JP7777484B2 - Residual chlorine removal filter body - Google Patents
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Description
本発明は、水中の残留塩素である遊離残留塩素及び結合残留塩素の除去を目的とする残留塩素除去フィルター体に関する。 The present invention relates to a residual chlorine removal filter body designed to remove free and combined residual chlorine from water.
水道水の消毒には、主に次亜塩素酸ナトリウムが使用されており、該次亜塩素酸ナトリウムが水に溶解した時に生ずる次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンは遊離残留塩素や遊離残留塩素と呼ばれている。遊離残留塩素は殺菌ないし消毒効果を有する。しかし、自然水に存在するアンモニアや窒素酸化物と添加された次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンとの反応から、クロラミン等の結合残留塩素が生成される。結合残留塩素と遊離残留塩素は合わせて残留塩素と呼ばれる。取水した原水の状態、添加する遊離残留塩素の量、さらには、クロラミンの量によっては臭気が問題となることが多い。 Sodium hypochlorite is mainly used to disinfect tap water, and the hypochlorous acid and hypochlorite ions produced when sodium hypochlorite dissolves in water are called free residual chlorine. Free residual chlorine has a bactericidal or disinfecting effect. However, the reaction between ammonia and nitrogen oxides present in natural water and the added hypochlorous acid and hypochlorite ions produces combined residual chlorine, such as chloramines. Combined residual chlorine and free residual chlorine are collectively called residual chlorine. Odor can often become a problem depending on the condition of the raw water taken, the amount of free residual chlorine added, and even the amount of chloramines.
水道水等の飲料用水から、これら残留塩素を取り除く目的で浄水器が用いられる。このような浄水器は、活性炭やセラミック等の無機材料の吸着部材と、必要により濾過用の有機高分子膜等を備えた構造である。近年では、浄水器や空気清浄器の高性能化の要望に伴い、これらのフィルター等には活性炭が多用されている。例えば、クロラミンやアンモニアは塩基性であることから活性炭表面に酸性官能基を備えた活性炭が有効であると考えられる(例えば、特許文献1参照)。すなわち、酸-塩基反応を利用した化学反応により除去(分解)効率が高められる。 Water purifiers are used to remove residual chlorine from drinking water such as tap water. These purifiers are constructed with an adsorption member made of an inorganic material such as activated carbon or ceramic, and, if necessary, an organic polymer membrane for filtration. In recent years, in response to demand for higher performance in water purifiers and air purifiers, activated carbon is widely used in these filters. For example, because chloramine and ammonia are basic, activated carbon with acidic functional groups on its surface is thought to be effective (see, for example, Patent Document 1). In other words, removal (decomposition) efficiency is improved through chemical reactions that utilize acid-base reactions.
また、活性炭と亜硫酸カルシウムを多孔質ポリマーにより固化したフィルターも提案されている(特許文献2参照)。いわゆる乾式フィルターにおいて、小型のフィルターであっても、活性炭密度を高めて浄水性能を高め、かつ亜硫酸カルシウムの粒径を限定することによって、亜硫酸カルシウムの溶解を速めて遊離残留塩素の除去性能を維持しつつ、水の流量を安定して確保するフィルターが開発されている。 Furthermore, a filter in which activated carbon and calcium sulfite are solidified using a porous polymer has also been proposed (see Patent Document 2). In so-called dry filters, filters have been developed that, even for small filters, increase the density of the activated carbon to improve water purification performance and limit the particle size of the calcium sulfite, thereby accelerating the dissolution of calcium sulfite and maintaining the ability to remove free residual chlorine while ensuring a stable water flow rate.
ところで、病院は井戸等の地下水のような独立した水源を有していることがあり、原水が汚れていると水中にアンモニアが比較的多く含有される場合がある。そうすると、先述のように、遊離残留塩素等による消毒によりクロラミン等の結合残留塩素が生じやすい。結合残留塩素は、活性炭濾過槽や逆浸透膜では十分な除去が難しく、過去には透析用水に混入して、患者に溶血が発生した事例もあった。このことから、特に、病院において人工透析に用いられる水には残留塩素が除去された水が望まれていて、遊離残留塩素と結合残留塩素を含む残留塩素の除去性能が高い濾材が求められている。 Hospitals often have independent water sources, such as wells or other groundwater sources, and if the source water is contaminated, it may contain relatively high levels of ammonia. As mentioned above, this can lead to the generation of bound residual chlorine, such as chloramines, when disinfected with free residual chlorine. Bound residual chlorine is difficult to adequately remove using activated carbon filters or reverse osmosis membranes, and in the past, it has been mixed into dialysis water, causing hemolysis in patients. For this reason, water from which residual chlorine has been removed is particularly desirable for use in artificial dialysis in hospitals, and filter media with high removal performance for residual chlorine, including free and bound residual chlorine, are in demand.
そこで、活性炭に亜硫酸カルシウムを混合して成形し一体化した残留塩素除去フィルターが提案されている(特許文献3参照)。良好な通水性を有し、遊離残留塩素と結合残留塩素の両者を含む残留塩素の除去性能を高度に維持することができる。また、窒素分を多く含む原料から製造された多孔質炭素材料をクロラミンの分解触媒とすることが提案されている(特許文献4参照)。 In response, a residual chlorine removal filter has been proposed in which activated carbon is mixed with calcium sulfite, molded, and integrated (see Patent Document 3). It has good water permeability and can maintain a high level of residual chlorine removal performance, including both free and bound residual chlorine. It has also been proposed to use porous carbon materials made from raw materials with a high nitrogen content as a chloramine decomposition catalyst (see Patent Document 4).
特に、病院において人工透析に用いられる残留塩素が除去された水は大量に消費されることから、残留塩素を取り除くフィルター体には、残留塩素の高い除去性能だけでなく、高い持続性も求められている。また、その用途から、安全側の観点より性能限界よりも早くフィルターが交換されることも考えられるため、持続性の高い残留塩素除去フィルターの需要はさらに高まっている。 In particular, because hospitals consume large amounts of water with residual chlorine removed for use in artificial dialysis, the filter that removes residual chlorine is required to not only have high residual chlorine removal performance, but also to be highly durable. Furthermore, because of its intended use, it is conceivable that filters will be replaced earlier than their performance limit from a safety standpoint, so demand for highly durable residual chlorine removal filters is increasing.
さらに、日本国内の水道水においては、塩素臭を抑制するために残留塩素の濃度が低くなるよう管理されることが多く、水中の残留塩素が低濃度であっても良好な除去が可能であって、かつ、長期間良好な除去性能を維持可能な残留塩素除去フィルターが求められている。 Furthermore, tap water in Japan is often managed to keep the residual chlorine concentration low to suppress the chlorine odor, and there is a demand for residual chlorine removal filters that can effectively remove chlorine even at low concentrations in water and maintain good removal performance over the long term.
本発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、活性炭吸着材と亜硫酸カルシウムを配合したフィルター体であって、通水時の亜硫酸イオンの溶出量をコントロールすることにより、遊離残留塩素と結合残留塩素の両者を含む残留塩素の除去性能を高度に長時間維持することができる残留塩素除去フィルター体を提供するものである。 The present invention has been developed in consideration of the above points and provides a residual chlorine removal filter body that combines activated carbon adsorbent and calcium sulfite, and that can maintain high levels of residual chlorine removal performance, including both free and bound residual chlorine, for long periods of time by controlling the amount of sulfite ions eluted when water is passed through it.
すなわち、第1の発明は、活性炭吸着材とフィブリル化繊維バインダーとを水中で混合して混合スラリー状物とし、前記混合スラリー状物を中空円筒形芯部材の側面より吸引しながら被着させて吸着被着物とし、前記吸着被着物を加熱乾燥されてなる第1フィルター部と、粒径が0.7~5.0mmの亜硫酸カルシウムが充填された第2フィルター部とを備えたことを特徴とする残留塩素除去フィルター体に係る。 That is, the first invention relates to a residual chlorine removal filter body characterized by comprising a first filter section formed by mixing an activated carbon adsorbent and a fibrillated fiber binder in water to form a mixed slurry, adsorbing the mixed slurry onto the side of a hollow cylindrical core member while sucking it, and heating and drying the adsorbed material; and a second filter section filled with calcium sulfite having a particle size of 0.7 to 5.0 mm.
第2の発明は、第1の発明において、前記混合スラリー状物に粒径が0.1~0.5mmの亜硫酸カルシウムがさらに混合されてなる残留塩素除去フィルター体に係る。 The second invention relates to a residual chlorine removal filter body according to the first invention, in which calcium sulfite having a particle size of 0.1 to 0.5 mm is further mixed into the mixed slurry.
第3の発明は、第1または2の発明において、通水開始後10分経過後の亜硫酸イオンの溶出量が5~20mg/Lである残留塩素除去フィルター体に係る。 The third invention relates to the residual chlorine removal filter element of the first or second invention, in which the amount of sulfite ions eluted 10 minutes after the start of water flow is 5 to 20 mg/L.
第4の発明は、第1ないし3の発明のいずれかにおいて、前記活性炭吸着材が繊維状活性炭、粒状活性炭又は粉末活性炭のいずれか一又は複数である残留塩素除去フィルター体に係る。 The fourth invention relates to a residual chlorine removal filter body according to any one of the first to third inventions, in which the activated carbon adsorbent is one or more of fibrous activated carbon, granular activated carbon, and powdered activated carbon.
第5の発明は、第1ないし4の発明のいずれかにおいて、前記活性炭吸着材のヨウ素吸着性能が800~2000mg/gである残留塩素除去フィルター体に係る。 The fifth invention relates to a residual chlorine removal filter body according to any one of the first to fourth inventions, in which the activated carbon adsorbent has an iodine adsorption capacity of 800 to 2000 mg/g.
第6の発明は、第1ないし5の発明のいずれかにおいて、前記フィブリル化繊維バインダーがアクリル繊維からなる残留塩素除去フィルター体に係る。 The sixth invention relates to a residual chlorine removal filter body according to any one of the first to fifth inventions, in which the fibrillated fiber binder is made of acrylic fiber.
第7の発明は、第1ないし6の発明のいずれかにおいて、結合残留塩素除去性能が50L/mL以上である残留塩素除去フィルター体に係る。 The seventh invention relates to a residual chlorine removal filter body according to any one of the first to sixth inventions, which has a combined residual chlorine removal performance of 50 L/mL or more.
第1の発明に係る残留塩素除去フィルター体によると、活性炭吸着材とフィブリル化繊維バインダーとを水中で混合して混合スラリー状物とし、前記混合スラリー状物を中空円筒形芯部材の側面より吸引しながら被着させて吸着被着物とし、前記吸着被着物を加熱乾燥されてなる第1フィルター部と、粒径が0.7~5.0mmの亜硫酸カルシウムが充填された第2フィルター部とを備えたことから、亜硫酸カルシウムの粒径を大きくしつつ、重量を増やすことによって通水初期の亜硫酸イオンの溶出量を抑え、継続的に亜硫酸イオンを水中に溶出させるようにすることで、通水時の亜硫酸イオンの溶出量をコントロールし、遊離残留塩素と結合残留塩素の両者を含む残留塩素の除去性能を高度に長時間維持することが可能となる。 The residual chlorine removal filter body of the first invention comprises a first filter section formed by mixing an activated carbon adsorbent and a fibrillated fiber binder in water to form a mixed slurry, which is then sucked onto the side of a hollow cylindrical core member to form an adsorbed material, and the adsorbed material is then heated and dried. The filter body also comprises a second filter section filled with calcium sulfite having a particle size of 0.7 to 5.0 mm. By increasing the particle size and weight of the calcium sulfite, the amount of sulfite ions eluted during the initial water flow is reduced, and sulfite ions are continuously eluted into the water. This controls the amount of sulfite ions eluted during water flow, making it possible to maintain high levels of residual chlorine removal performance, including both free and bound residual chlorine, for long periods of time.
第2の発明に係る残留塩素除去フィルター体によると、第1の発明において、前記混合スラリー状物に粒径が0.1~0.5mmの亜硫酸カルシウムがさらに混合されてなることから、フィルター体に担持される亜硫酸カルシウムの重量を増やすことができ、さらに継続的に亜硫酸イオンを水中に溶出させることができ、遊離残留塩素と結合残留塩素の両者を含む残留塩素の除去性能を高度に長時間維持することが可能となる。 The residual chlorine removal filter body of the second invention is the same as that of the first invention, except that calcium sulfite having a particle size of 0.1 to 0.5 mm is further mixed into the mixed slurry. This increases the weight of calcium sulfite supported on the filter body, and allows sulfite ions to be continuously eluted into water, making it possible to maintain high levels of residual chlorine removal performance, including both free and bound residual chlorine, for long periods of time.
第3の発明に係る残留塩素除去フィルター体によると、第1または2の発明において、通水開始後10分経過後の亜硫酸イオンの溶出量が5~20mg/Lであるため、通水初期の亜硫酸イオンの溶出量を抑えて継続的に亜硫酸イオンが水中に溶出されるようにすることができる。 According to the residual chlorine removal filter body of the third invention, in the first or second invention, the amount of sulfite ions eluted 10 minutes after the start of water flow is 5 to 20 mg/L, so the amount of sulfite ions eluted in the early stages of water flow can be suppressed so that sulfite ions are continuously eluted into the water.
第4の発明に係る残留塩素除去フィルター体によると、第1ないし3の発明のいずれかにおいて、前記活性炭吸着材が繊維状活性炭、粒状活性炭又は粉末活性炭のいずれか一又は複数であるため、遊離残留塩素の除去性能に優れる。 The residual chlorine removal filter body of the fourth invention, in any of the first to third inventions, has excellent free residual chlorine removal performance because the activated carbon adsorbent is one or more of fibrous activated carbon, granular activated carbon, and powdered activated carbon.
第5の発明に係る残留塩素除去フィルター体によると、第1ないし4の発明のいずれかにおいて、前記活性炭吸着材のヨウ素吸着性能が800~2000mg/gであるため、活性炭吸着材に求められる一般的な吸着性能を備える。 The residual chlorine removal filter body according to the fifth invention is the same as that according to any of the first to fourth inventions, because the activated carbon adsorbent has an iodine adsorption capacity of 800 to 2000 mg/g, it has the general adsorption capacity required of an activated carbon adsorbent.
第6の発明に係る残留塩素除去フィルター体によると、第1ないし5の発明のいずれかにおいて、前記フィブリル化繊維バインダーがアクリル繊維からなるため、フィルター体の耐用期間をより長くすることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the residual chlorine removal filter body of any of the first to fifth aspects of the present invention is characterized in that the fibrillated fiber binder is made of acrylic fibers, thereby extending the service life of the filter body.
第7の発明に係る残留塩素除去フィルター体によると、第1ないし6の発明のいずれかにおいて、結合残留塩素除去性能が50L/mL以上であるため、残留塩素除去性能が良好である。 The residual chlorine removal filter body of the seventh invention, in any of the first to sixth inventions, has a combined residual chlorine removal capacity of 50 L/mL or more, thereby providing good residual chlorine removal performance.
本発明の残留塩素除去フィルター体は、水中に溶解している次亜塩素酸等の遊離残留塩素とクロラミン等の結合残留塩素を含む残留塩素の除去を目的とする。本発明の残留塩素除去フィルター体は、例えば、浄水器等に装填されたり、人工透析器用の水濾過部位等の残留塩素除去の求められる部位に適用される。水等の液体用フィルター体には、いわゆる乾式フィルターと湿式フィルターがある。乾式フィルターは、熱可塑性樹脂を溶融して濾材である活性炭吸着材等を保持してなる。湿式フィルターは、樹脂繊維等のバインダーとしての繊維状成分と、濾材である活性炭吸着材を混合して水性スラリーとして所定形状に吸引、成形してなる。湿式フィルターは繊維状成分と濾材を絡めて一体化する構造である。 The residual chlorine removal filter body of the present invention is intended to remove residual chlorine, including free residual chlorine such as hypochlorous acid dissolved in water and bound residual chlorine such as chloramines. The residual chlorine removal filter body of the present invention is installed in, for example, a water purifier or is used in areas where residual chlorine removal is required, such as the water filtration section of an artificial dialysis machine. Filter bodies for liquids such as water include so-called dry filters and wet filters. Dry filters are made by melting a thermoplastic resin to hold an activated carbon adsorbent, which serves as a filter medium. Wet filters are made by mixing a fibrous component, such as resin fiber, as a binder with an activated carbon adsorbent, which serves as a filter medium, and then aspirating and molding the resulting aqueous slurry into a predetermined shape. Wet filters have a structure in which the fibrous component and filter medium are intertwined and integrated.
本発明の残留塩素除去フィルター体においては湿式フィルターを採用した。湿式フィルターは、乾式フィルターと比較するとバインダーとして繊維状成分を使用しているため通水性に優れる。また、乾式フィルターにおいては、密度が高いため活性炭吸着材量が大きい利点があるものの、熱可塑性樹脂を溶融して活性炭吸着材を保持することから、活性炭吸着材の表面を樹脂が被覆してしまい吸着性能を低下させてしまうおそれがある。本発明の残留塩素除去フィルター体にあっては、フィブリル化した繊維バインダーによって活性炭吸着材並びに亜硫酸カルシウムを保持するため、通水性を維持しつつ残留塩素の除去性能を確保することができる。 The residual chlorine removal filter body of the present invention uses a wet filter. Compared to dry filters, wet filters have superior water permeability due to the use of fibrous components as a binder. Furthermore, dry filters have the advantage of a high density and therefore a large amount of activated carbon adsorbent. However, because the activated carbon adsorbent is held in place by melting a thermoplastic resin, the surface of the activated carbon adsorbent may become coated with resin, potentially reducing adsorption performance. In the residual chlorine removal filter body of the present invention, the activated carbon adsorbent and calcium sulfite are held in place by a fibrillated fiber binder, ensuring residual chlorine removal performance while maintaining water permeability.
活性炭吸着材は、残留塩素のうち、特に遊離残留塩素の吸着性能に優れる。本発明の残留塩素除去フィルター体は、濾材の活性炭吸着材として繊維状活性炭、粒状活性炭又は粉末状活性炭のいずれか一又は複数が使用される。本発明の残留塩素除去フィルター体に使用する繊維状活性炭、粒状活性炭又は粉末状活性炭の吸着能力は、一般的な繊維状活性炭、粒状活性炭又は粉末状活性炭と同程度である。具体的には、JIS K 1474(2014)、JIS K 1477(2007)に準拠する測定において、ヨウ素吸着性能が800~2000mg/gを満たす活性炭が使用される。 Activated carbon adsorbents have excellent adsorption performance for residual chlorine, particularly free residual chlorine. The residual chlorine removal filter body of the present invention uses one or more of fibrous activated carbon, granular activated carbon, or powdered activated carbon as the activated carbon adsorbent of the filter medium. The adsorption capacity of the fibrous activated carbon, granular activated carbon, or powdered activated carbon used in the residual chlorine removal filter body of the present invention is comparable to that of general fibrous activated carbon, granular activated carbon, or powdered activated carbon. Specifically, activated carbon is used that has an iodine adsorption capacity of 800 to 2000 mg/g when measured in accordance with JIS K 1474 (2014) and JIS K 1477 (2007).
活性炭の原料としては、木材(廃材、間伐材、オガコ)、コーヒー豆の絞りかす、椰子殻、樹皮、果物の実等の原料がある。これらの天然物由来の原料は炭化、賦活により細孔が発達しやすくなる。また廃棄物等の二次的利用であるため安価に調達可能である。他にも、タイヤ、石油ピッチ、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂由来の焼成物、さらには、石炭等も原料として使用することができる。特に、繊維状活性炭は植物系、鉱物系、天然素材、合成素材等の各種炭素材料の繊維を炭化・賦活して得られる。 Activated carbon can be made from raw materials such as wood (waste wood, thinnings, sawdust), coffee bean pulp, coconut shells, bark, and fruit. These naturally derived raw materials are more susceptible to pore development when carbonized and activated. Furthermore, because they are secondary waste materials, they can be procured inexpensively. Other materials that can be used include tires, petroleum pitch, burned synthetic resins such as urethane resin and phenolic resin, and even coal. In particular, fibrous activated carbon can be obtained by carbonizing and activating fibers from various carbon materials, including plants, minerals, natural materials, and synthetic materials.
活性炭原料は、200℃~600℃の温度域で加熱炭化されることにより微細孔が形成される。続いて、活性炭原料は600℃~1200℃の温度域で水蒸気、炭酸ガスに曝露されて賦活処理される。この結果、各種の細孔が発達した活性炭は出来上がる。なお、賦活に際しては、他に塩化亜鉛賦活等もある。また、逐次の洗浄も行われる。 The activated carbon raw material is heated and carbonized at temperatures between 200°C and 600°C, forming micropores. The activated carbon raw material is then activated by being exposed to water vapor and carbon dioxide at temperatures between 600°C and 1200°C. This results in activated carbon with various types of developed pores. Other activation methods include zinc chloride activation. Sequential washing is also performed.
粒状活性炭の粒径が小さかったり粉末状活性炭が使用されるとフィルター体の密度は高くなり、遊離残留塩素の吸着性能が向上する。一方で、粒径が大きくなるとフィルター体の密度は小さくなり、通水性が向上する。また、粒径が細かくなりすぎると、通水時に目詰まりしやすくなる等の問題も生じやすくなる。このことから、求められる吸着性能や使用される濾過器の構造に応じて適宜選択されるのが良い。 When the particle size of the granular activated carbon is small or when powdered activated carbon is used, the density of the filter body increases, improving its ability to adsorb free residual chlorine. On the other hand, when the particle size increases, the density of the filter body decreases, improving water permeability. Also, if the particle size is too fine, problems such as clogging when water is passing through are more likely to occur. For this reason, it is best to select the appropriate size depending on the desired adsorption performance and the structure of the filter being used.
また、繊維状活性炭は、繊維状であることから通水性に優れる。平均繊維径が大きすぎる場合、配合量の割に表面積が少なくなるため吸着能力向上の点から好ましくない。平均繊維径が細かい繊維状活性炭の場合、吸着性能やパーティクルの濾集能力が優れている。繊維状活性炭の平均繊維径を20μm以下とすると、優れた通水性を確保しつつ、吸着性能に優れた取回しのよいフィルター体を形成することができる。 Fiber-type activated carbon also has excellent water permeability due to its fibrous shape. If the average fiber diameter is too large, the surface area will be small relative to the amount used, which is undesirable in terms of improving adsorption capacity. Fibrous activated carbon with a small average fiber diameter has excellent adsorption performance and particle filtration capabilities. By setting the average fiber diameter of fibrous activated carbon to 20 μm or less, it is possible to form a filter body that is easy to handle, has excellent adsorption performance, and ensures excellent water permeability.
活性炭吸着材は、繊維状活性炭、粒状活性炭又は粉末状活性炭はいずれか一のみで構成されてもよく、いずれが複数配合されても良い。粒状活性炭や粉末状活性炭は一般的に単価が安い。粒状活性炭や粉末状活性炭が多く配合されると、フィルター体の密度が向上して、容量当たりの活性炭吸着材の量が増加する。繊維状活性炭は、先に述べたように通水性に優れ、また単位重量当たりの吸着性能も高い。このため、フィルター体の機能性や経済性を鑑みて、繊維状活性炭、粒状活性炭又は粉末状活性炭の配合割合は適宜決定されるのが良い。 The activated carbon adsorbent may be composed of only one of fibrous activated carbon, granular activated carbon, or powdered activated carbon, or a combination of multiple types. Granular activated carbon and powdered activated carbon are generally inexpensive. Adding a large amount of granular activated carbon or powdered activated carbon improves the density of the filter body, increasing the amount of activated carbon adsorbent per volume. As mentioned above, fibrous activated carbon has excellent water permeability and high adsorption performance per unit weight. Therefore, it is best to determine the blending ratio of fibrous activated carbon, granular activated carbon, or powdered activated carbon appropriately, taking into account the functionality and economy of the filter body.
本発明の残留塩素除去フィルター体のバインダーは、フィブリル化された繊維バインダーよりなる。特にフィブリル化繊維バインダーは、アクリル繊維やアラミド繊維、ポリエチレン繊維等からなるフィブリル化繊維バインダーを用いるのが良い。アクリル繊維バインダーは加熱乾燥時の加熱によっては溶融しないため、バインダーの繊維構造は残存する。また、フィルター体の耐用期間も長くなる。繊維バインダーは、活性炭吸着材と互いに保持する構造材料として作用する。フィブリル化されていることから、より効率的に活性炭吸着材が保持されることができるため有用である。 The binder of the residual chlorine removal filter body of the present invention is made of a fibrillated fiber binder. It is particularly preferable to use a fibrillated fiber binder made of acrylic fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, or the like. Acrylic fiber binders do not melt when heated during drying, so the fibrous structure of the binder remains. This also extends the service life of the filter body. The fiber binder acts as a structural material that holds the activated carbon adsorbent together. Being fibrillated is useful because it allows the activated carbon adsorbent to be held more efficiently.
本発明の残留塩素除去フィルター体の除去対象物である結合残留塩素は、モノクロラミンやジクロラミン、トリクロラミンが挙げられる。水道水の消毒に用いられるのは、モノクロラミンが代表的であり、本発明の残留塩素除去フィルター体は、特にこのモノクロラミンの除去性能が良好である。 The bound residual chlorine that is the target of removal by the residual chlorine removal filter of the present invention includes monochloramine, dichloramine, and trichloramine. Monochloramine is typically used to disinfect tap water, and the residual chlorine removal filter of the present invention is particularly effective at removing monochloramine.
活性炭吸着材は、前述の通り、遊離残留塩素の吸着性能が高く、濾材として活性炭吸着材を使用するフィルター体は遊離残留塩素の除去性能は高い。そこで本発明の残留塩素除去フィルター体は、遊離残留塩素を主に除去する濾材である活性炭吸着と、結合残留塩素を主に除去する成分として亜硫酸カルシウムを配合することとした。フィルター体に配合された亜硫酸カルシウムは、水中に亜硫酸イオンが溶出してクロラミン等の結合残留塩素と反応し、結合残留塩素を分解、還元し、これにより結合残留塩素の除去が行われる。 As mentioned above, activated carbon adsorbents have high adsorption performance for free residual chlorine, and filter bodies that use activated carbon adsorbents as a filter material have high free residual chlorine removal performance. Therefore, the residual chlorine removal filter body of the present invention combines activated carbon adsorbents, a filter material that primarily removes free residual chlorine, with calcium sulfite as an ingredient that primarily removes bound residual chlorine. The calcium sulfite incorporated into the filter body releases sulfite ions that dissolve into the water and react with bound residual chlorine such as chloramines, decomposing and reducing the bound residual chlorine, thereby removing the bound residual chlorine.
続いて、図1を用い、残留塩素除去フィルター体の第1フィルター部の製造過程の概要を説明する。はじめに、活性炭吸着材20(粒状活性炭21、繊維状活性炭22)、フィブリル化したアクリル繊維バインダー23及び必要に応じて亜硫酸カルシウム24が水Wの中に投入され、十分に混合されて混合スラリー状物30が調製される。 Next, we will use Figure 1 to explain the manufacturing process for the first filter section of the residual chlorine removal filter body. First, activated carbon adsorbent 20 (granular activated carbon 21, fibrous activated carbon 22), fibrillated acrylic fiber binder 23, and, if necessary, calcium sulfite 24 are added to water W and thoroughly mixed to prepare a mixed slurry 30.
中空円筒形芯部材11の内部に、混合スラリー状物を減圧吸引するための多孔の金型棒状部材35が挿入される。中空円筒形芯部材11には透過のための細孔(図示省略)が形成されており、金型棒状部材35は多孔形状のステンレス製である。中空円筒形芯部材11と金型棒状部材35の一体化物が混合スラリー状物30内に降ろされた後、金型棒状部材35を介して減圧吸引することにより、混合スラリー状物30は中空円筒形芯部材11の側面に引き寄せられて被着する。図示の切り欠き部分参照のとおり、中空円筒形芯部材の表面にスラリー被着部26が形成される。所定量のスラリー被着部26が形成された後、混合スラリー状物から引き上げられ、金型棒状部材35が取り外される。こうして中空円筒形芯部材12の表面にスラリー被着部26を備えた吸着被着物25が得られる。その後、吸着被着物25は乾燥機40内で加熱乾燥される。 A porous mold rod 35 is inserted into the hollow cylindrical core 11 to vacuum-suck the mixed slurry. The hollow cylindrical core 11 has small holes (not shown) for permeation, and the mold rod 35 is made of porous stainless steel. The combined hollow cylindrical core 11 and mold rod 35 are lowered into the mixed slurry 30, and vacuum-sucking is performed through the mold rod 35, causing the mixed slurry 30 to adhere to the side of the hollow cylindrical core 11. As shown in the cutout, a slurry-adhered portion 26 is formed on the surface of the hollow cylindrical core 11. After a predetermined amount of the slurry-adhered portion 26 has formed, the hollow cylindrical core 12 is pulled out of the mixed slurry, and the mold rod 35 is removed. This results in an adsorbed adherend 25 with the slurry-adhered portion 26 on the surface of the hollow cylindrical core 12. The adsorbed adherend 25 is then heated and dried in a dryer 40.
加熱乾燥の温度、時間は、樹脂成分の溶融温度、吸着被着物自体の大きさ、混合スラリー状物の被着量、生産効率等を勘案して最適に設定される。乾燥時の温度は一般的に80~120℃である。アクリル繊維バインダーは加熱乾燥時の加熱によっては溶融しないためバインダーの繊維構造は残存する。 The temperature and time for heat drying are optimally set taking into consideration the melting temperature of the resin component, the size of the adsorbed material itself, the amount of mixed slurry to be adhered, production efficiency, etc. The drying temperature is generally 80-120°C. The acrylic fiber binder does not melt when heated during heat drying, so the fibrous structure of the binder remains.
混合スラリー状物には、亜硫酸カルシウムが混合されることも考えられる。第1フィルター体にも亜硫酸カルシウムが担持させて残留塩素除去フィルター体に保持される亜硫酸カルシウムの量を増加させることにより、亜硫酸イオンをより継続して水中に放出することが可能となり、残留塩素の除去性能をさらに長時間維持することができるようになる。第1フィルター部に配合される亜硫酸カルシウムは、スラリー状物を減圧吸引して製造されるため、粒径が大きすぎると均一な吸引が難しく、粒径が小さすぎると通水時の目詰まりや、通水初期の白濁の原因となる。このため、粒径は0.1~0.5mmとされるのが良い。 Calcium sulfite may also be mixed into the mixed slurry. By supporting calcium sulfite in the first filter body as well and increasing the amount of calcium sulfite held in the residual chlorine removal filter body, it becomes possible to release sulfite ions more continuously into the water, and the residual chlorine removal performance can be maintained for an even longer period of time. The calcium sulfite mixed into the first filter section is produced by vacuum-suctioning the slurry, so if the particle size is too large, it will be difficult to suction it evenly, and if the particle size is too small, it will cause clogging when water is passed through or cloudiness in the early stages of water flow. For this reason, a particle size of 0.1 to 0.5 mm is recommended.
飲料水の確保のために、水道(給水栓)から出る水の遊離残留塩素は0.1mg/L(結合残留塩素の場合は0.4mg/L)以上保持するように塩素消毒をする旨の規定が水道法施行規則(厚生労働省令)第17条3号によりなされている。原水中の結合残留塩素濃度が低濃度である場合にあっては、亜硫酸イオンの溶出量が少なくとも除去が可能である。亜硫酸カルシウムの粒度が細小であると、通水初期には亜硫酸イオンの溶出が大きく、その後急速に亜硫酸イオンの溶出量が減少してしまう。亜硫酸カルシウムの粒度は一定程度粗大である方が、亜硫酸イオンが少しずつ溶出することとなり亜硫酸イオンの溶出が長時間維持される。このことから、第2フィルター部の亜硫酸カルシウムの粒径は0.7~5.0mmと比較的大きい粒径とされるのが良い。 To ensure safe drinking water, Article 17, Paragraph 3 of the Water Supply Act Enforcement Regulations (Ministry of Health, Labour and Welfare Ordinance) stipulates that water discharged from taps (faucets) must be disinfected with chlorine to maintain a free residual chlorine level of 0.1 mg/L (0.4 mg/L for combined residual chlorine). When the combined residual chlorine concentration in the raw water is low, it is possible to remove at least the amount of sulfite ions eluted. If the calcium sulfite particle size is small, sulfite ions will be eluted at a high rate in the early stages of water flow, and the amount of sulfite ions eluted will then rapidly decrease. If the calcium sulfite particle size is relatively coarse, sulfite ions will be eluted gradually, allowing sulfite ion elution to be maintained for a long period of time. For this reason, it is recommended that the calcium sulfite particle size in the second filter section be relatively large, between 0.7 and 5.0 mm.
第2フィルター部は粒径が0.7~5.0mmの亜硫酸カルシウムが充填されてなる。粒径が大きい亜硫酸カルシウムの粒は、単位体積当たりの外表面積が小さいため、通水初期の亜硫酸イオンの溶出量を抑制することができる。第2フィルター部に充填される亜硫酸カルシウムを粒径が比較的大きいものを採用することにより、通水開始後10分経過後の亜硫酸イオンの溶出量を5~20mg/Lとし、通水初期に亜硫酸イオンの溶出を抑えることによって、一時的な溶出量のピークの発生を抑制し、継続的に亜硫酸イオンが水中に溶出するようにコントロールすることができる。 The second filter section is filled with calcium sulfite particles with a particle size of 0.7 to 5.0 mm. Larger particle sizes of calcium sulfite particles have a smaller external surface area per unit volume, which allows for the suppression of sulfite ion elution in the initial stage of water flow. By using calcium sulfite particles with a relatively large particle size in the second filter section, the amount of sulfite ion elution 10 minutes after the start of water flow is set to 5 to 20 mg/L. By suppressing sulfite ion elution in the initial stage of water flow, the occurrence of a temporary peak in elution amount is suppressed, and sulfite ion elution into the water can be controlled continuously.
[活性炭吸着材]
発明者らは、残留塩素除去フィルター体を作製するため、活性炭吸着材として下記の原料を使用した。
・粒状活性炭
フタムラ化学株式会社製:ヤシ殻活性炭「CW8150SZ」(平均粒径:0.16mm)
{以降、C1と表記する。}
・繊維状活性炭
フタムラ化学株式会社製:「フェノール系繊維状活性炭」(平均繊維径:15μm)
{以降、C2と表記する。}
[Activated carbon adsorbent]
The inventors used the following raw materials as activated carbon adsorbents to prepare a residual chlorine removal filter body.
Granular activated carbon: Futamura Chemical Co., Ltd.: coconut shell activated carbon "CW8150SZ" (average particle size: 0.16 mm)
(Hereinafter referred to as C1.)
Fibrous activated carbon: Futamura Chemical Co., Ltd.: "Phenol-based fibrous activated carbon" (average fiber diameter: 15 μm)
(Hereinafter referred to as C2.)
[フィブリル化バインダー]
発明者らは、残留塩素除去フィルター体を作製するため、フィブリル化バインダーとしてフィブリル化したアクリル樹脂繊維(日本エクスラン工業株式会社製,商品名ビィパル)を使用した。
[Fibrillating binder]
The inventors used fibrillated acrylic resin fibers (trade name: Vipal, manufactured by Nippon Exlan Kogyo Co., Ltd.) as a fibrillation binder to prepare a residual chlorine removal filter body.
[亜硫酸カルシウム]
富田製薬株式会社製の亜硫酸カルシウムを使用し、粉砕して篩にて平均粒径ごとに分別した。ここで、平均粒径は、JIS K 1474(2014)を参考にして質量平均粒径で測定した。
・4/10メッシュ(4.75/1.7mm)の篩で分級され、平均粒径が1.83mmとなる亜硫酸カルシウムをS1と表記する。
・10/22メッシュ(1.7/0.71mm)の篩で分級され、平均粒径が1.15mmとなる亜硫酸カルシウムをS2と表記する。
・30/100メッシュ(0.5/0.15mm)の篩で分級され、平均粒径が0.16mmとなる亜硫酸カルシウムをS3と表記する。
・100/330メッシュ(0.15/0.045mm)の篩で分級され、平均粒径が0.09mmとなる亜硫酸カルシウムをS4と表記する。
[Calcium sulfite]
Calcium sulfite manufactured by Tomita Pharmaceutical Co., Ltd. was used, and the powder was pulverized and separated by average particle size using a sieve. Here, the average particle size was measured as a mass average particle size with reference to JIS K 1474 (2014).
Calcium sulfite classified through a 4/10 mesh (4.75/1.7 mm) sieve to have an average particle size of 1.83 mm is designated as S1.
Calcium sulfite classified through a 10/22 mesh (1.7/0.71 mm) sieve to have an average particle size of 1.15 mm is designated as S2.
Calcium sulfite classified through a 30/100 mesh (0.5/0.15 mm) sieve to have an average particle size of 0.16 mm is designated as S3.
Calcium sulfite classified through a 100/330 mesh (0.15/0.045 mm) sieve to have an average particle size of 0.09 mm is designated as S4.
[第1フィルター部の作製]
表1ないし表3に基づく原料とその配合(単位:重量部)に従い、活性炭吸着材、フィブリル化繊維バインダー及び亜硫酸カルシウムを水中で十分に混合し、各試作例及び比較例に対応した混合スラリー状物を調製した。混合スラリー状物における水は、添加した固形分の20倍重量とした。そして、外直径47mm、内直径43mm、全長113mmであり直径2mmの細孔を有するポリプロピレン製の第1フィルター部用の中空円筒形芯部材を用意した。同中空円筒形芯部材内に、多孔形状のステンレス製の金型棒状部材を挿入して固定するとともに混合スラリー状物内に投入し、減圧吸引により混合スラリー状物内から固形分を引き寄せて中空円筒形芯部材の表面に約9mm被着させた(スラリー被着部)。中空円筒形芯部材から金型棒状部材を取り外し、スラリー被着部と中空円筒形芯部材の一体化物となる吸着被着物を得た。そして、乾燥機を用いて100℃、12時間かけて吸着被着物の加熱、乾燥を行い、各試作例及び比較例の第1フィルター部を試作した。各第1フィルター部の寸法は、中空円筒形芯部材を含む直径65mm、全長113mmの円筒体である。また、フィルター体の表面をポリエチレンとポリプロピレンの混抄繊維からなる不織布で覆った。
[Preparation of first filter part]
According to the raw materials and their formulations (unit: parts by weight) listed in Tables 1 to 3, activated carbon adsorbent, fibrillated fiber binder, and calcium sulfite were thoroughly mixed in water to prepare mixed slurries corresponding to each prototype and comparative example. The amount of water in the mixed slurries was 20 times the weight of the added solids. A hollow cylindrical core member for the first filter section was prepared, made of polypropylene, with an outer diameter of 47 mm, an inner diameter of 43 mm, a total length of 113 mm, and pores of 2 mm in diameter. A porous stainless steel mold rod was inserted and fixed into the hollow cylindrical core member and then immersed in the mixed slurry. The solids were then drawn from the mixed slurry by vacuum suction, adhering to a depth of approximately 9 mm on the surface of the hollow cylindrical core member (slurry-adhered portion). The mold rod was then removed from the hollow cylindrical core member, yielding an adsorbent adsorbent, which was an integrated product of the slurry-adhered portion and the hollow cylindrical core member. The adsorbent was then heated and dried in a dryer at 100°C for 12 hours to produce a first filter section for each prototype and comparative example. Each first filter section was a cylindrical body with a diameter of 65 mm and a total length of 113 mm, including a hollow cylindrical core member. The surface of the filter body was covered with a nonwoven fabric made of a polyethylene and polypropylene blend fiber.
[第2フィルター部の作製]
外直径34mm、内直径30mm、全長113mmであり直径2mmの細孔を有するポリプロピレン製の第2フィルター部用の中空円筒形芯部材を用意し、該中空円筒形芯部材に片面にポリプロピレン製キャップを取り付けた第1フィルター部を装入し、中空円筒形芯部材と第1フィルター部との間に亜硫酸カルシウムを充填し、空隙ができないよう十分に充填したところでポリプロピレン製キャップを取り付けた。これにより各試作例及び比較例のフィルター体とし、各フィルター体の寸法は、全長125mmの円筒体である。
[Preparation of second filter part]
A hollow cylindrical core member for the second filter section made of polypropylene was prepared, having an outer diameter of 34 mm, an inner diameter of 30 mm, a total length of 113 mm, and pores of 2 mm in diameter. The first filter section, with a polypropylene cap attached to one side, was inserted into the hollow cylindrical core member, and calcium sulfite was filled between the hollow cylindrical core member and the first filter section. Once calcium sulfite was filled sufficiently to prevent voids, a polypropylene cap was attached. This produced the filter bodies of each prototype and comparative example, and each filter body was a cylinder with a total length of 125 mm.
[残留塩素除去フィルター体の作製]
残留塩素除去フィルター体として、下記の試作例1~5、比較例1~4のフィルター体を作製した。表1~2に原料とその配合(単位:重量部)を示す。
[Preparation of residual chlorine removal filter body]
The residual chlorine removal filter bodies were prepared as the following prototypes 1 to 5 and comparative examples 1 to 4. Tables 1 and 2 show the raw materials and their compositions (unit: parts by weight).
[混合スラリー状物の調製と試作例及び比較例の作製]
〈試作例1〉
粒状活性炭(C1)を39重量部、繊維状活性炭(C2)を25重量部とし、平均粒径が0.16mmの亜硫酸カルシウム(S3)を30重量部、フィブリル化したアクリル樹脂繊維を6重量部とを混合スラリー状物とし、試作例1の第1フィルター部を作製した。さらに、第1フィルター部の内側に平均粒径が1.83mmの亜硫酸カルシウム(S1)を45g充填して試作例1の第2フィルター部とし、試作例1のフィルター体を得た。
[Preparation of mixed slurry and preparation of prototypes and comparative examples]
<Prototype example 1>
A first filter section of Prototype Example 1 was prepared by mixing 39 parts by weight of granular activated carbon (C1), 25 parts by weight of fibrous activated carbon (C2), 30 parts by weight of calcium sulfite (S3) having an average particle size of 0.16 mm, and 6 parts by weight of fibrillated acrylic resin fibers to form a slurry. Furthermore, 45 g of calcium sulfite (S1) having an average particle size of 1.83 mm was packed inside the first filter section to form a second filter section of Prototype Example 1, and the filter body of Prototype Example 1 was obtained.
〈試作例2〉
第2フィルター部の亜硫酸カルシウムを平均粒径が1.15mmの亜硫酸カルシウム(S2)に変更した以外は試作例1と同様とし、試作例2のフィルター体を得た。
<Prototype Example 2>
A filter body of Sample 2 was obtained in the same manner as Sample 1, except that the calcium sulfite in the second filter portion was changed to calcium sulfite (S2) having an average particle size of 1.15 mm.
〈試作例3〉
第1フィルター部に亜硫酸カルシウムを配合せず、粒状活性炭(C1)を57重量部、繊維状活性炭(C2)を37重量部、フィブリル化したアクリル樹脂繊維を6重量部とした混合スラリー状物とした以外は試作例1と同様とし、試作例3のフィルター体を得た。
<Prototype Example 3>
A filter body of Prototype Example 3 was obtained in the same manner as in Prototype Example 1, except that calcium sulfite was not blended into the first filter part, and a mixed slurry of 57 parts by weight of granular activated carbon (C1), 37 parts by weight of fibrous activated carbon (C2), and 6 parts by weight of fibrillated acrylic resin fiber was used.
〈試作例4〉
第2フィルター部の亜硫酸カルシウムを平均粒径が0.16mmの亜硫酸カルシウム(S3)に変更した以外は試作例1と同様とし、試作例4のフィルター体を得た。
<Prototype Example 4>
A filter body of Sample 4 was obtained in the same manner as Sample 1, except that the calcium sulfite in the second filter portion was changed to calcium sulfite (S3) having an average particle size of 0.16 mm.
〈試作例5〉
第2フィルター部の亜硫酸カルシウムを平均粒径が0.09mmの亜硫酸カルシウム(S4)に変更した以外は試作例1と同様とし、試作例5のフィルター体を得た。
<Prototype 5>
A filter body of Prototype Example 5 was obtained in the same manner as Prototype Example 1, except that the calcium sulfite in the second filter portion was changed to calcium sulfite (S4) having an average particle size of 0.09 mm.
〈比較例1〉
第2フィルター部の亜硫酸カルシウムを充填しなかった以外は試作例1と同様とし、比較例1のフィルター体を得た。
Comparative Example 1
A filter body of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Prototype Example 1, except that calcium sulfite was not filled in the second filter portion.
〈比較例2〉
第1フィルター部の亜硫酸カルシウムを平均粒径が1.15mmの亜硫酸カルシウム(S2)に変更した以外は比較例1と同様としてフィルター体を作製しようとしたところ、亜硫酸カルシウムの粒径が大きすぎて、減圧吸引による第1フィルター体の成形ができなかった。
Comparative Example 2
An attempt was made to produce a filter body in the same manner as in Comparative Example 1, except that the calcium sulfite in the first filter section was changed to calcium sulfite (S2) with an average particle size of 1.15 mm. However, the particle size of the calcium sulfite was too large, and the first filter body could not be formed by vacuum suction.
〈比較例3〉
第1フィルター部の亜硫酸カルシウムを平均粒径が0.09mmの亜硫酸カルシウム(S4)に変更した以外は比較例1と同様とし、比較例3のフィルター体を得た。
Comparative Example 3
A filter body of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as Comparative Example 1, except that the calcium sulfite in the first filter portion was changed to calcium sulfite (S4) having an average particle size of 0.09 mm.
〈比較例4〉
第2フィルター部の亜硫酸カルシウムを充填しなかった以外は試作例3と同様とし、比較例4のフィルター体を得た。
Comparative Example 4
A filter body of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Prototype Example 3, except that calcium sulfite was not filled in the second filter portion.
[評価項目]
〈遊離残留塩素除去性能〉
各試作例及び比較例のフィルター体について、次の通り遊離残留塩素と結合残留塩素の除去性能試験を行った。遊離残留塩素の除去性能試験においては、JIS S 3201(2010)の家庭用浄水器試験方法に準拠して試験を行った。水温20℃、遊離残留塩素の濃度を2ppm(mg/L)、通水流量を2.5L/minとして各フィルター体に通水した。各フィルター体の入口と出口の遊離残留塩素の濃度を測定して除去率を算出し、除去率が80%以下となった通水量を破過点とし、破過点に達するまでの通水量(L)を計測した。
[Evaluation items]
<Free residual chlorine removal performance>
The filter bodies of each prototype and comparative example were subjected to a test for the removal performance of free residual chlorine and combined residual chlorine as follows. The test for the removal performance of free residual chlorine was conducted in accordance with JIS S 3201 (2010) for household water purifiers. Water was passed through each filter body at a water temperature of 20°C, a free residual chlorine concentration of 2 ppm (mg/L), and a water flow rate of 2.5 L/min. The free residual chlorine concentration at the inlet and outlet of each filter body was measured to calculate the removal rate. The water flow rate at which the removal rate fell below 80% was defined as the breakthrough point, and the water flow rate (L) until the breakthrough point was reached was measured.
〈結合残留塩素除去性能〉
結合残留塩素の除去性能試験においては、活性炭濾過を経た水に塩化アンモニウム及び次亜塩素酸ナトリウムを添加し、攪拌混合して、結合残留塩素の濃度を0.2ppm(mg/L)とする試料水を作成して試験を行った。水温20℃、通水流量を2.5L/minとして各フィルター体に通水した。各フィルター体の入口と出口の結合残留塩素の濃度を測定して除去率を算出し、除去率が80%以下となった通水量を破過点とし、破過点に達するまでの通水量(L)を計測した。遊離残留塩素、結合残留塩素それぞれの除去性能試験において、塩素濃度についてはDPD吸光光度法を用いて定量測定した。なお、結合残留塩素濃度は、全塩素濃度から遊離残留塩素濃度を差し引いて求めた。また、フィルター体の単位体積当たりの結合残留塩素の除去性能(L/mL)を算出した。
<Removal of combined residual chlorine>
In the combined residual chlorine removal performance test, ammonium chloride and sodium hypochlorite were added to activated carbon filtered water, and the mixture was stirred to prepare sample water with a combined residual chlorine concentration of 0.2 ppm (mg/L). The test was conducted at a water temperature of 20°C and a flow rate of 2.5 L/min. The combined residual chlorine concentration at the inlet and outlet of each filter was measured to calculate the removal rate. The breakthrough point was defined as the amount of water flowing when the removal rate fell below 80%, and the amount of water flowing (L) until the breakthrough point was reached was measured. In the free residual chlorine and combined residual chlorine removal performance tests, the chlorine concentration was quantitatively measured using DPD absorptiometry. The combined residual chlorine concentration was calculated by subtracting the free residual chlorine concentration from the total chlorine concentration. The combined residual chlorine removal performance (L/mL) per unit volume of the filter was also calculated.
〈亜硫酸イオン溶出量〉
通水開始後10分経過後の亜硫酸イオンの溶出量(mg/L)を計測し、通水初期の亜硫酸イオンの溶出量とした。各フィルター体に通水された水に含まれる亜硫酸イオンは高速液体クロマトグラフ(HPLC)(株式会社島津製作所製、「Prominence」)を用いて検量線法により測定した。分析条件は下記に示す。
検出器:CDD-10A VP
カラム:Shim-pack IC-A3
<Amount of sulfite ions eluted>
The amount of sulfite ions eluted (mg/L) 10 minutes after the start of water flow was measured and used as the initial amount of sulfite ions eluted. The sulfite ions contained in the water passed through each filter were measured by a calibration curve method using a high-performance liquid chromatograph (HPLC) (Shimadzu Corporation, "Prominence"). The analytical conditions are shown below.
Detector: CDD-10A VP
Column: Shim-pack IC-A3
各試作例及び比較例の試験及び測定結果を表3,4に示した。なお、比較例2は、第1フィルター部の成形ができなかったため、各試験を行うことができず、表中「-」とした。 The test and measurement results for each prototype and comparative example are shown in Tables 3 and 4. Note that for Comparative Example 2, the first filter section could not be molded, so tests could not be performed and this is indicated by "-" in the table.
[結果と考察]
全例(フィルター体の成形ができなかった比較例2を除く。)の傾向から、結合残留塩素の除去性能は、亜硫酸カルシウムの粒径に比例しており、粒径が大きくなるにつれて除去性能が向上すると考えられる。
[Results and Discussion]
Based on the trends in all examples (except Comparative Example 2, in which the filter body could not be formed), it appears that the removal performance of bound residual chlorine is proportional to the particle size of calcium sulfite, and that the removal performance improves as the particle size increases.
第2フィルター部の亜硫酸カルシウムの粒径を変化させた試作例1,2,4,5を対比する。結合残留塩素の濃度が低い本試験において、第2フィルター部の亜硫酸カルシウムの粒径が大きい試作例1,2の方が、良好な結合残留塩素除去性能を示した。亜硫酸カルシウムの粒径が大きい場合には、通水初期の亜硫酸イオンの溶出量が抑制され、亜硫酸イオンの溶出量が長時間維持される傾向があることが理解される。このため、結合残留塩素の除去性能が高くなったと考えられる。かえって試作例4,5のように、第2フィルター部の亜硫酸カルシウムの粒径が小さい場合には、通水初期の亜硫酸イオンの溶出量が大きく、亜硫酸イオンの安定した継続的な溶出が行われず、長続きしなかったためと考えられる。以上から、第2フィルター部に用いられる亜硫酸カルシウムの粒径は0.7~5.0mmとされるのが良いと考えられる。 Prototypes 1, 2, 4, and 5, in which the particle size of the calcium sulfite in the second filter section was varied, were compared. In this test, in which the concentration of bound residual chlorine was low, Prototypes 1 and 2, in which the particle size of calcium sulfite in the second filter section was larger, demonstrated better bound residual chlorine removal performance. It can be seen that when the particle size of calcium sulfite is larger, the amount of sulfite ions eluted in the initial stage of water flow is suppressed, and the amount of sulfite ions eluted tends to be maintained for a long period of time. This is thought to be why the performance of removing bound residual chlorine was improved. Conversely, when the particle size of calcium sulfite in the second filter section was small, as in Prototypes 4 and 5, the amount of sulfite ions eluted in the initial stage of water flow was large, preventing stable, continuous elution of sulfite ions and resulting in a short-term effect. Based on the above, it is thought that the particle size of calcium sulfite used in the second filter section should be between 0.7 and 5.0 mm.
また、第1フィルター部に亜硫酸カルシウムを配合しない試作例3においても、第2フィルター部において、粒径の大きい亜硫酸カルシウムを用いたため、良好な結合残留塩素除去性能が発揮されることが分かった。 Furthermore, even in prototype 3, which does not contain calcium sulfite in the first filter section, it was found that good combined residual chlorine removal performance was achieved because calcium sulfite with large particle size was used in the second filter section.
第2フィルター部に亜硫酸カルシウムを備えない比較例1,3及び第1フィルター部にも亜硫酸カルシウムが配合されない比較例4については、結合残留塩素除去性能は低くなった。なお、比較例1の方が比較例3よりも結合残留塩素の除去性能が高いこと、及び湿式フィルターの成形性を加味すると、第1フィルター部に配合される亜硫酸カルシウムの粒径は0.1~0.5mmが適していると考えられる。 Comparative Examples 1 and 3, which do not contain calcium sulfite in the second filter section, and Comparative Example 4, which does not contain calcium sulfite in the first filter section, showed poor combined residual chlorine removal performance. Furthermore, considering that Comparative Example 1 has a higher combined residual chlorine removal performance than Comparative Example 3, and the moldability of the wet filter, a particle size of 0.1 to 0.5 mm is considered appropriate for the calcium sulfite contained in the first filter section.
遊離残留塩素の除去性能については、通水試験を行った全例において一定の性能があることが示された。特に、試作例1,2と比較して試作例3の遊離残留塩素除去性能が高くなったため、活性炭の配合量が増加することにより遊離残留塩素の除去性能が向上すると考えられる。 Regarding free residual chlorine removal performance, a consistent level of performance was demonstrated in all cases in which water flow tests were conducted. In particular, the free residual chlorine removal performance of prototype 3 was higher than that of prototypes 1 and 2, suggesting that increasing the amount of activated carbon incorporated improves free residual chlorine removal performance.
以上のことから、遊離残留塩素の除去剤としての活性炭吸着剤と、結合残留塩素の亜硫酸カルシウムを適切に備えたフィルターとすることにより、残留塩素の除去性能が良好な残留塩素除去フィルター体とすることができることがわかった。また、亜硫酸カルシウムの粒径を調整することにより、結合残留塩素の良好な除去性能を長時間維持することができることが示された。 From the above, it was found that by creating a filter that appropriately contains activated carbon adsorbent as a free residual chlorine remover and calcium sulfite as a bound residual chlorine remover, it is possible to create a residual chlorine removal filter body with good residual chlorine removal performance. It was also shown that by adjusting the particle size of the calcium sulfite, good bound residual chlorine removal performance can be maintained for a long period of time.
本発明の残留塩素除去フィルター体は、通水時の亜硫酸イオンの溶出量をコントロールすることにより、遊離残留塩素と結合残留塩素の両者を含む残留塩素の除去性能を高度に長時間維持することができるため、原水中から残留塩素を除去する用途、さらには、人工透析用の精製水の濾過、調製の用途に好適である。 By controlling the amount of sulfite ions eluted during water flow, the residual chlorine removal filter of the present invention can maintain high levels of residual chlorine removal performance, including both free and bound residual chlorine, for extended periods of time. This makes the filter suitable for removing residual chlorine from raw water, as well as for filtering and preparing purified water for artificial dialysis.
11 中空円筒形芯部材
20 活性炭吸着材
21 粒状活性炭
22 繊維状活性炭
23 アクリル繊維バインダー
24 亜硫酸カルシウム
25 吸着被着物
26 スラリー被着部
30 混合スラリー状物
35 金型棒状部材
40 乾燥機
W 水
REFERENCE SIGNS LIST 11 hollow cylindrical core member 20 activated carbon adsorbent 21 granular activated carbon 22 fibrous activated carbon 23 acrylic fiber binder 24 calcium sulfite 25 adsorbed material 26 slurry-adhered portion 30 mixed slurry material 35 mold rod member 40 dryer W water
Claims (7)
平均粒径が0.7~5.0mmの亜硫酸カルシウムが充填された第2フィルター部とを備えた
ことを特徴とする残留塩素除去フィルター体。 a first filter portion obtained by mixing an activated carbon adsorbent and a fibrillated fiber binder in water to form a mixed slurry, adsorbing the mixed slurry onto a side surface of a hollow cylindrical core member while sucking the mixed slurry onto the side surface of the hollow cylindrical core member to form an adsorbed material, and then heating and drying the adsorbed material;
and a second filter portion filled with calcium sulfite having an average particle size of 0.7 to 5.0 mm.
7. The residual chlorine removing filter body according to claim 1, wherein the combined residual chlorine removing capacity is 50 L/mL or more.
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