JP2023124039A - 重金属吸着剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゼオライトからのアルミニウムの溶出が抑制された重金属吸着剤を提供する。【解決手段】Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である化合物を、ゼオライトに配合する。【選択図】なし
Description
本発明は重金属吸着剤に関する。
水道水中の鉛濃度は、鉛は健康への影響が懸念されるため、我が国における水質基準の一つになっている。水道水に含まれる鉛は、１９００年代前半まで水道管として使用されていた鉛管に由来するとされている。
水に含まれる鉛等の重金属を吸着できるゼオライト（アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体）は、浄水器用の吸着剤として使用されている（特許文献１）。
一方、ゼオライトには、水中に長期間浸漬させたときに、構成元素であるアルミニウムが浄化水中へ溶出するという問題がある。これを解決する手段として、吸着剤におけるゼオライト含有粒子の体積粒度分布を制御する技術が知られている（特許文献２及び３）。
水に含まれる鉛等の重金属を吸着できるゼオライト（アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体）は、浄水器用の吸着剤として使用されている（特許文献１）。
一方、ゼオライトには、水中に長期間浸漬させたときに、構成元素であるアルミニウムが浄化水中へ溶出するという問題がある。これを解決する手段として、吸着剤におけるゼオライト含有粒子の体積粒度分布を制御する技術が知られている（特許文献２及び３）。
ゼオライトを重金属吸着剤として使用する際のアルミニウムの溶出を抑制する新しい手段を提供することを課題として設定した。
前記の課題を鋭意検討した結果、本発明者は、特定金属種の含水酸化物又は水酸化物をゼオライトと組合わせると、ゼオライトからのアルミニウムの溶出を抑制できることを見出した。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明は、以下の〔１〕～〔１１〕に関するものである。
〔１〕Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である化合物Ａとゼオライトとを含む、重金属吸着剤。
〔２〕化合物ＡのＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である、前記〔１〕に記載の吸着剤。
〔３〕化合物Ａの１質量％水分散液のｐＨが１０以下である、前記〔１〕又は〔２〕に記載の吸着剤。
〔４〕化合物Ａとゼオライトとの合計質量に対して、３質量％以上の化合物Ａを含む、前記〔１〕～〔３〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔５〕ゼオライトのメジアン径が１０μｍ以上である、前記〔１〕～〔４〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔６〕ゼオライトが、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型又はＰ型のゼオライトである、前記〔１〕～〔５〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔７〕アルミニウムの溶出量が５ｐｐｍ以下である、前記〔１〕～〔６〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔８〕鉛吸着剤である、前記〔１〕～〔７〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔９〕浄水器用の吸着剤である、前記〔１〕～〔８〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔１０〕前記〔１〕～〔９〕のいずれか一項に記載の吸着剤を含む、浄水器。
〔１１〕ゼオライトを含む重金属吸着剤からのアルミニウムの溶出を抑制する方法であって、
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である化合物Ａを前記吸着剤へ添加する工程を含む方法。
〔１〕Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である化合物Ａとゼオライトとを含む、重金属吸着剤。
〔２〕化合物ＡのＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である、前記〔１〕に記載の吸着剤。
〔３〕化合物Ａの１質量％水分散液のｐＨが１０以下である、前記〔１〕又は〔２〕に記載の吸着剤。
〔４〕化合物Ａとゼオライトとの合計質量に対して、３質量％以上の化合物Ａを含む、前記〔１〕～〔３〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔５〕ゼオライトのメジアン径が１０μｍ以上である、前記〔１〕～〔４〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔６〕ゼオライトが、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型又はＰ型のゼオライトである、前記〔１〕～〔５〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔７〕アルミニウムの溶出量が５ｐｐｍ以下である、前記〔１〕～〔６〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔８〕鉛吸着剤である、前記〔１〕～〔７〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔９〕浄水器用の吸着剤である、前記〔１〕～〔８〕のいずれか一項に記載の吸着剤。
〔１０〕前記〔１〕～〔９〕のいずれか一項に記載の吸着剤を含む、浄水器。
〔１１〕ゼオライトを含む重金属吸着剤からのアルミニウムの溶出を抑制する方法であって、
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である化合物Ａを前記吸着剤へ添加する工程を含む方法。
後述の実施例で示されるように、本発明に従うとゼオライトからのアルミニウムの溶出を抑制できる。したがって、本発明は、従来製品にはない商品価値を有する重金属吸着剤やこれを利用した浄水器を提供できる。
本発明の重金属吸着剤（以下、「吸着剤」ともいう）は、後述する化合物Ａとゼオライトとを必須成分として含有する。
〔化合物Ａ〕
化合物Ａは、ゼオライトからのアルミニウムの溶出を抑制するために用いる。
化合物Ａは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である。尚、含水酸化物は水和酸化物とも呼ばれるが、本明細書では含水酸化物として記載する。
化合物Ａは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ及びＬａの２種以上を含んでいてもよい。
化合物Ａは、ゼオライトからのアルミニウムの溶出を抑制するために用いる。
化合物Ａは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である。尚、含水酸化物は水和酸化物とも呼ばれるが、本明細書では含水酸化物として記載する。
化合物Ａは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ及びＬａの２種以上を含んでいてもよい。
化合物Ａの具体例としては、以下のA1～A14が挙げられる。
これらのなかでは、Ｔｉ、Ｚｒ又はＣｅの含水酸化物又は水酸化物が好ましく、メタチタン酸が更に好ましい。
化合物ＡのＢＥＴ比表面積は、好ましくは５０ｍ2／ｇ以上、より好ましくは１００ｍ2／ｇ以上、特に好ましくは２００ｍ2／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上であるとゼオライトからのアルミニウムの溶出を更に抑制することができる。
ＢＥＴ比表面積は、以下の方法に従い測定できる。
ＢＥＴ比表面積は、以下の方法に従い測定できる。
［化合物ＡのＢＥＴ比表面積の測定法］
全自動ガス吸着量測定装置（カンタクローム・インスツルメンツ社製 AutosorbiQ）を用いて測定する。詳細には、アルゴン吸着法（８７．４５Ｋ）にて測定を行い、ＢＥＴ多点法による解析で比表面積を求める。また試料の前処理として２００℃で６時間の真空脱気を行う。
全自動ガス吸着量測定装置（カンタクローム・インスツルメンツ社製 AutosorbiQ）を用いて測定する。詳細には、アルゴン吸着法（８７．４５Ｋ）にて測定を行い、ＢＥＴ多点法による解析で比表面積を求める。また試料の前処理として２００℃で６時間の真空脱気を行う。
化合物Ａの１質量％水分散液のｐＨは、好ましくは１０以下である。
前記の（A1）～（A13）のうち、１質量％水分散液のｐＨが１０以下であるものの例としては、前述のＡ５（ｐＨ：３．３）、Ａ７（ｐＨ：４．５）や、Ａ３（ｐＨ：７．５）などが挙げられる。
化合物ＡのｐＨは以下の方法に従い測定できる。
前記の（A1）～（A13）のうち、１質量％水分散液のｐＨが１０以下であるものの例としては、前述のＡ５（ｐＨ：３．３）、Ａ７（ｐＨ：４．５）や、Ａ３（ｐＨ：７．５）などが挙げられる。
化合物ＡのｐＨは以下の方法に従い測定できる。
［化合物ＡのｐＨの測定法］
１ｇの化合物Ａを９９ｇのイオン交換水（２５℃）に添加し、５分間攪拌して水分散液（スラリー）を作成する。水分散液のｐＨを、ガラス電極ｐＨメータ（例えば、堀場製作所 Ｆ－５２）で測定する。
１ｇの化合物Ａを９９ｇのイオン交換水（２５℃）に添加し、５分間攪拌して水分散液（スラリー）を作成する。水分散液のｐＨを、ガラス電極ｐＨメータ（例えば、堀場製作所 Ｆ－５２）で測定する。
化合物Ａは公知の物質であり、市場で容易に入手可能であるか、又は調製可能である。
メタチタン酸の市販品としては、堺化学工業(株)製の「ＳＴ－Ｃ」が挙げられる。
水酸化ジルコニウムの市販品としては、第一稀元素工業(株)製の「Ｒ水酸化ジルコニウム」が挙げられる。
含水酸化ケイ素の市販品としては、富士シリシア化学(株)製の「サイリシア」が挙げられる。
メタチタン酸の市販品としては、堺化学工業(株)製の「ＳＴ－Ｃ」が挙げられる。
水酸化ジルコニウムの市販品としては、第一稀元素工業(株)製の「Ｒ水酸化ジルコニウム」が挙げられる。
含水酸化ケイ素の市販品としては、富士シリシア化学(株)製の「サイリシア」が挙げられる。
Ｔｉ元素を含む化合物Ａは、例えば、以下の方法に従い調製できる。
Ｔｉの水溶性金属塩（例えば、硫酸チタニル）を水に溶解して水溶液を得る。攪拌下、アルカリ（例えば、水酸化ナトリウム）を滴下して前記水溶液のｐＨを上昇させて、沈殿物を得る。沈殿物を熟成（例えば、５～１００℃で１～２４時間）した後、固液分離、水洗及び乾燥（例えば、５０～２００℃で１～１００時間）に供して、化合物Ａを得る。
化合物ＡのＢＥＴ比表面積の制御は、沈殿物生成に用いるアルカリの種類及びｐＨ、熟成温度や乾燥温度を変更することで実施できる。
乾燥温度を２００℃以下にすると、化合物Ａが脱水縮合を起こして金属酸化物へ変化することを抑制できるので好ましい。
Ｔｉの水溶性金属塩（例えば、硫酸チタニル）を水に溶解して水溶液を得る。攪拌下、アルカリ（例えば、水酸化ナトリウム）を滴下して前記水溶液のｐＨを上昇させて、沈殿物を得る。沈殿物を熟成（例えば、５～１００℃で１～２４時間）した後、固液分離、水洗及び乾燥（例えば、５０～２００℃で１～１００時間）に供して、化合物Ａを得る。
化合物ＡのＢＥＴ比表面積の制御は、沈殿物生成に用いるアルカリの種類及びｐＨ、熟成温度や乾燥温度を変更することで実施できる。
乾燥温度を２００℃以下にすると、化合物Ａが脱水縮合を起こして金属酸化物へ変化することを抑制できるので好ましい。
Ｓｉ元素を含む化合物Ａは、ケイ酸ソーダ溶液へ酸（例えば、硫酸）を滴下することで調製できる。
化合物Ａは単一種類を使用してもよく、複数種類を併用してもよい。
化合物Ａの含量は、化合物Ａとゼオライトとの合計質量に対して、好ましくは３質量％以上、より好ましくは１０～５０質量％、特に好ましくは２０～４０質量％である。含量が３質量％以上であると、より高いアルミニウム溶出抑制効果を得ることができる。
〔ゼオライト（アルミノケイ酸塩）〕
本発明では、重金属を吸着するゼオライトを特に制限なく使用できる。
ゼオライトは、合成ゼオライト及び天然ゼオライトのいずれでもよいが、合成ゼオライトが好ましい。
合成ゼオライトの例としては、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｐ型ゼオライト、Ｔ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトや、β型ゼオライト等が挙げられる。なかでもＡ型、Ｘ型、Ｙ型又はＰ型のゼオライトが好ましい。
天然ゼオライトの例としては、ソーダライト、モルデナイト、アナルサイム、クリノプチロライト、チャバサイトや、エリオナイト等が挙げられる。
本発明では、重金属を吸着するゼオライトを特に制限なく使用できる。
ゼオライトは、合成ゼオライト及び天然ゼオライトのいずれでもよいが、合成ゼオライトが好ましい。
合成ゼオライトの例としては、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｐ型ゼオライト、Ｔ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライトや、β型ゼオライト等が挙げられる。なかでもＡ型、Ｘ型、Ｙ型又はＰ型のゼオライトが好ましい。
天然ゼオライトの例としては、ソーダライト、モルデナイト、アナルサイム、クリノプチロライト、チャバサイトや、エリオナイト等が挙げられる。
ゼオライトのメジアン径は、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１０～１０００μｍ、特に好ましくは２０～５０μｍである。メジアン径が１０μｍ以上であると、浄水器フィルターからの吸着剤の流出や前記フィルターの目詰まりを軽減できる。
メジアン径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定法に従い測定できる。
メジアン径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定法に従い測定できる。
ゼオライトは公知物質であり、市場で容易に入手可能であるか、又は調製可能である。市販品としては、株式会社シナネンゼオミック製の「ゼオミック」が挙げられる。
ゼオライトは、単一種類を使用してもよく、複数種類を併用してもよい。
ゼオライトは、単一種類を使用してもよく、複数種類を併用してもよい。
〔任意成分〕
本発明の吸着剤は、その効果を損なわない範囲で、活性炭等の任意成分と組み合わせてして使用することができる。
〔活性炭〕
活性炭は、水中に含まれる有害性有機化合物（例えばトリハロメタンやホルムアルデヒド）や、塩素臭やカビ臭を除去するために配合する。
活性炭の形状は、粉末状、粒子状、繊維状の何れでもよい。
活性炭は公知物質であり、市場で容易に入手可能であるか、又は調製可能である。
活性炭は単一種類を使用してもよく、複数種類を併用してもよい。
活性炭の含量は、配合目的を達成できる量である限り特に限定されないが、重金属吸着剤の総質量に対して、好ましくは１００～２０００質量％、更に好ましくは５００～１５００質量％である。
本発明の吸着剤は、その効果を損なわない範囲で、活性炭等の任意成分と組み合わせてして使用することができる。
〔活性炭〕
活性炭は、水中に含まれる有害性有機化合物（例えばトリハロメタンやホルムアルデヒド）や、塩素臭やカビ臭を除去するために配合する。
活性炭の形状は、粉末状、粒子状、繊維状の何れでもよい。
活性炭は公知物質であり、市場で容易に入手可能であるか、又は調製可能である。
活性炭は単一種類を使用してもよく、複数種類を併用してもよい。
活性炭の含量は、配合目的を達成できる量である限り特に限定されないが、重金属吸着剤の総質量に対して、好ましくは１００～２０００質量％、更に好ましくは５００～１５００質量％である。
〔アルミニウムの溶出量〕
化合物Ａを含む吸着剤では、ゼオライトからのアルミニウムの溶出が抑制されている。以下に示す測定法によるアルミニウムの溶出量は、好ましくは５ｐｐｍ以下、より好ましくは２ｐｐｍ以下、特に好ましくは１ｐｐｍ以下である。
化合物Ａを含む吸着剤では、ゼオライトからのアルミニウムの溶出が抑制されている。以下に示す測定法によるアルミニウムの溶出量は、好ましくは５ｐｐｍ以下、より好ましくは２ｐｐｍ以下、特に好ましくは１ｐｐｍ以下である。
［アルミニウム溶出量の測定法］
模擬水道水（JIS S3200-7に規定される浸出液：pH7.0±0.1、硬度45±5mg/L、アルカリ度35±5mg/L、残留塩素0.3mg±0.1mg/L）へ吸着剤を添加して混合物を調製する（添加量：吸着剤に含まれるゼオライトの量が、模擬水道水の質量に対して１質量％となる量）。
混合物を、恒温振とう培養器（例えば、タイテック株式会社製 バイオシェーカー（登録商標））を用いて２５℃、１７０ｒｐｍで２４時間攪拌する。
攪拌後の混合物を、メンブランフィルター（孔径：０．４５μｍ）を用いた固液分離に供する。
分離した液体中のアルミニウム量を原子吸光光度計で測定し、測定値を溶出量とする。
模擬水道水（JIS S3200-7に規定される浸出液：pH7.0±0.1、硬度45±5mg/L、アルカリ度35±5mg/L、残留塩素0.3mg±0.1mg/L）へ吸着剤を添加して混合物を調製する（添加量：吸着剤に含まれるゼオライトの量が、模擬水道水の質量に対して１質量％となる量）。
混合物を、恒温振とう培養器（例えば、タイテック株式会社製 バイオシェーカー（登録商標））を用いて２５℃、１７０ｒｐｍで２４時間攪拌する。
攪拌後の混合物を、メンブランフィルター（孔径：０．４５μｍ）を用いた固液分離に供する。
分離した液体中のアルミニウム量を原子吸光光度計で測定し、測定値を溶出量とする。
〔吸着剤の製法〕
吸着剤は、例えば、所定量のゼオライトと化合物Ａとを粉末状態（例えば、粒子径：１００μｍ以下の粉末）で混合機へ投入し、均一になるまで混合（例えば、数分から数時間）することで製造できる。
混合機は特に限定されないが、工業的にはロッキングミキサー、リボンミキサーや、ヘンシェルミキサー等を用いることができる。
前記の製法とは別に、吸着剤は、ゼオライトと化合物Ａとを水へ投入し、プロペラ攪拌機等で攪拌して両成分が均一に分散したスラリーを作成し、これを固液分離及び乾燥に供することでも製造できる。
吸着剤は、例えば、所定量のゼオライトと化合物Ａとを粉末状態（例えば、粒子径：１００μｍ以下の粉末）で混合機へ投入し、均一になるまで混合（例えば、数分から数時間）することで製造できる。
混合機は特に限定されないが、工業的にはロッキングミキサー、リボンミキサーや、ヘンシェルミキサー等を用いることができる。
前記の製法とは別に、吸着剤は、ゼオライトと化合物Ａとを水へ投入し、プロペラ攪拌機等で攪拌して両成分が均一に分散したスラリーを作成し、これを固液分離及び乾燥に供することでも製造できる。
本発明の吸着剤と活性炭とを組み合わせてなる浄水器用活性炭フィルター（カーボンブロック等）は、例えば、活性炭と吸着剤、又は活性炭と化合物Ａとゼオライトにバインダー（ポリエチレン粉末、フィブリル化繊維等）を所定量で混合した後、成型工程に供することで製造できる。
〔吸着対象となる重金属〕
吸着する重金属の種類は特に制限されないが、ゼオライトの種類に基づいて適宜選択してもよい。重金属の例としては鉛、カドミウムや亜鉛が挙げられる。Ａ型、Ｘ型、Ｙ型又はＰ型のゼオライトは、鉛、カドミウム及び亜鉛の除去に適しているので好ましい。本発明は、鉛の除去に特に適している。
吸着する重金属の種類は特に制限されないが、ゼオライトの種類に基づいて適宜選択してもよい。重金属の例としては鉛、カドミウムや亜鉛が挙げられる。Ａ型、Ｘ型、Ｙ型又はＰ型のゼオライトは、鉛、カドミウム及び亜鉛の除去に適しているので好ましい。本発明は、鉛の除去に特に適している。
〔吸着剤の用途〕
吸着剤は、水（特に水道水）から重金属を除去するために使用できる。
なかでも、水道水から鉛を除去する浄水器用の吸着剤として好適に使用できる。
吸着剤は、水（特に水道水）から重金属を除去するために使用できる。
なかでも、水道水から鉛を除去する浄水器用の吸着剤として好適に使用できる。
〔ゼオライトを含む重金属吸着剤からのアルミニウムの溶出を抑制する方法〕
化合物Ａは、ゼオライトからのアルミニウムの溶出を抑制する。したがって、吸着剤に関する発明は、化合物Ａを用いることを特徴とする、ゼオライト含有重金属吸着剤からのアルミニウムの溶出を抑制する方法としても把握できる。
化合物Ａやゼオライトの説明は、吸着剤に関して述べた内容が適用される。
化合物Ａは、ゼオライトからのアルミニウムの溶出を抑制する。したがって、吸着剤に関する発明は、化合物Ａを用いることを特徴とする、ゼオライト含有重金属吸着剤からのアルミニウムの溶出を抑制する方法としても把握できる。
化合物Ａやゼオライトの説明は、吸着剤に関して述べた内容が適用される。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔化合物Ａ〕
以下の化合物１～１０を使用した。
前述した測定方法に従い、各化合物のＢＥＴ比表面積及びｐＨを測定した。
測定値を表１～２に示す。
以下の化合物１～１０を使用した。
前述した測定方法に従い、各化合物のＢＥＴ比表面積及びｐＨを測定した。
測定値を表１～２に示す。
〔化合物１〕
硫酸チタニル（８０ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解して水溶液を得た。９０℃下で攪拌している前記水溶液へ、水酸化ナトリウム（濃度：２５％）を滴下してｐＨを３．５に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（９０℃で１８時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、メタチタン酸である化合物１を得た。
硫酸チタニル（８０ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解して水溶液を得た。９０℃下で攪拌している前記水溶液へ、水酸化ナトリウム（濃度：２５％）を滴下してｐＨを３．５に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（９０℃で１８時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、メタチタン酸である化合物１を得た。
〔化合物２〕
水酸化ナトリウムの滴下によりｐＨを７．０とした以外は化合物１と同様の方法にて、オルトチタン酸である化合物２を得た。
水酸化ナトリウムの滴下によりｐＨを７．０とした以外は化合物１と同様の方法にて、オルトチタン酸である化合物２を得た。
〔化合物２ｂ〕
ｐＨを１１．０とした以外は、化合物２の調製と同様に操作を行い、ＢＥＴ比表面積が９ｍ2／ｇのオルトチタン酸である化合物２ｂを得た。
ｐＨを１１．０とした以外は、化合物２の調製と同様に操作を行い、ＢＥＴ比表面積が９ｍ2／ｇのオルトチタン酸である化合物２ｂを得た。
〔化合物３〕
第一稀元素工業(株)より販売されている「Ｒ水酸化ジルコニウム」を化合物３（水酸化ジルコニウム）とした。
第一稀元素工業(株)より販売されている「Ｒ水酸化ジルコニウム」を化合物３（水酸化ジルコニウム）とした。
〔化合物４〕
富士シリシア化学(株)より販売されている「サイリシア３５０」を、化合物４（含水酸化ケイ素）とした。
富士シリシア化学(株)より販売されている「サイリシア３５０」を、化合物４（含水酸化ケイ素）とした。
〔化合物５〕
硝酸セリウム六水和物（１０ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解し、次いでセリウムと等モル量の過酸化水素水を添加して攪拌した後、更にアンモニア水を添加してｐＨを１０に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（室温で６時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、含水酸化セリウムである化合物５を得た。
硝酸セリウム六水和物（１０ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解し、次いでセリウムと等モル量の過酸化水素水を添加して攪拌した後、更にアンモニア水を添加してｐＨを１０に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（室温で６時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、含水酸化セリウムである化合物５を得た。
〔化合物６〕
硫酸チタニル（１９ｇ）及びオキシ塩化ジルコニウム八水和物（３２ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解して水溶液を得た。室温下で攪拌している前記水溶液へ、２Ｍ濃度の水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを１１に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（室温で１８時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、チタン・ジルコニウム複合含水酸化物である化合物６を得た。
硫酸チタニル（１９ｇ）及びオキシ塩化ジルコニウム八水和物（３２ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解して水溶液を得た。室温下で攪拌している前記水溶液へ、２Ｍ濃度の水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを１１に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（室温で１８時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、チタン・ジルコニウム複合含水酸化物である化合物６を得た。
〔化合物７〕
塩化ランタン七水和物（２７ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解して水溶液を得た。室温下で攪拌している前記水溶液へ、アンモニア水（濃度：５％）を滴下してｐＨを１０に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（室温で２４時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、含水酸化ランタンである化合物７を得た。
塩化ランタン七水和物（２７ｇ）を水（５００ｍｌ）に溶解して水溶液を得た。室温下で攪拌している前記水溶液へ、アンモニア水（濃度：５％）を滴下してｐＨを１０に調整し、沈殿物を得た。沈殿物を熟成（室温で２４時間）した後、固液分離、水洗、乾燥（１００℃で２４時間）及び粉砕に供して、含水酸化ランタンである化合物７を得た。
〔化合物８〕
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の酸化チタンを化合物８とした。
化合物８はチタンの含水酸化物及び水酸化物に該当しないので、比較例で使用した。
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の酸化チタンを化合物８とした。
化合物８はチタンの含水酸化物及び水酸化物に該当しないので、比較例で使用した。
〔化合物９〕
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の酸化ランタンを化合物９とした。
化合物９はランタンの含水酸化物及び水酸化物に該当しないので、比較例で使用した。
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の酸化ランタンを化合物９とした。
化合物９はランタンの含水酸化物及び水酸化物に該当しないので、比較例で使用した。
〔化合物１０〕
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の水酸化マグネシウムを化合物１０（組成式：Ｍｇ（ＯＨ）2）とした。
化合物１０は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ及びＬａのいずれも含んでいないので、比較例で使用した。
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の水酸化マグネシウムを化合物１０（組成式：Ｍｇ（ＯＨ）2）とした。
化合物１０は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ及びＬａのいずれも含んでいないので、比較例で使用した。
〔化合物１１〕
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の水酸化ストロンチウムを化合物１１とした。
化合物１１は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ及びＬａのいずれも含んでいないので、比較例で使用した。
キシダ化学(株)より販売されている特級試薬の水酸化ストロンチウムを化合物１１とした。
化合物１１は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ及びＬａのいずれも含んでいないので、比較例で使用した。
〔ゼオライト〕
シナネンゼオミック社製のＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト及びＰ型ゼオライト（製品名：ゼオミック。いずれも合成ゼオライト）を用いた。
ゼオライトのメジアン径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定法に従い測定した。
＜測定条件＞
測定装置：マイクロトラック・ベル(株) ＭＴ３３００ＥＸII
基準：体積基準
溶媒：水
粒子屈折率：１．３９
超音波処理：１２０秒（４０Ｗ）
各ゼオライトのメジアン径を表１（Ｘ型）及び表２（Ａ型、Ｐ型及びＹ型）に示す。
シナネンゼオミック社製のＸ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト及びＰ型ゼオライト（製品名：ゼオミック。いずれも合成ゼオライト）を用いた。
ゼオライトのメジアン径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定法に従い測定した。
＜測定条件＞
測定装置：マイクロトラック・ベル(株) ＭＴ３３００ＥＸII
基準：体積基準
溶媒：水
粒子屈折率：１．３９
超音波処理：１２０秒（４０Ｗ）
各ゼオライトのメジアン径を表１（Ｘ型）及び表２（Ａ型、Ｐ型及びＹ型）に示す。
〔吸着剤の製造〕
吸着剤における化合物Ａの含量（質量％）が表１～２に記載された値となるように、所定質量のゼオライトと化合物Ａとをロッキングミキサーで乾式混合して、吸着剤を調製した。
表１～２中、化合物Ａの「含量（質量％）」は、化合物Ａとゼオライトとの合計質量に対する化合物Ａの含量（質量％）を示す。
吸着剤における化合物Ａの含量（質量％）が表１～２に記載された値となるように、所定質量のゼオライトと化合物Ａとをロッキングミキサーで乾式混合して、吸着剤を調製した。
表１～２中、化合物Ａの「含量（質量％）」は、化合物Ａとゼオライトとの合計質量に対する化合物Ａの含量（質量％）を示す。
〔吸着剤の評価〕
〔アルミニウムの溶出量〕
前述した測定法に従い、吸着剤からの「アルミニウムの溶出量」を測定した。
結果を表１～２に示す。
〔アルミニウムの溶出量〕
前述した測定法に従い、吸着剤からの「アルミニウムの溶出量」を測定した。
結果を表１～２に示す。
〔鉛の吸着〕
水道水からの鉛の除去率を指標にして重金属の吸着能を評価した。
比較例３並びに実施例３及び７の吸着剤の「鉛除去率」を以下の手順に従い測定した。
ＰＰ製容器に、吸着剤を５０ｍｇ秤量し、そこに１００００ｐｐｂの鉛イオンを含む模擬水道水５００ｍｌを添加し、プロペラ攪拌機を用いて２４時間、攪拌（回転数：１５０ｒｐｍ）した。
２４時間後、メンブランフィルター（孔径：０．４５μｍ）を用いて固液分離を行い、分離した液体中の鉛イオン濃度を原子吸光光度計で測定した。下記の計算式に従い鉛除去率を求めた。
鉛除去率（％）＝（（ａ－ｂ）／ａ）×１００（％）
ａ：吸着剤添加前の鉛イオン濃度（１００００ｐｐｂ）
ｂ：吸着剤を添加し２４時間攪拌した後の鉛イオン濃度
結果を表３に示す。
水道水からの鉛の除去率を指標にして重金属の吸着能を評価した。
比較例３並びに実施例３及び７の吸着剤の「鉛除去率」を以下の手順に従い測定した。
ＰＰ製容器に、吸着剤を５０ｍｇ秤量し、そこに１００００ｐｐｂの鉛イオンを含む模擬水道水５００ｍｌを添加し、プロペラ攪拌機を用いて２４時間、攪拌（回転数：１５０ｒｐｍ）した。
２４時間後、メンブランフィルター（孔径：０．４５μｍ）を用いて固液分離を行い、分離した液体中の鉛イオン濃度を原子吸光光度計で測定した。下記の計算式に従い鉛除去率を求めた。
鉛除去率（％）＝（（ａ－ｂ）／ａ）×１００（％）
ａ：吸着剤添加前の鉛イオン濃度（１００００ｐｐｂ）
ｂ：吸着剤を添加し２４時間攪拌した後の鉛イオン濃度
結果を表３に示す。
本発明は、重金属の除去が求められる技術分野、特に浄水器分野で利用可能である。
Claims (11)
- Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である化合物Ａとゼオライトとを含む、重金属吸着剤。
- 化合物ＡのＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ以上である、請求項１に記載の吸着剤。
- 化合物Ａの１質量％水分散液のｐＨが１０以下である、請求項１又は２に記載の吸着剤。
- 化合物Ａとゼオライトとの合計質量に対して、３質量％以上の化合物Ａを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の吸着剤。
- ゼオライトのメジアン径が１０μｍ以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着剤。
- ゼオライトが、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型又はＰ型のゼオライトである、請求項１～５のいずれか一項に記載の吸着剤。
- アルミニウムの溶出量が５ｐｐｍ以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の吸着剤。
- 鉛吸着剤である、請求項１～７のいずれか一項に記載の吸着剤。
- 浄水器用の吸着剤である、請求項１～８のいずれか一項に記載の吸着剤。
- 請求項１～９のいずれか一項に記載の吸着剤を含む、浄水器。
- ゼオライトを含む重金属吸着剤からのアルミニウムの溶出を抑制する方法であって、
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はＬａの含水酸化物又は水酸化物である化合物Ａを前記吸着剤へ添加する工程を含む方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022027587A JP2023124039A (ja) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 重金属吸着剤 |
| US18/173,185 US20230271851A1 (en) | 2022-02-25 | 2023-02-23 | Heavy metal adsorbent |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022027587A JP2023124039A (ja) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 重金属吸着剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023124039A true JP2023124039A (ja) | 2023-09-06 |
Family
ID=87762105
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2022027587A Pending JP2023124039A (ja) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 重金属吸着剤 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230271851A1 (ja) |
| JP (1) | JP2023124039A (ja) |
-
2022
- 2022-02-25 JP JP2022027587A patent/JP2023124039A/ja active Pending
-
2023
- 2023-02-23 US US18/173,185 patent/US20230271851A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230271851A1 (en) | 2023-08-31 |
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