JPH1147629A - 懸濁物質の分離性能評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】懸濁物質の分離性能を評価するにあたり、高粒
径粒子による影響を受けずに、低粒径粒子の分離性能を
評価する懸濁物質の分離性能評価方法を提供する。 【解決手段】懸濁物質の分離性能を評価するにあたり、
平均粒子径が１μｍ以上５μｍ以下の懸濁粒子を使用す
ることを特徴とする懸濁物質の分離性能評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平均粒子径が１〜
１０μｍの粒子の除去を目的とするろ過手段の性能評価
において、粒子径が１〜５μｍの範囲にある粒子を懸濁
物質に用いることで、ろ過手段の特性を明確に把握しな
がら評価を行う懸濁物質の分離性能評価方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】水中浮遊物質をろ過するためのろ材とし
て、平、綾、朱子のいわゆる３元織組織を基本とする格
子構造の織物が広く使用されている。特公昭６２−１３
０４６号公報や特公平２−４７２４４号公報には、緯糸
に極細繊維を用いた織物を起毛加工し、表面に極細繊維
の立毛を形成したろ過布が知られている。また、表面に
繊維束を有するろ材として、実公平５−３４７３０号公
報、実開平４−１４１１２号公報、特願平６−３０４７
０５に記載されたフィルターやろ過布が知られている。

【０００３】これらのろ過布によって河川水や地下水の
浄化を行うにあたっては、原水中に含まれる比較的大き
な粒子がろ過布表面に捕捉・吸着され、目詰まりした状
態となるために、運転開始初期に処理水量が低減する傾
向がある。つまり、いわばプレフィルターのようなもの
がろ過布表面に形成されるため、ろ過布本来の性能が発
現されにくいといった問題があった。ろ過布を用いて、
逆に比較的懸濁物質濃度が低くかつ粒子径も低い水泳用
プール水や入浴用水の浄化を行う際には、プレフィルタ
ー状の層が形成されにくいため懸濁物質除去性が低下す
る傾向が見られる。このように、対象とする原水の性状
によってろ過性能に差異が見られるため、標準評価原水
によるろ過布の性能把握が不可避であるが、これまでの
標準評価原水は適切な粒子径分布を有する懸濁物質が見
出されていなかったため、高粒径粒子による影響を受け
る傾向があった。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、懸濁物質
の分離性能を評価するにあたり、高粒径粒子による影響
を受けずに、低粒径粒子の分離性能を評価する懸濁物質
の分離性能評価方法を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の事情
に鑑み、種々の検討を重ねた結果、以下の方法で課題が
解決できることを見出した。すなわち、懸濁物質の分離
性能を評価するにあたり、平均粒子径が１μｍ以上５μ
ｍ以下の懸濁粒子を使用することによって、ろ過手段の
正確な性能が評価できることを見出した。

【０００６】さらに、懸濁粒子としてはカオリンなどの
微細鉱物あるいは硫酸ヒドラジンとヘキサメチレンテト
ラミンから調整するホルマジンが最適であることを見出
した。

【０００７】すなわち、本発明は、ろ過手段を用いて水
中の懸濁物質の分離性能を評価するにあたり、平均粒子
径が１μｍ以上５μｍ以下の懸濁粒子を使用することを
特徴とする懸濁物質の分離性能評価方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。

【０００９】本発明に使用されるろ過手段としては布帛
からなるろ過布、さらにはろ過層が０．１〜１０μｍの
極細繊維よりなるろ過布を用いることが好ましい。この
ようなろ過布としては、緯糸に極細繊維を用いた織物を
起毛加工し、表面に極細繊維の立毛を形成したろ過布
や、さらに好ましくは表面に繊維束を有するろ過布が挙
げられる。表面に繊維束を有するろ過布としては、例え
ば、織物からなるベース層に極細繊維束の一端もしくは
一部が根元部としてベース層に一体化されたろ過布が挙
げられる。極細繊維束とベース層との一体化の方法とし
ては、接着剤による接着、熱融着、超音波接着、ベース
層の糸と繊維束との交絡およびこれらの組み合わせなど
が挙げられるがこれらに限定されるものではない。

【００１０】本発明において、ろ過層を構成する極細繊
維に使用しうる繊維は、繊維形成能を有する高分子物質
からなり、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、
共重合ナイロンなどのポリアミド、芳香族ポリアミド、
ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリブチレンテレ
フタレートなどのポリエステル、全芳香族ポリエステ
ル、ポリエチレ、ポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビ
ニル、ポリビニルアルコール、ビニル重合体、ポリ塩化
ビニリデン、ポリハイドロサルファイト、ポリフッ化エ
チレン、共重合ポリフッ化エチレン、ポリオキシメチレ
ンなどが挙げられる。また、これらの高分子物質を複数
組み合わせた芯鞘構造、多重芯鞘構造、海島構造、バイ
メタル構造などの複合繊維や、繊維の種類の組み合わせ
にも目的に応じて用いられる。繊維の太さとしては、比
較的細い１０μｍ以下がより好ましいが、微粒子の細く
性能を向上させるには０．１〜９μｍがより好ましく、
繊維の耐久性を高く維持しつつ微粒子の細く性能を向上
させるには、１〜８μｍがさらに好ましい。

【００１１】本発明においてろ過手段の分離性能を評価
するための懸濁物質としては、平均粒子径が１〜５μｍ
の微粒子を使用することが好ましい。このような微粒子
としては、岩石由来の微細鉱物や、シリカ、アルミナ、
酸化鉄、ケイソウ土などの無機系微粒子、活性炭、カー
ボンブラックやホルマジンなどの有機系微粒子が挙げら
れる。

【００１２】岩石由来の微細鉱物としては、例えばカオ
リナイト、デツカイト、ナクライト、ハロイサイト、そ
の他のカンダイト群の微細な粘土、モンモリロナイト、
フラー土、ベントナイト、サポナイトその他のスメクタ
イト群の微細な粘土、タルク、マイカおよびこれら粘土
の実質的な割合を占める鉱物残滓が挙げられる。無機系
微粒子としては、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、炭
酸カルシウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。
有機系微粒子としては、活性炭やカーボンブラック、ラ
テックス粒子、ホルマジンなどが挙げられる。中でもホ
ルマジンを使用するのが特に好適な方法である。ホルマ
ジンはヘキサメチレンテトラミンおよび硫酸ヒドラジニ
ウムより調整されるものであるが、水中での分散性、安
定性が良く、水の濁度を測定する場合の校正標準液とし
て、特に欧米で使用されている。ホルマジンは水中での
粒径が重量分布で１〜５μｍ（コールターマルチサイザ
ー（コールター社製）による測定）と特にシャープであ
るので、極細繊維を用いたろ過布の低粒径性能評価に特
に適していることを見出している。

【００１３】以下に実施例を用いて本発明をより具体的
に説明するが、これに限定されるものではない。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）ベース層の糸（Ｆ１）として、ポリエチレ
ンテレフタレートからなる２５０デニール、４８フィラ
メントの糸を経糸および緯糸に用いて織物を構成し、ろ
過層の繊維束（Ｆ２）としてポリエチレンテレフタレー
トからなる２４０デニール、５７６フィラメントの糸に
仮撚加工を行って、２７％の捲縮率を有する仮撚加工糸
を用いた。経糸Ｆ１の本数に対して一定の割合でＦ２を
配置して、上下２枚の同じ織物からなる２重織物を作成
した。この織物は一定間隔をおいて離れた上下２枚の織
物の間をＦ２が往復を繰り返して構成された２重織物で
ある。Ｆ２は上と下の織物の緯糸と交互に交絡点をもっ
て両者を一体化しているものである。

【００１５】得られた一体化２重織物について、厚さ方
向の指定した位置で織物の表面と平行にＦ２の繊維束を
スライスすることにより、ろ過層の表面がＦ２の繊維束
の自由端となった織物を得た。このときのＦ２の繊維束
の長さは８．０ｍｍであった。次にこれらの織物を回転
しているブラシロールとバックロールの間に通して、繊
維束が自然にやや傾斜している方向に合わせて繊維束を
ブラッシングして開繊させ、ろ過層の表面に繊維をくま
なく展開させると同時に繊維の方向を揃えた。引き続
き、開繊した繊維束の面を加熱した金属ロールの表面に
張力をかけて押し当てて、繊維束をセットしてろ過布を
つくった。こうして得られたろ過布について、ろ過性能
を評価した。なお評価はろ過前後のＳＳ粒子数の変化か
ら算出した阻止率（今後、数平均阻止率と呼ぶ）および
ろ過前後のＳＳ重量変化から算出した阻止率（重量平均
阻止率と呼ぶ）で行った。ここでＳＳとは、懸濁物質
（Suspended Solids）の略で、一般的に１μｍカットの
ろ紙でろ過し、ろ紙に残る成分のことである。

【００１６】数平均阻止率は、ろ過前後の原水およびろ
過水それぞれの単位容積中に存在する粒子数をコールタ
ーマルチサイザー（コールター社製）で計測し、下記式
から算出した。また重量阻止率は、ＪＩＳ工場排水試験
方法、ＪＩＳ−Ｋ０１０２を参考にして測定した。

【００１７】すなわち、図１に示した通り、上部ろ過器
１と下部ろ過台４との間にろ過布２を取り付け、金属製
クランプ６で固定した後、吸引瓶７側から減圧して常に
２５０ｍｍＨ₂ Ｏの圧力差がある状態で原水をろ過して
ろ過液を得た。このろ過液と原水をそれぞれミリポアＡ
Ｐ１μｍカットろ紙（日本ミリポア製）でろ過し、絶乾
重量を測定して次式から算出した。

【００１８】 各粒径ごとの数平均阻止率（％）＝１−（Ａ／Ｂ）×１００ …（１） ただし、Ａ：ろ過水中に含まれる粒子数 Ｂ：原水中に含まれる粒子数 重量平均阻止率（％） ＝１−｛（ｂ′−ａ′）／（ｂ−ａ）｝×１００ …（２） ただし、ａ ：原水をろ過する前のろ紙重量（ｇ） ａ′：ろ過水をろ過する前のろ紙重量（ｇ） ｂ ：原水の残留物を含んだろ紙重量（ｇ） ｂ′：ろ過水の残留物を含んだろ紙重量（ｇ） また、評価原水中の標準物質の平均粒子径はコールター
マルチサイザー（コールター社製）によって測定した。

【００１９】評価原水は次の手順で調整した。

【００２０】ホルマジン液の一般的な調整方法である、
ＡＳＴＭ(1984) Ｄ（1889-81 Standard Test Methods
for TURBIDUTY OF WATER "1984Annual Book of ASTMSta
ndards", Vol 11.01, 268-274,ASTM,Philadelphia ）や
ＪＩＳ Ｋ ０１０１（工業用水試験方法、13-18 ）に
記載の方法に準じた。すなわち硫酸ヒドラジン１．００
０ｇをメスフラスコに採り、精製水を加えて全量を１０
０ｍｌとしＡ液とした。別にヘキサメチレンテトラミン
１０．００ｇをメスフラスコ１００ｍｌに採り、精製水
を加えて全量を１００ｍｌとし、これをＢ液とした。次
にＡ液５ｍｌ、Ｂ液５ｍｌずつをメスフラスコ１００ｍ
ｌに採って混合し、２５±３℃で２４時間放置した後、
精製水を加えて全量を１００ｍｌとし、ホルマジン原液
とした。この原液を精製水で２０倍に希釈して、約１０
ｍｇ／ｌの原水を調整した。

【００２１】表１にホルマジン原水の平均粒径および濁
度を、表２に重量平均阻止率およびろ過布によるろ過後
の処理水の濁度を、図２にホルマジン粒子の各粒径にお
ける数平均阻止率を示した。

【００２２】（実施例２）実施例１で作成したろ過布を
用い、次の原水のろ過性能を評価した。

【００２３】カオリン１０．０ｇ，ピロリン酸ナトリウ
ム１０水和物０．２ｇを精製水１．５ｌと共に、ホモミ
キサーで正確に５分間４０００ｒｐｍで攪拌し、更に精
製水を加えて１０ｌとしたものをカオリン原液とした。
この原液は約１０００ｍｇ／ｌであり、１００倍に希釈
して１０ｍｇ／ｌ原水とした。

【００２４】表１にこの原水の性状を、表２にこの原水
によるろ過布のろ過性能評価結果を、図２に数平均阻止
率を示した。

【００２５】（比較例１）実施例１で作成したろ過布を
用い、次の原水のろ過性能を評価した。

【００２６】ケイソウ土（ラヂオライト＃１００（昭和
化学工業製）を２Ｌビーカに１０ｇ採取し、精製水１．
５ｌを加えて正確に５分間４０００ｒｐｍで攪拌し、さ
らに精製水を加えて合計１０ｌとした。この液を１０Ｌ
下口瓶に移して１０分間放置して高粒径粒子を沈殿さ
せ、底部から５ｃｍ以上の上澄み液を取り出して標準原
液とした。この標準原液を精製水で希釈して３ｍｇ／ｌ
原水とした。この原水の性状およびろ過布のろ過性能を
表２、図２に示した。

【００２７】重量平均阻止率は、ホルマジンを用いた場
合もケイソウ土を標準物質とした場合とほぼ同様の値を
示す。しかし、各粒径ごとの阻止率（数平均阻止率）に
着目すると、ホルマジンを標準物質として用いた原水で
ろ過布を評価した場合に、最も低粒径範囲における阻止
率が高いことが分かる。本現象の詳細なところは不明で
あるが、ホルマジンは粒径分布が比較的狭いために、１
０μｍ以下の粒子の阻止性を把握する際に、他の標準物
質よりも粒径ごとの阻止率がクリアーに評価できる結果
となった。高粒径粒子の影響が少ないことも、寄与して
いると考えられる。

【００２８】

【表１】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】上記の構成とすることにより、本発明
は、高粒径の粒子の影響を受けずに低粒径粒子の分離性
能を評価することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分離性能評価方法に使用する装置の一
例を示す概略図である。

【図２】実施例に示す各標準物質の粒子径と数平均阻止
率を示すグラフである。

【符号の説明】

１：上部ろ過器 ２：ろ過布 ３：ろ過布支持台 ４：下部ろ過台 ５：ゴム栓 ６：金属製クランプ ７：吸引瓶 ８：メスシリンダー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】懸濁物質の分離性能を評価するにあたり、
   平均粒子径が１μｍ以上５μｍ以下の懸濁粒子を使用す
   ることを特徴とする懸濁物質の分離性能評価方法。
2. 【請求項２】懸濁物質の分離性能を評価するろ過手段と
   して、布帛からなるろ過布を用いることを特徴とする請
   求項１記載の懸濁物質の分離性能評価方法。
3. 【請求項３】ろ過布が、０．１〜１０μｍ極細繊維から
   なるろ過層を有する布帛であることを特徴とする請求項
   ２記載の懸濁物質の分離性能評価方法。
4. 【請求項４】前記懸濁粒子が微細鉱物からなることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の懸濁物質の分
   離性能評価方法。
5. 【請求項５】前記微細鉱物がカオリンであることを特徴
   とする請求項４記載の懸濁物質の分離性能評価方法。
6. 【請求項６】前記懸濁粒子がホルマジンであることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の懸濁物質の分
   離性能評価方法。