JP2020089834A - 水処理用吸着材とその製造方法 - Google Patents
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このような吸着材として液体中で正のゼータ電位を示しセルロース、パーライト、ケイソウ土、レジンから成る濾材が開発されている(特許文献1,2、非特許文献1)。これは液体中に分散して負に帯電している微細粒子、バクテリア、ウィルス、パイロジェン、コロイド粒子などを電磁気力により吸着除去することができる。しかし処理能力が十分ではなく処理コストが高くなることが問題である。
もう一つの例として、ナノアルミナ繊維をガラス繊維やセルロースに結合させた不織媒体をプリーツ加工したフィルターが開発されている(特許文献3)。このフィルターはナノアルミナ繊維の表面が正に帯電しており、水中に存在する負に帯電している粒子を吸着する。水中に混濁しているホコリ、細菌、油滴、有機物などは、表面電荷が負に帯電しているので、このフィルターはこれらの汚染物質を吸着除去することができる。しかし、これについてもコストが高いことが難点である。
この水処理用吸着材を膜状に成形すれば濾過膜として使用できる。また円筒状に成形すれば円筒状フィルターとして使用できる。ろ過装置への適用の態様は処理する液の量や除去すべき物質の性質等によって適宜選択できる。
5600gの超純水(アドバンテック東洋株式会社製、比抵抗値18.2MΩ.cm以上、TOC1PPb以下)に7.95gのカチオン化グアーガム(三晶株式会社製、MEYPRO-BOND111)を加えミキサーで強く撹拌し、完全に溶解させた。得られた水溶液に1000gの粉末セルロースKCフロック(登録商標)W50−GK(日本製紙製、平均粒子径45μm)を加え攪拌し混合した。得られた混合液を50〜80℃で18時間乾燥した。得られた乾固体を粉砕機(三庄インダストリー株式会社製、トルネードミルTM−25)を用いて粉末にした。この粉末2gと粉末セルロースKCフロックW50−GK1gを混合し、3gの混合粉末を得た。
超純水300ccにバインダー繊維(東洋紡株式会社製、ビィパル(登録商標))1gを加え分散液とした。この分散液に前記の3gの混合粉末を加え混合し、濾紙上で減圧濾過し、水処理用吸着材膜1(図1)を得た。
該水処理用吸着材膜の厚みは5〜10mmであった。
最初に5600gの超純水に15.68gのカチオン化グアーガムを加えたこと以外は実施例1と全く同じ方法で、水処理用吸着材膜を得た。
最初に5600gの超純水に25.76gのカチオン化グアーガムを加えたこと以外は実施例1と全く同じ方法で、水処理用吸着材膜を得た。
最初に5600gの超純水に48.2gのカチオン化グアーガムを加えたこと以外は実施例1と全く同じ方法で、水処理用吸着材膜を得た。
最初に5600gの超純水に63.3gのカチオン化グアーガムを加えたこと以外は実施例1と全く同じ方法で、水処理用吸着材膜を得た。
本願発明に係る水処理用吸着材を用いて、特許文献4に記載の方法により円筒状フィルター2(図2)を作成した。本フィルターは中心部に円筒状の支持体3を有している。支持体3の円筒の一端は閉じており他端は開放している。支持体3の円筒状の壁は全面に通水孔を有し液体はこの壁を透過することができる。水処理用吸着材は支持体3の外表面に積層され吸着材成形層4を形成している。本フィルターを使用するときは、本フィルターの開放している方の端を、チューブを介して真空ポンプに連結する。汚染水が満たされた水槽に本フィルターを投入し真空ポンプを作動させて支持体3の内部を減圧する。その陰圧によって汚染水は吸着材成形層4を通過して支持体3の円筒の内側に入りチューブを通って排出される。汚染水が吸着成形層を通過する際に、汚染物質は吸着材成形層4に吸着されることにより除去され、浄化された水が排出される。
また、本円筒状フィルターによる水処理には、真空ポンプではなく圧送ポンプを用いてもよい。その場合、圧力容器に本フィルターを入れ、そこに汚染水をいっぱいに入れる。本フィルターの開放している方の端をチューブを介して、圧力容器の壁を通して外に出し排出口とする。圧力容器には汚染水の供給のために容器の壁に汚染水供給口を設け、その供給口は配管を介して送液ポンプに接続する。汚染水は送液ポンプにより圧力容器内に送液され、送液の加圧により汚染水は吸着材成形層4を通過して支持体3の円筒の内側に入りチューブを通って排出される。汚染水が吸着材成形層を通過する際に、汚染物質は吸着材成形層4に吸着されることにより除去され、浄化された水が排出される。
各実施例に係る水処理用吸着材膜および対照の膜の水処理能力の評価は、顔料を水に混合した混合液を同じ面積のそれぞれの膜で濾過し、それぞれの膜において濾液の色度が5以下に保たれる、最大の濾液量を測定した。なお、色度に関する水道法に基づく水質基準の基準値は5度以下と定められている。
対照として、カチオン性の吸着材タイプの2種類の膜(本明細書ではAとBと呼ぶ)を用いた。対照Aはスリーエムジャパン株式会社製のゼータプラス(登録商標)タイプ90Sフィルターである。このフィルターは、カチオン化樹脂を膜繊維内に練りこんだフィルターであり、液中に分散する負電荷の物質を容易に吸着するとされている。特許文献1,2に記載されている発明および非特許文献1に係る製品である。なおこのフィルターの厚さは3〜8mmである。対照Bはアルゴナイドコーポレイション製のナノセラムフィルターである。このフィルターはアルミナを膜繊維表面に担持させたフィルターであり、ナノ粒子や負電荷の物質を容易に吸着するとされているフィルターである。特許文献3に記載されている発明に係る製品である。なおこのフィルターの厚さは1〜2mmである。
実施例1ないし5の水処理用吸着材膜および対照膜A,Bの各膜について濾過面積が4平方センチになるように円形膜を2枚ずつ調製した。この膜(以下試験膜と呼ぶ)を図3に示す吸着材膜ホルダー5の両端部に1枚ずつ取り付けた(図3)。吸着材膜ホルダー5は中空の円筒状であり中央部に吐出口6を有する。吐出口6に吐出用配管9を連結した(図4)。
純水製造装置RFU685DA(アドバンテック東洋株式会社製)を用いて製造した純水にキナクリドンマゼンタ(ホルベイン画材株式会社)を混合し色度が170度の試験液を調製した。色度はポータブル水質計WA−2M(日本電色工業株式会社)を用いて測定した。
圧力容器7(図4)に上記の試験液10をいっぱいに入れ、そこに上記の吐出用配管9を連結した吸着材膜ホルダー5を試験液10に沈め蓋をする。吐出用配管9は蓋を通して外に出し真空ポンプに連結した。圧力容器7は流入口を有しており、流入口に流入用配管8を連結し流入用配管8は試験液を入れた別の容器に連結した。
真空ポンプを作動させて吸着材膜ホルダー5を減圧すると圧力容器7内の試験液は吸着材膜ホルダー5の両端部に取り付けられた吸着材膜1を通過して吸着材膜ホルダー5内に入り吐出用配管9から流出する。同時に新たな試験液が流入口から圧力容器7内に補充される。試験液が試験膜を通過する速度は線速度(linear velocity、LV)が0.05m/hになるように調整した。
吐出用配管9から排出された液(排出液)が30〜50cc溜まる度に、その液の色度を上記の色度計を用いて測定した。排出液の色度が5度を超える直前までの排出液の総量を当該試験膜の処理可能量とした。各膜について上記評価試験を2回繰り返した。
2 円筒状フィルター
3 支持体
4 吸着材成形層
5 吸着材膜ホルダー
6 吐出口
7 圧力容器
8 流入配管
9 吐出用配管
10 試験液
Claims (6)
- 水処理用吸着材であって、
吸着剤と、
吸着剤を保持する基質
を備え、
吸着剤が、カチオン化グアーガムであり、
基質がセルロースである
ことを特徴とする水処理用吸着材。 - 前記のセルロースが平均粒径10〜100μmの粉末セルロースであることを特徴とする請求項1に記載の水処理用吸着材。
- 前記の水処理用吸着材におけるセルロースとカチオン化グアーガムの配合割合が、セルロース1000重量部に対してカチオン化グアーガムが5ないし130重量部であることを特徴とする請求項1または2に記載の水処理用吸着材。
- 5ないし130重量部のカチオン化グアーガムを水に溶解する工程と、得られた水溶液に1000重量部のセルロースを混合する工程と、得られた混合液を乾固する工程と、得られた乾固体を粉末にする工程を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の水処理用吸着材の製造方法。
- 請求項1乃至3に記載の水処理用吸着材を含むことを特徴とする濾過膜。
- 請求項1乃至3に記載の水処理用吸着材を含むことを特徴とする円筒状フィルター。
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