(57)【要約】【課題】  地下水、井戸水などに含まれる金属成分、Ｍｎ、Ｆｅなどを効率よく捕集、吸着し、且つ、回収する簡易な構造でコンパクトな効率の良い吸着装置および回収装置を提供する。【解決手段】  表面に金属捕集性を有する官能基を形成した不織布フィルタとスペーサを積層してなる水中金属成分の吸着装置において、カラム容器内に網状の透過孔を形成したスペーサを介して不織布フィルタを積層して充填層を形成し、該充填層に原水を透過させることにより金属成分を吸着、除去する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に金属捕集性を有する官能基を形成した不織布フィルタとスペーサを積層してなる水中金属成分の吸着装置において、カラム容器内に網状の透過孔を形成したスペーサを介して不織布フィルタを積層して充填層を形成し、該充填層に原水を透過させることにより金属成分を吸着、除去することを特徴とする水中金属成分の吸着装置。
【請求項２】
前記スペーサが平行な線条を交差して重ね合わせ接合して網状の透過孔を形成した請求項１記載の水中金属成分の吸着装置。
【請求項３】
前記スペーサがフィルタの支持部と該支持部を連結する線条部により網状の透過孔が形成され、前記線条の厚みを前記支持部の厚みより小さくした請求項１記載の水中金属成分の吸着装置。
【請求項４】
前記スペーサがプラスチック成型品である請求項２または３記載の水中金属成分の吸着装置。
【請求項５】
前記不織布フィルタを前記スペーサより大きくなし、該フィルタの端部で前記カラム容器の内壁をシールする請求項１、２、３または４記載の水中金属成分の吸着装置。
【請求項６】
前記不織布フィルタが反応性の良い鞘部と強度を有する芯部から形成される複合繊維からなる請求項１、２、３、４または５記載の水中金属成分の吸着装置。
【請求項７】
鞘部がＰＥ、芯部がＰＰである複合繊維からなる不織布にグラフト重合によりキレート官能基を形成した請求項１、２、３、４、５または６記載の水中金属成分の吸着装置。
【請求項８】
請求項１〜７記載の吸着装置と回収洗浄液槽とを有し、回収洗浄液を前記吸着装置に通液して吸着した金属成分を回収することを特徴とする水中金属成分の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中の金属成分の吸着装置および回収装置に関し、詳しくは、地下水あるいは産業排水中などに含まれる金属成分（金属イオン）の吸着、回収装置であって、表面にキレート官能基、イオン交換官能基などを形成した金属捕集性を有する不織布フィルタを用いた吸着および回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オレフィン重合体などの高分子基体、特に不織布基体にモノマーをグラフト重合させて後イミノジ酢酸基などのキレート官能基を導入した金属捕集性の不織布フィルタを充填した充填層に通水して水中の金属成分（金属イオン）を捕集、吸着する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１、２、３、４参照）。
【０００３】
また、不織布基体に芯鞘構造の複合繊維を用い、イオン交換基あるいはキレート官能基を形成した不織布フィルタで金属成分を捕集、吸着する技術も知られている（特許文献５、６）。さらに、キレート官能性の不織布とスペーサを交互に重ね合わせた水中浸漬型の金属捕集装置も提案されている（特許文献７参照）。
【特許文献１】特開平２−１８７１４３号公報
【特許文献２】特開平５−５７２８０号公報
【特許文献３】特開平５−５７２８１号公報
【特許文献４】特開平９−２５３６４６号公報
【特許文献５】特開平８−１９９４８０号公報
【特許文献６】特開２０００−１７８５３１号公報
【特許文献７】特開２０００−３０８８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前記従来技術を踏まえ、地下水、井戸水などに含まれる金属成分、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）などを効率よく捕集、吸着し、回収する簡易な構造でコンパクトな効率の良い吸着装置および回収装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の吸着装置は、表面に金属捕集性を有する官能基を形成した不織布フィルタとスペーサを積層してなる水中金属成分の吸着装置において、カラム容器内に網状の透過孔を形成したスペーサを介して不織布フィルタを積層して充填層を形成し、該充填層に原水を透過させることにより原水中の金属成分を吸着、除去することを特徴とする。
【０００６】
また、スペーサが平行な線条を交差して重ね合わせ接合して網状の透過孔を形成したもの、スペーサがフィルタの支持部と該支持部を連結する線条部により網状の透過孔が形成され、線条部の厚みを支持部の厚みより小さくしたもの、スペーサがプラスチック成型品であるもの、不織布フィルタをスペーサより大きくなし、フィルタの端部でカラム容器の内壁をシールするもの、不織布フィルタが反応性の良い鞘部と強度を有する芯部から形成される複合繊維からなるもの、鞘部がＰＥ、芯部がＰＰである複合繊維からなる不織布にグラフト重合によりキレート官能基を形成したものを包含する。
【０００７】
本発明の回収装置は、上記の吸着装置と回収洗浄液槽とを有し、回収洗浄液を吸着装置に通液して吸着した金属成分を回収洗浄液に溶解させ、濃縮して金属成分を回収することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
前記構成により、本発明の吸着、回収装置は、処理水とキレート官能性などの金属捕集性を有する不織布フィルタとの接触面積を大きくなし、通液抵抗を減じ、不織布フィルタの充填密度を高め、コンパクトで簡易な構造で効率よく（処理速度が速く、破過に至るまでの処理量が多い）金属成分を吸着、回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下図面により、本発明の実施の形態を説明する。図１は吸着装置の一実施形態を模式的に示した正断面図、図２は図１のX部詳細図、図３はスペーサの模式的斜視図、図４はスペーサの他の例の模式的斜視図、図５はスペーサの他の例の模式的斜視図、図６は本発明の回収装置の模式的フロー図である。
【００１０】
図１において、１０は吸着装置の本体である円筒状のカラム容器で両端部は円錐状に狭まっている。１１、１２はカラム容器の両端部に取り付けられた配管接続用のフランジ、１３、１４はカラム容器１０の内壁に固定された上下の環状の支持台である。２０は充填層、３０はスペーサ、４０は不織布フィルタであり、スペーサ３０と不織布フィルタ４０はカラム容器１０内に交互に積層され充填層２０を形成する。
【００１１】
スペーサ３０は図３に示すように、平行な線条３１および３２を交差して上下に重ね合わせ接合した形態で、網状の多数の透過孔Ｈを形成した板状プラスチック成形体を円形に打ち抜いたものである。不織布フィルタ４０は、芯鞘構造の複合繊維からなり、芯部はポリプロピレン（ＰＰ）、鞘部がポリエチレン（ＰＥ）から構成され、表面（鞘部）のＰＥに反応性モノマーをグラフト重合した後、キレート官能基を導入したキレート官能性不織布である。
【００１２】
不織布フィルタ４０はスペーサ３０よりはみ出す大きさを持ち、カラム容器１０に充填層２０を形成する際には、不織布フィルタ４０を展張し、たるみのない状態でスペーサ３０の端面を覆い、これを下部の支持台１３に載置し、その上に同じようにして順次スペーサ３０、不織布フィルタ４０を積層する。充填層２０の上端は上部の支持台１４に押さえられる。充填層２０はプラスチックのスペーサ３０の可撓性、不織布フィルタ４０の圧縮性、可撓性で圧縮された状態で上下の支持台１３、１４の間に挟持される如く保持される。
【００１３】
この吸着装置で金属成分（金属イオン）を含有する原水（地下水、産業排水など）を処理する際は、吸着装置の上下のフランジ１１、１２に流入配管、流出配管（図示せず）を接続し、上向流あるいは下向流で充填層２０に原水を透過させることにより不織布フィルタ４０の表面のキレート官能基に水中の金属成分を捕集、吸着させ、除去する。
【００１４】
金属成分を吸着し、充填層２０が破過に至った場合には、図６に示すように吸着塔Ｆに接続した回収洗浄液タンクＴから塩酸などの洗浄液を通液して、洗浄液中に金属成分を溶解させてこの回収液を回収タンクＲに貯留し、これを濃縮処理して金属成分を回収するとともに不織布フィルタを洗浄する。なお、図６において、Ｐ１は原水の送液ポンプ、Ｐ２は回収洗浄液の送液ポンプ、Ａは処理水の排出菅である。
【００１５】
以上説明の吸着装置において、スペーサ３０が平行な線条３１および３２を交差して上下に重ね合わせて接合した形態の網状体であるので、不織布フィルタ４０とスペーサ３０との接触部が上、下何れかの線条との接触部に限られ、流れ方向の下流に位置する線条には接触せず、透過面積が大きく取れるとともに不織布フィルタ４０の表面に沿う液の流れが存在できるので通水抵抗が小さくなる。
【００１６】
また、不織布フィルタ４０は、芯鞘構造の複合繊維からなり、芯部はポリプロピレン（ＰＰ）、鞘部がポリエチレン（ＰＥ）から構成され、表面（鞘部）のＰＥに反応性モノマーをグラフト重合して後キレート官能基を導入する。反応しやすい表面のＰＥ層にグラフト重合するので反応基の密度が高く、従ってキレート基の密度が高くなる。芯部は強度のあるＰＰからなり不織布フィルタの強度、剛性も担保され、結果不織布の厚みが減じ、キレート官能基の充填密度が高く、吸着性が高くなる。
【００１７】
なお、ＰＥの配向度についていえば、所要の強度を維持できる範囲で配向度を低くして反応性を良好にしてグラフト率を上げることが望ましい。また、不織布については、複合繊維に限らず、金属捕集性の官能基を導入できるフィルタ仕様の透水性を有する不織布を用いることができる。
【００１８】
上述の実施形態においてはスペーサ３０が均一な径（太さ）の線条３１、３２からなる網状体を円形に打ち抜いたものを示したが、更に不織布フィルタとの接触面積を減じ、透過面積を増して透過抵抗を減じるためには図４に示すように、球状のフィルタの支持部Ｓと該支持部Ｓを連結する線条部Ｌにより網状の透過孔Ｈを形成し、線条部Ｌの太さ（直径）を支持部Ｓの厚み（直径）より小さくした網状体を用いることもできる。図示の例では、球状の支持部と三角形の透過孔を示したが透過孔形状は三角形に限らず、四角形、ひし形など必要に応じ適宜の形状でよく、支持部の形状も球状に限る必要は無い。
【００１９】
球状の支持部の場合は不織布フィルタとの接触面積が小さくなり透過面積を大きくできるが、上下のスペーサの接触点を合致させる必要がある。スペーサと不織布フィルタの積層、すなわち充填層の形成を容易にするには支持部を立方体など平面状にすることもできる。
【００２０】
さらに、上述の例では不織布フィルタ４０でスペーサ３０の端面を包むようにして不織布フィルタ４０でカラム容器内壁と充填層（不織布フィルタ）のシール（液のショートパスを防止）を確保したが、場合によっては、図５に示すように円形網状体の周囲に、好ましくは弾性を有するリム３３を設けたスペーサ３０Ａを用いてカラム内壁をシールすることもできる。
【００２１】
図示した実施形態のカラム容器は断面円形のものであるが、容器形状は円筒状に限らず、必要に応じて適宜の形状をとることができる。また、不織布フィルタとスペーサを積層した充填層をカラム容器内に保持する方法として、充填層をカラム容器内壁に取り付けた上下の支持台に挟み込む簡易な方法を示したが、充填層をカラム容器に固定する方法はこれに限らず、例えば、カラム容器にねじ止めできる環状の枠体、あるいは強度のある金属多孔板、メッシュ板で充填層を保持する方法など適宜の手段を用いることができる。
【実施例１】
【００２２】
ＰＰ、ＰＥからなる芯鞘構造の複合繊維からメルトブロー方式で製造された不織布（倉敷繊維加工株式会社製、型番ＥＸ０２、繊度０．９デニール、目付け５０ｇ／ｍ2、厚さ０．５ｍｍ）に放射線照射を行い、反応活性点を生成させ、グリシジルメタクリレート（５％）をメタノール（９５％）の溶液で３０分間、４０℃で反応させ、不織布にグラフト鎖を生成し、これにイミノ酢酸二ナトリウム溶液を８０℃で１２時間反応させて、グラフト率１５０％、イミノジ酢酸基密度  ３ｍｍｏｌ／ｇのキレート官能不織布を製造し、これを直径４ｃｍのカラム容器に、図３に示す形状のスペーサ（厚さ３ｍｍ、ひし形の透過孔を有する）と交互に積層して充填層を形成した。充填層（フィルタ）の見掛け体積は９４ｃｍ3である。
【００２３】
この吸着装置で単位時間当たりの処理量を変化させて井戸水（Ｍｎ１ｐｐｍ、Ｆｅ６ｐｐｍ含有）を処理した際のＦｅの破過曲線を図７に、Ｍｎの破過曲線を図８に示す。また、ＦｅおよびＭｎの破過特性を図９に示す。
【００２４】
いずれの場合も装置内のリークは見られず、処理速度の広い範囲にわたって良好な破過特性を示すとともにＭｎ、Ｆｅ共存下においても９５％以上の除去率を示した。
【００２５】
なお、各図（グラフ）において、縦軸は、Ｃ／Ｃ0；処理水濃度／原水濃度、横軸は、処理水容積／充填層（フィルタ）容積を示す。ＳＶは空間速度であり、処理速度（処理容積／時間）／充填層（フィルタ）容積を示す。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
上述のように本発明の吸着装置は地下水、井戸水中の各種の金属成分（主としてＭｎ、Ｆｅなど）、産業排水（メッキ排水）中の金属成分の捕集、吸着および回収に利用することができる。対象金属の種類によりキレート官能基の種類、構成を適宜選択するものである。
なお、上記においては主としてキレート官能基を有する金属捕集性の吸着装置および回収装置について説明したが、本発明装置はイオン交換官能性の不織布フィルタを用いた装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】吸着塔の一実施形態の模式的に示した正断面図。
【図２】図１のX部詳細図。
【図３】スペーサの模式的斜視図。
【図４】スペーサに用いる網状体の他の例の模式的斜視図。
【図５】スペーサの他の例の斜視図。
【図６】本発明の回収装置の模式的フロー図。
【図７】ＳＶが変化したときのＦｅの破過曲線の比較を示すグラフ。
【図８】ＳＶが変化したときのＭｎの破過曲線の比較を示すグラフ。
【図９】Ｆｅ，Ｍｎ共存下における各金属の破過曲線を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２８】
１０        カラム容器（吸着塔本体）
１１、１２  フランジ
１３、１４  支持台
２０        充填層
３０        スペーサ
３１、３２  線条
３３        リム
４０        不織布フィルタ（キレート官能性）
Ｈ          透過孔
Ｓ          支持部
Ｌ          線条部
【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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【図６】
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【図７】
2005238093.tif 000009
【図８】
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【図９】
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