JPS6049007B2 - 濾過材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、濾過材に係り、特に池水浄化器へ使用される
のに好適な濾過材に関するものてある。

従来の、この種池水浄化器用濾過材としては、スポンジ
や粒状ゼオライトなどが用いられていた。しかし、これ
らは、その保有する空隙が大きいため、夏季に著しい繁
殖をみせる藻類（その大きさは１０μｍ程度）の捕捉が
困難であつた。

これに従つて、池水は緑色に濁り、透視度が低下するた
め、魚などの観賞を妨げ、愛好家の悩みの種であつた。
このような事態にたいしては、例えば、大がかりな砂濾
過槽を設置して池水を浄化すれば、その問題点を解決す
ることができるが、コスト高や濾過砂の目詰まり時の掃
除の手間に難があつて、一般家庭への普及は少なく、そ
の取扱いや保守が容易で、かつ藻類の捕捉分離が可能な
濾過材の開発・が強く要望されていたものである。

これに対処する手段として、当出願人においては、先に
、昭和５１年特許願第１２８６ト号に係るような新しい
濾過材を開発した。

この濾過材は、濾過助剤、吸着剤及び繊維質を混合して
成型したもので、その成分の一例を示せば、それぞれ、
珪藻土、ゼオライト及びバルブである。

しかして、この濾過材の特徴とするところは、低操作圧
力で藻類の濾過分離が可能てあることと、吸着剤により
、アンモニア性窒素や有機物の除去も可能なことである
。

しかしながら、濾過材の成分構成が粉末体とバルブであ
るため、その機械的強度が十分ではなく、ＬＮ（Ｌｉｎ
ｅａｒＶｅｌＯｃｉｔｙ）を高くすると、濾過材が破損
する場合があつた。

この濾過材の強度を向上させる手段としては、接着剤な
どを塗布する方法があるが、濾過材の空隙が塞つてしま
つて濾過抵抗が増大することや、吸着剤（ゼオライトな
ど）の表面が接着剤に覆われて吸着性能が低下するなど
の欠点が生じ、開発した濾過材の本来の特徴を、未だ十
分に生かすことができなかつたものてある。本発明は、
如上の点にも鑑み、濾過抵抗や吸着能力を損なわずに強
度の向上が得られる強化剤の採用と、それによつて得ら
れる濾過材の提供を、その目的とするものである。

本発明の特徴は、濾過助材、吸着剤及びバルブて構成さ
れる濾過材において、コロイド状強化剤，を添加加熱し
機械的強度を向上させた濾過材にある。

これを要するに、本発明は、前記した開発に係る池水浄
化器用濾過材の強度不足を解消する手段として、強化剤
（シリカゾル及びアルミナゾルな！ど）を配合したもの
である。

本発明に係る一実施例について、図面を参照し、次に、
詳細に説明する。

まず、上述した本出願人のもとて開発した昭和５１年特
許願第１２８６１訝に係る濾過材について、更５に補足
的に説明すると、その構成成分が粉末体とバルブである
ため、機械的強度が十分ではなかつたが、その懸濁粒子
の捕捉能力や溶解性窒素化合物の吸着能力がすぐれてい
ると同時に、低操作圧力での濾過処理が可能であるとい
う特徴を有して４いるため、これらの長所を損なわず、
機械的強度を向上させる手法が望まれていたものである
。

すなわち、第１図は、上記開発に係る濾過材の引張り強
さを示したものであり、その成分は、珪藻土とバルブで
ある。ここで、引張り強さとは、濾過材の切断するとき
の引張り荷重を濾過材の断面積て除したものてあり、図
で、バルブの含有率が大きくなるに従つて引張り強さが
増していることが分かる。

これは、バルブの繊維の絡合性が高まるからである。と
ころが、透過水のＳＳ濃度とバルブの含有率との関係を
示す第２図における透過水のＳＳ濃度から考えると、バ
ルブの含有率を大きくすると、）濾過材の細孔が拡大さ
れ、清澄な透過水が得られなくなるので、紙バルブの含
有率の増大による濾過材の強度向上は、最適な方法であ
るとは言えない。また、池水浄化に適する濾過材のバル
ブの含有率は、透過水のＳＳ濃度（１０ｐｐｍ）の観点
から、７０％以下に抑える必要があり、引張り強度の大
幅な向上は期待できないものである。

なお、上記において、ＳＳ濃度といういは、゛ＳＬ］Ｓ
ＰｅｎｄｅｄＳＯＩｉｄ゛濃度をさし、浮遊固形物濃度
ということであり、第２図は、その濾過材成分は、珪藻
土とバルブであり、原水のＳＳ濃度は１２６ｐｐｍ．濾
過圧力は０．２６ｋ９／ｄで一定、濾過材厚さ３ｗｍに
係るものである。

そこで、本発明の一実施例においては、シリカゾルの適
用を検討し、これを採用したものである。

すなわち、ここで言うシリカゾルとは、シリカ（ケイ素
）の微粒子を水中に分散させた親水ゾルである。

そして、微粒子は、その大きさが１〜１００μｍであり
、水中て安定化されている。このゾルは、本発明の実施
例における濾過材素材、すなわち、バルブ、ゼオライト
、及び濾過助剤である珪藻土の混合物に添加するとよく
混じり合うものである。一例として、濾過材面積１ｄあ
たり、バルブ２００ｙ１ゼオライト１００ｙ１珪藻土５
００ｙに、ＳｌＯ２が２０％からなるシリカゾルを２４
０ｍ１加え、適量の水と一緒によく混合する。

これを厚さ２Ｔｆｒ１ｎに成形した後、乾燥して濾過材
ができあがるものである。

この場合の乾燥条件を変えた場合の結果を示すものが第
３図の図表である。

すなわち、第３図のイに示すように、段階的に加熱する
段階加熱２の加熱条件、あるいは、緩速直線的に所定の
温度にいたる緩速加熱３の加熱条件と比較して、所定上
限の１５０゜Ｃ付近の加熱温度に到達した後に、その温
度を維持させる急速加熱１の加熱条件による加熱手段が
最もすぐれており、その機械強度の大きい濾過材が得ら
れるものである。なお、第３図の．口は、上記の急速加
熱１、段階加熱２及び緩速加熱３という各加熱条件にお
いての引張り強さを示すものである。しかして、上記シ
リカゾルを添加する方法としては、上記のように他の素
材と一緒に混合する方−法と、シリカゾルを添加しない
で製作した濾過材に後からシリカゾルを含浸させて乾燥
させる二つの方法があり、所要に応じ採用することがで
きる。

次に、第４図は、本濾過材を実際の池における池水浄化
に供試した、実池浄化実験結果を示す図表である。

図において、４は、池水浄化器、５は池を示し、池５の
容量は、２００ｅ（金魚４６匹）、その処理方法は、循
環処理、実験時期は、７〜８月である。これにより、本
濾過材を組込んだ浄化器の使用、不使用の水質における
差は顕著であり、本濾過材の優秀性が実証されている。

更に、第５図イ，口は、濾過材の強化剤としてシリカゾ
ルを採用した場合の、シリカゾルの含有率にたいする、
引張り強さと、濾過圧力との変化を示すものであり、そ
の成分は、珪藻土、バルブ及びシリカゾルであつて、透
過水量１００ｅ／Ｍｌｎ／７ｔ１、原水は水道水てある
。

すなわち、引張り強さは、シリカゾルの含有率の増大に
従つて向上するが、５０％程度以上ては変らなくなるも
のであり、その値は、シリカゾルを全く加えない場合の
約６倍に達するものである。

また、濾過材の濾過抵抗を示す濾過圧力は、シリカゾル
の含有率が５０％までは殆んど不変であるが、５０％以
上になると急増する。したがつて、濾過抵抗を増すこと
なく、濾過材の強度を向上させることが可能で、そのと
きのシリカゾルの成分比は、３０〜４０％（乾燥重量）
が最適である。しかして、次に行つたのは、濾過材の水
中強度試験であつて、濾過材の表面に平行な水流を与え
、破損する限界の流速て濾過材の水中強度を評価したも
のである。すなわち、第６図の表は、その結果を示した
ものである。

これにより、シリカゾルを配合した濾過材は、破損流速
が著しく増大し、水中ても機械的強度が向上しているこ
とが確認された。最後に、第７図は、シリカゾルの含有
率と総窒素の除去率との関係を示すものであつて、シリ
カゾルが及ぼす濾過材の窒素吸着性能への影響を調べた
ものである。

なお、その成分は、ゼオライト、バルブ及びシリカゾル
であり、原水の総窒素は、２５．３ｐｐｍ，濾過速度Ｌ
．Ｖ．３５７ＴＬ／Ｈｒに係るものである。

これによれば、シリカゾルの添加によるゼオライトの窒
素吸着性能の低下はみられない。・しかして、シリカゾ
ルを添加し加熱乾燥した濾過材を顕微鏡て観察すると、
第８図に模型的に示しているように、シリカは、他成分
間で架橋状態をなしていると同時に、かつ数μの細孔を
有していることが分かる。この架橋状態が、濾過材の機
械的強度を向上させるものである。なお、上記第８図に
おいて、６は、珪藻土、ゼオライト、７はバルブ繊維、
８は、シリカゾルである。更に、細孔が維持されている
ので濾過材として能力を失うことはなく、窒素の除去に
たいしても何ら支障がないものである。

すなわち、シリカゾルの添加により濾過材の機械的強度
の向上をはかることができ、かつ懸濁物除去、窒素除去
が維持できるという、濾過材として理想的な結果が得ら
れるものである。

なお、上記実施例においては、強化剤としてシリカゾル
を用いたものであるが、このほかに、アノルミナゾル、
あるいは、シリカゾルとアルミナゾルの混合物の使用に
よつても、上記と同様な特性並びに同等な効果を得るこ
とができるものである。

以上にも述べた点を総合して、本発明によると７きは、
すぐれた多面的な特性と、これにともなう格別の効果と
を有する理想的な濾過材を得ることができるのであつて
、実用的効果の点で卓越した発明ということができる。

図面の簡単な説明第１図は、濾過材におけるバルブの含
有率と引張り強さとの関係曲線図、第２図は、同じくバ
ルブの含有率と透過水のＳＳ濃度との関係曲線図、第３
図イ，口は、本発明の一実施例に係る場合を含む乾燥時
における雰囲気温度と時間との各条件曲線図と各加熱条
件時の引張り強さの表、第４図は、本発明の一実施例に
よるものの実池浄化実験結果の表と説明図、第５図イ，
口は、同じく一実施例によるもののシリカゾルの含有率
と引張り強さ及び濾過圧力との関係曲線図、第６図は、
同じく一実施例によるものの水中強度試験結果の表、第
７図は、同じく一実施例に係るもののシリカゾルの含有
率と総窒素の除去率との関係線図、第８図は、同じく一
実施例に係るものの模型図である。

６・・・・・・珪藻土、ゼオライト、７・・・・・・バ
ルブ繊維、８・・・・ウリカゾル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 濾過助剤、吸着剤及びパルプで構成される濾過材に
   おいて、コロイド状強化剤を添加加熱し機械的強度を向
   上させたことを特徴とする濾過材。 ２ 特許請求の範囲第１項において、コロイド状強化剤
   が、シリカゾル、アルミナゾル又は、シリカゾルとアル
   ミナゾルの混合物である濾過材。 ３ 特許請求の範囲第１項において、コロイド状強化剤
   の添加量を乾燥重量で、濾過材総重量の２０〜４０％と
   した濾過材。 ４ 特許請求の範囲第１項において、所定上限の加熱温
   度に到達した後にその温度を維持させる加熱条件とし、
   上記上限の加熱温度を１５０℃付近としたものである濾
   過材。