(57)【要約】【課題】活性炭は吸着面積が高く浄化資材として広く使用されている。しかし粒が小さく軽い、また劣化再生などメンテナンス上問題があるといえる。これらを課題として、竹炭とセラミックとの複合化において製造条件を詳細に検討し、優れた特性を備えた複合材を開発した。【解決手段】セラミックの原料となる乾燥ベントナイト粉に対し、竹炭細粒を１５〜６０重量％、２，３価鉄塩水溶液をバインダーに使い、練り混み、熟成、成形、乾燥の工程を経た後、炭酸ガス雰囲気炉で８５０〜９５０℃、２〜３時間で焼結して得た竹炭セラミック複合資材の特性が極めて優れたものであることを見いだし、課題を解決した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹炭細粉と粘土鉱物ベントナイト粉とを均一混合分散後、２，３価鉄塩水溶液を加え練り混み浸透後、ペレット状に成形加工し、乾燥後、炭酸ガス雰囲気中で、温度８５０〜９５０℃、２〜３時間、焼成焼結してなる竹炭セラミック複合組成物
【請求項２】
竹炭細粉とベントナイト粉との混合比率はべントナイト粉重量に対し、竹炭細粉が１５〜６０％であることを特徴とする竹炭セラミック複合組成物
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中の汚染物質を吸着、分解により除去し、良質の活性ミネラル水に浄化するための資材に関するものである。
【０００２】
近年、科学技術の進歩により、利便性は飛躍的に良くなったものの、一方では農薬、洗剤、工業用に使われる化学物質、水質汚染は年々悪化しており生態系への影響が懸念されるところである。
【０００３】
特に、河川、湖沼の汚染は生態系への影響として、化学物質ほかに起因すると考えられる奇形魚、雌雄の中性化などの報告がある。従って河川、湖沼を水源とする浄水施設も飲料水用として高度処理の方向に力をいれつつある。
【０００４】
本発明は、浄水施設を経た水道水を、高度処理して良質の活性ミネラル水に変えるための資材を提供するものである。
竹炭と粘土鉱物とを原料とし、活性化が期待できる特殊バインダーを使うこと、および炭酸ガス雰囲気で焼成することなどにより、製造した複合組成物の性能が汚染物質の除去に極めて効果のあることを見出したことにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
汚染物質を除去できる浄水化資材として、活性炭が挙げられる。この資材は浄水施設で高度処理用に適用されてるが、細粒であるため飛散するなど有り専用の収納容器に入れて扱う必要があり、また劣化取り替え作業は困難である。一般家庭用として、活性炭入りカートリッジを使った浄水器が市販されているが、使用中の活性炭劣化などの状態変化に対し素人では対応できない。浄化資材は一定期間使用するとバクテリア繁殖の場となり洗浄、煮沸、天日干しなど行う必要がある。専用カートリッジの場合メンテナンスできない。従って資材の条件として、性能の良いこと、水中で沈む質量感のあること、市販のネット袋に収納でき資材の汚染劣化が素人でも判断でき取り替え、洗浄など再生メンテナンスが簡単にできること、および安価であるなど重要な課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、活性炭並みの優れた特性を有し、且つ上記した活性炭の持つ欠点を排除したものである。価格的にも、荒廃竹林の竹を間伐し炭化した竹炭を使うこと、また無尽蔵の粘土鉱物粉を使うことが特徴で有利である。
一連の製造工程は、以下の通りである。竹炭を細炭に粉砕して、粘土鉱物のベントナイト粉とを所定量混合分散して、特殊バインダーの２，３価鉄塩水溶液を使い練り混み熟成浸透し、これを成型機でボール状、ペレット状に成形して乾燥する。次ぎに乾燥後の成型品を炭酸ガス雰囲気の炉で焼結することにより製造する。
以上の工程を経て製造した竹炭セラミック複合物は、極めて吸着力、分解力に優れたものであることを確認し完成した。
即ち、原料を分散混合する工程、バインダーを使い練り込み熟成工程、成形工程、乾燥工程、および焼結工程 からなり、通常の陶器を製造する工程と殆ど変わりなく、機械化により簡単に量産製造できる。また、この複合物は、ボール状、ペレット状で水に沈むこと、市販のネット袋に入れてタンクに吊すことで水道水の浄化ができるなど、使い勝手が極めて容易である。またネット袋を引き上げれば資材の劣化や汚れが判断でき、洗浄、天日干し、熱湯処理などにより再生できる。従って取り替えメンテナンスも素人で出来るものである。
【０００７】
本発明の複合物の製造の詳細を以下説明する。炭化した竹炭は、粉砕機で粉砕し、１ｍｍ角以下に分級したものを使う。竹炭細粉がこれ以上粗いと成形品の機械強度が低下し劣るためである。またベントナイト粉は充分乾燥したものを使うが、粘土鉱物固有の水を排除し、バインダーの活性力を維持するために必要な手段である。竹炭細粉とベントナイト粉との配合比率はベントナイト粉重量に対し、竹炭細粉１５〜６０％である。この配合設定は、下限値が吸着性能確保の為の必要量で、上限が製品の機械的強度が劣り壊れ易くなることより判断した。バインダーの２，３価鉄塩水溶液は市販のパイウォーター原水を８００〜１０００倍希釈したものを使う。バインダー練り混み後の熟成は、成形まで少なくとも２日間混練容器内で静置保管すること充分浸透させ、安定した性能が確保できた。成形品の乾燥は風乾、あるいは熱風乾燥により行う。乾燥後の成形品は炭酸ガスが充填した雰囲気炉で温度８５０〜９５０℃で２〜３時間焼成する。
本発明は、上記した通り原料調整、配合量、練り混み熟成など成形段階に至る工程ならびに処理条件を詳細検討し発明を完成した。
【０００８】
本発明は、竹炭細粉とベントナイト粉とを２，３価鉄塩水溶液をバインダーとして練り混み組成物を成形、炭酸ガス雰囲気下で焼結したもので、竹炭本来の吸着性能に加え、炭酸ガスにより竹炭が賦活され、吸着性能が向上すること、またベントナイトが２，３価鉄塩バインダー存在化焼結されることにより、活性力のあるセラミックに変化すること、および竹炭細粉分散とベントナイトが焼結しセラミック化する過程で、両者の熱収縮力の差異から新たな微細クラックが無数に生じることなどわかった。このことは竹炭細粉とベントナイトのセラミック化による相乗効果であり、良質の活性炭に相当する吸着面積のあることがわかった。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の複合材は、良質の活性炭並の性能を有していること、活性炭のような細粒ではなくボール、ペレット状で質量感もあり取り扱いが容易であること、大量生産が可能で価格的に実用的であることなど浄水施設の高度処理を目的とした汚染物質の除去資材用に有効である。また、水道水をこの資材を用い、浄水施設で除去できない微量の化学物質の吸着、分解機能の可能性が高く、飲料水用浄化資材として使用できる。さらに、量産化することにより、より安価に供給できると、河川、湖沼の環境浄化資材として効力を発揮するものと考える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この資材を使う、用途展開を上記したが、より具体的に使い方の一例をのべる。一般家庭ではプラスチック或いはステンレス製貯水槽、もしくはペットボトルほか容器類を保有されているが、これらに水道水を貯めてこの資材を簡単なネットに入れ水中に吊すか、直接投入するだけで活性ミネラル水に変えることが出来る。また資材のメンテナンスが容易である。従って、市販の高価な浄水機の構成要素である活性炭を収納するためのカートリッジ容器を必要としない。
【実施例】
【００１１】
竹炭細粉１．５ｋｇ、ベトナイト粉１０ｋｇとを分散機で均一混合後、撹拌機付きの土練り機に移し、撹拌しながら８００倍希釈の２，３価鉄塩水溶液を少しずつ加え、市販の陶器用粘土レベルの塑性加工可能な固さに練り上げた後、密封静置して２日間熟成し、熟成後ケーキ状に取り出し、成形機で６φの円筒状ペレット粒に成形加工した。このペレットを熱風乾燥し、炭酸ガス雰囲気電気炉に入れ８７０℃で２．５時間焼成し、竹炭、セラミック複合資材を製造した。
この資材を使い水道水の飲料水としての浄化処理実験した。２リットル容量ペットボトルに水道水を１．８リットル入れ、資材を１３ｇ投入して軽く蓋をし、２４時間冷暗所に放置した。なお、資材投入の際、資材が激しく発泡することが観察できた。
２４時間経過前後の水を分析したところ、ｐＨは６．８から７．６に、遊離塩素は０．０３から０．００ｍｇ／リットルに変化した。カリウムは０．３から８ｍｇ／リットルに変化した。また、初期のカルキ臭が全くなく、風味の良い甘味のある水に変化していた。
【００１２】
竹炭細粉３．０ｋｇ、ベントナイト粉５．０ｋｇとを分散機で均一混合後、撹拌付きの土練り機に移し、撹拌しながら１０００倍希釈の２，３価鉄塩水溶液を少しずつ加え、陶器用粘土に近い状態に練り上げた後、密封静置して５日間熟成し、熟成後ケーキ状に取り出し、成形機で６φの円筒状ペレット粒に成形加工した。これを熱風乾燥し、炭酸ガス雰囲気電気炉に入れ９３０℃で２時間焼成し、竹炭、セラミック複合材を製造した。
この資材を使い、雨水の浄水化実験をした。２リットル容量ペットボトルに樋から捕集した雨水を１．８リットル入れ、資材を１５ｇ投入して軽く蓋をし、２４時間冷暗所に保管した。資材投入の際、良質の活性炭並に激しい発泡が認められた。
２４時間経過前後の水を検査したところ、ｐＨ値は５．４から７．８に、遊離塩素は０．０１から０．００ｍｇ／リットル、カリウムは０．０３から１８ｍｇ／リットルに変化した。また、大腸菌は、検出から検出無しであった。さらに初期雨水は、若干土臭がしたが２４時間経過後、この臭いもなく良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
竹炭と粘土鉱物からなる複合材であり、原料の安定供給が可能で、量産化により価格問題も解決できる。また性能も良質の活性炭に匹敵し、かつ２，３価鉄塩バインダーを使用することにより、セラミックに水のクラスターを小さくする機能が付与されるなどあり極めて質の良い水浄化資材に仕上がった。従って浄水施設の化学物質除去資材として、また水道水に微量に含まれるカルキ、および塩素化合物ほかの除去するための水浄化装置、および浴場の湯循環再生化装置、雨水浄化装置ほか、適用でき産業上利用の可能性は極めて高い。
さらに本発明の竹炭セラミック組成物は燃焼排ガス中の窒素化合物、硫黄化合物など吸着除去でき、煙道にトラップを設けることで環境維持が図れる等用途分野は広い。