JP2602632Y2 - 液相吸着フィルター - Google Patents

液相吸着フィルター

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JP2602632Y2 JP1993008423U JP842393U JP2602632Y2 JP 2602632 Y2 JP2602632 Y2 JP 2602632Y2 JP 1993008423 U JP1993008423 U JP 1993008423U JP 842393 U JP842393 U JP 842393U JP 2602632 Y2 JP2602632 Y2 JP 2602632Y2
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【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は,広範囲の物質が吸着可
能で,優れた吸着性能と濾過性能を有する液相吸着フィ
ルターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】活性炭は,粉末,粒状,繊維状等の形態
のものが使用されているが,それぞれに特性を有してい
る。粉末及び粒状活性炭は,その表面の細孔特性によ
り,比較的高分子量の物質が吸着可能であり,しかも充
填密度が高いので,単位容積当たりの吸着量が大きい。
しかしながら,定形性がなく,充填密度が高いので,圧
力損失が大きい。また,取扱い性や加工性に劣り,活性
炭の一部が流出したり脱落しやすいという欠点がある。
【0003】一方,繊維状活性炭は吸着速度が速く,比
較的低分子量の物質に対する吸着性に優れている。ま
た,取扱い性や加工性がよく,圧力損失もそれほど大き
くはならない。しかしながら,その表面の細孔特性によ
り,分子量の高い化合物の吸着性が劣る。また,充填密
度が低いので,単位容積当たりの吸着量が小さいという
欠点がある。
【0004】以上のような繊維状活性炭,粉末及び粒状
活性炭を各々単独で使用する場合の欠点を解消するた
め,実公平2-33862号公報には,有機及び又は無機の繊
維と活性カーボン繊維と活性炭微粒子とバインダーとを
混合し,厚さ0.1〜0.3mm,見掛け比重0.2〜0.3g/
cm3 に抄紙して得られた紙よりなる波長2〜4mm,波高
1〜2mmの片波成形体を積層し,小透孔の長さが6〜40
mmになるように成形したオゾン分解用エレメントが提案
されている。このエレメントは,気体中のオゾンを分解
するのが目的であり,圧力損失を少なくするためにオゾ
ンを含む気体を小透孔に送入するように使用するもので
あった。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】上記の実公平2-33862
号公報記載のエレメントは,気相吸着処理には適するも
のであったが,液相処理には不適であった。すなわち,
気相に比較して拡散速度の遅い液相吸着において液体を
6〜40mmの短い小透孔に送入するだけでは,液体中にあ
る分子は小透孔を素通りするだけで,小透孔を作ってい
る抄紙の中の活性炭表面で吸着されることは困難であっ
た。また,バインダーだけの力では,粉末あるいは粒状
の活性炭微粒子を抄紙内に留めることができず,液体を
流したときに脱落し,液中に流出することが避けられな
い。液相処理においては,液中に溶解している分子を吸
着除去する以外に,例えば,硫酸銅メッキ液中の硫化銅
等の沈殿物のように,不溶解性固形物を除去する必要性
が生じてくるが,上記のような吸着フィルターでは十分
な濾過性能が得られなかった。さらに,小透孔を作るた
めに,全体としての活性炭量が少なくなるという欠点が
あった。また,複雑な形態であるため,成形するのに手
間がかかるという欠点もあった。
【0006】本考案は,上記の課題を解決し,繊維状活
性炭と粉末あるいは粒状活性炭の各々の長所を生かすと
ともに,短所を解消し,広範囲の物質が吸着可能で,優
れた吸着性能と濾過性能とを有する液相吸着フィルター
を提供することを技術的な課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本考案者らは,このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果,本考案に到達
した。すなわち,本考案は,比表面積が 300m 2 /g以上
繊維状活性炭,比表面積が300m 2 /g以上, かつ,
細孔径20Å以上の細孔容積が全細孔容積の15%以上であ
粉末あるいは粒状活性炭,バインダー及び熱融着性繊
維の少なくとも4つの成分を構成成分とする抄紙を円筒
状に巻き上げ,熱処理により固定してなることを特徴と
する液相吸着フィルターを要旨とするものである。
【0008】以下, 本考案について詳細に説明する。本
考案の液相吸着フィルターは,繊維状活性炭,粉末ある
いは粒状活性炭,バインダー及び熱融着性繊維の4つの
成分を必須構成成分とする抄紙を円筒状に巻き上げ,熱
処理により固定したものであるが,図2は,前記4成分
を混合した抄紙1を円筒状に巻き上げる状態を示す斜視
図である。
【0009】巻き上げ時の加工性がよく,また,優れた
濾過性能を有し, 圧力損失が小さい液相吸着フィルター
とするには,抄紙1の目付は20〜 800g/m2 , 嵩密度
は,0.01〜0.5g/cm3 が好ましい。
【0010】抄紙1に含まれる繊維状活性炭の原料とし
ては,再生セルロース繊維,アクリル繊維,フェノール
繊維,石炭ピッチ等いずれでもよい。また,良好な吸着
性能を付与するためには, 繊維状活性炭の比表面積は30
0m2/g以上, 特に500〜2500m2 /gが好ましい。
【0011】抄紙1に含まれる粉末あるいは粒状活性炭
の原料としては,ヤシ殻,石炭,木粉等いずれでもよい
が,良好な吸着性能を付与するためには比表面積 300m
2 /g以上, 特に 500〜1500m2 /gのものが好まし
い。また,繊維状活性炭の欠点である比較的高分子量の
物質の吸着能力不足を補うためには,細孔径20Å以上の
細孔容積が全細孔容積の15%以上で, 粒径は0.5mm以下
のものが90%以上であるものが好ましい。また,抄紙1
には,繊維状活性炭と粉末あるいは粒状活性炭を各々5
重量%以上含有していることが好ましい。
【0012】繊維状活性炭や粉末あるいは粒状活性炭が
抄紙1から脱落するのを防止するために,抄紙1には活
性炭以外にポリビニルアルコール等のバインダーとポリ
エチレン等の熱融着性繊維を含有させる必要があるが,
それらの材質については,特に限定されるものではな
い。
【0013】抄紙1には,繊維状活性炭,粉末あるいは
粒状活性炭,バインダー,熱融着性繊維の4つの成分以
外の成分を含んでもよく,その成分としては,例えば各
種繊維やパルプ等がある。
【0014】抄紙1を円筒状に巻き上げた後,熱処理を
施すことにより,抄紙1は互いに固定されて本考案の液
相吸着フィルターとなり,同時に繊維状活性炭と熱融着
性繊維で3次元的な網目が形成される。
【0015】本考案の液相吸着フィルターを使用する場
合,被処理液体を抄紙1の面に対して垂直に強制的に通
過させれば,液体中の分子は必ず活性炭と接触すること
になり,優れた吸着効果と濾過効果を得ることができ
る。その際,被処理液体を円筒の外側から流しても,内
側から流してもよいが,より抵抗の少なくなる外側から
内側に流して処理するのが好ましい。
【0016】本考案の液相吸着フィルターは,抄紙1だ
けで構成されていてもよいが,図1のように,織物ある
いは不織布等の補助フィルター2で側面を覆えば,さら
に濾過性能を向上させることができる。補助フィルター
2は,濾過性に優れ,かつある程度の通気性のあるもの
とするために,ヒートシール性のある材質で形成され,
目付10〜 100g/m2 のものが好ましい。
【0017】本考案の液相吸着フィルターは,流動性の
ある粉末あるいは粒状活性炭があらかじめ抄紙にて円筒
状に作り上げられているので,粉末あるいは粒状活性炭
を均一に全体に分散させ,固定させることができる。こ
のように簡単に繊維状活性炭と粉末あるいは粒状活性炭
を組み合わせることができるので,他の方法に比較して
製造の手間もコストもかからず,また,非常にコンパク
トなものとなる。
【0018】
【作用】本考案の液相吸着フィルターは,繊維状活性炭
と熱融着性繊維が重なり合い,それらが熱処理により部
分的に接着されることにより3次元的な網目が形成され
ているので,優れた濾過性を発揮することができる。ま
た,粉末あるいは粒状活性炭は,バインダーと熱融着性
繊維により移動が抑えられるので,脱落して液中に流出
することがない。抄紙を何層も巻き上げれば,濾過能力
を増大することができる。
【0019】また,吸着特性の異なる繊維状活性炭と粉
末あるいは粒状活性炭によって,低分子量から高分子量
の広範囲に及ぶ物質を吸着することができる。この場
合,吸着速度の速い繊維状活性炭の効率のよい吸着能力
と充填密度の高い粉末あるいは粒状活性炭によって単位
容積当たりの吸着量を補うことにより,定められた容積
内で十分な吸着能力を発揮することができる。しかも,
圧力損失は大きくならず,活性炭の一部の流出,脱落が
ない。
【0020】さらに,抄紙の段階で構成成分の混合比や
抄紙の目付,嵩密度を変えることにより,繊維状活性
炭,粉末あるいは粒状活性炭の量,単位容積当たりの
量,濾過精度等を自由に調節することができる。
【0021】
【実施例】次に,本考案を実施例により具体的に説明す
る。
【0022】実施例1 繊維状活性炭として,石炭ピッチを原料とし,5mmにカ
ットしたものを準備した。この繊維状活性炭の比表面積
をカンタクロム社製「オートソーブ6」自動ガス吸着測
定装置により低温窒素吸着法で測定したところ,1000m
2/gであり,また, 同様の方法で細孔容積を調べたとこ
ろ,全細孔容積は0.52cm3/g,そのうち細孔径20Å以上
のものが2%であった。
【0023】また,粉末活性炭として,ヤシ殻を原料と
したもので,100〜325メッシュが35.5%,325メッシュ以
下が59.0%のものを準備した。繊維状活性炭と同じ方法
で測定したこの粉末活性炭の比表面積は 912m2/g, 全
細孔容積は0.66cm3/g,そのうち細孔径20Å以上のもの
が42%であった。
【0024】上記の繊維状活性炭28重量%,上記の粉末
活性炭28重量%,平均繊維長1.3mmのポリエチレン合成
パルプ37重量%及びポリビニルアルコール7重量%の割
合で混合したスラリーを用いて湿式法で抄紙した。得ら
れた抄紙の目付は60g/m2,嵩密度は0.2g/cm3
あった。
【0025】上記で得られた抄紙を, あらかじめ不織布
を巻いた鉄芯に巻いて円筒状物を作り,その上からさら
に不織布を巻いた後,熱処理して円筒状に成形した。得
られた液相吸着フィルターは, 円筒状をした抄紙の内外
層が不織布からなる補助フィルターで覆われており,外
径60mm,内径30mmのものであった。なお,上記で使用し
た不織布は,ポリエチレンテレフタレートを芯とし,ポ
リエチレンを鞘とした複合繊維からなり,目付30g/m
2 のものであった。
【0026】得られた長さ 250mmの液相吸着フィルター
を用いて行った吸着試験結果を表1に示す。
【0027】比較例1 実施例1で用いた繊維状活性炭70重量%,ポリエチレン
合成パルプ30重量%の割合で混合して湿式抄紙し,得ら
れた目付80g/m2 ,嵩密度0.11g/cm3 の抄紙を用い
て外側と内側を不織布で覆った円筒状に成形した。得ら
れたフィルターを用いて行った吸着試験結果を表1に示
す。
【0028】比較例2 比表面積1000m2 /g,30〜60メッシュのヤシ殻系粒状
活性炭を実施例1のフィルターと同じ大きさになるよう
に充填し,その外側と内側を不織布で覆った。得られた
フィルターを用いて行った吸着試験結果を表1に示す。
【0029】比較例3 ポリエチレン合成パルプの代わりに麻を使用する以外
は,実施例1と同様にしてフィルターを成形した。得ら
れたフィルターを用いて行った吸着試験結果を表1に示
す。
【0030】
【表1】
【0031】表1において,活性炭充填量とは,繊維状
活性炭と粉末もしくは活性炭の含有量の合計を示す。ま
た,圧損は,5リットル/min で10分間通水した後の圧
力損失を示す。次に,吸着試験は,分子量 400のFast R
ed A及び分子量1357のビタミンB12をイオン交換水にて
100mg/リットルに調整した液を各々1リットル/minで
通液し,10分間通水した後に出口にて着色が認められな
いものを○,認められるものを×として評価した。さら
に,活性炭の流出については,5リットル/minで通水し
た直後に,出口でサンプリングした水を孔径0.45μmの
メンブランフィルターで濾過して確認した。
【0032】表1から明らかなように,実施例1で得ら
れたフィルターの場合,活性炭の流出がなく,Fast Red
AもビタミンB12もよく吸着することができた。また,
活性炭充填量も比較例1より多くすることができた。さ
らに,濾過性能を調べるために,10ppm水酸化鉄水溶液を
流量4リットル/min で流し,濾過前後の液の粒子数を
コールターカウンターで測定したところ,2.52μm以上
の粒子は95%除去されていた。
【0033】一方,比較例1では,圧損,Fast Red Aの
吸着及び活性炭の流出については問題はないが,分子量
の大きいビタミンB12を吸着する能力が劣っており,活
性炭の充填量も少なかった。比較例2では,活性炭充填
量は多いが,活性炭の流出が認められ,さらに,粒状活
性炭であるため,吸着速度が遅く,上記の通液条件では
吸着能を十分に発揮することができなかった。比較例3
では,吸着性能は実施例1と同等であったが,粉末活性
炭が脱落しやすい状態にあるため,活性炭の流出が認め
られた。
【0034】
【考案の効果】本考案によれば,広範囲の物質が吸着可
能で,繊維状活性炭と粉末あるいは粒状活性炭の各々の
長所を生かすとともに,短所を解消し,広範囲の物質が
吸着可能で,優れた吸着性能と濾過性能とを有し,浄水
処理,メッキ浴の浄化,醸造酒の精製等,種々多様な分
野における液相処理用に好適な液相吸着フィルターを提
供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の液相吸着フィルターの一実施態様を示
す斜視図である。
【図2】抄紙を円筒状に巻き上げる状態を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 抄紙 2 補助フィルター

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 比表面積が 300m 2 /g以上の繊維状活性
    炭,比表面積が 300m 2 /g以上, かつ, 細孔径20Å以
    上の細孔容積が全細孔容積の15%以上である粉末あるい
    は粒状活性炭,バインダー及び熱融着性繊維の少なくと
    も4つの成分を構成成分とする抄紙を円筒状に巻き上
    げ,熱処理により固定してなることを特徴とする液相吸
    着フィルター。
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