JP7287813B2 - 水質浄化材 - Google Patents
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Description
本発明は、水質浄化材に関する。
観賞や養殖を目的として、魚、海老等の水棲生物を、養殖池、水槽等の閉鎖水域で飼育する場合、水棲生物の排泄物や食べ残しの餌等によってアンモニアやリン酸が発生する等、水質が悪化するという問題がある。
特許文献１には、窒素やリンを含む汚水を浄化する方法として、合成樹脂モノフィラメント又はヤーンをラッシュ編みして、目巾を２～１０ｍｍ程度とした短形の嚢袋に、粒径１５～３０ｍｍのゼオライトと軽量気泡コンクリートを混合してなる浄化材を収納してなる浄化嚢を、排水溝の溝底から水面にまで積み上げて浄化堰を構築する汚水浄化方法が記載されている。
また、特許文献２には、クリノプチロライト及びモルデナイトを含むゼオライトと、ケイ酸カルシウムとを含み、前記クリノプチロライトの結晶子径が１５～２６．５ｎｍ、前記モルデナイトの結晶子径が３９～４８ｎｍであり、前記ゼオライトと前記ケイ酸カルシウムとの質量比が４．０：１～１．１：１であることを特徴とする水処理材が記載されている。
特許文献１には、窒素やリンを含む汚水を浄化する方法として、合成樹脂モノフィラメント又はヤーンをラッシュ編みして、目巾を２～１０ｍｍ程度とした短形の嚢袋に、粒径１５～３０ｍｍのゼオライトと軽量気泡コンクリートを混合してなる浄化材を収納してなる浄化嚢を、排水溝の溝底から水面にまで積み上げて浄化堰を構築する汚水浄化方法が記載されている。
また、特許文献２には、クリノプチロライト及びモルデナイトを含むゼオライトと、ケイ酸カルシウムとを含み、前記クリノプチロライトの結晶子径が１５～２６．５ｎｍ、前記モルデナイトの結晶子径が３９～４８ｎｍであり、前記ゼオライトと前記ケイ酸カルシウムとの質量比が４．０：１～１．１：１であることを特徴とする水処理材が記載されている。
本発明の目的は、アンモニア吸着性、リン酸吸着性、ｐＨ緩衝性、及びケイ酸供給性に優れた水質浄化材を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトを含み、塩基置換容量及びリン酸吸収係数が特定の数値以上である水質浄化材によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［５］を提供するものである。
［１］ ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトを含む水質浄化材であって、塩基置換容量が９ｍｅｑ／１００ｇ以上であり、リン酸吸収係数が１３，０００ｍｇ／１００ｇ以上であることを特徴とする水質浄化材。
［２］ 上記水質浄化材中、可溶性ケイ酸の含有率が１０質量％以上であり、アルカリ分の含有率が１０質量％以上である前記［１］に記載の水質浄化材。
［３］ 上記ケイ酸カルシウム含有材料と上記ゼオライトの質量比（ケイ酸カルシウム含有材料／ゼオライト）が、５０／５０～９９／１である前記［１］又は［２］に記載の水質浄化材。
［４］ 上記ケイ酸カルシウム含有材料は、粒度が６ｍｍ以下のものを７０質量％以上の割合で含むものであり、かつ、上記ゼオライトは、粒度が６ｍｍ以下のものを７０質量％以上の割合で含むものである、前記［１］～［３］のいずれかに記載の水質浄化材。
［５］ 前記［１］～［４］のいずれかに記載の水質浄化材を、水棲生物が生息している養殖用水域に供給して、水棲生物を養殖する水棲生物の養殖方法。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［５］を提供するものである。
［１］ ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトを含む水質浄化材であって、塩基置換容量が９ｍｅｑ／１００ｇ以上であり、リン酸吸収係数が１３，０００ｍｇ／１００ｇ以上であることを特徴とする水質浄化材。
［２］ 上記水質浄化材中、可溶性ケイ酸の含有率が１０質量％以上であり、アルカリ分の含有率が１０質量％以上である前記［１］に記載の水質浄化材。
［３］ 上記ケイ酸カルシウム含有材料と上記ゼオライトの質量比（ケイ酸カルシウム含有材料／ゼオライト）が、５０／５０～９９／１である前記［１］又は［２］に記載の水質浄化材。
［４］ 上記ケイ酸カルシウム含有材料は、粒度が６ｍｍ以下のものを７０質量％以上の割合で含むものであり、かつ、上記ゼオライトは、粒度が６ｍｍ以下のものを７０質量％以上の割合で含むものである、前記［１］～［３］のいずれかに記載の水質浄化材。
［５］ 前記［１］～［４］のいずれかに記載の水質浄化材を、水棲生物が生息している養殖用水域に供給して、水棲生物を養殖する水棲生物の養殖方法。
本発明の水質浄化材は、アンモニア吸着性（水中のアンモニア（アンモニア態窒素）を吸着する能力）、及び、リン酸吸着性（水中のリン酸を吸着する能力）に優れているため、養殖池、水槽等の閉鎖水域に投入することによって、閉鎖水域における水質を良好にすることができる。
また、本発明の水質浄化材は、ｐＨ緩衝性（水のｐＨを緩衝する能力）に優れているため、餌の食べ残し等に起因する有機酸の生成による水のｐＨの過度の変動を抑制し、ｐＨを一定に維持することができる。
さらに、本発明の水質浄化材は、ケイ酸供給性（水中にケイ酸を供給する能力）に優れているため、水中の珪藻の増殖が促進され、珪藻を餌とする甲殻類、貝類、動物プランクトン等の増殖や成長を良好にすることができる。
また、本発明の水質浄化材は、ｐＨ緩衝性（水のｐＨを緩衝する能力）に優れているため、餌の食べ残し等に起因する有機酸の生成による水のｐＨの過度の変動を抑制し、ｐＨを一定に維持することができる。
さらに、本発明の水質浄化材は、ケイ酸供給性（水中にケイ酸を供給する能力）に優れているため、水中の珪藻の増殖が促進され、珪藻を餌とする甲殻類、貝類、動物プランクトン等の増殖や成長を良好にすることができる。
本発明の水質浄化材は、ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトを含む水質浄化材であって、塩基置換容量が９ｍｅｑ／１００ｇ以上であり、かつ、リン酸吸収係数が１３，０００ｍｇ／１００ｇ以上であるものである。
本発明で用いられるケイ酸カルシウム含有材料の例としては、トバモライト、ゾノトライト、ＣＳＨゲル、フォシャジャイト、ジャイロライト、ヒレブランダイト、及び、ウォラストナイト等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
トバモライトとは、結晶性のケイ酸カルシウム水和物であり、Ｃａ５・（Ｓｉ６Ｏ１８Ｈ２）・４Ｈ2Ｏ（板状の形態）、Ｃａ５・（Ｓｉ６Ｏ１８Ｈ２）（板状の形態）、Ｃａ５・（Ｓｉ６Ｏ１８Ｈ２）・８Ｈ2Ｏ（繊維状の形態）等の化学組成を有するものである。
ゾノトライトとは、結晶性のケイ酸カルシウム水和物であり、Ｃａ６・（Ｓｉ６Ｏ１７）・（ＯＨ）2（繊維状の形態）等の化学組成を有するものである。
ＣＳＨゲルとは、αＣａＯ・βＳｉＯ2・γＨ2Ｏ（ただし、α／β＝０．７～２．３、γ／β＝１．２～２．７である。）の化学組成を有するものである。具体的には、３ＣａＯ・２ＳｉＯ2・３Ｈ2Ｏの化学組成を有するケイ酸カルシウム水和物等が挙げられる。
フォシャジャイトとは、Ｃａ４（ＳｉＯ３）３（ＯＨ）２等の化学組成を有するものである。
ジャイロライトとは、（ＮａＣａ２）Ｃａ１４（Ｓｉ２３Ａｌ）Ｏ６０（ＯＨ）８・１４Ｈ２Ｏ等の化学組成を有するものである。
ヒレブランダイトとは、Ｃａ２ＳｉＯ３（ＯＨ）２等の化学組成を有するものである。
ウォラストナイトとは、ＣａＯ・ＳｉＯ２（繊維状又は柱状の形態）等の化学組成を有するものである。
本発明で用いられるケイ酸カルシウム含有材料の例としては、トバモライト、ゾノトライト、ＣＳＨゲル、フォシャジャイト、ジャイロライト、ヒレブランダイト、及び、ウォラストナイト等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
トバモライトとは、結晶性のケイ酸カルシウム水和物であり、Ｃａ５・（Ｓｉ６Ｏ１８Ｈ２）・４Ｈ2Ｏ（板状の形態）、Ｃａ５・（Ｓｉ６Ｏ１８Ｈ２）（板状の形態）、Ｃａ５・（Ｓｉ６Ｏ１８Ｈ２）・８Ｈ2Ｏ（繊維状の形態）等の化学組成を有するものである。
ゾノトライトとは、結晶性のケイ酸カルシウム水和物であり、Ｃａ６・（Ｓｉ６Ｏ１７）・（ＯＨ）2（繊維状の形態）等の化学組成を有するものである。
ＣＳＨゲルとは、αＣａＯ・βＳｉＯ2・γＨ2Ｏ（ただし、α／β＝０．７～２．３、γ／β＝１．２～２．７である。）の化学組成を有するものである。具体的には、３ＣａＯ・２ＳｉＯ2・３Ｈ2Ｏの化学組成を有するケイ酸カルシウム水和物等が挙げられる。
フォシャジャイトとは、Ｃａ４（ＳｉＯ３）３（ＯＨ）２等の化学組成を有するものである。
ジャイロライトとは、（ＮａＣａ２）Ｃａ１４（Ｓｉ２３Ａｌ）Ｏ６０（ＯＨ）８・１４Ｈ２Ｏ等の化学組成を有するものである。
ヒレブランダイトとは、Ｃａ２ＳｉＯ３（ＯＨ）２等の化学組成を有するものである。
ウォラストナイトとは、ＣａＯ・ＳｉＯ２（繊維状又は柱状の形態）等の化学組成を有するものである。
中でも、入手の容易性および経済性の観点から、トバモライトが好適である。トバモライトとしては、天然の鉱物を用いてもよいが、入手の容易性の観点から、トバモライトを主成分とする軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）を用いることが好ましい。また、廃材の利用促進の観点から、軽量気泡コンクリートの製造工程や建設現場で発生する軽量気泡コンクリートの端材を用いることが、より好ましい。
ここで、軽量気泡コンクリートとは、トバモライト、および、未反応の珪石からなるものであり、かつ、８０体積％程度の空隙率を有するものである。ここで、空隙率とは、コンクリートの全体積中の、空隙の体積の合計の割合をいう。
軽量気泡コンクリート中のトバモライトの割合は、軽量気泡コンクリートの内部の空隙部分を除く固相の全体を１００体積％として、通常、６５～８０体積％程度である。
軽量気泡コンクリートは、例えば、珪石粉末、セメント、生石灰粉末、発泡剤（例えば、アルミニウム粉末）、水等を含む原料（例えば、これらの混合物からなる硬化体）をオートクレーブ養生することによって得ることができる。
ここで、軽量気泡コンクリートとは、トバモライト、および、未反応の珪石からなるものであり、かつ、８０体積％程度の空隙率を有するものである。ここで、空隙率とは、コンクリートの全体積中の、空隙の体積の合計の割合をいう。
軽量気泡コンクリート中のトバモライトの割合は、軽量気泡コンクリートの内部の空隙部分を除く固相の全体を１００体積％として、通常、６５～８０体積％程度である。
軽量気泡コンクリートは、例えば、珪石粉末、セメント、生石灰粉末、発泡剤（例えば、アルミニウム粉末）、水等を含む原料（例えば、これらの混合物からなる硬化体）をオートクレーブ養生することによって得ることができる。
ケイ酸カルシウム含有材料のリン酸吸収係数は、好ましくは１３，０００ｍｇ／１００ｇ以上、より好ましくは１４，０００～４０，０００ｍｇ／１００ｇ、さらに好ましくは１６，０００～３５，０００ｍｇ／１００ｇ、特に好ましくは１８，０００～３０，０００ｍｇ／１００ｇである。該係数が１３，０００ｍｇ／１００ｇ以上であれば、水質浄化材のリン酸吸着性をより向上させることができる。該係数が４０，０００ｍｇ／１００ｇを超えるものは入手が困難である。
なお、リン酸吸収係数は、「土壌標準分析・測定法（土壌標準分析 測定法委員会編） リン酸アンモニウム液法（１：５０抽出）」に記載された方法に準拠して測定することができる。
なお、リン酸吸収係数は、「土壌標準分析・測定法（土壌標準分析 測定法委員会編） リン酸アンモニウム液法（１：５０抽出）」に記載された方法に準拠して測定することができる。
ケイ酸カルシウム含有材料の可溶性ケイ酸の含有率は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１２～３５質量％、さらに好ましくは１４～３０質量％、特に好ましくは１６～２５質量％である。該含有率が１０質量％以上であれば、水質浄化材のケイ酸供給性をより向上させることができる。該含有率が３５質量％を超えるものは入手が困難である。
なお、可溶性ケイ酸の含有率は、独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．４．１．ａ ふっ化カリウム法」に記載された方法に準拠して測定することができる。
なお、可溶性ケイ酸の含有率は、独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．４．１．ａ ふっ化カリウム法」に記載された方法に準拠して測定することができる。
ケイ酸カルシウム含有材料のアルカリ分の含有率は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１２～３５質量％、さらに好ましくは１４～３０質量％、特に好ましくは１６～２５質量％である。該含有率が１０質量％以上であれば、水質浄化材のｐＨ緩衝性をより向上させることができる。該含有率が３５質量％を超えるものは入手が困難である。
なお、アルカリ分の含有率は、独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．５．４ アルカリ分」に記載された方法に準拠して測定することができる。
なお、アルカリ分の含有率は、独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．５．４ アルカリ分」に記載された方法に準拠して測定することができる。
ケイ酸カルシウム含有材料は多孔質であることが好ましい。ケイ酸カルシウム含有材料が多孔質であれば、ケイ酸カルシウム含有材料からのケイ酸の溶出量がより大きくなるため、水中の珪藻の増殖をより促進することができる。また、本発明の水質浄化材を水中に添加した際に、ケイ酸カルシウム含有材料の多孔質部分に存在する空気が、水中に連行されることによって、水中の溶存酸素量の低下を防ぐことができる。
ケイ酸カルシウム含有材料は、粉粒状物（粉状物あるいは粒状物）であることが好ましい。ケイ酸カルシウム含有材料の粒度は、該材料に含まれるケイ酸の水への溶出量をより多くする観点から、好ましくは６ｍｍ以下、より好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下である。該粒度の下限値は、粉砕に要するエネルギーの削減や、水質浄化材の水への供給を容易にする等の観点から、好ましくは０．００１ｍｍ、より好ましくは０．００５ｍｍ、特に好ましくは０．０１ｍｍである。
なお、ケイ酸の溶出量が多くなれば、水中の珪藻の成育がより安定し、その増殖がより促進される。
ケイ酸カルシウム含有材料の粒度分布は、ケイ酸の溶出量をより多くする観点から、好ましくは６ｍｍ以下（より好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下）の粒度を有する粒体を７０質量％以上（好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上）の割合で含むものである。
なお、本明細書中、粒度の値は、篩の目開き寸法に対応する値である。
なお、ケイ酸の溶出量が多くなれば、水中の珪藻の成育がより安定し、その増殖がより促進される。
ケイ酸カルシウム含有材料の粒度分布は、ケイ酸の溶出量をより多くする観点から、好ましくは６ｍｍ以下（より好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下）の粒度を有する粒体を７０質量％以上（好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上）の割合で含むものである。
なお、本明細書中、粒度の値は、篩の目開き寸法に対応する値である。
本発明で用いられるゼオライトとしては、天然で産出されるもの（ゼオライト鉱物）でもよく、工業的に製造されるもの（合成ゼオライト）でもよい。中でも、原料にかかるコストを低減する観点から、天然で産出されるものが好ましい。ゼオライト鉱物の例としては、ゼオライト（狭義のもの；天然ゼオライト）、モルデナイト、クリノブチライト等が挙げられる。
ゼオライトの塩基置換容量（ＣＥＣ：Ｃａｔｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ、陽イオン交換容量ともいう。）は、好ましくは２０ｍｅｑ／１００ｇ以上、より好ましくは５０～２００ｍｅｑ／１００ｇ、さらに好ましくは１００～１８０ｍｅｑ／１００ｇ、特に好ましくは１２０～１６０ｍｅｑ／１００ｇである。該量が２０ｍｅｑ／１００ｇ以上であれば、水質浄化材のアンモニア吸着性をより向上させることができる。該量が２００ｍｅｑ／１００ｇを超えるものは入手が困難である。
ゼオライトの塩基置換容量（ＣＥＣ：Ｃａｔｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ、陽イオン交換容量ともいう。）は、好ましくは２０ｍｅｑ／１００ｇ以上、より好ましくは５０～２００ｍｅｑ／１００ｇ、さらに好ましくは１００～１８０ｍｅｑ／１００ｇ、特に好ましくは１２０～１６０ｍｅｑ／１００ｇである。該量が２０ｍｅｑ／１００ｇ以上であれば、水質浄化材のアンモニア吸着性をより向上させることができる。該量が２００ｍｅｑ／１００ｇを超えるものは入手が困難である。
ゼオライトの粒度は、水質浄化材のアンモニア吸着性をより向上させる観点から、好ましくは６ｍｍ以下、より好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下である。該粒度の下限値は、粉砕に要するエネルギーの削減や、水質浄化材の水への供給を容易にする等の観点から、好ましくは０．００１ｍｍ、より好ましくは０．００５ｍｍ、特に好ましくは０．０１ｍｍである。
ゼオライトの粒度分布は、水質浄化材のアンモニア吸着性をより向上させる観点から、好ましくは６ｍｍ以下（より好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下）の粒度を有する粒体を７０質量％以上（好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上）の割合で含むものである。
ゼオライトの粒度分布は、水質浄化材のアンモニア吸着性をより向上させる観点から、好ましくは６ｍｍ以下（より好ましくは４ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下）の粒度を有する粒体を７０質量％以上（好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上）の割合で含むものである。
本発明の水質浄化材は、上述したケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトを混合することで得ることができる。
水質浄化材において、ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトの質量比（ケイ酸カルシウム含有材料／ゼオライト）は、リン酸吸着性、ケイ酸供給性、及びｐＨ緩衝性をより向上させる観点からは、好ましくは５０／５０以上、より好ましくは６０／４０以上、さらに好ましくは７０／３０以上、特に好ましくは８０／２０以上である。また、アンモニア吸着性をより向上させる観点からは、好ましくは９９／１以下、より好ましくは９５／５以下である。
水質浄化材において、ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトの質量比（ケイ酸カルシウム含有材料／ゼオライト）は、リン酸吸着性、ケイ酸供給性、及びｐＨ緩衝性をより向上させる観点からは、好ましくは５０／５０以上、より好ましくは６０／４０以上、さらに好ましくは７０／３０以上、特に好ましくは８０／２０以上である。また、アンモニア吸着性をより向上させる観点からは、好ましくは９９／１以下、より好ましくは９５／５以下である。
水質浄化材の塩基置換容量は、水質浄化材のアンモニア吸着性をより向上する観点からは、９ｍｅｑ／１００ｇ以上、好ましくは１２ｍｅｑ／１００ｇ以上、より好ましくは１８ｍｅｑ／１００ｇ以上、さらに好ましくは３０ｍｅｑ／１００ｇ以上、特に好ましくは５０ｍｅｑ／１００ｇ以上である。また、水質浄化材の塩基置換容量は、相対的にケイ酸カルシウム含有材料の量が少なくなり、水質浄化材のリン酸吸収係数、可溶性ケイ酸の含有率、及びアルカリ分の含有率が小さくなることを防ぐ観点からは、好ましくは２００ｍｅｑ／１００ｇ以下、より好ましくは１５０ｍｅｑ／１００ｇ以下、さらに好ましくは１２０ｍｅｑ／１００ｇ以下、さらに好ましくは１００ｍｅｑ／１００ｇ以下、特に好ましくは９０ｍｅｑ／１００ｇ以下である。
水質浄化材のリン酸吸収係数は、水質浄化材のリン酸吸着性をより向上させる観点からは、１３，０００ｍｇ／１００ｇ以上、好ましくは１３，２００ｍｇ／１００ｇ以上、よりに好ましくは１５，０００ｍｇ／１００ｇ以上、特に好ましくは１８，０００ｍｇ／１００ｇ以上である。該係数は、相対的にゼオライトの量が少なくなり、水質浄化材のアンモニア吸着性が低下することを防ぐ観点からは、好ましくは４０，０００ｍｇ／１００ｇ以下、好ましくは３０，０００ｍｇ／１００ｇ以下、よりに好ましくは２５，０００ｍｇ／１００ｇ以下、特に好ましくは２０，０００ｍｇ／１００ｇ以下である。
水質浄化材の可溶性ケイ酸の含有率は、水質浄化材のケイ酸供給性をより向上させる観点からは、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１２質量％以上、さらに好ましくは１４質量％以上、特に好ましくは１６質量％以上である。該含有率は、相対的にゼオライトの量が少なくなり、水質浄化材のアンモニア吸着性が低下することを防ぐ観点からは、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２５質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下、特に好ましくは１８質量％以下である。
水質浄化材のアルカリ分の含有率は、水質浄化材のｐＨ緩衝性をより向上させる観点からは、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１２質量％以上、さらに好ましくは１４質量％以上、特に好ましくは１６質量％以上である。該含有率は、相対的にゼオライトの量が少なくなり、水質浄化材のアンモニア吸着性が低下することを防ぐ観点からは、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２５質量％以下、さらに好ましくは２２質量％以下、特に好ましくは１８質量％以下である。
水棲生物（養殖の対象となる水棲生物を含む）が生息している養殖池や水槽等の養殖用水域に、本発明の水質浄化材を散布し落下させて、水中に供給するという簡易な方法によって、養殖用水域の水質を良好に維持することができ、水棲生物（珪藻、動物プランクトンや、養殖の対象となる魚類、甲殻類、貝類等）の増殖や成長を良好なものにすることができる。
水質浄化材は、長期間にわたって水質を良好なものにする観点から、時間的間隔を置いて繰り返し供給してもよい。水質浄化材を繰り返し供給する間隔は、好ましくは１～３０日間、より好ましくは２～１５日間、特に好ましくは３～１０日間である。
また、上記水質浄化材は、徐々に溶けて、最終的には消滅することから、使用後の回収や除去が不要であり、管理が容易である。
水質浄化材は、長期間にわたって水質を良好なものにする観点から、時間的間隔を置いて繰り返し供給してもよい。水質浄化材を繰り返し供給する間隔は、好ましくは１～３０日間、より好ましくは２～１５日間、特に好ましくは３～１０日間である。
また、上記水質浄化材は、徐々に溶けて、最終的には消滅することから、使用後の回収や除去が不要であり、管理が容易である。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）ケイ酸カルシウム含有材料；トバモライトを含む軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）を破砕した粉粒状物、１ｍｍ以下の粒度のものの含有率：９０質量％以上
（２）ゼオライト；１ｍｍ以下の粒度のものの含有率：９０質量％以上、ジークライト社製、商品名「ＳＧＷ－Ｂ４」
上記ケイ酸カルシウム含有材料及び上記ゼオライトの物性値を、以下の方法で測定した。結果を表１に示す。
［塩素置換容量の測定］
「土壌環境分析法（土壌環境分析法編集委員会編）Ｖ．６ セミミクロ・ショレンベルガー（Ｓｃｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ）法」に記載された方法に準拠して測定した。
［リン酸吸収係数の測定］
「土壌標準分析・測定法（土壌標準分析 測定法委員会編） リン酸アンモニウム液法（１：５０抽出）」に記載された方法に準拠して測定した。
［可溶性ケイ酸の測定］
独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．４．１．ａ ふっ化カリウム法」に記載された方法に準拠して測定した。
［アルカリ分の測定］
独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．５．４アルカリ分」に記載された方法に準拠して測定した。
［使用材料］
（１）ケイ酸カルシウム含有材料；トバモライトを含む軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）を破砕した粉粒状物、１ｍｍ以下の粒度のものの含有率：９０質量％以上
（２）ゼオライト；１ｍｍ以下の粒度のものの含有率：９０質量％以上、ジークライト社製、商品名「ＳＧＷ－Ｂ４」
上記ケイ酸カルシウム含有材料及び上記ゼオライトの物性値を、以下の方法で測定した。結果を表１に示す。
［塩素置換容量の測定］
「土壌環境分析法（土壌環境分析法編集委員会編）Ｖ．６ セミミクロ・ショレンベルガー（Ｓｃｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ）法」に記載された方法に準拠して測定した。
［リン酸吸収係数の測定］
「土壌標準分析・測定法（土壌標準分析 測定法委員会編） リン酸アンモニウム液法（１：５０抽出）」に記載された方法に準拠して測定した。
［可溶性ケイ酸の測定］
独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．４．１．ａ ふっ化カリウム法」に記載された方法に準拠して測定した。
［アルカリ分の測定］
独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料等試験法（２０１８）４．５．４アルカリ分」に記載された方法に準拠して測定した。
［実施例１～４、比較例１～４］
ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトを、水質浄化材中の各含有率が表２に示す含有率となる量で混合して、水質浄化材を調製した。
得られた水質浄化材の、塩基置換容量、リン酸吸収係数、可溶性ケイ酸、及びアルカリ分を上述した方法で測定した。結果を表２に示す。
ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトを、水質浄化材中の各含有率が表２に示す含有率となる量で混合して、水質浄化材を調製した。
得られた水質浄化材の、塩基置換容量、リン酸吸収係数、可溶性ケイ酸、及びアルカリ分を上述した方法で測定した。結果を表２に示す。
［水質浄化材のｐＨ緩衝性の評価］
水道水に、硝酸（関東化学社製、特級試薬）を添加して、硝酸濃度が、０、１０、３０、１００、３００ｐｐｍ（質量基準）となるように調整した硝酸水溶液を得た。得られた硝酸水溶液を模擬水として、各々の模擬水１００ミリリットルと水質浄化材１ｇを、１００ミリリットルのポリプロピレン製の容器に入れて、振とう機を用いて、７日間振とうした。次いで、模擬水のｐＨを、複合型ガラス電極（堀場製作所社製、型番：９６２５－１０Ｄ）を用いて測定した。
また、参考例１として、上記硝酸水溶液（水質浄化材を添加しなかったもの）のｐＨを測定した。
結果を表３に示す。
水道水に、硝酸（関東化学社製、特級試薬）を添加して、硝酸濃度が、０、１０、３０、１００、３００ｐｐｍ（質量基準）となるように調整した硝酸水溶液を得た。得られた硝酸水溶液を模擬水として、各々の模擬水１００ミリリットルと水質浄化材１ｇを、１００ミリリットルのポリプロピレン製の容器に入れて、振とう機を用いて、７日間振とうした。次いで、模擬水のｐＨを、複合型ガラス電極（堀場製作所社製、型番：９６２５－１０Ｄ）を用いて測定した。
また、参考例１として、上記硝酸水溶液（水質浄化材を添加しなかったもの）のｐＨを測定した。
結果を表３に示す。
各々の水質浄化材について、以下の方法を用いて、物性の評価を行った。
［アンモニアおよびリン酸吸着性の評価］
リン酸水素二アンモニウム（関東化学社製、特級試薬）０．０９４４ｇを蒸留水に加えて、模擬水２リットルを調製した。該模擬水中、アンモニア態窒素の濃度は１０ｍｇ／リットル、リン酸濃度は３３．９ｍｇ／リットルであった。
上記模擬水１００ミリリットルと水質浄化材１ｇを、１００ミリリットルのポリプロピレン製の容器に入れて、振とう機を用いて、７日間振とうした。次いで、孔径が０．４５μｍであるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のメンブレンフィルターを用いて、模擬水をろ過して、ろ液を得た。
［アンモニアおよびリン酸吸着性の評価］
リン酸水素二アンモニウム（関東化学社製、特級試薬）０．０９４４ｇを蒸留水に加えて、模擬水２リットルを調製した。該模擬水中、アンモニア態窒素の濃度は１０ｍｇ／リットル、リン酸濃度は３３．９ｍｇ／リットルであった。
上記模擬水１００ミリリットルと水質浄化材１ｇを、１００ミリリットルのポリプロピレン製の容器に入れて、振とう機を用いて、７日間振とうした。次いで、孔径が０．４５μｍであるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のメンブレンフィルターを用いて、模擬水をろ過して、ろ液を得た。
ろ液のアンモニア態窒素、リン酸、及び、ケイ酸の濃度を、以下の方法で測定した。
［アンモニア態窒素濃度（表４中、「ＮＨ４－Ｎ」と示す。）の測定］
インドフェノール青比色法を用いたデジタルパックテスト（共立理化学研究所社製、商品名「デジタルパックテスト・マルチ、型式：ＤＰＭ－ＭＴ」を用いて測定した。
［リン酸濃度の測定］
モリブデン青比色法を用いたデジタルパックテスト（共立理化学研究所社製、商品名「デジタルパックテスト・マルチ、型式：ＤＰＭ－ＭＴ」を用いて測定した。
［ケイ酸濃度の測定］
ＩＣＰ発光分析装置（堀場製作所社製、商品名「ＵＬＴＩＭＡ ＩＩ」）を用いて測定した。
また、水質浄化材のアンモニア吸着性及びリン酸吸着性の指標として、アンモニア態窒素及びリン酸の吸着率（％）を、以下の式を用いて算出した。
アンモニア態窒素の吸着率（％）＝（振とう前の模擬水のアンモニア態窒素の濃度－振とう後のろ液のアンモニア態窒素の濃度）／振とう前の模擬水のアンモニア態窒素の濃度×１００
リン酸の吸着率（％）＝（振とう前の模擬水のリン酸の濃度－振とう後のろ液のリン酸の濃度）／振とう前の模擬水のリン酸の濃度×１００
結果を表４に示す。
なお、アンモニア態窒素及びリン酸の濃度は、小さいほど水質が良好である。また、アンモニア態窒素及びリン酸の吸着率は、水質を良好にする観点から、大きい方が好ましい。
また、ケイ酸濃度は、珪藻の増殖を促進することができる観点から、大きいほうが好ましい。
［アンモニア態窒素濃度（表４中、「ＮＨ４－Ｎ」と示す。）の測定］
インドフェノール青比色法を用いたデジタルパックテスト（共立理化学研究所社製、商品名「デジタルパックテスト・マルチ、型式：ＤＰＭ－ＭＴ」を用いて測定した。
［リン酸濃度の測定］
モリブデン青比色法を用いたデジタルパックテスト（共立理化学研究所社製、商品名「デジタルパックテスト・マルチ、型式：ＤＰＭ－ＭＴ」を用いて測定した。
［ケイ酸濃度の測定］
ＩＣＰ発光分析装置（堀場製作所社製、商品名「ＵＬＴＩＭＡ ＩＩ」）を用いて測定した。
また、水質浄化材のアンモニア吸着性及びリン酸吸着性の指標として、アンモニア態窒素及びリン酸の吸着率（％）を、以下の式を用いて算出した。
アンモニア態窒素の吸着率（％）＝（振とう前の模擬水のアンモニア態窒素の濃度－振とう後のろ液のアンモニア態窒素の濃度）／振とう前の模擬水のアンモニア態窒素の濃度×１００
リン酸の吸着率（％）＝（振とう前の模擬水のリン酸の濃度－振とう後のろ液のリン酸の濃度）／振とう前の模擬水のリン酸の濃度×１００
結果を表４に示す。
なお、アンモニア態窒素及びリン酸の濃度は、小さいほど水質が良好である。また、アンモニア態窒素及びリン酸の吸着率は、水質を良好にする観点から、大きい方が好ましい。
また、ケイ酸濃度は、珪藻の増殖を促進することができる観点から、大きいほうが好ましい。
表３から、実施例１～４において、硝酸濃度が３００ｐｐｍである模擬水に本発明の水質浄化材を添加した場合、模擬水のｐＨは８．７７～９．１０であった。一方、比較例２～４において、硝酸濃度が３００ｐｐｍである模擬水に水質浄化材（リン酸吸収係数が６，０００～１２，０００ｍｇ／１００ｇであり、アルカリ分が１～９質量％であるもの）を添加した場合、模擬水のｐＨは、２．７４～８．１５であった。これらのこと等から、本発明の水質浄化材を用いることで、ｐＨの低下をより抑制しうることがわかる。
また、表４から、実施例１～４において、アンモニア態窒素の濃度は３．４～６．９ｍｇ／リットルであり、比較例１におけるアンモニア態窒素の濃度（９．１ｍｇ／リットル）よりも小さいことがわかる。このことから、本発明の水質浄化材（実施例１～４）は、ケイ酸カルシウム含有材料のみを用いた水質浄化材（比較例１）よりも、アンモニア吸着性に優れていることがわかる。
また、実施例１～４において、リン酸の濃度は０．０～０．３ｍｇ／リットルであり、比較例２～４におけるリン酸の濃度（１．１～３３．８ｍｇ／リットル）よりも小さいことがわかる。このことから、本発明の水質浄化材（実施例１～４）は、リン酸吸収係数が６，０００～１２，０００ｍｇ／１００ｇであり、アルカリ分が１～９質量％である水質浄化材（比較例２～４）よりも、リン酸吸着性に優れていることがわかる。
さらに、実施例１～４において、ケイ酸の濃度は８９．２～１０５．３ｍｇ／リットルであり、比較例２～４におけるケイ酸の濃度（２２．０～７８．８ｍｇ／リットル）よりも大きいことがわかる。このことから、本発明の水質浄化材（実施例１～４）は、ケイ酸供給性に優れていることがわかる。
また、実施例１～４において、リン酸の濃度は０．０～０．３ｍｇ／リットルであり、比較例２～４におけるリン酸の濃度（１．１～３３．８ｍｇ／リットル）よりも小さいことがわかる。このことから、本発明の水質浄化材（実施例１～４）は、リン酸吸収係数が６，０００～１２，０００ｍｇ／１００ｇであり、アルカリ分が１～９質量％である水質浄化材（比較例２～４）よりも、リン酸吸着性に優れていることがわかる。
さらに、実施例１～４において、ケイ酸の濃度は８９．２～１０５．３ｍｇ／リットルであり、比較例２～４におけるケイ酸の濃度（２２．０～７８．８ｍｇ／リットル）よりも大きいことがわかる。このことから、本発明の水質浄化材（実施例１～４）は、ケイ酸供給性に優れていることがわかる。
Claims (2)
- ケイ酸カルシウム含有材料とゼオライトの混合物である水質浄化材（ただし、上記混合物の焼成物を除く。）であって、
上記水質浄化材について、塩基置換容量が９ｍｅｑ／１００ｇ以上であり、かつ、リン酸吸収係数が１３，０００ｍｇ／１００ｇ以上であり、
上記水質浄化材中、可溶性ケイ酸の含有率が１０質量％以上であり、かつ、アルカリ分の含有率が１０質量％以上であり、
上記ケイ酸カルシウム含有材料と上記ゼオライトの質量比（ケイ酸カルシウム含有材料／ゼオライト）が、５０／５０～９９／１であり、
上記ケイ酸カルシウム含有材料は、粒度が６ｍｍ以下のものを７０質量％以上の割合で含むものであり、かつ、上記ゼオライトは、粒度が６ｍｍ以下のものを７０質量％以上の割合で含むものであることを特徴とする水質浄化材。 - 請求項１に記載の水質浄化材を、水棲生物が生息している養殖用水域に供給して、水棲生物を養殖する水棲生物の養殖方法。
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