JP2003024723A - 珪酸チタニウムを含む浄水器用濾材及びこれを用いた浄水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶解している重金属イオン等を高性能に除去
できる浄水器を提供すること 【解決手段】 濾材として珪酸チタニウムを含む浄水器
は、溶解イオン性有害物質、特に鉛を効率的に除去でき
る。また、珪酸チタニウムの比表面積を１００ｍ ^２／ｇ
以上とすると、鉛等の除去性能をより高くすることがで
き、直結型のような小型の浄水器であっても、十分な除
去性能を長期間にわたって達成することが可能となる。
さらに、濾材として珪酸チタニウムと活性炭及び多孔質
中空糸膜を併用すると、より多様な物質を除去できるこ
とに加え、更に効率的に鉛等を除去することができる。

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
得るための浄水器用濾材及びこれを用いた浄水器に関す
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従来使用されて来たが、
長時間使用しなかった場合に活性炭に雑菌が発生するこ
とから、活性炭に銀を添着して抗菌性をもたせる方法
や、多孔質中空糸膜等の膜を組み合わせて菌を除去する
方法が知られている。

【０００３】また、実開平３−７９８９号公報には、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。活性炭を使用すれば、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。また、イオン交換樹脂を使用すれば、原水中に溶
解しているイオン性物質を取り除くことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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結果、濾過水に異臭
や異味が生じる可能性がある。また、イオン交換樹脂の
イオン除去性能は十分とは言えず、すぐ飽和して除去性
能が低下することから、頻繁に濾材を交換する必要があ
る。

【０００５】特開平１０−２７７５３７号公報には、重
金属等のイオン除去性能がより高い濾材として、アルミ
ノケイ酸塩と弱酸性イオン交換樹脂を併用した浄水器が
提案されている。本発明は、前記濾材よりも高い重金属
イオン等の除去性能を持つ浄水器用濾材を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の要旨
は、濾材として珪酸チタニウムを含む浄水器用濾材、で
ある。また、前記濾材が活性炭及び中空糸膜を含むと、
より高度に水の浄化ができるため好ましい。前記珪酸チ
タニウムが前記活性炭に添着されていること、前記珪酸
チタニウムが成型活性炭中に混合されていること、前記
珪酸チタニウムが繊維状活性炭中に混合されていること
が、高性能な浄水器を簡便に形成できるため好ましい。
前記珪酸チタニウムの比表面積が、１００ｍ^２／ｇ以上
であると、浄水器を高性能かつコンパクトにできるため
好ましい。また、本発明の浄水器が蛇口に直接接続され
るものであると、場所を取らず高性能な浄水器とするこ
とができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明で用いる珪酸チタニウム
は、Ｎａ_２Ｏ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２などを主成分とする
多孔質性無機酸化物である。珪酸チタニウムは、水中に
含まれている砒素なども除去することが可能であるが、
中でも鉛に対し高い除去性能を示す。

【０００８】図３は珪酸チタニウム（比表面積２５０ｍ
^２／ｇ）、天然ゼオライト（比表面積１０．６ｍ^２／
ｇ）、骨炭（比表面積９．７ｍ^２／ｇ）の鉛吸着性能を
比較した試験結果である。なお、試験条件は名古屋市水
（２０℃）に、鉛濃度として１００ｐｐｍになるように
硝酸鉛を溶解させた後、各吸着材５０ｍｇを投入し、２４
時間振とうした後に鉛吸着量を求めたものである。図３
に示すように、珪酸チタニウムは他の吸着剤と比較して
高い性能を示す。このときの珪酸チタニウムの比表面積
は具体的には１００ｍ^２／ｇ以上であることが好まし
い。

【０００９】多孔質中空糸膜を使用する場合は、菌の逆
汚染を考慮すると、濾過の最終段に存在していることが
望ましい。多孔質中空糸膜の代わりに平膜、チューブラ
ー膜を用いることもできるが、充分な濾過膜面積を確保
するためには、多孔質中空糸膜が好ましい。この多孔質
中空糸膜としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
ポリオレフィン系、ポリスルフォン系等の多孔質中空糸
膜が挙げられる。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。ま
た、孔径は雑菌等の微小物質が除去できれば特に限定さ
れるものではない。

【００１０】活性炭を使用する場合は、残留塩素を分解
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。

【００１１】通水する水の活性炭内の通過速度が大きい
場合、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最も好ましい。

【００１２】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。

【００１３】珪酸チタニウム、活性炭を併用する際は、
別々の層として用いても構わない。その場合順序は特に
限定されない。あるいは両者を混合して用いても構わな
い。混合する場合は、出来るだけ均一に分散することが
好ましい。

【００１４】また、珪酸チタニウムを活性炭に添着して
使用することもできる。この場合、添着する量として
は、活性炭の重量に対し珪酸チタニウムの重量が５０％
以下となるようにすると、活性炭に対し均一な添着がで
きるため好ましい。また、珪酸チタニウムを添着した活
性炭と通常の粒状活性炭を任意の比率で混合して使用す
ることも可能である。

【００１５】粒状の珪酸チタニウムと粒状の活性炭を混
合する場合、両者の比重差に起因して分散均一性が損な
われる可能性があるが、珪酸チタニウムを成型活性炭中
に混合して使用すると均一に分散でき、珪酸チタニウム
の鉛除去能力を最大限発揮できるため好ましい。この際
珪酸チタニウムの量は、活性炭の重量に対し珪酸チタニ
ウムが４０％以下となるようにすると、成型活性炭中へ
の均一分散が容易であるため好ましい。また、活性炭の
重量に対する珪酸チタニウム重量は、５％〜３０％の範
囲が鉛除去性能と混合加工容易性の両立を考慮するとよ
り好ましい。

【００１６】成型活性炭の代わりに繊維状活性炭に珪酸
チタニウムを混合して使用することも可能である。この
場合、珪酸チタニウムの量は、成型活性炭に混合する場
合と同様に、活性炭の重量に対し珪酸チタニウムが４０
％以下となるようにすると、繊維中への珪酸チタニウム
分散が均一化するため好ましい。また、活性炭の重量に
対する珪酸チタニウム重量は、５％〜３０％の範囲が鉛
除去性能と混合加工容易性の両立を考慮するとより好ま
しい。

【００１７】珪酸チタニウム、活性炭及び多孔質中空糸
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。

【００１８】図１は、本発明の浄水器の一実施形態を示
す断面図である。図１の浄水器において、原水は流入口
５を通り、一次フィルター４で粗ごみが除去された後、
珪酸チタニウム１によって鉛等が除去される。ついで活
性炭２によって残留塩素、有機物等が分解或いは吸着に
より除去される。そして、膜モジュールケース８内に配
された多孔質中空糸膜３により、鉄錆、菌等の微細な固
形物が除去され、浄水として吐水口６より放出される。
この例では、珪酸チタニウム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。

【００１９】図２は、本発明の浄水器の別の実施形態を
示す断面図で、具体的には蛇口に直接接続された浄水器
の一例を示すものである。図２中、浄水カートリッジ２
０は、円筒ケース２１、珪酸チタニウムを２７重量％添
着した活性炭２２ａ、中空糸膜２２ｂ、ハウジング２
３、Ｏリング２４、浄水流入口２５、浄水吐水口２６、
濾過材保持板２７ａ、２７ｂから構成される。活性炭２
２ａと中空糸膜２２ｂは円筒ケース２１に収納されてお
り、円筒ケース２１はＯリング２４によりハウジング２
３に水封固定されている。

【００２０】図２中、原水は原水流入口２５より浄水カ
ートリッジ２０内に流入し、ハウジング２３と円筒ケー
ス２１の間隙を通って円筒ケース２１の内部に入り、珪
酸チタニウムを添着した活性炭２２ａ、中空糸膜２２ｂ
を順次通過して浄化され、浄水吐水口２６より吐水され
る。ここで、珪酸チタニウムを添着した活性炭２２ａ
は、例えば骨炭を添着した活性炭に比較して同程度の添
着重量であれば、鉛除去性能を大幅に向上させることが
可能であり、また同程度の鉛除去性能を実現する場合に
は、添着重量を大幅に低減することができる。

【００２１】以下、実施例を基に本発明を具体的に説明
する。 ＜実施例１＞図１に示す構造の浄水器を、以下のように
作成した。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。モジュールケースと外容器の間にポリエステ
ル製の不織布からなる一次フィルター４を設置し、珪酸
チタニウム１を８０ｇ充填した。珪酸チタニウムと活性
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。

【００２２】珪酸チタニウム１は、エンゲルハード製で
パウダー状の市販品を使用した。また活性炭も、市販品
のクラレケミカル社製クラレコールＴ−ＳＢ４８／１０
０ＴＨＭを用いた。なお、珪酸チタニウム１，活性炭
共、水道用具溶出試験法ＪＩＳ３２００−７に記載され
た判断基準（末端給水用具）に適合することを確認し、
濾材としての安全，衛生面を充分評価の上使用した。

【００２３】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の残留塩素を含有する水を通水
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ＤＰＤ法により測定した。１０ｍ^３通水時の流出
水の残留塩素濃度は０．０１ｐｐｍ以下であった。

【００２４】（２）除菌能力 Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｄｉｍｉｎｕｔａ ＩＦＯ １
４２１３を１．７×１０⁷個／ｍｌ含む水を６リットル
通水したが、流出水の菌数は０個／ｍｌであった。

【００２５】（３）鉛除去能力 鉛濃度として５０ｐｐｂに調製した硝酸鉛水溶液を通水
した。８ｍ^３通水時の流出水の鉛濃度は１０ｐｐｂ以下
であった。

【００２６】（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。
１０ｍ^３通水時の流出水のクロロホルム濃度は１０ｐｐ
ｂ以下であった。

【００２７】＜実施例２＞図２に示す構造の浄水器に、
濾材としてエンゲルハード製珪酸チタニウム１７ｇを市
販品の活性炭であるクラレケミカル社製クラレコールＴ
−ＳＢ４８／１００ＴＨＭ６２ｇに添着して使用した。
なお、珪酸チタニウムと活性炭は、実施例１に記した通
り、水道用具溶出試験法ＪＩＳ３２００−７に記載され
た判断基準（末端給水用具）に適合することを確認し、
濾材としての安全，衛生面を充分評価の上使用してい
る。

【００２８】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２．５Ｌ／ｍｉ
ｎとした。 （１）残留塩素除去能力 ２．０±０．２ｐｐｍの残留塩素を含有する水を通水
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ＤＰＤ法により測定した。４ｍ^３通水時の流出水
の残留塩素濃度は０．０１ｐｐｍ以下であった。

【００２９】（２）除菌能力 Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｄｉｍｉｎｕｔａ ＩＦＯ １
４２１３を１．７×１０⁷個／ｍｌ含む水を６リットル
通水したが、流出水の菌数は０個／ｍｌであった。

【００３０】（３）鉛除去能力 鉛濃度として５０ｐｐｂに調製した硝酸鉛水溶液を通水
した。４ｍ^３通水時の流出水の鉛濃度は１０ｐｐｂ以下
であった。

【００３１】（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。
４ｍ^３通水時の流出水のクロロホルム濃度は１０ｐｐｂ
以下であった。

【発明の効果】本発明の浄水器は、珪酸チタニウムを濾
材に使用しているため、溶解イオン性有害物質、特に鉛
を効率的に除去できる。また、珪酸チタニウムの比表面
積を１００ｍ^２／ｇ以上とすると、鉛等の除去性能をよ
り高くすることができ、直結型のような小型の浄水器で
あっても、十分な除去性能を長期間にわたって達成する
ことが可能となる。さらに、濾材として珪酸チタニウム
と活性炭及び多孔質中空糸膜を併用すると、より多様な
物質を除去できることに加え、更に効率的に鉛等を除去
することができる。

【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。

【図２】本発明の浄水器の別の一例を示す断面図であ
る。

【図３】濾材の鉛吸着試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 珪酸チタニウム 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 ２０ 浄水カートリッジ ２１ 円筒ケース ２２ａ 活性炭 ２２ｂ 中空糸膜 ２３ ハウジング ２４ Ｏリング ２５ 浄水流入口 ２６ 浄水吐水口 ２７ａ 濾過材保持板 ２７ｂ 濾過材保持板

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０１Ｊ 20/10 Ｂ０１Ｊ 20/10 Ｃ 20/20 20/20 Ｆ 20/28 20/28 Ｚ Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｇ Ｒ 1/44 1/44 Ｂ (72)発明者 立川 敬史 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA01 KA01 KB12 KB14 MA01 MC22 MC23 MC62 PA01 PB06 PB24 PC51 4D019 AA03 BA03 BA13 BB03 BB08 BB13 BB18 BC05 BC06 BC13 BD01 CB01 CB02 CB03 CB04 4D024 AA02 AB04 AB07 AB11 AB16 AB17 BA02 BA14 BB01 BB02 BB05 BB07 BC01 CA11 CA13 DB03 DB05 4G066 AA05B AA13B AA22B AA23B BA16 BA26 CA01 CA31 CA33 CA46 DA07 FA25

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 珪酸チタニウムを含む浄水器用濾材。
2. 【請求項２】 前記濾材が活性炭及び中空糸膜を含む請
   求項１記載の浄水器用濾材。
3. 【請求項３】 前記珪酸チタニウムが活性炭に添着され
   ている請求項１又は２記載の浄水器用濾材。
4. 【請求項４】 前記珪酸チタニウムが成型活性炭中に混
   合されている請求項１又は２記載の浄水器用濾材。
5. 【請求項５】 前記珪酸チタニウムが繊維状活性炭中に
   混合されている請求項１又は２記載の浄水器用濾材。
6. 【請求項６】 前記珪酸チタニウムの比表面積が１００
   ｍ^２／ｇ以上である請求項１〜５いずれかに記載の浄水
   器用濾材。
7. 【請求項７】 請求項１〜６いずれかに記載の濾材を用
   いた浄水器。
8. 【請求項８】 浄水器が蛇口に直接接続される請求項７
   記載の浄水器。