JPH08510958A

JPH08510958A - 水精製装置及びハロゲン化物の除去

Info

Publication number: JPH08510958A
Application number: JP7501845A
Authority: JP
Inventors: エイ．フロマー，モウシェ; ダルベン，イスラエル
Original assignee: プロテクインターナショナルインコーポレイテッド
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1996-11-19
Also published as: CA2163857A1; IL105905A; EP0723526A4; KR960702817A; WO1994029228A1; BR9406788A; EP0723526A1; IL105905A0

Abstract

(57)【要約】水を精製して飲用に適した水にするため方法。水を、先ずハロゲン化樹脂を通し、次いで銀含浸活性炭を通して通過させる。その活性炭は、少なくとも２重量％、約１４重量％以下の比較的高い含有量の銀が含む。かかる方法を実施するための精製装置は、一連の、ハロゲン化樹脂の層と、少なくとも銀２重量％を含浸した活性炭から成る。その含浸銀は、高い率の臭化物及び（若しくは）臭素、ヨウ化物及び（若しくは）ヨウ素、又はこれらの混合物を効率よく吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】水精製装置及びハロゲン化物の除去発明の分野活性炭に銀を含浸させて、商業的に入手可能な銀の負荷（loadings）よりもはるかに高い銀負荷を生じる諸方法を提供する。これらの方法は、特に、ヨウ素処理及びハロゲン化された殺菌性樹脂から溶出され得るヨウ化物及び臭化物から水を精製し、汚染性ハロゲン化物の濃度を、連続して飲用するのに許容される水準にまで低減し、かつ、沈降ハロゲン化銀から銀の再生、可能ならヨウ素の再生をも可能にするために有用な生成物を与える。発明の背景銀含浸活性炭（Ａｇ−ＧＡＣ）は周知の生成物であって、処理水及び飲料水を精製するために広く使用されている。活性炭と結合した銀の作用は、炭素床の上、及び炭素床に接触した水の中での細菌の成長を回避させることにある。Ａｇ− ＧＡＣを含有する濾過材（filtercartridges）において、通常の濾過速度では細菌は殺菌されない。かかる理由により、Ａｇ−ＧＡＣは、殺菌剤ではなく細菌停止媒体であると説明される。飲料水中における銀の最大許容濃度は、米国及びカナダでは０．０５ｍｇ／リットル（５０ｐｐｂ）であり、ＥＥＣでは０．０１ｍｇ／リットル（１０ｐｐｂ）である。従って、飲料水の精製にＡｇ−ＧＡＣを適用し得るためには、炭素上の銀の負荷は低く、通常は１％未満である。商業的に提示される銀の最大負荷は１．５％である。最近、ヨウ素処理及びハロゲン化された樹脂が、処理される水と殺菌性樹脂との間に接している細菌及びウィルスを「瞬時に」殺菌し得る水精製装置として導入されている。かかる飲料水精製用殺菌性樹脂を含有する装置を使用することは、連続消費のためではなく、緊急用及び断続的適用のために米国環境保護局（US -EPA）によって認可されている。なぜなら、殺菌性樹脂によると、処理済み水の中に微量のヨウ素及びヨウ化物が溶出し、過剰のヨウ素及び（又は）ヨウ化物は甲状腺冗進症を引き起こす恐れがあるからである。ヨウ素及び（又は）ヨウ化物の「１日当りの調整済み許容摂取量」（ＡＡＤＩ）は、１．１９ｍｇ／リットルであると決められている（ジョーン・デ・ツアン（John De Zuane），ピー・イー（P.E.），ファン・ノストランド・レインホールド（Van NostrandReinhold ）：「水質基準・制御ハンドブック（Handbook of Water Quality，Standard an d Controls）」，ニューヨーク，１９９０）。市販の殺菌性樹脂によって処理される水に溶出するヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度は、２〜１５ｐｐｍ（ｍｇ／リットル）に変動し、かつ、樹脂の種類と、処理される水の塩分濃度及び温度とに左右される。従って、飲料水精製装置が、製造水中のヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度を１．１９ｐｐｍまで、好ましくは一層低い値まで低減する手段を含む場合にのみ、連続消費のための飲料水精製用のヨウ素処理済み樹脂を含有する装置を適用することが可能となる。ヨウ化物を銀イオンで沈降させることによって、ヨウ化物は水溶液からほぼ完全に除去することができる。２５０ＣでのＡｇＩの溶解度積は１．５×１０^-16 であって、同じ温度におけるＡｇＣｌの溶解度積（１．５６×１０^-10）の１００万倍も小さい。従って、たとえ、飲料水中に存在する塩素イオンのように大過剰の塩素イオンが存在していたとしても、ヨウ化物は、ＡｇＩの沈降によって飲料水から完全に除去することができる。金属銀又は塩化銀によって、ヨウ化物を沈降させるのに十分な銀イオン濃度が生じ得る。しかし、効果的であるためには、銀イオンを発生する固体の表面積は、非常に大きくなければならない。そうでないと、その表面積は、非常に短時間でＡｇＩの沈降物によって覆われてしまい、水溶液に対して「盲目」になる。粒状活性炭（ＧＡＣ）は大きい表面積を有し、銀の有用な「担体（carrier，キャリヤー）」であり得る。実際、Ａｇ−ＧＡＣは、飲料水からヨウ素イオンを除去するのに有用であることが証明された。それにもかかわらず、商業的に入手可能なＡｇ−ＧＡＣは、ヨウ素処理済み樹脂によって殺菌された水からヨウ化物を除去するためには実用的でない。なぜなら、そのＡｇ−ＧＡＣの銀負荷は非常に低いからである。従って、我々が、たとえ銀１．０５％（商業的に入手可能な最大銀負荷）で含浸したＧＡＣを使用したとしても、かかるＡｇ−ＧＡＣの３００ｍｌ（１０インチ・カウンタートップ飲料水精製装置（10”CounterTopDrinking Water Purifier）の中に含まれ得る量）は、１５０ｇの重さであり、僅か１．５０ｇ（１５００ｍｇ）の銀を含有するに過ぎない。この量の銀では、理論的には、僅か１．５×（１２６．９／１０７．９）＝１．７６ｇのヨウ化物しか沈降しない。実際、沈降効率は８０％未満である。ヨウ素処理済み樹脂によって殺菌された水の中のヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度が僅か３ｐｐｍならば、１．０５％Ａｇ−ＧＡＣの３００ｍｌは、殺菌済み水４７０リットル未満を処理するには十分である。これはあまりにも小さい容量である。１０インチ・カウンタートップ飲料水精製装置（この装置は、５ μの予備フィルター、ヨウ素処理済み樹脂３００ｍｌ、及びＡｇ−ＧＡＣ３００ｍｌを含有する。）の妥当な最小容量は１５００リットルであり、これは一人の人間が１年間で消費する飲料水である。我々は、Ａｇ−ＧＡＣ１．０５％でその値の３分の１未満を精製し得る。発明の概要本発明は、人の飲用に適した水を製造する精製装置において、一連の、ハロゲン化樹脂の床と、銀２重量％以上を担持した銀含浸活性炭を含む後続の床又は分離容器とから成る、上記精製装置に関する。活性炭は、好ましくは銀４〜１４重量％を担持し、かつ、粒子状物質を濾過して取り除くためのフィルターが備わっている。本発明は更に、水を精製するための、及び水を人の消費に適した水に転化するための方法において、一連の、ハロゲン化樹脂と、後続の少なくとも銀２重量％以上を含有した銀含浸活性炭の床とを通して供給水を通過させることから成る、上記方法に関する。使用される樹脂は好ましくは、ヨウ素処理済み樹脂であり、銀含浸活性炭は好ましくは、銀４〜１４重量％を含有する。本発明はまた、少なくとも銀２重量％を含む新規な銀含浸活性炭に関する。この装置は、水を精製又は処理して、水中のヨウ化物及び（又は）ヨウ素の濃度を低減するために、かつ、水中の臭化物及び（若しくは）臭素の濃度、又はヨウ化物及び（若しくは）臭化物の濃度を低減するためにも有用である。この装置は、ヨウ素処理済み樹脂又はハロゲン化樹脂を通過させることによって殺菌した水を後処理するのに使用することができる。この装置は、ヨウ素処理済み樹脂と組み合わせて、沈降ヨウ化銀を利用して銀及びヨウ素を再生するのに使用することができる。従って、少なくとも３％の銀で負荷されたＡｇ−ＧＡＣは、ヨウ素処理済み樹脂によって殺菌された水からヨウ素及び（又は）ヨウ化物を実用的に除去する上で望ましい。かかる生成物によって、殺菌性樹脂による水精製のコストをかなり低減することもできる。なぜなら、高価な銀も高価なヨウ素も、ＡｇＩとして沈降したとき、後続の並のフィルターで容易に取り出し（濾過して取り除き）、再生利用することができる。更に、ＡｇＩの溶解度積は非常に小さく、Ａｇ−ＧＡＣ処理はヨウ素処理済み樹脂フィルターの下流で行われるため、銀の濃度もヨウ素の濃度も、連続飲料に適用するための最大許容水準よりも小さいことが保証される。図面の簡単な説明添付の概略的図表的表示を参照して、本発明を説明する。ここに、図１は、例１による、フィルターを通過した水の量に対する、Ａｇ／ＧＡＣにより除去された全ヨウ素を例示する。図２は、例２による同様のグラフである。図３は、例３による同様のグラフである。図４は、例４による同様のグラフである。図５は、ヨウ素含有量を低減する場合の、異なる銀含有量を有する活性炭の効果を例示する。図６は、水精製装置おいて、予備濾過と共に銀１０％含浸活性炭を使用することを例示する。例Ａ．高負荷Ａｇ−ＧＡＣの調製例１：硝酸銀２５．８ｇと、水７０ｍｌと、２５％アンモニア（ＮＨ₃として）溶液３１ｍｌとを組合わせ、溶解するまで撹拌した。その溶液の一部１０ｍｌを、２０〜５０メッシュ粒状活性炭１６５ｇにゆっくり添加した。この活性炭は、事前に硝酸で洗浄し乾燥しておいた。混合を均一にするためには、添加している間、撹拌する必要があった。１５分間撹拌し続けた後、水８０ｍｌに果糖（fructose,フルクトース）１５ｇのいった溶液を加えた。その混合物を８０℃ オーブン中に６８時間置いた。少量の上澄み液は、ＨＣｌで全く沈殿しなかった。生成物を水で十分に洗浄し、２５０℃で乾燥した。収量は１８１．２gであり、銀９％に相当した。例２：硝酸で洗浄し乾燥したＧＡＣ８１ｇと、１．６５Ｍヒドラジン冷溶液２０ｍｌとを組合わせて混合した。硝酸銀１２．６ｇと、ＥＤＴＡ５ｇと、水４５ｍlと、２５％アンモニア溶液２０ｍｌとを含有し、約８℃まで冷却した溶液を添加した。その混合物を室温で１時間放置した。上澄み液を０．１ＮＨＣｌで試験したが沈殿は全く見られず、反応は完全であることが示された。生成物ＧＡＣを洗浄し、２５０℃で乾燥した。収量は９７．６gであり、銀８．２％に相当した。例３：硝酸で洗浄し乾燥したＧＡＣ９０ｇに、水５０ｍｌに溶解した硝酸銀１８gを穏やかに撹拌しながら添加した。その混合物は、１５分間放置した。水１００ｍｌと、水酸化ナトリウム８．５ｇと、亜ジチオン酸ナトリウム（ナトリウムハイドロサルファイト、分析評価最小８５％）２６ｇとを含有する溶液を速やかに添加し、ゆっくりと混合した。１時間後、ＧＡＣを水で洗浄し、２５０℃で乾燥した。収量は１０３gであり、銀１１．１％に相当した。しかし、いくらかの銀は洗浄中に損失したようにあった。例４：硝酸で洗浄し乾燥したＧＡＣ１７０ｍｌ（９１．４g）へ、水１００ｍｌ中に硝酸銀１０．８ｇの入った溶液を添加し、上澄み液の全くない湿った混合物が得られた。この混合物を、脱イオン水５００ｍｌ中に塩化ナトリウム５０gの入った溶液に撹拌しながらゆっくり添加した。その上澄み液を濾過したが、残渣はわずか０．７ｇ（ほとんどは炭素粉末）であった。洗浄し乾燥した後、重量は１００．８gであり、これは塩化銀としての銀６．８％に相当する。Ｂ．ヨウ素処理済み樹脂によって処理した水からのヨウ素及び（又は）ヨウ化物の除去図１は、供給水中の全ヨウ素含有量と、例１の試料を通過した水の量の関数としての処理済み水とのグラフである。図２は、例２に関する同様のグラフである。図３は、例３に関する同様のグラフである。図４は、例４に関する同様のグラフである。図５は、商業的に調製された本発明の組成物の４種の試料に関する、同パラメータのグラフである。図６は、溶出されたヨウ素及びヨウ化物対、殺菌性樹脂含有のカウンタートップ水精製装置（ＰＤＲ）と図５のＥＣ−１０Ａｇ／ＧＡＣ試料とを通過した水の量のグラフである。ピューロテク殺菌性樹脂（PuroTechDisinfectingResin）（ＰＤＲ−市販のヨウ素処理済み樹脂）によって処理した水に含有されるヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度を人の連続的飲用に許容され得る水準まで低減する上での、例１〜４に従って調製したＡｇ−ＧＡＣ試料の効果が、図１〜４によって立証される。処理した水はテルアビブ市（Tel-Aviv City）の水道水であって、伝導度は５０〜１６００μＳ／ｃｍであり、温度は２１〜２５０Ｃであった。その水をして、ＰＤＲを含有する室を通過させ、次いで、Ａｇ−ＧＡＣ試料１５０〜１６０ｍｌを速度２リットル／分で通過させた。各々グラフに示される通り、諸試料は、Ａｇ− ＧＡＣ室に入る水とＡｇ−ＧＡＣ室から出る水とから採取した。ＰＤＲによって処理したテルアビブ市の水道水中に含有されるヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度を前述のように人の連続的飲用に許容され得る水準まで低減する上での、これらの試験のために活性炭製造業者及びＡｇ−ＧＡＣ製造業者によって特別に製造された種々の型の５〜１０％Ａｇ−ＧＡＣの効果が、図５によって立証される。本実験で試験したＡｇ−ＧＡＣ試料に関する諸特性を次の表にまとめる。これらの試験では、１２０ｍｌの試料を、各々０．７２リットル／分の流量の同一供給流れで処理した。図６は、単一の１０インチ標準カウンタートップ飲料水精製装置において、５ μ予備濾過及びヨウ素処理済み樹脂殺菌と共に、銀１０％含浸の粒状活性炭を実際的に使用することを例示する。この例でのＡｇ−ＧＡＣ使用量は２８０ｍｌである。フィルターの容量は、製造水中のヨウ素の最大許容水準又は平均許容水準によって制限される。前述の通りの、１．１９ｍｇ／リットルであるように決めた、ヨウ素及び（又は）ヨウ化物の「１日の調整済み許容摂取量」（ＡＡＤＩ）を使用すると、フィルター容量は約５，０００リットルである。一人当りの１日の平均使用量４リットルでは、この容量は、４人家族９カ月間、又は７人家族６カ月間には十分である。いずれも実際的な数字であり、多くのポピュラーな水濾過装置に共通したものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年１２月２７日【補正内容】従って、少なくとも３％の銀で負荷されたＡｇ−ＧＡＣは、ヨウ素処理済み樹脂によって殺菌された水からヨウ素及び（又は）ヨウ化物を実用的に除去する上で望ましい。かかる生成物によって、殺菌性樹脂による水精製のコストをかなり低減することもできる。なぜなら、高価な銀も高価なヨウ素も、ＡｇＩとして沈降したとき、後続の並のフィルターで容易に取り出し（濾過して取り除き）、再生利用することができる。更に、ＡｇＩの溶解度積は非常に小さく、Ａｇ−ＧＡＣ処理はヨウ素処理済み樹脂フィルターの下流で行われるため、銀の濃度もヨウ素の濃度も、連続飲料に適用するための最大許容水準よりも小さいことが保証される。ヨウ素とアニオン交換樹脂と細菌発育抑制炭素とを含有する、水を精製するための装置は、米国特許第４，７６９，１４３号明細書に記載されている。この装置は、銀負荷が１．０５％以下である市販の銀含有活性炭を含む。この装置内にこのＡｇ−ＧＡＣを組入れる目的は、活性炭室の出口における細菌の成長を防ぐことにある。この発明は、処理済み水の中に比較的高い濃度（２〜１５ｐｐｍ）のヨウ化物イオンが存在することによって、存在する少量（≦１．０５％）の銀が、細菌発育阻止剤として不活性であるヨウ化銀に速やかに転化される事には明らかに気付いていない。人の連続的消費に適したものにするためには処理水中のヨウ素の水準を低減させる必要があるということには、全く言及されていないし、かかる機能は請求又は暗示されていない。更に、その装置に銀はほとんど含まれていないので、その装置は、ヨウ化物イオンが相対的に存在しない状態にするには、非常に制限された用途以外、有用でない。従来技術は、銀を多く含浸する炭素が存在することを開示しているが（米国特許第３，２９４，５７２号明細書）、ヨウ素処理済み樹脂で処理した水を長期間に渡り人の消費に適したものにするための、いかなる銀負荷の銀含浸炭素を使用することも全く記載していない。上述の通り、ヨウ素水準を低減することは、安全性に欠ける飲料水（世界的に健康を脅かすもの）を処理するためにヨウ素処理済み樹脂を広範囲に渡って利用するための必須条件である。図面の簡単な説明添付の概略的図表的表示を参照して、本発明を説明する。ここに、請求の範囲１．人の飲用に適した水を製造するための精製装置において、一連の、ハロゲン化樹脂の床と、銀２重量％以上を担持した銀含浸活性炭を含む後続の床又は分離容器とから成る、上記精製装置。２．活性炭が銀４〜１４重量％を担持する、請求項１に記載の装置。３．粒子状物質を濾過して取り除くためのフィルタを備えた、請求項１又は２に記載の装置。４．水を精製するための、及び水を人の消費に適した水に転化するための方法において、一連の、ハロゲン化樹脂と、少なくとも銀２重量％以上を含有した銀含浸活性炭の含む後続の床とを通して供給水を通過させることから成る、上記方法。５．樹脂がヨウ素処理したものである、請求項５に記載の方法。６．含浸活性炭が銀４〜１４重量％を含有する、請求項４又は５に記載の方法。７．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、水を精製又は処理する方法。８．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、水中のヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度を低減する方法。９．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、水中の、臭素及び（若しくは）臭化物又は混合したヨウ化物及び（若しくは）臭化物の濃度を低減する方法。 10．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、ヨウ素処理済み樹脂又はハロゲン化樹脂を後処理する方法。 11．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を、ヨウ素処理済み樹脂又はハロゲン化樹脂と共に使用し、かつ、沈降ハロゲン化銀を利用して銀を再生利用する方法。【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年６月７日【補正内容】請求の範囲１．ヨウ素摂取による悪影響を受けることなく長期間に渡って使用するための飲料水を精製する方法において、精製すべき水をヨウ素処理済み樹脂と接触させて細菌及びウィルスを除去し、次いで、前記ヨウ素処理済み樹脂から溶出されるヨウ化物及びヨウ素を含有する殺菌済み水を、少なくとも銀２重量％を負荷した活性炭の床を通過させ、その飲料に適した水の中のヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度を許容値まで減少させることから成る、上記方法。２．ヨウ化物及び（又は）ヨウ素の最終濃度が１．１９ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の方法。３．活性炭を粒状化し、かつ銀を４〜１４重量％含有させる、請求項１に記載の方法。４．沈降ヨウ化銀を処理することによって、銀及びヨウ素を再生する、請求項１に記載の方法。５．過剰のヨウ素及び（又は）ヨウ化物の摂取によるいかなる悪影響を受けることなく長期間に渡って人に飲料され得る飲用に適した水を製造するための精製装置において、ヨウ素処理済み樹脂の床と、後続の少なくとも銀２重量％を負荷した粒状活性炭の床とから成る、上記装置。６．微粒子状物質を濾過して取り除くためのフィルターをも備えた、請求項５に記載の装置。７．銀を４〜１４重量％負荷された粒状活性炭を含有する、請求項５に記載の装置。８．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、水を精製又は処理する方法。９．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、水中のヨウ化物及び（又は）ヨウ素の濃度を低減する方法。 10．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、水中の臭化物及び（若しくは）臭素、又はヨウ化物及び（若しくは）臭化物の濃度を低減する方法。 11．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭を使用して、ヨウ素処理済み樹脂又はハロゲン化樹脂を後処理する方法。 12．少なくとも銀２重量％を含有する銀含浸活性炭をヨウ素処理済み樹脂又はハロゲン化樹脂と組み合わせて使用し、かつ沈降ハロゲン化銀を利用して銀を再生する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＣ０２Ｆ 1/50 ５３１ 9342−4ＤＣ０２Ｆ 1/50 ５３１Ｌ５３２ 9342−4Ｄ５３２Ｈ５４０ 9342−4Ｄ５４０Ｃ５６０ 9342−4Ｄ５６０Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】１．人の飲用に適した水を製造するための精製装置において、一連の、ハロゲン化樹脂の床と、銀２重量％以上を担持した銀含浸活性炭を含む後続の床又は分離容器とから成る、上記精製装置。２．活性炭が銀４〜１４重量％を担持する、請求項１に記載の装置。３．粒子状物質を濾過して取り除くためのフィルタを備えた、請求項１又は２に記載の装置。４．水を精製するための、及び水を人の消費に適した水に転化するための方法において、一連の、ハロゲン化樹脂と、少なくとも銀２重量％以上を含有した銀含浸活性炭の含む後続の床とを通して供給水を通過させることから成る、上記方法。５．樹脂がヨウ素処理したものである、請求項４に記載の方法。６．含浸活性炭が銀４〜１４重量％を含有する、請求項４又は５に記載の方法。７．少なくとも銀２重量％を含有する、銀含浸活性炭。８．請求項７に記載の生成物を使用して、水を精製又は処理する方法。９．請求項７に記載の生成物を使用して、水中のヨウ素及び（又は）ヨウ化物の濃度を低減する方法。 10．請求項７に記載の生成物を使用して、水中の、臭素及び（若しくは）臭化物又は混合したヨウ化物及び（若しくは）臭化物の濃度を低減する方法。 11．請求項７に記載の生成物を使用して、ヨウ素処理済み樹脂又はハロゲン化樹脂を通して水を通過させた後の後処理を行う方法。 12．沈降ハロゲン化銀を利用して銀及びヨウ素を再生する、請求項１１に記載の方法。