JP6783841B2 - フィルターの製造方法及びそのフィルター - Google Patents
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Description
本発明のフィルターの製造方法は、ろ過材料とナノシリコンとを含有する活性組成物を、結合材と混合することにより、混合材を製造する第1の工程と、前記混合材を加圧且つ加熱することにより、結合材12を介してろ過材料111とナノシリコン112とが結合されて、フィルターを製造する第2の工程と、を含む。以下、各工程を詳細に説明する。
ろ過材料111とナノシリコン112とを含有する活性組成物11を、結合材12と混合することにより、混合材を製造する第1の工程において、図2に示されるように、結合材12は、ろ過材料111とナノシリコン112とを結合させることに使用できる以外、ろ過材料111同士及びナノシリコン112同士を結合させることにも使用でき、例えば、ろ過材料111が活性炭の場合、結合材12はすべての活性炭粒子を結合することに使用できる。
第1の工程で得られた混合材を加圧且つ加熱することにより、結合材12を介してろ過材料111とナノシリコン112とが結合されて、フィルターを製造する第2の工程においては、所定の圧力及び温度で、金型内で前記混合材を加圧且つ加熱することが好ましい。
本発明のフィルターは、図2及び図3に示されるように、活性組成物11と結合材12とを含む少なくとも1つのシリコンろ過層1を具え、活性組成物11は、結合材12に結合されているろ過材料111及びナノシリコン112を含有する。
〔ステップ1:ナノシリコンスラリーの製造〕
各製造例に使用した原材料は表1に示されている。
ステップ1で製造されたナノシリコンスラリーが攪拌されている状況で、ヤシ殻活性炭粉(ろ過材料)を添加した後、真空オーブン(製造元:台湾柏元、型番:OVV−125)で乾燥して、シリコン炭素混合粉を得た。製造例1〜5のシリコン炭素混合粉において、ナノシリコンスラリーとヤシ殻活性炭粉との添加量、添加されたヤシ殻活性炭の粒子径、シリコン炭素混合粉におけるナノシリコンの含有量は、表2に示されている。
フィルターの製造(活性組成物:ナノシリコン粉とヤシ殻活性炭粉、結合材:GUR2122)
〔ステップ1:混合材の製造〕
粒子径40〜80μmのヤシ殻活性炭粉(ろ過材料)15gと平均粒子径200nmのナノシリコン粉15gと超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)20gとを混合して、混合材を得た。
ステップ1で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、60分間に該混合材の温度を190℃に、圧力を215kg/cm2に上げ、そして215kg/cm2の圧力及び190℃の温度で60分間加圧且つ加熱した後、実施例1のフィルターを得た。
フィルターの製造(活性組成物:ナノシリコン粉とヤシ殻活性炭粉、結合材:XM−220)
実施例2のフィルターの製造方法は、結合材として三井化学社製の型番XM−220の超高分子量ポリエチレンを使用した以外、実施例1のフィルターの製造方法と同じである。
フィルターの製造(活性組成物:シリコン炭素混合粉、結合材:GUR2122)
実施例3のフィルターの製造方法は、下記の混合材の製造方法以外、実施例1のフィルターの製造方法と同じである。
フィルターの製造(活性組成物:シリコン炭素混合粉、結合材:GUR2122)
実施例4のフィルターの製造方法は、製造例2のシリコン炭素混合粉を使用する以外、実施例3のフィルターの製造方法と同じである。
フィルターの製造(活性組成物:シリコン炭素混合粉、結合材:GUR2122)
〔ステップ1:混合材の製造〕
ヤシ殻活性炭粉(ろ過材料)3gと超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122) 2gとを混合した後、型に充填して第1のろ過層を得た。そして、製造例1のシリコン炭素混合粉(活性組成物)6gと超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)4gとを混合して、上記型内に、第1のろ過層の上に充填して、活性混合層を得た。最後に、活性混合層の上に、ヤシ殻活性炭粉(ろ過材料)1.2gと超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)0.8gとを充填して、第2のろ過層を得た。それにより、実施例5の混合材を得た。
ステップ1で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、60分間に該混合材の温度を190℃に、圧力を215kg/cm2に上げ、そして215kg/cm2の圧力及び190℃の温度で60分間加圧且つ加熱した後、実施例5のフィルターを得た。
フィルターの製造(活性組成物:シリコン炭素混合粉、結合材:GUR2122)
〔ステップ1:混合材の製造〕
中空円筒形のステンレス鋼製金型の中に製造例3のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)とを混合して、第1の活性混合層を得た。そして、上記金型内に、第1の活性混合層の上に、超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)を充填して、第1の粘着層を得た。そして、第1の粘着層の上に、製造例3のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)とを混合して、第1の粘着層の上に充填して、第2の活性混合層を得た。そして、第2の活性混合層の上に、超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)を充填して、第2の粘着層を得た。そして、製造例3のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)とを混合して、第2の粘着層の上に充填して、第3の活性混合層を得た。それにより、混合材を得た。
ステップ1で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、60分間で該混合材の温度を190℃に、圧力を215kg/cm2に上げ、その後に215kg/cm2の圧力及び190℃の温度で60分間加圧且つ加熱した後、実施例6〜7のフィルターを得た。
フィルターの製造(活性組成物:シリコン炭素混合粉、結合材:GUR2122)
実施例8のフィルターの製造方法は、下記の混合材の製造方法以外、実施例3のフィルターの製造方法と同じである。
フィルターの製造(活性組成物:シリコン炭素混合粉、結合材:GUR2122)
〔ステップ1:混合材の製造〕
ステンレス鋼製金型の中に製造例4のシリコン炭素混合粉(それに含まれるヤシ殻活性炭粉は第1のろ過材料に相当する)と超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)とを混合して、第1の混合物を得た。そして、ヤシ殻活性炭粉(第2のろ過材料に相当する)と超高分子量ポリエチレン(結合材GUR2122)とを混合して、第2の混合物を得た。第1の混合物の総重量を100wt%として、該第1の混合物におけるシリコン炭素混合粉の重量は、75wt%であり、該第1の混合物における超高分子量ポリエチレンの重量は、25wt%である。第2の混合物の総重量を100wt%として、該第2の混合物におけるヤシ殻活性炭粉の重量は、75wt%であり、該第2の混合物における超高分子量ポリエチレンの重量は、25wt%である。そして、第1の混合物と第2の混合物(重量比2:1)とを混合して、混合材を得た。
ステップ1で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、60分間で該混合材の温度を190℃に、圧力を215kg/cm2にまで上げ、その後215kg/cm2の圧力及び190℃の温度で60分間加圧且つ加熱した後、実施例9のフィルターを得た。
図8に示されるように、本発明のフィルターを使用する浄水システムは、水素及びケイ酸を含有する生物用水組成物の製造に使用するものであり、水流方向に沿って、第1のろ過装置51と、第2のろ過装置52と、第3のろ過装置53と、紫外線殺菌ユニット54と、第1のろ過装置51と第2のろ過装置52と第3のろ過装置53と紫外線殺菌ユニット54とそれぞれを連通するパイプ55とを備える。
a.評価方法
実施例1のフィルター4.13gを1Lの純水内に所定の時間置いた後、該水の酸化還元電位(mV)及びケイ酸の濃度(mg/L)を時間ごとに測定し、その結果を、図9に示した。酸化還元電位は、電極(台湾CHI JUI ENTERPRISE CO., LTD.社製、JAQUA EO221)及び酸化還元電位分析装置(Horiba社製、pH METER F15)により測定され、ケイ酸の濃度は、ケイ酸塩測定キット(Mcolortest(登録商標)、Merck)により測定された。ちなみに、水内の水素の含有量が高いほど、酸化還元電位は低くなる。
図9に示されるように、時間が増えるほど、酸化還元電位が減少し(即ち水素の含有量が高くなった)、且つ、ケイ酸の含有量が高くなった。従って、本発明のフィルターの製造方法で製造されたフィルターを浄水システムに使用すると、該フィルターは、結合材が混合された後、加圧且つ加熱により得られたもので、ナノシリコンが結合材によりろ過材料と結合されているので、ナノシリコンがろ過材料から離れにくく、フィルターの微小孔を塞いで、水の流れを阻害する問題点を解消して、水内の水素及びケイ酸の含有量を安定に増加することができる。
a.評価方法
実施例4、7、9のフィルターそれぞれを応用例の浄水システムに使用して、それぞれによりろ過された水の酸化還元電位(mV)及びケイ酸の濃度(mg/L)を測定し、その結果を、表2に示した。酸化還元電位は、電極(台湾CHI JUI ENTERPRISE CO., LTD.社製、JAQUA EO221)及び酸化還元電位分析装置(Horiba社製、pH METER F15)により測定され、ケイ酸の濃度は、ケイ酸塩測定キット(Mcolortest(登録商標)、Merck)により測定された。ちなみに、水内の水素の含有量が高いほど、酸化還元電位は低くなる。
表3に示されるように、実施例4、7、9のフィルターを使用した浄水システムによりろ過された水の酸化還元電位(mV)は、全部−500mV以下になり(即ち水素の含有量が高い)、そのケイ酸の濃度も高い。従って、本発明のフィルターの製造方法で製造されたフィルターを浄水システムに使用すると、水の流れを阻害する問題点を解消して、水内の水素及びケイ酸の含有量を安定に増加することができる。
11 活性組成物
111 ろ過材料
112 ナノシリコン
113 活性粒子
114 コア
12 結合材
13、36、41 中心貫通孔
2 ろ過層
31 第1のシリコンろ過層
32 第2のシリコンろ過層
33 第3のシリコンろ過層
34 第1の結合層
35 第2の結合層
42 第1の混合層
43 活性層
44 第2の混合層
51 第1のろ過装置
511 第1のフィルター
52 第2のろ過装置
521 第2のフィルター
53 第3のろ過装置
531 第3のフィルター
54 紫外線殺菌ユニット
55 パイプ
551 インレット
552 アウトレット
56 自動排気排水パイプ
57 流量計
d1 高さ
d2 外径
d3 内径
Claims (14)
- ろ過材料とナノシリコン粒子とを含有する活性組成物を、結合材と混合することにより、混合材を製造する第1の工程と、
前記混合材を加圧且つ加熱することにより、前記結合材を介して前記ろ過材料と前記ナノシリコン粒子とが結合されて、フィルターを製造する第2の工程と、を含むことを特徴とするフィルターの製造方法。 - 前記活性組成物として、前記ろ過材料により構成されているコアと、前記コアに吸着されている複数の前記ナノシリコン粒子と、を具えている活性粒子を使用することを特徴とする請求項1に記載のフィルターの製造方法。
- 前記第1の工程において、
前記活性組成物を、前記結合材と混合して活性混合層を作成する工程aと、
前記ろ過材料を前記結合材と混合して得たものをもって、前記活性混合層の表面の少なくとも一部を覆うことにより、前記混合材を得る工程bと、を含むことを特徴とする請求項1に記載のフィルターの製造方法。 - 前記工程aにおいて、前記ナノシリコン粒子が吸着されていて前記ろ過材料とする第1のろ過材料を含む前記活性組成物を使用し、
前記工程bにおいて、吸着されている前記ナノシリコン粒子の量が前記第1のろ過材料より少ないまたは前記ナノシリコン粒子が吸着されていない第2のろ過材料を前記ろ過材料として使用することを特徴とする請求項3に記載のフィルターの製造方法。 - 前記ナノシリコン粒子が吸着されている第1のろ過材料を前記活性粒子における前記ろ過材料として使用し、且つ、
前記第1の工程において、
前記活性粒子を前記結合材と混合して第1の混合物を製造し、吸着されている前記ナノシリコン粒子の量が前記第1のろ過材料より少ないまたは前記ナノシリコン粒子が吸着されていない第2のろ過材料を前記結合材と混合して第2の混合物を製造する工程Aと、
前記第1の混合物と前記第2の混合物とを混合して前記混合材を得る工程Bと、を含むことを特徴とする請求項2に記載のフィルターの製造方法。 - 活性組成物と結合材とを含む少なくとも1つのシリコンろ過層を具え、
前記活性組成物は、前記結合材に結合されているろ過材料及びナノシリコン粒子を含有することを特徴とするフィルター。 - 前記結合材は、多孔質結合材であることを特徴とする請求項6に記載のフィルター。
- 前記活性組成物は、前記ろ過材料により構成されているコアと、前記コアに吸着されている複数のナノシリコン粒子と、を具える活性粒子を含有することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のフィルター。
- 前記ろ過材料と前記結合材とを含み、前記シリコンろ過層の表面の少なくとも一部を覆っているろ過層を具えることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載のフィルター。
- 前記ろ過材料と前記結合材とを含み、前記シリコンろ過層の反対する2つの表面それぞれを覆っている2つのろ過層を具えることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載のフィルター。
- 前記ナノシリコン粒子は、少なくとも2つの相異する粒子径を有することを特徴とする請求項6〜請求項10のいずれか一項に記載のフィルター。
- 前記活性粒子の総重量を100wt%として、前記活性粒子における前記ナノシリコン粒子の重量は、15wt%〜40wt%の範囲内にあることを特徴とする請求項8に記載のフィルター。
- 前記活性粒子における前記ろ過材料は、前記ナノシリコン粒子が吸着されている第1のろ過材料であり、
吸着されている前記ナノシリコン粒子の量が前記第1のろ過材料より少ないまたは前記ナノシリコン粒子が吸着されていない第2のろ過材料を更に含み、
前記活性粒子と前記第2のろ過材料とは、前記結合材により結合されていることを特徴とする請求項8に記載のフィルター。 - 前記活性粒子の総重量を100wt%として、前記活性粒子における前記ナノシリコン粒子の重量は、40wt%〜80wt%の範囲内にあることを特徴とする請求項8または請求項13に記載のフィルター。
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