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JP7498566B2 - Granular Structure - Google Patents
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JP7498566B2 - Granular Structure - Google Patents

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Description

本発明は、水性媒体中で使用される粒状構造体に関する。 The present invention relates to a granular structure for use in an aqueous medium.

水中の有害物質の除去に使用される吸着剤、水媒体中での化学反応に使用される触媒等には、使用時の利便性から、多孔質粒子をバインダーで造粒してなる粒状構造体が利用される。 For adsorbents used to remove harmful substances from water, catalysts used in chemical reactions in aqueous media, etc., granular structures made by granulating porous particles with a binder are used for convenience during use.

この場合の造粒には、転動造粒法、押出造粒法、噴霧乾燥法等の造粒方法が利用されており、例えば、特許文献1には、噴霧乾燥法によって、特定の細孔容積を有する放射性物質除染粒子の凝集体を製造することが記載されている。 In this case, granulation methods such as rolling granulation, extrusion granulation, and spray drying are used. For example, Patent Document 1 describes the production of agglomerates of radioactive material decontamination particles with a specific pore volume by spray drying.

特開2014-228282号公報JP 2014-228282 A

ここで、造粒後の粒状構造体において、多孔質粒子が本来有する吸着容量を発揮させ、破過曲線における破過をできるだけ遅らせるためには、粒子内部の空隙率を大きくするだけでなく、空隙に水が入り込みやすくするために、外部との連通を有する空隙を設計する必要がある。しかしながら、従来の造粒方法では、多孔質粒子(吸着剤粉末)が有する本来の吸着容量を十分に発揮することができていなかった。 Here, in order to allow the porous particles in the granular structure after granulation to exert their inherent adsorption capacity and delay breakthrough in the breakthrough curve as much as possible, it is necessary not only to increase the porosity inside the particles, but also to design pores that communicate with the outside so that water can easily enter the pores. However, with conventional granulation methods, it has not been possible to fully exert the inherent adsorption capacity of the porous particles (adsorbent powder).

すなわち、転動造粒法や押出造粒法によって得られた造粒物は、空隙率が比較的小さいため、多孔質粒子本来の吸着容量を損なっていると考えられる。さらに、転動造粒法は、造粒後の粒度分布がブロードであるため、必要とする粒径の粒子の生産のためには、粗大粒子の解砕、又は微粉末の再造粒といった操作が必要となり、歩留まりが悪くなる傾向がある。 In other words, the granules obtained by the rolling granulation method and the extrusion granulation method have a relatively small porosity, which is thought to impair the inherent adsorption capacity of the porous particles. Furthermore, the rolling granulation method produces a broad particle size distribution after granulation, so in order to produce particles of the required diameter, operations such as crushing of coarse particles or regranulation of fine powder are necessary, which tends to reduce yields.

一方、噴霧乾燥法は、得られる造粒物の空隙率が大きく本来の吸着容量を発揮できるだけでなく、造粒後の粒度分布がシャープであり、必要とする粒径の粒子を歩留まり良く生産することができる。しかし、噴霧乾燥法は水や熱を大量に使用することからサステナブルな方法ではない。また、造粒物の粒子強度が低いために吸着剤、触媒等の強度が必要とされる用途の造粒には適しているとはいい難い。 On the other hand, the spray drying method not only produces a large porosity in the granulated material, allowing it to exert its original adsorption capacity, but also produces a sharp particle size distribution after granulation, making it possible to produce particles of the required particle size with good yield. However, the spray drying method is not a sustainable method because it uses large amounts of water and heat. In addition, the particle strength of the granulated material is low, making it difficult to say that it is suitable for granulation for applications that require strength, such as adsorbents and catalysts.

したがって本発明は、多孔質粒子による造粒物であって、多孔質粒子が有する本来の吸着容量が高く、更に触媒活性を十分に発揮することができ、かつ粒子強度も高い粒状構造体に関する。 The present invention therefore relates to a granulated material made of porous particles, which has a high inherent adsorption capacity, can fully exert catalytic activity, and has a granular structure with high particle strength.

本発明者らは、種々の造粒法を検討した結果、容器回転型造粒機と多流体ノズルを用いる造粒法によれば、空隙率が高く多孔質粒子本来の吸着容量が高く、更に触媒活性を十分に発揮でき、しかも十分な粒子強度を有する粒状構造物を、歩留まり良く製造することができることを見出し、本発明を完成した。 After examining various granulation methods, the inventors discovered that a granulation method using a container-rotating granulator and a multi-fluid nozzle can produce granular structures with high porosity, high inherent adsorption capacity of porous particles, sufficient catalytic activity, and sufficient particle strength with good yield, and thus completed the present invention.

本発明は、親水性多孔質粒子がバインダーを介して互いに結合している粒状構造体であって、粒状構造体の中央断面積中において30μm2以上の面積を有する空隙の占める比率が、乾燥時において5%以上15%以下であり、乾燥時における前記比率から水含浸時における前記比率を引いて得られる含水能力が4%以上15%以下であり、かつ、粒状構造体の粒子強度が400gf/mm2以上2000gf/mm2以下である、粒状構造体を提供するものである。 The present invention provides a granular structure in which hydrophilic porous particles are bonded together via a binder, wherein the ratio of voids having an area of 30 μm2 or more in the central cross-sectional area of the granular structure is 5% or more and 15% or less when dry, the water absorption capacity obtained by subtracting the ratio when impregnated with water from the ratio when dry is 4% or more and 15% or less, and the particle strength of the granular structure is 400 gf/mm2 or more and 2000 gf/ mm2 or less.

本発明の粒状構造体は、多孔質粒子をバインダーで造粒して得られ、多孔質粒子が有する本来の吸着容量又は触媒活性を十分に発揮することができ、しかも十分な粒子強度を有する。 The granular structure of the present invention is obtained by granulating porous particles with a binder, and is capable of fully exerting the inherent adsorption capacity or catalytic activity of the porous particles, while also having sufficient particle strength.

多孔質粒子としてA型ゼオライトを使用した場合について、平衡上清濃度に対する吸着量をプロットした吸着等温線である。1 is an adsorption isotherm plotting the amount of adsorption versus the equilibrium supernatant concentration when A-type zeolite is used as the porous particles. 多孔質粒子としてA型ゼオライトを使用した場合について、平衡上清濃度に対する平衡上清濃度の吸着量による除数をプロットしたLangmuirプロットである。1 is a Langmuir plot in which the equilibrium supernatant concentration is plotted against the divisor of the equilibrium supernatant concentration by the adsorption amount when A-type zeolite is used as the porous particles.

〔粒状構造体〕
本発明の粒状構造体は、多孔質粒子本来の吸着容量を発揮させる観点から、その断面積中において30μm2以上の面積を有する空隙の占める比率(以下、単に「空隙率」ということがある)が、乾燥時において、5%以上であって、好ましくは6%以上、より好ましくは7%以上、更に好ましくは7.5%以上であり、また、粒子強度や粒状構造体の嵩比重を保持する観点から、15%以下であって、好ましくは14%以下、より好ましくは12%以下、更に好ましくは10%以下である。
[Granular structure]
In the granular structure of the present invention, from the viewpoint of exerting the inherent adsorption capacity of the porous particles, the ratio of voids having an area of 30 μm2 or more in its cross-sectional area (hereinafter sometimes simply referred to as "porosity") is 5% or more, preferably 6% or more, more preferably 7% or more, and even more preferably 7.5% or more, when dry, and from the viewpoint of maintaining the particle strength and bulk density of the granular structure, it is 15% or less, preferably 14% or less, more preferably 12% or less, and even more preferably 10% or less.

また、本発明の粒状構造体は、空隙に水が入り込みやすいものである観点から、乾燥時における空隙率から水含浸時における空隙率を引いて得られる含水能力が、4%以上であって、好ましくは5%以上、より好ましくは5.5%以上、更に好ましくは6%以上であり、また、粒子強度の維持の観点から、15%以下であって、好ましくは14%以下、より好ましくは12%以下、更に好ましくは10%以下である。 In addition, from the viewpoint that water easily penetrates into the pores of the granular structure of the present invention, the water-holding capacity obtained by subtracting the porosity when water-impregnated from the porosity when dry is 4% or more, preferably 5% or more, more preferably 5.5% or more, and even more preferably 6% or more, and from the viewpoint of maintaining particle strength, it is 15% or less, preferably 14% or less, more preferably 12% or less, and even more preferably 10% or less.

なお、本発明において、粒状構造体の空隙率の測定は、ガラスキャピラリーに粒状構造体を入れ、X線CT(ブルカーマイクロCT社製)を用いて取得した粉体断面像を、画像処理ソフトImageJを使用して解析を行った。すなわち、粉体中央の断面像を二値化し、粉体面積中の空隙面積割合を算出することで粉体空隙率とした。なお、検出可能な空隙サイズは装置分解能(0.8μm)である。 In the present invention, the porosity of the granular structure was measured by placing the granular structure in a glass capillary, and analyzing the cross-sectional image of the powder taken with an X-ray CT (manufactured by Bruker Micro CT) using the image processing software ImageJ. That is, the cross-sectional image of the center of the powder was binarized, and the ratio of the void area to the powder area was calculated to determine the powder porosity. The detectable void size was the resolution of the device (0.8 μm).

さらに、本発明の粒状構造体は、吸着剤、触媒等の強度が必要とされる用途に好適に使用できる観点から、粒状構造体の粒子強度が、400gf/mm2以上であって、好ましくは450gf/mm2以上、より好ましくは500gf/mm2以上、更に好ましくは550gf/mm2以上であり、また、吸着等を実施した後の減容処理を容易にする観点から、2000gf/mm2以下であって、好ましくは1800gf/mm2以下、より好ましくは1500gf/mm2以下、更に好ましくは1200gf/mm2以下である。 Furthermore, from the viewpoint that the granular structure of the present invention can be suitably used in applications requiring strength such as adsorbents and catalysts, the particle strength of the granular structure is 400 gf/ mm2 or more, preferably 450 gf/ mm2 or more, more preferably 500 gf/ mm2 or more, and even more preferably 550 gf/ mm2 or more, and from the viewpoint that it can be easily reduced in volume after adsorption or the like, the particle strength is 2000 gf/mm2 or less , preferably 1800 gf/ mm2 or less, more preferably 1500 gf/ mm2 or less, and even more preferably 1200 gf/ mm2 or less.

本発明の粒状構造体の造粒に使用される親水性多孔質粒子としては、ゼオライト、シリコチタネート、フェロシアン化物、チタン酸等が挙げられ、なかでもゼオライトの一種であるA型ゼオライト、モルデナイト、クリノプチロライト、チャバサイトが好ましい。 Hydrophilic porous particles used in the granulation of the granular structure of the present invention include zeolite, silicotitanate, ferrocyanide, titanic acid, etc., and among these, A-type zeolite, mordenite, clinoptilolite, and chabazite, which are types of zeolite, are preferred.

親水性多孔質粒子の細孔率は、十分な吸着容量を得る観点から、好ましくは15%以上、より好ましくは18%以上、更に好ましくは20%以上であり、また、結晶構造の骨格を維持する観点から、好ましくは60%以下、より好ましくは55%以下、更に好ましくは50%以下である。 The porosity of the hydrophilic porous particles is preferably 15% or more, more preferably 18% or more, and even more preferably 20% or more, from the viewpoint of obtaining sufficient adsorption capacity, and is preferably 60% or less, more preferably 55% or less, and even more preferably 50% or less, from the viewpoint of maintaining the skeleton of the crystal structure.

親水性多孔質粒子の平均粒子径は、吸着効率を向上する観点から、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上、更に好ましくは3μm以上であり、また、粒状構造体の形成のしやすさの観点から、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは10μm以下、更に好ましくは7μm以下である。 The average particle size of the hydrophilic porous particles is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, and even more preferably 3 μm or more, from the viewpoint of improving adsorption efficiency, and is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, even more preferably 10 μm or less, and even more preferably 7 μm or less, from the viewpoint of ease of forming a granular structure.

本発明の粒状構造体の造粒に使用されるバインダーとしては、ケイ酸塩、脂肪酸、ワックス等が挙げられ、なかでもケイ酸塩が好ましい。ケイ酸塩としては、粒状構造体を形成する観点から、ケイ酸ナトリム及びケイ酸カリウムから選ばれる1種又は2種を含むことが好ましく、ケイ酸ナトリウムを含むことがより好ましい。ケイ酸塩中、ケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムとの合計含有量は、好ましくは95質量%以上、より好ましくは99質量%以上、更に好ましくは99.5質量%以上、更に好ましくは実質100質量%である。 Binders used in the granulation of the granular structure of the present invention include silicates, fatty acids, waxes, etc., and among these, silicates are preferred. From the viewpoint of forming a granular structure, the silicate preferably contains one or two types selected from sodium silicate and potassium silicate, and more preferably contains sodium silicate. The total content of sodium silicate and potassium silicate in the silicate is preferably 95% by mass or more, more preferably 99% by mass or more, even more preferably 99.5% by mass or more, and even more preferably substantially 100% by mass.

ケイ酸ナトリウムとしては、メタケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)、オルトケイ酸ナトリウム(Na4SiO4)、二ケイ酸ナトリウム(Na2Si25)、四ケイ酸ナトリウム(Na2Si49)及びそれらの水和物が挙げられる。ケイ酸ナトリウム材料としては、通常、JIS K1408に記載のケイ酸ソーダ1号、2号、3号のほか、種々のモル比の水ガラスを使用することができる。 Examples of sodium silicate include sodium metasilicate (Na2SiO3), sodium orthosilicate (Na4SiO4), sodium disilicate (Na2Si2O5 ) , sodium tetrasilicate ( Na2Si4O9 ) and their hydrates. As the sodium silicate material, sodium silicate No. 1, No. 2, No. 3 as described in JIS K1408, as well as water glass of various molar ratios can usually be used.

ケイ酸ナトリウムは、一般にNa2O・nSiO2・mH2Oの分子式で表される。係数n(Na2Oに対するSiO2の分子比)はモル比と呼ばれ、下記式で表すことができる。 Sodium silicate is generally expressed by the molecular formula Na2O.nSiO2.mH2O . The coefficient n ( the molecular ratio of SiO2 to Na2O ) is called the molar ratio and can be expressed by the following formula:

Figure 0007498566000001
Figure 0007498566000001

ケイ酸ナトリウムの物性は前記モル比によって異なるが、粒状構造体使用時のハンドリング性を向上する観点から、前記モル比は、好ましくは2.0以上、より好ましくは2.4以上、更に好ましくは2.8以上、更に好ましくは3.0以上であり、また、製造時の噴霧性を向上する観点から、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.5以下、更に好ましくは3.3以下である。 The physical properties of sodium silicate vary depending on the molar ratio. From the viewpoint of improving the handling properties when using the granular structure, the molar ratio is preferably 2.0 or more, more preferably 2.4 or more, even more preferably 2.8 or more, and even more preferably 3.0 or more. From the viewpoint of improving the sprayability during production, the molar ratio is preferably 4.0 or less, more preferably 3.5 or less, and even more preferably 3.3 or less.

本発明の粒状構造体を構成するバインダーと親水性多孔質粒子との質量比(バインダー/親水性多孔質粒子)は、粒状構造体使用時のハンドリング性を向上する観点から、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上であり、また、吸着効率の観点から、好ましくは1以下、より好ましくは0.8以下、更に好ましくは0.7以下である。 The mass ratio of the binder to the hydrophilic porous particles constituting the granular structure of the present invention (binder/hydrophilic porous particles) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more, and even more preferably 0.2 or more, from the viewpoint of improving the handling properties when the granular structure is used, and is preferably 1 or less, more preferably 0.8 or less, and even more preferably 0.7 or less, from the viewpoint of adsorption efficiency.

本発明の粒状構造体の平均粒子径は、粒状構造体使用時のハンドリング性を向上する観点から、好ましくは50μm以上、より好ましくは80μm以上、更に好ましくは100μm以上であって、吸着効率を向上する観点から、好ましくは2000μm以下、より好ましくは1000μm以下、更に好ましくは800μm以下である。 The average particle size of the granular structure of the present invention is preferably 50 μm or more, more preferably 80 μm or more, and even more preferably 100 μm or more, from the viewpoint of improving the handling properties when the granular structure is used, and is preferably 2000 μm or less, more preferably 1000 μm or less, and even more preferably 800 μm or less, from the viewpoint of improving the adsorption efficiency.

〔製造方法〕
本発明の粒状構造体は、回転している容器回転型造粒機中の親水性多孔質粒子に、バインダーの水溶液を多流体ノズルで噴霧することによって造粒する工程を含む方法(以下、「噴霧凝集法」という)によって製造することができる。
〔Production method〕
The granular structure of the present invention can be produced by a method including a step of granulating hydrophilic porous particles in a rotating container rotary granulator by spraying an aqueous solution of a binder with a multi-fluid nozzle (hereinafter referred to as the "spray agglomeration method").

一般に、容器回転型造粒機を用いた造粒方法によれば、粉体を均一に流動せしめることが可能であり、更に、回転による粒子の持ち上げ及び自重による滑り・落下を伴う混合機構により、粉体に加えられるせん断力が抑制される。そのため、容器回転型造粒機を用いた造粒方法は非圧密な造粒方法ということができる。これにより、前記方法で得られる本発明の粒状構造体は、他の造粒法によって得られる造粒物に比べ、大きな空隙率を有する。 In general, the granulation method using a rotary container granulator makes it possible to uniformly fluidize the powder, and furthermore, the shear force applied to the powder is suppressed by the mixing mechanism involving lifting of particles by rotation and sliding and falling due to their own weight. Therefore, the granulation method using a rotary container granulator can be said to be a non-compact granulation method. As a result, the granular structure of the present invention obtained by this method has a large porosity compared to granules obtained by other granulation methods.

さらに、前記造粒方法によれば、好適な粒度の造粒物を、収率良く得ることができる。これは、多流体ノズルを用いて、バインダーを予め微細な水溶液の液滴として噴霧して、容器回転型造粒機内に供給することにより、粗大粒子の形成する大きな液塊が発生しないためと考えられる。 Furthermore, the granulation method described above allows for the production of granulated material with a suitable particle size with good yield. This is believed to be because the binder is sprayed in advance as fine droplets of an aqueous solution using a multi-fluid nozzle, and then fed into the container-rotating granulator, preventing the formation of large liquid lumps that would form coarse particles.

前記の製造方法において、噴霧するバインダー水溶液中のバインダー濃度は、親水性多孔質粒子同士を結着させるのに好適な濃度とする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、また、ハンドリング性及び液滴として噴霧し、粗大粒子化の抑制及び粒状構造体の強度を高める観点から、好ましくは65質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは58質量%以下である。なお、バインダー水溶液中のバインダー濃度(固形分)は、実施例記載の方法により求めることができる。 In the above-mentioned manufacturing method, the binder concentration in the aqueous binder solution to be sprayed is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and even more preferably 30% by mass or more, from the viewpoint of a concentration suitable for binding the hydrophilic porous particles together, and is preferably 65% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 58% by mass or less, from the viewpoint of ease of handling and of spraying as droplets to suppress coarsening of particles and to increase the strength of the granular structure. The binder concentration (solid content) in the aqueous binder solution can be determined by the method described in the Examples.

また、バインダー水溶液には、本発明の効果を阻害しない限り、ポリマー、無機粒子等を含有させることもできるし、また、炭素数1~3の低級アルコール等を含有させることもできる。 In addition, the aqueous binder solution may contain polymers, inorganic particles, etc., and may also contain lower alcohols having 1 to 3 carbon atoms, etc., as long as they do not impair the effects of the present invention.

(容器回転型造粒機)
容器回転型造粒機としては、ドラム型造粒機及びパン型造粒機が好ましい。ドラム型造粒機としては、ドラム状の円筒が回転して処理を行うものであれば特に限定されない。水平又はわずかに傾斜させたドラム型造粒機も使用可能である。これらの装置は、バッチ式、連続式いずれの方式でもよい。
(Rotary container type granulator)
As the container rotation type granulator, drum type granulator and pan type granulator are preferred. As the drum type granulator, there is no particular limitation as long as the drum-shaped cylinder rotates to perform processing. A horizontal or slightly inclined drum type granulator can also be used. These devices may be either a batch type or a continuous type.

なお、親水性多孔質粒子と容器回転型造粒機の内壁との間の壁面摩擦係数が小さく、親水性多孔質粒子に十分な上昇運動力を加えることが困難な場合は、容器内壁に混合を補助するための複数個の邪魔板(バッフル)を設けることが好ましい。邪魔板を設けることにより、親水性多孔質粒子に上昇運動を付与することが可能となり、粉末混合性及び固液混合性が向上する。 If the wall friction coefficient between the hydrophilic porous particles and the inner wall of the container rotation type granulator is small and it is difficult to apply sufficient upward motive force to the hydrophilic porous particles, it is preferable to provide multiple baffles on the inner wall of the container to assist mixing. By providing baffles, it is possible to impart upward motive force to the hydrophilic porous particles, improving powder mixability and solid-liquid mixability.

容器回転型造粒機の運転条件としては、造粒機内の親水性多孔質粒子をできるだけ均一に流動させ、撹拌できる条件であれば特に制限されない。十分な粒子強度を有する粒状構造物を歩留まりよく製造する観点から、下記式で定義されるフルード数を0.005以上とすることが好ましく、0.01以上とすることがより好ましく、0.05以上とすることが更に好ましく、非圧密の造粒物を得る観点から、1.0以下とすることが好ましく、0.6以下とすることがより好ましく、0.4以下とすることが更に好ましい。 There are no particular limitations on the operating conditions of the container-rotating granulator, so long as the hydrophilic porous particles in the granulator can be made to flow and be stirred as uniformly as possible. From the viewpoint of producing granular structures with sufficient particle strength with a good yield, the Froude number defined by the following formula is preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and even more preferably 0.05 or more, and from the viewpoint of obtaining non-compacted granules, it is preferably 1.0 or less, more preferably 0.6 or less, and even more preferably 0.4 or less.

Figure 0007498566000002
Figure 0007498566000002

なお、本体胴部の回転によって造粒が進行するドラム型造粒機又はパン型造粒機においては、V及びRは本体胴部の値を用い、主翼や解砕翼を備えた横型又は竪型造粒機においては、V及びRは主軸の値を用い、解砕翼を備えたパン型造粒機においては、V及びRは解砕翼の値を用いることとする。 In addition, in drum-type granulators or pan-type granulators where granulation progresses by the rotation of the main body, V and R are the values of the main body, in horizontal or vertical granulators equipped with main wings or crushing wings, V and R are the values of the main shaft, and in pan-type granulators equipped with crushing wings, V and R are the values of the crushing wings.

(多流体ノズル)
本発明においては、バインダーの水溶液を多流体ノズルを用いて供給する。多流体ノズルを用いることにより、その液滴を微細化して分散させることができる。多流体ノズルとは、液体と微粒化用気体(エアー、窒素等)を独立の流路を通してノズル先端部近傍まで流通させて混合・微粒化するノズルであり、二流体ノズル、三流体ノズル、四流体ノズル等を挙げることができる。また、バインダー水溶液と微粒化用気体の混合部は、ノズル先端部内で混合する内部混合型、ノズル先端部外で混合する外部混合型のいずれであってもよい。
(Multi-fluid nozzle)
In the present invention, the aqueous solution of the binder is supplied using a multi-fluid nozzle. By using the multi-fluid nozzle, the droplets can be made fine and dispersed. The multi-fluid nozzle is a nozzle that mixes and atomizes the liquid and the atomization gas (air, nitrogen, etc.) by passing them through independent flow paths to the vicinity of the nozzle tip, and examples of the multi-fluid nozzle include a two-fluid nozzle, a three-fluid nozzle, and a four-fluid nozzle. In addition, the mixing section of the aqueous binder solution and the atomization gas may be either an internal mixing type in which the mixture is performed within the nozzle tip, or an external mixing type in which the mixture is performed outside the nozzle tip.

このような多流体ノズルとしては、スプレーイングシステムスジャパン社製、共立合金製作所社製、いけうち社製等の内部混合型二流体ノズル、スプレーイングシステムスジャパン社製、共立合金製作所社製、アトマックス社製等の外部混合型二流体ノズル、藤崎電機社製の外部混合型四流体ノズル等が挙げられる。 Examples of such multi-fluid nozzles include internal mixing type two-fluid nozzles manufactured by Spraying Systems Japan, Kyoritsu Alloy Manufacturing Co., Ltd., Ikeuchi Co., Ltd., etc., external mixing type two-fluid nozzles manufactured by Spraying Systems Japan, Kyoritsu Alloy Manufacturing Co., Ltd., Atmax Co., Ltd., etc., and external mixing type four-fluid nozzles manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd., etc.

また、バインダー水溶液の液滴径は、バインダー水溶液の流量と微粒化用気体の流量のバランスを調整することにより、所望の範囲に調整することができる。すなわち、液滴径を小さくする場合は、一定流量のバインダー水溶液に対して、微粒化用気体の流量を増加させればよく、また、一定流量の微粒化気体に対して、バインダー水溶液の流量を低下させればよい。
例えば、二流体ノズルを用いる場合、微粒化用気体の流量の調整は、微粒化用気体の噴霧圧の調整により行うのが容易である。微粒化用気体噴霧圧としては、液分散の観点から0.05MPa以上が好ましく、設備負荷の観点から1MPa以下が好ましい。また、バインダー水溶液の噴霧圧としては特に制限はないが、設備負荷の観点から、例えば1MPa以下が好ましい。
The droplet size of the binder aqueous solution can be adjusted to a desired range by adjusting the balance between the flow rate of the binder aqueous solution and the flow rate of the atomization gas. That is, to reduce the droplet size, the flow rate of the atomization gas may be increased for a constant flow rate of the binder aqueous solution, or the flow rate of the binder aqueous solution may be decreased for a constant flow rate of the atomization gas.
For example, when a two-fluid nozzle is used, the flow rate of the atomization gas can be easily adjusted by adjusting the spray pressure of the atomization gas. The atomization gas spray pressure is preferably 0.05 MPa or more from the viewpoint of liquid dispersion, and is preferably 1 MPa or less from the viewpoint of equipment load. There is no particular restriction on the spray pressure of the binder aqueous solution, but it is preferably, for example, 1 MPa or less from the viewpoint of equipment load.

バインダー水溶液の液滴径の平均粒径は、十分な粒子強度を有する粒状構造物を歩留まりよく製造する観点から、好ましくは200μm以下、より好ましくは150μm以下、更に好ましくは100μm以下であり、使用時のハンドリング性を向上する観点から、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上、更に好ましくは50μm以上である。 The average droplet size of the binder aqueous solution is preferably 200 μm or less, more preferably 150 μm or less, and even more preferably 100 μm or less, from the viewpoint of producing granular structures with sufficient particle strength with good yield, and is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, even more preferably 30 μm or more, and even more preferably 50 μm or more, from the viewpoint of improving handling properties during use.

滴径を小さくするほどバインダー水溶液の流量が低下し生産性が低下するが、例えば多流体ノズルを複数個使用しノズル一本当たりの流量を低下させることで、液滴の微細化を維持しつつ添加速度を上げることができる。多流体ノズルは1本以上であればよいが、2~20本用いることもできる。 The smaller the droplet size, the lower the flow rate of the binder aqueous solution and the lower the productivity. However, for example, by using multiple multi-fluid nozzles and lowering the flow rate per nozzle, it is possible to increase the addition speed while maintaining the fineness of the droplets. One or more multi-fluid nozzles are sufficient, but 2 to 20 nozzles can also be used.

なお、当該バインダー水溶液の液滴径の平均粒径は体積基準で算出されるものであり、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置(マルバーン社製、スプレーテック)を用いて測定される値である。 The average droplet size of the binder aqueous solution is calculated on a volume basis, and is a value measured, for example, using a laser diffraction particle size distribution analyzer (Spraytec, manufactured by Malvern Instruments).

バインダー水溶液を多流体ノズルを用いて噴霧する際のバインダー水溶液の温度は、噴霧の安定性の観点から、5~50℃が好ましく、10~30℃がより好ましい。
バインダー水溶液の添加速度は、シャープな粒度分布の造粒物を得る観点から、親水性多孔質粒子100質量部に対して、好ましくは35質量部/分以下、より好ましくは20質量部/分以下、更に好ましくは10質量部/分以下であり、また、好ましくは1質量部/分以上、より好ましくは2質量部/分以上、更に好ましくは3質量部/分以上である。上記の範囲は、JIS K1408に記載のケイ酸ソーダ1号、2号又は3号を用いる場合に好適である。
The temperature of the aqueous binder solution when sprayed using a multi-fluid nozzle is preferably from 5 to 50° C., more preferably from 10 to 30° C., from the viewpoint of spray stability.
From the viewpoint of obtaining a granulated product with a sharp particle size distribution, the addition rate of the aqueous binder solution is preferably 35 parts by mass/min or less, more preferably 20 parts by mass/min or less, and even more preferably 10 parts by mass/min or less, and is preferably 1 part by mass/min or more, more preferably 2 parts by mass/min or more, and even more preferably 3 parts by mass/min or more, relative to 100 parts by mass of the hydrophilic porous particles. The above ranges are suitable when sodium silicate No. 1, No. 2, or No. 3 described in JIS K1408 is used.

また、バインダー(固形分)の添加速度は、上記と同様の観点から、当該親水性多孔質粒子100質量部に対して、好ましくは30質量部/分以下、より好ましくは18質量部/分以下、更に好ましくは9質量部/分以下であり、また、好ましくは0.4質量部/分以上、より好ましくは0.8質量部/分以上、更に好ましくは1.2質量部/分以上である。 From the same viewpoint as above, the addition rate of the binder (solid content) is preferably 30 parts by mass/min or less, more preferably 18 parts by mass/min or less, and even more preferably 9 parts by mass/min or less, and is preferably 0.4 parts by mass/min or more, more preferably 0.8 parts by mass/min or more, and even more preferably 1.2 parts by mass/min or more, relative to 100 parts by mass of the hydrophilic porous particles.

(乾燥)
本発明においては、粒子強度を高め、構造体の水中での使用時にも安定な造粒物とする観点から、得られた粒状構造体を更に乾燥することが好ましい。乾燥法については、棚乾燥、流動層乾燥、減圧乾燥、マイクロ波乾燥等が挙げられる。なかでも、設備的な観点から、棚乾燥、流動層乾燥が好ましい。
(Drying)
In the present invention, in order to increase the particle strength and obtain a stable granulated product even when the structure is used in water, it is preferable to further dry the obtained granular structure. Examples of the drying method include shelf drying, fluidized bed drying, reduced pressure drying, microwave drying, etc. Among them, shelf drying and fluidized bed drying are preferable from the viewpoint of equipment.

乾燥中の粒状構造体の崩壊を抑制する観点から、強いせん断力をできるだけ与えない乾燥方式が好ましい。例えば、バッチ式では、電気式棚乾燥機や熱風乾燥機で乾燥させる方法、バッチ式流動層で乾燥させる方法等が挙げられ、連続式では、流動層やロータリー乾燥機、スチームチューブドライヤー等が挙げられる。 In order to prevent the collapse of the granular structure during drying, a drying method that applies as little strong shear force as possible is preferable. For example, examples of batch methods include drying using an electric shelf dryer or hot air dryer, and drying using a batch fluidized bed, while examples of continuous methods include fluidized bed, rotary dryers, and steam tube dryers.

乾燥温度は、乾燥速度を考慮して適宜決定することができるが、好ましくは60℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは120℃以上である。また、熱負荷を低減する観点から、その上限は、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは200℃以下である。 The drying temperature can be appropriately determined taking into consideration the drying speed, but is preferably 60°C or higher, more preferably 100°C or higher, and even more preferably 120°C or higher. In order to reduce the heat load, the upper limit is preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or lower, and even more preferably 200°C or lower.

乾燥時間は、製造に用いたバインダー水溶液の有効分や量により異なるが、粒状構造体の粒子強度が前述の範囲となるように適宜調整を行う。乾燥時間は、通常、10分~24時間程度、より好ましくは20分~15時間程度、更に好ましくは30分~8時間程度である。 The drying time varies depending on the active ingredient and amount of the aqueous binder solution used in the production, but is adjusted appropriately so that the particle strength of the granular structure falls within the range described above. The drying time is usually about 10 minutes to 24 hours, more preferably about 20 minutes to 15 hours, and even more preferably about 30 minutes to 8 hours.

得られる粒状構造体の中の水分量は、粒子強度を高め、構造体の水中での使用時にも安定な造粒物とする観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下であり、生産性の観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.8質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以下である。 The moisture content in the resulting granular structure is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, from the viewpoint of increasing particle strength and forming a stable granulated product even when the structure is used in water, and is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.8% by mass or more, and even more preferably 0.5% by mass or less, from the viewpoint of productivity.

〔用途〕
本発明の粒状構造体は、水中有害物質の吸着剤、極性溶媒の液相反応系用の触媒等として有用である。例えば、原子力発電における放射性物質を含む汚染水の処理、工場から排出される有害金属や有機物を含む排水の処理、油脂類加工用の水素添加用触媒等に利用することができる。
[Application]
The granular structure of the present invention is useful as an adsorbent for harmful substances in water, a catalyst for liquid phase reaction systems of polar solvents, etc. For example, it can be used for treating contaminated water containing radioactive substances in nuclear power generation, treating wastewater containing harmful metals and organic matter discharged from factories, and as a hydrogenation catalyst for processing oils and fats.

実施例1~2、比較例1~3
多孔質粒子としてA型ゼオライト又はモルデナイト、バインダーとしてケイ酸ナトリウムを用い、実施例1~2、比較例1~3に示す製造方法によって粒状構造体を製造した。表1に粒状構造体の製造に使用した原料の組成、得られた粒状構造体の組成、平均粒径及び水分量について示す。なお、粒状構造体の水分量は以下のようにして測定した。
Examples 1 to 2, Comparative Examples 1 to 3
Using A-type zeolite or mordenite as the porous particles and sodium silicate as the binder, granular structures were produced by the production methods shown in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3. Table 1 shows the composition of the raw materials used in the production of the granular structures, the composition, average particle size and water content of the obtained granular structures. The water content of the granular structures was measured as follows.

<粒状構造体の水分量の測定>
試料2gをアルミ製の直径11.5cmの容器上に均一に散布し、その後、赤外線水分計(株式会社ケット科学研究所製、FD240)を用い、湿量基準水分測定モードにて温度105℃、Autoの条件(測定値の変化量が、30秒間で0.05%以内になったときを最終測定値とみなして測定を終了)で測定した揮発自由水分を除くことで算出した。なお、表1に示した水分量は固形分に対する外比である。
<Measurement of Moisture Content of Granular Structure>
2 g of the sample was evenly spread on an aluminum container with a diameter of 11.5 cm, and then the volatile free moisture was measured using an infrared moisture meter (FD240, manufactured by Kett Electric Laboratory Co., Ltd.) in the moisture standard moisture measurement mode at a temperature of 105°C under Auto conditions (the measurement was terminated when the change in the measurement value was within 0.05% in 30 seconds, which was considered to be the final measurement value), and the moisture content was calculated by subtracting the volatile free moisture content. The moisture content shown in Table 1 is an external ratio to the solid content.

・実施例1(噴霧凝集法)
表1に示す配合割合で、A型ゼオライト(ゼオビルダー社製、商品名:ゼオライト(パウダー)、平均粒径約3μm)を、邪魔板を有する75Lドラム型造粒機(φ40cm×L60cm)に投入し、ドラム回転数30r.p.m/フルード数0.2/ドラム角度12.6°の条件で混合しながら、ケイ酸ナトリウム水溶液(富士化学社製、商品名:3号珪酸ソーダ、モル比:3.0~3.3、ボーメ度:40~53、固形分:54.3%)を外部混合型二流体ノズル1個(アトマックス社製)を用いて噴霧添加し造粒した。なお、バッチサイズは6.9kgである。また、珪酸ナトリウム水溶液の噴霧液滴径のメジアン径は69μmであった。
珪酸ナトリウム水溶液噴霧後、1分間混合を継続した後、ドラム型造粒機から排出し、電気乾燥機を用いて150℃で720分間乾燥して、実施例1の粒状構造体を得た。
Example 1 (spray agglomeration method)
A type zeolite (manufactured by Zeobuilder, product name: Zeolite (powder), average particle size: about 3 μm) was charged into a 75 L drum-type granulator (φ40 cm × L60 cm) equipped with a baffle plate in the blending ratio shown in Table 1, and while mixing under the conditions of drum rotation speed 30 rpm / Froude number 0.2 / drum angle 12.6°, sodium silicate aqueous solution (manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd., product name: No. 3 sodium silicate, molar ratio: 3.0-3.3, Baume degree: 40-53, solid content: 54.3%) was sprayed and added using one external mixing type two-fluid nozzle (manufactured by Atmax Co., Ltd.) to granulate. The batch size was 6.9 kg. The median diameter of the sprayed droplets of the sodium silicate aqueous solution was 69 μm.
After spraying the aqueous sodium silicate solution, mixing was continued for 1 minute, after which the mixture was discharged from the drum granulator and dried at 150° C. for 720 minutes using an electric dryer to obtain the granular structure of Example 1.

・比較例1(噴霧造粒法)
表1に示す配合割合で、A型ゼオライト(ゼオビルダー社製、商品名:ゼオライト(パウダー)、平均粒径約3μm)と、ケイ酸ナトリウム水溶液(富士化学社製、商品名:3号珪酸ソーダ、モル比:3.0~3.3、ボーメ度:40~53、固形分:54.3%)と、水とを、タービン翼(井上製作所社製DHC-10)で混合し、固形分が50.0%の水スラリーを得た。なお、水スラリーの調製は、まず混合槽に水を投入し、次いでケイ酸ナトリウム水溶液を投入し、次にゼオライトを添加し、混合することによって行った。
得られた水スラリーを、送風温度170℃で噴霧乾燥して、比較例1の粒状構造体を得た。
Comparative Example 1 (Spray Granulation Method)
A type zeolite (manufactured by Zeobuilder, product name: Zeolite (powder), average particle size approximately 3 μm), an aqueous sodium silicate solution (manufactured by Fuji Chemical, product name: No. 3 sodium silicate, molar ratio: 3.0-3.3, Baume degree: 40-53, solid content: 54.3%), and water were mixed in the proportions shown in Table 1 using a turbine blade (DHC-10 manufactured by Inoue Seisakusho) to obtain an aqueous slurry with a solid content of 50.0%. The aqueous slurry was prepared by first putting water into a mixing tank, then adding the aqueous sodium silicate solution, and then adding the zeolite and mixing.
The resulting water slurry was spray-dried at an air temperature of 170° C. to obtain the granular structure of Comparative Example 1.

・比較例2(転動造粒法)
表1に示す配合割合で、A型ゼオライト(ゼオビルダー社製、商品名:ゼオライト(パウダー)、平均粒径約3μm)を2Lハイスピードミキサー(深江パウテック社製:LFS-2、アジテータ回転数300r.p.m.、チョッパー回転1300r.p.m.)で混合しながらケイ酸ナトリウム水溶液(富士化学工業社製、商品名:3号珪酸ソーダ、固形分:55.1%)を滴下添加し転動造粒した。なお、バッチサイズは0.3kgである。珪酸ナトリウム水溶液の滴下液滴径のメジアン径はおよそ500μmであった。
珪酸ナトリウム水溶液滴下後、5分間混合を継続した後、2Lミキサーから排出し、電気式棚乾燥機を用いて120℃で4時間乾燥して、比較例2の粒状構造体を得た。
Comparative Example 2 (rolling granulation method)
In the blending ratio shown in Table 1, A-type zeolite (manufactured by Zeobuilder, product name: Zeolite (powder), average particle size approximately 3 μm) was mixed in a 2 L high-speed mixer (manufactured by Fukae Powtec: LFS-2, agitator rotation speed 300 rpm, chopper rotation 1300 rpm) while sodium silicate aqueous solution (manufactured by Fuji Chemical Industry Co., Ltd., product name: No. 3 sodium silicate, solid content: 55.1%) was added dropwise and tumbling granulated. The batch size was 0.3 kg. The median diameter of the droplets of the sodium silicate aqueous solution was approximately 500 μm.
After the sodium silicate aqueous solution was added dropwise, mixing was continued for 5 minutes, after which the mixture was discharged from the 2 L mixer and dried at 120° C. for 4 hours using an electric shelf dryer to obtain a granular structure of Comparative Example 2.

・比較例3(押出造粒法)
表1に示す配合割合で、A型ゼオライト(ゼオビルダー社製、商品名:ゼオライト(パウダー)、平均粒径約3μm)をナウターミキサー(ホソカワミクロン社製:LV-1、最大回転数)で混合しながら珪酸ナトリウム水溶液(富士化学工業社製、商品名:3号珪酸ソーダ、固形分:55.1%)を滴下添加した。なお、バッチサイズは0.6kgである。珪酸ナトリウム水溶液の滴下液滴径のメジアン径はおよそ500μmであった。
珪酸ナトリウム水溶液滴下後、10分間混合を継続した後、ミキサーから排出した。抜出した混合物を、ドームグラン(ダルトン社製:DG-L1、φ1.5mmスクリーン、回転数50rpm)を用いて押出し造粒を行った。押出し造粒物はバットに受け、パワーミル(ダルトン社製:P-02S、φ5.0mmスクリーン)で整粒を行った後、電気式棚乾燥機を用いて140℃で4時間乾燥して、比較例3の粒状構造体を得た。
Comparative Example 3 (Extrusion Granulation Method)
In the proportions shown in Table 1, A-type zeolite (Zeobuilder, product name: Zeolite (powder), average particle size approximately 3 μm) was mixed with a Nauta mixer (Hosokawa Micron: LV-1, maximum rotation speed) while a sodium silicate aqueous solution (Fuji Chemical Industry, product name: No. 3 sodium silicate, solid content: 55.1%) was added dropwise. The batch size was 0.6 kg. The median diameter of the droplets of the sodium silicate aqueous solution was approximately 500 μm.
After the sodium silicate aqueous solution was added, mixing was continued for 10 minutes, and then the mixture was discharged from the mixer. The discharged mixture was extrusion granulated using a Dome Gran (Dalton: DG-L1, φ1.5 mm screen, rotation speed 50 rpm). The extrusion granules were received in a tray, sized using a Power Mill (Dalton: P-02S, φ5.0 mm screen), and then dried at 140° C. for 4 hours using an electric shelf dryer to obtain the granular structure of Comparative Example 3.

・実施例2(噴霧凝集法)
表1に示す配合割合で、モルデナイト(東ソー社製、商品名:HSZ-642NAA、平均粒径12μm)を、邪魔板を有する75Lドラム型造粒機(φ40cm×L60cm)に投入し、ドラム回転数30r.p.m/フルード数0.2/ドラム角度12.6°の条件で混合しながら、珪酸ナトリウム水溶液(富士化学社製、商品名:3号珪酸ソーダ、モル比:3.0~3.3、ボーメ度:40~53、固形分:54.3%)を外部混合型二流体ノズル1個(アトマックス社製)を用いて噴霧添加し造粒した。なお、バッチサイズは8.9kgである。また、珪酸ナトリウム水溶液の噴霧液滴径のメジアン径は69μmであった。
珪酸ナトリウム水溶液噴霧後、1分間混合を継続した後、ドラム型造粒機から排出し、電気乾燥機を用いて150℃で720分間乾燥して、実施例2の粒状構造体を得た。
Example 2 (spray agglomeration method)
Mordenite (manufactured by Tosoh Corporation, product name: HSZ-642NAA, average particle size: 12 μm) was charged into a 75 L drum type granulator (φ40 cm × L60 cm) equipped with a baffle plate in the blending ratio shown in Table 1, and while mixing under the conditions of drum rotation speed 30 rpm / Froude number 0.2 / drum angle 12.6°, sodium silicate aqueous solution (manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd., product name: No. 3 sodium silicate, molar ratio: 3.0-3.3, Baume degree: 40-53, solid content: 54.3%) was sprayed and added using one external mixing type two-fluid nozzle (manufactured by Atmax Co., Ltd.) to granulate. The batch size was 8.9 kg. The median diameter of the sprayed droplets of the sodium silicate aqueous solution was 69 μm.
After spraying the aqueous sodium silicate solution, mixing was continued for 1 minute, after which the mixture was discharged from the drum granulator and dried at 150° C. for 720 minutes using an electric dryer to obtain the granular structure of Example 2.

Figure 0007498566000003
Figure 0007498566000003

試験例(粒状構造体の評価)
上で得られた実施例1~2、比較例1~3の粒状構造体について、多孔質粒子の飽和吸着容量、粒状構造体の破過容量、空隙率、含水能力、粒子強度を測定し、結果を表3に示す。各粒状構造体は、篩分けして表3に示す粒子径の範囲のものを以下の測定に用いた。
なお、参考例として、天然ゼオライトについても同様に測定し、結果を表3に併せて示す。
天然ゼオライトの粒状構造体としては、ジークライト社製のZ-05(粒径0.5~1.0mm)を用いた。そのままでは微量の微粉が存在するため、水洗により微粉を取り除いてから評価に供した。多孔質粒子としては、ジークライト社製のSGW(粒径10μm)を用いた。なお、SGWはZ-05の破砕品である。
Test example (evaluation of granular structure)
For the granular structures of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above, the saturated adsorption capacity of the porous particles, the breakthrough capacity, porosity, water absorption capacity, and particle strength of the granular structures were measured, and the results are shown in Table 3. Each granular structure was sieved to have a particle size within the range shown in Table 3 and used in the following measurements.
As a reference example, the same measurement was carried out on natural zeolite, and the results are also shown in Table 3.
As the granular structure of natural zeolite, Z-05 (particle size 0.5-1.0 mm) manufactured by Zieklite was used. As it contains a small amount of fine powder, it was washed with water to remove the fine powder before evaluation. As the porous particles, SGW (particle size 10 μm) manufactured by Zieklite was used. SGW is a crushed product of Z-05.

<多孔質粒子の飽和吸着容量の測定方法>
300、500、800、1000、5000、10000、15000ppmのCsCl水溶液100mLに対して、多孔質粒子1gを100mLビーカーに秤量し、スターラーピースを用いて24時間攪拌後のCsの平衡上清濃度を以下の方法にて測定した。初期濃度と平衡上清濃度から吸着量を算出した。
多孔質粒子としてA型ゼオライトを使用した場合について、図1に平衡上清濃度に対する吸着量をプロットした吸着等温線、図2に平衡上清濃度に対する平衡上清濃度の吸着量による除数をプロットしたLangmuirプロットを示す。
以下のLangmuir式(1)を変形し、Langmuirプロットを表す式(2)の傾きから多孔質粒子の飽和吸着容量を算出した。
<Method for measuring saturated adsorption capacity of porous particles>
1 g of porous particles was weighed into a 100 mL beaker for 100 mL of 300, 500, 800, 1000, 5000, 10000, and 15000 ppm CsCl aqueous solution, and the equilibrium supernatant concentration of Cs after 24 hours of stirring using a stirrer piece was measured by the following method. The amount of adsorption was calculated from the initial concentration and the equilibrium supernatant concentration.
FIG. 1 shows an adsorption isotherm in which the adsorption amount is plotted against the equilibrium supernatant concentration when type A zeolite is used as the porous particles, and FIG. 2 shows a Langmuir plot in which the equilibrium supernatant concentration is plotted against the divisor of the equilibrium supernatant concentration by the adsorption amount.
The saturated adsorption capacity of the porous particles was calculated from the slope of equation (2) which represents the Langmuir plot by modifying the following Langmuir equation (1).

Figure 0007498566000004
Figure 0007498566000004

<粒状構造体の破過容量の測定方法>
容量2mLのカラム(バイオ・ラッドラボラトリーズ社製エコノカラム クロマトグラフィー用カラム#7370707)に上記の実施例及び比較例で製造した粒状構造体を2.0g入れ、アトー社製SJ-1211II-Lペリスタポンプを用いて1000ppmのCsCl溶液を1mL/minの流速で流し、東京理化器械社製フラクションコレクターDC-1000で10mLずつ分画して、Cs濃度を以下の方法で分析することにより破過曲線を得た。濃度が初期濃度の1%を超えた時間を破過時間として、その時間までの吸着量を粒状構造体の破過容量とした。
<Method of measuring breakthrough volume of granular structure>
2.0 g of the granular structure produced in the above Examples and Comparative Examples was placed in a 2 mL column (Econocolumn chromatography column #7370707 manufactured by Bio-Rad Laboratories), and a 1000 ppm CsCl solution was passed through at a flow rate of 1 mL/min using an SJ-1211II-L peristaltic pump manufactured by ATTO Corporation. The solution was fractionated into 10 mL portions using a fraction collector DC-1000 manufactured by Tokyo Rikakikai Co., Ltd., and the Cs concentration was analyzed by the following method to obtain a breakthrough curve. The time at which the concentration exceeded 1% of the initial concentration was defined as the breakthrough time, and the amount of adsorption up to that time was defined as the breakthrough capacity of the granular structure.

(Cs濃度の測定方法)
Cs濃度の測定は、誘導結合プラズマ質量分析装置<ICP-MS>を使用した。装置は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製iCAP Qsを使用し、133CsをHeコリジョンモードで測定した。検量線は、原子吸光用標準液<Cs 1000μ g/mL 関東化学社製>を用いて、1%硝酸で希釈して作成した。試料は、検量線範囲内に納まるように1%硝酸で希釈して調製したものを測定に供した。
(Method of measuring Cs concentration)
The Cs concentration was measured using an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). The device used was a Thermo Fisher Scientific iCAP Qs, and 133 Cs was measured in He collision mode. A calibration curve was created using an atomic absorption standard solution (Cs 1000μg/mL, Kanto Chemical Co.) diluted with 1% nitric acid. Samples were prepared by diluting with 1% nitric acid so that they fell within the calibration curve range and then used for measurement.

Figure 0007498566000005
Figure 0007498566000005

(空隙率の測定方法)
空隙率の測定は、X線CT装置(ブルカーマイクロCT社製、SKYSCAN1272)を使用し、フル走査モードで測定した。測定条件は、電圧値は50kV、電流値は200μA、解像度は4904×3280pixel、分解能は0.8μmとした。取得した画像について画像処理ソフトImageJを用いて閾値を35に設定して二値化し、ImageJ中のコマンドAnalyze Particlesによって空隙面積が30μm2以上の空隙率を算出した。
(Method of measuring void ratio)
The porosity was measured in full scanning mode using an X-ray CT scanner (Bruker Micro CT, SKYSCAN1272). The measurement conditions were voltage 50 kV, current 200 μA, resolution 4904 × 3280 pixels, and resolution 0.8 μm. The acquired images were binarized using the image processing software ImageJ with a threshold set to 35, and the porosity of void areas of 30 μm2 or more was calculated using the command Analyze Particles in ImageJ.

(粒子強度の測定方法)
粒子硬度測定装置(岡田精工社製、グラノ)を用い、装置内のステージに粒状構造体1個を配置し、圧子を100μm/secの速度で降下させ、粒状構造体が崩壊した際の荷重を測定した。この際、10個の粒状構造体について測定し、数平均値で示した。
(Method of Measuring Particle Strength)
A particle hardness measuring device (Grano, manufactured by Okada Seiko Co., Ltd.) was used, one granular structure was placed on the stage inside the device, and the indenter was lowered at a speed of 100 μm/sec to measure the load at which the granular structure collapsed. At this time, measurements were taken for 10 granular structures, and the number average value was shown.

Figure 0007498566000006
Figure 0007498566000006

Claims (2)

親水性多孔質粒子がバインダーを介して互いに結合している粒状構造体であって、
粒状構造体を構成するバインダーと親水性多孔質粒子との質量比(バインダー/親水性多孔質粒子)が、0.2以上0.7以下であり、
親水性多孔質粒子が、ゼオライトであり、
バインダーが、ケイ酸塩であり、
粒状構造体の中央断面積中において30μm2以上の面積を有する空隙の占める比率が、乾燥時において5%以上15%以下であり、
乾燥時における前記比率から水含浸時における前記比率を引いて得られる含水能力が4%以上15%以下であり、かつ、
粒状構造体の粒子強度が400gf/mm2以上2000gf/mm2以下である、
粒状構造体。
A granular structure in which hydrophilic porous particles are bound to each other via a binder,
a mass ratio of the binder to the hydrophilic porous particles constituting the granular structure (binder/hydrophilic porous particles) is 0.2 or more and 0.7 or less;
the hydrophilic porous particles are zeolite;
the binder is a silicate;
The ratio of voids having an area of 30 μm2 or more in the central cross-sectional area of the granular structure is 5% or more and 15% or less when dry,
The water absorption capacity obtained by subtracting the ratio when soaked in water from the ratio when dry is 4% or more and 15% or less, and
The particle strength of the granular structure is 400 gf/mm 2 or more and 2000 gf/mm 2 or less;
Granular structure.
水中有害物質の吸着剤である、請求項1記載の粒状構造体。 The granular structure according to claim 1, which is an adsorbent for harmful substances in water.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004238209A (en) 2002-12-11 2004-08-26 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Zeolite microspheres
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JP2014224696A (en) 2013-05-15 2014-12-04 水ing株式会社 Radioactive contamination water decontamination method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004238209A (en) 2002-12-11 2004-08-26 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Zeolite microspheres
JP2014024837A (en) 2012-06-20 2014-02-06 Kao Corp Producing method of dentifrice granule
JP2014224696A (en) 2013-05-15 2014-12-04 水ing株式会社 Radioactive contamination water decontamination method

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