JPWO2018155120A1 - 水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、水処理装置に用いられる水処理装置用鉄担持活性炭を製造する方法に関する。鉄担持活性炭は、活性炭に鉄を担持させたものである。
本実施形態に用いられる活性炭1は特に限定されず、種々の活性炭1を用いることができる。一般的に、活性炭1は、大きな比表面積と吸着能を有する主に炭素からなる多孔質体である。一般的には、活性炭1は、活性炭の全重量の90%以上が炭素により形成されている。また、活性炭1の比表面積は特に限定されないが、一般的には、500〜2500m2/gである。なお、活性炭1の比表面積は、窒素をガス吸着させて、BET法により測定することができる。
本実施形態の鉄系凝集剤水溶液2は、特に限定されないが、鉄系凝集剤を溶質として含む水溶液である。鉄系凝集剤水溶液2は、一般的に、被処理水などの溶媒に分散したコロイド粒子を凝析させるために用いられる物質である。凝集剤は凝析剤又は凝結剤とも言われる。
上述した水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法により作製された鉄担持活性炭は、以下で説明する水処理装置100に用いることができる。すなわち、本実施形態の水処理装置は、上述した水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法により作製された鉄担持活性炭を備える。
図4に示すように、水処理装置100においては、金属関連物質を含む被処理水Wが、第一被処理水流路51から混合部10へ流れ込む。つまり、金属イオンM+、金属粒子M、金属酸化物粒子MO、及び金属水酸化物粒子MOHを含む被処理水Wが、第一被処理水流路51から混合部10へ流れ込む。なお、被処理水Wに含まれる金属関連物質において、金属イオンM+は、例えば、二価の鉄イオン(Fe2+)及び三価の鉄イオン(Fe3+)である。金属粒子Mは、例えば、鉄(Fe)の粒子である。金属酸化物粒子MOは、例えば、鉄酸化物(FeO,Fe2O3,Fe3O4)の粒子である。金属水酸化物粒子MOHは、水酸化鉄(Fe(OH)2,Fe(OH)3,FeO(OH))の粒子である。
凝集促進部20は、第二被処理水流路52から酸化剤Oを含む被処理水Wを受け入れる。凝集促進部20は、金属関連物質、及び酸化剤Oの作用によって酸化された金属関連物質を鉄担持活性炭へ吸着させ、凝集物MDAを生成する。
フィルタ部30は、凝集促進部20の下流に設けられ、凝集促進部20から被処理水Wと共に流れてきた凝集物MDAを捕捉する。本実施形態においては、フィルタ部30は、砂ろ過部である。このフィルタ部30によれば、被処理水Wから凝集物MDAを除去することができる。その結果、フィルタ部30の下流においては、金属イオンM+、金属粒子M、金属酸化物粒子MO、及び金属水酸化物粒子MOHの凝集物MDAが除去された処理済みの水が生成される。この処理済みの水は、供給流路54を経由して水栓まで供給される。
(鉄担持活性炭の作製)
まず、Fe3+の濃度が11質量%のポリ硫酸第二鉄溶液(多木化学株式会社製 ダンパワー)4mLを、純水400mLに添加し、鉄系凝集剤水溶液を調整した。したがって、ポリ硫酸第二鉄水溶液中のポリ硫酸第二鉄の濃度は約0.11質量%である。
活性炭の粒子径を0.3mm〜0.8mmとした以外は、実施例1と同様の方法にて鉄担持活性炭を作製した。
凝集促進部に、鉄を担持させない活性炭を用いた。活性炭は、実施例1で用いた0.5〜2.3mmの粒子径を有する活性炭を用いた。
上述のようにして得られた鉄担持活性炭を凝集促進部として用い、以下のようにして作製した水処理装置を用いて地下水を浄化し、処理済みの水の鉄濃度を測定することにより鉄担持活性炭の性能を評価した。
図7に示すように、本実施例で用いる水処理装置100は、混合部10と、凝集促進部20と、フィルタ部30と、酸化剤供給部40と、を備えている。第一被処理水流路51と第二被処理水流路52との間には、混合部10が接続されている。第二被処理水流路52と第三被処理水流路53との間には、凝集促進部20が接続されている。凝集促進部20から第三被処理水流路53へ流れ出た被処理水Wは、フィルタ部30によってろ過され、供給流路54を経由して処理済みの水となる。
全鉄濃度は、FERROVER法により測定した。具体的には、上述のようにして処理した水10mLに、粉末状の鉄試薬(HACH社製 HACH0583)を添加し、ポータブル吸光光度計(HACH社製 DR900)を用いて全鉄濃度を測定した。なお、処理水と鉄試薬との反応時間は3分間とし、測定は室温(約20℃)にて実施した。
2 鉄系凝集剤水溶液
100 水処理装置
Claims (10)
- 活性炭と鉄系凝集剤水溶液を混合し、活性炭に鉄を担持させる混合工程を備える水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記混合工程は、前記活性炭に前記鉄系凝集剤水溶液を加えて浸漬させる工程である請求項1に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記混合工程は、前記鉄系凝集剤水溶液に活性炭を加えて浸漬させる工程である請求項1に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記混合工程における前記鉄系凝集剤水溶液の水面の高さは、前記活性炭の上面の高さと略同一である請求項1〜3のいずれか1項に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記活性炭と前記鉄系凝集剤水溶液との混合時間が12時間以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記混合工程の後に水で洗浄する洗浄工程をさらに備える請求項1〜5のいずれか1項に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記活性炭の粒子径は0.1mm〜3.0mmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記活性炭の粒子径は0.3mm〜0.8mmである請求項1〜7のいずれか1項に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
- 前記鉄系凝集剤水溶液は鉄系凝集剤を溶質として含む水溶液であり、
前記鉄系凝集剤は無機化合物を含む電解質である請求項1〜8のいずれか1項に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。 - 前記鉄系凝集剤は、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、及びポリシリカ−鉄凝集剤からなる群より選択される少なくとも一つを含む請求項9に記載の水処理装置用鉄担持活性炭の製造方法。
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