JPH02229762A - 水改質用セラミックスとこれを用いた活魚用水槽 - Google Patents

水改質用セラミックスとこれを用いた活魚用水槽

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JPH02229762A
JPH02229762A JP5075789A JP5075789A JPH02229762A JP H02229762 A JPH02229762 A JP H02229762A JP 5075789 A JP5075789 A JP 5075789A JP 5075789 A JP5075789 A JP 5075789A JP H02229762 A JPH02229762 A JP H02229762A
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ceramics
ceramic
reforming
live fish
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Yukinori Kashimoto
行則 柏本
Hidehiko Takehara
秀彦 竹原
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、水改質用セラミックスに関し、さらに詳しく
は、水を飲用、並びに魚介や藻類の養殖又は輸送に適す
る水質に改良するとともに、それを維持するためのセラ
ミックス及びこれを用いた水改質装置に関するものであ
る。
「従来の技術」 河川や湖などの水を上水道、或いは魚介類や藻類の養殖
又は輸送に用いるには、それぞれの目的に適したように
改質する必要がある。そのためには、様々な混在物質を
除去しなければならないが、そのような物質には、大腸
菌などの細菌類、有毒物質(シアンイオン、有機水銀等
)、有害吻X<多量の硝酸性窒素、アンモニア、塩素イ
オン、有機物、鉛やヒ素など)等がある。このため従来
に於ける水の浄化は、砂、硅石、ゼオライト、麦飯石、
ラドン石等の自然素材を用い、濾過、浸漬、沈澱法等の
自然状態を利用して行っていた。
例えば、上水道用の水を得るためには、今日では急速濾
過法が一般的であるが、これは凝集剤の作用で急速に沈
澱を形成させ、濾過した後、塩素消毒する方法である。
又、魚介類や藻類の養殖又は移送用の水の場合にも、上
記の素材を用い、濾過法や沈澱法等で浄化しているが、
この場合には、住物自身の噴出物や排泄物、空中からの
落下菌、不良イオン、コロイド、不良ガスなどによる汚
染があるために、これらが水中に溶解して、水質の悪化
を促すことから、持続的に水を浄化する必要がある。こ
れらイオン、コロイド、ガス等は従来法では充分に除去
することができず、又消毒剤の作用も持続性を欠くため
に、活魚等の長時間輸送は困難であった。
「発明が解決しようとする問題点」 今日の複雑に汚染された水の浄化には、上記の従来法で
は充分でない。即ち、各種のイオン類や化学物質による
複合汚染の進行にともなって、予期し1朱ない物質が水
中に含有される状況である。
例えば、上水道用の水を得るために用いられる急速濾過
法ではアンモニアやマンガン、溶存有機物の除去は困難
である。しかも、塩素消毒にともなうトリハロメタンの
生成など、様々な問題がある.又、いわゆるカルキ臭等
の異臭があったり、着色した水が供給されることがあっ
た。従って、適度のミネラルを含有するおいしい水を望
む声が強い。
一方、活魚の輸送、及び魚介類の養殖用の水についても
、従来法では充分な浄化が達成されず、より持続的に用
いることができ、かつ有効な浄化材と方法の確立が求め
られている。この場合も塩素等の消毒剤は設備を必要と
するうえ、持続性がなく、水の管理が繁雑である。
このような理由から、安全で有効かつ持続性のある、簡
便な水浄化用の材質が待望されている。
「問題点を解決するための手段」 本発明者らは今日の複雑な水汚染の原因を究明し、その
各々に適合した水改質法を開発することを目的として鋭
意研究を重ね、今日、広範な分野で利用されているセラ
ミックスに水浄化機能を付与すれば、一定の形状を維持
したまま、持続的に浄化作用が発揮されるという点に着
目するに至った。
ところで、イオン化された物質は電気的エネルギーを有
している。一般に特定の環境に於いて、電気的エネルギ
ーは、水及び水を含む生体に何等かの影響を及ぼす。又
、磁性体、例えばフエライトは磁力の影響を受けやすい
物質であり、寸法を小さくしても永久磁石となる。本発
明者らは、このような磁性とイオンの電気的エネルギー
との関係について検討し、ある特定の原料を、通常のセ
ラミックス成形温度よりも低温で焼成することにより、
水改質機能を有するセラミックスを得るのに成功した。
即ち、本発明は、ケイ酸と、アルカリ金属及びアルカリ
土類金属の塩とを含有する成分を低温で焼成してなるこ
とを特徴とする水改質用セラミックスを提供するもので
ある。
ところで、電磁波の影響を受けやすい物質の電磁的性質
は用途によって異なる。そこで、それぞれの用途に応じ
て最適の性質を具えた材料を用いて調製する必要がある
基本的には、テクトアルミノケイ酸塩の天然品及び合成
品を利用する。ケイ酸塩の基本的構造はメタン型のSi
n4四面体構造をとっており、それは、ケイ酸塩の形状
がどのようであってもほぼ一定である。このStO.四
面体の頂点の酸素原子が共有された縮合ケイ酸イオンは
種々存在し、又、その対イオンが異なっている。その差
異によって焼成された段階での吸光スペクトルの極大波
長及び吸光係数が異なる。
本発明者らは、基本的な材料として、モンモリロナイト
、セピオナイト、ベントナイト、クリノプチ口ライト、
モルデナイトなどを1群に用いた.選定に於いては、水
質改良効果を速く、又は大きく期待する場合には非晶質
性のものを選択すればよい。
第2群は、対イオンとしてアルカリ、アルカリ土類金属
(Na” % K” 、Ca”、Mg2−、Fe2+、
F e 3 +、At”、AI”など)を含む、カルサ
イト、ドロマイト、アラゴナイト、カオリナイト、マグ
ネサイト、セリサイト、マグネタイトなどを選択する。
これは水改質用セラミックスの基本形であるが、活魚の
輸送等の水の浄化には、通気することにより効果をあら
わすエアーブロー用セラミックスと、水中に置くのみの
投置用セラミックスとを製造した。これらも基本的には
、上記水改質用セラミックスと同様であるが、陶石やタ
ルクを加える点で異なっている。詳しい製造方法は実施
例1〜3に記載されている。
製造に際しては、各成分を混合し、105℃以上の温度
で赤熱させないように予備焼成する。材料によっては予
備焼成を要しないものもあるが、その場合には、粘着を
防ぐために乾燥させておく必要がある。得られた予備焼
成物、又は乾燥物を水改質用セラミックスの場合、約2
50〜450メッシュ、エアーブロー用セラミックスの
場合は約70メッシュに微粉砕し、それぞれの用途に応
じて通常のセラミックス成形法により所望の形状に成形
する。これを約550〜1280℃で1〜2時間焼成す
る。なお、本発明のセラミックスを得るためには、より
多くの水分子と接触し得るよう、微粉砕された原料を用
いる必要がある。成形品は、焼成温度によって多孔質に
もなる。N a 4K0などの金属陽イオンの存在比に
もよるが、550℃以下ではセラミックス成形後の微細
粒子間の接合がなされにくい。他方、1280℃以上に
なると、個々の粒子が熔融されて一つの固体となってし
まうことが多い。又、Na” 、K“及びFク0などを
含むものは、熔融点が下がる傾向にある。
従って、焼成温度は上記範囲内が好ましい。添付の第1
図に示すように、従来の高温焼成により得られるセラミ
ックス(陶器等)は粒子間の間隔が狭く接合部が面とな
っていため、水分子との接触部分が少ない(イ)。しか
し低温で焼成したセラミックスは、粒子の接合部が点に
なっており、水との接触面積が広くなっている(口)。
さらに、焼成作業終了と同時に赤熱したセラミックスを
冷却装置内の冷却水に投じて急速に水冷すると、連続的
な配列が崩れて不規則配列となり、水分子との接触部分
がより大きくなる(ハ)。この氷冷水の温度は低いほう
が好ましい。
「作用」 本発明の水改質用セラミックスは、上記したように、一
定成分を低い温度で焼成してセラミックス形成すること
により、セラミックスの形状安定性に、水改質作用とい
う特定の機能を付加したものである。本発明のセラミッ
クスは、後述する実験例記載の如く優れた水改質効果を
発揮した。
このセラミックスの水改質作用は特定の理論によって左
右されるものではないが、そこには、該セラミックス中
に含有されている、上記の様々な金属イオンが水や共存
物質に影響を及ぼすことに関連しているとも考えられる
本発明のセラミックスの用途としては、水道水等飲料水
の改質、農業、水産、畜産等の様々な産業及び流通機構
での水質悪化に起因する生体や細胞の不活化の防止、さ
らには水改質を通じて鮮度保持、抗菌、ガス吸着、イオ
ン交換、pH調節、消臭、脱臭、塩基置換、緩衝、薬害
緩和、肥飼効調整、選択性通時肥飼効調整などの各種作
用が期待される。
以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。
「実施例1」 飲料水用の水改質用セラミックス原材料 以下のa群及びb群の原材料を用い、それぞれからセラ
ミックスを成形した。各成分の割合は重量%で示されて
いる。
a群:セビオライト10%、セリサイト10%、カオリ
ナイト10%、コージライト10%、骨灰10%、マグ
ネサイト15%、鼠石灰35%b群:モンモリ口ナイト
15%、セリサイトlO%、カオリナイト10%、骨灰
10%、マグネサイト20%、鼠石灰35% 各群の化学成分は以下のとおりである。
SiOz  Alt03  Fez03TiOz  C
aO   MgOa :22.16  10.03  
0.27  0.02  23.82  9.59b 
:27.83  8,82  0.28  0.02 
 23.81  12.28NazO   K20  
P205  1glossa:  0.10  0.8
2  5.52  27.45b:  0.10  0
,70  5.52  29.32ここで、Sin,の
含有量は、水に瞬間的にミネラルを含脊させ、かつ完成
品が形を安定に維持し得るよう、20〜45%にする。
生体にとって最も好適なCaO−MgOの配分比は3:
1である。又、Naz OやK20等の1価のイオンと
なるものは異常なアルカリ性になるのを避け、pH値を
適切にするために、全量の1%以下に止める。
方法 以下の工程は、a,b各群別個に行う。
原材料を混合し、Super series  S F
 − 3型電気炉(シロタ電気株式会社製)で330℃
にて4時間、通常の条件下で予備焼成した後、じょじょ
に冷却する。
次いで、冷却した予備焼成後の材料を325メッシュに
微粉砕し、最小限の水を加えて混練して、押し出し造粒
機で適当な形状に成形する(粒径1〜3mmφ)。この
成形後乾燥させて電気炉にて850℃で2時間、通常の
条件下で本焼成する。
このまま放冷してもよいが、冷却装置で氷冷した水に投
じて急速に氷冷し、本発明の水改質用セラミックスを得
る(第1図参照)。この水改質用セラミックスは、水道
の末端水栓として、或いは途中に濾過器として配設する
ことができる。又はマドラーやコップ等任意の形状に成
形することができる。
「実施例2」 エアーブロー用セラミックス原材料(単
位はすべて重量%) セピオライト25%、セリサイト5%、カオリナイト5
%、陶石15%、タルク10%、マグネサイト5%、ド
ロマイト30% ?学成分は以下のとおりである。
Sing  A1zO*  Pf3tCh  Ti02
  CaO  MgO  Kz045.3  12.6
   5.3  0.1  7.35  20.5  
0.25Na.O  Igloss O.75  7.85 ここでSiO■の含脊量は、pHHM節作用及び形状の
維持等の理由で20〜55%とする。生体にとって最も
好通なCaO−MgOの配合比はl:3である。又、N
agやKzOの如く1価のイオンとなるものはpHを適
切な範囲に止めるよう、全量の1%以下に止める。さら
に、曝気作用の発現のためにノコクズや樹脂微粉を混合
するが、その混合量が多くなると成形後の形状維持が困
難であり、少ないと気泡が出にくいことから、適当範囲
を選択する必要がある。
方法 原材料を混合し、実施例lと同様に電気炉で330℃に
て4時間、通常の条件下で予備焼成した後、しょじょに
冷却する。次いで冷却した予備焼成後の材料を70メッ
シュに微粉砕し、ノコクズや樹脂の微粉末を15〜20
%加え、最小限の水を加えてよく混練する。厚さ3cf
fi、直径20cmの板状に成形し、乾燥する。この板
を、900℃で2時間、通常の条件下で本焼成し、多孔
質のエアーブロー用セラミックスを得る。
「実施例3」 投置用セラミックス 原材料 実施例2記載のエアーブロー用セラミックスと全く同一
である。ただし、ノコクズや樹脂粉末は用いない。
方法 実施例2と同様に予備焼成した材料を325メッシュに
微粉砕し、最小限の水を加えてよく混練する。これをマ
ルメライザーにて直径9鶴の球に成形し、乾燥する.こ
れを、850℃で2時間、電気炉で通常の条件下に於い
て本焼成し、多孔質の球状投置用セラミックスを得る。
なお、この球の大きさは任意であり、水の改質速度を速
くしたいときには径の小さいものを、遅くしたいときに
は大きいものを用いる。
実験例1 水改質用セラミックスによる水中窒素化合物
の吸着効果 実施例l記載のb群の成分を有する水改質用セラミック
スを用い、以下の如くにして窒素化合物の吸着効果を調
べた。
アンモニア(NH3 、NH4 C lを使用)、亜硝
酸イオンCNOx − 、NaNotを使用)各10p
pm  (低濃度)、100ppm(高濃度)を含有す
る水1lを調製し、試験水とした。被検試料は直径7f
lφ、270IIIgの焼成した微褐色錠剤(水改質用
セラミックス)と焼成前の原料粉末である。
対照はゼオライト(粒度分布:8メッシュon40%、
10メッシュOn20%、16メッシュOn225%、
32メッシュon13.7%、及び32メッシュpas
s 3 .  8%、水分6.4%)であり、これを試
験水1βに5g (0.5%)加えた。
方法 各試験水から1、3、5、8、20時間後にサンプルを
取り、アンモニアと亜硝酸イオンを分析した。
アンモニアはインドフェノール法、亜硝酸イオンはジア
ゾ化法で定量した。
評価指標:アンモニア及び亜硝酸の経時吸着率と、吸着
能力(1時間の吸着率)を以下の等式によって算出した
吸着率=(設定濃度一残存濃度)/設定濃度×100 
(%) 結果を表1、表2及び表3、並びに第2図及び第3図に
示す。
表1 アンモニアの吸着(バージン効果)吸着剤  設
定濃度 残存濃度 接触時間hr吸着率  13 焼成品  10ppm    ppm   4.51 
 4.39%   54.9   56.1 100ppm    ppm    51.0   5
2.5%    49.0  47.5 原未 10ppm  ppm  4.70 4.69%
   53.0   53.2 100ppn+ ppm 52.1 52.5 % 47.9 47.5 ゼオライト 10ppm 100ppm ppm % ppm % 4.6l 53.9 57.3 42.7 4.63 53.7 57.1 42.9 接触時間hr 4.4B  4.18  3.99 55.2  58.2  60.1 51.8  50.7  52.7 4B.2  49.3  47.3 46.5   47.0   47.053.5   
53.0   53.057.0   56.9   
57.043.0    43.1   43.0表2
 アンモニアの吸着(反復吸着:一旦吸着した後、吸着
剤のみ残して試験水を入れ替える方法) 吸着剤  設定濃度 残存濃度 接触時間hr吸着率 
 13 焼成品  10ppm    ppm   4.58%
   54.2 100ppm    ppm    50.0%   
50,O 4.75   4.79 52.5   52,1 54.8   54.6 45.2   45.6 4.95 50.5 55.0 45.O 原未 10ppm  ppm  5.30%   47
.0 100ppm    ppm    53.8%   
46.2 ゼオライト 10ppm 100ppm ppm % ppm % 5.80 42.0 60.3 39.7 接触時間hr 4.80 52.0 50.8 49.2 5,63 43.7 53.2 46.8 5.96 42.4 54.8 45.2 5.93 40.7 54.0 46.0 5.91 7.04 40.9. 29.6 63.9 72.6 36.1        27.4 上記の表1から、バージン吸着に於ける吸着能力の比は
、焼成品、原末、ゼオライトの順に、低濃度では100
:96.5:98.2、高濃度では100:97.8:
87.Oとなり、焼成品が最も高く、又20時間までの
経時吸着率の上昇は、低濃度に於いて焼成品のみに認め
られることが分かる。
表2から、反復吸着に於ける吸着能力の比は、低濃度で
100:86.7:77.5、高濃度で100:92.
4:79.4と焼成品で高く、ゼオライトとの差が大き
いことが分かる.又、以上をまとめて、焼成品では反復
吸着に於いてもバージン吸着並の能力を保持していると
いう結果を得た。
又、図2及び3をも総合し、以下の結論に達した。
(1)アンモニアの吸着は3種とも約50%であったが
、本発明のセラミックスが吸着能力、経時吸着率の両者
で優れている。
(2)セラミックスは反復使用も可能である。
(3)原末より吸着能力が向上しており、焼成効果が見
られる。
亜硝酸が認められないのは、亜硝酸がアンモニアに還元
された可能性もある。
実験例2 活魚保持効果 実施例2記載のアエーブロー用水改質セラミックス及び
実施例3記載の投置用水改質セラミックスを用いて、第
4図、第5図記載の活魚保持装置を製造し、これらのセ
ラミックスの活魚用水槽内の水浄化効果を検討した。
第4図、第5図に於いて、1はステンレス又は合成樹脂
製の輸送用水槽、2は定置用水槽、3はエアーブロー用
セラミックス、4は投置用セラミックス、5はエアーブ
ロー用のポンプである。エアーブロー用セラミックス3
は、エアーが漏れないよう設置する。又、投置用セラミ
ックス4はセラミックス粒がこぼれないように注意する
必要がある。又、6は冷却装置、7は濾過装置である。
水N1又は2に水と活魚とを入れ、エアーブロ−用セラ
ミックス3に、ポンプ5から空気を送って曝気すると、
該セラミックス3の孔から出る泡は、直径2〜3B程度
と小さいため、アンモニア、炭酸、亜硝酸等の不良ガス
が追い出される。又、投置用セラミックス4はイオン化
し始め、pHtJ61節、静菌、緩衝、ガス吸着、分子
ふるい、脱臭、抗カビ作用等の機能を通じて魚の生息に
好適な環境を提供する。
以下に具体的な実験方法と結果とを示す。
水温維持装置付の水槽(FRP定置式、内寸l700X
1260X1200H)に、海水(pH7.4、残存酸
素45ppn+、水温18.5℃)約1tを入れ、タイ
70匹とチヌ15匹とを泳がせる。魚の重量と約100
kg(水量の約10%)である。この水槽に、吐出量6
2β/鶴のエアーブロー用のポンプを設置する。実験開
始1時間後に投置用セラミックス1 kgを使用する。
その24時間後、エアーブロー用セラミックスを併用す
る。
2.5日(54時間)実験を行う。
実験終了時、傷ついたタイ1匹が弱っていたが、水質の
悪化又は酸素欠乏似よるものではなかった。
通常の輸送条件では12時間で25〜30%の魚が死ぬ
が、本実験に於いて他の魚は元気であった。
36時間目と48〜54時間の間に泡を採取し、実験開
始前(ブランク)及び終了直前(53.5時間目)の水
槽内の海水の水質を比較検討した。
検査項目は外観、臭気、並びにpH,アンモニア(イン
ドフェノール法)、亜硝酸(ジアゾ化法)、COD (
化学的酸素要求量、アルカリ性過マンガン酸カリウム法
)、炭酸(PP,MR−BCG混合試薬によるHCO,
、CO,、OHの分離定量法、溶存酸素(ウインクラー
法)である。結果を表3に示す。
表3 日   時  pH   酸素  水温8/1 9:00    7.4   2.5    19  
(t)1hO0    7.0   5.5    1
8.5 (2)13:00    6.9   3.9
    18.515:00    6.8   3.
3    1917:00      6。8    
 3.0      198/2 9:00      6.9     2,9    
  18.511:00              
      .   (3)13:00     7.
23    3.0     18.9  (4)15
:00     7.25    4.4     1
917:00     7.26    4.4   
  19.58/3 9:00     7.2     5.1     
18.311:00     7.22    5.5
     18.113:00     7.24  
  5.5     18.415:00     7
.23    5.5     18.7ただし、表3
中の(11は魚投入前の測定値、(2)は10:00に
投置用セラミックスを投入した後の測定値、(3)は測
定器異常のため測定不能、(4)は10:00にエアー
ブロー用セラミックスを投入した後の測定値をそれぞれ
示す。
この表から、本発明のセラミックスが海水の水質の維持
に有効であることが分かる。
「効果」 本発明のセラミックスによれば、持続的かつ有効に水を
浄化することができ、しかもミネラルを含有するおいし
い水を得ることができる。又、活魚の輸送用の水の改質
のための、エアーブロー用、或いは投置用セラミックス
としても有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はセラミックスの成分の結合状態の模式図、第2
図はセラミックスへのアンモニアの吸着率(バージン効
果)を示すグラフ、第3図はセラミックスへのアンモニ
アの吸着率(反復吸着)を示すグラフである。 第4図は本発明の水改質用セラミックスを用いた活魚輸
送水槽の模式図、第5図は活魚定置用水槽の模式図であ
る。 第1図 (イ)高温焼成セラミックス (口)偲温焼成セラミックス (ハ)低温焼成アモルファス化セラミックス代理人 弁
理士 山 上 正 晴 第 図 接触時間h「 第 図 アンモニアの吸着(反復吸着) 接触時間h「

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ケイ酸と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の塩
    とを含有する成分を低温で焼成してなることを特徴とす
    る水改質用セラミックス。 2 ケイ酸含有量が20〜45%であり、焼成温度が約
    550〜1280℃であることを特徴とする請求項1記
    載の水改質用セラミックス。 3 成分がセピライト、セリサイト、カオリナイト、コ
    ージライト、骨灰、マグネサイト及び鼠石灰、又はモン
    モリロナイト、セリサイト、カオリナイト、骨灰、マグ
    ネサイト及び鼠石灰からなることを特徴とする飲用水用
    の請求項1又は2記載の水改質用セラミックス。 4 成分がセピオライト、セリサイト、カオリナイト、
    陶石、タルク、マグネサイト及びドロマイトからなり、
    球状に成形されていることを特徴とする投置用の請求項
    1又は2記載の水改質用セラミックス。 5 請求項4記載の成分に加えてノコクズ及び樹脂を含
    有し、板状に成形されていることを特徴とするエアブロ
    ー用の請求項1又は2記載の水改質用セラミックス。 6 請求項4及び5記載の水改質用セラミックスを活魚
    の養殖又は輸送用の水槽に設置してなる活魚用水槽。
JP5075789A 1989-03-02 1989-03-02 水改質用セラミックスとこれを用いた活魚用水槽 Pending JPH02229762A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH069280A (ja) * 1991-07-09 1994-01-18 Baitaru Japan Kk 焼成バイオセラミック及び焼成バイオセラミックの製造方法
JPH0782000A (ja) * 1993-09-13 1995-03-28 Mitsumasa Sugimoto 水及び油改質用複合セラミックスの製造方法
KR100310877B1 (ko) * 1998-07-31 2002-02-28 유철진 세라믹담체및이의제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH069280A (ja) * 1991-07-09 1994-01-18 Baitaru Japan Kk 焼成バイオセラミック及び焼成バイオセラミックの製造方法
JPH0782000A (ja) * 1993-09-13 1995-03-28 Mitsumasa Sugimoto 水及び油改質用複合セラミックスの製造方法
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