JP2003230882A

JP2003230882A - 浄水器および鉛の除去方法

Info

Publication number: JP2003230882A
Application number: JP2002031416A
Authority: JP
Inventors: Hatsubi Takeda; はつ美竹田
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】安価に鉛の除去ができる浄水器及び鉛の除去
方法を提供することを目的とする。【解決手段】濾過膜の前段に、被処理液のｐＨを９．
０〜１０．０に調節する手段を有する浄水器は、高価な
濾材を使用することなく、したがってランニングコスト
を安く押えて鉛の除去を行うことができる。また、濾過
膜として中空糸膜を用いると、鉛の除去効率が高くなる
ため好ましく、ポリエチレン製中空糸膜を用いることが
更に好ましい。ｐＨの調整手段としては、アルカリ性水
溶液を注入するか、電解を行うことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道水やその他の
原水中に含まれる鉛を除去することにより、安全な水を
供給するための浄水器及び鉛の除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】公共水道の古い配管には鉛管が使用され
ていることが多い。近年では、鉛が人体に与える影響が
明らかになり、鉛管から水道水中に微量に溶出する鉛が
問題となっている。

【０００３】水道水中の鉛を除去する方法としては、特
開平１１−３４７５４７号公報には、鉛の吸着能力を有
するアルミノケイ酸塩系無機イオン交換体と、ｐＨを
５．０〜８．４に制御可能なｐＨ調整剤との混合体に被
処理水を通水し、その後多孔質膜により濾過する水中の
重金属類の除去方法が開示されている。特開平１１−３
４７５４７号公報記載の方法は、アルミノケイ酸塩系無
機イオン交換体からわずかに溶出する可能性のあるアル
ミニウムイオンをアルミン酸イオンの形態とし、重金属
類と共沈不溶化させて、多孔質膜で濾過することにより
除去することを目的としてｐＨを５．０〜８．４に制御
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１１−３４７５
４７号公報記載の方法は、高い重金属除去性能を長期間
維持することができるが、アルミノケイ酸塩系無機イオ
ン交換体と、ｐＨ調整剤混合体がやや高価であり、濾材
を交換する毎に費用がかかるものであった。本発明は、
安価に鉛の除去ができる浄水器及び鉛の除去方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第一
の要旨は、濾過膜の前段に、被処理液のｐＨを９．０〜
１０．０に調節する手段を有する浄水器、である。前記
濾過膜が中空糸膜であると、鉛の除去率が向上するため
好ましく、さらに中空糸膜がポリエチレン製であるとよ
り好ましい。ｐＨ調整手段としては、アルカリ性水溶液
を被処理液中に注入する手段が、簡便であるため好まし
く、アルカリ性水溶液としては次亜塩素酸ナトリウム水
溶液が安価であるため好ましい。次亜塩素酸ナトリウム
水溶液を使用する際は、濾過膜の後段に次亜塩素酸ナト
リウム除去手段を設けることが好ましい。別のｐＨ調整
手段としては、被処理水を電解する方法があげられる。

【０００６】また、一対の電極間に直流電流を流して得
られる電流値と、鉛濃度と電流値を元に予め作成した鉛
濃度検量線とを比較し、鉛濃度を算出する手段を設ける
と、鉛除去の効果が確認できるため好ましい。

【０００７】本発明の第二の要旨は、被処理水のｐＨ
を、９．０〜１０．０に調整した後、濾過膜により濾過
する鉛の除去方法、である。本発明の方法において、前
記濾過膜が中空糸膜であると、鉛の除去率が向上するた
め好ましく、さらに中空糸膜がポリエチレン製であると
より好ましい。ｐＨ調整方法としては、アルカリ性水溶
液を被処理液中に注入させる方法が簡便であるため好ま
しく、アルカリ性水溶液としては次亜塩素酸ナトリウム
水溶液が安価であるため好ましい。また、次亜塩素酸ナ
トリウム水溶液を使用する場合、濾過膜で濾過後、次亜
塩素酸ナトリウムを除去することが好ましい。別のｐＨ
調整方法としては、被処理水を電解する方法があげられ
る。

【０００８】また、一対の電極間に直流電流を流して得
られる電流値と、鉛濃度と電流値を元に予め作成した鉛
濃度検量線とを比較し、鉛濃度を算出する工程を有する
と、鉛除去の効果が確認できるため好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の浄水器及び鉛の除
去方法について説明する。本発明の浄水器は、濾過膜の
前段に、被処理水のｐＨを、９．０〜１０．０に調節す
る手段を有する。被処理水のｐＨをこの範囲に調整する
ことにより、水中の鉛を水酸化鉛、ヒドロキシル炭酸
鉛、炭酸鉛等の不溶性の鉛とした後に、濾過膜により濾
過を行い除去するものである。

【００１０】ｐＨが９．０未満では、鉛は水中への溶解
性が高いため、濾過膜で除去することは困難であり、ま
たｐＨが１０を超えると、生成する亜鉛酸が水中に溶解
するため、濾過膜で除去されにくくなる。被処理水のｐ
Ｈは、９．５〜１０．０に調節することがより好まし
い。

【００１１】本発明に用いられる濾過膜としては、公知
の逆浸透膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜、精密濾過膜等を
必要に応じ適宜使用することができるが、精密濾過膜を
用いると、濾過流量を多くとることができるため好まし
く、平均孔径が０．０１〜１μｍであることが好まし
い。平均孔径が０．０１μｍよりも小さいと濾過流量が
不足し、１μｍよりも大きいと分離性能が不足する。よ
り好ましい平均孔径の範囲は０．０１〜０．２μｍであ
る。

【００１２】濾過膜の形態としては平膜、管状膜、中空
糸膜等を例示することができるが、なかでも中空糸膜
は、容積効率を高めることができることに加えて、鉛の
除去率が向上するため好ましい。

【００１３】表１は、鉛１８０μｇ／Ｌを含む水のｐＨ
を９．８１に調整後、中空糸膜及び平膜状メンブレンフ
ィルターを用いて濾過を行った際の、濾液に含まれる鉛
の濃度を示したものである。なお、中空糸膜について
は、三菱レイヨン（株）製ポリエチレン中空糸膜（ＥＸ
４１０ＴＳ：外径４１０μｍ、内径２８０μｍ、公称孔
径０．１μｍ、膜モジュール体積約２３ｃｍ^３、膜面積
７０ｃｍ^２）を用いた。また、平膜状メンブレンフィル
ターについては、ミリポア（株）製セルロースアセテー
トメンブレンフィルター（直径２．９ｃｍ、公称孔径
０．２μｍ、膜モジュール体積約２５ｃｍ³、膜面積４
ｃｍ^２）を用いた。

【００１４】

【表１】

【００１５】中空糸膜を用いた場合、平膜状メンブレン
フィルターを用いた場合と比較して、１／３に近い鉛濃
度にまで低下している事がわかる。膜表面において鉛の
吸着が起こっている可能性があり、従って単位体積あた
りの膜面積が大きい中空糸膜がより除去に有効であると
思われる。

【００１６】中空糸膜は、外径０．２〜５ｍｍ、膜厚
０．０１〜２ｍｍであることが好ましい。外径が０．２
ｍｍよりも小さいと、中空糸膜内部を流れる水の通水抵
抗が大きくなり、５ｍｍを超えると耐圧性が低下すると
ともにモジュール化した際のコンパクトさを失う。ま
た、中空糸膜の空孔率としては、２０〜９０％であるこ
とが好ましい。空孔率が２０％よりも低いと濾過流量が
不足し、９０％よりも高いと耐圧性能が不足する。

【００１７】濾過膜の材質としては、ポリオレフィン、
ポリスルフォン、ポリビニルアルコール、セルロース、
ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリ
テトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等を例
示することができ、材質が疎水性の場合には親水化処理
して用いることができる。なかでもポリオレフィンは溶
出がなくかつ丈夫であるため好ましく、特にポリエチレ
ンは強靭であることに加えて柔軟性があるため、好適に
用いられる。

【００１８】ｐＨ調整手段としては、図１に示す例のよ
うに、アルカリ性水溶液を被処理液に注入する方法が挙
げられる。図１の浄水器は、ｐＨ調節手段２、膜濾過部
３、被処理水入口４、処理水出口５とから概略構成され
る。ｐＨ調節手段２は、試薬容器８及び供給ポンプ１０
とから構成され、試薬タンク８内にはアルカリ性水溶液
９が収容されている。膜濾過部３は、Ｕ字状に折り返さ
れた中空糸膜６が、ポッティング部７の端面で開口した
状態で固定されている。

【００１９】被処理水は、被処理水入口４からｐＨ調節
手段２に入り、供給ポンプ１０によりアルカリ性水溶液
９が注入される。アルカリ性水溶液の注入により被処理
水のｐＨが９．０〜１０．０に調節され、鉛が不溶化さ
れる。次いで、被処理水は膜濾過部３に送られ、不溶化
した鉛が中空糸膜６の外表面に捕捉され、処理水出口５
からは鉛が低減された処理水が得られる。

【００２０】アルカリ性水溶液としては、食品添加物と
して認められ、水に溶解してアルカリ性を示すものであ
れば用いることができる。その濃度としてはあまり薄い
とｐＨ調整に多量の溶液が必要となり、一方あまり濃い
と送液し難く、また溶液が漏れた際に危険を伴うことか
ら、１〜２０％の水溶液を用いることが好ましく、５〜
１０％がより好ましい。アルカリ性水溶液としては、次
亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いると、安価に入手で
き、かつ配管中に雑菌等が繁殖する懸念もなくなるため
好ましい。

【００２１】アルカリ性水溶液を注入する方法として
は、被処理水中に少量ずつ注入することができればその
方法に特に制限はないが、ポンプを用いると、安価で簡
便な構成となるため好ましい。ポンプの種類は特に限定
はされないが、送液量として、０．１ｍＬ／ｍｉｎ〜１
０ｍＬ／ｍｉｎの範囲で送液可能なものを使用すること
が好ましい。

【００２２】なお、水中に、例えば次亜塩素酸カルシウ
ム等の溶解性の低い固体状のアルカリ性物質を配置し
て、徐々に溶解させることによってｐＨの調整を行うこ
とも可能であるが、水溶液を用いてポンプ注入すること
が、送液量のコントロールにより濃度調整を容易にでき
るためより好ましい。

【００２３】アルカリ性水溶液として次亜塩素酸ナトリ
ウムを用いてｐＨ調節した場合、膜濾過を行ったのみで
は塩素臭が残ることから飲用には適さない。そこで、図
２に示すように、膜濾過部３を通過後に、活性炭１１を
配置し、過剰な次亜塩素酸ナトリウムの分解除去を行う
ことにより、飲用に適した水が得られる。活性炭１１の
形状は、粒状、成形、繊維状等を使用することができ
る。また、抗菌性を付与するため銀等を添着したものを
使用することもできる。また、活性炭の他に他の吸着剤
を併用しても構わない。

【００２４】なお、図１、図２の例においては、ポンプ
等のｐＨ調整手段と濾過部とを一体の構成としている
が、別々に配置しても構わない。

【００２５】図３は、本発明のｐＨ調整手段の別の例で
あり、電解する手段を有する浄水器の概念図である。図
３において、浄水器１は、ｐＨ調節手段２、膜濾過部
３、被処理水入口４、処理水出口５とから概略構成され
る。ｐＨ調節手段２は、電解装置１２から構成される。
電解装置１２の内部は電解隔膜１５により二つの電極室
１６、１７に分割されており、各電極室１６、１７には
それぞれ電極Ａ、電極Ｂが配置される。

【００２６】アルカリ水を生成する電極室１６に配置し
た電極Ａは通常陰極となり、酸性水を生成する電極室１
７に設けた電極Ｂは通常陽極となる。また、電極室１６
は電極室１７よりも容積が大きく設定されている。各電
極室１６と１７にはそれぞれ流入路１８、１９と流出路
１３、１４とが設けられ、流入路１９には電解質供給装
置Ｃが設けられる。電解質供給装置Ｃは必要に応じて水
に電解質を添加するものであり、電解質としては乳酸カ
ルシウム、グリセロリン酸カルシウムなどの有機カルシ
ウム塩が一般に使用される。

【００２７】電解装置１２に入った水は流入路１８を通
して電極室１６に導入される水と流入路１９を通して電
解質が添加された後に電極室１７に導入される水とに分
流される。制御部２０の操作により電極Ａ、電極Ｂ間に
直流電流を流して電解が行われ、電極室１６にアルカリ
水、電極室１７に酸性水が生成される。アルカリ水は流
出路１８から膜濾過部３に送られ、酸性水は流出路１９
を通して外部に取り出される。

【００２８】この際、図４に示すように、膜濾過部３に
加えて活性炭１１を配置しても構わない。活性炭１１の
形状は、粒状、成形、繊維状等を使用することができ
る。また、抗菌性を付与するため銀等を添着したものを
使用することもできる。また、活性炭の他に他の吸着剤
を併用しても構わない。

【００２９】図５は、ｐＨ調節手段制御部に加えて鉛濃
度測定手段を備えた浄水器の一例を示す概念図である。
浄水器１は主にｐＨ調節手段２、膜濾過部３、電解装置
１２、制御部２０、鉛濃度測定手段２１から概略構成さ
れる。鉛濃度測定手段２１には電極室２２が設けられ、
内部に電極Ｄ、電極Ｅが配置される。

【００３０】電極室２２の中に入った処理水の残留鉛
は、電極Ｄ、電極Ｅ間に直流電流を流し、各鉛濃度に対
応した電流値を予め測定し、作成した鉛濃度検量線と対
比を行うことにより、得られた電流値から被処理水中の
鉛濃度を得ることができる。この時、鉛濃度の測定操作
の制御は、ｐＨ調節手段２の制御部２０と兼用とする
と、構成が簡素となるため好ましい。なお、鉛濃度測定
手段２１は膜濾過部３より前段に配置して処理前の鉛濃
度を測定してもよく、膜濾過部３より後段に配置して処
理後の鉛濃度を測定してもよい。さらに、膜濾過部３の
前後両方に配置して処理前および処理後の鉛濃度を測定
することもできる。鉛濃度測定手段は、前述したアルカ
リ性水溶液の注入によるｐH調節手段と併用することも
可能である。

【００３１】以下、実施例を基に本発明を具体的に説明
する。＜実施例１＞１．膜カートリッジの製作中空糸膜として、ポリエチレン多孔質中空糸膜（三菱レ
イヨン（株）製：ＥＸ２７０ＴＳ、平均孔径０．１μ
ｍ、外径３８０μｍ、膜厚５５μｍ）を用いて、中空糸
膜がＵ字状に折り返されてポッティング部に開口状態で
固定された膜カートリッジ（膜面積０．１３ｍ^２）を製
作した。

【００３２】２．浄水器の製作製作した膜カートリッジを使用し、膜カートリッジの前
段に、次亜塩素酸ナトリウム水溶液（濃度１０％）をポ
ンプにより注入する図１に示すような構造の浄水器を製
作した。

【００３３】３．濾過試験ｐＨ＝９．０となるように次亜塩素酸ナトリウム水溶液
を注入するようにポンプの流量を調整し、被処理水とし
て鉛濃度を２００μｇ／Lに調整した塩化鉛水溶液を用
いて、濾過流量２Ｌ／ｍｉｎで浄水器に通水し、濾過水
の鉛濃度を測定した。結果を表２に示した。

【００３４】＜実施例２＞ｐＨを９．５となるようにポ
ンプの流量を調整した以外は、実施例１と同様の浄水器
にて同様の通水を行い、濾過水の鉛濃度を測定した。結
果を表２に示した。

【００３５】＜実施例３＞ｐＨを１０．０となるように
ポンプの流量を調整した以外は、実施例１と同様の浄水
器にて同様の通水を行い、濾過水の鉛濃度を測定した。
結果を表２に示した。

【００３６】＜実施例４＞ｐＨ調整手段を、図３に示し
た電解装置を用い、ｐＨを９．５となるように電流値を
調整した以外は、実施例１と同様の浄水器にて同様の通
水を行い、濾過水の鉛濃度を測定した。結果を表２に示
した。

【００３７】＜比較例１＞ｐＨを８．０となるようにポ
ンプの流量を調整した以外は、実施例１と同様の浄水器
にて同様の通水を行い、濾過水の鉛濃度を測定した。結
果を表２に示した。

【００３８】＜比較例２＞ｐＨを１１．０となるように
ポンプの流量を調整した以外は、実施例１と同様の浄水
器にて同様の通水を行い、濾過水の鉛濃度を測定した。
結果を表２に示した。

【００３９】＜比較例３＞ｐＨを１３．０となるように
ポンプの流量を調整した以外は、実施例１と同様の浄水
器にて同様の通水を行い、濾過水の鉛濃度を測定した。
結果を表２に示した。

【００４０】

【表２】

【００４１】以上の実施例及び比較例の結果より、ｐＨ
を９．０〜１０．０に調整後、濾過を行った場合、この
範囲外のｐＨで濾過を行った場合と比較して、高い鉛除
去性能を示すことが解る。

【００４２】

【発明の効果】本発明の浄水器及び鉛の除去方法によれ
ば、ｐＨを９．０〜１０．０に調整して膜濾過を行うこ
とにより、高コストな濾材を必要とせず、したがってラ
ンニングコストが安価な方法で鉛の除去を行うことがで
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概略図である。

【図２】本発明の浄水器の別の一例を示す概略図であ
る。

【図３】本発明の浄水器の別の一例を示す概略図であ
る。

【図４】本発明の浄水器の別の一例を示す概略図であ
る。

【図５】本発明の浄水器の別の一例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１浄水器２ｐＨ調節手段３膜濾過部４被処理水入口５処理水出口６中空糸膜７ポッティング部８試薬容器９アルカリ性水溶液１０供給ポンプ１１処理部１２電解装置１３アルカリ水出口１４酸性水出口１５電解隔膜１６電極室（アルカリ水生成）１７電極室（酸性水生成）１８流入路１９流入路２０制御部２１鉛濃度測定手段２２電極室Ａ電極Ｂ電極Ｃ電極Ｄ電極Ｃ電解質供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA03 GA06 GA07 HA03 HA21 HA41 HA95 KA03 KA72 KB30 KD17 KD24 MA01 MA02 MA03 MC22 MC29 MC30 MC39 MC54 MC58 MC62 PA01 PB06 PB70 PC51 4D038 AA04 AB24 AB74 BA04 BA06 BB09 BB10 BB13 BB20 4D061 DA03 DB10 EA02 EB04 EB12 EB37 FA09 FA20 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾過膜の前段に、被処理液のｐＨを９．
０〜１０．０に調節する手段を有する浄水器。
【請求項２】前記濾過膜が中空糸膜である請求項１記
載の浄水器。
【請求項３】前記中空糸膜がポリエチレン製である請
求項２記載の浄水器。
【請求項４】アルカリ性水溶液を被処理液に注入して
ｐHを調整する手段を有する請求項１〜３いずれか一項
に記載の浄水器。
【請求項５】前記アルカリ性水溶液が次亜塩素酸ナト
リウム水溶液である請求項４記載の浄水器。
【請求項６】前記濾過膜の後段に次亜塩素酸ナトリウ
ムを除去する手段を有する請求項５記載の浄水器。
【請求項７】被処理水を電解してｐHを調整する手段
を有する請求項１〜３いずれか一項に記載の浄水器。
【請求項８】一対の電極間に直流電流を流して得られ
る電流値と、鉛濃度と電流値を元に予め作成した鉛濃度
検量線とを比較し、鉛濃度を算出する手段を有する請求
項１〜７いずれか一項に記載の浄水器。
【請求項９】被処理水のｐＨを、９．０〜１０．０に
調整した後、濾過膜により濾過する鉛の除去方法。
【請求項１０】前記濾過膜が中空糸膜である請求項９
記載の鉛の除去方法。
【請求項１１】前記中空糸膜がポリエチレン製である
請求項１０記載の鉛の除去方法。
【請求項１２】被処理液中にアルカリ性水溶液を注入
してｐＨ調整する工程を有する請求項９〜１１いずれか
一項に記載の鉛の除去方法。
【請求項１３】前記アルカリ性水溶液が次亜塩素酸ナ
トリウム水溶液である請求項１２記載の鉛の除去方法。
【請求項１４】前記濾過膜で濾過した後、次亜塩素酸
ナトリウムを除去する請求項１３記載の鉛の除去方法。
【請求項１５】被処理水を電解してｐＨ調整する工程
を有する請求項９〜１１いずれか一項に記載の鉛の除去
方法。
【請求項１６】一対の電極間に直流電流を流し、得ら
れる電流値と、鉛濃度と電流値を元に予め作成した鉛濃
度検量線とを比較し、鉛濃度を算出する工程を有する請
求項９〜１５いずれか一項に記載の鉛の除去方法。