(57)【要約】【課題】混在する夾雑物質を効果的に吸着除去でき、飲料水や生活あるいは産業廃液の効率的な浄化用フィルター、精製過程において効率的な除去が可能な精製用フィルター及び脱色用フィルターを提供する。【解決手段】木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿からなり、水中に溶解している有機又は無機分子を吸着し、除去する浄化、精製又は脱色用フィルター及び木綿を不活性ガス雰囲気で、木綿の完全な熱分解温度を越える３８０°Ｃ〜６００°Ｃで加熱焼成する浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿からなり、水中に溶解している有機又は無機分子を吸着し、除去することを特徴とする浄化、精製又は脱色用フィルター。
【請求項２】
炭化綿の原料として、木綿、木綿の不織布若しくは織布又は木綿糸を用いる事を特徴とする請求項１記載の浄化、精製又は脱色用フィルター。
【請求項３】
原料として、木綿が１５ｍｍ以上の繊維長があり、未加工の木綿又は脱脂綿であることを特徴とする請求項１又は２に記載の浄化、精製又は脱色用フィルター。
【請求項４】
飲料水あるいは廃液を浄化するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項５】
塩素化合物、トリハロメタン、金属、重金属、農薬、殺虫剤などの有害物質を除くフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項６】
工場、加工場などの廃液、し尿、下水処理のフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項７】
メッキ液、アミン液を除去し、精製するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項８】
ファインケミカル、医薬品、食品を精製するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項９】
有機酸、リン酸、塩類の脱色精製するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１０】
有機合成品の脱色精製するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１１】
酒類。ジュース類の脱色及び風味調整するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１２】
植物油、植物タンパク質の脱色精製するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１３】
鉱石抽出溶剤、各種溶剤の精製するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１４】
高粘性溶液の脱色及び精製するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１５】
金回収のために生成される金−シアン複合体を吸着するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１６】
水に混合した油分を吸着するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１７】
粉塵、花粉、その他微生物を吸着するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１８】
花卉の開花又は青果の成熟時に発生するエチレンガスを吸着除去するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項１９】
建築物又は自動車、航空機、船舶などの乗り物の空調設備に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２０】
病院、研究所、精密機器工場、食品工場等の無菌室を作るための装置に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２１】
冷蔵冷凍食品運搬車又は食品収納陳列ケースの脱臭に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２２】
天然又は人口の排出有毒ガスの除去に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２３】
電気製品又はＯＡ機器等から発生するオゾン吸収に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２４】
汚泥から発生するメタン、メルカプタン、硫化水素などの除去に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２５】
防毒マスク用フィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２６】
原子力発電所又は放射性廃棄施設などの非常時ガス処理に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２７】
火山性ガスの除去に使用するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２８】
炭化綿に付随する微粉末が拡散しないように、浄化用フィルターを目の細かい容器に装入して使用することを特徴とする請求項１〜２７のそれぞれに記載のフィルター。
【請求項２９】
木綿を不活性ガス雰囲気で、木綿の完全な熱分解温度を越える３８０°Ｃ〜６００°Ｃで加熱焼成することことを特徴とする請求項１〜２７のそれぞれに記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法。
【請求項３０】
焼成炉の昇温速度が毎時２０〜２００°Ｃであり、焼成温度到達後、２〜１０時間保持することを特徴とする請求項２９記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法。
【請求項３１】
木綿を脱気した後、不活性ガスを毎分１〜１０リットルの流量で通過させながら焼成することを特徴とする請求項２９又は３０に記載の浄化、精製および脱色用フィルターの製造方法。
【請求項３２】
不活性ガスが窒素あるいはアルゴンであることを特徴とする請求項２９〜３１のそれぞれに記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法。
【請求項３３】
繊維長を保持するために焼成時の木綿の密度が０．０１ｇ／ｃｍ２以下である事を特徴とする請求項４〜２７のそれぞれに記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の浄化、物質の精製及び脱色に用いる浄化、精製および脱色用フィルター及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人類の文明が近世になって爆発的に進歩し、化石燃料の燃焼や化学合成などによって大気を大きく汚染してきた。その結果、雨水には、大気中に存在する硫化物、塩化物、あるいはその他の有害物質が溶け込んでいる恐れがあり、砂礫や土壌による自然の浄化作用が間に合わない事が憂慮されている。現代も継続する水循環の大きな社会問題となっている。
河川の水はこのような雨水を溜めて利用するが、このような恐れの中で、水道水には様々な有害成分を含有する他、さらに微生物の殺菌の為に加えられる塩化物の為に、発ガンが疑われるトリハロメタンなどが存在している。
これは、各種有機廃水の他、天然水中に存在するフミン質などの有機物質と浄化処理に使用される遊離塩素が反応して生成されるものであり、メタンの４つの水素原子のうち３つをハロゲンで置換した、クロロホルム（ＣＨＣｌ３）、ブロモジクロロメタン（ＣＨ２ＢｒＣｌ２）、ブロモホルム（ＣＨＢｒ３）などの化合物の総称である、
【０００３】
安全な飲料水を得るには、これらの微量成分やバクテリアなども除く必要がある。蒸留や濾過が主な方法であるが、現在、多く用いられているのは活性炭フィルターによる濾過法であり、様々な形状のものが市販されている。上水処理用活性炭選定基準は、日本水道協会規格（ＪＷＷＡＫ　１１３−１９７４）によって規定されている。
浄水場ではウェットカーボンをスラリー状にして混入されるが、注入地点の選定や、混和接触時間を長くする為に、敷地や動力などの面で制約が大きく一定しない。またトリハロメタンの除去には、使用する活性炭の種類によって除去が完全でなかったり、全く除去出来ないものがある。
【０００４】
化学工場や食品加工場では、金属や有機物を含む多量の排水が出る。一定の基準値以下であっても、微量の有害成分が継続されると蓄積量が多くなるので無視できない汚染を生むことになる。
このために、廃液には継続的に高品質の浄化部材が要求されている。やはり、これらの主体は活性炭が用いられているが、大量に用いられる事による経費が膨大になること、また頻繁な取り替えが要求される事などにより問題が多い。
また、飲料水と同様な理由により、適切な交換時期が解らずに有害成分を環境中に流してしまう虞がある。従って、より通水にすぐれ、安価であり、吸着能力の優れた浄化部材が望まれている。
化学合成された製品あるいは天然物質から抽出され精製される製品には、微量ながら夾雑物が存在するが、これらの精製過程においては従来、活性炭が用いられて来た。
精製に活性炭を用いる理由は、夾雑物を均一な溶質から分離する事であり、活性炭にある細孔が夾雑物を吸着することを利用したものである。強力ではあるが、吸着能力には限界があり、より良い方法が求められている。
【０００５】
同様な精製過程の中で脱色は極めて困難な過程である。多くの色素は様々な精製法で除くのは困難な物質の一つであり、高度に精製されていても完全除去は肉眼的にも困難な事が判る。
この脱色過程においても、従来は活性炭が用いられて来たが、やはり吸着能力には限界があり、より能力の高い物質あるいは方法が模索されて来た。
特に、高粘性溶液の脱色や精製には、従来活性炭が用いられて来たが、粘性の高い物質は活性炭を通過し難いという問題がある。
通過をし易くするために粒径を大きくすれば、吸着力が落ちるし、粒径を小さくして吸着能を高めると、高粘性溶液が通過できないと言う背反する理由によって、両者に満足できる部材が求められて来た。
【０００６】
近年、タンカー事故による原油流出や、石油採掘現場などでの石油流出事故が頻発しており、大量の原油が環境に与える影響は大きな社会問題になっている。
これらを効率良く回収するために、様々なものが使われているが、実際の処、回収は不完全であり、大きな被害が出ている。安価で大量に使用できる部材は求められているところである。
現在の健康上の社会問題に、生活の中で取りざたされるのは、アレルギーである。アレルゲンには様々なものがあり、近年は花粉やダニによるものが急増しており、この対策には建築部材として用いられるくらい安価で、かつ大量に使用できる部材が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、混在する夾雑物質を効果的に吸着除去でき、飲料水や生活あるいは産業廃液の効率的な浄化用フィルター、精製過程において効率的な除去が可能な精製用フィルター及び脱色用フィルター及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、木綿を焼成した炭素繊維材を使用することにより、上記の問題を解決できるとの知見を得た。
本発明は、この知見に基づいて、
１．木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿からなり、水中に溶解している有機又は無機分子を吸着し、除去することを特徴とする浄化、精製又は脱色用フィルター
２．炭化綿の原料として、木綿、木綿の不織布若しくは織布又は木綿糸を用いる事を特徴とする上記１記載の浄化、精製又は脱色用フィルター
３．原料として、木綿が１５ｍｍ以上の繊維長があり、未加工の木綿又は脱脂綿であることを特徴とする上記１又は２に記載の浄化、精製又は脱色用フィルター
４．飲料水あるいは廃液を浄化するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
５．塩素化合物、トリハロメタン、金属、重金属、農薬、殺虫剤などの有害物質を除くフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
６．工場、加工場などの廃液、し尿、下水処理のフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
７．メッキ液、アミン液を除去し、精製するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
８．ファインケミカル、医薬品、食品を精製するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
９．有機酸、リン酸、塩類の脱色精製するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１０．有機合成品の脱色精製するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１１．酒類。ジュース類の脱色及び風味調整するフィルターであることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１２．植物油、植物タンパク質の脱色精製するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１３．鉱石抽出溶剤、各種溶剤の精製するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１４．高粘性溶液の脱色及び精製するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１５．金回収のために生成される金−シアン複合体を吸着するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１６．水に混合した油分を吸着するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１７．粉塵、花粉、その他微生物を吸着するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１８．花卉の開花又は青果の成熟時に発生するエチレンガスを吸着除去するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１９．建築物又は自動車、航空機、船舶などの乗り物の空調設備に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２０．病院、研究所、精密機器工場、食品工場等の無菌室を作るための装置に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２１．冷蔵冷凍食品運搬車又は食品収納陳列ケースの脱臭に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２２．天然又は人口の排出有毒ガスの除去に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２３．電気製品又はＯＡ機器等から発生するオゾン吸収に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２４．汚泥から発生するメタン、メルカプタン、硫化水素などの除去に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２５．防毒マスク用フィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２６．原子力発電所又は放射性廃棄施設などの非常時ガス処理に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
２７．火山性ガスの除去に使用するフィルターであることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のフィルター
１８．炭化綿に付随する微粉末が拡散しないように、浄化用フィルターを目の細かい容器に装入して使用することを特徴とする上記１〜２７のそれぞれに記載のフィルター
を提供する。
【０００９】
２９．木綿を不活性ガス雰囲気で、木綿の完全な熱分解温度を越える３８０°Ｃ〜６００°Ｃで加熱焼成することことを特徴とする上記１〜２７のそれぞれに記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法
３０．焼成炉の昇温速度が毎時２０〜２００°Ｃであり、焼成温度到達後、２〜１０時間保持することを特徴とする上記２９記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法
３１．木綿を脱気した後、不活性ガスを毎分１〜１０リットルの流量で通過させながら焼成することを特徴とする上記２９又は３０に記載の浄化、精製および脱色用フィルターの製造方法
３２．不活性ガスが窒素あるいはアルゴンであることを特徴とする上記２９〜３１のそれぞれに記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法
３３．繊維長を保持するために焼成時の木綿の密度が０．０１ｇ／ｃｍ２以下である事を特徴とする上記４〜２７のそれぞれに記載の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造方法
を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者は、先に「炭化綿およびその製造法」（特願２００１−０２０１３８）を提案した（先の発明）。本発明の精製用フィルターに使用する、木綿を焼成した炭化綿は、この先願の発明の、炭化綿の抜群な吸着力に着眼して浄化、精製および脱色用フィルターへ利用するものである。
すなわち、木綿を焼成して得た炭化綿が有効であり、特に平均直径５〜１５μｍの長繊維の集合体からなる炭化綿、平均長さ０．５ｃｍ〜５ｃｍの長繊維の集合体からなる炭化綿、３〜９Ｍ（Ｍｉｃｒｏｎａｉｒｅ）の炭化綿、木綿から炭化綿への直径方向の収縮率が１５〜３０％であり、かつ焼成後の炭化綿が炭化セルロースの二重構造を備えている炭化綿が特に効果的である。
【００１１】
炭化綿の原料としては、木綿、木綿の不織布若しくは織布又は木綿糸を用いる。特に木綿の繊維長が１５ｍｍ以上であり、未加工の木綿又は脱脂綿を使用するのが望ましい。このような木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿は、水中に溶解している有機又は無機分子を効率良く吸着し、除去することができるのみならず、空気中に分散した有毒ガスの吸着除去にも顕著な効果を示す。
このようなことから、本発明の炭化綿は上記の通り、飲料水あるいは廃液を浄化するフィルター、塩素化合物、トリハロメタン、金属、重金属、農薬、殺虫剤などの有害物質を除くフィルター、工場、加工場などの廃液、し尿、下水処理のフィルター、メッキ液、アミン液を除去し、精製するフィルター、ファインケミカル、医薬品、食品を精製するフィルター、有機酸、リン酸、塩類の脱色精製するフィルター、有機合成品の脱色精製するフィルター、酒類。ジュース類の脱色及び風味調整するフィルター、植物油、植物タンパク質の脱色精製するフィルター、鉱石抽出溶剤、各種溶剤の精製するフィルター、高粘性溶液の脱色及び精製するフィルター、金回収のために生成される金−シアン複合体を吸着するフィルター、水に混合した油分を吸着するフィルター、粉塵、花粉、その他微生物を吸着するフィルター、花卉の開花又は青果の成熟時に発生するエチレンガスを吸着除去するフィルター、建築物又は自動車、航空機、船舶などの乗り物の空調設備に使用するフィルター、病院、研究所、精密機器工場、食品工場等の無菌室を作るための装置に使用するフィルター、冷蔵冷凍食品運搬車又は食品収納陳列ケースの脱臭に使用するフィルター、天然又は人口の排出有毒ガスの除去に使用するフィルター、電気製品又はＯＡ機器等から発生するオゾン吸収に使用するフィルター、汚泥から発生するメタン、メルカプタン、硫化水素などの除去に使用するフィルター、防毒マスク用フィルター、原子力発電所又は放射性廃棄施設などの非常時ガス処理に使用するフィルター、火山性ガスの除去に使用するフィルター、として特に有効である。
【００１２】
また、これらのフィルターは、炭化綿に付随する微粉末が拡散しないように、浄化用フィルターを目の細かい容器に装入して使用することが望ましい。
本発明の浄化、精製又は脱色用フィルターの製造に際しては、木綿を不活性ガス雰囲気で、木綿の完全な熱分解温度を越える３８０°Ｃ〜６００°Ｃで加熱焼成する。焼成に際しては、特に焼成炉の昇温速度が毎時２０〜２００°Ｃとし、焼成温度到達後、２〜１０時間保持することが望ましい。
また、本発明の炭化綿を製造する場合、木綿を脱気した後、不活性ガスを毎分１〜１０リットルの流量で通過させながら焼成するのが有効である。不活性ガスとしては、窒素あるいはアルゴンを使用する。
さらに、本発明のフィルターとしての有効な繊維長を保持するために、焼成時の木綿の密度を０．０１ｇ／ｃｍ２以下とすることが望ましい。
【００１３】
炭化綿はイオンに対しては十分な吸着効果が確認された。従って、後述するようにナトリウム、マグネシウム、カルシウムなどの金属イオン、鉛、水銀などの重金属イオンなどは効果的に除く事が出来ることできる。
また、環境変異原分子、例えばエチジウムブロミド等、および有機分子なども効率良く除く事が確認され、また廃水汚水などの生物学的指標であるＢＯＤの低下も確認できた。さらに、色素を吸着できることから、脱色にも適用できることが確認された。
これによって、炭化綿を水浄化フィルターの素材として利用し、効率的な浄化、精製、脱色を可能とするものである。
【００１４】
炭化綿は、窒素雰囲気下、２００〜５００°Ｃ、特に３８０°Ｃ〜６００°Ｃで加熱焼成するが、水に溶解した物質を吸着させるには、４００°Ｃ前後で加熱焼成した炭化綿が、最も効率良く吸着することが分かった。
従って、飲料水あるいは産業廃液に溶解している物質を吸着するための器具、および全ての装置に適用が可能である。
炭化綿の焼成あるいは使用に伴って発生する微粉末は、予め除去することが好ましい。また、使用中においても、目の細かい軽量な容器の中に炭化綿を装入して器具あるいは装置に設置することが望ましい。これによって、発生する微粉末の流出を防ぐことが可能となる。また、これは不織布などを利用する事により、効率的な微粉末の除去が可能となる。
【００１５】
【実施例及び比較例】
次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく、他の例又は変形は、当然本発明に包含されるものである。
【００１６】
（実施例１）
［焼成条件の検討１（焼成温度）］
示差熱熱重量同時測定結果によると、脱脂された脱脂綿では炭化が始まるのは２５０°Ｃからであり、３３０°Ｃから３８０°Ｃまでに急激に一段で炭化が完了する。一方、脱脂されない木綿では、２２０°Ｃから炭化が進行し、２５０°Ｃから３５０°Ｃで一段階目の反応が起こる。さらに加熱すると第二段階目の反応が起こり、約５４０°Ｃで炭化が完了する。
この違いは脱脂による。脱脂綿では苛性ソーダによる処理および漂白剤による処理のため、ワックス、ペクチンおよび脂肪分が除かれ、他の微量成分も同時に除かれるために、脱脂前が８８％前後であったセルロースの量比が、９８％にもなるからである。この除去に焼成では第二段目の熱反応が必要であった。
【００１７】
この事実を基に、実際の焼成条件を検討した。焼成温度を変化させ、アンモニウムイオンおよびアンモニアガスの吸着量の違いをそれぞれ測定して評価判断した。脱脂綿を用いた場合の結果を図１に示す。
左縦軸（●）はアンモニウムイオンの吸着を、また、右縦軸（○）はアンモニアガスの吸着を表わしている。横軸は焼成温度である。測定は、アンモニウムイオンの場合には、１ｇの炭化綿を詰めたカラムに６．２５ｍｇ／Ｌのアンモニウムイオンを通し、ろ液のアンモニウムイオンを定量した。従って、数値が低い程良い吸着を示している。
また、アンモニアガスの測定は、密閉容器にアンモニアガスを封じ込め（３２０ｐｐｍ）、炭化綿を共存させて１０分吸着させた後の、容器内のアンモニアガスを定量した。この場合も数値が低い程、良い吸着を示している。
図１から明らかなように、アンモニウムイオンの吸着は４００゜Ｃ以上で焼成したものでは、ほぼ同じ吸着率を示すことが判った。また、アンモニアガスの吸着は、４００゜Ｃで最も吸着が良く、それ以上の焼成温度では徐々に吸着率が悪くなる傾向があることが判った。
【００１８】
（実施例２）
［焼成条件の検討２（焼成密度）］
木綿を焼成する際に、木綿を圧縮して焼成効率を高める必要はあるが、焼成密度が一定以上に高くなると、粉化を起こし易くなり、著しく性能が劣る事が判明した。
木綿を一定の体積の容器に詰め、重量を変化させて焼成したものについて、アンモニアの吸着を指標に検討した結果を図２に示す。
この結果、焼成密度が０．０１ｇ／ｃｍ２以上になると、アンモニアの吸着能力は急激に低下することが判った。
【００１９】
（実施例３）
［焼成条件の検討３（木綿繊維長）］
木綿の繊維長が吸着能にどう影響するかを検討した。焼成した炭化綿にそれぞれ異なる圧力を掛け、段階的に繊維を短くしたグループを作り、それぞれの平均長を求めた。未処理の繊維長を１００％とした時の相対繊維長（５〜１００％）毎にアンモニアの吸着能力を調べ、未処理の炭化綿の吸着率を１００％とした時の相対的な吸着率を図３に示す。
この結果、繊維が短くなる程吸着率が下がる傾向があり、繊維はできるだけ壊さず、長いまま用いる方が良い吸着を示す事が判った。
【００２０】
（実施例４）
［焼成条件の検討４（焼成雰囲気）］
焼成雰囲気の検討を行なった。焼成時に酸素があると木綿は燃焼してしまい、焼成はできない。これは、焼成炉にそのまま木綿を入れ、所定の温度で焼成を行なうと、流入する酸素によって燃焼してしまった。
そこで、微量の酸素が存在する条件、すなわち、缶などに封入して、直接流入する酸素に接しないなどの工夫を行なった処、試験値から求められる理想的な焼成（図１に示した示差熱熱重量同時測定による）は困難であることが判った。
それは、密閉していても、缶などの蓋を通して酸素が流入するからである。しかし、炭化は出来た。しかしながら、酸素欠乏の状態でも、発生した燃焼ガス成分が、焼成中に凝結して炭化綿にふたたび付着することが認められた。これはカラムを作って水を負荷すると、可溶性のタール成分として流出して来ることからも明らかであった。
また、燃焼によって発生したガスは、酸素の存在下で爆発の恐れもある。従って、焼成は無酸素状態で行なうことが重要であることが判った。
実際には、完全に密閉された焼成炉に木綿を入れ、脱気し、木綿に含まれる酸素を吸引してから窒素を封入し、一定流量で窒素を通過させながら焼成する。
窒素を通過させるのは、焼成によって産生されるガスを全て排出させる目的がある。このようにして、再現性のある一定品質の炭化綿を製造できることが判った。
【００２１】
（実施例５）
［重金属イオンの吸着性試験及び評価］
２０ｍＬのカラムに５．８ｇの炭化綿を詰め、このカラムに下記の数種類の重金属イオンを含んだ試験液を通過させ、ろ液に重金属が検出できるかどうかを試験した。重金属は、次の通りである。
Ｃｄ（カドミウム）：０．１ｍｇ／Ｌ、　　Ｐｂ（鉛）：０．１ｍｇ／Ｌ、
Ｃｒ（クロム）：０．５ｍｇ／Ｌ、　　　　Ｎｉ（ニッケル）：０．５ｍｇ／Ｌ、
Ｃｕ（銅）：０．５ｍｇ／Ｌ、　　　　　　Ｚｎ（亜鉛）：８ｍｇ／Ｌ、
Ｈｇ（水銀）：０．００１ｍｇ／Ｌ、　　　　Ａｓ（ヒ素）：０．０１ｍｇ／Ｌ、
Ｆｅ（鉄）：１２ｍｇ／Ｌ
なお、各金属の濃度は、報告されているある工場廃水が流入する都市下水処理場での濃度の約１０倍の量を用いて、仮想的に混合した。そして、陽イオンの定性反応を利用し、存在の有無を確認した。
以上の結果、ろ液には定性反応によって全く検出することが出来なかった。これによって、炭化綿が効率良く重金属を除く事ができる事を確認した。
【００２２】
（実施例６）
［環境変異原の吸着性試験及び評価］
環境変異原のモデルとして、変異原性が確認されており、核酸のインターカレーション（ＤＮＡの二重螺旋構造に挿入）をする物質であるエチジウムブロミドを用いた。
実施例１と同様に、２０ｍＬのカラムに５．８ｇの炭化綿を詰め、このカラムに０．５μｇ／ｍＬのエチジウムブロミド溶液を通過させ、ろ液を定量して、除かれたかどうかを判定した。
定量は１％のアガロースゲルに１μＬを滴下して、しみ込ませ（スポット）、これを事前に濃度を変えてアガロースゲルに滴下し、しみ込ませた標準スポットと紫外線下で比較した。比較は紫外線下で写真撮影したものを光学的に行なった。
この結果、通過前の濃度が０．５μｇ／ｍＬのエチジウムブロミド溶液が、検出不能になった。これは、エチジウムブロミドが効率良く除くことが出来たことを示し、環境変異原にも適用できることが確認された。
【００２３】
（実施例７）
［汚水の浄化試験及び評価］
汚水の汚染度を知る指標の一つにＢＯＤがある。採取した下水（家庭用廃水、１Ｌ）を炭化綿のフィルター（１５ｇ充填）に通し、ろ液についてＢＯＤを測定した。
濾過前の溶液と、ろ液とをそれぞれ１００ｍＬの酸素瓶に入れ、２０°Ｃで５日間保存し、含まれる微生物による酸素の消費量を定量した。測定の変動を知る為に、各１０サンプル用意した。定量は標準的なウィンクラー法によった。
結果は、以下のようである。すなわち炭化綿を通したろ液では平均で０．１２ｍｇ／Ｌであり、下水では３２．５ｍｇ／Ｌであった。
これは、９９．６３％の減少となり、また、下水と炭化綿ろ液の２つの集団に対し、統計学的な比較を行なうと、危険値（ｐ値）が０．０００１以下となり、差は有意である事を示している。
従って、炭化綿は非常に効率良く汚水を浄化する働きがあることが確認出来た。
【００２４】
（実施例８）
［脱色効果の試験と評価］
数種類の色素を含む水溶液に対し、炭化綿を通したろ液が除く事が可能であるかどうかを検討した。
カラムは実施例２と同様に作り、色素メチルレッド（０．２ｍｇ／Ｌ）、メチレンブルー（０．２ｍｇ／Ｌ）、ヨード（０．２ｍｇ／Ｌ）を含む水溶液それぞれを通過させ、ろ液を回収した。ろ液についてそれぞれ定量を行ない、濃度を求めて、炭化綿の代わりに活性炭を用いた場合と比較した。
その結果、いずれの色素についても、ろ液には測定不能の量しか検出されなかった。これによって、炭化綿は効率良く、色素を除く効果があることが確認された。
【００２５】
（実施例９）
［油分除去の試験と評価］
炭化綿の油分除去の能力を確認するために、重量比（１％）の油（第４類第３石油類、活輪用溶媒）を水に溶き、エマルジョンにした後、カラムに負荷した（１５ｍＬ）。カラムには炭化綿シート（８０％焼成木綿、２０％紙パルプの混抄紙）を１〜２枚入れてある。シート１枚あたりの重量は約０．０１ｇであった。負荷して濾過した後に、シートの重量を測定して、吸着量とした。
結果を表１に示す。この結果から、炭化綿シートは油分の他に水も同時に吸着し、吸着はいずれの場合にも１００％を越える数値を示した。
因に、ろ液にはほとんど油分は認められなかった。また、シートを２枚にすることにより、約３０％の吸着増加が見られた。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
（実施例１０）
［塵埃除去の試験と評価］
塵埃のモデルとして、綿埃を用意し（１０ｃｍ２）、これを掃除機で吸い取り、その吸着の度合いを炭化綿シート（８０％焼成木綿、２０％紙パルプの混抄紙）の有無で比較した。綿埃の重量は０．３５０ｇであった。
掃除機の吸い取り口に炭化綿シートを装着し、その後ろにポリエステル製不織布（２枚）を、さらにその後ろにろ紙２枚を重層して全ての埃が、いずれかの層に留まるようにした。埃を吸引し、各々の層の重量を測定した。
その結果、未装着ではポリエステル不織布の重量は０．２２２ｇであり、ろ紙の重量は０．１２１ｇであった。総計で０．３４３ｇとなり、始めの綿埃０．３５０ｇの９８％が回収された。大きな繊維は不織布に、小さな埃は通過してろ紙に吸着したものと思われた。一方、これに炭化綿シートを装着した場合には、炭化綿シートに付着した埃の重量は０．３１９ｇ、ポリエステル不織布が０．０２０ｇ、ろ紙が０．００７ｇとなり、総計で０．３４６ｇが吸着された。炭化綿シートは９２％の埃を吸着し、ポリエステル不織布単独の６４．７％の吸着率を大きく上回った。
ポリエステルは帯電し易く、静電気的な塵埃の吸着があるが、炭化綿シートへの吸着はその繊維の表面構造によるものであると考えられた。
【００２８】
（浄化、精製又は脱色用フィルターの形態）
吸蔵素材は、焼成した木綿あるいは織物（例えばさらし、タオルなど）を、そのまま使用することが可能であるが、炭化綿を紙、合成繊維、天然繊維などと共に漉いてシートに加工して使用することもできる。また、不織布として用いることもできる。
更に、必要に応じて他の部材とともに層状に加工し、多層状のシート加工することもできる。本発明は、これらの炭化綿を全て包含する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の浄化、精製又は脱色用フィルターは、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムなどの金属イオン、鉛、水銀などの重金属イオンなど、あるいは環境変異原分子であるエチジウムブロミド等や有機分子などを効率良く除くことができ、また廃水汚水などの生物学的指標であるＢＯＤを低下させることができるという優れた効果を有する。さらに空気中の有毒ガスを除去する効果が顕著である。また、色素を吸着できることから、脱色にも適用できることが確認された。
このように、本発明の炭化綿を水又は空気浄化フィルターの素材として利用することによって、低コストで、しかも効率的な浄化、精製、脱色を可能とすることができるという優れた特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱脂綿を使用して、焼成温度を変化させた場合のアンモニウムイオンおよびアンモニアガスの吸着量の違いを示す図である。
【図２】木綿を一定の体積の容器に詰め、重量を変化させて焼成したものについて、アンモニアの吸着能の変化を示す図である。
【図３】未処理の繊維長を１００％とした時の相対繊維長（５〜１００％）毎に、アンモニアの吸着率を調べた結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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