JPH11309318A - フィルター装置および該フィルター装置を用いた液体の清浄化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非処理液中に含まれる硼素やゲルマニウム等
の類金属元素やその化合物と不溶性夾雑物を同時に効率
よく除去できるフィルター装置と清浄化法を確立するこ
と。 【解決手段】 フィルター素材の少なくとも一部とし
て、繊維分子中にアミノ基と、炭素に結合した少なくと
も２個のヒドロキシル基を持った基、具体的には、繊維
分子中に下記式［Ｉ］で示される基が導入された類金属
キレート形成性繊維を使用し、類金属と不溶性夾雑物を
同時に除去して清浄化することのできるフィルター装
置、およびこれを用いた液体の清浄化法を開示する。 【化１】 ［式中、Ｇは糖アルコール残基または多価アルコール残
基、Ｒは水素原子、（低級）アルキル基または−Ｇ（Ｇ
は上記と同じ意味を表わし、上記Ｇと同一もしくは異な
る基であってもよい）を表わす］

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非処理液体中の特
に類金属イオンと不溶性夾雑物を効率よく除去して清浄
化することのできる新規なフィルター装置と、該フィル
ター装置を用いた液体の清浄化法に関するものであり、
このフィルター装置は、水性液や油性液中に含まれる類
金属（硼素、ゲルマニウム、ひ素、アンチモン、セレ
ン、テルル等）を効率よく除去すると共に、それら被処
理液体中に含まれる不溶性夾雑物も同時に除去すること
ができるので、例えば飲料水や食品加工用水等の浄化
（特に類金属を含む有害イオン性物質と不溶性夾雑物の
同時除去）、ポリエステル製造時に未反応物として留去
されるエチレングリコール中に重合触媒として混入して
くるゲルマニウム、食用油脂などに含まれることのある
ひ素などと共に不溶性夾雑物を除去して清浄化する際に
有効利用できる。

【０００２】

【従来の技術】類金属元素の１種である硼素や硼素化合
物は自然界に広く分布しており、人体にとって必須の元
素であるが、反面、摂取量が多くなり過ぎると逆に悪影
響を及ぼすことも確認されている。そして、河川や地下
水中に含まれる硼素成分による人為的汚染と思われる事
例が報告される様になり、水の再利用などへの悪影響が
懸念される。再利用に当たっては、硼素成分等の汚染除
去の他に不溶性夾雑物の除去も必要となるが、これら２
つを同時に行なうことのできる装置は提案されていな
い。

【０００３】また硼素以外にも例えばひ素やひ素化合物
は人体に有害であり、その混入が懸念される飲料水等か
ら該化合物と共に不溶性介在物も可及的に除去する必要
があるが、これらを同時に除去することもできない。

【０００４】本発明は、これら類金属元素やその化合物
を水あるいは食用油等の被処理液体から効率よく吸着除
去すると共に、該被処理液体中に含まれる不溶性夾雑物
を同時に効率よく除去し清浄化することのできるフィル
ター装置を提供し、更には、該フィルター装置を用いて
水や油などの被処理液体を清浄化することのできる技術
を提供するものである。

【０００５】水中の硼素などの類金属を除去する方法と
して、塩基性イオン交換樹脂を使用する方法が考えられ
るが、本発明者等が確認したところによると、塩基性イ
オン交換樹脂の硼素などの類金属に対する選択吸着性は
極めて低く、処理系に他のアニオンが共存すると、類金
属成分の捕捉性能は極端に低下する。

【０００６】一方、硼素成分を捕捉する性能を備えたキ
レート樹脂があり、該キレート樹脂を用いて灌漑用水等
に含まれる硼素成分を除去する方法も知られているが、
これらはイオン化した硼素成分のキレート捕捉を意図す
るだけであって、不溶性夾雑物も積極的に同時除去しよ
うとする考え方はない。このキレート樹脂は、スチレン
−ジビニルベンゼン型やフェノールアルデヒド型等の剛
直な三次元架橋構造の重合体にアミノポリオール基を導
入したビーズ状あるいは粒状のものであり、硼素成分に
対する捕捉量や捕捉速度が小さく、かつ硼素成分を捕捉
したキレート樹脂を再生する場合の再生速度も非常に遅
いという問題が指摘される。

【０００７】そこで、上記類金属イオンや再生剤の拡散
侵入速度を高めることによって類金属イオンの捕捉速度
や再生速度を高めるため、キレート樹脂の粒径を小さく
して表面積を拡大し、被処理液体との接触有効面積を大
きくする方法も考えられる。ところが、そのためにはキ
レート樹脂の粒径を小さくしなければならないため、キ
レート樹脂が飛散し易くなって取扱いが面倒になるばか
りでなく、水処理等を行なう際にキレート樹脂充填層の
通液抵抗が増大し、処理効率を却って悪くするといった
問題が生じてくる。

【０００８】また再生能を失ったキレート樹脂を廃棄処
理する場合にも、ビーズ状や粒状のキレート樹脂では、
焼却処理が困難であるとか減容化処理が複雑であるとい
った問題が指摘される。

【０００９】更に従来のキレート樹脂では、前述の如く
低効率であるとはいうもののある程度の類金属イオン捕
捉能を発揮するが、被処理液体中に少なからず混入して
いる不溶性の浮遊夾雑物に対する除去効果は殆んどな
い。そのため、それら浮遊夾雑物を除去して被処理液体
を十分に清浄化するには、キレート樹脂による類金属イ
オン除去の前あるいは後で被処理液体中の浮遊夾雑物を
除去しなければならず、確実な清浄化効果を得るには少
なくとも２工程の処理が必要となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その第１の目的
は、硼素やゲルマニウム等を始めとする類金属元素やそ
の化合物に対して優れた捕捉性能を有している他、焼却
処理などが容易でしかも簡単かつ安全な方法で安価に製
造し得る様なキレート形成性繊維を提供し、該キレート
繊維の特殊性をうまく活用して、被処理液体中の類金属
イオンと不溶性夾雑物を同時に効率よく除去することの
できるフィルター装置を開発し、更には該フィルター装
置を用いて液体を効率よく清浄化することのできる方法
を確立することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るフィルター装置は、繊維分子中に
アミノ基と、２個以上のヒドロキシル基、とりわけ隣接
する炭素に結合した少なくとも２個のヒドロキシル基と
を持った基を有し、類金属元素やその化合物に対して優
れたキレート形成能を有しているキレート形成性繊維
を、フィルター素材の少なくとも一部として配置したと
ころに要旨があり、このフィルター装置であれば、被処
理液体中に混入している不溶性夾雑物の大きさに応じ
て、キレート形成性繊維の繊維間隙間を調整することに
より、類金属イオンと共に不溶性夾雑物を同時に除去す
ることができ、被処理液体を簡単な処理で効率よく清浄
化できる。

【００１２】上記フィルターの主たる構成素材となるキ
レート形成性繊維に、類金属元素やその化合物とのキレ
ート形成能を与えるため繊維分子中に導入される好まし
い基を一般式で示すと、下記一般式［Ｉ］で表わすこと
ができ、

【００１３】

【化２】

【００１４】［式中、Ｇは糖アルコール残基または多価
アルコール残基、Ｒは水素原子、（低級）アルキル基ま
たは−Ｇ（Ｇは上記と同じ意味を表わし、上記Ｇと同一
もしくは異なる基であってもよい）を表わす］その中で
も特に好ましいのは、前記式［Ｉ］中のＧが、Ｄ−グル
カミンからアミノ基を除いた残基またはジヒドロキシプ
ロピル基であり、Ｒが水素または低級アルキル基であ
る。

【００１５】これら類金属元素やその化合物とのキレー
ト形成性能（以下、類金属キレート形能と言うことがあ
る）を与えるために繊維分子中に導入される好ましい基
は、繊維分子中の反応性官能基（ヒドロキシル基、アミ
ノ基、イミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、チオ
ール基など）等に直接結合していてもよく、あるいは架
橋結合によって間接的に結合していても構わない。また
ベースとなる繊維としては、天然繊維、再生繊維、合成
繊維のいずれも使用可能であるが、上記の様なキレート
形成能を有する基を効率よく導入するうえで特に好まし
いのは天然繊維もしくは再生繊維である。

【００１６】なお、上記類金属キレート形成性繊維の製
法は特に制限されないが、好ましいのは、繊維分子中の
反応性官能基に、下記一般式［II］で示されるアミン化
合物を直接反応させ、

【００１７】

【化３】

【００１８】［式中、Ｇ，Ｒは前記と同じ意味］ あるいは、繊維分子中の反応性官能基に、分子中にエポ
キシ基、反応性二重結合、ハロゲン基、アルデヒド基、
カルボキシル基、イソシアネート基などから選ばれる２
個以上の基を有する化合物を反応させた後、前記式
［２］で示されるアミン化合物を反応させるところに特
徴を有している。ここで用いられるアミン化合物として
は、類金属キレート形成能、繊維分子との反応性、コス
ト等を総合的に考えて最も実用的なのはＤ−グルカミン
やＮ−メチル−Ｄ−グルカミンあるいはジヒドロキシプ
ロピルアミンである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係るフィルター装置の構
成素材となる類金属キレート形成性繊維は、上記の様
に、繊維の分子中にアミノ基と、ヒドロキシル基、好ま
しくは２個以上のヒドロキシル基を持った基、更に好ま
しくは、２個以上のヒドロキシル基が隣接する炭素原子
に結合している基とを導入することによって、類金属キ
レート形成能を与えたところに特徴を有しており、例え
ば、Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン残基の導入された繊維
による類金属キレート捕捉反応を、硼素を例にとって示
すと下記式[III] に示す通りである。

【００２０】

【化４】

【００２１】即ちこのキレート形成性繊維は、繊維分子
中にアミノ基と２個以上のヒドロキシル基とを持った
基、とりわけ隣接する炭素に結合した少なくとも２個の
ヒドロキシル基とを持った基が導入されており、硼素な
どの類金属元素に対して優れたキレート形成能を示し、
それにより、類金属を効果的に捕捉することが可能とな
る。

【００２２】類金属キレート形成能が付与されるベース
繊維の種類は特に制限されず、例えば綿、麻などを始め
とする種々の植物繊維；絹、羊毛などを始めとする種々
の動物性繊維；ビスコースレーヨンなどを始めとする種
々の再生繊維；ポリアミド、アクリル、ポリエステルな
どを始めとする様々の合成繊維を使用することができ、
これらの繊維は必要に応じて各種の変性を加えたもので
あっても構わない。

【００２３】これらベース繊維の中でも特に好ましいの
は、繊維分子中にヒドロキシル基やアミノ基等の反応性
官能基を有する植物性繊維や動物性繊維、再生繊維であ
り、これらの繊維であれば、該繊維分子中の反応性官能
基を利用して前述の様な類金属キレート形成能を持った
基を容易に導入することができるので好ましい。もっと
も、原料繊維自体が反応性官能基を有していない場合で
あっても、これを酸化など任意の手段で変性して反応性
官能基を導入し、この官能基を利用して前述の様な基を
導入することも可能である。

【００２４】上記ベース繊維の形状にも格別の制限はな
く、長繊維のモノフィラメント、マルチフィラメント、
短繊維の紡績糸あるいはこれらを織物状もしくは編物状
に製織もしくは製編した布帛や紐、更には不織布や紙で
あってもよい。また、２種以上の繊維を複合もしくは混
紡した繊維や織・編物を使用することもできる。

【００２５】上記ベース繊維に導入される基としては、
前記式[III] からも明らかである様に、類金属とのキレ
ートを形成することの必要上、アミノ基と、２個以上の
ヒドロキシル基、とりわけ隣接する炭素に結合した２個
以上のヒドロキシル基を有することが必要となる。

【００２６】この様な要件を満たす好ましい基は、前記
式［Ｉ］として示した通りであり、該式［Ｉ］中、Ｇは
糖アルコール残基または多価アルコール残基を示し、Ｒ
は水素原子、（低級）アルキル基または−Ｇ（Ｇは上記
と同じ意味を表わし、前記−Ｇと同一もしくは異なるも
のであってもよい）を表わし、Ｒの中でも実用性の高い
のは水素または（低級）アルキル基である。上記におい
て（低級）アルキル基としてはＣ₁〜Ｃ₆のアルキル基が
挙げられるが、中でも特に好ましいのはメチル基または
エチル基である。

【００２７】上記一般式［Ｉ］で示される基の中でも特
に好ましいのは、Ｇが糖アルコール残基または多価アル
コール残基、Ｒが水素原子または（低級）アルキル基で
ある基であり、具体例としては、Ｄ−グルカミン、Ｄ−
ガラクタミン、Ｄ−マンノサミン、Ｄ−アラビチルアミ
ン、Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン、Ｎ−エチル−Ｄ−グ
ルカミン、Ｎ−メチル−Ｄ−ガラクタミン、Ｎ−エチル
−Ｄ−ガラクタミン、Ｎ−メチル−Ｄ−マンノサミン、
Ｎ−エチル−Ｄ−アラビチルアミンなどからアミノ基を
除いた糖アルコール残基、あるいはジヒドロキシアルキ
ル基が例示されるが、繊維分子への導入の容易性や原料
の入手容易性等を考慮して最も好ましいのは、Ｄ−グル
カミンやＮ−メチル−Ｄ−グルカミンのアミノ基を除い
た残基あるいはジヒドロキシプロピル基である。

【００２８】これら類金属キレート形成能を与えるため
繊維分子中に導入される基は、繊維分子中の反応性官能
基（例えば、ヒドロキシル基、アミノ基、イミノ基、カ
ルボキシル基、アルデヒド基、チオール基など）等に直
接結合していてもよく、あるいは架橋結合を介して間接
的に結合していても構わないが、繊維分子への導入の容
易性を考えると、後述する様な架橋結合を介して間接的
に導入したものが、実用性の高いものとして推奨され
る。

【００２９】また上記類金属キレート形成性繊維を製造
する方法は特に制限されず、繊維分子が元々有している
前述の様な反応性官能基もしくは変性によって導入した
反応性官能基に、たとえば前記一般式［II］で示される
アミン化合物を直接反応させ、あるいは、該反応性官能
基に、分子中にエポキシ基、反応性二重結合、ハロゲン
基、アルデヒド基、カルボキシル基、イソシアネート基
の如き官能基を２個以上有する化合物を反応させた後、
前記式［II］で示されるアミン化合物を反応させる方法
が採用される。

【００３０】即ち、繊維分子が水酸基やカルボキシル基
等を有している場合は、これらの基に前記一般式［II］
で示されるアミン化合物を直接反応させ、これを繊維分
子にペンダント状に導入することができ、この場合の代
表的な反応を例示すると下記の通りである。

【００３１】

【化５】

【００３２】また繊維分子中の反応性官能基とアミン化
合物との反応性が乏しい場合は、繊維に先ず架橋剤を反
応させることによって、前記アミン化合物との反応性の
高い官能基をペンダント状に導入し、次いでこの官能基
に前記アミン化合物を反応させることによって、類金属
キレート形成能を有する基をペンダント状に導入するこ
とができる。特に後者の方法を採用すれば、繊維に対す
る架橋剤やアミン化合物の使用量を調整することによっ
て、使用目的に応じた類金属捕捉能（即ち、類金属キレ
ート形成能を有する基の導入量）を任意に制御すること
ができるので好ましい。

【００３３】ここで用いられる好ましい架橋剤として
は、エポキシ基、反応性二重結合、ハロゲン基、アルデ
ヒド基、カルボキシル基、イソシアネート基などを２個
以上、好ましくは２個有する化合物が挙げられ、好まし
い架橋剤の具体例としては、グリシジルメタクリレー
ト、グリシジルアクリレート、アリルグリシジルエーテ
ル、グリシジルソルベート、エピクロルヒドリン、エピ
ブロモヒドリン、エチレングリコールジグリシジルエー
テル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、
グリセリンジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリ
コールジグリシジルエーテル、マレイン酸、こはく酸、
アジピン酸、グリオキザール、グリオキシル酸、トリレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート
などが例示され、中でも特に好ましいのはグリシジルメ
タクリレート、エピクロルヒドリン、エチレングリコー
ルジグリシジルエーテル等である。

【００３４】上記の様な架橋剤を用いてアミン化合物を
導入する際の具体的な反応を例示すると、次の通りであ
る。

【００３５】

【化６】

【００３６】これらの架橋剤を用いて類金属キレート形
成能を有する基を繊維に導入する際の反応は特に制限さ
れないが、好ましい方法を挙げると、ベース繊維と前記
架橋剤を水あるいはＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミドや
ジメチルスルホキシド等の極性溶媒中で、必要により反
応触媒、乳化剤等を併用して、６０〜１００℃程度で３
０分〜数十時間程度反応させる方法であり、この反応に
より、架橋剤が繊維分子中の反応性官能基（例えば、ヒ
ドロキシル基やアミノ基など）と反応して繊維と結合
し、前記式［II］で示した様なアミン化合物と容易に反
応する官能基を繊維分子中に導入することができる。次
いで、該官能基を導入した繊維と前記アミン化合物を、
水やＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド等の極性溶媒中で、必要により反応触媒を用いて
６０〜１００℃で３０分〜数十時間程度反応させると、
上記アミン化合物のアミノ基が架橋剤の反応性官能基
（例えばエポキシ基やハロゲン基など）と反応し、前記
式［Ｉ］で示される類金属キレート形成能を有する基が
繊維分子中にペンダント状に導入される。

【００３７】この反応は、上記の様に通常は逐次的に行
なわれるが、反応系によっては架橋剤とアミン化合物を
同時に共存させ、繊維に対して同時並行的に反応させる
ことも可能である。この反応に使用するベース繊維とし
ては、長繊維のモノフィラメント、マルチフィラメン
ト、短繊維の紡績糸あるいはこれらを織物状もしくは編
物状に製織もしくは製編した布帛、更には不織布や紙等
を任意に選択して使用することができ、また、２種以上
の繊維を複合もしくは混紡した繊維や織・編物を使用し
得ることは、先に説明した通りである。

【００３８】ベース繊維に対する前記類金属キレート形
成能を有する基の導入量は、ベース繊維分子中の反応性
官能基の量を考慮し、その導入反応に用いるアミン化合
物の量、あるいは架橋剤とアミン化合物の量や反応条件
などによって任意に調整できるが、繊維に十分な類金属
捕捉能を与えるには、下記式によって計算される置換率
が１０重量％程度以上、より好ましくは２０重量％程度
以上となる様に調整することが望ましい。 置換率（重量％）＝［（置換基導入後の繊維重量−置換
基導入前の繊維重量）／置換基導入前の繊維重量］×１
００ （ただし置換基とは、前記式［１］で示される基を表わ
す）

【００３９】類金属捕捉能を高めるうえでは、上記置換
率は高い程好ましく、従って置換率の上限は特に規定さ
れないが、置換率が高くなり過ぎると置換基導入繊維の
結晶性が高くなって繊維が脆弱になる傾向があるので、
類金属捕捉材としての実用性や経済性などを総合的に考
慮すると、置換率は１３０重量％程度以下、より好まし
くは８０重量％程度以下に抑えることが望ましい。ただ
し、繊維分子中の官能基やアミン化合物、架橋剤の種
類、あるいは用途等によっては、１５０〜２００重量％
といった高レベルの置換率とすることにより、類金属捕
捉能を高めることも可能である。

【００４０】上記の様にして得られる類金属キレート形
成性繊維は、用いるベース繊維の性状に応じてモノフィ
ラメント状、マルチフィラメント状、紡績糸状、不織布
状、繊維織・編物状、紐状、更には紙など任意の性状の
ものとして得ることができるが、いずれにしても細径の
繊維の分子表面に導入された前述の類金属キレート形成
性を有する基の実質的に全てが、類金属捕捉性能を有効
に発揮するので、従来の粒状形態のものに比べて格段に
優れた類金属捕捉能を発揮する。

【００４１】この様に本発明で使用するキレート形成性
繊維は、類金属イオンに対して優れたキレート捕捉能を
有しているので、このキレート繊維をフィルター素材の
一部もしくは全部として用いて必要に応じた繊維間隙間
のフィルター装置を作製し、これに液体を通すと、該液
体に含まれる類金属イオンがキレート捕捉されて除去さ
れると共に、固体状態で混入している不溶性夾雑物も同
時に除去され、被処理液体を一回の処理で高度に清浄化
することが可能となる。

【００４２】この場合、本発明で使用する類金属キレー
ト形成性繊維は通常のフィルター素材に比べて高価であ
るので、好ましくは被処理液体中の不溶性夾雑物の大部
分を適当な手段で予め除去しておき、その後で類金属キ
レート形成性繊維層を通すことによって、残りの不溶性
夾雑物と類金属イオンを同時に除去することが望まし
い。

【００４３】尚フィルター装置の構成自体は格別特殊な
ものではなく、その用途に応じて前記キレート形成性繊
維を一部もしくは全構成素材として使用し、任意の繊維
間隙間を有する織・編物もしくは不織布からなる単層も
しくは複層構造のマット状に成形して適当な支持体に組
み付けた構造、あるいは通液性支持筒の外周側にキレー
ト形成繊維からなる紐状物を綾巻状に複数層巻回した構
造、または同繊維からなる織・編物もしくは不織布シー
トをプリーツ状に折り曲げて支持部材に装着した構造、
同繊維を用いて作製した織・編物や不織布を袋状に成形
したバグフィルタータイプなど、公知の全てのフィルタ
ー装置と同様に成形できる。

【００４４】このとき、使用するキレート形成性繊維の
太さや織・編密度、積層数や積層密度などを調整し、ま
た紐状のキレート形成性繊維を複数層に巻回してフィル
ター装置とする場合は、巻回の密度や層厚、巻回張力な
どを調整することによって、繊維間隙間を任意に調整で
きるので、被処理液体中に混入している不溶性夾雑物の
粒径に応じて該繊維間隙間を調整すれば、必要に応じた
清浄化性能のフィルター装置を得ることができる。

【００４５】なお本発明のフィルター装置は、フィルタ
ー素材の全てを前記キレート形成性繊維で構成し、フィ
ルター層全体に類金属イオンと不溶性夾雑物に対する除
去性能を与えることができるが、本発明のキレート形成
性繊維は通常のフィルター素材に比べて高価であるの
で、被処理液体中に含まれる類金属イオンと不溶性夾雑
物の含有比率に応じて、キレート形成性繊維と通常の濾
過用フィルター素材を適当な比率で組み合わせ（混紡、
混織・混編、積層など）、比較的低コストで高い清浄化
効果が得られる様にすることも可能である。

【００４６】また該フィルター装置の作製に当たって
は、前述した様な方法によって作製した類金属キレート
形成性繊維よりなる不織布、織・編物、紐などをフィル
ター装置内に組み込むことも勿論可能であるが、類金属
キレート形成性化合物との反応性官能基を有する基を有
し（あるいは導入された）繊維をフィルター素材とする
フィルター装置に、類金属キレート形成性化合物含有液
を循環させ、該フィルター素材に類金属キレート形成性
官能基を事後的に導入することによって、キレート捕捉
能を与えることも可能である。従って、例えばセルロー
ス等をフィルター構成素材とする通常のフィルター装置
を使用し、これに類金属キレート形成性官能基を導入す
ることによって、類金属イオン除去性能を兼ね備えた本
発明のフィルター装置とすることもできる。

【００４７】本発明は以上の様に構成されており、フィ
ルター素材としてキレート形成性繊維を使用することに
より、次の様な利点を享受できる。

【００４８】従来の粒状キレート樹脂には、キレート
捕捉に機能する部位として外周面と細孔部があるが、細
孔部は拡散が遅くて実質的に全官能基がキレート捕捉に
寄与し得ないので、キレート樹脂全体としては有効活用
率が極めて低く、且つ捕捉し得る元素の絶対量も不十分
とならざるを得ず、また不溶性夾雑物に対する除去性能
は殆んど期待できないが、本発明のフィルターでは、繊
維表面に導入されたキレート形成性官能基の全てが類金
属成分のキレート捕捉に有効に活用されると共に有効比
表面積も大きいので、少量の使用で極めて高いキレート
捕捉能が得られると共に、繊維間隙間を調整することに
よって、被処理液体中の不溶性夾雑物を同時に除去する
ことができ、一回の処理で高い清浄化効果が得られる。

【００４９】キレート形成性官能基がフィルター素材
を構成する繊維表面に露出しているので、吸着速度が高
い。

【００５０】粒状キレート樹脂は一般に乾燥すると脆
弱になって微粉化し、実用できなくなるが、本発明で使
用するキレート繊維は、繊維素材にキレート形成性官能
基を導入したものであるから、乾燥しても脆化すること
がなく、再生による繰り返し使用も容易である。

【００５１】粒状キレート樹脂では、充填容器の形状
によって使用形態が制限されるが、本発明はキレート形
成性繊維をフィルター素材とするものであるから、不織
布状や織編物状、紐状などとすることにより、使用目的
に応じた任意の形状のフィルターに成形できる。

【００５２】粒状キレート樹脂では、粒径によって空
隙率が自動的に決まってくるが、キレート繊維であれ
ば、形態を変えることによって充填密度や繊維間空隙を
任意に変更できるので、被処理液体中に含まれる不溶性
夾雑物の粒径に応じた高い清浄化効果を確保できる。

【００５３】本発明のフィルターを使用すれば、キレ
ート形成性繊維で類金属成分と不溶性夾雑物を捕捉した
後、例えば塩酸や硫酸等の強酸水溶液で処理することに
より、キレートを形成して捕捉された類金属元素のみを
簡単に離脱させることができ、それにより再生液から類
金属成分を有価成分として回収することも可能となる。

【００５４】尚、本発明で使用する前記のキレート形成
性繊維は、上記の様に繊維状とすることによってもたら
される利点に加えて、他の金属イオン、例えばＭｇ，Ｃ
ａ，Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ等の金属、あるいはその他の陰イオ
ン、たとえばフッ素、塩素、沃素等のハロゲンイオン等
が共存する場合でも類金属成分と選択的にキレートを形
成するという特性を有しており、類金属の選択的捕捉材
としても極めて有効に活用することができる。従って、
様々の製造工程において、Ｍｇ，Ｃａ，Ｎａ，Ｋなどが
含まれる工程液から有害な類金属だけを除去し、あるい
は、例えば飲料水や食品加工用水中に含まれることのあ
るＭｇ，Ｃａ，Ｎａ，Ｋ等を残して有害な類金属のみを
除去することも可能である。

【００５５】かくして本発明のフィルター装置であれ
ば、構成素材として使用するキレート形成性繊維独自の
類金属キレート形成能によって類金属を効率よく除去で
きると共に、不溶性夾雑物を同時に除去することがで
き、例えば次に示す様な被処理液体の清浄化に有効に活
用できる。

【００５６】ａ．飲料水や食品加工用水の浄化（特に類
金属を含む有害イオン性物質と不溶性夾雑物の同時除
去）。 ｂ．ポリエステル製造時に未反応物として留去されるエ
チレングリコール中に重合触媒として混入してくるゲル
マニウムの除去。

【００５７】ｃ．食用油脂などに含まれることのあるひ
素と共に不溶性夾雑物の除去。 ｄ．エンジンオイルやモータオイル等の廃油中に防錆成
分として含まれることのある硼素の除去（廃油処理）。

【００５８】ｅ．超純水製造時における硼素や珪素と共
に不溶性夾雑物の除去。 ｆ．石炭を燃料とする火力発電設備から排出される排水
中に混入してくるセレン等と共に不溶性夾雑物の除去清
浄化。

【００５９】ｇ．原子力発電設備や天然ガス利用設備か
ら排出される排水中に混入してくる硼素と共に不溶性夾
雑物の除去清浄化。 ｈ．石炭塵灰洗浄排水から硼素と共に不溶性介在物の除
去清浄化。

【００６０】

【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はもと
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。

【００６１】実施例 綿製の紡績糸をステンレス製のコア材に綾巻き状に巻回
した市販のカートリッジフィルター（アドバンテック東
洋社製、商品名「ＴＣＷ−１−ＣＳＳ」：公称孔径１μ
ｍ）を、ポリプロピレン製ハウジング（アドバンテック
東洋社製、商品名「１ＰＰ−１−ＦＳ−０００」）に装
着し、これに、グリシジルメタクリレート５３．６ｇ、
非イオン界面活性剤（第一工業製薬社製、商品名「ノイ
ゲンＥＡ１２６」）２．７ｇ、非イオン界面活性剤（日
本油脂社製、商品名「ノニオンＯＴ−２２１」）２．７
ｇ、３１％Ｈ₂ Ｏ₂ 水５．８ｇ、０．５％二酸化チオ尿
素水溶液４７１．２ｇを、蒸留水７０００ｍｌに溶解し
た溶液を、循環ポンプを用いて１５リットル／分の流速
で６０℃×１時間循環させ、綿紡績糸分子中にグリシジ
ルメタクリレートをグラフトさせ、次いで反応液を排出
した後、蒸留水３０００ｍｌを循環させて洗浄した。

【００６２】次に、蒸留水３０００ｍｌにＮ−メチル−
Ｄ−グルカミン１５００ｇを溶解させた溶液を、グリシ
ジルメタクリレートをグラフトさせた前記フィルターに
８０℃で２時間循環させ、フィルターを構成する綿紡績
糸に類金属キレート形成性官能基を導入し、その後蒸留
水を用いて洗浄液が中性になるまで循環・廃液を繰り返
して類金属キレート形成性フィルターを得た。

【００６３】この類金属キレート形成性フィルターを、
前記ポリプロピレン製ハウジングに装着し、硼酸を蒸留
水に溶解して硼素濃度を１０ｐｐｍに調整した溶液１０
リットルに、不溶性夾雑物として平均粒径１０μｍの二
酸化珪素微粉末２．０１ｇを分散させた試験液を１５リ
ットル／分の流速で２５℃で３０分間循環させた。

【００６４】その後、試験液の硼素濃度を定量したとこ
ろ、１ｐｐｍ以下に低減していることが確認された。ま
た該試験液１リットルを孔径０．１μｍのメンブランフ
ィルターに通し残存する二酸化珪素量を測定することに
よってその除去率を求めたところ、９６％であることが
確認された。

【００６５】実施例２ 上記実施例１と同様にして得た類金属キレート形成性フ
ィルターを、前記ポリプロピレン製ハウジングに装着
し、酸化ゲルマニウムをアルカリ溶解させた後中性にし
てゲルマニウム濃度を１０ｐｐｍに調整した溶液１０リ
ットルに、不溶性夾雑物として平均粒径１０μｍの二酸
化珪素微粉末１．９８ｇを分散させた試験液を、１５リ
ットル／分の流速で２５℃で３０分間循環させた。

【００６６】その後、試験液のゲルマニウム濃度を定量
したところ、１ｐｐｍ以下に低減していることが確認さ
れた。また該試験液１リットルを孔径０．１μｍのメン
ブランフィルターに通し残存する二酸化珪素量を測定す
ることによってその除去率を求めたところ、９７％であ
ることが確認された。

【００６７】実施例３ 上記実施例１と同様にして得た類金属キレート形成性フ
ィルターを、前記ポリプロピレン製ハウジングに装着
し、三酸化ひ素をアルカリ溶解させてひ素濃度を１０ｐ
ｐｍに調整溶液５リットルに、不溶性夾雑物として平均
粒径１０μｍの二酸化珪素微粉末１．０４ｇを分散させ
た試験液を、１５リットル／分の流速で２５℃で３０分
間循環させた。

【００６８】その後、試験液のひ素濃度を定量したとこ
ろ、１ｐｐｍ以下に低減していることが確認された。ま
た該試験液１リットルを孔径０．１μｍのメンブランフ
ィルターに通し残存する二酸化珪素量を測定することに
よってその除去率を求めたところ、９７％であることが
確認された。

【００６９】実施例４ 上記実施例１において、綿製の紡績糸をステンレス製の
コア材に綾巻き状に巻回したカートリッジフィルターに
代えて、セルロース繊維ろ紙をプリーツ状に成型したカ
ートリッジフィルター（アドバンテック東洋社製、商品
名「ＴＣ−１」：公称孔径１μｍ）を使用した以外は実
施例１と同様にして類金属キレート形成性フィルターを
得た。

【００７０】得られた類金属キレート形成性フィルター
素材を、前記と同じポリプロピレン製ハウジングに装着
し、硼酸を蒸留水に溶解して硼素濃度を１０ｐｐｍに調
整した溶液１０リットルに、不溶性夾雑物として平均粒
径１０μｍの二酸化珪素微粉末１．８９ｇを分散させた
試験液を１５リットル／分の流速で２５℃で３０分間循
環させた。

【００７１】その後、試験液の硼素濃度を定量したとこ
ろ、１ｐｐｍ以下に低減していることが確認された。ま
た該試験液１リットルを孔径０．１μｍのメンブランフ
ィルターに通し残存する二酸化珪素量を測定することに
よってその除去率を求めたところ、９７％であることが
確認された。

【００７２】実施例５ 上記実施例１と同様にして得た類金属キレート形成性フ
ィルターを、ステンレス製ハウジング（アドバンテック
東洋社製、商品名「１ＴＳ」）に装着し、これに、硼素
濃度３５ｐｐｍのエンジンオイル２リットルに、不溶性
夾雑物として平均粒径１０μｍの二酸化珪素微粉末０．
４６ｇを分散させた試験液を、１リットル／分の流速で
２５℃で３０分間循環させた。

【００７３】その後、試験液の硼素濃度を定量したとこ
ろ、１ｐｐｍ以下に低減していることが確認された。ま
た該試験液１リットルをミネラルスピレットで希釈した
後、孔径０．１μｍのメンブランフィルターに通し残存
する二酸化珪素量を測定することによってその除去率を
求めたところ、９５％であることが確認された。

【００７４】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、フ
ィルター素材として類金属成分に対して高い捕捉能を有
し且つ不溶夾雑物除去性能を兼ね備えた類金属キレート
捕捉性繊維を使用することによって、被処理液体中の類
金属成分と不溶性夾雑物を同時に除去することができ、
それらの清浄化を極めて効率よく行なうことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三原 允武 千葉市花見川区長作町1682−551 (72)発明者 土井 貴雄 三重県四日市市日永東３丁目３−３ 中部 キレスト株式会社四日市工場内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルター素材の少なくとも一部とし
   て、繊維分子中にアミノ基と、炭素に結合した少なくと
   も２個のヒドロキシル基を持った基が導入されたキレー
   ト形成性繊維が配置されていることを特徴とするフィル
   ター装置。
2. 【請求項２】 キレート形成性繊維が、繊維分子中に下
   記式［Ｉ］で示される基を有するものである請求項１に
   記載のフィルター装置。 【化１】 ［式中、Ｇは糖アルコール残基または多価アルコール残
   基、 Ｒは水素原子、（低級）アルキル基または−Ｇ（Ｇは上
   記と同じ意味を表わし、上記Ｇと同一もしくは異なる基
   であってもよい）を表わす］
3. 【請求項３】 前記式［Ｉ］中のＧが、Ｄ−グルカミン
   からアミノ基を除いた残基、Ｒが水素原子または低級ア
   ルキル基である請求項２に記載のフィルター装置。
4. 【請求項４】 前記式［Ｉ］中のＧがジヒドロキシプロ
   ピル基であり、Ｒが水素または低級アルキル基である請
   求項３に記載のフィルター装置。
5. 【請求項５】 アミノ基と、炭素に結合した少なくとも
   ２個のヒドロキシル基とを持った基が、繊維分子中の反
   応性官能基に直接結合している請求項１〜４のいずれか
   に記載のフィルター装置。
6. 【請求項６】 アミノ基と、炭素に結合した少なくとも
   ２個のヒドロキシル基とを持った基が、繊維分子中の反
   応性官能基に架橋結合を介して導入されている請求項１
   〜４のいずれかに記載のフィルター装置。
7. 【請求項７】 繊維が天然繊維または再生繊維である請
   求項１〜６のいずれかに記載のフィルター装置。
8. 【請求項８】 繊維が合成繊維である請求項１〜６のい
   ずれかに記載のフィルター装置。
9. 【請求項９】 キレート形成性繊維が、類金属元素また
   はその化合物をキレート捕捉する性能を備えたものであ
   る請求項１〜８のいずれかに記載のフィルター装置。
10. 【請求項１０】 類金属元素またはその化合物が、硼素
    または硼素化合物である請求項９に記載のフィルター装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載され
    たフィルター装置に液体を通し、該液体中のイオン性物
    質と不溶性夾雑物を除去することを特徴とする液体の清
    浄化法。
12. 【請求項１２】 液体が水性液である請求項１１に記載
    の清浄化法。
13. 【請求項１３】 液体が油性液である請求項１１に記載
    の清浄化法。