JPH0222719B2 - - Google Patents

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JPH0222719B2
JPH0222719B2 JP58111090A JP11109083A JPH0222719B2 JP H0222719 B2 JPH0222719 B2 JP H0222719B2 JP 58111090 A JP58111090 A JP 58111090A JP 11109083 A JP11109083 A JP 11109083A JP H0222719 B2 JPH0222719 B2 JP H0222719B2
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は湖水、河川水などのマンガン分、鉄分
および着色等の好ましくない成分を除去する浄水
用濾材に関するものである。
近年、湖水、河川等の汚染は著しく、上水用と
してあまり適さない原水が増加してきており、そ
れに伴なつて処理装置も複雑となり、処理コスト
も相当高くなつてきている。
従来、一般に採用されている原水中のマンガン
分、鉄分およびフミン質等による着色を除去する
方法としてはオゾンや酸化剤による酸化法、活性
炭による吸着法、マンガン添着ゼオライトによる
接触濾過法および凝集剤による凝集沈澱法あるい
はこれらを組合わせた処理方法がある。
オゾンや過マンガン酸カリウムのような酸化剤
を用いる酸化法はコストが高くなり、特にオゾン
を使用する処理方法では大気汚染を防止するため
の設備が必要である。また、活性炭による吸着法
においてはマンガン分、鉄分に対して吸着能はほ
とんどなく着色を除去する能力も低い。
一方、接触濾過法では、表面に二酸化マンガン
を添着させたマンガンゼオライトが主として使用
されている。これはゼオライトを2価のマンガン
イオンを含む液に混合した後、酸化剤、例えば過
マンガン酸カリウムを加えてゼオライトの表面に
二酸化マンガンを添着させることによつて製造さ
れる。しかし、この方法は過マンガン酸カリウム
のような高価な薬品を相当多量に使用するため加
工費が高く、しかも原水中にマンガン含有量が多
いと良好な除去効果が期待できない。また、二酸
化マンガンが表面に被覆されているため、二酸化
マンガンの脱落、流出などによる損失、劣化が大
きい。
二酸化マンガン自体が水中のマンガン分、鉄分
および着色などの除去に効果があることは従来一
般に認められているが濾材として使用するために
は適当な粒度にすることが必要である。従来、適
度な粒度を有するγ型二酸化マンガンの濾材をつ
くるためには、結晶構造的にいわゆるγ型である
電解二酸化マンガンブロツクを粗砕して適当な粒
度に整粒するか、γ型二酸化マンガン粉末を結合
剤として無機質バインダー、例えばアルミナセメ
ントなどを用いて成形したものが提案されている
が、電解二酸化マンガンブロツクを粗砕したもの
は有効な反応面積が小さいという欠点がある。一
方、無機質バインダーによつて成形したものは活
性な二酸化マンガン表面がバインダーによつて覆
われるため、電解二酸化マンガンブロツクの粗
砕・整粒をしたものに比べても浄水効果が劣ると
いう欠点がある。
本発明はこれらの問題を解決すべくなされたも
ので、湖水、河川水および地下水等の原水中のマ
ンガン分、鉄分あるいは着色を効率的かつ経済的
に除去する浄水用濾材を提供することを目的とす
る。
本発明者等は従来使用されている濾材の欠陥を
一つ一つ検討し、種々研究の結果、従来と異なる
方法により原水中の着色、マンガンおよび鉄の除
去能力の優れた濾材を見い出し本発明に至つたも
のである。
すなわち本発明の浄水用濾材は、β型二酸化マ
ンガン単独またはβ二酸化マンガンとγ型二酸化
マンガンとが混在したマクロ的にポーラスでしか
も表面が活性な塊状二酸化マンガンよりなること
を特徴とする。
本発明において、β型二酸化マンガン単独また
はβ二酸化マンガンとγ型二酸化マンガンとが混
在したマクロ的にポーラスでしかも表面が活性な
塊状二酸化マンガンを得る方法としては、例えば
γ型二酸化マンガン粉末を2価のマンガンイオン
または好ましくはこれに加えてマグネシウムイオ
ンを含む硫酸等の酸性溶液中に浸漬させることに
より得られる。
従来、β型の二酸化マンガンを製造する方法と
しては、γ型の二酸化マンガンを400℃前後の温
度で加熱処理を行なうか、酸化力のある塩の水溶
液でオートクレーブ処理を行なうことによつて得
られるし、また二酸化マンガンの電解において電
流密度を上げることによつても得られることが知
られている。
しかし、これらの方法によつて得られたβ型二
酸化マンガンの濾材は、本発明におけるβ型もし
くはβ型とγ型の混在する二酸化マンガンの濾材
に比べ浄水性能、特に着色除去能力においてかな
り劣る。従つて浄水用濾材としての性能を発揮さ
せるには単にβ型もしくはβ型とγ型の混在する
二酸化マンガンであることだけが必要な要件では
なく、これに加えて本発明のごとくマクロ的にポ
ーラスでしかも表面が活性な塊状二酸化マンガン
であることが必須の条件である。
本発明において、β型二酸化マンガンまたはβ
型二酸化マンガンとγ型二酸化マンガンの混在し
たマクロ的にポーラスでしかも表面が活性な塊状
二酸化マンガンを得るためには、原料とするγ型
二酸化マンガン粉末を前述の酸性溶液中に浸漬す
る時間、溶液の温度並びにマンガンイオン、マグ
ネシウムイオン、酸の組成濃度が重要な要因であ
つて、浸漬時間は2〜7日、溶液の温度は80〜
100℃、溶液の組成はマンガンイオン5〜80g/
、マグネシウムイオン0〜50g/、硫酸5〜
100g/の範囲で濾材の作成を行なつたところ、
濾材強度の面から溶液の温度はその溶液の沸点以
下でできるだけ高い方が良く、浸漬時間は長い方
が好ましい。マンガンイオン、マグネシウムイオ
ン、酸の濃度については、これらの濃度が高くな
るほどγ型二酸化マンガンからβ型二酸化マンガ
ンへの転移速度は速くなるが、濾材強度の面から
すれば転移速度はある程度遅い方が好ましい。
このようにして得られた塊状二酸化マンガン
は、粗砕して適当な粒度を行ない、次いで荷性ソ
ーダ等の中和剤により中和することにより、マン
ガン分、鉄分の除去のみならず着色除去用として
も高性能を示す浄水用濾材として供せられる。整
粒された二酸化マンガンの粒度は特に制限はない
が、例えば20〜42メツシユ程度が好ましい。
γ型の電解二酸化マンガンは本来ミクロ的には
非常にポーラスなものであるが、浄水用濾材とし
てはミクロ的にポーラスなものであるよりマクロ
的にポーラスである方が好ましい。本発明による
浄水用濾材はマクロ的にポーラスになつており、
本発明によつてこのような特性が二酸化マンガン
に賦与されたということは従来全く想像し得なか
つたことである。
なお、本発明の浄水用濾材と併用して原水に塩
素または過マンガン酸カリウムなどの酸化剤を加
えれば色度除去能力をさらに一層向上させること
ができる。
以下、実施例、比較例および実験例によつてさ
らに詳細に本発明を説明する。
実施例 1 2価のマンガンイオン20g/、マグネシウム
イオン10g/、硫酸50g/を含む硫酸酸性溶
液を90℃に加温し、この溶液中にγ型二酸化マン
ガン粉末加えて溶液の温度を90℃に維持しながら
3日間静置させることによつて強固なβ型二酸化
マンガン塊状物を得た。
この塊状物を粗砕し20〜42メツシユに整粒し
た。さらに脱酸のため、まず水洗を行ない、その
後、荷性ソーダにて中和を行なつた。
このようにして得られた浄水用濾材の電子顕微
鏡写真を第1図に示す。第1図に示されているよ
うに本発明の浄水用濾材はマクロ的にポーラスな
ものとなつている。
実施例 2 2価のマンガンイオン20g/、マグネシウム
イオン10g/、硫酸30g/を含む硫酸酸性溶
液を90℃に加温し、この溶液中にγ型二酸化マン
ガン粉末を加えて溶液の温度を90℃に維持しなが
ら、3日間静置させることによつて強固なβ型と
γ型が混在する二酸化マンガン塊状物を得た。
この塊状物を実施例1と同様な方法により粗
砕、整粒、水洗さらには荷性ソーダで中和を行な
い、浄水用濾材を得た。
比較例 1〜4 従来より濾材として堤案されているγ型二酸化
マンガン粉末をポルトランドセメントで成形した
濾材(比較例1)、γ型電解二酸化マンガンブロ
ツクを粗砕、整粒した濾材(比較例2)、マンガ
ン添着ゼオラント(比較例3)、比較例2で得ら
れた濾材を400℃で加熱処理したβ型二酸化マン
ガン濾材(比較例4)をそれぞれ公知の方法によ
り調製した。
実験例 1 実施例1により得られた浄水用濾材、実施例2
により得られた浄水用濾材、前記した従来より濾
材として提案されているγ型二酸化マンガン粉末
をポルトランドセメントで成形した濾材(比較例
1)、γ型電解二酸化マンガンブロツクを粗砕、
整粒した濾材(比較例2)マンガン添着ゼオライ
ト(比較例3)、比較例2で得られた濾材を400℃
で加熱処理したβ型二酸化マンガン濾材(比較例
4)を使用し色度除去の性能比較を行なつた。
試験条件は各濾材100c.c.をカラムに充填しニト
ロフミン酸を用いて色度40度に調整した原水を
1000c.c./hrの速度で通水した。その結果を第2図
に示す。なお、この測定法は水中マンガン分、鉄
分および着色の総括的な除去能力の判定法として
一般に認められているものである。
第2図に示されるように浄水能力は本発明の浄
水用濾材を用いた実施例1、実施例2が最も高く
次いでマンガン吸着ゼオライトを用いた比較例
3、電解二酸化マンガンを粗砕、整粒した濾材を
用いた比較例2、比較例2で得られた濾材を400
℃で加熱処理したβ型二酸化マンガン濾材を用い
た比較例4、γ型電解二酸化マンガン粒末をポル
トランドセメントで成形した濾材を用いた比較例
1の順となつており、水質基準である色度5度を
越えるまでの時間は比較例の中で最も浄水能力が
優れた比較例3が約3日であるのに対し、実施例
1、実施例2ともに約6日となり、本発明の浄水
用濾材が従来の濾材と比較して著しく浄水能力に
優れていることが判る。なお、実施例1、実施例
2ともに処理液のPH値は原水のPH値とほぼ同じで
あつた。
実験例 2 実施例1で使用した浄水用濾材と比較例3で使
用した濾材(マンガン添着ゼオライト)を用いて
マンガン分除去の性能比較を行なつた。原水とし
て2価のマンガンイオンを5ppm、2価の鉄イオ
ンを5ppmに調整したものを使用し、測定方法は
実験例1と同様な方法にて行なつた。
この結果、残留マンガン水質基準の0.03ppmに
達するまでの総処理水量で比較すればマンガン添
着ゼオライトを用いたもの(比較例3)が約20
であるのに対し、本発明による浄水用濾材を用い
たもの(実施例1)は約300となり色度のみな
らずマンガンの除去能力についても本発明による
浄水用濾材の優秀性が明らかに確認された。な
お、鉄については、残留マンガンが0.3ppmに達
するまでは検出されなかつた。
実験例 3 本発明の浄水用濾材の原料である硫酸マンガン
浴における電解により得られたγ型二酸化マンガ
ン、実施例1で得られた塊状二酸化マンガンおよ
び実施例2で得られた塊状二酸化マンガンの鉄管
球を用いた場合のX線回折パターンを第3図a,
b,cにそれぞれ示した。
第3図aおよび第3図cには、γ型二酸化マン
ガンの特徴である2θ=28゜の回折面におけるブロ
ードな回折パターンが表われている。
一方、第3図bと第3図cには、β型二酸化マ
ンガンの特徴である2θ=36゜の回折面における鋭
い回折パターンが表われている。
このことから、原料である二酸化マンガンはγ
型二酸化マンガン、実施例1の塊状二酸化マンガ
ンはβ型二酸化マンガン、実施例2の塊状二酸化
マンガンはβ型二酸化マンガンとγ型二酸化マン
ガンの混在であることがそれぞれ確認された。
以上説明した如く、β型二酸化マンガン単独ま
たはβ型二酸化マンガンとγ型二酸化マンガンと
が混在したマクロ的にポーラスでしかも表面が活
性な塊状二酸化マンガンよりなる本発明の浄水用
濾材は、浄水能力が著しく高く、かつ経済的に安
価であることから、湖水、河川水、地下水等のマ
ンガン分、鉄分および着色を除去するための濾材
として最適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による二酸化マンガン濾材の
表面状態を表わした電子顕微鏡写真、第2図は、
実施例1〜2および比較例1〜4における処理水
の色度と経過日数の関係を示すグラフ、および第
3図a,b,cは、それぞれ本発明で使用するγ
型二酸化マンガン、実施例1で得られたβ型二酸
化マンガンおよび実施例2で得られたβ型とγ型
の混在する二酸化マンガンのX線回折パターンを
示すグラフ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 β型二酸化マンガン単独またはβ型二酸化マ
    ンガンとγ型二酸化マンガンとが混在したマクロ
    的にポーラスでしかも表面が活性な塊状二酸化マ
    ンガンよりなることを特徴とする浄水用濾材。 2 前記塊状二酸化マンガンがγ型二酸化マンガ
    ン粉末を2価のマンガンイオンおよび/またはマ
    グネシウムイオンを共存させた酸性溶液中に浸漬
    することにより得られる前記特許請求の範囲第1
    項記載の浄水用濾材。
JP58111090A 1983-06-22 1983-06-22 浄水用濾材 Granted JPS605215A (ja)

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