(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水より比重が小さい粒状体の表面に、光触媒反応機能を有する二酸化チタン及び抗菌性を有するゼオライトを樹脂エマルジョンと混合したスラリーを付着させることによって光触媒反応機能を有する二酸化チタンと抗菌性を有するゼオライトとを組成の一部とする皮膜を形成したことを特徴とする水処理剤。
【請求項２】
水より比重が小さい抗菌性ゼオライト粒体と、水より比重が小さい粒状体の表面に光触媒反応機能を有する二酸化チタンを樹脂エマルジョンと混合したスラリーを付着させることによって光触媒反応機能を有する二酸化チタンを組成の一部とする皮膜を形成したものとを、重量比で１：１〜７の割合で混合してなることを特徴とする水処理剤。
【請求項３】
水より比重が小さい粒状体の表面に、光触媒反応機能を有する二酸化チタン及び抗菌性を有するゼオライトを樹脂エマルジョンと混合したスラリーを付着させ、前記スラリーを７０℃以下の温度で乾燥処理して光触媒反応機能を有する二酸化チタンと抗菌性を有するゼオライトとを組成の一部とする皮膜を形成する様にしたことを特徴とする水処理剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばクーリングタワーや池、浄化水槽、或いは工場廃水の内部に存在させることにより、被処理水の水質を向上することができる水処理剤及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、各種の工業分野で排出される工場廃水は、法的に廃水基準を越えるような濃厚成分を含むものについては、その工場内の或いは専門の業者が有する処理設備で処理された後、行政の水処理場で処理が行われて再利用が図られる。
行政の水処理場にしても、それ以前の水処理にしても、濾過フィルターを用いて物理的に汚損成分を除去する方法、凝集剤やその他の薬品を添加して汚損成分を沈降除去する方法、静置や遠心分離により汚損成分を沈殿除去する方法、有機物からなる汚損成分を分解性バクテリアで分解する方法、などが適宜に組み合わされて採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の方法はそれぞれ以下のような問題を有するものである。濾過装置の濾過フィルターを用いる方法では汚損成分が集まって濾過フィルターを閉塞するため濾過フィルターの洗浄や取り替えを頻繁に行う必要がある。凝集剤やその他の薬品を添加する方法では、薬品はほとんど回収できないので使い捨てられることになり、コストが高いものとなる。静置法は、設備が極めて大規模になり、遠心分離法では、処理量が運転コストに見合うものではない。分解性バクテリアでは特定の汚損成分しか分解することができない。
一方、高層建築物の屋上に設置される給水槽には、多量の水が貯留されているが、常時一定量の水が循環しているわけではないので、雑菌や藻類の温床となり、鳥類の糞や植物の葉等が入り込み、汚損成分となり、家庭用の浄水機を通さなくては濁って不快な臭気を有する水が供給されることはよく認められる。
他方、池等にも多量の水が貯留されているが、雑菌や植物類が侵入してそれ自体が汚損成分となったり、溶存酸素を低下させたりするので、魚類等の生息が妨げられ、不快な臭気を発生させることがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の欠点に鑑み提案されたもので、水より比重が小さい粒状体の表面に、光触媒反応機能を有する二酸化チタン及び抗菌性を有するゼオライトを樹脂エマルジョンと混合したスラリーを付着させることによって光触媒反応機能を有する二酸化チタンと抗菌性を有するゼオライトとを組成の一部とする皮膜を形成したことを特徴とする水処理剤、及びその製造方法に関するものである。
【０００５】
上記本発明の水処理剤に用いる水より比重が小さい粒状体は、発泡スチロール等の有機物でも良いし、ガラスの独立発泡体、シリカゲル等の無機物の多孔質材料でも良い。また、その粒度は用途に応じて設定すればよく、特に限定するものではない。
【０００６】
また、光触媒反応機能を有する二酸化チタンは、従来顔料等の用途に用いられてきた数μｍ単位の二酸化チタンではなく、０．０１〜０．１μｍの超微粒子であり、既に広く且つ安定に市場に供給されている。この二酸化チタンは、紫外線を受けると電子（−）と正孔（＋）に分かれ、できた正孔が空気中の酸素を活性酸素（ＯＨラジカル）に変え、この活性酸素が難分解性といわれる多くの化学物質や有機物を水素と二酸化炭素に分解する。したがって、この超微粒子の二酸化チタンは、被処理水に浮遊、或いは溶解している汚損成分（有機物）を分解して水質を清浄化する機能を有する。尚、この二酸化チタンも水溶性ではなく、半永久的にその効果を維持する。
【０００７】
さらに、抗菌性を有するゼオライトは、一般細菌や藻類などに対して優れた抗菌力を有する銀（Ａｇ）イオンや銅（Ｃｕ）イオンをゼオライトの骨格構造内に取り込んだ（担持させた）ものであり、既に広く市場に供給されている。
尚、ゼオライトは周知のようにアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とが酸素（Ｏ）を介して網目のように結合し、結晶内に無数の細孔（１万分の２μｍ〜１千分の１μｍ）を有するため、所謂「分子ふるい」という機能を備え、物質の吸着分離性能に利用する試みも行われている。このように、この抗菌性ゼオライトは、抗菌効果を有することは勿論であるが、アンモニアやメルカプタン等の不快な臭気を吸着する脱臭機能や有害金属の除去機能をも備えている。また、構成成分のアルミニウムやケイ素の一部若しくは全部を他の元素に置き換えて合成した合成ゼオライトも既に市場に供給されているが、本発明には天然ゼオライトは勿論、上記の合成ゼオライトに抗菌性を有する金属イオンを担持させて用いても良い。
次に、抗菌力を有する金属イオンの担持方法の一例を示す。
まず、大量の水に硝酸銀（ＡｇＮＯ3 ）を溶解し、天然ゼオライトを投入してゆっくり撹拌しながら６時間以上反応させる。その後、水でよく洗浄し、ゼオライトの表面の銀（Ａｇ）イオンを取り除き、乾燥して製品（この場合、銀イオンを担持したゼオライト）を得る。
上記の抗菌性を有するゼオライトの抗菌メカニズムはまだ完全に解明されていないのであるが、微生物細胞の呼吸系、電子伝達系等の基本代謝系の酵素阻害或いは細胞膜の物質移動阻害によって抗菌性を発現すると考えられ、藻類等に広範囲に抗菌効果を発揮する。しかもゼオライトに担持された金属イオンは水中に溶解（溶出）することがないので、半永久的にその抗菌効果が作用する。さらに、この抗菌性を有するゼオライトは、無毒性が高く、無機物であるから耐熱性も優れている。
【０００８】
上記の各成分を基本成分とする本発明の水処理剤は、以下のように製造することができる。
まず、前記の光触媒反応機能を有する二酸化チタン及び抗菌性を有するゼオライトを樹脂エマルジョンと均一に混合したスラリーを作製する。上記樹脂エマルジョンは、希釈水が水であるから火災の心配がなく（多くの引火性を有する有機溶剤と比較して）、低毒性で、有機溶剤の不快臭がなく、乾燥も速く、さらにその塗膜は耐アルカリ性及び水蒸気透過率が大きいという特徴を有するが、具体的には例えば酢酸ビニル系（エチレン−酢酸ビニル共重合系、或いは塩化ビニル−酢酸ビニル共重合系などの共重合系が好ましい）エマルジョン、スチレン−ブタジエン系エマルジョン、アクリル系エマルジョンなどから適宜に選択して用いることができる。尚、一般に酢酸ビニル（共重合）系エマルジョンは耐水性、耐水洗性等に優れ、スチレン−ブタジエン系エマルジョンは耐アルカリ性、耐水性に優れ、さらに浸透性が少なく、アクリル系エマルジョンは耐候性、耐摩耗性に優れるという特徴を有し、用途に応じて適宜に選定すれば良いが、常に水処理剤が被処理水が接触していることを考慮すると、耐水性に優れたものを用いることが望ましい。
次に、上記の混合スラリーを前記の水より比重が小さい粒状体の表面にまぶす等して付着させる。
そして、７０℃以下の温度で乾燥処理すると、樹脂エマルジョン中の樹脂成分がバインダー（結合材）となって光触媒反応機能を有する二酸化チタン及び抗菌性を有するゼオライトを組成の一部とする皮膜が水より比重が小さい粒状体の表面に形成される。７０℃以上の温度で乾燥すると、樹脂エマルジョン中の樹脂が軟化溶融して光触媒反応機能を有する二酸化チタンの表面、或いは抗菌性ゼオライトの表面を覆い、抗菌性等の効果が充分に表われなくなる。
【０００９】
上記のように得られる本発明の水処理剤は、比重が水より小さいので、被処理水の水面に浮遊させておくようにしても良い。或いは被処理水を循環させるようにし、適当な収納容器に上記の水処理剤を充填したものをその循環経路に設けるようにしてもよく、或いは通水性の袋材に上記水処理剤を充填した状態で用いるようにしてもよい。また、本発明の水処理剤は、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ等の他の水処理剤と併用してもよい。
【００１０】
例えば被処理水中に混入或いは浮遊された本発明の水処理剤は、光触媒反応機能を有する二酸化チタン及び抗菌性を有するゼオライトがそれぞれ前述の効果を果たす。即ち、光触媒反応機能を有する二酸化チタンは紫外線で光触媒反応機能が作用し、被処理水に浮遊、或いは溶解している汚損成分（有機物）を分解して水質を向上する。抗菌性を有するゼオライトは藻類等に広範囲に抗菌効果を発揮する。
また、抗菌性を有するゼオライトは有害カチオンを吸着するほか、窒素酸化物等のその他の物質をも吸着するが、この抗菌性ゼオライトが吸着した物質は二酸化チタンの光触媒反応や抗菌性ゼオライトに担持された金属イオンの光触媒反応により分解される。したがって、その相乗効果により被処理水の水質を向上することができる。また、連続的に汚損成分を含む被処理水が供給されたとしても、半永久的に処理を継続することができる。
【００１１】
また、抗菌性を有するゼオライトも光触媒反応機能を有する二酸化チタンも無機物であるため、例えば定期的に新たな水処理剤と取り替え敷設する等の必要がなく半永久的にその効果を存続することができ、経済性等、その実用的価値は極めて高い。
【００１２】
したがって、本発明の水処理剤は、各種の被処理水の水質を経済的に且つ効率よく向上することができる。
また、前記従来の水処理方法と併用すると、濾過装置の濾過フィルターの交換（或いは洗浄）間隔を長期化することができる。
【００１３】
また、本発明は、水より比重が小さい抗菌性ゼオライト粒体と、水より比重が小さい粒状体の表面に光触媒反応機能を有する二酸化チタンを組成の一部とする皮膜を形成したものとを、重量比で１：１〜７、望ましくは１：２〜４の割合で混合してなることを特徴とする水処理剤をも提案するものである。
【００１４】
即ち、抗菌性を有するゼオライトは、必ずしも光触媒反応機能を有する二酸化チタンと共に担持（付着）されている必要がなく、単独の粒体として存在していてもよく、この場合も前記と同様に抗菌性ゼオライト粒体が藻類等に広範囲に抗菌効果を発揮すると共に水槽中の水に浮遊、或いは溶解している汚損成分などを吸着し、二酸化チタンは紫外線で光触媒反応機能が作用し、汚損成分を分解して水質を清浄化する。
尚、水より比重が小さい粒状体の表面に光触媒反応機能を有する二酸化チタンを組成の一部とする皮膜を形成するには、前述の通りに樹脂エマルジョンを用いて行うことができる。また、抗菌性ゼオライト粒体と、光触媒反応機能を有する二酸化チタンをその表面に担持させた粒状体とは、重量比で１：２〜５の割合で混合して用いれば良く、上記範囲外の割合では何れか一方の作用が不足する。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
【００１６】
〈水処理剤の製造〉
（実施例１）
まず、オールアクリルタイプ一液架橋型樹脂エマルジョン５０ｇと、光触媒反応機能を有する二酸化チタン（商品名『Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｐ２５』日本エアロジル株式会社製）２０ｇと、抗菌性ゼオライト（商品名『Ｚｅｏｍｉｃ  ＡＣ』株式会社シナネンゼオミック製）１０ｇと、水５０ｇとを混合し、均一な混合スラリーを作製した。
次に、粒径３〜８ｍｍの発泡スチロール粒２０ｇ（１リットル）に、抗菌性ゼオライト及び二酸化チタンを含有する前記の混合スラリーをまぶし、６５℃で乾燥して粒状とした。これを実施例１の水処理剤とする。
（実施例２）
まず、オールアクリルタイプ一液架橋型樹脂エマルジョン５０ｇと、光触媒反応機能を有する二酸化チタン２０ｇと、水５０ｇとを混合し、均一な混合スラリーを作製した。
次に、０．５〜１０ｍｍの抗菌性ゼオライトと、粒径３〜８ｍｍの発泡スチロール粒２０ｇ（１リットル）に二酸化チタンを含む前記の混合スラリーをまぶし、６５℃で乾燥して粒状としたものとを、重量比で１：３で混合した。これを実施例２の水処理剤とする。
【００１７】
〈水処理効果の確認〉
（試験方法）
容積１０リットルの水槽に、建築物の屋上に設置された給水槽から採取した薄緑色を有する水１０リットルを入れて試験用被処理水とした。
上記の試験用被処理水に、前記のように得られた水処理剤２５ｇを浮かべ、２５℃で水の汚損状況、並びに水槽内壁の汚損状況を観察した。
尚、比較のために、水処理剤を浮かべない以外は全く同様にしたものを比較例とした。
（試験結果）
前記の実施例１の水処理剤を浮かべたものは、３ケ月経過後、透明な清浄な水となった。不快な臭気もなかった。
また、実施例１の水処理剤を浮かべたものも同様であり、３ケ月後、透明な清浄な水となった。不快な臭気もなかった。
一方、水処理剤を浮かべなかった比較例では、３ケ月経過後、試験開始前より緑色が深まり、汚損成分が増大していることが確認された。また、不快な臭気も発生していた。
【００１８】
以上本発明の実施例を示したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水処理剤は、水より比重が小さい粒状体の表面に、光触媒反応機能を有する二酸化チタンと、抗菌性を有するゼオライトとを組成の一部とする皮膜を形成した構成であるから、光触媒反応機能を有する二酸化チタンは水槽中の水に浮遊、或いは溶解している汚損成分（有機物）を分解して被処理水の水質を向上する。抗菌性を有するゼオライトは藻類等に広範囲に抗菌効果を発揮する。
また、抗菌性を有するゼオライトは、アンモニアを選択吸収するほか、窒素酸化物等のその他の物質をも吸着し、この抗菌性ゼオライトが吸着した物質は二酸化チタンの光触媒反応や抗菌性ゼオライトに担持された金属イオンの光触媒反応により分解される。したがって、本発明の水処理剤は、その相乗効果により被処理水の水質を向上することができる。また、連続的に汚損成分を含む被処理水が供給されたとしても、半永久的に処理を継続することができる。
【００２０】
さらに、抗菌性を有するゼオライトも光触媒反応機能を有する二酸化チタンも無機物であり、例えば定期的に新たな水処理剤と取り替える等の必要がなく半永久的にその効果を存続することができるので、経済性等、その実用的価値は極めて高いものである。
【００２１】
したがって、本発明の水処理剤は、各種の被処理水の水質を経済的且つ効率よく向上することができる。
さらに、前記従来の水処理方法と併用することにより、濾過装置の濾過フィルターの交換（或いは洗浄）間隔を長期化することができる。
【００２２】
また、水より比重が小さい抗菌性ゼオライト粒体と、水より比重が小さい粒状体の表面に光触媒反応機能を有する二酸化チタンを組成の一部とする皮膜を形成したものとを、重量比で１：１〜７の割合で混合して用いると、経済的効果が一層増大する。