JP6207446B2 - 浄水器用カートリッジおよび浄水器 - Google Patents
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Description
乾燥状態の、ポーラス型構造またはマクロポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂を充填した浄水器用カートリッジであって、
前記弱酸性カチオン交換樹脂が乾燥状態から吸水状態に変化する際の体積膨潤率(%)と総交換容量(eq/L−樹脂、Na形体積基準)の積が700(%・eq/L−樹脂、Na形体積基準)以下であり、
前記弱酸性カチオン交換樹脂は、Na形の弱酸性カチオン交換樹脂およびK形の弱酸性カチオン交換樹脂のうち少なくとも一方の弱酸性カチオン交換樹脂である
ことを特徴とする浄水器用カートリッジに関する。
また別の実施形態は、
乾燥状態の、ポーラス型構造またはマクロポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂を充填した浄水器用カートリッジであって、
前記弱酸性カチオン交換樹脂が乾燥状態から吸水状態に変化する際の体積膨潤率(%)と総交換容量(eq/L−樹脂、Na形体積基準)の積が700(%・eq/L−樹脂、Na形体積基準)以下であり、
前記弱酸性カチオン交換樹脂として、H形の弱酸性カチオン交換樹脂および塩形の弱酸性カチオン交換樹脂を充填し、
前記乾燥状態における、H形の弱酸性カチオン交換樹脂および塩形の弱酸性カチオン交換樹脂の体積基準の混合割合は、(H形の弱酸性カチオン交換樹脂):(塩形の弱酸性カチオン交換樹脂)=1:9〜9:1である
ことを特徴とする浄水器用カートリッジに関する。
(1)光を照射したカチオン交換樹脂を光学顕微鏡で見た時に、光が透過するものが「ゲル型構造」、光が透過しないものが「ポーラス型構造」、「マクロポーラス型構造」と判別できる。
(2)窒素ガス等を用いた吸着法(BET法)により測定したカチオン交換樹脂の比表面積や細孔容積の値から、「ゲル型構造」と、「ポーラス型構造」、「マクロポーラス型構造」とを判別できる。一般的には、ゲル型構造を有するカチオン交換樹脂は比表面積や細孔容積が極めて小さく、比表面積は0.1m2/g未満、細孔容積は0.001〜0.008ml/ml−樹脂となる。また、ポーラス型構造、またはマクロポーラス型構造を有するカチオン交換樹脂は比表面積や細孔容積が比較的、大きく、比表面積は2〜125m2/g、細孔容積は0.17〜0.50ml/ml−樹脂となる。
内径8cm、高さ20cmのカートリッジ内に、乾燥状態にあるマクロポーラス型構造を有するNa形の弱酸性カチオン交換樹脂(商品名「ダウエックス MAC−3」(ダウ・ケミカル社製))を湿潤体積換算で800mL相当充填し、そのカートリッジ内に水道水をSV100BV/hrで10分間、通水を行った。なお、上記の「BV」とは、弱酸性カチオン交換樹脂の湿潤体積に対する、通水時の水の流量倍数を表す。
Na形の弱酸性カチオン交換樹脂の約70ml(湿潤状態)に、HCl水溶液を通水することにより、H形の弱酸性カチオン交換樹脂とする。弱酸性カチオン交換樹脂約60mlを、水分調節装置を用いて水分平衡状態にした後、秤量瓶2個に約1g(総交換容量測定用)と、20g(湿潤体積測定用)を同時にはかり取る。約1gをはかり取った弱酸性カチオン交換樹脂を、少量の水を用いてフラスコAに移した後、NaCl(5g/L)を含むNaOH(4g/L)水溶液200mlを加え、更に水をフラスコAの標線まで加える。約20gをはかり取った弱酸性カチオン交換樹脂をカラムに充填し、40g/LのNaOH水溶液を、10mL/minの流速で200ml通液した後、同流速で純水200mlを通液する。これにより、H形の弱酸性カチオン交換樹脂を、Na形の弱酸性カチオン交換樹脂に変換する。この樹脂をメスシリンダーに入れてタッピング法により湿潤体積を測定する。上記とは別に空試験として、フラスコBにNaClを含むNaOH水溶液200mlを加え、更に水をフラスコBの標線まで加える。フラスコAおよびBをよく振り混ぜ、この操作を時々、繰り返す。フラスコAおよびBからそれぞれ、25mlの溶液をはかり取り、指示薬としてメチルレッド・ブロムクレゾールグリーン混合溶液を3または4滴、加え、50mmol/Lの硫酸水溶液を加えて、溶液の色が灰紫に変色するまで滴定する。上記の測定結果より、下記式(1)に従って、総交換容量Tを計算する。
実施例1において、Na形の弱酸性カチオン交換樹脂(ダウエックス MAC−3)を、ポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂(商品名「C104」(ピュロライト社製))に変更した。その結果、乾燥状態の水分含有率は2質量%となった。これ以外は、実施例1と同様にして、通水および各物性値の測定を行った。体積膨潤率は210%、総交換容量(Na形体積基準)は3.16eq/L−樹脂、体積膨潤率と総交換容量の積は664(%・eq/L−樹脂)であった。
実施例1において、Na形の弱酸性カチオン交換樹脂(ダウエックス MAC−3)を、マクロポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂(商品名「FPC3500」(ダウ・ケミカル社製))に変更した。その結果、乾燥状態の水分含有率は2質量%となった。これ以外は、実施例1と同様にして、通水および各物性値の測定を行った。体積膨潤率は367%、総交換容量(Na形体積基準)は1.20eq/L−樹脂、体積膨潤率と総交換容量の積は440(%・eq/L−樹脂)であった。
実施例1において、Na形の弱酸性カチオン交換樹脂(ダウエックス MAC−3)を、マクロポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂(商品名「WK40L」(三菱化学社製))に変更した。その結果、乾燥状態の水分含有率は2質量%となった。これ以外は、実施例1と同様にして、通水および各物性値の測定を行った。体積膨潤率は204%、総交換容量(Na形体積基準)は2.78eq/L−樹脂、体積膨潤率と総交換容量の積は567(%・eq/L−樹脂)であった。
実施例1において、Na形の弱酸性カチオン交換樹脂(ダウエックス MAC−3)を、マクロポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂(商品名「アンバーライトIRC76」(ダウ・ケミカル社製))に変更した。その結果、乾燥状態の水分含有率は2質量%となった。これ以外は、実施例1と同様にして、通水および各物性値の測定を行った。体積膨潤率は336%、総交換容量(Na形体積基準)は2.44eq/L−樹脂、体積膨潤率と総交換容量の積は820(%・eq/L−樹脂)であった。
実施例1〜4、および比較例1において、通水終了時の圧力損失(差圧)と通水終了後の光学顕微鏡(倍率50倍)観察を行い、差圧上昇率<(最終差圧−同未乾燥品の初期差圧)/同未乾燥品の初期差圧>と破砕率<(計測個数−破砕個数)/(計測個数)>を算出した。各例で使用したカチオン交換樹脂の種類、体積膨潤率と総交換容量の積、および測定結果を表1に示す。なお、「差圧」は、カチオン交換樹脂を充填した浄水カートリッジの流入部及び流出部をそれぞれ分岐させて、差圧計に接続し、その計測値を読み取った。また、カチオン交換樹脂の破砕個数は、光学顕微鏡(倍率50倍)によりカチオン交換樹脂の観察を行い、球形でないものや一部が欠けたものをカウントした。
Claims (4)
- 乾燥状態の、ポーラス型構造またはマクロポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂を充填した浄水器用カートリッジであって、
前記弱酸性カチオン交換樹脂が乾燥状態から吸水状態に変化する際の体積膨潤率(%)と総交換容量(eq/L−樹脂、Na形体積基準)の積が700(%・eq/L−樹脂、Na形体積基準)以下であり、
前記弱酸性カチオン交換樹脂は、Na形の弱酸性カチオン交換樹脂およびK形の弱酸性カチオン交換樹脂のうち少なくとも一方の弱酸性カチオン交換樹脂である
ことを特徴とする浄水器用カートリッジ。 - 乾燥状態の、ポーラス型構造またはマクロポーラス型構造を有する弱酸性カチオン交換樹脂を充填した浄水器用カートリッジであって、
前記弱酸性カチオン交換樹脂が乾燥状態から吸水状態に変化する際の体積膨潤率(%)と総交換容量(eq/L−樹脂、Na形体積基準)の積が700(%・eq/L−樹脂、Na形体積基準)以下であり、
前記弱酸性カチオン交換樹脂として、H形の弱酸性カチオン交換樹脂および塩形の弱酸性カチオン交換樹脂を充填し、
前記乾燥状態における、H形の弱酸性カチオン交換樹脂および塩形の弱酸性カチオン交換樹脂の体積基準の混合割合は、(H形の弱酸性カチオン交換樹脂):(塩形の弱酸性カチオン交換樹脂)=1:9〜9:1である
ことを特徴とする浄水器用カートリッジ。 - 前記乾燥状態における弱酸性カチオン交換樹脂の水分含有率は2質量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の浄水器用カートリッジ。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の浄水器用カートリッジを備えたことを特徴とする浄水器。
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