JP4811755B2

JP4811755B2 - 水処理用フィルター

Info

Publication number: JP4811755B2
Application number: JP2001085906A
Authority: JP
Inventors: 拓哉上野; 哲男大関; 和明大槻; 俊夫松村; 剛卜部
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd; Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd; Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002273417A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば一般家庭において水道の蛇口などに取り付けたり、あるいはアンダーシンクタイプや据え置きタイプなどとして使用される浄水器に組み込んで、水道水から汚染物質を除去する用途や、その他、上水に限らず中水、排水などの処理の用途に用いられる水処理用フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭などにおいて水道の蛇口等に取り付けて使用される浄水器は、内部に交換カートリッジフィルターを設けて形成されている。この水処理用交換カートリッジフィルターは、活性炭で水中の残留塩素や有機物などを吸着除去し、中空糸膜でミクロサイズの汚れ、赤サビなどを取る構造を有しているのが一般的である。
【０００３】
また、近年、水道水から鉛などの重金属を除去する要求が高まっており、例えば、特開平４−２４３５４３号公報にみられるように、重金属除去剤として粒状体のイオン交換樹脂や、アルミノ珪酸塩鉱物であるゼオライトを用いて重金属を除去することが知られている。
【０００４】
そして水処理用交換カートリッジフィルターの具体的な構造としては、例えば特開平１０−８５７２９号公報にみられるような、円筒形の容器からなるカートリッジ内に活性炭の部屋と中空糸膜の部屋をそれぞれ設け、カートリッジ内に導入された水を活性炭の部屋へ送ってカルキ臭やカビ臭などをとり、次いで中空糸の部屋へ送って、活性炭で取り除けなかった微粒子の異物などを除去するというものが挙げられる。また特開平８―７１５４１号公報にみられるような、円筒形の容器からなるカートリッジの中心に中空糸膜からなるチューブを配置すると共にその外周側に活性炭を配置し、カートリッジ内に導入された水を外周側から流して、活性炭の層を通過させた後、中空糸膜を通過させ、処理済の水をカートリッジから出すという構造のものもある。
【０００５】
これら特開平１０−８５７２９号公報や特開平８−７１５４１号公報のいずれのものも、活性炭は、活性炭が通過せず、水のみが通過するような小径の孔を有する膜に仕切られた部屋の中に、粒状で充填して蓄えた状態で用いられている。また、重金属除去剤を用いる場合においても、活性炭と同様に部屋内に粒状で充填して蓄えた状態で用いられることになる。
【０００６】
一方、特開平２−１７９８９号公報には、多孔質プラスチック・マトリックス内に活性炭粒子をトラップした水処理器が開示されている。このものは、多孔質プラスチック・マトリックス中に活性炭を分散させることによって小さな粒径の活性炭を使用できるようにしたものである。また、米国特許第４７５３７２８号公報にもポリマーで活性炭を固めたフィルターが開示されており、このものではポリマーとしてメルトインデックスが１．０ｇ／１０ｍｉｎ未満（ＡＳＴＭＤ１２３８、１９０℃、１５ｋｇＬｏａｄ）である低メルトインデックスのものが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平１０−８５７２９号公報や特開平８―７１５４１号公報に開示されている構造のフィルターでは、微粒子の異物を中空糸膜で除去するようにしている。しかし、中空糸膜は高価であり、またフィルター全体における中空糸膜の占める体積割合が大きく、例えばスペースや重量の面で小型にならざるを得ない蛇口直結型水処理器の交換カートリッジフィルターとして用いる場合には、活性炭や重金属除去剤の使用量が制限されることになり、従って活性炭や重金属除去剤によって残留塩素や鉛などを取ることができる寿命が短くなるという問題を有するものであった。また部屋内に粒状の活性炭や粒状の重金属除去剤を充填した状態で用いるので、水が活性炭や重金属除去剤の層中を通過するときに、自然と水が流れる水みちがついてしまい、水は活性炭や重金属除去剤の特定の部分にしか接触せず、活性炭や重金属除去剤は一部だけが使用されることになって、残留塩素や鉛などを除去する性能の寿命が短くなってしまうという問題もあった。
【０００８】
一方、特開平２−１７９８９号公報や米国特許第４７５３７２８号公報に示すような多孔質プラスチック・マトリックス中に活性炭を分散させて固化したフィルターを用いる場合、より粒径の小さな活性炭を使うことが可能になるので水処理の効率が良くなり、しかも水みちがつくようなことなくフィルター全体に水が流れるようにすることができるので、活性炭による残留塩素などの除去性能を長持ちさせることが可能である。
【０００９】
しかし、水処理器のフィルターとして使用する場合、残留塩素や濁り、重金属などを十分に除去することができて、なお且つ、ある程度の流量（通常１．５〜３．０Ｌ／ｍｉｎ程度）で水をフィルターに通過させることができることを必要とするが、残留塩素などを除去する性能を上げるために、粒径の細かい粉末状の活性炭を使用すると十分な流量を得ることができなくなるものであった。そして、蛇口直結型水処理器のフィルターは前記のように軽量で小型であることが求められるが、活性炭を多孔質プラスチック・マトリクス内に分散させたフィルターの場合、小型にすると塩素などの除去性能を十分に得ることが難しくなると共に、逆に除去性能を高めると十分な流量を得ることが難しくなるものであった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、残留塩素などの除去に加えて重金属を除去する性能を長く維持することができ、また中空糸膜を用いる必要なく微粒子をも除去することができ、しかも蛇口直結型水処理器のようなサイズが制限される用途においても、十分な流量を確保しつつ高い浄水性能を得ることができる水処理用フィルターを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る水処理用フィルターは、水から汚染物質を除去するための水処理用フィルターにおいて、活性炭およびイオン吸着する無機複合体を高分子量多孔質ポリマーからなる結合材で固化した多孔質体によって形成され、前記多孔質体が、金型への前記活性炭と前記無機複合体と前記結合材を含む混合原料の充填中もしくは充填後に振動を加えた後に、加圧により前記活性炭の粒子を座屈させて間隙を緻密化させることによって、前記多孔質体中の前記活性炭の粒子が菱面体充填となっているものであり、前記活性炭及び前記無機複合体は平均粒径が５〜４０μｍの粒子と４０μｍを超え２００μｍ以下の粒子を１：１から１：７の質量比の割合で混合したものであることを特徴とするものである。
【００１２】
このように活性炭及びイオン吸着する無機複合体を結合材で固化した多孔質のフィルターとすることによって、フィルター内に水みちが作られるようなことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができるものであり、コンパクトでしかも残留塩素などの除去性能において高い性能を得ることができる。また、活性炭及びイオン吸着する無機複合材の粒径を以上のような２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による残留塩素や微粒子などを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができる。
また、金型に充填した混合原料に振動を加えることで、大径粒子の間隙に小径粒子が規則充填され、更に加圧によって活性炭の粒子を座屈させて間隙を緻密化させ、活性炭などの粒子間の間隙が最も少なくなる菱面体の充填をとることができ、微粒子の異物を十分に除去することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、上記の請求項１において、水処理用フィルターを構成する多孔質体の比表面積が、４００〜２０００ｍ²／ｇであることを特徴とするものである。
【００１４】
このように、結合材で固化した水処理用フィルターの比表面積を所定範囲に設定することで、水中の残留塩素、カビ臭、トリハロメタンなどを十分に除去することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、上記の請求項１又は２において、結合材としてメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭＤ１２３８、１９０℃、１５ｋｇＬｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーを使用するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭やイオン吸着する無機複合体を固化する際に結合材が液状に溶融せず活性炭やイオン吸着する無機複合体を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の結合材で活性炭及びイオン吸着する無機複合体を固めることができるので、フィルター中に含まれる活性炭及びイオン吸着する無機複合体の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、上記の請求項１乃至３のいずれかにおいて、イオン吸着する無機複合体がゼオライトであることを特徴とするものであり、また請求項５の発明は、ゼオライトの平均粒子径が１０〜４０μｍであり、ゼオライトの配合量が多孔質体中５〜２５質量％であることを特徴とするものである。
【００１８】
ゼオライトはアルミノ珪酸塩鉱物であるため、熱安定性に優れ、活性炭とともに結合材で固化する際にイオン交換樹脂の場合のように成形の熱によって変質することがなく、鉛などの重金属の除去性能が劣化することがない。またゼオライトとしてこのような微小な粒子径のものを用いることによって、重金属との接触面積を広くとることができ、重金属の除去性能を十分なものにすることができる。
【００１９】
請求項６の発明は、上記の請求項１乃至５のいずれかにおいて、結合材を多孔質体中に１０〜３５質量％配合しており、かつ多孔質体の密度が０．４０〜０．７０ｇ／ｃｍ³であることを特徴とするものである。
【００２０】
フィルターを通過する水の流量は、活性炭等と結合材との混合比や、成形する際の圧力のかけ方にも左右されることになるが、固化した多孔質体の密度を０．４０〜０．７０ｇ／ｃｍ³の範囲内に設定することによって、例えば蛇口直結型水処理用フィルターのようなコンパクトサイズであっても十分な流量を確保することができ、かつ十分に水の汚れを取り除くこともできる。
【００２３】
請求項７の発明は、上記の請求項１乃至６のいずれかに記載の水処理用フィルターを、水道の蛇口に直結して取付けられる蛇口直結型水処理器に用いるようにしたものであり、フィルターの全体に水の流れを行き渡らせることができるため、蛇口直結型水処理器用としてサイズに制限があっても、活性炭による残留塩素などを除去する性能の高いものを得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る水処理用フィルターＡは、活性炭とイオン吸着する無機複合体からなる浄水成分を高分子多孔質ポリマーからなる結合材で固化して得られる多孔質体１によって形成されるものである。
【００２５】
ここで、活性炭とは、無数の細孔を有する炭素材であり、ヤシ殻、石炭、木材、ピッチなどを原料として７００℃程度に加熱乾溜して炭素質有機物を分解炭化し、これを水蒸気、二酸化炭素、水酸化カリウム、塩化亜鉛などの賦活剤の存在化で高温にて加熱処理し、反応しやすい無定形炭化部分をガス化して取り除くことによって得られたものを用いることができる。
【００２６】
本発明の水処理用フィルターＡに用いられる活性炭は、上記のいずれの原料を用いたものでも使用できるが、残留塩素除去の際、塩素で脆くなって粉が出難いヤシ殻活性炭が好ましい。またヤシ殻活性炭の中でも、比表面積が５００〜２２００ｍ²／ｇのものが好ましく、より好ましくは５００〜１８００ｍ²／ｇ、更に好ましくは８５０〜１５００ｍ²／ｇである。尚、多孔質体１中の活性炭の配合量は、後述のイオン吸着する無機複合体や結合材の配合量の残量として設定されるものである。
【００２７】
また活性炭の粒子はその形状から粉末状、粒状、破砕状、ビーズ状などに分類され、いずれの形態でも使用することができるが、本発明では、粒径の小さい活性炭と、粒径の大きい活性炭の２種類の活性炭の粒子を混合して用いるようにしている。小径粒子の活性炭としては５〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍの平均粒子径を持つ活性炭を用いるものであり、大径粒子の活性炭としては４０μｍを超え２００μｍ以下、好ましくは４０μｍを超え１２０μｍ以下、より好ましくは４０μｍを超え１００μｍ以下の平均粒子径を持つ活性炭を用いるものである。そして小径粒子の活性炭と大径粒子の活性炭を、後述のイオン吸着する無機複合体の粒子も含めて、小径粒子と大径粒子が１対１から１対７の質量比の割合になるように混合して用いるものである。ここで、本発明でいう平均粒径とは、各粒径の全粒子の体積の全体に占める割合を粒径の小さい側から累積していき、累積が５０％に達したときの粒径（メジアン径）をいう。
【００２８】
このような２種類の粒径分布を有する活性炭及びイオン吸着する無機複合体を前記のような比率で混合し、これを高分子多孔質ポリマーからなる結合材で結合・固化することによって、大径粒子の間隙に小径粒子が充填され、活性炭及びイオン吸着する無機複合体を緻密に充填にした多孔質体１を得ることができるものであり、塩素などの除去性能や、微粒子の異物の除去性能が高く、また水の十分な流通量を長期に渡って得ることができる水処理用フィルターＡとして使用することができるものである。
【００２９】
ここで、小径の活性炭として平均粒径が５μｍよりも細かいものを用いると、多孔質体１中の空隙が少なくなってしまい、十分な水の流量が得られなくなるおそれがある。また大径粒子の活性炭として平均粒子径が２００μｍを超えるものを用いると、多孔質体１中の空隙が大きくなり、微粒子の異物をろ過して除去する性能が悪くなると共に、水が通過する空隙が大きくなる結果、活性炭に接触することなく多孔質体１を通過してしまう水が多くなり、水中の残留塩素などの除去性能が悪くなるおそれがある。
【００３０】
また本発明において、活性炭と混合して使用されるイオン吸着する無機複合体としては、ゼオライト、二酸化チタン、シリカゲルなどを挙げることができるが、その中でもゼオライトを用いることが好ましい。ゼオライトは、主にナトリウムやカリウムのアルカリ金属と、カルシウムやマグネシウムなどのアルカリ土類金属を含み、水分子を結晶水の形で保有するアルミノ珪酸塩鉱物である。そしてゼオライトは分子レベルの大きさの穴を無数に有し、吸収・吸着し易い特性と、鉱物中の陽イオンが水中で他の陽イオンと互いに入れ替わるイオン交換特性を有している。このためにゼオライトは鉛などの重金属イオンを容易に吸着して除去する性能を有するものである。更にゼオライトは熱安定性に優れており、活性炭とともに結合材で固化する成形を行なう際に、イオン交換樹脂を用いる場合のように成形時の熱により変質することがなく、鉛などの重金属を除去する性能が低下するようなことがないものである。
【００３１】
ここで、ゼオライトは天然ゼオライトと合成ゼオライトに大きく分けることができ、いずれのものも使用することができるが、水に溶けないという点で合成ゼオライトが好ましい。またゼオライトは重金属との接触面積を広くとるために平均粒子径が約１０〜３０μｍの微小なものを用いるのが好ましいが、このような微小な平均粒子径のものを得るうえでも合成ゼオライトが好ましい。
【００３２】
ゼオライトの配合量は、水処理用フィルターＡを構成する多孔質体１の全体の５〜２５質量％の範囲が好ましい。ゼオライトの配合量が５質量％に満たないと、重金属を十分に除去する効果が認められず、また２５質量％を超えると、相対的に活性炭の配合量が減ることになるので好ましくない。
【００３３】
また、活性炭やイオン吸着する無機複合体の粒子を結合させる結合材としては、水処理用フィルターＡとしての用途として問題なく使用できるために無毒性であることが必要になるとともに、単体で成形した場合に多孔質体を形成しやすい樹脂であることが好ましい。具体的には分子量が数十万〜数百万程度の超高分子量ポリエチレンで原料の粒子径が約１００μｍ、カサ密度が０．３ｇ／ｃｍ³未満の樹脂を用いることができるものであり、メルトインデックスが１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭＤ１２３８、１９０℃、１５ｋｇＬｏａｄ）であるものが好ましい。
【００３４】
結合材のメルトインデックスが１．１ｇ／１０ｍｉｎ未満であると、多孔質体１を成形する時の流動性が不足し、活性炭やイオン吸着する無機複合体を固めるために、結合材の量を多くしなければならくなり、この結果、多孔質体１中に活性炭やイオン吸着する無機複合体が占める割合が相対的に少なくなり、多孔質体１を水処理用フィルターＡとして用いるにあたって水の処理性能が低くなってしまうおそれがある。また、結合材のメルトインデックスが、２．３ｇ／１０ｍｉｎを超えると、多孔質体１を成形する際に溶融したポリマーが活性炭の細孔部やイオン吸着する無機複合体の表面を覆ってしまい、多孔質体１を水処理用フィルターＡとして用いるにあたって水処理性能が阻害されるおそれがあるので好ましくない。
【００３５】
従って、結合材が上記の範囲のメルトインデックスを有するポリマーであると、成形時の高温において適度な溶融粘度を示し、溶融したポリマーで活性炭の細孔部やイオン吸着する無機複合体の表面を覆ってしまうようなことなく多孔質体１を成形することができるものであって、４００〜２０００ｍ²／ｇの高い比表面積を有する多孔質体１を得ることができるものであり、多孔質体１を高い浄水性能を有する水処理用フィルターＡとして使用することができるものである。
【００３６】
また上記の超高分子量ポリエチレンの粒子を結合材として用いて成形をおこなうと、球状が重なり合った性状になるので、低密度、高空隙率の多孔質体１を形成することができるものであり、水処理用フィルターＡとして高い機能を得ることができるものである。
【００３７】
結合材の混合割合は、多孔質体１の全体に対して１０〜３５質量％に設定するのが好ましく、かつ結合材を固化した後の多孔質体１の密度が０．４〜０．７０ｇ／ｃｍ³になるように成形するのが好ましい。
【００３８】
結合材の配合量が多孔質体１の全体に対して１０質量％未満であると、活性炭やイオン吸着する無機複合体を固化することが困難になり、逆に３５質量％を超えると、結合材が活性炭やイオン吸着する無機複合体の表面を覆う部分が多くなり過ぎて、活性炭やイオン吸着する無機複合体によって水を有効に浄化できなくなるおそれがある。また、多孔質体１の密度が０．４ｇ／ｃｍ³未満であると、多孔質体１の剛性が低くなってしまい、多孔質体１を水処理用フィルターＡとして用いるにあたって脆く崩れ易くなるので好ましくない。逆に多孔質体１の密度が０．７０ｇ／ｃｍ³を超えると、多孔質体１が緻密になり過ぎて空隙が少なくなり、多孔質体１を水処理用フィルターＡとして用いるにあたって、十分な水の流量を得ることができなくなるおそれがある。
【００３９】
そして、上記の所定量の配合で活性炭及びイオン吸着する無機複合体と結合材を混合し、この混合原料を金型に充填する。このとき、金型への充填中、もしくは金型への充填後に、混合原料に振動を加えることによって、大径粒子の間隙に小径粒子を規則充填させるようにしてある。大径粒子の間隙に小径粒子を規則充填させると、活性炭及びイオン吸着する無機複合体の小径粒子と大径粒子の最適配合比は、小径粒子と大径粒子が同密度、同空隙率と仮定し、菱面体の理想最密充填をとるなら質量比でεＺ：Ｚ（但しε（空隙率）＝０．２５９５、Ｚ＝大径粒子の質量）、すなわち約１：４で与えられる。しかし、イオン吸着する無機複合体の粒子径、密度を考慮するとその配合比の範囲は１：１でも緻密化が得られ、また振動後に活性炭粒子を座屈させ間隙を緻密化させることでその配合比の範囲は１：７まで可能である。従って、活性炭及びイオン吸着する無機複合体と結合材を含む混合原料の充填中もしくは充填後に振動を加えた後に、加圧により活性炭の粒子を座屈させて間隙を緻密化させることによって、活性炭の粒子が菱面体充填となった多孔質体１を得ることができるものであり、粒子間の間隙が最も少なくなる菱面体の理想充填をとることで、水中の微粒子の異物を十分にろ過して除去することができるものである。
【００４０】
水処理用フィルターＡとして用いる多孔質体１の作製方法としては、次のような方法が挙げられる。すなわち、金型に上記のように充填された混合原料を２００℃前後の温度にて所定時間加熱し、圧縮し、そして冷却することによって、多孔質フィルター１を作製することができるものであり、加熱後の圧縮量を調整することによって、多孔質体１の密度を上記のような０．４〜０．７０ｇ／ｃｍ³の範囲に形成することができるものである。
【００４１】
図１は本発明の水処理用フィルターＡとして使用される多孔質体１の一例を示すものであり、水処理用フィルターＡは多孔質体１をベースとして他のものと組み合わせて構成することができる。例えば、図２及び図３に示すものでは、直径４５〜５０ｍｍφ、高さ６０ｍｍ程度のサイズで中心に直径１０〜１５ｍｍφ程度の中心孔４を上下に貫通して設けた円筒形に多孔質体１を作製してあり、多孔質体１の上面と下面に不透水性のキャップ２、３を被せて取付けることによって、水処理用フィルターＡを形成するようにしてある。下面のキャップ３には多孔質体１の中心孔４に合致する通水孔５が設けてある。
【００４２】
この水処理用フィルターＡを水処理器に取り付けたときの水の流れは、多孔質体１の外周面から多孔質体１内を通過し、中心孔４内に湧き出して通水孔５から排出されるという経路になり、多孔質体１内を通過する際に、活性炭によって水中の残留塩素や有機物などが吸着除去されると共に、イオン吸着する無機複合体によって鉛などの重金属が吸着除去され、さらにミクロサイズの汚れや赤サビのような微粒子の異物は多孔質体１によってろ過されて除去される。
【００４３】
上記のように円筒形状の多孔質体１で形成される本発明の水処理用フィルターＡは、例えば図４に示すような水道の蛇口６に直接取り付けられる蛇口直結型の水処理器７に装着して使用することができる。水処理器７には浄水口８と原水口９が設けてあり、水の流れを矢印で示すように、水道の蛇口６から供給された水を切替レバー１０などによって、処理を行う経路へ水を誘導して水処理用フィルターＡで処理した水を浄水口８から出す場合と、何も処理せずそのまま通過させて原水口９から出す場合の切り換えがができるようになっている。そして水を水処理用フィルターＡで処理する場合には、上記と同様にして、水は水処理用フィルターＡを構成する多孔質体１の外周面から多孔質体１内を通過し、中心孔４内に湧き出して浄水口８から排出されるものであり、多孔質体１内を通過する際に、活性炭によって水中の残留塩素や有機物などを吸着除去すると共に、イオン吸着する無機複合体によって鉛などの重金属を吸着除去し、さらにミクロサイズの汚れや赤サビのような微粒子の異物を多孔質体１によってろ過して除去することができる。このように、微粒子の異物は多孔質体１によって除去することができるので、微粒子の異物を除去するための中空糸膜を水処理器７内に設ける必要がなくなるものである。
【００４４】
水処理用フィルターＡは実際には周囲を覆うカバー１１も含めてカートリッジ１２としての形態で供給されるものであり、蛇口６に固定されている基体１３に脱着自在に取り付けるようにしてある。従って水処理用フィルターＡの交換はカートリッジ１２の全体で行なわれる。なお、本発明の水処理用フィルターＡを構成する多孔質体１は他の添加物を混入してもよく、また水処理用フィルターＡは別のフィルターと組み合わせて用いることも可能である。
【００４５】
次に本発明の実施例および比較例を示す。
【００４６】
【実施例】
［実施例１］
平均粒径が約２０μｍの活性炭と平均粒径が約５５μｍの活性炭（両者とも、武田薬品工業（株）製「Ｍグレード」）を用い、また平均粒子径約２５μｍのゼオライト（エンゲルハルド社製イオン交換ゼオライト「ＡＬＳＩＬ７０」）を１５質量％（混合物の全体に対して）用い、小径粒子（約２０μｍの活性炭と約２５μｍのゼオライト）と大径粒子（約５５μｍの活性炭）を１：２．４の質量比で混合した。さらにこれに高分子量多孔質ポリマー（ＴｉｃｏｎａＧｍｂｈ製「ＨｏｓｔａｌｅｎＧＵＲ２１０５」、メルトインデックス１．５ｇ／１０ｍｉｎ）を１５質量％配合して混合した。次にこの混合物を金型に充填した後、振動し、更に加圧して粒子の間隙を緻密化させた。その後、約２００℃で１時間加熱し、圧縮量を調整した後、冷却することによって、ブロック密度が０．６０ｇ／ｃｍ³、比表面積が９８０ｍ²／ｇで、外径φ４８ｍｍ×内径φ１１ｍｍ×長さ６０ｍｍの円筒状の多孔質体１を成形した。そしてこの多孔質体１の両端に一方に通水孔５を設けたポリエチレン製のキャップ２，３を被せることによって、図２及び図３のような水処理用フィルターＡを得た。
【００４７】
［実施例２］
小径粒子（約２０μｍの活性炭と約２５μｍのゼオライト）と大径粒子（約５５μｍの活性炭）を１：４．７の質量比で混合して用いるようにし、ゼオライトの配合量を全体の１０質量％にした他は、実施例１と同様にして、ブロック密度が０．６０ｇ／ｃｍ³、比表面積が９７０ｍ²／ｇの水処理用フィルターＡを得た。
【００４８】
［比較例１］
平均粒径が５５μｍの活性炭の代わりに平均粒径が２５０μｍの活性炭を用いるようにした他は、実施例１と同様にして、ブロック密度が０．５５ｇ／ｃｍ³、比表面積が９６０ｍ²／ｇの水処理用フィルターＡを得た。
【００４９】
［比較例２］
ゼオライトを配合しないようにした他は、実施例１と同様にして、ブロック密度が０．５５ｇ／ｃｍ³、比表面積が９４０ｍ²／ｇの水処理用フィルターＡを得た。
【００５０】
上記の実施例１，２及び比較例１，２で得られた水処理用フィルターＡについて、国際的試験・認定機関『ＮＳＦ International』の飲料水処理装置に関する規格（No.５３：健康への影響に関する除去性能基準）に準じて、残留塩素、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）、溶解性及びコロイド状鉛、シスト（原虫の嚢子）の除去能力の評価を実施した。これらの結果を表１〜表５に示す。
【００５１】
【表１】

【００５２】
【表２】

【００５３】
【表３】

【００５４】
【表４】

【００５５】
【表５】

【００５６】
上記の各表において除去能力を示す数値は、水処理用フィルターＡに流量０．５ＧＰＭ（約１．９Ｌ／ｍｉｎ）で水を通し、試験開始直後及び表に記載した時間経過後に測定をおこなったときの値である。表１〜５に示す数値は、各除去対象物において濾過された総濾過水量における除去率を示している。表２ではＶＯＣとして代表されるクロロホルムを用いて評価した。また表５に示す数値は、シストの代替として約０．５〜５μｍ微粒子を用い、流量の減少時点での除去率を示す。
【００５７】
上記の各表にみられるように、実施例１及び２では、比較例１よりコロイド状鉛、シストの項目において高い除去率を示しており、また比較例２では溶解性鉛及びコロイド状鉛においても除去できていないものであった。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に係る水処理用フィルターは、水から汚染物質を除去するための水処理用フィルターにおいて、活性炭およびイオン吸着する無機複合体を高分子量多孔質ポリマーからなる結合材で固化した多孔質体によって形成され、活性炭は平均粒径が１０〜４０μｍの粒子と４０μｍを超え２００μｍ以下の粒子を１：１から１：７の質量比の割合で混合したものであるから、活性炭及びイオン吸着する無機複合体は結合材で固化されており、活性炭やイオン吸着する無機複合体の層に水みちが作られるようなことがなくなって、全体に水の流れを行き渡らせることができるものであり、活性炭による残留塩素などの除去性能やイオン吸着する無機複合体による重金属の除去性能を長く維持することができるものである。また活性炭及びイオン吸着する無機複合体として上記のような粒径が異なる２種類のものを混合して用いることによって、大径粒子の間隙に小径粒子を充填させることができ、水の流用を確保しつつ活性炭による残留塩素や微粒子の異物などを除去する性能を高く得ることができるものである。さらに、微粒子の異物は水が多孔質体を通過する際にろ過して除去されるものであり、中空糸膜を用いるような必要がなくなるものである。
また請求項１の発明は、金型への活性炭とイオン吸着する無機複合体と結合材を含む混合原料の充填中もしくは充填後に、振動を加えた後に加圧により活性炭の粒子を座屈させて間隙を緻密化させることによって、多孔質体中の粒子が菱面体充填となるようにしたので、大径粒子の間隙に小径粒子を規則充填させることができると共に活性炭粒子の座屈によって間隙を緻密化させることができ、粒子間の間隙が最も少なくなる菱面体の充填をとった多孔質体を得ることができるものであり、多孔質体による微粒子の異物の除去性能を高く得ることができるものである。
【００５９】
また請求項２の発明は、水処理用フィルターとして用いる多孔質体の比表面積が４００〜２０００ｍ²／ｇであるので、活性炭やイオン吸着する無機複合体の接触面積を大きくすることができ、活性炭による残留塩素などの除去性能やイオン吸着する無機複合体による重金属の除去性能を高く得ることができるものである。
【００６０】
また請求項３の発明は、結合材としてメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎの高分子量多孔質ポリマーを使用するようにしたので、活性炭やイオン吸着する無機複合体の表面を結合材で覆ってしまうことがなくなると共に、少ない量の結合材で活性炭及びイオン吸着する無機複合体を固めることができて、多孔質体に含まれる活性炭及びイオン吸着する無機複合体の量を多くすることができるものであり、活性炭及びイオン吸着する無機複合体による水処理の性能を向上させることができるものである。
【００６１】
また請求項４の発明は、イオン吸着する無機複合体としてゼオライトを用いるようにしたので、ゼオライトはアルミノ珪酸塩鉱物であって熱安定性に優れ、結合材で固化成形をする際の熱により変質することがなく、鉛などの重金属を吸着して除去する性能が低下することがなくなるものである。
【００６２】
また請求項５の発明は、ゼオライトの平均粒子径が１０〜４０μｍであり、ゼオライトの配合量が多孔質体中５〜２５質量％であるので、微小粒子のゼオライトと重金属との接触面積を広くとることができ、重金属の除去性能を高く得ることができるものである。
【００６３】
また請求項６の発明は、結合材を多孔質体中に１０〜３５質量％配合しており、かつ多孔質体の密度が０．４０〜０．７０ｇ／ｃｍ³であるので、水の流量を確保しつつ活性炭及びイオン吸着する無機複合体による水処理性能を高く得ることができるものであり、コンパクトなサイズであっても十分な流量を確保しつつかつ十分に水の汚れを取り除くことができるものである。
【００６５】
また請求項７の発明は、上記の水処理用フィルターを、水道の蛇口に直結して取付けられる蛇口直結型水処理器に用いるようにしたものであり、上記の水処理フィルターは水みちが作られるようなことなく全体に水の流れを行き渡らせることができるものであって、蛇口直結型水処理器用としてサイズに制限があっても、活性炭による残留塩素の除去やイオン吸着する無機複合体による重金属の除去の性能の高く得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理用フィルターの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の水処理用フィルターの実施の形態の他の一例を示す斜視図である。
【図３】図２におけるイ−イ断面図である。
【図４】本発明の水処理用フィルターを組みこんだ水処理器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１水処理用フィルター
２キャップ
３キャップ
４中心孔

Claims

水から汚染物質を除去するための水処理用フィルターにおいて、活性炭およびイオン吸着する無機複合体を高分子量多孔質ポリマーからなる結合材で固化した多孔質体によって形成され、前記多孔質体が、金型への前記活性炭と前記無機複合体と前記結合材を含む混合原料の充填中もしくは充填後に振動を加えた後に、加圧により前記活性炭の粒子を座屈させて間隙を緻密化させることによって、前記多孔質体中の前記活性炭の粒子が菱面体充填となっているものであり、前記活性炭及び前記無機複合体は平均粒径が５〜４０μｍの粒子と４０μｍを超え２００μｍ以下の粒子を１：１から１：７の質量比の割合で混合したものであることを特徴とする水処理用フィルター。
前記多孔質体の比表面積が、４００〜２０００ｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載の水処理用フィルター。
前記結合材としてメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭＤ１２３８、１９０℃、１５ｋｇＬｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理用フィルター。
前記無機複合体がゼオライトであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水処理用フィルター。
前記ゼオライトの平均粒子径が１０〜４０μｍであり、前記ゼオライトの配合量が前記多孔質体中５〜２５質量％であることを特徴とする請求項４に記載の水処理用フィルター。
前記結合材を前記多孔質体中に１０〜３５質量％配合しており、かつ前記多孔質体の密度が０．４０〜０．７０ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水処理用フィルター。
水道の蛇口に直結して取付けられる蛇口直結型水処理器に用いられるものであることを特徴とする請求項１乃至６項のいずれか一項に記載の水処理用フィルター。