JPS637814A - セラミツクフイルタ− - 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＠ｇ、粒子を比較的多く含む液体の濾過に使用
され、懸濁粒子を容易に除去できる浄化用フィルターに
関する。

〔従来の技術〕

活性汚泥槽やパルプ廃液あるいは加工食品、醸造業から
排出される廃液中には多数の有機物、無機物粒子からな
る懸濁粒子が高濃度で含まれ、これらは水質汚染防止上
除去する必要がある。この処理方法として前記懸濁粒子
を沈降分離や謹過分離、遠心分敲等が通常行なわれる。

沈降分離による処理方法では、懸濁粒子と溶媒との密度
差を利用して、溶液下部に前記ｇ濁粒子を沈降させ、上
ずみ液のみ゛を排出する方法であってこの方法によると
比較的細かい粒子を分離するには沈降するのに比較的大
きな槽を必要とする。

これに対し前記微粒子を凝集剤等を使用して凝集し沈降
し易くする方法が取られるか−、逆にこれらの添加物に
よる二次汚染を防止する設備が必要とされる。−方、沈
降分離をより強力に行う液体サイクロン、遠心沈降分離
等は設備が複雑かつ高価になるし、密度差の近似した懸
濁物質を効率よく分離除去するのは極めて複雑な技術を
要するものであった・ 一方、濾過分離としてはフィルタープレス、オリへ−型
Ｉ！！過器に代表されるようにフィルターの前後に圧力
差を設けそこに前記懸濁溶液を通過せしめ、フィルター
の目開きに対して、大きい粒子をフィルター表面に堆積
し分離する方法である。

この方法によると、フィルター上に堆積される粒子すな
わち濾滓（ケーキ）が多く堆積すると粒子の除去効率は
向上するがフィルターの前後で圧力損失が大きくなり、
溶液の処理能力が低下するという欠点を有しており、ケ
ーキを定期的あるいは連続的に除去することが必要であ
った。

−般に溶液の処理能力を上げようとするには濾過圧力を
大きくすれば良いが、その場合、フィルターは圧縮強度
が大きなものが必要となり、金属によるバックアップを
設けた金網フィルターやセラミックフィルターが使用さ
れる。

しかしながら、前記フィルターによる濾過分離では濾過
圧力を高くすると前記ケーキがフィルターに強く付着し
たり気孔内に侵入するため、完全に除去することが困難
であり特にこの傾向は高分子の有機物質を多く含む場合
に顕著である。

この結果、前記の如く付着したケーキにより当初の鑓過
、処理能力がなくなり、効率よく濾過分離を行うことが
できない、そしてこのような場合、フィルターを取り換
るか、逆洗、超音波洗浄あるいは前記フィルターが耐熱
性を有する場合熱処理によって前記目詰まりを生じたケ
ーキを除去する方法がとられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来のセラミックフィルターの欠点であるケー
キの除去と再生が困難であり、非効率的な辿過婆力しか
有しない欠点を克服するものである。すなわち、ケーキ
の除去が容易で、しかもケーキの残留、懸濁粒子の付着
が極めて少く、高効率のフィルター特性が長期に恒って
安定であって、高強度を有するセラミックフィルターを
提供することを目的とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者は前記目的に対し、セラミックの組織構造を検
討した結果、フィルターの表面構造が前記ケーキの付着
性に大きく関与していることを新規に知見するに至り本
発明を完成した。

本発明のセラミックフィルターの表層部は平均気孔Ｗｔ
〜２００ルｍ気孔率が３０〜７０容量％を有するセラミ
ック質多孔質体であって表面の面粗さがＲｍａｘ≦３０
０ｇｍ、圧縮強度が１００ｋｇｆ／ｃｍ’以上を有する
ことを特徴とするセラミ−２クフイルターである。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明のセラミックフィルターは平均気孔径が１〜２０
０４ｍであることが必要である。その理由は平均気孔径
がｌｐｍよりも小さいとケーキの付着は少ないが高い濾
過圧力が必要とされるからであり、平均気孔径　１４ｍ
よりも大きい気孔でも懸濁粒子の粒径０．１ｇｍ程度の
ものまで９５％以上除去可能である。なお、ここでいう
平均気孔径は水銀圧入法によって測定される気孔径を言
う、−方、　　２００ｐｍよりも大きい気孔径を有する
と、ケーキが濾過圧力によってフィルター内部に侵入し
、瀾敲除去が国難となるばかりか、前記ケーキがフィル
ターの気孔内部に残留し、目詰まりを起こしてフィルタ
ー特性が低下する傾向があるからである。

また、前記フィルターの平均気孔径はフィルター全体が
前記気孔径となっている必要がなく、少なくとも表面か
らｌｔｗの深さまで表面部のみ平均気孔径が１〜２０Ｑ
ｐｍであれば良い、そして、内部は前記平均気孔径と同
じかあるいは大きな気孔径を有する多層構造あるいは連
続的に変化する構造を持ったフィルターであるとさらに
好適である。

そして、前記フィルターの気孔率は３０〜７０容量％で
あることが必要である。その理由は、３０容量％よりも
小ざいと、高い濾過圧力を必要とするためであり、７０
容量％よりも大さいと自適圧力は少なくてすむが１機械
的な強度が低下し、濾過液の処理能力を上げようとする
と破損する可能性があるためである。

これに対し、フィルターの圧縮強度は少なくとも１００
ｋｇｆ／ａｍ″以上を有することが必要である。

−方１本発明のフィルターの面粗さはＲｍａｘ≦３００
４ｍであることが必要である。Ｒ鳳ａ！が３００ｐｍよ
りも大きいと、凹部に前記ケーキがくい込み、かき取り
が困難であり、ケーキの厚みが薄い場合、部分的に残留
することがあるためである。

なかでも、Ｒｍａｘは２００ｇｍ以下であることがより
好適な結果を与える。なおここで言うＲｍａｙは、Ｊ　
Ｔ　Ｓ　　Ｂ−０８０１で規定される測定方法によるも
のであって、前記多孔質セラミックスの気孔も含まれる
。

本発明のフィルターは平均アスペクト比が３〜５０の板
状の形状を有するセラミックス粒子で構成されているこ
とが好ましい、ここで、アスペクト比は単一の粒子の長
軸方向の長さを短軸方向の厚さで除した値を言う、アス
ペクト比を規定する理由は、この板状粒子で構成される
と前記ケーキが容易に剥離し易く、ケーキの除去により
容易に濾過特性を回復できるからであり、少なくとも　
３以上の平均アスペクト比を有する板状粒子であると効
果的になるからである。−方、５０よりも大きい板状粒
子から構成されるフィルターであっても良いが、粒子同
士の結合力および粒子の強度が低下するため１強度の低
いフィルターとなってしまうためである。

モして、前記セラミック多孔質体は主として炭化ケイ素
、窒化アルミニウム、ホウ化ジルコンのいずれか少なく
とも１種よりなることが好ましい、これらのセラミック
スは、高硬度、高剛性を有し、しかも熱伝導性に優れた
材料であり、比較的強度の高い多孔質フィルターを形成
することができ、しかも、燃焼あるいはマイクロ波加熱
等の再生処理によって効率よくフィルター機能を回復さ
せることができるためである。

なお、前記セラミックス粒子は結合方法として１合成樹
脂、ガラス賀、フリット結合、あるいはシリコン等の材
料によって結合することもでき、焼結助剤を添加するこ
とで焼結体を製造することができる。

次に本発明を実施例を用いて説明する。

〔実施例１〕 出発原料として使用した炭化ケイＪｅ粉末は、９５！Ｉ
！量％がβ型結晶よりなり、０．３９重量％の遊離炭素
、０．１７重量％の酸素、０，０３重琶％の鉄、　０．
０３重量％のアルミニウムを主として含有し、０．２８
ＪＬｍの平均粒径を有していた。

前記炭化ケイ素微粉末１００重量部に対し、ポリビニル
アルコール５重量部、水３００ｆｆｉ量部を配合し、ボ
ールミル中で５時間混合した後乾燥した。

この乾燥混合物を適量採取し、　ｆｆ６粒化した後金属
性押型を用いて５０Ｑｋｇ／ｃｒｎ’の圧力で成形した
。

この生成形体の密度は１．８１ｇ／ｃｒｒｒ’、乾燥料
量は２１ｇであった・ 前記生成形体を外気を遮断することのできる黒鉛製ルツ
ボに装入し、タンマン型焼成炉を使用して　１気圧のア
ルゴンガス雰囲気中で焼成した。

焼成は２．５℃／分で２２００℃まで昇温し、最高温度
２２００℃で６時間保持した。

得られた焼結体の＠量は１９．ｌ１ｇであり、平均アス
ペクト比が１２の板状結晶が多方向に複雑に絡みあった
三次元構造を有しており、３〜５０の７スペクト比を有
する板状結晶の含有量は多孔質体全体量の９８％であっ
た。また、この多孔質体の平均気孔径は８４ＪＬｍであ
り、その気孔率は全容積の５０％圧縮強度は４５０ｋｇ
／ｒｒＩと高く、またこの多孔質体の通水特性を肉厚５
層層の試験片を使用し、２０℃の水を　１ｍ／Ｔｒｌｉ
ｎの流速で通過させて測定したところ、その圧力損失は
０．１２ｋｇｆ／ｃｍ″であった。

この多孔質体を８００１のＧＣ砥粒で研削した後、測定
された表面の面粗度は第１図に示す如＜Ｒｍａ！　＝　
　１４０ルｍであった。

次いで、前記フィルターの前後に濾過圧力０．５ｋｇｆ
／ｃゴを加え、１０重量％固形分潰度、懸濁粒子径０．
５ｐｍ〜　１．８ｍｍのパルプ廃液を通過せしめ。

前記懸濁粒子を除去したところ、初期の除去効率は８８
重量％であり、処理能力は５２ゴ／Ｈｒ−ば、約１０時
間後では１００重量％であり、処理能力は４８ｍ″／Ｈ
ｒｅｒｎ’を有していた。このフィルターには約７０曽
■の圧縮されたケーキが付着しており、このケーキは手
で容易にはがすことができ、再度使用しても元と同じ特
性に回復することができた。

以上に示す如く、高濃度の固形分を含む廃液に対して優
れた濾過能力と再生使方を有しているフィルターである
ことが確認された。

〔実施例２，３、比較例１〕 実施例１と同様であるが、実施例１でプレス圧を変えて
平均気孔径、気孔率および表面粗さを変えた場合のフィ
ルター特性を表１にまとめた。

〔実施例４〜６、比較例２〕 平均粒径１５ＩＬｍの窒化アルミニウム粉末１００重量
部に対し、平均粒径０．２ルｍの酸化ケイ素微粉末２０
重量部を添加し、実施例１と同様に乾燥混合物を得た。

この混合物を８００ｋｇ／ａｍ’で成形した後、１４０
０℃の酸化雰囲気中で焼成したところ、平均気孔径が１
２ルｍ、圧縮強度が８８０ｋｇｒ／ｃゴ、気孔率が３８
％でＲｍａｘは２５４ｍである焼結体を得た。

これを実施例１と同様の試験方法により自適特性を調べ
た。−方、前記窒化アルミニウム粒末と醸化ケイ素の混
合比を変えて１種々の構造を持ったフィルターを得た。

また、窒化アルミニウムの粒度を変えて得られたフィル
ターを作成し、そのフィルター特性を調べた結果を表２
にまとめた。

以下に第１表及び第２表を示す、（以下余白）〔発明の
効果〕 以上に述べた如く１本発明のセラミックフィルターは表
層部の構造を微細にすることによって、分離堆積したケ
ーキを容易に除去できる構造を持し、長期に使用しても
、ケーキを手あるいは簡単なドクターを用いることによ
って簡単に除去することができ、その操作を連続的に行
えるような構造を持った、たとえばオリバー型濾過器等
に使用されると、高い除去効率を長く維持できるフィル
ターとして有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得られた焼結体の面粗度を示すグラ
フ、第２図は実施例３で得られた焼結体の面粗度を示す
グラフ、第３図は比較例１で得られた焼結体の面粗度を
示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも表層部が平均気孔径１〜２００μｍ、
   気孔率が３０〜７０容量％を有するセラミックス質多孔
   質体であって、表面の面粗さがＲｍａｘ≦３００μｍ、
   圧縮強度が１００ｋｇｆ／ｃｍ＾２以上を有することを
   特徴とするセラミックフィルター。
2. （２）前記セラミック多孔質体は平均アスペクト比が３
   〜５０の板状結晶からなる特許請求の範囲第１項記載の
   セラミックフィルター。
3. （３）前記セラミック多孔質体が主として炭化ケイ素、
   窒化アルミニウムあるいはホウ化ジルコンから選ばれる
   いずれか少くとも１種である特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載のセラミックフィルター。