JPS5976924A - 脱塩素用繊維状活性炭 - 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】 木光明は、特に水道水中の塩素の除去に優れた効果を発
揮Ｊる１ｌＩ２塩素用繊維状活性炭に関する。

水）ｒ１水中に消毒用の塩素が含まれていることは周知
である。かかる水道水は、飲料用途において味覚的に劣
るとともに塩素含有用が多ずぎると細胞膜破壊等保健衛
生上の問題を起りことも考えられる。また、！ｌｉ薬用
途においては水中の残存塩素が問題となる場合がある。

塩素を除くには、水通水を煮沸又は曝気−ｔ４づる方法
があるが、この方法は多大の手数と設備を要し実用的で
ない。各種の無機亜硫酸塩を脱塩素剤どして使用する方
法し知られているが、これらの塩は人体への副作用があ
りｌＴｈ　ＰＩ水には用いることができない、。

比較的有効な方法は粒状又は粉状の活性炭を使用して塩
素を吸着分解覆る方法であり、このためにこれらの活性
炭を内蔵しｌ〔各種の浄水器が開発されいる。しかし、
粒状の活性炭は塩素を吸着分解覆る速度が遅く、Ｊ！素
の完全除去には長い接触時間を必要とする。接触時間を
短縮しＪ−うとして活性炭の層ＩＸ）を人にりると、Ｌ
１損失が増大し装置も大型化し不都合である。粉状の活
性炭は塩素の吸着分解速度が速く活性炭の層高を小さく
することができ右利であるが、粉末が飛散し易く取扱上
難点があり、さらに、長期使用において目詰りを起し、
通水量が著しく減少づるという欠点がある。

このような粒状又は粉状の活性炭の代りに繊維状活性炭
（ＡＣＦ）を使用づる・ことが提案されている。八〇Ｆ
は、吸着速瓜が一般の粒状活性炭に比し１０〜１００倍
以上も大きいため装置の小型化及び通水量の増加が可能
であり脱塩素剤として有効であるが、反面、充填密１褒
が粒状活性炭の１／１０以下と小さいため性能の持続性
に問題があり、さらに八〇Ｆは高価である！こめ使用量
が制限され、脱塩素剤として必ずしも満足のいくもので
はなかった。

本発明者らは、上記の実状にかんがみ安価で有効な浄水
処理を可能にする優れた性能のＡＣＦ脱塩素剤を開発す
べく検討した結果、本発明に至った。

りなわち、本発明は、アルミニウム化合物を含有し、且
つ鉄、マンガン、カルシウム、マグネシウム又はチタン
の化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物を含有す
る原料繊維を賦活して１りられたもので・、金属として
ノフルミニウムを０．０５〜０．５重量％と鉄、−ンン
カ′ン、カルシウム、マグネシウム又は（及び）チタン
を０．０１〜１重量％含有してなるｎｔ２塩素用繊維状
活性炭である。

このような八Ｃ［二は、脱塩素効果に優れ〜水の浄化に
極め泡有効であり、とりわけ脱塩素効果の持続性が高い
ため少量で多罪の水を浄水処理することができる。

本発明の繊維状活性炭は、アクリロニトリル系繊維、ヒ
ルローズ系繊維、ピッチ系繊維、ポバール繊維、芳香族
ポリアミド繊維等を原料として公知の方法で誘導される
比表面積５００〜２０００１１１　’　／ｉｌのもので
あればいずれを用いてもＪ：い。

アクリロニトリル系繊維から誘導された繊維状活性炭は
含有する窒素原子による特異な吸着及び触媒性能を有し
ており、それ自体１１１２塩素効果が高いため、特に本
発明の効果が顕箸である。

本発明にお番）る原料繊維とは、アクリロニトリル系繊
維、セルローズ系繊維、フェノール樹脂繊維、ピッチ系
ｗＡ維、ポバール繊維、芳香族ポリアミド繊維等及びこ
れらを、空気などの酸化性雰囲気中、あるいは不活性雰
・囲気中、処理して１ｑられる酸化繊維の賦活前の繊維
をいう。

原料繊維に含まれるアルミニウム化合物、鉄、マン刀゛
ン、カルシウム、マグネシウム、ブータン化合物は、こ
れら金属の無機塩類、有機塩類、酸化物等ぐある。

例えば、アルミニウム化合物としては、ポリ塩化アルミ
ニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、燐酸ア
ルミニウム、酸化アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウ
ム等があり、また、鉄化合物としては、塩化第２鉄、硝
酸第２鉄、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄アンモニウム等の種
々の化合物が挙げられ、その伯の金属化合物についても
同様な塩類等が挙げられる。

これらの金属化合物は、原料繊維に含有づることが必要
である。原料繊維に含有させ、次いぐ賦活処理をりるか
、又は酸化処理（耐炎化処理）と賦活処理をづ゛るかし
て熱履歴を経ていることが重要である。これらの金属化
合物は、賦活処理された後のＩ組状活性炭に（＝Ｊ着さ
せても効果がない。このものを４００℃以上で熱処理Ｊ
れば目的物は得られるが、このように覆ると繊維状活性
炭の損失を生じ好ましくない。

以上の如き熱履歴を有づるアルミニウム及びその他の金
属は繊維状活性炭に同時に含有していな番）れば侵れた
脱塩素効果を発揮しない。

例えば、アルミニウム、鉄、カルシウム、マグネシウム
を単独、もしくは同時に含有Ｊるアクリル系繊維を酸化
処理し、次いで賦活処理して得た比表面積７５０ｍ’　
／（＋の種々の１ｌｌｉ維状活性炭（不織布）について
、その＋１１２塩素効果を比較第１表 填し、２ｐｐｎ＋の塩素水３００ｍ　Ｑを２０秒で通し
て通過水の塩素濃度を測定し次式により求める。

供試水中の塩素ｉ１１度−通過水中の塩素潤度塩素除去
率（％）　−Ｘ　１００ 供試水中の塩素園劇 以上の結果より、本発明の繊維状活性炭は優れた脱塩素
性能を有することが明らかである。

このような効果の発現する理由は不明であるが、アルミ
ニウム及びその他の金属が互いに助触媒的に作用づ°る
ことにＪ：す、触媒活性が高められるものと思われる。

上記の如き本発明の効果を発揮するために金属としてア
ルミニウムを０．０５〜０．５重ｆｉ）％、好ましくは
０．１〜０．３重量％、１つ　１種又は２種以上のその
他の金属を０．０１〜１重量％、好ましくは０．（１５
〜０．５重■％の範囲で含有りることが必要である。

これらの範囲未満Ｃは、本発明の脱塩素効果が十分でな
く、この範囲を越えると、賦活時に繊維状活性炭の表面
積、細孔容積を低下さＶ　−Ｃ脱塩素効果が減少すると
ともに繊維状活性炭の機械的性能が著しく損われるため
好ましくない。

金属含有ｍと脱塩素効果との関係を、比表面積が９０Ｏ
ｎ＋　２／ｇの繊維状活性炭１炭について承りと第２表
の通りである。

第　　２　　表 （沿）○印は本発明例 本発明の脱塩素用繊維状活性炭を１りる方法として、例
えばアクリロニトリル系のものを原料とする場合につい
て示り−と以下の通りである。

すなわら、アルミニウム化合物及び鉄、マンガン、カル
シウム、マグネシウム、チタンの化合物をアクリロニト
リル系繊維又はアクリロニトリル系酸化ＩＩ射１のいず
れかに含有させる。アクリロニトリル系繊維に含有さぼ
るには、繊維どなってから付与づる場合と紡糸前の重合
体溶液に添加する場合がある。

原料繊維に含有さ往るには、所定金属化合物の水溶液を
作り、この液に繊維を浸漬覆る、もしくは該水溶液をス
プレーするなどの通常用いられる付与方法を用いればよ
い。原料繊維として酸化処理前のアクリロニ［−リル系
繊維に金属化合物を付与するのが均一に付着できるため
望ましい。

原料繊維に含まれた金属化合物は、その後の工程（酸化
処理、賦活処理）で酸化や炭素との反応等によりその化
学構造は変化するが金属元素はほとんど飛散することな
く繊維状活性炭に残存り゛るため、原料繊維にイ」勺さ
れる量は賦活時の収率に従って決定される。

金属化合物が付与された原ｒ１繊維は通常のｌｊ法によ
って酸化処理及び賦活処理が行なわれる。

酸化処理は、前述したように、酸化性雰囲気中、例えは
空気中２００〜４００℃で０．３−２０時間張カド、熱
処理（ることにより行なわれる。

また賦活処理は、水蒸気、炭酸ガス、アンモニウム等の
雰囲気中、７００℃以上・、好ましくは８ｊ）０〜１０
００℃で数秒から２時間加熱しで行なわれる。

このようにして１ｑられる繊維状活性炭は比表面積が５
００〜２０００１ｎ　’　／ｇのものである。一般に繊
維状活性炭の比表面積が増加すると脱塩素効果は大きく
なるが、比表面積が１０００ｍ　’　／Ｇ以十では、脱
塩素効果も飽和りる傾向がみられ、しかも高比表面積に
なると価格も増大づるため好ましくは７（）０−１００
０ｍ　’　／ｇの範囲がＪ：い。

なお、高比表面積ぐあっても、本発明の金属を含有しで
いなりれば、優れた脱塩素効果を発揮しないことは言う
までもない。

以下実施例によって本発明を具体的に説明りる。

実施例１ アクリル醗メチル８重量％、アリルスルポン酸ソーダ１
１ｆｉ［１％、残部）７クリ［Ｊ二１〜リルからなる共
重合組成のｊ７クリロニ１〜リル系繊維東＜ｍ度３デニ
ール、トータルデニール５４万）を、Ａ１２（ＯＨ）２
．８（ＳＯ４）。、８　”’１．６　の組成からなるポ
リ塩化アルミニウムと塩化第２鉄との希薄水溶液に浸漬
して、絞り乾燥してアルミニウムどして　０．０３重量
％及び鉄として０．０５重量％（＝Ｊ肴した繊維束どし
た。前記の塩化第２鉄の代りに塩化カルシウムを使用し
同様にしてアルミニウムとして０．０ａｆＤｋ１％及び
）ｊルシウムとして　０．１重量％付着した繊維束を得
た。

これら２種の１４　紐束をそれぞれ空気中にて　２５０
℃で１時間次いで２７０℃で１．３時間連続して酸化処
理し比重１．４０の各酸化繊維とした。

得られた２種の酸化繊維をイれぞれ９００℃にて水蒸気
中で処理して、比表面積８（１０ｍ’　／　ＩＪをもち
アルミニウムをｏ、ｉｉ　ｍａ％、鉄を０．１９重量％
含有するｗ４雑状活性炭と、同じ比表面積をもちアルミ
ニウムを０．１１　重量％、カルシウムを０．３重Ｍ％
含有する繊維状活性炭を得た。

これら２種の繊維状活性炭をそれぞれ王様布製）各装置
によりノニル］−状に加工して次のようにして塩素に対
する動的吸着性能を測定した。

すなわら、内径７５ｍｍのガラス製・吸着塔にこれらの
繊維状活性炭を２０ｇ（絶乾）、層高１００ｍｍになる
よう充填して、これに２１）凹の塩素を含有ηる水）ｉ
水を１０．９／ｍｉｎの流量で連続して通し、活性炭層
を通過した水中の塩Ｍ８ｉ１１度を測定した。

比較のため、金属を含有しない以外は前記と同じ繊維状
活性炭について、また市販の粒状活１！を伏（成田薬品
社製、白鷺Ｓ）についで同様な測定を行なった。ただし
、粒状活性炭は３００（］充１＃ｉ　　Ｌ　　ｌこ　。

以上の本発明例及び比較例の各活性炭につい（の破過曲
線は第１図に示づ通りぐあり、この曲線から有効吸着量
（出ロＷＡ度／入ロＭ度−０，０５までの吸着間）を求
めると下記第３表の通り（゛ある。

第　　３　　表 この結果から明らかなＪ：うに、本発明の［ｆｆ状活性
炭は、比較例のものより２倍から１０倍も高い有効吸着
缶を示しており、このような優れた脱塩素効果により浄
水器に使用した場合に少ない使用量でづみ極めて経流的
である。

実施例２ アクリル酸メチル５．３重量％、アクリロニトリル９４
．１重量％からなる重合体溶液（濃Ｉｒｊ、１０％）に
粒径が０．１〜０，３μの二酸化チタンを添加し、紡糸
して繊度２デニール、１−一タルデニール５６万、酸化
チタン含有ｍ０．１重量％の１８肩１とし、これに硫酸
アルミ−ニウムを付与しｌ’＋　にの繊維を空気中にて
２５０℃で１詩間、次い−（２７０’Ｃで・　１．５時
間酸化処理した。

得られた酸化繊Ｎを塩化マグネシウム水溶液に浸漬後、
クリンパ−に通しクリンプを付与し１、：後、不織布製
造装置により酸化繊維フェルトとした。

上記酸化繊維）ｌル１−を９３０℃で水魚気中処理して
比表面積１０００ｍ　’　／ｑ、アルミニウム、ブタン
、ンクネシ１ンム合イｊｊｉｌ−が（れぞれ０．２５重
量％、０．３車量％、０，０２重量％の繊維状活性炭（
ノニル］〜）を得た。

これを内径３０　ｍ　ｍで長さ２５０ｍｍの多数の小孔
を右りる円筒に絶乾重量で２５１１巻きつ（）−Ｃカー
１〜してカー１〜リツジの外側から内側に向って１１）
ｌ：ｌ　ｍの塩素含有水を流量１０ρ／ｍｉｎで通水し
てカー１〜リツジの性能を調べた。

比較の！こめに上記アクリル系酸化繊維と金属を含まな
い以外は全く同一の繊維を賦活処理して得た比表面積１
０００ｍ　’　／ＱのＩＩ雑状状活性炭フェルト）を得
た。この−６のから同様な方法でカー１〜リツジを作成
し、通水テス（−を行なった。　以上の結果を承りと第
４表の通りである。

第　　４　　表 実施例３ フェノール樹脂（商品名カイノール）を硫酸アルミニウ
ムと酢酸マンガン混合水溶液（ｐｌ」が４以下〉に浸漬
して、アルミニウムを０．０９重間％、マンガンを０　
、０４３重量％含有せしめに〜後９００℃水蒸気中で賦
活処理し−（、アルミニウムを０．３６重量％、マンガ
ンを０．１７　ｆｆｌｆｉ％含有覆る比表面積１４７０
ｍ　’　／（Ｉの繊維状活性炭を得た。

この繊維状活性炭について実施例１で用いた７ｊ法と同
様なｙｊ法で塩素に対Ｊる動的吸着性能を泪１１定しＩ
こ。

比較例どして１十ｆｆ１ｌ！の原料繊維から誘導される
繊維状活性炭（゛あって、金属を・含有しないもの、ア
ルミニウムあるいはンンガンのどちらか一グｊを含有づ
るもの、さらにアルミニウムとマンカンを同時に含有覆
るがその含有ｍが本発明の範囲夕１であるものについて
同様に塩素に対する性ＯＬを評価した。

結果をまとめて承りと第５表の通りである。

第　　５　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１にお【プる不発旧例及び比較例の各種
活性炭による塩素吸着破過曲線図。第２図は＃Ｉ雑状状
活性炭カートリッジを廿ツ１−シた浄水器。 １：浄水器、２：力−トリッジ 特許出願人　　東邦ベスロン林六会社 代理人弁理」　　土　居　二　部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム化合物を含有し、月つ畝、マン力′ン、カ
   ルシウム、マグネシウム又はチタンの化合物から選ばれ
   た少なくとｂ１種の化合物を含イ１りる原判繊軒１を賦
   活して得られたしので、金属としてアルミニウムを０．
   ０５〜０．５重量％と鉄、マンガン、カルシウム、マグ
   ネシウム又は（及び）チタンを０．０１〜１重量％含有
   してなる脱塩素用＃ＩＮ状活性炭。