JP2820274B2 - 水道水用浄化剤 - Google Patents

水道水用浄化剤

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JP2820274B2 JP16695489A JP16695489A JP2820274B2 JP 2820274 B2 JP2820274 B2 JP 2820274B2 JP 16695489 A JP16695489 A JP 16695489A JP 16695489 A JP16695489 A JP 16695489A JP 2820274 B2 JP2820274 B2 JP 2820274B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、水道水用浄化剤に関し、より詳細には、お
いしい水の製造等に使用する各種浄水器用等に使用する
水道水用浄化剤に関する。
(従来の技術) 水道水の消毒には塩素やカルキのような塩素化合物が
使用されており、近年水道水の使用量の著しい増大に伴
い、良質の原水の確保も難しい状況となっていることか
ら、水道水中に含有される塩素量も次第に増加する傾向
が見られる。
一方、厚生省おいしい水研究会の「おいしい水水質要
件」によると、残留塩素0.4mg/以下とされている。
水道水用浄水器としては、水道水中の残留塩素を吸着
除去する目的で、活性炭を浄化剤としたものが広く使用
されており、また特公昭54−14430号公報には、水道水
を活性炭で処理した後、水に難溶性の銀乃至銀化合物と
水に難溶性の炭酸カルシウムで処理することが記載され
ている。
(発明が解決しようとする問題点) 活性炭は、水道水中の遊離塩素及び結合塩素の両方に
対する吸着性能に優れており、残留塩素を低減させる点
では極めて優れた吸着剤(浄化剤)であるが、所謂活性
炭臭と呼ばれる独特の臭(フミン質に似た臭)を有して
おり、おいしい水としての香味(フレーバー)保持性の
点では未だ十分満足し得るものではない。また、活性炭
は、黒色であることから、この活性炭層を通した水を飲
むことに抵抗を感じることもあり得ないことではない。
また、閉鎖水域の原水には、2−MIBやジオスミン等
の異味異臭を成分が含有されていることが多く、また近
年水道水中のトリハロメタン類による汚染が問題として
取り上げられていることから、これらの成分に対しても
強い吸着除去性を示す浄化剤の出現は望ましいことであ
る。
従って、本発明の目的は、水道水中の遊離塩素や結合
塩素を吸着除去して、残留塩素を低減させる作用に優れ
ており、しかも処理水に異味異臭を与えることのない、
白色の水道水用浄化剤を提供するにある。
本発明の他の目的は、水道水中に、含まれる他の異味
異臭成分や有機ハロゲン化合物に対しても吸着性を有す
る水道水用浄化剤を提供するにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、マガデイアイト型またはケニヤアイ
ト型の層状ポリケイ酸塩の酸処理物から成り且つ50m2/g
以上の比表面積を有することを特徴とする水道水用浄化
剤が提供される。
本発明に用いる前記酸処理物は式 H2-xMxSiyO2y+1・nH2O …(1) 式中、xは0〜1.8の数であり、yは約12乃至22の数で
あり、nは0〜8の数であり、Mはアルカリ金属であ
る、 で表わされる化学組成を有するのがよく、またこのもの
は、細孔半径15Å以下の細孔容積が0.02cc/g以上である
のがよい。
(作 用) 本発明は、マガデイアイト(Magadiite)型またはケ
ニヤアイト(Kenyaite)型の層状ポリケイ酸塩の酸処理
物か、他のケイ酸質吸着剤に比して特異的に優れた有利
塩素及び結合塩素の除去性能を示すという発見に基づく
ものである。
添付図面第1図及び第2図は、種々の吸着剤につい
て、遊離塩素と経時との関係(第1図)及び全残留塩素
(遊離塩素+結合塩素)と経時との関係をプロットした
ものである。この結果によると、シリカゲル吸着剤や高
シリカゼオライト(ZSM−5)あるいはケニヤアイト等
の層状ポリケイ酸塩は、遊離塩素に対する吸着性能はあ
るとしても、全残留塩素の除去にはあまり有効でないの
に対して、本発明の層状ポリケイ酸は、活性炭に優ると
も劣らない全塩素の吸着除去性能を示すことがわかる。
本発明に用いる、マガデイアイト型またはケイヤアイ
ト型の層状ポリケイ酸塩を酸処理物(以下層状のポリケ
イ酸とも呼ぶ)は、それ自体公知の化合物であり、また
吸着剤としての用途が期待されている物質であるが、水
道水の遊離塩素及び結合塩素の両方に対して、上記のと
おり例外的に高い除去性能を示すことは予想外の知見で
あった。
上記層状ポリケイ酸が両塩素に対してこのように高い
吸着性能を示す理由は、未だ解明されるに至っていない
が、次のようなものと認められる。すなわち、本発明に
用いる層状ポリケイ酸は、一般に50m2/g以上、特に100
乃至200m2/gの比表面積を有しており、また元の層状ポ
リケイ酸塩では全く認められなかった、細孔半径15Å以
下の細孔容積が0.02cc/g以上、特に0.04乃至0.1cc/gの
範囲にあるという特徴を有している。すなわち、この層
状ポリケイ酸では、原料ポリケイ酸塩のシリカ四面体の
層状構造を実質上そのまま保有しながら、アルカリ金属
分が除かれていることにより、比表面積の増大と、微細
細孔の形成とが行われており、これが塩素に対する吸着
サイトになっているものと思われる。しかも、この層状
ケイ酸では、立体状シリカ吸着剤とは異なり、層状であ
ることから、吸着サイトへの拡散がきわめて早く、これ
が除去能の増大につながっているものと認められる。
本発明の層状ポリケイ酸は、シリカ単独からなり、処
理水に異味異臭を与えることがなく、食品添加剤として
認められているシリカに該当することから、安全性に優
れており、また白色であって外観特性も良好である。
(発明の好適態様) 本発明の層状ポリケイ酸は、先ず式 M2SiyO2y+1・nH2O …(2) 式中、yは12乃至22の数である、 で表わされる層状ポリケイ酸塩を製造し、この層状ポリ
ケイ酸塩を酸処理することにより製造される。上記式
(2)において、yが14の場合が天然のマガデイアイト
であり、yが20の場合がケニヤアイトに相当する。合成
層状ポリケイ酸塩においても、yは14に近い場合には、
マガデイアイト型、yが20に近い場合にはケニヤアイト
型の結晶構造をとるが、両者の中間では、混晶或いは混
合物の形をとることもあり得る。
添付図面第3図は、合成マガデイアイトのX線回折図
であり、第4図は合成ケニヤアイトのX線回折図であ
る。
層状ポリケイ酸塩は、ケイ酸ナトリウムやケイ酸カリ
ウム等のケイ酸アルカリを、上記式(2)の組成に対応
するように酸で中和し、この中和生成物を100乃至250℃
の温度で水熱処理することにより製造される。別法とし
て、ケイ酸アルカリ溶液に非晶質シリカを式(2)の組
成となるように加え、これを水熱処理をしてもよい。
生成する層状ポリケイ酸塩を塩酸硫酸等の鉱酸類や有
機酸で処理し、必要により、水洗、乾燥或いは更に焼成
して製品とする。
第5図は、マガデイアイト型層状ポリケイ酸塩酸処理
物のX線回折図であり、第6図は、ケニヤアイト型層状
ポリケイ酸塩酸処理物のX線回折図である。これらのX
線回折図から、本発明に用いる層状ポリケイ酸は、面間
隔(d)=3.49乃至3.36Åに顕著な回折ピークを有して
いることが明白となる。
本発明の層状ポリケイ酸は、一般に2乃至10μmの粒
径(メジアン径)の粉体として得られ、この粉体のまま
で浄化剤として使用することができ、また必要により無
機または有機のバインダーを配合して、球状、顆粒状、
柱状、タブレット状或いは不定形状の粒状物の形で浄化
剤として使用することもできる。
本発明の浄化剤は、それ自体公知の浄化器或いはタン
ク等の容器内に充填して水道水中の塩素の除去に使用で
き、また必要に応じて前記先行技術に見られるように、
水不溶性炭酸カルシウムや銀或いは銀化合物との組合せ
で浄水の用途に使用できる。
(発明の効果) 本発明によれば、マガデイアイト型またはケニヤアイ
ト型層状ポリケイ酸塩の酸処理物を水道水用浄化剤とし
たことにより、処理水に異味異臭を与えることなしに、
遊離塩素及び結合塩素を有効に除去でき、更に含有され
る他の異味異臭成分をも除去することが可能となった。
(実施例) 本発明を次の例で説明する。
試験方法 本明細書における各項目の試験方法は下記によった。
X線回折 本実施例においては、理学電気(株)製X線回折装置
(X線発生装置4036A1、ゴニオメーター2125D1、計数装
置5071)を用いた。回折条件は下記のとおりである。
ターゲット Cu フィルター Ni 検 出 器 SC 電 圧 35kV 電 流 15mA カウント・フルスケール 8000c/s 時 定 数 1sec 走査速度 2゜/mm チャート速度 2cm/min 放 射 角 1゜ スリット巾 0.3mm 比表面積 自動BET(比表面積)測定装置(CARLO−ERBA社製(So
rptomaic Series 1800)により測定した。
細孔容積 自動BET(比表面積)測定装置(CARLO−ERBA社製(So
rptomaic Series 1800)により測定した吸着等温線を用
いCranston−Inkly法計算プログラムにより測定した。
遊離残留塩素、結合残留塩素 柴田科学器械株式会社製残留塩素測定器(オルトトリ
ジン法)により測定した。
実施例1 Si原料としてスノーテックス30(日産化学製コロイダ
ルシリカ)167gをイオン交換水233gで希釈し、A液とす
る。Na原料として試薬特級水酸化ナトリウム5.4gをイオ
ン交換水394gに溶解し、B液とする。
A液を内容積1.3のステンレス製オートクレーブに
移し、撹拌下B液を加え170℃の水熱条件下で40時間反
応した。反応生成物を吸引濾過、水洗及び乾燥し、39g
のマガデイアイト型層状ケイ酸ナトリウムを得た(第1
工程)。
第1工程にて得たマガデイアイト型層状ケイ酸ナトリ
ウム30gを1N−塩酸溶液200mlに懸濁させ80℃の温度で5
時間加熱処理した。残存物を吸引濾過、水洗及び乾燥
し、BET比表面積154.5m2/g、15Å以下のBET細孔容積0.0
81ml/gの層状ポリケイ酸の試料No.1−1の白色微粉末を
得た(第2工程)。
遊離塩素濃度1.5ppmに調整した水道水200mlを共栓付3
00mlの三角フラスコにとり、第2工程にて得た層状ポリ
ケイ酸2gを加え、時々軽く振りながら所定時間ごとに20
mlを採取し、0.45μのメンブレンフィルターで濾過し、
濾液の遊離残留塩素濃度、結合残留塩素濃度を測定した
結果を第1図、第2図に示した。
以上の結果から本発明による試料No.1−1のポリケイ
酸は、従来の活性炭と同等以上の塩素吸着性を示した。
実施例2 Si原料としてスノーテックス30(日産化学製コロイダ
ルシリカ)167gをイオン交換水333gで希釈し、A液とす
る。Na原料として試薬特級水酸化ナトリウム3.6gをイオ
ン交換水496gに溶解し、B液とする。
A液を内容積1.3のステンレス製オートクレーブに
移し、撹拌下B液を加え150℃の水熱条件下で30時間反
応した。反応生成物を吸引濾過、水洗及び乾燥し、43g
のケニヤアイト型層状ケイ酸ナトリウムを得た(第1工
程)。
第1工程にて得たケニヤアイト型層状ケイ酸ナトリウ
ム30gを1N−塩酸溶液200mlに懸濁させ80℃の温度で5時
間加熱処理した。残存物を吸引濾過、水洗及び乾燥し、
BET比表面積120.3m2/g、15Å以下のBET細孔容積0.067ml
/gの層状ポリケイ酸の試料No.2−1の白色微粉末を得た
(第2工程)。
第2工程にて得た層状ポリケイ酸を用い、実施例1と
同様に遊離残留塩素濃度、結合残留塩素濃度を測定した
結果を第1図、第2図に示した。
以上の結果、試料No.2−1も同様に、従来の活性炭と
同等以上の塩素吸着性を示した。
比較例 試料No.H−1で武田薬品工業(株)製の活性炭(強力
白鷺)、細孔半径15Å以下の細孔容積が0.026cc/gであ
る試料No.H−2のメルク社製非晶質シリカゲル60及び上
記の細孔容積が0.02cc/gである試料No.H−3のZSM−5
型ハイシリカゼオライトについて実施例1と同様に遊離
残留塩素濃度、結合残留塩素濃度を測定し、その結果を
第1図、第2図に示した。
応用例 水道水蛇口に装着できるカセット型浄化器に市販の銀
添着ケイ酸カルシウム粒状物を下層に、上層にマルメラ
イザーで2mm径に成型した実施例1で得られた試料No.1
−1の本発明による浄化剤を充填させた上記カセットを
用いて得られた水道水を5人のパネラーによって試飲し
た結果、水道水に比して美味であるという評価が5:0で
得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、遊離残留塩素と経時の関係をプロットしたも
ので、図中の1−1,2−1は実施例、図中のH−1,H−2
及びH−3は比較例をそれぞれ示す。 第2図は、全残留塩素(遊離残留塩素+結合残留塩素)
と経時との関係をプロットしたもので、図中の、1−1,
2−1は実施例、図中のH−1,H−2及びH−3は比較例
をそれぞれ示す。 第3図は、本発明実施例1の第1工程による合成マガデ
イアイト型層状ケイ酸ナトリウムのCu−Kα線によるX
−線回折スペクトルである。 第4図は、本発明実施例2の第2工程による合成ケニヤ
アイト型層状ケイ酸ナトリウムのCu−Kα線によるX−
線回折スペクトルである。 第5図は、本発明実施例1の第2工程によるマガデイア
イト型層状ポリケイ酸塩の酸処理物のCu−Kα線による
X−線回折スペクトルである。 第6図は、本発明実施例2の第2工程によるケニヤアイ
ト型層状ポリケイ酸塩の酸処理物のCu−Kα線によるX
−線回折スペクトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−161319(JP,A) 特開 昭61−40865(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マガデイアイト型またはケニヤアイト型の
    層状ポリケイ酸塩の酸処理物から成り且つ50m2/g以上の
    比表面積を有することを特徴とする水道水用浄化剤。
  2. 【請求項2】前記酸処理物が式 H2-xMxSiyO2y+1・nH2O 式中、xは0〜1.8の数であり、yは約12乃至22の数で
    あり、nは0〜8の数であり、Mはアルカリ金属であ
    る、 で表わされる化学組成を有する請求項1記載の浄化剤。
  3. 【請求項3】細孔半径15Å以下の細孔容積が0.02cc/g以
    上である請求項1記載の浄化剤。
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