WO2018194177A1 - 繊維状吸着材、浄水フィルタ、および水処理方法 - Google Patents

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fibrous adsorbent
adsorbent
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fibrous
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隆一郎 平鍋
久美子 小川
恵介 米田
竜馬 宮本
智子 金森
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fibrous adsorbent suitable for removing harmful substances in water, a water purification filter comprising the fibrous adsorbent, and a water treatment method using the water purification filter.
  • Patent Document 1 discloses an arsenic trapping adsorbent. Hydrous cerium hydroxide with arsenic adsorption performance and ethylene vinyl alcohol polymer are mixed in a solvent, and the ethylene vinyl alcohol polymer is formed into a three-dimensional network structure by phase separation method. It is a granular material carrying cerium oxide.
  • Patent Document 2 discloses an arsenic scavenging fiber.
  • This arsenic scavenging fiber can be obtained, for example, by the following operation.
  • the fiber substrate is contacted with the crosslinking reactive compound in the presence of a redox catalyst or the like.
  • the cross-linking reactive compound has a reactive double bond and a glycidyl group, and the reactive double bond reacts with the fiber molecule, whereby the compound having the glycidyl group is grafted onto the fiber molecule in a pendant form.
  • a chelate-forming functional group is introduced into the fiber molecule by reacting the graft adduct with a compound having a functional group having reactivity with a glycidyl group and having a chelate-forming functional group. .
  • a fiber having an arsenic scavenging property is obtained.
  • Patent Document 3 discloses a zirconium-supported fibrous adsorbent obtained by graft polymerization of a reactive monomer having a phosphate group on a base material and immersing this polymer in a solution of a zirconium compound.
  • the adsorbent described in Patent Document 1 has a problem that the adsorption speed is slow and the adsorption performance at a high flow rate is not sufficient.
  • a component capable of adsorbing arsenic is graft-polymerized on the fiber surface, but the amount of the component is insufficient, the adsorption rate is slow, and the adsorption capacity is inferior. .
  • the object of the present invention is to remove the harmful substances such as boron, arsenic, phosphorus, fluorine, etc. in the water by making the fibers carrying the adsorption performance particles in a high ratio with respect to the base material, so that the adsorption performance is high even at a high flow rate. It is to provide an excellent adsorbent.
  • a fibrous adsorbent comprising: a core material that is a multifilament containing a plurality of single fibers; and a resin composition that contains adsorbent particles and a resin and is present around the single fibers, The fibrous adsorbent whose mass of a resin composition is 30 mass% or more and 400 mass% or less with respect to the mass of the said core material.
  • the ratio of the area occupied by the resin composition to the area of the core is 20% or more and 90% or less, (1) or ( The fibrous adsorbent according to 2).
  • the adsorptive particles are one or more inorganic compound particles selected from the group consisting of metal oxides, metal hydroxides, and metal hydrated oxides.
  • the fibrous adsorbent according to (4), wherein the inorganic compound particles include one or more selected from the group consisting of cerium, zirconium, and iron.
  • a water purification filter comprising the fibrous adsorbent according to any one of (1) to (8) or the woven or knitted fabric according to any one of (9) to (11).
  • a water treatment method comprising a step of removing at least one harmful substance selected from the group consisting of phosphorus and fluorine.
  • the fibrous adsorbent When the ratio of the mass of the resin composition to the mass of the core material in the fibrous adsorbent is 30% by mass or more, the fibrous adsorbent can efficiently adsorb harmful substances from water at a high flow rate, When the ratio is 400% by mass or less, the water flow resistance of the fibrous adsorbent is reduced.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a core material in a fibrous adsorbent of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for illustrating the fibrous adsorbent of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the fibrous adsorbent of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for illustrating the fibrous adsorbent of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for illustrating the fibrous adsorbent of the present invention.
  • 6A and 6B are diagrams for explaining the coating nozzle, where FIG. 6A is a cross-sectional view, and FIG. 6B is a perspective view.
  • FIG. 7 is a cross-sectional photograph illustrating the fibrous adsorbent of the present invention.
  • the fibrous adsorbent of the present invention comprises a core material and a resin composition.
  • the fibrous adsorbent of the present invention can remove harmful substances such as boron, arsenic, phosphorus and fluorine in water. “Fibrous” means a thread-like object.
  • the diameter D of the fibrous adsorbent is preferably 30 ⁇ m or more, and more preferably 100 ⁇ m or more.
  • the fiber diameter is preferably 1000 ⁇ m or less, and more preferably 600 ⁇ m or less.
  • the fiber diameter is 1000 ⁇ m or less, the area where the fibrous adsorbent is in contact with the raw water can be made larger than that of the granular adsorbent that is generally distributed. That is, when the fiber diameter is 1000 ⁇ m or less, the adsorption rate can be made larger than that of the granular adsorbent.
  • the diameter D of the fibrous adsorbent is the diameter of the smallest circle that includes the fibrous adsorbent in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the fibrous adsorbent.
  • the adsorption capacity per volume of the fiber decreases as the fiber diameter increases, but in the fibrous adsorbent of the present invention as described later, Since the inside has an adsorbing ability, even if the diameter D of the fibrous adsorbent is increased, the adsorption capacity is unlikely to decrease.
  • the length of the fibrous adsorbent is not particularly limited as long as it is larger than the diameter D, but it is preferably 100 times or more and preferably 1000 times or more of the diameter D.
  • the fibrous adsorbent of the present invention has a core material (fiber structure).
  • the core material includes polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyester such as polyethylene terephthalate and polycarbonate, polyamide, aromatic polyamide, acrylic, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyfluoride.
  • Synthetic fibers such as halogenated polyolefins such as vinylidene fluoride, natural fibers such as wool, silk, and cotton, or blended yarns or blended yarns thereof can be used.
  • polyamides and polyesters are particularly preferable.
  • Nylon is particularly preferable for polyamides
  • PET polyethylene terephthalate
  • the core material is a multifilament including a plurality of single fibers (filaments).
  • the resin composition is held between the single fibers, so that the mass of the resin composition becomes sufficiently large relative to the mass of the core material, and exhibits excellent adsorption performance.
  • the cross-sectional shape of the single fiber is not particularly limited, and may be circular or irregular.
  • a preferred cross section is an irregular cross section.
  • the irregular cross section includes a polygonal cross section, a flat cross section, a lens-type cross section, a trilobal cross section, a so-called multi-lobe cross section, a so-called multi-lobe cross section, a cross section having three to eight convex portions, the hollow cross section, and others.
  • a well-known profile is illustrated.
  • the irregularity of the irregular cross section is preferably 1.2 or more and 6.0 or less.
  • the irregularity referred to here is obtained by dividing the diameter R1 of the smallest circle that includes the cross section of the single fiber 3 by the diameter R2 of the largest circle that fits within the cross section of the single fiber 3, as shown in FIG. It is a value (R1 / R2). If the degree of deformity of the single fiber 3 is 1.2 or more, since the unevenness of the cross section of the single fiber 3 is large, the amount of the resin composition that can hold the core material (that is, the multifilament having a plurality of single fibers 3) increases. . On the other hand, when the degree of profile is 6.0 or less, there is an advantage that the core is difficult to cut.
  • the fibrous adsorbent has a resin composition that exists around a single fiber. That is, the fibrous adsorbent has a core material including a plurality of single fibers and a resin composition layer existing around the core material.
  • all the single fibers in the multifilament as the core material may be coated with the resin composition, or only some of the single fibers may be coated with the resin composition.
  • the whole need not be covered with the resin composition, and a part of one single fiber may be coat
  • the ratio R of the resin composition to the mass of the core is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and further preferably 100% by mass or more. .
  • the ratio R is 30% by mass or more, a fibrous adsorbent having a large adsorption rate is realized. If the adsorption rate is high, the material to be removed can be sufficiently adsorbed even if the raw water is treated under conditions where the flow rate of the raw water is large relative to the volume of the fibrous adsorbent, that is, the space velocity is high. A removal rate can be achieved.
  • the ratio R is preferably 400% by mass or less, and more preferably 300% by mass or less.
  • R is 400% by mass or less, the fibrous adsorbent has flexibility and is easy to handle.
  • the fibrous adsorbent 51 has a multifilament, which is a yarn bundle formed of a plurality of single fibers 3, as a core material 30, and a resin composition layer that exists around the single fibers 3. 1
  • the plurality of single fibers 3 coated with the layer 1 are directly or indirectly bonded to each other via the layer 1.
  • the entire periphery of the single fiber 3 is covered with the layer 1, but as described above, the present invention is not limited to this embodiment.
  • the fibrous adsorbent 52 has a multifilament that is a yarn bundle formed of a plurality of single fibers 3 as a core material, and further includes a single fiber in addition to the fibrous adsorbent 51 of FIG. 2.
  • the space is filled with the resin composition 1.
  • the fibrous adsorbent 52 of this embodiment has a sea-island structure including a sea component that is the resin composition 1 and an island component that is the core material 30.
  • the fibrous adsorbent 53 has a thicker resin composition on the outer side of the core material 30 than the fibrous adsorbent 52 in FIG. 3.
  • the outer edge of the layer of the resin composition equivalent to the fibrous adsorbent 52 in FIG. 3 is shown in FIG. 4 by a dotted line, and this resin composition is marked with “11”, and the resin composition layer on the outer side. "12" is attached to
  • the ratio R occupied by the resin composition 1 is larger than that of the fibrous adsorbent 52.
  • the area ratio of the core material in a circle with a diameter of 2 / 3D from the center of the cross section in a cross section perpendicular to the longitudinal direction is 20% or more with respect to the area of the circle with a diameter of 2 / 3D. It is preferable that it is 30% or more.
  • Resin composition contains adsorptive particles and resin.
  • the adsorptive particles and the resin will be described later.
  • Adsorbent particles contained in the resin composition are preferably inorganic compound particles, and may be arbitrarily selected from activated carbon, various catalysts, metal elements, metal salts, and the like depending on the adsorption target. I can do it.
  • the adsorptive particles include metal oxides and hydrates thereof when the adsorption target is boron, arsenic, phosphorus, or fluorine ions.
  • the fine adsorbent particles are preferably metal hydroxides or metal hydroxides from the viewpoint of adsorption capacity.
  • metal hydroxides and metal hydroxides include rare earth element hydroxides, rare earth element hydroxides, zirconium hydroxide, hydrous zirconium oxide, iron hydroxide, and hydrous iron oxide.
  • lanthanoid elements of 57 to 71, that is, lanthanum La, cerium Ce, praseodymium Pr, neodymium Nd, promethium Pm, samarium Sm, europium Eu, cadolinium Gd, terbium Tb, dysprosium Dy, holmium Ho, erbium Er, thulium Tm, ytterbium Yb, lutetium Lu are applicable, and among these, a preferable element from the viewpoint of ion removal performance is cerium. Cerium is preferred.
  • the adsorptive particles preferably include one or more selected from the group consisting of cerium, zirconium and iron. Mixtures of these hydroxides and / or hydrous oxides are also useful.
  • the proportion r of the adsorbent particles in the resin composition is preferably 30% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more.
  • the ratio r is preferably 99% by mass or less, and more preferably less than 97% by mass. Since the strength of the resin composition is increased when the ratio r is 99% by mass or less, deformation or fracture is suppressed.
  • the method for peeling the resin composition from the fibrous adsorbent is not particularly limited.
  • the fibrous adsorbent can be pressed using a nip roll or the like, and the resin can be crushed to be peeled from the core.
  • the water content of the adsorptive particles is preferably 1% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more.
  • an adsorption site can be imparted to the inside of the particle, and the adsorption capacity is sufficient.
  • a moisture content is 30 mass% or less, and it is more preferable that it is 20 mass% or less.
  • the density of the adsorption sites inside the particles can be increased, and the adsorption capacity is sufficient.
  • These adsorbent particles preferably have a particle size of 50 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • the particle diameter is 50 ⁇ m or less, the number of adsorption sites existing on the outer surface of the particle can be increased, and the adsorption capacity is sufficient.
  • it is preferable that it is 0.01 micrometer or more, and it is more preferable that it is 0.05 micrometer or more.
  • the particles are less likely to aggregate in the solution at the time of producing the fibrous adsorbent, and the particles can be uniformly coated on the fibers.
  • the resin contained in the resin composition is preferably an organic polymer having water resistance that does not elute into water or a derivative of these polymers.
  • an ethylene-vinyl alcohol copolymer examples thereof include thermoplastic resins that are compatible with organic solvents such as polyvinylidene fluoride and polysulfone, and incompatible with water, and thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins, and melamine resins.
  • the resin preferably has a carboxy group or a hydroxy group.
  • a hydrophilic group such as a carboxy group, a hydroxy group, or an amino group, the water permeability of the adsorbent is increased and the water flow resistance is reduced, so that a treatment at a high flow rate is possible.
  • the fibrous adsorbent of the present invention may be used as a cut fiber, or may be used in the form of a woven fabric, a knitted fabric, a non-woven fabric, or the like.
  • the gaps at the time of filling have a uniform structure, so that the pressure loss at the time of water flow is reduced, and processing at a high flow rate is facilitated.
  • the woven fabric is more preferable than the knitted fabric because the structure is more uniform, and the pressure loss during water flow is reduced, and the treatment is easy at a high flow rate.
  • the step of attaching the resin composition to the core material may be performed before or after the step of processing the core material into a woven or knitted form.
  • the woven structure of the fibrous adsorbent is not particularly limited.
  • a three-layer structure such as plain weave, twill weave, satin weave, etc.
  • double pile structures such as vertical velvet, towel, and velor, and pile piles such as benjin, horizontal velvet, velvet, and coral.
  • the textile fabric which has these woven structures can be woven by a normal method using normal looms, such as a rapier loom and an air jet loom.
  • op an opening (hereinafter referred to as op) as a value indicating the distance between the fibers or fiber bundles constituting the woven or knitted fabric, and is defined by the following equation.
  • op ( ⁇ m) ⁇ 25400 / n (pieces / inch) ⁇ ⁇ D (1)
  • n (pieces / inch) number of meshes per inch of woven or knitted fabric
  • D fiber diameter ( ⁇ m) constituting the woven or knitted fabric
  • the value op / D obtained by dividing the opening by the fiber diameter is preferably 0.5 or more, more preferably 0.7 or more, and still more preferably 0.8 or more.
  • op / D is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.0 or less. That is, op / D is preferably in the range of 0.5 ⁇ op / D ⁇ 3.0. When op / D is 0.5 or more, clogging is unlikely to occur during water flow, and water flow resistance is unlikely to increase. When op / D is 3.0 or less, when the raw water is passed through the filter for liquid filtration, the removal target component in the raw water can be suitably removed without causing a short pass of the raw water.
  • the type of knitted fabric is not particularly limited, and may be a weft knitted fabric or a warp knitted fabric.
  • Preferred examples of the weft knitting structure include flat knitting, rubber knitting, double-sided knitting, pearl knitting, tuck knitting, float knitting, one-sided knitting, lace knitting, bristle knitting, and the like.
  • Preferred examples include single atlas knitting, double cord knitting, half tricot knitting, back hair knitting, jacquard knitting and the like.
  • the knitting can be knitted by a normal method using a normal knitting machine such as a circular knitting machine, a flat knitting machine, a tricot knitting machine, and a Raschel knitting machine.
  • the basis weight of these woven and knitted fabrics is preferably 300 g / m 2 or more, more preferably 350 g / m 2 or more, and still more preferably 400 g / m 2 or more.
  • the basis weight is preferably 1500 g / m 2 or less, more preferably 1000 g / m 2 or less, and still more preferably 800 g / m 2 or less. That is, the basis weight is preferably in the range of 300 g / m 2 or more and 1500 g / m 2 or less.
  • the component to be removed in the raw water can be suitably removed without causing a short pass of the raw water when the filter for liquid filtration is used. Moreover, it is hard to produce clogging by being 1500 g / m ⁇ 2 > or less, and the water flow resistance at the time of water flow can be made small.
  • the manufacturing method of the fibrous adsorbent is: (I) A step of preparing a core material, and (II) a step of attaching a resin composition to the core material.
  • Step (I) may be a step of forming a multifilament by a known spinning method, and may further include a step of processing the obtained multifilament into a woven fabric or a knitted fabric. That is, as the core material, long fibers that are multifilaments may be used as they are, or may be used in a state of being processed into a woven or knitted form.
  • Step (II) is a step of forming a resin composition layer around the single fibers constituting the core material.
  • process (II) is not specifically limited, For example, either the following method (1) or (2) can be selected.
  • (1) After bringing the core material into contact with the aqueous solution containing the thermosetting resin precursor and the adsorbing particles, the excess aqueous solution adhering to the core material is removed, and the core material holding the aqueous solution is heated.
  • Adsorbent particles are dispersed in an organic solvent solution in which a polymer that is compatible with an organic solvent and incompatible with water is dissolved, and after the core material is brought into contact with the solution, it adheres to the core material.
  • a method of solidifying the polymer in the solution by removing the excess solution and further immersing the core material holding the solution in water.
  • aqueous solution and “organic solvent solution” in the above methods (1) and (2) are hereinafter referred to as “resin composition stock solutions”.
  • resin composition stock solutions As a specific method of bringing the core material into contact with the resin composition stock solution, a method of immersing the core material in the resin composition stock solution, and using the coater, roller, spray, etc., the resin composition stock solution with respect to the core material A coating method can be used.
  • the concentration of the precursor or polymer in the resin composition stock solution is preferably 50 g / L or more.
  • a solution can fully be hold
  • the concentration of the precursor or polymer is preferably 500 g / L or less. When the concentration is 500 g / L or less, dissolution is facilitated, and the viscosity of the solution does not increase too much, so that this step can be easily performed.
  • the concentration of the adsorptive particles in the resin composition stock solution is preferably 0.5 times or more, more preferably 2 times or more that of the precursor or polymer. .
  • the concentration of the adsorbent particles is 2 mass times or more, the adsorptive ability can be efficiently imparted to the fiber.
  • the concentration of the adsorptive particles in the resin composition stock solution is preferably 10 mass times or less of the precursor or polymer, more preferably 8 mass times or less. When the concentration of the adsorptive particles is 10 mass times or less, the adsorbent particles can be uniformly dispersed in the resin composition stock solution.
  • Examples of the organic solvent for dissolving the polymer in the resin composition stock solution of the above method (2) include dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methyl 2-pyrrolidone, acetone and the like.
  • liquid draining as a method for removing the surplus resin composition stock solution adhering to the core material (liquid draining), a method of draining using a rubber roller such as mangle, an air nozzle or the like A method of blowing air and draining liquid can be used. Moreover, liquid can also be drained by using a long fiber as a core material using a nozzle.
  • the coating nozzle 6 includes a nozzle body 61 and a lead-out pipe 62.
  • the nozzle body 61 is a tubular member that is open at both ends and has a cavity inside.
  • the nozzle body 61 includes an introduction port 611 and a solution supply port 612.
  • the introduction port 611 is an opening provided at one end of the nozzle body 61.
  • the opening at the other end is connected to the outlet tube 62 as will be described later.
  • the solution supply port 612 is an opening provided on the side surface of the nozzle body 61.
  • the outlet tube 62 is a tubular member that is formed to be tapered and has a cavity inside.
  • the wider opening is connected to the opening on the opposite side of the inlet 611 of the nozzle body 61.
  • the narrower opening is the outlet 621.
  • the cavity inside the nozzle body 61 and the cavity inside the outlet pipe 62 form a continuous space in the coating nozzle 6. This space is referred to as a diffusion section and a reference numeral 613 is assigned.
  • the core material 30 When the coating is performed, the core material 30 is drawn into the diffusion portion 613 from the introduction port 611. In parallel with this, the resin composition stock solution is supplied from the solution supply port 612 into the diffusion portion 613. The core material 30 travels in the direction of the outlet port 621 together with the resin composition solution, and passes through the outlet port 612. A solution controlled within a certain range is applied to the core 30.
  • the same action is also applied to the solution of the resin composition. That is, the inner surface of the tapered nozzle (in the above-described example, the outlet tube 62) and the outer surface of the core member 30 that is a multifilament correspond to the two surfaces described above, and the solution used corresponds to the lubricant.
  • a pressing force is generated in a direction orthogonal to the flow direction when passing through the gap.
  • the solution is subjected to a squeezing and pressing action, and the solution enters between the single fibers of the multifilament.
  • a fibrous adsorbent in which a large amount of the resin composition is held between the single fibers is formed.
  • the nozzle (the lead-out pipe 62 in the above example) has elasticity, the nozzle can be reversibly deformed even if the outer diameter of the core material is not constant in the longitudinal direction of the core material.
  • the pressure between the materials is kept almost constant.
  • the amount of the resin composition stock solution entering the gaps between the single fibers 3 is constant.
  • the diameter of the outlet 621 is preferably 70% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 100% or more with respect to the diameter D of the fibrous adsorbent to be produced. Since the diameter of the outlet 621 is 70% or more with respect to the diameter D of the fibrous adsorbent, the core material is not crushed, that is, the gap between the single fibers is maintained, and the resin composition stock solution is placed between the single fibers. Can be pushed in. In order to allow the resin composition stock solution to enter between the single fibers and remove the excess resin composition stock solution adhering to the periphery of the core material, the diameter of the outlet should be 200% or less of the diameter D of the fibrous adsorbent. Is preferable, it is more preferable that it is less than 180%, and it is further more preferable that it is less than 160%.
  • the static shear elastic modulus due to tension which is one of the indices of the elastic coefficient indicating the repulsive force, is in the range of 0.5 to 2 MPa, and the fracture Those having a time elongation in the range of 150 to 400% are preferred.
  • isoprene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, silicone rubber, and the like that have both solvent resistance and mechanical strength against the solvent used in the polymer solution.
  • the outlet pipe 62 is preferably formed so that the inner diameter becomes smaller toward the outlet 621 in order to prevent the polymer from staying. Further, if the outlet pipe 62 is tapered, the outlet pipe 62 is easily subjected to the above-described diaphragm membrane pressure action. Therefore, it is preferable. Moreover, it is preferable that the outlet 621 is substantially circular when no load (external force) is applied. As long as the polymer solution can be applied substantially uniformly to the hollow fiber membrane, there is no problem even if it is oval.
  • the coating nozzle 6 may have an insertion port 63 provided from the inlet 611 to the outlet 621 as shown in FIG. Due to the insertion port 63, the core material 30 can be easily inserted into the coating nozzle 6 at the start of coating.
  • the coating nozzle 6 has a cut, and the cut functions as the insertion port 63. That is, by pushing the core material 30 into the coating nozzle 6 from the front of FIG. 6B, the core material 30 can be disposed so as to pass through the inlet 611 and the outlet 621. Moreover, it may replace with the structure of FIG.6 (b), and the coating nozzle may be divided
  • the insertion port when performing coating, the insertion port may be closed by applying a force to the nozzle 6 by an actuator.
  • the nozzle 6 may be configured so that the opposing surfaces 631 and 632 of the insertion port 63 are in close contact with each other in a state where no load (external force) is applied.
  • the insertion port 63 can be opened by reversibly deforming the nozzle 6 when the core member 30 is inserted, and the core member 30 can be inserted into the flow path from the insertion port 63.
  • the nozzle body 61 may be made of the same material as the outlet pipe 62, and is selected from plastics such as polyethylene and polypropylene, and metals such as stainless steel in consideration of solvent resistance and mechanical strength. Also good.
  • the core material is heated after draining, and in the method (2), the core material is immersed in water that is a coagulation bath.
  • the temperature at which the core material is heated is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher. Curing reaction advances by being 100 degreeC or more.
  • the heating temperature is preferably 250 ° C. or lower, and more preferably 200 ° C. or lower.
  • the form of a core material can be hold
  • a small amount of an organic solvent may be added to water as a coagulation bath in order to adjust the coagulation rate.
  • the organic solvent to be added include dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methyl 2-pyrrolidone, acetone and the like.
  • the temperature of water is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher. By being at 5 ° C. or higher, the polymer layer can be solidified in a short time.
  • the temperature of water is preferably 60 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or lower. By being 60 ° C. or lower, the resin can be effectively solidified.
  • the time for immersing the core material in water in this step is preferably adjusted appropriately according to the required pickup rate, since it takes time to solidify if the pickup rate is high, but it should be 5 seconds or more. It is preferable to immerse for 10 seconds or more. When the immersion time is 5 seconds or more, the polymer can be sufficiently solidified.
  • the immersion time is preferably 10 minutes or less, more preferably 5 minutes or less. When the immersion time is 10 minutes or less, the cost during processing can be reduced.
  • the pickup rate is a value defined as (BA) / A ⁇ 100 by the mass A of the core material and the mass B of the fibrous adsorbent. It means that the amount of the resin composition increases as the pickup rate increases.
  • the number of times of carrying out the steps of the above methods (1) and (2) may be one time or a plurality of times, and can be arbitrarily selected according to the form of the core material and the pickup rate. For example, by performing the coating by the method (1) or (2) once, as shown in FIG. 2, the resin composition layer 1 is formed on the surface of the single fiber 3, and a gap remains between the single fibers 3. If so, the coating can be performed again to fill the gaps between the single fibers 3 as shown in FIG. Further, by further overlapping the coating, the resin composition layer outside the core member 30 can be thickened as shown in FIG.
  • the coating can be further stacked on the outer side.
  • the water purification filter is obtained by winding a woven or knitted fabric of a fibrous adsorbent around the outer periphery of a cylindrical perforated core material.
  • the porous core material is preferably made of a porous synthetic resin, but may be perforated in a dense synthetic resin cylinder.
  • the synthetic resin is preferably a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, or a fluororesin such as PTFE or PFA, but is not limited thereto.
  • a water purification filter is obtained by winding and laminating a woven or knitted fabric of a fibrous adsorbent around the perforated core material.
  • the diameter (outer diameter) of the perforated core material is preferably 5 mm or more and 50 mm or less, and particularly preferably 20 mm or more and 40 mm or less.
  • the length of the perforated core material is not particularly limited, but is usually 80 mm or more and 500 mm or less.
  • the thickness of the woven or knitted layer wound around the perforated core material is preferably 5 mm or more and 50 mm or less, and particularly preferably 10 mm or more and 40 mm or less in order to ensure filtration performance and suppress filtration pressure loss. It is preferable to fix the end of the wound woven or knitted fabric to the outer peripheral surface of the woven or knitted wound body by welding, adhesion or the like.
  • the wound end face is preferably sealed with a disk-shaped plate or the like.
  • the porosity of the water purification filter is preferably 30% or more, more preferably 32% or more. Moreover, 70% or less is preferable, More preferably, it is 60% or less, More preferably, it is 50% or less. When the porosity is 30% or more, clogging is unlikely to occur during water flow, and water flow resistance is unlikely to increase. When the porosity is 70% or less, when the raw water is passed through the filter for liquid filtration, it is possible to suitably remove the component to be removed from the raw water without causing a short pass, and break through the raw water. A sufficient amount of permeate can be obtained.
  • the liquid to be treated is permeated from the inside of the perforated core material, and the permeated liquid is taken out from the outer peripheral surface of the woven or knitted wound body.
  • the filter is placed coaxially with the casing in a cylindrical casing.
  • a to-be-processed liquid is permeate
  • water is suitable, and it is suitably used for removing harmful substances such as boron, arsenic, phosphorus and fluorine.
  • the water treatment method comprises at least one selected from the group consisting of boron, arsenic, phosphorus and fluorine by allowing raw water to permeate through the reverse osmosis membrane element and permeate the permeated water of the reverse osmosis membrane element through the water purification filter. And a step of removing harmful substances.
  • boron in seawater is a component removed by the reverse osmosis membrane element, but it is not easy to reduce the boron concentration to a value suitable for drinking water even by reverse osmosis. In order to remove boron, it is conceivable to improve the boron removal performance by making the reverse osmosis membrane dense.
  • the reverse osmosis membrane is densified, the water permeation performance is lowered. Therefore, in order to obtain the same amount of permeated water as in the case of using a non-dense reverse osmosis membrane, the equipment is increased in size and the processing cost is increased.
  • the boron concentration of finally obtained water can be reduced without densifying the reverse osmosis membrane (that is, without reducing the water permeability).
  • boron is taken as an example, but the same applies to arsenic, phosphorus and fluorine.
  • the “raw water” refers to water to be treated, and is a word including seawater, brine, groundwater, drainage, etc., and is not limited to a specific mode. Moreover, you may permeate
  • the pre-filter mainly removes fine particles in the raw water and reduces the load on the reverse osmosis membrane.
  • ⁇ Diameter D of fibrous adsorbent, opening op> The woven or knitted fabric of the fibrous adsorbent was immersed in pure water for 24 hours, and then a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the fiber was observed with a microscope, and the diameter of the smallest circle including the fiber was measured. This value was measured for 10 fibrous adsorbents, and the average value was taken as the diameter of the fibrous adsorbent.
  • the diameter of the fiber bundle containing a multifilament was measured.
  • the warp interval and the weft interval were measured at 10 locations with a microscope, and the average value was taken as the opening of the fibrous adsorbent.
  • bed vol. Is the value obtained by dividing the volume of the permeate by the volume of the packed bed.
  • a packed bed means the part with which the fibrous adsorbent was filled in the column. In this measurement method, since the fibrous adsorbent is filled in the entire column, the volume of the column matches the volume of the packed bed.
  • a woven fabric or knitted fabric of a fibrous adsorbent was laminated in water on a column having a diameter of 40 mm and a thickness of 20 mm in the same manner as in the boron removal rate measurement, and pure water was passed through.
  • a value A (Pa / m) obtained by dividing the pressure loss, which is the difference between the pressure entering and leaving the column, by the thickness of the packed bed was measured by changing the permeate flow rate (m / s).
  • a value B obtained by dividing the pressure loss when the apparatus was passed without filling the sample by the thickness of the packed bed was measured by changing the permeation flow rate.
  • the value B was subtracted from the value A, and the relationship between the value obtained by dividing the pressure loss of the sample by the thickness of the packed bed and the flow velocity was plotted, and the directly proportional relationship was confirmed. From the slope of this straight line, the water flow resistance (Pa ⁇ s / m 2 ) of the sample in the packed bed was determined.
  • Example 1 A woven fabric was produced using PET fibers having a single fiber diameter of 20 ⁇ m, a bundle diameter of 215 ⁇ m, 40 filaments, and a triangular cross section of 1.8, and a plain weaving machine with a warp and weft mesh count of 40 (pieces / inch).
  • An ethylene vinyl alcohol copolymer (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Soarnol E type) is dissolved in dimethyl sulfoxide at a concentration of 12% by mass, and cerium hydroxide-containing fine particles are added 6 mass times the polymer amount to the solution. The solution was stirred and dispersed to prepare a 1 L solution. About 10 g of fabric was immersed in the solution.
  • the fabric was then drained with mangle and then immersed in water.
  • the fabric was immersed in the solution, drained, and immersed in water as one cycle, and two cycles were performed to obtain a woven fibrous adsorbent.
  • the boron removal rate and water flow resistance were measured. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 A woven fabric was produced using PET fibers having a single fiber diameter of 20 ⁇ m, a bundle diameter of 215 ⁇ m, 40 filaments, and a triangular cross section of 1.8, and a plain weaving machine with a warp and weft mesh count of 40 (pieces / inch).
  • Example 3 A woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 2 except that 15% by mass of polyacrylic acid and 3 mass times of the hydrated cerium-containing fine particles were used.
  • Example 4 A woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 3 except that the hydrous cerium oxide fine particles were changed to 2 mass times the precursor.
  • Example 5 A fibrous fibrous adsorbent in the same manner as in Example 3 except that 30% by mass of polyacrylic acid, 10% by mass of polyglycerol polyglycidyl ether, and 0.4 mass times of the hydrated cerium oxide fine particles were used. Got.
  • Example 6 Except for using a woven fabric having a single fiber diameter of 10 ⁇ m, a bundle diameter of 55 ⁇ m, 12 filaments, a four-leaf cross section with an irregularity of 2.4, and a mesh number of 100 (pieces / inch), a woven fibrous shape was obtained in the same manner as in Example 3. An adsorbent was obtained.
  • Example 7 A woven fabric was formed in the same manner as in Example 3 except that a woven fabric having a single fiber diameter of 20 ⁇ m, a bundle diameter of 215 ⁇ m, 40 filaments, and a round cross-section PET fiber and having a mesh number of 32 (pieces / inch) was used. A fibrous adsorbent was obtained.
  • Example 8 30 masses of polyacrylic acid using a woven fabric with a mesh number of 32 (pieces / inch) produced using a PET fiber having a triangular fiber section of 30 ⁇ m, bundle diameter of 318 ⁇ m, 40 filaments, and irregularity of 1.8. %,
  • a woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 3, except that the polyglycerol polyglycidyl ether was 10% by mass and the hydrous cerium hydroxide fine particles were 0.5 mass times the precursor.
  • Example 9 A woven fabric with 52 meshes (inch / inch) made of PET fibers with a single fiber diameter of 20 ⁇ m, a bundle diameter of 215 ⁇ m, 40 filaments, and an irregularity of 1.8 is used as a precursor.
  • a woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 3 except that the mass was 1.0 mass times.
  • Example 10 A knitted fabric-like fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 3, except that PET fabric having a round cross section of 84 dtex and 72 filaments was used and a knitted fabric knitted by a 22 gauge circular knitting machine was used.
  • Example 11 In Example 1, a woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 1 except that the woven fabric subjected to two cycles was immersed in the solution, drained, and immersed in water for only one cycle.
  • Example 12 A woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 3 except that plain weaving was performed after three cycles of immersion in the solution, draining, and immersion in water in the state of long fibers without plain weaving. It was.
  • Example 13 In Example 12, a woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 12, except that only one cycle of immersion of the long fiber performed in three cycles, draining, and immersion in water was performed. .
  • Example 14 Except for using a woven fabric having a single fiber diameter of 1 ⁇ m, a bundle diameter of 42 ⁇ m, 40 filaments, and a round cross-section PET fiber and having a mesh number of 175 (pieces / inch), a woven fabric was formed in the same manner as in Example 3. A fibrous adsorbent was obtained.
  • Example 15 It is made of silicone rubber with a single fiber diameter of 20 ⁇ m, a bundle diameter of 200 ⁇ m, 36 filaments, a triangular cross-section PET fiber with a profile of 1.8, tapered from an inner diameter of 3.2 mm, and a lead-out port of 0.4 mm.
  • the multifilament was coated by injecting the same solution as in Example 1 at the same time as passing through a coating nozzle equipped with a lead-out tube. Subsequently, the coated fiber was introduced into water at a temperature of 25 ° C., and a fibrous adsorbent was obtained through a step of solidifying the coating stock solution by non-solvent induced phase separation and a desolvation step by washing with water.
  • This fibrous adsorbent was plain woven with a plain weaving machine so that the number of warp and weft meshes was 40 (pieces / inch) to obtain a woven fibrous adsorbent.
  • Example 16 Using a nylon 6 fiber with a single fiber diameter of 15 ⁇ m, a bundle diameter of 170 ⁇ m, 36 filaments, and a round cross-section, it is tapered from an inner diameter of 3.2 mm and passed through a silicone rubber coating nozzle having a lead-out port of 0.35 mm.
  • PVA spontaneousification degree 98%, molecular weight 1700 10 parts by mass, hydrous cerium oxide (average particle size 4.5 ⁇ m) 10 parts by mass, diisopropoxy bis (triethanolamate) titanium (manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.)
  • a solution obtained by dissolving 2 parts by mass of 80 wt% isopropanol solution with 78 parts by mass of water was injected to coat the multifilament.
  • the coated fiber was passed through a hot air drying furnace, dried at 110 ° C. for 1 minute and 130 ° C. for 0.5 minute, and wound up with a winder manufactured by Kozu Seisakusho at a speed of 4 m / min.
  • FIG. 7 shows an SEM photograph of a cross section of the fibrous adsorbent of this example.
  • Example 17 a woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 16 except that coating and drying with a coating nozzle were performed for 3 cycles, and then wound with a winder manufactured by Kozu Seisakusho and heat-treated.
  • Example 18 Made of silicone rubber with a single fiber diameter of 30 ⁇ m, bundle diameter of 300 ⁇ m, 36 filaments, triangular cross section nylon 6 fiber with a profile of 1.8, tapered from an inner diameter of 3.2mm and a lead-out port of 0.45mm And 15% by mass of vinylidene fluoride homopolymer (Arkema, Kynar 760), 3% by mass of cellulose acetate (Eastman Chemical, CA-435-75S) and N at the same time.
  • Example 2 A woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 3 except that the polyacrylic acid was 2.4% by mass and the polyglycerol polyglycidyl ether was 2.4% by mass.
  • Example 3 A woven fibrous adsorbent was obtained in the same manner as in Example 3 except that the hydrous cerium oxide fine particles were changed to 0.25 mass times the precursor.
  • Example 4 A woven fabric in the same manner as in Example 3, except that a single-fiber diameter 55 ⁇ m, monofilament, and a round cross-section PET fiber and a woven fabric with a mesh number of 100 (pieces / inch) was used to make the number of coatings one time. A fibrous adsorbent was obtained.
  • Examples 1 to 18 have low water flow resistance and excellent removal performance as compared with Comparative Examples 1 to 4 even in a high flow rate region where the SV value is 500 (hr ⁇ 1 ).
  • the fibrous adsorbent of the present invention is suitably used for removing harmful substances in water.
  • Resin composition (or resin composition layer) 3 Single fiber 6: Coating nozzle 30: Core materials 51, 52, 53, 54: Fibrous adsorbent 61: Nozzle body 62: Deriving pipe 611: Inlet port 612: Solution supply port 613: Diffusion section 621: Outlet port

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Abstract

本発明は、水中のホウ素、ヒ素、リン、フッ素などの有害物質の除去において、通水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する。本発明の繊維状吸着材は、複数本の単繊維を含むマルチフィラメントである芯材と、吸着性粒子および樹脂を含みかつ前記単繊維の周囲に存在する樹脂組成物と、を有し、前記樹脂組成物の質量が、前記芯材の質量に対し３０質量％以上、４００質量％以下である。

Description

繊維状吸着材、浄水フィルタ、および水処理方法
　水中の有害物質の除去に好適な繊維状吸着材、該繊維状吸着材からなる浄水フィルタ、および該浄水フィルタを用いた水処理方法に関する。
　近年、浄水処理、排水処理および海水淡水化などの水処理分野において、例えば、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への要望が高まってきている。これらの有害物質について、水中からの除去方法の一つとして吸着材による吸着除去が検討されている。
　特許文献１には、ヒ素捕捉吸着材が開示されている。ヒ素の吸着性能を有している含水酸化セリウムとエチレンビニルアルコール重合体とを溶媒中で混合し、相分離法によってエチレンビニルアルコール重合体を三次元網目構造体に成形することでその内部に含水酸化セリウムを担持させた粒状体である。
　特許文献２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、例えば以下の操作によって得られる。レドックス触媒などの存在下で繊維基材を架橋反応性化合物と接触反応させる。架橋反応性化合物は反応性二重結合とグリシジル基とを有しており、反応性二重結合が繊維分子と反応することで、グリシジル基を有する化合物が繊維分子にペンダント状にグラフト付加する。さらに、このグラフト付加物に、グリシジル基との反応性を有する官能基を有し、かつキレート形成性官能基を有する化合物を反応させることで、繊維分子中にキレート形成性官能基が導入される。こうしてキレート形成性官能基が導入された繊維に、３価の鉄をキレート結合させると、ヒ素捕捉性を有する繊維が得られる。
　特許文献３には、リン酸基を有する反応性モノマーを基材にグラフト重合し、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２００５－２８８３６３号公報 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に記載の吸着材は、吸着速度が遅く高流速における吸着性能が十分でないという課題があった。特許文献２，３に記載の吸着材は、ヒ素を吸着することができる成分を繊維表面にグラフト重合させているが、成分量が不十分で吸着速度が遅いとともに吸着容量に劣るものであった。
　本発明の目的は、吸着性能を有する粒子を基材に対し高い割合で担持した繊維とすることで水中のホウ素、ヒ素、リン、フッ素などの有害物質の除去において、高流速においても吸着性能が優れる吸着材を提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
（１）複数本の単繊維を含むマルチフィラメントである芯材と、吸着性粒子および樹脂を含みかつ前記単繊維の周囲に存在する樹脂組成物と、を有する繊維状吸着材であって、前記樹脂組成物の質量が、前記芯材の質量に対し３０質量％以上、４００質量％以下である繊維状吸着材。
（２）前記樹脂組成物における前記吸着性粒子の割合が３０質量％以上である、前記（１）に記載の繊維状吸着材。
（３）繊維状吸着材の長手方向に垂直な断面において、前記芯材の面積に対して前記樹脂組成物の占める面積の割合が２０％以上、９０％以下である、前記（１）または（２）に記載の繊維状吸着材。
（４）前記吸着性粒子が金属酸化物、金属水酸化物および金属含水酸化物からなる群から選ばれる１種以上の無機化合物粒子である、前記（１）～（３）のいずれか１つに記載の繊維状吸着材。
（５）前記無機化合物粒子がセリウム、ジルコニウムおよび鉄からなる群から選ばれる１つ以上を含む、前記（４）に記載の繊維状吸着材。
（６）前記樹脂が、カルボキシ基またはヒドロキシ基を有する、前記（１）～（５）のいずか１つに記載の繊維状吸着材。
（７）前記樹脂が、ポリアクリル酸部位を有する樹脂またはエチレン－ビニルアルコール共重合体を含有する樹脂である、前記（６）に記載の繊維状吸着材。
（８）前記単繊維の断面が異形断面である、前記（１）～（７）のいずれか１つに記載の繊維状吸着材。
（９）前記（１）～（８）のいずれか１つに記載の繊維状吸着材を有し、かつ前記繊維状吸着材の径Ｄが１００μｍ以上６００μｍ以下である織物または編物。
（１０）下式を満たすことを特徴とする、前記（９）に記載の織物または編物。
　　　０．５≦ｏｐ／Ｄ≦３．０
　　　ｏｐ：前記織物または編物のオープニング（μｍ）
　　　Ｄ：前記繊維状吸着材の径（μｍ）
（１１）目付けが３００ｇ／ｍ２以上、１５００ｇ／ｍ２以下である、前記（９）または（１０）に記載の織物または編物。
（１２）前記（１）～（８）のいずれか１つに記載の繊維状吸着材または前記（９）～（１１）のいずれか１つに記載の織物または編物を備える浄水フィルタ。
（１３）原水を逆浸透膜エレメントに透過させる工程、および前記逆浸透膜エレメントの透過水を前記（１２）に記載の浄水フィルタに透過させることで前記逆浸透膜エレメントの透過水からホウ素、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工程を有する水処理方法。
　繊維状吸着材における芯材の質量に対する樹脂組成物の質量の割合が３０質量％以上であることで、上記繊維状吸着材は、高流速の水中から有害物質を効率良く吸着することができ、上記割合が４００質量％以下であることで、上記繊維状吸着材の通水抵抗が小さくなる。
図１は、本発明の繊維状吸着材における芯材を説明するための模式断面図である。 図２は、本発明の繊維状吸着材を例示説明するための模式断面図である。 図３は、本発明の繊維状吸着材を例示説明するための模式断面図である。 図４は、本発明の繊維状吸着材を例示説明するための模式断面図である。 図５は、本発明の繊維状吸着材を例示説明するための模式断面図である。 図６は、コーティングノズルを説明するための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。 図７は、本発明の繊維状吸着材を例示説明する断面写真である。
　以下、本発明の繊維状吸着材、浄水フィルタおよびそれを用いた水処理方法について詳細に説明する。
１．繊維状吸着材
（１－１）全体の形状
　本発明の繊維状吸着材は、芯材と、樹脂組成物とを備える。本発明の繊維状吸着材は水中のホウ素、ヒ素、リン、フッ素などの有害物質を除去することができる。
　「繊維状」とは、糸状の物体であることを意味する。
　繊維状吸着材の径Ｄは３０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。繊維径が３０μｍ以上であることで、束ねられた繊維の間に空隙を保持することができるので、通水抵抗を小さくすることができる。一方で、繊維径は１０００μｍ以下であることが好ましく、６００μｍ以下であることがより好ましい。繊維径が１０００μｍ以下であることによって、繊維状吸着材が原水と接する面積を一般的に流通している粒状吸着材よりも大きくすることができる。つまり、繊維径１０００μｍ以下であることで、吸着速度を粒状吸着材よりも大きくすることができる。
　繊維状吸着材の径Ｄは、繊維状吸着材の長手方向に垂直な断面において、繊維状吸着材を包含する最小の円の直径である。
　なお、標的物に対する吸着性を表面のみに有する繊維の場合は、繊維径が大きくなるほど繊維の体積当たりの吸着容量が小さくなるが、後述するように本発明の繊維状吸着材では、吸着材の内部にも吸着能があるので、繊維状吸着材の径Ｄを大きくしても吸着容量が低下しにくい。
　繊維状吸着材の長さは、径Ｄより大きければよく、特に限定されないが、好ましくは径Ｄの１００倍以上であり、１０００倍以上であることが好ましい。
（１－２）芯材
　本発明の繊維状吸着材は、芯材（繊維構造物）を有している。
　繊維状吸着材において、芯材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等のポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、アクリル、ポリアクリロニトリル、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のハロゲン化ポリオレフィンなどの合成繊維、および、羊毛、絹、綿などの天然繊維、またはこれらの混紡糸、混繊糸を用いることができる。これらの繊維の中でも特にポリアミド、ポリエステルが好ましく、ポリアミドでは特にナイロン、ポリエステルでは特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。
　芯材は複数本の単繊維（フィラメント）を含むマルチフィラメントである。芯材がマルチフィラメントであることによって、樹脂組成物が単繊維間に保持されるので、樹脂組成物の質量が芯材の質量に対し十分に大きくなり、優れた吸着性能を発現する。
　単繊維の断面形状は特に限定されるものではなく、円形、異形が挙げられる。好ましい断面は異形断面である。単繊維が異形断面を有することで、単繊維の比表面積が大きくなり、かつマルチフィラメントにおける単繊維間の隙間が大きくなる。その結果、保持できる樹脂組成物の量が多くなるため、樹脂組成物の質量が芯材の質量に対し十分に大きくなり、優れた吸着性能を発現する。
　異形断面としては、多角断面、偏平断面、レンズ型断面、三葉断面および六葉断面などのいわゆるマルチローバル断面と呼ばれる３～８ヶの凸部と同数の凹部を有する断面、中空断面、並びにその他公知の異形断面が例示される。
　異型断面の異形度は１．２以上６．０以下が好ましい。ここでいう異形度とは、図１に示すように、単繊維３の断面を包含する最小の円の直径Ｒ１を単繊維３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。
　単繊維３の異形度が１．２以上であると単繊維３の断面の凹凸が大きいので、芯材（つまり複数の単繊維３を有するマルチフィラメント）が保持できる樹脂組成物の量が大きくなる。一方、異形度が６．０以下であることには、芯材が切れにくいという利点がある。
（１－３）樹脂組成物
（１－３－１）繊維状吸着材における形状
　繊維状吸着材は、単繊維の周囲に存在する樹脂組成物を有する。つまり、繊維状吸着材は、複数の単繊維を含む芯材と、芯材の周囲に存在する樹脂組成物の層とを有する。なお、芯材であるマルチフィラメント中の全ての単繊維が樹脂組成物に被覆されていてもよいし、一部の単繊維のみが樹脂組成物に被覆されていてもよい。また、被覆されている単繊維であっても、その全体が樹脂組成物に覆われている必要はなく、１本の単繊維の一部が被覆され、一部が露出していてもよい。
　繊維状吸着材において、芯材の質量に対する樹脂組成物の割合Ｒは、３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、１００質量％以上であることがさらに好ましい。
　割合Ｒが３０質量％以上であることで、大きな吸着速度を有する繊維状吸着材が実現される。吸着速度が大きいと、繊維状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。
　また、割合Ｒは、４００質量％以下であることが好ましく、３００質量％以下であることがより好ましい。Ｒが４００質量％以下であると、繊維状吸着材は柔軟性を有するので、取り扱いが容易である。
　図２～図５に、繊維状吸着材のより具体的な形態を示す。
　図２に示す例では、繊維状吸着材５１は、複数の単繊維３により形成された糸束であるマルチフィラメントを芯材３０として有すると共に、単繊維３の周囲に存在する樹脂組成物の層１を有する。また、層１でコーティングされた複数の単繊維３は、層１を介して互いに直接的にまたは間接的に接着している。本形態では、単繊維３の周囲全体が層１で覆われているが、上述したように本発明はこの形態に限定されるものではない。
　図３に示す例では、繊維状吸着材５２は、複数の単繊維３により形成された糸束であるマルチフィラメントを芯材として有すると共に、図２の繊維状吸着材５１に加えてさらに単繊維間が樹脂組成物１によって充填されている。言い換えると、本形態の繊維状吸着材５２は、樹脂組成物１である海成分と芯材３０である島成分とを備える海島構造を有する。
　図４に示す例では、繊維状吸着材５３は、図３の繊維状吸着材５２よりも芯材３０の外側の樹脂組成物が厚い。便宜上、図３の繊維状吸着材５２と同等量の樹脂組成物の層の外縁を点線で図４に示し、この樹脂組成物に符号“１１”を付し、その外側の樹脂組成物の層に符号“１２”を付す。
　図５に示す繊維状吸着材５４は、単繊維３間の距離が大きい以外は図３の繊維状吸着材５２と同様の構成を有する。つまり繊維状吸着材５４の断面では、繊維状吸着材５２よりも樹脂組成物１が占める割合Ｒが大きい。
　また、繊維状吸着材は、その長手方向に垂直な断面において断面中心から直径２／３Ｄの円内における芯材の面積割合が、直径２／３Ｄの円の面積に対して２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。
　樹脂組成物は、吸着性粒子および樹脂を含有する。吸着性粒子および樹脂については後述する。
（１－３－２）吸着性粒子
　樹脂組成物に含有される吸着性粒子は、無機化合物粒子が好ましく、活性炭、各種触媒、金属元素及び金属塩などのうち吸着対象によって任意に選択することが出来る。
　吸着性粒子としては、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、金属酸化物及びその水和物が挙げられる。また、微粒子状の吸着性粒子としては、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、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が該当し、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価のセリウムが好ましい。吸着性粒子には、セリウム、ジルコニウムおよび鉄からなる群から選ばれる１つ以上を含むことが好ましい。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。
　吸着性粒子の含有率は高ければ高いほど吸着性能が高まるため、樹脂組成物における吸着性粒子の占める割合ｒは３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましい。一方で、割合ｒは９９質量％以下、さらには９７質量％未満であることが好ましい。割合ｒが９９質量％以下であることで樹脂組成物の強度が高くなるので、変形または破断が抑制される。
　吸着性粒子の含有率は、以下の手順で測定することが出来る。まず、繊維状吸着材の質量（Ｗ１）を秤量する。次に、繊維状吸着材から樹脂組成物を剥離し、樹脂組成物の質量（Ｗ２）を秤量する。次に、樹脂組成物を強アルカリ水溶液などの良溶媒に浸けるか、良溶媒に浸けた状態で電気炉によって８００℃以上に熱することで、樹脂を溶解させる。溶解せずに残った吸着性粒子を取り出し、吸着性粒子の質量（Ｗ３）を秤量する。吸着性粒子の質量割合ｒはＷ３とＷ２の比、すなわちｒ＝Ｗ３／Ｗ２の百分率である。
　繊維状吸着材から樹脂組成物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繊維状吸着材をプレスし、樹脂を破砕することで芯材から剥離させることができる。
　繊維状吸着材から樹脂組成物が除去されたか確認する方法としては、マイクロスコープや走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いて繊維状吸着材表面、及び断面を観察することで確認できる。
　該吸着性粒子の含水率は、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。
　これら吸着性粒子は、粒子径が５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。粒子径が５０μｍ以下であることで、粒子外表面に存在する吸着サイトを多くでき、十分な吸着能を有する。また、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０５μｍ以上であることがより好ましい。０．０１μｍ以上であることで、繊維状吸着材の作製時の溶液において粒子が凝集しにくく、繊維上に均一に粒子をコーティングできる。
（１－３－３）樹脂
　樹脂組成物に含有される樹脂は、水に溶出しない耐水性を持つ有機高分子重合体またはこれら重合体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樹脂や、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樹脂が挙げられる。
　前記樹脂は、カルボキシ基またはヒドロキシ基を有することが好ましい。カルボキシ基やヒドロキシ基、アミノ基のような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。
　前記芯材において前記樹脂組成物が占める割合Ｒは吸着性粒子と樹脂との質量の合計値Ｗ２と芯材の質量Ｗの比、すなわちＲ＝Ｗ２／Ｗの百分率である。芯材の質量Ｗは繊維状吸着材の質量Ｗ１と樹脂組成物の質量Ｗ２の差（Ｗ＝Ｗ１－Ｗ２）である。
２．繊維状吸着材の利用
　本発明の繊維状吸着材は、カットファイバーとして使用されても、織物、編物、不織布等の形態で使用されてもよい。織物や編物の場合、充填時の空隙が均一な構造になっているために、通水時の圧力損失が小さくなり高流速での処理が容易となり好ましい。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。
　芯材に樹脂組成物を付着させる工程は、芯材を織物または編物の形態に加工する工程の前に行っても、後に行ってもよい。
　繊維状吸着材の織組織は特に限定されず、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。
　織編物を構成する繊維または繊維束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（個／ｉｎｃｈ）｝－Ｄ　　　（１）
ｎ（個／ｉｎｃｈ）：織編物１ｉｎｃｈ当たりのメッシュ個数、Ｄ：織編物を構成する繊維径（μｍ）
　オープニングを繊維径で割った値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以上であることが更に好ましい。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以下であることが更に好ましい。すなわち、ｏｐ／Ｄは０．５≦ｏｐ／Ｄ≦３．０の範囲であることが好ましい。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。
　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、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、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。
　これらの織編物の目付けは３００ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、より好ましくは３５０ｇ／ｍ２以上、さらに好ましくは４００ｇ／ｍ２以上である。また、目付は１５００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、より好ましくは１０００ｇ／ｍ２以下、さらに好ましくは８００ｇ／ｍ２以下である。すなわち、目付は３００ｇ／ｍ２以上、１５００ｇ／ｍ２以下の範囲であることが好ましい。織編物の目付けが３００ｇ／ｍ２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、１５００ｇ／ｍ２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。
３．繊維状吸着材の製造方法
　次に繊維状吸着材の製造方法について述べる。繊維状吸着材の製造方法は、
（Ｉ）芯材を準備する工程、および
（ＩＩ）芯材に樹脂組成物を付着させる工程
を備える。
　工程（Ｉ）は、公知の紡糸方法によってマルチフィラメントを形成する工程であってもよいし、さらに、得られたマルチフィラメントを織物または編み物に加工する工程をさらに備えてもよい。つまり、芯材としては、マルチフィラメントである長繊維をそのまま用いてもよいし、織物または編物の形態に加工された状態で用いてもよい。
　工程（ＩＩ）とは、芯材を構成する単繊維の周囲に樹脂組成物の層を形成する工程である。
　工程（ＩＩ）は、特に限定しないが、例えば下記方法（１）、（２）のいずれかを選択することができる。
（１）熱硬化性樹脂前駆体および吸着性粒子を含有する水溶液に、芯材を接触させた後、芯材に付着した余剰な水溶液を除去し、さらに、水溶液を保持した芯材を加熱する方法。
（２）有機溶媒に相溶かつ水には非相溶な高分子を溶解させた有機溶媒溶液に、吸着性粒子を分散させ、該溶液に芯材を接触させた後に、芯材に付着した余剰な溶液を除去し、さらに、この溶液を保持した芯材を水に浸漬することで溶液中の高分子を凝固させる方法。
　上記方法（１）および（２）における「水溶液」および「有機溶媒溶液」を、以下では「樹脂組成物原液」と呼ぶ。樹脂組成物原液に芯材を接触させる具体的な方法としては、芯材を上記樹脂組成物原液に浸漬する方法、芯材に対して上記樹脂組成物原液をコーターやローラーや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、樹脂組成物原液中の前駆体または高分子の濃度は５０ｇ／Ｌ以上であることが好ましい。５０ｇ／Ｌ以上であることで、溶液を芯材上に十分に保持することができる。一方で、前駆体または高分子の濃度は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、樹脂組成物原液中の吸着性粒子の濃度は、前駆体または高分子の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。吸着性粒子の濃度が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、樹脂組成物原液中の吸着性粒子の濃度は、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。吸着性粒子の濃度が１０質量倍以下であることで、吸着性粒子を樹脂組成物原液中に均一に分散させることができる。
　上記方法（２）の樹脂組成物原液において高分子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。
　方法（１）および（２）において芯材に付着した余剰な樹脂組成物原液を除去する（液切りする）方法としては、マングル等のゴムローラーを用いて液切りする方法や、エアーノズル等で空気を送風し液切りする方法を用いることができる。また、長繊維を芯材として、ノズルを用いて液切りすることもできる。
　液切り用のノズルとしては、徐々に先細りするテーパー形状を有するものが好ましく用いられる。このようなノズルについて図６等に例を示して説明する。
　図６に示すように、コーティングノズル６は、ノズル本体６１と導出管６２とを備える。ノズル本体６１は、両端が開口し、内部に空洞を有する管状の部材である。ノズル本体６１は、導入口６１１、溶液供給口６１２を備える。導入口６１１はノズル本体６１の一端に設けられた開口である。他端の開口は後述するように導出管６２と接続される。溶液供給口６１２はノズル本体６１の側面に設けられた開口である。
　導出管６２は先細りするように形成された、内部に空洞を有する管状の部材である。広い方の開口は、ノズル本体６１の、導入口６１１とは逆側の開口と接続される。狭い方の開口は導出口６２１である。
　ノズル本体６１内部の空洞と導出管６２内部の空洞はコーティングノズル６内で一続きの空間を形成する。この空間を拡散部とよび符号６１３を付す。
　コーティングを行うとき、芯材３０は導入口６１１から拡散部６１３内に引き込まれる。それに並行して、溶液供給口６１２から拡散部６１３内に樹脂組成物原液が供給される。芯材３０は、樹脂組成物溶液とともに導出口６２１の方向へ走行し、導出口６１２を通過する。一定量の範囲内に制御された溶液が芯材３０に塗布される。
　このように先細りするテーパー状のノズルを用いて液切りした場合、単繊維３の間隙に固定される樹脂組成物１の量が多くなる。理由は以下のように考えられる。
　流体力学における流体潤滑の原理によれば、２つの面の間に潤滑物質を流し、しかも上記の２つの面の間隔が潤滑物質の流れ方向に沿って徐々に狭くなる場合、流れている潤滑物質にはその流れと直交する方向に潤滑膜圧力が発生し、潤滑物質が幅方向に拡げられる。これを絞り膜圧作用（スクイーズ作用）という。
　ノズルが導出口に向かって徐々に細くなる形状である場合、樹脂組成物の溶液にも同様の作用が働く。すなわちテーパー状のノズル（上述の例では導出管６２）の内表面とマルチフィラメントである芯材３０の外表面とが上述の２つの面に相当し、用いる溶液が潤滑物質に相当する。ノズル（導出管６２）の内表面とマルチフィラメントの外表面で形成される隙間を流れる溶液には、この隙間を通過するときにその流れ方向と直交する方向に押圧力が発生する。したがってマルチフィラメントと溶液とが一緒に導出口を通過するときに、溶液が絞り押圧作用を受けてマルチフィラメントの単繊維間に溶液が入り込む。こうして、単繊維間に多くの樹脂組成物が保持された繊維状吸着材が形成される。
　ノズル（上述の例では導出管６２）が弾性を有する場合、芯材の外径が芯材の長手方向において一定でなくても、ノズルが可逆的に変形することができるので、ノズル内面と芯材との間の圧力がほぼ一定に保たれる。その結果、単繊維３の間隙に入り込む樹脂組成物原液の量が一定となる。
　導出口６２１の直径は、製造する繊維状吸着材の直径Ｄに対して７０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、１００％以上であることがさらに好ましい。導出口６２１の直径が繊維状吸着材の直径Ｄに対して７０％以上であることで、芯材を潰さず、つまり単繊維間の隙間を維持しながら、樹脂組成物原液を単繊維間に押し込むことができる。単繊維間に樹脂組成物原液を侵入させ、かつ芯材周囲に付着した過剰な樹脂組成物原液を除去するには、導出口の直径は繊維状吸着材の直径Ｄの２００％以下であることが好ましく、１８０％未満であることがより好ましく、１６０％未満であることがさらに好ましい。
　ノズル（上述の例では導出管６２）の弾性部材としては、反発力を示す弾性係数の指標の一つである引っ張りによる静的せん断弾性係数が０.５～２ＭＰａの範囲内で、かつ、破断時の伸びが１５０～４００％の範囲内にあるものが好ましい。中でも、ポリマー溶液に使用する溶媒に対する耐溶剤性と機械的強度を兼備するイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、及びシリコーンゴムなどを用いることが好ましい。なお、静的せん断弾性係数は、ＪＩＳＫ ６２５４の５（低変形引張試験）によって、２５％伸長応力σ２５（ＭＰａ）を測定し、次式により静的せん断弾性係数を算出し、破断時の伸びは、ＪＩＳ　Ｋ　６２５１（加硫ゴムの引張試験方法）による値をみる。
　　　　ＧＳ＝１．６３９σ２５
　　　　ＧＳ：静的せん断弾性係数（ＭＰａ）
　導出管６２は、ポリマーの滞留を防ぐために、内径が導出口６２１に向かって小さくなるように形成されていることが好ましく、さらには、テーパー状であると上述の絞り膜圧作用を受け易くなるので好ましい。また、導出口６２１は、負荷（外力）がかからない状態において実質的に円形であることが好ましい。中空糸膜にポリマー溶液を実質的に均一に塗布することができる程度であれば、楕円であっても何ら問題はない。
　コーティングノズル６は、図６（ｂ）に示すように、導入口６１１から導出口６２１にわたって設けられた挿入口６３を有してもよい。挿入口６３があることで、コーティング開始時に、芯材３０をコーティングノズル６に容易に挿入することができる。図６（ｂ）では、コーティングノズル６に切り込みが入っていて、その切り込みが挿入口６３として機能する。つまり、図６（ｂ）の手前から芯材３０をコーティングノズル６内に押し込むことで、芯材３０を導入口６１１および導出口６２１を通るように配置することができる。また、図６（ｂ）の構成に代えて、コーティングノズルが複数個に分割されていてもよい。
　コーティングノズル６が挿入口６３を備える場合、コーティングを行うときには、アクチュエーターによりノズル６に力をかけることで、挿入口を閉塞してもよい。または、負荷（外力）がかからない状態においては挿入口６３の対向面６３１，６３２とが密着するように、ノズル６が構成されていてもよい。この場合には、芯材３０を挿入するときにノズル６を可逆的に変形させることで挿入口６３を開き、芯材３０を挿入口６３から流路に挿入することができる。
　ノズル本体６１は、導出管６２同一の素材で構成されていてもよいし、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのプラスチックス、並びにステンレスなどの金属から、耐溶剤性および機械的強度などを考慮して選ばれてもよい。
　上述したとおり、方法（１）では液切り後に芯材を加熱し、方法（２）では凝固浴である水に芯材を浸漬する。
　上記方法（１）において、芯材を加熱する方法としては、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、芯材を加熱する際の温度としては１００℃以上であることが好ましく、より好ましくは１３０℃以上である。１００℃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、芯材の形態を保持することができる。
　上記方法（２）において、凝固速度を調整するために、凝固浴である水に有機溶媒を少量添加してもよい。添加す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。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。５℃以上であることで、高分子層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、樹脂の凝固を効果的に行うことができる。
　また、この工程において芯材を水に浸漬する時間としては、ピックアップ率が高いと凝固に時間が掛かるため、必要な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秒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。
　ピックアップ率とは、芯材の質量Ａ、繊維状吸着材の質量Ｂにより（Ｂ－Ａ）／Ａ×１００と定義される値である。ピックアップ率が大きくなるほど樹脂組成物の量が多いことを意味する。
　上記方法（１）および（２）の工程を実施する回数は、１回でも複数回でもよく、芯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。例えば、方法（１）または（２）によるコーティングを１回行うことで図２に示すように単繊維３の表面に樹脂組成物の層１が形成され、かつ単繊維３間に隙間が残っている場合、再びコーティングを行って、図３に示すように単繊維３の間隙を埋めることができる。また、さらにコーティングを重ねることで、図４に示すように、芯材３０の外側の樹脂組成物の層を厚くすることもできる。
　また、上述したように、導出口に向かって徐々に細くなるノズルを用いて液切りする場合には、コーティングを１回行っただけで、単繊維３の間隙に多くの樹脂組成物１を保持させることができる。その結果、ピックアップ率が高くなり、図５に示すような断面を有する繊維状吸着材を得ることができる。この場合も、さらに外側にコーティングを重ねることができる。
４．浄水フィルタ
　本発明において浄水フィルタとは、繊維状吸着材の織編物を筒状の有孔芯材の外周に巻回したものである。有孔芯材としては、多孔質の合成樹脂製のものが好適であるが、緻密質の合成樹脂の筒体に穿孔したものであってもよい。合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンや、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのフッ素樹脂が好適であるが、これに限定されない。有孔芯材の外周に繊維状吸着材の織編物を巻回し、積層させることで浄水フィルタが得られる。
　有孔芯材の直径（外径）は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、特に２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好適である。有孔芯材の長さは特には限定されないが、通常は８０ｍｍ以上５００ｍｍ以下とされる。有孔芯材に巻き付けた織編物層の厚さは、濾過性能を確保すると共に濾過圧損を抑制するために、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、特に１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好適である。巻き付けた織編物の末端を溶着、接着などにより、織編物巻回体の外周面に対して固定するのが好ましい。巻き付けた端面については円板形のプレートなどにより封じるのが好ましい。
　浄水フィルタの空隙率は３０％以上が好ましく、より好ましくは３２％以上である。また、７０％以下が好ましく、より好ましくは６０％以下、更に好ましくは５０％以下である。空隙率が３０％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。空隙率が７０％以下であることで、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、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。
　このように構成された浄水フィルタに対しては、被処理液を有孔芯材の内側から透過させ、織編物巻回体の外周面から透過液を取り出す。通常の場合、フィルタを円筒形のケーシング内に該ケーシングと同軸状に配置する。そして、有孔芯材の内側からフィルタの外周面の方向に被処理液を透過させ、透過液を、該ケーシングの一端面側の取出口からケーシング外へ流出させる。
　この被処理液としては水が好適であり、ホウ素、ヒ素、リン、フッ素などの有害物質除去に好適に用いられる。
５．水処理方法
　前記浄水フィルタを用いた水処理方法について記載する。
　水処理方法は、原水を逆浸透膜エレメントに透過させる工程と、逆浸透膜エレメントの透過水を浄水フィルタに透過させることで、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工程とを有する。たとえば海水中のホウ素は、逆浸透膜エレメントで除去される成分であるが、逆浸透で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、本願発明の浄水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、原水を逆浸透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、逆浸透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。
　＜質量割合＞
　繊維状吸着材約１ｇを秤量した（Ｗ１）。次に、ニップロールを用いて繊維状吸着材から樹脂組成物を剥離し、樹脂組成物の質量（Ｗ２）を秤量した。次に、樹脂を良溶媒に溶解して吸着性粒子を取り出し、吸着性粒子の質量（Ｗ３）を秤量した。
　芯材の質量に対する樹脂組成物が占める割合Ｒ、樹脂組成物の質量における吸着性粒子質量割合ｒはそれぞれ次式で求められる。
Ｒ（％）＝（Ｗ２／Ｗ１－Ｗ２）×１００
ｒ（％）＝（Ｗ３／Ｗ２）×１００
　＜繊維状吸着材の直径Ｄ、オープニングｏｐ＞
　繊維状吸着材の織編物を２４時間純水に浸漬し、その後マイクロスコープで繊維の長手方向に垂直な断面を観察し、繊維を包含する最小の円の直径を測定した。この値を１０本の繊維状吸着材について測定し、その平均値を繊維状吸着材の直径とした。なお、芯材としてマルチフィラメントを有する繊維状吸着材については、マルチフィラメントを包含する繊維束の直径を測定した。
　織物の場合、マイクロスコープで経糸の間隔および緯糸の間隔をそれぞれ１０箇所測定し、その平均値を繊維状吸着材のオープニングとした。
　＜ホウ素除去率＞
　直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラム（充填層体積Ｖ＝２５．１２ｃｍ３）に、水中で、繊維状吸着材の織物または編物を、織物または編物に荷重を加えない状態でカラムの上端に織物または編物が達するまで積層し、カラムを密閉した。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繊維状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、カラム全体に繊維状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。
　＜通水抵抗＞
　直径４０ｍｍ、厚み２０ｍｍのカラムに、ホウ素除去率測定時と同様に水中で繊維状吸着材の織物または編物を積層し、純水を通液した。カラム入りおよびカラム出の圧力の差である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。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／ｍ２）を求めた。
　（実施例１）
　単繊維直径２０μｍ、束径２１５μｍ、４０フィラメント、異形度１．８の三角断面のＰＥＴ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、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、織物状の繊維状吸着材を得た。この繊維状吸着材を用いてホウ素除去率及び通水抵抗を測定した。結果を表１に示す。
　（実施例２）
　単繊維直径２０μｍ、束径２１５μｍ、４０フィラメント、異形度１．８の三角断面のＰＥＴ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。樹脂の前駆体として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４μｍ、第一希元素化学工業株式会社製）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、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、織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例３）
　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２と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例４）
　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３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例５）
　ポリアクリル酸を３０質量％、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルを１０質量％、含水酸化セリウム微粒子を前駆体の０．４質量倍とした以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例６）
　単繊維直径１０μｍ、束径５５μｍ、１２フィラメント、異形度２．４の四葉断面、メッシュ数が１００（個／ｉｎｃｈ）の織物を用いた以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例７）
　単繊維直径２０μｍ、束径２１５μｍ、４０フィラメント、丸断面のＰＥＴ繊維を用いて作製した、メッシュ数が３２（個／ｉｎｃｈ）の織物を用いた以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例８）
　単繊維直径３０μｍ、束径３１８μｍ、４０フィラメント、異形度１．８の三角断面のＰＥＴ繊維を用いて作製した、メッシュ数が３２（個／ｉｎｃｈ）の織物を用いて、ポリアクリル酸を３０質量％、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルを１０質量％、含水酸化セリウム微粒子を前駆体の０．５質量倍とした以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例９）
　単繊維直径２０μｍ、束径２１５μｍ、４０フィラメント、異形度１．８の三角断面のＰＥＴ繊維を用いて作製した、メッシュ数が５２（個／ｉｎｃｈ）物織物を用い、含水酸化セリウム微粒子を前駆体の１．０質量倍とした以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１０）
　８４デシテックス、７２フィラメントの丸断面のＰＥＴ繊維を用い、２２ゲージの丸編み機で編成した編地を用いた以外は、実施例３と同様にして編地状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１１）
　実施例１において、２サイクル実施した織物の溶液への浸漬、液切り、水への浸漬を１サイクルのみ行った以外は、実施例１と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１２）
　平織りせずに長繊維の状態で、溶液への浸漬、液切り、水への浸漬を３サイクル行った後に、平織りした以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１３）
　実施例１２において、３サイクル実施した長繊維の溶液への浸漬、液切り、水への浸漬を１サイクルのみ行った以外は、実施例１２と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１４）
　単繊維直径１μｍ、束径４２μｍ、４０フィラメント、丸断面のＰＥＴ繊維を用いて作製した、メッシュ数が１７５（個／ｉｎｃｈ）の織物を用いた以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１５）
　単繊維直径２０μｍ、束径２００μｍ、３６フィラメント、異形度１．８の三角断面のＰＥＴ繊維を用い、内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が０．４ｍｍであるシリコーンゴム製からなる導出管を備えたコーティングノズルに通過させると同時に実施例１と同様の溶液を注入してマルチフィラメントにコーティングした。続いて、温度が２５℃の水中へコーティング繊維を導き、非溶媒誘起相分離でコーティング原液を固化させる工程、水洗による脱溶媒工程を経て繊維状吸着材を得た。この繊維状吸着材を平織り機で経糸および緯糸のメッシュ数が４０（個／ｉｎｃｈ）になるように平織りすることで織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１６）
　単繊維直径１５μｍ、束径１７０μｍ、３６フィラメント、丸断面のナイロン６繊維を用い、内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が０．３５ｍｍであるシリコーンゴム製コーティングノズルに通過させると同時にＰＶＡ（ケン化度９８％、分子量１７００）１０質量部、含水酸化セリウム（平均粒径４．５μｍ）１０質量部、ジイソプロポキシ・ビス（トリエタノールアミネート）チタン（マツモトファインケミカル株式会社製、８０ｗｔ％イソプロパノール溶液）２質量部を水７８質量部で溶解して得た溶液を注入してマルチフィラメントにコーティングした。続いて、このコーティング繊維を熱風乾燥炉に通過させ、１１０℃で１分、１３０℃で０．５分乾燥し、神津製作所製ワインダーで４ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取った。次いで、巻き取った状態で１８０℃２０分で熱処理を行うことで繊維状吸着材を得た。この繊維状吸着材を平織り機で経糸および緯糸のメッシュ数が４０（個／ｉｎｃｈ）になるように平織りすることで織物状の繊維状吸着材を得た。
　図７に本例の繊維状吸着材の断面のＳＥＭ写真を提示する。
　（実施例１７）
　実施例１６において、コーティングノズルでのコーティングと乾燥を３サイクル行ってから、神津製作所製ワインダーで巻取り、熱処理を行った以外は実施例１６と同様に織物状の繊維状吸着材を得た。
　（実施例１８）
　単繊維直径３０μｍ、束径３００μｍ、３６フィラメント、異形度１．８の三角断面のナイロン６繊維を用い、内径３．２ｍｍからテーパー状になっており、導出口が０．４５ｍｍであるシリコーンゴム製の導出管を備えているコーティングノズルに通過させると同時にフッ化ビニリデンホモポリマー(アルケマ社製、Ｋｙｎａｒ７６０)１５質量％、セルロースアセテート（イーストマンケミカル社製、ＣＡ－４３５－７５Ｓ）３質量％とＮ－メチル－２－ピロリドン８２質量％を１２０℃で攪拌して溶解し、つづけて粒径４．５μｍの水酸化セリウム（第一稀元素化学工業株式会社製）１３質量％を混合することで得た溶液を注入してマルチフィラメントにコーティングした。続いて、温度が２５℃の水中へコーティング繊維を導き、非溶媒有機相分離でコーティング溶液を固化させる工程、水洗による脱溶媒工程を経て神津製作所のワインダーで１０ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取ることで繊維状吸着材を得た。この繊維状吸着材を平織り機で経糸および緯糸のメッシュ数が４０（個／ｉｎｃｈ）になるように平織りすることで織物状の繊維状吸着材を得た。
　（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。
　（比較例２）
　ポリアクリル酸を２．４質量％、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルを２．４質量％とした以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（比較例３）
　含水酸化セリウム微粒子を前駆体の０．２５質量倍とした以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　（比較例４）
　単繊維直径５５μｍ、モノフィラメント、丸断面のＰＥＴ繊維を用いて作製した、メッシュ数が１００（個／ｉｎｃｈ）の織物を用いてコート数を１回にした以外は、実施例３と同様にして織物状の繊維状吸着材を得た。
　実施例２～１８、比較例１～４についても実施例１と同様に、ホウ素除去率及び通水抵抗を測定した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例１～１８は、通水抵抗が小さく、かつＳＶ値が５００（ｈｒ－１）いう高流速領域においても比較例１～４と比べると除去性能に優れた。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様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４月２０日出願の日本特許出願（特願２０１７－０８３４６３）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。
　本発明の繊維状吸着材は、水中の有害物質の除去に好適に用いられる。
１、１１、１２：樹脂組成物（または樹脂組成物の層）
３：単繊維
６：コーティングノズル
３０：芯材
５１、５２、５３、５４：繊維状吸着材
６１：ノズル本体
６２：導出管
６１１：導入口
６１２：溶液供給口
６１３：拡散部
６２１：導出口

Claims (13)

  1. 　複数本の単繊維を含むマルチフィラメントである芯材と、吸着性粒子および樹脂を含みかつ前記単繊維の周囲に存在する樹脂組成物と、を有する繊維状吸着材であって、
    　前記樹脂組成物の質量が、前記芯材の質量に対し３０質量％以上、４００質量％以下である繊維状吸着材。
  2. 　前記樹脂組成物における前記吸着性粒子の割合が３０質量％以上である、請求項１に記載の繊維状吸着材。
  3. 　繊維状吸着材の長手方向に垂直な断面において、前記芯材の面積に対して前記樹脂組成物の占める面積の割合が２０％以上、９０％以下である、請求項１または２に記載の繊維状吸着材。
  4. 　前記吸着性粒子が金属酸化物、金属水酸化物および金属含水酸化物からなる群から選ばれる１種以上の無機化合物粒子である、請求項１～３のいずれか１項に記載の繊維状吸着材。
  5. 　前記無機化合物粒子がセリウム、ジルコニウムおよび鉄からなる群から選ばれる１つ以上を含む、請求項４に記載の繊維状吸着材。
  6. 　前記樹脂が、カルボキシ基またはヒドロキシ基を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の繊維状吸着材。
  7. 　前記樹脂が、ポリアクリル酸部位を有する樹脂またはエチレン－ビニルアルコール共重合体を含有する樹脂である、請求項６に記載の繊維状吸着材。
  8. 　前記単繊維の断面が異形断面である、請求項１～７のいずれか１項に記載の繊維状吸着材。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の繊維状吸着材を有し、かつ
    　前記繊維状吸着材の径Ｄが１００μｍ以上６００μｍ以下である織物または編物。
  10. 　下式を満たすことを特徴とする、請求項９に記載の織物または編物。
    　　　０．５≦ｏｐ／Ｄ≦３．０
    　　　ｏｐ：前記織物または編物のオープニング（μｍ）
    　　　Ｄ：前記繊維状吸着材の径（μｍ）
  11. 　目付けが３００ｇ／ｍ２以上、１５００ｇ／ｍ２以下である、請求項９または１０に記載の織物または編物。
  12. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の繊維状吸着材または請求項９～１１のいずれか１項に記載の織物または編物を備える浄水フィルタ。
  13. 　原水を逆浸透膜エレメントに透過させる工程、および
    　前記逆浸透膜エレメントの透過水を請求項１２に記載の浄水フィルタに透過させることで前記逆浸透膜エレメントの透過水からホウ素、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工程
    を有する水処理方法。
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