JPH0232950B2

JPH0232950B2 - Mizunoseiseihoho

Info

Publication number: JPH0232950B2
Application number: JP23427182A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Yamamura
Original assignee: YAMAMURA KAGAKU KENKYUSHO KK
Current assignee: YAMAMURA KAGAKU KENKYUSHO KK
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1990-07-24
Anticipated expiration: 2002-12-28
Also published as: JPS59123584A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、各分野で使用する水をより精製する
方法に関する。

たとえば医薬品業界や半導体業界では、高品質
の医薬や半導体を製造するために、その原料の一
部である純水にも高純度の規格を必要としてい
る。したがつて従来の純水のように、微量の塩化
物や有機物などの不純物を含んでいると使用不可
能であり、このような不純物を除去するために凝
集沈殿装置、過装置、イオン交換装置、オゾン
殺菌装置などを組合せて設置している。この組合
せの場合には、イオン化しない微細な溶解物質や
微生物などが分離できないことがあるので、水を
蒸留することで高純度の水を得る方法も一般的に
行なわれているが、医薬品や半導体の製造用水と
しての規格に適合する純水を大量かつ安価に得る
ことは相当に困難である。すなわち蒸留操作を行
なうと、多量の熱エネルギを必要として高価な純
水となり、しかも混在溶解物質の留液へのもれが
生じることがある。

また、浄水場や下水処理場では、産業廃水およ
び生活廃水の急激な増大によつて河川、湖沼に多
量の廃水が流入して、水道原水、工業用水の水質
汚濁が深刻化している。特に浄水場では、主とし
てフエノールによる臭気発生や残留塩素などが問
題となり、これの除去用として一般に粉状または
粒状の活性炭で処理している。さらに活性炭処理
装置は、生物化学処理した下水や廃水をさらに３
次処理して環境の悪化の防止をはかるとともに、
廃水の再生利用のためにも行なわれ、活性炭を円
筒容器に詰めてその中を廃水を上向流または下向
流に通している。そして家庭用の浄水器として
も、水道水の消毒に使う塩素やその他の薬液を除
去するために用いられている。活性炭は多数の微
細孔を有する炭素物質であり、水中の汚濁物質を
吸着除去するけれども、汚濁成分のうちで特に
BOD成分、COD成分、色素および臭気成分の除
去にすぐれている。活性炭のうちでは、粉状の方
が粒状よりも吸着作用がすぐれているが、再生使
用や黒水発生の問題があり、いずれの態様であつ
ても、使用時における漏電事故に注意を要し、か
つ機械的堅牢性が比較的低いので高圧給水による
大量処理が不可能であり、さらに価格の点でも有
利ではない。

本発明者は、前記の各分野で用いる水の精製に
ついて種々検討を重ねた結果、アルキル基結合シ
リカゲルを用いると、蒸留操作や活性炭使用より
も有利な場合があることを見出した。したがつて
本発明の目的は、多孔性シリカゲルの表面をシラ
ン処理して得たアルキル基結合シリカゲルの単体
または混合物に原水を通水することにより、比較
的簡単な操作で原水を大量かつ安価に精製すると
ともに、特に無極性のの有機物を効果的に除去す
ることにある。

アルキル基結合シリカゲルが水中の溶解物質を
保持・吸着する主因は、たとえば疎水性相互作用
によつて説明されることもあり、溶解物質の分子
中の非極性部分は極性の水にとり囲まれている
が、アルキル基結合シリカゲルのアルキル基と会
合すると疎水性部分全体としての表面積が減り、
その分だけ極性の水分子がまわりから解放されて
系全体のエネルギが下がることによる。アルキル
基結合シリカゲルのアルキル鎖長は、一般にその
増加によつて溶解物質の保持・吸着を増加するこ
とになり、特に無極性の化合物たとえばベンゼ
ン、トルエン、高位アルカン類、非解離性界面活
性剤、PCB、フエノールなどの保持が大きい。

アルキル基結合シリカゲルを製造するには、多
孔性シリカゲルの表面をシラン処理し、その際に
シリカゲルの水分をなくすためにシリカゲル中の
水分の除去を十分に行なうことを要する。この表
面処理では、グリニヤール反応やアミノ化合物を
用いてもよいが、一般にシリカゲルを有機アルキ
ルクロロシランで処理してSi―Ｏ―Si結合を形成
させるのが好ましい。シランを化学結合させる際
に、有機アルキル基の炭素数は多いほうがよく、
好ましくは炭素数８〜30個であり、たとえば炭素
数８個のオクチルシラン、炭素数18個のオクタデ
シルシラン、炭素数20個のエイコシルシランなど
を化学結合させたものを単体または混合物の状態
で用いる。

シリカゲル表面には約8.5〜9.0×10^-6モル／m²
のシラノール基があり、これにたとえば有機アル
キルトリクロロシランを反応させると、最大限約
3.0〜4.2×10^-6モル／m²の有機アルキルシランが
シラノール基に結合した形になり、反応条件の選
択によつて有機アルキルシランが単層状態で結合
しているほかに、２層、３層のポリマーの状態の
場合がある。したがつて有機アルキルトリクロロ
シランの選択は、数多くのシラノール基をつぶす
ために重要であり、さらに地理的にトリメチルシ
リル基の導入可能なシラノール基および未反応の
クロロ基に対して、それらにアルキル基をつける
キヤツピング（２次シリル化）を適用してもよ
い。このキヤツピングでは、一度未反応のクロロ
基をメタノールでメトキシ基に変えた後にトリメ
チルシリル化し、これによつて表面処理をほぼ完
全にするとともに、シリカ上の裸のシラノール基
も地理的に可能なだけトリメチル化するので、水
中の溶解物質の分離が良くなるという利点があ
る。

アルキル基結合シリカゲルはタンクに充填し、
これに上方または下方から連続して処理しようと
する原水を送り込む。このタンクは２本設置して
再生を交互に行なつても、数本設置して順次に再
生するようにしてもよい。また原水を上向流でタ
ンク中を流し、入口付近で吸着飽和に達したもの
をタンク下部から連続的に取出して再生にまわ
し、タンク上部から再生物および補充物を注入す
るようにしてもよい。

アルキル基結合シリカゲルで高純度の純水を製
造する際には、たとえば、ポリ塩化アルミニウム
や硫酸バンドなどの凝集剤を使用する凝集沈殿装
置、砂およびアンスラサイトを充填して過装
置、強酸性カチオン交換樹脂および強塩基性アニ
オン樹脂を用いるイオン交換装置、公知の精密
過装置およびオゾン殺菌装置などと組合せて配置
する。これらの装置のほかに、逆浸透装置、電気
透析装置、紫外線殺菌装置、超過装置などを組
込んでもよい。使用する各装置は、各タンクと組
合せてそれぞれを連通管で接続する。

一方、浄水場や下水処理場でのアルキル基結合
シリカゲルによる水の精製は、沈降分離装置など
の物理的処理装置、酸化還元装置や湿式酸化装置
などの化学的処理装置、好気性処理および嫌気性
処理の生物化学処理を経た段階で行なうと好まし
い。このシリカゲル精製装置は、活性炭処理装置
に代えてまたは該処理装置と併設すると、水の臭
気、ABS洗剤さらには活性炭処理装置では除去
しにくかつた残存PCBなどの無極性化合物も効
果的に除去でき、廃水の場合は再利用も可能とな
る。この処理段階では、逆浸透装置、電気透析装
置、イオン交換樹脂装置、電解装置などと組合せ
て実施することもできる。また家庭用の浄水器と
しては、水道の蛇口に直接取付けるように構成し
てもよい。

本発明方法によつて高純度の純水を製造する
と、その操作段階において多量の熱エネルギは必
要でなく、しかも大量の純水を比較的短時間に処
理できるから、医薬品や半導体の製造用水として
の規格に適合する純水を安価に得ることが可能と
なる。また上水や下水の処理に適用すると、高圧
給水による大量処理ができ、しかも価格面や使用
勝手の点で好ましいうえに、特に臭気成分、残存
PCB，ABS洗剤などの無極性化合物を効果的に
除去するという利点がある。

次に本発明を実施例によつて説明する。

実施例１濁度２、COD70ppm（as Ｏ）、一般細菌数60×
10⁴個／ml（1000mlの検水についてダイレクトカ
ウントとプレートカウントの複合結果により判
定）の原水を、原水管を経て凝集沈殿装置へ流入
し、ここでは凝集剤としてポリ塩化アルミニウム
を5ppm添加する。次に原水を、砂およびアンス
ラサイトを充填したボデイフイールド型過装置
に流入して、懸濁物質およびコロイド状物質を
取する。次にこの過水を、強酸性カチオン交換
樹脂アンバーライトIRA―124、50lと強塩基性ア
ニオン交換樹脂アンバーライトIRA―410，80lを
混床式に充填したイオン交換塔に通水して、塩
類、遊離塩などを除去する。この後に、直径30cm
×高さ100cmのステンレス鋼製のタンクにアルキ
ル基結合シリカゲルを200l充填した精製装置に加
圧条件下で通水する。ここで用いるアルキル基結
合シリカゲルは、400℃で水分除去したシリカゲ
ルにトリクロロオクタデシルシランを反応させ、
さらに未反応のクロロ基をメトキシ化した後にト
リメチルシリル化して製造する。この精製装置に
よつて、イオン交換装置で除去しきれなかつた溶
解有機物を除去する。この純水はさらに、0.2〜
0.5μのアセチルセルロース製の過膜を張設した
精密過装置に通水して、残存する水棲菌などの
微生物やその胞子類を除去し、そしてオゾン発生
装置より発生したオゾンによつて殺菌する。得た
純水は貯水タンクに入れ、その品質を測定すると
濁度０、COD0.1ppm、一般細菌数0.1個／ml以下
であり、原水中に存在していたイオン類およびコ
ロイド状物質をほとんど完全に除去することがで
きる。

実施例２フエノール臭を有する水道水を、内径５cm×高
さ20cmのステンレス鋼製のカラムに通過させて浄
水する。このカラム中には、600℃で水分除去し
たシリカゲルにオクタデシルクロロシランを反応
させ、得たアルキル基結合シリカゲルをドライパ
ツク法で適量充填する。カラム通過の結果とし
て、水中のフエノール量は200ppmからほとんど
0ppmに減少して脱臭でき、かつ残存PCB1〜
2ppmを完全に除去することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

１高純度の純水の製造、廃水の高次処理または
飲料水の浄化のために、多孔性シリカゲルの表面
をシラン処理をして得たアルキル基結合シリカゲ
ルの単体または混合物に原水を通水することを特
徴とする水の精製方法。