JP2009539589A - セラミックフィルタ - Google Patents
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Abstract
(a)約75重量%〜約95重量%の珪藻土と、
(b)約10重量%〜約20重量%の溶剤、及び
(c)約0.003重量%〜約0.4重量%の金属化合物を含んで構成されるセラミックフィルタ。
なお、前記重量%は、セラミックフィルタの重量に対する%を示す。
【選択図】無し
Description
(a)約75重量%〜約95重量%の珪藻土と、
(b)約10重量%〜約20重量%の溶剤と、及び、
(c)約0.003重量%〜約0.4重量%の金属化合物
なお、前記重量%は、セラミックフィルタの重量に対する%を示す。
本発明での使用に適した金属化合物は、銀を除くVI−XII金属化合物群を含む。この金属化合物は、好ましくはクロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛の中から選択され、より好ましくは銅及び亜鉛から選択される。銅は、特に好ましい。該金属化合物は、セラミックフィルタの重量に対し、約0.05%〜約0.3%、好ましくは約0.1%〜約0.25%、より好ましくは約0.13%〜約0.23%、最も好ましくは約0.18%の量を該フィルタ内に有しているのがよい。
本発明に係るセラミックフィルタは、好ましくは約0.30〜約0.55、より好ましくは約0.35〜約0.50又は約0.37〜約0.45の圧縮率を有する。約0.40の圧縮率が推奨値である。本明細書において用語「圧縮率」は、セラミックフィルタの焼成前の厚さ[mm]に対する焼成後の厚さ[mm]の比を意味しており、ここで、該セラミックフィルタには焼成中に約0.08kg/cm2の荷重が加えられる。
(a)約10重量%〜約30重量%の珪藻土と、
(b)約1重量%〜約6重量%の溶剤と、
(c)約0.05重量%〜約1.0重量%の金属化合物又はその塩又は該塩の水和物と、
(d)約0.5重量%〜約6重量%のセルロース・ガムと、及び、
(e)約2%重量%〜約10重量%の充填剤、そして
(f)約50重量%〜約85重量%の水。
前記金属化合物は、前記セラミックフィルタにおいて定義した金属化合物であってよく、また、好ましくは、前記組成の中に塩又は該塩の水和物の形で存在する。前記塩は、好ましくは硫酸塩、炭酸塩、塩化物及び酢酸塩の中から選択され、最も好ましいのは硫酸塩である。硫酸銅又はその水和物が好ましく、硫酸銅5水和物は、特に好ましい。
本発明の第3の実施例では、本発明に係るセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタを提供する。該前駆体フィルタは、以下の成分を含んで構成される。
(b)約2重量%〜約20重量%の溶剤と、
(c)約0.1重量%〜約1.5重量%の金属化合物又はその塩又は該塩の水和物と、
(d)約2重量%〜約20重量%のセルロース・ガムと、及び
(e)約5%重量%〜約35重量%の充填剤
なお、前記重量%は、前駆体フィルタの総重量に対する%を示す。
前記セルロース・ガムは、前駆体フィルタの総重量に対し、約4%〜約15%、好ましくは約5%〜約10%、より好ましくは約8%の量を有するのがよい。
本発明では、本発明に係るセラミックフィルタを形成する方法も提供する。該方法は、以下のステップを含んで構成される。
(a)約10重量%〜約30重量%の珪藻土と、
(b)約1重量%〜約6重量%の溶剤と、
(c)約0.05重量%〜約1.0重量%の金属化合物又はその塩又は該塩の水和物と、
(d)約0.5重量%〜約6重量%のセルロース・ガムと、及び、
(e)約2%重量%〜約10重量%の充填剤、そして
(f)約50重量%〜約85重量%の水
なお、前記重量%は、組成の総重量に対する%を示す。
(C)前記組成を乾燥し、残存する水を全て除去して本発明に係る前駆体フィルタを形成し、及び
(D)前記前駆体フィルタを焼成してセラミックフィルタを形成すること。
ステップ(A)において、前記組成の成分は、好ましくは以下の添加順序で混合される。
(ii)前記セルロース・ガムを、上記(i)の混合物に添加し、
(iii)前記溶剤を、上記(ii)の混合物に添加し、
(iv)前記充填材を、上記(iii)の混合物に添加し、そして
(v)前記珪藻土を、上記(vi)の混合物に添加する。
ステップ(D)では、前記焼成を、好ましくは約800℃〜約1200℃、より好ましくは約900℃〜約1150℃、さらに好ましくは約1000℃〜約1100℃、そして最も好ましくは約1085℃の温度で実行するのがよい。前記前駆体フィルタは、好ましくは約4時間〜約11時間、より好ましくは約6時間〜約9時間、最も好ましくは約8.25時間焼成するのがよい。
・水道水から、クリプトスポリジウム、ジアルジアを含む全て又はほぼ全てのあらゆる原生動物を除去する。
・優れた濾過性及び抗細菌性を備える。
実施例1
フィルタは、表1に示された成分で形成され、また、表2のステップに従って形成される。
注2:7.5%のAl2O3,18.0%のB2O3,50%のSiO2,14.0%のCaO+MgO,10.3%のLi2O+Na2O+K2Oの成分で構成され、英国のjonson Mathely Ceramics,Stoke−on−Trent社から市販されている。
注3:商品名Celatom FW14及びFW80で販売されている珪藻土を50:50の混合比で混合した混合物
実施例1の表2のステップ16で製造して得られた前駆体フィルタが分析され、表3に示す結果が得られた。
注2:7.5%のAl2O3,18.0%のB2O3,50%のSiO2,14.0%のCaO+MgO,10.3%のLi2O+Na2O+K2Oの成分で構成され、英国のjonson Mathely Ceramics,Stoke−on−Trent社から市販されている。
注3:商品名Celatom FW14及びFW80で販売されている珪藻土を50:50の混合比で混合した混合物
実施例3
実施例1の表2のステップ20で得られた本発明に係るセラミックフィルタが分析され、表4に示す結果が得られた。
前記セラミックフィルタは、また、フリット及び他の成分を含んで構成される。
実施例4
実施例1で得られそして実施例3で示された代表的な成分内容を有する6個のセラミックフィルタが、200量のジアルジア嚢胞及び200量のクリプトスポリジウム・オーシストを添加した非イオン水の濾過試験に供せられた。試験の前に、フィルタ毎に厚さと圧縮率とを決定した。10リットルの前記添加水を、10kPaの圧力下、毎分1リットルの割合でセラミックフィルタ毎に通過させた。該水は、濾過前と濾過後とでジアルジア及びクリプトスポリジウムの量を分析した。得られた結果を、表5に示す。
Claims (51)
- セラミックフィルタであって、
(a)約75重量%〜約95重量%の珪藻土と、
(b)約10重量%〜約20重量%の溶剤と、及び、
(c)約0.003重量%〜約0.4重量%の金属化合物と、
を含んで構成されるセラミックフィルタ。
なお、前記重量%は、セラミックフィルタの重量に対する%を示す。 - 前記金属化合物は、銀を除くVI−XII金属化合物を含んで構成される請求項1に記載のセラミックフィルタ。
- 前記金属化合物は、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛の中から選択される請求項2に記載のセラミックフィルタ。
- 前記金属化合物は、銅及び亜鉛の中から選択される請求項3に記載のセラミックフィルタ。
- 前記金属化合物は、銅である請求項4に記載のセラミックフィルタ。
- 前記金属化合物は、前記セラミックフィルタの重量に対し、約0.05%〜約0.3%、好ましくは、約0.1%〜約0.25%、より好ましくは、約0.13%〜約0.23%、最も好ましくは、約0.18%の量を該フィルタ内に有する請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 1.5μm以上の径を有する物質を除去可能である請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 約0.30〜約0.55、より好ましくは約0.35〜約0.50又は約0.37〜約0.45、最も好ましくは、約0.40の圧縮率を有する請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 約2.0mm〜約4.0mm、好ましくは約2.5mm〜約3.5mm、特に約3.2mmの厚さを有する請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 前記珪藻土は、少なくとも70%のシリカ、約4%〜約8%のナトリウム、約2%〜約4%のマグネシウム及び約1.5%〜約2.5%のフェライトを含んで構成される請求項1〜請求項9のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 前記珪藻土は、商品名FW−14及びFW−80で販売される混合珪藻土の混合物であり、好ましくは前記珪藻土の重量混合比が約30:70〜約70:30、より好ましくは約60:40〜約40:60、最も好ましくは約50:50である請求項10に記載のセラミックフィルタ。
- 前記珪藻土は、前記セラミックフィルタの重量に対し、約80%〜約90%、好ましくは、約81%〜約87%、より好ましくは、約83%〜約85%、最も好ましくは、約84%の量を有する請求項1〜請求項11のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、炭酸バリウム(BaCO3)、硫酸バリウム(BaSO4)、カルサイト(CaCO3)、チョーク(CaCO3)、コーンウォール石、白雲石(CaCO3.MgCO3)、長石(カリウム)(K2O.Al2O3.6SiO2)、長石(ナトリウム)(Na2O.Al2O3.6SiO2)、鱗雲母(Li2F2.Al2O3.3SiO2)、石灰石(CaCO3)、炭酸リチウム(Li2CO3)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、炭酸マグネシウム(軽)〔3MgCO3.Mg(OH)23H2O〕、炭酸マンガン(MnCO3)、二酸化マンガン(MnO2)、霞石閃長岩〔(K)NaO.Al2O3.4SiO2〕、葉長石(Li2O.Al2O3.8SiO2)、炭酸カリウム(K2CO3)、岩石の粉末、炭酸ナトリウム(ソーダ灰)(Na2CO3)、リシア輝石(Li2O.Al2O3.4SiO2)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、滑石(3MgO.4SiO2.H2O)、重質炭酸カルシウム(CaCO3)、珪灰石(CaO.SiO2)木材灰、酸化亜鉛(ZnO)、及びホウ素含有化合物を含んで構成されるグループから選択された化合物を含んで構成される請求項1〜請求項12のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、ホウ素を含む化合物を含んで構成され、好ましくはホウ素の酸化物、ホウ素の塩及び該塩の水和物の中から選択される請求項13に記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、ホウ素の酸化物を含んで構成され、好ましくは化学式B2O3を有する酸化ホウ素である請求項14に記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、付加的に酸化アルミニウム(Al2O3)及びシリカ(SiO2)の少なくとも一方を含んで構成される請求項15に記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、約10%〜約30%、好ましくは約20%の酸化ホウ素と、約2%〜約15%、好ましくは約8%の酸化アルミニウム、と、及び約40%〜約60%、好ましくは約50%のシリカを含んで構成される請求項16に記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、フリット(ガラス原料)の形態を有する請求項13〜請求項17のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、約300℃〜約1500℃、好ましくは約400℃〜約1300℃、より好ましくは約500℃〜約1200℃、特に約1050℃の焼成温度を有する請求項1〜請求項18のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 前記溶剤は、前記セラミックフィルタの重量に対し、約12%〜約18%、好ましくは、約14%〜約16%、より好ましくは、約15%の量を有する請求項1〜請求項19のいずれか1つに記載のセラミックフィルタ。
- 請求項1〜請求項20のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成であって、
(a)約10重量%〜約30重量%の珪藻土と、
(b)約1重量%〜約6重量%の溶剤と、
(c)約0.05重量%〜約1.0重量%の金属化合物又はその塩又は該塩の水和物と、
(d)約0.5重量%〜約6重量%のセルロース・ガムと、
(e)約2%重量%〜約10重量%の充填剤と、及び、
(f)約50重量%〜約85重量%の水と、
を含んで構成される、セラミックフィルタを形成する組成。
なお、前記重量%は、組成の総重量に対する%を示す。 - 成分(c)は、請求項2〜請求項5のいずれか1つに定義された金属化合物であり、塩又は該塩の水和物の形態で存在する請求項21に記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記塩は、硫酸塩、炭酸塩、塩化物及び酢酸塩の中から選択され、好ましくは硫酸塩である請求項22に記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 成分(c)は、硫酸銅又はその水和物である請求項23に記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 成分(c)は、硫酸銅5水和物である請求項24に記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記金属化合物、又はその塩、又は該塩の水和物は、前記組成の総重量に対し、約0.07%〜約0.8%、好ましくは約0.1%〜約0.5%、より好ましくは約0.15%〜約0.3%、最も好ましくは約0.2%の量を組成内に有する請求項21〜請求項25のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記珪藻土は、前記組成の総重量に対し、約14%〜約26%、好ましくは約16%〜約24%、より好ましくは約18%〜約22%、最も好ましくは約20%の量を前記組成内に有する珪藻土、及び、請求項10又は請求項11に定義された珪藻土の少なくとも一方である請求項21〜請求項26のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記溶剤は、前記組成の総重量に対し、約2%〜約5%、好ましくは約2.5%〜約4.5%、より好ましくは約3%〜約4%、最も好ましくは約3.8%の量を前記組成内に有する溶剤、及び、請求項13〜請求項19のいずれか1つに定義された溶剤の少なくとも一方である請求項21〜請求項27のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記セルロース・ガムは、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びこれらの混合物の中から選択される請求項21〜請求項28のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記セルロース・ガムは、カルボキシメチルセルロースである請求項29に記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記セルロース・ガムは、カルボキシメチルセルロースナトリウムである請求項30に記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記セルロース・ガムは、前記組成の総重量に対し、約1%〜約5%、好ましくは約1.5%〜約4%、より好ましくは約2%〜約3%、最も好ましくは約2.3%の量を前記組成内に有する請求項21〜請求項31のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記充填材は、麻、綿、亜麻、絹、毛、セルロース、及びこれらの混合物の中から選択される請求項21〜請求項32のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記充填材は、セルロースである請求項33に記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記充填材は、前記組成の総重量に対し、約3%〜約7%、好ましくは約3.5%〜約6%、より好ましくは約4%〜約5%、最も好ましくは約4.3%の量を前記組成内に有する請求項21〜請求項34のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 前記水は、前記組成の総重量に対し、約55%〜約80%、好ましくは約60%〜約75%、より好ましくは約65%〜約70%、最も好ましくは約68%の量を前記組成内に有する請求項21〜請求項35のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する組成。
- 請求項1〜請求項20のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタであって、
(a)約50重量%〜約98重量%の珪藻土と、
(b)約2重量%〜約20重量%の溶剤と、
(c)約0.1重量%〜約1.5重量%の金属化合物又はその塩又は該塩の水和物と、
(d)約2重量%〜約20重量%のセルロース・ガムと、及び、
(e)約5%重量%〜約35重量%の充填剤と、
を含んで構成される、セラミックフィルタを形成する前駆体フィルタ。
なお、重量%は、前記前駆体フィルタの総重量に対する%を示す。 - 前記金属化合物、又はその塩、又は該塩の水和物は、請求項22〜請求項25のいずれか1つに定義された水和物であり、前記珪藻土は、請求項10又は請求項11に定義された珪藻土であり、前記溶剤は、請求項13〜請求項19のいずれか1つに定義された溶剤であり、前記セルロース・ガムは、請求項29〜請求項31のいずれか1つに定義されたセルロース・ガムであり、かつ、前記充填材は、請求項33又は請求項34に定義された充填材である、請求項37に記載のセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタ。
- 前記金属化合物、又はその塩、又は該塩の水和物は、前記前駆体フィルタの総重量に対し、約0.2%〜約1.2%、好ましくは約0.3%〜約1.0%、より好ましくは約0.4%〜約0.8%、最も好ましくは約0.5%の量を有する請求項37又は請求項38に記載のセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタ。
- 前記珪藻土は、前記前駆体フィルタの総重量に対し、約55%〜約90%、好ましくは約60%〜約85%、より好ましくは約62%〜約80%、最も好ましくは約65%の量を有する請求項37〜請求項39のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタ。
- 前記溶剤は、前記前駆体フィルタの総重量に対し、約5%〜約15%、好ましくは約8%〜約14%、より好ましくは約12%の量を有する請求項37〜請求項40のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタ。
- 前記セルロース・ガムは、前記前駆体フィルタの総重量に対し、約4%〜約15%、好ましくは約5%〜約10%、より好ましくは約8%の量を有する請求項37〜請求項41のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタ。
- 前記充填材は、前記前駆体フィルタの総重量に対し、約8%〜約30%、好ましくは約10%〜約25%、より好ましくは約13%の量を有する請求項37〜請求項42のいずれか1つに記載のセラミックフィルタを形成する前駆体フィルタ。
- 請求項1〜請求項20のいずれか1つに記載のセラミックフィルタの形成方法であって、
(A)下記成分を混合することによって請求項21〜請求項36のいずれか1つに記載された組成を形成することと、
(a)約10重量%〜約30重量%の珪藻土と、
(b)約1重量%〜約6重量%の溶剤と、
(c)約0.05重量%〜約1.0重量%の金属化合物又はその塩又は該塩の水和物と、
(d)約0.5重量%〜約6重量%のセルロース・ガム、及び、
(e)約2%重量%〜約10重量%の充填剤、そして
(f)約50重量%〜約85重量%の水
なお、前記重量%は、前記組成の総重量に対する%を示す。
(B)前記組成から水の一部を除去して、成形可能な堅さを有する組成を形成することと、
(C)前記組成を乾燥し、残存する水を全て除去して請求項37〜請求項43のいずれか1つに記載の前駆体フィルタを形成すること、及び、
(D)前記前駆体フィルタを焼成すること、と、
のステップを含んで構成されるセラミックフィルタの形成方法。 - ステップ(B)では、前記組成を、約20℃〜約40℃、好ましくは約30℃の温度で、約30分〜約5時間、好ましくは約1時間〜約3時間、最も好ましくは約2時間寝かせる請求項44に記載のセラミックフィルタの形成方法。
- ステップ(B)の後でステップ(C)の前に、前記組成を所望の形状にカットする請求項44又は請求項45に記載のセラミックフィルタの形成方法。
- 前記カットされる形状は、略円板、好ましくは約20mm〜約25mm、より好ましくは略22mmの径を有した円板である請求項46に記載のセラミックフィルタの形成方法。
- ステップ(C)は、約90℃〜約110℃、好ましくは約100℃の温度で、約30分〜約2時間、好ましくは約1時間の加熱を含んで構成される請求項44〜請求項47のいずれか1つに記載のセラミックフィルタの形成方法。
- ステップ(D)において、前記焼成は、約800℃〜約1200℃、好ましくは約900℃〜約1150℃、より好ましくは約1000℃〜約1100℃、最も好ましくは約1085℃の温度で実行される請求項44〜請求項48のいずれか1つに記載のセラミックフィルタの形成方法。
- ステップ(D)において、前記前駆体フィルタに荷重を加えて焼成中に該フィルタを圧縮させる請求項44〜請求項49のいずれか1つに記載のセラミックフィルタの形成方法。
- 前記荷重は、約0.05kg/cm2〜約0.1kg/cm2、好ましくは約0.08kg/cm2である請求項50に記載のセラミックフィルタの形成方法。
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