JPH0330895A - 水処理フィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば水中の有機ノ＼ロゲン化合物または難
分解性汚濁成分を還元分解除去する水処理フィルター及
びその製造方法に関するものである。

従来の技術 水処理技術としては１例えば■活性炭を用いる吸着法、
■触媒を用いる酸化還元法、■エアバブリングにて揮散
させる曝気法、■オゾンにて酸化させるオゾン処理法、
■水酸化物として共沈分離させる凝集処理法などが知ら
れている。工業用水学会誌（工業用水）　、　Ｎｏ、３
５７（１９８８）、　　ｐ　２〜７は、■の触媒法に関
するもので還元剤として鉄粉を用い、これを１．１，２
．２−テトラクロロエタンを含有する水に一定量添加す
れば、１，１，２．２−テトラクロロエタンは、還元分
解除去される事が記載されている。

発明が解決しようとする課題 このような水処理技術を水中の有機ハロゲン化合物また
は難分解性汚濁成分の除去技術に適用すると、■は、活
性炭の特性から何でも吸着するため、水中の目的成分以
外の無害物質も吸着除去し効率が悪い、更に廃棄時に燃
焼させると、吸着した該成分が大気中に揮散し、さらに
は塩素ガス、ホスゲン、ダイオキシン等の二次有害物質
を生成する危険性がある。■は、触媒の酸化還元効率の
持続性が短期のものが多いため、実用向きでない、■は
、大気中への汚染物質の揮散に過ぎず根本的な解決手段
にはならない、■は、オゾン発生機を必要とする上、有
害なオゾンの残存が考えられ、装置規模が大きくなり過
ぎる。■は、有機ハロゲン化合物を生成する前駆物質の
除去などの対症療法的な方法であり、該成分を直接除去
する方法ではない等の問題がある。

又、前記の鉄粉による還元分解に関する公知技術は、表
面を活性化する処理工程上、鉄粉は取扱い難いだけでな
く、カラム等に充填して水処理フィルターとして用いる
と、還元体が粉体であるために処理水を通過すると、充
填層内にショートパスを生じやすく、充填した鉄粉と有
害物質とが均一に接触しないため、分解効率が悪い等の
欠点がある。

課題を解決するための手段 本発明の特徴とするところは、 （１）三次元網目状多孔体を形成している骨格を鉄によ
り構成した水処理フィルター （２）三次元網目状多孔体を酸化膜溶解水溶液と接触せ
しめ、酸化膜を溶解除去し、該多孔体を形成している骨
格表層部を鉄より構成することを特徴とする、水処理フ
ィルターの製造方法。

に関するものである。

有害物質を含む水処理技術として有害塩素化合物の水処
理例を説明する。

０価の鉄は、人体に有害とされる有機塩素化合物と下記
の反応を起こして有機塩素化合物を無害化するため、極
めて効果的な還元処理剤である。

即ち、下記のごとき反応により無害化することができる
。

３Ｆｅ＋３Ｈ２０＋ＣＨＣｌ３　　＋ｃ）１４　＋　　
３Ｆｅ２÷＋　３０Ｈ−＋クロロホルム　メタン ３Ｃ２′″ ４Ｆｅ＋４Ｈ２０＋ＣＨＣｌ２　−ｃｕｃｔ２テトラク
ロロエタン →ＣＨ３・ＣＨ３＋　　４Ｆｅ”＋　　４０Ｈ−＋　　
４Ｃｌエタン ３Ｆｅ　＋　３Ｈ２０＋　ＣＨＣＱ　：　ＣＣＩ　２ト
リクロロエチレン ＝ＣＨ２：ＣＨ２＋　　３Ｆｅ”＋　　３０Ｈ−＋　　
３Ｃ１−エチレン ４Ｆｅ　＋　４Ｈ２０＋　ＣＣｌ１２　：　ＣＣ１１２
テトラクロロエチレン 一＋ＣＨ２：（Ｈ２＋　　４Ｆｅ”＋　　４０Ｈ−＋　
　４Ｃ１ｌ−エチレン しかし、Ｆｅは溶存酸素を含む水中では０価の状態で存
在することは困難で、一般には３価あるいは４価の酸化
物に変化して前記の化学反応や還元が起こりにくい。

本発明者等は、簡易な手段でＦｅ’の還元状態を維持す
る方法を研究した結果、鉄からなるフィルター表層部（
表面）に存在する鉄の酸化被膜を溶解除去することによ
って達成できることを知得した。

酸化膜溶解水溶液としては塩酸、過酸化水素。

硝酸、硫酸、りん酸、ぶつ酸、クロム酸、ざ酸、酢酸、
アスコルビン酸等の１〜７０％水溶液と接触することに
よりフィルター表層部の酸化被膜を除去する。またこれ
らの酸の２種類以上の混合物も同様の作用を有する。

即ち、フィルター表層部が鉄よりなる表層部にはＦｅ’
が保持される。

これらの方法でフィルターの表層部に維持されたＦｅ’
を溶存酸素を含む水中において有機塩素化合物の還元処
理剤として長期間使用する際には。

常時あるいは必要の都度間欠的に、フィルターに前記の
水溶液を流すか、処理した後Ｆｅ’の状態を維持するた
めに鉄の酸化電位よりも低い電位に分極させ続ける。こ
れにより、Ｆｅ０は、長期間にわたって生成され、保持
できる。

又フィルターに擬製陽極として例えば、アルミニウム等
を付着、混在せしめて表層部をＦｅ’に保持する。

更にフィルター表面にＦｅ’を生成せしめる他の方法と
しては、鉄からなるフィルターを還元雰囲気中例えば、
水素気流中で加熱還元処理することによっても、達成す
ることができる。このようなフィルターは、還元剤であ
る鉄が構造体となっており、容易に酸化膜除去でき、ま
た処理水のショートパスがなく処理水中の有害物質と均
一に接触でき分解除去が効率的にできる。

次に三次元網目多孔体製造の一例を挙げる。

平均粒径５０ル以下の鉄粉、酸化鉄粉、表面を酸化した
鉄粉を単独であるいは混合して、あるいは炭素粉末を添
加混合して母材用粉末として使用する。母材用粉末のＣ
とＯの関係が後で述べる（１）式となるように調整した
後、結合剤と混練し有機質三次元多孔材に塗着し、更に
熱処理を行い自己還元゛焼結反応を行なわしめる。

酸化鉄粉は例えば製鉄所の製鋼ダスト、熱延スケールを
粉砕して製造する事ができる０表面を酸化させた鉄粉は
、例えば銑鉄、鋳鉄を湿式粉砕して得られる。湿式粉砕
法による鉄粉は、粉砕中に発火や爆発等がないために安
全であり、又表面が酸化していない鉄粉よりも安価に製
造できる。

粉砕する鉄が合金元素であるＭｎ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、　
Ｃｕ、Ｐ、Ａ！を含有する場合は、これ等の合金元素を
含有する鉄粉や表面を酸化させた鉄粉がえられるが、こ
れらの合金元素は焼結金属多孔体の骨格の強度等を向上
させるために好ましい、またこれ等の合金元素を含有す
る粉末を母材用粉末に添加させると同様の効果が得られ
る。

母材用粉末にはまた。必要に応じて炭素粉末を添加して
使用する。炭素粉末は例えば電極やコークスを粉砕して
得られる。鉄粉、酸化鉄粉、表面を酸化させた鉄粉を単
独であるいは混合しであるいは炭素粉末を添加混合して
、炭素と酸素の含有量が、 但し。

［Ｃ］　：母材用粉末の炭素含有量（重量％）、［０］
　：母材用粉末の酸素含有量（重量％）の母材用粉末を
製造する。炭素含有量が２．１％以上の鉄はセメンタイ
トが粉砕核となるため粉砕し易く、粉末が安価に製造で
きるが、この粉末は炭素を２．１％以上含有するため、
炭素粉末を添加混合する事なく使用できる。

粉体を高圧プレスで加圧しないで塗着状態のままで焼結
するため、粒子結合が不十分で、焼結後の多孔体の形状
維持が困難となり易い、この方法では熱処理で、Ｆｅ５
Ｇと鉄の低融点の液相を生成せしめ、液相焼結化によっ
て、強固に粒子を結合するが母材用粉末中にＣを２．１
％以上含有させると、鉄とＦｅ５Ｃの共晶が生成し、液
相焼結化させ易い。

熱処理では自己還元反応を起させ、母材用粉末中の酸素
によって炭素含有量を低減させる。母材用粉末中の［０
］の含有量が４／３（［Ｃ］　−２）以下では脱炭の進
行が不十分で、焼結後の母材の炭素含有量が高く、熱歪
等で割れ易い脆い多孔体となる。

又母材用粉末中の［Ｏ］の含有量が４／３（［Ｃ］＋７
）以上では、焼結後の母材中の未還元酸化物が多くなっ
て、多孔体は崩壊し易い。

母材用粉末中の［０１の含有量を、４／３（［Ｃ］−２
）〜４／３（［Ｃ］　＋７）に調整すると、靭性の優れ
た健全な鉄系の金属多孔体が得られる。

次に母材用粉末は結合剤と混練し有機質三次元多孔材の
骨格に塗着する。結合剤は有機系では例えば、ＣＭＣや
ポリアクリル酸を、又無機系では例えば水ガラスを用い
る事ができるが、母材用粉末をこれらの結合剤の水溶液
と混練する。

有機質三次元多孔材とは、熱処理での加熱で熱分解ある
いは昇華して除去できる多孔材で、例えばウレタンフオ
ームや三次元織物をいう。

母材用粉末と結合剤との混練物は、スプレーや浸漬によ
って有機質三次元多孔材の骨格に塗着される０粒度が５
０ル以下の母材用粉末は結合剤との混線によって語調な
スラリー状となるため、有機質三次元多孔材の骨格に均
一な厚さに塗着せしめる事ができる。

熱処理では、母材用粉末が炭素を十分含有しているため
、加熱炉の雰囲気は一般の焼結合金の場合と異なり、還
元性雰囲気にする必要はなく、非酸化性のアルゴンガス
や窒素ガスの雰囲気で十分である。有機質三次元多孔材
がウレタンフオームの場合は、１００〜３５０℃で３０
分加熱すると有機質三次元多孔材は除去される。

更に８００〜１２００℃に約１時間加熱すると、液相焼
結化や自己還元反応や仕上げ焼結化によって、母材が鉄
である焼結金属多孔体が得られる。

このような多孔体の表面積、空孔等の調整は、上記有機
質三次元多孔材の表面積により調整することができる。

実施例 次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。

注１：三次元網目多孔体は、粒鉄を湿式粉砕し、平均粒
径１０Ｂｍの粒体とし、これを水とＣＭＣで混練し、空
孔２１のウレタンフオームにスプレー法にて塗着し、乾
燥（１００℃）、脱脂（２００℃）、自己還元（８００
℃）、焼結（１１００℃）の熱処理を窒素雰囲気中で行
い、成分（％）　、　Ｃ：　０．０５％、Ｓｉ：０．０
５％、Ｍｎ　：　０．３８％、ｐ　：　０．００９％、
Ｓ　：　０．０１５％、Ｏ：　０．０１％、Ｆｅ：残の
多孔体を使用。

注２＝処理水溶液は４０℃に加温して使用。

注３：処理結果は、上記多孔体をフィルターとし、クロ
ロホルム１０ｐｐ腸含有水を１．０１７分の流速で１時
間循環させ、フィルターを通過して出てくる水中のクロ
ロホルム濃度をＥＣＯガスクロマトグラフ分析装置によ
り測定した結果。

注４＝比較例は、上記鉄粉を充填槽内（直径ｌＯＯ■腸
、高さ３００腸■）に充填し、上記クロロホルム含有水
を同様に循環させた。

発明の効果 本発明により、排水などの汚水浄化を確実にでき、かつ
本発明フィルターは長期間に亘り使用することができる
。又極めて安価なコストで水処理ができる。更に有機ハ
ロゲン化合物等難分解性汚濁水の処理も確実にできる等
の優れた効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）三次元網目状多孔体を形成している骨格を鉄によ
   り構成した、水処理フィルター。（２）三次元網目状多
   孔体を酸化膜溶解水溶液と接触せしめ、酸化膜を溶解除
   去し、該多孔体を形成している骨格表層部を鉄より構成
   することを特徴とする、水処理フィルターの製造方法。