JP6218748B2 - 金属含有微粒子を含むろ過材 - Google Patents
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Description
「a」、「an」、及び「the」は互換可能に使用され、1又はそれよりも多くを意味する。
「及び/又は」は、記載される事例の一方又は両方が起こり得ることを示すために使用され、例えば、A及び/又はBは、(A及びB)と(A又はB)とを含む。
本開示の金属塩には、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択されるものが挙げられる。好ましい金属塩には、水溶性であり、1000℃より下の熱分解温度を有するが、より高い温度を使用できるものが挙げられる。
一実施形態では、熱分解物は、炭素基材又は無機酸化物基材などの担体の表面に配置される。これは、炭素基材又は無機酸化物基材は熱分解物に担体を提供できるため、熱分解物が基材内部に浸透するか、又は基材の表面に存在することができ、有利になり得る。更に炭素基材又は無機酸化物基材はまた、クロラミン除去に補完的な追加の除去能力、例えば、有機、遊離塩素、又は金属の除去などを提供することもできる。
前述のとおり、金属塩は単独で、又は担体の存在下で熱的に処理されて熱分解物を形成する。
本開示の一実施形態では、金属含有微粒子は、ろ過材として使用される。本開示の組成物のクロラミン除去能のために、本開示の組成物はろ過材として使用されてもよい。当該技術分野において周知のろ過方法が使用可能である。
金属塩を加熱して熱分解物を形成する工程であって、塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択される、工程と、
熱分解物を冷却する工程と、
冷却した熱分解物を、クロラミンを含む水溶液と接触させる工程と、を含む、クロラミンを水溶液から除去する方法。
(a)金属塩の熱分解物を含み、塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択される、金属含有微粒子と、(b)溶融加工性ポリマーと、を含む、混合物を準備する工程と、
この混合物を、約103Hz〜約1015Hzの範囲で振動する高周波磁場と接触させる工程と、を含む、複合炭素物品の製造方法。
見掛け密度測定
サンプル(本開示の比較例又は実施例に従って調製)の見掛け密度は、最も密な充填が成されるまで、秤量したサンプルをメスシリンダーに軽く叩いて入れることで、測定した。軽く叩いても炭素基材サンプルの体積がそれ以上減少しなかったときに、最も密な充填が成されたとみなした。
水サンプル中の全塩素含有量から、水サンプル中のクロラミン含有量を求めた。全塩素(OCl−及びクロラミン)濃度は、Hach Companyが米国環境保護庁公定法(USEPA Method)330.5に相当すると主張するHach Method 8167及び全塩素分析DPD法(DPD Total Chlorine Method)により測定した。遊離塩素(OCl−)濃度は、Hach Companyが米国環境保護庁公定法330.5に相当すると主張するHach Method 8021及び遊離クロラミン分析DPD法(DPD Free Chloramine Analysis)により定期的に測定した。遊離塩素は無視できる程の低濃度(<0.2ppm)に保たれたため、全塩素分析は、水中のクロラミン濃度の良い推量となると考えられた。すべての試薬及び器具は、Hach Company(Loveland,CO)より入手可能であり、standard Hach Methodに記載されたものであった。
3ppmのクロラミンは、脱イオン水に適量の市販の漂白剤(5.25%のNaOCl)を添加して調製した。攪拌しながら、1.5当量の塩化アンモニウム水溶液を漂白剤溶液に加え、1時間攪拌した。NaOH又はHClを加えてpHを7.6に調整し、pHはpH計(Thermo Fisher Scientific,Inc.(Waltham,MA)より、商品名「ORION 3−STAR」で入手)を用いて測定した。
3ppm+/−0.3ppmのNH2Cl(上述のとおりに調製)を含有するクロラミン水溶液試験液を、約27℃でpHを約7.6に調整した。試験の直前に、クロラミン水溶液試験液の初期全クロラミン含量を上記クロラミン試験に記述するように測定した。攪拌し続けながら、1.5ccの分量の炭素基材サンプル(すなわち、本開示の比較例又は実施例に従って調製したサンプル)をクロラミン水溶液試験液に加えた。分量は見かけ密度を把握したうえで質量により測定した。混合の直後、ストップウォッチを開始した。30秒後に、5mLの分量の混合物を取り出し、懸濁した固体を取り除くため、取り出し後5秒以内にその混合物を1μmのシリンジフィルターに通した。5mLの分量を上記のとおり取り出してから30秒以内に、そのろ過した一定分量中のクロラミン含有量を計測した。一定分量を5分間にわたって混合物から定期的に取り出し、その一定分量を上記のとおりクロラミン試験を用いて分析した。クロラミン除去効率を下記数式により求め、%クロラミン減少量として報告した。
炭素基材A、B、及びCは、更なる処理をせずにクロラミン除去試験を使用して試験した。結果を表1に示す。
MnSO4 ・H2O(6.75g)を、脱イオン水(35g)によく攪拌しながら添加した。攪拌しながら硫酸マンガン水溶液を17.5gの炭素基材Bに添加した。含浸させた炭素を、坩堝(蓋付き)内に配置し、次に窒素パージしたマッフル炉内で875℃で15分間加熱した。坩堝は次に、窒素パージ下で冷却するため取り除いた。含浸により、炭素上に約12.5重量%のマンガン(Mn)が生じた。サンプルは次に、クロラミン除去試験を使用して試験した。結果を表1に示す。
含浸させた炭素サンプルは、実施例1の方法によって調製したが、含浸により炭素上に約6.3重量%のマンガン(Mn)が生じるように、より少ない量のMnSO4 ・H2Oを使用した。サンプルは次に、クロラミン除去試験を使用して試験した。結果を表1に示す。
含浸させた炭素サンプルは、実施例1の方法によって調製したが、含浸により炭素上に約18.9重量%のマンガン(Mn)が生じるように、より大量のMnSO4 ・H2Oを使用した。サンプルは次に、クロラミン除去試験を使用して試験した。結果を表1に示す。
実施例1で概要を述べた同じ手順に従って、含浸により炭素上に約19重量%のマンガン(Mn)が生じるように、硫酸マンガン水溶液を炭素基材Cに添加した。サンプルは次に、クロラミン除去試験を使用して試験した。結果を表1に示す。
硫酸銅五水和物(5gのCuSO4 ・5H2O)を15gの水に溶解させた。含浸により炭素上に約12.5%の銅に(Cu)が生じるように、攪拌しながら溶液を炭素基材B(8.5グラム)に添加した。含浸させた炭素を、坩堝(蓋付き)内に配置し、次に窒素パージしたマッフル炉内で800℃で15分間加熱した。坩堝は次に、窒素パージ下で冷却するため取り除いた。サンプルは次に、クロラミン除去試験を使用して試験した。結果を表1に示す。
硝酸鉄(14.5gのFe(NO3)3 ・9H2O)を20gの水に溶解させた。溶液の半分を炭素基材B(8グラム)に添加した。次に、含浸させた炭素基材を100℃で乾燥させた。鉄塩溶液の残りを、含浸させた炭素に加え、炭素上で約20%の鉄が生じた。次に、含浸させた炭素を900℃のN2で15分間(窒素パージしたマッフル炉内の閉じた坩堝で)加熱した。サンプルは次に、クロラミン除去試験を使用して試験した。結果を上の表1に示す。
0.374gのCu(NO3)2・2.5H2Oを8mLの脱イオン水に溶解させた。溶液を炭素基材B(5.0g)に添加した。サンプルを90℃の炉で乾燥させ、続いてN2でパージしたチューブ炉で300℃まで加熱した。サンプルを炉から取り出す前にN2中で室温まで冷却した。
0.960gのCu(NO3)2・2.5H2Oを使用した以外は、実施例6に開示したプロセスと同じプロセスを使用した。
2.03gのCu(NO3)2・2.5H2Oを使用した以外は、実施例6に開示したプロセスと同じプロセスを使用した。
3.23gのCu(NO3)2.2.5H2O使用した以外は、実施例6に開示したプロセスと同じプロセスを使用した。
炭素基材Bの代わりに炭素基材Dを使用した以外は、実施例6に開示したプロセスと同じプロセスを使用した。
炭素基材Bの代わりに炭素基材Dを使用した以外は、実施例7に開示したプロセスと同じプロセスを使用した。
炭素基材Bの代わりに炭素基材Dを使用した以外は、実施例8に開示したプロセスと同じプロセスを使用した。
炭素基材Bの代わりに炭素基材Dを使用した以外は、実施例9に開示したプロセスと同じプロセスを使用した。
[1]
流体入口を流体出口に流体連結する流体管と、該流体管に配置された、金属含有微粒子を含む液体ろ過材と、を含む液体ろ過装置であって、該金属含有微粒子が金属塩の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択される、液体ろ過装置。
[2]
前記窒素含有オキシアニオンが、硝酸塩、亜硝酸塩、及びこれらの組み合わせを含む、項目1に記載の液体ろ過装置。
[3]
前記硫黄含有アニオンが、硫酸塩、スルファミン酸塩、亜硫酸塩、重硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、及びこれらの組み合わせを含む、項目1に記載の液体ろ過装置。
[4]
前記金属含有微粒子が、硫黄原子を実質的に含まない、項目1〜3のいずれか一項に記載の液体ろ過装置。
[5]
前記金属含有微粒子が硫黄原子を含み、該硫黄原子が前記硫黄含有アニオンから得られる、項目1又は3に記載の液体ろ過装置。
[6]
前記金属塩の金属が、銅、鉄、マンガン、銀、及びこれらの組み合わせである、項目1〜5のいずれか一項に記載の液体ろ過装置。
[7]
クロラミンを含む水溶液を準備する工程と、該水溶液を、金属含有微粒子を含む組成物と接触させる工程と、を含む、クロラミンを水溶液から除去する方法であって、該金属含有微粒子が金属塩の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択される、方法。
[8]
金属塩を加熱して熱分解物を形成する工程であって、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択される、工程と、
該熱分解物を冷却する工程と、
該冷却した熱分解物を、クロラミンを含む水溶液と接触させる工程と、を含む、クロラミンを水溶液から除去する方法。
[9]
(a)炭素担体と、(b)金属塩の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択される、金属含有微粒子と、(c)バインダーと、を含む炭素ブロック。
[10]
(a)金属塩の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択される、金属含有微粒子と、(b)溶融加工性ポリマーと、を含む、混合物を準備する工程と、
該混合物を、約10 3 Hz〜約10 15 Hzの範囲で振動する高周波磁場と接触させる工程と、を含む、複合炭素物品の製造方法。
Claims (5)
- 流体入口を流体出口に流体連結する流体管と、該流体管に配置された、金属含有微粒子を含む液体ろ過材と、を含む液体ろ過装置であって、該金属含有微粒子が金属塩と活性炭の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択されると共に銅およびマンガンの少なくとも一方の金属塩を含む、液体ろ過装置。
- クロラミンを含む水溶液を準備する工程と、該水溶液を、金属含有微粒子を含む組成物と接触させる工程と、を含む、クロラミンを水溶液から除去する方法であって、該金属含有微粒子が金属塩と活性炭の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択されると共に銅およびマンガンの少なくとも一方の金属塩を含む、方法。
- 活性炭の存在下において金属塩を加熱して熱分解物を形成する工程であって、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択されると共に銅およびマンガンの少なくとも一方の金属塩を含む、工程と、
該熱分解物を冷却する工程と、
該冷却した熱分解物を、クロラミンを含む水溶液と接触させる工程と、を含む、クロラミンを水溶液から除去する方法。 - (a)炭素担体と、(b)活性炭と金属塩の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択されると共に銅およびマンガンの少なくとも一方の金属塩を含む、金属含有微粒子と、(c)バインダーと、を含む炭素ブロック。
- (a)活性炭と金属塩の熱分解物を含み、該塩が、窒素含有オキシアニオン、硫黄含有アニオン、塩化物、リン酸塩、及びこれらの組み合わせから選択されると共に銅およびマンガンの少なくとも一方の金属塩を含む、金属含有微粒子と、(b)溶融加工性ポリマーと、を含む、混合物を準備する工程と、
該混合物を、103Hz〜1015Hzの範囲で振動する高周波磁場と接触させる工程と、を含む、複合炭素物品の製造方法。
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