JP3767923B2

JP3767923B2 - 飲料用水の浄水器及び浄水方法

Info

Publication number: JP3767923B2
Application number: JP12373595A
Authority: JP
Inventors: 弘二千葉; 弘道永延
Original assignee: Duskin Co Ltd
Current assignee: Duskin Co Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-04-19
Also published as: JPH08309363A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、家庭、事務所、飲食店等で飲料用水の浄化に使用する浄水器及び浄水方法に関するもので、より詳細には水中に含有される有機ハロゲン化合物を確実に且つ手軽に分解しうる浄水器及び浄水方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道水を含めて用水中には、トリハロメタン等の有機ハロゲン化合物が含有されており、これを除去することの必要性に迫られている。
【０００３】
用水中の有機ハロゲン化合物を除去する方法には、吸着処理、酸化分解処理、還元分解処理、熱分解処理等の各種処理が知られている。
【０００４】
特開平５−２６９４７６号公報には、金属担持触媒の存在下、揮発性有機ハロゲン化合物含有水を還元剤と接触させることを特徴とする揮発性有機ハロゲン化合物含有水の処理方法が記載されており、この還元剤としては、水素ガスの他、例えばヒドラジン、水素化ナトリウムなど前記触媒と接触して水素を発生するものなどが使用されることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の有機ハロゲン化合物の除去方法は、使用する装置が概して大型であると共に操作も複雑であり、また除去に特別の薬剤を必要とするなど、用水の大がかりな処理には適用できても、家庭、事務所、飲食店等で飲料用水の浄化に手軽に使用するという目的には全く適していないものであった。
【０００６】
本発明者らは、貴金属担持活性炭及びアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩の充填層に有機ハロゲン化合物を含有する水を通水するときには、有機ハロゲン化合物の吸着及び分解が極めて効率よく行われることを見いだした。
【０００７】
即ち、本発明の目的は、家庭、事務所、飲食店等で水道の蛇口に取り付けて簡単に使用でき、飲料用水中の有機ハロゲン化合物を分解して、水を浄化できる浄水器及び浄水方法を提供するにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、飲料用水中の有機ハロゲン化合物を有効に分解除去できると共に、飲料用水中にミネラル分の供給も同時に行える浄水器及び浄水方法を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、（１）パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムの少なくとも１種を担持してなる貴金属担持活性炭及び（２）アルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を混合物の充填層及び別々の充填層の形で含有することを特徴とする飲料用水の浄水器が提供される。
【００１０】
本発明によればまた、有機ハロゲン化合物を含有する水を、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムの少なくとも１種を担持してなる貴金属担持活性炭と接触させて有機ハロゲン化合物を該貴金属担持活性炭に吸着させ、該貴金属担持活性炭に吸着された有機ハロゲン化合物を、アルカリ土類金属、その酸化物またはそのケイ酸塩の存在下に分解することを特徴とする飲料用水の浄水方法が提供される。
【００１１】
【作用】
本発明の浄水器は、（１）貴金属担持活性炭及び（２）アルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を混合物の充填層及び別々の充填層の形で含有しており、この浄水器に処理すべき飲料用水を通水するのみで、飲料用水中の有機ハロゲン化合物の吸着及び分解による除去が有効に行われる。
【００１２】
即ち、有機ハロゲン化合物を含有する水は、貴金属担持活性炭と接触して、有機ハロゲン化合物は貴金属担持活性炭に吸着され、貴金属担持活性炭に吸着された有機ハロゲン化合物は、アルカリ土類金属、その酸化物またはそのケイ酸塩の存在下に分解され、飲料用水の浄化が行われる。
【００１３】
添付図面の図１を参照されたい。図１は、有機ハロゲン化合物を含有する水を貴金属担持活性炭或いは更にアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩と接触させたときの、反応時間と水中の有機ハロゲン化合物の濃度との関係を示している。
【００１４】
図１の結果によると、有機ハロゲン化合物含有水を貴金属担持活性炭単独と接触させた場合（図１の鎖線）には、処理水中の有機ハロゲン化合物の濃度を、原水中の有機ハロゲン化合物の濃度のおよそ１／１００のオーダーに減少させうるが、接触時間を長くしても処理水中の有機ハロゲン化合物の濃度はもはや減少せず、有機ハロゲン化合物の濃度は一定の飽和値に近づくことが明らかである。
【００１５】
これに対して、貴金属担持活性炭と共にアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を用いた場合（図１の実線）には、処理水中の有機ハロゲン化合物の濃度は、一定の飽和値に達することなく、接触時間と共に更に減少し、原水中の有機ハロゲン化合物の除去を有効に行いうることが明らかである。
【００１６】
図１の結果は次の事実をも示している。即ち、貴金属担持活性炭は原水中の有機ハロゲン化合物を吸着するが、それを分解する能力は低く、これが処理水中の有機ハロゲン化合物の濃度が一定の飽和値に達する理由と考えられる。これに対して、アルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を共存させると、貴金属担持活性炭に吸着された有機ハロゲン化合物が分解され、この分解に伴って有機ハロゲン化合物の吸着と分解とが進行するため、水中の有機ハロゲン化合物の分解除去が有効に進行するものと認められる。
【００１７】
本発明における浄水器においては、通水時においては有機ハロゲン化合物の吸着及び非通水時においては吸着された有機ハロゲン化合物の分解が順次効率よく行える。
【００１８】
実際の水道水の使用時には連続使用ということは希であり、通水と非通水とが断続的に行われるのが普通であるが、本発明においては、通水時に有機ハロゲン化合物の貴金属担持活性炭への吸着が行われると共に、主として非通水時には有機ハロゲン化合物の分解と貴金属担持活性炭の再生とが行われ、機能分担及び適性順序による有機ハロゲン化合物の分解除去が有効に行われる。
【００１９】
本発明では、貴金属担持活性炭を使用することも重要である。即ち、通常の活性炭を使用したのでは、原水中の有機ハロゲン化合物の分解を行うことは殆どできないが、これに貴金属を担持させることにより、有機ハロゲン化合物の吸着除去が可能となる。添付図面の図３は、貴金属担持量と処理水中の有機ハロゲン化合物の分解量との関係を示しており、貴金属担持量の増大が有機ハロゲン化合物の濃度の減少に有効であることを示している。尚、図１及び図３の結果は、有機ハロゲン化合物の濃度がかなり高い場合の結果であり、実際の処理では、活性炭に対する貴金属担持量は、０．１重量％以上、特に０．５重量％以上であれば満足すべき結果が得られる。
【００２０】
本発明によれば、飲料用水の浄化に貴金属担持活性炭と共にアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を使用することにより、処理水中のアルカリ土類金属の濃度を向上させ、ミネラル分の補給にも有効である。図４は種々のアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を使用した場合の処理水中のアルカリ土類金属分の濃度を、ミネラルウオーターのそれと比較して示している。
【００２１】
本発明の浄水器及び浄水方法によれば、貴金属担持活性炭及びアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を、混合物の形で或いは別々の形の充填層として設けた小型の通水容器を水道の蛇口に取り付けるだけで、飲料用水からの有機ハロゲン化合物の除去を有効にしかも手軽に行うことができ、しかも水道水の場合には、その効果が長期間持続することから、使用済みの貴金属担持活性炭及びアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩をパックの形で交換することにより、飲料用水の確実な浄化処理が、家庭、事務所、飲食店等で行いうるという利点がある。
【００２２】
【発明の好適態様】
本発明の飲料用水用浄水器の一例を示す図５の断面図において、この浄水器１は、上部に水道水供給口２を備えた上容器３と、下部に処理水排出口４を備えた下容器５とからなり、上容器３と下容器５とはそれらの開口端に設けられたネジ６により締結且つ密封可能となっている。上容器３及び下容器５の内部には、スクリーンのような多孔性支持板７及び８がそれぞれ設けられ、これらの多孔性支持板７及び８により、貴金属担持活性炭とアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩とを有する多孔性パック９が支持されている。
【００２３】
上記浄水器１を水道水の蛇口１０に対して取り付け具１１を介して取り付ける。栓を開くことにより、水道水は、供給口２から多孔性支持板７を介して、多孔性パック９内に流入し、貴金属担持活性炭及びアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩と接触して、有機ハロゲン化合物の吸着及び分解が行われ、浄化された処理水は処理水排出口４から排出される。
【００２４】
本発明で使用する貴金属担持活性炭において、貴金属としてはパラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム等を挙げることができ、これらの内でもパラジウム、白金が好適である。これらは、金属、酸化物、水酸化物等の形で活性炭に担持させることができる。
【００２５】
活性炭としては、粉末、粒状、或いは繊維状の活性炭がいずれも使用でき、そのＢＥＴ比表面積は、一般に５００乃至３０００ｍ²／ｇ、特に７００乃至２０００ｍ²／ｇの範囲にあるのが好ましい。
【００２６】
活性炭に対する貴金属の担持量は、活性炭当たり０．１重量％以上、特に０．５重量％以上の範囲にあるのが望ましく、上記範囲よりも少ない場合には、有機ハロゲン化合物の分解性の点で不十分となり、一方数十％以上というような多量では、有機ハロゲン化合物の分解性の増加の点ではあまり効果がなく、吸着剤のコストが高くなるので不利となる。貴金属担持活性炭は、単独でも使用できるし、貴金属を担持していない通常の活性炭とのブレンドの状態で用いることもできる。この後者の場合、通常の活性炭に吸着された有機ハロゲン化合物も有効に分解されることがわかった。非担持活性炭は、平均としての貴金属担持量が上記範囲となるような量で用いるのがよい。
【００２７】
貴金属担持活性炭は、通水性や取り扱いの点で粒状或いは繊維状であることが好ましく、粒状の場合、その粒径は一般に１００μｍ乃至３ｍｍ程度であるのが好ましい。また、繊維の場合、その径は一般に５μｍ乃至５００μｍの範囲にあることが好ましい。
【００２８】
アルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩としては、カルシウム及びマグネシウムの金属、その酸化物またはケイ酸塩が単独、或いは２種以上の組み合わせで使用される。この成分は、金属である場合に最も効果が大きいが、取り扱いの点では、ケイ酸塩等に担持されたカルシウム及びマグネシウムの金属や酸化物の形で用いるのがよい。例えば、コーラルサンドは好適なものであり、単独或いはカルシウムやマグネシウムとの組み合わせで有効に使用される。
【００２９】
アルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩も、取り扱いの点で粒状物であるのが好ましく、一般にその粒径は１００μｍ乃至３ｍｍの範囲にあるのが望ましい。
【００３０】
貴金属担持活性炭とアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩との量比は、特に限定されず、広い範囲で変化させうるが、一般に２０：１乃至１：５０の重量比、特に１０：３乃至１：１０の重量比で組み合わせて使用するのがよい。
【００３１】
既に指摘したとおり、本発明において、飲料用水の有機ハロゲン化合物を除去する反応は、有機ハロゲン化合物の吸着と分解とによるものであるが、上記の量比使用した場合に最適のバランスが得られる。
【００３２】
図４に示した通水容器等に使用する場合、貴金属担持活性炭及びアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩の充填量は、飲料用水の使用量によっても相違するが、一般に２乃至３００ｇ程度が適当である。
【００３３】
水道水中に含有される有機ハロゲン化合物の量は、水源等によっても相違するが、多くの場合１０乃至１００ｐｐｂ程度であるが、本発明によれば、有機ハロゲン化合物の量を５ｐｐｂ以下に減少させることができる。除去すべき有機ハロゲン化合物としては、クロロホルム等のトリハロメタンが主たる対象となるが、勿論本発明によれば、メチレンクロライド、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、ジクロロエチレン、クロロエタン、塩化ビニル、ジクロロプロパン等の他の有機ハロゲン化合物をも有効に分解除去できる。
【００３４】
【実施例】
本発明を次の例で更に説明する。
【００３５】
実施例１
トリハロメタン（ＣＨＣｌ₃）を１００ｍｇ／ｌの濃度で含む原水１５ＣＣを内容積２２ＣＣのバイアルビンにとり、３％の白金を担持した活性炭１ｇと金属マグネシウム粉末１ｇとを添加した後密閉し、２５℃で震盪攪拌しながら、時間経過後の水中のＣＨＣｌ₃の濃度を測定した。測定結果を図１の黒丸（●）で示す。比較のため、３％の白金を担持した活性炭１ｇのみを添加し、時間経過後の水中のＣＨＣｌ₃の濃度を同様に測定した。測定結果を図１の白丸（○）で示す。
【００３６】
図１の結果によると、貴金属担持活性炭単独を使用した場合には、クロロホルムの残存濃度が１ｍｇ／ｌのオーダーにとどまるのに対して、アルカリ土類金属を併用した場合には、クロロホルムの濃度が更に低下し、０．０１ｍｇ／ｌ以下にも低下することが明らかであり、後者の場合には、吸着されたクロロホルムの分解が起こっていることを物語っている。
【００３７】
実施例２
実施例１において、３％の白金を担持した活性炭１ｇと金属マグネシウム１ｇとを添加し、１２０分間経過した後の水に、クロロホルム１μｌを追加添加し、６０分経過後の水中のＣＨＣｌ₃の濃度を測定した。測定結果を図１の菱印（◆）で示す。クロロホルム濃度が０．００１ｍｇ／ｌ以下に低下していることが認められた。このことは、吸着されたクロロホルムの分解が起こっていることをさらに明確に示していると共に、繰り返し使用においてもクロロホルムを継続して低濃度まで除去できることを示している。
【００３８】
実施例３
実施例１において、３％の白金を担持した活性炭１ｇと金属マグネシウム１ｇとを添加し、１２０分間経過した水に、金属マグネシウムを担持させたコーラルサンド１ｇを追加添加し、１時間経過後の水中のＣＨＣｌ₃の濃度を測定した。測定結果を図１の星印（★）で示す。クロロホルム濃度が０．００１ｍｇ／ｌ以下に低下していることが認められた。このことは、吸着されたクロロホルムをアルカリ土類金属で分解させることにより、クロロホルムを更に低濃度まで除去できることを示している。
【００３９】
実施例４
実施例１において、３％の白金を担持させた活性炭の代わりに、５％のパラジウムを担持させた活性炭を用いる以外は実施例１と同様にして、クロロホルム濃度の測定を行った。測定結果を図２に示す。パラジウム担持活性炭の場合を白丸（○）及び金属マグネシウム併用の場合を黒丸（●）で示す。
図２の結果も、活性炭に吸着されたクロロホルムをアルカリ土類金属で分解させることにより、クロロホルムを更に低濃度まで除去できることを示している。
【００４０】
実施例５
実施例１において、白金担持量が、０％、１％、３％、５％及び１０％の活性炭を使用する以外は実施例１と同様にして、トリハロメタン含有原水の処理を行った。反応時間と見かけのＣＨＣｌ₃の分解量との関係を図３に示す。図３の結果によると、白金担持量が０％である場合にはＣＨＣｌ₃の分解は全く生じないのに対して、白金を担持させることによりＣＨＣｌ₃の分解が生じるようになり、白金量の増大に伴って、分解量も増大していることが明らかとなる。
なお、ここで、見かけのＣＨＣｌ₃の分解量とは（貴金属担持活性炭での処理水中のＣＨＣｌ₃濃度）−（貴金属担持活性炭＋マグネシウム系での処理水中のＣＨＣｌ₃濃度）を示す。
【００４１】
実施例６
実施例１において、図４に示す各処理剤を添加する以外は実施例１と同様にして、１２０分間経過後の陽イオン濃度を測定し、ミネラルウォーター（エビアンＲ）のそれと比較して図４に示した。図４においては、Ｎａ⁺イオン濃度を斜線棒、Ｍｇ²⁺イオン濃度を白棒、Ｃａ²⁺イオン濃度を黒棒でそれぞれ示している。添加量は、（０．５）と記載されているものは０．５ｇ添加し、それ以外のものは１ｇ添加した。この結果によると、本発明の処理では、ミネラル分の補強も有効になされていることが明らかである。
【００４２】
実施例７
図６に示す装置を用いて、通水テストを行った。この装置においては、原水槽２０はポンプ２１、積算流量計２２、流量調節計２３及び水圧計２４を介して浄水器２５に接続されている。浄水器２５内には、濾剤Ａ収容カラム２６及び濾剤Ｂ収容カラム２７が設けられている。
【００４３】
このテストに用いた浄水器の濾剤は次の通りである。

【００４４】
比較のため、下記の市販品浄水器を使用して、同様にテストを行った。
市販品Ａ：繊維状活性炭＋精密濾過膜タイプ
市販品Ｂ：粒状活性炭＋ＰＳ中空糸膜タイプ
市販品Ｃ：繊維状活性炭タイプ
【００４５】
原水のトリハロメタン濃度を７５乃至９２ｐｐｂの範囲にコントロールし、１５ｌ連続通水後、１日放置のインターバル通水とした。処理水中のトリハロメタン（ＴＨＭ）濃度を測定し、通水量とトリハロメタン除去率の関係を図７に示した。
【００４６】
図７の結果によると、本発明の浄水器の場合、９０％以上のトリハロメタン除去率が達成されているのに対して、市販品においては、初期には比較的高いＴＨＭ除去率が達成されるものでも通水に伴って除去率の低下が認められた。一方、本発明の浄水器では、通水に伴う除去率の低下はほとんど認められなかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、貴金属担持活性炭及びアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩の充填層に、有機ハロゲン化合物を含有する水を通水することにより、飲料用水中の有機ハロゲン化合物の吸着及び分解による除去を極めて効率よく行うことができる。しかも、この浄水器は、家庭、事務所、飲食店等で水道の蛇口に取り付けて簡単に使用でき、また、飲料用水中にミネラル分の供給も同時に行えるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ハロゲン化合物を含有する水を貴金属（Ｐｔ）担持活性炭或いは更にアルカリ土類金属等と接触させたときの、反応時間と水中の有機ハロゲン化合物の濃度との関係を示すグラフである。
【図２】有機ハロゲン化合物を含有する水を貴金属（Ｐｄ）担持活性炭或いは更にアルカリ土類金属等と接触させたときの、反応時間と水中の有機ハロゲン化合物の濃度との関係を示すグラフである。
【図３】貴金属担持量と処理水中の有機ハロゲン化合物の見かけの分解量との関係を示すグラフである。
【図４】種々のアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を使用した場合の処理水中のアルカリ土類金属分の濃度を、ミネラルウオーターのそれと比較して示すグラフである。
【図５】本発明の飲料用水用浄水器の一例を示す一部断面側面図である。
【図６】実施例６における測定装置を示す配置図である。
【図７】実施例７における通水テストにおける通水量とトリハロメタン除去率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１浄水器
２水道水供給口
３上容器
４処理水排出口
５下容器
６ネジ
７及び８多孔性支持板
９貴金属担持活性炭とアルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩とを有する多孔性パック
１０水道水の蛇口
１１取り付け具
２０原水槽
２１ポンプ
２２積算流量計
２３流量調節計
２４水圧計
２５浄水器
２６濾剤Ａ収容カラム
２７濾剤Ｂ収容カラム

Claims

（１）パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムの少なくとも１種を担持してなる貴金属担持活性炭及び（２）アルカリ土類金属、その酸化物またはケイ酸塩を混合物の充填層及び別々の充填層の形で含有することを特徴とする飲料用水の浄水器。
有機ハロゲン化合物を含有する水を、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムの少なくとも１種を担持してなる貴金属担持活性炭と接触させて有機ハロゲン化合物を該貴金属担持活性炭に吸着させ、該貴金属担持活性炭に吸着された有機ハロゲン化合物を、アルカリ土類金属、その酸化物またはそのケイ酸塩の存在下に分解することを特徴とする飲料用水の浄水方法。