JP2007301489A

JP2007301489A - 循環水の水質処理方法

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Publication number: JP2007301489A
Application number: JP2006133217A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takai; 一雄高井; Nobuhide Maeda; 信秀前田
Original assignee: KOCHO SANGYO KK; TOYOSHIMA GIKEN KK
Current assignee: KOCHO SANGYO KK; TOYOSHIMA GIKEN KK
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-12
Also published as: JP4533463B2

Abstract

【課題】水を循環して使用する、例えば、冷却塔内における循環水の流路に、天然の鉱物である角閃石族と緑泥石族の砕石を所定割合で混合して得られた複合鉱物を配設して、循環水と接触させることにより、スケールやスライムの除去、あるいはスケールやスライムまたは赤水の発生等を防止する。
【解決手段】角閃石族の砕石２５〜５０重量％と、緑泥石族の砕石７５〜５０重量％とを混合して得られた複合鉱物を、循環水の流路に配設して、循環水と接触させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、水を循環して使用する、例えば、冷却塔内における循環水の流路に、天然の鉱物である角閃石族と緑泥石族の砕石を所定割合で混合して得られた複合鉱物を配設して、循環水と接触させることにより、スケールやスライムの除去、あるいはスケールやスライムまたは赤水の発生等を防止する循環水の水質処理方法に関するものである。

従来、冷却塔内等の循環水の流路に配設してスケールやスライムの除去、あるいはスケールやスライムまたは赤水の発生等を防止する水質処理方法として、各種のセラミックスや磁性セラミックスが用いられている。そして、過去の特許文献を遡及検索すると、特許文献１に示す磁性セラミックスを用いた水処理方法が公知である。

特許第３０６５９１０号公報

前記各種のセラミックスは、使用に伴い早期劣化が起こり易く、また性能的にも充分なものとはいえないという課題があった。また、特許文献１記載の水処理方法は、雲母類から成るイオン交換物質と、塩化第１鉄等の正磁性物質と、ヨウ化銀等の反磁性物質と、リン酸化合物等の酸化物質と、ナトリウム化合物等の還元物質とから成る磁性セラミックスを用い、該磁性セラミックスに被処理水を接触させて水処理をするようにしたものであるが、磁性セラミックスの製造に手間がかかるのでコスト高となり、更に使用に伴い劣化が起こり易いという課題があった。

本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、天然に産出する鉱物である角閃石族と緑泥石族の砕石を用いることにより、従来のセラミックスのような焼成作業が不要であると共に、安価で、且つ水質処理効率のよい、角閃石族と緑泥石族を使用した循環水の水質処理方法を提供しようとするものである。

本発明は、角閃石族の砕石２５〜５０重量％と、緑泥石族の砕石７５〜５０重量％とを混合して得られた複合鉱物を、循環水の流路に配設して、循環水と接触させるという方法を採用することにより、上記課題を解決した。

角閃石族と、緑泥石族の砕石を混合して得られた複合鉱物を循環水の流路に配設して、該循環水と接触させることにより、前記複合鉱物に含有される^４０Ｋの励起作用、および該複合鉱物からの遠赤外線、並びにマイナスイオンの相乗効果で循環水を活性化させて、スケールやスライムを除去すると共に、スケールやスライムまたは赤水の発生を防止することができ、更に、前記複合鉱物は、レジオネラ菌や水生菌類等の微生物に対して抗菌作用を有する。また、前記角閃石族と緑泥石族は天然に産出する鉱物であるため、従来のセラミックスのような焼成作業が不要であるので安価で、然も安全で、更に水質処理効果においても優れている。

本発明に係る循環水の水質処理方法は、遠赤外線放射特性、脱臭性および抗菌性を有し、且つマイナスイオンを発生する角閃石族と、遠赤外線放射特性、抗菌性を有し、且つマイナスイオンを発生すると共に、レジオネラ菌や水生菌に対する抑制力を有する緑泥石族の、天然の鉱物の砕石を所定割合で混合して、冷却塔内等の循環水の流路に配設して水質処理を図るようにしたものである。

本発明の一方の素材である角閃石族の化学組成式は、
（ＣａＮａＫ）_３（ＭｇＦｅＡｌ）_５（ＯＨＦ）_２（ＳｉＡｌ）_２Ｓｉ_６Ｏ_２２
から成っており、昇華鉱物ともいわれているが、学問的には温泉鉱物と呼ばれている。そして、前記角閃石族は、地下で岩漿（Ｍａｇｍａ〜気圧３，０００、温度２，５００℃、酸素のない状態）の状態で溶融しており、地表に噴出すると酸素と接触して溶岩となり、その後凝固してできた火成岩である。

本発明者は、本発明の一方の素材である角閃石族について、その特性を確認するため、遠赤外線放射率、マイナスイオン発生数、^４０Ｋ含有量、脱臭率および抗菌率について測定した。そして、その結果を表１に示す。なお、遠赤外線の計測は、東北大学科学計測器研究所で行い、また、脱臭率の測定は、ガス検知法により行い、抗菌率の測定は、ハローテストにより行った。更に、マイナスイオン数の測定は、後述する財団法人電力中央研究所で行った。

表１の測定結果から、角閃石族は、遠赤外線放射率９６．０％、マイナスイオン発生数２，３００個／ｃｍ^３／ｓｅｃ、^４０Ｋ含有量０．４ｍｇ／ｌであることが判った。また、脱臭率については、酸性系に対して８５．０％、アルカリ系に対して７５．０％であって、角閃石族はある程度の脱臭率を有し、更に、抗菌率については、球菌に対して９５．０％、桿菌に対して９６．０％の抗菌率を有し、角閃石族は優れた抗菌性を有することを確認することができた。なお、角閃石族はレジオネラ菌に対しては全く抑制力を有しないことは明らかであるので、レジオネラ菌の検出は行わなかった。

前記表１で示すように、角閃石族がマイナスイオンを発生する理由について、本発明者は、角閃石族からマイナスイオンを発生させる主要要因は、角閃石族が放射する微量放射線であるとの確信を得、角閃石族に含まれるウラン系列核種（^２１４Ｂｉ）、トリウム系列核種（^２２８Ａｃ）およびカリウム４０（^４０Ｋ）の放射能濃度の測定を、東京都立産業技術研究所に依頼した。

そして、前記東京都立産業技術研究所は、角閃石族をＵ−８容器に入れ、８０，０００秒間の測定を行い、Ｕ−８の標準線源との比較により、ウラン系列核種（^２１４Ｂｉ）、トリウム系列核種（^２２８Ａｃ）およびカリウム４０（^４０Ｋ）の放射能濃度を、「ゲルマニウム半導体検出器」（ドイツ・キャンベラ製ＧＲ３０１９）という測定機器を用いて測定した。その測定結果を表２に示す。

表２の測定結果から、原子力関係法律で規制されているウラン系列核種（^２１４Ｂｉ）およびトリウム系列核種（^２２８Ａｃ）の放射能濃度は、それぞれ０．０１４Ｂｑ／ｇ、０．０１３Ｂｑ／ｇで、いずれも極めて低く、前記法律上、また生体にとっても問題がないことが判った。一方、前記原子力関係法律で規制されていないカリウム４０（^４０Ｋ）は、前記ウラン系列核種（^２１４Ｂｉ）およびトリウム系列核種（^２２８Ａｃ）に比して、０．４０Ｂｑ／ｇと極めて高い放射濃度を有していることが判明した。すなわち、前記表２の測定結果から、角閃石族は天然放射性鉱物であるということができる。

前記Ｂｑ(ベクレル)とは、放射性核種の壊変数が１秒につき１個であるときの放射能の量をいう。そして、角閃石族中の、特に放射能濃度の高いカリウム４０(^４０Ｋ)により電離(イオン化)作用が発生し、該電離作用によって壊変が起こり、角閃石族中の電子、分子がプラスイオンおよびマイナスイオンを発生させると考えられる。なお、前記角閃石族から発生したプラスイオンは、マイナスイオンの発生数より極めて少なく、且つ滝近くでマイナスイオンと共に発生するプラスイオンと同様に、ライフサイクルが短く短時間で消滅してしまう。

前記角閃石族からマイナスイオンが発生することを立証するため、本発明者は、東京電力株式会社等、国内の９電力会社が共同出資して設立した財団法人電力中央研究所に、角閃石族のマイナスイオンの発生数の測定を依頼した。そして、表３に示す測定結果が得られた。そして、比較のため、巷間、マイナスイオンが発生する鉱物といわれている「トルマリン(電気石)」についても測定を依頼した。なお、前記財団法人電力中央研究所では、ドイツのＤｅｕＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社製の「Ｍｏｄｅｌ “Ｂｅｃｋｅｔｔ”」という測定器を使用し、主任研究員工学博士須田知孝氏が測定を担当した。

前記表３の測定結果から、角閃石族は、プレート状、塊状および粉末状のいずれの性状においても、マイナスイオンの発生数ほとんど差異はなく、２，５００個〜３，０００個／ｃｍ^３／ｓｅｃのマイナスイオンが発生していることが確認できた。そして、本発明者は、表１に示すように、多量に角閃石族に含まれ、且つ、ウラン系列核種（^２１４Ｂｉ）およびトリウム系列核種（^２２８Ａｃ）より１５倍程度高い放射能濃度を有するカリウム４０(^４０Ｋ)が、特に多量のマイナスイオンを発生させているとの立証を得た。一方、カリウム４０(^４０Ｋ)を全く含んでいないトルマリンからは、マイナスイオンは全く発生せず、前記本発明者のカリウム４０(^４０Ｋ)がマイナスイオンを発生させるという理論が正しいことが立証できた。

そして、前記角閃石族に含有されている前記^４０Ｋの元素は、例えばＮａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋの４大鉱物質を励起（Ｅｘｃｉｔｅｄ）する作用を有し、その励起作用により、前記Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋの特性を最大限発揮させることができる。すなわち、原子や分子の最外殻にある電子が、外からのエネルギーで高いエネルギーの軌道に移って安定状態に戻るが、このとき光等を出し、前記Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋが励起状態（ＥｘｃｉｔｅｄＳｔａｔｅ）となり、該Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋが活性化されるのである。また、水も複合鉱物であるので、当然^４０Ｋの励起作用により、活性化される。

更に、本発明の他方の素材である緑泥石族の化学組成式は、
（ＭｇＦｅＡｌ）_６（ＯＨ）_６（ＳｉＡｌ）_４Ｏ_１０
から成っており、一般的に球菌・桿菌に対する抗菌性を有することが知られている。そして、前記緑泥石族は、前記した角閃石族と同様、地下で岩漿（Ｍａｇｍａ〜気圧３，０００、温度２，５００℃、酸素のない状態）の状態で溶融しており、地表に噴出すると酸素と接触して溶岩となり凝固してできた火成岩である。

本発明者は、本発明の他方の素材である緑泥石族について、その特性を確認するため、遠赤外線放射率、マイナスイオン発生数、^４０Ｋ含有量および抗菌率につき、測定した。そして、その測定結果を表４に示す。また、冷却塔内の水を採水し、これに緑泥石族を投入したものを試料として、レジオネラ菌の検出を行った。その検出結果を表５に示す。

表４・表５の測定・検出結果から、緑泥石族は、遠赤外線放射率８５．０％、マイナスイオン発生数２，０００個／ｃｍ^３／ｓｅｃ、^４０Ｋ含有量０．２ｍｇ／ｌであることが判った。また、抗菌率は、球菌に対して９４．０％、桿菌に対して９５．０％であって、緑泥石族は高い抗菌率を有することが判った。しかしながら、脱臭率については、緑泥石族は脱臭力はないので測定しなかった。更に、レジオネラ菌は不検出で、緑泥石族がレジオネラ菌に対しては抑制力を有していることが確認できた。なお、^４０Ｋの含有量は、前記表１および表４に示すように、角閃石族が０．４ｍｇ／ｌに対して、緑泥石族が０．２ｍｇ／ｌであるため、マイナスイオン発生数と放射線量は、角閃石族に比べて少ない。

本発明水質処理方法は、前記角閃石族と緑泥石族の前記各特性を効果的に利用したものである。すなわち、本発明は角閃石族と緑泥石族の砕石を所定割合で混合して、冷却塔内等の循環水の流路に配設することにより、該循環水におけるスケールやスライムの除去、あるいはスケールやスライムまたは赤水の発生等を防止する水質処理方法である。

以下本発明水質処理方法につき詳細に説明する。本発明方法に使用される角閃石族と緑泥石族の砕石は、それぞれ所定の粒度に破砕し、更にそれを所定割合で混合したものを循環水の流路に配設する。

前記角閃石族と緑泥石族の粒度は循環水の流路に配設するに適した程度、特に限定する必要はないが、好ましくは３０〜５０ｍｍ程度とすることが推奨される。また、角閃石族と緑泥石族の混合比率は、特に限定する必要はないが、好ましくは角閃石族２５〜５０重量％に対して、緑泥石族５０〜７５重量％とすることが推奨され、最も好ましくは、角閃石族５０重量％、緑泥石族５０重量％とすることが推奨される。

前記最も好ましい混合比率で混合した角閃石族と緑泥石族の複合鉱物の特性について測定した結果を表６に示す。

表６に示すように、角閃石族５０重量％と緑泥石族５０重量％の最も好ましい配合比率で混合して得られた複合鉱物は、遠赤外線放射率９３．０％、マイナスイオン発生数２，１００個／ｃｍ^３／ｓｅｃ、^４０Ｋ含有量０．３ｍｇ／ｌであり、抗菌率は、球菌に対して９３．０％、桿菌に対して９４．０％で、また、脱臭率は、アルカリ系に対して７２．０％、酸系に対して８７．０％であり、更に、レジオネラ菌は不検出であった。以上、表６の測定結果から、角閃石族と緑泥石族の砕石を混合することにより、前記各角閃石族および緑泥石族が、単独では持ち得なかった機能が付加されることが判った。これらは、角閃石族が放射する遠赤外線の作用、および角閃石族による前記励起作用が有効に機能しているからであると考えられる。

すなわち、特に角閃石族は、レジオネラ菌に対して抑制力はないが、前記複合鉱物とすることによって、緑泥石族の作用により、該複合鉱物にレジオネラ菌に対する抑制力が生じ、また^４０Ｋ含有量およびマイナスイオン発生数は、角閃石族単体よりはやや減少するが、本発明方法においてその目的を達成するには充分なマイナスイオン発生数である。更に、遠赤外線放射率も角閃石族単体よりはやや減少するが、本発明方法においてその目的を達成するには充分な遠赤外線放射率である。

更に、前記最も好ましい配合比率で混合して得られた複合鉱物から水中への鉱物質の溶出量を測定した結果を表７に示す。

本発明は、前記表５、表６に示すような特性を有する複合鉱物を循環水の流路に配設するが、該流路に複合鉱物を配設する方法は任意である。例えば、図示していないが、所定量の複合鉱物を、金属製またはプラスチック製のネットに装入して配設し、循環水に接触させるようにすることもできるし、または、前記複合鉱物を多孔板により形成された箱体内に装入して配設し、循環水に接触させるようにしてもよい。

そして、前記複合鉱物を循環水の流路に配設して、該循環水と接触させると、該複合鉱物により該循環水を常時活性化させることができる。前記循環水を常時活性化させることができるのは、前記角閃石族に含有されている^４０Ｋの励起作用により、前記複合鉱物より溶出するＣａ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｋの鉱物質が活性化されると共に、更に、複合鉱物から放射される遠赤外線、並びに該複合鉱物から発生するマイナスイオンとの相乗効果により、循環水を活性化させ、循環水本来の水質を保持することができる。

また、スケールやスライムの除去、あるいはスケールやスライムまたは赤水の発生の防止のメカニズムは、前記複合鉱物の相互作用である。すなわち、前記^４０Ｋの励起作用、遠赤外線、およびマイナスイオンの相乗効果により、循環水を活性化させて、スケールやスライムを除去すると共に、スケールやスライムまたは赤水の発生を防止する。

更に、前記複合鉱物に接触した循環水の水質のｐＨ値は、弱アルカリ性を保持しており、また前記複合鉱物に含有している各酸化物は、該複合鉱物中の^４０Ｋにより励起されて、微生物（水生菌類、大腸菌、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌、レジオネラ菌、枯草菌等）に対して抗菌作用を有する。

本発明は、角閃石族と、緑泥石族の砕石を混合して得られた複合鉱物を循環水の流路に配設して、該循環水と接触させることにより、前記複合鉱物に含有される^４０Ｋの励起作用、および該複合鉱物からの遠赤外線、並びにマイナスイオンの相乗効果で循環水を活性化させて、スケールやスライムを除去すると共に、スケールやスライムまたは赤水の発生を防止することができ、更に、前記複合鉱物は、レジオネラ菌や水生菌類等の微生物に対して抗菌作用を有する。

Claims

角閃石族の砕石２５〜５０重量％と、緑泥石族の砕石７５〜５０重量％とを混合して得られた複合鉱物を、循環水の流路に配設して、循環水と接触させることを特徴とする循環水の水質処理方法。
請求項１記載の循環水の水質処理方法において、角閃石族の砕石と緑泥石族の砕石の粒径を、３０〜５０ｍｍとしたことを特徴とする循環水の水質処理方法。