JPH07256239A

JPH07256239A - 浄水器用カートリッジ

Info

Publication number: JPH07256239A
Application number: JP18083993A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kitajima; 衛北島; Haruo Nakada; 治生中田
Original assignee: Kuraray Chemical Co Ltd
Current assignee: Kuraray Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1993-06-26
Publication date: 1995-10-09

Abstract

(57)【要約】【構成】繊維状活性炭と、イオン吸着能を有する吸着剤
を、ミクロフィブリル化繊維または熱融着繊維或いは熱
融着樹脂粉末を成型剤として、成型せしめてなる浄水器
用カートリッジであり、イオン吸着能を有する吸着剤と
しては、キレート樹脂、イオン交換性樹脂または無機吸
着剤である二酸化ケイ素、酸化アルミニウムを主成分と
する焼成物、酸化マグネシウムを主成分とする焼成物、
酸化アルミニウムを主成分とする焼成物或いは骨炭無機
吸着剤が好ましい。【効果】本発明の浄水器カートリッジの繊維状活性炭は
遊離塩素や黴臭の除去性に優れ、キレート樹脂或いは無
機系吸着剤の効果と相まって鉄イオンその他等水道水中
に含まれる重金属イオンの吸着性が優れている。更に、
本発明のカートリッジは水道水と大きな接触面積を保持
することが出来、且つ圧損失が低い特徴を持っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浄水器用カートリッジ
に関するもので、更に詳しく述べると、水道水中の遊離
塩素、黴臭及び特に重金属イオンの吸着除去性に優れた
浄水器用カートリッジである。

【０００２】

【従来の技術】従来の浄水器には、水道水中の遊離塩素
や黴臭を除去するため、粒状活性炭をはじめ、活性炭繊
維や、亜硫酸カルシウムまたはセラミック等の種々の浄
水剤を充填した浄水器が使用されていた。一方、水道水
中には、鉄イオンその他の重金属イオンが含まれている
場合があり、水道水の味を改善するためにはこれらのイ
オンを除去することも必要である。重金属イオンを除去
する方法として、粒状のキレート樹脂またはイオン交換
樹脂の充填層を通過させる処理法も知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】水道水中に含まれる遊
離塩素その他の臭気、鉄イオン或いは微量含まれること
がある銅イオン、鉛イオン等の重金属イオンを、吸着剤
によって簡便な方法で除去することにより、水道水の味
及び臭気を大幅に改善出来る浄水器用カートリッジを提
供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、浄水器カ
ートリッジの吸着剤が高い吸着性を保持しながら、且つ
コンパクトな形状に成型し得る方法について検討した。
その結果、繊維状活性炭をミクロフィブリル化繊維また
は熱融着繊維或いは熱融着樹脂粉末で成型する際に、イ
オン吸着能を有するキレート樹脂またはイオン交換樹脂
或いは無機吸着剤の粒子或いは粉末を内部に包含させた
成型体は、水道水に含まれる遊離塩素、黴臭その他の臭
気及び、重金属イオンの吸着除去性が極めてすぐれてい
ることを見出し、これに基づいて本発明に到達した。

【０００５】すなわち、繊維状活性炭と、イオン吸着能
を有する吸着剤を、ミクロフィブリル化繊維または熱融
着繊維或いは熱融着樹脂粉末を成型剤として、成型せし
めてなる浄水器用カートリッジであり、イオン吸着能を
有する吸着剤としては、キレート樹脂、イオン交換性樹
脂または無機吸着剤である二酸化ケイ素、酸化アルミニ
ウムを主成分とする焼成物、酸化マグネシウムを主成分
とする焼成物、酸化アルミニウムを主成分とする焼成物
或いは骨炭無機吸着剤が好ましい。

【０００６】以下、本発明について詳しく説明する。

【０００７】本発明は活性炭を主成分とする遊離塩素及
び黴臭を除去するために適した成分と、イオン吸着能を
有するキレート樹脂またはイオン交換性樹脂或いは無機
吸着剤を主成分とする重金属イオン除去性に優れた吸着
剤とを、複合してコンパクトな吸着素材に成型すること
を目的としてなされたものである。

【０００８】遊離塩素と重金属イオンを除去するために
は、遊離塩素除去材料を充填した層とイオン吸着能を有
するキレート樹脂またはイオン交換性樹脂或いは無機吸
着剤の層を通過させる必要がある。キレート樹脂または
イオン交換性樹脂或いは無機吸着剤は、通水抵抗を増加
させないために、直径１〜２mmの粒子を充填したものが
使用されることが多い。しかし、樹脂内部へのイオンの
拡散速度が遅いため、浄水器として充分な処理水量を得
るためには、多量の樹脂が必要になり、従って、浄水器
の容量が相当大きくなることは避けがたい。一方、消費
者は常に取扱が容易なコンパクトな浄水器を求めてい
る。

【０００９】本発明の浄水器カートリッジの浄水剤とし
ては、繊維状活性炭及びイオン吸着能を有する吸着剤を
使用する必要がある。イオン吸着能を有する吸着剤は特
に限定しないが高いイオン吸着能を有する吸着剤として
はキレート樹脂、イオン交換性樹脂或いはコンパクトな
浄水器に使用して充分に重金属イオンが除去可能な無機
系吸着剤としては二酸化ケイ素、酸化マグネシウム或い
は酸化アルミニウムを主成分とする焼成物が好ましい。
また骨炭も高いイオン吸着能を有するため好ましい。

【００１０】繊維状活性炭はピッチ系、フェノール系、
セルロース系等の繊維を炭化した後、通常水蒸気あるい
は二酸化炭素ガスで賦活して調製される。或いは塩化亜
鉛、リン酸または濃硫酸等の化学薬品によって処理して
得られたものでもよい。

【００１１】繊維状活性炭は原料及び調製法によって或
る程度物理的性質が異なるが、通常の活性炭と比較して
不純物の含有量が非常に少ないこと、吸着性が高く、比
表面積が大きく1700〜3000m²/gに達する等の性質をもっ
ている。

【００１２】更に、繊維状活性炭の有する顕著な特徴と
して、吸着性が高いことの他、水中における接触面積が
大きいため、吸着速度が速く、また遊離塩素の分解触媒
性が高いことである。本発明に使用される繊維状活性炭
はこれらの特性を利用したものである。

【００１３】本発明にはピッチ系、フェノール系、セル
ロース系等いずれの原料から作られた繊維状活性炭も使
用することが出来る。

【００１４】浄水器には従来から粒状活性炭も多く使用
されているが、遊離塩素および黴臭の除去性能が充分で
はない。しかし、繊維状活性炭を使用すれば、これらの
不純物の臭気が殆ど感じられない程度に水道水を処理す
ることは比較的容易である。

【００１５】本発明に使用するキレート樹脂、イオン交
換性樹脂は金属イオン除去性を有するものであれば広く
使用出来る。また、粒径が100 μm 以下の粒子が好まし
く、粒径が３μm 〜100 μm のものがより好ましい。10
0 μm 以上の粒子は重金属イオンの除去速度が遅いた
め、浄水器用の吸着剤にはやや不十分である。粒径は小
さい程重金属イオンの吸着速度が速く、一般的に浄水器
用として好ましいが、３μm 以下の微粒子は、バインダ
ーで繊維状活性炭の繊維の間に固定することが困難であ
る。従って、成型時バインダーを多量に使用する必要が
あり、通水抵抗が高くなるため浄水流量が低下するデメ
リットは無視できない。また、キレート樹脂またはイオ
ン交換性樹脂は単独で使用してもよく、或いは両者を併
用してもよい。

【００１６】重金属イオンを除去するためには、通常陽
イオン交換性樹脂が使用される場合が多いが、陽イオン
濃度が高い場合pHが若干酸性側に移動することもある。
この様な場合には陽イオン交換性樹脂と陰イオン交換性
樹脂を併用することが好ましく、或いは両性イオン交換
性樹脂を使用してもよい。

【００１７】イオン吸着能を有する無機吸着剤は特に限
定しないが、浄水器の水との短時間の接触で充分に重金
属イオンを吸着するためには、かなり高いイオン吸着能
を有する吸着剤が好ましく、二酸化ケイ素、酸化アルミ
ニウムを主成分とする焼成物例えば、富田製薬（株）製
「トミックス−AD 700 P」、酸化マグネシウムを主成分
とする焼成物例えば、富田製薬（株）製「トミックス−
AD 100 P」或いは酸化アルミニウムを主成分とする焼成
物例えば、富田製薬（株）製「トミックス−AD200 P」
等が好ましい。また骨炭もかなり高いイオン吸着能を有
するため重金属イオン除去用に好ましい。

【００１８】本発明において繊維状活性炭及び、キレー
ト樹脂またはイオン交換樹脂を成型するためのバインダ
ーとしては、ミクロフィブリル化繊維または熱融着繊維
或いは熱融着樹脂粉末を使用する必要がある。

【００１９】ミクロフィブリル化繊維としては、例え
ば、ミクロフィブリル化ポリエチレン、ミクロフィブリ
ル化ポリプロピレン、ミクロフィブリル化ナイロン、ミ
クロフィブリル化セルロース等が使用できる。熱融着繊
維としては、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレ
ン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリル系繊維、ポリ
エステル−ポリエチレン芯鞘繊維等が使用できる。熱融
着性の合成樹脂粉末としては、例えば、ポリエチレン粉
末、ポリプロピレン粉末が挙げられるが、その他の熱融
着性ポリマーの粉末も広く使用出来る。

【００２０】また、成型方法は特に限定しないが、以下
にあげる方法が均一な成型体を調製する方法として優れ
ている。すなわち、３〜５mmに切断した繊維状活性炭
と、キレート樹脂またはイオン交換性樹脂粉末或いは無
機系の二酸化ケイ素、酸化アルミニウムを主成分とする
焼成物、酸化マグネシウムを主成分とする焼成物、酸化
アルミニウムを主成分とする焼成物等及び、バインダー
を水の中に分散しスラリー状にする。この分散液を金網
等の型枠中に流し込み、水を切って乾燥することにより
浄水器カートリッジが成型される。或いはスラリーを原
料として抄紙し、得られた紙を同心円状に巻いて成型す
る方法等によってもカートリッジが調製出来る。

【００２１】バインダーとして熱融着繊維或いは熱融着
樹脂粉末を使用する場合は、成型後加融着処理すること
により一層成型物の形状安定性及び強度を高めることが
出来る。

【００２２】

【作用】水道水には、殺菌の為に加えられた遊離塩素の
他、黴臭の原因になっている生化学物質、トリハロメタ
ンなどの有機塩素化合物、鉄イオン、その他種々の原因
によって重金属イオン等多くの不純物が含まれることが
ある。

【００２３】これらの除去を目的とした浄水剤として従
来から粒状活性炭が最も多く使用され、更に最近は種々
の新しい成分の浄水剤も使用されるようになっている。
しかし、粒状活性炭では遊離塩素または黴臭の原因にな
っている生化学物質を、その臭気が感じられない程度ま
で除去することは困難である。繊維状活性炭は前記の様
に吸着活性が極めて高く、且つ遊離塩素の分解触媒性が
粒状活性炭と較べて著しく高いため、遊離塩素や黴臭の
原因になっている生化学物質を、それらの臭気が感じら
れない程度迄除去することは比較的容易である。

【００２４】また最近の一般的な水質悪化に伴い、水道
水中に鉄イオンその他種々の重金属イオンが微量含まれ
ることがあるが、キレート樹脂またはイオン交換性樹脂
或いは無機系の二酸化ケイ素、酸化アルミニウムを主成
分とする焼成物、酸化マグネシウムを主成分とする焼成
物、酸化アルミニウムを主成分とする焼成物、骨炭等は
これらイオンの吸着性が高く、更に、重金属イオンの種
類によっては特定のキレート樹脂が特に効果的な場合が
ある。

【００２５】更に、本発明のミクロフィブリル化繊維ま
たは熱融着繊維或いは熱融着樹脂粉末をバインダーとし
て使用した成型体は、水道水と大きな接触面積を保持で
きるにも拘らず、圧損失が低い特徴を持っている。従っ
て、水道水中に含まれる遊離塩素、黴臭、鉄イオン等重
金属イオンを除去するための浄水器用カートリッジに適
している。

【００２６】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。

【００２７】（実施例１）太さ10μm ヨウ素吸着量1500
mg/gの繊維状活性炭を長さ3mm にカットする。キレート
樹脂 [クラレケミカル（株）製、商品名クラキレートGC
-15 ］を100 ℃で乾燥後、ボールミルで粉砕した。粉砕
の結果、100 μm 以上の大きい粒子はなく、３〜100 μ
m の粒子が97％であった。バインダーとして、ミクロフ
ィブリル化セルロースを用いた。

【００２８】繊維状活性炭５：キレート樹脂３：ミクロ
フィブリル化セルロース２の重量比で、固形物濃度が３
％となるように水中に分散し、スラリーを調製した。

【００２９】200 メッシュのステンレス金網で、直径6.
5cm 深さ30cmの円筒形容器を作り、更に、この中に同じ
金網で直径３cm深さ30cmの円筒形容器を作製、設置し
て、二重容器を作った。この二重になった間の部分にス
ラリーを流し込んで成型体を作成した。

【００３０】この成型体を乾燥後、長さ25cmに切断し、
浄水用カートリッジとする。カートリッジの形状は、外
径6.5cm 、内径3cm 、長さ25cmで、重量は100gであっ
た。これを、外側から内側へ水が流れるタイプの浄水用
ハウジングにセットして、性能を調べた。使用原水は、
水道水に次亜塩素酸ナトリウムと塩化銅（II）を加え
て、それぞれ、遊離塩素濃度を2ppm、Cu²⁺を2ppmに調製
した水道水を使用した。通水量は、3 l/min で試験し
た。

【００３１】累積通過水量と遊離塩素除去率（％）、銅
イオン（Cu²⁺) 除去率（％）の関係を図１に示す。

【００３２】（実施例２）太さ15μm ヨウ素吸着量1500
mg/gの繊維状活性炭を長さ3mm にカットする。無機剤と
して〔富田製薬（株）製、商品名トミックス− AD 700
P を使用し、粒度は２〜20μm が95％であった。バイン
ダーとして〔旭化成（株）製、商品名カシミロン A-10
4〕を用いた。

【００３３】繊維状活性炭６：無機吸着剤３：バインダ
ー１の重量比で固形物濃度が３％となるように水中に分
散し、スラリーを調製した。

【００３４】200 メッシュのステンレス金網で、直径6.
5cm 深さ30cmの円筒形容器を作り、更に、この中に同じ
金網で直径3cm 深さ30cmの円筒形容器を作製、設置し
て、二重容器を作った。この二重になった間の部分にス
ラリーを流し込んで成形体を作製した。

【００３５】この成形体を乾燥後、長さ25cmに切断し浄
水用カートリッジとする。カートリッジの形状は、外形
6.5cm 、内径3cm 長さ25cmで、重量は115gであった。こ
れを、外側から内側へ水が流れるタイプの浄水用ハウジ
ングにセットして、性能を調べた。使用原水は、水道水
に次亜塩素酸ナトリウムと塩化鉛(II)を加えて、それぞ
れ、遊離塩素濃度を2ppm、Pb²⁺を1ppmに調製した水道水
を使用した。通水量は、3 l/min で試験した。

【００３６】カートリッジの累積通水量と遊離塩素除去
率 (％) 、鉛イオン (Pb²⁺) 除去率(％) の関係を図２
に示す。

【００３７】（実施例３）太さ15μm ヨウ素吸着量1500
mg/gの繊維状活性炭を長さ3mm にカットする。骨炭を10
0 ℃で乾燥後、乳バチで粉砕した。粉砕の結果、100 メ
ッシュ以下の粒子に調節した。バインダーとして、〔旭
化成（株）製、商品名カシミロン A-104〕を用いた。

【００３８】繊維状活性炭７：骨炭２：バインダー１の
重量比で固形物濃度が３％となるように水中に分散した
スラリーを調節した。

【００３９】200 メッシュのステンレス金網で、直径6.
5cm 深さ30cmの円筒形容器を作り、更に、この中に同じ
金網で直径3cm 深さ30cmの円筒形容器を作製、設置し
て、二重容器を作った。この二重になった間の部分にス
ラリーを流し込んで成形体を作製した。

【００４０】この成形体を乾燥後、長さ25cmに切断し浄
水用カートリッジとする。カートリッジの形状は、外形
6.5cm 、内径3cm で、重量は110gであった。これを、外
側から内側へ水が流れるタイプの浄水用ハウジングにセ
ットして、性能を調べた。使用原水は、水道水に次亜塩
素酸ナトリウムと塩化鉛(II)を加えて、それぞれ遊離塩
素濃度を2ppm、Pb²を1ppmに調製した水道水を使用し
た。通水量は、3 l/minで試験した。

【００４１】カートリッジの累積通水量と遊離塩素除去
率 (％) 、鉛イオン (Pb²⁺) 除去率(％) の関係を図３
に示す。

【００４２】

【発明の効果】本発明の浄水器カートリッジの繊維状活
性炭は遊離塩素や黴臭の除去性に優れているため、これ
らの臭気が感じられない程度に除去することが容易であ
り、また、キレート樹脂或いはイオン交換性樹脂或いは
二酸化ケイ素、酸化アルミニウムを主成分とする焼成
物、骨炭等は鉄イオンその他等水道水中に含まれる重金
属イオンの吸着性が優れている。

【００４３】更に、本発明のカートリッジはミクロフィ
ブリル化繊維または熱融着繊維或いは熱融着樹脂粉末を
バインダーとして使用しているため、水道水と大きな接
触面積を保持することが出来、且つ圧損失が低い特徴を
持っている。従って、水道水中に含まれる遊離塩素、黴
臭、鉄イオン等重金属イオンを除去するための浄水器用
カートリッジには極めて適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】浄水器用カートリッジの累積通過水量と遊離塩
素除去率（％）及び、銅イオン（Cu²⁺) 除去率（％）の
関係を示す。

【図２】浄水器用カートリッジの累積通過水量と遊離塩
素除去率（％）及び、鉛イオン（Pb²⁺) 除去率（％）の
関係を示す。

【図３】浄水器用カートリッジの累積通過水量と遊離塩
素除去率（％）及び、鉛イオン（Pb²⁺) 除去率（％）の
関係を示す。

【符合の簡単な説明】

１遊離塩素除去率２銅イオン（Cu²⁺) 除去率３鉛イオン（Pb²⁺) 除去率

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】イオン吸着能を有する無機吸着剤は特に限
定しないが、浄水器の水との短時間の接触で充分に重金
属イオンを吸着するためには、かなり高いイオン吸着能
を有する吸着剤が好ましく、二酸化ケイ素、酸化アルミ
ニウムを主成分とする焼成物〔例えば、富田製薬（株）
製、商品名「トミックス−ＡＤ７００Ｐ」〕、酸化
マグネシウムを主成分とする焼成物〔例えば、富田製薬
（株）製、商品名「トミックス−ＡＤ１００Ｐ」〕
或いは酸化アルミニウムを主成分とする焼成物〔例え
ば、富田製薬（株）製、商品名「トミックス−ＡＤ２
００Ｐ」〕等が好ましい。また骨炭もかなり高いイオ
ン吸着能を有するため重金属イオン除去用に好ましい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】（実施例１）太さ１０μｍヨウ素吸着量１
５００ｍｇ／ｇの繊維状活性炭を長さ３ｍｍにカットす
る。キレート樹脂［クラレケミカル（株）製、商品名
「クラキレートＧＣ−１５」］を１００℃で乾燥後、ボ
ールミルで粉砕した。粉砕の結果、１００μｍ以上の大
きい粒子はなく、３〜１００μｍの粒子が９７％であっ
た。バインダーとして、ミクロフィブリル化セルロース
を用いた。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】（実施例２）太さ１５μｍヨウ素吸着量１
５００ｍｇ／ｇの繊維状活性炭を長さ３ｍｍにカットす
る。無機剤として〔富田製薬（株）製、商品名「トミッ
クス−ＡＤ７００Ｐ」〕を使用し、粒度は３〜２０
μｍが９５％であった。バインダーとして〔旭化成
（株）製、商品名「カシミロンＡ−１０４」〕を用い
た。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維状活性炭と、イオン吸着能を有する
吸着剤を、ミクロフィブリル化繊維または熱融着繊維或
いは熱融着樹脂粉末を成型剤として、成型せしめてなる
浄水器用カートリッジ。
【請求項２】イオン吸着能を有する吸着剤が、キレー
ト樹脂、イオン交換性樹脂または無機吸着剤である二酸
化ケイ素、酸化アルミニウムを主成分とする焼成物、酸
化マグネシウムを主成分とする焼成物、酸化アルミニウ
ムを主成分とする焼成物或いは骨炭である請求項１記載
の浄水器用カートリッジ。