JP2008086956A - 濾材および濾材を用いた浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、活性物質と被処理流体とが、圧損などの影響を大きく受けることなく効率的に接触でき、活性物質の表面がポリマーにより被覆されることなく、その表面積を最大に利用することができる濾材および該濾材を用いた被処理流体の浄化方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、ポリマー(A)中に形成された、複数のセルを有する成形体からなる濾材であって、
(1)各セル中には活性物質が内包され、
(2)ポリマー(A)中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー(A)中で連通し、それらの孔径が1nm〜1μmの範囲にあり、
(3)各セルの内壁と活性物質は実質的に接触していない、濾材、濾過装置および該濾材を用いた被処理流体の浄化方法である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、ポリマー(A)中に形成された、複数のセルを有する成形体からなる濾材であって、
(1)各セル中には活性物質が内包され、
(2)ポリマー(A)中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー(A)中で連通し、それらの孔径が1nm〜1μmの範囲にあり、
(3)各セルの内壁と活性物質は実質的に接触していない、濾材、濾過装置および該濾材を用いた被処理流体の浄化方法である。
【選択図】なし
Description
本発明は、活性物質を含有する濾材、濾過装置およびその濾材を用いる被処理流体の浄化方法に関する。
河川水等の被処理水を浄化するため活性炭などの活性物質が用いられている。しかし、活性物質は一般に微細粒子であるため、カラムに充填して使用する場合、圧損が大きくなるという欠点がある。特に、活性物質の有効表面積を増加させるため、粒子径を小さくした場合には圧損の増加は著しくなる。これを解決するため、バインダー等で活性物質を固定し、造粒することが一般に行われている。しかし、この方法ではバインダーが活性物質表面を覆い、機能を発揮するのに有効な表面積が確保できない。そのため、バインダーに無機塩や澱粉等の有機物を造孔剤として混入させ、成形加工後にこれらを水洗等で除去する方法が提案されているが、外部と連通する孔が得られず、また製造コストも高くなるという欠点がある。
また、活性物質の機能を維持しつつ固定する担体として、種々の中空ないし多孔質構造の膜状、マイクロカプセル状の成形体が提案されている。例えば、スピノーダル分離模様の連続多孔構造を有する膜が提案されている(特許文献1参照)。また、各種触媒の担持体、電子写真のトナー、表示機器などの電子材料、クロマトグラフィー、吸着材等として、多孔質球状粒子が知られている(特許文献2参照)。また、微生物、細菌、酵素に代表される活性物質の固定化担体として、中空および多孔質のカプセル壁を有し、カプセル壁の多孔質が、カプセルの内部の中空と微細孔を通してつながっている構造のマイクロカプセルが提案されている(特許文献3参照)。また、カプセル樹脂壁材の緻密性を制御することにより、所望の徐放特性を有するマイクロカプセルが提案されている(特許文献4参照)。さらに、活性物質のバインダーを多孔構造とする方法として、無機塩や澱粉等の有機物を造孔剤として用いる方法が提案されている(特許文献5参照)。
しかし、このようなマイクロカプセルは中空部と、それを覆う外殻とからなり、カプセル内部は中空であり活性物質を内部に担持するスペースおよび内部表面積は限られている。
また、大粒径のマイクロカプセルの場合、強度を維持するためには外殻の厚さを大きくする必要があるが、活性物質とカプセル外物質との接触は、外殻に存在する数nm〜数十μmの細孔によってのみなされるため、外殻の厚さを大きくした場合には、かかる細孔による圧損が大きくなり、効率的に接触を行うことができないという欠点がある。
特開平1−245035号公報
特開2002−80629号公報
特開2003−88747号公報
特開2004−25099号公報
特開昭64−65143号公報
また、大粒径のマイクロカプセルの場合、強度を維持するためには外殻の厚さを大きくする必要があるが、活性物質とカプセル外物質との接触は、外殻に存在する数nm〜数十μmの細孔によってのみなされるため、外殻の厚さを大きくした場合には、かかる細孔による圧損が大きくなり、効率的に接触を行うことができないという欠点がある。
従って本発明は、内包される活性物質と被処理流体とが、圧損などの影響を大きく受けることなく効率的に接触できる濾材を提供することを目的とする。
また本発明は、活性物質の表面がポリマーにより被覆されることなく、その表面積を最大に利用することのできる濾材を提供することを目的とする。
また本発明は、被処理流体と容易に分離できる濾材を提供することを目的とする。
また本発明は、活性物質が外部からの摩擦等で容易に脱落、剥離することのない濾材を提供することを目的とする。
また本発明は、活性物質が直接人体に接触したり吸引されたりすることのない濾材を提供することを目的とする。
そこで本発明者は、ポリマー(A)と活性物質とを含有するドープを凝固液中で凝固させるいわゆる湿式法で成形する際に、活性物質の表面を特定のポリマー(C)で被覆すると、ポリマー(A)中にポリマー(C)で被覆された活性物質を内包した複数のセルが形成されることを見出した。また得られた成形体を特定の溶媒(E)で洗浄しポリマー(C)を除去することにより、セル中の活性物質は、セルの内壁に担持されることなく、ちょうど鈴の内部の空洞に入れられた珠のように、内壁と活性物質との間に空間ができることを見出した。
また本発明者は、ポリマー(A)と活性物質を含有するドープを凝固液中で凝固させるいわゆる湿式法で成形する際に、ポリマー(A)および活性物質のどちらか一方を親水性とし、他方を疎水性にすることにより、ポリマー(A)中に活性物質を内包した複数のセルが形成され、セル中の活性物質は、セルの内壁に担持されることなく、ちょうど鈴の内部の空洞に入れられた珠のように内壁と活性物質との間に空間ができることを見出した。
また、ポリマー(A)中には、いわゆるスピノーダル分解により細孔が形成され、カプセル外の物質と活性物質との接触が容易に行なわれることを見出し、本発明を完成した。
即ち本発明は、ポリマー(A)中に形成された、複数のセルを有する成形体からなる濾材であって、
(1)各セル中には活性物質が内包され、
(2)ポリマー(A)中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー(A)中で連通し、それらの孔径が1nm〜1μmの範囲にあり、
(3)各セルの内壁と活性物質は実質的に接触していない、濾材である。
(1)各セル中には活性物質が内包され、
(2)ポリマー(A)中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー(A)中で連通し、それらの孔径が1nm〜1μmの範囲にあり、
(3)各セルの内壁と活性物質は実質的に接触していない、濾材である。
また本発明は、被処理流体と該濾材とを接触させることを特徴とする被処理流体の浄化方法である。さらに発明は、該濾材を充填した濾材層を含む濾過装置を包含する。
本発明の濾材は、内包される活性物質と被処理流体とが、圧損などの影響を受けず効率的に接触できる。本発明の濾材は、活性物質の表面がポリマーにより被覆されることなく、その表面積を最大に利用することができる。本発明の濾材は、活性物質がセル中に内包されているので、被処理流体との分離が容易である。本発明の濾材は、活性物質が外部からの摩擦等で容易に脱落、剥離することがない。本発明の濾材は、活性物質が直接人体に接触したり吸引されたりすることがない。
本発明の濾過装置は、活性物質と被処理流体とが、圧損などの影響を受けず効率的に接触でき、被処理流体を効率的に浄化できる。本発明の浄化方法によれば、被処理流体を効率的に浄化することができる。
〈濾材〉
(ポリマー(A))
本発明の濾材は、ポリマー(A)により形成される。ポリマー(A)として疎水性ポリマーおよび親水性ポリマーが挙げられる。疎水性ポリマーとして、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ビニルアルコールポリマー、セルロースポリマーなどが挙げられる。親水性ポリマーとして、水溶性澱粉、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性酢酸セルロース、キトサンなどが挙げられる。
アラミドポリマーは、アミド結合の85モル%以上が芳香族ジアミンおよび芳香族ジカルボン酸成分よりなるポリマーが好ましい。その具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンイソフタルアミドを挙げることができる。アクリルポリマーは、85モル%以上のアクリロニトリル成分を含むポリマーが好ましい。共重合成分として、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、メタクリ酸メチル、および硫化スチレンスルホン酸塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の成分が挙げられる。
(ポリマー(A))
本発明の濾材は、ポリマー(A)により形成される。ポリマー(A)として疎水性ポリマーおよび親水性ポリマーが挙げられる。疎水性ポリマーとして、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ビニルアルコールポリマー、セルロースポリマーなどが挙げられる。親水性ポリマーとして、水溶性澱粉、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性酢酸セルロース、キトサンなどが挙げられる。
アラミドポリマーは、アミド結合の85モル%以上が芳香族ジアミンおよび芳香族ジカルボン酸成分よりなるポリマーが好ましい。その具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンイソフタルアミドを挙げることができる。アクリルポリマーは、85モル%以上のアクリロニトリル成分を含むポリマーが好ましい。共重合成分として、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、メタクリ酸メチル、および硫化スチレンスルホン酸塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の成分が挙げられる。
(細孔)
本発明の濾材は、ポリマー自体に細孔を有するポリマー(A)により形成されている。細孔は他の細孔とポリマー(A)中で連通しており、細孔同士が連結した網目構造を形成している。細孔の孔径は1nm〜1μm、好ましくは10nm〜500nmの範囲にある。細孔は、ドープをポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する凝固液中で凝固させることによりスピノーダル現象により形成される。細孔は、走査型電子顕微鏡写真、透過型電子顕微鏡写真により観察することができる。
本発明の濾材は、ポリマー自体に細孔を有するポリマー(A)により形成されている。細孔は他の細孔とポリマー(A)中で連通しており、細孔同士が連結した網目構造を形成している。細孔の孔径は1nm〜1μm、好ましくは10nm〜500nmの範囲にある。細孔は、ドープをポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する凝固液中で凝固させることによりスピノーダル現象により形成される。細孔は、走査型電子顕微鏡写真、透過型電子顕微鏡写真により観察することができる。
(セル)
本発明の濾材中には複数のセルが存在する。セル中には活性物質が内包されている。セルの形状は一定ではない。大きさは活性物質を含むことが出来る大きさである。本発明の濾材においては、各セルの内壁と活性物質は実質的に接触していない。即ち本発明の濾材においては、セルの内壁と活性物質との間には空間が存在し、活性物質はちょうど鈴の珠のようにセル中で内壁に固定されていない。
本発明の濾材中には複数のセルが存在する。セル中には活性物質が内包されている。セルの形状は一定ではない。大きさは活性物質を含むことが出来る大きさである。本発明の濾材においては、各セルの内壁と活性物質は実質的に接触していない。即ち本発明の濾材においては、セルの内壁と活性物質との間には空間が存在し、活性物質はちょうど鈴の珠のようにセル中で内壁に固定されていない。
(活性物質)
活性物質は、活性炭、シリカ、合成樹脂および生物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。合成樹脂として、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフェニレンスルサイドなどが挙げられる。生物として真菌(酵母など)や細菌(大腸菌など)などの微生物、遊離細胞(赤血球、白血球など)などが挙げられる。
また、シリカ、活性炭などを担体として用い、銀などの金属を担持した複合活性物質も好ましい。この場合、銀の粒径は、好ましくは1nm〜100μm、より好ましくは1nm〜100nmである。さらには、同一の成形体中に2種以上の活性物質を担持させることも好ましい。活性物質は、粒子状のものが好ましい。粒子の粒径は、好ましくは1nm〜500μm、より好ましくは1nm〜100μm、さらにより好ましくは1nm〜50μmである。
活性物質は、活性炭、シリカ、合成樹脂および生物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。合成樹脂として、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフェニレンスルサイドなどが挙げられる。生物として真菌(酵母など)や細菌(大腸菌など)などの微生物、遊離細胞(赤血球、白血球など)などが挙げられる。
また、シリカ、活性炭などを担体として用い、銀などの金属を担持した複合活性物質も好ましい。この場合、銀の粒径は、好ましくは1nm〜100μm、より好ましくは1nm〜100nmである。さらには、同一の成形体中に2種以上の活性物質を担持させることも好ましい。活性物質は、粒子状のものが好ましい。粒子の粒径は、好ましくは1nm〜500μm、より好ましくは1nm〜100μm、さらにより好ましくは1nm〜50μmである。
(濾材の形状)
本発明の濾材は、球状、楕円状のような塊状のもの、紐状、パイプ状、中空糸状のような繊維状のもの、また膜状のものが好ましい。繊維状のものは、直径0.1〜2mm、長さ1〜1000mm程度であることが好ましい。塊状のものは、球に換算した直径が0.1〜50mmであることが好ましい。膜状のものは厚さ0.1〜5mmであることが好ましい。
本発明の濾材は、球状、楕円状のような塊状のもの、紐状、パイプ状、中空糸状のような繊維状のもの、また膜状のものが好ましい。繊維状のものは、直径0.1〜2mm、長さ1〜1000mm程度であることが好ましい。塊状のものは、球に換算した直径が0.1〜50mmであることが好ましい。膜状のものは厚さ0.1〜5mmであることが好ましい。
<濾材の製造>
本発明の濾材は、以下の方法で製造することができる(第1の態様)。即ち、以下の条件を具備するドープおよび凝固液を用い、ドープを凝固液中で凝固させ製造することができる。
本発明の濾材は、以下の方法で製造することができる(第1の態様)。即ち、以下の条件を具備するドープおよび凝固液を用い、ドープを凝固液中で凝固させ製造することができる。
(1)ドープは、ポリマー(A)、溶媒(B)およびポリマー(C)で被覆された活性物質を含有する。
(2)凝固液は、ポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する。
(3)ポリマー(C)は、ポリマー(A)と非相溶である。
(4)溶媒(B)は、ポリマー(A)の良溶媒であり、かつ、ポリマー(C)の貧溶媒である。
(2)凝固液は、ポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する。
(3)ポリマー(C)は、ポリマー(A)と非相溶である。
(4)溶媒(B)は、ポリマー(A)の良溶媒であり、かつ、ポリマー(C)の貧溶媒である。
(ドープ)
ポリマー(A)、活性物質は濾材の項で説明した通りである。ドープ中に2種以上の活性物質を含有させることもできる。
この方法では、活性物質をポリマー(C)で被覆する。ポリマー(C)は、ポリマー(A)と非相溶のポリマーである。非相溶とは、ポリマー(A)とポリマー(B)を混合した時に相分離するものを言う、より具体的には異種のポリマー分子が、分子オーダーで全く混合せず相分離しているか、相分離していても界面で互いに交じり合った状態にあるか、相分離していても互いの相の内部では異種のポリマー同士が分子オーダーで混合している状態のことを言う。ポリマー(C)として、澱粉糊などの水溶性接着剤、ポリビニルアルコール、ゼラチン、片栗粉などが挙げられる。
ポリマー(A)、活性物質は濾材の項で説明した通りである。ドープ中に2種以上の活性物質を含有させることもできる。
この方法では、活性物質をポリマー(C)で被覆する。ポリマー(C)は、ポリマー(A)と非相溶のポリマーである。非相溶とは、ポリマー(A)とポリマー(B)を混合した時に相分離するものを言う、より具体的には異種のポリマー分子が、分子オーダーで全く混合せず相分離しているか、相分離していても界面で互いに交じり合った状態にあるか、相分離していても互いの相の内部では異種のポリマー同士が分子オーダーで混合している状態のことを言う。ポリマー(C)として、澱粉糊などの水溶性接着剤、ポリビニルアルコール、ゼラチン、片栗粉などが挙げられる。
ポリマー(A)が、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ポリ乳酸などの疎水性ポリマーのとき、ポリマー(C)は、澱粉糊のような水溶性接着剤であることが好ましい。被覆は溶融したポリマー(C)中に活性物質を入れて攪拌して行なうことが出来る。被覆の厚さは、10nm〜10mmで好ましくは100nm〜1mmである。
溶媒(B)は、ポリマー(A)の良溶媒であり、且つポリマー(C)の貧溶媒である。良溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し大きな溶解能を有する溶媒である。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し溶解能の小さい溶媒である。
たとえば、ポリマー(A)がポリメタフェニレンテレフタルアミドで、ポリマー(C)が澱粉糊の場合、溶媒(B)はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が好ましい。またポリマー(A)がアクリルポリマーで、ポリマー(C)が澱粉糊の場合、溶媒(B)はジメチルスルホオキサド(DMSO)が好ましい。さらにはポリマー(A)がポリ乳酸で、ポリマー(C)が澱粉糊の場合、溶媒(B)はジクロロメタン(DCM)が好ましい。
溶媒(B)は、ポリマー(A)の良溶媒であり、且つポリマー(C)の貧溶媒である。良溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し大きな溶解能を有する溶媒である。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し溶解能の小さい溶媒である。
たとえば、ポリマー(A)がポリメタフェニレンテレフタルアミドで、ポリマー(C)が澱粉糊の場合、溶媒(B)はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が好ましい。またポリマー(A)がアクリルポリマーで、ポリマー(C)が澱粉糊の場合、溶媒(B)はジメチルスルホオキサド(DMSO)が好ましい。さらにはポリマー(A)がポリ乳酸で、ポリマー(C)が澱粉糊の場合、溶媒(B)はジクロロメタン(DCM)が好ましい。
ドープは、好ましくは100質量部のポリマー(A)に対し、100〜10,000質量部、より好ましくは1,000〜5,000質量部の溶媒(B)を含有する。活性物質は、ポリマー100質量部に対し、好ましくは100〜10,000質量部、さらに好ましくは100〜1900質量部である。ポリマー(C)は、活性物質100質量部に対し、好ましくは10〜1,000質量部、さらに好ましくは10〜500質量部である。
ドープの温度は、好ましくは5〜80℃、さらに好ましくは20〜50℃である。ドープは、溶媒(B)にポリマー(A)を混入し、充分に攪拌して溶解させた後に、ポリマー(C)で被覆した活性物質を添加しても良いし、溶媒(B)中にポリマー(A)とポリマー(C)で被覆した活性物質を同時に混入させても良い。
ドープの温度は、好ましくは5〜80℃、さらに好ましくは20〜50℃である。ドープは、溶媒(B)にポリマー(A)を混入し、充分に攪拌して溶解させた後に、ポリマー(C)で被覆した活性物質を添加しても良いし、溶媒(B)中にポリマー(A)とポリマー(C)で被覆した活性物質を同時に混入させても良い。
(凝固液)
凝固液は、ポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマー(A)に対し溶解能を僅かしか持たない溶媒である。ポリマー(A)がポリメタフェニレンテレフタルアミドであるとき、溶媒(D)は水が好ましい。またポリマー(A)がポリ乳酸であるとき、溶媒(D)はミネラルオイルが好ましい。凝固液は、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは85〜100質量%の溶媒(D)を含有する。他の成分は、N−メチル−2−ピロリドンやジメチルスルホオキサドである。
凝固液は、ポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマー(A)に対し溶解能を僅かしか持たない溶媒である。ポリマー(A)がポリメタフェニレンテレフタルアミドであるとき、溶媒(D)は水が好ましい。またポリマー(A)がポリ乳酸であるとき、溶媒(D)はミネラルオイルが好ましい。凝固液は、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは85〜100質量%の溶媒(D)を含有する。他の成分は、N−メチル−2−ピロリドンやジメチルスルホオキサドである。
凝固液は、界面活性剤を含有していても良い。界面活性剤としてアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤が挙げられる。アニオン性界面活性剤として、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩等が挙げられる。カチオン界面活性剤としては、炭素数12〜16の直鎖モノアルキル第4級アンモニウム塩、炭素数20〜28の分岐アルキル基を有する第4級アンモニウム塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、アルキル基及びアシル基が8〜18個の炭素原子を有するアルキルアミンオキシド、カルボベタイン、アミドベタイン、スルホベタイン、アミドスルホベタイン等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、アルキレンオキシド、好ましくはエチレンオキシド(EO)等を挙げることができる。界面活性剤の含有量は、溶媒(D)100質量部に対し、好ましくは0.05〜30質量部、さらに好ましくは5〜10質量部である。凝固液の温度は、好ましくは10〜80℃、さらに好ましくは20〜50℃である。
本発明によれば、いわゆるスピノーダル分解によって、ポリマー(A)中に連続した孔径1nm〜1μm程度の網目構造の細孔が形成される。
本発明によれば、いわゆるスピノーダル分解によって、ポリマー(A)中に連続した孔径1nm〜1μm程度の網目構造の細孔が形成される。
本発明の濾材を得るには特殊な装置は不要である。塊状の濾材は、ドープを、凝固液中に添加することにより製造することができる。例えば、ドープを凝固液中にスプレー、注射器などで滴下させるだけでよい。また、繊維状の濾材は、凝固液中にノズルで吐出して巻き取ることで製造できる。また、繊維状、紐状、パイプ状の濾材は、空中からマイクロシリンジ等でドープを吐出しながらマイクロシリンジ等を水平に移動させて、ドープを凝固液中に投入することにより得ることもできる。また、膜状濾材はキャリア物質上にドープを塗布し凝固液に浸漬することで製造できる。これらの場合、スプレーノズルの口径、塗布厚みなどを変えることにより、濾材の径や厚みを任意に調整することが可能である。
ドープを凝固液中で凝固させると、得られる濾材中にはセルが形成され、セル中には、ポリマー(C)で被覆された活性物質が内包されている。
成形体をポリマー(C)の良溶媒である溶媒(E)で洗浄することによりセル中に活性物質が内包され、セルの内壁と活性物質が実質的に接触していない濾材が得られる。溶媒(E)として水が挙げられる。
好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表1に示す組合せが例示できる。
成形体をポリマー(C)の良溶媒である溶媒(E)で洗浄することによりセル中に活性物質が内包され、セルの内壁と活性物質が実質的に接触していない濾材が得られる。溶媒(E)として水が挙げられる。
好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表1に示す組合せが例示できる。
また本発明の濾材は、以下の方法で製造することができる(第2の態様)。即ち、以下の条件を具備するドープおよび凝固液を用い、ドープを凝固液中で凝固させ製造することができる。
(1)ドープは、ポリマー(A)、ポリマー(A)の良溶媒である溶媒(B)および活性物質を含有する。
(2)凝固液は、ポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する。
(3)ドープ中の、ポリマー(A)が疎水性ポリマーであるとき活性物質は親水性であり、ポリマー(A)が親水性ポリマーであるとき活性物質は疎水性である。
(2)凝固液は、ポリマー(A)の貧溶媒である溶媒(D)を含有する。
(3)ドープ中の、ポリマー(A)が疎水性ポリマーであるとき活性物質は親水性であり、ポリマー(A)が親水性ポリマーであるとき活性物質は疎水性である。
ポリマー(A)、溶媒(B)、溶媒(D)については、第1の態様と同じである。
第2の態様においては、ポリマー(C)を使用しない。また、ポリマー(A)が疎水性ポリマーであるとき活性物質は親水性であり、ポリマー(A)が親水性ポリマーであるとき活性物質は疎水性である点を特徴とする。親水性と疎水性の組み合わせのためポリマー(A)と活性物質は互いに、はじき合う性質を有するため、鈴構造が構成される。
ポリマー(A)が疎水性ポリマーであるとき、活性物質は親水性である。疎水性ポリマーとして、ポリメタフェニレンテレフタルアミドが挙げられる。親水性の活性物質としてシリカゲルが挙げられる。ポリマー(A)が親水性ポリマーであるとき活性物質は疎水性である。親水性ポリマーとして、ポリビニルアルコールが挙げられる。疎水性の活性物質として活性炭が挙げられる。
第2の態様においては、ポリマー(C)を使用しない。また、ポリマー(A)が疎水性ポリマーであるとき活性物質は親水性であり、ポリマー(A)が親水性ポリマーであるとき活性物質は疎水性である点を特徴とする。親水性と疎水性の組み合わせのためポリマー(A)と活性物質は互いに、はじき合う性質を有するため、鈴構造が構成される。
ポリマー(A)が疎水性ポリマーであるとき、活性物質は親水性である。疎水性ポリマーとして、ポリメタフェニレンテレフタルアミドが挙げられる。親水性の活性物質としてシリカゲルが挙げられる。ポリマー(A)が親水性ポリマーであるとき活性物質は疎水性である。親水性ポリマーとして、ポリビニルアルコールが挙げられる。疎水性の活性物質として活性炭が挙げられる。
ドープは、100質量部のポリマー(A)に対し、好ましくは100〜10,000質量部、より好ましくは1,000〜5,000質量部の溶媒(B)を含有する。活性物質は、ポリマー100質量部に対し、好ましくは100〜10,000質量部、さらに好ましくは100〜1,900質量部である。
凝固液は、第1の態様と同じである。
ポリマー(A)が、ポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒(B)がN−メチル−2−ピロリドンであり、溶媒(D)が水であることが好ましい。ポリマー(A)がアクリルポリマーであり、溶媒(B)がジメチルスルホオキサドであり、溶媒(D)が水であることが好ましい。活性物質が、活性炭、シリカ、合成樹脂および生物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
凝固液は、第1の態様と同じである。
ポリマー(A)が、ポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒(B)がN−メチル−2−ピロリドンであり、溶媒(D)が水であることが好ましい。ポリマー(A)がアクリルポリマーであり、溶媒(B)がジメチルスルホオキサドであり、溶媒(D)が水であることが好ましい。活性物質が、活性炭、シリカ、合成樹脂および生物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
〈濾過方法〉
本発明は、被処理流体と本発明の濾材とを接触させることを特徴とする被処理流体の浄化方法を包含する。
被処理流体は好ましくは液体または気体である。液体として河川水、プール水、雨水、緊急用貯留水、海水等が挙げられる。液体と濾材との接触は、空塔速度(SV)が1〜50hr−1程度であることが好ましい。気体として空気が挙げられる。
本発明の濾過方法によれば、水中の有機物、TOCなどを低減することができる。また気体中の、ホルムアルデヒド、ベンゼン、揮発性有機物質(VOC)、ペット臭等を除去することができる。
本発明は、被処理流体と本発明の濾材とを接触させることを特徴とする被処理流体の浄化方法を包含する。
被処理流体は好ましくは液体または気体である。液体として河川水、プール水、雨水、緊急用貯留水、海水等が挙げられる。液体と濾材との接触は、空塔速度(SV)が1〜50hr−1程度であることが好ましい。気体として空気が挙げられる。
本発明の濾過方法によれば、水中の有機物、TOCなどを低減することができる。また気体中の、ホルムアルデヒド、ベンゼン、揮発性有機物質(VOC)、ペット臭等を除去することができる。
〈濾過装置〉
本発明の濾過装置は、上記濾材を充填した濾材層を含む。濾過装置は、カラム中に濾材を充填した濾材層を有する。
本発明の濾過装置は、上記濾材を充填した濾材層を含む。濾過装置は、カラム中に濾材を充填した濾材層を有する。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。
<実施例1>
(ドープの調製)
室温で、100重量部のポリメタフェニレンテレフタルアミド(PMPTA)を1080重量部のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させて、ポリマー溶液を作成した。粉末活性炭100質量部に澱粉糊を50質量部添加し、攪拌棒で全体を充分に攪拌してペースト状にした。このペースト状混練物を、PMPTA100質量部に対し、粉末活性炭が200質量部の割合になるように、ポリマー溶液に添加して、さらに攪拌棒で全体が均一に白濁するまで充分に攪拌しドープを調製した。
(ドープの調製)
室温で、100重量部のポリメタフェニレンテレフタルアミド(PMPTA)を1080重量部のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させて、ポリマー溶液を作成した。粉末活性炭100質量部に澱粉糊を50質量部添加し、攪拌棒で全体を充分に攪拌してペースト状にした。このペースト状混練物を、PMPTA100質量部に対し、粉末活性炭が200質量部の割合になるように、ポリマー溶液に添加して、さらに攪拌棒で全体が均一に白濁するまで充分に攪拌しドープを調製した。
(凝固液の調製)
室温の水を凝固液とした。
室温の水を凝固液とした。
(成形加工)
室温でドープを口金より凝固液中に吐出させ、これを巻き取ることで、径1mmの繊維状成形体を得た。
室温でドープを口金より凝固液中に吐出させ、これを巻き取ることで、径1mmの繊維状成形体を得た。
(澱粉糊の溶解)
得られた繊維状成形体を、2〜3mm長に切断し、水中で、80℃、4時間加温して、澱粉糊を溶解させて、図1に示す断面構造を有する成形体を得た。図1から分かるように、活性炭(3)は、ポリマー(1)中に形成されたセル中に存在し、セルの内壁と活性炭(3)の間には約0.5〜1μmの隙間(2)があり、セルの内壁と活性炭(3)は接触していない。またポリマー(1)中には、孔径が数十〜数百nmの細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー(1)中で連通していることが分かる。
得られた繊維状成形体を、2〜3mm長に切断し、水中で、80℃、4時間加温して、澱粉糊を溶解させて、図1に示す断面構造を有する成形体を得た。図1から分かるように、活性炭(3)は、ポリマー(1)中に形成されたセル中に存在し、セルの内壁と活性炭(3)の間には約0.5〜1μmの隙間(2)があり、セルの内壁と活性炭(3)は接触していない。またポリマー(1)中には、孔径が数十〜数百nmの細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー(1)中で連通していることが分かる。
(カラム充填)
切断した繊維状成形体を内径30mm、長さ100mmの透明カラムに充填した。
繊維の充填量は13gであり、そのうち活性炭は8.6gであった。
切断した繊維状成形体を内径30mm、長さ100mmの透明カラムに充填した。
繊維の充填量は13gであり、そのうち活性炭は8.6gであった。
(濾過)
大阪府今井戸川の水を採取し、1μmのろ紙で濾過した後、遊離残留塩素が1.0mg/Lとなるように次亜塩素酸ソーダ水溶液を用いて前塩素処理し、空塔速度40h−1、線速度4m/hで、カラムにポンプを用いて上向流で流した。カラム出側の水は遊離残留塩素が1.0mg/Lとなるように次亜塩素酸ソーダ水溶液を用いて後塩素処理を実施したのち、適量を採取し分析した。
大阪府今井戸川の水を採取し、1μmのろ紙で濾過した後、遊離残留塩素が1.0mg/Lとなるように次亜塩素酸ソーダ水溶液を用いて前塩素処理し、空塔速度40h−1、線速度4m/hで、カラムにポンプを用いて上向流で流した。カラム出側の水は遊離残留塩素が1.0mg/Lとなるように次亜塩素酸ソーダ水溶液を用いて後塩素処理を実施したのち、適量を採取し分析した。
(分析結果)
分析結果を表2に示す。原水の分析結果を「(1)原水」項に、また1μmのろ紙で濾過した後、遊離残留塩素が0.1mg/Lとなるように次亜塩素酸ソーダ水溶液を用いて前塩素処理した状態での分析結果を「(2)原水(濾過)」項に、さらに後塩素処理を実施したのちの分析結果を「(3)処理水」項に示す。「(3)処理水」では、ジェオスミン、2−メチルイソボルネオールが減少しており、活性炭による浄水効果が確認できた。
分析結果を表2に示す。原水の分析結果を「(1)原水」項に、また1μmのろ紙で濾過した後、遊離残留塩素が0.1mg/Lとなるように次亜塩素酸ソーダ水溶液を用いて前塩素処理した状態での分析結果を「(2)原水(濾過)」項に、さらに後塩素処理を実施したのちの分析結果を「(3)処理水」項に示す。「(3)処理水」では、ジェオスミン、2−メチルイソボルネオールが減少しており、活性炭による浄水効果が確認できた。
本発明の濾材は、大気や水処理などの環境浄化、化学品製造などの種々の分野で応用が期待される。例えば、VOCなどを吸着する吸着剤を内部に担持させることにより、吸着処理を効率的に行うことができる。
1 連通孔を有するポリマー
2 隙間
3 活性炭
2 隙間
3 活性炭
Claims (7)
- ポリマー(A)中に形成された、複数のセルを有する成形体からなる濾材であって、
(1)各セル中には活性物質が内包され、
(2)ポリマー(A)中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー(A)中で連通し、それらの孔径が1nm〜1μmの範囲にあり、
(3)各セルの内壁と活性物質は実質的に接触していない、濾材。 - 繊維状、膜状または塊状の請求項1記載の濾材。
- ポリマー(A)が疎水性ポリマーである請求項1記載の濾材。
- 活性物質が、活性炭、シリカ、合成樹脂および生物からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項1記載の濾材。
- 請求項1記載の濾材を充填した濾材層を含む濾過装置。
- 被処理流体と請求項1記載の濾材とを接触させることを特徴とする被処理流体の浄化方法。
- 被処理流体が液体または気体である請求項6記載の浄化方法。
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---|---|---|---|
JP2006272910A JP2008086956A (ja) | 2006-10-04 | 2006-10-04 | 濾材および濾材を用いた浄化方法 |
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2002348401A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Asahi Kasei Corp | ポリケトン多孔体 |
JP2003088407A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-25 | Nifco Inc | 紐状体の留め具 |
JP2004329159A (ja) * | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Japan Science & Technology Agency | 微生物固定化マイクロカプセルの製造方法 |
JP2006111789A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Teijin Engineering Ltd | マクロボイド部を有する成形体およびその製造方法 |
JP2006257371A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Teijin Engineering Ltd | マクロボイド部を有する成形体およびその製造方法 |
-
2006
- 2006-10-04 JP JP2006272910A patent/JP2008086956A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2002348401A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Asahi Kasei Corp | ポリケトン多孔体 |
JP2003088407A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-25 | Nifco Inc | 紐状体の留め具 |
JP2004329159A (ja) * | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Japan Science & Technology Agency | 微生物固定化マイクロカプセルの製造方法 |
JP2006111789A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Teijin Engineering Ltd | マクロボイド部を有する成形体およびその製造方法 |
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