JP2005296930A5 - - Google Patents

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浄水器用浄化材およびこれを用いた上水浄化方法並びに浄水器Purifier for water purifier, water purification method using the same, and water purifier

本発明は、硝酸イオン、亜硝酸イオン、フッ化物イオン等の陰イオンを吸着する浄水器用浄化材およびこれを用いた上水浄化方法並びに浄水器に関する。   The present invention relates to a water purifier purification material that adsorbs anions such as nitrate ions, nitrite ions, and fluoride ions, a water purification method using the same, and a water purifier.

重金属、農薬、有機塩素化合物による水質や土壌の汚染は、環境を破壊するものとして問題になっている。これらの有害物質は活性炭やゼオライト等の吸着材で吸着除去することができるが、陰イオンの形態で存在する硝酸性窒素または亜硝酸性窒素、フッ素、ヒ素、シアン等は吸着材による処理が難しいのが現状である。   Water and soil contamination by heavy metals, pesticides and organochlorine compounds are problematic as they destroy the environment. These harmful substances can be adsorbed and removed by adsorbents such as activated carbon and zeolite, but nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, fluorine, arsenic, cyanide, etc. present in the form of anions are difficult to treat with adsorbents. is the current situation.

例えば、硝酸性窒素や亜硝酸性窒素は、茶畑やゴルフ場芝地等の植物培養廃水に含まれる施肥による地下水汚染が深刻な問題となっており、その対策が必要であるが、有効な方法が見出されていない。また、化学工場、石油精製工場、鉄鋼・鋼材製造工場、製紙工場、半導体工場、産業廃棄物貯留場、繊維製造業における紡糸工場、食品工場からの廃水、さらには生活排水等に含まれる硝酸イオンや亜硝酸性イオンは、マイナス電荷を持ち、他の物と結合して難溶性の塩にならないため、マイナスに荷電している土壌から最も溶脱しやすく、現在、地下水等の水質汚染が大きな問題となっている上、最近では環境ホルモンである疑いが出てきている。   For example, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen are serious problems due to groundwater contamination due to fertilization contained in plant culture wastewater such as tea plantations and golf course turf. Is not found. Nitrate ions contained in wastewater from chemical factories, petroleum refining factories, steel and steel manufacturing factories, paper mills, semiconductor factories, industrial waste storage, spinning factories in textile manufacturing, food factories, and domestic wastewater And nitrite ions are negatively charged and do not form a sparingly soluble salt when combined with other substances, so they are most easily leached from negatively charged soils, and water pollution such as groundwater is currently a major problem. In addition, recently it has been suspected of being an environmental hormone.

そこで、河川や地下水などを水源として使用するときには、採取した水から硝酸性窒素成分を除去する必要がある。そして、その方法として脱窒菌を用いる方法も考えられているが、脱窒菌によって硝酸性窒素を除去するためには、嫌気条件を守りながら、水素供与体であるメタノール等の有機物の存在下で硝酸性窒素を還元しながら脱窒菌を増殖させて脱窒を行なう必要があり、運転操作が煩雑であり、維持管理に手間と費用がかかるという問題があった。このため、硝酸性窒素成分の除去は浄水場施設などの大がかりな施設を設けてしか行なえなかった。   Therefore, when using rivers or groundwater as a water source, it is necessary to remove nitrate nitrogen components from the collected water. A method using denitrifying bacteria is also considered as the method, but in order to remove nitrate nitrogen by denitrifying bacteria, while maintaining anaerobic conditions, nitric acid in the presence of an organic substance such as methanol as a hydrogen donor. There is a problem that it is necessary to grow denitrifying bacteria while reducing nitrogen and to perform denitrification, and the operation is complicated, and maintenance and labor are troublesome and expensive. For this reason, removal of nitrate nitrogen components could only be done by installing large-scale facilities such as water purification plants.

特許文献1は、陰イオン交換樹脂と炭酸カルシウムとを組み合わせることにより、安全に上水から硝酸態窒素を除去する浄水器を示している。ところが、この陰イオン交換樹脂は高価な材料であると共に、特定の陰イオンに対してのみ作用する専用の合成樹脂であるから浄水器の製造コストが引き上げられるという問題があった。   Patent document 1 has shown the water purifier which removes nitrate nitrogen from drinking water safely by combining an anion exchange resin and calcium carbonate. However, since this anion exchange resin is an expensive material and is a dedicated synthetic resin that acts only on specific anions, there is a problem that the manufacturing cost of the water purifier is increased.

また、河川や地下水にはフッ素も含まれている場合があり、フッ化物イオンは有害なイオン種であるから、水道水などの上水の精製のために採取した水に何らかの処理をして、上水からフッ化物イオンを排出する必要がある。   Also, rivers and groundwater may contain fluorine, and fluoride ions are harmful ionic species. It is necessary to discharge fluoride ions from the water.

そこで、水源から得られる水に含まれるフッ素にカルシウム化合物を添加し、フッ化カルシウムとしてこれを除去する方法が考えられるが、活性アルミナやフッ素用の陰イオン交換樹脂による吸着塔の設置が必要であるから、大がかりで費用のかかる装置や施設を必要としていた。特に高価な専用の陰イオン交換樹脂が必要となるという問題があった。   Therefore, it is possible to add a calcium compound to fluorine contained in water obtained from a water source and remove it as calcium fluoride. However, it is necessary to install an adsorption tower using activated alumina or an anion exchange resin for fluorine. Because of this, they needed large and expensive equipment and facilities. In particular, there is a problem that an expensive dedicated anion exchange resin is required.

一方、採取した水からフッ素を除去するために、吸着材を利用する方法としては、樹脂母体に金属水和物を担持させたもの又はイオン交換樹脂に金属を吸着させたものや、陽イオン交換樹脂にトリウム、ジルコニウム、チタニウムなどの金属イオンを吸着させたフッ化物イオン吸着材などが考えられている。しかしながら、これらの吸着材は吸着速度が遅いという問題があった。   On the other hand, in order to remove fluorine from the collected water, an adsorbent is used as a method in which a metal hydrate is supported on a resin matrix, or a metal is adsorbed on an ion exchange resin, or cation exchange. A fluoride ion adsorbing material in which metal ions such as thorium, zirconium and titanium are adsorbed on a resin is considered. However, these adsorbents have a problem that the adsorption speed is slow.

上述のように、硝酸イオンをはじめとする上記陰イオンを吸着する安価な材料は、現在のところなく、安価にて製造可能でありながら各家庭で飲料水などに用いる上水から容易かつ効果的に陰イオンを取り除くことができ、環境にやさしい浄水器が望まれていた。
特開平10−80682号公報 特開平10−165824号公報
As described above, an inexpensive material that adsorbs the anions including nitrate ions is not presently available, and can be manufactured at low cost, but easily and effectively from drinking water used for drinking water in each household. Therefore, an environmentally friendly water purifier that can remove anions was desired.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-80682 Japanese Patent Laid-Open No. 10-165824

ところで、木炭は、活性炭とともに代表的な多孔質炭素材料であり、この木炭は、極めて安価な調湿材、河川浄化材、土壌改良材などとして広く用いられており、例えば、排ガス中の塩素系ガスや硫黄酸化物などの除去にも利用されている。これは、活性炭と同様に、多孔質炭素材料の内部の微細孔による吸着特性を利用しているに過ぎず、陰イオンの形態で存在する硝酸性窒素または亜硝酸性窒素あるいはフッ素、ヒ素、シアンなどはほとんど吸着しない。   By the way, charcoal is a typical porous carbon material together with activated carbon, and this charcoal is widely used as an extremely inexpensive humidity control material, river purification material, soil improvement material, etc. It is also used to remove gases and sulfur oxides. This, like activated carbon, only uses the adsorption characteristics due to the fine pores inside the porous carbon material, and nitrate nitrogen or nitrite nitrogen or fluorine, arsenic, and cyanide that exist in the form of anions. Almost no adsorption.

本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、安価で環境に優しく陰イオン吸着性に優れた浄水器用浄化材およびこれを用いた上水浄化方法並びに浄水器を提供することである。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to provide a water purifier purification material that is inexpensive, environmentally friendly and excellent in anion adsorption, a water purification method using the same, and water purification Is to provide a vessel.

第1発明の浄水器用浄化材は、原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを結合させて陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴としている(請求項1)。 The purification material for water purifier according to the first aspect of the present invention provides an anion adsorption property by combining an anion capable of ion exchange with an anion to be adsorbed by bringing an acid solution into contact with a carbide obtained by carbonizing a raw material plant. Or a carbon material containing the carbon material (claim 1).

また、第2発明の浄水器用浄化材は、カルシウム導入処理した原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを結合させて陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴としている(請求項2)。原料植物にカルシウムイオンを含む溶液を接触させることにより前記カルシウム導入処理がなされていることが好ましい(請求項3)。 Moreover, the purification material for water purifiers of the second invention combines an anion capable of ion exchange with an anion to be adsorbed by bringing an acid solution into contact with a carbide obtained by carbonizing a calcium-treated raw material plant. It is made of a carbon material having anion adsorption characteristics, or contains the carbon material (claim 2). The calcium introduction treatment is preferably performed by bringing a solution containing calcium ions into contact with the raw material plant (claim 3).

すなわち、本発明者らは、酸溶液を炭化物に接触させて得られた材料について陰イオンの吸着性能を検討した結果、天然繊維、木質材料等の原料植物(植物からなる原料)に対する炭化処理温度、酸の濃度にも依るが、得られた材料が優れた陰イオンの吸着性能を有することを知見するに至った。   That is, as a result of examining the anion adsorption performance of the material obtained by bringing the acid solution into contact with the carbide, the present inventors have determined that the carbonization temperature for the raw material plant (raw material made of plants) such as natural fiber and woody material. Depending on the acid concentration, the inventors have found that the obtained material has excellent anion adsorption performance.

例えば、原料植物としての木材を炭化して得られる木炭に、塩酸(HCl)、硫酸(H2 SO4 )等の酸溶液を接触(酸処理)させれば、陰イオンの吸着能が発現されるのを本発明者らは見出した。これは炭化物の微細孔壁面に形成された官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換可能である陰イオンが結合したためである。なお、酸溶液を炭化物に接触させる方法としては、酸溶液の滴下、塗布、吹付、噴霧などが可能であるが、炭化物を酸溶液に浸漬させることが最も効果的である。 For example, if an acid solution such as hydrochloric acid (HCl) or sulfuric acid (H 2 SO 4 ) is brought into contact (acid treatment) with charcoal obtained by carbonizing wood as a raw material plant, anion adsorption ability is expressed. The present inventors have found that. This is because an anion capable of ion exchange with the anion to be adsorbed is bonded to the functional group formed on the fine pore wall surface of the carbide. In addition, as a method of bringing the acid solution into contact with the carbide, the acid solution can be dropped, applied, sprayed, sprayed, etc., but it is most effective to immerse the carbide in the acid solution.

さらに、前記原料植物を炭化する前に、当該原料植物にカルシウムイオンを含む溶液(陽イオンとして主にカルシウムイオンが含まれるのが望ましい)、例えば水酸化カルシウム(Ca(OH)2 )の飽和水溶液(石灰水)または懸濁液(石灰乳)を接触させて、原料植物にCaを導入しておき、その後、このCa導入材を炭化し、得られたCa導入炭をHCl、H2 SO4 等の酸で処理すると、より優れた陰イオン吸着特性が得られることを本発明者らは見出した。なお、カルシウムイオンを含む溶液を原料植物に接触させる方法としては、前記溶液の滴下、塗布、吹付、噴霧などが可能であるが、原料植物を前記溶液に浸漬させることが最も効果的である。
カルシウムを含む溶液としては、石灰水、石灰乳の他、酢酸カルシウム溶液や塩化カルシウム溶液等が挙げられ、カルシウムとして0.03〜30重量%、より好ましくは0.1〜7.0重量%含まれるものが好適である。
Furthermore, before carbonizing the raw material plant, the raw material plant contains a solution containing calcium ions (desirably containing mainly calcium ions as a cation), for example, a saturated aqueous solution of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). (Lime water) or suspension (lime milk) is contacted to introduce Ca into the raw material plant, and then the Ca-introduced material is carbonized, and the resulting Ca-introduced charcoal is HCl, H 2 SO 4. The present inventors have found that better anion adsorption properties can be obtained by treatment with an acid such as. In addition, as a method of bringing the solution containing calcium ions into contact with the raw material plant, the solution can be dropped, applied, sprayed, sprayed, etc., but it is most effective to immerse the raw material plant in the solution.
Examples of the solution containing calcium include calcium acetate solution and calcium chloride solution in addition to lime water and lime milk. The calcium content is 0.03 to 30% by weight, more preferably 0.1 to 7.0% by weight. Are preferred.

また、炭化処理後の原料植物の接触処理に用いる酸溶液は、HCl、H2 SO4 といった、浄水器用浄化材の製造時において排水処理に支障のない酸溶液を用いるのが好ましい。そして、この酸溶液の濃度は、0.01mol/L以上(請求項4)が好ましい。これは、酸溶液濃度が0.01mol/Lを下回ると、十分な吸着特性が得られないからである。なお、より詳しくは、前記酸溶液濃度は0.01mol/L〜20mol/Lであり、好ましくは0.1mol/L〜10mol/Lである。また、酸溶液としては、吸着対象陰イオンとイオン交換可能な陰イオンを含むものが望ましいが、炭化前に植物からなる材料を接触させる溶液中に、吸着対象陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを含む場合はこの限りではない。 The acid solution used for the contact treatment of the raw material plant after carbonization is preferably an acid solution such as HCl or H 2 SO 4 that does not interfere with the waste water treatment during the production of the water purifier purification material. The concentration of the acid solution is preferably 0.01 mol / L or more (Claim 4). This is because sufficient adsorption characteristics cannot be obtained when the acid solution concentration is less than 0.01 mol / L. In more detail, the acid solution concentration is 0.01 mol / L to 20 mol / L, preferably 0.1 mol / L to 10 mol / L. The acid solution preferably contains an anion that can exchange ions with the anion to be adsorbed, but the anion that can exchange ions with the anion to be adsorbed in the solution in contact with the plant material before carbonization. This is not the case when ions are included.

また、本発明者らは、鋭意研究の結果、植物からなる原料を炭化する前に、当該原料に予め金属塩化物を含む溶液、例えばCaCl2 を含む溶液を接触させて原料内にCaCl2 を導入しておき、その後、このCaCl2 を導入した原料を炭化すれば、これにより得られる炭化材料が優れた陰イオンの吸着性能を有することを知見するに至った。 Further, the present invention intensively studied, before carbonizing a raw material consisting of plants, a solution containing a pre-metal chlorides in the raw materials, for example the CaCl 2 in the raw material by contacting a solution containing CaCl 2 If the raw material into which the CaCl 2 was introduced was carbonized after introduction, the carbonized material obtained thereby was found to have excellent anion adsorption performance.

したがって、第3発明の浄水器用浄化材は、金属塩化物を導入処理した原料植物を炭化処理することにより、その炭化物に吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な塩化物イオンを結合させて陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴としている(請求項5)。炭化物内に含有する金属塩化物の塩化物イオンが陰イオン交換能を発現するため、炭化物は浄水器用浄化材として機能するのである。なお、原料植物への金属塩化物の導入処理は、金属塩化物を含む溶液を前記原料植物に接触させることによって行え、この接触方法としては、前記溶液の滴下、塗布、吹付け、噴霧等が可能であるが、前記原料植物を前記溶液に浸漬させることが最も効率的である。 Therefore, water purifier purifying material of the third invention, Ri by the carbonizing process the raw material plants by introducing treating metal chloride, bind anion and an ion-exchange capable chloride ions to be adsorbed to the carbide of their It is made of a carbon material having anion adsorption characteristics, or contains the carbon material (Claim 5). Since the chloride ion of the metal chloride contained in the carbide expresses the anion exchange ability, the carbide functions as a purification material for the water purifier. In addition, the introduction treatment of the metal chloride to the raw material plant can be performed by bringing the solution containing the metal chloride into contact with the raw material plant. Examples of the contact method include dropping, coating, spraying, spraying, and the like of the solution. Although possible, it is most efficient to immerse the raw plant in the solution.

上記第3発明の浄水器用浄化材において、原料植物を、金属塩化物としてCaCl2 を含む溶液に浸漬して、原料にCaイオンとClイオンとを導入処理し、その後、このCaCl2 導入材を炭化して得られるCaCl2 導入炭には、優れた陰イオン吸着性能が認められる。 In water purifier purifying material of the third invention, the raw material plant is immersed in a solution containing CaCl 2 as a metal chloride, a raw material to introduce processes and Ca ions and Cl ions, after which the CaCl 2 introduction member The CaCl 2 -introduced coal obtained by carbonization has excellent anion adsorption performance.

すなわち、例えば、図18(A)に示すように、原料としての木質チップ5をCaCl2 溶液100に浸漬してCaCl2 溶液100に接触させると、CaCl2 溶液100中のCaイオンとClイオンが木質チップ5に導入され、同図(C)に示すように、CaCl2 導入チップ101が得られる。これは、同図(B)に示すように、木質チップ5中の組織、特に通道組織にCaCl2 溶液100が染み込むからである。なお、原料の前処理(接触処理)に用いる前記CaCl2 溶液100の濃度としては、CaCl2 0.1重量%〜50重量%が好ましく、1重量%〜20重量%がコスト的により好ましい。0.1重量%を下回ると高い陰イオン吸着能は発現されず、50重量%を越えても陰イオン吸着能は向上しない。 That is, for example, as shown in FIG. 18 (A), the wood chip 5 as a raw material is immersed in CaCl 2 solution 100 is contacted to the CaCl 2 solution 100, the Ca ions and Cl ions in CaCl 2 solution 100 When introduced into the wood chip 5, a CaCl 2 introduction chip 101 is obtained as shown in FIG. This is because the CaCl 2 solution 100 soaks into the tissue in the wood chip 5, particularly the passage tissue, as shown in FIG. As the concentration of the CaCl 2 solution 100 used in the pretreatment of the raw material (contact treatment), CaCl 2 0.1 wt% to 50 wt% by weight, and cost more preferably 1 wt% to 20 wt%. If the amount is less than 0.1% by weight, a high anion adsorption ability is not expressed, and if it exceeds 50% by weight, the anion adsorption ability is not improved.

続いて、前記CaCl2 導入チップ101を、図19(A)に示すように炭化すると、同図(C)に示すように浄化材1が得られる。この炭化の過程では、CaCl2 導入チップ101中の有機物が熱で分解するのと同時に、ClイオンおよびCaイオンがCaCl2 導入チップ101の微細孔壁表面に析出する。このとき、同図(B)に示すように、ClイオンおよびCaイオンはCaCl2 導入チップ101の微細孔壁表面に微細で高分散状態に析出し、多くの官能基を微細孔壁の隅々から引き出す。その結果、同図(C)に示すように、Clイオンが、微細孔壁表面に引き出された多数の官能基に金属イオン(この場合Caイオン)を介してまたは直接結合された状態になると考えられる。 Subsequently, when the CaCl 2 introduction chip 101 is carbonized as shown in FIG. 19A, the purification material 1 is obtained as shown in FIG. In this carbonization process, organic substances in the CaCl 2 introduction chip 101 are decomposed by heat, and at the same time, Cl ions and Ca ions are deposited on the surface of the fine pore wall of the CaCl 2 introduction chip 101. At this time, as shown in FIG. 5B, Cl ions and Ca ions are deposited in a fine and highly dispersed state on the surface of the fine pore wall of the CaCl 2 introduction chip 101, and many functional groups are formed at every corner of the fine pore wall. Pull out from. As a result, as shown in FIG. 6C, it is considered that Cl ions are bonded to a large number of functional groups extracted on the surface of the microporous wall via metal ions (in this case, Ca ions) or directly. It is done.

なお、前記金属塩化物の含有量としては、前記炭化物内に結合される金属塩化物を灰分として2%〜25%含有させてあることが好ましい(請求項6)。炭化物内に結合される金属塩化物とは、炭化物内に単に付着している金属塩化物を除く金属塩化物であり、炭化物内に結合しているため、水や酸で洗い流した後に溶解せずに残留する金属塩化物をいう。2%を下回ると陰イオン吸着能が劣り、25%を上回っても陰イオン吸着能は向上しない傾向がある。   In addition, as content of the said metal chloride, it is preferable to contain 2 to 25% of the metal chloride couple | bonded in the said carbide | carbonized_material as ash (Claim 6). The metal chloride bonded in the carbide is a metal chloride except for the metal chloride that is simply adhered in the carbide. Since it is bonded in the carbide, it does not dissolve after washing with water or acid. The metal chloride remaining in If it is less than 2%, the anion adsorption ability is inferior, and even if it exceeds 25%, the anion adsorption ability tends not to be improved.

さらに、請求項5および6に係る発明において、前記炭化物を水および/または酸に接触させてあることが好ましい(請求項7)。なお、水および/または酸を前記炭化物に接触させる方法としては、水および/または酸の滴下、塗布、吹付け、噴霧などが可能であるが、前記炭化物を水および/または酸に浸漬させることが最も効率的である。   Furthermore, in the invention according to claims 5 and 6, it is preferable that the carbide is in contact with water and / or an acid (invention 7). In addition, as a method of bringing water and / or acid into contact with the carbide, water and / or acid can be dropped, applied, sprayed, sprayed, etc., but the carbide is immersed in water and / or acid. Is the most efficient.

ここで、前記炭化物に水および/または酸を接触させることが好ましいことの理由は以下のように考えられる。すなわち、図18および図19に示したようにして得られた浄化材(CaCl2 炭)1を、図20(A)に示すように、例えば塩酸102や硫酸等の酸に浸漬(接触)させると、浄化材1に付着していた余分な金属塩化物の結晶が除去される。しかも、酸として塩酸102を用いた場合は、前記浄化材1の官能基と結合するClイオンが新たに増加し、同図(B)から同図(C)に示す状態に変わり、これらのことから、製造した陰イオン吸着能が高まって好ましい。なお、前記炭化物に塩酸102等の酸ではなく水を接触させた場合にも、浄化材1に付着していた余分な金属塩化物の結晶が除去され、陰イオン吸着能を高めることができる。 Here, the reason why it is preferable to contact the carbide with water and / or an acid is considered as follows. That is, the purification material (CaCl 2 charcoal) 1 obtained as shown in FIGS. 18 and 19 is immersed (contacted) in an acid such as hydrochloric acid 102 or sulfuric acid as shown in FIG. 20 (A). Then, excess metal chloride crystals adhering to the purification material 1 are removed. In addition, when hydrochloric acid 102 is used as the acid, Cl ions bonded to the functional group of the purification material 1 are newly increased, and the state changes from the state (B) to the state (C). From the above, the produced anion adsorption ability is preferably increased. Even when the carbide is brought into contact with water instead of an acid such as hydrochloric acid 102, excess metal chloride crystals adhering to the purification material 1 are removed, and the anion adsorption ability can be enhanced.

具体的には、前記金属塩化物としてCaCl2 またはBaCl2 が挙げられる(請求項8)。 Specifically, examples of the metal chloride include CaCl 2 and BaCl 2 .

上記浄水器用浄化材における原料植物は、植物体であれば何でもよいが、天然繊維や木質材料の1種以上からなり、かつ炭化物が微細孔を有するものが好ましく、例えば、間伐材、伐採木、廃木材等全ての木質材料や麻等の天然繊維を挙げることができる。具体的には、吸水性の高い檜や杉等の針葉樹を例えば50mm以下(好適には10mm以下)のサイズにチップ化した木質チップを用いるのが好ましい。さらに、前記木質チップのほかに、竹、おが屑、籾殻、椰子、ビンロウジュ、ジュート、藁、ミカンやリンゴの皮、搾りかす等の農産廃棄物を用いてもよい。また、植物体の中で特に通道組織(道管,仮道管,または師管)を有する部分が好ましい。
前記原料を接触させる溶液として吸着対象陰イオンとイオン交換可能な陰イオン(例えば塩化物イオン等)をほとんど含まずカルシウムイオンを含む溶液(例えば石灰水や石灰乳等)を用いる場合、前記原料としては、カルシウムを導入した後炭化すると、その炭化物の微細孔に100nm以下の粒径のCa化合物が無数に形成されるようなものが好ましい。
また、吸着対象陰イオンとイオン交換可能な陰イオン(例えば塩化物イオン等)とカルシウムイオンを共に含む溶液(例えば塩化カルシウム溶液や酢酸カルシウム溶液等)を用いる場合は、前記原料として、溶液に浸漬する際、溶液が染み込み易いようなものが望ましい。
The raw material plant in the purification material for water purifier may be anything as long as it is a plant body, but is preferably composed of one or more of natural fibers and woody materials, and a carbide having fine pores. Examples include all woody materials such as waste wood and natural fibers such as hemp. Specifically, it is preferable to use a wood chip in which conifers such as birch and cedar having high water absorption are chipped to a size of, for example, 50 mm or less (preferably 10 mm or less). Further, in addition to the wood chips, agricultural waste such as bamboo, sawdust, rice husk, coconut, areca, jute, straw, mandarin orange, apple skin, and pomace may be used. Moreover, the part which has a passage tissue (a canal, a temporary canal, or a master tube) in a plant body is especially preferable.
In the case of using a solution (for example, lime water or lime milk) that contains almost no anion (for example, chloride ion) ion-exchangeable with the anion to be adsorbed as the solution in contact with the material (for example, lime water or lime milk), Preferably, when carbon is introduced and then carbonized, countless Ca compounds having a particle size of 100 nm or less are formed in the fine pores of the carbide.
In addition, when using a solution (for example, calcium chloride solution or calcium acetate solution) containing both an anion (for example, chloride ion) ion-exchangeable with the anion to be adsorbed and calcium ion, it is immersed in the solution as the raw material. In this case, it is desirable that the solution easily penetrates.

また、第2発明では、例えば、原料植物の炭化処理前に、原料植物にカルシウムイオンを含む溶液(例えば、石灰水または石灰乳等)を接触させて、原料植物にカルシウムを導入するようにしている。前記原料をカルシウムイオンを含む溶液に浸漬させると、溶液が原料に染み込むことでCa導入チップを得ることができる。特に、カルシウムイオンを含む溶液としてアルカリ性の溶液(例えば石灰水など)を用いる場合、図8(A)に示すように、例えば、木質チップ5を石灰水18に浸漬させると、木質チップ5に石灰水18を接触させることができ、石灰水18中のCaが木質チップ5に導入され、図8(C)に示すように、Ca導入チップ16が得られる。これは、図8(B)に示すように、アルカリによって木質チップ5中の有機物が溶け出し、Caイオンが木質チップ5の成分と反応するからであると考えられる。そして、原料植物を前処理としての接触処理に用いる石灰水(または石灰乳)の濃度としては、Ca(OH)2 0.1重量%〜50重量%が好ましく、より好ましくは0.2重量%〜10重量%である。 In the second invention, for example, before the carbonization treatment of the raw material plant, a solution containing calcium ions (for example, lime water or lime milk) is brought into contact with the raw material plant to introduce calcium into the raw material plant. Yes. When the raw material is immersed in a solution containing calcium ions, a Ca-introduced chip can be obtained by the solution soaking into the raw material. In particular, when an alkaline solution (for example, lime water) is used as the solution containing calcium ions, for example, when the wood chip 5 is immersed in the lime water 18 as shown in FIG. The water 18 can be brought into contact, and Ca in the lime water 18 is introduced into the wood chip 5, and the Ca introduction chip 16 is obtained as shown in FIG. 8C. This is presumably because the organic matter in the wood chip 5 is dissolved by alkali and Ca ions react with the components of the wood chip 5 as shown in FIG. And as a density | concentration of the lime water (or lime milk) used for the contact process as a pretreatment for a raw material plant, Ca (OH) 2 0.1 weight%-50 weight% are preferable, More preferably, 0.2 weight% -10% by weight.

前記Ca導入チップ16を、図9(A)に示すように炭化すると、図9(C)に示すようなCa導入炭化チップ(Ca導入炭)21が得られるが、この炭化時に、Ca導入チップ16(図9(B)参照)中の有機物が熱によって分解するのと同時に、CaイオンがCa導入チップ16の微細孔壁表面に析出する〔図9(C)参照〕と考えられる。この場合、カルシウムイオンがCa導入チップ16の微細孔壁表面に析出してくるので〔図9(B)参照〕、微細で高分散状態となることにより、多くの官能基を微細孔壁の隅々から引出すものと考えられる。   When the Ca-introduced chip 16 is carbonized as shown in FIG. 9A, a Ca-introduced carbonized chip (Ca-introduced carbon) 21 as shown in FIG. 9C is obtained. 16 (see FIG. 9B) is decomposed by heat, and at the same time, Ca ions are precipitated on the surface of the fine pore wall of the Ca introduction chip 16 [see FIG. 9C]. In this case, since calcium ions are deposited on the surface of the fine pore wall of the Ca-introduced chip 16 (see FIG. 9B), a fine and highly dispersed state results in many functional groups at the corners of the fine pore wall. It is thought that it is drawn from people.

なお、第1発明では、原料植物を炭化処理した後、その炭化物に酸溶液を接触させることによって、また、第2発明では、カルシウムイオンを含む溶液を接触させてカルシウム導入処理した原料植物を炭化処理した後、その炭化物に酸溶液を接触させることによって、それぞれ、炭化物の微細孔壁から引出した官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを直接またはカルシウムイオンを介して結合させている。   In the first invention, after carbonizing the raw material plant, an acid solution is brought into contact with the carbide, and in the second invention, the raw material plant subjected to calcium introduction treatment by contacting a solution containing calcium ions is carbonized. After the treatment, by contacting the carbide with an acid solution, an anion capable of ion exchange with an anion to be adsorbed is directly or via a calcium ion on the functional group extracted from the microporous wall of the carbide, respectively. Combined.

また、本発明者らは、炭化処理過程で、温度および時間を制御することにより炭化物の官能基をより多く生成させることができることを見出した。つまり、第1発明のように、原料植物にCaを導入しない場合は、炭化処理の際の加熱温度による炭化物の官能基の生成量の差は少ない。一方、第2発明のように、原料植物に予めCaを導入してある場合は、650〜750℃の炭化処理温度を例えば1時間持続させた後、自然冷却させる場合の方が、約600℃および約800℃の炭化処理温度を1時間持続させた後、自然冷却させる場合に比べて、より多くの官能基が形成できることを本発明者らは確認した。   The inventors have also found that more functional groups of carbides can be generated by controlling the temperature and time during the carbonization process. That is, as in the first invention, when Ca is not introduced into the raw material plant, there is little difference in the generation amount of the functional group of the carbide depending on the heating temperature during the carbonization treatment. On the other hand, when Ca is previously introduced into the raw material plant as in the second invention, the carbonization temperature of 650 to 750 ° C. is maintained for, for example, 1 hour, and then the natural cooling is about 600 ° C. The present inventors have confirmed that more functional groups can be formed as compared with the case where the carbonization temperature of about 800 ° C. is maintained for 1 hour and then the mixture is naturally cooled.

特に、Caを導入した場合、電子顕微鏡で観察すると、650〜750℃の炭化処理温度で炭化させた炭化物では、Ca化合物の微粒子が炭化物の微細孔壁面に半ば析出して均一に分散している様子が観察された。一方、約600℃の炭化処理温度では、Ca化合物の微粒子の微細孔壁への析出が十分行われていない様子が観察された。また、約800℃の炭化処理温度では、Ca化合物の微粒子の微細孔壁への析出は見られるものの、欠落が多くなっている様子が観察された。このように、Caが炭化物の微細孔壁から官能基をできるだけ多く引出すために必要な炭化処理温度として約650〜750℃(最適は700℃)を挙げることができる。   In particular, when Ca is introduced, when observed with an electron microscope, in a carbide carbonized at a carbonization temperature of 650 to 750 ° C., fine particles of the Ca compound are half-deposited on the fine pore wall surface of the carbide and are uniformly dispersed. The situation was observed. On the other hand, at the carbonization temperature of about 600 ° C., it was observed that the Ca compound fine particles were not sufficiently deposited on the fine pore walls. Further, at the carbonization temperature of about 800 ° C., although the precipitation of Ca compound fine particles on the fine pore walls was observed, it was observed that the number of missing portions increased. Thus, about 650-750 degreeC (optimally 700 degreeC) can be mentioned as a carbonization process temperature required in order for Ca to draw out as many functional groups as possible from the fine pore wall of a carbide | carbonized_material.

第2発明では、炭化処理対象の原料植物として、例えば、カルシウムイオンを含む溶液を用いてCaを導入したものを用い、これを炭化処理してCa導入炭21としている。例えば、図10(A)に示すように、Ca導入炭21にHCl溶液12を接触させると、図10(B)および(C)に示すように、Ca導入炭21の微細孔壁表面の官能基に結合したカルシウムイオンおよび前記官能基に塩化物イオン(Cl- )が結合して、図10(D)に示すように、前記官能基にCl- がカルシウムイオンを介してまたは直接結合している酸処理Ca導入炭21Sが得られると考えられる。また、上記酸処理は、Ca導入炭21を酸溶液12に浸漬するのみでよいが、減圧下で行うのが好ましく、1330Pa〜13.3Paの圧力範囲で行うのが好ましい。 In the second invention, as a raw material plant to be carbonized, for example, a plant into which Ca is introduced using a solution containing calcium ions is used, and this is carbonized to obtain a Ca-introduced coal 21. For example, as shown in FIG. 10 (A), when the HCl solution 12 is brought into contact with the Ca-introduced charcoal 21, as shown in FIGS. 10 (B) and (C), the surface of the fine pore wall of the Ca-introduced charcoal 21 is functionalized. (Cl -) chloride ions in the calcium ion and the functional group bonded to the base by bonding, as shown in FIG. 10 (D), the functional group Cl - is bonded or directly via calcium ions It is considered that the acid-treated Ca-introduced charcoal 21S is obtained. Moreover, although the said acid treatment should just immerse the Ca introduction | transduction charcoal 21 in the acid solution 12, it is preferable to carry out under reduced pressure and it is preferable to carry out in the pressure range of 1330Pa-13.3Pa.

そして、原料植物の炭化処理は、400℃〜1000℃の温度範囲で行われることが好ましい(請求項9)。これは、炭化処理温度が400℃を下回ると、細孔が発達せず吸着材としての性能が劣り、前記温度が1000℃を超えると、炭素化が進みすぎることにより吸着特性が得られないからである。なお、炭化処理温度としてより好ましくは500℃〜900℃であり、最も好ましいのは650℃〜750℃である。   And it is preferable that the carbonization process of a raw material plant is performed in the temperature range of 400 to 1000 degreeC (Claim 9). This is because if the carbonization temperature is lower than 400 ° C., the pores do not develop and the performance as an adsorbent is inferior, and if the temperature exceeds 1000 ° C., adsorption characteristics cannot be obtained due to excessive carbonization. It is. The carbonization temperature is more preferably 500 ° C to 900 ° C, and most preferably 650 ° C to 750 ° C.

上記構成よりなる浄水器用浄化材は、優れた陰イオンの吸着性能を有する。そして、この浄水器用浄化材は、その製造時の排水処理などになんらの問題を生ずることはなく、極めて環境に優しく、また、安価に製造することができる。さらに、本発明では、吸着対象の陰イオンを吸着した浄水器用浄化材から、吸着した陰イオンを除去するとともに、次の吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを前記除去した陰イオンに替えて結合させる(請求項10)ことにより、浄水器用浄化材を繰り返し再生使用することができる。なお、本発明の浄水器用浄化材で吸着可能な陰イオンは、炭化物の微細孔壁表面の官能基に直接またはカルシウムイオンを介して予め結合させてある陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンであり、当然、前記炭化物の微細孔壁表面の官能基に直接またはカルシウムイオンを介して予め結合させてある陰イオン以外の陰イオンである。   The water purifier purification material having the above-described configuration has excellent anion adsorption performance. And this purification material for water purifiers does not cause any problem in the waste water treatment at the time of manufacture, and can be manufactured extremely environmentally and inexpensively. Further, in the present invention, the adsorbed anion is removed from the purifier for the water purifier adsorbing the anion to be adsorbed, and the anion capable of ion exchange with the next anion to be adsorbed is removed. By combining instead of (claim 10), the purifier for the water purifier can be repeatedly recycled. The anion that can be adsorbed by the water purifier purification material of the present invention is an anion that can be ion-exchanged with an anion previously bonded to a functional group on the surface of the fine pore wall of the carbide directly or via calcium ion. Of course, it is an anion other than the anion previously bonded to the functional group on the surface of the fine pore wall of the carbide directly or via a calcium ion.

第4発明の上水浄化方法は、請求項1〜10のいずれかに記載の浄水器用浄化材を用いて上水を浄化することを特徴とする(請求項11)。前記浄水器用浄化材は、粒体状または粉体状に加工することができる。したがって、例えば粒体状の浄水器用浄化材を、適宜のメッシュを有する網籠やメッシュ状袋体に収納して浄水器用浄化体とし、この浄水器用浄化体を上水と十二分に接触しうる状態に設置することにより、前記上水中に含まれる陰イオンが確実に吸着される。また、粉体状にした場合は、これを不織布に付着させるなどして浄水器用浄化体としてもよい。さらに、上水の通水路に流亡防止用メッシュを設け、この通水路内に浄水器用浄化材を収容して浄水器用浄化体としてもよい。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a water purification method for purifying water using the water purifier purification material according to any one of claims 1 to 10 (claim 11). The water purifier purification material can be processed into a granular form or a powder form. Therefore, for example, a granular water purifier purification material is stored in a mesh bag or mesh bag body having an appropriate mesh to form a water purifier purifying body, and the water purifier purifying body is in sufficient contact with clean water. By installing in a moist state, the anion contained in the tap water is reliably adsorbed. Moreover, when powdered, it is good also as a purifier for water purifiers by attaching this to a nonwoven fabric. Furthermore, it is good also as providing the purification | cleaning body for water purifiers by providing the flow-through prevention mesh in the water flow path, and accommodating the water purifier purification material in this water flow path.

第5発明の浄水器は、浄水器内に請求項1〜10のいずれかに記載の浄水器用浄化材を設け、上水を浄化するように構成してあることを特徴としている(請求項12)。この浄水器は安価にて製造可能であるから、各家庭において設置することにより、上水中の陰イオンを確実に吸着させることができる。   A water purifier according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the water purifier is provided with the water purifier purifying material according to any one of claims 1 to 10 to purify clean water (claim 12). ). Since this water purifier can be manufactured at a low cost, it is possible to reliably adsorb anions in clean water by installing it in each home.

浄水器用浄化材には、活性炭等、従来から使用されている浄化材を併用してもよい。   Conventionally used purification materials such as activated carbon may be used in combination with the purification material for the water purifier.

本発明の浄水器用浄化材は、特定の陰イオンのみならず所望の陰イオン吸着性能を有するとともに、原料植物を炭化処理して得られる炭化物に陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むので、環境にやさしいものとなっており、また、安価に製造することができる。   Is the water purifier purifying material of the present invention made of a carbon material that has not only specific anions but also a desired anion adsorption performance, and a carbonized material obtained by carbonizing a raw material plant that has anion adsorption properties? Or the carbon material, it is environmentally friendly and can be manufactured at low cost.

そして、上記浄水器用浄化材において、原料植物をカルシウム導入処理した後炭化する場合には、陰イオン交換樹脂と同等あるいは陰イオン交換樹脂よりも優れた陰イオン吸着特性を持つ陰イオン吸着炭素材料を得ることができる。   In the purifier for the water purifier, when the raw material plant is carbonized after the calcium introduction treatment, an anion adsorbing carbon material having an anion adsorption property equivalent to or superior to that of the anion exchange resin is used. Can be obtained.

また、上記浄水器用浄化材を用いる上水浄化方法および浄水器により、上水中の陰イオンが確実に吸着される。   Moreover, the anion in clean water is reliably adsorb | sucked by the clean water purification method and water purifier which use the said purification material for water purifiers.

図1〜図3は、本発明の第1実施例を示す。まず、図1(A)は、本発明の浄水器用浄化材(以下、単に浄化材という)1の一例を示すもので、この実施例では、長さが10mm程度のチップ状に形成されている。また、図1(B)は、前記チップ状の浄化材1を適宜径の粒体(ペレット)1aに形成した例を示す。   1 to 3 show a first embodiment of the present invention. First, FIG. 1 (A) shows an example of the water purifier purifying material (hereinafter simply referred to as purifying material) 1 of the present invention, and in this embodiment, it is formed in a chip shape having a length of about 10 mm. . FIG. 1B shows an example in which the chip-shaped purification material 1 is formed into particles (pellets) 1a having an appropriate diameter.

前記浄化材1を製造する装置および方法について、図2および図3を参照しながら説明する。図2は、浄化材1を製造する装置の一例を概略的に示すもので、この図において、5は原料植物で、この実施例では木質チップである。この木質チップ5は、例えば、吸水性の高い檜や杉等の針葉樹を50mm以下(好適には10mm以下)の適宜のサイズにチップ化したものである。6は木質チップ5を炭化処理する炭化処理炉で、その内部には適宜の熱源7によって加熱される炭化炉本体8が収容されている。この炭化炉本体8の導入部8aから供給された木質チップ5は、適宜の温度(後述する)、適宜の時間(後述する)加熱することにより炭化され、炭化チップ(炭化物)9として排出部8bから排出される。   An apparatus and a method for manufacturing the purification material 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 schematically shows an example of an apparatus for producing the purification material 1. In this figure, 5 is a raw material plant, and in this embodiment is a wood chip. The wood chip 5 is formed by chipping coniferous trees such as birch and cedar having high water absorption into an appropriate size of 50 mm or less (preferably 10 mm or less). Reference numeral 6 denotes a carbonization furnace for carbonizing the wood chip 5, and a carbonization furnace body 8 heated by an appropriate heat source 7 is accommodated therein. The wood chip 5 supplied from the introduction part 8 a of the carbonization furnace main body 8 is carbonized by heating at an appropriate temperature (described later) and for an appropriate time (described later), and discharged as a carbonized chip (carbide) 9. Discharged from.

そして、図2において、10は前記炭化チップ9を酸処理する装置で、例えば、処理槽11内に適宜濃度のHClが酸溶液12として収容されている。なお、13は処理槽11内に設けられる攪拌用羽根13で、モータ(図示していない)によって回転駆動され、処理槽11内の酸溶液12の濃度を均一になるように攪拌するものである。   In FIG. 2, reference numeral 10 denotes an apparatus for acid-treating the carbonized chip 9. For example, HCl having an appropriate concentration is accommodated in the treatment tank 11 as an acid solution 12. Reference numeral 13 denotes an agitation blade 13 provided in the treatment tank 11, which is rotationally driven by a motor (not shown) and agitates so that the concentration of the acid solution 12 in the treatment tank 11 becomes uniform. .

また、図2において、14は前記酸処理、中和処理、中和後水洗い処理(以下、酸処理等という)後の炭化チップ(酸処理炭化チップ)9Sを乾燥させる乾燥機で、この乾燥機14には炭化処理炉6から排出される排熱が供給されるようにしてある。   In FIG. 2, 14 is a dryer for drying the carbonized chips (acid-treated carbonized chips) 9S after the acid treatment, neutralization treatment, and post-neutralization water washing treatment (hereinafter referred to as acid treatment). 14 is supplied with exhaust heat discharged from the carbonization furnace 6.

上記装置を用いて、原料植物5から浄化材1を得る手順の一例を、図3をも参照しながら説明すると、まず、檜や杉等の針葉樹を10mm以下の適宜のサイズにチップ化した木質チップ5を用意する(ステップS11)。   An example of a procedure for obtaining the purification material 1 from the raw material plant 5 using the above apparatus will be described with reference to FIG. 3 as well. First, a woody material in which conifers such as birch and cedar are chipped into an appropriate size of 10 mm or less. The chip 5 is prepared (step S11).

前記木質チップ5は、炭化処理炉6の炭化炉本体8に供給され、400℃〜1000℃の温度範囲で1時間程度加熱され炭化処理される(ステップS12)。これによって、炭化チップ9が得られる。   The wood chip 5 is supplied to the carbonization furnace body 8 of the carbonization treatment furnace 6 and heated and carbonized in a temperature range of 400 ° C. to 1000 ° C. for about 1 hour (step S12). Thereby, the carbonized chip 9 is obtained.

前記炭化チップ9は、酸処理装置10に供給され、処理槽11内の0.01mol/L〜20mol/Lに調整された酸溶液12に浸漬され、酸処理される(ステップS13)。なお、炭化チップ9の酸溶液12への浸漬処理は、炭化チップ9に酸溶液12を接触させる処理の一例を示すものであり、この他にも炭化チップ9に対する酸溶液12の滴下、塗布、吹付、噴霧などが可能である。   The carbonized chip 9 is supplied to the acid treatment apparatus 10 and immersed in the acid solution 12 adjusted to 0.01 mol / L to 20 mol / L in the treatment tank 11 to be subjected to acid treatment (step S13). The immersion treatment of the carbonized chip 9 in the acid solution 12 is an example of a process of bringing the acid solution 12 into contact with the carbonized chip 9. Spraying, spraying, etc. are possible.

酸処理後の酸処理炭化チップ9Sは、一般的には乾燥機14において乾燥処理される(ステップS14)。この場合、酸処理炭化チップ9Sをそのまま乾燥機14に送るようにしてもよいが、適宜のアルカリ溶液に浸漬するなどして中和処理したり、さらには、中和処理後に水洗いしてもよい。なお、酸処理炭化チップ9Sを湿潤状態で使用するときは、乾燥処理をしないこともある。   The acid-treated carbonized chip 9S after the acid treatment is generally dried in the dryer 14 (step S14). In this case, the acid-treated carbonized chips 9S may be sent to the dryer 14 as they are, but may be neutralized by immersing them in an appropriate alkaline solution, or may be washed with water after the neutralization. . When the acid-treated carbonized chip 9S is used in a wet state, the drying process may not be performed.

そして、前記乾燥処理後の酸処理炭化チップ9Sは、加工を施さずにそのままの形状で使用することもできるが、適宜の加工機を用いて適宜径の粒体(ペレット)1aやより細かな粉体1bに形成される(ステップS15)。そして、例えば、金網よりなる網籠内に前記ペレット状の浄化材1aを多数収容することにより、下水処理用浄化体が得られる(ステップS16)。   The acid-treated carbonized chip 9S after the drying treatment can be used as it is without being processed, but with an appropriate processing machine, the particle (pellet) 1a having an appropriate diameter or finer is used. It is formed on the powder 1b (step S15). Then, for example, a sewage treatment purification body is obtained by accommodating a large number of the pellet-shaped purification materials 1a in a net made of a wire mesh (step S16).

上述の第1実施例では、原料植物(例えば、木質チップ)5を炭化処理し、この炭化処理によって得られる炭化物(例えば、炭化チップ)9を酸溶液12に浸漬処理して前記炭化物9に陰イオン吸着特性を持たせるようにしていたが、原料植物5として、カルシウム導入処理したものを用いるようにしてもよい。以下、これを第2実施例として、図4および図5を参照しながら説明する。   In the first embodiment described above, the raw material plant (for example, wood chips) 5 is carbonized, and the carbide (for example, carbonized chips) 9 obtained by this carbonization treatment is immersed in the acid solution 12 and the carbide 9 is negatively affected. The ion-adsorbing property has been provided, but as the raw material plant 5, a calcium-introduced plant may be used. Hereinafter, this will be described as a second embodiment with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

まず、図4は、浄化材1を製造する装置の他の例を概略的に示すもので、この図において、図2に示した符号と同一符号は同一物である。この実施例における装置が図2に示した第1実施例の装置と大きく異なる点を説明すると、15は木質チップ5にCaを導入処理し、Ca導入チップ16とするための装置で、例えば、処理槽17内にカルシウムイオンを含む溶液18を収容してなるものであり、この実施形態では、前記カルシウムイオンを含む溶液18は適宜濃度の石灰水(または石灰乳)である。なお、19は処理槽17内に設けられる攪拌用羽根で、モータ(図示していない)によって回転駆動され、処理槽17内のカルシウムイオンを含む溶液18を濃度が均一になるように攪拌するものである。   First, FIG. 4 schematically shows another example of an apparatus for producing the purification material 1. In this figure, the same reference numerals as those shown in FIG. 2 are the same. Explaining that the apparatus in this embodiment is greatly different from the apparatus in the first embodiment shown in FIG. 2, 15 is an apparatus for introducing Ca into the wood chip 5 to form a Ca introduction chip 16. A solution 18 containing calcium ions is accommodated in the treatment tank 17. In this embodiment, the solution 18 containing calcium ions is lime water (or lime milk) having an appropriate concentration. Reference numeral 19 denotes a stirring blade provided in the processing tank 17, which is rotationally driven by a motor (not shown) and stirs the solution 18 containing calcium ions in the processing tank 17 so that the concentration is uniform. It is.

また、図4において、20は前記Ca導入処理装置15において得られるCa導入チップ16を乾燥させる乾燥機で、この乾燥機20には炭化処理炉6から排出される排熱が供給されるようにしてある。   In FIG. 4, reference numeral 20 denotes a dryer that dries the Ca introduction chip 16 obtained in the Ca introduction treatment device 15. The dryer 20 is supplied with exhaust heat discharged from the carbonization furnace 6. It is.

上記装置を用いて、原料植物5から浄化材1を得る手順の一例を、図5をも参照しながら説明すると、まず、檜や杉等の針葉樹を10mm以下の適宜のサイズにチップ化した木質チップ5を用意する(ステップS21)。   An example of a procedure for obtaining the purification material 1 from the raw material plant 5 using the above apparatus will be described with reference to FIG. 5. First, a woody material in which coniferous trees such as birch and cedar are chipped into an appropriate size of 10 mm or less. The chip 5 is prepared (step S21).

前記木質チップ5をCa導入処理装置15の処理槽17内の5重量%に調整されたカルシウムイオンを含む溶液18内に例えば、3時間以上浸漬する。この場合、溶液18を木質チップ5へ充分染み込ませるため、或いはカルシウムイオンを木質チップ5の成分と充分反応させるために、木質チップ5の浸漬中に、攪拌羽根19を回転させることが好ましい。これによって、Caイオンが木質チップ5の成分と充分反応することができ、木質チップ5にCaが導入されたCa導入チップ16が得られる(ステップS22)。なお、前記Ca導入処理は、石灰乳を用いた方が処理効率がよい。また、木質チップ5のカルシウムイオンを含む溶液18への浸漬処理は、木材チップ5にカルシウムイオンを含む溶液18を接触させる処理の一例を示すものであり、この他にも木材チップ5に対するカルシウムイオンを含む溶液18の滴下、塗布、吹付、噴霧などが可能である。そして、溶液18としては、石灰水や石灰乳に代えて、塩化カルシウム溶液や酢酸カルシウム溶液を用いることもできる。   The wood chip 5 is immersed in a solution 18 containing calcium ions adjusted to 5 wt% in the treatment tank 17 of the Ca introduction treatment device 15 for 3 hours or more, for example. In this case, it is preferable to rotate the stirring blade 19 during the dipping of the wood chip 5 in order to sufficiently soak the solution 18 into the wood chip 5 or to sufficiently react calcium ions with the components of the wood chip 5. Thereby, Ca ion can fully react with the component of the wood chip | tip 5, and the Ca introduction | transduction chip | tip 16 by which Ca was introduce | transduced into the wood chip | tip 5 is obtained (step S22). In addition, the Ca introductory process has better processing efficiency when using lime milk. Moreover, the immersion treatment of the wood chip 5 in the solution 18 containing calcium ions is an example of the treatment in which the wood chip 5 is brought into contact with the solution 18 containing calcium ions. The solution 18 containing can be dropped, applied, sprayed, sprayed, and the like. And as the solution 18, it can replace with lime water and lime milk, and can also use a calcium chloride solution and a calcium acetate solution.

前記Ca導入処理酸処理後のCa導入チップ16は、乾燥機20に送られて乾燥処理される(ステップS23)。   The Ca-introduced chip 16 after the Ca-introducing treatment acid treatment is sent to the dryer 20 and dried (step S23).

前記乾燥処理後のCa導入チップ16は、炭化処理炉6の炭化炉本体8に供給され、700℃の処理温度で、1時間程度加熱して炭化処理される(ステップS24)。これによって、Ca導入炭化チップ(Ca導入炭)21が得られる。   The dried Ca-introduced chip 16 is supplied to the carbonization furnace main body 8 of the carbonization furnace 6 and heated at a processing temperature of 700 ° C. for about 1 hour to be carbonized (step S24). Thereby, a Ca-introduced carbonized chip (Ca-introduced charcoal) 21 is obtained.

前記Ca導入チップ21は、酸処理装置10に供給され、処理槽11内の例えば5mol/Lに調整された酸溶液12に浸漬され、酸処理される(ステップS25)。この場合、攪拌羽根13を回転させるのが好ましく、これによって、Ca導入チップ21の微細孔壁表面のCaCO3 が酸によって溶解するのを促進させるとともに、塩化物イオンおよびカルシウムイオンをCa導入チップ21の微細孔壁表面の官能基と充分反応させることができ、所望のCa導入酸処理炭化チップ21Sが得られる。なお、Ca導入チップ21の酸溶液12への浸漬処理は、Ca導入チップ21に酸溶液12を接触させる処理の一例を示すものであり、この他にもCa導入チップ21に対する酸溶液12の滴下、塗布、吹付、噴霧などが可能である。 The Ca introduction chip 21 is supplied to the acid treatment apparatus 10 and immersed in the acid solution 12 adjusted to, for example, 5 mol / L in the treatment tank 11 and subjected to acid treatment (step S25). In this case, it is preferable to rotate the stirring blade 13, thereby promoting the dissolution of CaCO 3 on the surface of the fine pore wall of the Ca introduction tip 21 by the acid, and the chloride ion and the calcium ion to the Ca introduction tip 21. It is possible to sufficiently react with the functional group on the surface of the fine pore wall, and a desired Ca-introduced acid-treated carbonized chip 21S is obtained. The immersion treatment of the Ca introduction chip 21 in the acid solution 12 shows an example of the treatment for bringing the Ca introduction chip 21 into contact with the acid solution 12. Application, spraying, spraying, etc. are possible.

前記酸処理後のCa導入酸処理炭化チップ21Sは、一般的には乾燥機14において乾燥処理される(ステップS26)。この場合、Ca導入酸処理炭化チップ21Sをそのまま乾燥機14に送るようにしてもよいが、適宜のアルカリ溶液に浸漬するなどして中和処理したり、さらには、中和処理後に水洗いしてもよいことはいうまでもない。   The Ca-introduced acid-treated carbonized chip 21S after the acid treatment is generally dried in the dryer 14 (step S26). In this case, the Ca-introduced acid-treated carbonized chip 21S may be sent to the dryer 14 as it is. However, the Ca-introduced acid-treated carbonized chip 21S may be neutralized by immersing it in an appropriate alkaline solution, or washed with water after the neutralization. It goes without saying.

そして、前記乾燥処理後のCa導入酸処理炭化チップ21Sは、加工を施さずにそのままの形状で使用することもできるが、適宜の加工機を用いて適宜径の粒体(ペレット)やより細かな粉体に形成される(ステップS27)。そして、例えば、金網よりなる網籠内にペレット状の浄化材1aを多数収容することにより、浄水器用浄化体が得られる(ステップS28)。   Then, the Ca-introduced acid-treated carbonized chip 21S after the drying treatment can be used as it is without being processed, but it can be used as it is by using an appropriate processing machine. (Step S27). For example, a water purifier purifier is obtained by accommodating a large number of pellet-shaped purifiers 1a in a net made of a wire net (step S28).

ここで、前記浄化材1の硝酸性窒素、亜硝酸性窒素およびフッ素の吸着性能について説明する。まず、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験方法および試験結果について説明すると、以下の通りである。   Here, the adsorption performance of nitrate nitrogen, nitrite nitrogen and fluorine of the purification material 1 will be described. First, the test method and test results for the adsorption performance of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen will be described as follows.

〔硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能について〕
〔試験方法〕
硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の濃度が50mg/L(50ppm)の硝酸溶液および亜硝酸溶液50mL(標準液)をそれぞれ5つ用意し、
(1)木質チップ5を700℃で炭化させた比較例に用いる木炭9を200mg、
(2)木質チップ5を700℃で炭化させた木炭を1mol/LのFeCl3 溶液に浸漬させた後、水洗いした比較例に用いる塩化鉄木炭200mg、
(3)木質チップ5を700℃で炭化させた木炭を5mol/LのHCl溶液に浸漬させた後、水洗いした酸処理木炭9Sを200mg、
(4)木質チップ5を5重量%の石灰水18に浸漬した後700℃で炭化させた木炭を5mol/LのHCl溶液に浸漬させたCa導入酸処理木炭21Sを200mg、
(5)比較例に用いる陰イオン交換樹脂200mgの5つのサンプルを、それぞれ対応する標準液に入れ、例えば200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、硝酸溶液および亜硝酸溶液中の硝酸性窒素の濃度および亜硝酸性窒素の濃度をそれぞれ測定し、吸着量を計算した。
[Adsorption performance of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen]
〔Test method〕
Prepare 5 nitric acid solutions and 50 mL (standard solution) of nitric acid solution with 50 mg / L (50 ppm) concentration of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen,
(1) 200 mg of charcoal 9 used in a comparative example in which the wood chip 5 is carbonized at 700 ° C.
(2) 200 mg of iron chloride charcoal used for the comparative example washed with water after the charcoal obtained by carbonizing the wood chip 5 at 700 ° C. was immersed in a 1 mol / L FeCl 3 solution,
(3) After immersing the charcoal obtained by carbonizing the wood chip 5 at 700 ° C. in a 5 mol / L HCl solution, 200 mg of acid-treated charcoal 9S washed with water,
(4) 200 mg of Ca-introduced acid-treated charcoal 21S obtained by immersing the wood chip 5 in 5% by weight lime water 18 and then carbonizing it at 700 ° C. in a 5 mol / L HCl solution,
(5) Five samples of 200 mg of an anion exchange resin used in the comparative example were put in the corresponding standard solutions, respectively, shaken for 10 hours under the conditions of, for example, 200 rpm and 20 ° C., and then in a nitric acid solution and a nitrous acid solution. The concentration of nitrate nitrogen and the concentration of nitrite nitrogen were measured, and the amount of adsorption was calculated.

〔結果〕
図6は、上記各サンプルの硝酸性窒素および亜硝酸性窒素吸着能の比較を表す。
(1)の700℃炭化の木炭9は、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をほとんど吸着しないのに対して、(2)の塩化鉄木炭は、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ2.75mg/gおよび2.35mg/g吸着した。また、(3)の酸処理木炭9Sは、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ2.50mg/gおよび2.20mg/g吸着した。(5)の陰イオン交換樹脂は、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ10.80mg/gおよび10.00mg/g吸着した。一方、木質チップ5を石灰水18に浸漬した後炭化し、続いて、HCl溶液に浸漬させてなる(4)のCa導入酸処理木炭21Sは、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素をそれぞれ10.75mg/gおよび9.80mg/g吸着し、(5)の陰イオン交換樹脂と同等以上の吸着能力を示した。
〔result〕
FIG. 6 shows a comparison of the nitrate nitrogen and nitrite nitrogen adsorption capacities of the above samples.
The charcoal 9 carbonized at 700 ° C. of (1) hardly adsorbs nitrate nitrogen and nitrite nitrogen, whereas the iron chloride charcoal of (2) absorbs nitrate nitrogen and nitrite nitrogen respectively. Adsorbed at 75 mg / g and 2.35 mg / g. The acid-treated charcoal 9S (3) adsorbed 2.50 mg / g and 2.20 mg / g of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen, respectively. The anion exchange resin (5) adsorbed nitrate nitrogen and nitrite nitrogen at 10.80 mg / g and 10.00 mg / g, respectively. On the other hand, the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S of (4) obtained by immersing the wood chip 5 in the lime water 18 and then carbonizing and subsequently immersing it in the HCl solution is 10. It adsorbed 75 mg / g and 9.80 mg / g, and showed an adsorption capacity equivalent to or better than the anion exchange resin of (5).

そして、前記Ca導入酸処理木炭21Sが例えば硝酸イオンを吸着するメカニズムは、以下のように考えられる。図11(A)に示すように、Ca導入酸処理木炭21Sを硝酸溶液25に漬けると、Ca導入酸処理木炭21Sの表面の官能基にカルシウムイオンを介してまたは直接前記官能基に結合した塩化物イオン(図11(B)参照)と硝酸溶液25中の硝酸イオンが交換され(図11(C)参照)、硝酸イオンがCa導入酸処理木炭21Sに吸着される(図11(D)参照)。そして、図11(E)は、図11(D)に示すCa導入酸処理木炭21Sを例えば濃いKCl(またはNaCl)溶液に漬けたときの変化を示す。すなわち、吸着された硝酸イオンはKCl(またはNaCl)溶液で再度、塩化物イオンと硝酸イオンを交換させて再生可能となる。以下、この再生について説明する。   The mechanism by which the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S adsorbs nitrate ions, for example, is considered as follows. As shown in FIG. 11 (A), when the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S is dipped in the nitric acid solution 25, the chloride is bonded to the functional group on the surface of the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S via calcium ions or directly. The product ions (see FIG. 11B) and the nitrate ions in the nitric acid solution 25 are exchanged (see FIG. 11C), and the nitrate ions are adsorbed to the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S (see FIG. 11D). ). FIG. 11E shows a change when the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S shown in FIG. 11D is dipped in, for example, a concentrated KCl (or NaCl) solution. That is, the adsorbed nitrate ions can be regenerated by exchanging chloride ions and nitrate ions again with a KCl (or NaCl) solution. Hereinafter, this reproduction will be described.

《再生試験》
〔試験方法〕
前記硝酸性窒素吸着試験を行った後の酸処理木炭9SまたはCa導入酸処理木炭21Sの試料を1mol/LのKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換して硝酸性窒素濃度が50mg/Lの硝酸溶液50mLを用意し、水洗いした200mgの前記試料の1回目の再生試験を行った。すなわち、前記試料を硝酸溶液に入れ、例えば200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記硝酸溶液中の硝酸性窒素濃度を測定し、吸着量を計算する1回目の再生試験を前記試料を用いて行った。
《Regeneration test》
〔Test method〕
A sample of acid-treated charcoal 9S or Ca-introduced acid-treated charcoal 21S after the nitrate nitrogen adsorption test was washed with a 1 mol / L KCl (or NaCl) solution, and further washed with water. Subsequently, the standard solution was changed to prepare 50 mL of a nitric acid solution having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L, and a first regeneration test of 200 mg of the sample washed with water was performed. That is, the sample is put in a nitric acid solution, shaken for 10 hours under conditions of, for example, 200 rpm and 20 ° C., then the concentration of nitrate nitrogen in the nitric acid solution is measured, and the first regeneration test for calculating the adsorption amount is performed. This was performed using the sample.

次に、1回目の再生試験で用いた前記試料を1mol/LのKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換して硝酸性窒素濃度が50mg/Lの硝酸溶液50mLを用意し、前記水洗いした200mgの前記試料の再生試験を行った。すなわち、前記試料を、硝酸溶液50mLに入れ、例えば200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記硝酸溶液中の硝酸性窒素濃度を測定し、吸着量を計算する2回目の再生試験を前記試料を用いて行った。この処理をあと2回繰り返した。   Next, the sample used in the first regeneration test was washed with a 1 mol / L KCl (or NaCl) solution and further washed with water. Subsequently, the standard solution was replaced to prepare 50 mL of a nitric acid solution having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L, and a regeneration test of the washed 200 mg of the sample was performed. That is, the sample is put in 50 mL of a nitric acid solution, shaken for 10 hours, for example, under conditions of 200 rpm and 20 ° C., then the concentration of nitrate nitrogen in the nitric acid solution is measured and the amount of adsorption is calculated. The test was performed using the sample. This process was repeated two more times.

〔結果〕
酸処理木炭9Sによる硝酸性窒素の吸着量
初回…2.5mg/g
再生1回目…2.5mg/g
再生2回目…2.4mg/g
再生3回目…2.5mg/g
Ca導入酸処理木炭21Sによる硝酸性窒素の吸着量
初回…10.8mg/g
再生1回目…10.6mg/g
再生2回目…10.9mg/g
再生3回目…10.7mg/g
〔result〕
Amount of nitrate nitrogen adsorbed by acid-treated charcoal 9S First time: 2.5 mg / g
The first reproduction ... 2.5mg / g
Second playback: 2.4 mg / g
3rd regeneration ... 2.5mg / g
Adsorption amount of nitrate nitrogen by Ca-introduced acid-treated charcoal 21S, first time ... 10.8mg / g
The first reproduction ... 10.6mg / g
Second playback: 10.9mg / g
3rd regeneration ... 10.7mg / g

以上のことから、使用した酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sをそれぞれ濃いKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが分かった。すなわち、硝酸性窒素吸着試験で硝酸性窒素(陰イオン)を吸着した酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sをそれぞれ、KCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、硝酸性窒素吸着試験で吸着した硝酸性窒素(陰イオン)が除去されて、除去された硝酸性窒素(陰イオン)に替えてCl- を結合させることにより、酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sがそれぞれ再生されることが分かった。つまり、一度使用した酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sをそれぞれ使用後にその都度洗浄と水洗いを行うことにより、複数回使用できることが確認された。なお、亜硝酸性窒素を吸着した場合でも、陰イオン吸着炭素材料として酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sをそれぞれ使用しても、再生する原理は同じである。 From the above, it was found that the acid-treated charcoal 9S and the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S used were regenerated by washing with a concentrated KCl (or NaCl) solution and further with water. That is, the acid-treated charcoal 9S and the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S adsorbing nitrate nitrogen (anions) in the nitrate nitrogen adsorption test were each washed with a KCl (or NaCl) solution, and further washed with water, so Nitrate nitrogen (anion) adsorbed in the nitrogen adsorption test is removed, and Cl is combined in place of the removed nitrate nitrogen (anion), whereby acid-treated charcoal 9S and Ca-introduced acid-treated charcoal 21S. Was found to be regenerated. That is, it was confirmed that the acid-treated charcoal 9S and the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S that have been used once can be used a plurality of times by performing washing and washing each time after use. Even when nitrite nitrogen is adsorbed, the principle of regeneration is the same even if acid-treated charcoal 9S and Ca-introduced acid-treated charcoal 21S are used as anion adsorbing carbon materials, respectively.

〔フッ素吸着性能について〕
〔試験方法〕
フッ化物イオン濃度が50mg/Lの溶液50mL(標準液)を用意し、
(1)木質チップ5を700℃で炭化させた比較例に用いる木炭9Sを100mg、
(2)木質チップ5を700℃で炭化させた木炭を1mol/LのFeCl3 溶液に浸漬させた後、水洗いした比較例に用いる塩化鉄木炭100mg、
(3)木質チップ5を700℃で炭化させた木炭を5mol/LのHCl溶液に浸漬させた後、水洗いした酸処理木炭9Sを100mg、
(4)木質チップ5を5重量%の石灰水に浸漬した後700℃で炭化させた木炭を5mol/LのHCl溶液に浸漬させたCa導入酸処理木炭21Sを100mg、
(5)比較例に用いる陰イオン交換樹脂100mgの5つのサンプルを、それぞれ対応する標準液に入れ、例えば200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記溶液中のフッ化物イオン濃度をそれぞれ測定し、吸着量を計算した。
[Fluorine adsorption performance]
〔Test method〕
Prepare 50 mL (standard solution) of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L,
(1) 100 mg of charcoal 9S used in a comparative example in which the wood chip 5 is carbonized at 700 ° C.
(2) Iron chloride charcoal 100 mg used in the comparative example washed with water after the charcoal obtained by carbonizing the wood chip 5 at 700 ° C. was immersed in a 1 mol / L FeCl 3 solution,
(3) After immersing charcoal obtained by carbonizing the wood chip 5 at 700 ° C. in a 5 mol / L HCl solution, 100 mg of acid-treated charcoal 9S washed with water,
(4) 100 mg of Ca-introduced acid-treated charcoal 21S obtained by immersing the wood chip 5 in 5% by weight of lime water and carbonized at 700 ° C. in a 5 mol / L HCl solution,
(5) Five samples of 100 mg of the anion exchange resin used in the comparative example are placed in the corresponding standard solutions, and after shaking for 10 hours under the conditions of, for example, 200 rpm and 20 ° C., the fluoride ion concentration in the solution Was measured, and the amount of adsorption was calculated.

〔結果〕
図7は、上記各サンプルのフッ化物イオン吸着能の比較を表す。
(1)の700℃炭化の木炭は、フッ化物イオンをほとんど吸着しないのに対して、(2)の塩化鉄木炭は、7.50mg/gのフッ化物イオンを吸着した。また、(3)の酸処理木炭9Sは、5.00mg/gのフッ化物イオンを吸着した。(5)の陰イオン交換樹脂は、8.50mg/gのフッ化物イオンを吸着した。一方、木質チップ5を石灰水に浸漬した後炭化し、続いて、HCl溶液に浸漬させてなる(4)のCa導入酸処理木炭21Sは、19.00mg/gのフッ化物イオンを吸着し、(5)の陰イオン交換樹脂を大きく超える吸着能力を示した。
〔result〕
FIG. 7 shows a comparison of fluoride ion adsorption capacities of the above samples.
The 700 ° C. charcoal (1) hardly adsorbs fluoride ions, whereas the iron chloride charcoal (2) adsorbs 7.50 mg / g fluoride ions. Moreover, the acid-treated charcoal 9S of (3) adsorbed 5.00 mg / g fluoride ions. The anion exchange resin of (5) adsorbed 8.50 mg / g fluoride ion. On the other hand, the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S of (4) obtained by immersing the wood chip 5 in lime water and then carbonizing and subsequently immersing it in the HCl solution adsorbs 19.00 mg / g fluoride ions, The adsorption capacity greatly exceeded the anion exchange resin of (5).

《再生試験》
〔試験方法〕
次に、前記フッ素吸着試験を行った後の酸処理木炭9SまたはCa導入酸処理木炭21Sの試料を1mol/Lの塩酸(または硫酸)で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換してフッ化物イオン濃度が50mg/Lの溶液50mLを用意し、前記水洗いした200mgの前記試料の1回目の再生試験を行った。すなわち、前記試料を前記溶液に入れ、例えば200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記溶液中のフッ化物イオン濃度を測定し、吸着量を計算する1回目の再生試験を前記試料を用いて行った。
《Regeneration test》
〔Test method〕
Next, a sample of acid-treated charcoal 9S or Ca-introduced acid-treated charcoal 21S after the fluorine adsorption test was washed with 1 mol / L hydrochloric acid (or sulfuric acid), and further washed with water. Subsequently, the standard solution was changed to prepare 50 mL of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L, and a first regeneration test of the washed 200 mg of the sample was performed. That is, the sample is put into the solution and shaken for 10 hours under the conditions of, for example, 200 rpm and 20 ° C., then the fluoride ion concentration in the solution is measured and the first regeneration test for calculating the adsorption amount is performed. A sample was used.

次に、1回目の再生試験で用いた前記試料を1mol/Lの塩酸(または硫酸)で洗浄し、さらに水洗いした。続いて、標準液を交換してフッ化物イオン濃度が50mg/Lの前記溶液50mLを用意し、前記水洗いした200mgの前記試料の再生試験を行った。すなわち、前記試料を、前記溶液50mLに入れ、例えば200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記溶液中のフッ化物イオン濃度を測定し、吸着量を計算する2回目の再生試験を前記試料を用いて行った。この処理をあと2回繰り返した。   Next, the sample used in the first regeneration test was washed with 1 mol / L hydrochloric acid (or sulfuric acid) and further washed with water. Subsequently, the standard solution was exchanged to prepare 50 mL of the solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L, and a regeneration test of the washed 200 mg of the sample was performed. That is, the second regeneration test in which the sample is placed in 50 mL of the solution and shaken for 10 hours under the conditions of, for example, 200 rpm and 20 ° C., and then the fluoride ion concentration in the solution is measured and the adsorption amount is calculated. Was performed using the sample. This process was repeated two more times.

〔結果〕
酸処理木炭9Sによるフッ化物イオンの吸着量
初回…2.5mg/g
再生1回目…2.5mg/g
再生2回目…2.4mg/g
再生3回目…2.5mg/g
Ca導入酸処理木炭21Sによるフッ化物イオンの吸着量
初回…18.7mg/g
再生1回目…18.2mg/g
再生2回目…18.9mg/g
再生3回目…18.6mg/g
〔result〕
Adsorption amount of fluoride ion by acid-treated charcoal 9S First time ... 2.5mg / g
The first reproduction ... 2.5mg / g
Second playback: 2.4 mg / g
3rd regeneration ... 2.5mg / g
Adsorption amount of fluoride ion by Ca-introduced acid-treated charcoal 21S First time… 18.7 mg / g
The first reproduction ... 18.2mg / g
Second playback: 18.9 mg / g
3rd regeneration ... 18.6mg / g

以上のことから、使用した酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sをそれぞれ濃い塩酸(または硫酸)で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが分かった。すなわち、フッ素吸着試験でフッ化物イオン(陰イオン)を吸着した酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sをそれぞれ、塩酸(または硫酸)で洗浄し、さらに水洗いすることにより、フッ素吸着試験で吸着したフッ化物イオン(陰イオン)が除去されて、除去されたフッ化物イオン(陰イオン)に替えてCl- (またはSO4 2-)を結合させることにより、酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21S(陰イオン吸着炭素材料)がそれぞれ再生することが分かった。つまり、一度使用した酸処理木炭9SおよびCa導入酸処理木炭21Sをそれぞれ使用後にその都度洗浄と水洗いを行うことにより、複数回使用できることが確認された。 From the above, it was found that the acid-treated charcoal 9S and the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S used were regenerated by washing with concentrated hydrochloric acid (or sulfuric acid) and washing with water. That is, the acid-treated charcoal 9S and Ca-introduced acid-treated charcoal 21S adsorbing fluoride ions (anions) in the fluorine adsorption test are washed with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and then washed with water, respectively. and fluoride ions (anions) are removed, Cl instead removed fluoride ions (anions) - (or SO 4 2-) by coupling, acid treatment charcoal 9S and Ca introducing acid treatment It was found that charcoal 21S (anion adsorbing carbon material) was regenerated. That is, it was confirmed that the acid-treated charcoal 9S and the Ca-introduced acid-treated charcoal 21S that have been used once can be used a plurality of times by performing washing and washing each time after use.

上述のように、本発明の浄化材1は、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素およびフッ素等の陰イオンの吸着性能に優れる。また、吸着対象の陰イオンを吸着した使用済みの浄化材1(1a,1b)から、吸着した陰イオンが除去されるととともに、次の吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを前記除去した陰イオンに替えて結合させることにより、浄化材1(1a,1b)を再生でき、この再生処理した浄化材1(1a,1b)を繰り返し使用することができる。このような浄化材1をたとえば水道管の途中に形成される水道水の実際の浄水器に適用した例について、以下に説明する。   As described above, the purification material 1 of the present invention is excellent in the adsorption performance of anions such as nitrate nitrogen, nitrite nitrogen and fluorine. Further, the adsorbed anion is removed from the used purification material 1 (1a, 1b) that adsorbs the anion to be adsorbed, and an anion capable of ion exchange with the next anion to be adsorbed. The purification material 1 (1a, 1b) can be regenerated by combining with the removed anions, and the regenerated purification material 1 (1a, 1b) can be used repeatedly. The example which applied such a purification material 1 to the actual water purifier of the tap water formed in the middle of a water pipe, for example is demonstrated below.

図12は第3実施例の浄水器30の構成を示す断面図であり、図12において、31は略円筒状の有底筒体からなる本体、32は本体31の上端部に着脱自在に螺合連結される蓋体、33は本体31の下部側面に形成された水導水Wの給水口、34は蓋体32の中心部に突設された吐水口である。35は本体31内に収容可能に同芯円状に配置された2つの円筒35a,35bとこの円筒35a,35bの上下に位置して内部にミネラル36を収容した状態で保持するフィルタ35c,35dからなる容器、37は前記容器35bの内径とほゞ同じか僅かに小さい外径を有するプラスチックやステンレス鋼などの科学的に安定な素材よりなる円筒37aと例えば第1,第2の浄化材38,39を分けた状態で保持するフィルタ37b〜37dとからなる容器である。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the water purifier 30 of the third embodiment. In FIG. 12, 31 is a main body made of a substantially cylindrical bottomed cylinder, and 32 is removably screwed to the upper end of the main body 31. A lid body 33 to be connected and connected, 33 is a water supply port for the water guide W formed on the lower side surface of the main body 31, and 34 is a water outlet port protruding from the center of the lid body 32. Reference numeral 35 denotes two cylinders 35a and 35b arranged concentrically so as to be accommodated in the main body 31, and filters 35c and 35d which are positioned above and below the cylinders 35a and 35b and hold the mineral 36 inside. The container 37 is composed of a cylinder 37a made of a scientifically stable material such as plastic or stainless steel having an outer diameter substantially the same as or slightly smaller than the inner diameter of the container 35b, and first and second purification materials 38, for example. , 39 is a container comprising filters 37b to 37d that hold them in a separated state.

前記ミネラル36は、例えば炭酸カルシウムを主成分とし、これによってミネラル層(以下、ミネラル層36ともいう)を形成する。したがって、水道水などの原水(上水)Wが矢印F1 ,F2 に示すように、ミネラル層36を通過する間に上水Wに人体に有益なカルシウム分が溶出する。 The mineral 36 includes, for example, calcium carbonate as a main component, thereby forming a mineral layer (hereinafter also referred to as a mineral layer 36). Therefore, as raw water (tap water) W such as tap water passes through the mineral layer 36 as shown by arrows F 1 and F 2 , calcium content beneficial to the human body is eluted in the top water W.

前記第1の浄化材38は、図1に示したチップ状の浄化材1や図2または図4に示したペレット状の浄化材1を適宜径の粒状(ペレット)1aに形成したものであり、これによって、陰イオン除去層(以下、陰イオン除去層38ともいう)を形成する。すなわち、水道水Wが矢印F3 に示すように陰イオン除去層38を通過する間に、この水道水Wにたとえ硝酸イオンや亜硝酸イオン、フッ化物イオンやヒ素などの陰イオンが含有していたとしても、これを浄化材38に吸着させて除去することができる。 The first purification material 38 is obtained by forming the chip-shaped purification material 1 shown in FIG. 1 or the pellet-shaped purification material 1 shown in FIG. 2 or 4 into granules (pellets) 1a having an appropriate diameter. Thus, an anion removal layer (hereinafter also referred to as anion removal layer 38) is formed. That is, while the tap water W passes through the anion removal layer 38 as indicated by the arrow F 3 , the tap water W contains anions such as nitrate ions, nitrite ions, fluoride ions and arsenic. Even if this is the case, it can be removed by adsorbing it to the purification material 38.

前記第2の浄化材39は、活性炭であり、この活性炭による層(以下、活性炭層39ともいう)は浄化材38よりも下流側に形成してある。この活性炭により、水の味を悪くする残留塩素が除去できる。すなわち、水道水Wに含まれる硝酸イオンや亜硝酸イオンを浄化材38に吸着させるときにイオン交換で発生する塩化物イオン等を、活性炭層39によって物理的に吸着させて除去することができる。   The second purification material 39 is activated carbon, and a layer of this activated carbon (hereinafter also referred to as activated carbon layer 39) is formed downstream of the purification material 38. This activated carbon can remove residual chlorine that degrades the taste of water. That is, chloride ions and the like generated by ion exchange when nitrate ions and nitrite ions contained in the tap water W are adsorbed on the purification material 38 can be physically adsorbed and removed by the activated carbon layer 39.

前記フィルタ35c,35d,37b〜37dは例えばプラスチックやステンレス鋼などの科学的に安定な素材よりなり、内容物36,38,39が外部に抜け出たりしない程度の細かい目合いを有している網体を用いて内容物を保持できるようにする。また、とりえわけ最下流部に設けたフィルタ37bには、より細かい目合いを有する不織布などを配置して、浄化材1(1a)や活性炭の細かい破片をフィルタ37bによって捕捉できるようにすることが望ましい。   The filters 35c, 35d, 37b to 37d are made of a scientifically stable material such as plastic or stainless steel, and have a fine mesh that does not allow the contents 36, 38, 39 to escape to the outside. Use the body to hold the contents. In addition, a non-woven fabric having finer meshes is arranged on the filter 37b provided in the most downstream part, so that the purifier 1 (1a) and fine fragments of activated carbon can be captured by the filter 37b. Is desirable.

また、前記本体31から蓋体32を取り外すことにより、容器35,37をそれぞれ取り出すことが可能であり、ミネラル層36,陰イオン除去層38,活性炭層39が劣化した場合にはこれらを容易に交換できるように構成してある。なお、陰イオン除去層38を構成する浄化材1(1a)は既に詳述したように、HCl溶液に浸漬させることによりフッ化物イオン吸着能を回復することが可能であり、KCl溶液に浸漬させることにより硝酸性窒素吸着能を回復することが可能であるから、これらをリサイクルして使用することが可能である。   Further, by removing the lid 32 from the main body 31, it is possible to take out the containers 35 and 37, respectively. If the mineral layer 36, the anion removal layer 38, and the activated carbon layer 39 are deteriorated, these can be easily removed. It is configured to be exchangeable. As already described in detail, the purification material 1 (1a) constituting the anion removing layer 38 can be recovered in the fluoride ion adsorption ability by being immersed in the HCl solution, and is thus immersed in the KCl solution. Thus, it is possible to recover the nitrate nitrogen adsorption ability, so that these can be recycled and used.

本発明は上述した詳細な構造に限定されるものではない。すなわち、容器37を用いることなく浄化材1(1a)を網籠や網袋内に収容し、これを前記陰イオン除去層38として使用してもよい。さらに、浄化材1(1a,1b)を不織布などの透水性シートに織り込んだり接着するなどして保持させ、この透水性シートを前記フィルタ35c,35d,37b〜37dとして使用してもよい。また、他にも中空糸フィルタや麦飯石やトルマリンなどの濾材を組み合わせるようにしてもよい。   The present invention is not limited to the detailed structure described above. That is, the purifying material 1 (1 a) may be accommodated in a net basket or a net bag without using the container 37, and this may be used as the anion removal layer 38. Furthermore, the purifying material 1 (1a, 1b) may be held by weaving or adhering to a water permeable sheet such as a nonwoven fabric, and the water permeable sheet may be used as the filters 35c, 35d, 37b to 37d. In addition, a filter medium such as a hollow fiber filter, barley stone, or tourmaline may be combined.

さらに、浄水器30は図12に示した据え置き型に限られるものではなく、蛇口の吐水口に取り付けられる程度に小型に形成してあっても、吐水口から原水Wを採取して据え置き型の浄水器30によって原水Wから陰イオンを取り除くことができるようなアタッチメントを取付けるなど、種々の変形が考えられる。   Furthermore, the water purifier 30 is not limited to the stationary type shown in FIG. 12, but even if the water purifier 30 is formed small enough to be attached to the faucet spout, the raw water W is collected from the spout and is used as a stationary type. Various modifications such as attaching an attachment that can remove anions from the raw water W by the water purifier 30 are conceivable.

以下、複数の浄化材1を用いて形成される浄水器用浄化体の幾つかの例を説明する。
図13は図1に示したチップ状の浄化材1や図2または図4に示したペレット状の浄化材1を適宜径の粒状(ペレット)1aに形成したものを、例えば、外観視直方体形状の網籠40に収容して浄水器用浄化体41とした例を示している。ここで、網籠40は、容易に化学物質に侵されたり、容易に溶出しないプラスチックやステンレス鋼など化学的に安定な素材よりなり、粒体状の浄化材1aが網目から外部に簡単に抜け出たりしない程度の細かい目合いを有している。なお、図中、40aは補強用線材である。
Hereinafter, some examples of the purifier for the water purifier formed using the plurality of purification materials 1 will be described.
FIG. 13 shows a chip-shaped purification material 1 shown in FIG. 1 or a pellet-shaped purification material 1 shown in FIG. 2 or FIG. This shows an example of a water purifier purifying body 41 housed in a net cage 40. Here, the mesh basket 40 is made of a chemically stable material such as plastic or stainless steel which is not easily affected by chemical substances or easily eluted, and the granular purification material 1a can easily escape from the mesh to the outside. It has a fine scale that does not go away. In the figure, reference numeral 40a denotes a reinforcing wire.

また、詳細には、図示していないが、網籠40には開閉・ロック自在の扉を備えた開口が形成されており、浄化材1aを交換または補充することができるように構成されている。上記構成の浄水器用浄化体41は網籠40の形状を例えば円筒形状とすることにより、前記陰イオン除去層38の代わりに、その位置に配置することが可能である。   In addition, although not shown in detail, the net fence 40 is formed with an opening provided with a door that can be opened and closed and locked so that the purifier 1a can be replaced or replenished. . The purifier 41 for the water purifier having the above-described configuration can be disposed at the position instead of the anion removing layer 38 by making the shape of the reed 40 into a cylindrical shape, for example.

上記浄水器用浄化体41は、図13に例示したものに限られるものではなく、例えば、図14に示すように、例えば、ポリエチレンなどのような耐腐蝕性素材からなる網袋42内に図1に示したチップ状の浄化材1や図2または図4に示したペレット状の浄化材1aを多数収容してマット状の浄水器用浄化体43を構成してもよい。この場合、網袋42の開口(図示していない)を開閉自在にして、浄化材1または1aの充填・取り出しを容易に行えるようにしておくことが望ましい。また、浄化材1(1a)が充填された袋42の形状をほゞ円筒形状に整えることにより、この浄水器用浄化体43を前記陰イオン除去層38の代わりに配置することも可能である。   The purifier 41 for the water purifier is not limited to that illustrated in FIG. 13. For example, as shown in FIG. 14, the purifier 41 for water purifier is formed in a net bag 42 made of a corrosion-resistant material such as polyethylene. The mat-shaped water purifier purification body 43 may be configured by accommodating a large number of the chip-shaped purification material 1 shown in FIG. 2 and the pellet-shaped purification material 1a shown in FIG. In this case, it is desirable that the opening (not shown) of the mesh bag 42 can be freely opened and closed so that the purification material 1 or 1a can be easily filled and removed. It is also possible to arrange the purifier 43 for the water purifier instead of the anion removing layer 38 by adjusting the shape of the bag 42 filled with the purifying material 1 (1a) to a substantially cylindrical shape.

図15は、他の浄水器用浄化体50の例を概略的に示すものである。図15(A)に示す浄水器用浄化体50は、前記チップ状の浄化材1(適宜径のペレット1aまたは粉体1bに形成したもの)を担持するように構成した透水性シート(例えば、不織布シート)51とを有している。なお、不織布シート51に浄化材のペレット1aまたは粉体1bを担持する場合は、浄化材のペレット1aまたは粉体1bを不織布シート51の原料に混入するようにして浄水器用浄化体50を構成することができる。また、浄化材1を後述の接着剤などを用いて不織布シート51に固定してもよい。   FIG. 15 schematically shows an example of another purifier 50 for water purifier. A water purifier purification body 50 shown in FIG. 15A is a water-permeable sheet (for example, a nonwoven fabric) configured to carry the chip-shaped purification material 1 (formed in pellets 1a or powder 1b having an appropriate diameter). Sheet) 51. When carrying the pellets 1a or powder 1b of the purification material on the nonwoven fabric sheet 51, the purification body 50 for the water purifier is configured so that the pellets 1a or powder 1b of the purification material are mixed into the raw material of the nonwoven fabric sheet 51. be able to. Moreover, you may fix the purification material 1 to the nonwoven fabric sheet 51 using the below-mentioned adhesive agent.

図15(B)に示す浄水器用浄化体50は、不織布シート51の一方の面全体に前記チップ状の浄化材1(例えばペレット状の浄化材1a)を適宜の接着剤52を用いて貼着するように保持する。なお、図15(C)に示すように、チップ状の浄化材1(ペレット状の浄化材1a)は不織布シート51の表裏両面に固着してあってもよい。これらの浄水器用浄化体50を図12に示すフィルタ35c,35d,37b〜37dとして使用することにより、各フィルタ35c,35d,37b〜37dに陰イオンの吸着機能をもたせることが可能である。また、この浄水器用浄化体50をフィルタとして用いる場合には、不織布シート51をプラスチックやステンレス鋼など化学的に安定な素材よりなる板状の網体に沿わせるようにしてその機械的強度を高めるようにしてもよい。   In the purifier 50 for water purifier shown in FIG. 15B, the chip-shaped purification material 1 (for example, the pellet-shaped purification material 1 a) is attached to the entire surface of the nonwoven fabric sheet 51 using an appropriate adhesive 52. Hold on. As shown in FIG. 15C, the chip-shaped purification material 1 (pellet-shaped purification material 1 a) may be adhered to both the front and back surfaces of the nonwoven fabric sheet 51. By using these purification bodies 50 for water purifiers as the filters 35c, 35d, 37b to 37d shown in FIG. 12, it is possible to provide the filters 35c, 35d, 37b to 37d with an anion adsorption function. Moreover, when using this purification body 50 for water purifiers as a filter, the nonwoven fabric sheet 51 is made to follow along the plate-shaped net body which consists of chemically stable materials, such as a plastic and stainless steel, and the mechanical strength is raised. You may do it.

上述の第2実施例では、原料植物5としてカルシウム導入処理したものを用いているが、原料植物5として、金属塩化物導入処理したものを用いるようにしてもよい。以下、これを第4実施例として、図16および図17を参照しながら説明する。   In the second embodiment described above, the material plant 5 that has been subjected to calcium introduction treatment is used, but the material plant 5 that has been subjected to metal chloride introduction treatment may be used. Hereinafter, this will be described as a fourth embodiment with reference to FIGS. 16 and 17.

まず、図16は、浄化材1を製造する装置のさらに他の例を概略的に示すもので、この図において、図4に示した符号と同一符号は同一物である。そして、図16に示すように、前記木質チップ5は、適宜濃度の金属塩化物溶液(この実施の形態ではCaCl2 溶液)91を収容した処理槽92に送られ、この処理槽92内において木質チップ5に対する金属塩化物(この実施の形態ではCaCl2 )の導入処理が行われ、金属塩化物導入チップ93が形成される。なお、94は処理槽92内に設けられる攪拌用羽根で、モータ(図示していない)によって回転駆動され、処理槽92内の液等を攪拌する際に用いられる。なおここで、金属塩化物溶液に対して、Ca(OH)2 を僅かに加えておくことが、陰イオン吸着能を向上させる上で好ましい。 First, FIG. 16 schematically shows still another example of an apparatus for producing the purification material 1. In this figure, the same reference numerals as those shown in FIG. 4 are the same. Then, as shown in FIG. 16, the wood chip 5 is sent to a treatment tank 92 containing a metal chloride solution (CaCl 2 solution in this embodiment) 91 having an appropriate concentration. Metal chloride (in this embodiment, CaCl 2 ) is introduced into the chip 5 to form a metal chloride introduction chip 93. Reference numeral 94 denotes a stirring blade provided in the processing tank 92, which is rotationally driven by a motor (not shown), and is used when stirring the liquid or the like in the processing tank 92. Here, in order to improve the anion adsorption ability, it is preferable to add Ca (OH) 2 slightly to the metal chloride solution.

上記のようにして得られた金属塩化物導入チップ93は、乾燥機20によって乾燥処理された後、炭化処理炉6に送られ、炭化処理される。なお、前記乾燥機20は、炭化処理炉6から排出される排熱を前記乾燥処理に利用するように構成されている。   The metal chloride introduction chip 93 obtained as described above is dried by the dryer 20 and then sent to the carbonization furnace 6 to be carbonized. In addition, the said dryer 20 is comprised so that the waste heat discharged | emitted from the carbonization processing furnace 6 may be utilized for the said drying process.

そして、金属塩化物導入チップ93は、導入部8aを経て前記炭化炉本体8内に供給され、適宜の温度(後述する)および適宜の時間(後述する)の加熱により炭化され、浄化材1として排出部8bから炭化炉本体8外に排出される。   The metal chloride introduction chip 93 is supplied into the carbonization furnace main body 8 through the introduction portion 8a, and is carbonized by heating at an appropriate temperature (described later) and an appropriate time (described later). It is discharged out of the main body 8 from the discharge portion 8b.

その後、前記浄化材1は、水またはHCl溶液(塩酸)96を収容した処理槽97に送られ、この処理槽97内において浄化材1の水またはHCl溶液96に対する接触(浸漬)処理が行われる。なお、98は処理槽97内に設けられる攪拌用羽根で、モータ(図示していない)によって回転駆動され、処理槽97内の液等を攪拌する際に用いられる。酸への接触処理を行った後に水への接触処理を行うこともあり、またその逆の手順で行ってもよい。   Thereafter, the purification material 1 is sent to a treatment tank 97 containing water or an HCl solution (hydrochloric acid) 96, and the contact (immersion) treatment of the purification material 1 with respect to the water or the HCl solution 96 is performed in the treatment tank 97. . Reference numeral 98 denotes a stirring blade provided in the processing tank 97, which is rotationally driven by a motor (not shown) and is used when stirring the liquid or the like in the processing tank 97. After the contact treatment with the acid, the contact treatment with water may be performed, and vice versa.

続いて、前記浄化材1は、乾燥機14に送られ、乾燥処理された後、適宜径の粒体(ペレット)1aやより細かな粉体1bに形成される。なお、前記乾燥機14は、炭化処理炉6から排出される排熱を前記乾燥処理に利用するように構成されている。   Subsequently, the purification material 1 is sent to a dryer 14 and dried, and then formed into granules (pellets) 1a having a proper diameter or finer powder 1b. In addition, the said dryer 14 is comprised so that the waste heat discharged | emitted from the carbonization processing furnace 6 may be utilized for the said drying process.

次に、図16に示した装置を用いて、原料植物5から浄化材1を得る手順の一例を、図16および図17を参照しながら詳細に説明する。まず、檜や杉等の針葉樹を10mm以下の適宜のサイズにチップ化した木質チップ5を用意する(ステップT1)。   Next, an example of a procedure for obtaining the purification material 1 from the raw material plant 5 using the apparatus shown in FIG. 16 will be described in detail with reference to FIGS. 16 and 17. First, a wood chip 5 in which conifers such as straw and cedar are chipped to an appropriate size of 10 mm or less is prepared (step T1).

続いて、前記木質チップ5を処理槽92内の1〜20重量%に調整されたCaCl2 溶液91内に例えば、3時間以上浸漬する。この木質チップ5の浸漬中に、攪拌羽根94を回転させることが好ましい。これによって、CaCl2 溶液91が木質チップ5に染み込むことができ、木質チップ5にCaイオンおよびClイオンが導入された金属塩化物導入チップ93が得られる(ステップT2)。 Subsequently, the wood chip 5 is immersed in a CaCl 2 solution 91 adjusted to 1 to 20% by weight in the treatment tank 92 for 3 hours or more, for example. It is preferable to rotate the stirring blade 94 during the immersion of the wood chip 5. As a result, the CaCl 2 solution 91 can permeate into the wood chip 5, and a metal chloride introduction chip 93 in which Ca ions and Cl ions are introduced into the wood chip 5 is obtained (step T2).

そして、前記金属塩化物導入チップ93は、乾燥機20に送られて乾燥処理される(ステップT3)。   Then, the metal chloride introduction chip 93 is sent to the dryer 20 to be dried (step T3).

その後、前記金属塩化物導入チップ93は、炭化処理炉6の炭化炉本体8に供給され、400℃〜1000℃の温度範囲(この実施の形態では700℃)で1時間程度加熱され炭化処理される(ステップT4)。これによって、浄化材1が得られる。   Thereafter, the metal chloride introduction chip 93 is supplied to the carbonization furnace body 8 of the carbonization furnace 6 and heated and carbonized for about 1 hour in a temperature range of 400 ° C. to 1000 ° C. (700 ° C. in this embodiment). (Step T4). Thereby, the purification material 1 is obtained.

前記浄化材1は、処理槽97に供給され、処理槽97内の0.01mol/L〜11mol/L(例えば5mol/L)に調整されたHCl溶液96に浸漬処理される(ステップT5)。この場合、攪拌羽根98を回転させるのが好ましく、これによって、浄化材1内に残留する余分な金属塩化物(CaCl2 )の結晶を除去することができるとともに、塩化物イオンをさらに付加させることができ、所望の浄化材1が得られる。 The said purification material 1 is supplied to the processing tank 97, and is immersed in the HCl solution 96 adjusted to 0.01 mol / L-11 mol / L (for example, 5 mol / L) in the processing tank 97 (step T5). In this case, it is preferable to rotate the stirring blade 98, whereby it is possible to remove excess metal chloride (CaCl 2 ) crystals remaining in the purification material 1 and to further add chloride ions. The desired purification material 1 can be obtained.

そして、前記浸漬処理後の浄化材1は、一般的には乾燥機14において乾燥処理される(ステップT6)。この場合、浄化材1をそのまま乾燥機14に送るようにしてもよいが、適宜のアルカリ溶液に浸漬するなどして中和処理したり、さらには、中和処理後に水洗いしてもよい。なお、浄化材1を湿潤状態で使用するときは、乾燥処理をしないこともある。   And the purification | cleaning material 1 after the said immersion process is generally dried in the dryer 14 (step T6). In this case, the purification material 1 may be sent to the dryer 14 as it is, but may be neutralized by immersing it in an appropriate alkaline solution, or may be washed with water after the neutralization. In addition, when using the purification material 1 in a wet state, a drying process may not be performed.

そして、前記乾燥処理後の浄化材1は、チップ状のまま使用することもできるが、この実施例では適宜の加工機を用いて適宜径の粒体(ペレット)1aやより細かな粉体1bに形成してある(ステップT7)。   And although the purification material 1 after the said drying process can also be used with a chip shape, in this Example, the particle | grain (pellet) 1a of an appropriate diameter and finer powder 1b using an appropriate processing machine. (Step T7).

なお、前記浄化材1は、上記ステップT1からステップT7までが全て同一工場内で行われて製造されるものに限られない。例えば、他の工場等にて上記ステップT1〜T7のうちのあるステップまで製造されている場合、途中のステップから始めて浄化材1を製造すればよい。   In addition, the said purification material 1 is not restricted to what is manufactured by performing all from the said step T1 to step T7 in the same factory. For example, when it is manufactured up to a certain step among the steps T1 to T7 in other factories or the like, the purification material 1 may be manufactured starting from an intermediate step.

なお、上記第4実施例では、金属塩化物として、最も高性能な陰イオン吸着炭素材料が得られるCaCl2 を挙げているが、BaCl2 やMnCl2 等でもよい。 In the fourth embodiment, CaCl 2 from which the highest performance anion-adsorbing carbon material can be obtained is used as the metal chloride, but BaCl 2 , MnCl 2 or the like may be used.

また、上記第4実施例では、処理槽97内において浄化材1のHCl溶液96に対する接触処理を行っているが、HCl溶液96に代えて水を用いてもよい。この場合、塩化物イオンの付加は行われず、浄化材1内に残留する余分な金属塩化物の結晶を除去するのみとなる。   In the fourth embodiment, the contact treatment of the purification material 1 with the HCl solution 96 is performed in the treatment tank 97, but water may be used in place of the HCl solution 96. In this case, addition of chloride ions is not performed, and only the excess metal chloride crystals remaining in the purification material 1 are removed.

さらに、上記実施の形態では、金属塩化物導入チップ93を炭化処理炉6にて炭化処理して浄化材1を得た後、処理槽97へと送っているが、処理槽97へと送らなくてもよい。この場合、前記浄化材1を乾燥機14に送る必要がないので、浄化材1の製造方法は、上記ステップT5,T6が省かれたものとなる。また、この場合、浄化材1の製造方法としては、ステップT1〜T4で終了してもよいし、その後ステップT7を行ってもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the metal chloride introduction chip 93 is carbonized in the carbonization furnace 6 to obtain the purification material 1 and then sent to the treatment tank 97, but not sent to the treatment tank 97. May be. In this case, since it is not necessary to send the purification material 1 to the dryer 14, the manufacturing method of the purification material 1 is one in which the steps T5 and T6 are omitted. Moreover, in this case, as a manufacturing method of the purification material 1, you may complete | finish by step T1-T4, and you may perform step T7 after that.

次に、第4実施例の浄化材1の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能を調べるために行った試験について説明する。硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験方法および試験結果について説明すると、以下の通りである。   Next, a test conducted for examining the adsorption performance of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of the purification material 1 of the fourth embodiment will be described. The test method and test results for the adsorption performance of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen will be described as follows.

まず、以下に示す計七つのサンプル(1)〜(7)をそれぞれ200mgずつ2組用意した。すなわち、
(1)木質チップ5を700℃で1時間加熱し炭化させて得られた木炭
(2)木質チップ5を700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、1mol/LのFeCl3 溶液に浸漬し水洗いして得られた塩化鉄木炭
(3)陰イオン交換樹脂
(4)木質チップ5を10重量%のBaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させて得られたBaCl2
(5)木質チップ5を10重量%のBaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、5mol/LのHCl溶液に浸漬処理して得られたHCl処理BaCl2
(6)木質チップ5を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させて得られたCaCl2
(7)木質チップ5を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、5mol/LのHCl溶液に浸漬処理して得られたHCl処理CaCl2
の計七つのサンプルを2組用意した。なお、(4)〜(7)のサンプルは上記浄化材1に相当するものであり、(1)〜(3)のサンプルは浄化材1と比較するためのものである。
First, two sets of 200 mg each were prepared for a total of seven samples (1) to (7) shown below. That is,
(1) Charcoal obtained by heating and carbonizing the wood chip 5 at 700 ° C. for 1 hour (2) Heating and carbonizing the wood chip 5 at 700 ° C. for 1 hour, and then immersing it in a 1 mol / L FeCl 3 solution. Iron chloride charcoal obtained by washing with water (3) Anion exchange resin (4) BaCl 2 charcoal obtained by dipping the wood chip 5 in a 10% by weight BaCl 2 solution, followed by heating at 700 ° C. for 1 hour for carbonization (5) The wood chip 5 is immersed in a 10 wt% BaCl 2 solution, heated at 700 ° C. for 1 hour to be carbonized, and then immersed in a 5 mol / L HCl solution to obtain an HCl-treated BaCl 2 charcoal ( 6) CaCl 2 charcoal obtained by dipping the wood chip 5 in a 10 wt% CaCl 2 solution and then carbonizing by heating at 700 ° C. for 1 hour. (7) The wood chip 5 was dipped in a 10 wt% CaCl 2 solution. After 1 hour at 700 ° C Two sets of a total of seven samples of HCl-treated CaCl 2 charcoal obtained by heating and carbonizing and then dipping in a 5 mol / L HCl solution were prepared. The samples (4) to (7) correspond to the purification material 1, and the samples (1) to (3) are for comparison with the purification material 1.

そして、一方の組の各サンプルを、硝酸性窒素の濃度が50mg/L(50ppm)の硝酸性窒素溶液50mL(第1標準液)に個別に投入し、また、他方の組の各サンプルを、亜硝酸性窒素の濃度が50mg/L(50ppm)の亜硝酸性窒素溶液50mL(第2標準液)に個別に投入した。その後、200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、第1標準液中の硝酸性窒素の濃度および第2標準液中の亜硝酸性窒素の濃度をそれぞれ測定し、各サンプルによる硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を計算した。   Then, each sample of one set is individually put into 50 mL (first standard solution) of a nitrate nitrogen solution having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L (50 ppm), and each sample of the other set is The nitrite nitrogen concentration was individually added to 50 mL (second standard solution) of nitrite nitrogen solution having a concentration of 50 mg / L (50 ppm). Then, after shaking for 10 hours under the conditions of 200 rpm and 20 ° C., the concentration of nitrate nitrogen in the first standard solution and the concentration of nitrite nitrogen in the second standard solution were measured, respectively. The amount of adsorbed nitrogen and nitrite nitrogen was calculated.

図22は、上記試験によって得られた各サンプルの硝酸性窒素吸着能および亜硝酸性窒素吸着能の比較結果を表す。なお、この図では、各サンプルの硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着量を一対の棒グラフで示しており、左側の棒グラフが硝酸性窒素吸着量、右側の棒グラフが亜硝酸性窒素吸着量を示している。この図に示す結果から、本発明のサンプルはいずれも高い硝酸性窒素吸着能および亜硝酸性窒素吸着能を持つことがわかる。さらに、(4)のBaCl2 炭と(5)のHCl処理BaCl2 炭の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を比較し、また、(6)のCaCl2 炭と(7)のHCl処理CaCl2 炭の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を比較することにより、浄化材1の硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着能をより高めるためには、浄化材1をHCl溶液に浸漬する処理(HCl処理)を行ったほうがよいことがわかる。しかし、HCl処理を行わなくても十分に高い硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着能を持った浄化材1が得られ、この場合には、HCl溶液の接触処理を行わない分だけ低いコストで浄化材1を製造することができる。 FIG. 22 shows a comparison result of nitrate nitrogen adsorption ability and nitrite nitrogen adsorption ability of each sample obtained by the above test. In this figure, the amount of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen adsorption of each sample is shown as a pair of bar graphs. The left bar graph shows the nitrate nitrogen adsorption amount, and the right bar graph shows the nitrite nitrogen adsorption amount. ing. From the results shown in this figure, it can be seen that all the samples of the present invention have high nitrate nitrogen adsorption ability and nitrite nitrogen adsorption ability. Further, the adsorption amounts of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of (4) BaCl 2 charcoal and (5) HCl-treated BaCl 2 charcoal were compared, and (6) CaCl 2 charcoal and (7) HCl adsorbed. In order to further enhance the nitrate nitrogen / nitrite nitrogen adsorption capacity of the purification material 1 by comparing the adsorption amounts of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of the treated CaCl 2 charcoal, the purification material 1 is added to the HCl solution. It can be seen that it is better to perform a dipping treatment (HCl treatment). However, the purification material 1 having sufficiently high nitrate nitrogen / nitrite nitrogen adsorption ability can be obtained without performing the HCl treatment. In this case, the cost is low because the contact treatment of the HCl solution is not performed. The purification material 1 can be manufactured.

ここで、前記浄化材1が例えば硝酸イオンを吸着するのは、図21(A)に示すように、浄化材(CaCl2 炭)1を硝酸溶液99に浸漬すると、浄化材1の表面の官能基にCaイオンを介してまたは直接結合されたClイオン(同図(B)参照)と硝酸溶液99中のNO3 イオンが交換され(同図(C)参照)、NO3 イオンが浄化材1に吸着される(同図(D)参照)からであると考えられる。 Here, the purification material 1 adsorbs, for example, nitrate ions when the purification material (CaCl 2 charcoal) 1 is immersed in the nitric acid solution 99 as shown in FIG. Cl ions (see (B) in the same figure) directly bonded to the group via Ca ions or NO 3 ions in the nitric acid solution 99 are exchanged (see (C) in the same figure), and the NO 3 ions are converted into the purification material 1. It is thought that this is because it is adsorbed on the surface (see FIG. 4D).

また、図21(E)は、NO3 イオンを吸着して同図(D)に示す状態となった浄化材1を、高濃度の塩化物溶液(例えばKClやNaClの金属塩化物溶液、またはHCl溶液)に浸漬した後の状態を示す。すなわち、浄化材1に吸着されたNO3 イオンは、塩化物溶液によってClイオンと交換され、これにより浄化材1が再生され、NO3 イオンなどの陰イオンを吸着可能な状態となる。すなわち、第4実施例の浄化材1は、上記製造方法により常に新たに得られるものに限られず、前記製造方法により得られ、陰イオン(例えばNO3 イオン)を吸着した浄化材1から、吸着した陰イオン(NO3 イオン)が除去されるとともに、次の吸着対象の陰イオン(例えばNO3 イオン)とイオン交換が可能な陰イオン(この実施の形態ではClイオン)を前記除去した陰イオン(NO3 イオン)に替えて結合させることによって得られたもの(すなわち再生されたもの)でもよい。また、上記塩化物溶液に代えて硫酸を用いた場合は、NO3 イオンは、上記Clイオンに代えてSO4 イオンとイオン交換されることとなる。 FIG. 21E shows a purification material 1 that has adsorbed NO 3 ions and is in the state shown in FIG. 21D. A highly concentrated chloride solution (for example, a metal chloride solution of KCl or NaCl, or The state after being immersed in HCl solution) is shown. That is, the NO 3 ions adsorbed on the purification material 1 are exchanged with Cl ions by the chloride solution, whereby the purification material 1 is regenerated and becomes capable of adsorbing anions such as NO 3 ions. That is, the purification material 1 according to the fourth embodiment is not limited to a material that is always newly obtained by the above production method, but is obtained by the production method and is adsorbed from the purification material 1 that adsorbs anions (for example, NO 3 ions). Anion (NO 3 ion) is removed, and an anion (in this embodiment, Cl ion) capable of ion exchange with the next anion (for example, NO 3 ion) to be adsorbed is removed. What was obtained by combining instead of (NO 3 ion) (that is, regenerated) may be used. When sulfuric acid is used instead of the chloride solution, NO 3 ions are ion-exchanged with SO 4 ions instead of the Cl ions.

次に、上記ステップT2において木質チップ5を浸漬する金属塩化物溶液(CaCl2 溶液)91の濃度が、製造後の浄化材1の陰イオン吸着能に与える影響を調べるために行った試験について述べる。上記試験は、木質チップ5をCaCl2 溶液91に浸漬した後、700℃で1時間の加熱により炭化し、水洗いして得た浄化材1を、硝酸性窒素の濃度が50mg/L(50ppm)の硝酸性窒素溶液50mL(標準液)に投入し、前記浄化材1の硝酸性窒素の吸着能を調べたもので、前記CaCl2 溶液61として、濃度が1重量%、3重量%、5重量%、7重量%、10重量%、12重量%、14重量%、17重量%、20重量%のものが用いられた。また、比較のために、木質チップ5を10重量%のCaCl2 溶液91に浸漬した後、700℃で1時間の加熱により炭化し、HCl処理して得た浄化材1の硝酸性窒素の吸着能についても調べた。上記試験の結果を図23に示す。 Next, the concentration of metal chloride solution (CaCl 2 solution) 91 soaking the wood chips 5 in step T2 is described test conducted to examine the effect on the anion adsorbing ability of the purification material 1 after manufacturing . In the above test, the purification material 1 obtained by immersing the wood chip 5 in the CaCl 2 solution 91, carbonizing by heating at 700 ° C. for 1 hour, and washing with water was used. The concentration of nitrate nitrogen was 50 mg / L (50 ppm). Was added to 50 mL (standard solution) of nitrate nitrogen solution, and the adsorption ability of nitrate nitrogen of the purification material 1 was examined. As the CaCl 2 solution 61, the concentration was 1% by weight, 3% by weight, 5% by weight. %, 7%, 10%, 12%, 14%, 17% and 20% by weight were used. For comparison, adsorption of nitrate nitrogen of the purification material 1 obtained by immersing the wood chip 5 in a 10% by weight CaCl 2 solution 91, carbonizing by heating at 700 ° C. for 1 hour, and treating with HCl. I also examined Noh. The results of the above test are shown in FIG.

図23に示す結果から明らかなように、浄化材1の陰イオン吸着能はCaCl2 溶液の濃度に比例して高くなるわけではなく、コスト面等から考えれば、10重量%程度とすることが最も好ましいといえる。また、この図23に示す結果からも、浄化材1の陰イオン吸着能をより高めるためには、浄化材1をHCl処理したほうがよいことがわかる。 As is clear from the results shown in FIG. 23, the anion adsorption capacity of the purification material 1 does not increase in proportion to the concentration of the CaCl 2 solution. Most preferred. In addition, the results shown in FIG. 23 also show that the purification material 1 should be treated with HCl in order to further increase the anion adsorption ability of the purification material 1.

次に、硝酸性窒素の吸着に使用された第4実施例の浄化材1をKCl(またはNaCl)溶液によって再生し、再生された浄化材1の硝酸性窒素吸着能を調べるために行った再生試験について説明する。   Next, the purification material 1 of the fourth example used for the adsorption of nitrate nitrogen was regenerated with a KCl (or NaCl) solution, and the regeneration performed to examine the nitrate nitrogen adsorption capacity of the regenerated purification material 1 The test will be described.

まず、浄化材1として、木質チップ5を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させて得られたCaCl2 炭を200mg用意した。そして、このCaCl2 炭を、硝酸性窒素の濃度が50mg/L(50ppm)の硝酸性窒素溶液50mL(標準液)に投入し、200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記標準液中の硝酸性窒素の濃度を測定し、前記CaCl2 炭による硝酸性窒素の吸着量を計算した(初回)。 First, 200 mg of CaCl 2 charcoal obtained by immersing the wood chip 5 in a 10 wt% CaCl 2 solution and heating and carbonizing at 700 ° C. for 1 hour was prepared as the purification material 1. Then, this CaCl 2 charcoal was put into 50 mL (standard solution) of a nitrate nitrogen solution having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L (50 ppm), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, The concentration of nitrate nitrogen in the standard solution was measured, and the amount of nitrate nitrogen adsorbed by the CaCl 2 charcoal was calculated (first time).

続いて、前記CaCl2 炭を1mol/LのKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いして再生した。その後、新たに用意した標準液(すなわち、硝酸性窒素の濃度が50mg/Lの硝酸性窒素溶液50mL)に再生したCaCl2 炭を投入し、200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記標準液中の硝酸性窒素の濃度を測定し、前記CaCl2 炭による硝酸性窒素の吸着量を計算した。そして、このCaCl2 炭の再生から硝酸性窒素の吸着量の計算までの処理を計3回行った(再生一回目〜三回目)。 Subsequently, the CaCl 2 charcoal was washed with a 1 mol / L KCl (or NaCl) solution and further regenerated by washing with water. Thereafter, the regenerated CaCl 2 charcoal is added to a newly prepared standard solution (that is, a nitrate nitrogen solution 50 mL having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L) and shaken for 10 hours under the conditions of 200 rpm and 20 ° C. Thereafter, the concentration of nitrate nitrogen in the standard solution was measured, and the amount of nitrate nitrogen adsorbed by the CaCl 2 charcoal was calculated. Then, the process from the reproduction of the CaCl 2 charcoal up to the calculation of the amount of adsorbed nitrate nitrogen was carried out three times (reproducing first time - third time).

上記再生試験の結果、すなわち、CaCl2 炭による硝酸性窒素の吸着量は、
初回 …9.5mg/g
再生一回目…9.0mg/g
再生二回目…9.1mg/g
再生三回目…8.8mg/g
であった。以上のことから、硝酸性窒素の吸着に使用した浄化材1(CaCl2 炭)は、濃いKCl(またはNaCl)溶液で洗浄しさらに水洗いすれば再生することが確認された。これは、硝酸性窒素を吸着したCaCl2 炭をKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、CaCl2 炭から硝酸性窒素が除去され、この除去された硝酸性窒素に代わってCl- が官能基に結合されるためであると考えられる。また、上記再生試験の結果から、浄化材1(CaCl2 炭)は、KCl(またはNaCl)溶液を用いた洗浄と水洗いとを行うことにより再生させれば、硝酸性窒素の吸着に複数回使用することができることも確認された。なお、前記浄化材1(CaCl2 炭)を亜硝酸性窒素の吸着に使用した場合でも、再生する原理は同じである。
As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of nitrate nitrogen by CaCl 2 charcoal is
First time: 9.5mg / g
The first regeneration ... 9.0mg / g
Second regeneration: 9.1 mg / g
The third regeneration ... 8.8mg / g
Met. From the above, it was confirmed that the purification material 1 (CaCl 2 charcoal) used for the adsorption of nitrate nitrogen was regenerated by washing with a concentrated KCl (or NaCl) solution and further with water. This is because the nitrate nitrogen is removed from the CaCl 2 charcoal by washing the CaCl 2 charcoal adsorbing the nitrate nitrogen with a KCl (or NaCl) solution and then washing with water. This is thought to be because Cl - is bonded to a functional group. Moreover, from the result of the regeneration test, the purification material 1 (CaCl 2 charcoal) can be used multiple times for adsorption of nitrate nitrogen if it is regenerated by washing with KCl (or NaCl) solution and washing with water. It was also confirmed that it could be done. Even when the purification material 1 (CaCl 2 charcoal) is used for adsorption of nitrite nitrogen, the principle of regeneration is the same.

次に、第4実施例の浄化材1として、木質チップ5を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、5mol/LのHCl溶液に浸漬処理して得られたHCl処理CaCl2 炭を用い、このHCl処理CaCl2 炭について上記と同様に再生試験を行った結果を示す。 Next, as the purification material 1 of the fourth embodiment, the wood chip 5 is immersed in a 10 wt% CaCl 2 solution, heated at 700 ° C. for 1 hour to be carbonized, and then immersed in a 5 mol / L HCl solution. using HCl treatment CaCl 2 charcoal was collected using, for the HCl process CaCl 2 charcoal shows the results of similarly regeneration test as described above.

上記再生試験の結果、すなわち、HCl処理CaCl2 炭による硝酸性窒素の吸着量は、
初回 …11.0mg/g
再生一回目…11.0mg/g
再生二回目…10.8mg/g
再生三回目…10.8mg/g
であった。以上のことから、炭化後にHCl溶液に浸漬処理して得られる浄化材1(HCl処理CaCl2 炭)についても、硝酸性窒素の吸着に使用後、濃いKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが確認された。また、HCl溶液への浸漬処理によって向上したHCl処理CaCl2 炭の硝酸性窒素吸着能は、KCl(またはNaCl)溶液を用いた洗浄と水洗いとを行ってHCl処理CaCl2 炭を繰り返し再生させても持続すること(向上したままであること)が確認された。
As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of nitrate nitrogen by the HCl-treated CaCl 2 charcoal,
First time ... 11.0mg / g
The first regeneration ... 11.0mg / g
Second regeneration: 10.8mg / g
The third regeneration ... 10.8mg / g
Met. From the above, purifying material 1 (HCl-treated CaCl 2 charcoal) obtained by immersing in HCl solution after carbonization is also washed with concentrated KCl (or NaCl) solution after use for adsorption of nitrate nitrogen, Regeneration was confirmed by washing with water. Further, the nitrate nitrogen adsorption ability of the HCl-treated CaCl 2 charcoal improved by the immersion treatment in the HCl solution is obtained by repeatedly regenerating the HCl-treated CaCl 2 charcoal by washing with KCl (or NaCl) solution and washing with water. Has also been confirmed to remain (still improved).

次に、第4実施例の浄化材1のフッ化物イオンの吸着性能を調べるために行った試験について説明する。まず、この試験を行うために、上述した硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験で用いた計七つのサンプル(1)〜(7)をそれぞれ50mgずつ1組用意した。そして、各サンプルを、フッ化物イオン濃度が50mg/L(50ppm)の溶液50mL(標準液)に個別に投入し、200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、標準液中のフッ化物イオンの濃度をそれぞれ測定し、各サンプルによるフッ化物イオンの吸着量を計算した。   Next, a test conducted for examining the fluoride ion adsorption performance of the purification material 1 of the fourth embodiment will be described. First, in order to perform this test, 50 mg each of a total of seven samples (1) to (7) used in the above-described adsorption performance test for nitrate nitrogen and nitrite nitrogen were prepared. Each sample was individually added to 50 mL (standard solution) of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L (50 ppm), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, and then subjected to the fluoride in the standard solution. The concentration of fluoride ion was measured, and the amount of fluoride ion adsorption by each sample was calculated.

図24は、上記試験によって得られた各サンプルのフッ化物イオン吸着能の比較結果を表す。この図に示す結果から、本発明のサンプルはいずれも高いフッ化物イオン吸着能を持つことがわかる。さらに、(4)のBaCl2 炭と(5)のHCl処理BaCl2 炭のフッ化物イオンの吸着量を比較し、また、(6)のCaCl2 炭と(7)のHCl処理CaCl2 炭のフッ化物イオンの吸着量を比較することにより、浄化材1のフッ化物イオン吸着能をより高めるためには、浄化材1をHCl溶液に浸漬する処理(HCl処理)を行ったほうがよいことがわかる。しかし、HCl処理を行わなくても十分に高いフッ化物イオン吸着能を持った浄化材1が得られ、この場合には、HCl溶液の接触処理を行わない分だけ低いコストで浄化材1を製造することができる。 FIG. 24 shows a comparison result of fluoride ion adsorption ability of each sample obtained by the above test. From the results shown in this figure, it can be seen that all the samples of the present invention have high fluoride ion adsorption ability. Furthermore, the adsorption amounts of fluoride ions of (4) BaCl 2 charcoal and (5) HCl-treated BaCl 2 charcoal were compared, and (6) CaCl 2 charcoal and (7) HCl-treated CaCl 2 charcoal were compared. By comparing the adsorption amount of fluoride ions, it is understood that it is better to perform a treatment (HCl treatment) in which the purification material 1 is immersed in an HCl solution in order to further enhance the fluoride ion adsorption ability of the purification material 1. . However, the purification material 1 having a sufficiently high fluoride ion adsorption ability can be obtained without performing the HCl treatment. In this case, the purification material 1 is produced at a low cost because the contact treatment of the HCl solution is not performed. can do.

次に、フッ化物イオンの吸着に使用された上記浄化材1を塩酸(または硫酸)によって再生し、再生された浄化材1のフッ化物イオン吸着能を調べるために行った再生試験について説明する。   Next, a regeneration test performed to regenerate the purification material 1 used for adsorption of fluoride ions with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and examine the fluoride ion adsorption ability of the regenerated purification material 1 will be described.

まず、浄化材1として、木質チップ5を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させて得られたCaCl2 炭を200mg用意した。そして、このCaCl2 炭を、フッ化物イオンの濃度が50mg/L(50ppm)の溶液50mL(標準液)に投入し、200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記標準液中のフッ化物イオンの濃度を測定し、前記CaCl2 炭によるフッ化物イオンの吸着量を計算した(初回)。 First, 200 mg of CaCl 2 charcoal obtained by immersing the wood chip 5 in a 10 wt% CaCl 2 solution and heating and carbonizing at 700 ° C. for 1 hour was prepared as the purification material 1. Then, this CaCl 2 charcoal was put into 50 mL (standard solution) of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L (50 ppm), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, and then in the standard solution. The concentration of fluoride ions was measured, and the amount of fluoride ions adsorbed by the CaCl 2 charcoal was calculated (first time).

続いて、前記CaCl2 炭を1mol/Lの塩酸(または硫酸)で洗浄し、さらに水洗いして再生した。その後、新たに用意した標準液(すなわち、フッ化物イオンの濃度が50mg/Lの溶液50mL)に再生したCaCl2 炭を投入し、200rpm、20℃の条件下で、10時間振とう後、前記標準液中のフッ化物イオンの濃度を測定し、前記CaCl2 炭によるフッ化物イオンの吸着量を計算した。そして、このCaCl2 炭の再生からフッ化物イオンの吸着量の計算までの処理を計3回行った(再生一回目〜三回目)。 Subsequently, the CaCl 2 charcoal was washed with 1 mol / L hydrochloric acid (or sulfuric acid) and further regenerated by washing with water. Thereafter, the regenerated CaCl 2 charcoal was added to a newly prepared standard solution (that is, 50 mL of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, The concentration of fluoride ions in the standard solution was measured, and the adsorption amount of fluoride ions by the CaCl 2 charcoal was calculated. Then, the processing up to the calculation of the adsorption amount of fluoride ions from the reproduction of the CaCl 2 charcoal was carried out three times (reproducing first time - third time).

上記再生試験の結果、すなわち、CaCl2 炭によるフッ化物イオンの吸着量は、
初回 …22.5mg/g
再生一回目…22.4mg/g
再生二回目…21.7mg/g
再生三回目…21.9mg/g
であった。以上のことから、フッ化物イオンの吸着に使用した浄化材1(CaCl2 炭)は、濃い塩酸(または硫酸)で洗浄しさらに水洗いすれば再生することが確認された。これは、フッ化物イオンを吸着したCaCl2 炭を塩酸(または硫酸)で洗浄し、さらに水洗いすることにより、CaCl2 炭からフッ化物イオンが除去され、この除去されたフッ化物イオンに代わってCl- (またはSO4 2- )が官能基に結合されるためであると考えられる。また、上記再生試験の結果から、浄化材1(CaCl2 炭)は、塩酸(または硫酸)を用いた洗浄と水洗いとを行うことにより再生させれば、フッ化物イオンの吸着に複数回使用することができることも確認された。
As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of fluoride ions by CaCl 2 charcoal,
First time ... 22.5mg / g
The first reproduction… 22.4mg / g
Second regeneration: 21.7 mg / g
The third regeneration ... 21.9mg / g
Met. From the above, it was confirmed that the purification material 1 (CaCl 2 charcoal) used for the adsorption of fluoride ions was regenerated by washing with concentrated hydrochloric acid (or sulfuric acid) and further with water. This is because the fluoride ions are removed from the CaCl 2 charcoal by washing the CaCl 2 charcoal on which the fluoride ions have been adsorbed with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and then washing with water, and instead of the removed fluoride ions, Cl - (Or SO 4 2- ) is considered to be bonded to the functional group. Further, from the result of the regeneration test, the purification material 1 (CaCl 2 charcoal) is used for adsorption of fluoride ions multiple times if it is regenerated by washing with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and washing with water. It was also confirmed that it was possible.

次に、第4実施例の浄化材1として、木質チップ5を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、5mol/LのHCl溶液に浸漬処理して得られたHCl処理CaCl2 炭を用い、このHCl処理CaCl2 炭について上記と同様に再生試験を行った結果を示す。 Next, as the purification material 1 of the fourth embodiment, the wood chip 5 is immersed in a 10 wt% CaCl 2 solution, heated at 700 ° C. for 1 hour to be carbonized, and then immersed in a 5 mol / L HCl solution. using HCl treatment CaCl 2 charcoal was collected using, for the HCl process CaCl 2 charcoal shows the results of similarly regeneration test as described above.

上記再生試験の結果、すなわち、HCl処理CaCl2 炭によるフッ化物イオンの吸着量は、
初回 …32.0mg/g
再生一回目…31.5mg/g
再生二回目…31.4mg/g
再生三回目…31.2mg/g
であった。以上のことから、炭化後にHCl溶液に浸漬処理して得られる浄化材1(HCl処理CaCl2 炭)についても、フッ化物イオンの吸着に使用後、塩酸(または硫酸)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが確認された。また、HCl溶液への浸漬処理によって向上したHCl処理CaCl2 炭のフッ化物イオン吸着能は、塩酸(または硫酸)を用いた洗浄と水洗いとを行ってHCl処理CaCl2 炭を繰り返し再生させても持続すること(向上したままであること)が確認された。
As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of fluoride ions by the HCl-treated CaCl 2 charcoal,
First time… 32.0mg / g
First reproduction: 31.5mg / g
Second regeneration: 31.4mg / g
The third regeneration ... 31.2mg / g
Met. From the above, purifying material 1 (HCl-treated CaCl 2 charcoal) obtained by immersion treatment in HCl solution after carbonization is also used for adsorption of fluoride ions, then washed with hydrochloric acid (or sulfuric acid) solution, and further washed with water. By doing so, it was confirmed that it was reproduced. Further, the fluoride ion adsorption ability of the HCl-treated CaCl 2 charcoal improved by the immersion treatment in the HCl solution can be obtained by repeatedly regenerating the HCl-treated CaCl 2 charcoal by washing with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and washing with water. It was confirmed that it persisted (it remained improved).

(A)は、本発明の浄水器用浄化材の一例を示す図、(B)は、浄水器用浄化材の加工例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the purification material for water purifiers of this invention, (B) is a figure which shows the processing example of the purification material for water purifiers. 前記浄水器用浄化材を製造する装置の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly an example of the apparatus which manufactures the said purification material for water purifiers. 前記製造装置を用いて浄水器用浄化材を製造する工程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing the purification material for water purifiers using the said manufacturing apparatus. 前記浄水器用浄化材を製造する装置の他の例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the other example of the apparatus which manufactures the said purification material for water purifiers. 前記製造装置を用いて浄水器用浄化材を製造する工程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing the purification material for water purifiers using the said manufacturing apparatus. 本発明の浄水器用浄化材の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着試験における各吸着量を示す図である。It is a figure which shows each adsorption amount in the adsorption test of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of the purification material for water purifiers of this invention. 前記浄水器用浄化材のフッ化物イオンの吸着試験における各吸着量を示す図である。It is a figure which shows each adsorption amount in the adsorption test of the fluoride ion of the said purification material for water purifiers. 石灰水浸漬工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a lime water immersion process. 上記石灰水浸漬工程後の炭化工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the carbonization process after the said lime water immersion process. 炭化工程後の酸溶液浸漬工程を示す図である。It is a figure which shows the acid solution immersion process after the carbonization process. 硝酸イオン吸着のメカニズムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mechanism of nitrate ion adsorption | suction. 本発明の浄水器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the water purifier of this invention. 前記浄水器用浄化材を用いた浄水器用浄化体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the purification body for water purifiers using the said purification material for water purifiers. 浄水器用浄化体の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the purification body for water purifiers. 浄水器用浄化体のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of the purification body for water purifiers. この発明の第4実施例に係る浄水器用浄化材を製造する装置の構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the structure of the apparatus which manufactures the purification material for water purifiers concerning 4th Example of this invention. 前記製造装置を用いて前記炭素材料を製造する工程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing the said carbon material using the said manufacturing apparatus. (A)〜(C)は、図17におけるステップT2の工程の詳細を示す図である。(A)-(C) are the figures which show the detail of the process of step T2 in FIG. (A)〜(C)は、図17におけるステップT4の工程の詳細を示す図である。(A)-(C) are the figures which show the detail of the process of step T4 in FIG. (A)〜(C)は、図17におけるステップT5の工程の詳細を示す図である。(A)-(C) are the figures which show the detail of the process of step T5 in FIG. (A)〜(D)は、第4実施例における硝酸イオン吸着の詳細を示す図、(E)は、再生後の炭素材料を示す図である。(A)-(D) is a figure which shows the detail of nitrate ion adsorption | suction in 4th Example, (E) is a figure which shows the carbon material after reproduction | regeneration. 第4実施例の浄化材および比較材料の硝酸性窒素・亜硝酸性窒素の吸着量の比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of the adsorption amount of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of the purification | cleaning material of 4th Example, and a comparison material. ステップT2におけるCaCl2 溶液の濃度を変えて作成された炭素材料およびHCl処理して得られた炭素材料の硝酸性窒素の各吸着量を示すグラフである。It is a graph showing the adsorption amount of nitrate nitrogen of the carbon material obtained by CaCl 2 solution carbon materials and HCl treatment were prepared by varying the concentration of the step T2. 第4実施例の浄化材および比較材料のフッ化物イオンの吸着量の比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of the adsorption amount of the fluoride ion of the purification material of 4th Example, and a comparison material.

符号の説明Explanation of symbols

1(1a,1b) 浄水器用浄化材
5 原料植物
9,21 炭化物
9S,21S 炭素材料
30 浄水器
39 活性炭層
1 (1a, 1b) Purifier for water purifier 5 Raw material plant 9,21 Carbide 9S, 21S Carbon material 30 Water purifier 39 Activated carbon layer

Claims (12)

原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを結合させて陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴とする浄水器用浄化材。 It is made of a carbon material having anion adsorption characteristics by combining an anion capable of ion exchange with an anion to be adsorbed by contacting an acid solution with a carbide obtained by carbonizing a raw material plant, Or the purification material for water purifiers characterized by including the said carbon material. カルシウム導入処理した原料植物を炭化処理して得られる炭化物に酸溶液を接触させることにより、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを結合させて陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴とする浄水器用浄化材。 Carbon material that has anion adsorption properties by binding anions that can be exchanged with anions to be adsorbed by contacting an acid solution with the carbide obtained by carbonizing the raw material plant treated with calcium. Or a water purifier purification material comprising the carbon material. 原料植物にカルシウムイオンを含む溶液を接触させることにより前記カルシウム導入処理がなされている請求項2に記載の浄水器用浄化材。   The purification material for water purifiers according to claim 2, wherein the calcium introduction treatment is performed by bringing a solution containing calcium ions into contact with a raw material plant. 酸溶液の濃度が0.01mol/L以上である請求項1〜3のいずれかに記載の浄水器用浄化材。   The purification material for water purifiers according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the acid solution is 0.01 mol / L or more. 金属塩化物を導入処理した原料植物を炭化処理することにより、その炭化物に吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な塩化物イオンを結合させて陰イオン吸着特性を持たせた炭素材料からなるか、または前記炭素材料を含むことを特徴とする浄水器用浄化材。 The raw material plants by introducing treating metal chloride Ri by the carbonizing process, the carbon material anion ion exchange adsorption target carbides its cause is bound chloride ions as possible gave an anion adsorbing properties Or a water purifier purification material comprising the carbon material. 前記炭化物内に結合される金属塩化物を灰分として2%〜25%含有させてある請求項5に記載の浄水器用浄化材。   The purification material for water purifiers of Claim 5 which contains 2-25% of metal chloride couple | bonded in the said carbide | carbonized_material as ash. 前記炭化物を水および/または酸に接触させてある請求項5または6に記載の浄水器用浄化材。   The purifier for a water purifier according to claim 5 or 6, wherein the carbide is in contact with water and / or an acid. 前記金属塩化物がCaCl2 またはBaCl2 である請求項5〜7のいずれかに記載の浄水器用浄化材。 Water purifier purifying material according to any one of claims 5-7 wherein the metal chloride is CaCl 2 or BaCl 2. 原料植物の炭化処理温度が400℃〜1000℃である請求項1〜8のいずれかに記載の浄水器用浄化材。   The carbonization temperature of a raw material plant is 400 to 1000 degreeC, The purification material for water purifiers in any one of Claims 1-8. 吸着対象の陰イオンを吸着した請求項1〜9のいずれかに記載の浄水器用浄化材から、吸着した陰イオンが除去されるとともに、次の吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを前記除去した陰イオンに替えて結合させてなる浄水器用浄化材。   The anion which adsorb | sucked the anion of the next adsorption object while removing the adsorbed anion from the purification material for water purifiers in any one of Claims 1-9 which adsorb | sucked the anion of adsorption object A purifier for a water purifier, which is bonded in place of the removed anion. 請求項1〜10のいずれかに記載の浄水器用浄化材を用いて上水を浄化することを特徴とする上水浄化方法。   A clean water purification method, wherein clean water is purified using the purifier for water purifier according to claim 1. 浄水器内に請求項1〜10のいずれかに記載の浄水器用浄化材を設け、上水を浄化するように構成してあることを特徴とする浄水器。   A water purifier, wherein the water purifier purifying material according to any one of claims 1 to 10 is provided in a water purifier to purify clean water.
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