JPWO2019065092A1 - フィルタおよび流体分離方法 - Google Patents

Abstract

本発明のフィルタは、繊維状吸着材を含む巻囲体および積層体の少なくとも一方を有するフィルタであって、繊維状吸着材は、基材と、基材に担持された金属粒子とを有し、繊維状吸着材の直径Ｄ、巻囲体または積層体の空隙率、巻囲の径方向における面積空隙率のバラツキ、または積層方向における面積空隙率のバラツキが特定の範囲にある。

Description

水やガスなどの流体中に含まれる物質の除去に好適な吸着材、および該吸着材を用いる流体分離方法に関する。

近年、水やガスなどの流体中に含まれる有害物質の除去への要望が高まってきている。例えば、水処理分野においては、地下水に含まれるヒ素、排水中に含まれるリン、フッ素、海水などに含まれているホウ素などの除去が挙げられる。これらの有害物質の除去方法の一つとして吸着材による除去や不活性化が検討されている。

特許文献１には、ヒ素捕捉性繊維が開示されている。このヒ素捕捉性繊維は、繊維基材を反応性二重結合およびグリシジル基の双方を有する架橋反応性化合物とレドックス触媒の存在下で反応させることで、グリシジル基を有する基を繊維基材の分子中にペンダント状にグラフト付加させ、次いで、このグラフト付加物に、グリシジル基との反応性官能基を有するキレート形成性化合物を反応させることで、繊維基材にキレート形成性官能基を導入することによって、製造される。

特許文献２には、基材にリン酸基を有する反応性モノマーをグラフト重合し、この重合物をジルコニウム化合物の溶液に浸漬するなどして得られるジルコニウム担持繊維状吸着材が開示されている。

日本国特開２００４−６８１８２号公報 日本国特開２００４−１８８３０７号公報

特許文献１、２に記載の吸着材は吸着速度が遅く、また、高流速における吸着性能が十分でないという問題点があった。
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、水やガスなどの流体中に含まれる有害物質の除去において、透過抵抗が小さく、高流速においても吸着性能が優れる吸着材を提供せんとするものである。

本発明のフィルタは、繊維状吸着材を含む巻囲体および繊維状吸着材を含む積層体の少なくとも一方を有するフィルタであって、
（ａ）前記繊維状吸着材は、液体中に溶解した成分を吸着可能であり、
（ｂ）前記繊維状吸着材は、基材と、前記基材に担持された金属粒子と、を有し、
（ｃ）前記繊維状吸着材の直径Ｄが１００μｍ以上６００μｍ以下であり
（ｄ）前記金属粒子の粒子径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
（ｅ）以下の（１）〜（３）から選択される少なくとも１つの形態で、前記金属粒子が前記基材に担持されており、
（１）前記金属粒子が官能基を介して前記基材に結合している。
（２）前記基材が孔を有しており、前記金属粒子が前記孔内に担持されている。
（３）前記基材表面に前記金属粒子とポリマーとを含有するコート層が設けられている。
（ｆ）前記巻囲体および前記積層体の空隙率が１５％以上７０％以下であり、
（ｇ）前記巻囲体の巻囲の径方向における面積空隙率のバラツキ、および前記積層体の積層方向における面積空隙率のバラツキが１５％以下である、
という構成を備える。

前記基材は、単繊維であるか、または複数本の単繊維を含むマルチフィラメントであることが好ましい。
また、前記金属粒子が、銀、銅、鉄、チタン、ジルコニウム及びセリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む粒子であることが好ましい。
また、前記繊維状吸着材が、前記繊維状吸着材１００質量部当たり１０質量部以上の前記金属粒子を含有することが好ましい。
そしてまた、前記金属粒子が前記（３）の形態によって前記基材に担持されており、前記繊維状吸着材が、前記基材１００質量部当たり３０〜４００質量部の前記コート層を含むことが好ましい。

また、本発明は同様に、上記フィルタを利用する流体分離方法も提供する。
本発明の流体分離方法は、（ａ）流体から前記流体に含有された物質を分離膜で分離する工程と、（ｂ）本発明のフィルタに前記流体を接触させる工程と、を備え、前記工程（ｂ）を前記工程（ａ）の前または後に行う。

本発明によれば、繊維状吸着材の直径Ｄが１００μｍ以上であることで、通水抵抗が小さくなる。また、直径Ｄが６００μｍ以下であることによって、吸着速度を大きくすることができる。また、巻囲体および積層体の空隙率が１５％以上であることで、通水時に目詰まりしにくく、通水抵抗が大きくなりにくい。また、空隙率が７０％以下であることで、フィルタに原水を通水した際に原水がショートパスすることなく原水中の除去対象成分を好適に除去することができる。また、巻囲体の巻囲の径方向における面積空隙率および積層体の積層方向における面積空隙率のバラツキが１５％以下であることで、通水時に渦流が生じにくくなり、通水抵抗が抑えられる。本発明の繊維状吸着材は、高流速においても高い吸着性能を必要とする用途に好ましく用いることができる。
具体的には、水やガスなどの流体中に含まれる有害物質の除去、特に、地下水に含まれるヒ素、排水中に含まれるリン、フッ素、海水などに含まれているホウ素などの除去などに好ましく用いることができる。

図１は、基材である単繊維の一例を示す断面図である。 図２は、繊維状吸着材の一例を示す断面図であり、本例の繊維状吸着材においては、基材の官能基に金属粒子が結合している。 図３は、繊維状吸着材の一例を示す断面図であり、本例の繊維状吸着材においては、基材の表面に存在する孔内に金属粒子が結合している。 図４は、繊維状吸着材の一例を示す断面図であり、本例の繊維状吸着材においては、基材である単繊維の周囲に金属粒子を含むコート層が形成されている。 図５は、繊維状吸着材の一例を示す断面図であり、本例の繊維状吸着材においては、基材であるマルチフィラメントに含まれる単繊維の周囲に金属粒子を含むコート層が形成されている。 図６は、巻囲体を有するフィルタの例を示す模式図である。 図７は、積層体を有するフィルタの例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、本明細書において、「質量」は「重量」と同義である。

〔Ａ．繊維状吸着材〕
本発明の実施の一形態に係る繊維状吸着材について、以下に説明する。繊維状吸着材は、以下、単に「吸着材」と称されることがある。本実施形態において、吸着材は、基材と、前記基材に担持された金属粒子と、を有する。吸着材が金属粒子を有することで液体中に溶解した成分、具体的に、ヒ素、リン、フッ素、ホウ素などの水やガスなどの流体中に含まれる有害物質を吸着可能となる。

（Ａ−１）基材
（Ａ−１−１）構成材料
本実施形態において、「ＸがＹを主成分として含有する」とは、ＸにおけるＹの含有率が５０質量％以上であることを指し、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％であるのが最も好ましい。

基材を構成する材料は特に限定されないが、基材は、例えば、ポリオレフィン、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリビニル化合物、ポリカーボネート、ポリ（メタ）アクリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエステル、及びセルロースエステルなどを主成分として含有する。

ポリオレフィンの具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。

ハロゲン化ポリオレフィンの具体例としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。

ポリアミドの具体例としては、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２などが挙げられる。

ポリエステルの具体例としては、例えば芳香族ジカルボン酸部分とグリコール部分からなる芳香族ポリエステル、脂肪族ジカルボン酸とグリコール部分からなる脂肪族ポリエステル、ヒドロキシカルボン酸からなるポリエステル、及びこれらの共重合体などが挙げられる。

芳香族ジカルボン酸の具体例としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。グリコールの具体例としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオールなどが挙げられる。

ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、例えば、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸などが挙げられる。

またポリエステルは、その特性を大きく変えない範囲で共重合を行うこともできる。共重合成分としては、例えば５−ナトリウムスルホイソフタル酸などの５−（アルカリ金属）スルホイソフタル酸や、前述の芳香族ジカルボン酸以外の多価カルボン酸などが挙げられる。

セルロースエステルの具体例としては、例えばセルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースのグルコースユニットに存在する３つの水酸基が２種類以上のアシル基により封鎖されたセルロース混合エステル、およびそれらの誘導体などが挙げられる。

また、これらの材料は２種類以上が組み合わせられていてもよい。その場合、基材におけるこれら材料の含有率の合計が、「主成分」としての割合の下限以上であればよい。例えば、基材がポリスルホンとセルロースエステルとを含有する場合は、ポリスルホンの含有量とセルロースエステルの含有量とが、それぞれ単独では５０質量％に満たなくても、合計で基材の５０質量％以上を占めればよい。

基材はさらに、前記例示した以外の添加剤を含有してもよい。ここでいう添加剤とは、例えば、その他のポリマー、可塑剤、酸化防止剤、有機滑剤、結晶核剤、有機粒子、無機粒子、末端封鎖剤、鎖延長剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、着色防止剤、艶消し剤、抗菌剤、制電剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、抗酸化剤、イオン交換剤、消泡剤、着色顔料、蛍光増白剤、染料などが挙げられる。

（Ａ−１−２）形状
基材は繊維状であることが好ましい。繊維状とは、一方向に長い形状である。基材の径は、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。基材の長さは、目的とする吸着材の形状に応じて選択すればよい。

基材が繊維状である場合、基材は、単繊維か、または複数本の単繊維を含むマルチフィラメントであることが好ましい。基材がマルチフィラメントであることで、単繊維間、つまり基材内部に金属粒子が保持されるので、優れた吸着性能を持つ吸着材が実現される。

基材に含まれる単繊維の断面形状は特に限定されるものではなく、円形であってもよい。ただし、基材は、異形断面を持つ単繊維を含むことが好ましい。

異形断面とは、円以外の断面形状である。異形断面としては、例えば多角形（好ましくは３〜６角形）；偏平形；レンズ型；三葉、六葉等のいわゆるマルチローブと呼ばれる複数（好ましくは３〜８個）の凸部と同数の凹部とが交互に並んだ形状等が採用可能である。

異形断面を持つ単繊維は大きな比表面積を有する。また、基材が異形断面を持つ複数の単繊維を含むマルチフィラメントであることで、基材が円形断面を持つ単繊維のみを有する場合よりも、単繊維間の隙間が大きくなる。このように、基材が異形断面を持つ単繊維を有することで、基材が単繊維であってもマルチフィラメントであっても、その基材を有する吸着材は多くの金属粒子を保持することができる。その結果、優れた吸着性能を持つ吸着材が実現される。

断面の異形度は１．２以上６．０以下が好ましい。異形度とは、単繊維１の断面を包含する最小の円の直径Ｒ１を単繊維１の断面内に収まる最大の円の直径Ｒ２で除して得られる値（Ｒ１／Ｒ２）である（図１参照。）。
異形度が１．２以上であることで、単繊維の比表面積が比較的大きくなるので、単繊維表面に多くの金属粒子を保持することができる。一方、異形度が６．０以下であることで、糸切れが起こりにくいという利点がある。

（Ａ−１−３）基材表面
基材による金属粒子の担持形態によっては、基材の表面は、金属粒子と相互作用するような官能基を有することが好ましい。

基材の表面にこのような官能基を持たせるための処理の方法は特に限定されないが、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、アルカリ処理、電子線放射処理、真空紫外線処理などの光化学処理、スルホン化、アミノ化、カルボキシル化、ニトロ化などの化学処理が挙げられる。

コロナ放電処理、例えば、プラズマ処理は、特定のガスの雰囲気下で行うことが、官能基を誘起させる効率が良いため好ましい。ガスの種類としては、例えば、酸素、窒素、炭酸ガス、およびそれらの混合ガスなどが挙げられる。その際の処理強度は任意に設定できる。前記化学処理の方法は特に限定されず、例えば、硫酸を用いるスルホン化、アンモニアを用いるアミノ化、二酸化炭素を用いるカルボキシル化などが挙げられる。

（Ａ−２）金属粒子
（Ａ−２−１）組成
金属粒子を構成する金属は、吸着対象によって任意に選択することができる。例えば、金属粒子は、銀、銅、鉄、チタン、ジルコニウムおよびセリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属が挙げられる。
例えば、吸着対象が、ホウ素、ヒ素、リン、フッ素イオンである場合、金属酸化物、金属水酸化物およびそれらの水和物が挙げられる。

また、微粒子状の金属粒子としては、吸着容量の点から金属水酸化物、金属含水酸化物が好ましい。
金属水酸化物、金属含水酸化物としては、例えば、希土類元素水酸化物、希土類元素含水酸化物、水酸化ジルコニウム、含水酸化ジルコニウム、水酸化鉄、含水酸化鉄が挙げられる。希土類元素としては、例えば、元素の周期表による原子番号２１番のスカンジウムＳｃと３９番のイットリウムＹ、５７番から７１番のランタノイド元素、すなわちランタンＬａ、セリウムＣｅ、プラセオジウムＰｒ、ネオジウムＮｄ、プロメチウムＰｍ、サマリウムＳｍ、ユウロピウムＥｕ、カドリニウムＧｄ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウムＹｂ、ルテチウムＬｕが該当する。なかでもイオン除去性能の観点から好ましい元素はセリウムであり、４価のセリウムがより好ましい。これらの水酸化物及び／又は含水酸化物の混合体も有用である。

金属粒子の含水率は、１質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。含水率が１質量％以上であることで、粒子内部にも吸着サイトを付与でき、十分な吸着能を有する。また、含水率は３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。含水率が３０質量％以下であることで、粒子内部の吸着サイトの密度を大きくでき、十分な吸着能を有する。

（Ａ−２−２）粒子径
金属粒子の粒子径は１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。なお、粒子の径とは、各粒子が分散している状態であれば分散した状態（１次粒子）の粒子径のことをいい、粒子が凝集している状態であれば凝集した状態（２次粒子）の粒子径のことをいう。
金属粒子の粒子径は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。粒子径が１０００ｎｍを超えると、粒子の外表面に存在する吸着サイトが少なくなり、十分な吸着能を発揮できない。また、金属粒子の粒子径は、５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、１５ｎｍ以上であることがさらに好ましい。吸着材作製時の粒子の凝集を考慮すると、粒子径の下限は１ｎｍである。

（Ａ−２−３）基材への担持形態
本発明の吸着材において、金属粒子の基材への担持形態は、以下の（１）〜（３）から選択される少なくとも１つの形態である。
（１）金属粒子が官能基を介して基材に結合している。
（２）基剤が孔を有しており、金属粒子が基材の孔内に担持されている。
（３）基材表面に金属粒子とポリマーとを含有するコート層が設けられている。

それぞれの形態について、図２〜図５を参照して説明する。なお、各図では、説明の便宜上、基材の断面が円として描かれているが、基材には上述したように種々の形状が適用可能である。

（Ａ−２−３−１）金属粒子が官能基を介して基材に結合している場合
図２に示す吸着材２１では、金属粒子３が官能基を介して基材１１に結合している。より具体的には、基材１１を構成する化合物が有する官能基を介して、金属粒子３が基材１１の表面に結合している。

金属粒子の基材への結合の種類は特に限定されないが、例えば、共有結合、イオン結合、配位結合、金属結合、水素結合、ファンデルワールス力による結合などが例示される。

官能基の種類も特に限定されないが、例えば、アミノ基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、スルホ基、ニトロ基、チオール基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、イミド結合、スルフィド結合、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、アスタト基などが例示される。またこれらの官能基は荷電していても構わない。

（Ａ−２−３−２）金属粒子が基材の孔内に担持されている場合
金属粒子が基材の孔内に担持されている場合、その担持の形式は特に限定されないが、基材が少なくともその表面に孔を有する膜であり、その孔に金属粒子が入り込んでいる形態が例示される。図３に、表面に孔１２１を有する基材１２とその孔内に担持された金属粒子３とを備える吸着材２２を示す。

孔は独立孔、貫通孔、いずれであってもよい。また、基材はその内部にも孔を有していてもよい。金属粒子は、基材の孔内に存在する官能基に結合していてもよい。基材への金属粒子の結合態様および官能基については、上述したとおりである。

（Ａ−２−３−３）基材表面に金属粒子とポリマーとを含有するコート層が設けられている場合
基材表面に金属粒子とポリマーとを含有するコート層が設けられている例として、図４の吸着材２３は、基材１３である単繊維を備え、さらにその表面に設けられたコート層４とを備える。コート層４は、ポリマー４１と金属粒子３とを有する。また、図５に示す吸着材２４では、基材１３は複数の単繊維からなるマルチフィラメントである。

図４の例では、基材（単繊維）１３の表面全体がコート層４で覆われているが、基材（単繊維）１３の表面の少なくとも一部にコート層４が付着していればよい。

図５に示す例では、コート層４は、基材（単繊維）１３の表面および間隙に存在する。この例では、基材（単繊維）１３の表面は全体がコート層４で覆われ、かつ基材（単繊維）１３の間隙は完全にコート層４で満たされている。ただし、基材（単繊維）１３の表面、または間隙の一部にコート層４が存在しない部分があってもよい。

基材がマルチフィラメントである場合、マルチフィラメントを構成する糸束の最外部に存在する単繊維のうち、隣接する２つの単繊維の共通接線を描くと、図５に破線で示すように、単繊維の外形と共通接線とで囲まれた領域と、その外の領域とを区別することができる。この領域内で、単繊維の存在しない領域（空間）が、単繊維の間隙である。

吸着材においてコート層が占める割合は、基材１００質量部当たり３０〜４００質量部であることが好ましい。
コート層の質量割合が３０質量部以上であることで、大きな吸着速度を有する吸着材が実現される。吸着速度が大きいと、吸着材の体積に対して原水の流量が大きい条件、すなわち空間速度が高い条件で原水を処理しても、除去対象物質を十分に吸着することができ、良好な除去率を達成することができる。コート層の質量割合は、５０質量部以上であることがより好ましく、１００質量部以上であることがさらに好ましい。
一方で、コート層の質量割合が４００質量部以下であると、吸着材は柔軟性を有するので、取り扱いが容易である。コート層の質量割合は３５０質量部以下であることがより好ましく、３００質量部以下であることがさらに好ましい。

吸着材に占めるコート層の質量の割合は、吸着材の質量（Ｗ１）を測定し、その後に吸着材からコート層を除去して、残った基材の質量（Ｗ２）を測定し、（Ｗ２／（Ｗ１−Ｗ２））×１００（質量部）によって算出される。

吸着材からコート層を剥離する方法は特に限定されず、例えばニップロール等を用いて吸着材をプレスし、コート層を破砕することで吸着材から剥離させることができる。
吸着材からコート層が除去されたことは、マイクロスコープや走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて吸着材を観察することで確認できる。

コート層におけるポリマーは、水に溶出しない耐水性を有するポリマーまたはその誘導体が好ましく、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンなどの有機溶媒に相溶かつ水には非相溶である熱可塑性ポリマーや、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性ポリマーが挙げられる。

前記ポリマーは、カルボキシ基、ヒドロキシ基またはアミノ基などの親水性基を有することが好ましい。ポリマーが親水性基を有することで、吸着材の透水性が増大し、通水抵抗が小さくなるため高流速での処理が可能となる。

また、後述するように、前記ポリマーは官能基を有していることが、金属粒子が官能基と結合することで微分散しやすい点で好ましい。

（Ａ−２−４）吸着材全体に対する金属粒子の質量割合
金属粒子の質量割合が高いほど吸着性能が高まるため、金属粒子の質量割合は、吸着材全体を１００質量部とすると、１０質量部以上であることが好ましく、２０質量部以上であることがより好ましく、３０質量部以上であることがさらに好ましい。一方で、吸着材が強度を持つことで変形または破断が抑制されるように、金属粒子の割合は、吸着材１００質量部当たり９０質量部以下であることが好ましく、８０質量部以下であることがより好ましい。

金属粒子の質量割合は、次の方法で測定できる。吸着材の質量（Ｗ１）を秤量する。次に、吸着材を強アルカリ水溶液などの良溶媒に浸漬するか、必要に応じて電気炉による８００℃以上での加熱を組み合わせて基材およびコート層中のポリマーを溶解する。こうして取り出された金属粒子の質量（Ｗ３）を秤量する。金属粒子の吸着材全体に対する質量割合は（Ｗ３／Ｗ１）×１００（質量部）である。

（Ａ−３）繊維状吸着材の径
吸着材の直径Ｄは、１００μｍ以上６００μｍ以下である。直径Ｄは、好ましくは２００μｍ以上、更に好ましくは３００μｍ以上である。また、直径Ｄは、好ましくは５００μｍ以下、更に好ましくは４５０μｍ以下である。直径Ｄが１００μｍ以上であることで、積層された織編物および巻囲体が繊維間に空隙を保持することができるので、通水抵抗が小さくなる。また、直径Ｄが６００μｍ以下であることによって、繊維が原水と接する面積を大きくすることができ、吸着速度を大きくすることができる。

なお、直径Ｄは、吸着材が単繊維であるときは単繊維の直径である。吸着材がマルチフィラメントである場合、マルチフィラメントを構成する単繊維自体を吸着材と見なすこともできるが、この場合はマルチフィラメントの直径が直径Ｄである。

吸着材はマルチフィラメントである場合とは、金属粒子を担持し、互いに分離可能な（互いに接着されていない）単繊維がより合わせられてマルチフィラメントを構成している場合である。一方、１本の吸着材に複数の基材が含まれているとしても、基材である複数のフィラメント（単繊維であってもマルチフィラメントであってもよい）の間がコート層等によって接着されて束になることで、吸着材である１本のフィラメントを構成している場合（例えば図５の例）、この吸着材は単繊維である。

なお、吸着材を含む布地（吸着材である繊維を加工した布地、または基材である布地に金属粒子を付着させることで形成された布地）においては、布地が編み物または織物であれば、それを構成する糸をマイクロスコープ等で観察し、その糸の径を測定することで吸着材の直径Ｄを同定することができる。また、布地が不織布である場合も、不織布に含まれる繊維をマイクロスコープ等で観察することができるので、その繊維径を吸着材の直径Ｄとして測定すればよい。

フィルタにおける吸着材の直径Ｄは、以下の方法で測定される。
−吸着材が糸の状態で巻囲されてフィルタに含まれている場合：巻囲をほどく。フィルタに含まれる吸着材が１０本以下である場合は、切断することで１０本の糸に分割する。吸着材を２４時間純水に浸漬する。その後、１０本の吸着材をマイクロスコープで観察して、それぞれ、視野内の任意の１箇所で幅を測定する。なお、吸着材の端部は測定対象から除く。こうして得られた１０個の数値の平均値を吸着材の直径Ｄとして算出する。
−フィルタが布地（編物、織物、不織布）に加工された吸着材を含む場合：布地を２４時間純水に浸漬する。その後、マイクロスコープで観察し、観察視野において、編み物または織物に含まれる糸、または不織布に含まれる繊維から、任意の１０本を選択して、その幅を測定する。ただし、視野に吸着材の端部が含まれる場合は、その端部は測定対象から除く。こうして得られた１０個の数値の平均値を吸着材の直径Ｄとして算出する。

〔Ｂ．フィルタ〕
本実施形態におけるフィルタは、上記した吸着材を含む巻囲体および積層体の少なくとも一方を有する。

（Ｂ−１）吸着材
（Ｂ−１−１）糸
吸着材は、糸の状態でフィルタに組み込まれていてもよい。糸とは布地に加工されていない状態である。

（Ｂ−１−２）布地
吸着材は、布地に加工された状態でフィルタに組み込まれていてもよい。布地とは、具体的には織物、編み物または不織布である。説明の便宜上、布地に加工された状態も「吸着材」と呼ぶことがあるが、その場合も上述の「直径Ｄ」が布地に含まれる糸の径を指すことは、上述のとおりである。

吸着材で形成された布地をカラムに充填することで、または巻囲することで、均一な構造を容易に形成することができる。その結果、通水時の圧力損失を小さくすることができる。また、編物よりも織物の方が構造の均一性が高いためより好ましく、通水時の圧力損失が小さくなり高流速で処理が容易となる。

織物の種類は特に限定されず、例えば、平織、斜文織、朱子織等の三原組織、変化組織、変化斜文織等の変化組織、たて二重織、よこ二重織等の片二重組織、たてビロード、タオル、ベロア等のたてパイル織、別珍、よこビロード、ベルベット、コール天等のよこパイル織などが挙げられる。なお、これらの織組織を有する織物は、レピア織機やエアージェット織機など通常の織機を用いて通常の方法により製織することができる。

織物を構成する糸（単繊維でもマルチフィラメントでもよい。）間の距離を示す値としてオープニング（以下、ｏｐとする。）があり、次式で定義される。
ｏｐ（μｍ）＝（２５４００／ｎ）−Ｄ （１）
ｎ（個／ｉｎｃｈ）：織物１ｉｎｃｈ当たりのメッシュ個数
Ｄ（μｍ）：織物を構成する糸径（つまり吸着材の径）

オープニングを糸径で割った値ｏｐ／Ｄは０．５以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましく、０．８以上であることがさらに好ましい。また、ｏｐ／Ｄは３．０以下であることが好ましく、２．５以下であることがより好ましく、２．０以下であることがさらに好ましい。ｏｐ／Ｄが０．５以上であることにより、通水時に目詰まりしにくく、通水抵抗が大きくなりにくい。ｏｐ／Ｄが３．０以下であることにより、液体濾過用フィルタにし原水を通水した際に原水がショートパスすることなく原水中の除去対象成分を好適に除去することができる。

オープニングの測定において、直径Ｄの測定方法は上述のとおりである。
メッシュ個数ｎは以下のとおり測定される。湿潤状態の織物をマイクロスコープで観察し、経糸に平行に１ｃｍの線を引く。該線上にある格子の数より経糸方向のメッシュ数ｎ１（個／ｉｎｃｈ）を求める。同様に、緯糸に平行に１ｃｍの線を引き、該線上にある格子の数より緯糸方向のメッシュ数ｎ２（個／ｉｎｃｈ）を求める。ｎ１とｎ２の平均値をｎ（個／ｉｎｃｈ）とする。

編物の種類は特に限定されず、よこ編物であってもよいしたて編物であってもよい。よこ編組織としては、例えば、平編、ゴム編、両面編、パール編、タック編、浮き編、片畔編、レース編、添え毛編等が好ましく例示され、たて編組織としては、例えば、シングルデンビー編、シングルアトラス編、ダブルコード編、ハーフトリコット編、裏毛編、ジャガード編等が好ましく例示される。なお、製編は、丸編機、横編機、トリコット編機、ラッシェル編機等通常の編機を用いて通常の方法により製編することができる。

布地の目付けは３００ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、３５０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましく、４００ｇ／ｍ^２以上であることがさらに好ましい。また、１５００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、１０００ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、８００ｇ／ｍ^２以下であることがさらに好ましい。布地の目付けが３００ｇ／ｍ^２以上であることにより、液体濾過用フィルタとした際に原水がショートパスすることなく原水中の除去対象成分を好適に除去することができる。また、目付けが１５００ｇ／ｍ^２以下であることにより、目詰まりが生じにくく、通水時の通水抵抗を小さくすることができる。
目付は、乾燥状態の布地の質量と面積から算出される。

（Ｂ−２）巻囲体
巻囲体とは、軸または核を中心として巻かれた吸着材である。ここで「軸」および「核」とは、巻きの中心（仮想中心）を指す文言である。つまり、吸着材は別の部材（芯材）の周囲に巻き付けられていてもよいが、芯材は必須ではない。

巻囲される吸着材は、糸の状態であってもよいし、布地（織物、編み物、不織布など）に加工されていてもよい。

巻囲体の外形としては、例えば、円柱；三角柱もしくは四角柱等の角柱；円錐；三角錐もしくは四角錐等の角錐；または球もしくは楕円球等、様々な形状が採用され得る。

また、巻囲体はその内部に空洞を有していてもよい。この空洞は、巻囲の中心部分に配置されてもよい。

また、巻囲体において、吸着材は、吸着材とは別の部材である芯材の周囲に巻かれていてもよい。つまり、巻囲の中心部分に芯材が配置されてもよい。芯材の外形も、巻囲体の外形と同様に様々な形状が採用され得る。

上述の空洞は芯材内に設けられていてもよい。空洞を有する芯材としては、中空の部材または多孔質の部材が挙げられる。

巻囲体の芯材の材質としては、水を通すことができればよく、例えば合成樹脂が適用され、具体的には、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン、またはＰＴＦＥおよびＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などのフッ素樹脂が好適である。

芯材の直径（外径）は、５ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましく、また、５０ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以下であることがより好ましい。芯材の長さは特には限定されないが、例えば８０ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。

巻囲された吸着材の末端は、溶着、接着などにより、巻回体の外周面に対して固定されることが好ましい。

フィルタは、巻囲体の端面（巻囲体が円柱状であればその高さ方向における端面）に設けられる円径のプレート等を有することが好ましい。

また、フィルタは、巻囲体を収容するケーシングを有してもよい。

巻囲体を有するフィルタについて、より具体的に説明する。特に以下の例では、供給水（被処理水）が芯材を通るようになっている。
図６のフィルタ５１は、芯材５２と吸着材５３とを有する。芯材５２は上部が開口しかつ底がふさがれた中空の部材であって、側面には複数の孔５２１が設けられている。芯材５２の周囲に吸着材５３が巻囲されることで、巻囲体５４が形成されている。

フィルタ５１はさらに、巻囲体５４を収容するケーシング５５を有する。ケーシング５５は、その上面には開口（図示せず）が設けられることで、ケーシング５５の開口と芯材５２の上部の開口を介して、供給水が芯材５２の内部に入るように構成されている。ケーシング５５の底部に孔透過水の取水口（図示せず）が設けられており、取水口から透過水がフィルタ外に流出するようになっている。

なお、図６では水の流れが巻囲体５４の内側から外側に向かうように描かれているが、水の流れは逆であってもよい。つまり、巻囲体の側面に水を供給し、芯材から透過水を採取することもできる。この場合は、例えば、図６のケーシング５５として、底部に、巻囲体５４とケーシング５５の内壁との間に水を供給できるような開口を有し、かつ、上面には芯材５２の上部の開口から透過水を取り出せるような開口を有するケーシングを用いればよい。

糸の状態の吸着材が巻囲されている場合、後述するズレ幅δ（ｍ）が吸着材の径（糸径）の２倍以下であることが好ましい。これによってより均一な空隙構造が得られる。

（Ｂ−３）積層体
次に、積層された吸着材を有するフィルタについて説明する。
「積層」とは、特に、布地に加工された吸着材が重ねられた状態を指す。１つのフィルタ、つまり１つの積層体は、織物、編み物、不織布のうち１種類のみを含んでいてもよいし、２種類以上を含んでいてもよい。図７に示すフィルタ６１は、積層された布地（符号６２を付す。）とカラム６３とを有する。

カラム６３は、上部と下部が開口した容器であり、内部に布地６２を収容すると共に、供給水を受け、かつ透過水を排出するようになっている。布地６２を保持するために、多くの場合、下部の孔はカラムの径よりも小さく設定される。

（Ｂ−４）巻囲体と積層体との共通事項
（Ｂ−４−１）充填厚み
巻囲体および積層体に共通する事項について以下に述べる。以下では、ろ過方向における巻囲体および積層体の厚みを「充填厚み」と呼ぶ。
ろ過方向における巻囲体および積層体の厚さは、濾過したい原水の量によって任意に決定できるが、好ましくは５ｍｍ以上であり、より好ましくは１０ｍｍ以上であり、更に好ましくは２０ｍｍ以上である。厚さが５ｍｍ以上であることで、巻囲体および積層体は、原水をショートパスさせることなく原水中の除去対象成分を好適に除去することができる。

（Ｂ−４−２）湿潤状態における吸着材の密度
湿潤状態での吸着材（糸）の密度ρ_ａ（ｇ／ｃｍ^３）は、以下のように測定される。
フィルタが巻囲体、編物または織物を含むときはこれをほどき、不織布を含むときはこれをほぐすことで、糸（繊維）状の吸着材を得る。既知の容積Ｖｔ（ｃｍ^３）を有する測定用の容器を水中に沈め、その容器の中に、荷重を加えない状態で、ほどいた（またはほぐした）状態の吸着材を入れる。これを２４時間静置することで、吸着材を湿潤状態とする。
容器の容積Ｖｔ（ｃｍ^３）、容器内の水の体積Ｖｗ（ｃｍ^３）、吸着材の質量Ｗａ（ｇ）から、湿潤状態における吸着材の密度ρ_ａ（ｇ／ｃｍ^３）は次式により算出される。
ρ_ａ＝Ｗａ／（Ｖｔ−Ｖｗ） （２）
Ｗａ（ｇ）：湿潤状態の吸着材の質量
Ｖｔ（ｃｍ^３）：測定用容器の容積
Ｖｗ（ｃｍ^３）：測定用容器内に存在した水の体積

（Ｖｔ−Ｖｗ）は湿潤状態の吸着材の体積（ｃｍ^３）である。水の体積Ｖｗ（ｃｍ^３）は水の質量Ｗｗ（ｇ）と同一であり、水の質量Ｗｗは、容器内の水と吸着材の質量の合計値Ｗｔ（ｇ）を測定し、Ｗｔ（ｇ）から吸着材の質量Ｗａ（ｇ）を減じることで算出できる。
湿潤状態の糸の質量Ｗａ（ｇ）は、容器から吸着材を取りだし、付着した水を吸引ろ過で除いてから質量を測定することで得られる。

（Ｂ−４−３）巻囲体および積層体の空隙率
巻囲体および積層体の空隙率は、１５％以上７０％以下である。空隙率は、好ましくは３０％以上である。また、空隙率は、好ましくは６０％以下、更に好ましくは５０％以下である。空隙率εが１５％以上であることで、通水時に目詰まりしにくく、通水抵抗が大きくなりにくい。空隙率εが７０％以下であることで、原水がショートパスすることなくフィルタ内を通過するので、原水中の除去対象成分が好適に除去され、かつ、破過するまでの十分な量の透過液を得ることができる。

巻囲体または積層体の空隙率ε（％）は、下記式で算出される。なお、式（３）における各数値は、２４時間純水に浸漬することで湿潤状態とした巻囲体または積層体について測定される。
ε（％）＝（Ｖｆ−Ｗｂ／ρ_ａ）／Ｖｆ×１００ （３）
Ｖｆ（ｃｍ^３）：巻囲体または積層体のみかけの体積
Ｗｂ／ρ_ａ（ｃｍ^３）：巻囲体または積層体に含まれる吸着材の体積
（Ｖｆ−Ｗｂ／ρ）（ｃｍ^３）：巻囲体または積層体に含まれる空隙の体積
Ｗｂ（ｇ）：巻囲体または積層体に含まれる吸着材の質量
ρ_ａ（ｇ／ｃｍ^３）：吸着材の密度

積層体または巻囲体の見た目の体積Ｖｆ（ｃｍ^３）は、吸着材の体積とその吸着材の間の空間の体積の和である。この体積は、湿潤状態の巻囲体または積層体をその外形を測定することで算出することができる。ただし、吸着材がカラム全体に充填されているときはカラムの容積を体積Ｖｆとみなすことができる。

また、内部に芯材が配置された円柱状の巻囲体においては、巻囲体の半径Ｒと高さＨから算出される体積（Ｒ^２×π×Ｈ）から、芯材の体積を除くことで体積Ｖｆを算出できる。

質量Ｗｂ（ｇ）は、湿潤状態の巻囲体または積層体の質量を、付着した水を吸引ろ過で除いてから測定することで得られる。

吸着材の密度ρ_ａ（ｇ／ｃｍ^３）の測定方法については上述したとおりである。

（Ｂ−４−４）巻囲体および積層体における面積空隙率のバラツキ
巻囲体または積層体における面積空隙率のバラツキは、１５％以下であり、好ましくは１０％以下である。面積空隙率のバラツキが１５％以下であることで、通水時に渦流が生じにくくなり、通水抵抗が大きくなりにくい。

フィルタにおいて吸着材で形成された布地が積層されている場合、面積空隙率のバラツキとは、積層体の積層方向（図７参照。）における面積空隙率のバラツキを指す。また、フィルタが巻囲体を有する場合、面積空隙率のバラツキとは、その巻囲の径方向（図６参照。）における面積空隙率のバラツキを指す。言い換えると、面積空隙率のバラツキとは、液体のろ過方向（図６，図７における液体が通る方向）における面積空隙率のバラツキである。

巻囲の径方向および積層厚み方向を以下では「厚み方向」と総称する。
面積空隙率のバラツキの測定方法は以下のとおりである。厚み方向に対して垂直、かつ互いに平行な方向の複数のスライス（断面）画像をＸ線ＣＴスキャンにより撮影する。解像度（ｍ／ｐｉｘｅｌ）は繊維径（糸径）Ｄの１／２０とし、測定視野の大きさは５１２（ｐｉｘｅｌ）×５１２（ｐｉｘｅｌ）とする。充填層の厚みの中心から前後に、前記二次元画像の解像度と同じだけの間隔をおいて、前後に２５６枚ずつ計５１２枚の画像を得る。つまり、５１２（ｐｉｘｅｌ）の厚みにわたって、１（ｐｉｘｅｌ）ずつ位置をずらして、断面を撮影する。厚みが５１２（ｐｉｘｅｌ）未満の場合は、吸着材が存在している部分の画像のみをバラツキの算出に用いる。

得られたそれぞれの二次元画像を二値化し、各画像の全面積に占める空隙領域の面積割合（％）を、面積空隙率として定義する。面積空隙率をバラツキの測定方向にプロットし、最小二乗法により近似直線を算出する。各位置における面積空隙率の近似直線上の値を、面積空隙率の測定値から差し引くことで、各位置における面積空隙率の近似直線からの偏差を求める。面積空隙率のバラツキは、バラツキの測定方向に測定した面積空隙率の近似直線からの偏差の最大値と最小値の差として定義する。

〔Ｃ．吸着材の製造方法〕
次に吸着材の製造方法の例を以下に述べる。吸着材の製造方法は、
（Ｉ）基材を準備する工程、および
（ＩＩ）基材に金属粒子を担持させる工程
を備える。

工程（Ｉ）としては、公知の紡糸方法が適用される。基材は、例えば、原料を含む液体をノズルから押し出すことで紡糸でき、溶融紡糸、湿式紡糸、乾式紡糸等が採用可能である。

工程（ＩＩ）は、糸の状態にある基材に行ってもよいし、基材である繊維を布地（つまり織物、編物または不織布）に加工した後に行ってもよい。
工程（ＩＩ）としては、
ｉ）金属粒子の溶液
ｉｉ）金属塩の溶液
ｉｉｉ）ポリマー（またはその前駆体）と金属粒子を含む溶液
ｉｖ）ポリマー（またはその前駆体）と金属塩を含む溶液
のいずれかの溶液を調製し、これを基材に付着させて、必要に応じて前駆体を重合する等の処理を行うことが挙げられる。

上記ｉ）、ｉｉｉ）では、金属粒子はナノコロイドを形成していることが好ましい。
上記ｉ）、ｉｉ）の溶液を用いる場合は、基材が官能基を有していることが、金属粒子が官能基と結合することで微分散しやすい点で好ましい。
また、上記ｉｉｉ）、ｉｖ）の溶液を用いる場合は、ポリマー（前駆体によって形成されるポリマーも含む）が官能基を有していることが、金属粒子が官能基と結合することで微分散しやすい点で好ましい。

ここでいう官能基は特に限定されないが、（Ａ−２−３−１）で例示した官能基が挙げられる。ナノコロイド溶液を形成する金属粒子の組成は特に限定されないが、上記（Ａ−２−１）で例示した金属が挙げられる。金属塩溶液を形成する金属塩の種類は特に限定されないが、（Ａ−２−１）で例示した金属粒子の硝酸塩、硫酸塩、塩化物、フッ化物、臭化物、ヨウ化物、酢酸塩、炭酸塩、クロム酸塩などが挙げられる。

また、上記ｉｉ）、ｉｖ）の溶液を用いる場合、基材と金属塩溶液、あるいは、ポリマーと金属塩溶液を接触させたのち、必要に応じ、金属塩の金属イオンを還元して金属単体の金属粒子とすることもできる。還元する方法は特に限定されず、化学的還元剤を用いる定法に加え、さらに触媒や光照射などを併用することができる。金属粒子の粒子径の測定方法は後述する。

以下、特にｉｉｉ）、ｉｖ）の溶液を用いる方法、つまりコート層の形成方法について、以下に説明する。
コート層の形成方法としては、大きく以下の２種類の方法が挙げられる。
（１）ポリマーの前駆体および金属粒子または金属塩を含有する溶液を基材に付着させた後、溶液が付着した基材を加熱することで前駆体からポリマーを生成する。
（２）有機溶媒に相溶かつ水には非相溶なポリマーを有機溶媒に溶解させた溶液に金属粒子または金属塩を分散させることで溶液を得る。その溶液を基材に付着させた後に、溶液が付着した基材を水に浸漬することで溶液中のポリマーを凝固させる。

上記方法（１）において、溶液に含まれる溶媒は前駆体等に合わせて選択される。溶媒としては例えば水が用いられる。前駆体は、「モノマー」と言い換えてもよい。

上記方法（１）および（２）において、溶液に基材を付着させる具体的な方法としては、基材を上記溶液に浸漬する方法、基材に対して上記溶液をコーター、ローラー、またはスプレー等を用いて塗布する方法を用いることができる。

上記方法（１）および（２）において、前駆体またはポリマーの溶液中の濃度は５０ｇ／Ｌ以上であることが好ましい。前駆体またはポリマーの濃度が５０ｇ／Ｌ以上であることで、溶液を基材上に十分に保持することができる。一方で、前駆体またはポリマーの濃度は５００ｇ／Ｌ以下であることが好ましい。濃度が５００ｇ／Ｌ以下であることで溶解が容易になり、かつ溶液の粘度が大きくなりすぎないため、本工程を容易に行うことができる。

方法（１）および（２）において、溶液中での金属粒子または金属塩の濃度は、前駆体またはポリマーの０．５質量倍以上であることが好ましく、より好ましくは２質量倍以上である。金属粒子または金属塩の濃度が２質量倍以上であることで、効率的に吸着能を繊維に付与することができる。一方で、金属粒子または金属塩の溶液中の濃度は、前駆体または高分子の１０質量倍以下であることが好ましく、より好ましくは８質量倍以下である。金属粒子または金属塩の濃度が１０質量倍以下であることで、金属粒子を溶液中に均一に分散させることができる。

方法（１）で前駆体を含む水溶液に基材を接触させた後、基材を加熱させる前に、余剰の水溶液を除去してもよい。また、方法（２）において、ポリマー溶液を基材に接触させた後、を基材に付着した余剰な溶液を除去してもよい。

余剰の溶液を除去する手段としては、ノズル（基材が糸状である場合に限られる）、マングル等のゴムローラー、エアノズル等が挙げられる。特に、基材として布地を用いる場合は、マングル等のゴムローラーを用いて液切り後、さらにエアノズル等で空気を送風することで、基材である布地の開口部（繊維間の隙間）を閉塞している溶液を除去することができる。

上記方法（１）において、基材を加熱する方法としては、例えば、オーブン、ピンテンター等の加熱装置内で加熱する方法や、ドライヤー等を用いて熱風を送風する方法を用いることができる。

この工程において、基材を加熱する温度は、前駆体がポリマーとなって、硬化することができ、かつ基材を溶かさない程度であればよい。温度は、５０℃以上であることが好ましく、より好ましくは１００℃以上である。加熱温度が５０℃以上であることで、硬化反応が進行する。一方で、加熱温度は２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがより好ましい。加熱温度が２５０℃以下であることで、基材の形態を保持することができる。

上記方法（２）において、ポリマーを溶解させる有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル２−ピロリドン、アセトンなどが挙げられる。

凝固速度を調整するために、ポリマー溶液が付着した基材を水に浸漬させる際の水に有機溶媒を少量添加してもよい。例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル２−ピロリドン、アセトンなどが挙げられる。水の温度としては５℃以上であることが好ましく、より好ましくは１０℃以上である。水の温度が５℃以上であることで、ポリマーの凝固を短時間で行うことができる。一方で、水の温度は６０℃以下であることが好ましく、４０℃以下であることがより好ましい。６０℃以下であることで、ポリマーの凝固を効果的に行うことができる。

また、この工程において基材を水に浸漬する時間としては、ピックアップ率に応じて適宜調整することが好ましいが、５秒以上とすることが好ましく、１０分以上浸漬することがより好ましい。浸漬時間が５秒以上であることで、高分子の凝固を充分に進行させることができる。浸漬時間は１０分以下であることが好ましく、より好ましくは５分以下である。浸漬時間が１０分以下であることで、加工時のコストを小さくすることができる。

上記方法（１）および（２）の実施回数は１回でも複数回でもよく、基材の形態やピックアップ率に応じて任意に選択することができる。

〔Ｄ．フィルタの製造方法〕
（Ｄ−１）巻囲
以下では、一例として、有孔芯材を用いる場合を説明する。
布状に加工された吸着材を用いる場合は、有孔芯材の周囲に布状の吸着材を目的の厚さになるまで巻き付ければよい。
糸状の吸着材を有孔芯材の外周に巻き付けることで、巻囲体を形成してもよい。有孔芯材の径方向（軸方向に垂直な方向）に対して、糸の巻き付け角度を傾けることで、有孔芯材の軸方向に広がるように吸着材を巻き付けることができる。

吸着材が有孔芯材の第１端から第２端まで巻きつけられたら、第２端に向かって（巻き付け方向を反転させて）さらに巻き付ける。このような往復動作を連続して繰り返すことで、吸着材が重ねられ、円柱形状の充填層を形成する。

巻き始めからｎ回目の反転から、ｎ＋１回目の反転の間に巻囲された吸着材に対し、ｎ＋２回目からｎ＋３回目の反転の間に巻囲された吸着材のズレ幅をδ（ｍ）とすると、δ（ｍ）は直径Ｄの２倍以下であることが好ましく、より好ましくは１．５倍以下である。δ（ｍ）が直径Ｄの２倍以下であることにより、均一な空隙を保ちながら吸着材を積層させることができる。δ（ｍ）は直径Ｄの０．１倍以上であることが好ましく、より好ましくは０．５倍以上である。δ（ｍ）が直径Ｄの０．１倍以上であることで、巻き始めからｎ回目の反転からｎ＋１回目の反転の間に巻囲された吸着材と、ｎ＋２回目からｎ＋３回目の反転の間に巻囲された吸着材の重なりを抑制でき、原水のショートパスを抑制できる。

巻き付けにおける綾角θは、有孔芯材と糸道が相対的に平行移動する速度であるトラバース速度Ｓｔ（ｍ／ｓ）と、糸の巻き取り速度Ｓｒ（ｍ／ｓ）とで表され、次式で算出できる。
θ＝ｔａｎ^−１（Ｓｔ／Ｓｒ）・・・（式４）

また、単位時間当たりの反転回数であるトラバース周波数ｈｔ（ｃｐｍ）と、有孔芯材の回転数ｒ（ｒｐｍ）の比はワインド比Ｗといい、次式で定義される。
Ｗ＝ｒ／ｈｔ・・・（式５）

ワインド比の小数点以下の部分をＷ１、有孔芯材を含む巻囲体の外径をＲ（ｍ）とすると、ズレ幅δ（ｍ）は次式で定義される。
δ＝Ｗ１×Ｒ×π×ｓｉｎ（θ）・・・（式６）

ワインド比Ｗが整数の時、つまり、Ｗ１＝０の時、ズレ幅δ（ｍ）は０ｍとなる。また、ワインド比Ｗを一定にして巻囲すると、ズレ幅δ（ｍ）は常に一定となる。ズレ幅は巻囲体の内側から外側にかけて均一であることが好ましい。

（Ｄ−２）積層
積層方法は特に限定されない。例えば、布状に加工された吸着材を適当な大きさに切断して、または折りたたんで、目的の厚さになるまで重ねればよい。

〔Ｅ．流体分離方法〕
上述のフィルタは、液体中の溶質を除去する流体分離方法に用いられる。流体分離方法は、例えば、
（ａ）流体から前記流体に含有された物質を分離膜で分離する工程と、
（ｂ）本実施形態のフィルタに前記流体を接触させる工程と、
を備える。工程（ｂ）を行うのは工程（ａ）の前または後のどちらでもよい。

上記工程（ａ）で用いられる分離膜とは、流体中に含まれる物質をろ過により除去することのできる膜である。分離膜としては、例えば、ＲＯ（逆浸透）膜、ＮＦ（ナノろ過）膜、ＭＦ（精密ろ過）膜、ＵＦ（限外ろ過）膜が例示される。

工程（ｂ）では、工程（ａ）で分離膜を透過した流体、または工程（ａ）をまだ経ていない流体をフィルタに接触させることで流体中の溶質をフィルタに吸着させる。これによって、流体内のホウ素、ヒ素、リンおよびフッ素からなる群から選択される少なくとも一種の有害物質を除去することができる。

図６の巻囲体では、原水はケーシング５５の上部から芯材５２に入り、芯材５２の側面の孔５２１を通って巻囲体５４へと移動する。原水が巻囲体５４の吸着材５３の間を通過する間に原水に含まれる溶質が除かれる。透過水は巻囲体５４の側面から巻囲体５４とケーシング５５の間の空間へ流れ、ケーシング５５の下部の取出口（図示せず）からケーシング５５外に流出する。このように、巻囲体５４では、径方向がろ過方向と一致する。

図７のように積層された布地６２を有するフィルタ６１では、カラム６３の上部から供給された原水は、積層された布地６２を横切りながら移動し、その間に原水に含まれる溶質が除かれる。透過水は、カラム６３の下部の取出口から流出する。

たとえば海水中のホウ素は、逆浸透膜で除去される成分であるが、逆浸透膜を用いても、ホウ素濃度を飲料水に適した値にまで低下させることは容易ではない。ホウ素を除去するために、逆浸透膜を緻密にすることでホウ素除去性能を向上させることも考えられる。しかし、逆浸透膜を緻密化すると透水性能が低下するので、緻密でない逆浸透膜を用いる場合と同等量の透過水を得るには、設備が大型化すると共に処理コストが増大する。これに対して、本発明のフィルタを用いることで、逆浸透膜を緻密化しなくても（つまり透水性能を低下させることなく）、最終的に得られる水のホウ素濃度を低減することができる。ここではホウ素を例に挙げたが、ヒ素、リンおよびフッ素についても同様である。

なお、「原水」とは、処理対象の水を指し、例えば海水、かん水、地下水、排水等を包含する文言であり、具体的な態様に限定されるものではない。
また、原水を分離膜エレメントに透過する前に、プレフィルタに透過させてもよい。プレフィルタは主に原水中の微粒子などを除去し、分離膜への負荷を低減する。

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。

（１）吸着材全体に対する金属粒子の質量割合（質量部）
吸着材の質量（Ｗ１）を秤量した。次に、吸着材を強アルカリ水溶液で溶解することで金属粒子を取り出した。得られた金属粒子の質量（Ｗ３）を秤量した。金属粒子の吸着材全体に対する質量割合を（Ｗ３／Ｗ１）×１００（質量部）で算出した。

（２）基材の質量に対するコート層の質量割合（質量部）
吸着材の質量（Ｗ１）を秤量した。次に、吸着材をニップロールによるプレスでコート層を破砕することでコート層を剥離し、コート層の質量（Ｗ２）を秤量した。基材の質量に対するコート層の質量割合を（Ｗ２／（Ｗ１−Ｗ２））×１００（質量部）で算出した。コート層が除去されたことはＳＥＭによる観察で確認した。

（３）吸着材の直径Ｄ、オープニングｏｐ
吸着材を２４時間純水に浸漬し、その後マイクロスコープで観察した際の繊維直径を１０本測定し、その平均値を繊維状の吸着材の直径Ｄとした。吸着材がマルチフィラメントである場合は、繊維束の直径を測定した。
上述の式（１）に基づき、オープニングを測定した。直径Ｄの測定方法は上述のとおりである。ｎの測定方法は、湿潤状態の織物をマイクロスコープで観察し、経糸に平行に１ｃｍの線を引いた。該線上にある格子の数より経糸方向のメッシュ数ｎ１を求めた。同様に、緯糸に平行に１ｃｍの線を引き、該線上にある格子の数より緯糸方向のメッシュ数ｎ２を求めた。ｎ１とｎ２の平均値をｎ（個／ｉｎｃｈ）とした。

（４）空隙率
上述の式（２）に基づいて、吸着材の密度を測定した。
吸着材を既知の容積Ｖｔ（ｃｍ^３）を有する測定用の容器を水中に沈め、その容器の中に、荷重を加えない状態で吸着材を入れた。これを２４時間静置することで、吸着材を湿潤状態とした。容器の容積Ｖｔ（ｃｍ^３）、容器内の水の体積Ｖｗ（ｃｍ^３）、吸着材の質量Ｗａ（ｇ）から、湿潤状態における吸着材の密度ρ_ａ（ｇ／ｃｍ^３）を式（２）に基づいて算出した。
また、上述の式（３）に基づいて巻囲体または積層体の空隙率ε（％）を測定した。なお、巻囲体についてはその外形から巻囲体または積層体のみかけの体積Ｖｆを算出し、カラム内に充填した積層体についてはカラムの容積を体積Ｖｆとみなした。

（５）金属粒子の粒子径（ｎｍ）
吸着材の表面を走査型電子顕微鏡にて倍率１〜１０万倍の任意の倍率で観察して撮影し、得られた写真の上に、透明なフィルムやシートを重ねて、金属粒子に該当する部分を油性インキ等で塗りつぶした。次いで、イメージアナライザーを用いて、金属粒子に該当する領域の面積を求めた。この測定を任意の３０個の金属粒子で行い、数平均することで金属粒子１つ当たりの平均面積Ｓを算出した。この平均面積を用い、写真上の金属粒子が真円と仮定して、金属粒子の粒子径は２×（（Ｓ／π）^０．５）より算出した。

（６）ホウ素除去率
フィルタに、空間時間ＳＶ値が５００（ｈｒ^−１）となるように原水を通液した。ホウ酸０．１８５ｍｍｏｌ／Ｌの水溶液を原水として使用し、ホウ素の除去率を測定した。
原水がカラムを１０ｂｅｄ ｖｏｌ．透過した後１０ｍＬサンプリングし、透過液中のホウ素濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定し、ホウ素除去率を算出した。ｂｅｄ ｖｏｌ．とは、透過液の体積を充填層の体積で割った値である。
なお、充填層とはカラム内で吸着材が充填された部分を意味する。本測定方法においては、カラム全体に吸着材を充填するので、カラムの体積が充填層の体積と一致する。

（７）通水抵抗
フィルタに純水を通液し、フィルタ入りおよびフィルタ出の圧力の差である圧力損失を測定した。圧力損失を充填層の厚みで割った値Ａ（Ｐａ／ｍ）を、透過液流速（ｍ／ｓ）を変化させて測定した。次に、装置に試料を充填せずに通液した際の圧力損失を充填層の厚みで割った値Ｂを、透過流速を変化させて測定した。値Ａから値Ｂを差し引き、試料の圧力損失を充填層の厚みで割った値と流速の関係をプロットし、正比例の関係を確認した。この直線の傾きより、充填層内の試料の通水抵抗（Ｐａ・ｓ／ｍ^２）を求めた。

（実施例１）
異形度が１．８で、７２フィラメントからなる繊維径２００μｍのポリエチレンテレフタレート繊維を用い、２２ゲージの丸編み機で編地を編成した。この編地を常法に従い精錬、乾燥、中間セットした。次にこの編地の両面を、窒素雰囲気下、表面処理強度３０Ｗ・分／ｍ^２で両面にコロナ放電処理を施した。得られた編地を、酸化セリウムのナノコロイド溶液（溶媒：水、濃度：５質量％）に室温で１日間浸漬した。
その後、余分の酸化セリウムのナノコロイド溶液を取り除くための水洗を経て、酸化セリウムがポリエチレンテレフタレート繊維の官能基に結合した吸着材を得た。得られた吸着材を、水中で、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（実施例２）
異形度が１．８で、７２フィラメントからなる繊維径２００μｍのポリエチレンテレフタレート繊維を用い、平織り機で経糸および緯糸のメッシュ数が４０（個／ｉｎｃｈ）で織物を作製した。次にこの織物の両面を、窒素雰囲気下、表面処理強度３０Ｗ・分／ｍ^２で両面にコロナ放電処理を施した。得られた織物を、酸化セリウムのナノコロイド溶液（溶媒：水、濃度：５質量％）に室温で１日間浸漬した。
その後、余分の酸化セリウムのナノコロイド溶液を取り除くための水洗を経て、酸化セリウムがポリエチレンテレフタレート繊維の官能基に結合した吸着材を得た。得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（実施例３）
異形度が１．８で、７２フィラメントからなる繊維径２００μｍのポリエチレンテレフタレート繊維を用い、平織り機で経糸および緯糸のメッシュ数が４０（個／ｉｎｃｈ）で織物を作製した。エチレンビニルアルコール共重合体（日本合成化学株式会社製、ソアノールＥタイプ）をジメチルスルホキシドに１２質量％の濃度で溶解し、該溶液に含水酸化セリウム微粒子（平均粒径３００ｎｍ）を重合体量の６質量倍添加し、充分に攪拌分散させ、１Ｌの溶液を作製した。該溶液に、織物約１０ｇを浸漬した。次にこの織物をマングルで液切りし、エアノズルでエアを吹き付け、次いで水に浸漬した。織物の溶液への浸漬、液切り、水への浸漬を１サイクルとし、２サイクルを実施し、ポリエチレンテレフタレート繊維の表面に酸化セリウムを含有するポリマーの層が設けられている吸着材を得た。
得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（実施例４）
異形度が１．８で、７２フィラメントからなる繊維径２００μｍのポリエチレンテレフタレート繊維を用い、平織り機で経糸および緯糸のメッシュ数が４０（個／ｉｎｃｈ）で織物を作製した。ポリマーの前駆体として５質量％ポリアクリル酸２５，０００（和光純薬工業株式会社製）、および５質量％ポリグリセロールポリグリシジルエーテル（ナガセケムテックス株式会社製、ＥＸ−５１２）を含む水溶液に、含水酸化セリウム微粒子（平均粒径３００ｎｍ）を前駆体の５質量倍添加し、充分に攪拌分散させ、１Ｌの溶液を作製した。該溶液に、織物約１０ｇを浸漬した。次にこの織物をマングルで液切りし、エアノズルでエアを吹き付け、１３０℃で３分加熱した。得られた織物を流水で洗浄し、再度１３０℃で３分加熱することで乾燥させた。織物の溶液への浸漬、液切り、加熱、洗浄、乾燥を１サイクルとし、３サイクルを実施した。得られた織物状吸着材を１ｍｏｌ／Ｌの炭酸ナトリウム水溶液に１時間浸漬し、カルボキシ基をナトリウム型に置換した。さらに、純水で洗浄水のｐＨが８以下になるまで洗浄し、ポリエチレンテレフタレート繊維の表面に酸化セリウムを含有するポリマーの層が設けられている吸着材を得た。
得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（実施例５）
ポリアクリル酸を１５質量％、含水酸化セリウム微粒子を前駆体の３質量倍とした以外は、実施例４と同様にして吸着材を得た。
得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（実施例６）
含水酸化セリウム微粒子を前駆体の２質量倍とした以外は、実施例５と同様にして吸着材を得た。
得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（実施例７）
エチレンビニルアルコール共重合体（日本合成化学株式会社製、ソアノールＥタイプ）をジメチルスルホキシドに１２質量％の濃度で溶解し、該溶液に含水酸化セリウム微粒子（平均粒径３００ｎｍ）を重合体量の６質量倍添加し、充分に攪拌分散させ、１Ｌの溶液を作製した。該溶液に、異形度が１．８で、７２フィラメントからなる繊維径２００μｍのポリエチレンテレフタレート繊維を浸漬させた。次いで、直径４００μｍのノズルで液切りし、その後、水に浸漬した。織物の溶液への浸漬、液切り、水への浸漬を１サイクルとし、２サイクルを実施し、ポリエチレンテレフタレート繊維の表面に酸化セリウムを含有するポリマーの層が設けられている吸着材を得た。次いで、該繊維状吸着材を、外径４２ｍｍの有孔芯材に、トラバース幅１１０ｍｍ、トラバース速度８ｍｍ／ｓ、スピンドル回転数１０５ｒｐｍの条件で巻囲することで、外径６２ｍｍ、高さ１１０ｍｍの巻囲体を作製した。

（比較例１）
エチレンビニルアルコール共重合体をジメチルスルホキシドに１２質量％の濃度で溶解し、該溶液に含水酸化セリウム微粒子（平均粒径４μｍ）を重合体量の６質量倍添加し、充分に攪拌分散させ、分散液を作製した。次いでこの分散液をノズルから噴霧状に吐出し、水に浸漬して固化させることで、球状構造を有する多孔質成形体を得た。得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（比較例２）
エアノズルでエアを吹き付ける工程を行わない、以外は実施例３と同様にして吸着材を得た。得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（比較例３）
エチレンビニルアルコール共重合体（日本合成化学株式会社製、ソアノールＥタイプ）をジメチルスルホキシドに１２質量％の濃度で溶解し、該溶液に含水酸化セリウム微粒子（平均粒径３００ｎｍ）を重合体量の６質量倍添加し、充分に攪拌分散させ、１Ｌの溶液を作製した。該溶液に、異形度が１．８で、７２フィラメントからなる繊維径２００μｍのポリエチレンテレフタレート繊維を浸漬させた。次いで、直径４３０μｍのノズルで液切りし、その後、水に浸漬した。織物の溶液への浸漬、液切り、水への浸漬を１サイクルとし、２サイクルを実施し、ポリエチレンテレフタレート繊維の表面に酸化セリウムを含有するポリマーの層が設けられている吸着材を得た。次いで、該繊維状吸着材を、外径４２ｍｍ、長さ１１０ｍｍの有孔芯材に、トラバース速度８ｍｍ／ｓ、スピンドル回転数１０４ｒｐｍの条件で、実施例６と同じ形状になるように巻囲した。

（比較例４）
基材である繊維で形成された織物のメッシュ数を７５（個／ｉｎｃｈ）としたこと以外は実施例３と同様にして吸着材を得た。得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（比較例５）
基材である繊維で形成された織物のメッシュ数を２０（個／ｉｎｃｈ）としたこと以外は実施例３と同様にして吸着材を得た。得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（比較例６）
基材を異形度が１．８で、１４４フィラメントからなる繊維径５５０μｍのポリエチレンテレフタレート繊維とし、メッシュ数を１５（個／ｉｎｃｈ）の平織の織物としたこと以外は実施例３と同様にして吸着材を得た。得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

（比較例７）
基材を異形度が１．８で、繊維径６０μｍのポリエチレンテレフタレート繊維とし、メッシュ数を１５０（個／ｉｎｃｈ）の平織の織物としたこと以外は実施例３と同様にして吸着材を得た。得られた吸着材を、直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、水中で荷重を加えない状態でカラムの上端まで積層し、カラムを密閉した。

実施例１〜７および比較例１〜７で作製したフィルタの性能を表１および表２に示す。

本発明を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、２０１７年９月２９日出願の日本特許出願（特願２０１７−１８９８９８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明の吸着材は、水やガスなどの流体中に含まれる有害物質の除去に好適に用いられる。

１ 単繊維
３ 金属粒子
４ コート層
１１〜１３ 基材
２１〜２４ 吸着材
４１ ポリマー
５１ フィルタ
５２ 芯材
５３ 吸着材
５４ 巻囲体
５５ ケーシング
６１ フィルタ
６２ 布地
６３ カラム
５２１ 孔

Claims (6)

1. 繊維状吸着材を含む巻囲体および繊維状吸着材を含む積層体の少なくとも一方を有するフィルタであって、
   （ａ）前記繊維状吸着材は、液体中に溶解した成分を吸着可能であり、
   （ｂ）前記繊維状吸着材は、基材と、前記基材に担持された金属粒子と、を有し、
   （ｃ）前記繊維状吸着材の直径Ｄが１００μｍ以上６００μｍ以下であり、
   （ｄ）前記金属粒子の粒子径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
   （ｅ）以下の（１）〜（３）から選択される少なくとも１つの形態で、前記金属粒子が前記基材に担持されており、
   （１）前記金属粒子が官能基を介して前記基材に結合している。
   （２）前記基材が孔を有しており、前記金属粒子が前記孔内に担持されている。
   （３）前記基材表面に前記金属粒子とポリマーとを含有するコート層が設けられている。
   （ｆ）前記巻囲体および前記積層体の空隙率が１５％以上７０％以下であり、
   （ｇ）前記巻囲体の巻囲の径方向における面積空隙率のバラツキ、および前記積層体の積層方向における面積空隙率のバラツキが１５％以下である、
   フィルタ。
2. 前記基材が、単繊維であるか、または複数本の単繊維を含むマルチフィラメントである、請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記金属粒子が、銀、銅、鉄、チタン、ジルコニウム及びセリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む粒子である、請求項１または２に記載のフィルタ。
4. 前記繊維状吸着材が、前記繊維状吸着材１００質量部当たり１０質量部以上の前記金属粒子を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ。
5. 前記金属粒子が前記（３）の形態によって前記基材に担持されており、
   前記繊維状吸着材が、前記基材１００質量部当たり３０〜４００質量部の前記コート層を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ。
6. （ａ）流体から前記流体に含有された物質を分離膜で分離する工程と、
   （ｂ）請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタに前記流体を接触させる工程と、
   を備え、前記工程（ｂ）を前記工程（ａ）の前または後に行う流体分離方法。

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