TWI833290B - 淨水用成形體 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於開發一種使用了活性碳纖維的淨水用成形體，其可持續發揮高度的淨水性能且壓力損失低的性能。本發明之另一課題在於提供一種成形體，其中即便使用活性碳纖維其形狀亦不易崩塌，且可發揮優良的淨水效果。
本發明中，以相對於100重量份的活性碳使纖維狀黏結劑為0.3~20重量份的方式摻合活性碳與前述纖維狀黏結劑而作為成形體。前述活性碳包含5重量份以上的活性碳纖維。另外，係使用活性碳纖維的平均纖維長/平均纖維徑為5~40者。

Description

淨水用成形體
本揭示係關於成形體，詳細而言，係關於包含活性碳而適合淨水用的成形體。
為了淨化自來水等水，會使用淨水用過濾器。淨水用過濾器有各種用途，針對飲用水，例如具有用以去除殘留氯及不舒服的臭味成分等的情況。
已知使用具有吸附作用的粉末狀活性碳或活性碳纖維來作為淨水用的過濾器。活性碳纖維因為可製備吸附性能優良者，故宜作為淨水能力高的淨水用過濾器材料。然而，一般而言，相較於其他合成纖維等，活性碳纖維本身有脆而容易崩塌的傾向，對於水流可能難以維持形狀，因此係加工為各種形態以使用。
作為使用了活性碳纖維的過濾器，例如有人提出了(1)將活性碳纖維層捲繞而構成中空筒體的厚壁部，並在內周面及外周面分別捲繞貼附透水性不織布，再以固態石蠟將兩端部黏固而成者(例如專利文獻1)；(2)圓筒體的內周層與外周層分別由不織布所構成，而內周層與外周層之間的層則由活性碳纖維與熱熔融性纖維形成之混抄紙所構成，藉由熱塑性樹脂將圓筒體的兩端部黏固而形成的淨水用過濾器(例如專利文獻2)；(3)包含纖維狀活性碳及熱 熔接性纖維等的濕式抄紙片並經過熱加工而成的淨水用活性碳片(例如專利文獻3)等。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本實開平6-72619號公報
〔專利文獻2〕日本特開平9-239214號公報
〔專利文獻3〕日本特開2015-110228號公報
如上所述，活性碳纖維至今已經以各種形態用於淨水用過濾器。然而，為了高度維持淨水性能而試圖增加活性碳纖維之填充量，結果發現活性碳纖維片拉伸強度低，無法捲繞緊實，不得不捲繞為鬆散的態樣。結果難以增加活性碳纖維片的填充量，而且隨著時間水會蓄積在鬆散捲繞的活性碳纖維片之間，可能因為水壓而容易發生破裂等破損。這樣的破損據認為係在使用淨水用過濾器的期間造成壓力損失上升的原因之一。
鑒於上述狀況，欲解決的課題之一，係開發一種使用活性碳纖維的淨水用成形體，其可持續維持高度的淨水性能且壓力損失低。
又，欲解決的再一課題，係提供一種成形體，其中即便使用活性碳纖維，其形狀亦不易崩塌，且可發揮優良的淨水效果。
本揭示中提出的發明，可從多面向掌握而作為數個態樣，作為用以解決課題的手段，例如包含如下述具現化的態樣。(以下亦將本揭示中提及之發明稱為「本發明」)。
〔1〕一種淨水用的成形體，前述成形體包含活性碳及纖維狀黏結劑；前述活性碳與前述纖維狀黏結劑的含有比例，係相對於活性碳100重量份，纖維狀黏結劑為0.3~20重量份；就前述活性碳而言，在每100重量份的活性碳中包含5重量份以上的活性碳纖維；活性碳纖維的平均纖維長/平均纖維徑為5~40。
〔2〕如上述〔1〕之成形體，其中前述活性碳纖維的平均纖維長為500μm以上。
〔3〕如上述〔1〕或〔2〕之成形體，其中前述活性碳纖維的平均纖維徑為12.0μm以上。
〔4〕如上述〔1〕之成形體，其中前述活性碳纖維的平均纖維長為500μm以上，且前述活性碳纖維的平均纖維徑為13.0μm以上。
〔5〕如上述〔1〕至〔4〕中任一項之成形體，其中就前述活性碳而言，在每100重量份的前述活性碳中，包含10重量份~90重量份的活性碳纖維及90重量份~10重量份的粒狀活性碳。
〔6〕如上述〔1〕至〔5〕中任一項之成形體，其中前述粒狀活性碳的平均粒徑為40~2000μm。
〔7〕如上述〔1〕至〔6〕中任一項之成形體，其中成為前述活性碳纖維之前驅物的纖維材料之纖度為3.3~60.0dtex。
〔8〕如上述〔1〕至〔7〕中任一項之成形體，其中前述成形體的比表面積為1100~2400m2/g。
〔9〕如上述〔1〕至〔8〕中任一項之成形體，其中前述成形體的總細孔容積為0.50~1.20cm3/g。
〔10〕如上述〔1〕至〔9〕中任一項之成形體，其中前述成形體的密度為0.06~0.40g/cm3。
〔11〕如上述〔1〕至〔7〕中任一項之成形體，其中前述成形體的比表面積為1100~2400m2/g，前述成形體的總細孔容積為0.50~1.20cm3/g，且前述成形體的密度為0.06~0.40g/cm3。
〔12〕如上述〔1〕至〔10〕中任一項之成形體，其中前述成形體的壓力損失為0.0020MPa以下。
〔13〕如上述〔1〕至〔12〕中任一項之成形體，其中前述成形體係包含前述活性碳纖維的解纖纖維與前述纖維狀黏結劑的混合物之成形品。
〔14〕如上述〔13〕之成形體，其中前述混合物更包含粒狀活性碳。
根據本揭示中提出的數個發明態樣，可提供淨水性能優良的淨水用成形體。
更具體而言，根據本發明的數個態樣，可提供一種淨水用成形體，其即使持續使用，除氯性能亦不易降低，且壓力損失不易上升。又，可得到形狀穩定性 優於活性碳纖維單體的淨水用成形體。因為可進一步抑制壓力損失，而可提供一種能夠承受大流量的淨水用成形體。
1:淨水用過濾器
11:筒狀體(淨水用成形體)
12:封端蓋
11a:內周部
11b:外周部
X-X’:軸芯線(中心線)
圖1係本發明的淨水用成形體之一例的立體圖。
圖2係本發明的淨水用成形體之一例的縱剖面圖。
本揭示中，若未特別記載，則以中文記載的名詞可因應本揭示中的脈絡為單數或複數的任一者。又，本揭示在翻譯成如英語等針對名詞區分為可數名詞及不可數名詞、並進一步針對可數名詞區分成單數形或複數形的語言時，若未特別記載，則因應本揭示中的脈絡，名詞的單數形表示亦可包含複數的情況，名詞的複數形表示亦可包含單數的情況。
以下說明本發明的實施形態。以下所示的實施形態為了容易理解本發明而提供了具體說明，但本發明不因下述實施形態有所限定，各構成要件可在不脫離本發明主旨的範圍內適當變更。又，下述中有時會一邊參照圖式一邊說明本發明之實施形態。各圖中，構成要件的形狀、尺寸及配置等係為了容易理解本發明而概略顯示，在不脫離本發明主旨的範圍內可適當變更。各圖中，針對相同的構成要件賦予相同的符號，並有時省略重複說明。
本揭示中，若未特別說明，關於數值範圍，「AA~BB」這樣的記載係表示「AA以上BB以下」(此處，「AA」及「BB」表示任意的數值)。又，下限及上限的單位若未特別說明，則雙方皆與後者(亦即此處為「BB」)正後 方所附之單位相同。又，本揭示中，數值範圍的下限值及上限值的組合，可為從例示性記載為較佳數值等的下限值之數值群組或上限值之數值群組分別任意選擇之數值的組合。
又，「X及/或Y」的表現係指X及Y的雙方或此等之中任一者。
本揭示中，「細孔徑」的用語只要未特別明示，則非細孔的半徑，而是指細孔的直徑或寬度。
1.淨水用成形體
本揭示的成形體可適於淨水用，更具體而言宜用作淨水過濾器。
本發明的一實施形態係至少包含活性碳及纖維狀黏結劑的淨水用成形體。亦即，該成形體亦可說是使用纖維狀黏結劑將活性碳黏結並進行成形加工所得之成形體。藉由摻合纖維狀的黏結劑並進行成形，機械強度提升，可得到形狀不易崩塌的成形體。
作為可使用的活性碳，可列舉例如：活性碳纖維及粒狀活性碳等。為了抑制壓力損失，宜使用活性碳纖維作為活性碳。作為活性碳，可全部使用活性碳纖維，或是亦可使用活性碳纖維與粒狀活性碳的混合物作為活性碳。使用活性碳纖維與粒狀活性碳之混合物的情況，在每100重量份的活性碳中，宜至少包含10重量份的活性碳纖維。又，從除氯性能的反應性與持續性的觀點來看，宜使用活性碳纖維及粒狀活性碳的混合物作為活性碳。大致上活性碳纖維有除氯性能之反應性高(快)但持續性短的傾向。另一方面，粒狀活性碳大致上有除氯性能的反應性低(慢)但持續性長的傾向。藉由併用此等兩種活性碳，可得到除氯性能的反應性與持續性之平衡優良的淨水用成形體。
本揭示中所謂的「除氯性能」係指降低氯濃度的性能，更具體的一狀況中，係指降低水中氯濃度的性能。一般而言，自來水、浴室、游泳池等的水會經過氯消毒。作為具有氧化力的化學物質而存在於水中的氯化物統稱為「殘留氯」。「殘留氯」分類成「游離殘留氯」與「鍵結殘留氯」。「游離殘留氯」的用語中包含了次氯酸鹽及次氯酸離子。「鍵結殘留氯」的用語中包含了單氯胺、二氯胺及三氯胺。本揭示中記載「除氯性能」時，具體係指可減少氯、氯化物離子及殘留氯等氯成分之中的一種、兩種以上或所有種類的性能，簡單來說，如上所述係指降低氯濃度的性能。
活性碳纖維較佳可以已解纖之纖維的狀態進行摻合。藉由在已解纖之纖維的狀態下與纖維狀黏結劑混合，兩者交纏程度高而良好地黏結，可提升成形體的機械強度，而可形成形狀更不易崩塌的成形體。
活性碳中較佳係包含既定量以上的活性碳纖維作為其構成成分。活性碳中的活性碳纖維之含量的下限，在每100重量份的活性碳之中，較佳為5重量份以上，更佳為10重量份以上，再佳為15、20或25重量份以上。
藉由使活性碳纖維的含量如上所述，適合用於形成除氯性能優良且壓力損失少的成形體。
作為本發明的一實施形態，作為活性碳，可為100%使用活性碳纖維的形態。另一方面，作為另一實施形態，亦可併用活性碳纖維與粒狀活性碳作為活性碳。此處，所謂的「併用」，可列舉例如：使用將活性碳纖維與粒狀活性碳混合而成者。活性碳纖維與粒狀活性碳組合的情況，活性碳纖維：粒狀活性碳的摻合比例，就100重量份的活性碳而言，較佳為5~95重量份：95~5重量份，更佳為10~90重量份：90~10重量份、15~85重量份：85~15重量份、20~80重 量份：80~20重量份。摻合粒狀活性碳的情況中，宜在每100重量份的活性碳中，至少摻合5重量份。若低於5重量份，則不易展現摻合粒狀活性碳的效果。
又，活性碳纖維及粒狀活性碳在以下的段落中另外詳述。
纖維狀黏結劑，只要可藉由原纖維(fibril)化使活性碳纖維及粒狀活性碳交纏而賦形則無特別限定。無論是合成物、天然物皆可廣泛使用。作為這樣的纖維狀黏結劑，可列舉例如：丙烯酸纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、纖維素纖維、尼龍纖維、聚芳醯胺纖維等。
淨水用成形體中的活性碳纖維與纖維狀黏結劑的含有比例，例如相對於100重量份的活性碳，係纖維狀黏結劑0.3~20.0重量份。纖維狀黏結劑的下限值較佳為0.5重量份、0.8重量份、1.0重量份、2.0重量份或3.0重量份以上。又纖維狀黏結劑的上限值較佳為18重量份、15重量份或10重量份以下。藉由成為這樣的含有比例，可以兼具成形體之機械強度與淨水性能的方式製備。若要進一步提高機械強度則增加纖維狀黏結劑的量，較重視淨水性能的情況中，可將纖維狀黏結劑的量設定為較低。
藉由以上述含有比例摻合上述纖維狀黏結劑以作為黏結劑，可避免活性碳纖維的細孔堵塞而導致淨水性能及壓力損失等特性降低，可得到維持活性碳纖維之優良特性並且淨水性能及壓力損失等特性優良的淨水用成形體。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體，藉由進一步滿足與下述成形體、活性碳纖維及粒狀活性碳相關的既定項目中的一個或任意兩個以上的條件，可形成更佳的實施形態。下述既定項目的組合，可根據預期要件任意選擇。
<成形體的比表面積>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的比表面積較佳為1100~約2400m2/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的比表面積的下限較佳為1100m2/g以上，更佳為1200m2/g以上，再佳為1300、1400、1500、1600或1700m2/g以上。
本發明的一實施形態中，一般從淨水性能的觀點來看，淨水用成形體的比表面積越大越好，但淨水用成形體的情況中，比表面積的上限大約為2400、2300、2200或2100m2/g以下。
使比表面積在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。又，因為可維持大的比表面積並且抑制壓力損失而較佳。
<成形體的總細孔容積>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的總細孔容積較佳為0.50~1.20cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的總細孔容積的下限較佳為0.50cm3/g以上，更佳為0.60cm3/g以上，再佳為0.70或0.80cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，可用於淨水用成形體的活性碳纖維的總細孔容積之上限較佳為1.20cm3/g以下，更佳為1.10cm3/g以下，再佳為1.00cm3/g以下。
使總細孔容積在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。
<成形體的平均細孔徑(平均細孔直徑)>
本揭示中，「細孔徑」的用語，若未特別明示，則非細孔的半徑，而係指細孔的直徑或寬度。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的平均細孔經較佳為1.69~4.00nm。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的平均細孔徑的下限較佳為1.69nm以上，更佳為1.70nm以上，再佳為1.72、1.75、1.78或1.80nm以上。
本發明的一實施形態中，可用於淨水用成形體的活性碳纖維的平均細孔徑之上限為任意，但較佳為4.00nm以下，更佳為3.50nm以下，再佳為3.00nm以下。
使平均細孔徑在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。
<成形體的超微孔容積：V0.7>
本揭示中，「超微孔」的用語表示細孔徑在0.7nm以下之細孔。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的超微孔容積較佳為0.05~0.30cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的超微孔容積的下限較佳為0.05cm3/g以上，更佳為0.08cm3/g以上，再佳為0.10cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，可用於淨水用成形體的活性碳纖維的超微孔容積的上限較佳為0.30cm3/g以下，更佳為0.29、0.26或0.24cm3/g以下，再佳為0.22或0.20cm3/g以下。
使超微孔容積在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。
<微孔容積：V2.0>
本揭示中「微孔」的用語，係指細孔徑在2.0nm以下之細孔。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的微孔容積較佳為0.30~1.00cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的微孔容積的下限較佳為0.30cm3/g以上，更佳為0.40或0.50cm3/g以上，再佳為0.60cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的微孔容積的上限較佳為1.00cm3/g以下，更佳為0.90cm3/g以下，再佳為0.80cm3/g以下。
使微孔容積在上述範圍內，可形成去除氯等的性能高且壓力損失低的優良淨水用成形體。
<11孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積：V0.7-2.0(針對成形體)>
細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0，可使用超微孔容積的值a與微孔容積的值b，以下式1求出。
V0.7-2.0=b-a．．．式1
本發明的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0較佳為0.20~1.20cm3/g。更具體如以下所述。
淨水用成形體的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0的下限較佳為0.20cm3/g以上，更佳為0.30cm3/g以上，再佳為0.36、0.40或0.45cm3/g以上。
淨水用成形體的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0的上限較佳為1.20cm3/g以下，更佳為1.00cm3/g以下，再佳為0.90、0.80、0.70或0.60cm3/g以下。
使該細孔容積V0.7-2.0在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。
<超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例：R0.7/2.0(針對成形體)>
細孔徑0.7nm以下之超微孔的細孔容積在細孔徑2.0nm以下之微孔的細孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0、可使用超微孔容積的值a與微孔容積的值b，以下式2求出。
R0.7/2.0=a/b×100(%)．．．式2
本發明的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0較佳為15.0~40.0%。更具體如以下所述。
淨水用成形體的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0的下限較佳為15.0%以上，更佳為18.0%以上，再佳為19.0%以上。
淨水用成形體的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0的上限較佳為40.0%以下，更佳為30.0、28.0或25.0%以下，再佳為24.0、23.0或22.0%以下。
使該超微孔容積的存在比例R0.7/2.0在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。
<成形體的密度(調濕密度：溫度23℃、相對濕度50%條件下)>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的調濕密度較佳為0.06~0.40g/cm3。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的調濕密度的下限較佳為0.06g/cm3以上，更佳為0.08g/cm3以上，再佳為0.10、0.12、0.14、0.16或0.17g/cm3以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體的調濕密度的上限較佳為0.40g/cm3以下，更佳為0.35g/cm3以下，再佳為0.32、0.30、0.29、0.28、0.27或0.26g/cm3以下。
藉由使密度在上述範圍內，就作為淨水用過濾器所要求的單位體積之淨水性能與壓力損失而言，可形成更為優良的淨水用成形體。又，藉由使其在上述的下限以上，可避免機械特性(例如強度等)降低。淨水用成形體的密度，可藉由碳纖維的纖維徑、由碳纖維解纖時的攪拌力而調整的纖維長、對於纖維狀黏結劑的混合漿液進行吸引成形時的吸引力增減來調整。
<成形體的壓力損失>
本發明的一實施形態中，成形體宜作為淨水用過濾器使用。作為這樣的成形體，較佳係壓力損失經抑制者。
本發明的一實施形態中，壓力損失較佳為0.00005MPa(0.05kPa)~0.020MPa。更具體如以下所述。
壓力損失的上限較佳為0.02、0.01、0.005、0.004或0.003MPa以下，更佳為0.0020MPa以下，再佳為0.0019、0.0018、0.0017、0.0016、0.0015或0.0014MPa以下。
壓力損失未必是越低越好，從原來目標的淨水性能等的觀點來看，壓力損失的下限較佳為0.00005MPa(0.05kPa)、0.0005MPa(0.5kPa)或、0.0008MPa(0.8kPa)以上。
<降低氯濃度之性能>
作為淨水用過濾器，可降低殘留氯濃度的時間宜長。以下述所示的殘留濃度試驗作為指標的情況，在通液開始後經過60分鐘時的殘留氯濃度較 佳為5.00、4.00、2.00、1.00ppm以下，更佳為0.50ppm以下，再佳為0.10、0.05或0.01ppm以下。
一邊參照圖式一邊說明本發明的一實施形態。圖1所示的淨水用過濾器1，係在對於摻合了活性碳纖維、粒狀活性碳及纖維狀黏結劑而成的漿液進行成形加工所得到之筒狀體11兩端部上設置封端蓋12。淨水用過濾器1，可以此作為一單元而用作能夠輕易更換的濾筒(cartridge)。圖2係圖1所示的淨水用過濾器的縱剖面圖。筒狀體11具有以X-X’線所示之軸芯線為中心線的中空部。
以下，本發明的一實施形態中，進一步詳細說明成形體中所使用的活性碳纖維、粒狀活性碳及纖維狀黏結劑等材料的實施形態。
2.活性碳纖維
本發明的一實施形態中，係使用活性碳纖維作為活性碳的一種。作為活性碳，可單獨使用活性碳纖維，亦可使用活性碳纖維與粒狀活性碳的混合物。
本發明的一實施形態中，可用於淨水用成形體的活性碳纖維，藉由進一步滿足下述既定項目之中的至少一個或任意2個以上的條件，可形成更佳的實施形態。
<活性碳纖維的平均纖維徑>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維徑較佳為8.0~60.0μm。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維徑的下限較佳為8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0μm以上，更佳為14.0μm以上，再佳為15.0、16.0、17.0、18.0、19.0或20.0μm以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維徑的上限，從抑制壓力損失這樣的觀點來看可為任意，但若考量與淨水性能的平衡，則為例如60.0μm以下，較佳為55.0μm以下，更佳為50.0、45.0、40.0或35.0μm。
構成活性碳纖維的纖維之平均纖維徑在上述範圍內，可得到壓力損失更低的活性碳纖維而較佳。又，欲增加細孔容積的情況，纖維本體中的空隙雖變多，但藉由使平均纖維徑變大至一定程度可確保纖維的強度，從此觀點來看亦較佳，因此可製備成預期的細孔容積，亦有助於提升去除氯等的能力。
<活性碳纖維的平均纖維長>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維長較佳為500~5000μm。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維長的下限較佳為500、600、700μm或800μm以上，更佳為850或900μm以上，再佳為950或1000μm以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維長的上限較佳為5000μm以下，更佳為4000、3000、2500、2000、1500或1200μm以下，再佳為1100μm以下。
構成活性碳纖維的纖維之平均纖維長在上述範圍內，可形成壓力損失更低的活性碳纖維而較佳。又，與纖維狀黏結劑的黏結變得良好，可提升成形體的機械強度，而能夠形成形狀更不易崩塌的成形體。
<活性碳纖維之纖維長的變動係數(纖維長的標準差/平均纖維長)>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的纖維長的變動係數較佳為0.10~2.50。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維之纖維長的變動係數下限較佳為0.10以上，更佳為0.20、0.30或0.40以上，再佳為0.50或0.60以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維之纖維長的變動係數上限較佳為2.50以下，更佳為2.00、1.50或1.00，再佳為0.90、0.80或0.70以下。
構成活性碳纖維的纖維之纖維長的變動係數在上述範圍內，可形成壓力損失更低的活性碳纖維而較佳。
<活性碳纖維的平均纖維長/平均纖維徑>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維長/平均纖維徑較佳為5~100。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均纖維長/平均纖維徑的下限較佳為5以上，更佳為10或15以上，再佳為20以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維之纖維長的平均纖維長/平均纖維徑的上限較佳為100以下，更佳為90、80、70、65或60，再佳為55、50、45或40以下。
構成活性碳纖維的纖維之平均纖維長/平均纖維徑在上述範圍內，可形成壓力損失更低的活性碳纖維而較佳。
<活性碳纖維之前驅物的纖度>
為了得到上述纖維徑的活性碳纖維，成為活性碳纖維之前驅物的纖維之纖維徑(作為纖度)宜在下述範圍內。亦即，採用下述纖維作為前驅物，可得到壓力損失更低的活性碳纖維，而可說是較佳。
本發明的一實施形態中，成為前驅物的纖維之纖維徑(作為纖度)較佳為3.3~60.0dtex。更具體如以下所述。
成為前驅物的纖維之纖維徑(作為纖度)的下限較佳為3.3dtex以上，更佳為4.0dtex以上，再佳為5.0、6.0、8.0、10.0、12.0或15.0dtex以上。
成為前驅物的纖維之纖維徑(作為纖度)的上限較佳為60.0dtex以下，更佳為50.0dtex以下，45.0dtex以下、再佳為40.0或35.0、30.0、25.0dtex以下。
<活性碳纖維的比表面積>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的比表面積較佳為1100~約2400m2/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的比表面積的下限較佳為1100m2/g以上，更佳為1200、1300、1400、1500或1600m2/g以上，再佳為1700或1800m2/g以上。
本發明的一實施形態中，從淨水性能的觀點來看，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的比表面積一般宜大，但淨水用成形體的情況中，比表面積的上限大約在2400、2300、2200或2100m2/g以下。
使比表面積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。又，因為可維持較大的比表面積並可抑制壓力損失而較佳。
<活性碳纖維的總細孔容積>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的總細孔容積較佳為0.50~1.20cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的總細孔容積的下限較佳為0.50cm3/g以上，更佳為0.60或0.70cm3/g以上，再佳為0.80cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的總細孔容積的上限較佳為1.20cm3/g以下，更佳為1.10cm3/g以下，再佳為1.00cm3/g以下。
使總細孔容積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<活性碳纖維的平均細孔徑(平均細孔直徑)>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均細孔徑較佳為1.69~4.00nm。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均細孔徑的下限較佳為1.69nm以上，更佳為1.70nm以上，再佳為1.72或1.75nm以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的平均細孔徑的上限可為任意，較佳為4.00nm以下，更佳為3.50nm以下，再佳為3.00nm以下。
使平均細孔徑在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<活性碳纖維的超微孔容積：V0.7>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的超微孔容積較佳為0.05~0.30cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的超微孔容積的下限較佳為0.05cm3/g以上，更佳為0.08cm3/g以上，再佳為0.10cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的超微孔容積的上限較佳為0.30cm3/g以下，更佳為0.25cm3/g以下，再佳為0.23、0.20、0.18或0.15cm3/g以下。
使超微孔容積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<活性碳纖維的微孔容積：V2.0>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的微孔容積較佳為0.40~1.00cm3/g以下。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的微孔容積的下限較佳為0.40cm3/g以上，更佳為0.50cm3/g以上，再佳為0.55或0.60cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的微孔容積的上限較佳為1.00cm3/g以下，更佳為0.90cm3/g以下，再佳為0.80cm3/g以下。
使微孔容積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積：V0.7-2.0(針對活性碳纖維)>
淨水用成形體所含有之活性碳纖維的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0較佳為0.20~1.20cm3/g。更具體如以下所述。
淨水用成形體所含有之活性碳纖維的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0的下限較佳為0.20cm3/g以上，更佳為0.30、0.36或0.40cm3/g以上，再佳為0.43、0.45或0.50cm3/g以上。
淨水用成形體所含有之活性碳纖維的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0的上限較佳為1.20cm3/g以下，更佳為1.00cm3/g以下，再佳為0.90、0.80、0.75、0.70、0.65或0.60cm3/g以下。
使該細孔容積V0.7-2.0在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例：R0.7/2.0(針對活性碳纖維)>
淨水用成形體所含有之活性碳纖維的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0較佳為15.0~60.0%。更具體如以下所述。
淨水用成形體所含有之活性碳纖維的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0的下限較佳為15.0%以上，更佳為18.0%以上，再佳為19.0%以上。
淨水用成形體所含有之活性碳纖維的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0的上限較佳為60.0%以下，更佳為50.0%以下，再佳為40.0、30.0或25.0%以下。
使該超微孔容積的存在比例R0.7/2.0在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。
<活性碳纖維的調濕密度(溫度23℃、相對濕度50%條件下)>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維宜為具有既定密度者。作為密度，可以調濕密度作為指標。本揭示中，調濕密度係在23℃、相對濕度50%的條件下進行測量時的密度。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的調濕密度(23℃、相對濕度50%條件下的密度)較佳為0.010~0.400g/cm3。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的調濕密度(23℃、相對濕度50%條件下的密度)的下限較佳為0.010g/cm3以上，更佳為0.015、0.020或0.030g/cm3以上，再佳為0.040或0.050g/cm3以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的調濕密度的上限較佳為0.400g/cm3以下，更佳為0.300g/cm3以下，再佳為0.200、0.150、0.140、0.130、0.120、0.110或0.100g/cm3以下。
藉由使密度在上述範圍內，就淨水用過濾器所要求的單位體積之淨水性能而言，可形成更優良的成形體。又，藉由使其在上述的下限以上，可避免機械特性(例如強度等)降低。又，成形體的乾燥密度，可藉由碳纖維的纖維徑、以碳纖維解纖時的攪拌力所調整的纖維長、對於纖維狀黏結劑之混合漿液進行吸引成形時的吸引力增減來調整，而可抑制成形體的壓力損失。
<活性碳纖維的水分含量>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維宜含有既定的水分含量。本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之活性碳纖維的水分含量(23℃、相對濕度50%條件下)較佳為1.0~30.0%。更具體如以下所述。
例如，23℃、相對濕度50%的條件下的水分含量的下限較佳為1.0%以上，更佳為2.0%以上，再佳為3.0%以上。
又23℃、相對濕度50%的條件下的水分含量的上限較佳為30.0或25.0%以下，更佳為20.0或15.0%以下，再佳為10.0或8.0%以下。
使上述條件下的水分含量在上述範圍內，可形成淨水性能優良的淨水用成形體而較佳。
3.粒狀活性碳
本揭示中，所謂的粒狀活性碳，係指具有粒狀的形狀且平均粒徑尺寸為40~2000μm的活性碳。
<粒狀活性碳的粒徑>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的平均粒徑較佳為40~2000μm。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的平均粒徑的下限較佳為40μm以上，更佳為80μm以上，再佳為120、160或200μm以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的平均粒徑的上限較佳為2000μm以下，更佳為1500μm以下，再佳為1000、800、700或600μm以下。
使粒狀活性碳的粒徑在上述範圍內，可降低壓力損失及減少濾過初期的流出，從此等觀點來看較佳。又，藉由使粒徑大於上述的下限，可抑制過細的粒子在使用初期即流失。
<粒狀活性碳的比表面積>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的比表面積較佳為1100~約2400m2/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的比表面積的下限較佳為1100m2/g以上，更佳為1200、1300、1400、1500或1600m2/g以上，再佳為1700或1800m2/g以上。
本發明的一實施形態中，從淨水性能的觀點來看，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的比表面積一般宜大，但淨水用成形體的情況，比表面積的上限大約為2400、2300、2200或2100m2/g以下。
使比表面積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。又，因為可維持大的比表面積並且抑制壓力損失而較佳。
<粒狀活性碳的總細孔容積>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的總細孔容積較佳為0.50~1.20cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的總細孔容積的下限較佳為0.50cm3/g以上，更佳為0.60或0.70cm3/g以上，再佳為0.80cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的總細孔容積的上限較佳為1.20cm3/g以下，更佳為1.10cm3/g以下，再佳為1.00cm3/g以下。
使總細孔容積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<粒狀活性碳的平均細孔直徑>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的平均細孔徑較佳為1.69~4.00nm。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的平均細孔徑的下限較佳為1.69nm以上，更佳為1.70nm以上，再佳為1.72或1.75nm以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的平均細孔徑的上限可為任意，較佳為4.00nm以下，更佳為3.50nm以下，再佳為3.00nm以下。
使平均細孔徑在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<粒狀活性碳的超微孔容積：V0.7>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳之超微孔容積較佳為0.05~0.30cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳之超微孔容積的下限較佳為0.05cm3/g以上，更佳為0.08cm3/g以上，再佳為0.10cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的超微孔容積的上限較佳為0.30cm3/g以下，更佳為0.25cm3/g以下，再佳為0.23、0.20、0.18或0.15cm3/g以下。
使超微孔容積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<粒狀活性碳的微孔容積：V2.0>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的微孔容積較佳為0.40~1.00cm3/g。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的微孔容積的下限較佳為0.40cm3/g以上，更佳為0.50cm3/g以上，再佳為0.55或0.60cm3/g以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的微孔容積的上限較佳為1.00cm3/g以下，更佳為0.90cm3/g以下，再佳為0.80cm3/g以下。
使微孔容積在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積：V0.7-2.0(針對粒狀活性碳)>
本發明的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0較佳為0.20~1.20cm3/g。更具體如以下所述。
淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0的下限較佳為0.20cm3/g以上，更佳為0.30、0.36或0.40cm3/g以上，再佳為0.43、0.45或0.50cm3/g以上。
淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的一實施形態中，細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積V0.7-2.0的上限較佳為1.20cm3/g以下，更佳為1.00cm3/g以下，再佳為0.90、0.80、0.75、0.70、0.65或0.60cm3/g以下。
使該細孔容積V0.7-2.0在上述範圍內，可形成除氯性能優良的淨水用成形體而較佳。
<超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例：R0.7/2.0(針對粒狀活性碳)>
本發明的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0較佳為15.0~60.0%。更具體如以下所述。
淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0的下限較佳為15.0%以上，更佳為18.0%以上，再佳為19.0%以上。
淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的一實施形態中，超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例R0.7/2.0的上限較佳為60.0%以下，更佳為50.0%以下，再佳為40.0、30.0或25.0%以下。
使該超微孔容積的存在比例R0.7/2.0在上述範圍內，可形成去除氯等的性能優良的淨水用成形體而較佳。
<粒狀活性碳的調濕密度(溫度23℃、相對濕度50%條件下)>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳宜具有既定的密度。作為密度，可將調濕密度作為指標。本揭示中，調濕密度係在23℃、相對濕度50%條件下進行測量時的密度。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的調濕密度(23℃、相對濕度50%條件下的密度)較佳為0.10~0.80g/cm3。更具體如以下所述。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的調濕密度(23℃、相對濕度50%條件下的密度)的下限較佳為0.10g/cm3以上，更佳為0.15、0.2、0.25或0.30以上。
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳的調濕密度的上限較佳為0.80g/cm3以下，更佳為0.70、0.60、0.55、0.50或0.45。
使調濕密度在上述範圍內，可形成淨水性能優良的淨水用成形體而較佳。
<粒狀活性碳的水分含量>
本發明的一實施形態中，淨水用成形體所含有之粒狀活性碳宜具有既定的水分含量。本發明的一實施形態中，在23℃、相對濕度50%的條件下的水分含量較佳為1.0~30.0%。更具體如以下所述。
例如，在23℃、相對濕度50%的條件下的水分含量的下限較佳為1.0%以上，更佳為2.0%以上，再佳為3.0%以上。
又在23℃、相對濕度50%的條件下的水分含量的上限較佳為30.0或25.0%以下，更佳為20.0或15.0%以下，再佳為10.0或8.0%以下。
使上述條件下的水分含量在上述範圍內，可形成淨水性能優良的淨水用成形體而較佳。
本發明的一實施形態中，成形體中並不排除包含活性碳及纖維狀黏結劑以外的其他構成成分，但其他構成成分的添加程度較佳為不阻礙抑制壓力損失的效果或是不失去實質的意義。
5.成形體的製造方法
本發明的一實施形態中，成形體可使用活性碳纖維材料或活性碳纖維及粒狀活性碳與纖維狀黏結劑製造。
活性碳纖維材料可對於具有既定纖維徑的纖維進行碳化、活性化來製造。另外，進行碳化、活性化之前的纖維稱為前驅物纖維，而由前驅物纖維所形成的片材則稱為前驅物纖維片。本揭示中，「纖維徑」的用語，若未特別說明，則非纖維的半徑，而係指纖維的直徑或寬度。又，「纖維徑」的用語，主要是對於經過碳化、活性化後的活性碳纖維之纖維使用。
5.1.活性碳纖維片的製造
以下例示製造活性碳纖維片的實施形態，以作為活性碳纖維材料的製作方法。作為活性碳纖維片之製造方法的較佳實施形態之一，可列舉例如以下的方法。
一種方法，包含對於保持磷酸系觸媒或有機磺酸系觸媒任一者或兩者的前驅物纖維片進行碳化及活性化的步驟； 前述前驅物纖維片包含纖維素系纖維，前述纖維的纖維徑為3.3~60.0dtex。
本發明的一實施形態中，可使用的活性碳纖維片的製造方法，例如可參照下述資訊實施。
5.1.1.原料片(前驅物纖維片)的製備
<纖維的種類>
作為構成原料片的纖維，可列舉例如：纖維素系纖維、瀝青系纖維、PAN系纖維、酚樹脂系纖維等，較佳可列舉纖維素系纖維。
<纖維素系纖維>
所謂的纖維素系纖維，係以纖維素及/或其衍生物作為主成分而構成的纖維。纖維素、纖維素衍生物亦可源自下述任一者：化學合成品、源自植物、再生纖維素、細菌產生之纖維素等。作為纖維素系纖維，例如較佳可使用對於由樹木等所得之植物系纖維素物質所形成的纖維及植物系纖維素物質(棉、紙漿等)實施化學處理並使其溶解所得的長纖維狀再生纖維素系物質所構成之纖維等。又，此纖維中包含木質素或半纖維素等成分亦無妨。
作為纖維素系纖維(植物系纖維素物質、再生纖維素物質)的原料，可列舉例如：棉(短纖維棉、中纖維棉、長纖維棉、超長棉、超．超長綿等)、麻、竹、楮、結香、香蕉及包囊類等的植物性纖維素纖維；銅氨法嫘縈、膠絲法嫘縈、複纖嫘縈(Polynosic rayon)、以竹為原料的纖維素等再生纖維素纖維；有機溶劑(N甲基
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啉N氧化物)紡絲而成的精製纖維素纖維；以及二乙酸酯或 三乙酸酯等乙酸酯纖維等。此等之中，從取得之容易性來看，較佳為選自銅銨嫘縈、膠絲法嫘縈、精製纖維素纖維中的至少一種。
纖維素系纖維的形態並未特別限定，可配合目標使用製備成原紗(未加工紗)、假撚紗、染色紗、單紗、合撚紗、包覆紗等者。又，纖維素系纖維包含兩種以上之原料時，亦可為混紡紗、混撚紗等。再者，作為纖維素系纖維，亦可將上述各種形態的原料單獨或組合兩種以上使用。此等之中，從兼具複合材料的成型性及機械強度來看，較佳為無撚紗。
<纖維片>
纖維片係指將大量纖維加工成薄且大面積之片狀而成者，包含織物、編物及不織布等。
將纖維素系纖維進行編織的方法並無特別限制，可使用一般的方法，又，其織地的編織組織亦無特別限制，可使用平織、綾織、緞紋織的三原組織(three foundation weave)。
由纖維素系纖維所形成之織物，纖維素系纖維的經紗及緯紗彼此之間隙較佳為0.1~0.8mm，更佳為0.2~0.6mm，再佳為0.25~0.5mm。再者，由纖維素系纖維所構成的織物之基重較佳為50~500g/m2，更佳為100~400g/m2。
藉由使纖維素系纖維及由纖維素系纖維所構成的織物在上述範圍內，將該織物加熱處理所得之碳纖維織物可成為強度優良者。
不織布的製造方法亦無特別限定，可列舉例如：可使用以裁切成適當長度的前述纖維作為原料並使用乾式法或濕式法等而得到纖維片的方法、以及使用電紡法等從溶液直接得到纖維片的方法等。再者，在得到不織布後，以 使纖維彼此結合為目的，亦可以樹脂結合、熱結合、水刺法(spunlace)、針軋等施加處理。
5.1.2.觸媒
製法實施形態1中，將觸媒保持在如上述準備的原料片上。使觸媒保持在原料片上並進行碳化處理，再使用水蒸氣、二氧化碳、空氣等進行活性化，可得到多孔質之活性碳纖維片。作為觸媒，例如可使用磷酸系觸媒、有機磺酸系觸媒等。
<磷酸系觸媒>
作為磷酸系觸媒，可列舉例如：磷酸、偏磷酸、焦磷酸、亞磷酸、膦酸、亞膦酸、次膦酸等的磷的含氧酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨、二甲基膦醯基丙醯胺、聚磷酸銨、聚氯化磷腈及磷酸、肆(羥基甲基)鏻鹽或參(1-吖丙啶基)氧化膦與脲、硫脲、三聚氰胺、鳥嘌呤、氰胺、聯氨、二氰二胺或此等與羥甲基衍生物的縮合物等，較佳可列舉磷酸氫二銨。磷酸系觸媒可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。使用磷酸系觸媒作為水溶液的情況，其濃度較佳為0.05~2.0mol/L，更佳為0.1~1.0mol/L。
<有機磺酸系觸媒>
作為有機磺酸，可使用具有一個或多個磺酸基的有機化合物，例如可使用脂肪族系、芳香族系等各種碳骨架上鍵結有磺酸基的化合物。作為有機磺酸系觸媒，從操作性的觀點來看，較佳為低分子量者。
作為有機磺酸系觸媒，可列舉例如：R-SO3H(式中，R表示碳原子數1~20的直鏈/分鐘支鏈烷基、碳原子數3~20的環烷基或碳原子數6~20的芳基；烷基、環烷基、芳基分別亦可經烷基、羥基、鹵素基進行取代)表示的化合 物。作為有機磺酸系觸媒，可列舉例如：甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、1-己烷磺酸、乙烯基磺酸、環己烷磺酸、對甲苯磺酸、對酚磺酸、萘磺酸、苯磺酸、樟腦磺酸等。其中較佳可使用甲烷磺酸。又，有機磺酸系觸媒可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
使用有機磺酸作為水溶液的情況，其濃度較佳為0.05~2.0mol/L，更佳為0.1~1.0mol/L。
<混合觸媒>
上述磷酸系觸媒及有機磺酸系觸媒亦可混合以作為混合觸媒使用。混合比例可適當調整。
<觸媒的保持>
使觸媒保持於原料片。此處所謂的「保持」，係指觸媒保持在與原料片接觸的狀態，其可為附著、吸附、含浸等各種形態。使觸媒保持於其上的方法並無特別限制，可列舉例如：浸漬於包含觸媒之水溶液的方法、將包含觸媒之水溶液噴灑在原料片上的方法、使其接觸經氣化之觸媒蒸氣的方法、將原料片的纖維混入包含觸媒之水溶液中並進行抄紙的方法等。
從使其充分碳化的觀點來看，較佳可使用將原料片浸漬於包含觸媒之水溶液，而使觸媒含浸至纖維內部的方法。浸漬於包含觸媒之水溶液時的溫度並無特別限制，但較佳為室溫。浸漬時間較佳為10秒~120分鐘，更佳為20秒~30分鐘。藉由浸漬，構成原料片的纖維上吸附例如1~150質量%、較佳為5~60質量%的觸媒。浸漬後，較佳係取出原料片並使其乾燥。作為乾燥方法，例如可為放置於室溫、導入乾燥機等任一方法。乾燥只要在從包含觸媒之水溶液取出後進行至多餘水分蒸發而試料重量無變化為止即可。例如在室溫乾燥中，乾燥時 間只要放置0.5天以上即可。在乾燥進行至質量幾乎無變化後，進行將保持有觸媒之原料片碳化的步驟。
5.1.3.碳化處理
準備保持有觸媒之原料片後，對其進行碳化處理。用以得到活性碳纖維片的碳化處理，可依照一般活性碳的碳化方法進行，但作為較佳的實施形態，可以下述方法進行。
碳化處理通常係在非活性氣體環境中進行。在本發明中，非活性氣體環境係指碳不易進行燃燒反應而碳化的無氧或低氧環境，較佳為例如氬氣、氮氣等氣體環境。
保持有觸媒的原料片，在上述既定氣體環境中進行加熱處理而碳化。
本發明的一實施形態中，碳化處理中的加熱溫度較佳可為300~1400℃。更具體如以下所述。
加熱溫度的下限較佳為300℃以上，更佳為350℃以上，再佳為400℃以上或750℃以上。
加熱溫度的上限較佳為1400℃以下，更佳為1300℃以下，再佳為1200℃以下或1000℃以下。
藉由設定為這樣的加熱溫度，可得到維持纖維形態的碳纖維片。若加熱溫度在上述的下限以下，則碳纖維的碳含量在80%以下，碳化容易不充分。
本發明的一實施形態中，碳化處理中的加熱處理時間，亦包含升溫的時間，較佳為10~180分鐘。更具體如以下所述。
加熱處理時間的下限，亦包含升溫的時間，較佳為10分鐘以上，更佳為11分鐘以上，再佳為12分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘以上，更佳為30分鐘以上。
加熱處理時間的上限可為任意，較佳為180分鐘以下，更佳為160分鐘，再佳為140分鐘以下。
藉由使觸媒充分含浸於原料片，設定為上述較佳的加熱溫度，調整加熱處理時間，藉此可調整細孔形成的進行程度，可調整比表面積、各種細孔的容積、平均細孔直徑等作為多孔體的物性。
若加熱處理時間少於上述的下限，則容易導致碳化不充分。
又，作為加熱處理，如上述之加熱處理(有時稱為第一次加熱處理)後，亦可進一步在既定氣體環境中更進行再加熱處理。亦即，碳化處理亦可將溫度等條件不同的加熱處理分成多個階段進行。藉由以既定條件進行一次加熱處理與再加熱處理，藉此調整物性，而使碳化、後續的活性化更良好地進行，而具有可得到淨水性能優良的活性碳纖維片的情況。
5.1.4.活性化處理
本發明的一實施形態中，例如，可在上述加熱處理後連續地供給水蒸氣、二氧化碳及鹼性化學藥品，以適當的活性化溫度保持既定時間，藉此可進行活性化處理，而可得到活性碳纖維片。
本發明的一實施形態中，活性化處理中的加熱溫度較佳可為300~1400℃。更具體如以下所述。
賦活溫度的下限較佳為300℃以上，更佳為350℃以上，再佳為400、500、600、700或750℃以上。
另一方面，賦活溫度的上限較佳為1400℃以下，更佳為1300℃以下，再佳為1200或1000℃以下。
另外，加熱處理後連續進行活性化處理的情況，期望調整為與加熱處理溫度相同的程度。
本發明的一實施形態中，活性化處理中的活性化時間較佳為1~180分鐘。更具體如以下所述。
活性化時間的下限較佳為1分鐘以上，更佳為5分鐘以上。
活性化時間的上限可為任意，較佳為180分鐘以下，更佳為160分鐘以下，再佳為140分鐘以下、100分鐘以下、50分鐘以下、30分鐘以下。
5.2.纖維狀黏結劑
纖維狀黏結劑，只要可藉由使纖維材料原纖化，使活性碳纖維及粒狀活性碳等的活性碳交纏賦形，則無特別限定。無論是合成物、天然物皆可廣泛使用。
5.3.粒狀活性碳
上述的粒狀活性碳可取得市售產品。較佳係準備滿足上述較佳粒徑等要件的粒狀活性碳。
5.4.成形體的製作
成形體的加工方法並無特別限制，例如可藉由下述方法獲得：準備活性碳纖維及纖維狀黏結劑的混合物，或進一步混合粒狀活性碳而成的混合物，對其進行成形加工。作為一實施形態，例如可以下述方法製作成形體。
<包含原材料之漿液的製備>
將預先準備的活性碳纖維片與纖維狀黏結劑混入水中，在混合機中進行解纖與分散以將兩者混合，可得到包含兩者的第1漿液。投入混合機的活性碳纖維片，亦可因應混合機的規模等，使其成為適當尺寸的小片後再投入。
進一步摻合粒狀活性碳的情況，進一步於上述第1漿液中投入粒狀活性碳，藉由混合機攪拌，可得到第2漿液。
<成形體的形成>
將以上述方式所得到的第1漿液或第2漿液注入預期形狀的模具，一邊按壓一邊脫水，之後進行乾燥，可得到成形體。
〔實施例〕
以下舉出實施例更具體說明本發明，但本揭示中的本發明之技術範圍不限於下述實施例。
<實施例1>
(1.1)活性碳纖維片的製作
使6~10%磷酸氫二銨水溶液含浸於由嫘縈纖維(17dtex，纖維長76mm)所構成的基重400g/m2之針軋不織布，擰除液體後進行乾燥，使其附著8~10重量%。將所得之前處理不織布在氮氣環境中，以40分鐘升溫至900℃，在此溫度下保持3分鐘。然後在此溫度下，在含有露點71℃之水蒸氣的氮氣流中，進行活性化處理17分鐘，得到活性碳纖維片。
(1.2)淨水用過濾器(淨水用成形體)的製作
作為纖維狀黏結劑，準備5重量份的日本Exlan工業股份有限公司製丙烯酸纖維50TWF。
將所準備之纖維狀黏結劑5重量份與0.5L的水一起投入混合機，進行解纖與分散30秒，接著加入上述(1.1)中所得之活性碳纖維片100重量份與0.5L的水，再進行解纖與分散10秒，得到第1漿液。對於第1漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維片，形狀不易崩塌。
<實施例2>
準備與上述實施例1中使用者相同的纖維狀黏結劑。
將所準備之纖維狀黏結劑5重量份與0.5L的水一起投入混合機，進行解纖與分散30秒，接著加入粒狀活性碳100重量份與0.5L的水，再進行解纖與分散10秒，得到第2漿液。將上述實施例1的第1漿液與第2漿液各50重量份進行混合，對於此混合漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維片，形狀不易崩塌。
<實施例3>
準備與上述實施例1、2中使用者相同的第1漿液以及與上述實施例2中使用者相同的第2漿液。分別將25重量份的第1漿液與75重量份的第2漿液進行混合，對於此混合漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維片，形狀不易崩塌。
<實施例4>
(1.1)活性碳纖維片的製作
使6~10%磷酸氫二銨水溶液含浸於由嫘縈纖維(17dtex，纖維長76mm)所構成的基重400g/m2的針軋不織布，擰除液體後進行乾燥，使其附著8~10重量%。將所得之前處理不織布在氮氣環境中，以40分鐘升溫至900℃，在 此溫度下保持3分鐘。然後在此溫度下於含有露點71℃之水蒸氣的氮氣流中進行活性化處理17分鐘，得到活性碳纖維片。
(1.2)淨水用過濾器(淨水用成形體)的製作
作為纖維狀黏結劑，準備5重量份的日本Exlan工業股份有限公司製丙烯酸纖維50TWF。
將所準備之纖維狀黏結劑5重量份與0.5L的水一起投入混合機，進行解纖與分散30秒，接著加入上述(1.1)中所得之活性碳纖維片100重量份與0.5L的水，再進行解纖與分散20秒，得到第1漿液。對於第1漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維片，形狀不易崩塌。
<實施例5>
準備與上述實施例4中使用者相同的纖維狀黏結劑。
將所準備之纖維狀黏結劑5重量份與0.5L的水一起投入混合機30秒，進行解纖與分散，接著再加入粒狀活性碳100重量份與0.5L的水10秒，進行解纖與分散，得到第2漿液。將上述實施例4的第1漿液與第2漿液各50重量份進行混合，對於此混合漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維片，形狀不易崩塌。
<實施例6>
準備與上述實施例4、5中使用者相同的第1漿液以及與上述實施例5中使用者相同的第2漿液。分別將25重量份的第1漿液與75重量份的第2漿液進行混合，對於此混合漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維片，形狀不易崩塌。
<實施例7>
(1.1)活性碳纖維
使6~10%的磷酸氫二銨水溶液含浸於棉狀的嫘縈纖維(56dtex，纖維長102mm)，擰除液體後進行乾燥，使其附著8~10重量%。將所得之前處理纖維在氮氣環境中以45分鐘升溫至900℃，在此溫度保持3分鐘。然後在此溫度下，於含有露點71℃之水蒸氣的氮氣流中進行活性化處理17分鐘，得到活性碳纖維。
(1.2)淨水用過濾器(淨水用成形體)的製作
使用上述(1.1)中所得之活性碳纖維代替活性碳纖維片，除此之外，與實施例4的情況相同地得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維，形狀不易崩塌。
<實施例8>
準備與上述實施例7中使用者相同的第1漿液以及與上述實施例5中使用者相同的第2漿液。分別將25重量份的第1漿液與75重量份的第2漿液進行混合，對於此混合漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。所得之淨水用成形體，相較於活性碳纖維，形狀不易崩塌。
<比較例1>
(1.1)活性碳纖維片的製作
使6~10%磷酸氫二銨水溶液含浸於由嫘縈纖維(3.0dtex，纖維長60mm)所構成的基重300g/m2的針軋不織布，擰除液體後進行乾燥，使其附著8~10重量%。將所得之前處理不織布在氮氣環境中以38分鐘升溫至900℃，然後 在此溫度下，在含有露點60℃之水蒸氣的氮氣流中進行活性化處理13分鐘，得到活性碳纖維片。
(1.2)淨水用過濾器(淨水用成形體)的製作
作為纖維狀黏結劑，準備5重量份的日本Exlan工業股份有限公司製丙烯酸纖維50TWF。
將所準備之纖維狀黏結劑5重量份與0.5L的水一起投入混合機，進行解纖與分散30秒，接著加入上述(1.1)中所得之活性碳纖維片100重量份與0.5L的水，再進行解纖與分散60秒，得到第1漿液。對於第1漿液進行吸引成形、脫水及乾燥，藉此得到淨水用成形體。
<比較例2>
購入市售淨水用過濾器(產品名稱：FMH-B055C，ZETT工業公司製)，以此作為比較例2。
<比較例3>
購入市售淨水用過濾器(產品名稱：FMH-C055C，ZETT工業公司製)，以此作為比較例3。
<測量方法>
針對如上述製作或取得的淨水用過濾器及此等材料的尺寸、物性及性能等相關的各種項目，以下述所示之方法進行測量及評價。另外，規定本揭示中提及之發明的各種數值可以下述測量方法及評價方法求出。
另外，以下的測量中，實施例1~8的淨水用過濾器(淨水用成形體)及比較例1的淨水用過濾器，係使用製備成下述尺寸者。又，比較例2及3的淨水用過濾器亦為下述相同的尺寸。
與筒狀過濾器本體之長軸方向正交之剖面的外半徑：3.25cm
與筒狀過濾器本體之長軸方向正交之剖面的內半徑：1.5cm
筒狀過濾器本體的長軸方向長度：25cm
過濾器本體的體積：653cm3
又，作為與比表面積、總細孔容積及平均細孔直徑相關的N2吸附BET解析方法的參考規格，係參照與JIS K 1477之吸附性能相關的基本物性。又，關於超微孔容積及微孔容積，係參照以N2吸附GCMC(GCMC：Grand Canonical Monte Carlo method)所進行之模擬分析法以作為參考規格。
(1)比表面積
採取用於測量的試驗樣本約30mg，於200℃真空乾燥20小時後進行秤量，使用高精度氣體/蒸氣吸附量測量裝置BELSORP-maxII(MicrotracBEL公司)進行測量。在相對壓力10-8等級~0.990的範圍內測量在液態氮沸點(77K)下的氮氣吸附量，製作試料的吸附等溫線。對於此吸附等溫線，藉由以吸附等溫線I型(ISO9277)的條件自動決定分析相對壓力範圍的BET法進行分析，求出單位重量的BET比表面積(單位：m2/g)，以此作為比表面積(單位：m2/g)。
(2)總細孔容積
在上述比表面積的項目中所得之等溫吸附線中，從相對壓力0.960的結果，以一點法算出總細孔容積(單位：cm3/g)。
(3)平均細孔直徑(亦稱為平均細孔徑)
以下式3算出。
〔式3〕平均細孔直徑(單位：nm)=4×總細孔容積×103÷比表面積
(4)超微孔容積(V0.7)
對於上述比表面積的項目中所得之等溫吸附線，使用高精度氣體/蒸氣吸附量測量裝置BELSORP-maxII(MicrotracBEL公司)附屬的分析軟體BELMaster，藉由將分析設定為「smoothing(使用細孔分布分析中的所有點之中前後一點的移動平均處理)」、「分布函數：No-assumption」、「細孔徑的定義：Solid and Fluid Def.Pore Size」、「Kernel：Slit-C-Adsorption」的GCMC法進行分析，從所得之吸附時的細孔分布曲線的結果讀取0.7nm的累積細孔容積，作為超微孔容積(單位：cm3/g)。
(5)微孔容積(V2.0)
對於上述比表面積的項目中所得之等溫吸附線，使用高精度氣體/蒸氣吸附量測量裝置BELSORP-maxII(MicrotracBEL公司)附屬的解析軟體BELMaster，藉由分析設定為「smoothing(使用細孔分布分析中的所有點之中前後一點的移動平均處理)」、「分布函數：No-assumption」、「細孔徑的定義：Solid and Fluid Def.Pore Size」、「Kernel：Slit-C-Adsorption」的GCMC法進行分析，從所得之吸附時的細孔分布曲線的結果，讀取2.0nm的累積細孔容積，作為微孔容積(單位：cm3/g)。
(6)細孔徑大於0.7nm且在2.0nm以下之細孔的細孔容積(V0.7-2.0)
從上述(5)中求出的微孔容積的值(b)減去上述(4)中求出的超微孔容積(a)的值，求出細孔容積V0.7-2.0的值。
(7)超微孔容積在微孔容積中所占的存在比例(R0.7/2.0)
以上述(4)中求出的超微孔容積的值(a)除以上述(5)中求出的微孔容積(b)的值，求出超微孔容積的存在比例R0.7/2.0的值。
(8)作為淨水用過濾器之材料的活性碳纖維片的基重
將用於測量的各試驗樣本靜置於溫度23±2℃、相對濕度50±5%的環境下12小時以上，從重量與縱橫尺寸求出基重(單位：g/m2)。
(9)作為淨水過濾器之材料的活性碳纖維片的厚度
將用於測量的各試驗樣本靜置於溫度23±2℃、相對濕度50±5%的環境下12小時以上，使用數位小型測厚器FS-60DS(大榮科學精器製作所公司)，測量施加0.3kPa載重時的片材厚度(單位：mm)。
(10)調濕密度
各試驗樣本的調濕密度係以下式4算出。片材基重及片材厚度分別係使用由上述(8)及(9)的測量所得之數值。
〔式4〕調濕密度(單位：g/cm3)=片材基重÷片材厚度÷103
(11)水分含量
將用於測量的試驗樣本靜置在溫度23±2℃、相對濕度50±5%的環境下12小時以上後，採取0.5~1.0g的試料，在乾燥機中於115±5℃乾燥3小時以上，從此時的重量變化求出水分(單位：%)。
(12)活性碳纖維的纖維徑及纖維長
關於淨水用過濾器所包含的活性碳纖維的纖維徑及纖維長，以下述方式分別求出平均值、標準差、變動係數。
<平均纖維徑>
纖維徑係使用掃描式電子顯微鏡JSM-IT300 InTouchScope(日本電子股份有限公司製)，從500倍的影像隨機抽取10條纖維進行測量後，求出平均纖維徑。
<平均纖維長>
纖維長係使用DIGITAL MICROSCOPE KH-8700(Hirox股份有限公司製)，從50倍的影像隨機抽出20條纖維測量之後，求出平均纖維長。
<纖維長．標準差>
纖維長係使用DIGITAL MICROSCOPE KH-8700(Hirox股份有限公司製)，從50倍的影像隨機抽出20條纖維測量後，求出標準差。
<纖維長．變動係數>
由標準差/平均值算出。
(13)粒狀活性碳的粒徑
關於淨水用過濾器所包含的粒狀活性碳的粒徑，以下述方式分別求出平均值、標準差、變動係數。
<平均粒徑>
纖維長係使用DIGITAL MICROSCOPE KH-8700(Hirox股份有限公司製)，從50倍的影像隨機抽取20條粒狀活性碳測量後，求出粒徑的平均值。
<粒徑．標準差>
纖維長係使用DIGITAL MICROSCOPE KH-8700(Hirox股份有限公司製)，從50倍的影像隨機抽取20條粒狀活性碳測量後，求出粒徑的標準差。
<粒徑．變動係數>
由粒徑的標準差/平均粒徑算出。
(14)淨水用過濾器的尺寸量測
將實施例1~8的淨水用過濾器(淨水用成形體)以及比較例1~3的淨水用過濾器靜置於溫度23土2℃、相對濕度50±5%的環境下12小時以上之後，使用游標卡尺、尺量測尺寸以測量成形體的尺寸。又，使用電子天秤測量成形體的重量。
(15)淨水用過濾器的密度(調濕密度：溫度23℃、相對濕度50%條件下)
由下式5算出。
〔式5〕密度(單位：g/cm3)=淨水用過濾器的重量÷成形體的體積×100
各淨水用過濾器的體積及重量係使用上述(14)之成形體的尺寸測量結果。
(16)亞甲基藍吸附性能
根據日本自來水協會規格自來水用粉末活性碳(JWWA K113)的亞甲基藍脫色力(單位：ml/g)進行測量，將結果作為亞甲基藍吸附性能(單位：ml/g)。
(17)殘留氯濃度
將試驗樣本的淨水用過濾器填充至250mm用的殼體，將使用次氯酸鈉使殘留氯濃度為50ppm且調整為20℃的水以4L/分鐘的流量從外側通入內側後進行取樣，藉由可攜式殘留氯計HI 96771(Hanna Instruments．Japan公司製)測量殘留氯濃度(ppm)。殘留氯濃度為0~5.00ppm的情況使用DPD(二乙基對苯二胺)試劑，超過5.00ppm的情況則使用以碘化鉀試劑所進行的吸光光度法。
(18)壓力損失
將試驗樣本的淨水用過濾器填充於250mm用的殼體，將使用次氯酸鈉使殘留氯濃度為50ppm且調整為20℃的水以4L/分鐘的流量從外側通入內側，測量通入前後的壓力損失(MPa)。
針對實施例1~8及比較例1~3進行測量的結果顯示於表1、表2-1、表2-2、表2-3及表2-4。另外，表中「ACF」的用語係活性碳纖維(Active Carbon Fiber)的縮寫。
Figure 111127065-A0305-02-0047-1
Figure 111127065-A0305-02-0048-2
Figure 111127065-A0305-02-0049-3
Figure 111127065-A0305-02-0050-4
Figure 111127065-A0305-02-0051-5
1:淨水用過濾器
11:筒狀體(淨水用成形體)
12:封端蓋

Claims (13)

  1. 一種淨水用的成形體，前述成形體包含活性碳及原纖維化纖維狀黏結劑；前述活性碳與前述纖維狀黏結劑的含有比例，係相對於100重量份的活性碳，纖維狀黏結劑為0.3~20重量份；前述活性碳，係在每100重量份的活性碳中，包含20重量份以上的活性碳纖維；活性碳纖維的平均纖維長/平均纖維徑為5~40；前述成形體係含有前述活性碳纖維及前述原纖維化纖維狀黏結劑相互交纏的混合物。
  2. 如請求項1之成形體，其中，前述原纖維化纖維狀黏結劑是在未熔融的狀態下，與前述活性碳纖維相互交纏。
  3. 如請求項1之成形體，其中前述活性碳纖維的平均纖維長為500μm以上。
  4. 如請求項1之成形體，其中前述活性碳纖維的平均纖維徑為12.0μm以上。
  5. 如請求項1之成形體，其中前述活性碳纖維的平均纖維長為500μm以上，且前述活性碳纖維的平均纖維徑為13.0μm以上。
  6. 如請求項1之成形體，其中前述活性碳，係在每100重量份的前述活性碳中，含有20重量份~90重量份的活性碳纖維、及80重量份~10重量份的粒狀活性碳，前述原纖維化纖維狀黏結劑係與前述活性碳纖維及前述粒狀活性碳相互交纏。
  7. 如請求項6之成形體，其中前述粒狀活性碳的平均粒徑為40~2000μm。
  8. 如請求項1之成形體，其中前述活性碳纖維之成為前驅物的纖維材料的纖度為3.3~60.0dtex。
  9. 如請求項1之成形體，其中前述成形體的比表面積為1100~2400m2/g。
  10. 如請求項1之成形體，其中前述成形體的總細孔容積為0.50~1.20cm3/g。
  11. 如請求項1之成形體，其中前述成形體的密度為0.06~0.40g/cm3。
  12. 如請求項1之成形體，其中前述成形體的比表面積為1100~2400m2/g，前述成形體的總細孔容積為0.50~1.20cm3/g，且前述成形體的密度為0.06~0.40g/cm3。
  13. 如請求項1至11中任一項之成形體，其中前述成形體的壓力損失為0.0020MPa以下。
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