JP2016022443A - 浄水器用カートリッジおよび浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】一定時間、使用を停止した後に使用を開始した場合であっても、処理水へのホルムアルデヒドの溶出を抑制する浄水器用カートリッジおよび浄水器を提供すること。【解決手段】架橋度が１６〜２４％の強酸性カチオン交換樹脂を充填したことを特徴とする浄水器用カートリッジおよび浄水器。【選択図】なし

Description

本発明は、浄水器用カートリッジおよび浄水器に関する。

軟水の効能として、（ａ）お茶やコーヒーの味をまろやかにする、（ｂ）調理器具等のスケール発生を防止する、（ｃ）石鹸の泡立ちが良くなる、（ｄ）グラス等容器へのウォーターマーク発生を抑制する、等がある。このため、従来から、軟化機能を有した浄水器が広く利用されている。このような浄水器としては、例えば、容器内にカチオン交換樹脂を充填した浄水器が利用されている。

特許文献１（特開２０１４−１００６３３号公報）には、筒状の容器内に低架橋度のＮａ型強酸性カチオン交換樹脂（アンバージェット（登録商標）１２２０）を充填した浄水器が開示されている（段落[００５７]）。

特開２０１４−１００６３３号公報

強酸性カチオン交換樹脂は水と接触することにより、少なからず不純物等に由来する成分の溶出が起こる。この溶出は強酸性カチオン交換樹脂と水との接触時間が長くなるほど増加する。特に、浄水器においては、水道水質基準項目として規定されているような人間の健康や生活環境に悪影響を与える物質の溶出は極力、防止する必要がある。

浄水器に供給される水は基本的に水道水となるため、本発明者らは、水道水と強酸性カチオン交換樹脂が接触することによる強酸性カチオン交換樹脂からの溶出物について調査した。その結果、水道水中の残留塩素の有無にかかわらず、水道水と強酸性カチオン交換樹脂とが接触することにより、強酸性カチオン交換樹脂からホルムアルデヒドが溶出することを見出した。従って、ホルムアルデヒドの溶出は、残留塩素等による強酸性カチオン交換樹脂の酸化分解が原因ではないものと考えられる。

また、一般的に、浄水器の使用方法は連続的ではなく、間欠使用となる。例えば、家庭での浄水器の使用では、深夜の睡眠時間帯は未使用状態となる。この未使用時間が長くなるほど、翌朝の開始直後の浄水器出口水の溶出物濃度は高くなり、ホルムアルデヒド濃度は高くなった。従って、一定時間、使用を停止した後の浄水器において、使用開始時の強酸性カチオン交換樹脂からのホルムアルデヒドの溶出を抑制する必要があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、一定時間、使用を停止した後に使用を開始した場合であっても、処理水（浄水器に通水後の水）へのホルムアルデヒドの溶出を抑制する浄水器用カートリッジ及び浄水器を提供することを目的とする。

一実施形態は、
架橋度が１６〜２４％の強酸性カチオン交換樹脂を充填したことを特徴とする浄水器用カートリッジおよび浄水器に関する。

一定時間、使用を停止した後に使用を開始した場合であっても、処理水へのホルムアルデヒドの溶出を抑制する浄水器用カートリッジおよび浄水器を提供することができる。

一実施形態は、架橋度が１６〜２４％の強酸性カチオン交換樹脂を充填した浄水器用カートリッジに関するものである。他の実施形態は、通水方向において、活性炭と、強酸性カチオン交換樹脂とをこの順に配置した浄水器用カートリッジと、浄水器用カートリッジを収容するハウジングと、を備えた浄水器に関するものである。ホルムアルデヒドは強酸性カチオン交換樹脂の構造の一部が脱離、分解等により遊離、または反応することで処理水中に溶出するものと考えられる。そこで、強酸性カチオン交換樹脂の架橋度を１６〜２４％にすることで樹脂の構造の一部が脱離、分解、反応等を起こすことを抑制できる。この結果、ホルムアルデヒドが処理水（浄水器に通水後の水）中に溶出することを効果的に抑制できる。架橋度が１６％未満では、強酸性カチオン交換樹脂の構造強度が不十分となり、ホルムアルデヒドの溶出が起こりやすくなる。一方、架橋度が２４％を超えると、イオン交換速度が遅くなったり、強酸性カチオン交換樹脂の再生速度が遅くなったりする。

強酸性カチオン交換樹脂の架橋度は、強酸性カチオン交換樹脂用の原料中の架橋剤の含量によって決定される。例えば、メタクリル系、アクリル系、またはスチレン系の強酸性カチオン交換樹脂の場合には、原料中の架橋剤であるジビニルベンゼンの含量によって架橋度が決定される。

強酸性カチオン交換樹脂は、ゲル型構造、マクロポーラス型構造、およびポーラス型構造のうち、何れの構造を有することもできる。好ましくは、強酸性カチオン交換樹脂は、マクロポーラス型構造、またはポーラス型構造の構造を有するのが良い。

なお、ゲル型構造と、マクロポーラス型構造およびポーラス型構造とは、下記の方法によって判別することができる。

強酸性カチオン交換樹脂は塩形であってもＨ形であっても良い。塩形の強酸性カチオン交換樹脂の種類は特に限定されないが、例えば、Ｎａ形の弱酸性カチオン交換樹脂、Ｋ形の強酸性カチオン交換樹脂を挙げることができる。なお、強酸性カチオン交換樹脂に対応する溶液を通液することによって所望のＨ形、または塩形とすることができる（例えば、Ｈ形ではＨＣｌ水溶液、Ｎａ形ではＮａＯＨ水溶液、Ｋ形ではＫＯＨ水溶液を通液することができる）。

強酸性カチオン交換樹脂の母体構造は特に限定されないが例えば、メタクリル系、アクリル系、またはスチレン系の強酸性カチオン交換樹脂とすることができる。

強酸性カチオン交換樹脂は、架橋度が１６〜２４％のものであれば市販のものを使用することができる。ゲル型構造の強酸性カチオン交換樹脂としては、アンバージェット １０６０，１６００（Ａｍｂｅｒｊｅｔ；登録商標）、ダイヤイオン ＳＫ１１６（Ｄｉａｉｏｎ；登録商標）、ピュロライト Ｃ１００Ｘ１６ＭＢＨ（Ｐｕｒｏｌｉｔｅ；登録商標）を挙げることができる。マクロポーラス型構造の強酸性カチオン交換樹脂としては、アンバーライト ２００Ｃ、２００ＣＴ（ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ；登録商標）、アンバーレックス ２１０（ＡＭＢＥＲＥＸ；登録商標）を挙げることができる。

強酸性カチオン交換樹脂の前段（通水方向に対して上流側）に、活性炭を設け、活性炭と強酸性カチオン交換樹脂をこの順に配置した浄水器用カートリッジ、及びこれを備えた浄水器としても良い。この活性炭により、水中のカチオン成分以外の有機物、溶存酸素、残留塩素等を除去して、水の純度を更に向上させることができる。

浄水器の形態は特に限定されないが例えば、ハウジングと、ハウジングの上部に設けられた原水入口と、ハウジングの下部に設けられた浄水出口とを有し、ハウジング内に浄水器用カートリッジが配置され、浄水器用カートリッジは原水入口と浄水出口に連通するものを挙げることができる。浄水器の種類としては特に限定されないが、例えば、ポット型、蛇口直結型、据え置き型、またはアンダーシンク型の浄水器を使用することができる。

以下、実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

［実施例１］
内径４．６ｃｍ、高さ１００ｃｍのアクリルカラム内に、架橋度が２０％でマクロポーラス型構造を有するＮａ形の強酸性カチオン交換樹脂（商品名；アンバーライト（登録商標） ２００ＣＴ（ダウ・ケミカル社製））を９００ｍｌ、充填し、そのカートリッジ内に水温２３℃の相模原市水をＳＶ６０ＢＶ／時間で１５分間、通水を行った。その後、２４時間、放置（２３℃に調製した室内にて水浸漬状態）し、再び２３℃の水道水をＳＶ６０ＢＶ／時間で１分間、通水し、その流出水（処理水）を採取し、ホルムアルデヒド濃度を分析した。なお、ホルムアルデヒド濃度は、ＪＩＳ Ｓ ３２００−７：２００４ 附属書９に従い、ホルムアルデヒドの溶媒抽出−ホルムアルデヒドの誘導体化−ガスクロマトグラフ質量分析を用いた方法により行った。

［実施例２］
実施例１において、Ｎａ形強酸性カチオン交換樹脂を、架橋度１６％でゲル型構造を有する強酸性カチオン交換樹脂（商品名；アンバージェット（登録商標） １０６０（ダウ・ケミカル社製））に変更した。これ以外は実施例１と同様にして、通水を行いホルムアルデヒド濃度を測定した。

［実施例３］
浄水器への供給水を、残留塩素および溶存酸素を除去した相模原市水に変更した以外は実施例１と同様にして、通水を行いホルムアルデヒド濃度を測定した。なお、残留塩素については活性炭、溶存酸素については脱気膜で除去した。

［実施例４］
浄水器への供給水を、残留塩素および溶存酸素を除去した相模原市水に変更した以外は実施例２と同様にして、通水を行いホルムアルデヒド濃度を測定した。なお、残留塩素および溶存酸素の除去は実施例３と同様に行った。

［比較例１］
実施例１において、使用するＮａ形の強酸性カチオン交換樹脂を、架橋度が８％でゲル型構造を有する強酸性カチオン交換樹脂（アンバージェット（登録商標） １２２０；ダウ・ケミカル社製）に変更した。これ以外は実施例１と同様にして、通水を行いホルムアルデヒド濃度を測定した。

［比較例２］
実施例３において、使用するＮａ形の強酸性カチオン交換樹脂を、架橋度が８％でゲル型構造を有する強酸性カチオン交換樹脂（アンバージェット（登録商標） １２２０；ダウ・ケミカル社製）に変更した。これ以外は実施例３と同様にして、通水を行いホルムアルデヒド濃度を測定した。

［比較例３］
実施例１において、使用するＮａ形の強酸性カチオン交換樹脂を、架橋度が１２％でゲル型構造を有する強酸性カチオン交換樹脂（アンバージェット（登録商標） １０２４；ダウ・ケミカル社製）に変更した。これ以外は実施例１と同様にして、通水を行いホルムアルデヒド濃度を測定した。

（結果）
実施例１〜４および比較例１〜３における、使用した強酸性カチオン交換樹脂の種類を表１、浄水器に通水後の処理水中のホルムアルデヒド濃度を表２に示す。なお、浄水器に通水前の供給水中のホルムアルデヒド濃度は、相模原市水、ならびに残留塩素および溶存酸素を除去した相模原市水とも、０．００５ｍｇ／Ｌ未満であった。

表２の結果より、何れの実施例および比較例でも、供給水（相模原市水、ならびに残留塩素および溶存酸素を除去した相模原市水）と比較して、処理水中のホルムアルデヒド濃度は増加することが分かる。しかしながら、何れの実施例も処理水中のホルムアルデヒド濃度は、比較例における処理水中のホルムアルデヒド濃度よりも低い値を示した。発明者の事前の調査から、強酸性カチオン交換樹脂の水中への浸漬時間が増加するにつれて処理水中のホルムアルデヒド濃度は増加したことから、上記のように実施例における処理水中のホルムアルデヒド濃度が低減されたのは、強酸性カチオン交換樹脂から処理水中へのホルムアルデヒドの溶出が抑制されたためと考えられる。また、実施例３および４、ならびに比較例２では、供給水として残留塩素および溶存酸素を除去した相模原市水を使用したにもかかわらず、処理水中にはホルムアルデヒドが溶出していることから、ホルムアルデヒドは、塩素や溶存酸素等による強酸性カチオン交換樹脂の酸化劣化とは異なるメカニズムにより処理水中に溶出しているものと考えられる。

Claims (4)

1. 架橋度が１６〜２４％の強酸性カチオン交換樹脂を充填したことを特徴とする浄水器用カートリッジ。
2. 前記強酸性カチオン交換樹脂は、ポーラス型構造またはマクロポーラス型構造を有することを特徴とする請求項１に記載の浄水器用カートリッジ。
3. 通水方向において、活性炭と、前記強酸性カチオン交換樹脂とをこの順に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の浄水器用カートリッジ。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の浄水器用カートリッジと、
   前記浄水器用カートリッジを収容するハウジングと、
   を備えたことを特徴とする浄水器。