JPH06504714A - 非晶質の錫およびチタンケイ酸塩を用いた競合イオン含有水系からの重金属、特に鉛除去 - 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】

非晶質の錫およびチタンケイ酸塩を用いた競合イオン含有水系からの重金属、特 に鉛除去 発明の背景 結晶性モレキュラーシーブゼオライト類を含む有機および無機両方のイオン交換 体を用いて水溶液から特定金属を除去することは、本技術分野で周知の如く古く 、そして特許および技術文献の中に、上記技術の例が数多く含まれている。モレ キュラーシーブ類は、一般に、特定カチオン類の除去に有効性を示すが、しかし ながら、この水溶液の中に競合カチオン類が存在していると、モレキュラーシー ブは、通常、有効に除去することが望まれている金属が上記ゼオライトのイオン 部位のいくつかの部分を占める地点にまでにしか機能しない。その後、このゼオ ライトを廃棄するか或は再生する必要がある。 上述した種類の操作に適した非常に広〈実施されている用途は、家庭用の水軟化 産業における用途であり、ここでは、大部分のミネラルウォーターの中に固有的 に存在しているカルシウムおよびマグネシウムイオンが、そのイオン交換体に元 来会合しているイオン、通常ナトリウムに置き換わるまで、この有機もしくは無 機型のイオン交換体に水を接触させる。この時点で、このイオン交換体を再生す る必要があり、そしてこれは通常、逆流洗浄または逆流置換を用いるか、或はこ のイオン交換体を、その水から除去するカチオンとは異なるカチオンの溶液、即 ち、通常塩化ナトリウムの形態のナトリウム溶液と接触させることによって達成 される。このナトリウムは、その使用したイオン交換体中のカルシウム／マグネ シウムに置き換わり、そしてこのサイクルで、新しく開始する準備が整う。 適切なイオン交換体が有する特性を評価するにおいて、望まれていない金属もし くは金属類を除去する働きをするそれの環境が極めて重要であることは極めて明 らかであり、そしてそれが有する競合イオンに対する感受性は、単なる科学的好 奇心とは逆に、実用上の交換体を得るにおいて極めて重要である。 従って、例えば、汚染された水溶液の中に重金属が存在している産業工程におい て、この水は、他のイオン、特にカルシウムおよびマグネシウムを含んでいるこ とから、このような重金属は通常それ自身として存在しているのではない。従っ て、重金属を含んでいる産業廃棄流れとの接触でイオン交換体が実用的であるた めには、このイオン交換体が有するイオン交換部位は、競合するマグネシウムま たはカルシウムに対してよりも重金属に対して充分な選択性を示す必要がある。 イオン交換体が用いられ得る他の重要な領域は飲料水の分野である。 毒性を示す重金属、特に鉛で飲料水が汚染されていると、科学誌および一般語の 両方で大きな興味の持たれるトビツクになるであろう。 環境保護庁（Ｔｈｅ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ａ ｇｅｎｃｙ）　（Ｅ　ＰＡ）は、人が水を消費するに安全であると考えられるレ ベル以下の鉛の閾レベルは存在していない、と述べている。このＥＰＡは、米国 の１３８百万住民が潜在的にある程度の鉛毒危険を負っている、と見積もってい る。この問題を認識して、Ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　５ａｎｉｔａｔｉｏｎ　 Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　（Ｎ　Ｓ　Ｆ　）は、公衆衛生コンサルタントのＮＳＦ 諮問委員会によって採用が推奨されている基準番号５３を確立した。基準番号５ ３は、鉛が２０ｐｐｂを越えないとする限界を設定している。 鉛汚染源には、産業廃棄物、並びに鉛を含んでいるハンダ、そして大部分の家庭 用および水クーラーの鉛管類で見いだされる他の構成要素が含まれる。 鉛を除去する目的で、種々の技術、例えば沈澱技術が用いられている。 このような方法は、多量除去では有効性を示すが、鉛のレベルを人が消費するに は許容されないレベルである約５０ｐｐｂ未満に低下させるには有効でない。鉛 を除去するための他の可能な選択には、合成イオン交換体樹脂または種々の吸収 材、例えば活性炭に暴露することによる、汚染流の浄化が含まれる。このような システムは、典型的に、動的金属容量が低いこと、鉛選択性が低いこと、そして 金属除去率が許容されない程低いことで苦しんでいる。 イオン交換は、水系から数多くのカチオン性金属種を除去するための１つの可能 な道を示している。冒頭に示したように、結晶性の無機モレキュラーシーブ類は 、数百の商業的イオン交換方法の基本を成している。 個々のモレキュラーシーブ各々は、混合溶液に暴露された時、相殺する特定イオ ンに対して選択性を示す特徴的な好ましさを示し、従って、特別に注文製造した モレキュラーシーブに混合カチオン溶液を暴露することによって、特定カチオン の分離もしくは単離を達成することができる。 飲料水を処理する目的で商業的に用いられている数多くの種類の装置が存在して おり、これらは一般に、蛇口下（ｕｎｄｅｒ−ｔｈｅ−ｔａｐ）　、カウンター 下（ｕｎｄｅｒ−ｔｈｅ−ｃｏｕｎｔｅｒ）　、家全体処理システム（ｗｈｏｌ ｅ−ｈｏｕｓｅ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ）として分類され得る。こ の名前が意味するように、この蛇口上装置は、蛇口または栓に単に取り付けるも のであり、カウンター下装置は流しの下に置かれており、そして家全体装置は、 通常、地下の如き何らかの中心位置に位置していて、ここで、この家に入る水供 給全体が、それが分配されるに先立って処理されている。 これらの３種の装置は一般に大きさが互いに異なっている。蛇口上装置は限定さ れた空間を占めており、該カウンター下装置はより広い空間を占めており、そし て家全体処理システムは最も広い空間を占めている。 この蛇口下およびカウンター下装置には、通常、飲料水から有機物を除去する活 性炭で部分的に占められているチャンバが備わっており、イオン交換体を入れる ための空間は限定されている。極めて明らかなように、このイオン交換体が有効 であればある程、これが占める空間が小さくなり、従って、活性炭が占める空間 を広くすることができる。従って、イオン交換体に対する最も厳しい要求は、蛇 口下もしくは栓の下で用いるためのものであり、そしてイオン交換体がこのよう な根本的な条件下で機能を果すならば、極めて明らかに、これはまたカウンター 下装置もしくは家全体の水供給を処理するためのより大きい装置でも機能を果す であろう。 上記蛇口上飲料水用途におけるイオン交換体として用いるための材料を得るには 、数多くの問題に打ち勝つ必要がある。この材料は、水道水から鉛を除去して２ ０ｐｐｂ未満のレベルまで下げ得る必要があると共に、水道水の中に通常見いだ される競合イオンの存在下でこれを達成し得る必要がある。この交換体が有効で あるためには、上記環境下における接触は極めて短いことから、鉛除去速度を極 めて迅速にする必要がある。更に、大部分の蛇口上装置において、その交換体が 占め得る余地もしくは空間は若干のみであることから、これが更に一層の制限を 与えている。明らかに、鉛除去率は、その２０ｐｐｂ標的に合致するには極めて 高（なくてはならない。もしイオン交換体のためにより広い場所が与えられてい るならば、例えばカウンター下システムでは、この率は高くあるべきであるがよ り低くてもよい。しかしながら、前に指摘したように、必要とされる材料が少な （て済むことから、カウンター下装置でさせも、鉛除去率が極めて高いイオン交 換体を用いる方が更に望ましい。 この交換体は、迅速な鉛除去に加えて、この技術分野で「なだれ（ａｖａｌａｎ ｃｈｉｎｇ）　Ｊと呼ばれでいる現象を生じさせることなく、除去した金属汚染 物質を保持し得る必要がある。この技術分野で知られているように、水道水から 金属イオンもしくはイオン類がイオン交換体で除去された時、これらは一般に、 そのイオン交換体の上に徐々に積み重なるか或は蓄積し、その結果として、この イオン交換体内もしくはそれの上の濃度が、飲料水内の上記イオンもしくはイオ ン類の濃度よりも太き（なってしまう。このイオン交換体が上記イオン類を飲料 水の中に急に放出すると、未処理の水道水に元来存在していたよりも多量の汚染 物質がこの飲料水に存在するような状態が生じる。これがなだれと呼ばれており 、そして極めて明らかなように、これは有意な健康障害を与えることから、これ を避ける必要がある。 全てのイオン交換体において、充分な時間が経つと、それらが有する金属イオン 吸収容量のなだれが生じるか或はそれが吐き出される、ことを理解すべきである 。しかしながら、飲料水を処理するための装置、特に蛇口下およびカウンター下 装置は、一般に、一定間隔で交換する必要のある有機物質除去用活性炭を含んで いることから、この活性炭の交換が必要な時期まで有意に時間が過ぎるまで、イ オン交換体は、その容量のなだれもしくは吐き出しを生じてはならない。従って 、この活性炭が有する寿命が制限因子になり、イオン交換体の寿命が制限因子に ならない。 特定の非晶質チタンおよび錫ケイ酸塩ゲルが、重金属種、例えば鉛、カドミウム 、亜鉛、クロムおよび水銀に対する際だった吸収率を示し、カルシウムおよびマ グネシウムの如き競合イオンの存在下を含む試験条件下におけるこの吸収率は、 従来技術の吸収材もしくはイオン交換体が有する以上の大きさである、ことをこ こに見い出した。この材料は、例外的な鉛選択性、容量および吸収率の組み合わ せにより、最小限の接触時間で水流れから鉛を除去し、これが、カウンター下ま たは蛇口下または家全体装置の水浄化用フィルターとしてそれを直接最終使用す ることを可能にしている。

【図の簡単な説明］ 図１は、市販イオン交換体が鉛に対して示す有効容量を表すプロットである。 図２は、実施例１０のイオン交換体が示す鉛除去に対する有効容量を示すプロッ トである。 【発明の記述】 特定の非晶質ケイ酸チタンおよびケイ酸錫ゲルが、飲料水中に通常見いだされる 競合イオン存在下で、この飲料水から鉛を除去するに兄事に適切であることをこ こに見い出した。 ケイ酸塩ゲルは、イオン交換体を含む幅広い種類の用途で有効であることは本技 術分野で長い間知られていたが、特定のケイ酸塩ゲルが極めて異例に非常に高い 率で有効に鉛を除去することができることは認識されていなかった。 本発明の新規な方法で有効な非晶質ケイ酸塩ゲルは、１：４から１゜９二１のケ イ素対チタンもしくは錦地を有する錫もしくはチタンのケイ酸塩である。１：３ から１．５：１のケイ素対チタンもしくは錦地を有するゲルを用いるのが好適で ある。 しかしながら、本発明のゲルが有するべき特性を限定するにおいて、上記特徴づ けは正確であるが、これでは不充分であることは直ちに理解されるであろう。言 い換えれば、速い鉛除去率を有していないところの、上に引用した比率を有する 非晶質のチタンもしくは錫のケイ酸塩ゲルが存在している一方、それを有してい る他のものが存在している。 一般に、本発明の新規な方法で働き得るチタンもしくは錫のケイ酸塩が有する、 １ｇ当たりの立方センナメートルで表した累積脱離細孔容積（ｃｕｍｕｌａｔｉ ｖｅ　ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｐｏｒｅ　ｖｏｌｕｍｅｓ）は、約０．０３から 約０．２５の範囲である。付録の中に挙げる方法を用いて累積脱離細孔容積を測 定する。 理由は完全には理解されていないが、ケイ酸塩溶液モル濃度を領　０５から１． ４モルの範囲にしそしてチタンもしくは錫溶液のモル濃度を０．３モルから約３ ．５モルにして、含水金属酸化物を沈澱させることにより、例外的な交換選択性 、交換容量および交換率を示すイオン交換体を製造することができる、ことを見 い出した。この錫もしくはチタン溶液並びにこのケイ酸塩溶液のモル濃度を０． 　３から０．７５モルにするのが好適である。 本発明の新規な方法で有効なチタンもしくは錫のケイ酸塩ゲルは、激しく撹拌し ながら、可溶チタンもしくは錫塩、例えばその塩化物、臭化物、オキシ塩化物な どの溶液を単にケイ酸ナトリウム溶液と充分なアルカリに接触させることによっ て製造される。 この溶液のｐＨを４から９、好適には７から８に下げるべきであり、そしてもし そうでない場合、希ＨＣＩもしくは他のいずれかの酸を用いるか或は希水酸化ナ トリウムを用いてｐＨを調整する。このサンプルを少なくとも１日熟成するが、 ４日を越えないようにし、そして次に、洗浄した後、乾燥する。これを通常約７ ０度で２４から４８時間乾燥するが、この乾燥温度および時間は決定的でない。 このゲルを製造したまま使用してもよいが、これは通常、そのナトリウム形態か 、或は他のアルカリもしくはアルカリ土類金属形態、並びにそれの水素形態で存 在している。極めて明らかなように、飲料水操作ではカルシウム形態が好適であ る。 以下に示す実施例は本発明の新規な方法を説明するものである。 以下の実施例１から１１において、下記の試験操作を用いた。 ２５ガロンの鉛試験操作 目盛りが付いている２５ガロンのポリプロピレン製タンクの中で、約５０ｐｐｍ のＣａ、ｔｏｐｐｍのＭｇおよび２５ｐｐｍのＮａが入っている水道水を用いて 、１１００ｐｐの硝酸鉛が入っている溶液１４１゜９ｇを２５ガロンに希釈する ことによって、１５０ｐｐｂの鉛が入っている溶液を作る。均一な溶液を保証す る目的で、このタンクを一定撹拌し、温度を６８−７０度Ｆに保つ。 メスシリンダを用いて一２０／＋６０メツシュのイオン交換体材料粒子を２５ｃ ｃ測定し、これの重量を測定する。次に、この２５ｃｃのサンプルをビーカーの 中に入れ、これに１５０ｃｃの脱イオン水を加えた後、そのｐＨを測定する。こ の水をデカンテーションで除去した後、このサンプルをイオン交換カラムの中に 充填する。このプレキシガラス製カラムの長さはフインチであり、Ｏ，Ｄ、は１ −３／４インチであり、そして１．Ｄ、は１−１／４インチである。この床の深 さは約４ｃｍである。脱イオン水を用いて流れと圧力を設定する。この流れを１ 分当たり１リツトルに設定し、そして圧力を１６−２０ｐｓｉで安定化させた後 、脱イオン水から１５０ｐｐｂ鉛溶液に切り替える。 流出液のサンプルを５．２０．４０．６０および９０分で採取する。 ０−１５０ミクログラム／リツトルの範囲を有するＨＡＣＩＩ　Ｃｏｍｐａｎｙ 　ＤＲＣ。 １ｏｒｉｍｅｔｅｒ鉛試験を用いて、上記流出サンプルの鉛濃度を測定する。 従来技術の吸着材は鉛濃度を２０ｐｐｂにまで低下させるには有効でないことを 示す目的で、実施例１から６を与える。 実施例１ １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ｃｃの、Ｒ ｏｈｍ　ａｎｄ　Ｈａａｓ製造の市販有機イオン交換樹脂であるＡｌｌ１ｂｅｒ ｌｆｔｅ”　ＤＰ−１に、１５ｏｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム 流出液中の鉛濃度は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分最初の５リツトルの溶液に関しては、こ の交換樹脂はＮＳＦのガイドライン（流出液中２０ｐｐｂのＰｂ）にほとんど合 致したが、その後は全ての点で不合格であり、このカラムを９０リツトルの溶液 が通過した時点で、この鉛濃度は５０ｐｐｂに上昇した。このような鉛濃度は、 安全な飲料水にとっては許容できない程の高さである。 実施例２ １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの、Ｒ ｏｈｍ　ａｎｄ　Ｂａａｓ製造の市販有機キレートカチオン交換樹脂であルＩＲ Ｃ−７１８に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の 鉛濃度は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ　ＤＰ−１とは異な り、この交換樹脂は、試験した流出液サンプルのいずれにおいても、ＮＳＦのガ イドライン（流出液中２０ｐｐｂのＰｂ）には合致しそうになかった。このカラ ムを９０リツトルの溶液が通過した時点で、この流出液の鉛濃度は７０ｐｐｂに 到達した。このような鉛濃度は、安全な飲料水にとっては許容できない稈の高さ である。 実施例３ １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ｃｃの、Ｐ ｏ１ｌｅｎｅｘ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製造の市販有機イオン交換樹脂である ＡｑｕａｉｏｎＴＭに、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。現在の従来技 術の蛇口末端水濾過装置（Ｐｏｌｌｅｎｅｘ　Ｐｕｒｅｆａｔｅｒ　ｒ９９Ｊ　 Ｆａｕｃｅｔ　１ａｔｅｒ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）から 取り出すことで、このＡｑｕａｉｏｎ”イオン交換樹脂を得た。このカラム流出 液中の鉛濃度は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分この実施例は、現在市販されている蛇口 末端濾過装置で用いられている吸着材はＮＳＦのガイドラインである２０ｐｐｂ の鉛には合致しそうにない、ことを示している。このカラムを９０リツトルの溶 液が通過した時点で、この流出液の鉛濃度は１００ｐｐｂに上昇した。このよう な鉛濃度は、安全な飲料水にとっては許容できない程の高さである。 実施例４ 蛇口末端装置を用いた水道水浄化における吸着材として活性炭が幅広く用いられ ている。石炭から製造された活性炭の性質は親水性であり、従ってココナツツの 殻から得られる活性炭よりも水道水浄化に適している。性質が疎水性であるココ ナツツ殻から得られる炭素は、空気浄化装置で用いるにより適切である。１−１ ／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ｃｃの、Ｔｅ１ｅ ｄｙｎｅ　ｆａｔｅｒ　Ｐｉｋ　ＩＲ−１０流し下の水浄化カートリッジから得 られる２　０１５０メツシユの粒状活性炭に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触 させる。このカラム流出液中の鉛濃度は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分最初の５リツトルの溶液に関しては、こ の交換樹脂はＮＳＦのガイドライン（流出液中２０ｐｐｂのＰｂ）にほとんど合 致したが、その後は全ての点で不合格であり、このカラムを９０リツトルの溶液 が通過した時点で、この鉛濃度は１０５ｐｐｂに上昇した。このような鉛濃度は 、安全な飲料水にとっては許容できない程の高さである。 実施例５ Ｂｒｉｔａガラス水さしの水浄化カートリッジから、市販の有機イオン交換樹脂 Ｂｒ１ｔａを２５ｃｃ得た。このＢｒ１ｔａガラス水さしの浄化カートリッジは 真の蛇口末端装置ではないが、このＢｒ１ｔａ交換樹脂を蛇口末端装置で用いた ならばこれが許容される性能を示すか否かを測定する試みを行った。これの最後 に、１−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ｃｃの Ｂｒ１ｔａ交換樹脂に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流 出液中の鉛濃度は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分最初の５リツトルの溶液に関しては、こ の交換樹脂はＮＳＦのガイドライン（流出液中２０ｐｐｂのＰｂ）にほとんど合 致したが、その後は全ての点で不合格であり、このカラムを９０リツトルの溶液 が通過した時点で、この鉛濃度は４１ｐｐｂに上昇した。このような鉛濃度は、 安全な飲料水にとっては許容できない程の高さである。 実施例に の実施例では、携帯用水用途のための鉛除去媒体として特に市販されている材料 の効力を示す。１−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、 ２５ｃｃの、５ｅｌｅｃｔｏ　Ｉｎｃ、が製造している市販の無機イオン交換媒 体である＾Ｂ＾２０００に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラ ム流出液中の鉛濃度は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分実施例１−６の要約において、現在の従 来技術のイオン交換材料が示すイオン交換率は、蛇口末端装置濾過条件下におけ る鉛除去に関するＮＳＦガイドライン合致には不適当である。本質的により長い 接触時間を与えた場合、例えばＢｒ１ｔａガラス水さし装置で認められるように 、大部分が鉛除去で有効性を示すが、蛇口末端装置で典型的な１５秒間の接触時 間といった厳しい必要条件では有効性を示さないことが確認された。 イオン交換体は、次の３種の鍵となる性能パラメーターを示す、即ち交換選択性 、交換容量、および交換率。含水金属酸化物を沈澱させるか、或は特定の金属塩 とシリカもしくは燐酸塩イオンとを共ゲル化させることによって得られる非晶質 の無機金属ケイ酸塩ゲル材料は、イオン交換能力を有する材料を生じる、ことは 長い間知られていた。種々の金属酸化物もしくは水酸化物が示す無機交換特性に 関して、最近数多（の論文が公開された。上記文献は、金属ケイ酸塩ゲルがどの ようにして有意なイオン交換能力とユニークなイオン選択性を示すかを詳しく記 述している。しかしながら、金属ケイ酸塩ゲルに対するイオン交換反応は、他の 数多くの種類のイオン交換体よりもゆっ（りとした傾向を示すと一般に信じられ ている。 非晶質交換体を通る簡単なイオンの拡散係数は遊離水溶液よりも１０から２０倍 低いと見積もられている。従って、これらは有機樹脂交換体に類似している。イ オン交換体が示す遅い速度のため、上記材料は、非常に速いイオン交換速度が必 要されているイオン交換過程、例えば水道水からの鉛除去などでは有効性を示さ ない。本発明は、特定の金属ケイ酸塩ゲルが、特定のイオン交換過程、例えばカ ルシウムの如き競合イオン種を多量に含んでいる飲料水からの鉛除去で、高いイ オン特異性と有意なイオン交換容量を示すことを見い出した。 実施例７−１６ 以下の実施例では、特定の比細孔容積を有する予想外の特性を示すいくつかの種 類の金属ケイ酸塩組成物を調製した後、試験して、存在している種々の幅広い種 類のイオン交換率を示す。上記実施例の全てにおいて、新しく調製した金属およ びケイ酸塩溶液を用いた。１，０００℃で平衡を確立した後、強熱減量（ＬＯＩ ）を重量損失％として測定する。 実施例７ Ｐａｕｌ　Ｅｍｍｅｔｔ著［触媒Ｊ　（Ｃａｔａｌｙｓｉｓ）　、第１巻、３４ １頁から採用した通常の製造方法に従って、ケイ素対チタンのモル比が４０−１ のケイ酸チタンゲルを製造した。このゲルは、モル比が３０：１のシリカとチタ ニアを含んでおり、優れた表面積と多孔度を有していることが確認された。 このゲルの製造方法を以下に記述する。 １１２８．０ｇの脱イオン水にｒ　Ｎ　Ｊ　Ｂｒａｎｄのケイ酸ナトリウムを３ ２６゜５６ｇ加えることによって、ケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ａ）を製造する 。５１４ｍＬの脱イオン水に６７ｍＬの４Ｎ塩酸および２６゜０３ｇの四塩化チ タンを加えることによって酸性の塩化チタン溶液（溶液Ｂ）を製造する。次に、 両方の溶液を水浴中で５℃に冷却する。次に、激しく撹拌しながら溶液Ｂに溶液 Ａを一度に急速添加する。次に、この混合物を皿の中に注ぎ、完全な混合が生じ るまでのゲル化時間は約４５秒間である。このゲルを完全に固まらせた時点で、 これを小さい立方体に切断した後、乱さないように４８時間熟成する。次に、こ のゲルを２時間かけてＩＮのＨＣＩで３回処理した後、−晩かけて一度処理する 。 次に、このゲルを多量の脱イオン水で洗浄することにより、遊離塩化物イオンの 全てを除去する。次に、これを１５０℃で２４時間乾燥し、乾燥した後のゲルは 透明であるべきである。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全（接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルは、約６８５ｍ２ｇから成る巨大な表面積を有している 。乾燥した後、この大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ、ここで、再水和膨 潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい粒子にする（以後こ れをオートサイジング（ａｕｔｏｓｉｚｉｎｇ）と呼ぶ）。次に、このゲルを、 乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２４時間８０℃で再乾燥した後、速 度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさにする。次に、このゲルを、入り口 と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カラムの中に入れる。次に、このゲ ルを、このサンプルの上と下で測定したｐＨが等しくなるような時間まで、０． ＩＯＭのＨＣｌで交換する。次に、このゲルを再び、このサンプルの上と下で測 定したｐＨが等しくなるまで、０．５ＭのＣａＣ１ｚで交換する。窒素脱離を用 いて孔サイズ分布を測定することで、中心が１４．１８オングストロームのガウ ス曲線形に近い孔サイズ分布を有することが確認された。 このサンプルが有する累積脱離細孔容積は０．２５４ｃｃ／ｇであることが確認 された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分明らかに、この非晶質ケイ酸チタンイオ ン交換体は、安全な飲料水のための２０ｐｐｂガイドライン未満に鉛濃度を下げ るには有効でなかつ、た。 ２４１．４３ｇのＡｌＣｌ３・５Ｈ，Ｏを２リツトルにするに充分な脱イオン水 に加えることで、０．５Ｍの塩化アルミニウム溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る 。２８４．２ｇのＮａｔＳｉＯｓ’９ＨｉＯを２リツトルにするに充分なＩＭの ＮａＯＨに溶解させることで、０．５Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ）を２ リツトル作る。極めて激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６　Ｃｃ／分の速 度で加える。添加終了後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液の ｐＨは７．５から７゜９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希Ｈ ＣＩもしくは希ＮａＯＨを用いてｐＨを調整する。次に、このサンプルを２−４ 日間熟成する。熟成後、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンチーシ コンで除去する。次に、このサンプルを濾過し、ゲル１リツトル当たり１リツト ルの脱イオン水で洗浄し、４−６リツトルの脱イオン水中で再スラリー化し、濾 過した後、最終的にゲル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。その後 、このサンプルを７０℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるまで）乾 燥する。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全く接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルのケイ素対アルミニウム比はに２であり、表面積は約２ ４８ｍ２／ｇである。乾燥した後、この大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ 、ここで、再水和膨潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい 粒子にする。次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２ ４時間８０℃で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさに する。次に、このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カ ラムの中に入れる。次に、このゲルを、このサンプルの上と下で測定したｐＨが 等しくなるような時間まで、Ｏ，ＩＯＭのＨＣＩで交換する。次に、このゲルを 再び、このサンプルの上と下で測定したｐＨが等しくなるまで、０゜５ＭのＣａ Ｃｌ２で交換する。窒素脱離を用いて孔サイズ分布を測定することで、平均孔半 径が１４．６４オングストロームであることが確認された。このサンプルが有す る累積脱離細孔容積は０．０６９ｃｃ／ｇであることが確認された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分明らかに、この非晶質ケイ酸アルミニウ ムイオン交換体は、安全な飲料水のための２０ｐｐｂ　ＮＳＦガイドライン未満 に鉛濃度を下げるには有効でなかった。 実施例９ ５６９、ｌ１ｇのＴｉＣｌ４を２リツトルにするに充分な脱イオン水に加えるこ とで、１．５Ｍの塩化チタン溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る。６３８．２ｇの Ｎａ！５ｉｏｓ・５ＨｚＯを２リツトルにするに充分な３ＭのＮａＯＨに溶解さ せることで、１．５Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ）を２リツトル作る。極 めて激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６ｃｃ／分の速度で加える。添加終 了後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液のｐＨは７．５から７ ．９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希ＨＣＩもしくは希Ｎａ ＯＨを用いてｐＨを調整する。次に、このサンプルを２−４日間熟成する。熟成 後、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンテーションで除去する。次 に、このサンプルを濾過し、ゲル１リツトル当たり１リツトルの脱イオン水で洗 浄し、４−６リツトルの脱イオン水中で再スラリー化し、濾過した後、最終的に ゲル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。その後、このサンプルを７ ０℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるまで）乾燥する。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全（接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルのケイ素対チタン比は１：１であり、表面積は約４３３ ｍ”／ｇである。乾燥した後、この大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ、こ こで、再水和膨潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい粒子 にする。次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２４時 間８０℃で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさにする 。次に、このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カラム の中に入れる。 次に、このゲルを、このサンプルの上と下で測定したＤＨが等しくなるような時 間まで、０．ＩＯＭのＨＣＩで交換する。次に、このゲルを再び、このサンプル の上と下で測定したｐＨが等しくなるまで、０．５ＭのＣａＣｌ２で交換する。 窒素脱離を用いて孔サイズ分布を測定することで、平均孔半径が１９．６７オン グストロームであることが確認された。このサンプルが有する累積脱離細孔容積 は０．３６３ｃｃ／ｇであることが確認された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分この非晶質ケイ酸チタンイオン交換体は 、安全な飲料水のための２０ｐｐｂ　ＮＳＦガイドライン未満に鉛濃度を下げる には有効でながった。 しかしながら、これは、前の実施例の中で記述した他の有機および無機交換媒体 よりもＮＳＦ標準合致に近がった。 実施例１０ １８９．７１ｇのＴｉＣ１，を２リツトルにするに充分な脱イオン水に加えるこ とで、１５Ｍの塩化チタン溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る。２８４．２ｇのＮ ａ＝ＳｉＯｓ”９Ｈ＊Ｏを２リツトルにするに充分なＩＭのＮａＯＨに溶解させ ることで、０．５Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ）を２リツトル作る。極め て激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６ｃｃ／分の速度で加える。添加終了 後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液のｐＨは７．５から７． ９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希ＨＣＩもしくは希ＮａＯ Ｈを用いてｐＨを調整する。次に、このサンプルを２−４日間熟成する。熟成後 、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンテーションで除去する。次に 、このサンプルを濾過し、ゲル１リツトル当たり１リツトルの脱イオン水で洗浄 し、４−６リツトルの脱イオン水中で再スラリー化し、濾過した後、最終的にゲ ル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。その後、このサンプルを７０ ℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるまで）乾燥する。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全く接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルのケイ素対チタン比は１：１であり、表面積は約４０９ ｍ”／ｇである。乾燥した後、この大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ、こ こで、再水和膨潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい粒子 にする。次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２４時 間８０℃で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさにする 。次に、このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カラム の中に入れる。 次に、このゲルを、このサンプルの上と下で測定したｐＨが等しくなるような時 間まで、０．ＩＯＭのＨＣＩで交換する。次に、このゲルを再び、このサンプル の上と下で測定したｐＨが等しくなるまで、０．５ＭのＣａ　ＣＩ　２で交換す る。窒素脱離を用いて孔サイズ分布を測定することで、平均孔半径が７．４４オ ングストロームであることが確認された。 このサンプルが有する累積脱離細孔容積は０．０３２ｃｃ／ｇであることが確認 された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分驚くべきことに、この実施例の組成およ び方法で製造したゲルは、ＮＳＦが設定したガイドラインの範囲内に水道水中の 鉛濃度を低下させるに充分な前例の無いイオン交換率を明らかに示している。更 に驚くべきことは、この実施例のケイ素対チタンモル比は、上記ガイドラインに 合致しなかった実施例９のそれと同じであることである。この実施例が示す実質 的に上昇したイオン交換率に対する理由はまだ不可解なままである。これらの実 施例に関する孔サイズ分布および表面積を鑑み、実施例９に概略を示した操作に 従って製造したゲルは、有意に大きい平均孔サイズ分布、平均細孔容積および大 きい表面積を有していることがら、より速い交換速度を有するべきである、との 結論が導がれるであろう。この非晶質ケイ酸チタンが示す極めて速いイオン交換 速度は、非晶質無機イオン交換材料に関する今までの文献（これは、有機イオン 交換樹脂と同等な交換率を有すると記述している）とは一致していない。この非 晶質ケイ酸チタンに関する交換速度は、説明できない程遠（、そして鉛を除去す る目的でこの産業で用いられている市販の有機イオン交換体に典型的な交換率と は極めて異なっている、ことを見い出した。 ＡｍｂｅｒｌｉｔｅＲＤＰ−１およびこの実施例の非晶質ケイ酸チタンに関する 平衡イオン交換等温線を測定した。この用いた操作は、１２個の８オンスポリエ チレン容器の中に２００ｃｃの鉛溶液と２ｇのイオン交換材料を入れることを伴 うものである。容器各々の中の鉛溶液濃度を変化させる。 これらの１２個の容器の中に入れる鉛濃度はそれぞれ２００．５００．１．００ ０．１，５００．２，０００．２，５００．３，０００．４゜０００、ｉｏ、ｏ ｏｏ、２０，０００および４０．０００ｐｐｍであった。これらの容器を室温で 、振とう浴の上で撹拌することで２４時間平衡にした。この時点で、溶液中に残 存している鉛濃度を原子吸着で測定した。次に、この溶液およびイオン交換体の 中に含まれている鉛のミリ当量を計算した。各々の材料が有する全イオン交換容 量を、この溶液中の鉛濃度を上昇させてももはやこの溶液から鉛が吸着されなく なる濃度として評価した。ＤＰ−１および実施例１０の非晶質ケイ酸チタンに関 して測定した容量は等しく、１ｇ当たり４ミリ当量に等しかった。 このイオン交換等温線（イオン交換材料の中に存在している鉛に対する、溶液中 に存在している全船パーセントのプロット）から、両方の材料が有する有効鉛容 量を評価した。この有効容量は、このイオン交換体が食添加鉛の９５％未満を含 んでいる地点のイオン交換体の全船容量のパーセントとして定義する。これは、 このイオン交換体等温曲線がＸ軸からそれる地点である。図１のＤＰ−１の鉛等 墨線で示されるように、ＤＰ−１に関する有効容量は、その全容量（４ｍｅｑ／ 　ｇ　／の約２０％、即ち約０゜８　ｓｅｑ／　ｇである。図２の鉛イオン交換 等墨線で示されるように、実施例１０の非晶質ケイ酸チタンに関する有効容量は 、その全イオン交換容量（４ｍｅｑ／　ｇ　）の約４０％、即ち約１．６＊ｅｑ ／ｇである。従って、水道水から鉛を除去することに関して、本実施例の非晶質 ケイ酸チタンはＤＰ−１よりも優れている、と言うのは、これは、このイオン交 換材料の中に吸着される鉛の量の２倍になるまで、この溶液の鉛濃度を有効にゼ ロに保持するからである。更に、本実施例の非晶質ケイ酸チタンが有する密度は 、ＤＰ−１が１４ｇ／ｃｃであるのに対して０．８ｇ／ｃｃであり、従ってこれ は、一定の交換体積の中に、ＤＰ−１よりも２倍多い量の非晶質ケイ酸チタンを 取り入れることができる。従って、水濾過カートリッジにおいて、本実施例の非 晶質ケイ酸チタンは、該＾ｍｂｅｒｌｉｔｅＲＤＰ−１交換樹脂よりも４倍有効 な鉛容量を有している。 本実施例の非晶質ケイ酸チタンが示す優位さはまた、実際の蛇口末端装置の接触 時間下でも明らかである。２５ガロンの試験において、ＤＰ−１に関しては、５ リツトルの１５０ｐｐｂ鉛がそのカラムを通過する前でも、その流出液中の鉛は ガイドラインである２０ｐｐｂを越えている。 本実施例の非晶質ケイ酸チタニアイオン交換体を同体積用いた場合、この流出液 の鉛濃度は、４５０リツトルの１５０ｐｐｂ鉛溶液をこのカラムに通した後でさ えも、ＮＳＦの２０ｐｐｂガイドラインを越えなかった。 撹拌しているバッチ反応槽の中で、時間の関数として溶液中の鉛濃度を評価する ことにより、ナトリウム形態の非晶質ケイ酸チタン（実施例１０）およびＮ　ａ −ＤＰ−１に関する鉛イオン交換率を測定した。これらの値から拡散定数を計算 した。Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ’　ＤＰ−１交換樹脂に関する拡散率は２．４９ｘｌ Ｏ−’ｃｍ２／秒であると測定され、そして実施例１０の非晶質ケイ酸チタンの それは３．　９３　ｘ　１０−’ｃｍ”７秒である。この非晶質ケイ酸チタンに 関する拡散定数によって示される鉛除去率は、そのＤＰ−１交換樹脂よりも１． ６倍速い。 この実施例１０の非晶質ケイ酸チタニアは、通常のＤＰ−１型交換樹脂に比べて 、より大きい交換法体積当たりの有効交換容量、より速いイオン交換速度、並び に水道水中に典型的に見いだされる競合イオン、例えばカルシウムおよびマグネ シウムよりも高い鉛選択率を示すことの組み合わせで、水道水から鉛を除去する ことに関してずっと優れている。 文献の中には、金属イオン、特に放射能イオンを水溶液から除去するための同様 な非晶質ケイ酸チタンイオン交換体を他の研究者達が製造した多くの例が含まれ ている。これらの出版物のいくつかには、同様な合成操作を用いた上記イオン交 換体の製造も考察されている（１．　ＹＢｍａｚａｋｉ他著「含水ケイ素（ＩＶ ）−チタン（ＩＶ）酸化物イオン交換体の研究。 合成方法およびい（つかの特性Ｊ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｅｍ ｉｃａｌ　５ｃｏｅｉｔｙｏｆ　Ｊａｐａｎ　６２．１８３７−１８４３　（１ ９８９））、しかしながら、極めて速いイオン交換速度、例えば蛇口末端装置で 用いられる水道水からの鉛除去に必要なイオン交換速度は、特定の金属酸化物組 成物を製造した時にのみ得ることが可能である、ことを見い出した。Ｙａｍａｚ ａｋｉ他は、「交換体が有する酸−塩基特性」　（非晶質ケイ酸チタンイオン交 換体を言及している）は、混合方法によってもまた溶液濃度によっても有意な影 響を受けない（１３９頁）ことを教示している。このゲルが極めて速いイオン交 換速度を表すか否かに対して、このゲルの前駆体溶液の濃度が際だった影響を与 えることを見い出した。これの１つの例は、実施例９に記述した非晶質ケイ酸チ タンゲルである。実施例９のゲルは、溶液Ａおよび溶液Ｂの両方共が本実施例の ３倍の濃度である以外は、本実施例のゲルと正確に同じ方法で製造したものであ った。実施例９で得られるゲルは、該カラムに１５０ｐｐｂ鉛溶液を５リツトル 通さないまでに、流出液中の鉛濃度をガイドラインである２Ｏｐｐｂ内に保持す ることができなかった。 上述したように、本実施例のゲルは、このカラムに１５０ｐｐｂの鉛溶液を４５ ０リツトル通した後でさえも、流出液中の鉛濃度をそのガイドライン内に保持し ていた。平均孔サイズ、孔サイズ分布および細孔容積に関しても有意な差が存在 している。 製造方法に加えて、この非晶質金属ケイ酸塩が有する特定組成も、水道水から重 金属を除去することに関するイオン交換体の効力を決定している。潜在的に毒性 の高い他の金属を溶液の中に導入しないようにこのイオン交換体を製造すること は、本出願において必須である。実施例１０に記述した製法に従い、非晶質のケ イ酸クロム、ケイ酸ランタン、ケイ酸セリウム、およびケイ酸ハフニウムのイオ ン交換体を製造した。溶解度試験の結果、このｐＨを変化させると、これらのイ オン交換体は潜在的に毒性を示すレベルのクロム、ランタン、セリウムおよびハ フニウムを溶液の中に放出することが示された。従って、本イオン交換用途の必 要条件は、典型的な産業用イオン交換工程よりもずっと厳格である。 実施例１１ ３７９．４２ｇのＴｉＣｌ４を２リツトルにするに充分な脱イオン水に加えるこ とで、１．０Ｍの塩化チタン溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る。５６８．４０ｇ のＮａ５ｉＯｓ・９ＨｚＯを２リツトルにするに充分なＩＭのＮａＯＨに溶解さ せることで、１．０Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ）を２リツトル作る。極 めて激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６ｃｃ／分の速度で加える。添加終 了後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液のｐＨは７．５から７ ．９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希ＨＣＩもしくは希Ｎａ ＯＨを用いてｐＨを調整する。次に、このサンプルを２−４日間熟成する。熟成 後、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンテーションで除去する。次 に、このサンプルを濾過し、ゲル１リツトル当たり１リツトルの脱イオン水で洗 浄し、４−６リツトルの脱イオン水中で再スラリー化し、濾過した後、最終的に ゲル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。その後、このサンプルを７ ０℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるまで）乾燥する。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全く接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルのケイ素対チタン比は１：１であり、表面積は約４７５ ｍ２／ｇである。乾燥した後、この大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ、こ こで、再水和膨潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい粒子 にする。次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン型皿の上で２４時 間８０℃で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさにする 。次に、このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カラム の中に入れる。 次に、このゲルを再び、このサンプルの上と下で測定したｐＨが等しくなるまで 、０．５ＭのＣａＣ１＊で交換する。窒素脱離を用いて孔サイズ分布を測定する ことで、平均孔半径が１２．４７オングストロームであることが確認された。こ のサンプルが有する累積脱離細孔容積は０゜１２４　ｃ　ｃ　／　ｇであること が確認された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分ここで見られるように、このゲルもまた 実施例９および１０と同じケイ素対チタンモル比を有しており、そしてその性能 はその中間に入った。 これは鉛試験に合格したが、実施例１０と同等には良好でなかった。 実施例１２ ４０ガロンバツチの非晶質ケイ酸チタンを下記の如（製造した。 Ｎａ１ｇｅｎｅｌ＋容器の中で２０ガロンの０．５Ｍ　Ｔｉ０Ｃ１，を製造した 。 １４５．４ボンドの脱イオン水に３１．３ボンドのＫｅａ＋ｉｒａ　Ｕｎｉｔｉ 　１０１”（１６３７２−２１−２）を添加することによってこれを行った。こ のＫｅｍｉｒａのアッセイに関しては、２１．３％がＴｉＯ２であり３４．８％ がＣＩであった。 最初に１４２．９ボンドの脱イオン水に２３．３４ボンドのＮａＯＨペレットを 溶解させることによって、２０ガロンのケイ酸ナトリウム溶液（１リツトル当た り０．　５モルのＳｉ）を製造した。この苛性溶液に、続いて１７．２３ポンド のＮ　Ｃ１ｅａｒＲケイ酸ナトリウム（８，９重量％がＮａ２Ｏであり、２８． ７重量％がｓｉｏ、であり、残りは水である）を加えた。 激しく撹拌しながら、該酸性チタン溶液に該苛性溶液を加えた。この撹拌装置に は腐食防止用コートが備わっていた。この苛性溶液を８８０ｍＬ／分の速度で加 えた。 この添加の最後にｐＨをチェックして、６．０であることが確認された。上澄み 液中のシリカの量を最小限にする目的で、更に１６オンスの５０％ＮａＯＨでｐ Ｈを７．４２に上昇させた。撹拌を停止した後、この混合物を静的に熟成した。 この容器から経時的にサンプリングを行った。 この上澄み液の化学分析を基にして該試薬を混合するや否や、沈澱が本質的に完 了した。このｐＨは徐々に低下して約７．１７になった後、９６時間の熟成後、 明らかに若干上昇して７．３になった。上澄み液の分析値は下記の通りである。 ０時間　２４時間　４８時間　７２時間　９６時間ｐＨ７，４２７，２６７，１ ７７，１８７，３ＯＮａ、０（％）　２．８８　２．８２　２．９　２．８２Ｃ Ｉ（％）　３．０３　３．３７　３．３７　３．０５Ｓｉｆｔ（ｐｐｍ）　１３ ８　９３　９９　−−　８０Ｔ　ｉ　Ｏｘ（ｐｐｍ）　０．８　０．９　４　１ ．７この上澄み液から分離した固体を、この濾液体積と同じ体積の脱イオン水で 洗浄した。次に、この固体を８０℃で一晩、もしくは全体が乾燥するまで乾燥し た。この乾燥したケーキを水に加えると、この塊は、携帯用水用途に必要とされ ている大きさに近い粒子に崩壊する。この材料を湿ったままふるいにかけること で、過剰および過小な大きさを有する材料を除去した。２０／６０メツシユ画分 を再び８０℃で乾燥した。鉛除去効率に関して種々のサンプルを試験した。以下 に結果を、１．５秒の接触時間後に残存している鉛（ｐ　ｐ　ｂ）で示す。 明らかに、良好な性能を保証するには２４時間の熟成で充分である。 しかしながら、９６時間熟成したサンプルが示す劣った性能は、最大観察熟成時 間は７２時間であるべきであることを示唆している。 ２４時間　４８時間　７２時間　９６時間５（稼動、分）１０７７２５ ７２時間熟成したサンプルは、この材料を崩壊させた後、下記の粒子サイズ分布 を有していた。 ＋２０（メツシュ）　０．７（％） ２０／３２　２０．８ ３２／３５　２４．５ ３５／４８　２７．０ ４８／６０　１３．９ ６０／８０　６．０ −８０　７．１ 鉛除去速度に対する粒子サイズの影響を測定する目的で、個々の画分に対しても Ｎ５Ｆ５３試験を受けさせた。 ５（分）１５１５９６ 乾燥温度（崩壊させる前の）は、明らかに、性能に対して最小限のみの影響を示 しているが、８０℃が好適である。しかしながら、これらの製造した粒子の大き さは、乾燥温度を上昇させるにつれて非常に顕著に上昇した。２４０℃で乾燥し たサンプルは、崩壊後主に＋２０メツシユであった。２０／６０メツシユにふる い分けした画分に関する鉛除去性能（以下に示す）を測定した。 乾燥温度（℃） 足旦　１ス旦　上側 ５（分）　１１　１２　１１ ｐＨを予め５．５ニ調整した０、５Ｍ１７１熱（８０℃）ＣａＣＩＪ液の中に浸 漬することによって、その７２時間熟成した生成物のカルシウム交換を行った。 添加中、必要に応じて１０％のＨＮＯｘを滴下することによって、このｐＨを５ ．５に維持し、そしてこの添加が終了した後、２０分間、このスラリーが有する そのｐＨと温度を維持した。充分に乾燥した材料を加えることで、５．５％固体 のスラリーを生じさせた。このスラリーを濾過した後、このケーキを同体積の脱 イオン水で濯いだ。 この生成物を８０℃で乾燥した。このカルシウム交換を行ったケイ酸チタンは、 ナトリウム形態版と同じ性能を示した。この同じサンプルを種々の温度に加熱す ることで、セルロースまたは炭素製のブロックカートリッジを製造するとき必要 とされる温度で性能が変化するか否かを確認した。４５０度Ｆおよびそれ以上で 、僅かであるが気付く程の性能損失が見られる。 ８０℃　３５０”Ｆ　４５０″Ｆ　５５０’Ｆ５（分）　１１　１２　１５　１ ２ 実施例１３ 実施例１０の方法で製造した他の金属ケイ酸塩は、鉛濃度を２０ｐｐｂの限界未 満に保持するに必要な超高速イオン交換速度を示すことはできなかった。 １６２．２１ｇのＦｅＣ１，を２リツトルにするに充分な脱イオン水に加えるこ とで、０．５Ｍの塩化鉄溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る。 ２１２．７ｇのＮａ、Ｓ　ｉ０３・５Ｈ２０を２リツトルにするに充分な０゜５ ＭのＮａＯＨに溶解させることで、０．５Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ） を２リツトル作る。極めて激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６ｃｃ／分の 速度で加える。添加終了後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液 のｐＨは７，５から７．９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希 ＨＣＩもしくは希ＮａＯＨを用いてｐＨを調整する。次に、このサンプルを２− ４日間熟成する。熟成後、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンテー ションで除去する。 次に、このサンプルを濾過し、ゲル１リツトル当たり１リツトルの脱イオン水で 洗浄し、４−６リツトルの脱イオン水中で再スラリー化し、濾過した後、最終的 にゲル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。 その後、このサンプルを７０℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるま で）乾燥する。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全く接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルの表面積は約３６１ｍ”／ｇである。乾燥した後、この 大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ、ここで、再水和膨潤により、これらを 主に２０−６０メツシユの範囲の小さい粒子にする。 次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２４時間８０℃ で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさにする。次に、 このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カラムの中に入 れる。次に、このサンプルの上と下で測定したｐＨが同等になるような時間まで 、このゲルをＯ，ＩＯＭのＨＣＩで交換する。次に、このゲルを再び、このサン プルの上と下で測定したｐＨが等しくなるまで、０．５ＭのＣａＣ１，で交換す る。窒素脱離を用いて孔サイズ分布を測定することで、平均孔半径が１５．４９ オングストロームであることが確認された。このサンプルが有する累積脱離細孔 容積は０．２１２ｃｃ／ｇであることが確認された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分この非晶質ケイ酸鉄イオン交換体は、安 全な飲料水のための２０ｐｐｂ　ＮＳＦガイドライン未満に鉛濃度を低下させる には有効でなかった。 このイオン交換材料は、実施例１０のゲルと同じ金属対シリカ比および全く同じ 合成操作を用いて製造したものであるが、これは、鉛濃度をＮＳＦ限界未満に保 持することはできなかった。 実施例１４ この実施例では、実施例１０に記述した操作に従って非晶質ケイ酸ジルコニアを 製造した。 ２３３．０３ｇのＺｒＣ１５を２リツトルにするに充分な脱イオン水に加えるこ とで、０．５Ｍの塩化ジルコニウム溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る。２８４． ２ｇのＮａｔＳｉＯ，−９ＨｔＯを２リツトルにするに充分な１．０ＭのＮａＯ Ｈに溶解させることで、０．５Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ）を２リツト ル作る。極めて激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６　Ｃｃ／分の速度で加 える。添加終了後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液のｐＨは ７．５から７．９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希ＨＣ１も しくは希ＮａＯＨを用いてｐＨを調整する。次に、このサンプルを２−４日間熟 成する。熟成後、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンテーションで 除去する。次に、このサンプルを濾過し、ゲル１リツトル当たり１リツトルの脱 イオン水で洗浄し、４−６リツトルの脱イオン水中で再スラリー化し、濾過した 後、最終的にゲル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。その後、この サンプルを７０℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるまで）乾燥する 。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全く接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルのケイ素対ジルコニウム比は１：２でありそして表面積 は約１８９ｍ”／ｇである。乾燥した後、このゲル粒子を脱イオン水の中に入れ 、ここで、再水和膨潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい 粒子にする。次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２ ４時間８０℃で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさに する。次に、このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カ ラムの中に入れる。 次に、このサンプルの上と下で測定したｐＨが同等になるような時間まで、この ゲルを０．ＩＯＭのＨＣＩで交換する。次に、このゲルを再び、このサンプルの 上と下で測定したｐＨが等しくなるまで、０．５ＭのＣａＣ１，で交換する。窒 素脱離を用いて孔サイズ分布を測定することで、平均孔半径が９．９７オングス トロームであることが確認された。このサンプルが有する累積脱離細孔容積は０ ．０１２ｃｃ／ｇであることが確認された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　ＣＤｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分この非晶質ケイ酸ジルコニウムイオン交 換体は、限界的に有効であったが、安全な飲料水のためのｐｐｂ　ＮＳＦガイド ライン未満に鉛濃度を低下させることはできなかった。このイオン交換材料は、 実施例１゜のゲルと同じ金属対シリカ比および全く同じ合成操作を用いて製造し たものであるが、これは、鉛濃度を２０ｐｐｂ限界未満に保持することはできな かった。このカラムに最初の４０リツトルを通過させた時点の鉛濃度は許容限界 内であったが、これは、イオン交換媒体にとって有効な寿命を表すものではない 。稼動のこのような早い時期に漏出が生じると、蛇口末端装置でこの交換媒体を 用いる場合、これをあまりにもしばしば交換する必要が生じるであろう。 実施例１０に概略を示した操作に従って製造した他の２種の金属ケイ酸塩が、チ タンに加えて、蛇口末端濾過装置で用いるに必要とされている超高速イオン交換 速度を示すことが見いだされた。 実施例１５および１６は、これらの材料が示す水道水からの鉛除去効率を示すも のである。 実施例１５ この実施例では、実施例１０に記述した操作に従って非晶質ケイ酸ニオブを製造 した。 ２７０．１７ｇのＮｂＣｌ５を２リツトルにするに充分な脱イオン水に加えるこ とで、０．５Ｍの塩化ニオブ溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る。２８４．２ｇの Ｎａ２ＳｉＯ３・９ＨｚＯを２リツトルにするに充分な１．５ＭのＮａＯＨに溶 解させることで、０．５Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ）を２リツトル作る 。極めて激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６ｃｃ／分の速度で加える。添 加終了後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液のＤＨは７．５が ら７．９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希ＨＣＩもしくは希 ＮａＯＨを用いてｐＨを調整する。次に、このサンプルを２−４日間熟成する。 熟成後、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンテーションで除去する 。次に、このサンプルを濾過し、１リツトルの脱イオン水で洗浄し、濾過した後 、最終的にゲル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。その後、このサ ンプルを７０℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるまで）乾燥する。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全く接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルのケイ素対ニオブ比は１：１でありそして表面積は約５ ５ｍ”／ｇである。乾燥した後、この大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ、 ここで、再水和膨潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい粒 子にする。次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２４ 時間８０℃で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさにす る。次に、このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カラ ムの中に入れる。 次に、このサンプルの上と下で測定したｐＨが同等になるような時間まで、この ゲルを０．ＩＯＭのＨＣＩで交換する。次に、このゲルを再び、このサンプルの 上と下で測定したｐＨが等しくなるまで、０．５ＭのＣａｃ１２で交換する。こ の孔サイズ分布は窒素脱離で測定できなかった。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｂの硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃度 は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分実施例１０の方法で製造したこのケイ酸 ニオブは、蛇口末端水濾過装置で用いるに必要な超高速イオン交換速度を有して いる。これが、鉛濃度を１５０ｐｐｂから２０ｐｐｂよりも充分に低い濃度まで 低下させることができることは、上に挙げた値で示されている。 実施例１に の実施例では、実施例１０に記述した操作に従って非晶質ケイ酸錫を製造した。 ２６０．５ｇの５ｎＣＩ４を２リツトルにするに充分な脱イオン水に加えること で、０．５Ｍの塩化錫溶液（溶液Ａ）を２リツトル作る。２８４．２ｇのＮａ２ Ｓ　ｉ０３・９Ｈ２０を２リツトルにするに充分な１．０ＭのＮａＯＨに溶解さ せることで、０．５Ｍのケイ酸ナトリウム溶液（溶液Ｂ）を２リツトル作る。極 めて激しく撹拌しながら溶液Ａに溶液Ｂを１６ｃｃ／分の速度で加える。添加終 了後、この混合物を更に１５分間混合し続ける。この溶液のｐＨは７．５から７ ．９に降下すべきであるが、もしこれが生じない場合、希ＨＣＩもしくは希Ｎａ ＯＨを用いてｐＩ］を調整する。次に、このサンプルを２−４日間熟成する。熟 成後、このゲルの上に存在している如何なる水もデカンテーションで除去する。 次に、このサンプルを濾過し、ゲル１リツトル当たり１リツトルの脱イオン水で 洗浄し、４−６リツトルの脱イオン水中で再スラリー化し、濾過した後、最終的 にゲル１リツトル当たり２リツトルの水で再洗浄する。 その後、このサンプルを７０℃で２４−４８時間（ＬＯＩが１０−１４になるま で）乾燥する。 この合成操作中、このゲルを如何なる金属にも全（接触させない、即ちこの製造 全体を通してポリプロピレンおよびガラス製実験器具を用いる。 この方法で得られるゲルのケイ素対錦地は１：２でありそして表面積は約２３２ ｍ”／ｇである。乾燥した後、この大きなゲル粒子を脱イオン水の中に入れ、こ こで、再水和膨潤により、これらを主に２０−６０メツシユの範囲の小さい粒子 にする。次に、このゲルを、乾燥オーブン中のポリプロピレン製器の上で２４時 間８０℃で再乾燥した後、速度試験の目的で２０−６０メツシユの大きさにする 。次に、このゲルを、入り口と出口にｐＨ電極が備わっているイオン交換カラム の中に入れる。 次に、このサンプルの上と下で測定したｐＨが同等になるような時間まで、この ゲルをＯ，ＩＯＭのＨＣＩで交換する。次に、このゲルを再び、このサンプルの 上と下で測定したｐＨが等しくなるまで、０．５ＭのＣａｃＩ２で交換する。窒 素脱離を用いて孔サイズ分布を測定することで、平均孔半径が１１．４４オング ストロームであることが確認された。このサンプルが有する累積脱離細孔容積は ０．０４５ｃｃ／ｇであることが確認された。 １−１／４インチのカラム中、１分当たり１リツトルの流速で、２５ＣＣの上記 材料に、１５０ｐｐｔ）の硝酸鉛溶液を接触させる。このカラム流出液中の鉛濃 度は下記の通りである。 流出液中のＰｂ　（ｐｐｂ） ５分　２０分　４０分　６０分　９０分実施例１０の方法で製造したこのケイ酸 錫は、蛇口末端水濾過装置で用いるに必要な超高速イオン交換速度を有している 。これが、鉛濃度を１５０ｐｐｂから２０ｐｐｂよりも充分に低い濃度まで低下 させることができることは、上に挙げた値で示されている。 上記実施例から明らかなように、該鉛除去試験に合格するゲルは、ケイ酸チタン ゲル、ケイ酸錫ゲルおよびケイ酸ニオブゲルのみであった。 しかしながら、最初に記述したように、速い鉛除去のみが、イオン交換体が飲料 水処理に適切であるか否かを決定するとき考慮すべきただ１つの特徴ではない。 極めて明らかなように、この交換体がその鉛試験に合格しなかった場合、これが 有効であるとは言えない。しかしながら、この逆は必ずしも真実とは言えない、 と言うのは、イオン交換体が有する重要な特徴はその容量であるからである。言 い換えれば、イオン交換体がかなりの長い期間に渡って有効な様式で機能を果し 得るに充分な容量を有しており、その結果として、好適には、それが有する全体 的な有効寿命が、上記装置の中に通常含まれている活性炭よりも長いことが極め て重要である。 これらのケイ酸チタン、ケイ酸錫およびケイ酸ニオブが充分な容量を有している か否かを決定する目的で、更に下記の試験を実施した。 １リツトルの脱イオン水の中に７．４５６ｇのＣｒ　（ＮＯｓ）ｓ・９Ｈ２０， ６，５７７ｇのＣｕ　（ＮＯｘ）ｚ・５ＨｘＯ１８，７２６ｇのＣｄ（ＮＯ３） ２・４８２０，９．３６６ｇのＰｂ　（ＮＯｘ）！、８．２２４ｇのＮｉ　（Ｎ Ｏｘ）　１・６Ｈｘｏ、８．４１３ｇのＺｎ　（ＮＯｘ）ｚ・６Ｈ！Ｏおよび７ ．６７４ｇのＨｇＣ１，が入っているストック溶液を製造することによって、ク ロム、銅、カドミウム、鉛、ニッケル、亜鉛および水銀が各々５．６５８ｘｌＯ −’ｍｅｑ／ｃｃ入っている溶液を作成した後、コノストック溶液のｌｃｃを希 釈して１リツトルにする。 メソシリンダを用いて、−２０／＋６０カルシウム形態のイオン交換材料を９． １ｃｃ計量した後、その重量を測定した。次に、脱イオン水を予め充填した３０ ｃｍｘ１ｃｍのガラス製クロマトグラフィーカラムの中に、上記サンプルを、こ の床の中に空気が捕捉されないように特に注意しながら注意深く充填する。ぜん 動性ポンプを用いて液体流れを調節する。脱イオン水を用いて、この床を通る流 れを８．３４ｃｃ／分に設定する。 １ｉ１ｓｏｎモデル２０３　Ｍｉｃｒｏ　Ｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｃｏ１１ｅｃｔｏ ｒを用いて定期的に流出サンプルを採取する。誘導結合アルゴンプラズマ分光法 （ＩＣＰ）を用いて、開始溶液のサンプルと一緒にこれらの流出サンプルに関し て、これらの金属のｐｐｍ濃度を分析する。 表１に、上記７種の毒性金属を混ぜた試験から得られるデータを用いて、どのケ イ酸金属が水道水浄化用途に最も良く適合した老化および選択特性を示すかを見 積もる。 表１の最初の部分に、４種の重金属に関する除去値パーセントを挙げる。これら の数は、ＮＳＦ基準番号５３．１０頁の表１−化学品減少要求（Ｃｈｅｍｉｃａ ｌ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｒｅｑｕｉｒｅ＠ｅｎｔｓ）から得られる値を用いて 得たものである。このＮＳＦの表には、鉛、カドミウム、クロムおよび水銀に関 する流入チャレンジ値と最大流出濃度が与えられている。除去パーセントとして 表されている金属除去に必要な度合を、下記：で評価した。言い換えれば、鉛に 関する流入チャレンジ値を０．１５ｍｇ／Ｌとしそして最大許容流出濃度を０． ０２ｍｇ／Ｌとした場合、このイオン交換材料は、流入液として入る鉛の８６． ７％を吸着する必要がある。鉛、カドミウム、クロムおよび水銀に関して要求さ れる除去度合を、表１の上に示す。この７種の毒性金属混合試験において、多数 の稼働時間後、一定分量のサンプルを採取し、そして誘導結合アルゴンプラズマ 分光法を用いて、これらの７種金属各々の濃度を測定した。各々のサンプリング 時間に関して、この床を漏出するところの、この床に暴露された全流入金属の画 分を評価した（吸着パーセントとして）。次に、吸着された実際の測定重量％を 各々の重金属および各々のサンプリング時間に関して必要とされる除去パーセン トと比較した。吸着されたその重量％が、該ＮＳＦ表から計算される必要な除去 パーセントを越えるサンプルを、特定サンプリング時間でそのＮＳＦ基準に「合 格」したと見なした。吸着重量％がその必要とされる除去パーセント未満である サンプリング時間のその点のサンプルを、不合格であると見なした。不合格にな る前のサンプルの一定量を、次に、このイオン交換体がその重金属に関する試験 に合格した最終地点であると見なした。各々のイオン交換体に関して、不合格点 に至るまでに該イオン交換体によって成功裏に処理された溶液のリットル数を表 １に示す（ＮＳＦ基準に合格したリットル数として）。 この７種の毒性金属混合試験は、水道水の中に存在していると予測さ全処理液量 の処理で容易に容量測定を行うことができるように、各々の重金属をｐｐｍ濃度 で含有させた。実際の水道水は、典型的にはｐｐｂ濃度の重金属を含んでいる。 特別なゲルで浄化される実際の水道水体積を見積もる目的で、このＮＳＦ基準に 合格するリットル数に１．　０００を掛けることで、ｐｐｍ濃度をＩ）ｐｂ濃度 に変換した（コラム２）。次に、これらの値をリットルからガロンに変換した（ コラム３）。典型的な流し下の水浄化カートリッジは、約２．０００ガロンの寿 命を有しており、従ってこの試験に合格するサンプルは、２．０００ガロンに渡 ってこのＮＳＦガイドラインを越える必要がある。次に、１００％安全フ毒性混 合試験 促進老化／選択率測定 ＮＳＦ基準５３の化学品減少要求 鉛　０．１５　０．０２０　８６．７ カドミウム　０．０３　０．００５　８３．３クロム　０．１５　０．０５０　 ６６．７水銀　領　００６　０．００２　６６．７鉛　１６．６８　１６．６８ ０　４４０６／合格　２２０３／合格カドミウム　２．７８　２．７８０　７３ ４／不合格　３６７／不合格クロム　２．７８　２．７８０　７３４／不合格　 ３６７／不合格水銀　８．３４　８．３４０　２２０３／合格　１１０２／合格 ケイ酸錫 鉛　３２．４８　３２．４８０　８５８０／合格　４２９０／合格カドミウム　 ２６．５７　２６．５７０　７０１９／合格　３５１０／合格クロム　３２．４ ８　３２．４８０　８５８０／合格　４２９０／合格水銀　２６．５７　２６． ５７０　７０１９／合格　３５１０／合格ケイ酸チタン 鉛　２９．５２　２９．５００　７７９８／合格　３８９９／合格カドミウム　 ２０．６７　２０．６７０　５４６０／合格　２７３０／合格クロム　３２．４ ８　３２．４８０　８５８０／合格　４２９０／合格水銀　２０．６７　２０． ６７０　５４６０／合格　２７３０／合格＊　典型的な流し下の水カートリッジ は約２．０００ガロンの寿命を有しており、従って試験に合格するサンプルは、 ２．０００に渡ってこのＮＳＦガイドラインを越える必要がある。 表１のデータから観察できるように、１００％安全ファクターを用いると、該ケ イ酸ニオブは鉛に関してのみ合格する。該錫およびチタンケイ酸塩の両方共、安 全ファクターを加え時でもＮＳＦ基準に容易に合格する。 付　録 全圧力が２０ト一ル未満の真空下、少なくとも６時間、この交換材料を２５０℃ で予め処理した後、これらのイオン交換体材料が有する累積細孔容積を評価した 。１２．５から３００オングストロ一ム単位の半径を有する全ての孔に関する全 細孔容積を、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ　Ａｕｔｏｓｏｒｂ−６を用いて、以下 に挙げる関係圧力（Ｐ／Ｐｏ）で測定した平衡窒素脱離等墨線から評価し、ここ で、Ｐは、脱離中の平衡後の圧力（トール）であり、そしてＰｏは、液体窒素の 蒸気圧（トール）である。 Ｂａｒｒｅｔｔ他、Ｊ、＾、Ｃ，Ｓ、、７３巻、１９５１．３７３−３８０頁の 方法を用い、そして＾ＳＴＭＤ表示Ｄ４６４１−８７、セクション６の計算操作 で簡潔化して、以下に示す各々の半径間隔に関して、１グラム当たりの立方セン チメートルで表す累積細孔容積を評価した。ここに示す各々の半径間隔に関する 増分細孔容積を合計することによって、１２．５から３００オングストロ一ム単 位の半径を有する全ての孔に関する全累積脱離細孔容積を計算した。 疼 相対的圧力ポインド　凡手径範囲 ポイント番号　Ｐ／Ｐｏ　オングストローム１　０．０８０　３００．０−２５ ０．０２　０．１１０　２５０．０−２２５．０３　０．１４０　２２５．０− ２００．０４　０．１７０　２００．０−１７５．０５　０．２００　１７５． ０−１５０．０６　０．３００　１５０．０−１４０．０７　０．９９５　１４ ０．０−１３０．０８　０．９９２　１３０．０−１２０．０９　０．９８８　 １２０．０−１１０．０１０　０．９８４　１１０．０−　１００．０１１　０ ．９８０　１００．０−　９０．０１２　０．９７４　９０．０−　８０．０１ ３　０．９６７　８０．０−　７５．０１４　０．９５４　７５．０−　７０． ０１５　０．９４０　７０．０−　６５．０１６　０．９２４　６５．０−　６ ０．０１７　０．９０７　６０．０−　５５．０１８　０．８８８　５５．０− 　５０．０１９　０．８６７　５０．０−　４７．５２０　０．８４５　４７． ５−　４５．０２１　０．８２０　４５．０−　４２．５２２　０．７９４　４ ２．５−　４０．０２３　０．７６５　４０．０−　３７．５２４　０．７３４ 　３７．５−　３５．０２５　０．７００　３５．０−　３２．５２６　０．６ ６５　３２．５−　３０．０２７　０．６２７　３０．０−　２７．５２８　０ ．５８８　２７．５−　２５．０２９　０．５４６　２５．０−　２２．５３０ 　０．５０３　２２．５−　２０．０３１　０．４５９　２０．０−　１７．５ ３２　０．４１５　１７．５−　１５．０３３　０．３７０　１５．０−　１２ ．５３４　０、３２５ ３５　０、２８１ ３６　０、２４０ ３７　０．２００ ３８　０、１７０ ３９　０、１４０ 液体中の両分（ＭＥＱ） ０　０．２　０．４　（１６０，８＋ 固体中の両分（ＭＥＱ） 図１ 溶液中の画分（ＭＥＱ） ０　０．２　０．４　０．６　０．８　１イオン交換体中の画分（ＭＥＱ） 図２ 国際調査−一二一１．　ｐｃ工／ｕｓ　９１１０５０２７、、、　、、　ＰＣＴ ／ＬＩＳ　９１１０５０２７国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ケイ素対チタンもしくは錫のモル比が１：４から１．９：１であることを特 徴としそして１グラム当たり約０．０３から約０．２５立方センチメートルの脱 離細孔容積を有することを特徴とする、ケイ酸チタン類およびケイ酸錫類から成 る群から選択される非晶質ゲルに、１種以上の重金属と共にカルシウムおよび／ またはマグネシウムの如き競合イオンを含んでいる水溶液を、上記重金属類が上 記水溶液から本質的に除去されるまで接触させることを含む、水溶液から重金属 類を除去する方法。
2. ２．上記非晶質ゲルがケイ酸チタンである請求の範囲１の方法。
3. ３．上記非晶質ゲルがケイ酸錫である請求の範囲１の方法。
4. ４．上記重金属類が鉛、カドミウム、亜鉛、クロム、ひ素および水銀から成る群 から選択される請求の範囲２の方法。
5. ５．上記重金属類が鉛、カドミウム、亜鉛、クロム、ひ素および水銀から成る群 から選択される請求の範囲３の方法。
6. ６．０．５から０．１４モルの濃度を有するケイ酸ナトリウム溶液とチタンもし くは錫塩の０．３−３．５モル溶液とを、約４から９のｐＨで反応させることで 非晶質ゲルを生じさせ、上記ゲルを熟成し、洗浄した後、これを乾燥することに よって製造した非晶質のケイ酸チタンもしくはケイ酸錫ゲルに、１種以上の重金 属と共にカルシウムおよび／またはマグネシウムの如き競合イオンを含んでいる 水溶液を接触させ、そして上記重金属水溶液との上記接触を、上記重金属類が上 記水溶液から本質的に除去されるまで継続することを含む、水溶液から重金属類 を除去する方法。
7. ７．該ｐＨが７から８である請求の範囲６の方法。
8. ８．該ゲルを約２４時間から９６時間を越えない時間まで熟成する請求の範囲７ の方法。
9. ９．上記非晶質ゲルがケイ酸チタンである請求の範囲８の方法。
10. １０．上記非晶質ゲルがケイ酸錫である請求の範囲８の方法。