JP4731958B2 - 浄水フィルター - Google Patents
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
水が流入する第一の浄水フィルターと、この第一の浄水フィルターを通過した水が通過し流出する第二の浄水フィルターを備え、前記第一のフィルターと前記第二のフィルターはセパレーターにて分離されており、
前記第一の浄水フィルターがカルシウムイオンを交換イオンとして有する陽イオン交換樹脂を有し、
前記第二の浄水フィルターが陰イオン交換樹脂を有してなる浄水フィルターである。
前記浄水フィルターは、少なくともカルシウムイオンを交換イオンとして有する陽イオン交換樹脂を有してなる第一の浄水フィルターと、陰イオン交換樹脂を有してなる第二の浄水フィルターとからなり、前記第一のフィルターと前記第二のフィルターはセパレーターにて分離されており、前記第一及び第二の浄水フィルターは、前記流入口から流入した水が、前記第一の浄水フィルターを通過した後に前記第二の浄水フィルターを通過するように配置されている浄水器用カートリッジとして使用することができる。
また例えば、浄水器内部に水を流入させる流入口と、浄水器内部の水を外部に流出させる流出口と、浄水器内部に設けられた浄水フィルターとを少なくとも有し、前記流入口から浄水器内部に流入した水が、前記浄水フィルターを通過して浄化され、浄化された水が前記液体流出口から浄水器外部に流出される浄水器であって、前記浄水フィルターが、少なくともカルシウムイオンを交換イオンとして有する陽イオン交換樹脂を有してなる第一の浄水フィルターと、陰イオン交換樹脂を有してなる第二の浄水フィルターとからなり、前記第一のフィルターと前記第二のフィルターはセパレーターにて分離されており、前記第一及び第二の浄水フィルターは、前記流入口から流入した水が、前記第一の浄水フィルターを通過した後に前記第二の浄水フィルターを通過するように配置されている浄水器とすることも使用することができる。
本発明の第一の浄水フィルター41は、カルシウムイオンを交換イオンとして有する陽イオン交換樹脂を有してなるものである。カルシウムイオンを交換イオンとして有している交換樹脂を用いることで、硫酸イオン成分を含む水が第一の浄水フィルター41を通過した際に、当該硫酸イオンとカルシウムイオンが反応し、難水溶性の塩である硫酸カルシウムを生成することにより、当該水に含まれている硫酸イオン成分を除去できるからである。
本発明の第二の浄水フィルター42は、陰イオン交換樹脂を有してなるものである。この陰イオン交換樹脂により、水に含まれる硝酸性窒素を取り除くためである。本発明の陰イオン交換樹脂が有する交換イオンとしては、イオン選択性が硝酸イオンより小さいものを用いればよい。具体的には、塩素イオンや水酸イオンなどを挙げることができる。また陰イオン交換樹脂の母体構造は、陽イオン交換樹脂の場合と同じく、スチレン系、アクリル系、メタクリル系の樹脂等の公知のもので構成することができる。また、イオン交換基は公知の官能基で構成することができる。具体的には、第四級アンモニウム基の形を有するアンモニウム誘導体基を挙げることができる。また特に硝酸イオンの捕獲に適したキレート型のイオン交換基とすることもできる。
本発明では、前記第一の浄水フィルター41と前記第二の浄水フィルター42の間に、セパレーター5を設けることができる。両浄水フィルターの間にセパレーター5を設けることにより、第一の浄水フィルター41を構成する陽イオン交換樹脂と第二の浄水フィルター42を構成する陰イオン交換樹脂の混合が防止できるからである。セパレーター5の材料としては、セルロース系、縮合系、無機系の材料などを用いることができる。具体的には、セルロース系の材料として、一酢酸セルロース、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、木綿、重合系構成部材として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレイト、ポリメタアクリレート、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、テフロン(登録商標)、ポリビニルアルコール、縮合系の材料としては、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリベンゾキサジンジオン、ポリベンゾイミダゾロン、ポリエステル、無機系の材料としては、グラスファイバー、セラミック、金属等の材料を挙げることができる。これらの材料で多孔性の支持体もしくは不織布とし本発明におけるセパレーター5の網部分とすることができる。またセパレーター5としての形状保持のため、網部分の周囲に当該網部分を保持する枠体を設けてもよい。
また、流入口2、流出口3またはこれらの近傍に網状フィルター6を設けることもできる。図1には、流入口2の下方近傍に上部網状フィルター61を、流出口3の上方近傍に下部網状フィルター62を設けた例を図示している。当該網状フィルター6は、浄水フィルター4を構成する内容物がカートリッジの外部にこぼれ落ちないようするためのものであるから、前記内容物の漏出を防止し、液体を通過させるものであれば制限なく用いることができる。具体的には、上記セパレーター5の欄で説明した材料であれば、網状フィルター6としても同様に用いることができる。
本発明においては、硝酸性窒素と硫酸イオン成分をともに含有する水を浄化するに際して、まず、カルシウムイオンを交換イオンとして有する陽イオン交換樹脂を用いて、原水中に含まれる陽イオンと前記カルシウムイオンとを交換させ、前記原水に含有している硫酸イオンを、前記カルシウムイオンとの反応で生成する難溶性の硫酸カルシウムとして除去する。次に、硫酸イオンが除去された水に対して、陰イオン交換樹脂を用いて、前記水に含有している硝酸性窒素を取り除く。かかる方法で原水中の硝酸性窒素を除去することで、陰イオン交換樹脂は、硝酸性窒素を効率的に取り除くことができ、また破過点に達するまでの処理水量を大きくすることができる。本発明では、上記のような浄水原理を利用するものであるから、浄水器用カートリッジ1に用いる場合には、前記第一及び第二の浄水フィルター4は、前記流入口2から流入した水が、前記第一の浄水フィルター41を通過した後に、前記第二の浄水フィルター42を通過するように配置しなければならない。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との好適な割合は、処理する水に含まれる硫酸イオンと硝酸性窒素の割合や、用いる樹脂の性質等により異なるが、一般に日本の平均的な場所での浄水に用いる場合、陽イオン交換樹脂量1に対して、陰イオン交換樹脂量は0.5〜5程度であることが好ましい。
以上、本発明につき、浄水器用カートリッジ1の場合を例に説明した。本発明の浄水器用カートリッジ1を取り付けて使用するタイプの浄水器では、浄水フィルター4の浄水処理能力が低下した際に、浄水器全部を取り替えなくても、カートリッジ部分のみ取り替えることで、再利用できるという利点がある。また製造元等の専門の業者が使用済みカートリッジを回収すれば、その回収したカートリッジに含まれるイオン交換樹脂を、専門的に再生することができるという利点がある。しかし、例えば水道の蛇口に直結させるタイプの浄水器などに見られるように、浄水フィルター4自体が浄水器のほとんどの構成という小型タイプのものもある。このような浄水器では、カートリッジタイプにする利点があまりない。本発明では、そのような小型タイプの浄水器にも応用でき、上記浄水器用カートリッジとして説明した構成を少なくとも有する浄水器とすれば、本発明の効果を奏することができる。
陽イオン交換樹脂としてカルシウムイオンを交換イオンとして有し、イミノジ酢酸基をイオン交換基とするスチレン・ジビニルベンゼン共重合物を用いた。一方、陰イオン交換樹脂として塩素イオンを交換イオンとして有し、トリアルキル4級アンモニウム基をイオン交換基とするスチレン・ジビニルベンゼン共重合物である商品名「アイオナック(登録商標)SR−7」(Bayer Chemicals社製)。カートリッジの底部にイオン交換樹脂がこぼれないように、下部網状フィルター62を張った流出口3を有するカートリッジ容器と、上部に同様の上部網状フィルター61を張った流入口2を有するカートリッジ蓋とからなるカートリッジ筐体の内部に上記のイオン交換樹脂等を入れた。まず、上記の陰イオン交換樹脂100mLをカートリッジ容器に入れて第二の浄水フィルター42とした。次に、セパレーター5を入れて、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂が混ざらないようにした。次に上記の陽イオン交換樹脂を20mL入れて、第一の浄水フィルター42とした。これらを入れ終わってから、カートリッジ蓋を閉じて内容物がこぼれ落ちないようにした。
実施例1において、前記陽イオン交換樹脂を有する第一の浄水フィルターを設けなかった点のみ相違するカートリッジを作製した。これを比較例1のカートリッジとする。
(試験1)
上記実施例1及び比較例1のカートリッジの流入口2から、硝酸性窒素濃度3ppm、硫酸イオン濃度15ppmの水をカートリッジ内部に流入した。カートリッジ内部の浄水フィルター4を通過して流出口3から流出した水について、その処理量(カートリッジ内部の水通過量)ごとの残存硝酸性窒素濃度の変化を測定した。その結果を表1に示す。
上記実施例1及び比較例1のカートリッジの流入口2から、硝酸性窒素濃度3ppm、硫酸イオン濃度35ppmの水をカートリッジ内部に流入した。カートリッジ内部の浄水フィルター4を通過して流出口3から流出した水について、その処理量ごとの残存硝酸性窒素濃度の変化を測定した。その結果を表2に示す。
2 流入口
3 流出口
4 浄水フィルター
41 第一の浄水フィルター
42 第二の浄水フィルター
5 セパレーター
6 網状フィルター
61 上部網状フィルター
62 下部網状フィルター
Claims (5)
- 硝酸性窒素と硫酸イオン成分をともに含有する水が流入する第一の浄水フィルターと、この第一の浄水フィルターを通過した硝酸性窒素を含む水が通過し流出する第二の浄水フィルターを備え、
前記第一のフィルターと前記第二のフィルターはセパレーターにて分離されており、
前記第一の浄水フィルターがカルシウムイオンを交換イオンとして有し、前記カルシウムイオンと硫酸イオンとの反応で生成する硫酸カルシウムとして除去する陽イオン交換樹脂を有し、
前記第二の浄水フィルターが硝酸性窒素を取り除く陰イオン交換樹脂を有してなる浄水フィルター。 - 前記セパレーターは、その表面に銀が担持されたものである請求項1記載の浄水フィルター。
- 前記セパレーターは、銀含有繊維からなる網状部分を有している請求項1記載の浄水フィルター。
- 前記第一の浄水フィルターとして用いる陽イオン交換樹脂のイオン交換基がイミノジ酢酸基である請求項1〜3のいずれかの項に記載された浄水フィルター。
- 硝酸性窒素と硫酸イオン成分をともに含有する原水の浄水方法であって、
カルシウムイオンを交換イオンとして有する陽イオン交換樹脂を用いて、原水中に含まれる陽イオンと前記カルシウムイオンとを交換させ、
前記原水に含有している硫酸イオンを、前記カルシウムイオンとの反応で生成する硫酸カルシウムとして除去した後に、
陰イオン交換樹脂を用いて、原水に含有している硝酸性窒素を取り除き、
pHを約7.0〜7.5の水とした浄水方法。
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