(57)【要約】【課題】重金属類の除去能に優れ、耐久性及び安全性の高い濾材を提供すること。【解決手段】金属原子を介して、フィチン酸、ポリカルボン酸、ポリグルタミン酸等の錯体形成能を有する化合物を配位結合により結合させた繊維を含む濾材。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属原子を介して、錯体形成能を有する化合物を配位結合により結合させた繊維を含む濾材。
【請求項２】
錯活性能を有する化合物が、フィチン酸、ポリカルボン酸、ポリグルタミン酸及びポリアクリル酸から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載の濾材。
【請求項３】
繊維がカルボキシル基を有することを特徴とする請求項２に記載の濾材。
【請求項４】
金属原子が、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＭｏからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２又は３に記載の濾材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は錯体形成能を有する化合物を結合させた繊維を含む濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、環境破壊が深刻化しており、工業廃水等に含まれる鉛、鉄、銅、ニッケル、亜鉛、クロム、カドミウム等の重金属類等が自然環境に及ぼす悪影響が大きな問題となっている。また、それに伴い、水道水中に残存する重金属類等が健康に与える悪影響についても懸念されている。
【０００３】
従って、これら重金属類等を水道水、廃水等から除去すべく、イオン交換樹脂のようなイオン吸着による方法、活性炭素、ゼオライト等のような物理的吸着等様々な方法が用いられている。
【０００４】
しかしながら、これらの方法は、濾材の耐久性や重金属類等の除去効果などの点から充分とはいえない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、重金属類に対する除去能に優れ、耐久性及び安全性の高い濾材を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の如き従来技術の問題点を解決するために、鋭意研究を重ねてきた。その結果、錯体形成能を有する化合物を結合させた繊維を含む濾材が、重金属類等に対する除去能に優れ、且つ、耐久性及び安全性が高い濾材であることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、下記の錯体形成能を有する化合物を結合させた濾材を提供するものである。
【０００８】
１．金属原子を介して、錯体形成能を有する化合物を配位結合により結合させた繊維を含む濾材。
【０００９】
２．錯活性能を有する化合物が、フィチン酸、ポリカルボン酸、ポリグルタミン酸及びポリアクリル酸から選ばれた少なくとも１種である上記項１に記載の濾材。
【００１０】
３．繊維がカルボキシル基を有することを特徴とする上記項２に記載の濾材。
【００１１】
４．金属原子が、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＭｏからなる群から選ばれる少なくとも１種である上記項２又は３に記載の濾材。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の濾材は、錯体形成能を有する化合物を結合させた繊維を含むことを特徴とする。
【００１３】
錯体形成能を有する化合物とは、金属原子と錯体を形成することができる化合物をいい、本発明では金属原子と錯体を形成することができる限り特に限定されないが、例えば、フィチン酸、ポリカルボン酸、ポリグルタミン酸、ポリアクリル酸等が好ましい。これらは、市販されているものを使用することもできるし、公知の方法により合成することもできる。また、フィチン酸は、種子、穀物類等の植物体から公知の方法で抽出したものも使用することができる。
【００１４】
本発明において使用される繊維の種類は限定されず、用途等に応じて適宜選択することができる。例えば、綿、麻等の植物繊維、絹、羊毛、モヘア、アルパカ等の動物繊維等を含む天然繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の合成繊維等を含む化学繊維等が挙げられる。
【００１５】
また、これら繊維は、単繊維としても使用することもできるが、糸状にしたもの、編んだもの、織ったもの、不織布としてなど、様々な形態のものを使用することができる。
【００１６】
本発明の濾材は、繊維に錯体形成能を有する化合物が結合していることを特徴とするが、錯体形成能を有する化合物を繊維へ結合する方法は特に限定されず、繊維の種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、繊維に金属原子を結合させた後に錯体形成能を有する化合物を結合させてもよいし、金属原子に錯体形成能を有する化合物を結合させ、その後繊維を結合させてもよい。繊維にカルボキシル基を導入し、該カルボキシル基に金属原子を結合させ、該金属原子と錯体形成能を有する化合物を結合させるのが好ましい。錯体形成能を有する化合物の繊維への結合効率が高くなるからである。
【００１７】
カルボキシル基を導入した繊維は、公知のもの（特開２００２−３８３６６）を使用することができる。また、例えば、カルボキシメチルセルロースを得る方法等の公知の方法により得ることもできる。
【００１８】
カルボキシル基が導入された繊維に金属原子を結合させる方法も特に限定されず、例えば、以下の方法が例示できる。
【００１９】
必要に応じて、塩酸、酢酸、クエン酸、ギ酸等の酸により酸性（例えば、ｐＨ約１〜６、好ましくは約ｐＨ２〜４）に調整した水溶液に、金属の塩を添加する。ここで、金属とは、例えば、Ｃａの電気陰性度以上の電気陰性度を有する金属原子、好ましくはＢｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＭｏからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属原子が挙げられる。また、金属の塩とは、前記の金属の硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、ギ酸塩等が例示できる。
【００２０】
その後、溶液を約１５〜６５℃、好ましくは約２０〜５０℃に調整し、カルボキシル基が導入された繊維を、必要に応じて撹拌、振盪等を行いながら、約１０分〜５時間、好ましくは約２０分〜２時間浸漬することによって、金属原子が結合した繊維を得ることができる。
【００２１】
浸漬する際のカルボキシル基が導入された繊維の量及び金属の量は、金属原子が該繊維に効率良く結合することができる限り特に限定されるものではないが、例えば、該繊維１Ｋｇあたり、金属の塩約０．１〜３モル、好ましくは約０．５〜１．５が例示できる。
【００２２】
次に、上記金属原子が結合した繊維に錯体形成能を有する化合物を結合させる方法であるが、これもまた錯体形成能を有する化合物が効率良く結合する限り限定されず、例えば、以下の方法が例示できる。
【００２３】
トリエチルアミン等の第三級アミン、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いて、例えば、約１０〜８０％、好ましくは約２０〜７０％、特に好ましくは５０％程度の錯体形成能を有する化合物の水溶液のｐＨを約１〜６、好ましくは約２〜４に調整する。
【００２４】
金属原子が結合した繊維を、約１５〜７０℃、好ましくは約４０〜５０℃の錯体形成能を有する化合物の水溶液に、１０分〜２時間程度、好ましくは３０〜１時間程度、必要に応じて撹拌、振盪等を行いながら浸漬する。このとき、繊維及び錯体形成能を有する化合物の混合割合は限定されないが、例えば、繊維に対して、約５０％の錯体形成能を有する化合物の水溶液であれば約２〜７０重量％、好ましくは約５〜５０重量％が例示できる。
【００２５】
その後、錯体形成能を有する化合物の結合した繊維を、ｐＨ約１〜４、好ましくは約２〜３に調整したｐＨ２〜３程度のギ酸水溶液に、好ましくは撹拌、振盪しながら浸漬する。
【００２６】
該繊維を十分に水洗した後、約４０〜８０℃、好ましくは約５０〜７０℃、特に好ましくは約６０℃で、１０分〜３時間程度、好ましくは３０分〜２時間程度乾燥させることにより、本発明の錯体形成能を有する化合物の結合した繊維を得ることができる。
【００２７】
本発明の錯体形成能を有する化合物が結合した繊維は、水中に存在する重金属類等を捕捉するために使用される。用途としては、例えば、水道水を浄化するために浄水器中に適用したり、その他、工業廃水、生活廃水等を濾過するためにそれらの排水口に適用したりし、限定されない。
【００２８】
また、本発明の濾材は、錯体形成能を有する化合物を結合させた繊維のほかに、必要に応じて、活性炭、ゼオライト、ベントナイト、珪藻土等の添加剤を添加することが可能である。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００３０】
実施例１
サンプルの繊維として、カルボキシル基を配位させたレーヨンスパンレース（東海染工株式会社製）を使用した。
【００３１】
ｐＨ２．１に調整したクエン酸水溶液に、０．１４Ｍになるように硫酸ジルコニウムを溶解した。その溶液に１００ｇのレーヨンスパンレースを２０〜３０℃で３０分浸漬し、金属を結合させたレーヨンスパンレースを得た。
【００３２】
水洗後、金属を結合させた上記レーヨンスパンレースに５０％フィチン酸水溶液を３０ｇ加えて５０℃で１時間、撹拌しながら浸漬し、アンモニア水でｐＨを２〜３にした。ｐＨ３前後のギ酸水溶液にフィチン酸の結合した繊維（１／１０，ｗ／ｖ）を入れて約１５分撹拌処理を５回繰り返した。その後、充分に水洗し、約６０℃で１時間程度乾燥させ、フィチン酸が結合したレーヨンスパンレースを得た（サンプル１）。
【００３３】
繊維の種類、ジルコニウム結合量、フィチン酸結合量を変えたほかは、サンプル１と同様の方法で、サンプル２〜６を得た。表１にサンプル１〜６について表す。
【００３４】
【表１】
2004082093.tif 000002
【００３５】
試験例１
１０ｐｐｍ鉛標準液１０ｍｌに、各サンプル１枚８．５ｃｍ２を浸漬し、５分間軽く撹拌した後、鉛標準液中に含まれる鉛の濃度を原子吸光分析器で測定した。結果は表２に示す。
【００３６】
【表２】
2004082093.tif 000003
【００３７】
試験例２
＜鉛除去能力及び耐久性試験＞
日本工業規格の家庭用浄水器試験方法（ＪＩＳ　Ｓ　３２０１　：１９９９）に従って、試験を行った。即ち、ＪＩＳ法で決められた連続式浄水試験装置を取り付け、鉛濃度０．０５０±０．００５ｍｇ／Ｌの試料水を試験方法に従って通水した。鉛除去率が８０％未満に低下するまでの濾過能力として、総濾過水量を求めた。結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
2004082093.tif 000004
【００３９】
試験例３
＜各種重金属の混合液での除去能力試験＞
以下の表４に示すように、０，５，１０，２５，５０，１００ｐｐｍの各濃度における各重金属溶液の混合液を作製した（例えば、１００ｐｐｍのＣｄ、１００ｐｐｍのＣｕ、１００ｐｐｍのＡｌ、１００ｐｐｍのＦｅ、１００ｐｐｍのＺｎ及び１００ｐｐｍのＰｂの混合物を作製した。同様にして、上記金属の種々濃度の混合液を作製した。）。
【００４０】
混合液２００ｍｌ中に重金属除去濾材１（±０．０２）ｇを加え、６０分間軽く撹拌しながら放置した後、濾材を取り除き、各重金属の残存量をＩＰＣ分析装置で測定し、除去率を算出した。
【００４１】
結果を表４に示す。表中の「処理」とは本発明の濾材により処理した場合を、「未処理」とは、濾材による処理を行わなかった場合を示す。
【００４２】
【表４】
2004082093.tif 000005
【００４３】
【発明の効果】
本発明のフィチン酸を結合させた繊維によれば、水中の重金属類を非常に効率良く除去でき、耐久性及び安全性にも非常に優れている。