JP2016102179A - 粒状成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
以下の非特許文献1と2に記載されているように、ケイ酸カルシウム水和物は、リン酸イオンや金属イオン等の種々のイオンを吸着することが知られており、液体中に存在するこれらイオンを除去するための吸着剤として使用されている。
また、吸着剤を用いて液体中の特定成分を吸着除去する方法としては、容器内に吸着剤を充填してその容器に吸着除去対象成分を含有する液体を通液する方法が広く行われている。このような方法で吸着除去処理を実施する場合、容器からの吸着剤の流出を防止するため、吸着剤層内の通液抵抗を低減してなるべく高い通水速度で通液するため、等の理由から、吸着剤は粉末状ではなく数100μm〜数mm程度の粒状で使用されることが多い。そして、このような粒度の粒状ケイ酸カルシウム水和物を得る簡便な方法としては、ブロック状、パネル状、塊状等の形状のケイ酸カルシウム水和物を粉砕した後に篩分け処理で所望の粒度の粒状成形体を得る方法が挙げられる。
また、このような粒状成形体はケイ酸カルシウム水和物という無機材料のみから構成されるために、脆く粉落ちや摩耗がしやすいという問題点もある。
すなわち、本発明は以下の通りのものである。
[2]空隙率が50〜95%である、前記[1]に記載の粒状成形体。
[3]粒子径が100〜5000μmである、前記[1]又は[2]に記載の粒状成形体。
[4]前記ケイ酸カルシウム水和物が粒子径0.1μm〜50μmの粉体である、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の粒状成形体。
[5]前記ケイ酸カルシウム水和物の含有率が、前記有機高分子樹脂100質量部に対して60〜2000質量部である、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の粒状成形体。
[6]前記有機高分子樹脂が、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリスルホン(PS)、ポリエーテルスルホン(PES)、及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる群から選ばれる、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の粒状成形体。
[7]前記ケイ酸カルシウム水和物が層状構造を有している、前記[1]〜[6]のいずれかに記載の粒状成形体。
[8]前記[1]〜[7]のいずれかに記載の粒状成形体を含む吸着剤。
[9]液体中の特定成分を吸着除去するための、前記[8]に記載の吸着剤。
[10]前記特定成分が金属イオンである、前記[9]に記載の吸着剤。
したがって、本発明に係る粒状成形体は、コンパクトな設備で、液体中に含有される吸着除去対象成分を除去する吸着剤として好適利用が可能である。
本実施形態は、有機高分子樹脂及びケイ酸カルシウム水和物からなる粒状成形体である。
有機高分子樹脂は、特に限定されず、湿式相分離法による多孔化手法が可能なものが好ましい。有機高分子樹脂としては、例えば、ポリスルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン系ポリマー、ポリ塩化ビニリデン系ポリマー、ポリアクリロニトリル系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、セルロース系ポリマー、エチレンビニルアルコール共重合体系ポリマー等が挙げられる。
有機高分子樹脂は、水中での非膨潤性と耐生分解性、さらに製造のし易さの観点から、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリスルホン(PS)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)が好ましく、また、成形性と耐薬品性を兼ね備えている観点から、ポリエーテルスルホン(PES)がより好ましい。
本実施形態の粒状成形体の製造方法としては、有機高分子樹脂とその良溶媒と水溶性高分子とケイ酸カルシウム水和物を混合した後、この混合スラリーを所望の大きさの粒状にし、貧溶媒中に滴下し凝固させる方法が挙げられる。
有機高分子樹脂は、特に限定されないが、湿式相分離による多孔化手法が可能なものが好ましく、例えば、ポリスルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン系ポリマー、ポリ塩化ビニリデン系ポリマー、ポリアクリロニトリル系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、セルロース系ポリマー、エチレンビニルアルコール共重合体系ポリマー等が挙げられる。
粒状成形体の製造においては、粒状成形体の多孔性をより高める目的で、水溶性高分子を原料に用いることができる。用いる水溶性高分子は有機高分子樹脂と相溶性のあるものであれば特に限定されない。
水溶性高分子としては、天然高分子、例えば、グアーガム、ローカストビーンガム、カラーギナン、アラビアゴム、トラガント、ペクチン、デンプン、デキストリン、ゼラチン、カゼイン、コラーゲン等;半合成高分子、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルデンプン、メチルデンプン等;合成高分子、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、また、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール等のポリエチレングリコール類が挙げられる。
水溶性高分子の添加量は、有機高分子樹脂100質量部に対して1〜50質量部であることができる。
実施例中に記載する測定値は、以下の方法で測定したものである。
[粒状成形体の粒子径]
実体顕微鏡観察により測定した最長径が粒子径である。
[ケイ酸カルシウム水和物粉末の粒子径]
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(HORIBA社製のLA−950(商品名))で測定したメジアン径を粒子径とした。
充分に水に濡れた成形体を乾いたろ紙上に拡げ、余分な水分をとった後に重量を測定し、成形体の含水時の重量(W1)とした。次に、成形体を室温下で24時間以上、真空乾燥を行って乾燥した成形体を得た。乾燥した成形体の重量を測定し、成形体の乾燥時の重量(W0)とした。
次に、比重瓶(ゲーリュサック型、容量10ml)を用意し、この比重瓶に純水(25℃)を満たしたときの重量を測定し、満水時の重量(Ww)とした。次に、この比重瓶に、純水に湿潤した状態の成形体を入れ、さらに標線まで純水を満たして重量を測定し、(Wwm)とした。次に、この成形体を比重瓶から取り出し、室温で24時間以上、真空乾燥に付して、乾燥した成形体を得た。乾燥した成形体の重量を測定して(M)とした。下記の計算式:
ρ=M/(Ww+M−Wwm)
Pr=(W1−W0)/(W1−W0+W0/ρ)×100
{式中、Prは空孔率(%)であり、W1は成形体の含水時の重量(g)、W0は成形体の乾燥時の重量(g)、ρは成形体の比重、Mは比重瓶に入れた成形体の乾燥後の重量(g)、Wwは比重瓶の満水時の重量(g)、そしてWwmは比重瓶に含水した成形体と純水を入れたときの重量(g)である。}に従って、成形体の真比重(ρ)、及び、空孔率(Pr)を求めた。
ケイ酸カルシウム水和物として軽量気泡コンクリート粉(旭化成建材(株)製 製品名:サンパルファ)0.5kg、N‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP、三菱化学(株))1kgをビーズミルポットに入れ、15時間粉砕を行った。粉砕後の軽量気泡コンクリート粉の粒子径は2.6μmであった。
この混合スラリーに対し、ポリエーテルスルホン(PES、住友化学(株)、スミカエクセル PES パウダーグレード(商品名))0.15kg、ポリエチレングリコール(PEG、和光純薬工業(株)、ポリエチレングリコール2000(商品名))0.1kgを加え、60℃に加温して溶解し、よく混合してポリマースラリーを得た。
消石灰と珪砂とをCaO/SiO2モル比0.9となる割合で水に添加して混合して作製した水/固形分質量比1.6のスラリーを、200℃で10時間水熱反応させて合成トバモライト系のケイ酸カルシウム水和物のブロック状成形体を得た。このブロックを粉砕して得た粒子径8.1μmのケイ酸カルシウム水和物粉末0.7kg、N‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP、三菱化学(株))1kg、ポリエーテルスルホン(PES、住友化学(株)、スミカエクセル PES パウダーグレード(商品名))0.1kg、ポリエチレングリコール(PEG、和光純薬工業(株)、ポリエチレングリコール2000(商品名))0.05kgを加え、60℃に加温して溶解し、よく混合してポリマースラリーを得た。
消石灰と珪砂とをCaO/SiO2モル比0.5となる割合で水に添加して混合して作製した水/固形分質量比2.0のスラリーを、200℃で24時間水熱反応させてジャイロライト系のケイ酸カルシウム水和物と珪砂からなるブロック状成形体を得た。このブロックを粉砕して得た粒子径17μmのケイ酸カルシウム水和物粉末0.8kg、N‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP、三菱化学(株))1kg、ポリエーテルスルホン(PES、住友化学(株)、スミカエクセル PES パウダーグレード(商品名))0.08kg、ポリエチレングリコール(PEG、和光純薬工業(株)、ポリエチレングリコール2000(商品名))0.15kgを加え、60℃に加温して溶解し、よく混合してポリマースラリーを得た。
実施例2で作製した合成トバモライト系のケイ酸カルシウム水和物のブロック状成形体を粉砕し、粉砕物の篩分けにより粒子径200μm〜300μmの粒状成形体を得た。
この粒状成形体1Lを内径80mmの円筒形のカラム内に充填した。純水に塩化コバルト6水和物を溶解して作製したコバルト濃度10mg/Lの原水を作製し、この原水をカラムに通液速度(SV)30h−1の下降流で通液した。そしてカラム下部から流出する吸着処理水中のコバルト濃度をICP発光分析法で測定した。その結果、通液量525Lの時点までは吸着処理水中にコバルトは検出されなかったが、通水量540Lの時点で0.2mg/Lのコバルトが検出された。
Claims (10)
- 有機高分子樹脂及びケイ酸カルシウム水和物からなる粒状成形体。
- 空隙率が50〜95%である、請求項1に記載の粒状成形体。
- 粒子径が100〜5000μmである、請求項1又は2に記載の粒状成形体。
- 前記ケイ酸カルシウム水和物が粒子径0.1μm〜50μmの粉体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の粒状成形体。
- 前記ケイ酸カルシウム水和物の含有率が、前記有機高分子樹脂100質量部に対して60〜2000質量部である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の粒状成形体。
- 前記有機高分子樹脂が、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリスルホン(PS)、ポリエーテルスルホン(PES)、及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる群から選ばれる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の粒状成形体。
- 前記ケイ酸カルシウム水和物が層状構造を有している、請求項1〜6のいずれか1項に記載の粒状成形体。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の粒状成形体を含む吸着剤。
- 液体中の特定成分を吸着除去するための、請求項8に記載の吸着剤。
- 前記特定成分が金属イオンである、請求項9に記載の吸着剤。
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