JP2018111100A - 被処理液の濾過用フィルターおよび処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を利用して被処理液中のＳＳ粒子を捕捉でき、さらにケーク濾過へ移行しても濾過流量を保持できる濾過用フィルターおよび処理方法を提供することである。
【解決手段】実施形態の濾過用フィルターは、フィルター基材と、複数の針状構造物と、を持つ。複数の針状構造物は、前記フィルター基材の表面に形成されたものである。前記フィルター基材の単位面積当たりの前記針状構造物の数は、１．２〜１０．０個／μｍ^２である。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、被処理液の濾過用フィルターおよび処理方法に関する。

近時、工業の発達や人口の増加により、水資源の有効利用が求められるようになってきている。水資源の有効利用を図るためには、工業排水や生活排水などの各種の排水を浄化して、再利用することが重要である。排水を浄化するためには、水中に含まれる水不溶物や不純物を分離除去する必要がある。
水中に含まれる水不溶物や不純物の粒子を分離除去する方法として、例えば、膜分離法、遠心分離法、活性炭吸着法、オゾン処理法、凝集剤添加による浮遊物質の沈殿除去法が挙げられる。

膜分離法に代表される濾過法では、さまざまな形態の膜や濾過材を用いたフィルターに、除去対象物質である懸濁物質（以下、ＳＳ粒子と表記する場合がある。）を含む水を通過させて、水中からＳＳ粒子を分離している。代表的な濾過機構としては、表面濾過、深層濾過（デプス濾過）、ケーク濾過と呼ばれる機構がある。

表面濾過は、フィルターの表面でフィルターを通過する水中に含まれるＳＳ粒子を受け止める機構である。表面濾過では、主にフィルターの孔よりも大きいＳＳ粒子が捕捉される。例えば、膜を用いる濾過では、主に表面濾過の機構が用いられている。
深層濾過は、フィルターの表面だけでなく孔の内面など、ＳＳ粒子を含む水と接するフィルター表面全面へのＳＳ粒子の付着を利用する機構である。深層濾過では、主にフィルターの孔よりも小さい粒子が捕捉される。例えば、砂などの濾過材が充填された塔を用いる濾過においては、深層濾過の機構が用いられている。
ケーク濾過は、フィルターに捕捉されたＳＳ粒子自身がケークを形成し、フィルターとして機能する機構である。ケーク濾過では、深層濾過よりもさらに小さいＳＳ粒子が捕捉される。

従来、金網を用いたフィルターを用いて、水中からＳＳ粒子を分離する濾過では、主に表面濾過の機構が用いられている。金網を用いたフィルターにおいて、深層濾過の機構を用いれば、フィルターの孔よりも小さい粒子を捕捉できるし、フィルターの閉塞が生じにくく、通水量の確保がしやすくなる。しかし、金網を用いたフィルターでは、フィルターとＳＳ粒子を含む水との接触面積を確保しにくいため、深層濾過の機構を利用できない場合があった。

一般に、フィルターにＳＳ粒子を含む水を通過させて、水中からＳＳ粒子を除去する場合、ＳＳ粒子によるケークが形成されてケーク濾過へ移行する。この時の濾過性能は、形成されたケークに依存し（言い換えればＳＳ粒子に依存し）、ケークの厚みが増すと共に濾過流量の低下が観察される。

特開２００８−１８０２０６号公報

Tao Hang，Ming Li，Qin Fei and Dali Mao，Characterization of nickel nanocones routed by electrodeposition without any template,Nanotechnology，１９（２００８）０３５２０１（５ｐｐ）

本発明が解決しようとする課題は、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を利用して被処理液中のＳＳ粒子を捕捉でき、さらにケーク濾過へ移行しても濾過流量を保持できる濾過用フィルターおよび処理方法を提供することである。

実施形態の濾過用フィルターは、フィルター基材と、複数の針状構造物と、を持つ。
複数の針状構造物は、前記フィルター基材の表面に形成されたものである。前記フィルター基材の単位面積当たりの前記針状構造物の数は、１．２〜１０．０個／μｍ^２である。

第１の実施形態の濾過用フィルターを示す平面模式図。 図１に示す濾過用フィルター１の一部を拡大して示した断面模式図である。 実施例１の濾過用フィルターの断面の顕微鏡写真である。 実施例１の濾過用フィルターの表面の顕微鏡写真である。 被処理液を通水した後の実施例１の濾過用フィルターの断面の顕微鏡写真である。

以下、実施形態の濾過用フィルターおよび処理方法を、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態の濾過用フィルターを示す平面模式図である。図２は、図１に示す濾過用フィルター１の一部を拡大して示した断面模式図である。図１および図２に示す濾過用フィルター１は、ＳＳ粒子を含む被処理液を通過させて一定量のＳＳ粒子を捕捉した後のものである。
図１に示す濾過用フィルター１は、図２に示すように、フィルター基材６と、フィルター基材６の表面に、電気めっき処理等によって形成されためっき層３とを有する。フィルター基材６は、線材２で形成された金網と、線材２の表面に形成された下地層４とで形成されている。めっき層３は、複数の針状構造物５で形成されている。

濾過用フィルター１では、図１に示すように、線材２が綾織されて網目状となっている。このことにより、濾過用フィルター１には、複数の貫通孔８が規則的に形成されている。図１および図２に示す濾過用フィルター１の貫通孔８の近傍には、貫通孔８をふさぐように、図２に示すケーク７が形成されている。ケーク７は、濾過用フィルター１に捕捉されたＳＳ粒子によって形成されたものである。ケーク７は、被処理液中のＳＳ粒子を捕捉し、被処理液中からＳＳ粒子を分離するフィルターとして機能する。

貫通孔８の孔径は、０．５μｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましい。貫通孔８の孔径が０．５μｍ以上であると、濾過用フィルター１の濾過流量が確保されやすくなる。貫通孔８の孔径が１０μｍ以下であると、貫通孔８の近傍に、貫通孔８をふさぐようにケーク７が形成されやすくなる。
濾過用フィルター１の貫通孔８の孔径は、以下に示す方法により測定したものである。
まず、濾過用フィルター１の貫通孔８を真上から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影する。この時、貫通孔８は、縦方向に略平行に延在していて表面にめっき層３が形成されている２本のフィルター基材６と、縦方向と略直交する横方向に略平行に延在していて表面にめっき層３が形成されている２本のフィルター基材６とに囲まれた、略矩形の内面形状となっている。この略矩形の貫通孔８の内面における縦方向の最短距離と横方向の最短距離とを測定し、距離の短い方の寸法を貫通孔８の孔径とした。この距離は、針状構造物５の先端の間とした。なお、縦方向の最短距離と横方向の最短距離とが同じである場合には、どちらか一方の寸法を貫通孔８の孔径とした。このようにして貫通孔８の孔径を４箇所以上測定し、その平均値を濾過用フィルター１の貫通孔８の孔径と定義した。

線材２の材料としては、濾過用フィルター１を用いて濾過される被処理液中で使用できるものが用いられる。線材２の材料は、めっき処理を用いて、めっき層３、またはめっき層３および下地層４を容易に形成できるように、金属であることが好ましい。線材２に用いる金属としては、例えば、鉄、ニッケル、銅、および、これらの合金などを用いることが好ましい。その中でも特に、線材２として、耐蝕性に優れ、低コストで、加工しやすい材料であるステンレス鋼線を用いることが好ましい。

下地層４は、めっき層３の線材２への接着性を高めるために、必要に応じて設けられるものである。下地層４に用いられる材料としては、例えば、線材２の表面にニッケル合金からなるめっき層３を形成する場合、ニッケルまたはニッケル合金を用いることが好ましい。ニッケル合金としては、ホウ素、リン、亜鉛から選ばれる一種以上の元素を含有するものが挙げられる。
下地層４の厚みは、めっき層３の線材２への接着性を向上させることができる厚み以上とされている。また、下地層４の厚みは、貫通孔８の孔径が、濾過用フィルター１にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に適した大きさとなる範囲の厚みとされている。

本実施形態におけるめっき層３は、図２に示すように、複数の針状構造物５が下地層４の表面に集合してなる複合体である。各針状構造物５では、各針状構造物５の基端５３ａよりも線材２側の領域である基部５ａが、隣接する他の針状構造物５の基部５ａと一体化されている。このことにより、針状構造物５の基部５ａは、下地層４の表面に連続して形成されている。各針状構造物５は、例えば、多角錐状または円錐状の形状を有する。このような錐状の形状を有する各針状構造物５は、図２に示すように、基端５３ａから先端５２に向けて先細りの形状を有している。このため、隣接する針状構造物５間には、断面視で基端５３ａに近づくにつれて幅が狭くなる谷５３が形成されている。谷５３は、平面視で各針状構造物５を取り囲むように形成されている。各針状構造物５を取り囲む谷５３は、隣接する別の針状構造物５を取り囲む谷５３と平面視で繋がって形成されている。

図１および図２に示す濾過用フィルター１では、複数の針状構造物５の一部に、被処理液中から捕捉したＳＳ粒子が付着している。
フィルター基材６の単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物５の数は、１．２〜１０．０個／μｍ^２である。単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物５の数が上記範囲未満であると、濾過用フィルター１とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が不足して、深層濾過の機構によって被処理液中のＳＳ粒子が捕捉されにくくなる。また、単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物５の数が上記範囲未満であると、針状構造物５にＳＳ粒子が捕捉されにくくなるため、ケーク７が形成されにくくなる。しかし、単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物５の数が上記範囲を超えると、洗浄を行っても針状構造物５からＳＳ粒子が除去されにくくなり、洗浄性が不十分となる。

単位面積当たりの針状構造物５の数が１．２個／μｍ^２以上であると、濾過用フィルター１の表面積が十分に広くなり、隣接する針状構造物５間にＳＳ粒子が引っかかりやすくなる。このため、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすく、捕捉されたＳＳ粒子によってケーク７が形成されやすい濾過用フィルター１となる。よって、濾過用フィルター１は、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉できる優れた除去機能を有するものとなる。単位面積当たりの針状構造物５の数は、よりＳＳ粒子の除去機能の高い濾過用フィルター１とするために、３．０個／μｍ^２以上であることが好ましい。

単位面積当たりの針状構造物５の数が１０．０個／μｍ^２以下であると、隣接する針状構造物５間の隙間が狭くなりすぎることが防止される。このため、図２に示すように、隣接する針状構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されているケーク７とに囲まれた十分な広さの空間３１が形成される。空間３１は、ケーク７が形成された時に、ケーク濾過された処理液が流れる流路として機能する。このため、針状構造物５を有さないフィルターと比較すると、ケーク７を通過した処理液の得られる面積が大きくなるため、濾過流量を大きくすることができる。したがって、濾過用フィルター１は、ＳＳ粒子が除去されやすく、濾過流量の大きいものとなる。単位面積当たりの針状構造物５の数は、より濾過流量の大きい優れた濾過用フィルター１とするために、７．０個／μｍ^２以下であることが好ましい。

フィルター基材６の単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物５の数は、以下に示す方法により測定したものである。
濾過用フィルターを電子顕微鏡で観察し、縦２μｍ横２μｍ面積４μｍ^２の正方形内に存在する針状構造物の頂点の数を、４箇所測定する。そして、４箇所で測定した針状構造物の頂点の数を平均し、単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物の数を算出する。

フィルター基材６の断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物５の数は１．０〜４．０個／μｍである。上記の単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物５の数が上記範囲未満であると、濾過用フィルター１とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が不足して、深層濾過の機構によって被処理液中のＳＳ粒子が捕捉されにくくなる。しかし、上記の単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物５の数が上記範囲を超えると、隣接する針状構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されているケーク７とに囲まれた空間３１が狭くなるため、濾過流量が少なくなる場合がある。

上記の単位長さ当たりの針状構造物５の数が１．０個／μｍ以上であると、単位面積当たりの針状構造物５の数が１．２個／μｍ^２以上である場合と同様に、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉できる優れた除去機能を有するものとなる。上記の単位長さ当たりの針状構造物５の数は、よりＳＳ粒子の除去機能の高い濾過用フィルター１とするために、１．５個／μｍ以上であることが好ましい。

上記の単位長さ当たりの針状構造物５の数が４．０個／μｍ以下であると、単位面積当たりの針状構造物５の数が１０．０個／μｍ^２以下である場合と同様に、隣接する針状構造物５間の隙間が狭くなりすぎることが防止される。このため、隣接する針状構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されているケーク７とに囲まれた十分な広さの空間３１が形成されるものとなり、濾過流量の大きな濾過用フィルター１となる。
上記の単位長さ当たりの針状構造物５の数は、より一層濾過流量の大きい濾過用フィルター１とするために、３．０個／μｍ以下であることが好ましい。

フィルター基材６の断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物５の数は、以下に示す方法により測定したものである。
濾過用フィルター１を埋め込み樹脂で固定して切断し、その切断面をイオンミリングで平滑化して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影する。その後、撮影したフィルター基材の断面の拡大写真におけるフィルター基材の表面の略延在方向に沿って、１０μｍ当たりの針状構造物の数を測定する。そして、測定した針状構造物の数から単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数を算出する。

本実施形態において、フィルター基材６の断面における針状構造物５の平均高さＨおよび基端部の平均幅Ｄは、以下に示す部分の寸法を、以下に示す測定方法により測定したものである。
図２に示すように、フィルター基材６の断面において隣接する針状構造物５間には、谷５３が形成されている。フィルター基材６の断面において、針状構造物５を挟んで対向する谷底である基端５３ａ、５３ａ間を、直線５１でつなぎ、その長さを針状構造物５の基端部の幅Ｄ１、Ｄ２とする。また、針状構造物５の先端５２と上記の直線５１との最短距離を、針状構造物５の高さＨ１、Ｈ２とする。

フィルター基材６の断面において、２つの針状構造物５７、５８が一体化されている場合（図２における符号５９で示す針状構造物）には、以下に示す部分の寸法を、針状構造物５７、５８の高さＨ３、Ｈ４および針状構造物５７、５８の基端部の幅Ｄ３、Ｄ４とした。
まず、針状構造物５７、５８が一体化された針状構造物５９を挟んで対向する谷底である基端５３ａ、５３ａ間を、直線５４でつなぐ。次いで、２つの針状構造物５７、５８間の谷５５の谷底から直線５４に向かって垂線５６を引く。垂線５６と直線５４との交点から各基端５３ａ、５３ａまでのそれぞれの距離を、針状構造物５７、５８の基端部の幅Ｄ３、Ｄ４とする。また、各針状構造物５７、５８の先端５２ａ、５２ｂと上記の直線５４との最短距離を、各針状構造物５７、５８の高さＨ３、Ｈ４とする。なお、垂線５６の長さが、針状構造物５７、５８の高さＨ３、Ｈ４の両方の高さの３／４未満である場合には、独立した２つの針状構造物とみなす。また、２つの針状構造物５７、５８が一体化されているとする基準は、前記独立した２つの針状構造物とみなされる場合以外とする。

針状構造物５の高さおよび針状構造物５の基端部の幅を測定するには、濾過用フィルター１を埋め込み樹脂で固定して切断し、その切断面をイオンミリングで研磨して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影する。その後、撮影したフィルター基材６の断面の拡大写真におけるフィルター基材の表面の略延在方向に沿う長さ１０μｍの範囲を１つの測定領域とし、４箇所の測定領域に存在する全ての上記の針状構造物５の高さおよび基端部の幅を測定する。そして、測定した４箇所の針状構造物５の高さの平均値を、針状構造物５の平均高さＨとする。また、測定した４箇所の針状構造物５の基端部の幅の平均値を、針状構造物５の基端部の平均幅Ｄとする。

フィルター基材６の断面における針状構造物５の高さの変動係数は０．１５〜０．５０であることが好ましい。変動係数とは、上述したフィルター基材６の断面における針状構造物５の高さの分布の標準偏差を、前記針状構造物５の高さの算術平均値で除したものである。
上記の変動係数が０．１５〜０．５０の範囲であると、より一層ＳＳ粒子の除去機能および洗浄性の優れた濾過用フィルター１となる。上記の変動係数が０．１５未満であると、濾過用フィルター１にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に、濾過用フィルター１の表面でのＳＳ粒子を含む被処理液の流れが単調になり、針状構造物５にＳＳ粒子が捕捉されにくくなる。また、上記の変動係数が０．５０を超えると、高さの低い針状構造物５によってめっき層３の表面に形成されたケーク７を支える機能が得られにくくなる。

上記の変動係数が０．１５以上であると、針状構造物５の高さのばらつきが十分に大きいものとなる。このため、濾過用フィルター１にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に、濾過用フィルター１の表面でのＳＳ粒子を含む被処理液の流れが複雑になるとともに、高さの高い針状構造物５にＳＳ粒子が引っかかりやすくなる。その結果、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすくなるとともに、高さの高い針状構造物５に引っかかったＳＳ粒子を起点として、めっき層３の表面にケーク７が形成されやすくなる。上記の変動係数は、よりＳＳ粒子が捕捉されやすい濾過用フィルター１とするために、０．１８以上であることが好ましい。

上記の変動係数が０．５０以下であると、めっき層３の表面に形成されたケーク７を、高さの低い針状構造物５が支えることによって、隣接する針状構造物５間に形成されている谷５３とケーク７とに囲まれた空間３１の広さが確保されやすくなる。このため、濾過によってケーク７が形成された後、ケーク濾過された処理液が空間３１内を流れやすくなり、濾過流量が増大する。したがって、濾過用フィルター１は、針状構造物のないフィルターと比較して濾過流量に優れたものとなる。上記の変動係数は、より一層、濾過流量の多い濾過用フィルター１とするために、０．３６以下であることが好ましい。

フィルター基材６の断面における針状構造物５の基端部の平均幅Ｄと平均高さＨとのアスペクト比Ｈ／Ｄは０．５〜４．０であることが好ましい。アスペクト比Ｈ／Ｄが０．５以上であると、隣接する針状構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されたケーク７とに囲まれた十分な高さの空間３１が形成される。このため、濾過によってケーク７が形成された後に、ケーク濾過された処理液が空間３１内を流れやすくなり、濾過流量に優れたものとなる。アスペクト比Ｈ／Ｄは、より一層濾過流量の大きな濾過用フィルター１とするために、１．０以上であることが好ましい。アスペクト比Ｈ／Ｄが４．０以下であると、強度に優れた針状構造物５となるため、耐久性に優れた濾過用フィルター１となる。アスペクト比Ｈ／Ｄは、より一層耐久性の優れた濾過用フィルター１とするために、３．０以下であることが好ましい。

フィルター基材６の断面における針状構造物５の平均高さＨは、０．２〜２．５μｍであることが好ましい。上記の針状構造物５の平均高さＨが０．２μｍ以上であると、隣接する針状構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されるケーク７とに囲まれた十分な高さの空間３１が形成される。このため、濾過の際にケークが形成された後に、ケーク濾過された処理液が空間３１内を流れやすくなり、濾過流量に優れたものとなる。上記の針状構造物５の平均高さＨは、より一層濾過流量の優れた濾過用フィルター１とするために、０．４μｍ以上であることが好ましい。上記の針状構造物５の平均高さＨが２．５μｍ以下であると、隣接する針状構造物５間の隙間が狭くなりすぎることが防止される。このため、１０．０個／μｍ^２以下である場合と同様に、空間３１が十分に確保された濾過流量に優れた濾過用フィルター１となる。上記の針状構造物５の平均高さＨは、より一層濾過流量の優れた濾過用フィルター１とするために、１．８μｍ以下であることが好ましい。

フィルター基材６の断面における針状構造物５の基端部の平均幅Ｄと、除去対象物質の平均粒子径（Ｄ_５０）ｂ（ＳＳ粒子の平均粒子径）との関係は、ｂ／Ｄ≧０．３３を満足することが好ましい。上記ｂ／Ｄが０．３３以上であると、ＳＳ粒子が隣接する針状構造物５間に形成されている谷５３の谷底の近傍に入り込みにくいものとなる。したがって、谷５３と、めっき層３上に形成されたケーク７とに囲まれた広い空間３１が形成されやすくなる。よって、濾過用フィルター１は、ケーク濾過された処理液が空間３１内を流れやすく、濾過流量に優れたものとなる。上記ｂ／Ｄは、より一層濾過流量の多い濾過用フィルター１とするために、０．５０以上であることが好ましい。また、上記ｂ／Ｄは３．００以下であることが好ましい。上記ｂ／Ｄが３．００以下であると、ＳＳ粒子が隣接する針状構造物５間に、より一層引っかかりやすいものとなる。このため、より一層、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすく、捕捉されたＳＳ粒子によってケーク７が形成されやすい濾過用フィルター１となる。上記ｂ／Ｄは、よりＳＳ粒子が捕捉されやすい濾過用フィルター１とするために、２．００以下であることがより好ましい。
ここで、平均粒子径ｂは、レーザー回折法により測定されたものである。具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置（商品名）などにより測定することができる。

複数の針状構造物５で形成されためっき層３に用いられる金属としては、電気めっき等の処理によって、フィルター基材６の表面に複数の針状構造物５を析出できるものを用いる。このような金属としては、鉄、ニッケル、銅、および、これらの合金などが挙げられる。めっき層３に用いられる金属としては、上記の金属の中でも特に、針状構造物５の形状の制御がしやすく耐食性に優れた金属であるため、ニッケルまたはニッケル合金を用いることが好ましい。ニッケル合金としては、ホウ素、リン、亜鉛から選ばれる一種以上の元素を含有するものが挙げられる。

次に、図１および図２に示す濾過用フィルター１の製造方法について説明する。
濾過用フィルター１を製造するには、まず、綾織されて網目状とされた線材２を用意する。
次いで、線材２の表面全面に、めっき処理を用いて、下地層４を形成する。下地層４を形成するためのめっき処理としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ニッケルまたはニッケル合金からなるめっき層３を形成する前に、ステンレスからなる線材２の表面に下地層４を形成する場合には、電解ニッケルめっき処理または無電解ニッケルめっき処理を用いて、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地層４を形成することが好ましい。

次に、下地層４の設けられた線材２の表面全面に、電気めっき処理によって、複数の針状構造物５を析出させて、線材２をめっき層３で被覆する。めっき層３を形成するための電気めっき処理としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、下地層４およびめっき層３がニッケルまたはニッケル合金からなるものである場合、下地層４の形成後、めっき浴に添加剤を添加して、連続して電解ニッケルめっき処理または無電解ニッケルめっき処理を用いて、めっき層３を形成することが好ましい。

複数の針状構造物５を析出させる電気めっき処理では、めっき浴に添加する添加剤の種類、濃度、めっき時間を変化させることにより、針状構造物５の形状および大きさを変化させることができる（例えば、非特許文献１参照）。添加剤としては、エチレンジアミン二塩酸塩（ethylenediamine dihydrochloride）、エチレンジアミン（ＥＤＡ）などが挙げられる。

めっき層３を形成するためのめっき処理を行った後、必要に応じて熱処理を行って、めっき層３の結晶化を促進してもよい。
また、めっき層３を形成するためのめっき処理を行った後、必要に応じて、濾過用フィルターの耐久性を向上させるために、めっき層３の表面に、他の金属や有機物などを用いて別の被覆層を形成してもよい。

次に、図１および図２に示す濾過用フィルター１を用いて、被処理液中のＳＳ粒子を除去する処理方法について説明する。
濾過用フィルター１にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させると、まず、表面濾過および深層濾過の機構によって、ＳＳ粒子が捕捉される。濾過用フィルター１は、複数の針状構造物５を所定の密度で有するものであるため、濾過用フィルター１とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が多い。このため、本実施形態の処理方法では、表面濾過および深層濾過の機構によって針状構造物５の表面に付着したＳＳ粒子を起点として、めっき層３の表面の複数の箇所で速やかにＳＳ粒子の凝集物が形成される。

形成された凝集物は、濾過用フィルター１へのＳＳ粒子を含む被処理液の通過を継続させることにより、成長して剥離し、ＳＳ粒子を含む被処理液とともに貫通孔８に向かって移動する。貫通孔８に移動した１つまたは複数の凝集物は、貫通孔８をふさぐケーク７となる。このように、本実施形態の処理方法では、表面濾過の機構だけでなく、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構も利用して、被処理液中の小さなＳＳ粒子を除去できる。よって、優れた濾過性能が得られる。

濾過用フィルター１は、図２に示すように、隣接する針状構造物５間に谷５３を有している。谷５３は、断面視で谷底である基端５３ａに近づくにつれて幅が狭くなっている。
このため、濾過用フィルター１に捕捉されたＳＳ粒子は、谷５３の基端５３ａ近傍には入り込みにくい。したがって、めっき層３の表面にケーク７が形成されている濾過用フィルター１では、図２に示すように、谷５３とケーク７とに囲まれた十分な広さの空間３１が形成される。空間３１が形成された後、さらに濾過用フィルター１へのＳＳ粒子を含む被処理液の通過を継続させても、空間３１の上部はケーク７で形成された蓋が被せられた状態となっているため、ＳＳ粒子は空間３１内に入り込みにくい。したがって、濾過用フィルター１へのＳＳ粒子を含む被処理液の通過を継続させると、ケーク７上にさらにＳＳ粒子が堆積される。

また、本実施形態の処理方法では、濾過用フィルター１が一定量のＳＳ粒子を捕捉した段階で洗浄を行う。洗浄を行うタイミングは、特に限定されるものではなく、濾過用フィルター１に通過させる被処理液に含まれるＳＳ粒子の量などに応じて適宜決定できる。洗浄は、濾過用フィルター１に、ＳＳ粒子を含む被処理液を通過させた方向と反対向きに洗浄液を通過（逆洗）させたり、濾過用フィルター１の表面に洗浄液を流したりして行う。

本実施形態において、濾過用フィルター１の逆洗を行うと、空間３１には、各針状構造物５を取り囲むように形成された谷５３を介して、多方向から洗浄液が流入する。このことにより、谷５３の上部の少なくとも一部を覆うように形成されていたケーク７が、洗浄液に押し上げられて、ケーク７の剥離が促進される。また、水濾過用フィルター１の針状構造物５は、基端５３ａから先端５２に向けて先細りの形状を有している。このため、洗浄液に押し上げられたケーク７は、水濾過用フィルター１から容易に剥離される。また、針状構造物５が先細りの形状を有しているので、針状構造物５に付着しているＳＳ粒子が逆洗時に谷５３に挟まりにくく、針状構造物５から容易に剥離される。したがって、本実施形態の処理方法では、逆洗を行うことにより、水濾過用フィルター１に堆積したＳＳ粒子が速やかに除去される。逆洗を行うことにより、水濾過用フィルター１が再生される。

実施形態の濾過用フィルター１は、フィルター基材６と、フィルター基材６の表面に形成された複数の針状構造物５とを持つ。そして、フィルター基材６の単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物５の数が１．２〜１０．０個／μｍ^２のものであり、かつフィルター基材６の断面における単位長さ（１μｍ）当たりの前記針状構造物の数が１．０〜４．０個／μｍのものである。このため、実施形態の濾過用フィルター１は、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉できる優れた除去機能を有する。しかも、実施形態の濾過用フィルター１では、ＳＳ粒子を含む被処理液を通過させることによってケーク７が形成され、その後に、針状構造物５間に形成されている谷５３とケーク７とに囲まれた十分な大きさの空間３１が形成されるため、濾過流量に優れる。

実施形態の濾過用フィルター１は、フィルター基材６の表面に形成された複数の針状構造物５を有するものであるので、フィルター基材６と針状構造物５との間には空間が存在しない。このため、例えば、フィルター基材６と針状構造物５との間に空間が存在している場合と比較して、針状構造物５が脱落しにくく、耐久性に優れた濾過用フィルター１となる。また、フィルター基材６と針状構造物５との間に空間が存在しないので、フィルター基材６と針状構造物５との間の空間に被処理液中のＳＳ粒子が詰まることがない。したがって、濾過用フィルター１は、洗浄が容易である。

実施形態の濾過用フィルター１において、フィルター基材６として線材２で形成された金網を有するものを用いた場合、例えば、フィルター基材が、不織布である場合と比較して、洗浄によりＳＳ粒子が除去されやすく、洗浄を短時間で行うことができる。

上記の実施形態では、フィルター基材６の単位面積当たりの針状構造物５の数が１．２〜１０．０個／μｍ^２であり、かつフィルター基材６の断面における単位長さ当たりの前記針状構造物の数が１．０〜４．０個／μｍである濾過用のフィルターを例に挙げて説明したが、フィルター基材６の単位面積当たりの針状構造物５の数と、フィルター基材６の断面における単位長さ当たりの針状構造物の数のうち、いずれか一方のみが上記の範囲内であればよい。

上記の実施形態では、線材２とめっき層３との間に、下地層４が設けられている濾過用のフィルターを例に挙げて説明したが、下地層は設けられていなくてもよい。
上記の実施形態では、線材２が綾織されて網目状となっている場合を例に挙げて説明したが、線材２の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、平織、畳織であってもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、フィルター基材と、フィルター基材の表面に形成された複数の針状構造物とを持ち、フィルター基材の単位面積当たりの針状構造物の数が、１．２〜１０．０個／μｍ^２である。よって、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を利用して被処理液中のＳＳ粒子を捕捉でき、しかも、濾過流量の多い濾過用フィルターとなる。

以下、実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
ステンレス製の平織りの金網（目開き４５μｍ，線径３２μｍ）を用意した。これを、リンと亜鉛とニッケルとを含むめっき浴中に浸漬し、無電解ニッケルめっき処理を行った。このことにより、ステンレス鋼線で形成された金網をニッケル亜鉛合金からなる下地層で被覆した。
その後、下地層を形成しためっき浴中に、ホウ酸と添加剤としてのエチレンジアミン（ＥＤＡ）とを添加して、無電解ニッケルめっき処理を行った。このことにより、下地層で被覆された線材を被覆するめっき層を形成し、実施例１の濾過用フィルターを得た。

実施例１の濾過用フィルターの表面を電子顕微鏡で観察し、表面に針状構造物が形成されているか否かを確認した。その結果、表面に複数の針状構造物が形成されていた。
次に、実施例１の濾過用フィルターについて、貫通孔の孔径、単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物の数、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数、針状構造物の高さの変動係数、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄと平均高さＨとのアスペクト比Ｈ（ｎｍ）／Ｄ（ｎｍ）、断面における針状構造物の平均高さ、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄと除去対象物質の平均粒子径ｂとの関係ｂ／Ｄを、それぞれ上述した方法により調べた。その結果を表１に示す。

また、単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物の数を算出するために測定した４μｍ^２当たりの針状構造物の数、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数を算出するために測定した１０μｍ当たりの針状構造物の数、除去対象物質の平均粒子径（Ｄ_５０）ｂについても表１に示す。

図３は、実施例１の濾過用フィルターの断面の顕微鏡写真である。図３に示す写真は、実施例１の濾過用フィルターを埋め込み樹脂で固定して切断し、その切断面を研磨して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影したものである。図３は、フィルター基材の断面における針状構造物の平均高さＨおよび基端部の平均幅Ｄの算出に用いた測定結果の一部である。図３において点線で示した距離は、針状構造物１１、１２、１３、１４、１５それぞれの高さを示す。また、図３において実線で示した距離は、針状構造物１１、１２、１３、１４、１５それぞれの基端部の幅を示す。図３に示す針状構造物１４と針状構造物１５は、２つの針状構造物が一体化されたものである。

図４は、実施例１の濾過用フィルターの表面の顕微鏡写真である。図４に示す正方形の枠は、縦２μｍ横２μｍ面積４μｍ^２の範囲を示している。また、図４における正方形の枠内の点は、計測した針状構造物の頂点の位置を示している。図４には、針状構造物の頂点の数を測定した４箇所のうち、２箇所の正方形内に存在する針状構造物の頂点の数を測定した結果を示す。

次に、実施例１の濾過用フィルターの濾過性能を、以下に示す方法により評価した。
「濾過性能」
実施例１の濾過用フィルターを濾過用の膜として濾過器に固定し、ＳＳ粒子として平均粒子径０．１μｍのアルミナ粒子（バイカロックスＣＲ０．１）を１００ｍｇ／Ｌ含む水で形成されているスラリー（濁度２６６ＮＴＵ（Nephelometric Turbidity Unit））を被処理液として準備し、圧力０．１ＭＰａで通水した。
そして、通水後に得られた処理水の濁度が５ＮＴＵ以下である場合「○」、濾過用フィルターを通過したアルミナ粒子によって処理水の濁度が５ＮＴＵを超えている場合を「×」と評価した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１の濾過用フィルターの濾過性能を評価した結果は「○」であった。

図５は、被処理液（濁度２６６ＮＴＵ）を通水した後の実施例１の濾過用フィルターの断面の顕微鏡写真である。図５に示す写真は、被処理液を通水した後の実施例１の濾過用フィルターを埋め込み樹脂で固定して切断し、その切断面をイオンミリングで研磨して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影したものである。図５に示す写真の中央は、濾過用フィルターの貫通孔である。
図５に示すように、被処理液を通水した後の実施例１の濾過用フィルターには、貫通孔をふさぐようにケークが形成されていた。また、図５に示すように、被処理液を通水した後の実施例１の濾過用フィルターには、隣接する針状構造物間に形成されている谷とケークとに囲まれた空間が形成されていた。

（実施例１−２〜１−４）
実施例１の濾過用フィルターに対する濾過性能の評価を、被処理液中のＳＳ粒子として平均粒子径０．１μｍのアルミナ粒子に代えて、平均粒子径０．３μｍ（実施例１−２）、１．０μｍ（実施例１−３）、３．０μｍ（実施例１−４）のアルミナ粒子を含むものを用いて行った。
その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１−２〜１−４の濾過性能の評価は、「○」であった。

（実施例２）
下地層の厚さを調整したこと以外は実施例１と同様にして、表１に示す濾過用フィルターを得た。実施例２の濾過用フィルターの表面を電子顕微鏡で観察し、表面に針状構造物が形成されているか否かを確認した。その結果、表面に複数の針状構造物が形成されていた。

（実施例３〜７）
無電解ニッケルめっき処理におけるＥＤＡの添加量とめっき時間とを変えたこと以外は実施例１と同様にして、表１に示す濾過用フィルターを得た。実施例３〜７の濾過用フィルターの表面を電子顕微鏡で観察し、表面に針状構造物が形成されているか否かを確認した。その結果、いずれも表面に複数の針状構造物が形成されていた。

（比較例１）
めっき浴中に、添加剤を添加せず、めっき層の被覆された線材の線径が実施例１と同等となるように、無電解ニッケルめっき処理を行った。このことにより、比較例１の濾過用フィルターを得た。比較例１の濾過用フィルターを電子顕微鏡で観察したところ、表面は平坦で針状構造物は形成されていなかった。

実施例２〜７、比較例１の濾過用フィルターについて、実施例１と同様にして、貫通孔の孔径を調べた。その結果を表１に示す。
実施例２〜７の濾過用フィルターについて、実施例１と同様にして、単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物の数、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数、針状構造物の高さの変動係数、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄと平均高さＨとのアスペクト比Ｈ（ｎｍ）／Ｄ（ｎｍ）、断面における針状構造物の平均高さ、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄと除去対象物質の平均粒子径ｂとの関係ｂ／Ｄを、それぞれ調べた。その結果を表１に示す。

実施例２〜７、比較例１の濾過用フィルターを用いて、実施例１と同様にして、濾過性能の評価を行った。その結果を表１に示す。
被処理液を通水した後の実施例２〜７の濾過用フィルターの断面をそれぞれ、実施例１と同様にして走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。その結果、実施例２〜７においても、実施例１と同様に、貫通孔をふさぐようにケークが形成され、隣接する針状構造物間に形成されている谷とケークとに囲まれた空間が形成されていることが確認できた。

表１に示すように、単位面積（１μｍ^２）当たりの針状構造物の数が１．２〜１０．０個／μｍ^２であり、断面における単位長さ当たりの針状構造物の数が１．０〜４．０個／μｍである実施例１〜７の水濾過用フィルターでは、濾過性能の評価結果が全て「○」であった。これに対し、表面に針状構造物の形成されていない比較例１の水濾過用フィルターでは、濾過性能の評価結果が「×」であった。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…濾過用フィルター、２…線材、３…めっき層、４…下地層、５、５７、５８、５９…
針状構造物、５ａ…基部、６…フィルター基材、７…ケーク、８…貫通孔、３１…空間、
５１、５４…直線、５２…先端、５３、５５…谷、５３ａ…基端、５６…垂線

Claims (12)

1. 線材で形成された金網と、該線材の表面に形成された下地層とで形成されたフィルター基材と、
   前記下地層の表面に形成された複数の針状構造物と、を備え、
   前記フィルター基材の単位面積当たりの前記針状構造物の数が、１．２〜１０．０個／μｍ^２であり、前記線材が網目状となることにより孔径０．５〜１０．０μｍの貫通孔が形成された被処理液の濾過用フィルター。
2. 線材で形成された金網と、該線材の表面に形成された下地層とで形成されたフィルター基材と、
   前記下地層の表面に形成された複数の針状構造物と、を備え、
   前記フィルター基材の断面における単位長さ当たりの前記針状構造物の数が、１．０〜４．０個／μｍであり、前記線材が網目状となることにより孔径０．５〜１０μｍの貫通孔が形成された被処理液の濾過用フィルター。
3. 前記フィルター基材の断面における前記針状構造物の高さの変動係数が０．１５〜０．５０である、請求項１または請求項２に記載の被処理液の濾過用フィルター。
4. 前記針状構造物が、基端から先端に向けて先細りの形状である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
5. 前記フィルター基材の断面における前記針状構造物の基端部の平均幅Ｄと平均高さＨとのアスペクト比Ｈ／Ｄが０．５〜４．０である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
6. 前記フィルター基材の断面における前記針状構造物の平均高さが０．２〜２．５μｍである、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
7. 前記フィルター基材の断面における前記針状構造物の基端部の平均幅Ｄと、除去対象物質の平均粒子径ｂとの関係が、ｂ／Ｄ≧０．３３を満足し、前記除去対象物質の平均粒子径ｂが０．１〜３．０μｍである、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
8. 前記針状構造物が、金属または合金で形成されている、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
9. 前記針状構造物が、ニッケルまたはニッケル合金で形成されている、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
10. 前記針状構造物が、電気めっき処理によって形成されたものである請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
11. 前記フィルター基材が、ステンレス鋼線で形成された金網を有する請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルター。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の被処理液の濾過用フィルターを用いる、処理方法。