(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム又はカルシウムであるアルカリ土類金属をＭとするとき、Ｍに対するＦｅのモル比（Ｍ／Ｆｅ）が１から４の間になるようにアルカリ土類金属塩水溶液と三価の鉄塩水溶液を混合した原料水溶液を空気中で強く攪拌しながら、或いは空気中で前記原料水溶液に超音波を加えながらｐＨ１３以上になるまでアルカリ水溶液を徐々に添加して前記原料水溶液をゲル状態を経て結晶化することにより、パイロオーライト型の構造を有する次の式（１）で表される層状複水酸化物を得ることを特徴とする鉄系複水酸化物の製造方法。
Ｍ2+(8-x)Ｆｅ3+x(ＯＨ)16(ＣＯ32-)x/2・ｍＨ2Ｏ    ……  （１）
但し、０＜ｘ≦６、０＜ｍ≦５である。
【請求項２】
疎水性高分子の粉末をその良溶媒に溶解した溶液に請求項１記載の層状複水酸化物を粉砕して得られた平均粒径が１〜２５０μｍの層状複水酸化物粒子を分散した後、
前記層状複水酸化物粒子が分散した溶液を攪拌しながら大気圧下、乾燥するか、或いは前記層状複水酸化物粒子が分散した溶液を攪拌しながら又は無攪拌で前記疎水性高分子の貧溶媒に滴下して前記疎水性高分子からなる多孔質体を生成するとともに前記多孔質体の内部に前記層状複水酸化物粒子を担持させることを特徴とする水処理材の製造方法。
【請求項３】
疎水性高分子からなる多孔質体の内部にパイロオーライト型の構造を有する次の式（１）で表される層状複水酸化物粒子を担持させてなる水処理材。
Ｍ2+(8-x)Ｆｅ3+x(ＯＨ)16(ＣＯ32-)x/2・ｍＨ2Ｏ    ……  （１）
但し、ＭはＭｇ又はＣａであり、０＜ｘ≦６、０＜ｍ≦５である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイロオーライト型の構造を有する鉄系複水酸化物の製造方法に関する。更にこの複水酸化物を用いた、水処理時に水に含まれるアルカリ金属、アルカリ土類金属、鉛、亜鉛、アルミニウム、マンガン、リン等の金属、或いはフミン物質のような有機物の陰イオン等のヒトの健康上有害な物質を吸着する水処理材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の水処理材として、活性炭、水酸化鉄、イオン交換樹脂等の固体吸着材が知られている。しかし、これらの吸着材は水に溶存している金属を除去する性能が容量の点で又は速度の点で低く、高い吸着率で高速に金属を除去するには適していない。この点を解決するため、水処理材としてハイドロタルサイト型の構造を有するＡｌ系複水酸化物（例えば、Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ）16(ＣＯ3)・４Ｈ2Ｏ）などが使用されている。このＡｌ系複水酸化物は水熱合成法で作られる。具体的にはマグネシウム塩水溶液とアルミニウム塩水溶液との混合液に層架橋アニオンとして炭酸ナトリウムのような炭酸塩を添加してｐＨを９〜１２の状態で、６０〜１５０℃の高温度で数時間から数十時間熟成することにより作られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このＡｌ系複水酸化物の製造方法は、炭酸塩の添加と、結晶化のために長時間の熟成を必要とする煩わしさがある。またこの水処理材を上水道水の処理のようなヒトの飲料水の処理に用いようとすると、この水処理材はアルツハイマー病との因果関係が懸念されているＡｌを含んでいるため、安全衛生上使用することが危惧されている。
【０００４】
本発明の目的は、鉄系複水酸化物を炭酸塩を添加することなく、簡便に製造する方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、水に含まれる有害物質、特に極低濃度の有害金属を高い吸着率で高速に除去する上記複水酸化物を用いた水処理材及びその製造方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、飲料水処理においてヒトの健康上への懸念のない上記複水酸化物を用いた水処理材及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、マグネシウム又はカルシウムであるアルカリ土類金属をＭとするとき、Ｍに対するＦｅのモル比（Ｍ／Ｆｅ）が１から４の間になるようにアルカリ土類金属塩水溶液と三価の鉄塩水溶液を混合した原料水溶液を空気中で強く攪拌しながら、或いは空気中で上記原料水溶液に超音波を加えながらｐＨ１３以上になるまでアルカリ水溶液を徐々に添加して上記原料水溶液をゲル状態を経て結晶化することにより、パイロオーライト型の構造を有する次の式（１）で表される層状の鉄系複水酸化物を製造する方法である。
【０００６】
Ｍ2+(8-x)Ｆｅ3+x(ＯＨ)16(ＣＯ32-)x/2・ｍＨ2Ｏ    ……  （１）
但し、０＜ｘ≦６、０＜ｍ≦５である。
【０００７】
請求項１に係る発明では、原料水溶液を空気中で強く攪拌するか、或いは空気中で超音波を加えながらｐＨを１３以上にすることにより、従来のような炭酸塩を添加することなく、空気中から炭酸ガスを溶け込み、炭酸イオンを層架橋アニオンとして取込むとともに、ＭｇイオンとＦｅイオンが均一に分散される。これにより従来の水熱合成法によらずに比較的短時間で簡便に結晶化した鉄系複水酸化物を合成することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、疎水性高分子の粉末をその良溶媒に溶解した溶液に請求項１記載の層状複水酸化物を粉砕して得られた平均粒径が１〜２５０μｍの層状複水酸化物粒子を分散した後、この層状複水酸化物粒子が分散した溶液を攪拌しながら大気圧下、乾燥するか、或いは層状複水酸化物粒子が分散した溶液を攪拌しながら又は無攪拌で上記疎水性高分子の貧溶媒に滴下して疎水性高分子からなる多孔質体を生成するとともにこの多孔質体の内部に層状複水酸化物粒子を担持させる水処理材の製造方法である。
請求項２に係る発明では、疎水性高分子粉末の溶液に請求項１記載の複水酸化物粒子を分散し、この溶液を相転換して疎水性高分子からなる多孔質体にすることにより、この多孔質体の内部に層状複水酸化物粒子を担持させることができる。
【０００９】
また請求項３に係る発明は、疎水性高分子からなる多孔質体中にパイロオーライト型の構造を有する前記式（１）で表される層状複水酸化物粒子を担持させてなる水処理材である。
請求項３に係る発明では、パイロオーライト型の構造を有する上記層状複水酸化物は、粘土鉱物の一種であって水膨潤性があり、粒子となった場合、粒子間の凝集性がある。疎水性高分子からなる多孔質体中にこの複水酸化物を担持させることにより、複水酸化物をカラムに充填して水処理した際にカラムの通水抵抗を上昇させずに、有害物質を高い吸着率で高速に吸着することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。
[a] 鉄系複水酸化物の製造方法
本発明の鉄系複水酸化物は、次の式（１）に表されるパイロオーライト型の構造を有する結晶化した層状複水酸化物である。
Ｍ2+(8-x)Ｆｅ3+x(ＯＨ)16(ＣＯ32-)x/2・ｍＨ2Ｏ    ……  （１）
ここで、Ｍはアルカリ土類金属のうち、マグネシウム又はカルシウムである。また、０＜ｘ≦６、０＜ｍ≦５である。ｘを０にすると有害物質の除去性能が低下し、また６を越えると層状複水酸化物にならない。またｍが０になる層状複水酸化物を調製することは極めて困難であり、５を越えると水処理材自体が湿潤し水処理材としたときに取り扱いにくくなる。好ましくは、１．６≦ｘ≦４、０＜ｍ≦３である。この層状複水酸化物を例示すれば、Ｍｇ2+4Ｆｅ3+4(ＯＨ)16(ＣＯ32-)2・３Ｈ2Ｏ、Ｃａ2+4Ｆｅ3+4(ＯＨ)16(ＣＯ32-)2・３Ｈ2Ｏ等が挙げられる。
【００１１】
この鉄系複水酸化物は次の方法により合成される。
図１（ａ）に示すように、先ずＭｇＣｌ2，Ｍｇ(ＮＯ3)2，ＣａＣｌ2，Ｃａ(ＮＯ3)2等のＭｇ又はＣａのアルカリ土類金属の塩の水溶液と、ＦｅＣｌ3，Ｆｅ(ＮＯ3)3等の三価の鉄の塩の水溶液とを混合して原料水溶液を調製し、容器１０に入れる。このときマグネシウム又はカルシウムをＭで表すとき、Ｍに対するＦｅのモル比（Ｍ／Ｆｅ）が１から４の間になるように、両水溶液は空気中で攪拌機１１で強く攪拌して混合される。各水溶液の濃度範囲は０．０１〜０．５モル／ｌに定められる。Ｍ／Ｆｅが１未満では結晶化した複水酸化物を合成することが困難であり、４を越えると金属の吸着性能が低下する。好ましくは１から３の間である。次いで図１（ｂ）又は（ｃ）に示すように、この原料水溶液を室温下の空気中で攪拌機１１で強く攪拌しながら、或いは室温下の空気中でこの原料水溶液に超音波発生器１２で超音波を加えながらｐＨ１３以上になるまでアルカリ水溶液を徐々に添加する。添加量は２〜１０ｍｌ／分程度であって、滴下状態で添加することが好ましい。ここで「強く攪拌する」とは、例えば５００〜１０００ｒｐｍの回転速度で攪拌する強攪拌を意味する。アルカリ水溶液を添加することにより、原料水溶液はゲル化する。強く攪拌するか、超音波を加えることにより、空気中の炭酸ガスが液中に溶け込み、この炭酸イオンが層架橋アニオンとして取込まれるとともに、ＭｇイオンとＦｅイオンが均一に分散され、原料水溶液はゲル状態を経て結晶化する。ｐＨを１３以上にすることにより、高分子化、即ち結晶化が室温でより促進する。添加するアルカリ水溶液は濃度１〜１０重量％の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液である。
【００１２】
攪拌のみで結晶化させる場合には、攪拌時間は１時間以上が好ましく、６時間以上がより好ましい。攪拌時間が長い程、結晶化が促進される。超音波を加える場合には、その印加出力は５０〜３００Ｗ、印加時間は１０〜６０分程度が好ましい。印加出力を高くすると、より短時間で結晶化が促進される。超音波を加える方が強く攪拌するよりも、結晶化が促進される。
【００１３】
次に図１（ｄ）に示すように、強攪拌又は超音波により結晶化した結晶体を水溶液から分離する。この固液分離は、ろ過、遠心分離等の方法により行われる。水溶液から分離した結晶体を蒸留水で洗浄し、大気圧下、室温〜１２０℃の温度、好ましくは１２０℃程度の温度で乾燥することにより、上記式（１）で表される層状複水酸化物が得られる。
【００１４】
[b] 水処理材の製造方法
次に上記層状複水酸化物から水処理材を作製する方法について説明する。本発明の水処理材は、水に含まれるアルカリ金属、アルカリ土類金属、鉛、亜鉛、アルミニウム、マンガン、リン等の金属、或いはフミン物質のような有機物の陰イオン等のヒトの健康上有害な物質を主として除去するのに適する吸着材である。パイロオーライト型の構造を有する層状複水酸化物は、粘土鉱物の一種であって水膨潤性があり、粒子となった場合、粒子間の凝集性があるため、上記[a]の方法で合成された複水酸化物をそのまま吸着用カラムに充填して有害物質を含む水を通すと、複水酸化物が水で膨潤して凝集体となり、カラムの通水抵抗が上昇し、吸着材として適さない。
先ず上記[a]の方法で合成された複水酸化物である層状複水酸化物の平均粒径が１〜２５０μｍ、好ましくは数μｍ〜数十μｍの粒子を用意する。具体的には上述した乾燥後の結晶体は、通常凝集しているため、粉砕機で粉砕した後、篩いを用いて粒径の揃った上記平均粒径の範囲内の層状複水酸化物粒子を用意する。平均粒径が２５０μｍを越えると有害物質の吸着性能が低下し、１μｍ未満であると疎水性高分子の多孔質体に担持しても水処理時に多孔質体から容易に層状複水酸化物粒子が抜け落ちる不具合がある。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、次いで酢酸セルロース等のセルロース誘導体、カルボン酸、キトサン等の疎水性高分子の粉末１３をアセトン、アセトニトリル等の上記疎水性高分子の良溶媒１４に添加・攪拌することにより溶解して容器１５に貯える。疎水性高分子の添加割合は良溶媒の５〜８０重量％が好ましい。５重量％未満では担体を固定化しにくく、また８０重量％を越えると吸着性能が低下するおそれがある。図２（ｂ）に示すように、疎水性高分子が溶解した溶液１６に上記平均粒径の層状複水酸化物粒子１７を添加・攪拌して混合し、複水酸化物粒子を均一に分散させる。複水酸化物粒子の添加割合は上記溶液の５〜３０重量％が好ましい。５重量％未満では有害物質の吸着性能が低下し、また３０重量％を越えると通水抵抗が上昇する不都合がある。
次に図２（ｃ）又は（ｄ）に示すように、層状複水酸化物粒子が分散した溶液１８を攪拌しながら大気圧下、乾燥するか、或いは層状複水酸化物粒子が分散した溶液１８を攪拌しながら上記疎水性高分子の貧溶媒１９に滴下する。このとき攪拌速度を調整することにより、また貧溶媒の種類を変えることにより、溶液の相転換を実現して種々の疎水性高分子からなる多孔質体２０を作製することができる。疎水性高分子の貧溶媒としては、ヘキサン、エタノール、空気等が挙げられる。例えば、酢酸セルロースを用いて多孔質体を作る場合、無攪拌でヘキサン中に滴下したときには平均粒径が約２ｍｍの球形粒子の多孔質体が形成され、攪拌しながらヘキサン中に滴下したときには平均粒径が５００μｍ以下の微粒子状の多孔質体が形成される。また貧溶媒にエタノールを用いると、繊維状（ヘチマ状）の多孔質体が形成される。更に貧溶媒に空気を用いて、攪拌しながら空気中で平板などの上に滴下すると、平板状の多孔質体が形成される。この多孔質体の形成と同時に、本発明の鉄系複水酸化物粒子は多孔質体の内部に固定され、担持される。
【００１６】
最後に図２（ｅ）に示すように、多孔質体を蒸留水で洗浄し、乾燥する。必要により粉砕して所望の粒径の多孔質体にして本発明の水処理材２０が得られる。この多孔質体からなる水処理材の拡大した断面図を図３（ａ）に、水処理材を模式的に表した図を図３（ｂ）にそれぞれ示す。鉄系複水酸化物を粒子の形態で疎水性高分子からなる多孔質体の内部に固定することにより、鉄系複水酸化物粒子を多孔質体の担体中に分散できる。これにより水処理時に上記鉄系複水酸化物の膨潤による複水酸化物粒子同士の凝集が防止され、かつ担体が疎水性のある多孔質体であるため、通水抵抗は低減され、カラム内部の水圧の上昇を低減できる。
【００１７】
[c] 水処理材の使用方法
本発明の水処理材の使用方法としては、従来の吸着材と同様に回分（バッチ）法とカラムを用いた通液法がある。回分法は被処理水を所定の容器又は槽に貯えておき、そこに水処理材を入れて、水処理材を被処理水に十分に接触させる方法である。処理後、水処理材と被処理水とは固液分離される。
カラムを用いた通液法は、図４（ａ）に示すように多孔質体からなる水処理材２０をカラム２１に所定の高さとなるように充填しておき、被処理水２２を送液ポンプ２３により通水する。図４（ｂ）に示すように水処理材２０はその上面及び下面をろ紙２４とメッシュ２５により挟んで固定することが好ましい。
【００１８】
[d] 水処理材の有害物質吸着のメカニズム
本発明のパイロオーライト型の構造を有する結晶化した層状の鉄系複水酸化物の有害物質吸着のメカニズムを、鉛除去を例にして述べる。
本発明の鉄系複水酸化物の水処理材をカラムに充填し、ｐＨ調整によっても除去できない程度の１００ｐｐｂ未満の低濃度の鉛が溶存している水溶液をこのカラムに通水した場合、水処理材と鉛水溶液の接触時間が短いにもかかわらず高い除去性能を有する。このことは、図５に示すように、鉛（Ｐｂ）は吸着材２０の外表面で除去されているものと考えられる。即ち、パイロオーライト型の化合物は層状骨格構造の表面に水酸基（ＯＨ）を有しており、この水酸基のプロトン（Ｈ+）と鉛イオン（Ｐｂ2+）との間のイオン交換により鉛が除去されると考えられる。この吸着様式は図５に示したような単座配位（Ｏ−Ｐｂ+）と二座配位（Ｏ−Ｐｂ−Ｏ）の２種類の形態が考えられ、いずれも鉄イオン（Ｆｅ3+）の近傍に吸着するものと考えられる。
【００１９】
図６は１００ｐｐｂ以上の高濃度の鉛が溶存している溶液を同様にカラムに通水した場合の例を示す。パイロオーライト型化合物は、鉛水溶液中でその骨格構造の一部（Ｍｇ2+，Ｆｅ3+）が溶け出してｐＨを６〜９付近のアルカリ側に緩衝する機能（水処理材の微溶解機能）を有する。この際、水溶液中には鉄やマグネシウムの水酸化物（Ｆｅ(ＯＨ)3，Ｍｇ(ＯＨ)2）が生成される。ｐＨが上昇することによって、鉛は水酸化物（Ｐｂ(ＯＨ)2）を形成し沈殿物となって除去される。同時に水溶液中に生成するＭｇ(ＯＨ)2やＦｅ(ＯＨ)3の凝集作用によっても鉛は除去される。凝集体はパイロオーライト型化合物の表面水酸基に吸着するものと考えられる。この凝集作用は速度が遅いことから、高速除去の場合にはその寄与は小さいと考えられる。例えば鉛給水管の使用によって水道水中に含まれる鉛濃度は数十ｐｐｂといわれているが、突発的な事故により給水管中に滞留していた鉛が高濃度に流出した場合にも、本発明の水処理材は有効に機能する。
以上のように、本発明の水処理材は▲１▼水処理材表面に鉛を捕捉する交換性のプロトン（水酸基）を有する難溶性の層状結晶化水酸化物であり、▲２▼水処理材骨格の微溶解によりアルカリ雰囲気を形成し、鉛の沈殿・凝集除去作用を発現する。
【００２０】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに述べる。
＜実施例１＞
１００ｍｌの蒸留水中に０．０３７５モルのＭｇＣｌ2と０．０１２５モルのＦｅＣｌ3を添加混合してＭｇ／Ｆｅのモル比が３の原料水溶液を調製した。この原料水溶液を１０００ｒｐｍの回転速度で強く攪拌しながら、１０重量％のＮａＯＨ水溶液を原料水溶液のｐＨが１３になるまで２ｍｌ／分の割合で滴下した。原料水溶液はＮａＯＨ水溶液の滴下によりゲル化した。このゲル化した室温の液を空気中で更に同一回転速度で１０時間攪拌した。この液をNo.1のろ紙でろ過した後、ろ別した固形分を大量の蒸留水で洗浄し１２０℃で２４時間乾燥して鉄系複水酸化物を得た。
【００２１】
＜実施例２＞
１００ｍｌの蒸留水中に０．０１２５モルのＭｇＣｌ2と０．０１２５モルのＦｅＣｌ3を添加混合してＭｇ／Ｆｅのモル比が１の原料水溶液を調製した。この原料水溶液を実施例１と同じ回転速度で強く攪拌しながら、１０重量％のＮａＯＨ水溶液を原料水溶液のｐＨが１３になるまで２ｍｌ／分の割合で滴下した。原料水溶液はＮａＯＨ水溶液の滴下によりゲル化した。このゲル化した室温の液に空気中で出力２００Ｗで３０分間超音波を印加した。超音波を印加した液を実施例１と同一のろ紙でろ過した後、ろ別した固形分を実施例１と同様に洗浄し乾燥して鉄系複水酸化物を得た。
【００２２】
＜比較例１＞
実施例２と同じＭｇ／Ｆｅのモル比が１の原料水溶液を実施例１と同じ回転速度で強く攪拌しながら、１０重量％のＮａＯＨ水溶液を原料水溶液のｐＨが１０になるまで２ｍｌ／分の割合で滴下した。この滴下によりゲル化した原料水溶液に実施例２と同様に３０分間超音波を印加した。超音波を印加した液を実施例１と同一のろ紙でろ過した後、ろ別した固形分を実施例１と同様に洗浄し乾燥して鉄系複水酸化物を得た。
＜比較例２＞
原料水溶液のＭｇ／Ｆｅのモル比を３した以外は、比較例１と同様にして鉄系複水酸化物を得た。
【００２３】
＜実施例３＞
実施例１と同じＭｇ／Ｆｅのモル比が３の原料水溶液を実施例１と同じ回転速度で強く攪拌しながら、１０重量％のＮａＯＨ水溶液を原料水溶液のｐＨが１３になるまで２ｍｌ／分の割合で滴下した。この滴下によりゲル化した原料水溶液に実施例２と同様に５分間超音波を印加した。超音波を印加した液を実施例１と同一のろ紙でろ過した後、ろ別した固形分を実施例１と同様に洗浄し乾燥して鉄系複水酸化物を得た。
＜実施例４＞
超音波の印加時間を６０分間にした以外は、実施例３と同様にして鉄系複水酸化物を得た。
【００２４】
＜比較評価＞
実施例１〜４及び比較例１，２の各鉄系複水酸化物の生成相を銅のＫα線を光源とするＸ線回折法により調べた。その結果を図７に示す。図７の曲線のピーク値が高い程、結晶化度が高いことを示す。Ｘ線回折と元素分析の結果から各鉄系複水酸化物の生成相はＭｇ2+6Ｆｅ3+2(ＯＨ)16(ＣＯ32-)・３Ｈ2Ｏ又はＭｇ2+4Ｆｅ3+4(ＯＨ)16(ＣＯ32-)2・３Ｈ2Ｏであった。また図７から明らかなように、１０時間強攪拌した実施例１の結晶化度はで５分間超音波を印加した実施例３の結晶化度とほぼ同じであった。６０分間超音波を印加した実施例４の結晶化度が最も高かった。これに対してｐＨが１０で超音波を加えた比較例１及び２の結晶化度は低かった。
【００２５】
＜実施例５＞
原料水溶液のＭｇ／Ｆｅのモル比を２にして調製した以外は、実施例２と同様にして鉄系複水酸化物を得た。この鉄系複水酸化物を粉砕して得られた鉄系複水酸化物粒子を、１０ｍｌのアセトン中に酢酸セルロース０．５ｇを溶解した溶液に添加して１時間程度攪拌し、鉄系複水酸化物粒子を均一に分散させた。この分散により高い粘性のある液となった。この溶液を攪拌しながらヘキサン中に滴下した。滴下により酢酸セルロースが相分離し、平均粒径約２ｍｍの粒子状の多孔質の担体となって、この中に鉄系複水酸化物粒子が分散状態で固定された。この多孔質体を蒸留水で洗浄した後１２０℃で２４時間乾燥した。乾燥した多孔質体を粉砕機で平均粒径が２５０μｍ以下になるように粉砕して水処理材を得た。
＜比較例３＞
蒸留水にＮａＯＨ水溶液を添加混合してｐＨを１０に調整した液を比較例３の水処理材とした。
【００２６】
＜比較例４＞
平均粒径２５０μｍ以下の不定形な粉砕炭からなる水処理用活性炭を比較例４の水処理材とした。
＜比較例５＞
高濃度の鉛吸着材として知られている、平均粒径２５０μｍ以下の不定形な試薬からなるゲータイト（ＦｅＯ(ＯＨ)）を比較例５の水処理材とした。
＜比較例６＞
平均粒径０．３〜０．６ｍｍの球形アクリル系弱酸型の陽イオン交換樹脂（IRA-76）を比較例６の水処理材とした。
【００２７】
＜鉛吸着比較試験その１＞
回分法により鉛の吸着試験を行った。即ち、硝酸鉛を蒸留水に溶解し鉛濃度が１ｐｐｍの試験液を調製した。この試験液を５本の試験管に入れ、実施例５及び比較例３〜６の各水処理材を各試験管の試験液にそれぞれ０．５重量％の割合で添加した後、各試験管を２４時間振とうした。振とう３０分、３時間、２４時間毎に各試験管から試験液を採取し、鉛の溶存濃度をフレームレス原子吸光分析により求め、その値から鉛の除去率を算出した。その結果を図８に示す。
図８から明らかなように、比較例３の水処理材（ｐＨ１０に調整した水）は溶存鉛が水酸化鉛となり、３０分後に約７０％、３時間及び２４時間後に約８０％鉛を除去できるが、２０％程度の鉛が残存する。また比較例４の水処理材（水処理用活性炭）は２４時間後に約９５％鉛を除去できるが、数％の鉛が残存する。比較例５及び６の水処理材は２４時間後でもそれぞれ４０％及び８０％の除去率しかなかった。これらに対して、実施例５の水処理材は３０分後に約７０％、３時間後に約９５％鉛を除去でき、２４時間後には１００％鉛を除去できた。
【００２８】
＜実施例６＞
原料水溶液のＭｇ／Ｆｅのモル比を１にした以外は、実施例５と同様にして平均粒径が２５０μｍ以下の水処理材を得た。
＜鉛吸着比較試験その２＞
カラムを用いた通液法により鉛の吸着試験を行った。即ち、実施例５，６及び比較例４の各水処理材１．５ｇを内径３６ｍｍの３本のカラムにそれぞれ充填した。このときの充填層の高さはすべてのカラムで同一の約２ｍｍであった。現在の水道水の許容鉛濃度の上限値に相当する５５ｐｐｂの鉛が溶存した試験液を硝酸鉛を蒸留水に溶解することにより用意した。この試験液を送液ポンプを用いてＳｖ（空間速度）１５０／分で各カラムに連続的に通した。Ｓｖは流量／カラム容量であって、１５０／分の場合、吸着材の１５０倍の体積の試験液が１分間に流れることを意味する。
カラムを流通した試験液を所定時間毎に採取し、鉛の溶存濃度をフレームレス原子吸光分析により求めた。その結果を図９に示す。図９から明らかなように比較例４の水処理材（水処理用活性炭）ではカラムの出口における鉛濃度が初期濃度の５５ｐｐｂと殆ど変らない約５０ｐｐｂであったのに対して、実施例５及び６の水処理材はカラムの出口における鉛濃度は５ｐｐｂ以下であり、５０リットル試験液を通しても出口における鉛濃度はほぼ同程度であった。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の鉄系複水酸化物の製造方法によれば、原料水溶液を空気中で強く攪拌しながら、或いは空気中で超音波を加えながらｐＨを１３以上にすることにより、従来のような炭酸塩を添加することなく、空気中から炭酸ガスを溶け込み、炭酸イオンを層架橋アニオンとして取込むとともに、ＭｇイオンとＦｅイオンが均一に分散される。これにより従来の水熱合成法によらずに比較的短時間で簡便に結晶化した鉄系複水酸化物を合成することができる。
また本発明の水処理材の製造方法によれば、疎水性高分子からなる多孔質体の内部に層状複水酸化物粒子を担持させることができ、これにより複水酸化物をカラムに充填して水処理した際にカラムの通水抵抗を上昇させずに、水に含まれる有害物質を高い吸着率で高速に吸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄系複水酸化物の製造工程を示す図。
【図２】本発明の水処理材の製造工程を示す図。
【図３】本発明の鉄系複水酸化物粒子が疎水性高分子の多孔質体中に担持されている状況を示す図。
【図４】カラムを用いた通液法により水処理材で有害物質を吸着する状況を示す図。
【図５】本発明の水処理材が低濃度の鉛水溶液中の鉛を捕捉する状況を示す図。
【図６】本発明の水処理材が高濃度の鉛水溶液中の鉛を捕捉する状況を示す図。
【図７】実施例１〜４及び比較例１，２の鉄系複水酸化物の結晶化度を示すＸ線回折図。
【図８】実施例５及び比較例３〜６の水処理材の回分法による鉛除去率を示す図。
【図９】実施例５，６及び比較例４の水処理材の通液法による鉛除去率を示す図。
【符号の説明】
１１  攪拌機
１２  超音波発生器
１３  疎水性高分子粉末（酢酸セルロース）
１４  疎水性高分子の良溶媒（アセトン）
１６  疎水性高分子が溶解した溶液
１７  層状複水酸化物粒子
１９  疎水性高分子の貧溶媒（ヘキサン）
２０  多孔質体からなる水処理材
２１  カラム
【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】
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【図８】
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【図９】
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