JP7126092B2 - 塩素除去材及びこれによってろ過された塩素除去水 - Google Patents

Description

この発明は、塩素除去材、及びこの塩素除去材によって処理された塩素除去水に関し、詳しくは土と草木灰の混合物の焼結粒子からなる塩素除去材、及びこの塩素除去材で処理することにより得られる塩素除去水に関する。

飲料水は、河川、湖沼、地下水等の水を公共の浄水施設で処理されて供されている。この処理としては、凝集・沈降処理、活性炭処理、オゾン処理、塩素等による消毒処理等があげられる。

前記の塩素による消毒処理を行うため、処理された水には少量ながら塩素が残留する。この塩素を処理する方法として、特許文献１に記載されているろ過材を用いる方法等が知られている。
そして、この特許文献１には、これに記載のろ過材を用いた場合、処理される前の水は酸性を示すが、処理によってアルカリ性にシフトする、と記載されている。

特開２００７－２７５８５６号公報

ところで、一般に水道水に釘等をつけておくと、錆が生じるが、前記特許文献１に記載のろ過材によって処理された水を用いても、同様に錆が生じる。これは、使用した水に酸化性を有する物質、又は酸化を補助する物質が溶存されているためと考えられる。

そこで、この発明は、塩素を除去すると共に、処理された水に抗酸化性を付与することのできる塩素除去材及びその塩素除去材で処理された抗酸化性を有する塩素除去水を提供することを目的とする。

この発明は、下記の構成を有する塩素除去材を用いることにより、前記の課題を解決したのである。
［１］泥岩及び泥灰岩から選ばれる少なくとも１種の粉化物とイネ科植物又はショウガ科植物の草木灰との混合物の焼結粒子からなり、前記粉化物と前記草木灰との混合比（重量比）は、粉化物／草木灰で１０／９０以上４５／５５以下である塩素除去材。
［２］［１］に記載の塩素除去材によって処理された塩素除去水。
［３］泥岩及び泥灰岩から選ばれる少なくとも１種の粉化物を乾燥して破砕することにより粉化物を得、イネ科植物又はショウガ科植物を乾燥、燃焼して草木灰を得、前記粉化物及び前記草木灰を、粉化物／草木灰で１０／９０以上４５／５５以下（重量比）となるように、水と共に混合して粒子状物とし、得られた前記粒子状物を１１００℃以上１４００℃以下で燃焼することにより焼結粒子を得、前記焼結粒子を冷却することにより得られる塩素除去材の製造方法。

この発明によると、所定の岩石又は土の粉化物と所定の草木灰を所定割合で混合し、焼結した粒子を用いるので、得られる粒子は脱塩素能を有し、この粒子で処理した水の塩素含有量を減少させることができる。また、この粒子により、処理される水の酸化能を除去するため、処理される水に抗酸化性を付与することができる。この処理される水の酸化能を除去する機構は明らかになっていないが、処理される水に含まれる酸化性を有する物質や酸化を補助する物質を除去する、この粒子により、処理される水に含まれる酸化性を有する物質を還元する物質を水に付与して、酸化能を除去する、この粒子により、処理される水に含まれる酸化を補助する物質と反応する物質を水に付与して、酸化補助機能を除去する、等の機構が推測される。

抗酸化能測定の状態を示す写真のグレースケールであり、（ａ）は実験開始直後、（ｂ）は１０日目、（ｃ）は２０日目の状態を示す。

この発明にかかる塩素除去材は、所定の岩石又は土の粉化物と、所定の草木灰との混合物の焼結粒子からなる。
［岩石又は土の粉化物］
前記の粉化物は、岩石又は土を粉化したものである。この岩石としては、泥岩及び泥灰岩があげられ、これらの少なくとも１種が用いられる。また、前記土は、岩石が風化して生成した粗粒をいい、本願においては、泥岩及び泥灰岩が風化して生成した粗粒をいう。

前記の粉化は、前記の岩石や土を乾燥し、周知の方法で粉砕したものをいい、粉砕の程度は、前記草木灰との混合が十分に行われる程度の細かさがあれば十分である。

［草木灰］
前記草木灰とは、草や木の植物を乾燥させ、燃焼させて得られる灰であり、カリウムや石灰分を多く含む。個々で用いられる植物としては、イネ科植物又はショウガ科植物があげられる。このイネ科植物としては、イネ、エリアンサス等があげられ、また、ショウガ科植物としては、月桃等が挙げられる。
これらの植物は、どの部分を使用してもよく、具体的には、葉やもみ殻等をあげることができる。

［粒子状物］
前記の粉化物と草木灰とは、水をバインダーとして用いて混合され、粒子状に成形された後に燃焼に供される。
この粒子状物の形状は、この発明にかかる塩素除去材として使用可能であれば、球状（真球状、楕円体を含む）、方形状等、任意の形状とすることができる。
前記の粉化物と草木灰との混合比（重量比）は、粉化物／草木灰で１０／９０以上がよく、１５／８５以上が好ましく、２０／８０以上がより好ましい。１０／９０より小さいと、粉化物が少なくなりすぎ、得られる焼結粒子の表面に細孔が十分に生じず、塩素除去材として使用する場合、十分な塩素除去機能を生じにくくなるおそれがある。一方、混合比の上限は、粉化物／草木灰で４５／５５以下がよく、４０／６０以下が好ましい。４５／５５より大きいと、草木灰が少なくなりすぎ、塩素除去材として使用するとき、抗酸化能付与機能が十分に生せず、これによって処理された塩素除去水に抗酸化能を十分に付与できないおそれが生じる。

［焼結粒子］
前記粒子状物を燃焼することにより、焼結粒子が得られる。この燃焼温度は、１０００℃以上がよく、１１００℃以上が好ましく、１２００℃以上がより好ましい。一方、燃焼温度の上限は１４００℃以下がよく、１３００℃以下が好ましい。また、燃焼時間は、１０分間以上３０分間以下がよい。燃焼温度が前記範囲より低かったり、燃焼時間が前記範囲より短かったりすると、十分に焼結せず、得られる粒子がもろくなりやすく、結果として、十分な塩素除去機能を発しえなくなるおそれがある。また、燃焼温度が前記範囲より高かったり、燃焼時間が前記範囲より長かったりすると、得られる焼結粒子の表面に生じた細孔が塞がったり、草木灰の燃焼により、焼結粒子が崩れやすくなったりして、十分な塩素除去機能や抗酸化能付与機能を発揮しえなくなるおそれがある。
この焼結粒子を自然冷却することにより、本願発明の塩素除去材とすることができる。

［塩素除去材の製法］
この発明に係る塩素除去材は、次の方法で製造することができる。
まず、泥岩及び泥灰岩から選ばれる少なくとも１種を、自然乾燥等の方法で乾燥する。次いで、周知の方法で破砕して、粉化物を製造する。
また、イネ科植物又はショウガ科植物を自然乾燥等の方法で乾燥する。次いで、これを燃焼して草木灰を得る。
前記の方法で得られた粉化物及び草木灰を、前記した範囲内の割合で、水を加えながら混合する。この際の水の添加量は、混合物のダマができる程度で十分である。これにより、混合物からなる粒子状物を得る。
得られた前記粒子状物を前記の燃焼温度及び燃焼時間の範囲内で燃焼することにより焼結粒子を製造することができる。
そして、得られた焼結粒子を自然冷却することにより塩素除去材を製造することができる。

［塩素除去水］
前記の焼結粒子は、塩素除去材として使用することができる。この塩素除去材を容器に入れ、この容器に水を入れたり、充填塔などに充填し、これに水を通すことによって、水中の塩素を除去し、塩素除去水を得ることができる。塩素が除去できる理由は、はっきりしないが、塩素除去材の細孔による塩素成分の吸着、塩素除去材の原料に由来する成分による塩素成分の反応、吸着等によることが考えられる。
また、前記塩素除去材は、抗酸化能付与機能を有するので、得られた塩素除去水は、抗酸化能を有する。

次に、本願発明を実施例を用いて詳細に説明する。
［実施例１］
沖縄にある泥岩（クチャ）をビニルシートの上に薄く広げ、３０日間放置し、自然乾燥させた。そして、２つの粉砕機（（株）マゼラー製：マゼラー産業機械６００Ｈと、（株）アイシンナノテクノロジーズ製：ナノジェットマイザーＮＪ－５０）に順番にかけて、細かく粉砕した。
また、イネ科の多年草であるエリアンサスの葉を取り、ビニルシートの上に薄く広げ、３０日間放置し、自然乾燥させた。そして、火をつけて燃やし、草木灰を得た。
次に、クチャの粉砕物２０重量部と草木灰８０重量部を水を加えながら混合し、混合物を球状（真球状か、真球状に近い楕円体）に成形した。なお、このとき加えた水の量は、水や混合物が流れ出ず、混合物の成形を行いやすい量とした。
得られた混合物の粒子状物を１１００℃～１１５０℃で３０分間焼成し、焼結粒子を得た。次いで、焼結粒子を３日間放置して自然冷却させ、塩素除去材を得た。

（塩素除去能測定）
得られた塩素除去材４０ｇを容器に入れ、塩素濃度１．０２ｍｇ／Ｌの水（水道水）６０ｇを温度５０℃にして加え、５～１０秒ほど放置し、塩素除去材を取り出した。得られた処理水の塩素濃度を測定したところ、検出限界以下（０．０５ｍｇ／Ｌ未満）であった。
なお、塩素濃度は、上水試験方法（２０１１年）ＩＩ－３－３０．２に記載の方法にしたがって行った。

（抗酸化能測定）
また、得られた処理水４５ｇに鉄製のクリップを１ｇ入れ、２０日間放置した。対比実験として、処理前の水に対しても同様の条件で鉄製のクリップ１ｇを入れて２０日間放置した。
そのときの変化の様子を図１に示す。なお、図１の（ａ）はクリップを入れた直後、（ｂ）は１０日目、（ｃ）は２０日目の様子を示す。そして、各図中の「実験水」は前記した処理水を意味し、「水道水」は前記した処理前の水を意味する。さらに、図１（ｂ）（ｃ）の「水道水」においては、グレー度が高くなっているが、これは、赤褐色になったものをグレースケールで示したためである。
その結果、処理水（図中の「実験水」）には変化が見られなかったが、処理前の水（図中の「水道水」）は赤褐色となり、クリップ表面に赤錆がでて、水不溶物が生じていることが確認された。さらに、１０日後処理前の水（図１（ｂ）の「水道水」）より、２０日後処理前の水（図１（ｃ）の「水道水」）の方が、赤褐色がより濃かった。

［実施例２］
エリアンサスの代わりにイネのもみ殻を用いた以外は、実施例１と同様にして塩素除去材を得た。
実施例１に記載の方法と同様にして塩素除去能測定を行ったところ、１．０２ｍｇ／Ｌの塩素濃度を有する水が、検出限界以下となった。
また、実施例１に記載の方法と同様にして抗酸化能測定を行ったところ、実施例１の場合と同様に、処理水には変化が見られなかったが、処理前の水は赤褐色となり、クリップ表面に赤錆がでていることが確認された。

［実施例３］
エリアンサスの代わりにショウガ科月桃の葉を用いた以外は、実施例１と同様にして塩素除去材を得た。
実施例１に記載の方法と同様にして塩素除去能測定を行ったところ、１．０２ｍｇ／Ｌの塩素濃度を有する水が、検出限界以下となった。
また、実施例１に記載の方法と同様にして抗酸化能測定を行ったところ、実施例１の場合と同様に、処理水には変化が見られなかったが、処理前の水は赤褐色となり、クリップ表面に赤錆がでていることが確認された。

Claims (2)

1. 泥岩及び泥灰岩から選ばれる少なくとも１種の粉化物とイネ科植物又はショウガ科植物の草木灰との混合物の焼結粒子からなり、
   前記粉化物と前記草木灰との混合比（重量比）は、粉化物／草木灰で１０／９０以上４５／５５以下である塩素除去材。
2. 泥岩及び泥灰岩から選ばれる少なくとも１種を乾燥して破砕することにより粉化物を得、
   イネ科植物又はショウガ科植物を乾燥、燃焼して草木灰を得、
   前記粉化物及び前記草木灰を、粉化物／草木灰で１０／９０以上４５／５５以下（重量比）となるように、水と共に混合して粒子状物とし、
   得られた前記粒子状物を１１００℃以上１４００℃以下で燃焼することにより焼結粒子を得、
   前記焼結粒子を冷却することにより得られる塩素除去材の製造方法。

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