JP7236806B2 - フィルター、金属イオンの除去方法及び金属イオン除去装置 - Google Patents
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Description
本発明は、フィルター、金属イオンの除去方法及び金属イオン除去装置に関する。
従来から、集積回路等の電子部品の製造に用いられる溶液として、金属イオン含有量の低い溶液が求められている。例えば、特許文献１には、界面活性剤中の金属含量を高性能半導体材料に使用可能となるｐｐｂレベルにまで低減する金属化合物除去装置が記載されている。
近年、電子部品の更なる緻密化が進んでいる。緻密化に伴って線幅が狭くなると、わずかな不純物でも悪影響がでてしまうおそれがある。このため、安定性を担保する観点から、電子部品製造用の溶液に許容される金属イオン含有量は更に低くなっており、例えばｐｐｂレベルよりも更に低いレベルまで金属イオンを除去することが期待されている。しかし、従来の方法では、金属イオン含有量を十分に低減することが困難であったり、作業工程が多く非効率であったりする場合があった。
本発明は、被処理液中の金属イオンを効率良く除去することができ、金属イオン含有量の極めて低い溶液を容易に得ることが可能な、フィルターを提供することを目的とする。また、本発明は、上記フィルターを用いた金属イオンの除去方法及び金属イオン除去装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面は、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含み、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上である、フィルターに関する。
本発明の他の一側面は、被処理液中の金属イオンを除去する方法であって、上述のフィルターに上記被処理液を通液する通液工程を備える、除去方法に関する。
一態様において、上記通液工程は、上記被処理液を第一のフィルターに通液する第一の通液工程と、上記第一の通液工程を経た上記被処理液を第二のフィルターに通液する第二の通液工程と、を備えていてよい。このとき、上記第二のフィルターが、上述の本発明の一側面に係るフィルターであってよい。
また、上記態様において、上記第一のフィルターは、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含んでいてよい。
本発明の更に他の一側面は、酸性基を有する化合物を含有する被処理液中の金属イオンを除去する方法に関する。この除去方法は、上記被処理液に強塩基を添加する添加工程と、上記強塩基が添加された上記被処理液を上述の本発明の一側面に係るフィルターに通液する通液工程と、を備えている。
一態様において、上記酸性基を有する化合物は、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの樹脂の原料である単量体からなる群より選択される少なくとも一種を含んでいてよい。
一態様において、上記処理液中の上記酸性基に対する上記強塩基の当量比は、１．０×１０－９以上１．０×１０－４以下であってよい。
一態様において、上記通液工程は、上記被処理液を第一のフィルターに通液する第一の通液工程と、上記第一の通液工程を経た上記被処理液を第二のフィルターに通液する第二の通液工程と、を備えていてよい。このとき、上記第二のフィルターは、上述の本発明の一側面に係るフィルターであってよい。
また、上記態様において、上記第一のフィルターは、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含んでいてよい。
また、上記態様において、上記第二のフィルターにおける上記イオン交換樹脂は、スルホン酸基を含んでいてよく、上記第一のフィルターにおける上記イオン交換樹脂は、アミノリン酸基、イミノジ酢酸基及び三級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種の基を含んでいてよい。
本発明の更に他の一側面は、第一のフィルターと、上記第一のフィルターを通過した被処理液から金属イオンを除去する第二のフィルターと、を備え、上記第二のフィルターが、上述の本発明の一側面に係るフィルターである、金属イオン除去装置に関する。
一態様において、上記第一のフィルターは、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含んでいてよい。
また、上記態様において、上記第二のフィルターにおける上記イオン交換樹脂は、スルホン酸基を含んでいてよく、上記第一のフィルターにおける上記イオン交換樹脂は、アミノリン酸基、イミノジ酢酸基及び三級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種の基を含んでいてよい。
本発明によれば、被処理液中の金属イオンを除去することで、金属イオン含有量の極めて低い溶液を容易に得ることが可能な、フィルターが提供される。また、本発明によれば、上記フィルターを用いた金属イオンの除去方法及び金属イオン除去装置が提供される。
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面は理解を容易にするため一部を誇張して描いており、寸法比率等は図面に記載のものに限定されるものではない。
＜フィルター＞
本実施形態に係るフィルターは、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含んでいる。
本実施形態に係るフィルターは、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含んでいる。
また、本実施形態に係るフィルターは、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上であることを特徴としたフィルターである。なお、通液前の水は、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上であればよく、理論限界値の約１８．２３ＭΩ・ｃｍであってもよい。また、通液後の水の電気比抵抗値の上限は特に限定されず、例えば、通液前の水の電気比抵抗値以下であってよい。
なお、本明細書中、水の電気比抵抗値は、堀場製作所製インライン比抵抗センサーＥＲＦ－００１－Ｃ－Ｔにより測定される値を示す。
上記フィルターによれば、被処理液中の金属イオンを除去することで、金属イオンを含有する被処理液から、金属イオン含有量の極めて低い溶液を容易に得ることができる。
本実施形態において、上記焼結物は、自立可能な強度を有していてよく、熱可塑性樹脂粉末によって乾燥ゲル粉末が固定化されていてよい。また、本実施形態では、上記焼結物中で乾燥ゲル粉末が熱可塑性樹脂粉末によって固定化されているため、乾燥ゲル粉末の膨潤により寸法変化が生じた場合でも、自立可能な強度が維持される。すなわち、上記多孔質成形体は、上記焼結物及びその膨潤体のいずれでも自立可能な強度を有していてよい。
従来のゲル材料を用いた吸着材では、ゲル材料が吸水等によって大きな寸法変化及び強度低下を起こすことから、ゲル材料を支持体に保持したり、ビーズ状に成形したりすることが一般的であった。これに対して、本実施形態に係るフィルターは、上記のとおり自立可能なフィルターであってよく、この場合、省スペースで効率良く金属イオンを除去することができる。
本実施形態において、乾燥ゲル粉末は、吸水により膨潤してゲル状を呈する粉末であればよく、例えばハイドロゲル粒子を乾燥させて得ることができる。
乾燥ゲル粉末は、イオン交換樹脂を含んでいる。イオン交換樹脂は、イオン交換基又はキレート基を有する樹脂であってよい。イオン交換基としては、例えば、スルホン酸基、カルボン酸基、三級アミノ基、四級アンモニウム基等が挙げられる。三級アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基（－ＮＲ１
２で表される基（Ｒ１はそれぞれ独立に置換又な無置換のアルキル基を示す。））が挙げられ、より具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等が挙げられる。また、四級アンモニウム基としては、例えば、トリアルキルアンモニウム基（－Ｎ＋Ｒ２
３で表される基（Ｒ２はそれぞれ独立に置換又は無置換のアルキル基を示す。））が挙げられ、より具体的には、トリメチルアンモニウム基、ジメチルエチルアンモニウム基、ジメチルヒドロキシエチルアンモニウム基等が挙げられる。キレート基としては、例えば、ポリアミン、アミノリン酸基、イミノジ酢酸基、尿素基、チオール基、ジチオカルバミン酸基等が挙げられる。
イオン交換樹脂は、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリアミド等の樹脂であってよく、これらの樹脂は、上述のイオン交換基又はキレート基を有するように修飾されていてもよく、ジビニルベンゼン等の架橋剤により架橋されていてもよい。
乾燥ゲル粉末は、イオン交換樹脂を主成分として含有していてよい。なお、ここで主成分とは、含有量が５０質量％（好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上）であることを示す。
乾燥ゲル粉末は、無機材料を更に含んでいてもよい。無機材料としては、例えば、シリカゲル、アルミナゲル、スクメタイト等が挙げられる。これらの無機材料は、上述のイオン交換基又はキレート基を有するように修飾されていてもよい。
乾燥ゲル粉末の吸水率は、３０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましい。これにより、被処理液が微量に水分を含有していても、当該水分を効率良く除去して、金属イオンをより効果的に除去することができる。また、乾燥ゲル粉末の吸水率は、９０質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがより好ましい。これにより多孔質成形体の強度がより向上する傾向がある。
なお、本明細書中、乾燥ゲル粉末の吸水率は、ＪＩＳ Ｋ ７２０９：２０００に準拠した乾燥減量法によって求められる値を示す。より具体的には、乾燥ゲル粉末を十分な水で膨潤させてなる膨潤ゲルの重量（Ｗ１）を測定し、次いで１０５℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で２４時間以上乾燥後、乾燥重量（Ｗ２）を測定し、下記式（Ｉ）によって吸水率を求める。
吸水率（％）＝（Ｗ１－Ｗ２）×１００／Ｗ１ （Ｉ）
吸水率（％）＝（Ｗ１－Ｗ２）×１００／Ｗ１ （Ｉ）
乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ１は、例えば０．１μｍ以上であってよく、好ましくは１μｍ以上である。また、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ１は、例えば５００μｍ以下であってよく、好ましくは２００μｍ以下である。
乾燥ゲル粉末は、例えば、ハイドロゲル粒子を乾燥させて得ることができる。乾燥方法は特に限定されず、例えば、熱風乾燥、撹拌乾燥、真空乾燥等の方法が挙げられる。
乾燥ゲル粉末は、含水率１０質量％以下まで乾燥したものであることが好ましい。乾燥ゲル粉末の含水率は、好ましくは１０質量％以下であり、より好ましくは５質量％以下である。
なお、本明細書中、乾燥ゲル粉末の含水率は、乾燥減量法によって測定される値を示す。具体的には、乾燥ゲル粉末の重量（Ｗ３）を測定し、次いで１０５℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で２４時間以上乾燥後、乾燥重量（Ｗ４）を測定し、下記式（ＩＩ）によって吸水率を求める。
含水率（％）＝（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００ （ＩＩ）
含水率（％）＝（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００ （ＩＩ）
本実施形態において、熱可塑性樹脂粉末は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料からなる粉末であって、焼結により互いに部分的に融着して多孔質構造を形成することができる。
熱可塑性樹脂粉末中の熱可塑性樹脂の含有量は、熱可塑性樹脂粉末の全量基準で、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましい。
熱可塑性樹脂粉末は、熱可塑性樹脂以外の他の成分を更に含有していてもよい。他の成分としては、例えば、ステアリン酸塩等の可塑剤、タルク、シリカ、酸化防止剤等が挙げられる。
熱可塑性樹脂粉末は、熱可塑性樹脂として、超高分子量ポリエチレン及びポリアミドからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
超高分子量ポリエチレンとしては、重量平均分子量が７．５×１０５ｇ／ｍｏｌ以上５×１０７ｇ／ｍｏｌ以下であるものが好ましく、１．０×１０６ｇ／ｍｏｌ以上１．２×１０７ｇ／ｍｏｌ以下であるものがより好ましい。なお、超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量は、下記の方法で測定される値である。
1."StandardTest Method for Dilute Solution Viscosity of EthylenePolymers," D1601,Annual Book of ASTM Standards, American Society forTesting and Materials.
2."StandardSpecification for Ultra-High-Molecular-Weight PolyethyleneMolding and ExtrusionMaterials," D4020, Annual Book of ASTM Standards,American Society forTesting and Materials
1."StandardTest Method for Dilute Solution Viscosity of EthylenePolymers," D1601,Annual Book of ASTM Standards, American Society forTesting and Materials.
2."StandardSpecification for Ultra-High-Molecular-Weight PolyethyleneMolding and ExtrusionMaterials," D4020, Annual Book of ASTM Standards,American Society forTesting and Materials
超高分子量ポリエチレンの融点は、特に制限されず、例えば１３０℃～１３５℃であってよい。また、超高分子量ポリエチレンのメルトインデックスは、１．０ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８（ＩＳＯ１１３３）、１９０℃、荷重２１．６ｋｇ）以下であることが好ましく、０．５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることがより好ましい。
ポリアミドとしては、例えば、融点が１５０℃以上２００℃以下の半結晶ポリアミド微粒子を好適に用いることができる。また、このようなポリアミドとしては、単量体単位あたりの炭素原子数の平均が１０個以上であるものが好ましい。
熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径は特に限定されず、例えば０．５μｍ以上であってよく、１μｍ以上であってもよい。また、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径は、例えば５００μｍ以下であってよく、１００μｍ以下であってもよい。熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径を大きくすることで多孔質成形体の隙間が増えて通液性が向上する傾向があり、小さくすることで多孔質成形体がより密になって強度が一層向上する傾向がある。
熱可塑性樹脂粉末は、非球形の樹脂粉末であることが好ましい。熱可塑性樹脂粉末は、例えば、小球粒子が葡萄の房状に凝集した形状を有するものであってよく、球状粒子に複数の突起が形成された金平糖状の形状を有するものであってもよい。非球形の熱可塑性樹脂粉末によれば、膨潤時の寸法変化に対する耐性が一層向上する傾向がある。
熱可塑性樹脂粉末は、多孔質粉末であることが好ましい。多孔質の熱可塑性樹脂粉末の嵩密度は、例えば０．１～０．７ｇ／ｃｍ３であってよく、０．２～０．６ｇ／ｃｍ３であってもよい。なお、本明細書中、多孔質の熱可塑性樹脂粉末の嵩密度は、ＩＳＯ６０に準拠した方法で測定される値を示す。
本実施形態において、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１は、１．３以上であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３－ｄ２）／ｄ１は、４．０以下であることが好ましい。これにより、多孔質成形体の強度がより向上し、自立可能なフィルターとしてより好適に用いることができるようになる。
熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５：２０１３に準拠したレーザー回折式・散乱法によって求められるＤ５０の値を示す。より具体的には、熱可塑性樹脂粉末について、マルバーン社（イギリス、ウスター）製マスターサイザー３０００を用いたレーザー回折・散乱法によって粒度分布を求め、粒子数が全体の小さい方から積算して５０％となるＤ５０を平均粒子径ｄ１とする。
乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３は、乾燥ゲル粉末を十分な水で膨潤させてなる膨潤ゲルの平均粒子径を示す。本実施形態において、膨潤ゲルの平均粒子径ｄ３は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５：２０１３に準拠したレーザー回折式・散乱法によって求められるＤ５０の値を示す。より具体的には、膨潤ゲルについて、マルバーン社（イギリス、ウスター）製マスターサイザー３０００を用いたレーザー回折・散乱法によって粒度分布を求め、粒子数が全体の小さい方から積算して５０％となるＤ５０を平均粒子径ｄ３とする。
本実施形態において、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２は、膨潤ゲルの平均粒子径ｄ３と乾燥ゲル粉末の吸水による線膨張率αとから下記式（ＩＩＩ）によって求められる値を示す。
平均粒子径ｄ２＝平均粒子径ｄ３／（１＋線膨張率α） （ＩＩＩ）
平均粒子径ｄ２＝平均粒子径ｄ３／（１＋線膨張率α） （ＩＩＩ）
本実施形態において、乾燥ゲル粉末の吸水による線膨張率αは、以下の方法で求められる値を示す。まず、ＪＩＳ Ｋ ７３６５：１９９９に準拠した方法で測定される見掛け密度から、乾燥ゲル粉末の体積（Ｖ１）と、当該乾燥ゲル粉末を十分な水で膨潤させてなる膨潤ゲルの体積（Ｖ２）を求める。これらの体積Ｖ１及びＶ２から、下記式（ＩＶ）によって線膨張率αが得られる。
線膨張率α＝（（Ｖ２／Ｖ１）１／３－１） （ＩＶ）
線膨張率α＝（（Ｖ２／Ｖ１）１／３－１） （ＩＶ）
熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１は、１．３以上が好ましく、より好ましくは２以上である。また、比ｄ２／ｄ１は、好ましくは５０以下であり、より好ましくは２５以下である。これにより、膨潤による寸法変化によって多孔質成形体が脆くなることが避けられ、より強度の高いフィルターが得られやすくなる。
熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３－ｄ２）／ｄ１は、４．０以下であり、好ましくは３．０以下である。また、比（ｄ３－ｄ２）／ｄ１は、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．３以上である。これにより、膨潤による寸法変化によって多孔質成形体が脆くなることが避けられ、より強度の高いフィルターが得られやすくなる。
本実施形態において、多孔質成形体は、乾燥ゲル粉末及び熱可塑性樹脂粉末を含む混合粉末を焼結して形成される。
多孔質成形体は、その一態様において、熱可塑性樹脂粉末の焼結により形成された多孔質構造中に乾燥ゲル粉末が分散して固定化されたものということができる。また、多孔質成形体は、熱可塑性樹脂粉末によって乾燥ゲル粉末が相互に結着された成形体ということもできる。
混合粉末中、乾燥ゲル粉末の含有量は、熱可塑性樹脂粉末の含有量１００質量部に対して、１０質量部以上であることが好ましく、２５質量部以上であることがより好ましい。また、混合粉末中、乾燥ゲル粉末の含有量は、熱可塑性樹脂粉末の含有量１００質量部に対して、９００質量部以下であることが好ましく、３００質量部以下であることがより好ましい。
混合粉末は、乾燥ゲル粉末及び熱可塑性樹脂粉末以外の成分を添加剤としてさらに含有していてもよい。例えば、混合粉末は、活性炭、重金属減少媒体、ヒ素除去媒体、抗微生物性媒体、イオン交換媒体、ヨウ素化、樹脂、繊維、ガス吸着媒体等をさらに含有していてもよい。このような添加剤の含有量は、混合粉末の全量基準で２０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましい。
本実施形態において、混合粉末は、多孔質成形体の所望の形状に応じて金型等に充填され、焼結される。混合粉末の焼結は、熱可塑性樹脂粉末の融着が生じる条件で行うことができる。
焼結温度は、例えば、熱可塑性樹脂粉末中の熱可塑性樹脂の融点以上の温度とすることができる。焼結温度は、例えば１４０℃以上であってよく、好ましくは１５０℃以上である。また、焼結温度は、例えば２００℃以下であってよく、１８０℃以下であってもよい。
焼結時間は特に制限されず、例えば５分～１２０分とすることができ、１０分～６０分であってもよい。
多孔質成形体は、焼結時に混合粉末を充填する型を適宜選択することで、様々な形状に成形することができる。例えば、多孔質成形体は、ディスク状、中空円筒状、釣鐘型、円錐、中空星型等の多様な形状に成形することができる。
多孔質成形体の厚さは、例えば０．２ｍｍ以上であってよく、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上である。また、多孔質成形体の厚さは、例えば１０００ｍｍ以下であってよく、好ましくは１００ｍｍ以下である。
多孔質成形体は、混合粉末の焼結物であってよく、当該焼結物を膨潤させて膨潤体であってもよい。焼結物は、例えば、溶媒で膨潤させることができる。溶媒としては、例えば、水、有機溶媒等が挙げられる。本実施形態では、焼結物を膨潤させる極性溶媒は、有機溶媒であることが好ましく、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコール１－モノメチルエーテル２－アセタート）、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、シクロヘキサン、乳酸エチル等が特に好ましい。
本実施形態に係るフィルターは、上記多孔質成形体を含む。本実施形態に係るフィルターは、多孔質成形体から構成されたフィルターであってもよく、金属イオンを十分に除去し得る範囲で他の部材等を更に有していてもよい。
本実施形態に係るフィルターの形状は特に限定されず、例えば、円柱状、角柱状、板状、釣鐘状、球状、半球状、方体等であってよく、これらは中空であってもよい。
本実施形態に係るフィルターは、上述のとおり、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上であることを特徴としたフィルターである。
このようなフィルターを得る方法は、特に限定されないが、例えば、上記多孔質成形体に洗浄液を流通させることで、上記多孔質成形体を洗浄する方法等が挙げられる。洗浄液としては、例えば、水、有機溶媒、酸性溶液、塩基性溶液又はこれらの混合液等を用いることができる。洗浄条件は特に限定されず、例えば、洗浄時の流速が１０ｍＬ／分～１０Ｌ／分であってよく、洗浄時の空間速度が６～６０００ｈｒ－１であってもよい。また、洗浄時の洗浄液の温度は、例えば１℃～９９℃であってよい。
＜金属イオンの除去方法＞
本実施形態に係る金属イオンの除去方法は、被処理液中の金属イオンを除去する方法であって、上述のフィルターに被処理液を通液する通液工程を備えている。
本実施形態に係る金属イオンの除去方法は、被処理液中の金属イオンを除去する方法であって、上述のフィルターに被処理液を通液する通液工程を備えている。
本実施形態に係る除去方法によれば、金属イオン（特に、Ｎａイオン、Ｆｅイオン、Ｋイオン、Ｃａイオン、Ｃｏイオン、Ｃｒイオン、Ｎｉイオン等）を効率良く除去することができ、金属イオン含有量の極めて少ない液体（例えば、各金属イオンの含有量がそれぞれ５００ｐｐｔ以下、更に好ましくは１５０ｐｐｔ以下、更に好ましくは１００ｐｐｔ以下の液体）を得ることができる。
本実施形態では、被処理液中の金属イオンの含有量は特に限定されない。例えば、被処理液中の金属イオンの含有量は、１ｐｐｂ以上であってよく、１００ｐｐｂ以上であってもよい。被処理液中の金属イオンの含有量の上限は特に限定されないが、例えば１００ｐｐｍ以下であってよく、１０００ｐｐｂ以下であってもよい。
被処理液は、水等の水系溶媒であってもよく、ＰＧＭＥＡ等の有機溶媒であってもよく、これらの混合液であってもよい。
被処理液を通液する際の条件は特に限定されず、例えば、空間速度（ＳＶ）は６～２００ｈｒ－１であってよい。また、一次圧は、例えば２０～３００ｋＰａであってよい。
被処理液は、有機化合物を更に含有していてよい。すなわち、本実施形態では、有機化合物が溶媒に溶解してなる溶液から、金属イオンを除去することもできる。また、本実施形態では、被処理液に添加物を加えてから、金属イオンを除去することもできる。
好適な一態様において、上記除去方法は、酸性基を有する化合物を含有する被処理液中の金属イオンを除去する方法であってよい。このとき、上記除去方法は、上記被処理液に強塩基を添加する添加工程と、強塩基が添加された被処理液を上記実施形態に係るフィルターに通液する通液工程と、を備えるものであってよい。
上記態様では、添加工程を経ることで、酸性基を有する化合物を含有する被処理液から、金属イオンをより顕著に除去することができる。
酸性基を有する化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。酸性基としては、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン基、硝酸基等が挙げられ、これらのうち、添加工程による効果がより顕著に奏される観点から、フェノール性水酸基が好ましい。
酸性基を有する化合物は、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの樹脂の原料である単量体からなる群より選択される少なくとも一種を含んでいてよい。また、添加工程による効果がより顕著に奏される観点から、酸性基を有する化合物は、フェノール樹脂を含むことが好ましい。
添加工程で用いられる強塩基は特に限定されない。強塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム等の金属水酸化物、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の水酸化テトラアルキルアンモニウム等が挙げられる。
処理液中の酸性基に対する強塩基の当量比は、好ましくは１．０×１０－９以上であり、より好ましくは１．０×１０－８以上である。また、上記当量比は、好ましくは１．０×１０－４以下であり、より好ましくは１．０×１０－５以下である。これにより、通液工程で金属イオンがより顕著に除去される。
本実施形態において、被処理液は、他のフィルターを通過したものであってもよい。すなわち、通液工程は、被処理液を第一のフィルターに通液する第一の通液工程と、第一の通液工程を経た被処理液を第二のフィルターに通液する第二の通液工程と、を備えるものであってよい。このとき、第二のフィルターとして上述のフィルターが用いられ、第一のフィルターは特に限定されない。
好適な一態様において、上記第一のフィルターは、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含むものであってもよい。
本態様の第一のフィルターとしては、上記実施形態に係るフィルターと同様のフィルターが例示できる。但し、第一のフィルターは、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上である必要はない。
本態様においては、第二のフィルター（すなわち、上記実施形態に係るフィルター）におけるイオン交換樹脂がスルホン酸基を含み、第一のフィルターにおけるイオン交換樹脂がアミノリン酸基、イミノジ酢酸基及び三級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種の基を含むことが好ましい。このような第一のフィルター及び第二のフィルターの組み合わせによれば、例えば、第一のフィルターがＦｅイオン等を除去することに伴ってＮａイオン等を溶出してしまう場合であっても、第二のフィルターが溶出したＮａイオン等を除去できるため、金属イオン含有量を顕著に低減することができる。
＜金属イオン除去装置＞
本実施形態に係る金属イオン除去装置は、上記実施形態に係るフィルターを含む除去部を備えている。
本実施形態に係る金属イオン除去装置は、上記実施形態に係るフィルターを含む除去部を備えている。
図１は、金属イオン除去装置の好適な一形態を説明するための図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面を示す図である。図１に示す金属イオン除去装置１００は、上記実施形態に係るフィルター１１を含む除去部１０と、被処理液２１を貯留する第一のタンク２０と、金属イオン除去後の液体３１を貯留する第二のタンク３０と、を備えている。また、除去部１０は、フィルター１１によって内部が第一の領域１２と第二の領域１３とに区分されている。
第一のタンク２０と除去部１０とは、第一のラインＬ１によって連結されており、第一のタンク２０中の被処理液２１は、第一のラインＬ１を通って、除去部１０の第一の領域１２に送液される。第一の領域１２に送られた被処理液２１は、フィルター１１を通過して第二の領域１３に移動し、このとき被処理液２１中の金属イオンがフィルター１１により除去される。第二のタンク３０と除去部１０とは、第二のラインＬ２によって連結されており、フィルター１１を通過した被処理液（液体３１）は、第二の領域１３から第二のラインＬ２を通って、第二のタンク３０に送液される。
図３は、金属イオン除去装置の好適な他の一形態を説明するための図である。図３に示す金属イオン除去装置２００は、第一のフィルター５１を含む第一の除去部５０と、第二のフィルター６１を含む第二の除去部６０と、被処理液７１を貯留する第一のタンク７０と、第一のフィルター５１を通過した中間液８１を貯留する第二のタンク８０と、第二のフィルター６１を通過して金属イオンが除去された液体９１を貯留する第三のタンク９０と、を備えている。第二のフィルター６１は、上記実施形態に係るフィルターである。
第一のタンク７０と第一の除去部５０とは、第一のラインＬ１１によって連結されており、第一のタンク７０中の被処理液７１は、第一のラインＬ１１を通って第一の除去部５０に送液される。第一の除去部５０に送液された被処理液７１は第一のフィルター５１に通液される。第一の除去部５０は第二のラインＬ１２によって第二のタンク８０と連結されており、第一のフィルター５１を通過した中間液８１が、第二のラインＬ１２を通って第二のタンク８０に送液される。
第二のタンク８０と第二の除去部６０とは、第三のラインＬ１３によって連結されており、第二のタンク８０中の中間液８１は、第三のラインＬ１３を通って第二の除去部６０に送液される。第二の除去部６０に送液された中間液８１は第二のフィルター６１に通液される。第二の除去部６０は第四のラインＬ１４によって第三のタンク９０と連結されており、第二のフィルター６１を通過して金属イオンが除去された液体９１が、第四のラインＬ１４を通って第三のタンク９０に送液される。
好適な一態様において、第一のフィルター５１は、イオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又はその膨潤体である多孔質成形体を含むものであってもよい。
本態様の第一のフィルター５１としては、上記実施形態に係るフィルターと同様のフィルターが例示できる。但し、第一のフィルター５１は、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上である必要はない。
本態様においては、第二のフィルター６１（すなわち、上記実施形態に係るフィルター）におけるイオン交換樹脂がスルホン酸基を含み、第一のフィルター５１におけるイオン交換樹脂がアミノリン酸基、イミノジ酢酸基及び三級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種の基を含むことが好ましい。このような第一のフィルター５１及び第二のフィルター６１の組み合わせによれば、被処理液中に複数の金属イオンが含有していた場合（例えば、鉄イオン及びナトリウムイオン）であっても、各金属イオンを顕著に低減することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例Ａ－１）
＜乾燥ゲル粉末Ａ－１＞
スルホン酸基を有する強酸性陽イオン交換樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ－１を調製した。
＜乾燥ゲル粉末Ａ－１＞
スルホン酸基を有する強酸性陽イオン交換樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ－１を調製した。
＜熱可塑性樹脂粉末Ａ－１＞
熱可塑性樹脂粉末として、セラニーズ社製（ドイツ、オーバーハウゼン）製、商品名「ＧＵＲ ２１２６」（超高分子量ポリエチレン粉末、重量平均分子量：約４．５×１０６ｇ／ｍｏｌ、平均粒子径ｄ１：３２μｍ）を用いた。
熱可塑性樹脂粉末として、セラニーズ社製（ドイツ、オーバーハウゼン）製、商品名「ＧＵＲ ２１２６」（超高分子量ポリエチレン粉末、重量平均分子量：約４．５×１０６ｇ／ｍｏｌ、平均粒子径ｄ１：３２μｍ）を用いた。
＜フィルターの作製＞
乾燥ゲル粉末Ａ－１（５０質量部）と熱可塑性樹脂粉末Ａ－１（５０質量部）とを混合し、型に充填後、１６０℃のオーブン中で１０分加熱して、外径約６０ｍｍ、内径約２８ｍｍ、長さ約２５０ｍｍの中空円筒状のフィルターを作製した。作製したフィルターは、開口部の一方を塞ぎ、フィルターの外側から内側に被処理液が流通するようにした。作製したフィルターを洗浄液で４８時間以上かけて処理して、実施例Ａ－１のフィルターＡ－１を得た。
乾燥ゲル粉末Ａ－１（５０質量部）と熱可塑性樹脂粉末Ａ－１（５０質量部）とを混合し、型に充填後、１６０℃のオーブン中で１０分加熱して、外径約６０ｍｍ、内径約２８ｍｍ、長さ約２５０ｍｍの中空円筒状のフィルターを作製した。作製したフィルターは、開口部の一方を塞ぎ、フィルターの外側から内側に被処理液が流通するようにした。作製したフィルターを洗浄液で４８時間以上かけて処理して、実施例Ａ－１のフィルターＡ－１を得た。
得られたフィルターＡ－１に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は１７．６ＭΩ・ｃｍであった。
（実施例Ａ－２）
＜乾燥ゲル粉末Ａ－２＞
アミノリン酸基を有するキレート樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ－２を調製した。
＜乾燥ゲル粉末Ａ－２＞
アミノリン酸基を有するキレート樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ－２を調製した。
＜フィルターの作製＞
乾燥ゲル粉末Ａ－１に代えて乾燥ゲル粉末Ａ－２を用いたこと以外は、実施例Ａ－１と同様にしてフィルターＡ－２を作製した。
乾燥ゲル粉末Ａ－１に代えて乾燥ゲル粉末Ａ－２を用いたこと以外は、実施例Ａ－１と同様にしてフィルターＡ－２を作製した。
得られたフィルターＡ－２に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は１５．５ＭΩ・ｃｍであった。
（実施例Ａ－３）
洗浄液での処理を７２時間以上に延長したこと以外は、実施例Ａ－２と同様にしてフィルターＡ－３を作製した
洗浄液での処理を７２時間以上に延長したこと以外は、実施例Ａ－２と同様にしてフィルターＡ－３を作製した
得られたフィルターＡ－３に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は１６．４ＭΩ・ｃｍであった。
（比較例Ｘ－１）
洗浄液での処理を２４時間以下に短縮したこと以外は、実施例Ａ－１と同様にしてフィルターＸ－１を作製した。
洗浄液での処理を２４時間以下に短縮したこと以外は、実施例Ａ－１と同様にしてフィルターＸ－１を作製した。
得られたフィルターＸ－１に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は１３．６ＭΩ・ｃｍであった。
（比較例Ｘ－２）
洗浄液での処理を２４時間以下に短縮したこと以外は、実施例Ａ－２と同様にして、フィルターＸ－２を作製した。
洗浄液での処理を２４時間以下に短縮したこと以外は、実施例Ａ－２と同様にして、フィルターＸ－２を作製した。
得られたフィルターＸ－２に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は１２．８ＭΩ・ｃｍであった。
（比較例Ｘ－３）
洗浄液での処理を行わなかったこと以外は、実施例Ａ－２と同様にして、フィルターＸ－３を作製した。
洗浄液での処理を行わなかったこと以外は、実施例Ａ－２と同様にして、フィルターＸ－３を作製した。
得られたフィルターＸ－３に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は０．０３ＭΩ・ｃｍであった。
［流通試験Ａ－１（ＰＧＭＥＡの流通試験）］
上記実施例及び比較例で得られたフィルターに、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコール１－モノメチルエーテル２－アセタート）を、１次側圧力５０ｋＰａ、流量１００ｍｌ／分の条件で通液させた。通液前後のＰＧＭＥＡ中のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表１に示す。
上記実施例及び比較例で得られたフィルターに、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコール１－モノメチルエーテル２－アセタート）を、１次側圧力５０ｋＰａ、流量１００ｍｌ／分の条件で通液させた。通液前後のＰＧＭＥＡ中のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表１に示す。
［流通試験Ａ－２（フェノール樹脂含有溶液の流通試験）］
上記実施例及び比較例で得られたフィルターに、フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を５質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を、１次側圧力５０ｋＰａ、流量１００ｍｌ／分の条件で通液させた。通液前後の溶液中のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表１に示す。
上記実施例及び比較例で得られたフィルターに、フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を５質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を、１次側圧力５０ｋＰａ、流量１００ｍｌ／分の条件で通液させた。通液前後の溶液中のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表１に示す。
（実施例Ｂ－１）
＜乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１＞
実施例Ａ－２と同様にして、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末を作製し、これを乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１とした。
＜乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１＞
実施例Ａ－２と同様にして、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末を作製し、これを乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１とした。
＜熱可塑性樹脂粉末Ｂ－１＞
熱可塑性樹脂粉末として、セラニーズ社製（ドイツ、オーバーハウゼン）製、商品名「ＧＵＲ ２１２６」（超高分子量ポリエチレン粉末、重量平均分子量：約４．５×１０６ｇ／ｍｏｌ、平均粒子径ｄ１：３２μｍ）を用いた。
熱可塑性樹脂粉末として、セラニーズ社製（ドイツ、オーバーハウゼン）製、商品名「ＧＵＲ ２１２６」（超高分子量ポリエチレン粉末、重量平均分子量：約４．５×１０６ｇ／ｍｏｌ、平均粒子径ｄ１：３２μｍ）を用いた。
＜第一のフィルターＢ－１－１の作製＞
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１（４０質量部）と熱可塑性樹脂粉末Ｂ－１（６０質量部）とを混合し、型に充填後、１６０℃のオーブン中で１０分加熱して、径約４７ｍｍ、厚さ約５ｍｍの円盤状のフィルターを作製した。作製したフィルターは、フィルターの上側から下側に被処理液が流通するようにした。このフィルターを、第一のフィルターＢ－１－１とした。
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１（４０質量部）と熱可塑性樹脂粉末Ｂ－１（６０質量部）とを混合し、型に充填後、１６０℃のオーブン中で１０分加熱して、径約４７ｍｍ、厚さ約５ｍｍの円盤状のフィルターを作製した。作製したフィルターは、フィルターの上側から下側に被処理液が流通するようにした。このフィルターを、第一のフィルターＢ－１－１とした。
得られた第一のフィルターＢ－１－１に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は０．４ＭΩ・ｃｍであった。
＜乾燥ゲル粉末Ｂ－１－２＞
実施例Ａ－１と同様にして、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末を作製し、これを乾燥ゲル粉末Ｂ－１－２とした。
実施例Ａ－１と同様にして、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末を作製し、これを乾燥ゲル粉末Ｂ－１－２とした。
＜第二のフィルターＢ－１－２の作製＞
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－２（４０質量部）と熱可塑性樹脂粉末Ｂ－１（６０質量部）とを混合し、型に充填後、１６０℃のオーブン中で１０分加熱して、径約４７ｍｍ、厚さ約５ｍｍの円盤状のフィルターを作製した。作製したフィルターは、フィルターの上側から下側に被処理液が流通するようにした。作製したフィルターを、洗浄液で４８時間以上処理して、第二のフィルターＢ－１－２を得た。
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－２（４０質量部）と熱可塑性樹脂粉末Ｂ－１（６０質量部）とを混合し、型に充填後、１６０℃のオーブン中で１０分加熱して、径約４７ｍｍ、厚さ約５ｍｍの円盤状のフィルターを作製した。作製したフィルターは、フィルターの上側から下側に被処理液が流通するようにした。作製したフィルターを、洗浄液で４８時間以上処理して、第二のフィルターＢ－１－２を得た。
得られた第二のフィルターＢ－１－２に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は１７．６ＭΩ・ｃｍであった。
＜金属イオン除去装置の作製＞
被処理液が第一のフィルターＢ－１－１及び第二のフィルターＢ－１－２にこの順に通液するように、各フィルターを連結して金属イオン除去装置を作製した。
被処理液が第一のフィルターＢ－１－１及び第二のフィルターＢ－１－２にこの順に通液するように、各フィルターを連結して金属イオン除去装置を作製した。
（実施例Ｂ－２）
＜乾燥ゲル粉末Ｂ－２－１＞
イミノジ酢酸基を有するキレート樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ｂ－２－１を調製した。
＜乾燥ゲル粉末Ｂ－２－１＞
イミノジ酢酸基を有するキレート樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ｂ－２－１を調製した。
＜第一のフィルターＢ－２－１の作製＞
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１に代えて乾燥ゲル粉末Ｂ－２－１を用いたこと以外は、実施例Ｂ－１の＜第一のフィルターＢ－１－１の作製＞と同様にして、第一のフィルターを作製し、第一のフィルターＢ－２－１を得た。
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１に代えて乾燥ゲル粉末Ｂ－２－１を用いたこと以外は、実施例Ｂ－１の＜第一のフィルターＢ－１－１の作製＞と同様にして、第一のフィルターを作製し、第一のフィルターＢ－２－１を得た。
得られた第一のフィルターＢ－２－１に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は０．１ＭΩ・ｃｍであった。
＜金属イオン除去装置の作製＞
第一のフィルターＢ－１－１を第一のフィルターＢ－２－１に変更したこと以外は、実施例Ｂ－１と同様にして金属イオン除去装置を作製した。
第一のフィルターＢ－１－１を第一のフィルターＢ－２－１に変更したこと以外は、実施例Ｂ－１と同様にして金属イオン除去装置を作製した。
（実施例Ｂ－３）
＜乾燥ゲル粉末Ｂ－３－１＞
三級アミン基を有する弱塩基性イオン交換樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ｂ－３－１を調製した。
＜乾燥ゲル粉末Ｂ－３－１＞
三級アミン基を有する弱塩基性イオン交換樹脂粒子を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径が４４０μｍの乾燥ゲル粉末を得た。次いで、この乾燥ゲル粉末を粉砕して、平均粒子径ｄ２が９０μｍの乾燥ゲル粉末Ｂ－３－１を調製した。
＜第一のフィルターＢ－３－１の作製＞
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１に代えて乾燥ゲル粉末Ｂ－３－１を用いたこと以外は、実施例Ｂ－１の＜第一のフィルターＢ－１－１の作製＞と同様にして、第一のフィルターを作製し、第一のフィルターＢ－３－１を得た。
乾燥ゲル粉末Ｂ－１－１に代えて乾燥ゲル粉末Ｂ－３－１を用いたこと以外は、実施例Ｂ－１の＜第一のフィルターＢ－１－１の作製＞と同様にして、第一のフィルターを作製し、第一のフィルターＢ－３－１を得た。
得られた第一のフィルターＢ－３－１に、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍの水を、空間速度１２００ｈｒ－１で通液したところ、通液後の水の電気比抵抗値は３．７ＭΩ・ｃｍであった。
＜金属イオン除去装置の作製＞
第一のフィルターＢ－１－１を第一のフィルターＢ－３－１に変更したこと以外は、実施例Ｂ－１と同様にして金属イオン除去装置を作製した。
第一のフィルターＢ－１－１を第一のフィルターＢ－３－１に変更したこと以外は、実施例Ｂ－１と同様にして金属イオン除去装置を作製した。
（比較例Ｙ－１）
実施例Ｂ－２で作製した第一のフィルターＢ－２－１のみを用いて、金属イオン除去装置を作製した。
実施例Ｂ－２で作製した第一のフィルターＢ－２－１のみを用いて、金属イオン除去装置を作製した。
（比較例Ｙ－２）
実施例Ｂ－３で作製した第一のフィルターＢ－３－１のみを用いて、金属イオン除去装置を作製した。
実施例Ｂ－３で作製した第一のフィルターＢ－３－１のみを用いて、金属イオン除去装置を作製した。
［流通試験Ｂ－１（フェノール樹脂含有溶液の流通試験）］
上記実施例及び比較例で得られた金属イオン除去装置に、フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を５質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を供給し、第一のフィルター及び第二のフィルター（比較例では第一のフィルターのみ）にＰＧＭＥＡ溶液を通液させた。通液前後の溶液中のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表２に示す。
上記実施例及び比較例で得られた金属イオン除去装置に、フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を５質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を供給し、第一のフィルター及び第二のフィルター（比較例では第一のフィルターのみ）にＰＧＭＥＡ溶液を通液させた。通液前後の溶液中のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表２に示す。
（実施例Ｃ－１）
＜フィルターＣ－１の作製＞
実施例Ａ－２と同様にしてフィルターを作製し、フィルターＣ－１とした。
＜フィルターＣ－１の作製＞
実施例Ａ－２と同様にしてフィルターを作製し、フィルターＣ－１とした。
＜金属イオンの除去＞
フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を１０質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を準備した。また、水酸化ナトリウムを１０質量％含む水溶液を調製し、この水溶液から、水酸化ナトリウムを１０００ｐｐｍ含有するＩＰＡ（イソプロパノール）溶液を調製した。上記ＰＧＭＥＡ溶液１００質量部に対して、上記ＩＰＡ溶液０．０１質量部を添加して、水酸化ナトリウムを０．１ｐｐｍ含有する被処理液を調製した。得られた被処理液を、１次圧力５０ｋＰａ、流量２０ｍｌ／分の条件でフィルターＣ－１に流通させ、流通前後のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表３に示す。
フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を１０質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を準備した。また、水酸化ナトリウムを１０質量％含む水溶液を調製し、この水溶液から、水酸化ナトリウムを１０００ｐｐｍ含有するＩＰＡ（イソプロパノール）溶液を調製した。上記ＰＧＭＥＡ溶液１００質量部に対して、上記ＩＰＡ溶液０．０１質量部を添加して、水酸化ナトリウムを０．１ｐｐｍ含有する被処理液を調製した。得られた被処理液を、１次圧力５０ｋＰａ、流量２０ｍｌ／分の条件でフィルターＣ－１に流通させ、流通前後のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表３に示す。
（実施例Ｃ－２）
＜金属イオンの除去＞
フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を１０質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を準備した。また、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を１０質量％含む水溶液を調製し、この水溶液から、ＴＭＡＨを１０００ｐｐｍ含有するＩＰＡ溶液を調製した。上記ＰＧＭＥＡ溶液１００質量部に対して、上記ＩＰＡ溶液０．０１質量部を添加して、ＴＭＡＨを１０００ｐｐｍ含有する被処理液を調製した。得られた被処理液を、１次圧力５０ｋＰａ、流量２０ｍｌ／分の条件でフィルターＣ－１に流通させ、流通前後のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表３に示す。
＜金属イオンの除去＞
フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を１０質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を準備した。また、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を１０質量％含む水溶液を調製し、この水溶液から、ＴＭＡＨを１０００ｐｐｍ含有するＩＰＡ溶液を調製した。上記ＰＧＭＥＡ溶液１００質量部に対して、上記ＩＰＡ溶液０．０１質量部を添加して、ＴＭＡＨを１０００ｐｐｍ含有する被処理液を調製した。得られた被処理液を、１次圧力５０ｋＰａ、流量２０ｍｌ／分の条件でフィルターＣ－１に流通させ、流通前後のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表３に示す。
（参考例１）
＜金属イオンの除去＞
フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を１０質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を準備した。このＰＧＭＥＡ溶液を、１次圧力５０ｋＰａ、流量２０ｍｌ／分の条件でフィルターＣ－１に流通させ、流通前後のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表３に示す。
＜金属イオンの除去＞
フェノール樹脂（旭有機材料株式会社製ＳＰ１００６Ｎ）を１０質量％含むＰＧＭＥＡ溶液を準備した。このＰＧＭＥＡ溶液を、１次圧力５０ｋＰａ、流量２０ｍｌ／分の条件でフィルターＣ－１に流通させ、流通前後のナトリウムイオンの含有量及び鉄イオンの含有量を測定した。結果を表３に示す。
１０…除去部、１１…フィルター、２０…第一のタンク、３０…第二のタンク、１００…金属イオン除去装置、５０…第一の除去部、５１…第一のフィルター、６０…第二の除去部、６１…第二のフィルター、７０…第一のタンク、８０…第二のタンク、９０…第三のタンク、２００…金属イオン除去装置。
Claims (6)
- 酸性基を有する化合物を含有する被処理液中の金属イオンを除去する方法であって、
前記被処理液に強塩基を添加する添加工程と、
前記強塩基が添加された前記被処理液を、スルホン酸基又はキレート基を有する樹脂であるイオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又は当該焼結物の膨潤体である多孔質成形体を含み、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ －１ で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上のフィルターに通液する通液工程と、
を備える、除去方法。 - 前記酸性基を有する化合物が、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの樹脂の原料である単量体からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１に記載の除去方法。
- 前記処理液中の前記酸性基に対する前記強塩基の当量比が、１．０×１０－９以上１．０×１０－４以下である、請求項１又は２に記載の除去方法。
- 前記通液工程が、
前記被処理液を、アミノリン酸基、イミノジ酢酸基及び三級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種の基を含むイオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又は当該焼結物の膨潤体である多孔質成形体を含む第一のフィルターに通液する第一の通液工程と、
前記第一の通液工程を経た前記被処理液を第二のフィルターに通液する第二の通液工程と、を備え、
前記第二のフィルターが、スルホン酸基又はキレート基を有する樹脂であるイオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又は当該焼結物の膨潤体である多孔質成形体を含み、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ －１ で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上のフィルターである、請求項１～３のいずれか一項に記載の除去方法。 - 前記第一のフィルターが、アミノリン酸基、イミノジ酢酸基及び三級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種の基を含むイオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又は当該焼結物の膨潤体である多孔質成形体を含み、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ －１ で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上のフィルターである、請求項４に記載の除去方法。
- アミノリン酸基、イミノジ酢酸基及び三級アミノ基からなる群より選択される少なくとも一種の基を含むイオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又は当該焼結物の膨潤体である多孔質成形体を含む第一のフィルターと、
前記第一のフィルターを通過した被処理液から金属イオンを除去する第二のフィルターと、
を備え、
前記第二のフィルターが、スルホン酸基又はキレート基を有する樹脂であるイオン交換樹脂を含む乾燥ゲル粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含有する混合粉末の焼結物又は当該焼結物の膨潤体である多孔質成形体を含み、電気比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水を、空間速度１２００ｈｒ －１ で通液したとき、通液後の水の電気比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上のフィルターである、金属イオン除去装置。
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