JP2006513847A - 水フィルタ材料類、対応する水フィルタ類及びそれを使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
全ての引用文献は、関連部分において本明細書に参考として組み込まれる。いかなる文献の引用も、それが本発明に関する先行技術であることを承認するものとして解釈されるべきでない。
本明細書で使用する時、「フィルタ類」及び「ろ過」の用語は、それぞれ、主に吸着及び/又はサイズ排除により、より少ない程度まで微生物を除去すること(及び/又は他の汚染物質を除去すること)に関する構造体及び機構を指す。
BRI=100×[1−(平衡時における浴中の大腸菌細菌濃度/対照中の大腸菌細菌濃度)]
式中、「平衡時における浴中の大腸菌細菌濃度」は、以下に更に十分に検討されるように、外部総表面積が1400cm2で、ザウタ平均粒径が55μm未満の一定質量のフィルタ粒子類を含有する浴中の平衡時における細菌濃度を指す。2時間あけた2つの時点で測定して、大腸菌濃度が半桁以内までの変化しない状態を維持する時は、平衡に達している。「対照中の大腸菌細菌濃度」の語句は、対照浴中の大腸菌細菌濃度を指し、約3.7×109CFU/Lに等しい。ザウタ平均粒径は、表面対体積の比が全粒子分布の表面対体積の比に等しい、粒子の直径である。「CFU/L」の用語は、大腸菌の計数に使用される典型的な用語である、「1リットル当りのコロニー形成単位」を表すことに留意されたい。BRI指数は、殺菌効果を提供する化学剤類の適用なしに測定される。フィルタ粒子類の除去能力を報告する同等の方法は、次のように定義される「細菌対数除去指数」(BLRI)を用いる:
BLRI=−log[1−(BRI/100)]
BLRIは、「log」(ここで、「log」は対数を表す)の単位を有する。例えば、BRIが99.99%に等しいフィルタ粒子類のBLRIは、4logに等しい。BRI及びBLRIの値を決定する試験手順を以下に記載する。
VRI=100×[1−(平衡時における浴中のMS−2ファージ濃度/対照中のMS−2ファージ濃度)]
式中、「平衡時における浴中のMS−2ファージ濃度」は、以下に更に十分に検討されるように、外部総表面積が1400cm2で、ザウタ平均粒径が55μm未満の一定質量のフィルタ粒子類を含有する浴中の平衡時におけるファージの濃度を指す。2時間あけた2つの時点で測定して、MS−2濃度が半桁以内までの変化しない状態を維持する時、平衡に達している。「対照中のMS−2ファージ濃度」の語句は、対照浴におけるMS−2ファージ濃度を指し、約6.7×107PFU/Lに等しい。「PFU/L」の用語は、MS−2の計数に使用される典型的な用語である、「1リットル当りのプラーク形成単位」を表すことに留意されたい。VRI指数は、殺ウイルス効果を提供する化学剤類の適用なしに測定される。フィルタ粒子類の除去能力を報告する同等の方法は、次のように定義される「ウイルス対数除去指数」(VLRI)を用いる:
VLRI=−log[1−(VRI/100)]
VLRIは、「log」(ここで、「log」は対数である)の単位を有する。例えば、VRIが99.9%に等しいフィルタ粒子類のVLRIは、3logに等しい。VRI及びVLRIの値を決定する試験手順を以下に記載する。
F−BLR=−log[(大腸菌の流出濃度)/(大腸菌の流入濃度)]、式中、「大腸菌の流入濃度」は、試験中ずっと連続的に約1×108CFU/Lに設定され、「大腸菌の流出濃度」は、フィルタを約2,000フィルタ材料細孔体積が貫流した後、測定される。F−BLRは、「log」(ここで、「log」は対数である)の単位を有する。流出濃度が検定に使用される技術の検出限界未満である場合、F−BLRを計算するための流出濃度は、検出限界であると考えられることに留意されたい。また、F−BLRは、殺菌効果を提供する化学剤類の適用なしに測定されることにも留意されたい。
F−VLRは、次のように定義及び計算される:
F−VLR=−log[(MS−2の流出濃度)/(MS−2の流入濃度)]、式中、「MS−2の流入濃度」は、試験中ずっと連続的に約1×107PFU/Lに設定され、「MS−2の流出濃度」は、フィルタを約2,000フィルタ材料細孔体積が貫流した後、測定される。F−VLRは、「log」(ここで、「log」は対数である)の単位を有する。流出濃度が検定に使用される技術の検出限界未満である場合、F−VLRを計算するための流出濃度は、検出限界であると考えられることに留意されたい。また、F−VLRは、殺ウイルス効果を提供する化学剤類の適用なしに測定されることにも留意されたい。
メソ細孔性活性炭フィルタ粒子類は、ミクロ細孔性活性炭フィルタ粒子類と比較して、より多くの微生物類を吸着することが、予期せずして分かった。また、メソ細孔性及び塩基性活性炭フィルタ粒子類は、メソ細孔性及び酸性活性炭フィルタ粒子類により吸着されるものと比較して、より多くの微生物類を吸着することが、予期せずして分かった。更に、メソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭フィルタ粒子類は、バルク酸素重量パーセンテージの低下していないメソ細孔性及び塩基性活性炭フィルタ粒子類により吸着されるものと比較して、より多くの微生物類を吸着することが、予期せずして分かった。
また、フィルタ材料を得るため、出発材料に応じて、前述の出発材料にこのような処理を複数回繰り返してもよい。
C/Co=exp(−λL)(1)
式中、Cは流出濃度であり、Coは流入濃度であり、λは逆の長さの単位を有するフィルタ係数であり、Lはフィルタの深さである。前記定義に基づいて、付着しない微生物がフィルタを通って距離Lを移動する時、付着しない微生物が衝突する回数は、(λ/α)Lであり、式中、αは「清浄な」ろ床の捕捉係数(衝突効率とも呼ばれる)であり、捕集材表面に捕捉される微生物類の数と、捕集材表面に当る微生物類の数との比として定義されることに留意されたい。式1は、LをRo−Riで置換すると、半径流フィルタにも有効であり、式中、Roは外側半径であり、Riは内側半径であり、フィルタ係数は、フィルタの厚さで平均される。粒子含有ろ床(繊維類ではない)のフィルタ係数は、次の通りである:
λ=(3(1−ε)ηα)/2dc(2)
式中、εはろ床空隙率であり、ηは、捕集材表面に当る微生物類の数と、捕集材表面の方に流れる微生物類の数との比と定義される単一捕集材効率であり、その時dcは捕集材粒径である。前記式の係数(3/2)は、球状又は球のような粒子類に有効である。円筒状の粒子類(例えば、繊維類)では、その項は(4/π)になり、dcは円筒の直径である。また、「清浄な」ろ床の用語は、捕集材表面が、新たな微生物類の沈積効率の低減(即ち、ブロッキング)を引き起こすのに十分な微生物類をまだ蓄積していないことを意味することに留意されたい。
F−BLR又はF−VLR=−log(C/C0)=(λL/2.3)(3)
単一捕集材効率ηは、ラージャゴーパーラン(Rajagopalan)及びテン(Tien)のモデル(RTモデル;米国化学技術者協会誌、22(3)、523〜533頁(1976年)(AIChE J.,22 (3),523-533 (1976))及び米国化学技術者協会誌、28、871〜872頁(1982年)(AIChE J.,28,871-872 (1982)))を使用して次のように計算される:
η=4As 1/3Pe-2/3+AsLo1/8R15/8+0.00338AsG6/5R-2/5(4)
式中、
軸流フィルタ類では、
(実施例1)
(メソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭を生成するための、メソ細孔性及び酸性活性炭の処理)
ペンシルバニア州アードモア(Ardmore,PA)のカーボケム社(Carbochem,Inc.)製の、木材系メソ細孔性及び酸性活性炭粒子類であるカーボケム(CARBOCHEM)(登録商標)CA−10約2kgを、ロードアイランド州クランストン(Cranston,RI)のC.I.ヘイズ社(C.I.Hayes,Inc.)により製造される加熱炉モデルBAC−Mのベルト上に置く。加熱炉の温度を約950℃に設定し、処理時間は約4時間であり、雰囲気は約12,800標準L/h(即ち、約450標準ft3/h、又は同等には約6.4標準L/h.g)の体積流量で流れる解離アンモニアである。処理された活性炭粒子類は、TA4−CA−10と呼ばれ、そのBET等温線、メソ細孔体積分布、及び零電荷点の分析をそれぞれ図1a、図2a、及び図3aに表す。BETの数値、メソ細孔及びマクロ細孔の体積の合計、零電荷点、BRI/BLRI、VRI/VLRI、バルク酸素重量パーセンテージ、及びORPをVI項に示す。
(メソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭を生成するための、メソ細孔性及び塩基性活性炭の処理)
バージニア州コビントン(Covington,VA)のミード・ウエストベイコウ社(MeadWestvaco Corp.)製の、木材系メソ細孔性及び塩基性活性炭粒子類であるミード・ウエストベイコウ・ニューチャー(MeadWestvaco Nuchar)(登録商標)RGC約2kgを、ロードアイランド州クランストン(Cranston,RI)のC.I.ヘイズ社(C.I.Hayes,Inc.)により製造される加熱炉モデルBAC−Mのベルト上に置く。加熱炉の温度を約800℃に設定し、処理時間は4時間であり、雰囲気は約12,800標準L/h(即ち、約450標準ft3/h、又は同等には約6.4標準L/h.g)の体積流量で流れるヘリウムである。処理された活性炭粒子類は、THe4−RGCと呼ばれ、そのBET等温線、メソ細孔体積分布、及び零電荷点の分析をそれぞれ図1b、図2b、及び図3bに表す。BETの数値、メソ細孔及びマクロ細孔の体積の合計、零電荷点、BRI/BLRI、VRI/VLRI、バルク酸素重量パーセンテージ、及びORPをVI項に示す。
ここで、図4を参照し、本発明に従って製造される例示的なフィルタを説明する。フィルタ20は、流入口24及び流出口26を有する円筒の形態のハウジング22を備える。ハウジング22は、当該技術分野で既知のように、フィルタ20の意図される用途及び所望の性能に応じて、様々な形態、形状、サイズ、及び配置で提供することができる。例えば、フィルタ20は、液体がハウジング22の軸に沿って流れるように流入口24と流出口26が配置されている、軸流フィルタとすることができる。或いは、フィルタ20は、流体(例えば、液体、気体、又はこれらの混合物のいずれか)がハウジング22の半径に沿って流れるように流入口24と流出口26が配置されている、半径流フィルタとすることができる。軸流又は半径流の構成のいずれかで、フィルタ20は、好ましくは少なくとも約0.5in.2(3.2cm2)、より好ましくは少なくとも約3in.2(19.4cm2)、最も好ましくは少なくとも約5in.2(32.2cm2)の正面面積、及び好ましくは少なくとも約0.125in.(0.32cm)、少なくとも約0.25in.(0.64cm)、より好ましくは少なくとも約0.5in.(1.27cm)、最も好ましくは少なくとも約1.5in.(3.81cm)のフィルタ深さに適応するように構成されてもよい。半径流フィルタ類では、フィルタ長さは、少なくとも約0.25in.(0.64cm)、より好ましくは少なくとも約0.5in.(1.27cm)、最も好ましくは少なくとも約1.5in.(3.81cm)であってよい。更には、フィルタ20は、軸流部分と半径流部分の両方を含むことができる。
また、フィルタ20は、逆浸透システム、紫外線システム、イオン交換システム、電気分解水システム、及び当業者に既知の他の水処理システムを含む、他のフィルタシステムと組合せて使用してもよいフィルタ材料28を含む。
(実施例3)
(メソ細孔性及び塩基性活性炭粒子類が入っているフィルタ)
バージニア州コビントン(Covington,VA)のミード・ウエストベイコウ社(MeadWestvaco Corp.)製の、メソ細孔性及び塩基性活性炭粉末であるニューチャー(Nuchar)(登録商標)RGC(Dv,0.5は約45μmに等しい)約18.3gを、オハイオ州シンシナチ(Cincinnati,OH)のエクイスター・ケミカルズ社(Equistar Chemicals,Inc.)のミクロセン(Microthene)(登録商標)低密度ポリエチレン(LDPE)FN510−00バインダ約7g、及びジョージア州ノークロス(Norcross,GA)のセレクト社(Select,Inc.)製のアルシル(Alusil)(登録商標)70アルミノシリケート粉末約2gと混合する。次いで、混合粉末を内径約3in.(約7.62cm)及び深さ約0.5in.(約1.27cm)の円形のアルミニウム金型に注ぎ入れる。金型を閉じ、加熱したプレス機に入れ、圧盤を約204℃で1時間保持する。次いで、金型を室温に冷却して開き、軸流フィルタを取り出す。フィルタの特性は、正面面積:約45.6cm2;フィルタ深さ:約1.27cm;フィルタ総体積:約58mL;フィルタ空隙率(約0.1μmより大きい細孔について):約0.43;及びフィルタ材料細孔体積(約0.1μmより大きい細孔について):約25mL(水銀圧入法ポロシメータで測定した場合)である。フィルタを下記の試験手順に記載のテフロン(Teflon)(登録商標)ハウジングに入れる。流量が約200mL/分の時、本フィルタの圧力低下は、最初の約2,000フィルタ細孔体積では、約17psi(約1.2バール、0.12MPa)である。F−BLR、F−VLR、η、及びαの数値をVI項に示す。
(ミクロ細孔性及び塩基性活性炭粒子類が入っているフィルタ)
ミクロ細孔性及び塩基性ココナッツ活性炭粉末(Dv,0.5は92μmに等しい)約26.2gを、オハイオ州シンシナチ(Cincinnati,OH)のエクイスター・ケミカルズ社(Equistar Chemicals,Inc.)のミクロセン(Microthene)(登録商標)低密度ポリエチレン(LDPE)FN510−00バインダ7g、及びジョージア州ノークロス(Norcross,GA)のセレクト社(Selecto,Inc.)製のアルシル(Alusil)(登録商標)70アルミノシリケート粉末約2gと混合する。次いで、混合粉末類を内径約3in.(約7.62cm)及び深さ約0.5in.(約1.27cm)の円形のアルミニウム金型に注ぎ入れる。金型を閉じ、加熱したプレス機に入れ、圧盤を約204℃で1時間保持する。次いで、金型を室温に冷却して開き、軸流フィルタを取り出す。フィルタの特性は、正面面積:約45.6cm2;フィルタ深さ:約1.27cm;フィルタ総体積:約58mL;フィルタ空隙率(約0.1μmより大きい細孔について):約0.44;及びフィルタ材料細孔体積(約0.1μmより大きい細孔について):約25.5mL(水銀ポロシメータで測定した場合)である。フィルタを下記の試験手順に記載のテフロン(Teflon)(登録商標)ハウジングに入れる。流量が約200mL/分の時、本フィルタの圧力低下は、最初の約2,000フィルタ細孔体積では、約17psi(約1.2バール、約0.12MPa)である。F−BLR、F−VLR、η、及びαの数値をVI項に示す。
以下の手順を使用し、本明細書で検討されるBET、零電荷点、BRI/BLRI、VRI/VLRI、バルク酸素重量パーセンテージ、ORP、F−BLR、及びF−VLR値を計算する。また、単一捕集材効率、フィルタ係数、平均流体滞留時間、及びF−BLRの計算手順も本明細書で検討する。
BET比表面積及び細孔体積分布は、フロリダ州マイアミ(Miami,FL)のコールター社(Coulter Corp.)により製造される、コールターSA3100シリーズ表面積及び細孔サイズ分析器(Coulter SA3100 Series Surface Area and Pore Size Analyzer)で約77Kにおけるマルチポイント窒素吸着による、ASTM D 4820−99(その内容は本明細書に参考として組み込まれる)に記載されるものなどの窒素吸着技術を使用して測定される。また、この方法で、ミクロ細孔、メソ細孔、及びマクロ細孔の体積も分かる。実施例1のTA4−CA−10フィルタ粒子類では、BET面積は約1,038m2/gであり、ミクロ細孔体積は約0.43mL/gであり、メソ細孔及びマクロ細孔の体積の合計は約0.48mL/gである。実施例2のTHe4−RGCフィルタ粒子類では、BET面積は約2,031m2/gであり、ミクロ細孔体積は約0.81mL/gであり、メソ細孔及びマクロ細孔の体積の合計は約0.68mL/gである。出発材料類CA−10及びRGCの各値は、それぞれ、約1,309m2/g、約0.54mL/g、約0.67mL/g、及び約1,745m2/g、約0.70mL/g、約0.61mL/gであることに留意されたい。実施例1及び2のフィルタ材料の典型的なBET窒素等温線及びメソ細孔体積分布をそれぞれ、図1a及び図1bに表す。理解され、当該技術分野で既知のように、BET測定の代わりに他の計測を代用できる。
試薬等級のKClとアルゴンガス下で新たに蒸留された水から、約0.010MのKCl水溶液を調製する。蒸留に使用する水は、逐次逆浸透及びイオン交換処理で脱イオン化する。KCl水溶液約25.0mL体積を約125mLのフラスコ6個に移し、それぞれ24/40のすりガラス栓を嵌める。マイクロリットル量の標準化されたHCl水溶液又はNaOH水溶液を各フラスコに添加し、初期pHを約2〜約12の範囲にする。次いで、マサチューセッツ州ビバリー(Beverly,MA)のサーモ・オリオン社(Thermo Orion Inc.)により製造されるオリオンモデル9107BNトライオード・コンビネーションpH/ATC電極(Orion model 9107BN Triode Combination pH/ATC electrode)を有するオリオン(Orion)モデル420A、pHメータを使用して、各フラスコのpHを記録し、それを「初期pH」と呼ぶ。活性炭粒子類約0.0750±0.0010gを6つのフラスコのそれぞれに添加し、「最終pH」を記録する前に、栓をした状態で水性懸濁液を室温で約24時間(約150rpmで)攪拌する。図3aは、CA−10及びTA4−CA−10活性炭材料類で行った実験の初期pH及び最終pHの値を示し、図3bは、RGC及びTHe4−RGC活性炭材料類で行った実験の初期pH及び最終pHの値を示す。CA−10、TA4−CA−10、RGC、及びTHe4−RGCの零電荷点は、それぞれ、約5.0、約9.7、約8.8、及び約8.6である。理解され、当該技術分野で既知のように、この試験手順の代わりに他の計測を代用できる。
(試験される材料類の数に応じて)2つ以上のパイレックス(Pyrex)(登録商標)ガラスビーカーを用いる、バージニア州リッチモンド(Richmomd,VA)のフィップス・アンド・バード社(Phipps & Bird,Inc.)により製造されるPB−900(商標)プログラム式ジャーテスター(Programmable JarTester)を使用する。ビーカーは、直径約11.4cm(約4.5インチ)、高さ約15.3cm(約6インチ)である。各ビーカーには、脱塩素化され大腸菌微生物類で汚染された、自治体により供給される水道水約500mL、及び約60rpmで回転する攪拌棒が入っている。攪拌棒は、長さ約7.6cm(約3インチ)、高さ約2.54cm(約1インチ)、及び厚さ約0.24cm(約3/32インチ)のステンレス鋼パドルである。攪拌棒は、ビーカーの底部から約0.5cm(約3/16インチ)に配置される。第1のビーカーには、フィルタ材料が入っておらず、対照として使用され、他のビーカーには、ビーカー中の材料類の幾何学的な外部総表面積が約1400cm2となるように、ザウタ平均粒径が約55μm未満の十分な量のフィルタ材料類が入っている。このザウタ平均粒径は、a)広いサイズ分布及びより大きいザウタ平均粒径を有するサンプルを篩い分けるか、又はb)(例えば、フィルタ粒子類が約55μmより大きい場合、又はフィルタ材料が一体化若しくは結合された形態である場合)当業者に周知のサイズ縮小技術でフィルタ粒子類のサイズを縮小させることにより得られる。例えば、限定的ではないが、サイズ縮小技術には、破砕、粉砕、及びミル粉砕がある。サイズ縮小に使用される典型的な装置には、ジョークラッシャ、ジャイレートリークラッシャ、ロールクラッシャ、シュレッダ、強力衝撃ミル、媒体ミル、及び流体エネルギーミル(遠心力ジェット、逆ジェット又はアンビルを有するジェットなど)が挙げられる。サイズ縮小は、緩い又は結合したフィルタ粒子類に使用できる。この試験を行う前に、フィルタ粒子類又はフィルタ材料上の殺生物コーティングを除去しなければならない。或いは、この試験にはコーティングされていない粒子類を代用できる。
試験装置及び手順は、BRI/BLRI手順におけるものと同じである。第1のビーカーには、フィルタ材料が入っておらず、対照として使用され、他のビーカーには、ビーカー中に約1400cm2の幾何学的な外部総表面積が存在するように、ザウタ平均粒径が約55μm未満の十分な量のフィルタ材料類が入っている。この試験を行う前に、フィルタ粒子類又はフィルタ材料上の殺生物コーティングを除去しなければならない。或いは、この試験では、コーティングされていないフィルタ粒子類又はフィルタ材料を代用できる。
パーキンエルマーモデル240元素分析器(PerkinElmer Model 240 Elemental Analyzer)(酸素改善型;マサチューセッツ州ウェルズリー、パーキンエルマー社(Oxygen Modification;PerkinElmer,Inc.;Wellesley,MA))を使用して、バルク酸素重量パーセンテージを測定する。この技術は、白金炭素上で約1000℃のヘリウム気流中におけるサンプルの熱分解に基づいている。炭素サンプルを約100℃の真空オーブン中で一晩乾燥させる。理解され、当該技術分野で既知のように、この試験手順の代わりに他の計測を代用できる。フィルタ材料類CA−10、TA4−CA−10、RGC及びTHe4−RGCの例示的なバルク酸素重量パーセンテージ値は、それぞれ、約8.3%、約1.1%、約2.3%、及び約0.8%である。
オリオン・リサーチ社(Orion Research,Inc.)(マサチューセッツ州ビバリー(Beverly,MA)製の白金酸化還元電極モデル96−78−00を使用し、ASTM標準D 1498−93に従ってORPを測定する。この手順では、水道水約80mL中に炭素約0.2gを懸濁させ、約5分穏やかに攪拌した後、電極の読みをmVで読み取ることを伴う。理解され、当該技術分野で既知のように、この試験手順の代わりに他の計測を代用できる。フィルタ材料類CA−10、TA4−CA−10、RGC及びTHe4−RGCの例示的なORP値は、それぞれ、約427mV、約285mV、約317mV、及び約310mVである。
メソ細孔性炭素を有する軸流フィルタ類のハウジングは、テフロン(Teflon)(登録商標)製であり、2部(即ち、蓋と基部)からなる。2部とも外径が約12.71cm(約5インチ)であり、内径が約7.623cm(約3インチ)である。蓋は、o−リング(内径約7.623cm(約3インチ)及び厚さ約0.318cm(約1/8インチ))圧縮シールで基部に逆固定(counter set)される。約0.159cm(約1/16インチ)のNPT管用ねじを用いて流入口及び流出口ホース突起コネクタ(inlet and outlet hose barb connectors)を蓋及び基部に通す。厚さ約1.27cm(約1/2インチ)×外径約6.99cm(2 3/4インチ)のステンレス鋼ダイバータ(一次側(upstream side)に約0.482cm(約3/16インチ)の穴、及び二次側(downstream side)に約6メッシュのスクリーンを有する)をハウジングの蓋に逆固定(counter set)する。ダイバータの機能は、フィルタの全面に流入量を分配することである。圧縮シールがハウジング内にフィルタを密封して存在するように、ハウジングの蓋及び基部が係合する。約0.635cm(約1/4インチ)のファスナ4つを使用して、蓋及び基部を共に保持する。
メソ細孔性炭素を有する軸流フィルタ類のハウジングは、前記F−BLR手順に記載されるものと同じである。約1×107PFU/LのMS−2で汚染された水は、約200mL/分の流量でハウジング/フィルタシステムを貫流する。流入する水の総量は、約2,000フィルタ材料細孔体積以上とすることができる。使用するMS−2バクテリオファージ類は、ATCC#15597B(メリーランド州ロックビル、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection,Rockville,MD))である。MS−2検定は、C.J.ハースト、応用環境微生物学、60(9)、3462(1994年)(C.J.Hurst,Appl.Environ.Microbiol.,60(9),3462(1994))による手順に従って実施することができ、その内容は本明細書に参考として組み込まれる。当該技術分野で既知の他の検定を代用できる。検出限界(LOD)は、1×103PFU/Lである。最初の約2,000フィルタ材料細孔体積を通流した後、流出水を捕集し、存在するMS−2バクテリオファージ類を計数するために検定し、定義を使用してF−VLRを計算する。
フィルタ類の単一捕集材効率計算は、式4及びその式の後に記載される無次元の数を使用する。次のパラメータ:ε=0.43、dm=1μm、dc=45μm、H=10-20J、ρm=1.058g/mL、ρf=1.0g/mL、μ=1mPa・s、T=298K、水の流量Q=200mL/分、フィルタ直径D=7.623cm、及びU=0.0007m/秒を使用した、実施例3の軸流RGCフィルタに関する例示的な計算により、η=0.01864が得られる。同じパラメータ、及びα=1では、フィルタ係数は、式2に従って、λ=354.2m-1と計算される。更に、同じフィルタのF−BLRは、式3に従って計算され、約1.95logと計算される。前記と同じパラメータを使用した、実施例4のココナッツフィルタに関する類似の例示的な計算では、η=0.00717、及びλ=65.5m-1が得られる。最後に、同じフィルタのF−BLRは、式3に従って、約0.36logと計算される。
Claims (33)
- (a)流入口及び流出口を有するハウジング、並びに
(b)複数のメソ細孔性活性炭フィルタ粒子類から少なくとも一部形成され、前記ハウジング内に配置されるフィルタ材料
を含む、飲料水を提供するためのフィルタ。 - 前記複数のメソ細孔性活性炭フィルタ粒子類の前記メソ細孔及び前記マクロ細孔の体積の合計が、約0.2mL/g〜約2mL/gである、請求項1に記載のフィルタ。
- 前記複数のメソ細孔性活性炭フィルタ粒子類のBRIが約99%より大きく、及びVRIが約90%より大きい、請求項1に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料のF−BLRが約2logより大きく、及びF−VLRが約1logより大きい、請求項1に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料が軸流用として前記ハウジング内に配置され、前記フィルタ材料の正面面積が少なくとも9.7cm2(1.5平方インチ)、及びフィルタ深さが少なくとも0.64cm(0.25インチ)である、請求項1に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料が半径流用として前記ハウジング内に配置され、前記フィルタ材料の外径が少なくとも1.27cm(0.5インチ)、内径が少なくとも0.64cm(0.25インチ)、フィルタ深さが少なくとも0.32cm(0.125インチ)、及び長さが少なくとも1.27cm(0.5インチ)である、請求項1に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料の平均流体滞留時間が少なくとも3秒である、請求項1に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料の単一捕集材効率ηが約0.005〜0.25、及びフィルタ係数λが約40m-1〜約14,000m-1である、請求項1に記載のフィルタ。
- (a)流入口及び流出口を有するハウジング、並びに
(b)複数のメソ細孔性及び塩基性活性炭フィルタ粒子類から少なくとも一部形成され、前記ハウジング内に配置されるフィルタ材料
を含む、飲料水を提供するためのフィルタ。 - 前記複数のメソ細孔性及び塩基性活性炭フィルタ粒子類の零電荷点が約9〜約12、ORPが約290mV〜約175mVである、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記複数のメソ細孔性及び塩基性活性炭フィルタ粒子類の前記メソ細孔及び前記マクロ細孔の体積の合計が、約0.2mL/g〜約2mL/gである、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記複数のメソ細孔性及び塩基性活性炭フィルタ粒子類のBRIが約99.99%より大きく、及びVRIが約99%より大きい、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料のF−BLRが約2logより大きく、F−VLRが約1logより大きい、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料が軸流用として前記ハウジング内に配置され、前記フィルタ材料の正面面積が少なくとも9.7cm2(1.5平方インチ)、及びフィルタ深さが少なくとも0.64cm(0.25インチ)である、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料が半径流用として前記ハウジング内に配置され、前記フィルタ材料の外径が少なくとも1.27cm(0.5インチ)、内径が少なくとも0.64cm(0.25インチ)、フィルタ深さが少なくとも0.32cm(0.125インチ)、及び長さが少なくとも1.27cm(0.5インチ)である、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料の平均流体滞留時間が少なくとも3秒である、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料の単一捕集材効率ηが約0.005〜0.25である、請求項9に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料のフィルタ係数λが約40m-1〜約14,000m-1である、請求項9に記載のフィルタ。
- (a)流入口及び流出口を有するハウジング、並びに
(b)複数のメソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭フィルタ粒子類から少なくとも一部形成され、前記ハウジング内に配置されるフィルタ材料
を含む、飲料水を提供するためのフィルタ。 - 前記複数のメソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭フィルタ粒子類の零電荷点が約8より大きく、及びORPが約325mV未満である、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記複数のメソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭フィルタ粒子類の前記メソ細孔及び前記マクロ細孔の体積の合計が約0.2mL/gより大きい、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記複数のメソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭フィルタ粒子類のバルク酸素重量パーセンテージが約1.2%未満である、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記複数のメソ細孔性、塩基性及び低酸素活性炭フィルタ粒子類のBRIが約99%より大きく、及びVRIが約90%より大きい、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料のF−BLRが約2logより大きく、及びF−VLRが約1logより大きい、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料が軸流用として前記ハウジング内に配置され、前記フィルタ材料の正面面積が少なくとも9.7cm2(1.5平方インチ)、及びフィルタ深さが少なくとも0.64cm(0.25インチ)である、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料が半径流用として前記ハウジング内に配置され、前記フィルタ材料の外径が少なくとも1.27cm(0.5インチ)、内径が少なくとも0.64cm(0.25インチ)、フィルタ深さが少なくとも0.32cm(0.125インチ)、及び長さが少なくとも1.27cm(0.5インチ)である、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料の平均流体滞留時間が少なくとも3秒である、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料の単一捕集材効率ηが約0.005より大きい、請求項19に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料のフィルタ係数λが約40m-1より大きい、請求項19に記載のフィルタ。
- (a)流入口及び流出口を有するハウジング、並びに
(b)複数のメソ細孔性活性炭フィルタ粒子類から少なくとも一部形成され、前記ハウジング内に配置されるフィルタ材料
を含む、飲料水を提供するためのフィルタであって、
前記フィルタ材料の前記複数のメソ細孔性活性炭フィルタ粒子類のバルク酸素重量パーセンテージが約2.3%未満であり、前記メソ細孔及び前記マクロ細孔の体積の合計が約0.61mL/gより大きく、零電荷点が約8より大きく、ORPが約325mV未満であり、VRIが約99.99%より大きく、BRIが約99.9%より大きく、及びF−VLRが約4logより大きく、F−BLRが約6logより大きく、平均流体滞留時間が約3秒より長く、フィルタ深さが少なくとも1.27cm(0.5インチ)であり、及び正面面積が少なくとも64.5cm2(10平方インチ)であるフィルタ。 - 前記フィルタ材料の単一捕集材効率ηが約0.007より大きい、請求項30に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ材料のフィルタ係数λが約65m-1より大きい、請求項30に記載のフィルタ。
- 前記フィルタが、該フィルタが微生物類の除去に使用されてもよいことを使用者に伝達する情報を更に含む、請求項30に記載のフィルタ。
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