費用減少及び効率改善における潜在 的適用のために２つの異なるＲＯ膜素子の限定的評価の提示である。 技術の背景 この実験に用いられる技術は、ＩＰＥ、操作可能なネットチャージを有する天 然にはコロイド状の特許権を有する無機ポリマーである。技術は、機能的に能動 的及び受動的ＲＯ膜の増進に効果的である。 材料及び方法 ａ）ＰＳＲＯのための試験設定及び方法 試験は、ＰＳＲＯ（ポリスルホン(polysuflone)逆浸透）型素子が取付られた シリーズ２５０ＲＯシステムにおいて行われた。供給水は、約１３００mg／Ｌの 炭酸カルシウムを含有する井水を３．３３〜４．０mg／Ｌの炭 酸カルシウムレベルに処理することによって得られた。供給水はその後、外部ポ ンプを介してシリーズ２５０システムへ供給された。シリーズ２５０システムは 、通常の供給水入口のすぐ前に注入口及びＩＰＥ用薬剤供給ポンプを付け加える ように変形される。システムは、最大回収位置の回収弁によって１分間に２．０ ５〜２．２５ガロンの入口流量で作動された。ポンプ及び排出物(reject)の双方 についてのシステムの作動圧は、ＩＰＥ供給中１８０psi期間と非ＩＰＥ供給中 １９５psi期間との間で作動した。試料は、供給水及び生成水の両方について毎 約１５分吸引された。Ｍｙｒｏｎ Ｌ ＥＰ導電率計を用いて導電性が測定され た。”標準方法”３１４Ｂに従ってＥＤＴＡ滴定法により炭酸カルシウムレベル が得られた。ＰＳＲＯの試験開始直前に、膜は、５％ＮａＣｌ溶液１５リットル (ligers)を用いて再生された。ＩＰＥ注入は、約７０分の点で開始され、他のパ ラメータについての調整はなかった。供給流へ注入されるＩＰＥは毎分約１０ml の速度で注入された。ＩＰＥの濃度は、膜に到達する水において１７．８ppmに 匹敵する活性物質１５０００ppmであった。 ｂ）ＴＦＣのための試験設定及び方法 試験は、ＴＦＣポリアミド素子（ＵＳフィルターＮｏ．ＣＤＲＣ ０２５ Ｓ Ｉ＆ＳＨ）が取付られたシリーズ２５０ＲＯシステムにおいて行われた。供給水 は、１３００mg／Ｌ（７６グレーン硬度）までの炭酸カルシウム レベルの井水から得られた。この水はその後、処理水で希釈され、各種の硬度レ ベルを得た。供給水は、４０〜６０psiの圧力で外部ポンプを介してシリーズ２ ５０システムへ供給された。シリーズ２５０システムは、通常の供給水入口のす ぐ前に注入口及びＩＰＥ用薬剤供給ポンプを付け加えるように変形される。シス テムは、最大回収位置の回収弁によって１分間に２．１〜３．２ガロンの入口流 量で作動された。ポンプ及び排出物(reject)の双方についてのシステムの作動圧 は、非ＩＰＥ期間中１８０と１９５psiとの間で作動し、ＩＰＥ供給中１７５と 同程度に低下した。試料は、供給水及び生成水の両方から間隔をおいて吸引され た。Ｍｙｒｏｎ Ｌ ＥＰ導電率計を用いて導電性が測定された。”標準方法” ３１４Ｂに従ってＥＤＴＡ滴定法により炭酸カルシウムレベルが得られた。２０ 〜７６グレーン硬度の水が試験に用いられた。ＩＰＥ注入は、通常は種々の割合 で注入されたが、大方は１０mlの速度で５００mlまでのかたまりで注入された。 少量の塊の注入の明白な妥当性により、大方のテストにおいて連続供給は採用さ れなかった。ＩＰＥの濃度は、活性物質５０００ppmであった。 結果 これら２つの実験の結果は、表及びグラフの形態で表される。 ａ）ＰＳＲＯ膜の結果 図１は、選ばれたデータの点を表し、方法セクションにおいて記載された試験 からグラフ形態に還元される。供給水における曲線から示されるように、供給カ ルシウム濃度は４mg／Ｌであった。濃度は、ＩＰＥ添加のちょうど前に３．３３ mg／Ｌに下落した。この変化は、用いた大きい混合タンク内での混合によると思 われた。膜が５％塩かな鳥有無溶液で再生された直後、導電率排出は９２％であ った。この高排出割合は約２７分間２．２５gpmの供給水流で持続した。膜はそ の後、機能を失い始め、導電率排出は５０分までに５７％低下した。ＩＰＥが１ ７．８ppmで添加されたとき、排出留分は、８０分において８３％に回復し、そ の排出留分を維持した。５％ＮａＣｌ溶液での膜の再生に伴ってカルシウム排出 は６７％であった。膜が機能を失ったとき、カルシウム排出は２３％に降下した 。ＩＰＥが添加されたとき、カルシウム排出は８５％に回復した。膜が機能を失 うにつれ、回収率は低下したが９０分までに元の回収率に回復した。表１は、膜 の機能消失及びＩＰＥによる保護並びにオンライン再生を示すために選択された データ点を表す。表２は実験からの全てのデータ点の包括的リストである。 ｂ）ＴＦＣ膜の結果 図２は、ＩＰＥが充填され５０００ppmＩＰＥの５００mlのかたまりに曝され ている膜において３．２gpmの流れ を作動するために必要な圧力の提示である。供給水は、軟化されず、７２グレー ンの硬度（１２３１mg／Ｌ Ｃａ）を含んでいた。図３は、同じ７２グレーン硬 度の供給水を処理するＩＰＥが充填された同じ膜からのデータのグラフ表示であ る。ＩＰＥのかたまりが膜に曝されたとき、Ｃａ⁺⁺のmg／Ｌは６．６から２．２ に降下した。故に、図４に記されるように、百分率カルシウム排出は約９９．５ からおよそ９９．８に増加した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／０６９，０６５ (32)優先日 平成９年12月10日(1997．12．10) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 本発明装置の中で、材料を通過させながら生成してゆく独自の磁場勾配を 利用して、コロイド状の無機物ポリマーエレクトレットを生成するための方法お よび装置。 ２． 核が正に荷電し、表面が負に荷電しているという点で双極性のコロイドシ リカ粒子を生成するための、請求項１記載の方法および装置。 ３． 粒子全体で負に荷電している、請求項１記載の、コロイドシリカ粒子を生 成するための方法および装置。 ４． 粒子のサイズ、荷電、均質性、一貫性、水和作用、および三次元構造を調 節することができる、請求項１記載の、コロイドシリカ粒子を生成するための方 法および装置。 ５． 何度使用しても、再現可能な方式で電荷を操作することができる、請求項 １記載の方法および装置。 ６． 無機物ポリマーの形状で無機コロイドシリカを含む均質で一貫する水性組 成物を生成するための請求項１記載の方法および装置。 ７． 生成中の液体にカリウムを加えることによって、無機物ポリマーを所望の 型に形成する請求項１記載の方法および装置。 ８． 静電界中で粒子を合成しながら荷電する静電界を生成する特殊な方法によ って、荷電された三次元構造を 作出するコロイドシリカ水性懸濁液中でコロイドシリカを生成するための、請求 項１記載の方法および装置。 ９． 調節された速度およびｐＨ調整の下で、荷電溶液を逆流装置に循環させる ことによって、コロイド粒子が荷電される方法で液体を混合する、コロイドシリ カを生成するための、請求項１記載の方法および装置。 １０． 粒子（ポリマー）が、ｐＨを調整するにつれて成長し、急勾配の磁場を 通過させることによって荷電する、請求項１記載の方法および装置。 １１． 各層が磁場を発生させて、隣接した液層上に静電荷を発生させるように 、複数層の荷電液が逆流チャンバーに移動する、請求項１記載の方法および装置 。 １２． 磁場の実施形態が、対称的な三次元磁場勾配を確定する、請求項１記載 の方法および装置。 １３． この具体的な態様が、丸い中心が荷電した磁石を好むが、それには限定 されない、請求項１記載の方法および装置。 １４． 実質的に、２つの平行した平面に、少なくとも２本の正の磁性体プロー ブと負の磁性体プローブとをもつ各装置内で、中心が荷電した複数の静電磁性体 を圧縮する、請求項１記載の方法および装置。 １５． 方向を定めて配置された磁極が四辺形の４つの頂点を画定するように向 けられる、請求項１記載の方法および装置。 １６． ２つの正極が四辺形の対角にある頂点を画定し、 それに適合するように２つの負極が対角にある頂点を確定している、請求項１記 載の方法および装置。 １７． 各磁極が反対に荷電した極同士が磁力によって引かれ合い、また、同じ ように荷電した極同士では、磁力によって反発し合っている、請求項１記載の方 法および装置。 １８． 装置の各末端にある正に荷電した２つの極が向かい合い、また、表面が 平行になっている、請求項１記載の方法および装置。 １９． 本発明の、向かい合う対角の頂点の間に引かれた線の交点で、アレイが 磁力の空白域が生成する、請求項１記載の方法および装置。 ２０． 発電機の線渠の内側で、対称的な三次元の急な磁場勾配を生成するのに 、この空白点が必須である、請求項１記載の方法および装置。 ２１． 酸性の媒体の圧力の変動と滴定速度をコンピュータで制御することので きる装置を提供する、請求項１記載の方法および装置。