JPS61125441A - 金属イオン吸着フイルタ− - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は水溶液中の金属イオン吸着フィルターに関する
ものである。

（従来の技術） 従来の水溶液中の金属イオン吸着樹脂は例えばスチレン
スルホン酸又はその塩とパラビニールスチレンの共重合
物に代表されろ三次元粒状物であり、その粒度は０．２
〜０．４１１１で特定の装置に適合するように設計され
た特定の装置が必要である。

又従来の金属イオン吸着フィルターは三次元粒状物で、
しかも多孔質で固くて、脆いため長期使用中に摩滅して
濾過液中に微量ずつ流出する。

更に特殊の粒状と持１こ大きな粒子表面積を付与するた
めに高度な重合技術を必要とする。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は多形態の用途に応用可能な金属イオン吸
着フィルターを提供することにあり、長期使用中に摩滅
して一過液中にフィルターの流出を防止しつる金属イオ
ン吸着フィルターを提供することにある。

（発明の構成） 本発明はスルホン酸基含有ジカルボン酸を酸成分として
少なくとも２モル％含有する共重合ポリエステルＭ！Ｍ
５０〜９５Ｍ量％と、該ポリエステルよりも融点が５０
°Ｃ以上低い低融点ポリエステル繊維５〜５０重量％と
よりなり、且つ両者が加熱成型されて前記共重合ポリエ
ステル繊維の接点の少なくとも一部が低融点ポリエステ
ルにより融着された繊維構造体よりなる金属イオン吸着
フィルターに関する。

本発明はポリエステルの酸性成分としてスルホイソフタ
ル酸又はソーダ塩を２モル％以上、好ましくは２〜８モ
ル％と、テレフタル酸９８モル％以下、好ましくは９８
〜９２モル％とアルコール性成分としてエチレングリコ
ール成分とを従来公知のポリエステル共重合技術で通常
単繊維繊度１．５〜１００デニールに重合紡糸し、繊維
長を０．３〜８０Ｍにカットするか又はマルチフィラメ
ント状で通常のポビン１ζ巻取る。

一方前記共重合ポリエステルより少なくともその融点が
６０°Ｃ以上低い従来公知の低融点ポリエステルを単繊
維繊度１．６〜１００デニールで重合紡糸して、繊維長
０．８〜８０１＋１にカットするか、又はマルチフィラ
メント状で通常公知のボビンに巻取る。

これよりフィルターを作成する一例を挙げるとスルホイ
ソフタル酸又はその金属塩含有の共重合ポリエステルス
テーブルａ紬を５０〜９５重量％、好ましくは６０〜ｇ
ｆｚｔ量％とスルホイソフタル酸又はそのソーダ塩含有
のポリエステルより融点が少なくとも５０°Ｃ以上低い
通常公知の低融点ポリエステルステーブル繊維を５〜５
０重量％、好ましくは１６〜４０重量％とを混綿機にか
けてスルホイソフタル酸又はその金属塩の共重合ポリエ
ステルと低融点ポリエステルが均一に混在するスライバ
ーを作る。

一面マルチフィラメントでボビン取りしたスルホイソフ
タル酸又はその金属塩の共重合ポリエステルと低融点ポ
リエステルを例えば静電気開繊混繊機インターレース等
を使用してスルホイソフタル酸又はその金属塩含有の共
重合ポリエステルフィラメントを５０〜９５重量％、好
ましくは６０〜８００〜８０重量点ポリエステルフィラ
メントを５〜５０！ｆｉ１％、好ましくは２０〜４０重
量％を均一に混繊してポビン１ζ巻取る。

その後両ｍ維を均−夢ζ混繊したカードスライバ−又は
混繊糸を任意形状例えば円筒状の金属イオン濾過機の底
ＷＪ積と高さ１こ加熱成型するため１こは、収縮分を見
込んだ底面積と高さを存する両端に１−当り少なくとも
５個の直径０．１〜０．２１１１の孔を均一（こ有する
有孔ネジ蓋付の装置を使用し、円筒管の一端を１５０°
Ｃ以下でかつ低融点ポリエステルより約２０″Ｃ高い過
熱水蒸気又は加熱空気吹込端に接続し、他端を吸引端に
接続し上記有孔蓋間に密度０．０３〜０．９０１Ａでカ
ードスライバ−又は混繊ボビン糸を均一に詰め、装置を
密閉状態にし、吸引端を作動させて円筒内を一旦真空に
した後、吸引ポンプを作動させながら徐々に上記温度範
囲の加熱蒸気又は加熱空気を供給して低融点ポリエステ
ルを融解せしめてスルホフタル酸又はその金属塩繊維の
少なくとも一部が低融点ポリエステルで接着された繊維
構造物を形成せしめる。

又他の任意形状例えば１１当り少なくとも５個の直径０
．１〜０．２ｆｉの貫通孔が均一に分布した雄雌ネジを
有する直径０．５〜１０ｃＩＩの球又は直径０．６〜１
０ｃｌＩ、高さ１〜１０３の両端に雄雌ネジと１ｄ当り
少なくとも５個の直径０．１〜０．２荊の貫通孔が均一
に分布した円柱又は例えば１ｄ当り少なくとも６個の直
径０．１〜０．２ｆｆの貫通孔が均一に分布した少なく
とも一面が密閉可能な正方形。

六角形、短形、半円柱、四分の一円柱等を例示すること
が出来る。

これ等の任意形状の金属イオンフィルター片を融着させ
るには大容量の真空ポンプに直結した端棒と端棒底部に
１５０°Ｃ以下の過熱蒸気又は加熱空気を端棒内に供給
する装置と端棒内を保温加熱する二重端加熱装置内にと
記例示の各覆の加熱成形体容器を積層機、開閉ドアを密
閉した後、真空ポンプを作動させ内部の空気を排除しつ
つ徐々に１５０°Ｃ以下の加熱蒸気又は加熱空気を供給
して低融点ポリエステルを融溶し、スルホイソフタル酸
又はその金属塩よりなる共重合ポリエステル繊維の接点
の少なくとも一部が低融点ポリエステルで融着されたａ
ｍ構造物を形成した後、加熱を停止、端内を真空にしつ
つ冷却し、内部の真空を常圧としてから開閉蓋を開き、
任意形状の繊維構造体を取出す。

その後紡糸油剤、Ｓ合油剤及び両ポリエステルのオリゴ
マー未接着のポリエステル繊維等を除去するために例え
ばロータリーワッシャー等に金属イオンフィルターを入
れ、例えばソーダ灰１　ｆ／ｌ　。

ノイゲンＦｉ’ｒ１８５（第一工業製薬■）　１　ｆ／
ｌを加えた水溶液で浴比１：１５〜８０で溶液温度５０
〜７６°Ｃで２０分〜１時間、洗滌後、２０分〜１時間
場洗、水洗し、遠心脱水後、乾燥する。

其の後乾燥した任意形状の融着された繊維構造体よりな
る金属イオンフィルターを任意形状のイオン交換器に最
密充填し、食塩であれば８〜２０重量％、塩酸であれば
５〜１５重麓％の水溶液で４５分〜２時間共重合成分の
スルホイソフタル酸の離層金属塩の脱離処理を行った後
、１時間ないし８時間水洗を行って金属イオンの吸着を
開始する。

尚本発明には属さないが単ｍ紬繊度２００〜５００デニ
ールのスルホイソフタル酸又はそのソーダ塩を０．８〜
０．５　Ｍｌｌにカットして既設のイオン交換器に充填
すれば、既存のイオン交換ｗ脂と全く同様に使用出来る
。

（作用） 本発明の金属イオンの吸着機構はビニールスルホン酸又
はその塩とジビニールベンゼンの共重合体で構成された
三次元の粒状イオン交換樹脂と全く同様でスルホン酸基
とカチオンイオンとのイオン結合であり、その結合能力
も２価のカチオンイオンに対してはスルホン酸基２個が
必要であり、然も出来る限りカチオンイオン半径内にス
ルホン酸基が存在することが望ましい。

本発明のスルホイソフタル酸又はその塩が２．５モル％
含有されている乾燥繊維１グラムはカチオンイオンを約
１．０ミリグラム当量吸着する能力を有し、スルホイソ
フタル酸又はその塩が５．０モル％含有されている乾燥
繊維１グラムはカチオンイオンを約２．０ミリグラム当
量吸着し、従来のイオン交換樹脂と同様に濃厚食塩又は
塩酸で吸着しているカチオンイオンを脱離する。

実施例１ 酸性成分としてテレフタル酸９５モル％とスルホイソフ
タル酸６モル％とアルコール成分としてエチレングリコ
ールよりなるテレフタル酸とスル・ホイソフタル酸ソー
ダの共重合ポリエステルの単繊維繊度２デニール、カッ
ト長６０調のステーブルを従来公知のポリエステルステ
ーブル製造法を利用して製造した。

上記スルホイソフタル酸ソーダ共重合ポリエステルステ
ーブル８５重量％と鐘紡の低融点（軟化点１１０″Ｃ）
ポリエステルベルコンビタイプ４０３０．１５重量％と
を均一に混合してカードにかけて開繊し、開繊後１枚の
綿重量が１００ｆ〜の開繊混合綿を製造し、其の後外径
１８９．８謂、長さ１０００．ＩＩＩのステンレス製円
柱の両端から１５０ｎの位置に１ｄ当り６個の直径０．
２ｆｆの孔を均一に分布させたマイナスネジで密閉する
ことが出来るネジ止めの蓋の一端を閉じ、他端から上記
混合開繊綿を密度０．１５　ｆ／ヒ１ζ均一に充填し、
他の一端も上記と同密度の孔を均−ｉこ有するマイナス
ネジ止めの蓋で封鎖した後、ステンレス１０００ｆｆ、
外径１８９．８顛の一端を１６０℃の加熱蒸気送風機に
他の端を吸引排気ポンプに接続し、露出部をすべてガラ
ス布製の保温材で保温後３０分間１５０″Ｃの加熱蒸気
で加熱処理後加熱蒸気送風機から室温の空気を送風し、
他端の吸引排気ポンプを１時間継続稼動させてスルホイ
ソフタル酸ソーダ共重合ポリエステルステーブルを冷却
後低融点ポリエステルで相互に融着させた密度ｏ、　１
’ｒ　ｙ／ｃｃの円柱状のイオン交換体を得た。

これを直径９９．３ｍ、長さ６５０ｍ１１の円柱イオン
交換体に整形後、ソーダ灰１　ｆ／ｌ　、ノイゲンＥＴ
１８５（第一工業製薬■）　１　ｆ／ｌの水溶液で浴比
１：８０．温度６０°Ｃで１時間、ステンレス製のジ璽
フキー中で洗浄した後、引続き湯洗、更に８０分間水洗
、脱水、乾燥後、内径ＩＱＱｍ、長さ１０００ｙｎｘ底
部から２０謂と部に荒いフィルターを有し、底部の管を
１０ｆｌに徐々に細くして、開閉コックを付けたガラス
製の試験用濾過器に整形、洗滌後のスルホイソフタル酸
ソーダの融着整形体を挿入し、１５％塩酸水溶液を毎分
１００工の割合で１時間還流後、蒸溜水を毎分約１００
ｃｃの割合で１時間放流、洗滌した。

其の後蒸溜水中にコバルトを０．４　Ｗ／ｌ含む塩酸コ
バルト溶液を毎分約１００ｃｃの割合で一過した。

濾過液中のコバルト含有量は０．０２　！／ｌであった
。

尚流出液中のコバルト量の定量は一過流出液５ｚｌの試
料を取り、これに化学分析用の８５％濃塩酸０．２１ｑ
とチオシアン酸アンモニウム２０Ｆを純水で１００ｓｔ
に溶解した＠　ｇ　１．０　ｍｌと化学分析用アセトン
４０ｍ１と水１．８１を加えて合計１０ｙｔｌとしてコ
バルトを発色させ、日立製３０７型カラーアナライザー
を使用して６２６ｍμの吸光度を測定し、前もって作成
した検量線から得られた合音コバルト量を２倍して流出
液中のコバルト含有量を求めた。

実施例２ 酸性成分としてテレフタル酸９７，５モル％とスルホイ
ソフタル酸ソーダ２．５モル％とアルコール成分として
エチレングリコールよりなるテレフタル酸とスルホイソ
フタル酸の共重合ポリエステルの単ａ輪繊度１．６デニ
ール、カット長６Ｈのステーブルを通常公知の方法で製
造した。

上記スルホイソフタル酸ソーダ共重合ポリエステルステ
ーブル８０ｉ１ｔ％と鐘紡の低融点（軟化点１１０℃）
ポリエステルベルコンビタイプ４０３０．２０ｔｆｆｉ
％とを均一に混合してカードにかけて開繊し、開繊後１
枚のわた音量が１００ル曾のｉｊ！、ｍｌ混合綿を製造
し、其の後内径２０ｍ。

１ｄ当り６個の直径０．２Ｈの貫通孔を有するネジ開閉
のステンレス製法１ζ上記開繊わたを純水で湿らせた後
、繊維成分としての密度として０．８　ｆ／ｘの割合で
上記ステンレス球中に詰めた後、鑵体底部に加熱蒸気噴
出孔を有するバイブと開閉蓋を前部に後部（こ空気及び
加熱気体の排出及び空気導入孔を有し、踵体が二重で構
成され二重の空間に加熱蒸気が導入される構造を有する
加熱装置中に上記の内径２０ｆｆの貫通有孔球に＃１ｍ
成分を０．８１／ｃｃの割合で詰めてネジ締めした球を
入れ端棒前蓋を密閉して加熱蒸気を放流させつつ有孔球
体内申の水分を蒸散させた所で、一旦加熱蒸気の放出を
中止して真空ポンプを稼動させて端内を１５分間真空に
した後再度加熱蒸気を流しつつ、１５０°Ｃの過熱蒸気
で５０分加熱してスルホイソフタル酸ソーダ共重合ポリ
エステルステープルを低融点ポリエステルで完全１ζ融
看後、端内を冷却してスルホイソフタル酸共重合ポリエ
ステルの低融点ポリエステルでの融着球体を取出した。

その後ソーダ灰１１／ｌ　、ノイゲンＥＴ１８５（第一
工業製薬■）１　ｆ／ｌの溶液で温度５０°Ｃ浴比１；
８０でロータリーワッシャーを時々回転させつつ４０分
間ソーピング後、遠心脱水した後、再びロータリーワッ
シャーに入れ５０°Ｃの湯を放流しつつロータリーワッ
シャーを時々回転させながら８０分間場場洗、続いて８
０分間放水しつつ水洗、遠心脱水、乾燥した。

乾燥した融着スルホイソフタル酸共重合ポリエステルを
ＳＵＳ　８０４１！！の内径３ＱＱｍ、厚さ５ｍ。

長さ１０００１ｒｌｌの円柱に底部より２００Ｍ上部に
１１当り８個の直径０６２ｎの貫通孔を有する厚さ０．
２ｆｌの球体保持底板とと部より２００　ＨＭの位置に
６０度の間隔で厚さ５　ｐｕｔ　、巾１９朋、長さ９朋
の突起物を有し、これに嵌合する１１当り８個の直径Ｑ
、　２ｍｍの貫通孔を有し、円板に６０度間隔に厚さ５
　Ｂ、巾２０Ｍ、長さ１０闘の長形切込を有する蓋を有
する装置（こ全体の融着球体の密度を０、６９ｋに圧縮
して嵌合蓋を突起板に嵌合後見に押しさげて嵌合部の位
置をずらして融着球体を円往生間部に固定した、 その後１６％塩酸を常温で１時間還流後、引続き純水で
８時間放流洗滌を行った。

上記の洗滌ずみの充填スルホイソフタル酸共重合ポリエ
ステル融着球体中に８価の鉄イオン０．１’ＩＩ／１．
２価のコバルトイオン０．１１ＶＪ、２価の銅イオン０
．　Ｉ　Ｗ／ｌを含む溶液を毎分８００ｄの割合でイオ
ン交換させた。

イオン交換後の溶液６−を採取し、分析用の８５％Ｉ！
　塩酸０．２　ｍｌとチオシアン酸アンモニウム２０ｆ
を純水で１００ｇ７に溶解した溶液１．０ゴと化学分析
用アセトン４．０　ｍと水１．８　ｘｌを加えて発色さ
せた合計１０ｘｌの溶液を日立製８０７カラーアナライ
ザーにかけて８８（ｎｕ、４８０７Ｆ！ｕ、６２５Ｋｇ
の各吸光度を測定し、前もって測定しておいた８８０Ｋ
ｇ＋４８０ｍμ、６２５ｍμにおける各基準濃度におけ
る吸光度値を基礎として、下記吸光度方程式 ８８０Ｋｇの吸光度＝銅イオン８８０ｆｆμの吸光度十
数イオンのａｓｏｍμの吸光度 ４８０Ｋｇの吸光度＝銅イオンの４８０Ｋｇの吸光度十
数イオンの４８０Ｋｇの吸光度十コバルトイオンの４８
０Ｋｇの吸光度６２５ｍμの吸光度＝銅イオン６２５ｍ
μの吸光度十数イオンの６２５１寧の吸光度十コバルト
イオンの６２５Ｋｇの吸光度を解いて出した値を２倍し
て銅イオン０．０１Ｗ／Ｎ。

鉄イオン０．０ＩＶＬコバルトイオン０．０１　Ｍｆ／
１の値を得た。

其の後引続いて同濃度の銅イオン、鉄イオン。

コバルトイオンを２トン、イオン交換後の各イオン濃度
の測定値を求めた新調イオン０．０１Ｍ９／Ｊ。

鉄イオン０．ＯＬ’ｔ／ｌ、　コバルトイオン０．ＯＬ
’ｆ／１と変化がなかった。

比較例１ 工業的に製造されているλ社のカチオンイオン交換樹脂
を実施例２の装置を使用し、実施例２の有孔底板に２１
０本のポリエステルタフタ２枚を底板と同径に切り取っ
て敷いた上に５．６６１つめ、更に上部に同じポリエス
テルタフタ２枚を上蓋と同径に切り取って敷きと蓋の切
り口をはめ合せた後回転させてずらし上板が上にはずれ
ない様１こしてから実施例２と全く同様に１５％塩酸を
常温で１時間還流後、引続き純水で８時間放流洗滌を行
った。

上記の洗滌ずみのＡ社の市販カチオン交換樹脂中（こ８
価の鉄イオン０Ａ１１９７１．２価のコバルトイオン０
．１１ｆＦ／ｌ、２価の銅イオン０．１１１１／ｌを含
む溶液を毎分８００　ｚｌの割合でイオン交換させた。

イオン交換後の溶液５　ｍｌを採取し、実施例２と同様
に各イオンの残留濃度を求め銅イオン０．０２１ｑ／ｌ
　、鉄イオン０．０２　”９／ｌ　、　コバルトイオ：
１０．０１１ｆｆ／ｌの値を得た。

其の後引続いて同濃度の銅イオン、鉄イオン。

コバルトイオンを２トン、イオン交換後の各イオン濃度
の測定値を求めた所、銅イオン０．０２１１７／ｌ　。

鉄イオン０．０２’ｌ／ｌ、　コバルトイオン０．０２
’ｆ／１の値を得た。

実施例８ 酸性成分としてテレフタル酸９７．６モル％とスルホイ
ソフタル酸ソーダ２．５モル％とアルコール成分として
エチレングリコールよりなるテレフタル酸とイソフタル
酸の共重合ポリエステル１５０デニール／８５フイラメ
ントと鐘紡の低融点（軟化点１１０℃）ギリエステルペ
ルコンビタイブ４０３０を試験的に５０デニール／１５
フイラメントで紡糸した糸をインターレースを使用して
１：１で混繊して巻取り、その後８Ｕ８８０４の直径５
０ｆｆ、厚さ５　ｔｎｒ　、長さ５００ｔＲに直径８ｆ
ｆの穴を１００−当り８個あけたコーンに厚さ２００Ｋ
ｇ。

青さ２５　Ｏｆｆに通常の染色用糸巻き返し機を使用し
て密度０．１５１／ｃｃ、に巻き上げた。

其の後実施例２で使用した加熱用螺体にステンレス製の
高さ８００朋、巾４ＱＱｍ、長さ１０００Ｕの網かごに
詰め、最初罐内を真空にした後、１５０°Ｃの加熱蒸気
を導入し、加熱蒸気を流しつつ１６０°Ｃの過熱蒸気で
５０分加熱してスルホイソフタル酸ソーダ共重合ポリエ
ステルフィラメントを低融点ポリエステルフィルムで完
全に融着させた後、端内を冷却して低融点ポリエステル
でスルホイソフタル酸をｉｉＡ着したコーンを作りステ
ンレス製の芯を取り除いて融着体の上下１ζボリブロ製
のリングキャップをエポキシ樹脂で密着して融着後の巻
密度が０．１７　ｆＡのカートリッヂフィルターを作製
した。実施例２と同様に洗滌、酸処理、洗滌、乾燥を行
った。

上記カートリッヂフィルターを使用して８価の鉄イオン
を０．８Ｍｌ／ｌ含有する水溶液を８００１Ｆｉ遇し、
−退役の鉄イオンを実施例２と同一原理と方法で測定し
た所残留鉄イオン濃度は０．０２　ＴＩ９／１であった
。

引続き６０ｉ濾過後の残留鉄イオンの濃度は０、０２１
１１／ｌと変化がなかった。

比較例２ ポリプロ性網目樹脂を使用し、実施例８と同容量のＡ社
のイオン交換ｍ脂を２１０本のポリエステルタフタで二
重に外側を巻いて実施例１で使用したと同一の低融点ポ
リエステルでポリエステル布を接着させ、ポリプロ製の
リングキャップをエポキシ樹脂で密着して実施例２と同
様に塩酸処理、洗滌、乾燥を行った。

上記カートリッヂフィルターを使用して８価の鉄イオン
を０．８１９／ｌを含有する水溶液を８００１濾過し、
濾過後の鉄イオンを実施例２と同一原理と方法で測定し
た所残留鉄イオン濃度は０．０３１９／ｌであった。

引続き６０（１？濾過後の残留鉄イオンの濃度も０．０
３岬／ｌと変化がなかった。

（発明の効果） 実施例２と３で実証された如く、本発明のスルホイソフ
タル酸共重合ポリエステルの銅、鉄、コバルト等の重金
属イオンに対するイオン交換性能は通常の市販イオン交
換樹脂の性能より優れた能力を有し、且つその使用形態
は例示の如く実に多様な形態が実現可能であり、スルホ
イソフタル酸共重合ポリエステルの製造も容易であり、
その工業的意義は極めて大きい。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）スルホン酸基含有ジカルボン酸を酸成分として少
   なくとも２モル％含有する共重合ポリエステル繊維５０
   〜９５重量％と、該ポリエステルよりも融点が５０℃以
   上低い低融点ポリエステル繊維５〜５０重量％とよりな
   り、且つ両者が加熱成型されて前記共重合ポリエステル
   繊維の接点の少なくとも一部が低融点ポリエステルによ
   り融着された繊維構造体よりなる金属イオン吸着フィル
   ター。
2. （２）スルホン酸基含有ジカルボン酸がスルホイソフタ
   ル酸又はその塩である特許請求の範囲第１項記載のフィ
   ルター。
3. （３）スルホン酸含有ジカルボン酸又はその塩をポリエ
   ステルの酸成分として２〜８モル％含有する特許請求の
   範囲第１項記載のフィルター。
4. （４）スルホン酸基含有の共重合ポリエステル繊維が６
   ０〜８５重量％、低融点ポリエステル繊維が１５〜４０
   重量％である特許請求の範囲第１項記載のフィルター。
5. （５）加熱成型された繊維構造体の見掛密度が０．０３
   〜１．００ｇ／ｃ．ｃ．である特許請求の範囲第１項記
   載のフィルター。