(57)【要約】【課題】水道水・井戸水あるいは工業用水を、活性水素を多量に含む水質に改良する為に電気分解等の設備を用いずに低コストで改質し、しかも長期持続性のあるアルカリイオン水、及び還元水を造る。【解決手段】生物や植物における酸化・還元の調整は硫黄金属細菌によって行なわれていることをヒントとして、これらの成分を含むタンパク質・炭水化物を炭化した導電体により高周波電波を吸収し、更に高誘電体内に蓄積させて水との接触界面に電荷を放出することにより、水の電気分解作用の発生を起こし、組成中の硫黄成分を適度に溶出させて長期持続性のある水質改良剤を創出することにより解決した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ，Ｍｎ，Ｚｎのうちより選ばれた１以上の元素と結合した有機硫黄化合物を含む動物もしくは植物に由来するタンパク質炭水化物が炭化された導電性の炭素質物が高誘電体セラミックス中に均一に分散して複合焼結されていることを特徴とする水質改良剤。
【請求項２】
前記導電性の炭素質物は、家畜のふん類，肉類．貝殻類，豆類，海草類，野菜類のうちより選ばれた１以上を、石炭，コ−クス，木粉のうちより選ばれた１以上の可燃物中に埋没させて６００〜１０００℃の範囲の温度でかつ還元雰囲気中で炭化させたものである請求項１に記載の水質改良剤。
【請求項３】
前記高誘電体セラミックスがＴｉＯ２−ＢａＯ・ＴｉＯ２−ＣａＯ・ＴｉＯ２−Ｆｅ２Ｏ３系のチタン酸塩であり、更に必要によりイオン交換性能を有するＣａＯ−Ｐ２Ｏ５又はＣａＯ−Ｐ２Ｏ５−Ｋ２Ｏ系のりん酸塩、セッコウ及び焼結助剤としての粘土鉱物を含む珪酸塩組成物から成るものである請求項１又は２に記載の水質改良剤。
【請求項４】
家畜のふん類，肉類，貝殻類，豆類，海草類，野菜類のうちより選ばれた１以上の材料を、石炭及，コ−クス，木粉のうちより選ばれた１以上の可燃物中に埋没させて６００〜１０００℃の範囲の温度で、かつ還元雰囲気中で炭化させた導電性の炭素質物を１０〜２０重量％と、
ＴｉＯ２−ＢａＯ・ＴｉＯ２−ＣａＯ・ＴｉＯ２−Ｆｅ２Ｏ３系のチタン酸塩を含有する高誘電率の材料を４０〜６０重量％と、必要により、イオン交換性能を有するＣａＯ−Ｐ２Ｏ５−Ｋ２Ｏ系のりん酸塩、セツコウ、及び焼結助剤としての粘土鉱物を併せて３０〜４０重量％とを、
粉砕配合し、粒状として成形し、次いで、該混合原料を、耐熱容器内において、石炭，コ−クス，木粉のうちより選ばれた１以上の中に埋没させ、９００〜１１５０℃の範囲の温度で、かつ還元雰囲気中で焼成することを特徴とする水質改良剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２１世紀の世界的テ−マである水資源の有効利用の為に、従来使用されていなかった有害物質を含む生活廃水、産業廃水等或いは飲料には不適な水類を改良・改質して浄水化する新技術である。更に、環境汚染となる農水産系の廃棄物を有効利用する進歩的技術である。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来技術は、本発明者等の出願であって、「特願２００１−２８８５５７」（水質改良剤とその製造方法）がある。この技術は、貝殻類に含まれる硬タンパク質の物質を、可燃物の繊維及び／又は粉末の中に埋没させ、還元雰囲気中において４００〜１１００℃の範囲の温度で焼成し、該貝殻類中の炭酸カルシウムが分解されることなく、かつ該貝殻類中の硬タンパク質を無定形の炭素として用いる水質改良剤の技術である。
【０００３】
第２の従来技術は、「特開２０００−７４１８」に開示されたカキ殻とゼオライトによるセラミックス焼結体でありアルカリイオン水を生成する技術である。即ち、天然ゼオライトとカキ殻類、酸化カリウムを原料としたアルカリ還元水を造るセラミックの製造法である。換言すれば、前２者の原料をロ−タリ−キルンで１１００℃で約３０〜５０分加熱焼成し、これを５〜１０ミクロン程度の粉体として形成し、その後該粉体に酸化カリウムの粉体を３％混合した後、該粉体を有機バインダ−を使用して回転ドラムで３〜５ｍｍ程度の球形体に成形し、その後球形体を３５０℃の電気炉で２時間焼成し、更に温度を上昇させて８４０℃で約２４時間焼成処理するものである。発明の効果としては、該セラミックを水に入れるだけで簡単にアルカリ還元水を造ることができるという技術である。
【０００４】
第３の従来技術は、「特開平１１−４３３６５」に開示された、還元水用粒状セラミックス及びその製造方法のようなものがある。これは飲料用等に適した低い酸化還元電位を持つ還元水を容易に製造することのできる還元水用粒状セラミックス及びその製造方法である。その構成としては、天然ゼオライトと貝殻とを主原料とし、これに硝酸銀、酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化セレン及び酸化第２鉄を添加して１０００〜１５００℃で焼成する。効果として、本発明で得られる酸化還元電位は高いので、処理水は、飲料水、植物の成長促進、食物の腐敗防止鮮度保持、防錆効果が得られるということである。
【０００５】
第４の従来技術は、「特開平７−２９００７０」に開示されているようなもので、貝殻から分離したパ−ル層を加熱乾燥し、パ−ル層中の結晶質と非結晶質との間に微細な空隙を形成する。このパ−ル層に塩酸を供給し、パ−ル層中の炭酸カルシウムと反応させる。この後、パ−ル層を取り出して乾燥し、これを水に投入すると、空隙内に保持された残留酸が炭酸カルシウムと反応し、二酸化炭素を生じる。この二酸化炭素は、その発生期に還元性を発揮し、水中の処理対象物を脱色脱臭するというものである。
【０００６】
第５の従来技術は、「特開２００１−２６５０８」のような技術である。これは貝殻をチッソ雰囲気のオ−トクレ−ブ中で９００±５０℃３分間処理をするという技術である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術は殆どが、極めて高コストの処理によって造られれるものであり、改善の余地が大である。またこれらの従来技術は殆どすべて一般水のＯＲＰ（酸化還元電位）が＋５００〜＋７００ｍＶのものを＋１００〜−１００ｍＶのアルカリイオン水領域にまで還元される性能のものであるが、本発明の目的とするＯＲＰ−１００ｍＶ以下のアルカリ還元水領域にまで下げることは出来ないという問題点がある。更にまた、従来技術では、アルカリ還元水は電気分解装置や磁気処理などの設備を用いて造られているが、これらの設備による還元水は極めて寿命が短く、約１日以内で＋電位に戻ってしまうので長期保存性に欠点を有する。
そこで本発明の目的課題は、雨水・井戸水・河川水などで、雑菌類や野生酵母などの有機質や重金属，砒素などを含む使用できない水を、安全な生活用水・産業用水に改質すると共に長期持続性のある活性水素を多く含む、衛生的水質に改良することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この手段として、本発明の理論設計は、比誘電率が約８０である水は誘電体として電磁波を吸収する性質をもっているが、ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯の電界では比誘電率は２程度になるものである。一方導電性の炭素は、高周波のＧＨｚ帯において電波を吸収するものである。更に高誘電体として知られるチタン酸、バリウム等は、これらの電荷を蓄積するコンデンサ−として知られている。そこで本発明における仮定の理論は、大気電界から高周波の電波を吸収し、高誘電体中に蓄積して水中に投入した時の接触界面において放電して、電気分解作用を誘発するものである。これらの仮定において実験してみると、まず、前記請求項２に記載した導電性炭素は２．４ＧＨｚの電子レンジによると数分間で赤熱することを確認した。更にこれらの炭素質物とＢａＴｉＯ３とを配合し焼結したセラミックスは、水中に投入すると１０数分間でＯＲＰはマイナスゾ−ンを示すものであったが、多量の水を処理するためには、電荷の不足が認められ、製品の経済性価値から見て、なお改良の必要性があった。そこで生物或いは、植物における硫酸還元菌の作用をヒントとして、硫黄成分の還元特性を利用することを併用したものである。一般に、Ｆｅ・Ｍｎ・Ｚｎなどの硫化物は水に不溶性のものとして知られているが、電荷が加えられると溶出が促進されることを発見した。即ち、製品中に含まれる硫黄成分の溶出がある限り長期的に還元状態が維持されるものであつた。
【０００９】
前記請求項１に記載したＦｅ・Ｍｎ・Ｚｎの硫黄化合物はタンパク質とともに炭化されて硫化金属として存在するが、これらの金属元素はいずれも磁性として特徴を持つものであり、これらの硫化物が還元されると導電率が高くなり、ｎ型半導体となり炭素質物の電波吸収性能を向上させるものである。また、前記請求項２に記載した導電性炭素質物を造るための焼成温度は、６００℃未満では電波吸収性は極めて低いものであり９００℃を超えると無定形炭素体となって吸収性能は大幅に向上することを確認した。次にまた、前記請求項３に記載したチタン酸塩の外に必要により添加するりん酸塩は、雨水や井戸水に含まれるフミン質や雑菌などの有機酸と反応して除去する特性を期待したものである。
【００１０】
請求項４に記載した内容は製造方法に関するものである。炭素質物の配合率が１０重量％未満では効果が少なく、また持続性が小さくなり４０重量％を超えると焼結体が崩壊しやすくなる。また焼結温度が１１５０℃を超えると焼結が進みすぎて表面積が小さくなるので、硫黄分の水中での溶出が少なくなり効果が著しくしく低くなる。なお、本発明における硫黄成分は生物、植物体から取ることによりタンパク質の炭化体中に存在することにより、微量ずつ適度の溶出が起こり特に飲料用には好適のものであるが、産業用として早期に強い還元力を必要とする場合は硫黄成分としてＣａＳＯ４を加えて硫黄分の溶出を多くすることも出来るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明により水質改良剤を造る方法は、まず農水産或いは畜産物の廃残滓を石炭・コ−クス・木粉などと共に、耐熱容器に入れて、６００〜１０００℃の範囲の温度に加熱して炭化物を造り粉砕して粉末状とし、予め合成されたチタン酸塩と、飲料目的の場合は鶏糞などのアパタイト組成物の焼成粉末、また産業用の高還元性を必要な場合はセッコウ粉末を選択し、少量の粘土を加えて粒状に成形した後、耐熱容器中で石炭・コ−クス・木粉末などに埋没させて９００〜１１５０℃の範囲の温度で焼成して得られる。
【００１２】
（実施例１）
１）雨水・井戸水を飲料用とする場合は、次の手順で造り、製品の性能を検査した。
１）−１炭素質物は、玉ねぎの食品加工残滓をコ−クスと共にステンレス缶内に入れて９００℃で加熱した後、コ−クスを取り除いて玉ねぎの炭化体を粉末として取り出した。
１）−２高誘電体は、予め合成したＢａＴｉＯ３の粉末を用いた。
１）−３その他のセラミックス組成物は、鶏糞を５００℃で焼成した灰と粘土を用いた。
【００１３】
１）−４組成配合（重量比）
【表１】
2004261693.tif 000002
【００１４】
以上の粉末を混合し、パン型造粒機を用いて粒径３〜５ｍｍの粒状に成形した。
１）−５上記成形物をＳｕＳ３１０Ｓの容器内に石炭の粉末の中へ埋没させ、蓋をして加熱炉で１１００℃に焼成した。
１）−６製品の性能
ＯＲＰ６２０ｍＶの水道水１中に、製品粒１０ｇを投入してＯＲＰの変化を測定した。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
以上のように、投入後約３０分で−１００ｍＶを超えたアルカリ還元水領域となり１日後は−２００ｍＶに達し、以後発生した活性水素の揮発とともに電位は上昇したが５日間置いてもなお−１００ｍＶをキープした。
１）−７本実施例による飲料用水として改質したＯＲＰ−１００〜１２０ｍＶの水の水質検査を実施したデ−タは以下の通りであり、いずれも基準値１／１０以下の良質の水であった。
【００１７】
【表３】
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【００１８】
（実施例２）
２）産業用の還元水を造る場合
２）−１炭素質物は、資源として鶏糞を用いて、１）−１と同様に９００℃で加熱した炭材を用いた。
２）−２高誘電体は予め合成したＢａＴｉＯ３
２）−３その他のセラミックス組成物はセッコウを用いる。
【００１９】
２）−４組成配合（重量比）
【表４】
2004261693.tif 000005
【００２０】
以上を造粒して３〜５ｍｍの粒状とした。
２）−５上記成形物を耐火物容器内に入れ、石炭の粉末の中へ埋没させ１１５０℃で焼成した。
２）−６製品の性能
ａ）ＯＲＰ５７０ｍＶの水道水１中に製品２０ｇを投入してＯＲＰの変化を測定した。
【００２１】
【表５】
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【００２２】
以上のように強い還元力を示すものであった。
ｂ）−３５０ｍＶの水中に錆びた鉄片を入れると約１０分間で黒色のマグネタイトが表面に生成し、鉄片の表面についていた赤錆は水中に黒色粉状となって分散した。また、５日後の水の中の硫化物をパックテストで測定すると０．３〜０．５ｐｐｍを含むものであった。
【００２３】
【発明の効果】
アルカリイオン水又は還元水は、一般水道水中に存在する溶存水素（２．３〜２．６ｐｐｂ）は、本発明品によれば、２００倍以上に含有するものとなり、活性酸素を消滅させた健康飲料となり、また残留塩素は容易に消滅するが殺菌効果を維持した水となるなど、極めて大きい効果がある。また近時問題となっているアジア低開発国の方々に健康飲料水を提供する国家政策の上からも注目される効果をもたらすものである。
また工業用水においてはハイテク産業排出のセレンや六価クロム、カドミウムなどの還元による不溶化、更にコンクリ−ト製品の鉄筋の防錆による長寿命化などにも顕著な効果を有するものである。
特に本発明の更に大きい効果は、電気分解装置などを使用せず、極めて低コストでこれらの技術を利用出来、かつ、長期持続性をもっているという特別顕著な効果を有するものである。