JP3980920B2 - 吸着剤 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生活排水、地下水、河川水、湖沼水、池水或いは工場排水中の燐（Ｐ）や窒素（Ｎ）を除去するために用いる吸着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイドロタルサイト粉末をポリアクリルアミドのアミノ化物（バインダー）と１〜４０重量％の割合で配合した混合物に必要な量の水を添加し、ニーダーにかけよく混練した後、造粒機にて成形体とし、該成形体を乾燥、硬化させて完成品としたハイドロタルサイト造粒物がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
粉末のハイドロタルサイトにバインダーを混合すると粉性が非常に高くなり、混練りすることが難しく、粒状に形成するに時間がかかり、また、歩溜も悪い。
【０００４】
そして、ハイドロタルサイトによるイオン交換（燐等）は、被処理水（地下水、工場排水等々の）と接触する部分、つまり、ハイドロタルサイト造粒物の表面だけで行われる。従って、量的な大部分を占める造粒物の表面以外のハイドロタルサイト部分はイオン交換機能的には無駄な部分ということになる。
【０００５】
前記従来例は、これらの欠点があり、本発明は、これら欠点を回避し、従来のハイドロタルサイト造粒物と機能的に劣らず、しかも、安価な製品を提供することを目的として創案したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ゼオライト粒子で構成した芯材の表面に非水溶性のバインダーによって付着したハイドロタルサイト粉末層を設けると共に、前記芯材を前記バインダーおよびハイドロタルサイト層を通じて外界に部分的に露出させたことを基本的手段とし、バインダーをポリ乳酸アセトン溶液で構成することにより、水処理後すなわち燐等吸着後の本吸着剤を有効な肥料として用いることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面は本発明に係る吸着剤の実施形態を示し、図１は第一実施形態の、図２は第二実施形態の模式断面図である。
【０００８】
本発明に係る吸着剤Ａは、芯材１の表面に層設したバインダー２を利用して前記芯材１の表面にハイドロタルサイト粉末層３を設けたことを基本形態とし、芯材１は取扱い上の利便性を無視すればその大きさ（径）を制約する必要はないが、工業（産業）上利用する点を踏まえた場合は、粒径０．３〜２ｍｍ程度のものが望ましく、素材としては物理強度が強固な、珪砂、砂利、アンスラサイト、ゼオライト、コンクリートブロック粒子等が考えられる。
【０００９】
これらの粒子中、ゼオライトは、図２で示す実施形態のように該ゼオライトで成る芯材１と外界との間にバインダー２やハイドロタルサイト粉末層３を通じた孔（乃至隙間）４を設けるようにして外界（部）に露出させるようにして用いると、該ゼオライトである芯材１自体もイオン交換機能を発揮して窒素（アンモニア性）を被処理水中から吸着して当該吸着剤のイオン交換能力を増大させることができ、有益である。
【００１０】
このゼオライトを除く珪砂等の残余のものは本発明が意図する「イオン交換」機能を備えた吸着剤としての機能を直接的に発揮するものではないので第一実施形態のように、孔（隙間）４を省略した（のない）、すなわち、芯材１の表面全域にハイドロタルサイト粉末層３を備えた吸着剤の場合に適用すべきで、その方がハイドロタルサイト粉末層３のイオン交換機能を最大限に利用できるのである（孔４が有ることにより、ハイドロタルサイト粉末層３の吸着量が減少する）。
【００１１】
前記バインダー２としては、エポキシ樹脂や水ガラス（珪酸ナトリウム）或いはポリ乳酸を例示的に挙げられるが、水処理（濾過操作）時に溶解したのでは吸着剤として機能しなくなるので、少くも、非水溶性の素材で構成すべきで、被処理水から吸着した燐や窒素を肥料として利用する場合は、バインダー２が植物や土壌に悪影響を与えるのは望ましいことではないので、例えば、生分解性プラスチックであるポリ乳酸を用いると不都合がなくなり、アンモニアを吸着する機能を備えたゼオライトを芯材とし、このポリ乳酸をバインダーとした第二実施形態のような構造のものとすると、水処理剤として適用できることは勿論、肥料用資源として有益な製品を提供できることになる。
【００１２】
本発明に係る製品の製造法を実施例として下記に示す。
【００１３】
【実施例】
１．バインダーとしてポリ乳酸を使用した場合
（１）芯材の表面に吸着体を完全に覆う場合
材料条件
芯材：ゼオライト 粒径：０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ
バインダー：ポリ乳酸溶液（生分解性プラスティック）
ポリ乳酸（溶質）をアセトン（溶媒）に容積比で５〜１０％となるように溶かしたものである。ポリ乳酸は溶解度が低いため、アセトンを３０〜４０℃に過熱しながら溶解させる。（溶媒としてはアセトンが望ましいがエタノール、メタノールなどの有機溶剤でも可能）
吸着体：ハイドロタルサイト
配合比 芯材：バインダー：吸着体＝１：３：０１〜０．３ （容量比）
製造方法
（ａ）ミキサーによる製造方法
▲１▼ミキサーに芯材を投入し、回転を線速度として０．５ｍ／ｓｅｃ〜２ｍ／ｓｅｃの速度で回転させる。
▲２▼次いでバインダーを投入してミキサーを回転させ、ついで吸着体を散布する。
▲３▼ミキサーを数分間回転させて全体にバインダーと吸着体を行き渡らせる。
▲４▼ミキサーを停止させてバインダーに含まれているアセトンを揮発させる。このとき芯材表面が乾燥したら再度ミキサーを回転させ、全体を乾燥させる。なおこのときのミキサーの回転は芯材の表面を乱さないようにするために１０〜５０ｃｍ／ｓｅｃまで落とす。
▲５▼おおむね乾燥すると、熱風もしくはミキサー自身を加熱することで芯材の温度を約４０℃とし、２〜３時間維持する。また晴天であれば、天日乾燥させてもよい。
（ｂ）減圧蒸留装置による製造方法
▲１▼芯材を蒸留装置に投入し、回転を線速度として０．５ｍ／ｓｅｃ〜２ｍ／ｓｅｃの速度で回転させる。
▲２▼次いでバインダーを投入してからミキサーを回転させ、ついで吸着体を散布する。
▲３▼全体に吸着体を行き渡らせるために、数分間３０〜１８０秒程度、蒸留装置を回転させる。
▲４▼蒸留装置を停止させてバインダーに含まれているアセトンを揮発させる。このとき蒸留装置の内部を減圧し、さらに過熱することでアセトンを蒸発させる。なおこのときの蒸留装置の回転は芯材の表面を乱さないように１０〜５０ｃｍ／ｓｅｃまで落とす。圧力と温度の条件は、全体がおおむね乾燥するまで真空度２００Ｔｏｒｒ、温度５０〜６０℃とし、その後は真空度を４０Ｔｏｒｒまで下げて、温度を１００〜１２０℃まで上げることで完全に乾燥させる。
▲５▼蒸留装置の冷却部からアセトンがでてこないことを確認して終了とする。
※よりいっそう、芯材の表面に吸着体をコーティングさせるために、上記の方法を２〜３度繰り返してもよい。
（２）芯材の周辺の一部に吸着体を添着させる方法
下記▲１▼▲２▼以外は（１）と同じ。
▲１▼バインダーの濃度を下げる
ポリ乳酸（溶質）をアセトン（溶媒）に容積比として１〜５％で混合したバインダーを使用する。
▲２▼散布する吸着体の量を少なくする
配合比 芯材：バインダー：交換体＝１：３：０．１以下 （容量比）
２．バインダーとしてエポキシを使用した場合
（１）芯材の表面に吸着剤を完全に覆う場合
材料条件
芯材：ゼオライト 粒径０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ
バインダー：エポキシ樹脂系接着剤：専用の稀釈剤、混合剤を用いることで２〜３倍に稀釈する。
吸着体：ハイドロタルサイト
配合比：芯材：バインダー：交換体＝１：０．２：０．１〜０．３ （容量比）
製造方法
▲１▼ミキサーに芯材を投入し、次いでバインダーを加える。
▲２▼ミキサーを０．５ｍ／ｓｅｃ〜２ｍ／ｓｅｃの線速度で回転させる。
▲３▼全体的によく混合してから、吸着体を添加し、再度混合する。
▲４▼芯材の表面全体に吸着体が行き渡ってから、回転速度を線速度０．１〜０．５ｍ／ｓｅｃに落とし、バーナーで加熱する。そして芯材の表面が１００℃となるように調整し、２〜３時間の加熱により表面を乾燥させる。
（２）芯材の周辺の一部に吸着材を添着させる方法
上記（１）の方法において、
▲１▼バインダーの温度を下げる
エポキシ樹脂系接着剤の稀釈量を５〜１０倍とする。
または
▲２▼散布する吸着体の量を少なくする
使用量：芯材：バインダー：交換体＝１：３：０．１以下 （容量比）
【００１４】
【発明の効果】
本発明は前記の通りの構成であるから、水の富栄養化現象の因となる燐や窒素を吸着し、しかも、経済的な吸着剤を提供することができる。また、芯材をゼオライト粒子で構成し、該芯材をバインダーおよびハイドロタルサイト層を通じて外界に部分的に露出させることにより、表面側のハイドロタルサイトのみならず、芯材であるゼオライト粒子にもイオン交換効果を機能させ吸着剤として尚一層の効率的な製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の断面図。
【図２】第二実施形態の断面図。
【符号の説明】
１ 芯材
２ バインダー
３ ハイドロタルサイト

Claims (2)

1. ゼオライト粒子で構成した芯材の表面に非水溶性のバインダーによって付着したハイドロタルサイト粉末層を設けると共に、前記芯材を前記バインダーおよびハイドロタルサイト層を通じて外界に部分的に露出させた、吸着剤。
2. バインダーをポリ乳酸アセトン溶液で構成した、請求項１記載の吸着剤。

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