JP3392144B2 - 複合濾過媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、機能性濾過成分およびマトリックス成分を
含む、改良された複合濾過媒体、およびそれを調製し使
用する方法に関する。さらに特定すると、本発明は、機
能性濾過成分（例えば、生物的シリカ（biogenic silic
a）生成物（例えば、ケイソウ土）または天然ガラス生
成物（例えば、膨張真珠岩））から構成される、改良さ
れた複合濾過媒体および改良された複合濾過媒体生成物
に関し、この機能性濾過成分は、濾過に適切な、特徴的
であり多孔性で複雑な構造を有し、この機能性濾過成分
の軟化点を下回る軟化点を有するエンジニアリングポリ
マーのようなマトリックス成分（例えば、ガラス、結晶
性鉱物、熱可塑性プラスチック、および金属））に熱焼
結される。

関連する分野の説明 本明細書を通じて、種々の出版物、特許、および公開
された特許出願は、同一の引用により示されている。こ
れらの文献の完全な引用は、請求の範囲の直前の本明細
書の末尾にある。本明細書中で参照する出版物、特許、
および公開された特許出願の開示は、本発明が属する技
術分野をさらに詳細に記述する目的で援用されている。

本発明は、（ｉ）機能性濾過成分および（ii）マトリ
ックス成分を含む、改良された複合濾過媒体に関し、マ
トリックス成分は、機能性濾過成分の軟化点温度未満の
軟化点温度を有し、ここで機能性濾過成分は、マトリッ
クス成分に密接に結合している。懸濁（例えば、流体中
で）または運搬または輸送すると分離する傾向がある単
純混合物と異なり、本発明の改良された複合濾過媒体の
機能性濾過成分およびマトリックス成分は、例えば、熱
焼結によって達成されるように、密接に結合している。

本発明の改良された複合濾過媒体は、現在利用可能な
濾過媒体と多くの同一用途に有用であるが、１つまたは
それ以上の特有の特性（例えば、高い透過率、低い遠心
分離湿潤密度、クリストバル石の低い含有量）および／
または特有の形状の粒子（例えば、繊維）を与えるだけ
でなく、効率および／または経済性が改良され、これら
は、濾過用途に特に有益である。

濾過の分野では、流体から粒子を分離する方法の多く
は、濾過助剤として、ケイソウ土生成物または天然ガラ
ス生成物を使用する。これらのシリカ質物質に特有の複
雑かつ多孔性の構造は、例えば、濾過プロセスにおい
て、粒子を物理的に取り込むのに特に効果的である。こ
れらの複雑かつ多孔性の構造により、空孔空間のネット
ワークが生じ、その結果、それを懸濁している流体と類
似した見掛け密度を有する浮遊性の濾過媒体粒子が得ら
れる。懸濁した粒子または微粒子状物質を含有する流
体、または濁りのある流体の透明性を改良するとき、濾
過生成物を使用することは、一般に行われている。

ケイソウ土生成物または天然ガラス生成物は、時には
「プレコーティング」と呼ばれる工程にて、濾過プロセ
スでの透明性を向上しそして流速を増加させるために、
しばしばセプタム（septum）にかけられる。ケイソウ土
生成物または天然ガラス生成物はまた、しばしば「ボデ
ィフィーデング（body feeding）」と呼ばれる工程に
て、計画通りの流体流速を維持しつつ、所望でない粒子
がセプタムに詰まることを少なくするために、濾過され
ている流体に直接添加される。これに関係した特定の分
離方法に依存して、ケイソウ土生成物または天然ガラス
生成物は、プレコーティング工程、ボディフィーディン
グ工程、または両者で使用され得る。多孔性媒体の濾過
に関連した作動原理は、多年にわたって開発されており
（Carman、1937;Heertjes、1949、1966;Ruth、1946;Spe
rry、1916;Tiller、1953、1962、1964）、そして最近で
は、実用的な見込み（Cain、1984;Kiefer、1991）、お
よびその根底にある理論的な原理（Bear、1988;Norde
n、1994）の両方から、詳細に再検討されている。

ある状況では、ケイソウ土生成物または天然ガラス生
成物はまた、濾過の間に、特有の吸着特性を示し得、流
体の透明性または純度を著しく高め得る。これらの吸着
特性は非常に特異的であり、そしてケイソウ土表面の弱
い電荷に吸着種を引きつけるための弱い力に依存する
か、またはこのケイソウ土表面にしばしば生じるシラノ
ール（すなわち、≡Si−OH）官能基の反応性に依存す
る。例えば、このプロセスでは、イオン化したシラノー
ル基（すなわち、≡Si−O^-）は、溶液中の酸性物質、例
えば、クエン酸（すなわち、C₆H₈O₇）によって寄与され
るヒドロニウムイオン（すなわち、H₃O⁺）と反応し得、
その表面にて、供与されたH⁺を吸着する。ある状況で
は、真珠岩生成物（特に、表面処理が行われるもの）も
また、濾過の間に特有の特性を示し得、流体の透明性ま
たは純度を著しく高め得る（Ostreicher、1986）。

ある種の濾過用途では、濾過プロセスをさらに改変す
るか、または最適化するために、種々のケイソウ土生成
物が共にブレンドされ得るか、種々の天然ガラス生成物
が共にブレンドされ得る。あるいは、ケイソウ土生成物
および天然ガラス生成物は、時には、互いにブレンドさ
れ得るか、または他の物質とブレンドされ得る。ある場
合には、これらの配合物は、例えば、セルロース、活性
炭、粘土、アスベスト、または他の物質との単純混合物
を含み得る。他の場合には、これらの配合物は、さらに
複雑な混合物であり、この混合物において、ケイソウ土
生成物または天然ガラス生成物は、他の成分と充分にブ
レンドされて、シート、パッド、カートリッジ、または
モノリス媒体または凝集媒体を形成する。これらは、支
持体、基質として用いられるか、または触媒の調製に用
いられる。

また、これらの任意のケイソウ土生成物または天然ガ
ラス生成物のさらに複雑な改変は、濾過または分離のた
めに使用されており、これらには、例えば、ケイソウ土
生成物または天然ガラス生成物、それらの混合物または
配合物への化学物質の表面処理または吸収が含まれる。

ケイソウ土生成物および天然ガラス生成物に特有の複
雑かつ多孔性のシリカ構造もまた、ポリマーにアンチブ
ロック特性を提供するために、商業的に使用可能であ
る。ケイソウ土生成物は、しばしば、塗料、エナメル、
ラッカー、およびそれらに関連した塗装および仕上げの
外観または特性を変えるために使用される。ケイソウ土
生成物はまた、クロマトグラフィーの支持体として用い
られ、ガス−液体クロマトグラフィー法に特に適切であ
る。最近の研究（Breese、1994;Engh、1994）では、ケ
イソウ土の特性および使用に対して、特に有用な提唱が
なされている。多くの天然ガラス生成物（例えば、膨張
真珠岩、軽石、および膨張軽石を含む）はまた、特有の
充填剤特性を有する。例えば、膨張真珠岩生成物は、し
ばしば、絶縁性充填剤、樹脂充填剤として用いられ、そ
してテクスチャー加工の（textured）コーティングの製
造に用いられる。

モノリス媒体または凝集媒体の調製方法は、以下の事
実により、改良された複合濾過媒体の調製方法とは区別
される：すなわち、このモノリス媒体または凝集媒体に
添加される成分は、改良された複合濾過媒体の所望の機
能成分として添加されるよりむしろ、未焼成混合物に圧
粉体（green）強さを提供する（例えば、圧粉体混合物
の押出し、形成、成形、キャストまたは形造を可能にす
る）ために、通常、熱処理前に、加工助剤（例えば、粘
土）として添加される。加工助剤の添加は、得られるモ
ノリス媒体または凝集媒体生成物の濾過特性に有利に寄
与しないが、それにもかかわらず、これらの生成物は、
タンパク質、酵素、および微生物の固定化に有用であ
る。分離した微粒子相を有する物理的混合物から工業用
セラミックスを加工する際に、熱処理（すなわち、焼
成）する目的は、本発明の改良された複合濾過媒体の焼
結した不均一成分とは異なり、緻密で均一なセラミック
物質を製造することにある（Reynolds、1976）。

発明の要旨 本発明の１つの局面は、（ｉ）機能性濾過成分および
（ii）マトリックス成分を含む、改良された複合濾過媒
体に関し、ここでマトリックス成分は、機能性濾過成分
の軟化点温度未満の軟化点温度を有し、そしてここで機
能性濾過成分はマトリックス成分に密接に結合してい
る。

好ましい実施態様においては、改良された複合濾過媒
体は、機能性濾過成分とマトリックス成分との単純混合
物の透過率より大きい（より好ましくは５％またはそれ
以上大きい）透過率を有し、ここで単純混合物中の機能
性濾過成分とマトリックス成分との比率は、媒体の調製
において使用される比率と同一である。

別の好ましい実施態様では、改良された複合濾過媒体
は、機能性濾過成分の粒子径の中央値とマトリックス成
分の粒子径の中央値との重み付き平均よりも大きい（よ
り好ましくは５％またはそれ以上大きい）粒子径の中央
値を有し、ここで、機能性濾過成分とマトリックス成分
との比率は、媒体の調製において使用される比率と同一
である。

別の好ましい実施態様では、機能性濾過成分は、生物
的シリカおよび／または天然ガラスを含み；より好まし
くは機能性濾過成分は、ケイソウ土、真珠岩、軽石、黒
曜石、ピッチストーン（pitchstone）、および／または
火山灰を含み；さらにより好ましくは、機能性濾過成分
は、ケイソウ土、真珠岩、および火山灰を含み；最も好
ましくは機能性濾過成分はケイソウ土を含む。

別の好ましい実施態様では、マトリックス成分は、ガ
ラス、結晶性鉱物、熱可塑性プラスチック、金属、およ
び／または金属合金を含む。別の好ましい実施態様で
は、マトリックス成分は、天然ガラスを含み、より好ま
しくは、真珠岩、軽石、黒曜石、ピッチストーン、およ
び火山灰からなる群から選択され、最も好ましくは真珠
岩またはフラックスされた真珠岩を含む。別の好ましい
実施態様では、マトリックス成分は合成ガラスを含む。
別の好ましい実施態様では、マトリックス成分は繊維ガ
ラスを含む。別の好ましい実施態様では、マトリックス
成分は鉱物ウールまたは岩綿を含む。別の好ましい実施
態様では、マトリックス成分は熱可塑性プラスチックま
たは熱可塑性的挙動を示す熱硬化性ポリマーを含む。別
の好ましい実施態様では、マトリックス成分は金属また
は金属合金を含む。

別の好ましい実施態様では、改良された複合濾過媒体
は、１重量％またはそれ未満のクリストバル石の含有量
によりさらに特徴づけられる。

本発明の別の局面は、本明細書中で記載されるよう
な、改良された複合濾過媒体を含有する組成物に関し、
媒体は、（ｉ）機能性濾過成分および（ii）マトリック
ス成分を含み、ここで、マトリックス成分は、機能性濾
過成分の軟化点温度未満の軟化点温度を有し、そしてこ
こで機能性濾過成分はマトリックス成分に密接に結合し
ている。好ましい実施態様では、組成物は粉末形態であ
る。別の好ましい実施態様では、組成物は、シート、パ
ッド、またはカートリッジ形態である。別の好ましい実
施態様では、組成物はモノリス支持体または凝集支持体
の形態である。別の好ましい実施態様では、組成物はモ
ノリス基質または凝集基質の形態である。

本発明のさらに別の局面は、懸濁した微粒子を含む流
体を、好ましくはセプタム上に支持された濾過助剤物質
に通す工程を包含する濾過方法に関し、ここで濾過助剤
物質は、本明細書中で記載されるような改良された複合
濾過媒体を含有し、媒体は、（ｉ）機能性濾過成分およ
び（ii）マトリックス成分を含み、ここで、マトリック
ス成分は機能性濾過成分の軟化点温度未満の軟化点温度
を有し、そしてここで機能性濾過成分はマトリックス成
分に密接に結合している。

明らかなように、本発明の１つの局面の好ましい特徴
および特性は、本発明の任意の他の局面に適用し得る。

好ましい実施態様の説明 A.本発明の改良された複合濾過媒体 本発明の改良された複合濾過媒体は、（ｉ）機能性濾
過成分および（ii）マトリックス成分を含み、ここで、
マトリックス成分は、機能性濾過成分の軟化点温度未満
の軟化点温度を有し、そしてここで機能性濾過成分は、
マトリックス成分に密接に結合している。

粒子を流体から分離する方法の多くは、濾過媒体とし
て、シリカ質媒体物質（例えば、ケイソウ土、真珠岩、
軽石、または火山灰）を使用する。これらのシリカ質媒
体物質に特有の複雑かつ多孔性の構造は、濾過プロセス
において、粒子を物理的に取り込むのに特に効果的であ
り、それ故、本発明の機能性濾過成分として有用であ
る。熱処理の過程を通じた寸法安定性および機械的特性
の保持は、本発明におけるマトリックス成分として有用
なエンジニアリングポリマーおよび他の特定の物質に特
徴的な性質である。本発明の改良された複合濾過媒体で
は、マトリックス成分は、好ましくは、熱焼結により、
機能性濾過成分に密接に結合しており、そして単に互い
に混合またはブレンドされているのではない。本発明の
改良された複合濾過媒体とは異なり、このような単純な
混合物は、懸濁（例えば、流体中で）あるいは運搬また
は輸送時に分離する傾向がある。本明細書中において
「単純混合物」との用語は、従来の意味で用いられ、
（例えば、熱焼結を受けていない）機械的混合物または
ブレンドを意味する。

本発明の改良された複合濾過媒体は、機能性濾過成分
およびマトリックス成分の凝集物と考えるのが便利であ
り得る。本明細書中において「凝集」との用語は、従来
の意味で用いられ、粒子が集まって凝集した塊になる、
任意の方法または効果を意味する。凝集方法の１例に
は、熱焼結があり、ここで、粒子は、溶融することなく
加熱することにより、凝集した塊になり（すなわち、密
接に結合し）、それ故「凝集」する。熱焼結では、凝集
は、均一な媒体（例えば、セラミック）を形成する時点
まで進行しないことを留意すべきである。それ故、本発
明の改良された複合濾過媒体では、機能性濾過成分およ
びマトリックス成分は、凝集し、そして密接に結合する
が、得られる生成物中で望ましいと認められる物理的特
性および化学的特性を保持しており、従って、得られる
生成物の全体的な特性を増強させる。

本明細書中において、「軟化点温度」との用語は、従
来の意味で用いられ、ある物質が軟化し始める温度を意
味し、通常、硬度および粘度の低下と関連している。多
くのエンジニアリングポリマーについては、軟化点は、
しばしば、さらに詳細には、そのガラス転移温度（時に
は、二次転移温度と呼ばれる）として知られており、そ
れは、温度が上昇するにつれて、ポリマー鎖の蛇行移動
が起こる（すなわち、このポリマーが、堅いガラス状態
から柔軟な固体に変化する）温度である。例えば、ポリ
エーテルケトンは、約330゜F（すなわち、165℃）のガ
ラス転移温度を有するのに対して、ソーダ石灰ガラス
は、約1290゜F（すなわち、700℃）の軟化点を有する。
標準的な試験方法（これは、通常、熱機械分析を使用す
る）が開発されている（例えば、American Society for
Testing and Materials、1995）一方で、この軟化点
は、しばしば、複雑な定量分析を用いることなく、実験
室での研究にて、肉眼で概算され得る。

1.機能性濾過成分 本発明での使用に特に好ましい機能性濾過成分は、ケ
イソウ土に特有のシリカの多孔性でかつ複雑な構造を有
する生物的シリカ（すなわち、二酸化ケイ素、SiO₂）か
ら誘導される。現在、ケイソウ土生成物は、広範な用途
に使用されており、これには、分離、吸着、支持体およ
び機能性充填剤の用途が挙げられるが、これらに限定さ
れない。

ケイソウ土生成物はケイソウ土（kieselguhrとしても
知られている）から得られ、ケイソウ土は、ケイソウの
シリカ質の被殻（すなわち、殻）に多く存在する沈殿物
である。ケイソウは、Bacillariophyceae類の異なる多
数の微細な単細胞の金褐色の藻であり、この微生物で
は、その細胞質は、種々の複雑な構造を有する華麗なシ
リカ質被殻内に含まれている。これらの被殻は、化学的
な平衡を維持する状態で保存する場合、長期の地質時間
にわたって、それらの多孔構造の多くをほぼ完全に保持
する程度に、充分に耐久性がある。現在では、ケイソウ
土生成物は、非常に多くの原料から種々の方法により製
造され得、異なる物理的特性および化学的特性を提供す
る。最近の概説（Breese、1994;Engh、1994）では、ケ
イソウ土の特性および用途に対し、特に有用な提唱がな
されている。

市販のケイソウ土生成物の代表的な従来の調製方法で
は、ケイソウ土の粗原石は、磨砕によりさらに小さくさ
れ得るサイズまで粉砕され、空気分級され、そして炉内
で空気乾燥され、続いて、空気分級されて、所望の生成
物の透過率が達成される。それ故、一般に「天然」ケイ
ソウ土と呼ばれる乾燥生成物が形成される。

別の従来の方法では、天然生成物は、代表的には、18
00〜2000゜F（すなわち、1000〜1100℃）の範囲の温度
で空気焼結され（一般に、か焼と呼ばれる）、続いて、
空気分級され得る。この方法では、より透過率の高い生
成物が得られるが、通常、非晶質シリカ（ケイソウ土原
石のシリカの天然相）のクリストバル石（これは、正方
晶系の形状の結晶質シリカである）への部分的な転化を
伴う。この方法で製造した生成物は、代表的には、５〜
40重量％の範囲の含有量のクリストバル石を有する。

別の従来の方法では、乾燥生成物は、代表的には、18
00〜2000゜F（すなわち、1000〜1150℃）の範囲の温度
で、少量のフラックスを添加して、さらに空気焼結（一
般に、フラックスか焼と呼ばれる）され、続いて、空気
分級され得る。この方法では、さらに透過率の高い生成
物が得られるが、通常、非晶質シリカのクリストバル石
への転化も多くなり、クリストバル石は、代表的には、
20〜75重量％の範囲で存在する。最も一般に使用される
フラックスには、ソーダ灰（すなわち、炭酸ナトリウ
ム、Na₂CO₃）および岩塩（すなわち、塩化ナトリウム、
NaCl）が挙げられるが、他の多くのフラックス、特に、
アルカリ金属（すなわち、周期表のI A族）の塩が有用
である。

従来の方法に伴ったケイソウ土生成物の焼結時の高温
により、非晶質状態からクリストバル石へと予想される
シリカ相の変化に加えて、通常、表面積の減少、小孔の
拡大、湿潤密度の増大、および不純物の溶解度の変化が
起こる。

ケイソウ土を加工し、そしてケイソウ土から製造した
生成物を調製する他の方法は、詳細に記述されている。
低級ケイソウ土を高級原石に改良する多くの努力によ
り、その全体的な品質に関して、天然の良好な原石から
得られる市販の生成物と本質的に等しいケイソウ土生成
物が得られる。このような研究の例には、Normanおよび
Ralston（1940）、BartuskaおよびKalina（1968a、1968
b）、VismanおよびPicard（1972）、TarhanicおよびKor
tisova（1979）、Xiao（1986）、Li（1990）、Liang（1
990）、Zhongら（1991）、Brozekら（1992）、Wang（19
92）、Caiら（1992）、およびVidenovら（1993）の研究
が挙げられる。単一の特性を改良すること（例えば、全
ての鉄の濃度または可溶性鉄の濃度を低減させること）
を目的にして調製された数種のケイソウ土生成物は、Th
omsonおよびBarr（1907）、Barr（1907）、Vereinigte
（1915、1928）、Koech（1927）、Swallen（1950）、Su
zukiおよびTomizawa（1971）、BradleyおよびMcAdam（1
979）、NielsenおよびVogelsang（1979）、Heyseおよび
Feigl（1980）、ならびにMitsuiら（1989）により報告
されている。Baly（1939）により製造されたケイソウ土
生成物は有機物が少なく、そしてCodolini（1953）、Pe
sce（1955、1959）、MartinおよびGoodbue（1968）、な
らびにMunn（1970）は、比較的高い輝度を有するケイソ
ウ土生成物を製造した。Enzinger（1901）により製造さ
れたケイソウ土生成物は、その時代での従来の溶解度を
低下させた。Bregar（1955）、Gruderら（1958）、およ
びNishamura（1958）により製造されたケイソウ土生成
物は、全ての鉄の濃度がより低いことと併せてより輝度
が高かった。Smith（1991a、ｂ、c;1992a、ｂ、c;1993;
1994a、ｂ）により製造された生成物は、フラックスで
か焼したケイソウ土生成物の溶解性多価カチオンを改良
した。Schuetz（1935）、FilhoおよびMariz da Veiga
（1980）、MarcusおよびCreanga（1964）、ならびにMar
cus（1967）もまた、ある程度純粋なケイソウ土生成物
の製造方法を報告した。Dufour（1990、1993）は、クリ
ストバル石の含有量が低いケイソウ土生成物の調製方法
を記述している。

しかし、前述のケイソウ土生成物はいずれも、（ｉ）
機能性濾過成分および（ii）マトリックス成分（ここ
で、マトリックス成分は、機能性濾過成分の軟化点温度
未満の軟化点温度を有し、そして機能性濾過成分は、マ
トリックス成分に密接に結合している）を含まない。

特に有用な他の機能性濾過成分は、また、特徴的な多
孔性でかつ複雑な構造を有する天然ガラスから誘導され
る。これらの構造は、濾過プロセスにおいて、粒子を物
理的に取り込むのに特に効果的である。本明細書中にお
いて、「天然ガラス」との用語は、従来の意味で用いら
れ、一般に、火山ガラスと呼ばれる天然のガラスを意味
し、これは、シリカ質のマグマまたは溶岩の急速な冷却
により形成される。いくつかのタイプの天然ガラスは知
られており、これには、例えば、真珠岩、軽石、黒曜
石、およびピッチストーンが挙げられる。加工前には、
真珠岩は、一般に灰色から緑色であり、球形の割れ目が
多く、この割れ目により、小さな真珠状の塊に割れる。
軽石は、非常に軽量な小胞状のガラス質の岩石である。
黒曜石は、一般に暗色であり、ガラス質の光沢と特徴的
な貝殻状の破面を有する。ピッチストーンは、ワックス
樹脂状の光沢を有し、そしてしばしば褐色、緑色、また
は灰色である。真珠岩および軽石のような火山ガラス
は、塊状の堆積物中に見出され、市販用途が広い。火山
灰は、しばしば固まった形状のとき、凝灰岩と呼ばれ、
しばしばガラス質形状の小さな粒子または断片からな
る。本明細書中で用いられるように天然ガラスとの用語
は、火山灰を包含する。

ほとんどの天然ガラスは、流紋岩と化学的に等価であ
る。粗面岩、石英安山岩、安山岩、ラタイトおよび玄武
岩と化学的に等価な天然ガラスは知られているが、あま
り一般的ではない。黒曜石との用語は、一般に、シリカ
が豊富な塊状の天然ガラスに適用される。黒曜石ガラス
は、それらのシリカの含有量に従って、サブカテゴリー
に分類され得、流紋岩黒曜石（これは、代表的には、約
73重量％のSiO₂を含有する）が、最も一般的である（Be
rry、1983）。

真珠岩は、水和した天然ガラスであり、代表的には、
約72〜75重量％のSiO₂、12〜14重量％のAl₂O₃、0.5〜２
重量％のFe₂O₃、３〜５重量％のNa₂O、４〜５重量％のK
₂O、0.4〜1.5重量％のCaO、および低濃度の他の金属元
素を含有する。真珠岩は、高い含有量（２〜５重量％）
の化学結合水、ガラス質の真珠様光沢、および特徴的な
同心円状またはアーチ状のタマネギ表皮様（すなわち、
真珠岩的な）の破面の存在により他の天然ガラスと区別
される。

真珠岩生成物は、しばしば摩砕および熱膨張により調
製され、そして特有の物理的特性（例えば、高い多孔
性、低いバルク密度および化学的不活性）を有する。膨
張真珠岩は、ほぼ1940年代の後半以降、濾過用途に使用
されている（BreeseおよびBarker、1994）。真珠岩の従
来の加工は、粉末化（破砕および粉砕）、空気サイズの
分級、熱膨張、および膨張した物質を最終生成物の仕様
（specification）に合わせるための空気サイズの分級
からなる。例えば、真珠岩原石は、破砕され、粉砕さ
れ、そして所定の粒子サイズ範囲（例えば、30メッシュ
を通過するサイズ）に分級され、次いで、分級した物質
は、膨張炉にて870〜1100℃の温度で空気加熱される。
そこで、このガラスの軟化およびそこに含まれる水の蒸
発を同時に行うことにより、ガラス粒子が急速に膨張し
て、膨張前の原石の20倍までのバルク容量を有する発泡
状のガラス物質を形成する。しばしば、この膨張真珠岩
は、次いで、所望生成物のサイズ仕様に合わせるため
に、空気分級され、必要に応じて摩砕される。他の天然
ガラス（例えば、軽石、黒曜石、および火山灰）に化学
結合水が存在していると、しばしば、真珠岩で一般に使
用される様式と類似の様式で、「熱膨張」することが可
能になる。

軽石は、メソ多孔性構造（例えば、約1mmまでのサイ
ズの小孔また小胞を有する）により特徴付けられる天然
ガラスである。軽石の高い多孔性により、その見掛け密
度は非常に低く、多くの場合、水面に浮く。最もよく市
販されている軽石は、約60〜70重量％のSiO₂を含有す
る。軽石は、代表的には、（真珠岩について上述したよ
うに）、摩砕および分級により加工され、生成物は、主
に、軽量の骨材として、さらに研磨材、吸収剤、および
充填剤として用いられる。膨張していない軽石、および
熱膨張した軽石（これは、真珠岩と類似の様式で調製さ
れる）もまた、いくつかの場合には、濾過助剤（Geitge
y、1979）として、缶入りの火山灰（Kansas Minerals,I
nc.時期不明）として使用され得る。

天然ガラスの改変方法およびその生成物が、報告され
ている。例えば、Houston（1959）、Bradley（1979）、
Jung（1965）、Morisaki（1976）、RuffおよびNath（19
82）、ならびにShiuh（1982、1985）は、特殊な天然ガ
ラス生成物を得る処理方法を記載している。

しかし、前述の天然ガラス生成物はいずれも、（ｉ）
機能性濾過成分および（ii）マトリックス成分（ここ
で、マトリックス成分は、機能性濾過成分の軟化点温度
未満の軟化点温度を有し、そしてここで機能性濾過成分
は、マトリックス成分に密接に結合している）を含まな
い。

2.マトリックス成分 本発明の改良された複合濾過媒体の調製に使用するの
に適切なマトリックス成分は、選択された機能性濾過成
分の軟化点温度より低い軟化点温度を有することにより
特徴付けられる。

好ましいマトリックス成分の例には、エンジニアリン
グポリマーおよび関連した物質が包含され、これらは、
天然原料から誘導されるか、または合成により製造され
た有機ポリマーまたは無機ポリマーであり得る。エンジ
ニアリングポリマーの優れた概説は、Seymour（1990）
によりまとめられている。特に好ましいマトリックス成
分の例には、ガラス、結晶性鉱物、熱可塑性プラスチッ
ク、および金属が包含される。

ガラスは、ポリマー鎖中のシロキサン（すなわち、−
（Si−Ｏ）−）繰り返し単位からなるガラス質の非晶質
ポリマーである。上記のように、ある種のガラス（例え
ば、真珠岩、軽石、黒曜石、ピッチストーン、および火
山灰）は天然に生じる。他のガラス（例えば、ソーダ石
灰ガラス）は合成により製造される。ソーダ石灰ガラス
は、ケイ素の酸化物（すなわち、SiO₂）、アルミニウム
の酸化物（すなわち、Al₂O₃）、カルシウムの酸化物
（すなわち、CaO）、ナトリウムの酸化物（すなわち、N
a₂O）、および時には、カリウムの酸化物（すなわち、K
₂O）、またはリチウムの酸化物（すなわち、Li₂O）を含
有する原料のバッチを、炉内で共に溶融し、次いで、非
晶質生成物を生成するように、この溶融物を冷却するこ
とにより製造される。ガラスは、多様な形状で製造され
得、これには、シートまたはプレート、キャスト形状、
または繊維が含まれる。主要なファミリーのガラスの製
造方法が報告されている（Scholes、1974）。鉱物ウー
ル、岩綿、およびシリケート綿は、繊維形成物質が、鉱
滓、特定の岩石、またはガラスであり得る製造された繊
維の一般名称である（Kujawa、1983）。

特定の結晶性鉱物、特に、シリケート鉱物およびアル
ミノケイ酸塩鉱物、ならびにそれらの混合物から構成さ
れる岩石は、しばしば所望の熱可塑性特性を有するため
に（例えば、多くのシリケートガラスの化学的性質と関
連した化学的性質を有するために）、本発明の有用なマ
トリックス成分である。このような結晶性鉱物の例に
は、ネフェリン（ケイ酸カリウムナトリウムアルミニウ
ム、すなわち、（Na,K）AlSiO₄）、曹長石（ケイ酸ナト
リウムアルミニウム、すなわち、NaAlSi₃O₈）、または
含カルシウム曹長石（calcian albite）（ケイ酸ナトリ
ウムカルシウムアルミニウム、すなわち、（Na,Ca）（S
i,Al）₄O₈）が包含される。

熱可塑性材料とは、熱の作用下で軟らかくなり、冷却
すると、その最初の特性まで再び硬化する物質であり、
すなわち、この加熱−冷却サイクルは完全に可逆的であ
る。従来の定義によれば、熱可塑性プラスチックは、分
子結合を有する直鎖状または分枝鎖状の有機ポリマーで
ある。周知の熱可塑性プラスチックの例には、アクリロ
ニトリルブタジエンスチレン（ABS）の生成物、スチレ
ンアクリロニトリル（SAN）の生成物、アクリレートス
チレンアクリロニトリル（ASA）の生成物、メタクリレ
ートブタジエンスチレン（MBS）の生成物が包含され
る。ホルムアルデヒドのポリマー（これは、アセタール
として知られている）；メタクリル酸メチルのポリマー
（これは、アクリルプラスチックとして知られてい
る）；単量体スチレンのポリマー（これは、ポリスチレ
ンとして知られている）；フッ素化モノマーのポリマー
（これは、フルオロカーボンとして知られている）；ア
ミド鎖のポリマー（これは、ナイロンとして知られてい
る）；パラフィンおよびオレフィンのポリマー（これ
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリオレフ
ィンとして知られている）；ビスフェノールおよびカー
ボネート基の繰り返しから構成されるポリマー（これ
は、ポリカーボネートとして知られている）；テレフタ
レートのポリマー（これは、ポリエステルとして知られ
ている）；ビスフェノールおよびジカルボン酸のポリマ
ー（これは、ポリアリレートとして知られている）；お
よび塩化ビニルのポリマー（これは、ポリ塩化ビニル
（PVC）として知られている）もまた含まれる。高性能
の熱可塑性プラスチックは優れた特性を有する。例え
ば、ポリフェニレンスルフィド（PPS）は、例外的に高
い強度および剛直性を有し；ポリエーテルケトン（PE
K）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリアミ
ドイミド（PAI）は、非常に高い強度および剛直性、な
らびに例外的な耐熱性を有し；そしてポリエーテルイミ
ド（PEI）は、固有の耐炎性を有する。例外的な熱可塑
性プラスチックには、アイオノマー、すなわち、共有結
合性の架橋よりもむしろイオン性の架橋を有するエチレ
ンおよびメタクリル酸のコポリマー（これは、その作動
範囲において、熱硬化性プラスチックと類似の挙動を示
す）；ポリビニルカルバゾール（これは、特有の電気特
性を有する）；およびイソブチレンのポリマー（これ
は、ポリイソブチレンとして知られており、室温で粘稠
である）が挙げられる。

熱硬化性プラスチックは、熱硬化により永久的に変化
する合成樹脂であり、すなわち、それらは、不溶融性の
状態に固化され、その結果、その後加熱しても、軟化せ
ず、そして再び可塑性とならない。しかし、特定の熱硬
化性プラスチックは、その有用な適用範囲の限られた部
分では、熱可塑性挙動を示し、同様に、本発明のマトリ
ックス成分として有用である。あるタイプの熱硬化性プ
ラスチック（特に、特定のポリエステルおよびエポキシ
ド）は、室温で低温硬化し得る。熱硬化性プラスチック
には、アルキド、フェノール、エポキシド、アミノ（尿
素−ホルムアルデヒドおよびメラミン−ホルムアルデヒ
ドを含む）、ポリイミド、およびある種のシリコンプラ
スチックが挙げられる。

熱可塑性プラスチックおよび熱硬化性プラスチックの
特性および用途は、詳細に記載されている（Elsevier、
1992;Rubin、1990）。

特定の金属および金属合金（特に、低溶融温度の金属
および合金）は、本発明において有用な熱可塑性を有す
るという点で、有用なマトリックス成分である。適切な
金属の例には、スズ（すなわち、Sn）、亜鉛（すなわ
ち、Zn）、および鉛（すなわち、Pb）がある。適切な金
属合金の例には、はんだ（例えば、スズ−鉛はんだ（す
なわち、Sn−Pb）、スズ−亜鉛はんだ（すなわち、Sn−
Zn）、および亜鉛−鉛はんだ（すなわち、Zn−Pb））が
ある。

類似の熱可塑性を有し、そして選択された機能性濾過
成分の軟化点温度より低い軟化点温度により特徴付けら
れる他の物質もまた、本発明のマトリックス成分として
有用であり得る。

B.本発明の改良された複合濾過媒体を特徴付けるための
方法 本発明の改良された複合濾過媒体は、機能性濾過成分
およびマトリックス成分の両方から構成されるので、特
有の特性を有する。この媒体は、それが濾過に有用な範
囲で適切な透過率を有する媒体によって立証されるよう
に、この機能性濾過成分に特徴的な複雑でかつ多孔性の
構造（これは、この改良された複合濾過媒体生成物を多
くの用途に効果的とするのに必須である）を保持してい
る。しかし、この改良された複合濾過媒体の特性は、マ
トリックス成分を存在させることにより改変される。こ
れらの改変は、特有の特性（例えば、透過率の増大、低
い遠心分離湿潤密度、クリストバル石の低い含有量、お
よび／または微細構造特性の変化）により、例示され
る。

本発明の改良された複合濾過媒体の重要な特性、およ
びそれらの適切な測定方法を、以下で詳細に記載する。

1.透過率 機能性濾過生成物は、通常、それらの透過率Ｐに密接
に関連する濾過速度の範囲が得られるように加工され
る。透過率は、しばしばダルシー（darcies）（一般
に、「Da」と略す）の単位で報告されている。１ダルシ
ーは、1atm（すなわち、101.325kPa）の圧力差の下で、
１センチポアズの粘度を有する流体1cm³が、1cm厚の濾
過媒体の1cm²の領域を１秒間に通過し得る透過率に相当
する。透過率は、水中における濾過媒体の懸濁液から、
セプタム上に濾過ケーキを形成するように設計された、
特別に作製された装置を用い、次いで、特定の容量の水
が、公知の断面領域の一定の厚さの濾過ケーキを流れる
のに要する時間を特定することにより、容易に決定され
る（European Brewery Convention、1987）。この原理
は、以前に、多孔性媒体についてのダルシーの法則から
誘導されており（Bear,1988）、それ故、透過率と充分
に相関する別の装置の配置および方法が多数存在してい
る。現在市販されているケイソウ土生成物および天然ガ
ラス生成物のような濾過媒体（これらはまた、本発明の
機能性濾過成分としての使用にも適切である）の透過率
は、0.05Da未満から30Daを越える広範囲に及ぶ。特定の
濾過プロセスのために濾過透過率を選択することは、特
定の用途に所望される流体の流速および透明度に依存す
る。

本発明の改良された複合濾過媒体は、市販の機能性濾
過成分により提供される範囲と同程度の多様な範囲の透
過率を提供する。

凝集の証拠、およびそれ故この改良された複合濾過媒
体の形成（すなわち、ここで、機能性濾過成分およびマ
トリックス成分は、密接に結合している）は、一般に、
この改良された複合濾過媒体（熱焼結後で未摩砕のも
の、すなわち、さらなる磨滅または分級を行っていない
もの）の透過率が、その成分の単純混合物（すなわち、
熱焼結前のもの）の透過率より高いことを観察すること
により提供され得る。

例えば、機能性濾過成分およびマトリックス成分の単
純混合物（それぞれ、0.06Daおよび0.29Daの透過率を有
する）は、0.07Daの透過率Ｐ（ａ＋ｂ）を有し、この単
純混合物から調製した改良された複合濾過媒体は、0.20
Daの透過率Ｐ（ｃ）を有し、次いで、この透過率の上昇
により凝集が証明される。好ましくは、Ｐ（ｃ）は、Ｐ
（ａ＋ｂ）よりも、５％またはそれ以上、より好ましく
は、10％またはそれ以上、より好ましくは、20％または
それ以上高い。

2.湿潤密度 本発明の改良された複合濾過媒体生成物が、その機能
性濾過媒体成分の多孔性でかつ複雑な構造を保持する程
度の指標は、その遠心分離湿潤密度を測定することによ
り得られ得る。この湿潤密度は、その密度の大きさが達
成され得る充填配列により限定されるので、濾過におけ
る有用な充填密度を表す。湿潤密度は、濾過プロセスに
おいて粒子状物質をエントレインする（entrain）のに
利用可能なボイド容量を反映しているために、重要であ
る。湿潤密度は、濾過効率を決定するための最も重要な
基準の１つである。湿潤密度の低い濾過生成物は、より
大きなボイド容量を有し、それ故、濾過効率が高い。

本発明の改良された複合濾過媒体生成物の充填密度を
決定する好ましい方法は、その遠心分離湿潤密度の測定
による。0.50gと1.00gとの間の重量既知の試料を、校正
した14mLの遠心分離管に入れ、それに脱イオン水を加え
て、約10mLの容量にする。この混合物を、この試料の全
てが湿潤し、そして乾燥粉末が残留しなくなるまで、充
分に振とうする。この遠心分離管の上部の回りに、脱イ
オン水をさらに加えて、振とうによってこの管の側面に
付着した混合物をすすぎ落とす。この管を、1800rpmで3
0分間遠心分離する。遠心分離後、固形分をかき乱さな
いように、この管を注意深く取り出し、沈降した物質の
レベル（すなわち、容量）を、この管の0.05mLのほぼ半
分の目盛りまで測定する。この重量既知の粉末の遠心分
離湿潤密度は、（例えば、110℃で一定の重量まで空気
乾燥した）この試料の乾燥重量を、測定した容量で割る
ことにより容易に計算される。

一般的な濾過媒体の代表的な湿潤密度は、１平方フィ
ート当たり約12ポンド（すなわち、0.19g/cm³）程度の
低い値から、１立方フィート当たり約30ポンド（すなわ
ち、0.48g/cm³）程度の高い値までの範囲である。本発
明の改良された複合濾過媒体は、市販の機能性濾過成分
により得られる湿潤密度範囲と同程度の多様な範囲の湿
潤密度を提供する。

3.粒子サイズ 本発明の改良された複合濾過媒体の重要な特徴は、好
ましくは、熱焼結を介した成分粒子の凝集と関連する。
この凝集の程度を定量する１つの方法は、これらの成分
（すなわち、凝集前のもの）と、得られる改良された複
合濾過媒体との間の粒子サイズ分布の差を測定すること
を包含する。

粒子サイズ分布を測定する好ましい方法は、レーザー
回折を使用する。この改良された複合濾過媒体またはそ
の成分の粒子サイズ分布を測定する好ましい装置には、
Leeds ＆ Northrup Microtrac Model X−100がある。こ
の装置は完全に自動化されており、測定結果は、このフ
ィルターを30秒間作動する100チャンネルの幾何学的な
数列で公式化した容量分布を用いて得られる。この分布
は、これらの粒子が、直径Ｄにより特徴付けられる球形
形状を有すると推定した回折パターンからデータを解析
するアルゴリズムを用いて特徴付けられる。粒子径の中
央値は、この装置では、D₅₀として確認され、すなわ
ち、全粒子容量の50％は、この値に等しいかまたはそれ
より小さい直径を有する粒子で占められている。

凝集の証拠、およびそれ故この改良された複合濾過媒
の形成（すなわち、ここで、機能性濾過成分およびマト
リックス成分は、密接に結合している）は、機能性濾過
成分およびマトリックス成分の単純混合物（すなわち、
焼結前のもの）の粒子径の中央値と、その混合物を用い
て調製した改良された複合濾過媒体（熱焼結後で未摩砕
のもの、すなわち、さらなる磨滅または分級が行われて
いないもの）の粒子径の中央値との重み付き平均を算出
することにより提供され得る。

例えば、機能性濾過成分の粒子径の中央値D₅₀（ａ）
と、マトリックス成分の粒子直径の中央値D₅₀（ｂ）と
の重み付き平均D₅₀（ａ＋ｂ）が、改良された複合濾過
媒体の粒子直径の中央値D₅₀（ｃ）未満であるとき、凝
集が起こる。例えば、D₅₀（ａ）が16.7μｍに等しく、
改良された複合濾過媒体の70重量％を含み、そしてD₅₀
（ｂ）が17.3μｍに等しく、改良された複合濾過媒体の
30重量％を含む場合、そのとき、 D₅₀（ａ＋ｂ）＝［（0.70×16.7）＋（0.30×17.3］ ＝16.9μｍ である。

この改良された複合濾過媒体の実測した粒子径の中央
値D₅₀（ｃ）が、17.1μｍに等しい場合、そのとき、D₅₀
（ａ＋ｂ）はD₅₀（ｃ）未満なので、凝集が起こる。好
ましくは、D₅₀（ｃ）は、D₅₀（ａ＋ｂ）よりも、１％ま
たはそれ以上、より好ましくは、５％またはそれ以上、
さらにより好ましくは、10％またはそれ以上、またさら
に好ましくは、20％またはそれ以上大きい。

この機能性濾過成分、マトリックス成分、および改良
された複合濾過媒体の粒子が、全て、ほぼ同じ密度を有
し、アルゴリズムにより推定されるほぼ球形の粒子形状
を有するとき、この粒子サイズ方法の適用は最も適切で
ある。本質的に繊維状のマトリックス成分については、
さらに一般的な透過率の方法が好ましい。

4.クリストバル石濃度 ある種の改良された複合濾過媒体は、同程度の透過率
を有する市販のケイソウ土生成物と比較して、そのクリ
ストバル石の含有量が非常に低い点で特有である。クリ
ストバル石の含有量を測定する好ましい方法は、Klugお
よびAlexander（1972）が概説した原理に従った定量的
なＸ線回折による。試料を、乳棒および乳鉢で微粉末に
まで摩砕し、次いで、アルミニウムホルダー内に底部か
ら充填（back−load）する。この試料およびそのホルダ
ーを、Ｘ線回折系の光路に配置し、銅標的に焦点を合わ
せて、40kVの加速電圧および20mAの電流を用いて平行Ｘ
線に曝す。回折データは、最も高い回折強度を生じるク
リストバル石の結晶性格子構造内の格子面間隔を表わす
角度領域をステップ走査する（step−scanning）ことに
より得られる。この領域は、２θ゜が21から23の間にあ
り、２θ゜を0.05ずつ変えてデータを収集し、１ステッ
プ当たり20秒間カウントする。正味の積算ピーク強度
を、非晶質シリカにおける標準添加方法により調製した
クリストバル石の標準積算ピーク強度と比較して、試料
中のクリストバル石相の重量パーセントを決定する。

好ましくは、本発明の改良された複合濾過媒体のクリ
ストバル石の含有量は、１％未満（通常、約１％から検
出限界程度に低い値まで）、より好ましくは、1.1％未
満（通常、約1.1％から検出限界程度に低い値まで）、
さらにより好ましくは、1.5％未満（通常、約1.5％から
検出限界程度に低い値まで）、さらにより好ましくは、
２％未満（通常、約２％から検出限界程度に低い値ま
で）、さらにより好ましくは、３％未満（通常、約３％
から検出限界程度に低い値まで）、さらにより好ましく
は、５％未満（通常、約５％から検出限界程度に低い値
まで）、さらにより好ましくは、10％未満（通常、約10
％から検出限界程度に低い値まで）である。

5.微細構造特性 改良された複合濾過媒体の微細構造特性は、しばしば
熱焼結前の機能性濾過成分およびマトリックス成分の微
細構造特性と異なる。本発明の改良された複合濾過媒体
の微視的な特徴は、ガラススライド上にて、適切な屈折
率を有する液体（例えば、水）の懸濁液を調製し、200
倍および400倍の倍率で光学顕微鏡にて観察することに
より容易に観察される。これらの倍率では、機能性濾過
成分内に存在する複雑でかつ多孔性の構造、およびマト
リックス成分の微視的な特徴は、はっきりと見える。

C.本発明の改良された複合濾過媒体の調製方法 本発明の改良された複合濾過媒体の好都合な調製方法
は、機能性濾過成分をマトリックス成分とブレンドし、
続いて熱を付加して焼結および凝集を生じさせる（すな
わち、熱焼結する）ことにより行われる。

機能性濾過成分およびマトリックス成分は任意の比率
で混合され得、使用される比率は、選択された機能性濾
過成分およびマトリックス成分、ならびに所望の改良さ
れた複合濾過媒体により決定される。例えば、この範囲
のマトリックスの少ない端部では、マトリックス成分
は、代表的には、0.5〜５重量％程度の少量（すなわ
ち、熱焼結前における、機能性濾過成分とマトリックス
成分とを含む単純混合物の0.5〜５重量％）を含み得る
のに対して、この範囲のマトリックスの多い端部では、
マトリックス成分は、代表的には、70〜90重量％程度の
多量（すなわち、熱焼結前における、機能性濾過成分と
マトリックス成分とを含む単純混合物の70〜90重量％）
を含み得る。

熱処理前における、機能性濾過成分とマトリックス成
分とのブレンドは、これらの成分を完全に混合し得る適
切な時間にわたって、例えば、機械式ミキサーを用いて
容易に行われ得る。

熱は、周囲の雰囲気（例えば、空気中）中、または人
工雰囲気（例えば、窒素（すなわち、N₂）または酸素
（すなわち、O₂））中、代表的には、100〜2500゜F（す
なわち、40〜1400℃）および0.1〜50atm（すなわち、１
〜5000kPa）の圧力下で、例えば、従来のオーブン、電
子レンジ、赤外線オーブン、マッフル炉、焼成窯、また
は熱反応器を用いて付与され得る。熱処理のパラメータ
（例えば、温度および持続時間）は、選択された機能性
濾過成分およびマトリックス成分、ならびに所望の改良
された複合濾過媒体により決定される。例えば、持続時
間は、約１ミリ秒間（例えば、流動床反応器内で）から
約10時間（例えば、従来の炉内で）までの範囲であり得
る。適切な温度（すなわち、熱焼結を達成するための温
度）は、代表的には、マトリックス成分のほぼ軟化点温
度であるが、その融点を下回る（すなわち、溶融状態で
はない）温度である。

改良された複合濾過媒体（本発明の範囲内である）を
さらに改変することもまた可能である。例えば、この改
良された複合濾過媒体は、１つまたはそれ以上の特定の
特性（例えば、溶解特性または表面特性）を高めるため
に、あるいは特別な用途を有する新規生成物を得るため
にさらに加工され得る。このようなさらなる改変の例に
は、例えば、酸洗浄、表面処理、および／または有機誘
導体化が包含される。

1.酸洗浄 酸性物質で洗浄し、続いて脱イオン水ですすいで残留
する酸を除去し、引き続いて乾燥することにより、上記
の改良された複合濾過媒体から他のクラスの改良された
複合濾過生成物が調製され得る。改良された複合濾過媒
体の酸洗浄は、可溶性の混入物（例えば、鉄またはアル
ミニウム）の濃度を低下させる際に有用である。適切な
酸には、鉱酸、例えば、硫酸（すなわち、H₂SO₄）、塩
酸（すなわち、HCl）、リン酸（すなわち、H₃PO₄）、ま
たは硝酸（すなわち、HNO₃）、および有機酸、例えば、
クエン酸（すなわち、C₆H₈O₇）または酢酸（すなわち、
CH₃COOH）が挙げられる。

2.表面処理 上記の改良された複合濾過媒体生成物を、例えば、シ
ラン化によって表面処理することにより、他のクラスの
改良された複合濾過生成物が調製され得、それにより、
この生成物の表面は、より疎水性またはより親水性のい
ずれかになるように改変される。

例えば、この改良された複合濾過媒体は、プラスチッ
ク容器に入れられ得、この容器に、少量のジメチルジク
ロロシラン（すなわち、SiCl₂（CH₃）_２）またはヘキサ
メチルジシラザン（すなわち、（CH₃）₃Si−NH−Si（CH
₃）_３）が添加される。蒸気相にて、この表面で24時間
にわたって反応を起こし、より疎水性の生成物を得る。
このような生成物は、クロマトグラフィーに使用される
組成物に適用され、また、例えば、炭化水素およびオイ
ルを含む用途にて、機械的性能を向上させるために、他
の疎水性物質と組み合わせて用いられる。

同様に、この改良された複合濾過媒体の反応は、例え
ば、10％（w/v）のアミノプロピルトリエトキシシラン
（すなわち、C₉H₂₃NO₃Si）を含む水溶液に懸濁させ、70
0℃で３時間還流し、この混合物を濾過し、そして残留
する固形分を乾燥することによって行われ得、より親水
性の生成物を得る。このような生成物は、機械的性能を
向上させるために水系と組み合わせて用いられるとき、
クロマトグラフィーに使用される組成物に適用され、こ
の改良された複合濾過媒体生成物の表面の末端ヒドロキ
シル（すなわち、−OH）官能基をアミノプロピル基（す
なわち、−（CH₂）_３）NH₂）に転化して、この生成物を
さらに誘導体化することが可能である。

3.有機誘導体化 親水性に改変した（例えば、シラン化した）改良され
た複合濾過媒体生成物は、有機化合物（例えば、タンパ
ク質）を結合するようにさらに反応し得る。これによ
り、改良された複合濾過媒体は、有機化合物の固定化の
ための支持体として役立ち得る。このように改変する
と、生成物は、アフィニティークロマトグラフィーおよ
び生化学的精製のような用途に有用となる。

シリカ質媒体生成物の誘導体化に関する多くの他の反
応は、以前に記載されている（Hermanson、1992）。し
かし、マトリックス成分の取り込みの結果として、本発
明の改良された複合濾過媒体の誘導体化により、実質的
に優れた効能を有する（本発明の範囲内にある）改変し
た、改良された複合濾過媒体生成物が得られる。

D.本発明の改良された複合濾過媒体の使用方法 本発明の改良された複合濾過媒体生成物およびそれら
のさらなる改変物は、他の物質の加工、処理、または処
方に有用である。

濾過用途では、本発明の改良された複合濾過媒体およ
びそれらのさらなる改変物は、濾過工程において、透明
性を向上し流速を増加するためにセプタムにかけられ得
る（例えば、プレコーティング）か、または所望でない
微粒子がセプタムに詰まることを減らすために、濾過さ
れる流体に直接添加され得る（例えば、ボディフィーデ
ィング）。

本発明の改良された複合濾過媒体は、濾過用途のため
に他の媒体と併用され（すなわち、濾過助剤組成物を形
成し）得る。例えば、この改良された複合濾過媒体と、
例えば、ケイソウ土、真珠岩、天然ガラス、セルロー
ス、活性炭、粘土または他の物質との混合物は、有用な
濾過助剤組成物である。他のさらに複雑な組み合わせで
は、改良された複合濾過媒体は、他の成分とブレンドさ
れて、シート、パッド、およびカートリッジが作製され
る。

改良された複合濾過媒体生成物の組成または改変いず
れが好ましいかを適切に選択することは、特定の用途に
より決定される。例えば、例外的な透明性を要するが流
速は遅くてもよい濾過プロセスでは、透過率の低い改良
された複合濾過媒体生成物が好ましく、これに対して、
高い流速を要するが例外的な透明性を必要としない濾過
プロセスでは、透過率の高い改良された複合濾過媒体生
成物が好ましい。同様の理由は、この改良された複合濾
過媒体生成物を他の物質と併用するとき、またはこの生
成物を含む混合物を調製するときに、この生成物の使用
に適用される。同様に、使用される生成物の量は、適用
される特定のプロセスにより決定される。

本発明の改良された複合濾過媒体はまた、濾過用途以
外の用途（例えば、機能性充填剤）にも有用である。ペ
イントおよびコーティング、あるいは紙またはポリマー
では、この特徴は通常、所望の効果に対して必要な濃度
でその処方物に直接添加することにより得られる。ペイ
ントおよびコーティングにおけるこの生成物のつや消し
特性、ならびにポリマーにおけるこの生成物のアンチブ
ロック特性の両方は、この改良された複合濾過媒体によ
って提供される特有の表面に由来する。

シラン化した疎水性生成物または親水性生成物は、特
定の用途では他の物質または成分との適合性が高いため
に、これらの特性が濾過性能または機能性充填剤性能を
さらに向上させるとき、望ましい。シラン化による表面
特性の変化は、クロマトグラフィー用途に特に重要であ
る。これらの特性が、特定の系のクロマトグラフィー分
離の効率に大きな影響を与えるからである。例えば、ク
ロマトグラフィー支持体上に疎水性表面が存在すると、
殺虫剤の分析測定（analytical determination）に用い
たとき、その支持体の表面活性を低下させ、テーリング
をかなりの程度まで減少させる。

この生成物はまた、さらなる有機誘導体化（例えば、
アミノシラン化支持体へのタンパク質のカップリング）
が所望される。例えば、プロテインＡ（細菌源に由来の
ポリペプチド）は、アミノシラン化した本発明の改良さ
れた複合濾過媒体を含む支持体にカップリングされ得
る。

他の用途では、改良された複合濾過媒体を、他の成分
とブレンドして、（例えば、微生物固定化のための）支
持体として、または（例えば、酵素固定化のための）基
質として有用であるか、あるいは触媒の調製に有用な、
モノリス媒体または凝集媒体が製造され得る。

本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本明細
書中に示した本発明の他の多くの改変および変更が行わ
れ得る。従って、本発明においては、特許請求の範囲に
示すような限定のみが加えられるべきである。

E.実施例 本発明のいくつかの改良された複合濾過媒体およびそ
れらの調製方法を以下の実施例に記載する。これらの実
施例は、限定のためではなく例示のために提示されてい
る。

実施例１ ケイソウ土（70％）＋真珠岩（30％） 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）70重
量％と、マトリックス成分（HARBORLITE 200;これは、
0.29Daの透過率、１立方フィート当たり14.0ポンド（す
なわち、0.224g/cm³）の湿潤密度、および17.3μｍの粒
子径の中央値D₅₀（ｂ）を有する、摩砕された膨張真珠
岩である;Harborlite Corporation、Vicksburg、Michig
an）30重量％とを配合することにより、改良された複合
濾過媒体を処方した。この混合物を、マッフル炉にて、
1700゜F（すなわち、930℃）で45分間空気焼結し、次い
で、炉から取り出し、そして室温まで冷却して、改良さ
れた複合濾過媒体を形成した。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、0.20Daの透過
率、１立方フィート当たり14.5ポンド（すなわち、0.23
2g/cm³）の湿潤密度、17.1μｍの粒子径の中央値D
₅₀（ｃ）、および0.1％のクリストバル石の含有量を有
していた。

これと比べて、本実施例の成分の単純混合物は、0.07
Daの透過率、１立方フィート当たり17.1ポンド（すなわ
ち、0.274g/cm³）の湿潤密度、および17.0μｍの粒子径
の中央値を有する。さらに、本実施例の改良された複合
濾過媒体の透過率と同程度の透過率を有する市販のケイ
ソウ土生成物は、約20％の代表的なクリストバル石の含
有量および１立方フィート当たり約19ポンド（すなわ
ち、0.30g/cm³）の湿潤密度を有する。従って、本実施
例の改良された複合濾過媒体は、個々の媒体成分または
同程度の透過率を有する市販のケイソウ土生成物からは
得られない、極めて特有の特性を示す。

実施例２ ケイソウ土（90％）＋真珠岩（10％）＋酸フラックス 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）90重
量％と、マトリックス成分（HARBORLITE 200;これは、
0.29Daの透過率、１立方フィート当たり14.0ポンド（す
なわち、0.224g/cm³）の湿潤密度、および17.3μｍの粒
子径の中央値D₅₀（ｂ）を有する、摩砕された膨張真珠
岩である;Harborlite Corporation、Vicksburg、Michig
an）10重量％とを配合し、次いで、この混合物を、真珠
岩の軟化温度を低下させるために酸フラックスとして、
２％ホウ酸（すなわち、H₃BO₃）と配合することによ
り、改良された複合濾過媒体を処方した。この混合物
を、マッフル炉にて、1700゜F（すなわち、930℃）で30
分間空気焼結し、次いで、炉から取り出し、そして室温
まで冷却して、この改良された複合濾過媒体を形成し
た。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、0.69Daの透過
率、１平方フィート当たり13.0ポンド（すなわち、0.20
8g/cm³）の湿潤密度、20.3μｍの粒子径の中央値D
₅₀（ｃ）、および0.5％のクリストバル石の含有量を有
していた。

これと比べて、本実施例の成分の単純混合物は、0.06
Daの透過率および１立方フィート当たり17.3ポンド（す
なわち、0.277g/cm³）の湿潤密度を有する。さらに、本
実施例の改良された複合濾過媒体の透過率と同程度の透
過率を有する市販のケイソウ土生成物は、約40％の代表
的なクリストバル石の含有量および１立方フィート当た
り約19ポンド（すなわち、0.30g/cm³）の湿潤密度を有
する。従って、本実施例の改良された複合濾過媒体は、
個々の媒体成分または同程度の透過率を有する市販のケ
イソウ土生成物からは得られない、特有の特性を示す。

実施例３ ケイソウ土（50％）＋真珠岩（50％）＋酸フラックス 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）50重
量％と、マトリックス成分（HARBORLITE 700;これは、
0.73Daの透過率、１立方フィート当たり14.5ポンド（す
なわち、0.232g/cm³）の湿潤密度、および30.2μｍの粒
子径の中央値D₅₀（ｂ）を有する、摩砕された膨張真珠
岩である;Harborlite Corporation、Vicksburg、Michig
an）50重量％とを配合し、次いで、この混合物を、真珠
岩の軟化温度を低下させるために酸フラックスとして、
５％ホウ酸（すなわち、H₃BO₃）と配合することによ
り、改良された複合濾過媒体を処方した。この混合物
を、マッフル炉にて、1700゜F（すなわち、930℃）で30
分間空気焼結し、次いで、炉から取り出し、そして室温
まで冷却して、この改良された複合濾過媒体を形成し
た。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、1.9Daの透過
率、１平方フィート当たり11.3ポンド（すなわち、0.18
1g/cm³）の湿潤密度、33.5μｍの粒子径の中央値D
₅₀（ｃ）、および0.1％のクリストバル石の含有量を有
していた。

これと比べて、本実施例の成分の単純混合物は、0.10
Daの透過率、１立方フィート当たり15.8ポンド（すなわ
ち、0.253g/cm³）の湿潤密度、および26.4μｍの粒子径
の中央値を有する。さらに、本実施例の改良された複合
濾過媒体の透過率と同程度の透過率を有する市販のケイ
ソウ土生成物は、約50％の代表的なクリストバル石の含
有量および１立方フィート当たり約19ポンド（すなわ
ち、0.30g/cm³）の湿潤密度を有する。従って、本実施
例の改良された複合濾過媒体は、個々の媒体成分または
同程度の透過率を有する市販のケイソウ土生成物からは
得られない、特有の特性を示す。

実施例４ ケイソウ土（70％）＋塩基性フラックス処理した（basi
c fluxed）真珠岩（30％） 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）70重
量％と、マトリックス成分（HARBORLITE 700;これは、
0.73Daの透過率、１立方フィート当たり14.5ポンド（す
なわち、0.232g/cm³）の湿潤密度、および30.2μｍの粒
子径の中央値D₅₀（ｂ）を有する、摩砕された膨張真珠
岩である;Harborlite Corporation、Vicksburg、Michig
an）30重量％とを配合することにより、改良された複合
濾過媒体を処方するが、後者の成分は、真珠岩の軟化温
度を低下させるために、塩基性フラックスとして２％ソ
ーダ灰（すなわち、炭酸ナトリウム、Na₂CO₃）と共に、
1700゜F（すなわち、930℃）で10分間、予備加熱した。
次いで、この混合物を、マッフル炉にて、1700゜F（す
なわち、930℃）で30分間空気焼結し、炉から取り出
し、そして室温まで冷却して、この改良された複合濾過
媒体を形成した。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、0.38Daの透過
率、１立方フィート当たり14.5ポンド（すなわち、0.23
2g/cm³）の湿潤密度、24.8μｍの粒子径の中央値D
₅₀（ｃ）、および0.9％のクリストバル石の含有量を有
していた。

これと比べて、本実施例の成分の単純混合物は、0.07
Daの透過率、１立方フィート当たり16.4ポンド（すなわ
ち、0.263g/cm³）の湿潤密度、および24.2μｍの粒子径
の中央値を有する。さらに、本実施例の改良された複合
濾過媒体の透過率と同程度の透過率を有する市販のケイ
ソウ土生成物は、約30％の代表的なクリストバル石の含
有量および１立方フィート当たり約19ポンド（すなわ
ち、0.30g/cm³）の湿潤密度を有する。従って、本実施
例の改良された複合濾過媒体は、個々の媒体成分または
同程度の透過率を有する市販のケイソウ土生成物からは
得られない、特有の特性を示す。

実施例５ ケイソウ土（50％）＋ポリエーテルケトン（50％） 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）50重
量％と、マトリックス成分（KADEL E1000C;ポリエーテ
ルケトン（Amoco Performance Products、Alpharetta、
Georgia））50重量％とを配合することにより、改良さ
れた複合濾過媒体を処方した。この混合物を、マッフル
炉にて、400゜F（すなわち、200℃）で30分間空気焼結
し、次いで、炉から取り出し、そして室温まで冷却し
て、この改良された複合濾過媒体を形成した。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、0.13Daの透過
率、１立方フィート当たり19.8ポンド（すなわち、0.31
7g/cm³）の湿潤密度、61.1μｍの粒子径の中央値D
₅₀（ｃ）、および0.1％未満のクリストバル石の含有量
を有していた。

これと比べて、本実施例の成分の単純混合物は、0.07
Daの透過率、１立方フィート当たり23.1ポンド（すなわ
ち、0.370g/cm³）の湿潤密度、および31.3μｍの粒子径
の中央値を有する。ポリエーテルケトン単独の疎水性特
性のために、透過率、湿潤密度、および粒子径の中央値
の比較し得る測定は、別の好ましい方法によっても不可
能である。この生成物は、熱可塑性プラスチックが、こ
の機能性濾過成分の小孔に部分的に浸透するが、また、
凝集を生じるという点で、特有である。従って、本実施
例の改良された複合濾過媒体は、個々の媒体成分からは
得られない、極めて特有の特性を示す。

実施例６ ケイソウ土（85％）＋岩綿（15％） 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）85重
量％と、マトリックス成分の粉砕岩綿（USG Interiors,
Inc.、Chicago、Illinois;これは、５〜20μｍの直径お
よび50〜300μｍの長さの褐色で等方性の繊維を有し、
そして１立方フィート当たり69.3ポンド（すなわち、1.
11g/cm³）の湿潤密度を有する）15重量％とを配合する
ことにより、改良された複合濾過媒体を処方した。この
混合物を、マッフル炉にて、1700゜F（すなわち930℃）
で30分間空気焼結し、次いで、炉から取り出し、そして
室温まで冷却して、この改良された複合濾過媒体を形成
した。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、0.25Daの透過
率、１立方フィート当たり17.8ポンド（すなわち、0.28
5g/cm³）の湿潤密度、および0.1％未満のクリストバル
石を有していた。

これと比べて、本実施例の２成分の単純混合物は、0.
06Daの透過率、１立方フィート当たり19.5ポンド（すな
わち、0.313g/cm³）の湿潤密度、および17.6μｍの粒子
径の中央値を有する。この生成物は、岩綿の微細構造の
特徴が保持されてされている点で特有である。従って、
本実施例の改良された複合濾過媒体は、個々の媒体成分
からは得られない、極めて特有の特性を示す。

実施例７ ケイソウ土（95％）＋ガラス繊維（５％） 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）95重
量％と、マトリックス成分の絶縁性ガラス繊維（Owens
−Corning Fiberglass、Toledo、Ohio;これは、約５μ
ｍの直径および300〜700μｍの長さの無色の繊維を有す
る）５重量％とを配合することにより、改良された複合
濾過媒体を処方した。この混合物を、マッフル炉にて空
気焼結し、そして室温まで冷却して、この改良された複
合濾過媒体を形成した。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、0.09Daの透過
率、１立方フィート当たり16.0ポンド（すなわち、0.25
6g/cm³）の湿潤密度、および0.1％のクリストバル石を
有していた。

この生成物は、このガラス繊維の微細構造の特徴が保
持されているという点で、特有である。従って、本実施
例の改良された複合濾過媒体は、個々の媒体成分からは
得られない、極めて特有の特性を示す。

実施例８ ケイソウ土（80％）＋スズ（20％） 本実施例では、機能性濾過成分（CELITE 500;これ
は、0.06Daの透過率、１立方フィート当たり17.0ポンド
（すなわち、0.272g/cm³）の湿潤密度、および16.7μｍ
の粒子径の中央値D₅₀（ａ）を有する天然ケイソウ土で
ある;Celite Corporation、Lompoc、California）80重
量％と、マトリックス成分の（100メッシュ未満および
純度99.5％のスズ粉末（Johnson−Matthey、Ward Hil
l、Massachusetts））20重量％とを配合することによ
り、改良された複合濾過媒体を処方した。この混合物
を、マッフル炉にて、220℃で30分間空気焼結し、次い
で、炉から取り出し、そして室温まで冷却して、この改
良された複合濾過媒体を形成した。

本実施例の改良された複合濾過媒体は、0.06Daの透過
率、１立方フィート当たり20.8ポンド（すなわち、0.33
3g/cm³）の湿潤密度、および0.3％のクリストバル石を
有していた。

この生成物は、その微細構造分析により、金属光沢を
有する球形、楕円体または角形の小さな不透明粒子があ
ることが示される点で、特有であり、このことは、スズ
の特徴が保持されていることを示す。従って、本実施例
の改良された複合濾過媒体は、個々の媒体成分からは得
られない、極めて特有の特性を示す。

F.参考文献 以下の刊行物、特許、および公開された特許明細書の
開示内容は、本発明が属する技術分野をさらに完全に記
載するために、援用されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミス， ティモシー アール. アメリカ合衆国 カリフォルニア 93436， ロムポック，ウェスト レモ ン プレイス 1616 (72)発明者 シウ， ジェローム シー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 93436， ロムポック，ペルハム ドラ イブ 866 (72)発明者 ロールストン， ジョン エス. アメリカ合衆国 カリフォルニア 93436， ロムポック，ノースオークス ドライブ 4411 (56)参考文献 特開 平６−256069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−39564（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−24856（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−227008（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−277509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−141761（ＪＰ，Ａ) 米国特許2967149（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 39/00 - 39/20 B01J 20/00 - 20/34

Claims (32)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】媒体粒子を含む複合濾過媒体であって、該
   媒体粒子のそれぞれが以下の成分： （ｉ）ケイソウ土、膨張真珠岩、軽石、黒曜石、ピッチ
   ストーン、および火山灰からなる群より選択される機能
   性濾過成分；および （ii）ガラス、天然ガラス、膨張真珠岩、軽石、黒曜
   石、ピッチストーン、火山灰、フラックスした膨張真珠
   岩、繊維ガラス、合成ガラス、結晶性鉱物、鉱物ウー
   ル、岩綿、熱可塑性プラスチック、熱可塑性挙動を示す
   熱硬化性ポリマー、金属、および金属合金からなる群よ
   り選択されるマトリックス成分； を含み、 ここで、該マトリックス成分が、該機能性濾過成分の軟
   化点温度未満の軟化点温度を有し、そしてここで該機能
   性濾過成分および該マトリックス成分が、熱焼結を介し
   て、凝集しかつ密接に結合し、該媒体粒子を形成する、
   複合濾過媒体。
2. 【請求項２】前記機能性濾過成分および前記マトリック
   ス成分の凝集物からなる、請求項１に記載の複合濾過媒
   体。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の複合濾過媒体で
   あって、 ここで、前記媒体の透過率が、前記機能性濾過成分と前
   記マトリックス成分との単純混合物の透過率より大き
   く； ここで、該単純混合物中の該機能性濾過成分と該マトリ
   ックス成分との比率が、該媒体の調製において使用され
   る比率と同一である、 複合濾過媒体。
4. 【請求項４】請求項３に記載の複合濾過媒体であって、 ここで、前記媒体の透過率が、前記機能性濾過成分と前
   記マトリックス成分との単純混合物の透過率より５％ま
   たはそれ以上大きい、 複合濾過媒体。
5. 【請求項５】請求項４に記載の複合濾過媒体であって、 ここで、前記媒体の透過率が、前記機能性濾過成分と前
   記マトリックス成分との単純混合物の透過率より10％ま
   たはそれ以上大きい、 複合濾過媒体。
6. 【請求項６】請求項５に記載の複合濾過媒体であって、 ここで、前記媒体の透過率が、前記機能性濾過成分と前
   記マトリックス成分との単純混合物の透過率より20％ま
   たはそれ以上大きい、 複合濾過媒体。
7. 【請求項７】請求項１または２に記載の複合濾過媒体で
   あって、 ここで、前記媒体の粒子径の中央値が、以下の重み付き
   平均より大きく： 前記機能性濾過成分の粒子径の中央値、および 前記マトリックス成分の粒子径の中央値、 ここで、該機能性濾過成分と該マトリックス成分との比
   率が、該媒体の調製において使用される比率と同一であ
   る、 複合濾過媒体。
8. 【請求項８】前記媒体の粒子径の中央値が、前記重み付
   き平均よりも５％以上大きい、請求項７に記載の複合濾
   過媒体。
9. 【請求項９】前記媒体の粒子径の中央値が、前記重み付
   き平均よりも10％以上大きい、請求項８に記載の複合濾
   過媒体。
10. 【請求項１０】前記媒体の粒子径の中央値が、前記重み
    付き平均よりも20％以上大きい、請求項９に記載の複合
    濾過媒体。
11. 【請求項１１】前記媒体が、前記機能性濾過成分の遠心
    分離湿潤密度より小さく、かつ前記マトリックス成分の
    遠心分離湿潤密度より小さい遠心分離湿潤密度により特
    徴付けられる、請求項１または２に記載の複合濾過媒
    体。
12. 【請求項１２】前記媒体が、30lb/ft³（0.480g/cm³）以
    下の遠心分離湿潤密度により特徴付けられる、請求項11
    に記載の複合濾過媒体。
13. 【請求項１３】前記媒体が、14.5lb/ft³（0.232g/cm³）
    以下の遠心分離湿潤密度により特徴付けられる、請求項
    12に記載の複合濾過媒体。
14. 【請求項１４】前記媒体が、11.3lb/ft³（0.181g/cm³）
    以下の遠心分離湿潤密度により特徴付けられる、請求項
    13に記載の複合濾過媒体。
15. 【請求項１５】10重量％またはそれ未満のクリストバル
    石の含有量により特徴づけられる、請求項１から14のい
    ずれか１つに記載の複合濾過媒体。
16. 【請求項１６】５重量％またはそれ未満のクリストバル
    石の含有量により特徴づけられる、請求項15に記載の複
    合濾過媒体。
17. 【請求項１７】３重量％またはそれ未満のクリストバル
    石の含有量により特徴づけられる、請求項16に記載の複
    合濾過媒体。
18. 【請求項１８】２重量％またはそれ未満のクリストバル
    石の含有量により特徴づけられる、請求項17に記載の複
    合濾過媒体。
19. 【請求項１９】１重量％またはそれ未満のクリストバル
    石の含有量により特徴づけられる、請求項18に記載の複
    合濾過媒体。
20. 【請求項２０】（ｉ）が、天然または他のケイソウ土、
    火山灰、または膨張真珠岩を含む、請求項１から19のい
    ずれか１つに記載の複合濾過媒体。
21. 【請求項２１】（ii）が、天然ガラス、膨張真珠岩、フ
    ラックスした膨張真珠岩、軽石、黒曜石、ピッチストー
    ン、または火山灰を含む、請求項１から20のいずれか１
    つに記載の複合濾過媒体。
22. 【請求項２２】（ｉ）が、ケイソウ土を含み、（ii）
    が、膨張真珠岩を含む、請求項１から21のいずれか１つ
    に記載の複合濾過媒体。
23. 【請求項２３】（ｉ）が天然ケイソウ土を含む、請求項
    22に記載の複合濾過媒体。
24. 【請求項２４】（ｉ）がケイソウ土を含み、（ii）が熱
    可塑性プラスチックまたは熱可塑性挙動を示す熱硬化性
    ポリマーを含む、請求項１または２に記載の複合濾過媒
    体。
25. 【請求項２５】（ｉ）がケイソウ土を含み、（ii）が繊
    維ガラスを含む、請求項１または２に記載の複合濾過媒
    体。
26. 【請求項２６】（ｉ）がケイソウ土を含み、（ii）が天
    然ガラスを含む、請求項１または２に記載の複合濾過媒
    体。
27. 【請求項２７】（ｉ）がケイソウ土を含み、（ii）が軽
    石を含む、請求項１または２に記載の複合濾過媒体。
28. 【請求項２８】（ｉ）がケイソウ土を含み、（ii）が黒
    曜石を含む、請求項１または２に記載の複合濾過媒体。
29. 【請求項２９】（ｉ）がケイソウ土を含み、（ii）がス
    ズを含む、請求項１または２に記載の複合濾過媒体。
30. 【請求項３０】請求項１から29のいずれか１つに記載の
    複合濾過媒体および１つ以上の他の物質を含む、組成
    物。
31. 【請求項３１】前記組成物が、粉末、シート、パッド、
    カートリッジ、モノリス支持体、凝集支持体、モノリス
    基質、または凝集基質の形態である、請求項30に記載の
    組成物。
32. 【請求項３２】懸濁された粒子を含む流体を、セプタム
    上に支持された濾過助剤物質に通す工程を含む濾過方法
    であって、ここで、該濾過助剤物質が、請求項１から29
    のいずれか１つに記載の複合濾過媒体または請求項30も
    しくは31に記載の組成物を含む、方法。