JPS61406A - 水性液体の浄化方法 - Google Patents

水性液体の浄化方法

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JPS61406A
JPS61406A JP59119805A JP11980584A JPS61406A JP S61406 A JPS61406 A JP S61406A JP 59119805 A JP59119805 A JP 59119805A JP 11980584 A JP11980584 A JP 11980584A JP S61406 A JPS61406 A JP S61406A
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JP
Japan
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polyolefin
endotoxin
water
passed
treated
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JP59119805A
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Atsushi Kawai
厚 河合
Yosuke Sawada
沢田 洋介
Satsuko Fujii
藤井 札子
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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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】 〔利用分野〕 本発明は、水または水性液などの水性液体中のエンドト
キシンその他の有害物質を除去する方法であって、医療
用用水、製薬用用水、半導体工業用水、その他高度の水
浄化を必要とする分野に有用な技術である。
本発明において、水性液体とは、水の他たとえば生理的
食塩液、人工腎透析液、腹膜透析(CAPD)用透析液
、医療用糖液、抗生物質水溶液、ワクチンその他種々な
溶質を含む水溶液を言う。
〔従来技術〕
エンドトキシンが血液中に浸入すると、微量でも発熱を
生じ、高濃度になると悪寒、ショック等の原因となり、
極めて危険なため、病院用水、製薬工業用水、輸液、ワ
クチン等各種医薬品のエンドトキシン除去は極めて重要
である。水中のエンドトキシン除去には従来精密蒸溜法
、逆浸透膜法、吸着法等が行なわれているが、蒸溜法は
エネルギーコストが高い上、1回の蒸溜では十分にエン
トトキシンを除去することができない。逆浸透膜法は装
置が大きくなるので、保守に多くの労力を要する。吸着
法は活性炭等を用いるが除去効率が十分でない。また、
特開昭52−102414号は、ポリオレフィン等によ
るエンドトキシンの吸着法を開示しているが、大量の被
処理液中のエンドトキシンの除去には不適当である。ま
た、この特開昭明細書には微多孔性フィルムを通しての
吸着も記載しているが、目詰りおよびエンドトキシンの
吸着容量等の点で問題があり、大量の被処理液中のエン
ドトキシンの除去にはやはり適していない。
本発明者らは、特殊な構造を有する、空孔率20体積%
以上のポリオレフィン系多孔質中空繊維が水性液体中の
エンドトキシン除去に顕著な効果を有することを見出し
た(特開昭57−171403号)。
しかし被処理液の水質によっては、処理能力が十分でな
い場合もあることがわかった。
〔解決しようとする問題点〕
本発明の目的は従来の方法に比べて飛躍的に効(、$よ
、*工。7□1.□1□。I 7 F−) # :> 
y□1□率で除去する方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
1)本発明は、被処理液を、平均直径が7μmより小さ
いポリオレフィン系微細繊維を20重量%以上含有する
層に通した後、さらに空孔率20〜90体積%のポリオ
レフィン系多孔質中空糸膜に通して濾過することを特徴
とする水性液体の浄化方法である。
2)本出願の第2の発明は、被処理液を、予め活性炭の
層に通し、次いで平均直径が7μmより小さいポリオレ
フィン系微細繊維を20重量%以上含有する層に通した
後、さらに空孔率20〜90体積%のポリオレフィン系
多孔質中空糸膜に通して濾過することを特徴とする水性
液体の浄化方法である。
3)本出願の第3の発明は、被処理液を、平均直径が7
μmより小さいポリオレフィン系微細繊維と活性炭との
混合物の層に通した後、さらに空孔率20〜90体積%
のポリオレフィン系多孔質       i中空糸膜に
通して濾過することを特徴とする水性液体の浄化方法で
ある。
これら本発明の基本はポリオレフィン系微細繊維層の通
過と、ポリオレフィン系多孔質中空糸による膜濾過との
組合せにより、予期しなかった相乗効果を生し、エンド
トキシン処理能力の飛躍的な向」二を達成した点にある
〔作用〕
本発明に用いるポリオレフィン系微細繊維は平均直径が
7μMより小さいものであり、これ以上の場合はエンド
トキシン除去効果が十分でなくなる。平均直径は4μm
以下が特に望ましい。ポリオレフィン系ポリマーとは、
ポリエチレン、ポリプロピレン、およびこれと他のオレ
フィン光子ツマ−とのコポリマーを用いる。ポリエチレ
ンおよびポリプロピレンが特に望ましい。
微細繊維の製造法は特に限定しないが、たとえば、溶融
ポリオレフィンポリマーをオリフィスから押出し、これ
を加圧空気で吹飛ばして微細繊維を得る方法、またα−
オレフィンの水系重合により、フィブリル状の微細繊維
を得る方法も用いることができる。微細繊維の形態は規
則的でもよいし、不規則でもよく、また断面も円形、異
形などのようなものでもよい。異形の場合は断面積が太
き(なるので好ましい。繊維長は、連続長繊維状でも短
繊維状でもよい。
微細繊維は単独で繊維層を形成して濾過層としてもよい
が、微細繊維より大きい直径の短繊維を混合して繊維層
を形成すると、圧力損失が減少して好ましい。この大き
い直径の短繊維は捲縮を有する嵩高繊維であることが望
ましい。
繊維層中の全繊維に占めるポリオレフィン系微細繊維の
比率は少なくとも20重量%であることが必要であり、
これより少ない場合は、エンドトキシン除去における効
果が不十分となる。すなわち、繊維層およびポリオレフ
ィン系多孔質中空糸系としてのエンドトキシンの除去率
および/あるいは除去容量について本発明の目的を達成
することができない。
次にポリオレフィン系微細繊維の層に通した被処理水は
、次いで空孔率20〜90体積%のボリオレフィン系多
孔質中空糸膜に通して濾過する。
この濾過に用いるポリオレフィン系多孔質中空糸膜は縦
方向に配列したミクロフィブリルと、このミクロフィブ
リルに対して横tたは斜め方向にミクロフィブリルを連
結した節部より形成される多数の短冊状微少空孔が繊維
の厚み方向に相互につながったミクロ積層構造を有する
もので、水銀ポロシメーターで測定された空孔率は20
体積%以−ヒであることが必要である。空孔率が20体
積%より小さい場合は、エンドトキシン除去能力が不十
分となる。そして空孔率40体積%以上がエンドトキシ
ン除去能力の点で特に好ましい。
上記のような特殊な構造を有する多孔質ポリオレフィン
繊維はたとえばポリプロピレン、ポリエチレン等のポリ
マーを中空繊維製造用のノズルを用いて溶融紡糸して得
た高配向結晶性未延伸中空糸、いわゆるハードエラステ
インクファイハーと称される微細構造を冷延伸した後加
熱延伸する主工程において各工程条件を適切に管理する
ことに4        よって製造する。
次に本発明において用いるポリオレフィン多孔質繊維の
特殊な微細構造を図面を参照して詳細に説明する。
第1図は、短冊状微細孔の積層構造の一平面の模式図で
あり、1はミクロフィブリル、2は1のミクロフィブリ
ルに対してほぼ直角に連結した結節部、3は短冊状微細
孔でありミクロフィブリルと結節部とにより構成された
短冊状微細孔であり、各結節部を介して積層構造をとっ
ている。
また微細孔の積層構造は、結節部を介して一平面内に繊
維長方向に積層すると同時にこの様な構造を有する平面
が中空繊維の壁膜の厚み方向に積重なっていることを意
味する。
なお、この中空糸膜の空孔率が90体積%を超えると中
空糸の機械的性能が低下し、フィルターとしての使用に
適さなくなる。また、微細孔径を有する中空糸膜は、エ
チルアルコール中のバブルポイントが1.5〜15kg
/cJであるものが、エンドトキシン除去能力および透
水能の点で適当である。中空糸の内径は100〜100
0μm位がフィルターとしての使易さの点で適当である
。壁厚は10〜100μm位が好ましい。材質のポリマ
ーはポリエチレンまたはポリプロピレンが好ましい。
ポリオレフィン系微細繊維とポリオレフィン系多孔質中
空糸膜との組合せによりエンドトキシン処理能力は相乗
的に飛躍的に向上する。このような相乗効果を生ずる理
由の詳細は未だ明かでないが、エンドトキシンの複雑な
存在状態、すなわち分子量分布および化学組成の多様性
、他の物質との結合状態などと関連して、この組合せが
エンドトキシン除去に巧妙な作用を発揮するものと思わ
れる。
なお、水性液体の処理温度については70゛C以下が好
ましく、5〜60°Cが特に望ましい。
次に、第2の発明として、被処理水を活性炭の層に通し
た後、上記第1の発明と同様の処理を行なうことにより
エンドトキシン除去能力を更に飛躍的に高めることが可
能であることを見出した。
活性炭そのものもある程度のエンドトキシン除去能力を
有することは既に公知であるが、活性炭のみではその効
果は十分ではなく、本発明によってはじめて、予期しな
い相乗効果を発現するものである。この理由の詳細は明
かでないが、活性炭のエンドトキシン除去能力自身より
は、エンドトキシン以外の有機物を吸着除去する作用が
本発明の組合せ系に相乗的効果をもたらしているものと
推測される。
またこのような効果は、活性炭とポリオレフィン系微細
繊維とを混合して繊維層を形成する場合にも発現するこ
とが明かになった。この場合ポリオレフィン系微細繊維
、これより大きい直径の短繊維、および活性炭から繊維
層を形成することもできる。
〔実施例〕
実施例1、および比較例1,2.3 市販のウェブ(3M製、登録商標Th1nsulate
)の両側面に付いているポリエステル、レイヨン混合不
織布を取去り、残りのウェブ素材を分析した結果、ポリ
プロピレン微細繊維約76重量%とポリエステルステー
プル約24重量%とからなることがわかった。このポリ
プロピレン微細繊維は平均直径が約1.5μmであった
。またポリエステルステープルの平均直径は約8μmで
あった。この−  混合繊維ウェブを10mmX10關
に切断し、30gを内径5cm、長さ20cmのカラム
に詰めて第1段フィルターとした。
一方、密度0.968 g / cl 、メルトインデ
ックス5.5の高密度ポリエチレンを二重管構造を有す
る中空糸用紡糸口金を用い、紡糸温度165’Cで紡糸
した。得た未延伸中空糸を112°Cでアニール処理を
行ない、次いで室温で50%冷延伸を行なった後、10
0°Cで熱延伸を行ない、全延伸倍率を3.8倍とした
。さらに113℃で定長熱セントを行なった。
得たポリエチレン多孔質中空短繊維は、縦方向に配列し
たミクロフィブリルと、このミクロシイプリルに対して
横または斜めにミクロフィブリルを連結した節部とによ
って形成される多数の短冊状微少空孔が膜の厚み方向に
相互につながったミj        クロ積層構造を
有し、水銀ポロシメーターで41す定した空孔率は60
体積%、バブルポイントは4.8kg / clであっ
た。また、この中空短繊維の形態は内径270μm、壁
厚55μmであった。このポリエチレン多孔質中空糸の
繊維束をループ状とし、末端をポリウレタン樹脂で接着
して有効濾過面積0、3 mの中空糸フィルターを製造
し、エチルアルコールで親水化し、これを第2段フィル
ターとした。
エンドトキシン検出用試薬(生化学工業部、登録商標パ
イロディック)を使用して合成基質法で測定したエンド
トキシン濃度5.5ng/mff1の水道水を、第1段
および第2段のフィルターを直列に連結して、流速0.
57!/minで連続通水した。
第1段フィルター出口の水(比較例1)および第2段フ
ィルター出口の水(実施例1)を採取し、。
合成基質法によりエンドトキシン濃度を測定した。
比較実験として、第1段フィルターに通さないことの他
は実施例1と同様にして、第2段フィルターのみに通水
し、濾過水を分析した(比較例2)。
また第1段フィルターとして、平均直径12μmのポリ
プロピレン繊維を長さ21に切断し、50gを直径5c
mのカラムに詰めて親水化したごとの他は実施例1と同
様にし、このカラムと、実施例1と同様の有効濾過面積
0.3 mの中空糸フィルターとを直列に連結して通水
し、第2段フィルター出口の水を分析したく比較例3)
第1表 濾過水のエンドトキシン濃度(ng/ml実施
例]  0.03  0.07  0.07  0.0
8比較例10.4   1.2   4.8   5.
3比較例20.1   0.6    +、7   2
.6比較例30.1   0.5    ’1.6  
 2.7* 原水のエンドトキシン濃度5.5ng/m
 1実施例2および比較例4,5 ポリエチレン合成パルプ(三井石油化学工業製登録商標
swp、平均直径約2μm)30gを30gのグラスフ
ァイバーと均等に混合して実施例1と同様のカラムに充
填して第1段フィルターとした。また実施例1と同様の
ポリエチレン多孔質中空糸膜モジュールを第2段フィル
ターとした。
エンドトキシン濃度4.9ng/mβの水道水を第1段
および第2段のフィルターに直列に連結し、0.5β/
 m i nの流速で連続通水した。
第1段フィルター出口の水(比較例4)および第2段フ
ィルター出口の水(実施例2)を採取し、合成基質法に
よりエンドトキシン濃度を測定した。
また第2段フィルターのみに通水する実験も行なった(
比較例5)。これらの結果を第2表に示す。
第2表 濾過水のエンドトキシン濃度(ng/ip)実
施例2   0.0.3   0.09   0.09
比較例4   0.2    1.3    3.9比
較例5   0.08   0.3    0.9* 
原水のエンドトキシン濃度4.9ng/m6実施例3.
4および比較例6 実施例1と同様の第1段および第2段のフィルター系に
、更に、第1段フィルターの前に、ヤシガラ活性炭65
0gを詰めてプレフィルタ−を設置し、エンドトキシン
濃度4.lng/mβの水道水を連続通水した。活性炭
カラム出口の水(比較例6)および第2段フィルター出
口の濾過水(実施例3)のエンドトキシン濃度を測定し
た。また活性炭プレフィルタ−を用いない場合について
の実験も行なった(実施例4)。これらの結果を第3表
に示す。
第3表 濾過水のエンドトキシン濃度(ng/mβ)実
施例3 0.04  0.05  0.08  0.0
8実施例4 0.05  0.09  0.4    
+、3比較例63.9   3.8   4.0   
4.0* 原水のエンドトキシン濃度4.1ng/mI
!。
実施例5 実施例1と同様に、3M製登録商標Th1nsulat
eのウェブの素材部分100gにヤシガラ活性炭200
gを混合して、直径5cmのカラムに詰めて第1段フィ
ルターとした。第2段フィルターとして実施例1の第2
段フィルターと同様のものを用いた。
この系において、実施例3と同様の連続通水実験を行な
った結果を第4表に示す。
第4表 濾過水のエンドトキシン濃度(ng/mj2)
実施例5 0.04  0.06  0.10  0.
12* 原水のエンドトキシン濃度4.1ng/m7!
〔発明の効果〕 本発明の方法により、大量の被処理液中から簡単な装置
で極めて効率よくエンドトキシンを除去することが可能
である。特に、輸液や人工透析液など、糖類、電解質等
を含有する水性溶液中のエンドトキシンも容易に除去す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で使用する多孔質中空糸膜の短冊状i数
組孔を有する積層構造の模式的な断部面である。。 1− ミクロフィブリル、 2−結節部、3−短冊状微
細孔、   4−繊維の長さ方向。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被処理液を、平均直径が7μmより小さいポリオレ
    フィン系微細繊維を20重量%以上含有する層に通した
    後、さらに空孔率20〜90体積%のポリオレフィン系
    多孔質中空糸膜に通して濾過することを特徴とする水性
    液体の浄化方法。 2、被処理液を、予め活性炭の層に通し、次いで平均直
    径が7μmより小さいポリオレフィン系微細繊維を20
    重量%以上含有する層に通した後、さらに空孔率20〜
    90体積%のポリオレフィン系多孔質中空糸膜に通して
    濾過することを特徴とする水性液体の浄化方法。 3、被処理液を、平均直径が7μmより小さいポリオレ
    フィン系微細繊維と活性炭との混合物の層に通した後、
    さらに空孔率20〜90体積%のポリオレフィン系多孔
    質中空糸膜に通して濾過することを特徴とする水性液体
    の浄化方法。
JP59119805A 1984-06-13 1984-06-13 水性液体の浄化方法 Granted JPS61406A (ja)

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Cited By (1)

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