JPH0330806A - カートリッジ式フィルタによる活性炭濾過方法 - Google Patents

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〕 本発明は液中活性炭量、活性炭の種類及び液粘度に応じ
た流束でカートリッジ式フィルタを用いて活性炭を濾過
する方法に関する。

〔従来の技術〕

医薬品を初めとする精密化学製品や食品の製造分野にお
いては、従来より脱色、精製等の目的で粉末活性炭が幅
広（使用されている。

粉末活性炭の利用は工程単価も安く、融通性に富むとい
った多くの利点を有するが、工程終了後に必然的に活性
炭を除去せねばならない。

そこで活性炭除去のために、フィルタプレスやスパクラ
フィルタを使用して活性炭を除去する方法が一般に知ら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、フィルタプレスやスバクラフィルタを使
用した従来の方法では、そこで用いる装置は大型のもの
となり、その操作も煩雑であるのが通常である。また従
来の方法では毎回濾紙の交換又は濾布の洗浄が必要であ
り、しかも濾過時には予め循環濾過を行いフィルタケー
キを濾布又は濾紙上に形成させる工程が必要であり、従
って非常に労力を要する方法であった。

さらに濾布又は濾紙の濾過寿命を延ばすために、粗目の
濾布又は濾紙を使用した場合には、濾液中に細粒の活性
炭が残存し、そのために下流の最終滅菌用フィルタに著
しい負荷が加わることになる。そこで、このような負荷
から最終滅菌用フィルタを保護するために、通常は活性
炭濾過と最終滅菌用フィルタとの間に１段乃至２段のプ
レフィルタを設置し、プレフィルタによる濾過工程を加
える必要があった。

そこで本発明の目的は、濾布又は濾紙の代わりにデプス
タイプのフィルタエレメントを使用することにより、デ
プス層表面に活性炭ケーキ層を形成し、このケーキ層に
より活性炭を捕集せしめることによりデプス層の目詰ま
りを防止し、その濾過寿命を従来のものに比べて延長可
能な活性炭濾過方法を提供するにあり、さらにまた本発
明の目的は、濾過効率を飛躍的に向上させることにより
濾液中の残存活性炭量を大幅に減少させることが可能で
あり、従ってプレフィルタによる濾過工程を省略し、直
接最終滅菌用濾過工程に連結可能な活性炭濾過方法を提
供するにあり、さらにまた本発明の別の目的は、活性炭
濾過工程の簡素化及び労力の軽減が可能であり、従って
経済性に優れた活性炭濾過方法を提供するにあり、さら
にまた本発明の別の目的は、本発明に基づく活性炭濾過
方法を適用する活性炭濾過装置自体の簡素化及び小型化
が可能な活性炭濾過方法を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明によればフィルタ厚
さ１５乃至３０酎のデプスタイプフィルタエレメントに
より、粒径４０μｍ程度の粒子を５０〜６０％含む粉末
活性炭を含有する活性炭濃度０．１％乃至１．０％、粘
度１　ｃｐｓ乃至５　ｃｐｓの活性炭ｗｓ液を、　１〜
４００　　ｓ＋ｌ／ｓｉｎ／１インチ・カートリッジの
流束で、加圧下、定流量濾過することを特徴とする、カ
ートリッジ式フィルタによる活性炭濾過方法が提供され
る。

本発明によれば、活性炭懸濁液の粘度が高くなればなる
程、低い流束で定流量濾過することが好ましく、例えば
粘度１　ｃｐｓ乃至５　ｃｐｓの場合には１〜１００　
ｍｌ／ｍｉｎ／１インチ・カートリッジの流束で定流量
濾過することが好ましい。

さらに、上記活性炭濾過後の濾過液を滅菌用精密濾過膜
により最終定流量濾過する工程を行うことも可能である
。

本発明に用いるカートリッジ式デプスタイプのフィルタ
エレメントとしては、ポリプロピレン、ナイロン６６、
ポリエステル等の高分子繊維を溶着した層を外側から内
側へ次第に細かい濾過精度となる様に積層し、内側の層
は均一な濾過精度をもつような構造としたものを使用す
るのが好ましい。

さらに上記フィルタエレメントのフィルタ厚さとしては
、１５乃至３０ｍｍであることが好ましく、１５ｍ以下
ではフィルタエレメント表面上にケーキ層が形成される
以前に目詰まりが生じる虞れがあり、また３０ＩＩＩ１
１以上では経済効率上好ましくない。

以上のように本発明によれば、フィルタ厚さ１５乃至３
０ｍ５のデプスタイプフィルタエレメントにより、粒径
４０μｌ程度の粒子を５０〜６０％含む粉末活性炭を含
有する活性炭濃度０．１％乃至１゜０％、粘度１　ｃｐ
ｓ乃至５　ｃｐｓの活性炭懸濁液が、１〜４００　ｍｌ
／ｍｉｎ／１インチ・カートリッジの低い流束で、加圧
下、定流量濾過されるが、これ以上の流束で濾過が行わ
れた場合には、フィルタエレメントの表面にケーキ層が
形成される前に細粒の活性炭がフィルタエレメントのデ
プス層に達し捕集され目詰まりを起こし、濾過液量に限
界を生じ好ましくない。

〔作用〕

本発明に基づき上記のように構成された活性炭濾過方法
によれば、十分に低い流束で活性炭懸濁液が濾過される
ので、余分な循環濾過工程を経ずとも、活性炭ケーキ層
がフィルタエレメント表面に形成され、含有活性炭はこ
のケーキ層に捕集されるので、はとんどデプス層に到達
せず、従ってデプス層が目詰まりを起こすことはない。

また本発明に基づく濾過工程のみで含有活性炭は十分に
除去され、プレフィルタを使用する必要もない。

〔実施例〕

以下添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例につ
いて説明する。

第１図は、本発明に基づく活性炭濾過方法を使用した活
性炭濾過装置の概略図である。活性炭を含んだ被濾過液
はタンク１から送液ポンプ２によりカートリッジ式活性
炭濾過装置３へ送られる。被濾過液は、このカートリッ
ジ式活性炭濾過装置３の上部に配設された流入口４より
ハウジング５内に導入され、装置中央においてガスケッ
ト６を介してボルト７によりハウジングヘッド８に液密
に固定されたカートリッジ式デプスタイプのフィルタエ
レメント９により、１次側（外側）から２次側（内側）
へ濾過され、濾過液は排出口１０より排出される。さら
に濾過液は必要に応じて濾過滅菌用精密濾過膜装置１１
に送られる。

第２図には、本発明に基づく活性炭濾過方法を使用した
活性炭濾過装置の別の実施例を示しである。この実施例
においては、流入口１０’と排出口１１′が共にハウジ
ング上部に配設されており、そのためにハウジング５′
の位置及びフィルタエレメント９′の取付は方向が、第
１図に示す実施例のものとは相違しているが、作用及び
効果は第１図に示す実施例と本質的に変わるところはな
い、そこで以下においては、第１図の実施例に即して本
発明について説明を行うことにする。

ハウジング５に導入された被濾過液中に含まれる活性炭
は概ねフィルタエレメント９の表面に捕捉され、その表
面上にケーキ層を形成して行く、また細粒の活性炭の一
部は形成された活性炭ケーキ層に捕集されることにより
活性炭の濾過が行われる。

濾過終了時には、ハウジング５をハウジングヘッド８か
ら取り外すことにより、容易に濾過した活性炭を除去可
能である。その際、ハウジング５の上部又は下部に設け
られるドレン抜口から圧縮空気を吹き込みことにより、
ハウジング５内の残留流体をフィルタエレメント９の２
次側（内側）へ排出し、流体の回収率を高めることもで
きる。なお従来の方法に比較して装置部品が少な（、煩
雑な脱着作業を殆ど回避できるため洗浄作業も容易であ
る。

このようにカートリッジ式デプスタイプのフィルタエレ
メント９により活性炭濾過を行うにあたり、濾過のため
の流束が高すぎる場合には、活性炭によるケーキ層が形
成されず、活性炭がデプス層にまで達してしまうためフ
ィルタエレメント９は目詰まりを生じ、フィルタの効率
を下げることになる。しかしながら、本発明に基づき所
定の十分に低い流束で濾過を行う場合には、ハウジング
５の１次側（外側）内にフィルタエレメント９により捕
捉された活性炭が充満するまで濾過を行うことが可能に
なる。

第３図乃至第６図に示すグラフは、武田薬品工業株式会
社製の白鷺Ｐ、白ＲＡ、特製白鷺及び精製白鷺をそれぞ
れ水に懸濁し、この活性炭含有被濾過液を、１次側容積
が９０　ｍｌであるハウジング内に設置された「ボール
　プロファイル＠ＹＯＯ５Ｊフィルタの１インチカート
リッジにより、様々な流束で定流量濾過を行い、終了時
の圧力損失が１．５〜２．０　）ｃｇｆ／ａｍ”になっ
た際の総濾過活性炭量を比較している。

以上の結果より、本発明によれば、活性炭濃度０．１％
乃至１．０％の粘度１　ｃｐｓの活性炭懸濁液について
は、粒径４０μｍ程度の粒子を５０〜６０％含有する粉
末活性炭、例えば、式日薬品工業社製の白３ＩＡ、特製
白鷺を用いた場合には１〜２００鴎１／ｍｉｎ／１イン
チ・カートリフジ　の流束で、　また精製白鷺の場合に
は１〜４００ｍ１／ｌｌｌ１ｎ／１イシチ・トトリフジ
の流束で、また白鷺Ｐの場合には１〜３００ｍ＋１／＋
ｉｎ／１インチ・カートリフジの流束で濾過を行うこと
により、デプス層表面に活性炭ケーキ層が十分に形成さ
れ、本発明の課題を達成することができることが判明す
る。

また第７図及び第８図に示すグラフは、白鷺Ｐを用いた
第３図乃至第６図の実験と同様の実験を粘度が２　ｃＰ
ｓ乃至５　ｃＰｓの溶液をそれぞれ用いて行った結果を
示している。

この結果より、溶液の粘度が高い場合には若干の濾過効
率の低下が見られるものの、本発明に基づき十分に低い
流束で定流量濾過を行うことにより目的を達成できるこ
とが分かる。すなわち、活性炭懸濁液の粘度が２　ｃｐ
ｓ乃至５　ｃｐｓの場合には、例えば白鷺Ｐの場合には
１〜１００ｍ１／＋ｉｎ／１旬チ・トトリフジの流束で
濾過することにより、デプス層表面に活性炭ケーキ層が
形成され、含有活性炭が十分に濾過される。

また上述のように、本発明によれば、ハウジング５の１
次側（外側）内に活性炭が充満するまで活性炭を濾過す
ることが可能であるため、装置の設計にあたってはハウ
ジング５の１次側（外側）の内容積を１回の濾過に使用
する活性炭の乾燥質量にその嵩密度を乗じた容積よりも
大きくする必要がある。

表１にハウジング５の１次側容積と濾過可能活性炭量の
関係を示す。この実施例では活性炭懸濁液３５ｇ／ｉｆ
の被濾過液を、「ポール　プロファイル＠ＹＯＯ５，フ
ィルタの１インチカートリッジを内容積の異なるハウジ
ング５内に設置した装置３により、本発明に基づき十分
に低い流束、すなわち６０（ｍｌ／ｓｉｎ／１インチ・
カートリフジ　）で定流量濾過を行った。

表１　ハウジング１次側容積に依る総濾過活性炭量の変
化 ここで、 ハウジング１次側容量光たりの総濾過活性炭量＝総濾過
量Ｘ３５ｇ／Ｉｆ÷ハウジング１次側容積である。

表１より明らかなように、ハウジング１次側容積が大き
くなればなる程、濾過可能活性炭量も増加しているが、
その総濾過量はハウジング１次側容積光たりでは同値と
なっている。また全てのハウジング内に活性炭が充満し
ているのが観察された。

さらに本発明によれば、所望により活性炭濾過後に濾過
液を、プレフィルタによる濾過工程を経ることな（、滅
菌用精密濾過膜により直接最終濾過することが可能であ
る。この場合に、本発明によれば従来の方法に比して活
性炭濾過効率が著しく向上したため、プレフィルタを使
用せずとも滅菌用精密濾過膜にかかる圧力損失は殆ど増
加せず、従ってこの滅菌用精密濾過膜に負荷がかかるこ
とは殆どない。

表２に、フィルタエレメント９として「ポール　プロフ
ァイル■ＹＯＯ５Ｊフィルタラ用いて、活性炭懸濁液を
濾過し、その濾過液を除菌用最終フィルタとして広く使
用されている［ボールウルチボアＮ６６＠ＪＮＲフィル
タ（０，２μｓ　ａｂｓ、）で定流量濾過した場合の、
ＮＲフィルタの負荷の変化の様子が示されている。

以上の結果より、長時間の濾過によっても、ＮＲフィル
タの圧力損失は殆ど上昇せず、ＮＲフィルタには殆ど負
荷が加わっていないことが分かる。従って本発明に基づ
く濾過方法によれば、滅菌用最終フィルタによる濾過を
行う前にプレフィルタによる濾過工程を経る必要はない
ことが分かる。

（効果〕 以上のように、本発明によれば、活性炭懸濁液が十分に
低い流束でカートリッジ式デプスタイプのフィルタエレ
メントにより濾過するので、循環濾過工程を経ずとも、
デプス層表面に活性炭ケーキ層が形成され、含有活性炭
はこのケーキ層中で殆ど捕集されデプス層に到達しない
ので、従来の濾過装置に比してフィルタエレメントの目
詰まりが生じにくく、濾過寿命を飛躍的に延ばすことが
可能である。

さらにまた本発明によれば、濾過液中の残留活性炭量が
従来のものに比べて非常に僅少であり、従って従来の活
性炭濾過工程では必須の工程であったプレフィルタによ
る濾過工程が省略可能であり、濾過液を最終滅菌用濾過
膜により直接濾過可能である。従って本発明によれば活
性炭濾過工程が簡略化され、労力の軽減が図れる。また
本発明はカートリッジ式なので、フィルタエレメントの
取付は交換が容易であり、本発明を使用した装置の製造
及び保守の簡略化が図れ、従って従来の方法に比較して
非常に経済性に優れた方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく活性炭濾過方法を使用した活
性炭濾過システムの概略図であり；第２図は、第１図に
示すシステムの濾過装置の別の実施例を示す概略図であ
り； 第３図乃至第６図は、それぞれ異なる活性炭を懸濁させ
た活性炭懸濁液を、本発明に基づき濾過を行った際の総
濾過活性炭量を比較した様子を示すグラフであり、それ
ぞれ、 第３図は白鷺Ｐを使用したちの； 第４図は白鷺Ａを使用したもの； 第５図は特性白鷺を使用したもの； 第６図は精製白鷺を使用したものであり；さらに第７図
及び第８図は、白ｙＩｔＰを用いた第３図乃至第６図の
実験と同様の実験の結果を示したグラフであり、それぞ
れ、 第７図は粘度２　ｃＰｓの溶液を使用した場合；第８図
は粘度５　ｃＰｓの溶液を使用した場合を示している。 １・・・タンク、２・・・送液ポンプ、３・・・カート
リッジ式活性炭濾過装置、４・・・流入口、５・・・ハ
ウジング、６・・・ガスケット、７・・・ボルト、８・
・・ハウジングヘッド、 ９・・・フィルタエレメント、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィルタ厚さ１５乃至３０ｍｍのデプスタイプフ
   ィルタエレメントにより、粒径４０μｍ程度の粒子を５
   ０〜６０％含む粉末活性炭を含有する活性炭濃度０．１
   ％乃至１．０％、粘度１ｃｐｓ乃至５ｃｐｓの活性炭懸
   濁液を、１〜４００ｍｌ／ｍｉｎ／１インチ・カートリ
   ッジの流束で、加圧下、定流量濾過することを特徴とす
   る、カートリッジ式フィルタによる活性炭濾過方法。
2. （２）前記活性炭懸濁液の粘度が２ｃｐｓ乃至５ｃｐｓ
   の場合には、１〜１００ｍｌ／ｍｉｎ／１インチ・カー
   トリッジの流束で、前記定流量濾過することを特徴とす
   る、請求項１に記載の活性炭濾過方法。
3. （３）さらに、活性炭濾過後の濾過液を滅菌用精密濾過
   膜により最終定流量濾過する工程を含むことを特徴とす
   る、請求項１又は２に記載の活性炭濾過方法。