JPH0157607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は一般懸濁粒子及び磁性粒子からなる懸
濁物質（以下濁質と記す。）を含有する液体の浄
化に適した濾過方法に関するものである。 従来濁質を含有する液体の濾過方法としては、
濾布、砂、アンスラサイト等を濾材とする方法が
用いられて来た。これらの濾材はいずれも通水孔
として、微細な網目状面を多数有する構造のた
め、濾過効率等を考えると、数μｍ以下の粒子を
除去することは困難であつた。 また磁性粒子を吸着分離する方法として、強磁
性体を均一な充填率で充填した磁場中で濾過する
ことにより、磁性粒子を吸着分離する方法があ
る。いわゆる磁気分離装置といわれているもので
あるが、この方法は磁性粒子のみを吸着するた
め、一般の懸濁粒子を含む液体を濾過するには不
適当である。しかも、磁気粒子中の数μｍ以上の
比較的大きな粒子及びそれ以下の微小な粒子も、
全く磁気分離装置内の強磁性体にて吸着させるた
め、強磁性体の充填率を高める必要があり、また
比較的大きな粒子は良く吸着されるが微小な粒子
は吸着されにくい欠点を有していた。 したがつて、濁質を完全に除去するためには、
濾布、砂、アンスラサイト等の濾材による濾過方
法と強磁性体により磁場中で磁性粒子を除去する
濾過方法とを併用しなければならず、その場合強
磁性体を均一に充填するための構造が問題であ
り、設備規模も大きくなるという問題点を有して
いた。 本発明の目的とするところは、上記従来技術の
欠点を解消し、濁質を効率よく処理でき、長時間
の連続使用に耐え、かつ、再生特性のすぐれた濾
過方法を提供することにある。 本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意
研究した結果、有機繊維と強磁性金属繊維とから
なる繊維集合体を濾材として用い、磁場中で濾過
することにより、濁質を効率よく、かつ、経済的
に除去しうることを見出し、本発明を完成した。 本発明の方法によれば、一般懸濁粒子及び比較
的大きな磁性粒子は濾材中の有機繊維の部分によ
り除去され、また微小な数μｍ以下の磁性粒子
は、強磁性金属繊維により選択的に同時に除去さ
れるため、非常にすぐれた濾過効果が得られる。 本発明でいう有機繊維としては、天然繊維、再
生繊維、合成繊維等がある。特にポリエステル、
ナイロン、ビニロン等の合成繊維が耐久性の点で
すぐれている。 また強磁性金属繊維としては、フエライト系ス
テンレス鋼繊維、マルテンサイト系ステンレス鋼
繊維、オーステナイト系とフエライト系の２相を
有するステンレス鋼繊維、鉄、ニツケル及びコバ
ルトを主体とする非晶質金属繊維等がある。特に
強磁性金属繊維として高透磁率−低保磁力（100
ｍOe以下）の耐腐蝕性非晶質金属繊維を使用す
れば、従来問題となつていた結晶質金属繊維、例
えばステンレス鋼繊維の残留磁化による濾材の再
生不良の問題も解決でき、かつ耐腐蝕性がすぐれ
ているため錆の発生もなく、長期間の連続使用に
好適である。耐腐蝕性、かつ高透磁率、低保磁力
を有した代表的な非晶質金属繊維は、Fe−Cr、
Fe−Cr−Ni、Fe−Cr−Ni−Mo、Fe−Cr−Mo、
Ni−Cr−MoにSi、Ｂ、Ｐ、Ｃの少なくとも一種
を20重量％程度添加した合金からなるものが好ま
しい。 有機繊維と強磁性金属繊維との配合の割合は原
液の性状、特に磁性粒子の大きさ、濃度などによ
り必要に応じて任意に選択することができるが、
強磁性金属繊維を少なくとも５重量％以上存在さ
せる必要がある。 次に繊維集合体としては、有機繊維と強磁性金
属繊維とがランダム混合状態又は積層状態で複合
された、マツト、布帛、不織布、網、短繊維をか
らみ合わせた繊維塊又は有機繊維の繊維塊に強磁
性金属繊維を付着又は植込んだ形状のものを用い
うる。特に短繊維がランダムにからみあつた繊維
塊は濾材洗浄時の流動化が容易で、かつ繊維の流
出がないために、再生特性が非常にすぐれてい
る。しかも個々の繊維塊の中に強磁性金属繊維が
ランダムに混入しているため、逆洗を行つても常
に均一な充填率を保持することができる。 さらに、磁性粒子の除去効率を高め、かつ再生
特性を向上させるためには、有機繊維により形成
された繊維塊に強磁性金属繊維を付着又は植込ん
だ構成からなる濾材を用いることが有効である。 一般に有機繊維はもつれやすく、非常に複雑な
構造の集合体を形成し得る特性を持つており、も
つれあいの状態は繊維の太さ、長さ、ヤング率、
剛性、密度、摩擦係数等の繊維の物理的性質や表
面構造によつて定まる。したがつて必要に応じて
所望の物理的性質と構造をもつた繊維を選択すれ
ば、使用目的に応じた種々の繊維塊を容易に得る
ことができる。 繊維塊は次のような方法により作製することが
できる。すなわち、水を満たした撹拌槽内へ短繊
維を供給して分散させ、撹拌槽内を乱流状態にす
るべく、気体吹込み、あるいは機械的に撹拌して
繊維群を浮遊、流動させれば、撹拌作用により繊
維は曲げられ、互いにからまり合い、繊維塊が形
成される。短繊維は繊維長が５〜50mmの長さで、
直径が10〜100μｍ程度のものが好ましい。繊維
塊の形状は球状あるいは楕円球状で、最大直径部
分が５〜100mmのものが望ましい。 以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。 第１図は有機繊維と強磁性金属繊維からなる繊
維集合体の濾材の一例について示すもので、イは
積層マツト状、ロは繊維塊状、ハは有機繊維から
なる繊維塊に強磁性金属繊維を植込んだ構成から
なるものである。図中Ａは有機繊維、Ｂは強磁性
金属繊維である。 第２図は本発明に係る濾過方法の実施に使用す
る装置の一例を示すものである。適宜の径を有す
る濾過塔１内の上部に散水用多孔板２、下部に濾
材３の径より小さい孔の濾材支持用多孔板４を設
け、該濾材支持用多孔板４上に濾材３を堆積させ
て濾材層５を形成するとともに、濾材洗浄時に濾
材３を展開させる空間として、濾材展開部６を設
ける。なお第２図では、濾材３として高透磁率、
低保磁力の耐腐蝕性非晶質金属繊維を植込んだ繊
維塊を用いた例を示す。また濾過塔１上部に開閉
弁を有する原液供給管７、及び濾過塔１下端部に
それぞれ開閉弁を有する処理水管８及び洗浄水供
給管９を接続する。また前記濾材支持用多孔板４
の下側に空気吹込み管１０を配設し、濾過塔１の
外部に磁場を与えるための電磁石１１を設置す
る。１２は洗浄排水排水管である。 第２図の濾過装置において濾過塔１内の上部及
び下部に設ける多孔板の孔径は濾材層５を構成す
る濾材３が液流とともに通過流出しない程度の細
かさであることが望ましい。また濾材層５の厚さ
は必要に応じて任意に設定することができるが、
濾過の精度、洗浄後の濾材３の再堆積による濾材
層５の再形成が十分行われるためには、30cm以上
が望ましい。また濾材展開部６の高さも必要に応
じて適宜選定すればよいが、濾材洗浄時に前記濾
材３が自由に展開しうるための場所を確保するに
は、濾材層厚さの1/2以上の高さを必要とする。 電磁石１１によつて加える磁場は5KOe以下で
十分である。 次に第２図に示す濾過装置による濾過操作につ
いて説明する。 まず、空気吹込み管１０、洗浄排水出管１２、
及び洗浄水供給管９の開閉弁を閉じ、電磁石１１
に電流を流し、原液供給管７及び処理水管８の開
閉弁をそれぞれ開く。 供給された原液は原液の供給圧により濾材支持
用多孔板４に圧縮された濾材層５により一般懸濁
粒子及び比較的粒径の大きな磁性粒子は有機繊維
に、微小な磁性粒子は強磁性金属繊維に同時に捕
捉され、処理水として処理水管８から系外へ取り
出される。 また、濾材洗浄操作では、原液供給管７及び処
理水管８の開閉弁を閉じ、電磁石１１の電流を切
る。空気吹込み管１０、洗浄排水排出管１２及び
洗浄水供給管９の開閉弁を開放し、圧縮空気を供
給するとともに送液ポンプ（図示せず。）により
洗浄水を濾過時とは逆方向に通水する。空気吹込
み管１０から圧送される空気と洗浄水供給管９か
ら供給される洗浄水とが濾過塔内で混合されて、
濾材層５を下方から崩しつつ、濾材３の間隙を流
動し、個々の濾材３を徐々に濾材展開部６に移動
展開させ、捕捉されていた濁質を剥離しつつ流動
して、洗浄排水出管１２から系外に排出される。
濁質の排出が十分終わつた時点で、濾過操作に入
り、濾過を再開する。 以上のごとく、本発明の濾過方法は構成及び操
作が簡単で、通常の懸濁微粒子は濾材中の有機繊
維により除去され、また有機繊維では除去し得な
い微少磁性粒子は強磁性金属繊維に吸着されるた
め、高性能な濾過ができる。また濾材を繊維塊の
状態で用いる場合洗浄も容易で、洗浄によつても
繊維塊として存在しているため再生使用が繰り返
し行える。また再生によつても強磁性体の充填率
を一定に保つことができるなどのすぐれた効果を
奏するものである。 実施例 １、２ 第２図に示す濾過装置において、散水用多孔板
２から濾材支持多孔板４までの距離を2200mm、内
径300mmφのガラス製円筒濾過塔１を用い濾材支
持多孔板４から1000mmの高さまで濾材３を堆積さ
せて濾材層５を形成し、該濾材層５と散水用多孔
板２の間を濾材展開部６とした。また電磁石１１
は内径350mmφ、高さ1050mmとし3KOeの磁場を
発生させた。被濾過液は粒径10〜30μｍの一般粉
塵を100mg／、粒径10〜30μｍと１〜5μｍの磁
性粒子をそれぞれ100mg／を含んだ液を用い30
ｍ／ｈの定速で濾過し濾液中の濁質濃度を重量法
にて測定した。 濾材３として一番目に直径45μｍの長さ15mmの
ポリエステル短繊維を水中に撹拌してできた平均
直径20mmの球状繊維塊に直径130μｍ、長さ22mm
の合金組成Fe₆₇−Si₁₆−B₁₅−Cr₃（小数子は原子
％）からなる非晶質合金繊維を、繊維塊１個当り
400本植込んだ濾材を用いた（実施例１）。 ２番目の濾材３として上記ポリエステル短繊維
に直径130μｍ、長さ10mmに切断した上記非晶質
合金繊維を混合させ、水中にて撹拌し、できあが
つた平均直径20mmの球状繊維塊からなる濾材を用
いた（実施例２）。 また比較例として、上記ポリエステル短繊維の
みで作成した平均直径20mmの球状繊維塊からなる
濾材（比較例１）及び直径５mmのコルク玉に直径
130μｍ、長さ22mmの上記非晶質合金繊維を400本
植込んだ濾材（比較例２）についても実施した。 各濾材による濾過結果を表に示す。

【表】 本発明による濾過方法である実施例１及び２は
非常に優れた濾過効果が得られた。特に実施例１
は有機繊維塊に非晶質合金繊維を植込んだ濾材を
用いた為、磁性粒子除去に優れた効果が得られ
た。しかしながら比較例１では磁性粒子の小さな
ものが除去できずまた比較例２では一般粉塵がほ
とんど除去できない。 実施例 ３ 実施例１と同じ装置にて被濾過液として高炉集
塵水を用いた。高炉集塵水はマグネタイト・ヘマ
タイト・鉄・石英その他の微小物質を500mg／
含むものである。これを実施例１で用いた濾材を
用い45ｍ／ｈの流量で処理した。濾液中の濁質濃
度は５mg／に減少した（除去率99％）。 比較の為Fe₆₇−Si₁₀−B₁₅−Cr₈、直径130μｍの
非晶質合金繊維を充填率70％ランダムに堆積させ
た濾材で同様に濾過した濾過中の濁質濃度は45
mg／であり、本発明による方法が非常に濾過効
率が良いことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法で用いる濾材の外観模式
図であり、第２図は本発明の方法で用いる濾過装
置の概略図である。 Ａ……有機繊維、Ｂ……強磁性金属繊維、１…
…濾過塔、２……散水用多孔板、３……濾材、４
……濾材支持用多孔板、５……濾材層、６……濾
材展開部、７……原液供給管、８……処理水管、
９……洗浄水供給管、１０……空気吹込み管、１
１……電磁石、１２……洗浄排水排出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機繊維と強磁性金属繊維からなる繊維集合
   体を濾材として用い、磁場中で液体中の懸濁粒子
   を除去することを特徴とする濾過方法。 ２ 強磁性金属繊維が耐腐蝕性非晶質金属繊維で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３ 繊維集合体が短繊維が互いにからまり合つた
   繊維塊であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ４ 繊維集合体が有機繊維の繊維塊に強磁性金属
   繊維を植込んだものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。