JPH03221187A

JPH03221187A - 活性炭の殺菌・除染方法

Info

Publication number: JPH03221187A
Application number: JP2016031A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sasaki; 賢一佐々木; Yuuko Shichimori; 七森　祐子
Original assignee: Ebara Research Co Ltd; Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-09-30
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPH0712471B2

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、活性炭の殺菌・除染方法に係り、特に、Ｒｅ
ＳＭｎなどの無機物による汚染及びバクテリアが繁殖し
た医薬・食品分野の用水処理用活性炭の殺菌・除染方法
に関する。

〔従来の技術〕

活性炭は、液相中の有機物・臭気成分を吸着除去するた
めばかりでなく、残留塩素、０３等の酸化剤の分解除去
等広く用いられている。

しかし、異臭味成分の除去を目的とした家庭用浄水器に
代表されるように、水処理用の活性炭では、使用期間が
長くなるに従って、たとえ活性炭の吸着能力がまだ充分
あったとしても、バクテリアが活性炭層で繁殖し思わぬ
トラブルを引き起す例もある。特に、食品工業や膚涼飲
料工業等では、プロセス用水中の有機物や異臭味成分を
除去するために、活性炭を使用している例が見られるが
、運転管理によっては、活性炭がバクテリアの温床とな
る恐れがあり、製品に重大な損失を与えることにもなり
かねない。

また、市水、井水などを活性炭を用いて処理した際に見
られる障害として、これら原水に含有されるコロイド状
ならびに溶解性のＦｅ、　Ｍｎ。

Ａ１等の無機成分が、活性炭層内において抑留・捕捉さ
れ活性炭の表面ならびに細孔を汚染、閉塞し、活性炭の
吸着能ならびに塩素、オゾンなどの酸化剤除去能力が低
下することがある。このような障害が生じると、生産用
水に残留した臭気、酸化剤によって製品の風味、色調が
そこなわれることにもなりかねない。

活性炭の殺菌あるいは静菌方法としては、従来以下の方
法が用いられている。

ｌ）加熱殺菌方法（蒸気あるいは熱水による。）２）銀
担持防菌方法３）全量交換方法また、無機物による汚染に対し”Ｃは、通常、全量交換
方法が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

蒸気や熱水を用いる加熱殺菌方法は、まず設備が人指り
となるため、多量の活性炭を殺菌処理する場合には、有
効であるが、比較的少量の活性炭を殺菌処理する場合で
は、経済的に不利である。更に、運転管理によっては、
熱耐性菌が繁殖する場合もある。また、銀を活性炭に担
持させる方法は、厚生省の調査結果で明らかなように、
防菌もしくは静菌効果はあまり期待できないばかりでな
く、銀が溶出する問題がある。

このため、活性炭の使用量が比較的少量である場合は、
活性炭を定期的に全量交換することで対処していた。

また、無機物により汚染された活性炭は、使用量の多少
にかかわらず、定期的に全量交換することで対処してい
た。

以上のごとく、従来の技術では、経済的でかつ処理効果
が充分期待できるものはなく、活性炭の殺菌と除染効果
を同時に期待出来る処理方法に関して、積極的な検討が
されていない。

そこで、本発明は、活性炭の殺菌と除染を同時に達成で
き、しかも経済的な処理方法を提供することを課題とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では、活性炭を、ｐ
Ｈ１，５以下に保持した無機酸溶液に、浸漬させて接触
させることを特徴とする活性炭の殺菌・除染方法とした
ものである。

本発明の方法において、使用する無機酸としては、塩酸
又は硫酸がよく、また、無機酸溶液のｐＨを１．５以下
に保持するために、使用する無機酸溶液の濃度は０．１
　Ｎ〜０．４Ｎを用いるのがよく、活性炭との接触時間
は３０〜９０分がよい。そして活性炭の無機酸溶液によ
る接触後に、活性炭は残留する酸を希アルカリ溶液を用
いて中和するのがよく、一方、無機酸溶液は回収して再
利用するのがよい。

本発明は、比較的少量の活性炭や、食品工業等のプロセ
ス用水に用いる活性炭で耐熱性菌が繁殖し、原水中に含
まれるＦｅ、　Ｍｎ等の無機物により汚染されたものを
、同時に殺菌・除染処理する方法を提供する。

本発明の特徴は、バクテリアが繁殖し、無機物により汚
染さた活性炭を、無機物の低濃度溶液とりわけ０．ｌＮ
−０，４Ｎの溶液に接触させ、活性炭層の無機酸溶液ｐ
Ｈを１．５以下に保持することにあり、更に殺菌・除染
処理に用いた前記無機酸の溶液を回収し、再利用するこ
とで経済性を格段に高め、更に、活性炭に残留する酸液
を、少量のアルカリ溶液で中和することにより、処理後
の洗浄水量および洗浄時間を大幅に低減することかでき
るものである。

〔作用〕

本発明を殺菌工程の手順にもとづいて説明すれば、バク
テリアが繁殖し、原水中のＦｅ、　Ｍｎ等の無機物によ
り汚染された活性炭を逆洗し、活性炭層に捕捉された懸
濁質を除去し、次にあらかじめ酸溶液タンクに調整した
酸溶液を、活性炭層に導入する。

ここで用いられる無機酸は、ＨＣＩ　、　Ｈ２ＳＯ，が
好ましく、その選択基準は電離度が高い強酸であり、な
おかつ、食品添加物として公定されるものである。即ち
、本発明の殺菌・除染効果はｐＨ（水素イオン濃度）に
依存するため、水素イオンの電離度が高いｐＫａ　１．
５以下の強酸が好ましい。

更に、本発明の殺菌・除染処理の対象となる活性炭は、
食品プロセス用水処理用のものが含まれ、その処理水は
食品製造工程において使用されるため、食品添加物とし
て認定されたＬＣＩ　。

Ｈ２ＳＯ，が好ましい。

更に、ここで用いられる酸溶液の濃度は、酸溶液を導入
したのちの活性炭層のｐＨを１．５以下となすため、０
６１〜０．４Ｎであり、酸溶液と活性炭の接触時間は３
０分〜９０分である。通常、薬剤による殺菌・除染効果
は、薬剤濃度と接触時間により左右され、特に殺菌効果
は、その対象となるバクテリアの種類によって大きく異
なる。酸による殺菌作用は、大腸菌（Ｅ、ｃｏｌｉ）な
どの特定細菌を用いた実験から、酸が解離して生じる水
素イオン濃度に、殺菌効果は比例することが知られてい
る。このｐＨを酸性にすることにより生じる抗菌作用は
、古来より食品の保存方法などで利用されている。なお
、従来、応用されてきた酸性条件下における処理方法は
、対象物を常にｐＨ２〜５程度の酸性条件下に保持する
ことにより、有害な微生物の繁殖を抑制、防止すること
を特徴としている。

本発明者等は、活性炭に繁殖するバクテリア・フローラ
ならびに、そこに生息する代表的なバクテリア群の耐酸
性、また酸による活性炭の汚染無機物の除染効果の両面
について検討を加えた結果、０．１〜０．４ＮＪ１度の
酸溶液を用いてｐＨを１．５以下としたのち、３０〜９
０分接触させることにより、活性炭上に繁殖したバクテ
リア群を殺滅し、更に無機物をも溶脱できることを知見
し、活性炭を酸溶液に短時間接触させろ過性の処理方法
を考案した。なお、無機酸の濃度及び接触時間の設定理
由を検討結果にもとづき以下に説明する。

活性炭を汚染、閉塞させる無機物の大半は市水、井水中
に含まれるＦｅ、　Ｍｎ５Ａｔの水和物であり、ｐＨ２
〜３前後の常温条件下では容易に溶脱できず、無機酸濃
度を０．１Ｎ以上とし、活性炭層のｐＨを１．５以下に
することにより、効果的にこれらの無機物、特に水酸化
物などが溶脱され、活性炭の処理性能が回復する。

また、無機酸は通常の殺菌剤と称される薬剤、たとえば
ＮａＣ１０などの塩素系殺菌剤のように数ｍｇ／ｆ　（
ｐｐｍ）程度の低濃度域では顕著な殺菌効果はみられず
、ｐＨ２〜３程度の条件下でも静菌作用程度の抑制効果
が生じるにすぎない。特に、本発明で処理対象とする活
性炭に繁殖した細菌群中には、生細胞、胞子細胞ととも
に熱、ｐＨ等の環境因子の変化に極めて強い耐性能を示
す耐熱性細菌が優占種として存在し、これらの細菌群を
殺滅するためには、無機酸濃度０．ＩＮ〜０．４Ｎのも
のを用いて、活性炭層のｐＨを１．５以下にしたのち、
３０分以上の接触時間を取る必要がある。

殺菌効果ならびに除染効果は酸濃度を上げｐＨを低くし
、接触時間が長いほど効果は上がるが、その反面、酸処
理後に活性炭層に残留する酸分が多くなり、中和処理に
要するアルカリ量の増加、中和、洗浄工程の所要時間の
延長など、経済的に好ましくない。また、酸濃度を０．
４　Ｎ以上として長時間接触した場合、活性炭塔、容器
の腐食、劣化をまねく恐れも生じる。

以上のように、無機酸の濃度範囲と接触時間は、殺菌な
らびに除染効果の両面を満足し、なおかつ経済性を考慮
して設定したものである。

活性炭と酸溶液との接触方法は、単に活性炭を酸溶液に
浸漬する回分式でもよく、また、循環ポンプを介して活
性炭層と酸溶液タンクとの間で酸溶液を循環する連続方
式でもよい。

殺菌処理後使用した酸溶液は、そのまま系外に排出する
ことはできず、アルカリ剤により中和処理する必要があ
り、経済性から考えても酸溶液タンクに回収し、再利用
することが最善である。

次に、ＮａＯＨ、ＮａＨＣＯ３等の低濃度のアルカリ溶
液を通水し、活性炭層に残留している酸を中和したのち
、市水等を通水し中和により生じた塩分を洗浄する。こ
の活性炭の中和洗浄終点は、活性炭出口水のｐＨ１導電
率を測定することで容易に確認できる。

以上のごとく、本発明はバクテリアが繁殖し、無機物に
より汚染された活性炭を、無機酸溶液に短時間接触させ
ることにより、容易に活性炭の殺菌と除染ができ、経済
的にも優れている。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の方法を具体的に説明するが
、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１次に、本発明の回分試験で行った実施例を示す。

市水を２〜３ケ月間通水し、バクテリアと無機物により
汚染された活性炭５０−を、滅菌した密栓容器に分取し
、０．０５　Ｎ、Ｏ，ｌＮ、０．４Ｎａ度のＨＣＩ溶液
を１５０−づつ添加し攪拌したのち、３０分間放置接触
させた。酸添加後のｐＨは、それぞれ１．８０．１．４
０．０．５５である次に、同等濃度のＮａＯＨ溶液を加
えて中和処理したのち、滅菌水で２〜３回洗浄したのち
、更に滅菌水３００ｒｎｌを加え、２０℃恒温下に静置
し、液中の細菌数の経日変化を測定した。また０、　０
５　Ｎと０．ＩＮ濃度については、接触時間を１５分、
３０分、６０分間としたものも測定し比べた。その結果
を第■図と第２図に示す。

また、上述と同様に処理した各活性炭２０〇−を、内径
２．５　ａｍφのアクリル製ミニカラムに充填し、市水
にＮａＣ１０を５　ｕ／　１ａｓＣ１２添加した原水を
５Ｖ２０ｈ−’で通水し、カラム出口水の残留全塩素量
を測定して、酸化剤の処理性能を比較した。その結果は
表−１に示す。

表−Ｌ　　　ＨＣＩ処理の除染効果化学物質によって微生物の発育を阻害する場合、薬物の
濃度によって作用の強さが決定される。通常、化学物質
の濃度が高くなるに従って、無作用、増殖促進、増殖抑
制（静菌）、さらには殺菌というように、作用は次第に
強く発揮される。即ち、殺菌剤は、ある一定濃度に達す
ることにより増殖が停止し、それ以上の濃度域で増殖速
度は負となり、いわゆる殺菌作用が発揮される。第１図
の）ＩｃＩ　１１度の影響をみたものでも同様の傾向が
みられる。未処理の活性炭で１０３個／ｒｎＩ！あった
ものが、０．０５　Ｎ　（ｐＨ１，８０）で処理すると
バクテリア数は、処理直後で５００個／−に減少するも
のの、１日経過した時点より菌数の増加が生じている。

一方、０．ＩＮ　（ｐＨ１，４）と０．４Ｎ濃度（ｐＨ
０、５５’）で処理したものは、殺菌直後では不検出で
あり、５日経過した時点で１個／ｄ前後であった。この
ように、０．０５Ｎａ度テｐＨ１，８０のものでは初発
菌数がＡしか減少していないのに対し、０．ＩＮでｐＨ
が１．４０のものでは１／１０００以下にまで減少して
おり、明らかに０．ＩＮ、ｐＨ上、４０で殺菌作用域に
達していることがわかる６また、７日経過した時点では
、０．０５　Ｎで処理したものは未処理とほぼ同等の５
．　ＯＸ　Ｉ　Ｏ’個／−程度に増加するが、ｐＨが１
．５以下になる０、ＩＮ、０．４Ｎで処理したものは１
０〜１００個／ｒｎ１程度であり、第１図かられかるよ
うに殺菌効果が極めて高いと言える。

次の第２図は、０．０５　Ｎと０．　Ｉ　Ｎ濃度での接
触時間の影響をみたものでも、０．０５Ｎ１度の場合、
６０分間接触させても、その効果は３０分処理したもの
と大差はみられず、濃度ならびにｐＨ低下が不充分であ
ると考えられる。

また、０．ＩＮ濃度（ｐＨ１，４０）について接触時間
を１５分、３０分間、６０分間としたものの比較では、
接触時間を１５分間としたものでは、殺菌直後は１個／
−程度まで菌数は減少するが１日経過したころより、徐
々に菌数は増加した。一方３０分、６０分間処理したも
のは、殺菌直後では不検出、５日目で１個前後となり、
７日目では５０〜１００個／−程度であった。

以上のように活性炭に繁殖したバクテリア群は０、　Ｉ
　Ｎ濃度、ｐＨ１，４０の条件で接触時間を３０分以上
とすることにより殺滅された。

Ｆｅ、Ｍｎ等の無機物に汚染された活性炭を上述と同様
の条件下で処理し、酸除染による処理性能の回復効果を
、酸化剤であるＮａＣ１０除去性能で比べた結果が表１
である。ＨＣＩ　１度が０，０５Ｎでは、接触時間１５
分から６０分間のいずれのものも、カラム出口水の残留
全塩素量は０．１０±０．０２■／１ａｓｃｌｚ前後で
あり、回復はみられないが、０゜ＩＮ濃度で接触時間を
３０分間としたものから効果がみられだし、０．０４Ｎ
ａ度で接触時間を３０分間としたものでは、カラム出口
水の残留全塩素量は０．０５±０．０１■／１ａｓＣ１
２に減少し除染効果が顕著にみられた。酸による除染効
果も殺菌効果と同様に処理濃度を０、１　Ｎ以上として
ｐＨを１．４０にし、接触時間を３０分以上とすること
が好ましいことがわかる。

以上のＨＣＩを用いた回分試験の結果からも、本発明の
０．１Ｎ〜０．４Ｎ濃度の無機酸溶液を用いて活性炭層
ｐＨを１．５以下にしたのち、接触時間を３０分以上と
することが必須であることがわかる。また、本発明によ
りバクテリアおよび無機物により汚染された活性炭が、
十分に殺菌・除染されることが実証された。

実施例２第３図に示すように、市水６を２Ｎ３ケ月通水しバクテ
リアと無機物により汚染した活性炭１１を、内径５　ｃ
ｍφのアクリル製カラム↓に充填し、ＨＣＩ溶液タンク
３から循環ポンプ５を介してＨＣ１溶液を循環した。Ｈ
ＣＩ溶液の濃度は０．４Ｎとし、循環時間は３０分間と
した。処理時のｐＨは０．５０である。ＨＣＩ溶液は流
路を切替え、市水で押し出し、ＨＣＩ溶液タンク３に回
収した。次に、希アルカリ溶液タンク４から循環ポンプ
５を介して希アルカリ溶液を循環した。

希アルカリ溶液としては０．　ＯＩ　Ｎ　ＮａＯＨ溶渣
を用い、循環時間は３０分間とした。処理終了後は、直
ちに市水の通水を開始し、経時的にカラム出口水のバク
テリア数を計測した。バクテリア数の計測はＡＳＴＭ法
に準じたメンブランフィルタ培養法で行った。その結果
を表２と第４図に示す。

表　２　　実施例結果殺菌処理直後の活性炭カラム出口水の生菌数は、表１の
ように不検出であった。また、本発明と従来の８０℃加
熱殺菌方法で処理したもののカラム出口水バクテリア数
の経口変化を比較すると、第４図のごとく本発明は従来
法より格段に優れた殺菌効果を示した。

次に、本発明の除染効果を酸化剤であるＮａＣ１０の除
去性能で調べた結果を第５図に示す。これは、本発明で
処理した活性炭と未処理の活性炭に対して、市水にＮａ
Ｃ１０を５　ｍｇ　／　１　ａｓＣ１２で添加した原水
を通水して、その除去性能をカラム出口水の残留全塩素
量で比べたものである。残留全塩素量はＤＰＤ法で測定
した。第５図のように、未処理の活性炭ではカラム出口
水の残留全塩素量は０．１〜０．１５　ｔｎｇ／　１ａ
ｓｃ１２前後であり、本発明で処理した方は、０．０５
〜０．０７■／ｌａｓ　Ｃ１２前後となり、無機物が除
去されたことにより明らかに処理性能が回復しており、
除染効果が認められた。

〔発明の効果〕

以上述べたところから明らかなように本発明は活性炭の
殺菌と除染を同時に容易かつ経済的に行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＩＩｃＩ濃度の差による殺菌効果を示すグラ
フ、第２図は、各ＨＣＩ濃度による接触時間の影響を示
すグラフ、第３図は、本発明の一実施例に用いた工程図
、第４図は、カラム出口水のバクテリア数の経口変化を
示すグラフ、第５図はカラム出口水の残留全塩素量の経
口変化を示すグラフである。１・・・アクリル製カラム、２・・・活性炭、３・・・
ＨＣＩ溶液タンク、４・・・希アルカリ溶液タンク、５
・・・循環ポンプ、６・・・市水、７，８・・・循環ラ
イン笑１力雄通ＢＬ（［１）第榛象り琺４　日　４欠−（日）通ノ１（日蚊（８）

Claims

【特許請求の範囲】１、活性炭を、ｐＨ１．５以下に保持した無機酸溶液に
、浸漬させて接触させることを特徴とする活性炭の殺菌
・除染方法。２、使用する無機酸溶液の濃度が０．１Ｎ〜０．４Ｎで
あり、接触時間が３０分〜９０分である請求項１記載の
活性炭の殺菌・除染方法。