JPH11347547A - 水中の重金属類の除去方法 - Google Patents

水中の重金属類の除去方法

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JPH11347547A
JPH11347547A JP10155694A JP15569498A JPH11347547A JP H11347547 A JPH11347547 A JP H11347547A JP 10155694 A JP10155694 A JP 10155694A JP 15569498 A JP15569498 A JP 15569498A JP H11347547 A JPH11347547 A JP H11347547A
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JP
Japan
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heavy metals
water
mixture
ion exchanger
inorganic ion
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JP10155694A
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Yuri Omi
ゆり 大見
Kunio Iwase
国男 岩瀬
Tatsuhiro Kato
辰廣 加藤
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い除去性能を長期間維持することが可能
な、水中の重金属類の除去方法を提供すること。 【解決手段】 アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体
と、混合体中のpHを5.0〜8.4に制御可能なpH
調整剤とが1:1〜9:1なる体積比で混合された混合
体に被処理水を通水して、被処理水中の重金属類を除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は河川水、井戸水、水
道水等に微量含まれる鉛、クロム、カドミウム、鉄、
銅、アンチモン、ヒ素等の重金属類を除去するための方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水道水中等にイオンの形態で含まれる重
金属類を除去する方法については、種々の検討がなされ
ており、例えば、特開昭61−257282号公報に
は、水中に溶解した形で存在する重金属類を、強酸性イ
オン交換樹脂を用いてイオン交換することにより、除去
する方法が記載されている。しかしながら、強酸性イオ
ン交換樹脂は重金属類の除去性能が低いため、水中から
充分に重金属類を除去しようとすると、大量の強酸性イ
オン交換樹脂が必要となり、装置が大型化する。また、
濾過流量を小さくする必要があり、処理に時間がかかる
といった不都合があった。また、強酸性イオン交換樹脂
は、その製造過程で生成する副反応生成物や不純物を含
有していることがあり、これらが水中に溶出する恐れが
ある。
【0003】一方、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換
体は、強酸性イオン交換樹脂に比較して、約80倍の重
金属類除去性能を持ち、同重量でのコストは強酸性イオ
ン交換樹脂と同程度であるため、効率的な重金属類の除
去を行うことができることが、特開平8−132026
号公報に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濾剤と
して、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体を用いる
と、強酸性陽イオン交換樹脂を用いた場合に較べて、高
い除去効率で水中の重金属類を除去することができるも
のの、比較的早期に除去性能が低下するため、頻繁な濾
剤の交換作業が必要となるといった不都合を有してい
た。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、高い除去性能
を長期間維持することが可能な、水中の重金属類の除去
方法の提供を目的として、為されたものである。即ち、
本発明の要旨は、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体
と、混合体中のpHを5.0〜8.4に制御可能なpH
調整剤とが1:1〜9:1なる体積比で混合された混合
体に被処理水を通水して、被処理水中の重金属類を除去
することを特徴とする水中の重金属類の除去方法にあ
る。
【0006】アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体が、 Na2O/K2O/CaO/Al23/SiO2=0.4
〜1.0/0.0〜0.4/0.0〜0.5/1.0/
1.5〜3.0 なるモル組成比を有する酸性酸化物複合体であると、イ
オン交換体の表面状態が良好な状態となり、溶解性の重
金属類の除去性能が向上するため好ましい。
【0007】pH調整剤が陽イオン交換樹脂であると、
長期に渡り重金属類の除去性能を維持することができ、
好ましい。また、陽イオン交換樹脂が弱酸性陽イオン交
換樹脂であると、重金属類の除去性能を更に長期に渡り
維持することができる。
【0008】混合体中に活性炭が混合されていると、同
時に水中のトリハロメタン、カビ臭、残留塩素等重金属
類以外の不純物を除去することができるため、特に飲料
用水の浄化処理として好適に用いられる。この時、アル
ミノケイ酸塩系無機イオン交換体と活性炭とが、1:1
0〜1:30なる体積比で混合されていると、水中の不
純物をバランスよく除去することができる。
【0009】被処理水を混合体に通水して得られた処理
水を、多孔質膜により濾過すると、不溶性化合物の形態
で生成する重金属類を多孔質膜で除去することができ、
好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の水中の重金属類の
除去方法を、更に詳細に説明する。本発明の水中の重金
属類の除去方法に用いるアルミノケイ酸塩系無機イオン
交換体は、具体例にはゼオライトを挙げることが出来
る。本発明では、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体
の吸着による重金属類の除去に加えて、アルミノケイ酸
塩系無機イオン交換体より溶出するアルミニウムイオン
を利用して重金属類を除去する。溶出するアルミニウム
イオンはアルミノケイ酸塩系無機イオン交換体表面付近
で、アルミン酸イオンの形態で存在する。このアルミン
酸イオンは、pH5.0〜8.4の範囲内で重金属類と
共沈し、不溶化する特徴を持つため、pH調整剤を使用
し、混合体中のpHを5.0〜8.4の範囲内に保つこ
とで、重金属類の除去能が向上するとともに、長期に渡
って重金属類の除去が可能となる。なお、共沈した重金
属類の不溶化化合物は、アルミノケイ酸塩系無機イオン
交換体とpH調整剤の混合物中に捕捉される。より好ま
しくは、混合体中のpHを6.5〜7.5の範囲内に制
御すると、この効果が顕著となる。この様なpHは、混
合物により処理された処理水のpHをpHメーター等で
測定することで近似することができる。
【0011】アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体の混
合量が、体積比でpH調整剤の量の1倍よりも小さくな
ると、充分な重金属類の除去を行うことができない。ま
た、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体量の混合量
が、体積比でpH調整剤の量の9倍を越えると、混合体
中のpHを均一に制御することができなくなる。好まし
くは、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体とpH調整
剤とが、3:1〜6:1なる体積比で混合されている
と、混合体の体積当たりの重金属類の除去効率が向上す
る。
【0012】アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体とし
て、そのモル組成比が、 Na2O/K2O/CaO/Al23/SiO2=0.4
〜1.0/0.0〜0.4/0.0〜0.5/1.0/
1.5〜3.0 で表される酸性酸化物複合体を用いると、重金属類の飽
和吸着量が高く好ましい。このモル組成比は、Al23
を1.0としたときのモル組成比であり、組成比がこの
範囲外となると、重金属類の吸着量が低下する傾向にあ
る。このような組成比を持つアルミノケイ酸塩系無機イ
オン交換体の具体例としては、ユニオン昭和(株)製の
モレキュラーシーブ3A、モレキュラーシーブ4A、モ
レキュラーシーブ5A、モレキュラーシーブ13Xが挙
げられる。また、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体
は、吸着性能の観点からはその粒径が小さいものほどよ
いが、粒径が小さすぎると圧力損失の増大をまねく傾向
にあるため、0.1〜0.5mmの粒径のものを用いる
ことが好ましい。
【0013】本発明に用いるpH調整剤としては、あら
かじめ表面に酸を添着させた無機吸着材や陽イオン交換
樹脂等を用いることができる。この内、pH調整剤とし
て陽イオン交換樹脂を用いると、長期間混合体中のpH
を、5.0〜8.4の範囲内に制御することができ好ま
しい。
【0014】この様な陽イオン交換樹脂としては、強酸
性陽イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂などを用
いることができる。強酸性イオン交換樹脂は交換基とし
てスルホン酸基(−SO3H)を持ち、強酸性を示すイ
オン交換樹脂であり、種々の構造のものを用いることが
できる。また、弱酸性陽イオン交換樹脂は、交換基とし
てカルボン酸基(−COOH)を持ち、弱酸性を示すイオ
ン交換樹脂である。弱酸性陽イオン交換樹脂としては、
アクリル酸系とメタクリル酸系のものがあるが、どちら
を使用してもよい。これらの内、弱酸性陽イオン交換樹
脂を用いると、処理水のpHを、6.5〜7.5の範囲
内で長期間維持することができるので、更に好ましい。
【0015】重金属類を除去する際の被処理水の通水速
度は、濾過時間及び濾過効率の面から0.5〜5L/m
inの範囲とするのが好ましい。通水速度が0.5L/
min未満となると、必要以上に被処理水が混合体中に
滞留して処理速度が低下する傾向にあり、5L/min
を越えると、重金属類の除去効率が低下する傾向にあ
る。
【0016】本発明の方法においては、アルミノケイ酸
塩系無機イオン交換体とpH調整剤に加えて、活性炭を
混合するのが好ましい。活性炭を添加することにより、
水中の重金属類以外の不純物を除去することができる。
この時、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体と活性炭
とが、1:10〜1:30なる体積比で混合することが
好ましい。アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体の量
が、体積比で活性炭の量の1/30よりも少なくなる
と、重金属類の除去効率が低下する傾向にある。また、
アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体の混合量が、体積
比で活性炭の量の1/10を越えると、活性炭によるト
リハロメタン等の除去量が低下する傾向にある。好まし
くは、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体と活性炭と
が、体積比で1:20〜1:25なる混合比で混合体中
に混合されていると、更にバランスよく水中の不純物を
除去することができる。
【0017】本発明に用いる活性炭としてはこのような
目的に合致する性能を有しているものであれば特に限定
されず、その形状は粉末状、繊維状、或いは粒状のもの
等を用いることができる。また、その種類も、ヤシ殻活
性炭、骨炭、木炭等天然系活性炭、ピッチ系、石油コー
クス系、樹脂やゴム等の焼成賦活物或いは化学的賦活物
等を用いることができる。
【0018】本発明の水中の重金属類の除去方法におい
ては、混合体に通水して得られた処理水を、更に多孔質
膜により濾過することにより、混合体で捕捉しきれなか
った重金属類の不溶性化合物を除去することができる。
多孔質膜による濾過は、多孔質膜を配設して濾過処理を
行える形態とした膜モジュールを用いることで、容易に
成し得る。
【0019】濾過処理に用いる多孔質膜としては、平
膜、中空糸膜、チューブラー膜等を用いることができる
が、容積効率が高い中空糸膜を用いることが好ましい。
多孔質中空糸膜の材料としては特に限定されず、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン製
や、ポリスルホン製等のものを用いることができる。ま
た、本発明に用いる多孔質膜は、その孔径が0.05〜
0.15μmの範囲内にあるものを用いることが好まし
い。この様な多孔質膜を用いると、被処理水中の重金属
類の不溶性化合物を効果的に除去することができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。な
お、鉛濃度の測定は、上水試験法に基づき、試料に硝酸
を添加した後、ICP発光分析法により定量を行った。 <実施例1>濾材としてアルミノケイ酸塩系無機イオン
交換体110ml、pH調整剤20mlを混合した混合
体を用いた。なお、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換
体としては、Na2O/CaO/Al23/SiO2
0.5/0.5/1.0/1.85なるモル組成比を有
するユニオン昭和(株)製モレキュラーシーブ5Aを用
いた。このモレキュラーシーブ5Aの平均粒径は0.3
mmであった。また、pH調整剤としては、バイエル
(株)製弱酸性陽イオン交換樹脂CNP80を用いた。
【0021】この混合体をカートリッジに充填し、これ
に鉛濃度を150ppbに調製した塩化鉛水溶液を、通
水速度3.5L/minで通水した。得られた処理水の
pHは、6.7〜7.2であった。また、処理水中の鉛
濃度が5ppb以上となるまでの総通水量は20tであ
った。
【0022】<実施例2>濾材としてアルミノケイ酸塩
系無機イオン交換体75ml、pH調整剤20ml、活
性炭1500mlを混合した混合体を用いた。アルミノ
ケイ酸塩系無機イオン交換体としては、Na2O/Ca
O/Al23/SiO2=0.5/0.5/1.0/
1.85なるモル組成比を有するユニオン昭和(株)製
モレキュラーシーブ5Aを用いた。また、pH調整剤と
しては、バイエル(株)製弱酸性陽イオン交換樹脂CN
P80を用いた。活性炭には、クラレケミカル(株)製
T−SB48/100THMを用いた。この混合体を、
カートリッジに充填するとともに、このカートリッジの
後段には、三菱レイヨン(株)製ポリエチレン多孔質中
空糸膜EX270TSを配設した、中空糸膜モジュール
を接続した。なお、この中空糸膜は、その内径が270
μm、膜厚55μm、孔径0.01〜0.10μmであ
り、中空糸膜モジュールの総膜面積は、0.8m3であ
った。
【0023】このカートリッジに、鉛濃度150ppb
に調製した塩化鉛水溶液を通水速度3.5L/minで
通液して濾過を行った。得られた処理水のpHは、6.
7〜7.2であった。処理水中の鉛濃度が5ppb以上
となるまでの総通水量は50tであった。
【0024】<比較例1>pH調整剤を使用しなかった
こと以外は、実施例1と同様の濾過処理を行った。得ら
れた処理水のpHは、8.5〜8.8であった。また、
処理水中の鉛濃度が5ppb以上となるまでの総通水量
は4.5tであった。
【0025】<比較例2>pH調整剤を使用しなかった
こと以外は、実施例2と同様の操作を行った。得られた
処理水のpHは、8.5〜8.8であった。処理水中の
鉛濃度が5ppb以上となるまでの総通水量は、10t
であった。
【0026】
【発明の効果】本発明の方法では、アルミノケイ酸塩系
無機イオン交換体と、混合体中のpHを5.0〜8.4
に制御可能なpH調整剤とが1:1〜9:1なる体積比
で混合された混合体に被処理水を通水して、被処理水中
の重金属類を除去するので、アルミノケイ酸塩系無機イ
オン交換体そのものによる重金属イオンの除去と、重金
属類を不溶化することによる除去とが並行して進むこと
により、重金属類除去における濾過寿命を飛躍的に向上
させることができる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体
    と、混合体中のpHを5.0〜8.4に制御可能なpH
    調整剤とが1:1〜9:1なる体積比で混合された混合
    体に被処理水を通水して、被処理水中の重金属類を除去
    することを特徴とする水中の重金属類の除去方法。
  2. 【請求項2】 アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体
    が、Na2O/K2O/CaO/Al23/SiO2
    0.4〜1.0/0.0〜0.4/0.0〜0.5/
    1.0/1.5〜3.0なるモル組成比を有する酸性酸
    化物複合体であることを特徴とする請求項1記載の水中
    の重金属類の除去方法。
  3. 【請求項3】 pH調整剤が陽イオン交換樹脂であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の水中の水中の重金
    属類の除去方法。
  4. 【請求項4】 陽イオン交換樹脂が弱酸性陽イオン交換
    樹脂であることを特徴とする請求項3記載の水中の重金
    属類の除去方法。
  5. 【請求項5】 混合体中に活性炭が混合されてなること
    を特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の水中の
    重金属類の除去方法。
  6. 【請求項6】 アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体と
    活性炭とが、1:10〜1:30なる体積比で混合され
    てなることを特徴とする請求項5記載の水中の重金属類
    の除去方法。
  7. 【請求項7】 被処理水を混合体に通水して得られた処
    理水を、多孔質膜により濾過することを特徴とする請求
    項1〜6の何れか1項に記載の水中の重金属類の除去方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005000877A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Mitsubishi Rayon Co Ltd 浄水システム
WO2008078030A3 (fr) * 2006-12-07 2008-11-13 Agly Lab De L Procede et dispositif pour le traitement d'eau avant son melange avec un produit de traitement phytosanitaire
KR20210138744A (ko) 2019-03-29 2021-11-19 주식회사 쿠라레 흡착재, 중금속 제거제, 그리고 그것들을 사용한 성형체 및 정수기

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WO2008078030A3 (fr) * 2006-12-07 2008-11-13 Agly Lab De L Procede et dispositif pour le traitement d'eau avant son melange avec un produit de traitement phytosanitaire
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