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JP2005125199A - Adsorbent, method for producing the same, and water purifier using the same - Google Patents

Adsorbent, method for producing the same, and water purifier using the same Download PDF

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JP2005125199A
JP2005125199A JP2003362150A JP2003362150A JP2005125199A JP 2005125199 A JP2005125199 A JP 2005125199A JP 2003362150 A JP2003362150 A JP 2003362150A JP 2003362150 A JP2003362150 A JP 2003362150A JP 2005125199 A JP2005125199 A JP 2005125199A
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JP
Japan
Prior art keywords
adsorbent
particles
mother
child
adsorbent according
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003362150A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoya Kanno
直也 官野
Masahiko Taneike
昌彦 種池
Hatsubi Takeda
はつ美 竹田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP2003362150A priority Critical patent/JP2005125199A/en
Publication of JP2005125199A publication Critical patent/JP2005125199A/en
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Abstract

【課題】 強度及び吸着性能に優れ、特に浄水器用途に適した吸着剤及びその製造
方法と、これを用いた浄水器を提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に、吸着性能を有する子粒子が固定
化された吸着剤は、吸着剤が高温の熱履歴を受けていないため、高い吸着性能を維持しつ
つ、強度にも優れている。また、本発明の吸着剤の製造方法は、高い温度をかける必要が
無いため簡便な設備で効率よく吸着剤を製造することができる。また、本発明の吸着剤を
濾材として用いた浄水器は、重金属等の有害物が除去された安全な水を長期に亘って得る
ことができる。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adsorbent excellent in strength and adsorption performance and particularly suitable for use in a water purifier, a production method thereof, and a water purifier using the adsorbent.
SOLUTION: An adsorbent in which child particles having adsorption performance are immobilized on the surface of mother particles made of a thermoplastic resin, while the adsorbent is not subjected to high-temperature thermal history, maintains high adsorption performance. Also excellent in strength. Moreover, since the manufacturing method of the adsorption agent of this invention does not need to apply high temperature, it can manufacture an adsorption agent efficiently with simple equipment. Moreover, the water purifier using the adsorbent of the present invention as a filter medium can obtain safe water from which harmful substances such as heavy metals have been removed over a long period of time.
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Description

本発明は、強度及び吸着性能に優れ、特に浄水器用途に適した吸着剤及びその製造方法
と、これを用いた浄水器に関する。
The present invention relates to an adsorbent excellent in strength and adsorption performance, particularly suitable for water purifier applications, a method for producing the same, and a water purifier using the adsorbent.

鉛、鉄、銅、ニッケル、亜鉛、クロム、カドミウムなどの重金属類は、地中、配水管な
どから溶出し、井戸水、水道水中にイオンの形態として含まれている可能性がある。これ
らを除去する方法については様々な検討がなされている。
Heavy metals such as lead, iron, copper, nickel, zinc, chromium, and cadmium are eluted from underground and water pipes and may be contained in the form of ions in well water and tap water. Various studies have been made on methods for removing these.

これら重金属類の吸着剤としては、例えば合成ゼオライト、非晶質のチタンケイ酸塩等
が知られている(例えば特許文献1、特許文献2)。
As these heavy metal adsorbents, for example, synthetic zeolite, amorphous titanium silicate and the like are known (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

一般に合成ゼオライト等の吸着剤は数十μm以下の微小結晶で合成されており、そのま
まの状態では通水時に圧力損失の増大を招くので、浄水器の吸着剤としての使用は難しい
。従って、適度な粒径範囲に吸着剤を造粒することが行われている。
In general, adsorbents such as synthetic zeolite are synthesized with microcrystals of several tens of μm or less, and in that state, the pressure loss increases when water is passed through, so that it is difficult to use as an adsorbent for water purifiers. Therefore, the adsorbent is granulated in an appropriate particle size range.

造粒方法としては、バインダー、結合剤を用いて微粒子同士を結合し、粒径を増大させ
る方法が知られており、バインダーの例としてはベントナイト、ケイソウ土、コロイダル
シリカ、セルロース類、アルギン酸塩等が用いられている(例えば特許文献3)。
As a granulation method, a method of binding fine particles with a binder and a binder to increase the particle size is known. Examples of the binder include bentonite, diatomaceous earth, colloidal silica, celluloses, alginates, and the like. Is used (for example, Patent Document 3).

ベントナイトやカオリン等の粘土鉱物と、合成ゼオライト微粒子と水を適当な配合割合
で混合し、600〜800℃の高温で焼成すると、ベントナイトなどの粘土鉱物は700
℃付近で焼結するので、合成ゼオライト微粒子の結合剤の役割を果たす。
When clay minerals such as bentonite and kaolin, synthetic zeolite fine particles and water are mixed at an appropriate blending ratio and fired at a high temperature of 600 to 800 ° C., the clay mineral such as bentonite is 700.
Since it sinters in the vicinity of ° C., it plays a role of a binder of synthetic zeolite fine particles.

しかしながら、吸着剤を粘土鉱物と共に高い温度で加熱する方法は、吸着剤の構造の崩
壊等により、吸着性能の低下が生じる可能性があった。
However, the method of heating the adsorbent together with the clay mineral at a high temperature may cause a decrease in the adsorption performance due to the collapse of the adsorbent structure.

また、Ca型及び/またはNa型のCMC(カルボキシメチルセルロース)を使用する
方法や、有機系重合体エマルジョンまたはラテックスを使用して造粒する方法も知られて
いる(例えば特許文献4、特許文献5)。
In addition, a method using Ca type and / or Na type CMC (carboxymethylcellulose) and a method of granulating using an organic polymer emulsion or latex are also known (for example, Patent Document 4 and Patent Document 5). ).

しかしながら、CMC等の有機物を用いた場合、高温での熱処理が要らない反面、有機
化合物やその添加剤の溶出の可能性があり、浄水器用充填材としては適当でない場合があ
る。また、少量の有機系バインダーにより造粒した粉末ゼオライトは、浄水器に使用した
場合、十分な強度が得られず微粒子に崩壊する場合もある。
特開平7−204630号公報 特表平6−504714号公報 特開昭60−14936号公報 特許第2756567号公報 特開平7−144913号公報
However, when an organic substance such as CMC is used, heat treatment at a high temperature is not required, but there is a possibility that an organic compound or its additive may be eluted, and it may not be suitable as a filler for a water purifier. In addition, powdered zeolite granulated with a small amount of an organic binder, when used in a water purifier, may not have sufficient strength and may collapse into fine particles.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-204630 JP-T 6-504714 Japanese Patent Laid-Open No. 60-14936 Japanese Patent No. 2756567 Japanese Patent Laid-Open No. 7-144913

本発明は、強度及び吸着性能に優れ、特に浄水器用途に適した吸着剤及びその製造方法
と、これを用いた浄水器を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an adsorbent excellent in strength and adsorption performance, particularly suitable for water purifier applications, a method for producing the adsorbent, and a water purifier using the adsorbent.

即ち本発明の第一の要旨は、熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に、吸着性能を有する
子粒子が固定化されてなる吸着剤である。
That is, the first gist of the present invention is an adsorbent obtained by immobilizing child particles having adsorption performance on the surface of mother particles made of a thermoplastic resin.

また、本発明の第二の要旨は、熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に、吸着性能を有す
る子粒子を、溶融接着又は圧着により固定化する吸着剤の製造方法である。
The second gist of the present invention is a method for producing an adsorbent, in which child particles having adsorption performance are fixed to the surface of mother particles made of a thermoplastic resin by fusion bonding or pressure bonding.

また、本発明の第三の要旨は、上記吸着剤を濾材に用いた浄水器である。   The third gist of the present invention is a water purifier using the adsorbent as a filter medium.

本発明の吸着剤は、熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に、吸着性能を有する子粒子が
固定化されていることから、高い吸着性能を維持しつつ、強度にも優れている。
また、本発明の吸着剤の製造方法は、極度に高い温度で造粒する必要が無いため、より
簡便な設備で効率よく吸着剤を製造することができる。
また、本発明の吸着剤を濾材として用いた浄水器は、重金属等の有害物が除去された安
全な水を長期に亘って得ることができる。
The adsorbent of the present invention is excellent in strength while maintaining high adsorption performance because child particles having adsorption performance are immobilized on the surface of mother particles made of a thermoplastic resin.
Moreover, since the manufacturing method of the adsorbent of this invention does not need to granulate at extremely high temperature, it can manufacture adsorbent efficiently with simpler equipment.
Moreover, the water purifier using the adsorbent of the present invention as a filter medium can obtain safe water from which harmful substances such as heavy metals have been removed over a long period of time.

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の吸着剤は、熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に、吸着性能を有する子粒子が
固定化されてなる。ここで、熱可塑性樹脂の種類は特に限定はされず、ポリエチレン樹脂
、ポリプロピレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル
樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブタ
ジエンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ナイロン樹脂
等が例として挙げられる。
中でも、ポリエチレン樹脂は融点が低く、従って低い加熱温度で造粒できるため好まし
い。
The present invention will be described in detail below.
The adsorbent of the present invention is formed by immobilizing child particles having adsorption performance on the surface of mother particles made of a thermoplastic resin. Here, the type of the thermoplastic resin is not particularly limited, and polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl acetate resin, polystyrene resin, polyacrylonitrile resin, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, poly Examples include methyl methacrylate resin, polyethylene terephthalate resin, polybutadiene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, and nylon resin.
Among them, polyethylene resin is preferable because it has a low melting point and can be granulated at a low heating temperature.

本発明に使用する吸着性能を有する子粒子としては、重金属、中でも鉛の吸着性能が優
れているアルミノケイ酸塩系無機イオン交換体、ケイ酸チタニウム系化合物、リン酸カル
シウム系化合物の少なくとも1種類を含むことが好ましい。
本発明の吸着剤は、一つの母粒子に1種類の子粒子を固定化しても、複数種類の子粒子
を固定化しても構わない。
The child particles having an adsorption performance used in the present invention include at least one of an aluminosilicate inorganic ion exchanger, a titanium silicate compound, and a calcium phosphate compound that are excellent in adsorption performance of heavy metals, especially lead. Is preferred.
In the adsorbent of the present invention, one kind of child particle may be fixed to one mother particle, or a plurality of kinds of child particles may be fixed.

アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体としては、合成ゼオライトであるモレキュラーシ
ーブ3A、モレキュラーシーブ4A、モレキュラーシーブ5A、モレキュラーシーブ13
X、フォージャサイト型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライトが挙げられる。これら合
成ゼオライトは重金属イオンの吸着能力が高く、特にモレキュラーシーブ5Aは、溶解性
鉛イオンの吸着性に優れている。
Examples of the aluminosilicate inorganic ion exchanger include molecular sieve 3A, molecular sieve 4A, molecular sieve 5A, and molecular sieve 13 which are synthetic zeolites.
X, faujasite type zeolite, and mordenite type zeolite are mentioned. These synthetic zeolites have a high adsorption capacity for heavy metal ions, and in particular, the molecular sieve 5A is excellent in the adsorption of soluble lead ions.

吸着性能を有する子粒子は、比表面積が100m/g以上であることが好ましい。特
に比表面積が300m/g以上のものは、カルシウム、マグネシウム等の競合イオンの
存在下においても、重金属の選択的吸着性能に優れているためより好ましい。
The child particles having adsorption performance preferably have a specific surface area of 100 m 2 / g or more. In particular, those having a specific surface area of 300 m 2 / g or more are more preferable because they have excellent heavy metal selective adsorption performance even in the presence of competing ions such as calcium and magnesium.

リン酸カルシウム系化合物としては、ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、リ
ン酸四カルシウム等が挙げられる。これらリン酸カルシウム系化合物は、リン酸塩水溶液
とカルシウム塩水溶液を反応させることにより合成することができる。
Examples of calcium phosphate compounds include hydroxyapatite, tricalcium phosphate, and tetracalcium phosphate. These calcium phosphate compounds can be synthesized by reacting an aqueous phosphate solution and an aqueous calcium salt solution.

浄水器は通常、1〜5L/分程度の流量が要求される。このため、吸着剤を浄水器に使
用する場合、この流量を配慮した大きさが必要であり、平均粒径30〜1500μmの顆
粒状のものが好ましく用いられる。平均粒径が30μmより小さいと、濾過抵抗が上昇し
通水性が低下する傾向にある。一方、平均粒径が1500μmより大きいと、粒子間の空
隙が大きくなり、除去性能が低くなる傾向が見られる。吸着剤の平均粒径は50〜750
μmの範囲がより好ましい。
なお、ここでいう吸着剤の平均粒径とは、母粒子に子粒子が固定化された状態での吸着
剤全体の粒径をいうものであり、標準ふるいを用いて篩い分けを行うことによって求める
ことができる。
The water purifier usually requires a flow rate of about 1 to 5 L / min. For this reason, when using an adsorption agent for a water purifier, the magnitude | size which considered this flow volume is required, and the granular thing with an average particle diameter of 30-1500 micrometers is used preferably. When the average particle size is smaller than 30 μm, the filtration resistance increases and the water permeability tends to decrease. On the other hand, when the average particle size is larger than 1500 μm, the voids between the particles become large and the removal performance tends to be lowered. The average particle size of the adsorbent is 50 to 750.
The range of μm is more preferable.
The average particle size of the adsorbent here refers to the particle size of the entire adsorbent in a state in which the child particles are immobilized on the mother particles, and by sieving using a standard sieve Can be sought.

母粒子の平均粒径は、大きすぎると吸着剤の粒径が大きくなりすぎるため、1300μ
m以下が好ましく、750μm以下がより好ましい。一方、小さすぎると表面に子粒子を
固定化し難くなるため、20μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましい。
If the average particle size of the mother particles is too large, the particle size of the adsorbent becomes too large.
m or less is preferable, and 750 μm or less is more preferable. On the other hand, if the particle size is too small, it becomes difficult to immobilize the child particles on the surface.

子粒子の平均粒径が大きすぎると、母粒子表面への固定化し難くなり、かつ吸着性能が
低下する傾向にある。従って、子粒子の平均粒径は100μm以下が好ましく、50μm以
下がより好ましい。一方、子粒子の平均粒径が小さすぎると、母粒子に対して固定化でき
る子粒子の量が減り、吸着剤の体積あたりの性能が低下する傾向にある。従って子粒子の
平均粒径は5μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましい。
If the average particle size of the child particles is too large, it will be difficult to fix to the surface of the mother particles, and the adsorption performance tends to be lowered. Therefore, the average particle size of the child particles is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. On the other hand, if the average particle size of the child particles is too small, the amount of child particles that can be immobilized with respect to the mother particles is reduced, and the performance per volume of the adsorbent tends to be reduced. Therefore, the average particle size of the child particles is preferably 5 μm or more, and more preferably 20 μm or more.

吸着剤全体の体積に対する母粒子の体積の割合は、少なすぎると子粒子を表面に固定化
する結合力が弱くなる傾向にある。従って、母粒子の体積をA、子粒子の体積をBとした
とき、A/(A+B)が0.25以上であることが好ましく、0.40以上であることが
より好ましい。
If the ratio of the volume of the mother particles to the total volume of the adsorbent is too small, the binding force for immobilizing the child particles on the surface tends to be weak. Therefore, when the volume of the mother particle is A and the volume of the child particle is B, A / (A + B) is preferably 0.25 or more, and more preferably 0.40 or more.

一方母粒子の体積の割合が多すぎると、母粒子に対して固定化できる子粒子の量が減り
、吸着剤の体積あたりの性能が低下する傾向にある。従って、A/(A+B)が0.95
以下であることが好ましく、0.90以下であることがより好ましい。
On the other hand, when the volume ratio of the mother particles is too large, the amount of child particles that can be immobilized on the mother particles decreases, and the performance per volume of the adsorbent tends to decrease. Therefore, A / (A + B) is 0.95.
Or less, more preferably 0.90 or less.

なお、母粒子及び子粒子の体積は、例えば以下の手順により求めることができる。
1.吸着剤の質量を測定する。
2.母粒子が燃焼し揮発する温度以上の強熱により吸着剤を加熱し、残った質量を測定し
て子粒子の質量とする。
3.加熱前の吸着剤の質量から子粒子の質量を差し引いて母粒子の質量とする。
4.母粒子及び子粒子それぞれについて、密度と質量から体積を算出する。
In addition, the volume of a mother particle and a child particle can be calculated | required with the following procedures, for example.
1. Measure the mass of the adsorbent.
2. The adsorbent is heated by high heat above the temperature at which the mother particles burn and volatilize, and the remaining mass is measured to obtain the mass of the child particles.
3. The mass of the child particles is subtracted from the mass of the adsorbent before heating to obtain the mass of the mother particles.
4). For each of the mother particles and the child particles, the volume is calculated from the density and mass.

吸着剤の微粒子同士を結合させる接着剤としてバインダーを使用していた従来技術では
、吸着性能を有さないバインダーの配合割合をできるだけ少なくしていたため、造粒後の
強度が不十分となりがちであった。これに対し本発明では、熱可塑性樹脂を母粒子として
使用し、母粒子表面に、強度の低下を招くことなく吸着剤の子粒子を緻密に固定化させる
ことが可能になる。従って、本発明の吸着剤は、十分な吸着性能を保ちつつ、十分な強度
をも有している。
In the conventional technology that uses a binder as an adhesive for bonding adsorbent fine particles to each other, the blending ratio of the binder that does not have adsorption performance is reduced as much as possible, so the strength after granulation tends to be insufficient. It was. On the other hand, in this invention, it becomes possible to fix | immobilize the child particle | grains of an adsorbent precisely on the surface of a mother particle, without causing a fall of intensity | strength, using a thermoplastic resin as a mother particle. Therefore, the adsorbent of the present invention has sufficient strength while maintaining sufficient adsorption performance.

本発明の吸着剤の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に吸着性能を有する
子粒子を固定化するにあたって、溶融接着又は圧着により子粒子を固定化させるものであ
る。
溶融接着を行う場合の方法としては、例えば熱風気流中に、母粒子と子粒子とを分散さ
せながら加熱する方法が挙げられる。この方法は、母粒子表面に均一に子粒子を固定化で
きるため好ましい。この方法の製造装置としては、日本ニューマチック工業株式会社の型
式SFS−3を例として挙げることができる。
The method for producing an adsorbent of the present invention is to immobilize child particles by fusion bonding or pressure bonding when immobilizing child particles having adsorption performance on the surface of mother particles made of a thermoplastic resin.
As a method for performing melt bonding, for example, a method of heating while dispersing the mother particles and the child particles in a hot air stream can be mentioned. This method is preferable because the child particles can be uniformly fixed on the surface of the mother particles. As a manufacturing apparatus of this method, model SFS-3 of Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd. can be mentioned as an example.

加熱温度は、母粒子として使用する熱可塑性樹脂が結晶性の場合、その融点よりも10
〜50℃高い温度で加熱すると、接着性が向上するため好ましい。一方、熱可塑性樹脂が
非晶性の場合、Tgよりも10〜50℃高い温度で加熱するのが好ましい。
When the thermoplastic resin used as the mother particles is crystalline, the heating temperature is 10
Heating at a temperature higher by -50 ° C is preferable because the adhesiveness is improved. On the other hand, when the thermoplastic resin is amorphous, it is preferably heated at a temperature 10 to 50 ° C. higher than Tg.

圧着により子粒子を固定化させる場合の方法としては、例えば容器内に母粒子と子粒子
を入れて、容器を回転させることによって遠心力を発生させる方法が挙げられる。具体的
には、容器の内部にロータを配し、容器とロータの間に母粒子と子粒子とを分散させて、
容器とロータとをそれぞれ反対方向に回転させる。このとき、容器及びロータの断面形状
は共に楕円形が好ましい。
As a method for immobilizing the child particles by pressure bonding, for example, there is a method in which mother particles and child particles are put in a container and the container is rotated to generate centrifugal force. Specifically, a rotor is arranged inside the container, and mother particles and child particles are dispersed between the container and the rotor,
The container and the rotor are rotated in opposite directions. At this time, the cross-sectional shapes of the container and the rotor are preferably elliptical.

この際の回転速度は、容器よりも楕円ロータを高速で回転させることが好ましい。容器
の回転は、母粒子と子粒子を適度に分散させるために行うものであり、その回転速度は2
0〜250回転/分程度が好ましい。楕円ロータの回転は、容器と楕円ロータとの間に存
在するそれぞれの粒子に圧縮力を加えるために行うものであり、その回転速度は1000
〜5000回転/分程度が好ましい。
この方法は圧縮力を繰り返し加えることができるため、母粒子表面に均一に子粒子を固
定化できる。この方法の製造装置としては、例えば株式会社徳寿工作所のシータ・コンポ
ーザを挙げることができる。
In this case, the rotational speed of the elliptical rotor is preferably higher than that of the container. The rotation of the container is performed in order to appropriately disperse the mother particles and the child particles, and the rotation speed is 2
It is preferably about 0 to 250 revolutions / minute. The rotation of the elliptical rotor is performed in order to apply a compressive force to each particle existing between the container and the elliptical rotor.
About ~ 5000 rotations / minute is preferable.
Since this method can repeatedly apply a compressive force, the child particles can be uniformly immobilized on the surface of the mother particles. As a manufacturing apparatus of this method, for example, theta composer of Tokuju Corporation can be cited.

この他に、例えば母粒子と子粒子とを容器に入れ、撹拌しながら加熱する方法、容器を
振盪させながら加熱する方法等によって製造することもできる。
In addition to this, for example, the mother particles and the child particles can be produced by putting them in a container and heating them with stirring, or heating them while shaking the containers.

本発明の吸着剤は、鉛吸着量が150mg/g以上とすること、圧縮強度が1.0N/
mm以上とすることによって、浄水器に用いた際に十分な強度を備え、従って通水によ
り破壊されたりすることなく、かつ良好な鉛吸着性能を付与できるため好ましい。なお、
鉛の吸着量(mg/g)とは、鉛を含む水溶液に、吸着剤を24時間浸漬させた際に、吸
着剤が1g当たり吸着する鉛の量をいう。
具体的には、例えば硝酸鉛水溶液を鉛濃度200mg/Lとなるように調製して三角フ
ラスコに200ml分取し、吸着剤100mgを添加し、振とうさせた後、24時間後に
フィルターで濾過し、濾液水中の残留鉛濃度を測定することによって鉛吸着量を求めるこ
とが出来る。
The adsorbent of the present invention has a lead adsorption amount of 150 mg / g or more and a compressive strength of 1.0 N /
By setting it to mm 2 or more, it is preferable because it has sufficient strength when used in a water purifier, and therefore can be imparted with good lead adsorption performance without being destroyed by water flow. In addition,
The lead adsorption amount (mg / g) refers to the amount of lead adsorbed per gram when the adsorbent is immersed in an aqueous solution containing lead for 24 hours.
Specifically, for example, an aqueous lead nitrate solution is prepared so as to have a lead concentration of 200 mg / L, and 200 ml is taken into an Erlenmeyer flask, 100 mg of adsorbent is added, shaken, and then filtered with a filter after 24 hours. The amount of lead adsorption can be determined by measuring the residual lead concentration in the filtrate water.

また、圧縮強度(N/mm)とは、平松、岡、木山:日本鉱業会誌、81、1024
(1965)の方法を参考に、吸着剤を平板で圧縮する際に、吸着剤にかかる荷重から求
めるものであり、圧縮強度;St(N/mm)、P;荷重(N)、d;粒子径(mm)
としたとき、St=2.8P/πdの式から算出する。
吸着剤の圧縮強度は、1.3N/mm以上がより好ましく、1.5N/mm以上が
更に好ましい。
The compressive strength (N / mm 2 ) is Hiramatsu, Oka, Kiyama: Journal of the Japan Mining Association, 81, 1024.
(1965) with reference to the method of (1965), the compressive strength; St (N / mm 2 ), P; load (N), d; Particle diameter (mm)
, It is calculated from the equation of St = 2.8P / πd 2 .
Compressive strength of the adsorbent is more preferably 1.3 N / mm 2 or more, 1.5 N / mm 2 or more is more preferable.

本発明の吸着剤を濾材として用いた浄水器は、重金属類を効率的に除去することが出来
る。図1は、本発明の浄水器の一例を示す断面図である。図1の浄水器は、吸着剤を配し
た第一の浄化槽2と、多孔質中空糸膜を配した第二の浄化槽7を有する。また、第一の浄
化槽2と第二の浄化槽7との間には、流量センサー9が配されている。水道水等の原水は
、入口6から入って吸着剤や多孔質中空糸膜によって浄化された後、吐水口11から浄水
として取り出される。
本発明の吸着剤を濾材として用いた浄水器は、併せて残留塩素、トリハロメタン、一般
有機化学物質、消毒副生成物、農薬などを効率よく除去するためには、本発明の吸着剤に
加えて、活性炭を用いるのが好ましい。活性炭は、除去能力は低いものの、重金属類も吸
着し、吸着剤の吸着性能の長寿命化に寄与するため、活性炭と本発明の吸着剤を併用する
ことがより好ましい。
The water purifier using the adsorbent of the present invention as a filter medium can efficiently remove heavy metals. Drawing 1 is a sectional view showing an example of the water purifier of the present invention. The water purifier of FIG. 1 has a first septic tank 2 in which an adsorbent is disposed and a second septic tank 7 in which a porous hollow fiber membrane is disposed. A flow rate sensor 9 is disposed between the first septic tank 2 and the second septic tank 7. Raw water such as tap water enters from the inlet 6 and is purified by an adsorbent or a porous hollow fiber membrane, and then is taken out from the water outlet 11 as purified water.
In addition to the adsorbent of the present invention, the water purifier using the adsorbent of the present invention as a filter medium can be used to efficiently remove residual chlorine, trihalomethane, general organic chemicals, disinfection by-products, agricultural chemicals and the like. It is preferable to use activated carbon. Although activated carbon has a low removal capability, it also adsorbs heavy metals and contributes to a longer life of the adsorption performance of the adsorbent. Therefore, it is more preferable to use activated carbon in combination with the adsorbent of the present invention.

活性炭としては、残留塩素、トリハロメタン、一般有機化学物質、消毒副生成物、農薬
などの除去する目的に合致する性能を有しているものであれば特に限定されず、その形状
は、粉末状、繊維状、或いは粒状のものなどを用いることができる。
The activated carbon is not particularly limited as long as it has performance that meets the purpose of removing residual chlorine, trihalomethane, general organic chemicals, disinfection by-products, agricultural chemicals, etc. A fibrous or granular material can be used.

また、活性炭の種類は必ずしも限定されず、ヤシ殻活性炭、骨炭、木炭等天然系活性炭
、ピッチ系、石油コークス系、樹脂やゴム等の焼成賦活物或いは化学的賦活物等を用いる
ことが出来るが、除去すべき物質はトリハロメタンなど比較的分子量の小さなものが多い
ため、経済性をも含めて考慮すると、水蒸気賦活ヤシ殻活性炭が実用的に最も好ましい。
さらに、抗菌性を付与するために、銀等を添着しても構わない。
The type of activated carbon is not necessarily limited, and natural activated carbon such as coconut shell activated carbon, bone charcoal, charcoal, pitch-based, petroleum coke-based, fired activated material such as resin or rubber, or chemically activated material can be used. Since many substances having a relatively low molecular weight, such as trihalomethane, are to be removed, water vapor activated coconut shell activated carbon is most practically preferable in consideration of economy.
Furthermore, silver or the like may be added to impart antibacterial properties.

本発明の浄水器としては、吸着剤と共に、多孔質膜を用いると鉄錆や、病原生物(一般
細菌、大腸菌、大腸菌群)等の固形物を除去出来るためより好ましい。多孔質膜としては
、平膜、中空糸膜、チューブラー膜等を用いることができるが、容積効率が高い中空糸膜
を用いることがより好ましい。
As a water purifier of the present invention, it is more preferable to use a porous membrane together with an adsorbent because solid matter such as iron rust and pathogenic organisms (general bacteria, Escherichia coli, coliforms) can be removed. As the porous membrane, a flat membrane, a hollow fiber membrane, a tubular membrane or the like can be used, but it is more preferable to use a hollow fiber membrane having a high volumetric efficiency.

中空糸膜としては、例えば、セルロース系、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプ
ロピレン)、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、ポリ弗化エチレン(テフロン(登録商標))系、ポリカーボネート系、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を好適に使用でき
る。中でも、膜の強伸度や耐屈曲性、洗浄性、取扱性や耐薬品性の高さ等を考慮すると、
ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系中空糸膜が好ましい。
Examples of the hollow fiber membrane include cellulose, polyolefin (polyethylene, polypropylene), polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer, polyether, polymethyl methacrylate (PMMA), polysulfone, and polyacrylonitrile. A material made of various materials such as polyethylene, polyfluorinated ethylene (Teflon (registered trademark)), polycarbonate, polyester, polyamide, and aromatic polyamide can be suitably used. Above all, considering the strength and flexibility of the film, flexibility, cleanability, handleability and high chemical resistance,
Polyolefin-based hollow fiber membranes such as polyethylene and polypropylene are preferred.

また、特に限定されるものではないが、中空糸の外径は20〜2000μm、孔径は0
.01〜2μm、空孔率は20〜90%、膜厚は5〜300μmのものが好ましい。
Although not particularly limited, the hollow fiber has an outer diameter of 20 to 2000 μm and a pore diameter of 0.
. It is preferable that the thickness is 01 to 2 μm, the porosity is 20 to 90%, and the film thickness is 5 to 300 μm.

浄水器に多孔質膜を使用する際には、他の濾材を水が通過した後の最終段に設けると、
浄水出口からの菌逆汚染の懸念を最小限と出来るため好ましい。
When using a porous membrane in the water purifier, if the other filter medium is provided in the final stage after passing water,
This is preferable because the concern about the back contamination of bacteria from the water purification outlet can be minimized.

吸着剤、活性炭については、どのような順序で配置してもよい。また、二者を混合して
用いても差し支えない。また、活性炭に加えて、例えばイオン交換樹脂、亜硫酸カルシウ
ム、コーラルサンド、麦飯石、医王石、トルマリン等他の成分を併用させても構わない。
The adsorbent and activated carbon may be arranged in any order. Also, a mixture of the two may be used. Further, in addition to activated carbon, other components such as ion exchange resin, calcium sulfite, coral sand, barley stone, Ioishi, tourmaline may be used in combination.

吸着剤、活性炭、並びに多孔質膜は、一つの容器内に収められていても、複数個の容器
に収められこれらを組み合わせた形のものでも構わない。また、上記の組み合わせに更に
一次フィルターを用いて粗ゴミを予め除去出来るようにすると好ましい。
The adsorbent, the activated carbon, and the porous membrane may be contained in a single container or may be a combination of these contained in a plurality of containers. Further, it is preferable to further remove coarse dust in advance by using a primary filter in the above combination.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

子粒子として粒径10〜30μm、平均粒径20μmのケイ酸チタニウム(エンゲルハ
ード社製、ATS powder standard)の微粒子を、母粒子として粒径100〜750μ
m、平均粒径420μmの熱可塑性樹脂ポリエチレン(日本ユニカー製、PES−20、
添加剤フリー)を用いて、株式会社徳寿工作所製のシータ・コンポーザ装置を使用して、
15分間、遠心力による加圧を行って母粒子の表面に子粒子を固定化させ、ケイ酸チタニ
ウム60体積%、ポリエチレン40体積%の吸着剤を造粒した。得られた吸着剤の粒径は
150〜800μmであり、平均粒径は500μmであった。
Fine particles of titanium silicate (manufactured by Engelhard, ATS powder standard) having a particle size of 10 to 30 μm and an average particle size of 20 μm as child particles, and a particle size of 100 to 750 μm as mother particles
m, thermoplastic resin polyethylene having an average particle size of 420 μm (manufactured by Nippon Unicar, PES-20,
Additive-free), using theta composer device made by Tokusu Kosaku Co., Ltd.
Pressure was applied by centrifugal force for 15 minutes to immobilize the child particles on the surface of the mother particles, and an adsorbent of 60% by volume titanium silicate and 40% by volume polyethylene was granulated. The obtained adsorbent had a particle size of 150 to 800 μm and an average particle size of 500 μm.

<鉛吸着試験>
得られた吸着剤を用いて、鉛吸着試験を以下のように実施した。
硝酸鉛水溶液を鉛濃度200mg/Lとなるようにを調製し、三角フラスコに200m
l分取した。次に浄水器用吸着剤100mgを添加し、振とうさせた後、24時間後にポ
アサイズ0.22μmのセルロース製フィルターで濾過し、濾液水中の残留鉛濃度を測定
した。結果を表1に示す。
<Lead adsorption test>
Using the obtained adsorbent, a lead adsorption test was performed as follows.
Prepare an aqueous lead nitrate solution with a lead concentration of 200 mg / L and place it in an Erlenmeyer flask.
l was collected. Next, 100 mg of an adsorbent for water purifier was added and shaken, and after 24 hours, it was filtered with a cellulose filter having a pore size of 0.22 μm, and the residual lead concentration in the filtrate water was measured. The results are shown in Table 1.

<浄水器通水試験>
図1に示した構成の浄水器において、第1の浄水槽2に、作成した吸着剤10gと活性
炭40gとを混合した吸着剤積層物4を配置し、150メッシュのナイロン網を貼付した
樹脂枠3及び5を設置して吸着剤積層物4が流出しないようにした。
<Water purifier water flow test>
In the water purifier having the configuration shown in FIG. 1, a resin frame in which an adsorbent laminate 4 in which 10 g of the adsorbent prepared and 40 g of activated carbon is mixed is disposed in the first water purifier 2 and a 150 mesh nylon net is pasted. 3 and 5 were installed so that the adsorbent laminate 4 would not flow out.

第2の浄水槽7には、親水化処理を施したポリエチレン製多孔質中空糸膜8を2液型ポ
リウレタン樹脂で固定し、一端を切断開放したものを配置し、第1の浄水槽2と第2の浄
水槽7をつなぐ配水管12の途中に、流量センサー9を設置した。
In the second water purification tank 7, a polyethylene porous hollow fiber membrane 8 that has been subjected to a hydrophilic treatment is fixed with a two-component polyurethane resin, one end of which is cut open, and the first water purification tank 2. A flow rate sensor 9 was installed in the middle of the water distribution pipe 12 connecting the second water purification tank 7.

そして、水道水に硝酸鉛を添加し、鉛濃度として50μg/Lに調整した水を通水速度
2L/分で入口6より通水した。通水した水のpHは6.6〜7.4の範囲とした。
通水開始から2m通水した時の流出水中の鉛濃度を測定した。結果を表1に示す。
Then, lead nitrate was added to the tap water, and water adjusted to a lead concentration of 50 μg / L was passed through the inlet 6 at a water flow rate of 2 L / min. The pH of the passed water was in the range of 6.6 to 7.4.
The lead concentration in the effluent at the time of 2m 3 water flow from the water passing start was measured. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
粒径150〜800μm、平均粒径500μmのケイ酸チタニウム(エンゲルハード社
製、ATS granules)の顆粒品について、実施例1と同様の条件にて鉛吸着試験、及び
浄水器通水試験を行った。それぞれの結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
About the granule of titanium silicate (the Engelhard company make, ATS granules) with a particle size of 150-800 micrometers and an average particle diameter of 500 micrometers, the lead adsorption test and the water purifier water flow test were done on the same conditions as Example 1. . The results are shown in Table 1.

Figure 2005125199
Figure 2005125199

以上の結果のように、本発明の吸着剤は、鉛など重金属が除去された安全な水を長期に
亘って得ることができる点で優れていることがわかる。
As can be seen from the above results, the adsorbent of the present invention is superior in that it can obtain safe water from which heavy metals such as lead are removed over a long period of time.

本発明の浄水器の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the water purifier of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 外容器
2 第1の浄水槽
3、5 樹脂枠(ナイロン網)
4 吸着剤積層物
6 入口
7 第2の浄水槽
8 多孔質中空糸膜
9 流量センサー
11 吐水口
12 配水管
1 Outer container 2 First water purification tank 3, 5 Resin frame (nylon net)
4 Adsorbent laminate 6 Inlet 7 Second water purification tank 8 Porous hollow fiber membrane 9 Flow rate sensor 11 Water outlet 12 Water distribution pipe

Claims (12)

熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に、吸着性能を有する子粒子が固定化されてなる吸
着剤。
An adsorbent obtained by immobilizing child particles having adsorption performance on the surface of mother particles made of a thermoplastic resin.
前記子粒子が、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体、ケイ酸チタニウム系化合物、リ
ン酸カルシウム系化合物の少なくとも1種類を含む請求項1に記載の吸着剤。
The adsorbent according to claim 1, wherein the child particles include at least one of an aluminosilicate inorganic ion exchanger, a titanium silicate compound, and a calcium phosphate compound.
平均粒径が30〜1500μmである請求項1又は2に記載の吸着剤。   The adsorbent according to claim 1 or 2, wherein the average particle size is 30 to 1500 µm. 前記母粒子の平均粒径が20〜1300μmである請求項1〜3のいずれか一項に記載
の吸着剤。
The adsorbent according to any one of claims 1 to 3, wherein the average particle diameter of the mother particles is 20 to 1300 µm.
前記子粒子の平均粒径が5〜100μmである請求項1〜4のいずれか一項に記載の吸
着剤。
The average particle diameter of the said child particle is 5-100 micrometers, Adsorbent as described in any one of Claims 1-4.
前記母粒子の体積をA、前記子粒子の体積をBとしたとき、0.25≦A/(A+B)
≦0.95である請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸着剤。
When the volume of the mother particle is A and the volume of the child particle is B, 0.25 ≦ A / (A + B)
≦ 0.95 The adsorbent according to any one of claims 1 to 5.
熱可塑性樹脂からなる母粒子の表面に、吸着性能を有する子粒子を、溶融接着又は圧着
により固定化する吸着剤の製造方法。
A method for producing an adsorbent, wherein child particles having adsorption performance are fixed on the surface of mother particles made of a thermoplastic resin by fusion bonding or pressure bonding.
前記母粒子の融点又はTgより10〜50℃高い温度に加熱して前記母粒子の表面を溶
融する請求項7に記載の吸着剤の製造方法。
The method for producing an adsorbent according to claim 7, wherein the surface of the mother particle is melted by heating to a temperature 10 to 50 ° C higher than the melting point or Tg of the mother particle.
熱風気流中に、前記母粒子と前記子粒子とを分散させながら加熱する請求項8に記載の
吸着剤の製造方法。
The method for producing an adsorbent according to claim 8, wherein the mother particles and the child particles are heated while being dispersed in a hot air stream.
容器の内部にロータを配し、該容器と該ロータの間に前記母粒子と前記子粒子とを分散
させて、該容器と該ロータとをそれぞれ反対方向に回転させて、圧縮力を繰り返し加える
請求項7に記載の吸着剤の製造方法。
A rotor is disposed inside the container, the mother particles and the child particles are dispersed between the container and the rotor, and the container and the rotor are rotated in opposite directions to repeatedly apply a compressive force. A method for producing the adsorbent according to claim 7.
前記ロータを、前記容器より高速で回転させる請求項10に記載の吸着剤の製造方法。   The method for producing an adsorbent according to claim 10, wherein the rotor is rotated at a higher speed than the container. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の吸着剤を濾材に用いた浄水器。   A water purifier using the adsorbent according to any one of claims 1 to 6 as a filter medium.
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