(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と油とを含む混合液体が流入する一面と、該一面に対向する他面との間を貫通する多数の気孔を備えた多孔質基材を有する油水分離多孔質体であって、
前記気孔の開口径は０．１μｍ以上、１８０μｍ以下であり、
前記気孔の表面には油水分離体が形成され、
前記油水分離体は、撥油性付与基および親水性付与基とを有するフッ素系化合物を含む油水分離材を有し、
前記フッ素系化合物は、下記式（１）〜（４）で示される構造の化合物のうち、一種又は二種以上を含むことを特徴とする油水分離多孔質体。
【化１】
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【化２】
0006541431.tif 000013
【化３】
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【化４】
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上記式（１）及び（２）中、Ｒｆ１、Ｒｆ２は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜６であって直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキル基である。また、Ｒｆ３は、炭素数１〜６であって、直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキレン基である。
上記式（３）及び（４）中、Ｒｆ４、Ｒｆ５は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜６であって直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキレン基である。また、Ｒｆ６は、炭素数１〜６であって、直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキレン基である。また、Ｚは、酸素原子、窒素原子、ＣＦ２基又はＣＦ基である。
また、上記式（２）及び（４）中、Ｒは、２価の有機基であって、直鎖状又は分岐状の連結基である。
また、上記式（１）〜（４）中、Ｘは、アニオン型、カチオン型及び両性型からなる群から選択されるいずれか１の親水性賦与基である。
【請求項２】
前記油水分離体は、有機結合剤又は無機結合剤によって前記多孔質基材に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の油水分離多孔質体。
【請求項３】
前記油水分離体は、前記多孔質基材の前記一面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の油水分離多孔質体。
【請求項４】
前記気孔は、前記一面から前記他面に向けて、開口径が段階的、または連続的に狭められることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の油水分離多孔質体。
【請求項５】
前記撥油性付与基は、前記油水分離体の表面に４０°以上の接触角で油滴を形成させることが可能な官能基であり、また、前記親水性付与基は、前記油水分離体の表面に２０°以下の接触角で水分に対する濡れ性を付与することが可能な官能基であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項記載の油水分離多孔質体。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか一項記載の油水分離多孔質体を備えた油水分離フィルターであって、
前記多孔質基材は中空円筒形に形成され、前記一面は、中空円筒形の多孔質基材の内周面または外周面を成すことを特徴とする油水分離フィルター。
【請求項７】
請求項１ないし５いずれか一項記載の油水分離多孔質体を備えた油水分離フィルターであって、
前記多孔質基材はシート状に形成されてなることを特徴とする油水分離フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水と油とを含む混合液体を水分と油分に分離する油水分離多孔質体、およびこれを用いた油水分離フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般家庭や営業用調理場、ビルの排水、公共事業体の汚水廃液処理施設への導管からの排水には、油・ラード類が混入しており、このような水と油が混合した混合液体である排水は、油分の固着による下水道管の詰まりや、油分の酸化による臭気などの原因となる。さらには、公共下水道施設の機能の著しい妨げとなるという問題や、大雨の後等に下水道施設からの油塊（白色固形物）が港湾に流出するという問題等もあった。このため、各地域では、飲食店事業者に対して、混合液体中の油脂類等を分離、回収する阻集器を設置させて、下水道への油・ラード類を流出させないという対策もとられている。
【０００３】
また、食品製造、繊維処理、機械加工、石油精製などの廃液処理、さらに事故などによる河川、海洋などへの油の流出による油回収作業として、油水混合液を油と水とに分離する処理が行われている。
【０００４】
その他にも、例えば、原油採掘の際に海水を地層の油層に注入して、非水溶性油分の圧力を高め、生産量を確保することが一般的に行われているが、このような原油採掘に使用された排水である「油田随伴水」は非水溶性油分を多く含むため、非水溶性油分の除去処理がなされた後に廃棄されている。しかしながら、近年、海洋・湖沼等の汚染を引き起こす要因となることから、排水中の非水溶性油分含有量の規制が強化されてきており、最も厳格な国や地域では５ｍｇ／Ｌ未満の非水溶性油分含有量とすることが要求されている。
【０００５】
ところで、従来の油水分離方法としては、凝集剤による分離、吸着分離、遠心分離、加圧浮上分離、電解浮上法、コアレッサーによる粗粒化分離（例えば、特許文献１を参照）、微生物分解による分離等が知られている。
【０００６】
しかしながら、凝集剤を用いる分離方法の場合には、経費が日常的に掛かるばかりか濾過した凝集物の処理も手間と費用が掛かるという課題があった。また、遠心分離器のような機械によるもの、加圧浮上分離によるものは、多量に且つ大型の施設においては有効かもしれないが、限られたスペースに備え付けるには困難であるという課題があった。また、電解浮上法では、安定な油水分離を行うために、処理液の電気伝導度と処理量に応じて印加電力を変えるなど、制御が煩雑であるという課題があった。コアレッサー法では、超極細繊維の網目構造を有するフィルターを用いるため、保守管理上、常に目詰まりが問題になるという課題があった。さらに、微生物を用いる分離方法では、時間が掛かるとともに管理が大変であるという課題があった。
【０００７】
一方で、従来から、多孔質膜を用いた濾過膜による水処理が行われている。そして、油水分離においても、逆浸透法、限外濾過法、精密濾過法（例えば、特許文献２を参照）等が知られている。
【０００８】
しかしながら、逆浸透法、限外濾過法、精密濾過法は、原水中に存在する油などの分離対象物質が濾過膜に付着して起こるファウリング（目詰り）のため、定期的に逆圧洗浄、エアスクラビング等の物理洗浄を行う必要があるという課題があった。したがって、多孔質膜を用いた濾過膜には、長期間継続して使用できるようにするために、油の吸着しにくさ（防汚性）や、吸着した油の除去し易さ（易洗浄性）の向上が望まれているのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１９８４８３号公報
【特許文献２】特開平０５−１３７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で低コストに、水と油とを含む混合液体を水分と油分に分離して濾過することが可能な油水分離多孔質体、およびこれを用いた油水分離フィルターを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明の油水分離多孔質体、および油水分離フィルターは、以下の構成を有する。
［１］水と油とを含む混合液体が流入する一面と、該一面に対向する他面との間を貫通する多数の気孔を備えた多孔質基材を有する油水分離多孔質体であって、前記気孔の開口径は０．１μｍ以上、１８０μｍ以下であり、前記気孔の表面には油水分離体が形成され、前記油水分離体は、撥油性付与基および親水性付与基とを有するフッ素系化合物を含む油水分離材を有することを特徴とする。
なお、開口径とは、すなわち、繊維の隙間や粒子間の隙間によって形成される気孔からなる流路の幅である。
気孔の開口径は、標準粒子捕捉試験、バブルポイント試験、電子顕微鏡観察などから求めることができる。
また、前記フッ素系化合物は、下記式（１）〜（４）で示される構造の化合物のうち、一種又は二種以上を含む。
【化１】
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【化２】
0006541431.tif 000003
【化３】
0006541431.tif 000004
【化４】
0006541431.tif 000005
上記式（１）及び（２）中、Ｒｆ１、Ｒｆ２は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜６であって直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキル基である。また、Ｒｆ３は、炭素数１〜６であって、直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキレン基である。
Ｒｆ１及びＲｆ２は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜４であって直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキル基であることが好ましい。また、Ｒｆ３は、炭素数１〜４であって、直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキレン基であることが好ましい。
上記式（３）及び（４）中、Ｒｆ４、Ｒｆ５は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜６であって直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキレン基である。また、Ｒｆ６は、炭素数１〜６であって、直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキレン基である。また、Ｚは、酸素原子、窒素原子、ＣＦ２基又はＣＦ基である。
また、Ｚが窒素原子又は炭素原子の場合、Ｚから分岐したペルフルオロアルキル基が当該Ｚに結合していてもよい。
Ｒｆ４及びＲｆ５は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜３であって直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキル基であることが好ましい。また、Ｒｆ６は、炭素数１〜４であって、直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキレン基であることが好ましい。
また、上記式（２）及び（４）中、Ｒは、２価の有機基であって、直鎖状又は分岐状の連結基である。
また、上記式（１）〜（４）中、Ｘは、アニオン型、カチオン型及び両性型からなる群から選択されるいずれか１の親水性賦与基である。
【００１２】
このような構成の油水分離多孔質体によれば、油水分離多孔質体の一面から油分と水分とを含む混合液体を流入させるだけで、多孔質基材に形成された油水分離体の親水撥油性によって、混合液体が水分と油分に分離される。そして、開口径が０．１μｍ〜１８０μｍの範囲の気孔を通過することができない油分と、油水分離体の親水性によって液膜化され、気孔を通過できる水分を分離して回収することができる。
【００１４】
［２］前記油水分離体は、有機結合剤又は無機結合剤によって前記多孔質基材に結合されていることを特徴とする。
【００１５】
［３］前記油水分離体は、前記多孔質基材の前記一面に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
［４］前記気孔は、前記一面から前記他面に向けて、開口径が段階的、または連続的に狭められることを特徴とする。
【００１７】
［５］前記撥油性付与基は、前記油水分離体の表面に４０°以上の接触角で油滴を形成させることが可能な官能基であり、また、前記親水性付与基は、前記油水分離体の表面に２０°以下の接触角で水分に対する濡れ性を付与することが可能な官能基であることを特徴とする。
【００１８】
［６］［１］ないし［５］いずれか一項記載の油水分離多孔質体を備えた油水分離フィルターであって、前記多孔質基材は中空円筒形に形成され、前記一面は、中空円筒形の多孔質基材の内周面または外周面を成すことを特徴とする。
【００１９】
［７］［１］ないし［５］いずれか一項記載の油水分離多孔質体を備えた油水分離フィルターであって、前記多孔質基材はシート状に形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の油水分離多孔質体、油水分離フィルターによれば、水と油とを含む混合液体から、容易に、かつ低コストに油分を分離し、水分を濾過することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の油水分離多孔質体を備えた油水分離フィルターの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の油水分離多孔質体の一例を示す要部拡大模式図である。
【図３】第二実施形態の油水分離多孔質体を示す要部拡大模式図である。
【図４】第三実施形態の油水分離多孔質体を示す要部拡大模式図である。
【図５】第一実施形態の油水分離フィルターの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を適用した一実施形態である油水分離多孔質体、およびこれを用いた油水分離フィルターについて図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２３】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の油水分離多孔質体を備えた油水分離フィルターの一例を示す断面図である。
本実施形態の油水分離フィルター１０は、フィルターケース１１と、このフィルターケース１１の内部に収容された油水分離多孔質体１２とを備えている。
油水分離多孔質体１２は、例えば中空円筒形に形成されている。本実施形態においては、この中空円筒形の油水分離多孔質体１２の外周面となる一面１２ａ側から、水と油とを含む混合液体を流入させる。そして、油水分離多孔質体１２の内周面となる他面１２ｂ側から、油水分離後の水を流出させる。
【００２４】
油水分離多孔質体１２の中空部分、即ち、他面１２ｂに接するように、中空管１３が形成されている。この中空管１３は、油水分離多孔質体１２の他面１２ｂ側から流出する水分を中空管１３の内部に導くための多数の開口１３ａが形成されている。
【００２５】
フィルターケース１１には、混合液体を内部に流入させる流入口１１ａ，油水分離多孔質体１２によって分離された油分をオーバーフローによって流出させる排油口１１ｂ、および、中空管１３に接続され、油水分離多孔質体１２によって分離された水分を流出させる排水口１２ｃがそれぞれ形成されている。
【００２６】
図２（ａ）は、本発明の油水分離多孔質体を示す外観斜視図である。図２（ｂ）は、本発明の油水分離多孔質体を示す要部拡大模式図である。
油水分離フィルター１０は、全体が水浸透性の多孔質材を中空円筒形に形成した多孔質基材２１を備える。この多孔質基材２１は、外周面２１ａと内周面２１ｂとの間を貫通する多数の気孔２２が形成されている。そして、外周面２１ａ、内周面２１ｂ、および気孔２２の表面（内側面）には、油水分離体２３が形成されている。
【００２７】
なお、油水分離体２３は、多孔質基材２１に油水分離体２３を所定の厚み範囲で多数分散させてなる。即ち、本実施形態の油水分離フィルター１０は、多孔質基材２１に油水分離体２３を分散配置させたものであり、実際には油水分離体２３の形成部分と、それよりも内側の多孔質基材２１との間に明瞭な界面が存在するわけではない。
【００２８】
多孔質基材２１は、多数の気孔２２を備えた材料からなり、例えば、繊維、多孔質樹脂、セラミックス等から構成され、気孔２２は水分の流路とされている。こうした多孔質基材２１は、個々の気孔２２の開口径ｄが０．１μｍ以上、１８０μｍ以下のものを用いる。０．５〜７５μｍであることがより好ましく、１〜５０μｍであることがさらに好ましい。ここで、気孔２２の開口径ｄが０．１μｍ未満であると、水の透過抵抗が大きくなり、加圧が必要となる場合や、透過に時間が必要となる場合があるために好ましくない。一方、気孔２２の開口径ｄが１８０μｍを超えると、油が通過し始めるために好ましくない。これに対して、気孔２２の開口径ｄが上記範囲内であると、油の透過が起こらず、実用上適した範囲の通水速度となるために好ましい。
【００２９】
このような構成の油水分離多孔質体１２は、多孔質基材２１に形成された油水分離体２３の親水性および撥油性（以下、親水撥油性と称する）によって、水と油とを含む混合液体を水分Ｗと油分Ｇに分離する。
【００３０】
例えば、油水分離フィルター１０を、混合液体が排出される排出経路に配置し、流入口１１ａから混合液体を油水分離多孔質体１２の一面１２ａに流入させると、混合液体は、油水分離体２３の親水撥油性によって水分と油分に分離される。そして、水分Ｗが例えば液圧によって油水分離多孔質体１２の一面１２ａから他面１２ｂに向けて通過する。一方、油水分離体２３によって油水分離された後の油分Ｇは、多孔質基材２１の気孔２２を通過することができず、油水分離多孔質体１２の外周面１２ａに留まり、水分Ｗとの比重差によってフィルターケース１１の上部に浮上する。
なお、本実施形態のような油水分離フィルター１０を、直列に複数個配置して、多段式の油水分離フィルターとすることもできる。
【００３１】
油水分離体２３は、撥油性付与基および親水性付与基とを有するフッ素系化合物を含む材料から構成されている。撥油性付与基は、油水分離体２３の表面に例えば４０°以上の接触角で油滴を形成させる官能基である。また、親水性付与基は、油水分離体２３の表面に例えば２０°以下の接触角で水分に対する濡れ性を付与する官能基である。
なお、こうした接触角は、例えば、自動接触角計（協和界面科学社製、「Ｄｒｏｐ  Ｍａｓｔｅｒ  ７０１」）により測定することができる。
【００３２】
油水分離体２３は、こうした撥油性付与基および親水性付与基の存在によって、親水撥油性を持つ。この油水分離体２３に水と油とを含む混合液体が接触すると、油分は接触角の大きい油滴として凝集し、水分は接触角が小さい濡れ性を保ったままとなる。これによって、凝集して大きい油滴となった油分は油水分離多孔質体１２の表面に留まり、あるいは水との比重差によって混合液体の表層に浮遊する。一方、濡れ性を保った水分は凝集することなく油水分離多孔質体１２の気孔２２を通過することができる。こうした作用によって、油水分離多孔質体１２は、混合液体から油分を分離することができる。
【００３３】
【化５】
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【００３４】
【化６】
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【００３５】
【化７】
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【００３６】
【化８】
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ここで、上記式（１）及び（２）中、Ｒｆ１、Ｒｆ２は、それぞれ同一または互いに異なる炭素数１〜６のペルフルオロアルキル基、Ｒｆ３は、炭素数１〜６のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。
Ｒｆ１及びＲｆ２は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜４であって直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキル基であることが好ましい。また、Ｒｆ３は、炭素数１〜４であって、直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキレン基であることが好ましい。
【００３７】
また、上記式（３）及び（４）中、Ｒｆ４、Ｒｆ５は、それぞれ同一または互いに異なる炭素数１〜６のペルフルオロアルキレン基、Ｒｆ６は、炭素数１〜６のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分岐状であってもよい。また、Ｚは、酸素原子、窒素原子、ＣＦ２基又はＣＦ基である。また、Ｚが窒素原子又は炭素原子の場合、Ｚから分岐したペルフルオロアルキル基が当該Ｚに結合していてもよい。
Ｒｆ４及びＲｆ５は、それぞれ同一または互いに異なる、炭素数１〜３であって直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキル基であることが好ましい。また、Ｒｆ６は、炭素数１〜４であって、直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキレン基であることが好ましい。
【００３８】
また、上記式（２）及び（４）中、Ｒは、２価の有機基であって、直鎖状又は分岐状の連結基であり、分子鎖中にエーテル結合、エステル結合、アミド結合及びウレタン結合から選択される１種以上の結合を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。
【００３９】
また、上記式（１）〜（４）中、Ｘは、アニオン型、カチオン型及び両性型からなる群から選択されるいずれか１の親水性賦与基である。
【００４０】
上述したように、上記式（１）〜（４）で示されるフッ素系化合物は、分子中に撥油性賦与基と親水性賦与基とを含む親水撥油剤である。換言すると、本実施形態の油水分離多孔質体１２は、多孔質基材２１の気孔２２に親水撥油性の油水分離体２３が存在するものである。また、上記式（１）〜（４）で示されるフッ素系化合物からなる群から選ばれる一種又は二種以上のフッ素系化合物を含む混合物を、油水分離体２３として用いてもよい。
以下、油水分離体２３を構成する親水撥油剤について、フッ素系化合物ごとに詳細に説明する。
【００４１】
（親水撥油剤）
「直鎖状のフッ素系化合物」
上記式（１）又は上記式（２）に示す、直鎖状（又は分岐状）のフッ素系化合物では、窒素原子と、Ｒｆ１とＲｆ２で示されるペルフルオロアルキル基およびＲｆ３で示されるペルフルオロアルキレン基とから構成される、含窒素ペルフルオロアルキル基が、撥油性賦与基となる。
また、上記式（１）又は上記式（２）に示すフッ素系化合物では、上記撥油性賦与基であるＲｆ１〜Ｒｆ３中の、フッ素が結合した炭素数の合計が４〜１２個の範囲であることが好ましい。フッ素が結合した炭素数が４未満であると、撥油効果が不十分であるために好ましくない。
【００４２】
なお、上記式（２）中、Ｒは、分子鎖中において撥油性賦与基と親水性賦与基とを繋ぐ連結基である。連結基Ｒの構造は、直鎖状又は分岐状の、２価の有機基であれば特に限定されるものではない。また、連結基Ｒは、分子鎖中にエーテル結合、エステル結合、アミド結合及びウレタン結合から選択される１種以上の結合を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。
【００４３】
具体的には、例えば、連結基Ｒは、炭素数１〜２０の炭化水素基であってもよいし、ポリオキシアルキレン基及びエポキシ基から選択される１種以上を含んでいてもよい。
【００４４】
なお、連結基Ｒは、親水撥油剤に賦与したい特性に応じて、適宜選択して導入することが好ましい。具体的には、例えば、水や有機溶媒への溶解性を調整したい場合、親水撥油剤を含む表面被覆材（コーティング剤）と基材との密着性を改善して耐久性を向上させたい場合、親水撥油剤と樹脂成分又は塗料成分との相溶性を向上させたい場合等が挙げられる。その方法としては、分子間相互作用に影響を及ぼす極性基の有無や種類を調整する、直鎖状又は分岐構造とした炭化水素基の鎖長を調整する、基材や樹脂成分又は塗料成分に含まれる化学構造の一部と類似の構造を導入する、などがある。
【００４５】
また、上記式（１）又は上記式（２）中、Ｘは、アニオン型、カチオン型及び両性型からなる群から選択されるいずれか１の親水性賦与基である。
以下、親水性賦与基Ｘを場合分けして、親水撥油剤の構造を説明する。
【００４６】
［アニオン型］
親水性賦与基Ｘがアニオン型である場合、上記Ｘは、末端に「−ＣＯ２Ｍ１」、「−ＳＯ３Ｍ１」、「−ＯＳＯ２Ｍ１」、「−ＯＰ（ＯＨ）Ｏ２Ｍ１」、「−ＯＰＯ３Ｍ１２」又は「＝Ｏ２ＰＯ２Ｍ１」（Ｍ１は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｍｇ、Ａｌ、Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｎ＋；Ｒ１〜Ｒ４は水素原子またはそれぞれ独立した炭素数１〜２０までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基）を有する。
【００４７】
アルカリ金属としては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）が挙げられる。また、アルカリ土類金属しては、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）が挙げられる。
【００４８】
また、第４級アンモニウム塩（Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｎ＋）としては、Ｒ１〜Ｒ４が水素原子またはそれぞれ独立した炭素数１〜２０までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基であれば、特に限定されるものではない。より具体的には、Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４が全て同じ化合物としては、例えば、（ＣＨ３）４Ｎ＋、（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ＋、（Ｃ３Ｈ７）４Ｎ＋、（Ｃ４Ｈ９）４Ｎ＋、（Ｃ５Ｈ１１）４Ｎ＋、（Ｃ６Ｈ１３）４Ｎ＋、（Ｃ７Ｈ１５）４Ｎ＋、（Ｃ８Ｈ１７）４Ｎ＋、（Ｃ９Ｈ１９）４Ｎ＋、（Ｃ１０Ｈ２１）４Ｎ＋等が挙げられる。また、Ｒ１Ｒ２Ｒ３が全てメチル基の場合としては、例えば、Ｒ４が（Ｃ２Ｈ５）、（Ｃ６Ｈ１３）、（Ｃ８Ｈ１７）、（Ｃ９Ｈ１９）、（Ｃ１０Ｈ２１）、（Ｃ１２Ｈ２５）、（Ｃ１４Ｈ２９）、（Ｃ１６Ｈ３３）、（Ｃ１８Ｈ３７）等の化合物が挙げられる。さらに、Ｒ１Ｒ２が全てメチル基の場合としては、例えば、Ｒ３Ｒ４が全て（Ｃ８Ｈ１７）、（Ｃ１０Ｈ２１）、（Ｃ１２Ｈ２５）、（Ｃ１４Ｈ２９）、（Ｃ１６Ｈ３３）、（Ｃ１８Ｈ３７）等の化合物が挙げられる。更にまた、Ｒ１がメチル基の場合としては、例えば、Ｒ２Ｒ３Ｒ４が全て（Ｃ４Ｈ９）、（Ｃ８Ｈ１７）等の化合物が挙げられる。
【００４９】
ところで、油水分離多孔質体１２など、水分を含む液体に接触させて使用するような用途においては、水に対する耐久性や親水撥油効果の持続性を有することが望まれる。こうした観点から、本実施形態の油水分離体２３を構成する親水撥油剤は、水への溶解性が低い難溶性化合物であることが望ましい。すなわち、本実施形態の油水分離体２３を構成する親水撥油剤は、親水性賦与基Ｘがアニオン型である場合、対イオンである上記Ｍ１が、アルカリ土類金属やＭｇ、Ａｌであることが好ましく、特にＣａ、Ｂａ、Ｍｇが親水撥油性に優れ、水への溶解度が低いことから好ましい。
【００５０】
［カチオン型］
親水性賦与基Ｘがカチオン型である場合、上記Ｘは、末端に「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・Ｃｌ−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・Ｂｒ−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・Ｉ−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・ＣＨ３ＳＯ３−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・ＮＯ３−」、「（−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７）２ＣＯ３２−」又は「（−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７）２ＳＯ４２−」（Ｒ５〜Ｒ７は水素原子またはそれぞれ独立した炭素数１〜２０までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基）を有する。
【００５１】
［両性型］
親水性賦与基Ｘが両性型である場合、上記Ｘは、末端に、カルボキシベタイン型の「−Ｎ＋Ｒ８Ｒ９（ＣＨ２）ｎＣＯ２−」、スルホベタイン型の「−Ｎ＋Ｒ８Ｒ９（ＣＨ２）ｎＳＯ３−」又はアミンオキシド型の「−Ｎ＋Ｒ８Ｒ９Ｏ−」（ｎは１〜５の整数、Ｒ８、Ｒ９は水素原子または炭素数１〜１０のアルキル基）を有する。
【００５２】
なお、本実施形態における油水分離体２３を構成する親水撥油剤は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述したフッ素系化合物の構造の具体例においては、含窒素ペルフルオロアルキル基からなる撥油性賦与基として、式（１）及び式（２）中に示すＲｆ１及びＲｆ２が対称である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、非対称であってもよい。
【００５３】
「環状のフッ素系化合物」
上記式（３）又は上記式（４）に示す、環状のフッ素系化合物では、窒素原子と、Ｒｆ４、Ｒｆ５およびＲｆ６で示されるペルフルオロアルキレン基と、Ｚとから構成される、含窒素ペルフルオロアルキル基が、撥油性賦与基となる。
また、上記式（３）又は上記式（４）に示すフッ素系化合物では、上記撥油性賦与基であるＲｆ４〜Ｒｆ６及びＺ中の、フッ素が結合した炭素数の合計が４〜１２個の範囲であることが好ましい。フッ素が結合した炭素数が４未満であると、撥油効果が不十分であるために好ましくない。
【００５４】
なお、上記式（４）中、Ｒは、分子鎖中において撥油性賦与基と親水性賦与基とを繋ぐ連結基である。連結基Ｒの構造は、直鎖状又は分岐状の、２価の有機基であれば特に限定されるものではない。また、連結基Ｒは、分子鎖中にエーテル結合、エステル結合、アミド結合及びウレタン結合から選択される１種以上の結合を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。
【００５５】
具体的には、例えば、連結基Ｒは、炭素数１〜２０の炭化水素基であってもよいし、ポリオキシアルキレン基及びエポキシ基から選択される１種以上を含んでいてもよい。
【００５６】
また、上記式（３）又は上記式（４）中、Ｘは、アニオン型、カチオン型及び両性型からなる群から選択されるいずれか１の親水性賦与基である。
以下、親水性賦与基Ｘを場合分けして、親水撥油剤の構造を説明する。
【００５７】
［アニオン型］
親水性賦与基Ｘがアニオン型である場合、上記Ｘは、末端に「−ＣＯ２Ｍ１」、「−ＳＯ３Ｍ１」、「−ＯＳＯ２Ｍ１」、「−ＯＰ（ＯＨ）Ｏ２Ｍ１」、「−ＯＰＯ３Ｍ１２」又は「＝Ｏ２ＰＯ２Ｍ１」（Ｍ１は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｍｇ、Ａｌ、Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｎ＋；Ｒ１〜Ｒ４は水素原子またはそれぞれ独立した炭素数１〜２０までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基）を有する。
【００５８】
アルカリ金属としては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）が挙げられる。また、アルカリ土類金属しては、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）が挙げられる。
【００５９】
また、第４級アンモニウム塩（Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｎ＋）としては、Ｒ１〜Ｒ４が水素原子またはそれぞれ独立した炭素数１〜２０までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基であれば、特に限定されるものではない。より具体的には、Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４が全て同じ化合物としては、例えば、（ＣＨ３）４Ｎ＋、（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ＋、（Ｃ３Ｈ７）４Ｎ＋、（Ｃ４Ｈ９）４Ｎ＋、（Ｃ５Ｈ１１）４Ｎ＋、（Ｃ６Ｈ１３）４Ｎ＋、（Ｃ７Ｈ１５）４Ｎ＋、（Ｃ８Ｈ１７）４Ｎ＋、（Ｃ９Ｈ１９）４Ｎ＋、（Ｃ１０Ｈ２１）４Ｎ＋等が挙げられる。また、Ｒ１Ｒ２Ｒ３が全てメチル基の場合としては、例えば、Ｒ４が（Ｃ２Ｈ５）、（Ｃ６Ｈ１３）、（Ｃ８Ｈ１７）、（Ｃ９Ｈ１９）、（Ｃ１０Ｈ２１）、（Ｃ１２Ｈ２５）、（Ｃ１４Ｈ２９）、（Ｃ１６Ｈ３３）、（Ｃ１８Ｈ３７）等の化合物が挙げられる。さらに、Ｒ１Ｒ２が全てメチル基の場合としては、例えば、Ｒ３Ｒ４が全て（Ｃ８Ｈ１７）、（Ｃ１０Ｈ２１）、（Ｃ１２Ｈ２５）、（Ｃ１４Ｈ２９）、（Ｃ１６Ｈ３３）、（Ｃ１８Ｈ３７）等の化合物が挙げられる。更にまた、Ｒ１がメチル基の場合としては、例えば、Ｒ２Ｒ３Ｒ４が全て（Ｃ４Ｈ９）、（Ｃ８Ｈ１７）等の化合物が挙げられる。
【００６０】
なお、本実施形態のように、油水分離体２３が水分を含む液体と常に接触するような用途においては、水に対する耐久性や親水撥油効果の持続性を有することが望まれる。上記観点から、本実施形態の油水分離体２３に用いられる親水撥油剤は、水への溶解性が低い難溶性化合物であることが望ましい。すなわち、本実施形態の油水分離体２３に用いられる親水撥油剤は、親水性賦与基Ｘがアニオン型である場合、対イオンである上記Ｍ１が、アルカリ土類金属やＭｇ、Ａｌであることが好ましく、特にＣａ、Ｂａ、Ｍｇが親水撥油性に優れ、水への溶解度が低いことから好ましい。
【００６１】
［カチオン型］
親水性賦与基Ｘがカチオン型である場合、上記Ｘは、末端に「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・Ｃｌ−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・Ｂｒ−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・Ｉ−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・ＣＨ３ＳＯ３−」、「−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７・ＮＯ３−」、「（−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７）２ＣＯ３２−」又は「（−Ｎ＋Ｒ５Ｒ６Ｒ７）２ＳＯ４２−」（Ｒ５〜Ｒ７は水素原子またはそれぞれ独立した炭素数１〜２０までの直鎖もしくは分岐状のアルキル基）を有する。
【００６２】
［両性型］
親水性賦与基Ｘが両性型である場合、上記Ｘは、末端に、カルボキシベタイン型の「−Ｎ＋Ｒ８Ｒ９（ＣＨ２）ｎＣＯ２−」、スルホベタイン型の「−Ｎ＋Ｒ８Ｒ９（ＣＨ２）ｎＳＯ３−」又はアミンオキシド型の「−Ｎ＋Ｒ８Ｒ９Ｏ−」（ｎは１〜５の整数、Ｒ８、Ｒ９は水素原子または炭素数１〜１０のアルキル基）を有する。
【００６３】
なお、油水分離体２３に用いる親水撥油剤は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述したフッ素系化合物の構造の具体例においては、含窒素ペルフルオロアルキル基からなる撥油性賦与基として、式（３）及び式（４）中に示すＲｆ４及びＲｆ５がＺを挟んで対称である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、非対称であってもよい。
【００６４】
なお、油水分離体２３には、更にフッ素樹脂粒子を含有させることも好ましい。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ, ＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）などが挙げられる。
この場合、油水分離体２３がフッ素系樹脂粒子を含むことで、撥油性を長期間維持することができる。
【００６５】
（結合剤）
本実施形態における油水分離体２３は、多孔質基材２１に上記式（１）〜（４）で示されるフッ素系化合物（親水撥油剤）が単独または結合剤と複合化されたものである。換言すると、多孔質基材２１に油水分離体２３を構成する上記フッ素系化合物（親水撥油剤）が存在するものである。また、油水分離多孔質体１２は、分離対象である混合液体によって上記フッ素系化合物が流失しないために、多孔質基材２１に当該フッ素系化合物が油水分離体２３として固着されている。
【００６６】
具体的には、油水分離多孔質体１２は、気孔２２の表面を含む多孔質基材２１の表面の一部又は全部が、上記式（１）〜（４）で示されるフッ素系化合物（親水撥油剤）を含む塗膜（塗布膜）、あるいは上記式（１）〜（４）で示されるフッ素系化合物と結合剤とを主成分とする塗膜（塗布膜）によって被覆されていてもよい。
【００６７】
塗膜（塗布膜）は、上述したフッ素系化合物（親水撥油剤）のみからなる場合と、結合剤を含む場合とがある。結合剤を含む場合は、親水撥油剤と結合剤との質量組成比は、０．２〜９９．８対９９．８〜０．２の範囲であることが好ましい。ここで、親水撥油剤の質量組成比が０．２未満であると、十分な親水撥油性が得られないために好ましくない。また、親水撥油剤の質量組成比が９９．８を超えると、結合剤による固定効果が不十分となるため、経済的に好ましくない。
【００６８】
結合剤としては、具体的には、例えば、有機結合剤（樹脂）や無機結合剤（無機ガラス）が挙げられる。有機結合剤（樹脂）としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂等があり、具体的には、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、シリコーン樹脂、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルコール、アクリルポリオール系樹脂、ポリエステルポリオール系樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂や熱硬化性アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
【００６９】
油水分離体２３がもつ親水撥油性の特性を最大限に発揮させるためには、結合剤を用いることが望ましい。結合剤としては、親水性ポリマーを用いることが好ましい。また、親水性ポリマーとしては、ヒドロキシル基を含有しているものが好ましい。
【００７０】
親水性ポリマーとしては、具体的には、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、セルロースなどの多糖およびその誘導体などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。親水性ポリマーは、架橋剤により架橋してもよい。このような架橋により、塗膜の耐久性が向上する。
【００７１】
架橋剤としては、特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体的には、例えば、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、アルデヒド化合物、紫外線架橋型化合物、脱離基含有化合物、カルボン酸化合物、ウレア化合物などが挙げられる。
【００７２】
無機結合剤（無機ガラス）としては、具体的には、例えば、化学式［Ｒ１４Ｓｉ（ＯＲ１５）３］で示されるトリアルコキシシラン、化学式［Ｓｉ（ＯＲ１６）４］（Ｒ１４〜Ｒ１６はそれぞれ独立した炭素数１〜６までのアルキル基）で示されるテトラアルコキシシラン等のシラン化合物や、水ガラス等が挙げられる。これらの中でも、水ガラスは、耐久性の向上効果が高いために好ましい。
また、無機補強材として、ヒュームドシリカやコロイダルシリカ等の無機粒子も使用できる。こうした無機補強材を加えることで、含窒素フッ素化合物の水中への溶出性の低減や塗布膜の強度の向上を図ることができる。
【００７３】
（基材）
本実施形態の油水分離多孔質体１２において、分離された水を主体的に通過させる気孔２２は、多孔質基材２１によって形成されている。多孔質基材２１の材質としては、開口径が０．１μｍ以上、１８０μｍ以下の気孔２２が形成された繊維質材料または多孔質材料であれば特に限定されるものではなく、有機物であってもよいし、無機物であってもよい。更には有機物と無機物との複合物であってもよい。したがって、本実施形態の多孔質基材２１の態様としては、有機物の繊維質材料または多孔質材料、無機物の繊維質材料または多孔質材料が挙げられる。
【００７４】
ここで、多孔質基材２１として利用可能な有機物としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、セルロース製のろ紙、織布や編物、不織布等、繊維集合体からなるシートフィルター、バッグフィルター、メンブレンフィルター、糸巻式やプリーツ式、デプス式等のカートリッジフィルター（ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、レーヨン、ナイロン、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、グラスファイバー、金属繊維、金属網、粒状活性炭、繊維状活性炭等）、焼結フィルター（金属、セラミックス、プラスチック等の粉末や繊維を熱および圧力により直接接着したもの）などが挙げられる。
【００７５】
これら繊維質材料または多孔質材料からなる多孔質基材２１において、気孔２２の開口径（すなわち、繊維の隙間や粒子間の隙間）は、０．１μｍ以上、１８０μｍ以下のものが選択される。気孔２２の開口径が０．１μｍ未満であると、水（水分）の透過抵抗が大きくなり、加圧が必要となる場合や、透過に時間が必要となる場合があるために好ましくない。
【００７６】
一方、気孔２２の開口径が１８０μｍを超えると、油（油分）が通過し始めるために好ましくない。これに対して、気孔２２の開口径が上記範囲内であると、油の透過が起こらず、かつ、実用上適した範囲の通水速度となるために好ましい。なお、多孔質基材２１に形成された気孔２２は、必ずしも油分を全く通過させない構成に限定されるものではなく、水分を主体的に通過させ、油分も一定割合で通過可能な幅のものも含む。
【００７７】
油水分離体２３は、上記式（１）〜（４）で示されるフッ素系化合物（親水撥油剤）を繊維多孔質体からなる基材に担持させる。
フッ素系化合物を多孔質基材に担持させる方法としては、上記フッ素系化合物（親水撥油剤）の溶解液または分散液に、担持させる多孔質基材を浸漬、あるいは前記溶解液または分散液を担持させる多孔質基材にスプレーコートし、乾燥により溶媒を除去する手法などが適用可能である。
【００７８】
また、例えば、通液可能な多数の開口を備えた網状や籠状の中空円筒体をカートリッジコアとして用い、このカートリッジコアの周面にフッ素系化合物を担持させたシートや繊維を巻き付けて固定することによって、油水分離多孔質体１２を作製することも可能である。
【００７９】
油水分離体２３は、親水撥油剤と結合剤および無機補強材のほかに、流動性改善剤、界面活性剤、難燃剤、導電付与剤、防カビ剤等の親水撥油以外の機能を付与するために添加剤を任意成分としてさらに含んでもよい。
【００８０】
以上のような構成の油水分離多孔質体１２を備えた油水分離フィルター１０の作用を説明する。
本実施形態の油水分離フィルター１０の流入口１１ａから、水と油とを含む混合液体を流入させると、油水分離多孔質体１２を構成する多孔質基材２１に形成された油水分離体２３の親水撥油性によって、混合液体が水分と油分に分離される。
そして、分離された油分は、開口径が０．１μｍ〜１８０μｍの範囲の気孔２２を通過することができず、水分との比重差によってフィルターケース１１の上部に浮上する。一方、水分は油水分離体２３の親水性によってトラップされて液膜化され、気孔２２を通過して中空管１３の内部に達する。
【００８１】
そして、分離された油分は排油口１１ｂからオーバーフローによって排出される。一方、水分はフィルターケース１１の底部の排水口１２ｃから排出される。
【００８２】
以上のように、水と油とが混合した混合溶液を本実施形態の油水分離フィルター１０に流入させるだけで、効率よく、かつ確実に混合溶液を油分と水分とに分離することが可能になる。
【００８３】
また、油水分離多孔質体１２は、多孔質基材２１に対して親水撥油性が付与されるため、有機分子や土泥類が付着し難く、優れた耐ファウリング性が得られる。また、裏返して洗浄する等の物理処理によって付着した汚れが除去され易く、易洗浄性にも優れる。
【００８４】
また、油水分離多孔質体１２は、上記式（１）〜（４）に示すフッ素系化合物のみを含む場合には、連続して結合している炭素数８以上のペルフルオロアルキル基を含有せず、生体蓄積性や環境適応性の点で問題となるＰＦＯＳまたはＰＦＯＡを生成する懸念がない化学構造でありながら、優れた親水撥油性を付与することが可能である。
【００８５】
＜第一実施形態の変形例＞
図５は、第一実施形態の油水分離フィルターの変形例を示す断面図である。
油水分離フィルター５０は、フィルターケース５１と、このフィルターケース５１の内部に収容された油水分離多孔質体１２とを備えている。
油水分離多孔質体１２は、例えば第一実施形態と同様に円筒形に形成されている。
本実施形態のフィルターケース５１には、混合液体を内部に流入させる流入口５１ａ，油水分離多孔質体１２によって油分を分離させた後の水分を流出させる排水口５１ｂがそれぞれ形成されている。
【００８６】
この実施形態では、上部から混合液体をフィルターケース５１内に導入し、上部から水分を流出させる一般的なフィルターケース５１に油水分離多孔質体１２を適用している。この場合、油水分離多孔質体１２で分離された油分はフィルターケース５１内に蓄積される。そして、油水分離性能が低下するなど一定量の油水分離を行った後、混合液体の供給を停止させ、流入口５１ａから蓄積された油分を排出して、再び油水分離を行うといったバッチ式の使用形態を採る。このため、複数の油水分離フィルター５０を用意して適宜切り替えて使用するなどによって、効率的に油水分離を行うことができる。そして、排油口を持ちないフィルターケース５１であっても、油水分離多孔質体１２を用いて効率的に油水分離を行うことができる。
【００８７】
なお、上述した実施形態のような油水分離フィルターのフィルターケースに対して、更に頂部に空気抜き用バルブを備えたものも用いることができる。こうした空気抜き用バルブから、油水分離によって分離されフィルターケース内に浮上した油分をフィルターケースの外部に取り出すことによって、連続して効率的に油水分離を行うことができる。
【００８８】
また、１つのフィルターケースに対して、複数の油水分離多孔質体を収容し、複数の油水分離多孔質体によって油水分離を行う構成にすれば、単位時間あたりの油水分離能力が向上し、より一層効率的に混合液体の油水分離を行うことが可能になる。
【００８９】
なお、上述した実施形態のような油水分離フィルターのフィルターケースにおいて、流入口や排水口の形成位置は特に限定されるものでは無く、フィルターケースの上部や下部など装置構成に応じて任意の位置に形成することができる。また、フィルターケースの形状は、上述した円筒形以外にも直方体形状や球形など、任意の形状にすることができる。
【００９０】
＜第二実施形態＞
図３は、第二実施形態における油水分離多孔質体を示す要部拡大模式図である。
本実施形態の油水分離多孔質体３２は、多数の気孔３３を有する多孔質基材３４と、気孔３３の表面を含む多孔質基材３４の表面全体に形成した油水分離体２３とを備えている。そして、本実施形態では、多孔質基材３４の一面３４ａと他面３４ｂとの間を貫通する気孔３３は、その開口径が一面３４ａから他面３４ｂに向かって連続的に狭められている。
【００９１】
こうした多孔質基材３４の気孔３３の開口径を連続的に狭める方法としては、例えば、多孔質基材３４を構成する繊維の形成密度を一面３４ａから他面３４ｂに向かって連続的に変化させたり、一面３４ａ側から薬品を浸漬させることによって、気孔３３の開口径を連続的に広げていくなどが挙げられる。
また、糸巻カートリッジなどで中心から外側に向けて緩やかに巻き密度を変化させることでも、疑似的に気孔３３の開口径を連続的に広げたような形態とすることができる。
【００９２】
このように、気孔３３の開口径を多孔質基材３４の一面３４ａから他面３４ｂに向かって連続的に狭める構成とすることで、油分が気孔３３を通過することを防止しつつ、水分の通過速度を速めて、より効率的に混合溶液の油水分離を行うことが可能になる。
【００９３】
＜第三実施形態＞
図４は、第三実施形態における油水分離多孔質体を示す要部拡大模式図である。
本実施形態の油水分離多孔質体４２は、多数の気孔４３を有する多孔質基材４４と、気孔４３の表面を含む多孔質基材４４の表面全体に形成した油水分離体２３とを備えている。そして、本実施形態では、多孔質基材４４の一面４４ａと他面４４ｂとの間を貫通する気孔４３は、その開口径が一面４４ａから他面４４ｂに向かって段階的に狭められている。例えば、本実施形態では、気孔４３の開口径が３段階に変化している。
【００９４】
こうした多孔質基材４４の気孔４３の開口径を段階的に狭める方法としては、例えば、第一の開口径の気孔４３ａを持つ多孔質基材４４Ａと、第一の開口径より狭い第二の開口径の気孔４３ｂを持つ多孔質基材４４Ｂと、第二開口径より狭い第三の開口径の気孔４３ｃを持つ多孔質基材４４Ｃとを順に重ねて貼り合わせることが挙げられる。
【００９５】
このように、気孔４３の開口径を多孔質基材４４の一面４４ａから他面４４ｂに向かって連続的に狭める構成とすることで、油分が気孔４３を通過することを防止しつつ、水分の通過速度を速めて、より効率的に混合溶液の油水分離を行うことが可能になる。
【００９６】
以上、本発明の油水分離濾過フィルターを備えた油水分離濾過モジュールの実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００９７】
例えば、上述した実施形態では、多孔質基材として中空円筒形に形成したものを用いているが、多孔質基材としてシート状（平板状）のものを用いて、このシート状の多孔質基材の気孔を含む表面に油水分離体を形成して油水分離多孔質体とすることもできる。
また、上述した実施形態では、中空円筒形の油水分離多孔質体の外周面を一面として混合液体を流入させ、内周面を他面として油水分離した水分を流出させているが、これとは逆に、中空円筒形の油水分離多孔質体の内周面を一面として混合液体を流入させ、外周面を他面として油水分離した水分を流出させる構成とすることもできる。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例によって本発明の効果をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例によって、なんら限定されるものではない。
【００９９】
（合成例１）
「２−［３−［ペルフルオロ（２−メチル−３−ジブチルアミノプロパノイル）］アミノプロピル−ジメチル−アンモニウム］アセテートの合成」
２−メチル−３−ジブチルアミノプロピオン酸メチルの電解フッ素化により得られたペルフルオロ（２−メチル−３−ジブチルアミノプロピオン酸）フルオリド１２０ｇを、ジメチルアミノプロピルアミン３９ｇをＩＰＥ溶媒５００ｍｌに溶解した溶液に、氷浴下滴下した。室温で２時間撹拌した後にろ過を行い、ろ液のＩＰＥ層をＮａＨＣＯ３水溶液と、ＮａＣｌ水溶液とで洗浄処理し、分液した後に水洗を行った。その後、ＩＰＥを留去し、さらに蒸留して粗生成物として、（Ｃ４Ｆ９）２ＮＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＮＨＣ３Ｈ６Ｎ（ＣＨ３）２を６４ｇ得た（収率４７％）。
【０１００】
次いで、得られた（Ｃ４Ｆ９）２ＮＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＮＨＣ３Ｈ６Ｎ（ＣＨ３）２を８ｇ、エタノール中で撹拌下モノクロル酢酸ナトリウムと一晩還流させ、ろ過、濃縮後、下記の式５で示されるジメチルベタイン体を９ｇ得た（収率９９％）。
【０１０１】
【化９】
0006541431.tif 000010
【０１０２】
（合成例２）
「２−［３−［［ペルフルオロ（２−メチル−３−モルホリノプロパノイル）］アミノ］プロピル−ジメチル−アンモニウム］プロパンスルホネートの合成」
２−メチル−３−モルホリノプロピオン酸メチルの電解フッ素化により得られたペルフルオロ（３−メチル−３−モルホリノプロピオン酸）フルオリド２１ｇを、ジメチルアミノプロピルアミン１０ｇをＩＰＥ溶媒１００ｍｌに溶解した溶液に氷浴下で滴下した。その後、室温下で２時間撹拌した後にろ過を行い、ろ液のＩＰＥ層をＮａＨＣＯ３水溶液と、ＮａＣｌ水溶液で洗浄処理し、分液した後に水洗を行った後、ＩＰＥを留去したところ、粗生成物として、Ｏ（ＣＦ２ＣＦ２）２ＮＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＮＨＣ３Ｈ６Ｎ（ＣＨ３）２を２２ｇ得た（粗収率８８％）。
次いで、得られたＯ（ＣＦ２ＣＦ２）２ＮＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＮＨＣ３Ｈ６Ｎ（ＣＨ３）２を５ｇ、塩化メチレン中で撹拌下１，３−プロパンスルトンと一晩還流させた後、フッ素系溶剤ＡＫ２２５とＩＰＥ混合溶剤中で再沈殿を行い、下記の式６で示されるスルホベタイン体を５．５ｇ得た（収率９８％）。
【０１０３】
【化１０】
0006541431.tif 000011
【０１０４】
本発明の油水分離多孔質体の効果を検証した。
（実験例１）
多孔質体として市販のガラスフィルター（ＳＩＢＡＴＡガラスろ過器、容量３０ｍｌ、ポアサイズ１００〜１６０μｍ）を使用し、合成例１にて合成したフッ素系化合物２質量％、ポリビニルブチラール（積水化学工業株式会社製  エスレックＢＬ−１）４質量％、エタノール９４質量％に調製した液（表面被覆材）に浸漬処理し、６０℃で２時間乾燥した。
次に、表面処理したガラスフィルターに、室温下、水２０ｍＬとｎ−ヘキサデカン５ｍＬとの混合液をよくかき混ぜながら注ぎ入れ、常圧濾過にて油水分離試験を行った。
【０１０５】
その結果、水はガラスフィルターを通過したものの、ｎ−ヘキサデカンはガラスフィルターを通過することができず油水が完全に分離された。
【０１０６】
（実験例２）
多孔質体として市販のガラスフィルター（ＳＩＢＡＴＡガラスろ過器、容量３０ｍｌ、ポアサイズ１６〜４０μｍ）を使用し、合成例１にて合成したフッ素系化合物２質量％、ポリビニルブチラール（積水化学工業株式会社製  エスレックＢＬ−１）４質量％、エタノール９４質量％に調製した液（表面被覆材）に浸漬処理し、６０℃で２時間乾燥した。
次に、実験例１と同様に、水２０ｍＬとｎ−ヘキサデカン５ｍＬとの混合液による油水分離試験を行った。
【０１０７】
その結果、水はガラスフィルターを通過したものの、ｎ−ヘキサデカンはガラスフィルターを通過することができず油水が完全に分離された。
【０１０８】
（実験例３）
多孔質体として、市販のポリプロピレン製カートリッジフィルター（ＡＤＶＡＮＴＥＣコンパクトカートリッジＭＣＰ−７−Ｃ１０Ｅ：長さ４８ｍｍ、有効濾過面積５００ｃｍ２、公称気孔径７μｍ）（図２に示す模式図を参照）を使用し、合成例１にて合成したフッ素系化合物２質量％、ポリビニルブチラール（積水化学工業株式会社製  エスレックＢＬ−１）４質量％、エタノール９４質量％に調製した液（表面被覆材）に浸漬して、カードリッジフィルターを表面処理した。このカートリッジフィルターを６０℃で２時間乾燥した後、ハウジング（ＡＤＶＡＮＴＥＣ：ＭＴＡタイプ、内容量約２５０ｍｌ）に組み込んだ（図５を参照）。
【０１０９】
次に、容量比６対１の水とｎ−ヘキサデカンの混合液１Ｌをコック付き分液ロートに入れ、上記ハウジングの流入口と分液ロートの足をチューブで接続し、混合液をよく振り混ぜてから、室温下、５０〜４０ｃｍ水柱に相当する水頭圧でカートリッジフィルターに通液した。カートリッジフィルターから水が排出し始めてから１０秒間で５００ｍｌの水が排出された。この時点で通液を止めて通過した水を目視観察したところ、ｎ−ヘキサデカン由来の油膜は認められなかった。
【０１１０】
（実験例４）
多孔質体として、外層から内層になるほど孔径を小さくした６層（６段階）プリーツタイプ（図４に示す模式図を参照）のポリプロピレン製カートリッジフィルター（ＡＤＶＡＮＴＥＣコンパクトカートリッジＭＣＰ−０１０ＡＭ−Ｃ１０Ｅ：長さ４８ｍｍ、有効濾過面積１９０ｃｍ２、公称気孔径１μｍ）を使用し、合成例２にて合成したフッ素系化合物２質量％、ポリビニルブチラール（積水化学工業株式会社製  エスレックＢＬ−１）４質量％、エタノール９４質量％に調製した液（表面被覆材）に浸漬して、カードリッジフィルターを表面処理した。このカートリッジフィルターを６０℃で２時間乾燥した後、ハウジング（ＡＤＶＡＮＴＥＣ：ＭＴＡタイプ、内容量約２５０ｍｌ）に組み込んだ。
【０１１１】
次に、実験例３と同様に、水とｎ−ヘキサデカンの混合液をカートリッジフィルターに通液した。カートリッジフィルターから水が排出し始めてから２０秒間で５００ｍｌの水が排出された。この時点で通液を止めて通過した水を目視観察したところ、ｎ−ヘキサデカン由来の油膜は認められなかった。
【０１１２】
（実験例５）
多孔質体として、外側から中心に向かって繊維に密度勾配を持たせて連続的に孔径を小さくした傾斜孔径タイプ（図３に示す模式図を参照）のポリエステル糸巻カートリッジフィルター（ＡＤＶＡＮＴＥＣカートリッジフィルターＴＣＷ−１０−ＥＰＳ：長さ２５０ｍｍ、公称気孔径１０μｍ）を使用し、合成例１にて合成したフッ素系化合物２質量％、ポリビニルブチラール（積水化学工業株式会社製  エスレックＢＬ−１）４質量％、エタノール９４質量％に調製した液（表面被覆材）に浸漬して、カードリッジフィルターを表面処理した。このカートリッジフィルターを６０℃で２時間乾燥した後、ハウジング（ＡＤＶＡＮＴＥＣ：プラスチックハウジング１ＰＡ）に組み込んだ（図５を参照）。
【０１１３】
次に、コック付き分液ロートと撹拌機を備えた水槽とを用意し、分液ロートの足にチューブを取付けて上記ハウジングの流入口に接続した。水槽に容量比６対１の水とｎ−ヘキサデカンの混合液１０Ｌを入れ、混合液を撹拌しながらポンプで分液ロートに入れ、５０〜４０ｃｍ水柱に相当する水頭圧を保ちながら、室温下で分液ロートからカートリッジフィルターに混合液を通液した。カートリッジフィルターから水が排出し始めてから２０秒間で３Ｌの水が排出された。この時点で通液を止めて通過した水を目視観察したところ、ｎ−ヘキサデカン由来の油膜は認められなかった。
【０１１４】
（比較例１）
親水撥油処理をしていない実験例１のガラスフィルターに、水２０ｍＬとｎ−ヘキサデカン５ｍＬとの混合液を注いだところ、ｎ−ヘキサデカンはガラスフィルターを通過した。油と水とが分離されなかった。
【０１１５】
＜接触角測定による評価＞
本発明における油水分離体であるフッ素系化合物によって得られる塗布膜ついて、接触角測定を行った。
具体的には、先ず、上述した合成例１、合成例２でそれぞれ得られたフッ素系化合物をエタノールに溶解させて、０．２質量％のエタノール溶液を調製した。この溶液にガラス板をディップし、引き揚げた後、自然乾燥によりエタノールを除去した。これにより、ガラス板上に塗布膜を形成した。
【０１１６】
得られた塗布膜の上に、水及びｎ−ヘキサデカン（以下、油という）をそれぞれ滴下し、ガラス基板と液滴との接触部位で形成される角度（単位：度）を、自動接触角計（協和界面科学社製、「Ｄｒｏｐ  Ｍａｓｔｅｒ  ７０１」）により測定した。
なお、水及びｎ−ヘキサデカンの滴下方法としては、下記の条件を用いた。
滴下容量：２μＬ／滴（水）
滴下容量：２μＬ／滴（ｎ−ヘキサデカン）
測定の結果、合成例１と合成例２のフッ素系化合物によって得られる塗布膜の水に対する接触角は、それぞれ１７°、油に対する接触角はそれぞれ６６°であった。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明の油水分離多孔質体を備えた油水分離フィルターは、油と水とが混合した油水混濁液から、容易に、かつ効率的に水と油とを分離して回収できるので、水と油とを分離してから回収する必要のある施設等に幅広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  油水分離フィルター
１１  フィルターケース
１２  油水分離多孔質体
２１  多孔質基材
２２  気孔
２３  油水分離体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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