JPH0861586A - 黄銅配管部品中の鉛浸出液の減少方法 - Google Patents

黄銅配管部品中の鉛浸出液の減少方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本願発明は、黄銅配管部品中の鉛浸出液の減
少方法を提供する。 【構成】 本願発明は、所望の濃度の塩化物及びピロリ
ン酸塩を含有する水溶液中に黄銅部品を所望の温度及び
時間でさらすことからなる、黄銅部品を次に水にさらす
時浸出可能鉛を減少させるための黄銅部品の処理法方に
関する。 【効果】 本願発明の方法は、加鉛黄銅からなる水流設
備の製造に有用であり、商業的に受け入れられる浸出可
能鉛の減少方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】加鉛黄銅は、シャワーの噴水口、蛇口、浴
槽の注ぎ口等のような水流設備の製造に使用されてい
る。なぜならば上記装置は先ず近代的用途となったから
である。環境保護局は、一晩の休止期間中または長い無
使用期間中、上記配管設備から水中に浸出することを許
容する鉛の最大量を限定する法令を公布している。現在
使用されている大部分の蛇口は、１９９３年前に環境保
護局（ＥＰＡ）により確立された最大浸出可能な鉛の限
度に合格する。しかし、環境保護局は現在最大許容限度
を減らしており、１９９４年の終わりまでには、現在製
造されている多くの蛇口製品は改められた限度に合格し
ないであろうと一般に予想されている。従って、蛇口の
ような水流装置の大部分の製造業者は、浸出可能鉛に対
する予想される環境保護局の指針に合格するように、製
品または製造方法の再設計にかなりの努力を費やしてい
る。
【０００２】環境保護局は、蛇口のような規制された装
置から飲料水供給物に浸出する鉛量を決めるプロトコル
を開発する責務を全米公衆衛生財団に委任している。プ
ロトコルは、取り付け後最初の１９日間水供給物に浸出
する鉛を評価し、また正確に規定された操作に従って充
填し試験した後、試料採取した水に対し、平均して蛇口
は１日につき１リッター当たり１１マイクログラム未満
の鉛を与えることが要求されると予想される。上記操作
は、ＮＳＦ−６１標準として知られる書類に規定されて
いる。
【０００３】本発明は、水中に浸出する鉛量を著しく減
少させるために、黄銅配管製品の処理方法に関する。本
方法は、詳しくは最も経済的に効率的な方式で、所定の
時間にわたり全浸出可能鉛を減少させることに関する。
明らかに、基準に合格する量まで浸出可能鉛を減少させ
る方法は存在するが、これらの方法は高価であるか或い
は時間がかかるので商業的には受入れられないものであ
る。本発明は、商業的であり、浸出可能鉛に対する予想
されるＮＳＦ−６１基準に合格するかまたはその基準を
越える製品を提供する方法を提供する。
【０００４】本発明は、黄銅を水にさらした時、次いで
黄銅から浸出できる鉛量を減少させるための黄銅の処理
方法に関する。
【０００５】本発明の主目的は、黄銅の表面上の鉛の少
なくとも一部分を迅速に除去し、そこで次に水にさらし
た時、黄銅から鉛が浸出する可能性を減少させる、黄銅
部品の処理方法を提供するにある。
【０００６】本発明のもう一つの目的は、生産設備で比
較的容易に実行できる、５分未満の処理時間後は、予想
されるＮＳＦ−６１基準下で許容される典型的材料（最
も顕著にはＣＤＡ３６０黄銅及びＣＤＡ８４４鋳込丹
銅）から典型的な蛇口設計を作り出すことである。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、経済的で容易
に入手できる化学薬品及びプロセス装置のみを使用する
処理後に、蛇口部品をＮＳＦ−６１基準下で許容される
典型的設計及び典型的材料にすることである。
【０００８】本発明の別の目的は、変色または銅或いは
亜鉛の過度の除去による美容的外観又は機能の知覚でき
る劣化なしに、蛇口部品を許容できる典型的設計及び典
型的材料にすることである。
【０００９】本発明の別の目的は、水溶液中で塩化物イ
オン及びピロリン酸イオンを使用する黄銅部品の処理方
法である。
【００１０】本発明の別の目的は、黄銅部品を、塩化物
イオン及びピロリン酸イオンの水溶液に、上記水溶液を
所定の温度に保ちながら、所定の時間さらすタイプの処
理方法である。
【００１１】本発明の別の目的は、当該水性処理溶液を
再循環して、処理タンクから溶解鉛または不溶鉛沈殿を
連続的に除去する、記載の処理方法である。
【００１２】本発明の別の目的は、黄銅を実質上影響を
与えないで残しながら、加速速度で金属鉛を選択的に溶
解し、また溶液中の鉛を封鎖し、そこで鉛の溶液反応が
当然停止することのない活性成分の混合物を含む水溶液
に黄銅部品をさらすことからなる、黄銅処理方法を提供
するにある。
【００１３】本発明の別の目的は、黄銅上に残る鉛粒子
に対し障壁を作り出すことにより、黄銅から水中への鉛
の次の浸出を防ぐ、黄銅処理方法である。
【００１４】他の目的は、明細書及び特許請求の範囲か
ら明らかであろう。
【００１５】本発明は、浸出可能鉛を減少させるため
に、特に黄銅の処理方法、さらに詳しくは蛇口本体、シ
ャワーの噴射口、井戸ポンプのような黄銅配管部品の処
理方法に関する。ここに記載の方法は、浸出可能鉛を全
米公衆衛生財団により定められる予想される基準、詳し
くはＮＳＦ−６１として知られる基準で許容される量ま
で経済的に減少させる。ＮＳＦ−６１基準は、ＮＳＦ−
６１基準に従い溶液を集め、濃度を計算するとき、蛇口
から放出された溶液中に見いだされる鉛濃度が、試験の
最初の１９日にわたり、平均で、１リッター当たり１１
マイクログラム（μｇ／Ｌ）未満であることを要求する
と、現在予想されている。これは、蓄積された浸出可能
鉛の合計であり、基本的にはＮＳＦにより公布されたプ
ロトコルにより定量される。潜在的浸出可能鉛を減少さ
せるため黄銅を処理できる多数の方法があるが、処理さ
れる蛇口または他の配管製品が市場で実用的であり続け
るように上記方法が処理工程に含まれる費用と時間に関
し商業上実行可能であることが必須条件である。
【００１６】本発明は、特に単一ハンドルまたは二重ハ
ンドル使用の蛇口本体の黄銅部品を所望の濃度の塩化物
およびピロリン酸塩を含む水溶液にさらす方法に関す
る。塩化ナトリウムおよびピロリン酸ナトリウムが、塩
化物およびピロリン酸を溶液中に導入するのに好ましい
塩であるが、他のポリリン酸塩および塩酸のような他の
塩化物およびピロリン酸塩源も使用できることが、当業
者には理解される。塩化ナトリウムおよびピロリン酸ナ
トリウムを使用して、本発明を説明するが、本発明はそ
れに限定されない。黄銅部品を、たとえば浸せきまたは
流すことにより、上記溶液にさらす。
【００１７】本出願者は、露出時間、塩化ナトリウムお
よびピロリン酸ナトリウム１０水和物の濃度、温度を全
て変化させた記載の方法の多数の試験を開始してきた。
詳しくは、塩化ナトリウム１５ｇ／Ｌ（０．２６モル濃
度の塩化物）およびピロリン酸ナトリウム９０ｇ／Ｌ
（０．２０モル濃度のピロリン酸塩）を含有する水溶液
に、６０℃で３．５分乃至３０分の間浸せきした黄銅配
管部品は、ＮＳＦ−６１浸出可能鉛試験に合格すること
が、試験により確立された。試験は、黄銅蛇口製品を
３．５分、７．５分、１５分、３０分浸せきすることを
含んでいた。各々の場合、１９日の試験期間にわたり浸
出した鉛量が実質的に水１リッターあたり鉛１１μｇの
予想基準未満であった点で、製品全てがＮＳＦ−６１試
験に合格した。
【００１８】処理を３．５分続け、以下の温度および濃
度を使用して、更に試験を行った。全ての場合、塩化ナ
トリウム濃度は、１５ｇ／Ｌ（０．２６モル濃度の塩化
物）であった。黄銅蛇口部品を上記塩化ナトリウムを含
有する次の水溶液に３．５分浸せきした：３５℃に維持
したピロリン酸ナトリウム９０ｇ／Ｌ（０．２０モル濃
度のピロリン酸塩）溶液；７０℃に維持したピロリン酸
ナトリウム９０ｇ／Ｌ（０．２０モル濃度のピロリン酸
塩）溶液；６０℃に維持したピロリン酸ナトリウム８１
ｇ／Ｌ（０．１８モル濃度のピロリン酸塩）溶液；６０
℃に維持したピロリン酸ナトリウム４５ｇ／Ｌ（０．１
０モル濃度のピロリン酸塩）溶液。上記試験の各々にお
いて、ＮＳＦ−６１に規定された１９日の試験期間にわ
たる浸出可能鉛の蓄積総量は１１μｇ／Ｌ未満であっ
た。
【００１９】溶液を６０℃に維持し、浸せき時間を３．
５分にし、塩化ナトリウムおよびピロリン酸ナトリウム
の量を各々２５ｇ／Ｌから１２０ｇ／Ｌ（塩化物０．４
２−２．１モル濃度、ピロリン酸塩０．０６−０．２７
モル濃度）に変化させて、更に試験を行った。各々の場
合、ＮＳＦ−６１のプロトコルに従い、蓄積した浸出可
能鉛は１１μｇ／Ｌ未満であった。
【００２０】上記試験に基づき、塩化ナトリウム１０−
１２０ｇ／Ｌ（塩化物０．１７−２．１モル濃度）およ
びピロリン酸ナトリウム約２５−１２０ｇ／Ｌ（ピロリ
ン酸塩０．０６−０．２７モル濃度）の水溶液に、浸せ
き時間約３．５分乃至約３０分で、水溶液を約３５℃乃
至約７０℃に維持して浸せきした黄銅蛇口製品は、ＮＳ
Ｆ−６１浸出可能鉛プロトコルを合格する黄銅製品を与
える。本発明の好ましい実施態様は、３．５分の時間を
利用することであるが、本発明の最初の使用は５分の浸
せき時間を有することができると予想される。好ましい
濃度は、塩化ナトリウム１５ｇ／Ｌ（０．２６モル濃度
の塩化物）およびピロリン酸ナトリウム９０ｇ／Ｌ
（０．２０モル濃度のピロリン酸塩）である。水溶液を
約６０℃に維持するのが好ましい。上記したパラメータ
に加え、水溶液を連続的に循環し、酸素を絶えず導入す
るために通気撹拌するのが好ましい。溶液のｐＨを９．
５乃至１０．５の範囲に維持すべきであり、ｐＨ１０が
好ましい。
【００２１】黄銅部品を上記水溶液に浸せきすると、溶
解酸素は水との電子受容還元反応により、水酸化物イオ
ンに変換する。電子は、黄銅表面の金属鉛の水溶液中で
の鉛イオンへの変換により供給される。 ２Ｐｂ(s)＋Ｏ2(aq)＋２Ｈ2Ｏ(1) ＝ ２Ｐｂ2+ (aq)＋４
ＯＨ- (aq) 溶液中の塩化物イオンは金属鉛の溶解を促進する。溶液
中のピロリン酸イオンは、鉛イオンをＰｂＰ2Ｏ7 2-のよ
うな錯体にキレート化するので、Ｐｂ2+種の化学活性を
減少し、上記の金属鉛の変換が停止するのを防いでい
る。
【００２２】要約すると、本発明において以下の５因子
が鉛を迅速に除去するのを確実にする。 １．溶液の通気は、上記の鉛溶液反応が起こらないこと
のないように、溶解酸素の適当な供給を確保するのに必
要である。 ２．塩化物イオンは、鉛の溶解速度を促進するのに必要
である。 ３．ピロリン酸イオンは、溶液中の溶解鉛を封鎖するの
に必要であり、そこで上記鉛溶液反応が平衡に達するの
を防いでいる。 ４．溶液の撹拌は、反応に寄与する試薬の新しい供給物
を蛇口表面の反応部位に迅速にもたらし、反応生成物を
迅速に除去するのに必要である。 ５．適度な高められた温度は、反応速度を促進するのに
必要である。しかし、あまりに高すぎる温度は、必要な
溶解酸素の利用度を減らす。
【００２３】上記９．５乃至１０．５の範囲のｐＨで
は、表面鉛は上記のように溶解すると考えれる。ｐＨが
酸性であると、クロロ緑鉛鉱または他のリン酸鉛化合物
の障壁が黄銅上に残る鉛粒子の周りに形成されると予想
される。
【００２４】本発明の好ましい形を示し、説明してきた
が、特許請求の範囲内で多くの変形、代替、変更ができ
ることを認識すべきである。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 黄銅部品を次に水にさらす時浸出可能鉛
    を減少するための黄銅部品の処理方法であって、該方法
    が（ａ）黄銅部品を約０．１７乃至約２．１モル濃度の
    塩化物及び約０．０６乃至約０．２７モル濃度のピロリ
    ン酸塩を含有する水溶液にさらし、（ｂ）約３５℃乃至
    約７０℃の範囲の水溶液温度で、黄銅部品を約３．５分
    乃至約３０分間上記水溶液にさらしておくことからなる
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ピロリン酸塩の濃度が約０．２０モルで
    あることを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 塩化物の濃度が約０．２６モルであるこ
    とを特徴とする請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 浸せき時間が約３．５分乃至約７．５分
    であることを特徴とする請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 浸せき時間が約３．５分であることを特
    徴とする請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 当該溶液を約６０℃の温度に維持するこ
    とを特徴とする請求項１の方法。
  7. 【請求項７】 当該溶液のｐＨを９．５乃至１０．５に
    維持することを特徴とする請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 当該溶液のｐＨを約１０に維持すること
    を特徴とする請求項７の方法。
  9. 【請求項９】 当該溶液を連続的に通気撹拌することを
    特徴とする請求項１の方法。
  10. 【請求項１０】 塩化物イオンが黄銅部品からの鉛の溶
    解を促進し、ピロリン酸イオンが溶液中の溶解した鉛を
    封鎖して鉛溶液反応が平衡に達するのを防ぐ濃度の塩化
    物およびピロリン酸塩を含有する水溶液に黄銅部品をさ
    らすことからなる、黄銅部品を次いで水にさらす時浸出
    可能鉛を減少するための黄銅部品の処理方法。
  11. 【請求項１１】 当該水溶液を高温に維持することを特
    徴とする請求項１０の方法。
  12. 【請求項１２】 当該水溶液を約３５℃乃至約７０℃の
    範囲の温度に維持することを特徴とする請求項１１の方
    法。
  13. 【請求項１３】 当該水溶液を約６０℃の温度に維持す
    ることを特徴とする請求項１２の方法。
  14. 【請求項１４】 当該水溶液が約０．１７乃至約２．１
    モル濃度の塩化物及び約０．０６乃至約０．２７モル濃
    度のピロリン酸塩を含有することを特徴とする請求項１
    ０の方法。
  15. 【請求項１５】 ピロリン酸塩の濃度が約０．２０モル
    濃度であることを特徴とする請求項１４の方法。
  16. 【請求項１６】 黄銅部品を当該水溶液に約３．５分乃
    至約７．５分の範囲の時間さらしておくことを特徴とす
    る請求項１０の方法。
  17. 【請求項１７】 塩化物濃度が約０．２６モル濃度であ
    ることを特徴とする請求項１４の方法。
  18. 【請求項１８】 当該溶液のｐＨを９．５乃至１０．５
    に維持することを特徴とする請求項１０の方法。
  19. 【請求項１９】 当該溶液を連続的に通気撹拌すること
    を特徴とする請求項１０の方法。
  20. 【請求項２０】 黄銅部品を次いで水にさらすとき浸出
    可能鉛を減少するための黄銅部品の処理方法であって、
    該方法が、活性種の一つが黄銅部品からの鉛の溶解を促
    進し、他の活性種が溶液中の溶解鉛を封鎖して鉛溶液反
    応が平衡に達するのを防ぐ２種の活性種を含有している
    水溶液に黄銅部品をさらすことからなることを特徴とす
    る方法。
  21. 【請求項２１】 活性種の一つが塩化物イオンであり、
    他の活性種がピロリン酸イオンであることを特徴とする
    請求項２０の方法。
  22. 【請求項２２】 当該溶液を通気して、鉛の溶解を保証
    する溶解酸素を供給することを特徴とする請求項２０の
    方法。
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