JP2016010749A - 成形吸着体の製造方法および成形吸着体ならびにこの成形吸着体を用いた浄水器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成形吸着体の製造方法は、溶媒中で繊維状バインダーと中空粒子とを混合し、混合分散液を調製する工程;前記混合分散液に、さらに吸着材を混合して、材料スラリーを調製する工程;前記材料スラリーを用いて湿式成形により前駆体を作製する工程;および、前記前駆体から溶媒を除去し成形吸着体を作製する工程を含むことを特徴とする。
【選択図】なし
Description
前記複合化工程では、溶媒中で繊維状バインダーと中空粒子とを混合し、混合分散液を調製する。繊維状バインダーと中空粒子とを混合することで、繊維状バインダーが中空粒子を絡め捕りこれらが複合化される。材料スラリーを調製する前に、予め繊維状バインダーと中空粒子のみを混合することで、繊維状バインダーが中空粒子を保持しやすく、分散液中の中空粒子の多くを繊維状バインダーが絡め捕ることができる。また他の材料を絡め捕る前の繊維状バインダーと中空粒子とを混合するため、中空粒子に対する繊維状バインダーの絡みつきがより強固となる。これにより、材料スラリーを調製する際の攪拌によっても、中空粒子が繊維状バインダーから脱離することが抑制される。
前記スラリー調整工程では、前記混合分散液に、さらに吸着材を混合して、材料スラリーを調製する。材料スラリーを調整する際、中空粒子、吸着材などが繊維状バインダーと絡み合い複合化される。ここで、中空粒子は粒子内部に空気を含有するため、密度が非常に低い。このような中空粒子を材料に配合することで、材料複合体の密度を低下させることができる。そのため、材料複合体の密度を溶媒の密度に近づけることができ、材料スラリー中の材料複合体の沈降を遅らせることができる。また、材料複合体の密度が溶媒の密度と近いため、材料複合体が沈降した場合でも、弱い攪拌力で容易に再分散させることができる。
前記成形工程では、前記材料スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体の前駆体を作製する。前記湿式成形としては吸引成形、抄紙成形などが挙げられる。前記吸引成形では、吸引用成形型を材料スラリー中に浸漬し、ポンプを用いて材料スラリーを吸引し、成形型の表面に材料を堆積させる。前記吸引用成形型は、材料スラリーを吸引できるように吸引用の貫通孔が形成されており、この貫通孔に連通するノズルにポンプを接続する。
前記乾燥工程では、前記前駆体から溶媒を除去し成形吸着体を作製する。乾燥後の成形吸着体は、吸引用成形型から取り外してもよい。なお、吸引用成形型に代えて軸部材を用いている場合には、前駆体を乾燥すれば、浄水カートリッジが得られる。乾燥温度は100℃〜120℃、乾燥時間は4時間〜6時間が好ましい。
[中空粒子の体積平均粒子径]
中空粒子の体積平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布計(日機装社製、MT3200)を用いて測定した。
中空粒子のカサ密度は、カサ密度測定器(筒井理化学器械社製、TPM−3P)を用いて測定した。タッピング条件は、巾40mm、回数200回、速度36回/分とした。
繊維状バインダーの濾水度は、JIS P 8121−2(2012)「カナダ標準濾水度法」に準拠して測定した。具体的には、繊維を精製水に分散させた懸濁液(固形分濃度0.30質量%)を1000mL調製した。繊維の分散は、成形吸着体の作製に使用するスラリーの調製時と同じ条件にて攪拌を行った。この懸濁液の温度を20.0℃に調製した。この懸濁液を試験試料として、カナダ標準ろ水度試験器(安田精機製作所製、カナディアンスタンダード フリーネステスター)を用いて測定を行った。測定は、2回行いその平均値を算出した。
活性炭の比表面積、細孔容積、平均細孔径は、比表面積測定装置(日本ベル社製、BELSORP−18PLUS HT)を用いて測定した。なお、比表面積、細孔容積および平均細孔径はBET法により算出した。
比較例
繊維状バインダーとしてのアクリル繊維(東洋紡績社製、「BiPUL(登録商標)」、ビーターにより濾水度を70mLに調製したもの)を0.56g含有するバインダー分散液(溶媒:水、濃度:1.5質量%)37mLに、水50mLを添加して希釈した。希釈したバインダー分散液に、鉛除去材としてのケイ酸チタニウム(クラレケミカル社製、「クラレコール(登録商標) MAP60/200T」))を0.5g加え、さらに固形分の合計質量が5gとなるように繊維状活性炭(比表面積:1725m2/g、平均細孔径:1.9nm、細孔容積:0.81cm3/g、繊維径:15.5μm)を加えた。また、分散液に水を追加して全量を100mLとした後、十分に攪拌して材料スラリー(濃度:5質量%)を調製した。
繊維状バインダーとしてのアクリル繊維(東洋紡績社製、「BiPUL」、ビーターにより濾水度を70mLに調製したもの)を0.56g含有するバインダー分散液(溶媒:水、濃度:1.5質量%)37mLに、水50mLを添加して希釈した。希釈したバインダー分散液に、中空粒子(井川産業社製、シラファイン(登録商標))0.025g(固形分総質量に対して0.5質量%)を加え、10分間攪拌した。
中空粒子の種類および添加量(固形分総質量に対する含有率(質量%))を、表1、2に示すように変更したこと以外は、調製例1−1と同様にして材料スラリーを調製した。なお、繊維状活性炭の配合量は、材料スラリー中の固形分総質量が5gとなるように調整した。
繊維状バインダーとしてのアクリル繊維(東洋紡績社製、「BiPUL」、ビーターにより濾水度を70mLに調製したもの)を0.56g含有するバインダー分散液(溶媒:水、濃度:1.5質量%)37mLに、水50mLを添加して希釈した。希釈したバインダー分散液に、鉛除去材としてのケイ酸チタニウム(クラレケミカル社製、「クラレコール MAP60/200T」))を0.5g、繊維状活性炭(比表面積:1725m2/g、平均細孔径:1.9nm、細孔容積:0.81cm3/g、繊維径:15.5μm)3.44gを加え、10分間攪拌した。
十分に攪拌した材料スラリー100mLを、100mLメスシリンダーに入れた。この材料スラリーを静置し、0時間(メスシリンダーに入れた直後)、0.25時間、0.5時間、1時間、6時間、24時間経過後に、材料複合体の沈降度合いを目視にて確認した。沈降度合いは、静置によりできた上澄み部分の体積をメスシリンダーの目盛から読み取り、下記式により求めた。
沈降(%)=上澄み部分の体積(mL)/材料スラリーの体積(mL)×100
製造例1−1
前記調製例1−1と同様にして、材料スラリー(濃度:5質量%)を100mL調製した。この材料スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体を成形した。具体的には、軸部材の両端に、ポンプに接続されたチューブを接続した。このチューブを接続した軸部材を、材料スラリーを満たしたタンクに浸漬した後、ポンプを駆動してスラリーを吸引し、軸部材の表面に材料複合体を堆積させ前駆体を作製した。前駆体を軸部材とともにタンクから引き揚げ、前駆体を120℃で4時間乾燥させ、成形吸着体を作製した。これにより、中空粒子を配合した場合でも、湿式成形により成形吸着体を製造できることが確認された。
材料スラリーを調製例1−2〜調製例8で得られた材料スラリーに変更したこと以外は、製造例1−1と同様にして成形吸着体を製造した。いずれの材料スラリーを用いた場合でも、湿式成形により成形吸着体を製造できた。
Claims (7)
- 溶媒中で繊維状バインダーと中空粒子とを混合し、混合分散液を調製する工程、
前記混合分散液に、さらに吸着材を混合して、材料スラリーを調製する工程、
前記材料スラリーを用いて湿式成形により前駆体を作製する工程、および、
前記前駆体から溶媒を除去し成形吸着体を作製する工程を含むことを特徴とする成形吸着体の製造方法。 - 前記中空粒子の体積平均粒子径が、25μm〜250μmである請求項1に記載の成形吸着体の製造方法。
- 前記中空粒子のカサ密度が、0.15g/cm3〜0.60g/cm3である請求項1または2に記載の成形吸着体の製造方法。
- 前記材料スラリーの固形分中の中空粒子の含有率が、0.5質量%〜50質量%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の成形吸着体の製造方法。
- 前記材料スラリーの固形分濃度が、0.5質量%〜10質量%である請求項1〜4のいずれか一項に記載の成形吸着体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする成形吸着体。
- 請求項6に記載の成形吸着体を用いたことを特徴とする浄水器。
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