WO2020091021A1 - 水処理カートリッジ及び浄水器 - Google Patents

水処理カートリッジ及び浄水器 Download PDF

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WO2020091021A1
WO2020091021A1 PCT/JP2019/042943 JP2019042943W WO2020091021A1 WO 2020091021 A1 WO2020091021 A1 WO 2020091021A1 JP 2019042943 W JP2019042943 W JP 2019042943W WO 2020091021 A1 WO2020091021 A1 WO 2020091021A1
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WO
WIPO (PCT)
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water
activated carbon
treatment cartridge
water treatment
mass
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Application number
PCT/JP2019/042943
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English (en)
French (fr)
Inventor
はつ美 竹田
幹子 中山
Original Assignee
三菱ケミカル・クリンスイ株式会社
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Filing date
Publication date
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Publication of WO2020091021A1 publication Critical patent/WO2020091021A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis

Definitions

  • the present invention relates to a water treatment cartridge and a water purifier.
  • Patent Documents 1 and 2 As a device for filtering raw water such as tap water, a pitcher-type water purifier that is easy to use is known (Patent Documents 1 and 2).
  • the mainstream of the water treatment cartridge used in such a pitcher type water purifier is a self-weight filtration cartridge that filters by the self-weight of raw water.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-125665 (published on June 11, 2009)
  • Japanese Patent Laid-Open Publication Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-230335 (Published August 19, 2004)"
  • the self-weight filtration cartridge has a problem that the performance of removing impurities in raw water is inferior to that of the pressure filtration cartridge. Some impurities in raw water, such as chloroform, may cause health problems by continuing to ingest even small amounts. Therefore, a water treatment cartridge for self-weight filtration that is excellent in the ability to remove chloroform is required.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to realize a water treatment cartridge for self-weight filtration that is more excellent in the performance of removing chloroform.
  • a water treatment cartridge has a water purification filter medium containing activated carbon
  • the activated carbon is Pore width has a peak value of pore width distribution represented by dVp / dW (Vp: pore volume, W: pore width) within a range of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less, The peak value of the width distribution is 3 or more, and In the particle size distribution based on mass, 50 mass% or more exists in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less.
  • the space velocity of the water purification filter medium (SV) is, 50h -1 or more, may be 200h -1 or less.
  • the purified water filter medium has the activated carbon on the upstream side of the flow of water passing through the inside thereof, and has a space velocity adjusting unit on the downstream side of the activated carbon, and the space velocity adjusting unit is the purified water filter medium.
  • space velocity (SV) of 50h -1 or more, may be adjusted to 200h -1 or less.
  • the space velocity adjusting unit may be a filtration membrane.
  • the filtration membrane may be a hollow fiber membrane.
  • the peak value of the pore width distribution of the activated carbon may be 4 or more.
  • 80% by mass or more of the activated carbon may be present in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less.
  • 90% by mass or more of the activated carbon may be present in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less in the mass-based particle size distribution.
  • the water purification filter may contain a heavy metal adsorbent.
  • the purified water filter medium may include a material that changes the pH of the filtered water.
  • the purified water filter medium may include molded activated carbon obtained by molding powdered or fibrous activated carbon with a binder resin.
  • a water treatment cartridge according to another aspect of the present invention is a water treatment cartridge for self-weight filtration having a water purification filter satisfying the following formula (1) when water having a chloroform concentration of 300 ppb and a water temperature of 20 ° C. is filtered.
  • V Filter medium volume (cm 3 )
  • Ce Chloroform concentration of filtered water at the manufacturer's indicated life (ppb)
  • L Manufacturer's displayed life flow rate (gallon)
  • f Filtration speed (L / min) during setup
  • the water purifier according to one aspect of the present invention includes the water treatment cartridge according to one aspect of the present invention.
  • a water treatment cartridge for self-weight filtration that is more excellent in the performance of removing chloroform in raw water.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the cross section of the water purifier provided with the water treatment cartridge which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the relationship between the filtration flow rate and the chloroform removal rate of the water treatment cartridge which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the pore width distribution of the activated carbon contained in the water treatment cartridge of an Example and a comparative example. It is a figure which shows the relationship between the integrated flow rate and the chloroform removal rate of the water treatment cartridge of an Example and a comparative example.
  • a water treatment cartridge is for self-weight filtration, and has a purified water filter medium containing activated carbon, and the activated carbon has a pore width of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less in a range of dVp / dW.
  • Vp pore volume
  • W pore width
  • Vp pore volume
  • W pore width
  • Granular activated carbon having 50% by mass or more in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less.
  • the self-weight filtration water treatment cartridge removes at least part of the substances contained in the raw water by passing the raw water that is the object of filtration through the cartridge due to its weight.
  • the water treatment cartridge according to one aspect of the present invention removes at least a part of chloroform contained in raw water.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of a pitcher type water purifier provided with a water treatment cartridge according to one embodiment of the present invention.
  • the water purifier 10 includes a container-shaped body 1 for storing water, a water treatment cartridge 2, and a raw water tank 3.
  • the raw water tank 3 includes a raw water storage portion 3a that stores raw water purified by the water treatment cartridge 2 and a cartridge holding portion 3b that holds the water treatment cartridge 2.
  • the water treatment cartridge 2 is detachably attached to the cartridge holding portion 3b.
  • the water purifier stores the purified water when the raw water stored in the raw water storage section 3a passes through the water treatment cartridge 2 and flows into the body section 1.
  • the water treatment cartridge 2 includes a purified water filter medium 4 and a case 5 for storing the purified water filter medium 4. Water flows in the purified water filter medium 4 in a direction indicated by an arrow D in FIG. 1.
  • the purified water filter medium 4 for example, the activated carbon 4a and the hollow fiber membrane 4b may be provided, or only the activated carbon 4a may be used.
  • the case 5 has a raw water inlet 6 and a purified water outlet 7, and has a shape that can be stored in the cartridge holding portion 3 b of the water purifier 10.
  • the case 5 is filled with activated carbon 4a on the upstream side near the raw water inlet 6, and is provided with a hollow fiber membrane 4b on the downstream side near the purified water outlet 7.
  • Raw water introduced into the water treatment cartridge 2 through the raw water inlet 6 passes through the purified water filter medium 4 including the activated carbon 4a and the hollow fiber membrane 4b, so that at least a part of the substance contained in the raw water is transferred to the purified water filter medium 4. It is adsorbed or separated to be removed, and is led out from the purified water outlet 7 as purified water.
  • the water purification filter removes substances dissolved in raw water.
  • the type of the water purification filter contained in the water treatment cartridge according to one embodiment of the present invention may be selected according to the purpose and the like.
  • the purified water filter material activated carbon, a heavy metal adsorbent, a filtration membrane, an ion exchanger and the like can be mentioned.
  • the water treatment cartridge according to one embodiment of the present invention includes, as a water purification filter, for example, a material capable of removing a volatile organic compound (VOC) dissolved in raw water.
  • VOC volatile organic compound
  • Trihalomethane is mentioned as an example of VOC removed by the water purification filter, and among them, chloroform can be suitably removed. It is known that chloroform is produced in raw water by reacting an organic matter contained in the raw water with chlorine used for disinfecting the raw water. There is a concern that chloroform may cause health damage by continuing to ingest even a small amount. Therefore, there is a demand for a water purification filter capable of removing chloroform from raw water. According to the water purification filter provided in the water treatment cartridge according to the present invention, it is possible to remove chloroform.
  • the water treatment cartridge contains activated carbon as a water filter medium.
  • Activated carbon is a porous substance composed mainly of carbon, and when raw water passes through the fine holes, the substance contained in the raw water is adsorbed in the holes to remove the substance from the raw water. ..
  • the activated carbon various types of activated carbon such as granular, powdery, fibrous, honeycomb, and columnar can be used.
  • the raw material of the activated carbon used is not particularly limited and may be carbonized wood, synthetic resin or the like.
  • Activated carbon has a peak value of pore width distribution represented by dVp / dW (Vp: pore volume, W: pore width) within a pore width range of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less.
  • the peak value of the pore width distribution is 3 or more.
  • the pore width distribution means a value calculated by obtaining a nitrogen adsorption isotherm by the nitrogen adsorption method and analyzing the nitrogen adsorption isotherm by the NLDFT / GCMC method as described later.
  • the peak value of the pore width distribution is more preferably 4 or more, further preferably 5 or more.
  • ⁇ Particle size distribution of activated carbon In the mass-based particle size distribution of activated carbon, 50% by mass or more exists in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less. As a result, the activated carbon has a large surface area while suppressing clogging of the water purification filter medium and not hindering water flow. As a result, the contact area between the activated carbon and water becomes large, and the adsorption performance of the activated carbon for the removed substance contained in the raw water is improved. Such activated carbon is also excellent in the ability to remove chloroform contained in raw water.
  • the conventional water purification cartridge described in Patent Document 2 uses, as an adsorbent, activated carbon having a particle size in the range of 10 to 32 mesh (that is, about 2 to 0.5 mm) as a sieve diameter.
  • activated carbon having a particle size in the range of 10 to 32 mesh (that is, about 2 to 0.5 mm) as a sieve diameter.
  • the activated carbon according to the present embodiment has 50% by mass or more in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less in the mass-based particle size distribution, so that the contact area between the activated carbon and water is increased and the purified water filter medium is used. The clogging can be suppressed. As a result, it is possible to improve the adsorption performance with respect to the removed substance while not hindering the water flow of the water purification filter medium. Therefore, a purified water filter medium containing such activated carbon is particularly suitable for a water treatment cartridge for gravity filtration.
  • the mass-based particle size distribution refers to a value measured by a sieving method using a JIS standard sieve defined in JIS K 1474.
  • the activated carbon preferably has 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more, in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less.
  • the upper limit of the ratio is 100% by mass.
  • the activated carbon present in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less has a variation in each particle size rather than the same particle size.
  • a space is more likely to be generated between the adjacent activated carbons, water can be easily passed therethrough, and clogging of the water purification filter can be suppressed.
  • the ratio of the total mass of the activated carbon having a particle diameter of 0.3 mm or more and 5.6 mm or less to the total mass of the activated carbon is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and 95 It is more preferably at least mass%, and most preferably at least 98 mass%.
  • the upper limit of the ratio is 100% by mass.
  • the ratio of the total mass of the activated carbon having a particle size of 0.425 mm or more and 2.0 mm or less to the total mass of the activated carbon is preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. Is more preferably 95% by mass or more, and most preferably 97% by mass or more.
  • a purified water filter material having more excellent performance of removing chloroform in raw water can be obtained.
  • the filling rate of the granular or powdered activated carbon in the water treatment cartridge is high, the amount of activated carbon in the water treatment cartridge will be large and the removal performance of impurities will be high, which is preferable, but if the filling rate is too high, water flow will be impeded. There's a problem.
  • the cartridge used in the tabletop water purifier has a low water pressure and a large water resistance.
  • the stack height of activated carbon is preferably 10 mm or more and 50 mm or less, and more preferably 20 mm or more and 40 mm or less.
  • the activated carbon may be molded activated carbon obtained by molding powdery or fibrous activated carbon with a binder resin.
  • the particle size of the powdered activated carbon is, for example, 0.15 mm or less.
  • the binder resin is formed by aggregating powdery or fibrous activated carbon and molding it, and examples thereof include polyethylene and polypropylene.
  • the ratio of the total mass of the powdered or fibrous activated carbon to the total mass of the molded activated carbon is preferably 30% by mass or more, and more preferably 70% by mass or more.
  • a sufficient filtration flow rate and a good filtration capacity can be realized.
  • Space velocity water purification filter media (Space velocity, SV) is, 50h -1 or more, preferably 200h -1 or less. As a result, the time for contact between the water and the purified water filter medium is secured, and the impurities can be preferably removed.
  • the space velocity (SV) of the purified water filter medium is represented by the reciprocal of the time during which water contacts the purified water filter medium per unit time, and the flow rate (m 3 / hr) is divided by the volume (m 3 ).
  • the space velocity (SV) of the purified water filter medium may be the space velocity (SV) when filtering water having a chloroform concentration of 300 ppb and a water temperature of 20 ° C.
  • a water purification filter satisfying such a space velocity condition can be realized by a space velocity adjusting unit described later.
  • the purified water filter medium preferably has activated carbon on the upstream side of the flow of water passing therethrough and has a space velocity adjusting section on the downstream side of the activated carbon.
  • Space velocity adjustment unit space velocity of water purification filter medium (SV) 50h -1 or more, adjusted to 200h -1 or less.
  • the space velocity adjusting unit can be provided so that the purified water filter medium has the above-described space velocity (SV).
  • the space velocity adjusting section is a water treatment agent other than the above-mentioned activated carbon, such as a purified water outlet (purified water discharge port) provided in the case storing the purified water filter material, a water passage in the case, and a filtration membrane. obtain.
  • the space velocity of the purified water filter medium can be adjusted by changing the size or shape. Further, for example, the space velocity of the purified water filter medium can be adjusted by providing a plurality of purified water outlets and changing the number of the installed outlets. In the form in which the water passage is used as the space velocity adjusting unit, for example, the space velocity of the water purification filter can be adjusted by changing the width or shape thereof or increasing or decreasing the number of routes.
  • the space velocity can be adjusted by a filtration membrane.
  • a filtration membrane as the space velocity adjusting section, not only the space velocity is adjusted, but also particulate impurities that are not adsorbed by activated carbon are removed, which is more preferable.
  • a hollow fiber membrane is mentioned as an example of a filtration membrane. Since the hollow fiber membrane can increase the membrane area per unit volume, it can remove fine particles, bacteria, turbidity, etc. in water, and is further suitable as a space velocity adjusting section.
  • the filtration membrane is less likely to cause the bias of the adsorbent due to water pressure, and can prevent purification failure due to insufficient water passing through the filtration membrane (so-called short path). Further, by using the filtration membrane as the space velocity adjusting unit, even if the activated carbon flows together with the water passing through the water purification filter, the activated carbon can be prevented from being captured by the filtration membrane and flowing out of the water filtration medium.
  • the hollow fiber membrane is suitable for filtration and removal of particles of 0.1 ⁇ m or more containing microorganisms and bacteria.
  • various porous and tubular hollow fiber membranes can be used, and examples thereof include cellulose-based, polyolefin (eg, polyethylene, polypropylene, etc.)-Based, polyvinyl alcohol-based, ethylene / vinyl alcohol copolymer, polyether. System, polymethylmethacrylate (PMMA) system, polysulfone system, polyacrylonitrile system, polytetrafluoroethylene system, polyvinylidene fluoride (PVDF) system, polycarbonate system, polyester system, polyamide system, aromatic polyamide system, etc. Any of various materials can be used. Of these, polyolefin-based hollow fiber membranes such as polyethylene and polypropylene are preferable in view of handling properties and processing characteristics of the hollow fiber membrane.
  • the outer diameter of the hollow fiber membrane is 20 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less, the pore diameter is 0.01 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, the porosity is 20% or more and 90% or less, and the thickness of the hollow fiber membrane is 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the pore diameter a value measured by a bubble point measuring method according to ASTM F316-80 or JIS K3832 (partially modified for hollow fiber membrane measurement), a hollow fiber of 100 kPa or more can be used.
  • the hollow fiber membrane is preferably a so-called permanently hydrophilized hollow fiber membrane having a hydrophilic group on the surface. Compared with the case where the surface of the hollow fiber membrane is hydrophobic, the filtration water flow under its own weight of water pressure becomes faster.
  • the packing density of the hollow fiber membrane can be appropriately set so that the space velocity (SV) of the water treatment cartridge is within the above range, and is, for example, 40% or more and 70% or less.
  • the packing density of the hollow fiber membranes is S, the cross-sectional area in the direction perpendicular to the fiber axis of the hollow fiber membrane in the fixed portion of the hollow fiber membrane, S, the outer diameter cross-sectional area of one hollow fiber membrane, A
  • the packing density ⁇ (%) ⁇ (A ⁇ F) / S ⁇ ⁇ 100 Required from.
  • the packing density of the hollow fiber membrane is more preferably 43% or more and 67% or less, and more preferably 45% or more and 65% or less.
  • the hollow fiber membrane knitted fabric described in Utility Model Registration No. 1994065 is loaded as the form of the hollow fiber membrane, it is possible to easily grasp the number of hollow fiber membranes used, which makes it easy to manage the packing density.
  • it is easy to load the hollow fiber membrane knitted fabric in a spiral shape or a folded shape it is easy to manage the hollow fiber knitted fabric intervals at equal distances, and the hollow fiber membrane can be easily formed even if the target packing density is different. It can also be dispersed evenly.
  • one or more hollow fiber membranes can be removed by unraveling the warp yarns near the ends of the one or more hollow fiber membranes, which are wefts of the hollow fiber knitted fabric. It is more dispersed and preferred.
  • the lower limit of the total membrane area of the hollow fiber membrane is 0.05 m 2 or more, more preferably 0.1 m 2 or more, further not less 0.12 m 2 or more preferable. From the viewpoint of the filtration rate and the life of the water purification capacity, 0.15 m 2 or more is particularly preferable.
  • the upper limit of the total membrane area of the hollow fiber membrane is preferably 0.5 m 2 or less, more preferably 0.4 m 2 or less.
  • the upper limit of the total membrane area of the hollow fiber membrane is 0.3 m 2 from the viewpoints of miniaturization of the water treatment cartridge and enhancement of the contact efficiency between the hollow fiber membrane and water to efficiently remove heavy metals in water. The following is more preferable.
  • the upper limit of the total membrane area of the hollow fiber membrane particularly preferably at 0.2 m 2 or less, and most preferably 0.27 m 2 or less. Total membrane area of the hollow fiber membranes 0.05 m 2 or more, by a range of 0.27 m 2 or less, and miniaturization of the water treatment cartridge, the balance between the life of the water treatment capacity is improved.
  • the total membrane area of the hollow fiber membrane is calculated by the product of the outer diameter of the hollow fiber membrane, the length of the hollow fiber membrane, and the number of hollow fiber membranes.
  • the effective membrane area is calculated by the product of the outer diameter of the hollow fiber membrane, the length of the portion of the hollow fiber membrane not covered by the potting layer, and the number of hollow fiber membranes.
  • the water treatment cartridge preferably contains a heavy metal adsorbent as a clean water filter medium.
  • the heavy metal adsorbent may be provided upstream of the filtration membrane together with the activated carbon, for example.
  • the heavy metal adsorbent may be provided upstream of the filtration membrane as an adsorbent layer mixed with activated carbon.
  • the heavy metal adsorbent removes heavy metals such as arsenic, lead and chromium to remove these heavy metals in raw water. Examples of the heavy metal adsorbent include ion exchange resins, chelate resins, titanium silicate and the like.
  • the ratio of the total mass of the heavy metal adsorbent to the total mass of the purified water filter medium is preferably 50% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.
  • the water treatment cartridge can also include a material for changing the pH of the filtered water as the purified water filter material.
  • a material for changing the pH of the filtered water include an ion exchanger that changes the pH of the filtered water by performing ion exchange with ions in the filtered water.
  • the ion exchanger for example, H-type weakly acidic cation exchange resin can be preferably used.
  • a method of releasing the citric acid or ascorbic acid (gradual dissolution) to adjust the pH may be adopted.
  • the ratio of the total mass of the material that changes the pH of the filtered water to the total mass of the purified water filter material is preferably 3 mass% or more, and more preferably 5 mass% or more.
  • a sufficient filtration flow rate and a good filtration capacity can be realized.
  • the purified water filter medium has the following formula (1) when water having a chloroform concentration of 300 ppb and a water temperature of 20 ° C. is filtered.
  • V Filter medium volume (cm 3 )
  • Ce Chloroform concentration of filtered water at the manufacturer's indicated life (ppb)
  • L Manufacturer's displayed life flow rate (gallon)
  • f Filtration speed (L / min) during setup Meet
  • the value on the left side of the inequality of the equation (1) is 6000 or less, which allows the chloroform in the raw water to be effectively removed while continuously filtering the manufacturer's service life flow rate of the water purification filter medium. Can be removed.
  • the purified water filter medium can set the chloroform concentration in the purified water to, for example, 0.06 mg / L or less.
  • the value on the left side of the inequality in Expression (1) may be 6000 or less.
  • the raw water used in the definition of the formula (1) was prepared to have a chloroform concentration of 300 ⁇ 30 ppb and a water temperature of 20 ° C.
  • the chloroform concentration in raw water can be measured by, for example, the headspace GC-MS method.
  • a water purification filter that satisfies the formula (1) can be prepared by changing the shape, type, mixing ratio, etc. of the substances constituting the water purification filter.
  • the purified water filter medium containing the above-mentioned activated carbon satisfies the formula (1).
  • the filter medium volume V in Formula (1) represents the total volume of the purified water filter medium.
  • the filter medium volume V represents the total volume of activated carbon.
  • the filter medium volume V represents the sum of the total volume of activated carbon and the total volume of the filter membrane.
  • the filter medium volume V is the total volume of the purified water filter medium contained in the water treatment cartridge.
  • the purified water filter medium is granular or powdery activated carbon
  • the filter medium volume V can be measured by the following measuring method.
  • the filter medium volume V can be measured in accordance with JIS K1474: Activated carbon filling density measuring method (manual filling method).
  • Activated carbon filling density measuring method manual filling method
  • a 200 ml graduated cylinder specified in JIS R3505 is used as the measurement container.
  • the filter material to be measured is dried in a thermostatic oven at 115 ⁇ 5 ° C. for 3 hours, and then allowed to cool to room temperature in a desiccator.
  • the cooled filter medium is filled for about 1 ⁇ 5 of the volume of the measurement container, gently tapped on a rubber plate until the upper surface reaches a certain height, and the same amount is tapped. This operation is repeated, and the volume is measured when the upper surface reaches a certain height.
  • the volume of the filter material of the filtration membrane including the hollow fiber membrane is the total volume of the space where the filtration membrane exists in the water treatment cartridge.
  • the volume is V.
  • the filter medium volume V is synonymous with the total volume of molded activated carbon.
  • the volume of the shaped activated carbon can be measured by a method according to its shape.
  • the volume V of the filter medium is preferably 5 cm 3 or more and 900 cm 3 or less, more preferably 10 cm 3 or more and 300 cm 3 or less.
  • the manufacturer's indication life flow rate L is set by the manufacturer who manufactures the water purification filter medium, and means the total filtration flow rate (unit is gallon) that guarantees that the water purification filter medium can maintain a predetermined performance according to various standards. ing.
  • the manufacturer-displayed life flow rate is usually displayed on the manufacturer's homepage, the water treatment cartridge, or its package as the life of the replacement target of the water treatment cartridge.
  • the manufacturer's indication life flow rate is described in the product package or the like by the notation such as “total filtered water amount (L)” in Japan and “Service Cycle (gallons)” in the United States.
  • the filtered water chloroform concentration Ce at the manufacturer's indicated life represents the amount of chloroform ( ⁇ g) contained in 1 L of filtered water filtered at the time of reaching the manufacturer's indicated life of the water treatment cartridge. That is, the filtered water chloroform concentration Ce at the manufacturer's displayed life may be the amount of chloroform remaining in the last 1 L of filtered water when the raw water having the manufacturer's displayed life flow rate is filtered.
  • the chloroform concentration of filtered water is NSF / ANSI standard No. 53 Chloroform (substitute compound for organic chemicals) can be measured by using the test method, and the raw water used can also be used in accordance with the standard.
  • the chloroform concentration of the filtered water can be calculated by measuring the amount of chloroform remaining in the recovered filtered water by, for example, measuring by the headspace GC-MS method.
  • the chloroform concentration of filtered water at the manufacturer's indicated life may be the removal rate specified by the standard.
  • the standard For example, NSF / ANSI standard No. Since 53 is 95% or more of chloroform (substitute compound of organic chemical substance) 300 ⁇ 30 ppb, it suffices if this is achieved.
  • the filtration speed f at the time of setup is 1 L of water at the time when the use is started after the prescribed preparation (setup) described in the instruction manual etc. prepared by the manufacturer is finished or at the very beginning when the use is started. Represents the time to filter.
  • the instruction manuals, etc. made by the manufacturer are necessary for using the water purifier, such as after preparing the water treatment cartridge by putting the water purification filter in the case.
  • the purified water filter medium may not be in a state in which raw water is not filtered at all, but the time when 10 L of raw water is filtered may be set at the time of setup.
  • the filtration rate f during setup is preferably 0.04 L / min or more and 2.0 L / min or less, and more preferably 0.05 L / min or more and 1.0 L / min or less. ..
  • a water purifier according to an aspect of the present invention includes any of the water treatment cartridges according to the present invention described above.
  • the water purifier is a self-weighting filter type water purifier that filters the raw water by its own weight, and is used by holding the water treatment cartridge in the holder provided in the body.
  • the water purifier stores the purified water that has passed through the water treatment cartridge in the body.
  • the water purifier Since the water purifier is equipped with a water treatment cartridge, it has excellent performance in removing chloroform.
  • Example 1 The water treatment cartridge shown in FIG. 1 containing activated carbon and a hollow fiber membrane was used as a water purification filter.
  • the volume (filter medium volume) of the water treatment cartridge was 70 cm 3 .
  • As the activated carbon 35 g of granular activated carbon was contained.
  • As the hollow fiber membrane a polyethylene hollow fiber membrane (a hollow fiber membrane manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name EX270) was included, and the total area of the hollow fiber membranes was 0.28 m 2 .
  • the particle size of the activated carbon was measured by a sieving method using a JIS standard sieve specified in JIS K 1474. The particle size of the measured activated carbon was in the range of 0.3 mm or more and 5.6 mm or less.
  • the pore width distribution of activated carbon was measured using the nitrogen adsorption method.
  • the details of the analysis method are as follows. Pretreatment method: Vacuum deaeration was performed at 70 ° C. for 8 hours.
  • -Measurement method An adsorption-desorption isotherm with nitrogen (also referred to as a nitrogen adsorption isotherm) was measured using a constant volume method.
  • the equilibrium waiting time means a waiting time after reaching an adsorption equilibrium state (a state in which a pressure change during adsorption / desorption is equal to or less than a predetermined value).
  • Measuring device BELSORP-18 (manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.)
  • Pretreatment device BELSORP-18 (manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).
  • the peak value of the pore width distribution expressed by dVp / dW of the activated carbon calculated by analyzing the nitrogen adsorption isotherm obtained as described above by the NLDFT / GCMC method is in the range of 0.25 to 5.0. It was
  • FIG. 3 shows the pore width distribution expressed in dVp / dW for the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the pore width distribution of the activated carbon contained in the water treatment cartridges of Examples and Comparative Examples.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 1 had a peak value in the range of pore widths of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less in the pore width distribution represented by dVp / dW. And the peak value was 5.5.
  • particle size distribution of activated carbon The particle size distribution of the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 1 was examined in detail.
  • the particle size distribution of the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 1 was measured by a sieving method using a JIS standard sieve specified in JIS K 1474, the particle size distribution based on mass was 0.4 mm or more and 0.9 mm. 90% by mass was present in the following range.
  • Example 1 A water treatment cartridge similar to that of Example 1 was used as the water treatment cartridge of Comparative Example 1 except for the conditions shown below.
  • the pore width distribution, particle size distribution, and space velocity were measured as in Example 1.
  • the pore width distribution of the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 1 expressed in dVp / dW is shown in FIG.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 1 has a peak value in the range of the pore width of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less, but the peak value is 2.2. there were.
  • Particle size distribution of activated carbon 90 mass% of the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 1 was present in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less in the mass-based particle size distribution.
  • Example 2 A water treatment cartridge similar to that of Example 1 was used as the water treatment cartridge of Example 2 except for the conditions shown below.
  • the pore width distribution, particle size distribution, and space velocity were measured as in Example 1.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 2 has a peak value in the range of the pore width of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less in the pore width distribution represented by dVp / dW, and the peak value was 5.5.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 2 had 50% by mass in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less in the particle size distribution based on the mass.
  • the space velocity (SV) of the water treatment cartridge of Example 2 was 100 h ⁇ 1 .
  • Example 2 A water treatment cartridge similar to that of Example 1 was used as the water treatment cartridge of Comparative Example 2 except for the conditions shown below.
  • the pore width distribution, particle size distribution, and space velocity were measured as in Example 1.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 2 has a peak value in the range of the pore width of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less in the pore width distribution represented by dVp / dW, and the peak value was 5.5.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 2 contained 95% by mass in the range of 0.9 mm or more and 2.0 mm or less in the mass-based particle size distribution, and the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less. 5% by weight was present.
  • the space velocity (SV) of the water treatment cartridge of Comparative Example 2 was 110 h ⁇ 1 .
  • the water treatment cartridge of Comparative Example 2 has an adsorbent in which activated carbon and a heavy metal adsorbent are mixed.
  • the adsorbent contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 2 was 41 g, and since the heavy metal adsorbent was mixed at 4%, the amount of activated carbon was 39.36 g.
  • Comparative Example 2 had a slightly larger amount of activated carbon, and thus the space velocity (SV) was slightly different as described above.
  • Example 3 A water treatment cartridge similar to that of Example 1 was used as the water treatment cartridge of Example 3 except for the conditions described below.
  • the pore width distribution, particle size distribution, and space velocity were measured as in Example 1.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 3 has a peak value in the range of the pore width of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less in the pore width distribution represented by dVp / dW, and the peak value was 5.5.
  • Particle size distribution of activated carbon 80 mass% of the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Example 3 was present in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less in the particle size distribution based on mass.
  • Example 3 A water treatment cartridge similar to that of Example 1 was used as a water treatment cartridge of Comparative Example 3 except for the conditions shown below. The pore width distribution, particle size distribution, and space velocity were measured as in Example 1.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 3 has a peak value in the range of the pore width of 0.6 nm or more and 1.0 nm or less in the pore width distribution represented by dVp / dW, and the peak value was 5.5.
  • the activated carbon contained in the water treatment cartridge of Comparative Example 3 had a mass-based particle size distribution of 40% by mass in the range of 0.4 mm or more and 0.9 mm or less.
  • Chloroform removal test 1 The water treatment cartridge of Example 1 was tested for chloroform removal rate.
  • the chloroform removal rate is NSF / ANSI standard No.
  • the test was performed according to 53 VOC (Volatile Organic Compound) reduction claims. Influent challenge was 0.3 ⁇ 30% mg / L.
  • General test water was used for the test. Table 1 shows the physical properties of the general test water A used.
  • the chloroform removal test results for the water treatment cartridge of Example 1 are shown in FIG.
  • the chloroform removal rate from the start of filtration until the total filtration flow rate reached 400 L was 95% or more (hereinafter, the total filtration flow rate is referred to as “integrated flow rate”). That is, 95% or more of the chloroform concentration of 300 ⁇ 30 ppb in the test water was removed by the water treatment cartridge of Example 1.
  • the integrated flow rate is shown as “filtration flow rate”.
  • the chloroform removal rate is 98% as shown in FIG. , About 6 ppb.
  • Chloroform removal test 2 Chloroform removal rates of the water treatment cartridges of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were tested.
  • the chloroform removal rate is NSF / ANSI standard No.
  • the test was performed according to 53 VOC (Volatile Organic Compound) reduction claims. Influent challenge was 0.3 ⁇ 30% mg / L.
  • General test water was used for the test. Table 2 shows the physical properties of the general test water B used.
  • test water B complies with VOC (Volatile Organic Compound) reduction claims of NSF / ANSI53, similar to test water A, but the TOC component is different from test water A.
  • VOC Volatile Organic Compound
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the integrated flow rate and the chloroform removal rate of the water treatment cartridges of Examples and Comparative Examples. Further, with respect to the water treatment cartridges of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 and 3, the chloroform removal rates for each cumulative flow rate are shown in Tables 3 to 7 below.
  • the water treatment cartridges of Examples 1 to 3 have a chloroform removal rate of NSF / ANSI standard No. even if the cumulative flow rate exceeds 30 gallons.
  • the required removal rate of chloroform in 53 was more than 95%.
  • the water treatment cartridge of Example 1 has the NSF / ANSI standard No. According to No. 53, 42 gallons, which is half of the cumulative flow rate of 84 gallons that achieves a chloroform removal rate of 95% or more, can be set as the manufacturer-specified life flow rate based on chloroform removal.
  • the cartridge of Example 2 has 20 gallons which is half of the cumulative flow rate of 40 gallons, and the cartridge of Example 3 has 30 gallons which is half of the cumulative flow rate of 60 gallons as the manufacturer's life expectancy flow rate based on chloroform removal. be able to.
  • the value on the left side of the above inequality of equation (1) is approximately 10.98.
  • the value on the left side of the inequality of the above-mentioned equation (1) is about 48.61.
  • the value on the left side of the inequality of the above-mentioned equation (1) is about 87.5. Therefore, the water treatment cartridges of Examples 1 to 3 satisfied the inequality of Expression (1).
  • the chloroform removal rate was NSF / ANSI standard No. It was below the standard value of 53. Moreover, the water treatment cartridge of Comparative Example 1 did not satisfy the inequality of the formula (1).
  • the present invention can be applied to a water purification pot, a pitcher, etc. equipped with a water treatment cartridge.

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Abstract

自重濾過用の水処理カートリッジ（２）は活性炭（４ａ）を含む浄水濾材（４）を有し、活性炭（４ａ）は、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にｄＶｐ/ｄＷ（Ｖｐ：細孔容積、Ｗ：細孔幅）で表した細孔幅分布のピーク値を有し、当該細孔幅分布のピーク値が３以上であり、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５０質量％以上が存在する。

Description

水処理カートリッジ及び浄水器
　本発明は、水処理カートリッジ及び浄水器に関する。
　水道水等の原水を濾過する装置として、気軽に使用することができるピッチャー型の浄水器が知られている（特許文献１及び２）。このようなピッチャー型浄水器に用いられる水処理用カートリッジは、原水の自重により濾過する自重濾過カートリッジが主流となっている。
日本国公開特許公報「特開２００９－１２５６６５号公報（２００９年６月１１日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００４－２３０３３５号公報（２００４年８月１９日公開）」
　しかしながら、自重濾過カートリッジは、加圧型の濾過カートリッジよりも原水中の不純物の除去性能が劣るという問題がある。原水中の不純物には、クロロホルムのように少量でも摂取し続けることによって健康被害が懸念されているものがある。そのため、クロロホルムを除去する性能に優れた自重濾過用水処理カートリッジが求められている。
　本発明の一態様は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クロロホルムを除去する性能に、より優れた自重濾過用水処理カートリッジを実現することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水処理カートリッジは、活性炭を含む浄水濾材を有し、
　上記活性炭は、
　　細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内に、ｄＶｐ/ｄＷ（Ｖｐ：細孔容積、Ｗ：細孔幅）で表した細孔幅分布のピーク値を有し、当該細孔幅分布のピーク値が３以上であり、かつ、
　　質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５０質量％以上が存在する。
　前記浄水濾材の空間速度（ＳＶ）は、５０ｈ－１以上、２００ｈ－１以下であってもよい。
　前記浄水濾材は、その内部を通過する水の流れの上流側に前記活性炭を有し、前記活性炭よりも下流側に空間速度調整部を有しており、前記空間速度調整部は、前記浄水濾材の空間速度（ＳＶ）を５０ｈ－１以上、２００ｈ－１以下に調整してもよい。
　前記空間速度調整部は、濾過膜であってもよい。
　前記濾過膜は、中空糸膜であってもよい。
　前記活性炭は、前記細孔幅分布のピーク値が４以上であってもよい。
　前記活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に８０質量％以上が存在してもよい。
　前記活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に９０質量％以上が存在してもよい。
　前記浄水濾材は重金属吸着剤を含んでもよい。
　前記浄水濾材は濾過水のｐＨを変動させる材料を含んでもよい。
　前記浄水濾材は、粉末状又は繊維状活性炭をバインダー樹脂により成型されている成型活性炭を含んでもよい。
　本発明の他の態様に係る水処理カートリッジは、クロロホルム濃度３００ｐｐｂ、水温２０℃の水を濾過したとき、下記式（１）を満たす浄水濾材を有する自重濾過用の水処理カートリッジである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　　Ｖ　：濾材容積（ｃｍ３）
　　Ｃｅ：メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度（ｐｐｂ）
　　Ｌ　：メーカー表示寿命流量（ガロン）
　　ｆ　：セットアップ時の濾過速度（Ｌ／ｍｉｎ）
　本発明の一態様に係る浄水器は、本発明の一態様に係る水処理カートリッジを備えている。
　本発明の一態様によれば、原水中のクロロホルムを除去する性能に、より優れた自重濾過用水処理カートリッジを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る水処理カートリッジを備えた浄水器の断面を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る水処理カートリッジの濾過流量とクロロホルム除去率との関係を示す図である。 実施例及び比較例の水処理カートリッジに含まれる活性炭の細孔幅分布を示す図である。 実施例及び比較例の水処理カートリッジの積算流量とクロロホルム除去率との関係を示す図である。
　〔水処理カートリッジ〕
　本発明の一態様に係る水処理カートリッジは、自重濾過用であり、活性炭を含む浄水濾材を有し、当該活性炭は、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にｄＶｐ/ｄＷ（Ｖｐ：細孔容積、Ｗ：細孔幅）で表した細孔幅分布のピーク値を有し、当該細孔幅分布のピーク値が３以上であり、かつ、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５０質量％以上が存在する粒状活性炭である。
　自重濾過用の水処理カートリッジは、濾過の対象である原水がその重みによりカートリッジ内を通過することにより、原水中に含まれる物質の少なくとも一部を除去するものである。本発明の一態様に係る水処理カートリッジは、原水中に含まれるクロロホルムの少なくとも一部を除去する。
　本発明の一態様に係る水処理カートリッジについて、図１を参照して以下に説明する。図１は、本発明の一態様に係る水処理カートリッジを備えたピッチャー型浄水器の断面を示す模式図である。図１に示すように、浄水器１０は、水を格納する容器状の胴部１と、水処理カートリッジ２と、原水タンク３とを備えている。原水タンク３は、水処理カートリッジ２により浄化する原水を貯留する原水貯留部３ａと、水処理カートリッジ２を保持するカートリッジ保持部３ｂとを備えている。水処理カートリッジ２は、カートリッジ保持部３ｂに着脱自在に備え付けられる。浄水器は、原水貯留部３ａに格納された原水が水処理カートリッジ２内を通過して胴部１に流入することで、浄水を貯留するようになっている。
　水処理カートリッジ２は、浄水濾材４と、浄水濾材４を格納するケース５とを備えている。浄水濾材４内は、図１中矢印Ｄで示す方向に水が流れる。浄水濾材４として、例えば、活性炭４ａ及び中空糸膜４ｂを備えていてもよいし、活性炭４ａのみであってもよい。ケース５は、原水導入口６と浄水導出口７とを有し、浄水器１０のカートリッジ保持部３ｂに格納可能な形状である。ケース５内には、原水導入口６に近い上流側に活性炭４ａが充填されており、浄水導出口７に近い下流側に中空糸膜４ｂが備えられている。原水導入口６から水処理カートリッジ２内に導入された原水が、活性炭４ａ及び中空糸膜４ｂを含む浄水濾材４を通過することで、原水中に含まれる物質の少なくとも一部が浄水濾材４に吸着又は分離して取り除かれ、浄水として浄水導出口７から導出される。
　（浄水濾材）
　浄水濾材は、原水中に溶解した物質を取り除くものである。本発明の一態様に係る水処理カートリッジが含む浄水濾材の種類は、目的等に応じて選定すればよい。例えば、浄水濾材として、活性炭、重金属吸着剤、濾過膜、イオン交換体等が挙げられる。
　＜除去物質＞
　本発明の一態様に係る水処理カートリッジは、浄水濾材として、例えば、原水中に溶解した揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を取り除くことができるものを含む。浄水濾材により除去されるＶＯＣの例としてトリハロメタンが挙げられ、中でもクロロホルムを好適に取り除くことができる。クロロホルムは、原水中に含まれる有機物と、原水の消毒に使用される塩素とが反応することにより原水中に生成されることが知られている。クロロホルムは、少量でも摂取し続けることによる健康被害が懸念されており、そのため原水中からクロロホルムを取り除くことが可能な浄水濾材が求められている。本発明に係る水処理カートリッジが備える浄水濾材によれば、クロロホルムを除去することが可能である。
　（活性炭）
　水処理カートリッジは、浄水濾材として活性炭を含む。活性炭は、主に炭素から構成される多孔質の物質であり、その微細な穴を原水が通過するときに、当該原水に含まれる物質を穴内に吸着させることにより、原水中から当該物質を取り除く。活性炭としては、粒状、粉末状、繊維状、ハニカム状、円柱状等、種々の形状の活性炭を使用することができる。使用する活性炭の原材料は特に限定されず、木材、合成樹脂等を炭化したものであってもよい。
　＜細孔幅分布＞
　活性炭は、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内に、ｄＶｐ/ｄＷ（Ｖｐ：細孔容積、Ｗ：細孔幅）で表した細孔幅分布のピーク値を有する。そして、この細孔幅分布のピーク値が３以上である。このような活性炭とすることで、原水中に含まれる除去物質に対する活性炭の吸着性能が向上する。このような活性炭は、原水中に含まれるクロロホルムを除去する性能に優れている。
　本明細書において、細孔幅分布は、後述するように、窒素吸着法により窒素吸着等温線を求め、該窒素吸着等温線をＮＬＤＦＴ／ＧＣＭＣ法により解析することによって算出した値をいう。
　活性炭において、上記細孔幅分布のピーク値は、４以上であることがより好ましく、５以上であることがさらに好ましい。これにより、クロロホルム吸着に適した細孔が多くなり、原水中に含まれる除去物質に対する活性炭の吸着性能が向上する。
　＜活性炭の粒度分布＞
　活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５０質量％以上が存在する。これにより、活性炭は、表面積を大きくしつつ、浄水濾材の詰まりを抑えて通水を妨げない。その結果、活性炭と水との接触面積が大きくなり、原水中に含まれる除去物質に対する活性炭の吸着性能が向上する。このような活性炭は、原水中に含まれるクロロホルムを除去する性能も優れている。
　活性炭の粒径は小さければ小さいほど、水との接触面積が大きくなり、除去物質に対する吸着性能が向上する。しかしながら、活性炭の粒径が小さければ小さいほど、浄水濾材が詰まりやすく、通水が妨げられて使用に耐える濾過速度が得られないというトレードオフの関係にある。このことは、特に、自重濾過用の水処理カートリッジでは大きな問題となる。
　特許文献２に記載された従来の浄水カートリッジは、ふるい径として１０～３２メッシュ（すなわち、約２～０．５ｍｍ）の範囲の粒径の活性炭を吸着剤として用いている。この活性炭の粒度分布を測定したところ、質量基準の粒度分布において、０．４以上、０．９ｍｍ以下の範囲に１０質量％以下しか存在していない。したがって、特許文献２において使用される活性炭のクロロホルム除去性能は十分ではなかった。
　本実施形態に係る活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５０質量％以上が存在するので、活性炭と水との接触面積を大きくしつつ、浄水濾材の詰まりを抑えることができる。その結果、除去物質に対する吸着性能を向上させつつ、浄水濾材の通水を妨げない。したがって、このような活性炭を含む浄水濾材は、特に、自重濾過用の水処理カートリッジに適している。
　本明細書において、質量基準の粒度分布は、ＪＩＳ　Ｋ　１４７４に規定されたＪＩＳ標準篩による篩い分け法によって測定された値をいう。
　活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に８０質量％以上が存在することがより好ましく、９０質量％以上が存在することがさらに好ましい。当該割合の上限値は１００質量％である。これにより、活性炭と水との接触面積を大きくして原水中に含まれる除去物質に対する活性炭の吸着性能をさらに向上させると共に、浄水濾材の詰まりを抑えて通水を妨げない。
　また、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲内に存在する活性炭は、それぞれの粒径が同一であるよりも、それぞれの粒径にバラつきがあることが好ましい。これにより、隣接する活性炭間に空間がより生じやすく、通水しやすくなり、浄水濾材の詰まりを抑えることができる。
　活性炭は、その総質量に対する、粒径０．３ｍｍ以上、５．６ｍｍ以下の活性炭の総質量の割合が、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましく、９８質量％以上であることが最も好ましい。当該割合の上限値は１００質量％である。これにより、濾過速度が適切であり、濾過性能に優れた浄水濾材が得られる。また、活性炭は、その総質量に対する、粒径０．４２５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下の活性炭の総質量の割合が、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましく、９７質量％以上であることが最も好ましい。これにより、原水中のクロロホルムを除去する性能により優れた浄水濾材が得られる。
　＜活性炭の充填率＞
　水処理カートリッジ内における粒状又は粉状活性炭の充填率が低すぎると、水と活性炭とが十分に接触しない、いわゆるショートパスが発生しやすくなってしまう。その結果、水と活性炭とが十分に接触しないまま水が通過してしまい、水中の不純物に対する活性炭の吸着性能が十分に発揮されない。
　水処理カートリッジ内における粒状又は粉状活性炭の充填率が高いと、水処理カートリッジ内の活性炭量が多くなり不純物の除去性能が高くなるため好ましいが、充填率が高すぎると通水が妨げられるという問題がある。自重濾過カートリッジの中でも、特に卓上型浄水器で用いられるカートリッジは水圧が低く、通水抵抗が大きくなる。
　＜活性炭の積層高＞
　粒状又は粉状活性炭である場合は、水処理カートリッジ内における活性炭の積層高が低く、活性炭層が薄すぎると、いわゆるショートパスが発生しやすくなってしまう。その結果、水と活性炭とが十分に接触しないまま水が通過してしまい、水中の不純物に対する活性炭の吸着性能が十分に発揮されないという問題がある。
　一方、粒状又は粉状活性炭である場合は、活性炭の積層高が高く、活性炭層が厚すぎると、処理水の通水が妨げられるという問題がある。自重濾過カートリッジの中でも、特に卓上型浄水器で用いられるカートリッジは水圧が低く、通水抵抗が大きくなるため、この問題が顕著になる。さらに、活性炭の粒径が小さい場合には、粒径に起因する通水抵抗の増大も問題となる。また、水処理カートリッジ自体が大きくなってしまうという問題もある。
　したがって、活性炭の積層高は、１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下がさらに好ましい。
　＜成形活性炭＞
　また、活性炭は、粉末状や繊維状の活性炭をバインダー樹脂により成型されている成型活性炭であってもよい。粉末状活性炭の粒径は、例えば０．１５ｍｍ以下である。バインダー樹脂は、粉末状や繊維状の活性炭を凝集させて成型するものであり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
　成型活性炭の総質量に対する粉末状又は繊維状活性炭の総質量の割合は、３０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。成型活性炭の総質量に対する粉末状又は繊維状活性炭の総質量の割合が上記範囲内であることによって、十分な濾過流量と良好な濾過能力とを実現することができる。
　（空間速度）
　浄水濾材の空間速度（Ｓｐａｃｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ、ＳＶ）は、５０ｈ－１以上、２００ｈ－１以下であることが好ましい。これにより、水と浄水濾材とが接触する時間が確保され、好適に不純物を除去することができる。
　本明細書において、浄水濾材の空間速度（ＳＶ）とは、単位時間あたりに水が浄水濾材に接触する時間の逆数で表され、流量（ｍ３／ｈｒ）を体積（ｍ３）で割ることで求められる。浄水濾材の空間速度（ＳＶ）は、クロロホルム濃度３００ｐｐｂ、水温２０℃の水を濾過したときの空間速度（ＳＶ）であり得る。
　このような空間速度条件を満たす浄水濾材は、後述する空間速度調整部により実現することができる。
　（空間速度調整部）
　浄水濾材は、その内部を通過する水の流れの上流側に活性炭を有し、活性炭よりも下流側に空間速度調整部を有していることが好ましい。空間速度調整部は、浄水濾材の空間速度（ＳＶ）を５０ｈ－１以上、２００ｈ－１以下に調整する。これにより、浄水濾材内を、図１に示す矢印Ｄの方向に通過する水の空間速度を調整し、水が活性炭部分により長く留まり、水と活性炭との接触時間を長くすることができる。その結果、原水中に含まれる除去物質に対する活性炭の吸着性能を向上させることができる。
　空間速度調整部は、浄水濾材が上述した空間速度（ＳＶ）になるように設けることができる。空間速度調整部は、浄水濾材が格納されたケースに設けられた浄水導出口（浄水吐出口）、当該ケース内の通水経路、及び、濾過膜等の前述した活性炭以外の水処理剤であり得る。
　浄水導出口を空間速度調整部とする形態においては、例えば、その大きさや形状を変化させることで、浄水濾材の空間速度を調整することができる。また、例えば浄水導出口を複数設けて、その設置数を変化させることでも浄水濾材の空間速度を調整することができる。通水経路を空間速度調整部とする形態においては、例えば、その幅や形状を変化させたり、経路の数を増減したりすることで、浄水濾材の空間速度を調整することができる。
　活性炭以外の水処理剤を空間速度調整部とする形態においては、例えば、濾過膜によって空間速度を調整することができる。また、空間速度調整部として濾過膜を用いることで、空間速度を調整するだけでなく、活性炭により吸着されないような粒子状の不純物が除去されるため、より好適である。また、濾過膜の例として、中空糸膜が挙げられる。中空糸膜は、単位体積当たりの膜面積を大きくすることができるので、水中の微粒子、細菌類、濁り等を除去することが可能であり、空間速度調整部としてさらに好適である。また、濾過膜は、水圧による吸着材の偏りが生じにくく、水が濾過膜を十分に通過しないこと（いわゆるショートパス）による浄化不良を防ぐことができる。また、空間速度調整部として濾過膜を用いることで、浄水濾材を通過する水と共に活性炭が流れたとしても、活性炭が濾過膜に捕捉され、浄水濾材の外に流出することを防ぐことができる。
　（中空糸膜）
　中空糸膜は、微生物及び細菌を含む０．１μｍ以上の粒状体の濾過、除去に好適である。中空糸膜には、種々の多孔質かつ管状の中空糸膜が使用でき、例えば、セルロース系、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）系、ポリビニルアルコール系、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリエーテル系、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）系、ポリスルフォン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ四弗化エチレン系、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）系、ポリカーボネイト系、ポリエステル系、ポリアミド系、芳香族ポリアミド系、等の各種材料からなるものが使用できる。中でも、中空糸膜の取扱性や加工特性等を考慮すると、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系の中空糸膜が好ましい。
　また、中空糸膜の外径は、２０μｍ以上、２０００μｍ以下、孔径は０．０１μｍ以上、１μｍ以下、空孔率は２０％以上、９０％以下、中空糸膜の膜厚は５μｍ以上、３００μｍ以下のものを使用することができる。さらに孔径として、ＡＳＴＭ　Ｆ３１６－８０やＪＩＳ　Ｋ３８３２に準ずるバブルポイント測定方法（中空糸膜測定用に一部変更）により測定した値で、１００ｋＰａ以上の中空糸を使用することができる。
　また、中空糸膜は表面に親水基を有する、いわゆる恒久親水化中空糸膜であることが望ましい。中空糸膜の表面が疎水性である場合に比べて、自重水圧での濾過通水がより速くなる。
　処理水に含まれる気泡が中空糸膜表面に停滞し、濾過通水を阻害させると共に、濾過流量を減少させることを防ぐため、疎水性中空糸膜と親水性中空糸膜を混在させた水処理カートリッジとして、気泡を取り除き易くさせてもよい。
　水処理カートリッジ内において、中空糸膜の充填密度は、水処理カートリッジの空間速度（ＳＶ）が上述した範囲になるように適宜設定可能であり、例えば、４０％以上、７０％以下である。
　なお、中空糸膜の充填密度は、中空糸膜の固定部分における中空糸膜の繊維軸に垂直な方向の断面積をＳ、中空糸膜１本の外径断面積をＡ、中空糸膜の開口本数をＦとしたときに、次式
充填密度σ（％）＝｛（Ａ×Ｆ）／Ｓ｝×１００
から求められる。
中空糸膜の充填密度は、４３％以上、６７％以下の範囲がより好ましく、４５％以上、６５％以下の範囲がより好ましい。
　なお、中空糸膜の形態として、実用新案登録１９９４０６５号公報記載の中空糸膜編織物を装填すると、中空糸膜使用本数を容易に把握できるため、充填密度を管理し易い。併せて、中空糸膜編織物をすし巻き状、折り畳み状に装填し易いため、中空糸編地間隔を等距離で管理し易く、また目標とする充填密度が異なっても中空糸膜を容易にかつ均等に分散させることもできる。さらには、水処理カートリッジとして加工された後でも、中空糸編織物の緯糸とされた１本以上の中空糸膜の端部近傍にある経糸を解きほどくことにより、１本以上の中空糸膜がより分散され好ましい。
　これにより、処理する中空糸膜の有効膜面積を積極的に増加させると共に、中空糸と中空糸の間の空間を減らし、空気の滞留を少なくすることが出来る。このため、水処理速度が著しく向上させることができ、濾過流速を安定させることができる。
　本発明の一態様において、中空糸膜の総膜面積の下限は０．０５ｍ２以上であることが好ましく、０．１ｍ２以上であることがより好ましく、０．１２ｍ２以上であることがさらに好ましい。濾過速度及び浄水能力の寿命の観点より、０．１５ｍ２以上であることが特に好ましい。
　また、中空糸膜の総膜面積の上限は０．５ｍ２以下であることが好ましく、０．４ｍ２以下であることがより好ましい。水処理カートリッジの小型化、並びに、中空糸膜と水との接触効率を高め、水中の重金属を効率よく除去することができる観点より、中空糸膜の総膜面積の上限は、０．３ｍ２以下であることがさらに好ましい。また、中空糸膜の総膜面積の上限は、０．２ｍ２以下であることが特に好ましく、０．２７ｍ２以下であることが最も好ましい。中空糸膜の総膜面積が０．０５ｍ２以上、０．２７ｍ２以下の範囲であることにより、水処理カートリッジの小型化と、浄水能力の寿命とのバランスがよくなる。
　なお、中空糸膜の総膜面積は、中空糸膜の外径と、中空糸膜の長さと、中空糸膜の本数との積によって算出される。有効膜面積は、中空糸膜の外径と、中空糸膜におけるポッティング層に覆われていない部分の長さと、中空糸膜の本数との積によって算出される。
　（重金属吸着剤）
　水処理カートリッジは、浄水濾材として、重金属吸着剤を含むことが好ましい。重金属吸着剤は、例えば、活性炭と共に濾過膜よりも上流に設けられていてもよい。また、重金属吸着剤は、活性炭と混合した吸着材層として濾過膜よりも上流に設けられていてもよい。重金属吸着剤は、ヒ素、鉛、クロム等の重金属を吸着することにより、原水中のこれら重金属を除去するものである。重金属吸着剤として、例えば、イオン交換樹脂、キレート樹脂、ケイ酸チタニウム等が挙げられる。
　浄水濾材の総質量に対する重金属吸着剤の総質量の割合は、５０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。浄水濾材の総質量に対する重金属吸着剤の総質量の割合を上記範囲内とし、重金属吸着剤の質量比をこのように低くすることで、浄水濾材を長寿命とすることができる。重金属吸着剤の下限値は特に限定されず、目的に応じて設定すればよい。
　（ｐＨを変動させる材料）
　水処理カートリッジは、浄水濾材として、濾過水のｐＨを変動させる材料を含むこともできる。濾過水のｐＨを変動させる材料として、例えば、濾過水中のイオンとイオン交換することにより、濾過水中のｐＨを変動させるイオン交換体が挙げられる。イオン交換体として、例えば、Ｈ型弱酸性陽イオン交換樹脂を好適に使用することができる。また、クエン酸やアスコルビン酸を除放（徐々に溶解）してｐＨを調整する方式を採用してもよい。
　浄水濾材の総質量に対する濾過水のｐＨを変動させる材料の総質量の割合は、３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。浄水濾材の総質量に対する濾過水のｐＨを変動させる材料の総質量の割合が上記範囲内であることによって、十分な濾過流量と良好な濾過能力とを実現することができる。
　（浄水濾材のクロロホルム除去性能）
　浄水濾材は、クロロホルム濃度３００ｐｐｂ、水温２０℃の水を濾過したとき、下記式（１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　Ｖ　：濾材容積（ｃｍ３）
　　Ｃｅ：メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度（ｐｐｂ）
　　Ｌ　：メーカー表示寿命流量（ガロン）
　　ｆ　：セットアップ時の濾過速度（Ｌ／ｍｉｎ）
を満たす。
　式（１）に示すように、式（１）の不等式の左辺の値が６０００以下であることによって、浄水濾材のメーカー表示寿命流量を濾過する間継続して、効果的に原水中のクロロホルムを取り除くことができる。式（１）を満たすため、浄水濾材は、浄化した水中のクロロホルム濃度を、例えば、０．０６ｍｇ／Ｌ以下とすることが可能である。
　式（１）の不等式の左辺の値は、６０００以下であればよい。なお、式（１）の定義に用いられる原水は、クロロホルム濃度が３００±３０ｐｐｂ、水温が２０℃に調製されたものである。原水中のクロロホルム濃度は、例えば、ヘッドスペースＧＣ－ＭＳ法により測定することができる。
　式（１）を満たす浄水濾材は、浄水濾材を構成する物質の形状、種類、配合比率等を変更することで調製することができる。上述した活性炭を有する浄水濾材は、式（１）を満たす。
　＜濾材容積＞
　式（１）における濾材容積Ｖは、浄水濾材の総容積を表している。浄水濾材が、例えば、活性炭のみにより構成されている場合には、濾材容積Ｖは活性炭の総容積を表している。浄水濾材が活性炭及び中空糸膜をはじめとする濾過膜により構成されている場合には、濾材容積Ｖは活性炭の総容積と濾過膜の総容積との和を表している。
　濾材容積Ｖは、水処理カートリッジ内に収容された状態の浄水濾材の総容積である。浄水濾材が粒状又は粉状活性炭である場合、その濾材容積Ｖは、以下の計測方法により計測することができる。
　すなわち、濾材容積Ｖは、ＪＩＳ　Ｋ１４７４：活性炭充填密度の計測方法（手動充填法）に準じて測定することができる。例えば、測定容器として、ＪＩＳ　Ｒ３５０５に規定された２００ｍｌのメスシリンダーを使用する。測定対象となる濾材を、１１５±５℃の恒温乾燥器中で３時間乾燥後、デシケーター中で室温まで放冷する。放冷した濾材を、測定容器の容積の約１／５分充填し、上面が一定の高さになるまでゴム板上で静かにたたき、さらに同量加えてたたく。この操作を繰り返し、上面が一定の高さになった時点で容積を測定する。
　中空糸膜をはじめとする濾過膜の濾材容積は、水処理カートリッジ内における濾過膜が存在する空間の総容積である。当該空間の容積は、通水方向における濾過膜の下端に通水方向に垂直な水処理カートリッジの断面と、通水方向における濾過膜の上端に通水方向に垂直な水処理カートリッジの断面と、水処理カートリッジの内壁で囲まれる空間の総容積である。したがって、浄水濾材が活性炭及び中空糸膜をはじめとする濾過膜により構成されている場合、上記活性炭の総容積と、水処理カートリッジ内における濾過膜が存在する空間の総容積との和が、濾材容積Ｖとなる。
　浄水濾材が成形活性炭である場合には、濾材容積Ｖは、成形活性炭の総体積と同義である。成型活性炭の体積は、その形状に応じた方法により計測することができる。
　一実施形態において、濾材容積Ｖは、５ｃｍ３以上、９００ｃｍ３以下であることが好ましく、より好ましくは１０ｃｍ３以上、３００ｃｍ３以下である。
　＜メーカー表示寿命流量＞
　メーカー表示寿命流量Ｌとは、浄水濾材を製造する製造者が設定するものであり、種々の基準に従って浄水濾材が所定の性能を維持できることが保証される総濾過流量（単位はガロン）を意味している。メーカー表示寿命流量は、水処理カートリッジの交換目安の寿命として、通常、メーカーのホームページや、水処理カートリッジ又はそのパッケージに表示されている。メーカー表示寿命流量は、例えば、日本では「総濾過水量（Ｌ）」、米国では「Service Cycle（gallons）」等の表記で、製品のパッケージ等に記載されている。
　＜メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度＞
　メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度Ｃｅは、水処理カートリッジのメーカー表示寿命に達した時点に濾過した濾過水１Ｌあたりに含まれるクロロホルムの量（μｇ）を表している。すなわち、メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度Ｃｅは、メーカー表示寿命流量の原水を濾過した際の最後の１Ｌの濾過水中に残留するクロロホルムの量であり得る。
　濾過水クロロホルム濃度は、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３　クロロホルム（有機化学物質の代用化合物）の試験方法に準拠し、使用する原水についても当該規格に準拠したものを用いて、測定することができる。濾過水クロロホルム濃度は、回収した濾過水中に残留するクロロホルムの量は、例えば、ヘッドスペースＧＣ－ＭＳ法により測定することで算出することができる。
　一実施形態において、メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度は、規格の定める除去率が達成されていればよい。例えば、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３は、クロロホルム（有機化学物質の代用化合物）　３００±３０ｐｐｂの９５％以上除去であるため、これが達成されていればよい。
　＜セットアップ時の濾過速度＞
　セットアップ時の濾過速度ｆは、メーカーが作成した取り扱い説明書等に記載されている定められた準備（セットアップ）が終了した後、使用を開始した時点又は使用を開始したごく初期の、１Ｌの水を濾過する時間を表している。メーカーが作成した取り扱い説明書等は、浄水濾材をケースに入れて水処理カートリッジを準備した後のように、浄水器を使用するにあたって必要となるものである。
　なお、セットアップ時に、浄水濾材は全く原水を濾過していない状態ではなく、１０Ｌの原水を濾過した時点をセットアップ時に設定してもよい。ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３には、「セットアップ時」について、「after the passage of 10 unit volumes of influent challenge」と規定されている。
　一実施形態において、セットアップ時の濾過速度ｆは、０．０４Ｌ／ｍｉｎ以上、２．０Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５Ｌ／ｍｉｎ以上、１．０Ｌ／ｍｉｎ以下である。
　〔浄水器〕
　本発明の一形態に係る浄水器は、上述した本発明に係る水処理カートリッジのいずれかを備えている。上述したように、浄水器は、原水の自重により濾過する自重濾過型浄水器であり、その胴部内に設けられたホルダーに水処理カートリッジを保持して使用される。浄水器は、水処理カートリッジ内を通過して浄化された水を胴部に貯留するようになっている。
　浄水器は水処理カートリッジを備えているので、クロロホルムを除去する性能に優れている。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　〔実施例１〕
　浄水濾材として活性炭及び中空糸膜を含む、図１に示す水処理カートリッジを用いた。当該水処理カートリッジの容積（濾材容積）は７０ｃｍ３であった。活性炭として粒状活性炭を３５ｇが含まれていた。中空糸膜として、ポリエチレン製の中空糸膜（三菱ケミカル（株）社製中空糸膜、製品名ＥＸ２７０）が含まれ、中空糸膜の膜総面積は０．２８ｍ２であった。
　（活性炭の粒径）
　活性炭の粒径を、ＪＩＳ　Ｋ　１４７４に規定されたＪＩＳ標準篩による篩い分け法によって測定した。測定した活性炭の粒径は０．３ｍｍ以上、５．６ｍｍ以下の範囲内であった。
　（活性炭の細孔幅分布）
　活性炭の細孔幅分布を、窒素吸着法を用いて測定した。分析方法の詳細は、以下の通りである。
・前処理方法：７０℃で８時間、真空脱気を行った。
・測定方法：定容法を用いて、窒素による吸着脱離等温線（窒素吸着等温線とも称する）を測定した。
・吸着温度：７７Ｋ
・吸着質：窒素
・飽和蒸気圧：実測
・吸着質断面積：０．１６２ｎｍ２
・平衡待ち時間：５００ｓｅｃ
　なお、上記平衡待ち時間は、吸着平衡状態（吸脱着の際の圧力変化が所定の値以下になる状態）に達してからの待ち時間を意味する。
　測定装置：ＢＥＬＳＯＲＰ‐１８（マイクロトラック・ベル株式会社製）
　前処理装置：ＢＥＬＳＯＲＰ‐１８（マイクロトラック・ベル株式会社製）。
　上述の通り求めた窒素吸着等温線をＮＬＤＦＴ／ＧＣＭＣ法で解析することにより算出した活性炭のｄＶｐ／ｄＷで表した細孔幅分布のピーク値は、０．２５～５．０の範囲内であった。
　また、実施例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭の細孔幅分布を詳細に検討した。実施例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭について、ｄＶｐ/ｄＷで表した細孔幅分布を図３に示す。図３は、実施例及び比較例の水処理カートリッジに含まれる活性炭の細孔幅分布を示す図である。図３に示すように、実施例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、ｄＶｐ/ｄＷで表した細孔幅分布において、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にピーク値を有し、当該ピーク値が５．５であった。
　（活性炭の粒度分布）
　実施例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭の粒度分布を詳細に検討した。実施例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭の粒度分布を、ＪＩＳ　Ｋ　１４７４に規定されたＪＩＳ標準篩による篩い分け法によって測定したところ、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に９０質量％が存在していた。
　（空間速度）
　クロロホルム濃度３００ｐｐｂ、水温２０℃の水を濾過したときの実施例１の水処理カートリッジの空間速度（ＳＶ）を、流量（ｍ３／ｈｒ）を体積（ｍ３）で割ることで求めたところ、１００ｈ－１であった。
　〔比較例１〕
　以下に示す条件以外については、実施例１と同様の水処理カートリッジを、比較例１の水処理カートリッジとして用いた。また、細孔幅分布、粒度分布、及び空間速度は、実施例１と同様に測定した。
　（活性炭の細孔幅分布）
　比較例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭のｄＶｐ/ｄＷで表した細孔幅分布を図３に示す。図３に示すように、比較例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にピーク値を有するが、当該ピーク値は２．２であった。
　（活性炭の粒度分布）
　比較例１の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に９０質量％が存在していた。
　（空間速度）
　比較例１の水処理カートリッジの空間速度（ＳＶ）は１００ｈ－１であった。
　〔実施例２〕
　以下に示す条件以外については、実施例１と同様の水処理カートリッジを、実施例２の水処理カートリッジとして用いた。また、細孔幅分布、粒度分布、及び空間速度は、実施例１と同様に測定した。
　（活性炭の細孔幅分布）
　実施例２の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、ｄＶｐ/ｄＷで表した細孔幅分布において、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にピーク値を有し、当該ピーク値が５．５であった。
　（活性炭の粒度分布）
　実施例２の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５０質量％が存在していた。
　（空間速度）
　実施例２の水処理カートリッジの空間速度（ＳＶ）は１００ｈ－１であった。
　〔比較例２〕
　以下に示す条件以外については、実施例１と同様の水処理カートリッジを、比較例２の水処理カートリッジとして用いた。また、細孔幅分布、粒度分布、及び空間速度は、実施例１と同様に測定した。
　（活性炭の細孔幅分布）
　比較例２の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、ｄＶｐ/ｄＷで表した細孔幅分布において、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にピーク値を有し、当該ピーク値が５．５であった。
　（活性炭の粒度分布）
　比較例２の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．９ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下の範囲に９５質量％が存在し、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５質量％が存在していた。
　（空間速度）
　比較例２の水処理カートリッジの空間速度（ＳＶ）は１１０ｈ－１であった。比較例２の水処理カートリッジは、活性炭と重金属吸着剤とを混合した吸着剤を有するものである。比較例２の水処理カートリッジに含まれる吸着剤は４１ｇであり、重金属吸着剤が４％混合されているため、活性炭量は３９．３６ｇである。他の実施例及び比較例と比較して、比較例２は、活性炭量が若干多いため、上述したように空間速度（ＳＶ）もわずかに異なっていた。
　〔実施例３〕
　以下に示す条件以外については、実施例１と同様の水処理カートリッジを、実施例３の水処理カートリッジとして用いた。また、細孔幅分布、粒度分布、及び空間速度は、実施例１と同様に測定した。
　（活性炭の細孔幅分布）
　実施例３の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、ｄＶｐ/ｄＷで表した細孔幅分布において、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にピーク値を有し、当該ピーク値が５．５であった。
　（活性炭の粒度分布）
　実施例３の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に８０質量％が存在していた。
　（空間速度）
　実施例３の水処理カートリッジの空間速度（ＳＶ）は１００ｈ－１であった。
　〔比較例３〕
　以下に示す条件以外については、実施例１と同様の水処理カートリッジを、比較例３の水処理カートリッジとして用いた。また、細孔幅分布、粒度分布、及び空間速度は、実施例１と同様に測定した。
　（活性炭の細孔幅分布）
　比較例３の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、ｄＶｐ/ｄＷで表した細孔幅分布において、細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内にピーク値を有し、当該ピーク値が５．５であった。
　（活性炭の粒度分布）
　比較例３の水処理カートリッジに含まれる活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に４０質量％が存在していた。
　（空間速度）
　比較例３の水処理カートリッジの空間速度（ＳＶ）は１００ｈ－１であった。
　〔クロロホルム除去試験１〕
　実施例１の水処理カートリッジのクロロホルム除去率を試験した。クロロホルム除去率は、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３のＶＯＣ（Volatile Organic Compound:揮発性有機化合物）　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｌａｉｍｓに準拠して試験した。Ｉｎｆｌｕｅｎｔ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅは、０．３±３０％ｍｇ／Ｌとした。試験には一般試験水を用いた。用いた一般試験水Ａの物性を、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　セットアップ時の濾過速度（Ｌ／ｍｉｎ）を約０．１２Ｌ／ｍｉｎとして、通水を行った。
　実施例１の水処理カートリッジについてのクロロホルム除去試験結果を図２に示す。図２に示すように、濾過開始から濾過流量の積算が４００Ｌに達するまでのクロロホルム除去率は９５％以上であった（以下、濾過流量の積算を「積算流量」という。）。すなわち、試験水中のクロロホルム濃度３００±３０ｐｐｂの９５％以上が、実施例１の水処理カートリッジにより除去された。なお、図２においては、積算流量を「ろ過流量」と示している。
　したがって、例えば、水処理カートリッジのメーカー表示寿命流量を４００Ｌ（約１０５ガロン）とした場合、図２に示すように、クロロホルム除去率は９８％であるので、メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度は、約６ｐｐｂであった。
　この試験結果を、上述した式（１）の不等式に当てはめたところ、左辺の値は約１６．６７であり、式（１）の不等式を満たす結果であった。
　〔クロロホルム除去試験２〕
　実施例１～３、並びに、比較例１～３の水処理カートリッジについて、クロロホルム除去率を試験した。クロロホルム除去率は、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３のＶＯＣ（Volatile Organic Compound:揮発性有機化合物）　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｌａｉｍｓに準拠して試験した。Ｉｎｆｌｕｅｎｔ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅは、０．３±３０％ｍｇ／Ｌとした。試験には一般試験水を用いた。用いた一般試験水Ｂの物性を、表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　なお、試験水Ｂは、試験水Ａと同様にＮＳＦ／ＡＮＳＩ５３のＶＯＣ（Volatile Organic Compound:揮発性有機化合物）　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｌａｉｍｓに準拠したものであるが、ＴＯＣ成分が試験水Ａとは異なる。
　セットアップ時の濾過速度（Ｌ／ｍｉｎ）を約０．１２Ｌ／ｍｉｎとして、通水を行った。
　実施例１～３、並びに、比較例２及び３のクロロホルム除去試験結果を、図４に示す。図４は、実施例及び比較例の水処理カートリッジの積算流量とクロロホルム除去率との関係を示す図である。また、実施例１～３、並びに、比較例２及び３の水処理カートリッジについて、積算流量毎のクロロホルム除去率を、以下の表３～７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　図４及び表３～５に示すように、実施例１～３の水処理カートリッジは、積算流量が３０ガロンを超えてもクロロホルム除去率が、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３で要求されたクロロホルム除去率である９５％を超えていた。当該試験結果に基づけば、実施例１の水処理カートリッジは、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３に従えば、クロロホルム除去率９５％以上を達成した積算流量８４ガロンの半分である４２ガロンを、クロロホルム除去を基準としたメーカー表示寿命流量とすることができる。
　同様にＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３に従えば、実施例２カートリッジは積算流量４０ガロンの半分である２０ガロンを、実施例３は積算流量６０ガロンの半分である３０ガロンを、クロロホルム除去を基準としたメーカー表示寿命流量とすることができる。
　ここで、クロロホルム除去率９５％以上を達成した積算流量の半分である４２ガロンをメーカー表示寿命流量Ｌとした場合、上述した式（１）の不等式の左辺の値は約１０．９８である。また、２０ガロンをメーカー表示寿命流量Ｌとした場合、上述した式（１）の不等式の左辺の値は約４８．６１である。さらに、３０ガロンをメーカー表示寿命流量Ｌとした場合、上述した式（１）の不等式の左辺の値は約８７．５である。したがって、実施例１～３の水処理カートリッジは、式（１）の不等式を満たした。
　一方、図４、表６及び表７に示すように、比較例２及び３の水処理カートリッジは、通水初期よりクロロホルム除去率が、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３の基準値を下回った。また、比較例２及び３の水処理カートリッジは、式（１）の不等式を満たさなかった。
　なお、比較例１の水処理カートリッジについても、通水初期よりクロロホルム除去率が、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ規格　Ｎｏ．５３の基準値を下回った。また、比較例１の水処理カートリッジは、式（１）の不等式を満たさなかった。
　本発明は、水処理カートリッジを備えた浄水ポット、ピッチャー等に利用することができる。
　１　　胴部
　２　　水処理カートリッジ
　３　　原水タンク
　４　　浄水濾材
　４ａ　活性炭
　４ｂ　中空糸膜
　１０　浄水器

 

Claims (13)

  1. 　活性炭を含む浄水濾材を有し、
    　前記活性炭は、
    　　細孔幅０．６ｎｍ以上、１．０ｎｍ以下の範囲内に、ｄＶｐ/ｄＷ（Ｖｐ：細孔容積、Ｗ：細孔幅）で表した細孔幅分布のピーク値を有し、当該細孔幅分布のピーク値が３以上であり、かつ、
    　　質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に５０質量％以上が存在する、自重濾過用の水処理カートリッジ。
  2. 　前記浄水濾材の空間速度（ＳＶ）は、５０ｈ－１以上、２００ｈ－１以下である、請求項１に記載の水処理カートリッジ。
  3. 　前記浄水濾材は、その内部を通過する水の流れの上流側に前記活性炭を有し、前記活性炭よりも下流側に空間速度調整部を有しており、
    　前記空間速度調整部は、前記浄水濾材の空間速度（ＳＶ）を５０ｈ－１以上、２００ｈ－１以下に調整する、請求項２に記載の水処理カートリッジ。
  4. 　前記空間速度調整部は、濾過膜である、請求項３に記載の水処理カートリッジ。
  5. 　前記濾過膜は、中空糸膜である、請求項４に記載の水処理カートリッジ。
  6. 　前記活性炭は、前記細孔幅分布のピーク値が４以上である、請求項１から５のいずれか１項に記載の水処理カートリッジ。
  7. 　前記活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に８０質量％以上が存在する、請求項１から６のいずれか１項に記載の水処理カートリッジ。
  8. 　前記活性炭は、質量基準の粒度分布において、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲に９０質量％以上が存在する、請求項７に記載の水処理カートリッジ。
  9. 　前記浄水濾材は重金属吸着剤を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の水処理カートリッジ。
  10. 　前記浄水濾材は濾過水のｐＨを変動させる材料を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の水処理カートリッジ。
  11. 　前記浄水濾材は、粉末状又は繊維状活性炭をバインダー樹脂により成型されている成型活性炭を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の水処理カートリッジ。
  12. 　クロロホルム濃度３００ｐｐｂ、水温２０℃の水を濾過したとき、下記式（１）を満たす浄水濾材を有する、自重濾過用の水処理カートリッジ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　　Ｖ　：濾材容積（ｃｍ３）
    　　Ｃｅ：メーカー表示寿命時の濾過水クロロホルム濃度（ｐｐｂ）
    　　Ｌ　：メーカー表示寿命流量（ガロン）
    　　ｆ　：セットアップ時の濾過速度（Ｌ／ｍｉｎ）
  13. 　請求項１から１２のいずれか１項に記載の水処理カートリッジを備える、浄水器。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6295194A (ja) * 1985-10-18 1987-05-01 Sekisui Chem Co Ltd ミネラルウオ−タ−製造剤
JPS62227489A (ja) * 1986-03-31 1987-10-06 Sekisui Chem Co Ltd 水処理具
JPH1147733A (ja) * 1997-08-01 1999-02-23 Toray Ind Inc 浄水器
JP2000351613A (ja) * 1999-06-11 2000-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 活性炭およびそれを備えた浄水器
JP3106596U (ja) * 2004-07-15 2005-01-06 株式会社信楽陶芸村 浄水器
US20120318742A1 (en) * 2006-08-28 2012-12-20 Basf Catalysts Llc Media for the removal of heavy metals and volatile byproducts from drinking water
WO2014196567A1 (ja) * 2013-06-06 2014-12-11 東レ株式会社 浄水器用カートリッジおよび浄水器
WO2015186831A1 (ja) * 2014-06-06 2015-12-10 三菱レイヨン株式会社 浄水カートリッジ及び浄水器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6295194A (ja) * 1985-10-18 1987-05-01 Sekisui Chem Co Ltd ミネラルウオ−タ−製造剤
JPS62227489A (ja) * 1986-03-31 1987-10-06 Sekisui Chem Co Ltd 水処理具
JPH1147733A (ja) * 1997-08-01 1999-02-23 Toray Ind Inc 浄水器
JP2000351613A (ja) * 1999-06-11 2000-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 活性炭およびそれを備えた浄水器
JP3106596U (ja) * 2004-07-15 2005-01-06 株式会社信楽陶芸村 浄水器
US20120318742A1 (en) * 2006-08-28 2012-12-20 Basf Catalysts Llc Media for the removal of heavy metals and volatile byproducts from drinking water
WO2014196567A1 (ja) * 2013-06-06 2014-12-11 東レ株式会社 浄水器用カートリッジおよび浄水器
WO2015186831A1 (ja) * 2014-06-06 2015-12-10 三菱レイヨン株式会社 浄水カートリッジ及び浄水器

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