(57)【要約】【課題】水中の除去対象物質を吸着し、分離し、繰り返し再利用することができる水処理用磁性体粒子を提供する。【解決手段】被処理水中の水不溶性物質および析出物を吸着し、前記水不溶性物質および析出物とともにろ過され、ろ過物中の前記水不溶性物質および析出物から分離され、回収して繰り返し使用される粒子であって、比重が１より大きい磁性単体粒子またはその凝集体からなる磁性担体と、前記磁性担体に担持され、被処理水中において陽子(H+)を受け取る官能基を有する吸着部とを有する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の水不溶性物質を吸着し、前記水不溶性物質とともに沈降し、沈殿物中の前記水不溶性物質から分離され、回収して繰り返し使用される水処理用磁性体粒子であって、
比重が１より大きい磁性単体粒子またはその凝集体からなる磁性コア部と、
前記磁性コア部に担持され、被処理水中において陽子(H+)を受け取る官能基を含む表層部と、
を有することを特徴とする水処理用磁性体粒子。
【請求項２】
前記表層部の官能基がアミノ基であることを特徴とする請求項１記載の水処理用磁性体粒子。
【請求項３】
前記磁性コア部がフェライト系化合物であることを特徴とする請求項１記載の水処理用磁性体粒子。
【請求項４】
前記表層部は、無機酸と前記官能基とが反応して生成される塩を有することを特徴とする請求項１記載の水処理用磁性体粒子。
【請求項５】
前記無機酸が塩酸または硫酸のいずれかであることを特徴とする請求項４記載の水処理用磁性体粒子。
【請求項６】
水処理用粒子により被処理水中の水不溶性物質を吸着し、吸着した水不溶性物質とともに前記水処理粒子を沈降分離し、沈殿物から前記水処理用粒子を分離し、分離した水処理用粒子を回収し、回収した水処理用粒子を繰り返し使用する水処理方法において、
（ａ）前記水処理用粒子として、比重が１より大きい磁性体からなる磁性コア部と前記磁性コア部に担持された被処理水中で陽子(H+)を受け取る官能基を含む表層部とを有する磁性体粒子を準備し、
（ｂ）前記磁性体粒子を被処理水中に分散させ、前記磁性体粒子に被処理水中の水不溶性物質を吸着・捕捉させ、
（ｃ）前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を被処理水中において沈降させ、これにより前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子と処理水とに分離し、
（ｄ）前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を水中に分散させて粒子分散水を作製し、作製した前記粒子分散水を撹拌し、これにより吸着・捕捉されている前記水不溶性物質を前記磁性体粒子から脱離させ、
（ｅ）前記粒子分散水に磁場を印加して、水中の前記磁性体粒子を選択的に吸引し、これにより前記磁性体粒子を水中の前記水不溶性物質から磁気的に分離し、
（ｆ）磁気分離した前記磁性体粒子を前記（ｂ）工程において被処理水中の水不溶性物質の吸着・捕捉に再利用する、ことを特徴とする水処理方法。
【請求項７】
水処理用粒子により被処理水中の水不溶性物質を吸着し、吸着した水不溶性物質とともに前記水処理粒子を遠心分離し、遠心分離物から前記水処理用粒子を分離し、分離した水処理用粒子を回収し、回収した水処理用粒子を繰り返し使用する水処理方法において、
（Ａ）前記水処理用粒子として、比重が１より大きい磁性体からなる磁性コア部と前記磁性コア部に担持された被処理水中で陽子(H+)を受け取る官能基を含む表層部とを有する磁性体粒子を準備し、
（Ｂ）前記磁性体粒子を被処理水中に分散させ、前記磁性体粒子に被処理水中の水不溶性物質を吸着・捕捉させ、
（Ｃ）被処理水に対して遠心力を作用させ、前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を被処理水中において遠心分離し、これにより前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子と処理水とに分離し、
（Ｄ）前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を水中に分散させて粒子分散水を作製し、作製した前記粒子分散水を撹拌し、これにより吸着・捕捉されている前記水不溶性物質を前記磁性体粒子から脱離させ、
（Ｅ）前記粒子分散水に磁場を印加して、水中の前記磁性体粒子を選択的に吸引し、これにより前記磁性体粒子を水中の前記水不溶性物質から磁気的に分離し、
（Ｆ）磁気分離した前記磁性体粒子を前記（Ｂ）工程において被処理水中の水不溶性物質の吸着・捕捉に再利用する、ことを特徴とする水処理方法。
【請求項８】
前記磁性コア部に官能基としてアルコキシ基及びエポキシ基を有するシランカップリング剤を反応させた後に、前記官能基に無機酸を反応させ、これにより前記磁性コア部を覆う前記表層部に塩を生成することを特徴とする請求項７又は８のいずれか１項記載の水処理方法。
【請求項９】
前記シランカップリング剤が、シランカップリング剤が、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン，N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン，3-アミノプロピルトリメトキシシラン，3-アミノプロピルトリエトキシシラン，N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシランおよびジメチル［3-(トリエトキシシリル)プロピル］アミンからなる群より選択される１種又は２種以上の混合物からなることを特徴とする請求項８記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記載する実施の形態は、工場排水や生活排水などの浄化に用いる水処理用磁性体粒子及びそれを用いる水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められるようになってきている。水資源の有効利用を図るためには工業排水や生活排水などのような各種の排水を浄化して再利用することが重要である。排水を浄化するためには水中に含まれる水不溶物や不純物を分離除去する必要がある。排水を浄化する方法として例えば膜分離法、遠心分離法、活性炭吸着法、オゾン処理法、凝集剤添加による浮遊物質の沈殿除去法などがある。これらの水処理方法を用いて、排水に含まれるリンや窒素などの環境に及ぼす影響の大きい化学物質を除去し、また水中に分散した油類やクレイなどを除去することができる。
【０００３】
これらの水処理方法のうち加圧浮上法と凝集沈殿法は、排水中の水不溶物質を除去するために広く一般に使用されている。例えば特許文献１には加圧浮上法の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１８３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された加圧浮上法は、排水に凝集ポリマーを添加し、排水中の水不溶物質（固形分）を凝集ポリマーにより粗大化させ、圧縮空気の吹込みにより水不溶物質（固形分）をフロックとして水面に浮上させ、浮上したフロックを水から分離除去する技術である。
【０００６】
また、凝集沈殿法は、同様に凝集ポリマーにより排水中の水不溶物質（固形分）を粗大化させ、水不溶物質（固形分）の沈降速度を速め、水不溶物質（固形分）を沈殿物として水から分離除去する技術である。
【０００７】
しかし、加圧浮上法および凝集沈殿法のいずれの方法においても、多量の凝集ポリマーを排水に添加する必要があるため、薬剤使用コストがランニングコストを増大化させるという問題点がある。また、これらの従来技術においては、凝集ポリマーがスラッジとして回収されるために廃棄物の量を増やしてしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、水中の除去対象物質を吸着し、吸着物を分離し、回収して繰り返し再利用することができる水処理用磁性体粒子及びそれを利用する水処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに記載する実施の形態の水処理用磁性体粒子は、被処理水中の水不溶性物質および析出物を吸着し、前記水不溶性物質および析出物とともにろ過され、ろ過物中の前記水不溶性物質および析出物から分離され、回収して繰り返し使用される粒子であって、比重が１より大きい磁性単体粒子またはその凝集体からなる磁性担体と、前記磁性担体に担持され、被処理水中において陽子(H+)を受け取る官能基を有する吸着部と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）〜（ｃ）はシランカップリング剤と無機物表面との間の反応メカニズムを示す模式図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は各級アミンで修飾されたフェライト粒子を塩酸で中和して得られる塩をそれぞれ示す模式図。
【図３】第１の実施形態の水処理方法に用いられる装置を示す構成ブロック図。
【図４】図３の装置を用いる第１実施形態の水処理方法を示す工程図。
【図５】（ａ）は磁性粒子が凝集した凝集体を示す断面模式図、（ｂ）は被覆材で被覆された磁性粒子を示す断面模式図。
【図６】第２の実施形態の水処理方法に用いられる装置を示す構成ブロック図。
【図７】図６の装置を用いる第２実施形態の水処理方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に種々の実施の形態を説明する。
【００１２】
（１）ここに記載する実施の形態に係る水処理用磁性体粒子は、被処理水中の水不溶性物質を吸着し、前記水不溶性物質とともに沈降し、沈殿物中の前記水不溶性物質から分離され、回収して繰り返し使用される水処理用磁性体粒子であって、比重が１より大きい磁性単体粒子またはその凝集体からなる磁性コア部と、前記磁性コア部に担持され、被処理水中において陽子(H+)を受け取る官能基を含む表層部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
水中において陽子(H+)を放出する受け取る官能基（プロトン供与体）を磁性コア部（無機物粒子）の表面に担持させる方法としては、シランカップリン剤を用いて粒子表面に官能基を直接修飾する方法や、粒子に樹脂を被覆する方法がある。
【００１４】
樹脂を被覆する方法には３つの方法がある。すなわち、水中において陽子(H+)を受け取る官能基を有する樹脂を粒子に被覆する第１の方法と、分解すると陽子(H+)を受け取る官能基に変換される官能基を側鎖に有する樹脂を粒子に被覆する第２の方法と、側鎖に陽子(H+)を受け取る官能基を反応させてつけることができる樹脂を被覆する第３の方法とがある。
【００１５】
第１の方法では、ポリビニルアミンやポリアリルアミンとポリエチレン共重合物などの樹脂を粒子に被覆する。この共重合物を溶媒に溶かして溶液を作製し、その溶液中に粒子を浸漬させるか、あるいはその溶液を粒子表面に吹き付けるか、あるいは粒子と混合したスラリーを噴霧乾燥する。この第１の方法では、ポリビニルアミンやポリアリルアミンの含有量が多すぎると、水溶性の樹脂となってしまうため、ポリエチレンの含有量を増やす必要がある。
【００１６】
第２の方法では、例えばポリビニルアミド／ポリエチレン共重合物などを被覆して、脱アセチル化反応をおこなうことにより、アミドをアミノ基に変換することができる。また、キチンなどのアミドを有する高分子を被覆し、脱アセチル化反応させてキトサンにすることもできる。
【００１７】
第３の方法では、例えば水酸基を有するポリマーを被覆したあと、ジイソシアネート化合物を負荷させ、その後過剰のイソシアネート基を分解するなどして、アミノ基を担持させることができる。
【００１８】
シランカップリング剤を用いて直接修飾する方法では、アルコキシ基と水中において陽子(H+)を受け取る官能基を含む化合物を、粒子表面と反応させて粒子に担持させる。ここで「修飾」とは、無機材料の表面に官能基を付けることをいう。「官能基を付ける」とは、官能基と無機材料とが少なくとも化学的に結合している状態をいい、吸着のような物理的な結合が化学的な結合と組み合わされた状態も含まれる。なお、無機材料と官能基とが化学的に結合することなしに、単に両者が物理的に結合（吸着）しているだけの状態は、原則として修飾に該当しない。ただし、特定の官能基を有する高分子材料により無機物粒子全体を被覆した場合に限り、物理的にのみ結合している場合も含まれるものとする。
【００１９】
修飾方法は、粒子を高速撹拌しながら官能基を有するシランカップリング剤溶液を噴霧する乾式法と、粒子とシランカップリング剤を含む溶媒中で反応させる湿式法とがある。乾式法および湿式法のいずれの方法においても、処理後に溶媒を揮発させて後硬化させることにより反応を完全に進行させる。
【００２０】
上記実施形態では、分離・回収した水処理用磁性体粒子を繰り返し再使用することができるため、従来品よりも運転コストを大幅に低減することができる。また、磁性コア部の比重が１を超えているため、水処理用磁性体粒子は静置状態の水中において沈降し、沈殿物として容易に回収でき、さらに永久磁石や電磁石などの磁気印加手段を用いて磁性体粒子のみを水中から磁気的に選択して容易に分離することができる。
【００２１】
（２）上記（１）において、表層部の官能基がアミノ基であることが好ましい。
【００２２】
水中において陽子(H+)を受け取る官能基（プロトン受容体）として、磁性コア部（無機物粒子）の表面に付きやすく（修飾しやすく）、酸と反応して塩を生成しやすいアミノ基が好ましい。アミノ基は、１級アミンのアミノ基（-NH2）、２級アミンのアミノ基（-NHR）および３級アミンのアミノ基（-NR2）のいずれであってもよい。
【００２３】
アミノ基を粒子の表面に付けるためにシランカップリング剤が用いられる。シランカップリング剤として、例えばN-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン，N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン，3-アミノプロピルトリメトキシシラン，3-アミノプロピルトリエトキシシラン，N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチル［3-(トリエトキシシリル)プロピル］アミンなどを用いることができる。
【００２４】
（３）上記（１）において、磁性コア部がフェライト系化合物であることが好ましい。
【００２５】
磁性コア部として種々のフェライト系化合物を好適に用いることができる。フェライト系化合物として鉄、鉄基合金、磁鉄鉱（マグネタイト）、チタン鉄鉱（イルメナイト）、磁硫鉄鉱（ピロータイト）、マグネシアフェライト、マンガンマグネシウムフェライト、マンガン亜鉛フェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、バリウムフェライト、銅亜鉛フェライトなどを用いることができる。これらのうち水中での安定性に優れたマグネタイト、マグネシアフェライト、マンガンマグネシウムフェライトなどのフェライト系化合物を用いることが最も好ましい。特にマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は、安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定した性質を示し、毒性のない安全な元素ばかりで構成されているため、水処理に使用するのに適している。
【００２６】
また、磁性粉の大きさは特に限定されないが、好ましくは平均粒子径０．１〜１００μｍのものを使用する。ここで、平均粒子径は、レーザー回折法により測定されたものである。具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置（商品名）などにより測定することができる。この大きさは、水中で磁性粒子が程よく水と混ざり、静置すると比較的迅速に沈降する粒子径である。すなわち、磁性粒子の平均粒子径が１００μｍよりも大きいと、沈降速度が速すぎて水中に分散させる時に大きな動力を必要としてしまう場合があり、０．１μｍより小さいと静置した時の沈降速度が遅すぎて実用的でない。
【００２７】
ここに記載する実施形態の磁性体粒子を水処理に用いると、磁性体粒子が吸着性能、分離性能および耐久性能のすべてに優れているので、分散→吸着→分離→回収→分散のサイクルで磁性体粒子を繰り返し何度でも使用することができる。このため、運転コストおよびメンテナンスコストを共に低く抑えることができるというメリットがある。
【００２８】
（４）上記（１）において、表層部は、無機酸と前記官能基とが反応して生成される塩を有することが好ましい。
【００２９】
粒子表面に官能基を担持させたあと、必要に応じて官能基を持つ粒子を無機酸で中和して、無機酸を官能基と反応させ、塩を生成することができる。この中和処理をおこなうことにより、官能基にプロトンを保持させてプラスの電荷を与えることができる。このプラスの電荷が水中にコロイド状に存在する浮遊物質(SS)の周りの電荷を中和し、磁性体と浮遊物質(SS)を凝集させる作用が得られる。塩を生成する方法として、例えば水中に粒子を分散させて無機酸を少量ずつ添加して、溶液が特定のpH値になったときに膜ろ過または磁気分離などの方法で水中から磁性体粒子を分離・回収する。
【００３０】
官能基が１級アミンのアミノ基（-NH2）である場合は、シランカップリング剤として例えば3-アミノプロピルトリエトキシシランを用いて粒子を修飾し、これを塩酸で中和すると塩として１級アミンの塩酸塩が生成される（図２の（ａ））。
【００３１】
官能基が２級アミンのアミノ基（-NHR）である場合は、シランカップリング剤として例えばN-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシランを用いて粒子を修飾し、これを塩酸で中和すると塩として２級アミンの塩酸塩が生成される（図２の（ｂ））。
【００３２】
官能基が３級アミンのアミノ基（-NR2）である場合は、シランカップリング剤として例えばジメチル［3-(トリエトキシシリル)プロピル］アミンを用いて粒子を修飾し、これを塩酸で中和すると塩として３級アミンの塩酸塩が生成される（図２の（ｃ））。
【００３３】
（５）上記（４）において、無機酸が、塩酸および硫酸のいずれか一方又はこれらの混合物であることが好ましい。
【００３４】
中和処理をおこなうことにより、アミノ基にプロトン( H+)を保持させて粒子にプラスの電荷を与えることができる。このプラスの電荷が水中にコロイド状に存在する浮遊物質(SS)の周りの電荷を中和し、磁性体粒子と浮遊物質(SS)とを凝集させる作用が得られる。塩を生成する方法として、例えば水中に粒子を分散させて塩酸を少量ずつ添加していき、特定のpHになった時に塩酸の添加を止め、膜ろ過または磁気分離などの方法で水中から粒子を分離・回収する。
【００３５】
（６）ここに記載する実施の形態に係る水処理方法は、水処理用粒子により被処理水中の水不溶性物質を吸着し、吸着した水不溶性物質とともに前記水処理粒子を沈降分離し、沈殿物から前記水処理用粒子を分離し、分離した水処理用粒子を回収し、回収した水処理用粒子を繰り返し使用する水処理方法において、（ａ）前記水処理用粒子として、比重が１より大きい磁性体からなる磁性コア部と前記磁性コア部に担持された被処理水中で陽子(H+)を受け取る官能基を含む表層部とを有する磁性体粒子を準備し、（ｂ）前記磁性体粒子を被処理水中に分散させ、前記磁性体粒子に被処理水中の水不溶性物質を吸着・捕捉させ、（ｃ）前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を被処理水中において沈降させ、これにより前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子と処理水とに分離し、（ｄ）前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を水中に分散させて粒子分散水を作製し、作製した前記粒子分散水を撹拌し、これにより吸着・捕捉されている前記水不溶性物質を前記磁性体粒子から脱離させ、（ｅ）前記粒子分散水に磁場を印加して、水中の前記磁性体粒子を選択的に吸引し、これにより前記磁性体粒子を水中の前記水不溶性物質から磁気的に分離し、（ｆ）磁気分離した前記磁性体粒子を前記（ｂ）工程において被処理水中の水不溶性物質の吸着・捕捉に再利用する。
【００３６】
上記実施形態の水処理方法は、沈殿器を用いた沈降分離法に対応する方法である。上記特定の官能基（水中で陽子(H+)を受け取る官能基）を有する磁性体粒子を被処理水中に混合し、水中の水不溶性物質を吸着させる。この懸濁液を沈降槽に導入し、磁性体粒子を水不溶性物質と共に沈降させて分離する。次いで、沈降槽下部から磁性体粒子と水不溶性物質を引き抜き、水中で混合することにより磁性体粒子及び水不溶性物質とそれ以外を分離する。次いで、これを洗浄槽から磁気分離槽へ送り、磁気分離槽内で各々が粒子状態になるまで撹拌し、水中において磁性体粒子および水不溶性物質を均一に分散させる。次いで、水中に分散する磁性体粒子を磁石などの磁気吸着手段に吸着させ、磁気吸着手段に磁性体粒子が吸着されている間に、水不溶性物質を含む処理水を磁気分離槽から排出する。次いで、磁性体粒子の磁気吸着を解除して、磁性体粒子を磁気吸着手段から脱落させ、さらに処理水や水道水などを磁気吸着手段に吹き付け、磁気吸着手段に付着した磁性体粒子を洗浄し、回収する。回収した磁性体粒子は、磁気分離槽から水処理用粒子供給装置へ送り、再利用される。
【００３７】
上記実施形態の水処理方法では、磁性体粒子が分離性および耐久性に優れているので、分散→吸着→分離→回収→分散のサイクルで磁性体粒子を繰り返し使用することができる。このため、運転コストやメンテナンスコストを低く抑えることができるというメリットがある。
【００３８】
（７）ここに記載する実施の形態に係る水処理方法は、水処理用粒子により被処理水中の水不溶性物質を吸着し、吸着した水不溶性物質とともに前記水処理粒子を遠心分離し、遠心分離物から前記水処理用粒子を分離し、分離した水処理用粒子を回収し、回収した水処理用粒子を繰り返し使用する水処理方法において、（Ａ）前記水処理用粒子として、比重が１より大きい磁性体からなる磁性コア部と前記磁性コア部に担持された被処理水中で陽子(H+)を受け取る官能基を含む表層部とを有する磁性体粒子を準備し、（Ｂ）前記磁性体粒子を被処理水中に分散させ、前記磁性体粒子に被処理水中の水不溶性物質を吸着・捕捉させ、（Ｃ）被処理水に対して遠心力を作用させ、前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を被処理水中において遠心分離し、これにより前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子と処理水とに分離し、（Ｄ）前記水不溶性物質を吸着・捕捉した磁性体粒子を水中に分散させて粒子分散水を作製し、作製した前記粒子分散水を撹拌し、これにより吸着・捕捉されている前記水不溶性物質を前記磁性体粒子から脱離させ、（Ｅ）前記粒子分散水に磁場を印加して、水中の前記磁性体粒子を選択的に吸引し、これにより前記磁性体粒子を水中の前記水不溶性物質から磁気的に分離し、（Ｆ）磁気分離した前記磁性体粒子を前記（Ｂ）工程において被処理水中の水不溶性物質の吸着・捕捉に再利用する。
【００３９】
上記実施形態の水処理方法は、遠心分離器を用いた遠心分離法に対応する方法である。遠心分離器としては、サイクロンを用いることができる。上記特定の官能基（水中で陽子(H+)を受け取る官能基）を有する磁性体粒子を被処理水中に分散させ、磁性体粒子に水不溶性の水不溶性物質を吸着させ、この磁性体粒子／水不溶性物質の吸着状態にある被処理水を遠心分離器すなわちサイクロンに通水し、遠心分離装置下部に磁性体粒子／水不溶性物質の混合物を分離する。次いで、遠心分離層下部から磁性体粒子と水不溶性物を引き抜き、水中で混合することにより磁性体粒子／水不溶性物質とそれ以外を分離する。次いで、これを洗浄槽から磁気分離槽へ送り、磁気分離槽内で各々が粒子状態になるまで撹拌し、水中において磁性体粒子および水不溶性物質を均一に分散させる。次いで、水中に分散する磁性体粒子を磁石などの磁気吸着手段に吸着させ、磁気吸着手段に磁性体粒子が吸着されている間に、水不溶性物質を含む処理水を磁気分離槽から排出する。次いで、磁性体粒子の磁気吸着を解除して、磁性体粒子を磁気吸着手段から脱落させ、さらに処理水や水道水などを磁気吸着手段に吹き付け、磁気吸着手段に付着した磁性体粒子を洗浄し、回収する。回収した磁性体粒子は、磁気分離槽から水処理用粒子供給装置へ送り、再利用される。
【００４０】
上記実施形態の水処理方法においても、磁性体粒子が分離性および耐久性に優れているので、分散→吸着→分離→回収→分散のサイクルで水処理用粒子を繰り返し使用することができる。このため、運転コストやメンテナンスコストを低く抑えることができるというメリットがある。
【００４１】
（８）上記（６）又は（７）のいずれかにおいて、磁性コア部に官能基としてアルコキシ基及びエポキシ基を有するシランカップリング剤を反応させた後に、官能基に無機酸を反応させ、これにより磁性コア部を覆う表層部に塩を生成することが好ましい。
【００４２】
シランカップリング剤は、加水分解反応と縮合反応の２つの反応に寄与する反応物質である。加水分解反応では、フェライト粒子表面の水酸基M-OH（Mは金属原子）とシランカップリング剤に含まれるアルコキシ基（RO-Si）が脱アルコール反応するか、または、図１の（ａ）と（ｂ）に示すように、水と反応してシランカップリング剤に含まれるアルコキシ基（RO-Si）が加水分解してシラノール基が生成され、無機粒子（コア部）の表面にある水酸基との水素結合を介して無機粒子の表面に移行する。シランカップリング剤分子の加水分解速度は、無機粒子の表面状態、すなわち無機粒子表面のpHおよび吸着水の量により影響を受ける。一方、縮合反応では、図１の（ａ）と（ｃ）に示すように、シランカップリング剤は脱水縮合反応を経て無機物表面との間に強固な共有結合を生成する。この反応と並行してシラノール基同士が縮合してシロキサンオリゴマーが生成される。熱や触媒の存在下でこれらの反応を加速させることができる。また、加熱・乾燥などにより副生する水、アルコールなどを系外に排出することにより反応を促進させることができる。シランカップリング剤分子の有機官能基は粉体粒子の外側に配向するため、シランカップリング剤溶液の親水性と疎水性とのバランスを考慮して最適な溶媒と配合比を選定する必要がある。
【００４３】
（９）上記（８）において、シランカップリング剤が、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン，N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン，3-アミノプロピルトリメトキシシラン，3-アミノプロピルトリエトキシシラン，N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシランおよびジメチル［3-(トリエトキシシリル)プロピル］アミンからなる群より選択される１種又は２種以上の混合物からなることが好ましい。
【００４４】
シランカップリング剤の基本化学構造は、一般式Ｘ3-nＭｅnＳｉ-Ｒ-Ｙで表される。但し、Ｍｅはメチル基、Ｒはエチレン基またはプロピレン基、Ｘは無機材料と親和性・反応性を示す加水分解基、Ｙは有機材料と化学結合する有機官能基である。このようなシランカップリング剤は、分子中にガラスや金属のような無機材料と親和性をもつ加水分解基（Ｘ）と合成樹脂のような有機材料と化学結合しうる有機官能基（Ｙ）とを兼ね備えた化合物であり、無機材料であるフェライト粒子と反応する一方で、有機材料である各種の官能基およびその塩とも反応し得るものである。このため、分離性および耐久性に優れた磁性体粒子を形成することができ、その磁性体粒子を分散→吸着→分離→回収→分散のサイクルで繰り返し再使用することができる。
【００４５】
以下、添付の図面を参照して種々の実施の形態をそれぞれ説明する。
【００４６】
本実施形態の水処理用粒子を用いる水処理方法には沈降分離法と遠心分離法の２種類の方法があるが、各方法に用いられる装置は構成が異なるところがあるので、以下それぞれについて述べる。
【００４７】
（第１の実施形態の装置）
先ず図３を参照して第１の実施形態に用いられる水処理装置を説明する。
【００４８】
本実施形態の水処理装置１は、固液分離装置に沈殿器を用いる沈降分離法に用いられる装置である。水処理装置１は、混合槽２、沈殿槽３、分離槽４、水処理用粒子供給装置５、図示しない原水供給源および排水貯留槽を有しており、これらの機器及び装置が複数の配管ラインＬ１〜Ｌ６により互いに接続されている。配管ラインＬ１〜Ｌ６には各種のポンプＰ１〜Ｐ２、バルブＶ１〜Ｖ２、図示しない計測器およびセンサが取り付けられている。これらの計測器およびセンサから図示しない制御器の入力部に検出信号が入り、当該制御器の出力部からポンプＰ１〜Ｐ２およびバルブＶ１〜Ｖ２にそれぞれ制御信号が出され、それらの動作が制御されるようになっている。このように水処理装置１の全体は図示しない制御器によって統括的にコントロールされるようになっている。
【００４９】
混合槽２は、被処理水を撹拌する撹拌スクリュウ２１を有し、図示しない原水供給源からラインＬ１を介して被処理水となる排水が導入され、被処理水を一時的に貯留しておく間に、ラインＬ８から供給される水処理用粒子と混合され、被処理水中に含まれる微細な水不溶性の固体粒子を水処理用粒子に吸着させるものである。
【００５０】
沈殿槽３は、内部を仕切り板３１により面積の異なる二つの上部スペースに分割されている。沈殿槽の上部スペースのうち、面積の小さい区域は、加圧ポンプＰ１を有する被処理水供給ラインＬ２を介して混合槽２に接続されている。また、上部スペースの面積の大きい区域には処理水排出ラインＬ３が接続されている。
【００５１】
一方、沈殿槽３の下部スペースは、バルブＶ１を有する沈殿物引き抜きラインに接続されている。この沈殿物引き抜きラインは後述する分離層４に接続され、重力により沈殿物を輸送する。
【００５２】
分離槽４は、沈殿槽引き抜きラインL4を通って沈殿槽３の下部スペースから受け入れた水処理用粒子と固形物の混合物を撹拌するための撹拌スクリュウ４１を有し、かつ固形分と水処理用粒子とに分離するための磁石４２を内蔵している。磁石４２は、円筒型の筒内に収納されており、図示しない制御器により制御され、エアシリンダー（図示せず）により上下に駆動する。
【００５３】
分離槽４の上部には、沈殿槽引き抜きラインL4の他に、図示しないタンクから剥離剤を供給するための剥離剤供給ラインL5が接続されている。一方、磁気分離槽４の下部には濃縮水排出ラインL6および水処理用粒子返送ラインL7がそれぞれ接続されている。濃縮水排出ラインL6は、分離槽４から図示しない貯留槽に水不溶物濃縮水を排出するための配管である。水処理用粒子返送ラインL7は、ポンプＰ２を有し、分離槽４から分離・回収された水処理用粒子を水処理用粒子供給装置５に戻すための配管である。
【００５４】
水処理用粒子供給装置５は、図示しない水処理用粒子供給源から新たに水処理用粒子が補給されるとともに、分離槽４で分離された水処理用粒子が上述の水処理用粒子返送ラインL7を通って返送されるようになっている。また、水処理用粒子供給装置５は、バルブＶ２を有する水処理用粒子供給ラインＬ８を介して混合槽２に適量の水処理用粒子を供給するようになっている。
【００５５】
（第１実施形態の方法）
次に、図４を参照して上記の装置を用いる第１実施形態の水処理方法を説明する。
【００５６】
図４の沈降分離法は、特に水不溶物の固形分を含む排水の流量が多い場合に有効である。本実施形態における水不溶性の固形分とは、有機物、無機物を特に問わないが、マイナスに帯電する粒子を好適に除去することができる。重金属の水酸化物などの難脱水性の粒子であったり、粒子以外の難脱水成分、例えば油などが入っていたりしても、水処理用粒子の構造により、容易に吸着、分離することができる。この場合に被処理水である排水の性状に応じて水処理用粒子の被覆材を適切に選択するのが好ましい。
【００５７】
沈降分離法においては、先ず、混合槽２内で被処理水と水処理用機能粉とを混合し、水処理用粒子に水中の水不溶物の固形分を吸着する（工程Ｓ１）。水処理用粒子は、コア部に磁性単体粒子またはその凝集体を有し、表面にコア部に担持されたアミノ基（陽子を受け取る官能基）を含む表層部を有している。被処理水中の水処理用粒子の濃度は、被処理水中の固形物濃度により調整されるが、例えば固形物濃度の1〜10倍になるようにする。次いで、この懸濁液を沈殿槽３に供給し、水中の固形分を吸着した水処理用粒子を沈降分離する。（工程Ｓ２）
また、沈殿槽上部の空間を二つの領域に分けるよう、沈殿槽３内に仕切り板３１をとりつける。このとき面積の小さい側には、加圧ポンプＰ１を有する被処理水供給ラインＬ２が接続され、面積の大きい側には処理水排出ラインＬ３が接続されている。このような構造にすると、まず被処理水供給ラインＬ２から供給される水処理用粒子と固形物が沈殿槽３の下部に移動する。この時、面積の大きい側から上向流で処理水排出ラインＬ３のほうに水が向うが、面積が大きくなるため流速が遅くなり固形分の沈降が促進され、沈殿槽３の下部に固形分を集めることができる。
【００５８】
また、沈殿槽下部にはバルブＶ１を有する沈殿物引き抜きラインＬ４が接続されており、水処理用粒子と固形物を沈殿槽下部からラインL4を通って分離槽４に送り、分離槽４内において撹拌スクリュウ４１により水処理用粒子と固形物を撹拌し、水処理用粒子および固形分を分散させる（工程Ｓ３）。この撹拌を十分に行なうと、懸濁液中において水処理用粒子と固形分がより均一に分散され、水処理用粒子の分離が容易になる。なお、この時に必要に応じてラインL5から剥離剤を添加することもできる。剥離剤としては、水処理用粒子の表面電位を変化させる酸性の溶液やアルカリ性の溶液、水処理用粒子表面の表面張力を低下させる界面活性剤などが挙げられる。
【００５９】
次いで、この分離後の懸濁液から水処理用粒子を磁気分離法を用いて回収する（工程Ｓ４）。磁気分離の方法は、分離槽４の容器中に永久磁石又は電磁石を投入して回収する方法や、磁石で磁化した金網などで回収して、磁場を開放することにより粒子を回収する方法などが挙げられる。具体的には、円筒上の筒に入っている磁石４２を、図示しないエアシリンダーで分離槽の中に入れ、懸濁液中にて水処理用粒子を磁石４２で吸着固定したあとに、分離槽４の容器からラインL6を介して図示しない貯留槽に固形分を含む廃液を排出し、次いで磁石４２をエアシリンダーを用いて分離槽４の外に出し、磁石４２が入っていた円筒状容器から水処理用磁性体を脱落させ、図示しない水道水供給ラインを介して容器内に水道水を供給し、脱落した水処理用粒子に水道水を加えてスラリー状または懸濁液状とし、このスラリー状または懸濁液状の水処理用粒子をポンプＰ２を有するラインL7を介して分離槽４から水処理用粒子供給装置５へ送る。
【００６０】
その後に、回収した水処理用粒子を水処理用粒子供給装置５からラインL8を介して混合槽３に供給し、固形分の吸着に回収水処理用粒子を再使用する。このようにして水処理用粒子を、固形分の吸着→沈降分離→水処理用粒子と固形分の分離→磁気分離→回収→固形分の吸着のサイクルにおいて繰り返し使用することができる。
【００６１】
（磁性体粒子）
次に、磁性体粒子を詳しく説明する。
【００６２】
本実施形態に用いる粒子は、水中において沈降するものであればよいが、磁性粒子を用いると、回収時に磁気分離を用いることができるので、プロセスの幅が広がるため好ましい。磁性粒子は，室温領域において強磁性を示す物質であることが望ましい。しかし、これらのみに限定されるものではなく、強磁性物質を全般的に用いることができ、例えば鉄、および鉄を含む合金、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシアフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト、などが挙げられる。これらのうち水中での安定性に優れたフェライト系化合物であればより効果的に本発明を達成することができる。例えば磁鉄鉱であるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定し、元素としても安全であるため、水処理に使用しやすいので好ましい。また、磁性粉は、球状、多面体、不定形など種々の形状を取り得るが特に限定されない。用いるに当って望ましい磁性担体の粒径や形状は、製造コストなどを鑑みて適宜選択すれば良い。
【００６３】
水処理用磁性体粒子は、磁性体を含む単体粒子であってもよく、また、図５の（ａ）に示すように磁性コア部１１の表面をポリマーのような表層部１２で被覆されていてもよい。また、磁性体粒子は、ポリマー被覆された磁性コア部１１の粒子が図５の（ｂ）に示すように凝集した凝集体１３であってもよい。
【００６４】
水処理用磁性体粒子１０は、磁性体粒子からなる磁性コア部１１を含み、その平均粒子径D1が0.1〜100μｍの範囲にあるものを用いる。水処理用磁性体粒子１０は、平均粒子径D1が0.1〜100μｍの範囲が好ましく、10〜50μｍの範囲がさらに好ましい。水処理用粒子１０の平均粒子径D1が100μｍよりも大きいと、水中の分散性に劣り水中の固形分を吸着する能力が落ちてしまう場合があるからである。一方、水処理用磁性体粒子１０の平均粒子径D1が0.1μｍ未満になると、沈降速度が低下し、沈降分離装置で分離できなくなるおそれがあるからである。磁性コア部１１は、単体粒子（一次粒子）であってもよいし、複数の一次粒子を凝集させた凝集体（二次粒子）であってもよい。なお、コア部１１は、必要であればＣｕメッキ、Ｎｉメッキなどのコーティング処理が施されていてもよい。
【００６５】
ここで、平均粒子径は、レーザー回折法により測定した結果に基づいて算出される。具体的には、レーザー回折法を利用した機器として株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置（商品名）を用いることができる。平均粒子径0.1〜100μｍの大きさは、水中で磁性粒子が程よく水と混ざりあい、静置すると比較的迅速に沈降する。すなわち、磁性粉の平均粒子径が100μｍを超えると、粒子の沈降速度が速くなりすぎるため、磁性粉を水中に分散させる時に撹拌機に大きな動力が必要となる。とくに平均粒子径を50μｍ以下にすると、水中への粒子の分散性が非常に良くなり、撹拌機の負荷が大きく軽減される。一方、磁性粉の平均粒子径が0.1μｍより小さいと、静置した時の粒子の沈降速度が遅すぎて実用的でない。さらに実用的には平均粒子径を10μｍ以上にすると、水中において粒子が迅速に沈降するため、短時間の処理が可能になる。ただし、電磁石などの磁気吸着手段を用いて磁性粉を磁気的に吸着する場合は粒子径の制限は緩やかである。
【００６６】
凝集体からなる水処理用粒子の製造方法としては、造粒機などで先に凝集体を形成した後に特定の官能基を含む不定形材料を塗布する方法と、この不定形材料をバインダーとして一次粒子を造粒する方法とがある。前者は、一次粒子と有機系バインダーまたは無機系バインダーとをスプレードライヤーまたはヘンシェルミキサーなどにより混練し、造粒体を作ったあと特定の官能基を含む不定形材料を塗布して100℃〜200℃で反応させる方法や、磁性体原料をスプレードライなどでポーラス状にして焼結させ、ポーラス状のコア部を作製した後に、特定の官能基を含む不定形材料を塗布する方法が挙げられる。後者は、バインダーに特定の官能基を含む不定形材料を用いてヘンシェルミキサーやスプレードライヤーなどで直接造粒する。
【００６７】
これら特定の官能基を含む不定形材料を水処理用粒子に組み込むことにより、相対的に水処理用粒子の比重が高くなるため、重力による沈降や、サイクロンを用いた遠心力による分離を、磁気による分離と併用することが可能となるため、水処理用粒子を水から迅速に分離することができる。
【００６８】
（官能基と修飾方法）  
本実施形態では官能基としてアミノ基を磁性コア部（無機物粒子）の表面に担持させる。
【００６９】
無機物粒子の表面にアミノ基を担持させる方法として、樹脂を被覆する方法、あるいはシランカップリング剤を用いて粒子に直接修飾する方法がある。樹脂を被覆する方法として、水中において陽子(H+)を受け取る官能基を有する樹脂を粒子に被覆する第１の方法と、分解すると陽子(H+)を受け取る官能基に変換される官能基を側鎖に有する樹脂を粒子に被覆する第２の方法と、側鎖に陽子(H+)を受け取る官能基を反応させてつけることができる樹脂を被覆する第３の方法とがある。第１の方法では、ポリビニルアミンやポリアリルアミンとポリエチレン共重合物などの樹脂を粒子に被覆する。この共重合物を溶媒に溶かして溶液を作製し、その溶液中に粒子を浸漬させるか、あるいはその溶液を粒子表面に吹き付けるか、あるいは粒子と混合したスラリーを噴霧乾燥する。この第１の方法では、ポリビニルアミンやポリアリルアミンの含有量が多すぎると、水溶性の樹脂となってしまうため、ポリエチレンの含有量を増やす必要がある。第２の方法では、例えばポリビニルアミド／ポリエチレン共重合物などを被覆して、脱アセチル化反応をおこなうことにより、アミドをアミノ基に変換することができる。また、キチンなどのアミドを有する高分子を被覆し、脱アセチル化反応させてキトサンにすることもできる。第３の方法では、例えば水酸基を有するポリマーを被覆したあと、ジイソシアネート化合物を負荷させ、その後過剰のイソシアネート基を分解するなどして、アミノ基を担持させることができる。
【００７０】
一方、シランカップリング剤を用いて直接修飾する方法では、アルコキシ基と水中において陽子(H+)を受け取る官能基を含む化合物を、粒子表面と反応させて粒子に担持させる。修飾方法は、粒子を高速撹拌しながら官能基を有するシランカップリング剤溶液を噴霧する乾式法と、粒子とシランカップリング剤を含む溶媒中で反応させる湿式法とがある。乾式法および湿式法のいずれの方法においても、処理後に溶媒を揮発させて後硬化させることにより反応を完全に進行させる。また、エポキシシランを反応させた後に、アルコキシ基とエポキシ基を有する化合物を反応させて官能基を担持させることも可能である。
【００７１】
水中において陽子(H+)を受け取る官能基として、磁性コア部（無機物粒子）の表面に付きやすく（修飾しやすく）、酸と反応して塩を生成しやすいアミノ基が好ましい。アミノ基は、１級アミンのアミノ基（-NH2）、２級アミンのアミノ基（-NHR）および３級アミンのアミノ基（-NR2）のいずれであってもよい（図２の（ａ），（ｂ），（ｃ））。
【００７２】
また、これらの粒子を、必要に応じて無機酸との塩にして使用する。この処理をおこなうことにより、アミノ基にプロトンを保持させてプラスの電荷を与えることができる。このプラスの電荷が水中にコロイド状に存在する浮遊物質(SS)の周りの電荷を中和し、磁性体と浮遊物質(SS)を凝集させる作用が得られる。無機酸と塩を生成する方法として、例えば水中に粒子を分散させて無機酸を少量ずつ添加していき、特定のpH値になったところで膜ろ過または磁気分離などの方法で水中から除去することにより得られる。
【００７３】
（第２の実施形態の装置）
次に図６を参照して第２の実施形態の水処理方法に用いられる水処理装置１Ａを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００７４】
本実施形態の水処理装置１Ａは、遠心分離法に用いられ、とくに流量が少ない場合や装置の設置面積が狭い場合に特に有効である。本実施形態の装置１Ａが上記第１の実施形態の装置１と異なる点は、装置１Ａでは、沈殿槽３の代わりにサイクロン６を設けている。このサイクロンは上部が広く下部が狭い円錐状の筒の中を、流体が旋回しながら流下することにより、遠心力により固形分が壁面沿いに分離し、サイクロン下部のポット６１へ排出されるものである。このポット６１にはバルブＶ１を有するラインＬ４で分離槽４の上部に接続されており、流体は重力により移送されるようになっている。また、固形分がなくなった水は、サイクロン上部に接続されているラインＬ７を通って処理水として排出されるようになっている。
【００７５】
（第２の実施形態の方法）
次に、図７と図６を参照して上記の装置を用いる第２の水処理方法としての遠心分離法を説明する。なお、混合槽２、分離槽４、水処理用粒子供給装置６に関しては上記第１の実施形態と同じなので説明を省略する。
【００７６】
本実施形態の分離工程Ｋ２は沈殿槽ではなくサイクロン６でおこなわれる。ラインＬ２よりサイクロン６に導入された水は、サイクロン内の円周に沿って高速旋回し、この時の遠心力により固形分及び水処理用粒子が水から分離され、分離された固形分／粒子がサイクロン下部のポット６１に溜まるようになっている。サイクロン下部のポット６１に貯められた水処理用粒子と固形分は、バルブＶ１を開けてラインＬ４を通って分離槽４に送られる。バルブＶ１の開閉は、定期的におこなってもよいし、ポット６１内のスラリー量に応じて随時おこなってもよい。
【００７７】
分離槽４内において撹拌スクリュウ４１により水処理用粒子と固形物を撹拌し、水処理用粒子および固形分を分散させる（工程Ｋ３）。この撹拌を十分に行なうと、懸濁液中において水処理用粒子と固形分がより均一に分散され、水処理用粒子の分離が容易になる。なお、この時に必要に応じてラインL5から剥離剤を添加することもできる。剥離剤としては、水処理用粒子の表面電位を変化させる酸性の溶液やアルカリ性の溶液、水処理用粒子表面の表面張力を低下させる界面活性剤などが挙げられる。
【００７８】
次いで、この分離後の懸濁液から水処理用粒子を磁気分離法を用いて回収する（工程Ｋ４）。磁気分離の方法は、分離槽４の容器中に永久磁石又は電磁石を投入して回収する方法や、磁石で磁化した金網などで回収して、磁場を開放することにより粒子を回収する方法などが挙げられる。具体的には、円筒上の筒に入っている磁石４２を、図示しないエアシリンダーで分離槽の中に入れ、懸濁液中にて水処理用粒子を磁石４２で吸着固定したあとに、分離槽４の容器からラインL6を介して図示しない貯留槽に固形分を含む廃液を排出し、次いで磁石４２をエアシリンダーを用いて分離槽４の外に出し、磁石４２が入っていた円筒状容器から水処理用磁性体を脱落させ、図示しない水道水供給ラインを介して容器内に水道水を供給し、脱落した水処理用粒子に水道水を加えてスラリー状または懸濁液状とし、このスラリー状または懸濁液状の水処理用粒子をポンプＰ２を有するラインL7を介して分離槽４から水処理用粒子供給装置５へ送る。
【００７９】
その後に、回収した水処理用粒子を水処理用粒子供給装置５からラインL8を介して混合槽３に供給し、固形分の吸着に回収水処理用粒子を再使用する。このようにして水処理用粒子を、固形分の吸着→沈降分離→水処理用粒子と固形分の分離→磁気分離→回収→固形分の吸着のサイクルにおいて繰り返し使用することができる。
【００８０】
上記の実施形態によれば、水処理用粒子の回収と再利用が容易であり、薬品を投入することなく水中の微細な固形物を効率よく除去することができる。
【００８１】
上記の実施形態によれば、磁性体粒子を水中に投入することにより、水中の被除去物を吸着して迅速に沈降及び／又は磁気により分離できるだけでなく、吸着した被除去物と分離して再び再利用できるため、廃棄物量を低減することが可能な磁性体粒子を提供することができる。
【実施例】
【００８２】
以下に各種の実施例および比較例をそれぞれ説明する。
【００８３】
（磁性体粒子の製造）
以下のようにして表１に示す各種サンプル粒子を作製した。これらの粒子は水処理用のろ過助剤として用いられるものであり、種々の条件下で実験を行って評価した。
【００８４】
（粒子B-1）
マンガンマグネシウムフェライト粒子を次のようにして製造し、水処理用磁性体粒子の磁性コア部に用いた。
【００８５】
酸化マンガン(MnO)粉と酸化マグネシウム(MgO)粉と酸化鉄(Fe2O3）粉をモル比で40:10:50の割合で混合し、混合物にバインダーとしてポリビニルアルコールを添加して造粒した。造粒物を1000℃の温度で仮焼成した。なお、仮焼成は省略することができる任意の工程である。仮焼成した造粒物を再度粉砕し、粉砕物にバインダーとしてポリビニルアルコールを添加して再造粒し、再造粒物を1200℃の温度で本焼成した。本焼成した造粒物を粉砕し、粉砕物を分級し、所望のマンガンマグネシウムフェライト粒子((MnO・Fe2O3）,(MgO・Fe2O3))を得た。得られたマンガンマグネシウムフェライトは、(MnO・Fe2O3）と(MgO・Fe2O3)とが混合したものであり、その組成はMnO・Fe2O3が８０質量％、MgO・Fe2O3が２０質量％であった。
【００８６】
平均粒子径２０μｍのマンガンマグネシウムフェライト粉を高速で撹拌しながら、エタノールで希釈したシランカップリング剤（3-アミノプロピルトリエトキシシラン）を滴下した。フェライトに対し、１質量％のシランカップリング剤となるよう調整したあと、撹拌機から取り出し、温度120℃で２時間乾燥させ、磁性体粒子B-1を得た。
【００８７】
（粒子B-2）
粒子B-1を純水中に20質量％となるよう分散させ、塩酸を滴下した。pH 5になったところで滴下をやめ、ろ過膜で回収して磁性体粒子B-2を得た。
【００８８】
（粒子C-1）
平均粒子径２０μｍのマンガンマグネシウムフェライト粉を高速で撹拌しながら、エタノールで希釈したシランカップリング剤（N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン）を滴下した。フェライトに対し、１質量％のシランカップリング剤となるよう調整したあと、撹拌機から取り出し、１２０℃×２時間の条件で加熱乾燥させて磁性体粒子C-1を得た。
【００８９】
（粒子C-2）
粒子C-1を純水中に20質量％となるように分散させ、塩酸を滴下した。pH 5になったところで滴下をやめ、ろ過膜により回収して磁性体粒子C-2を得た。
【００９０】
（粒子D-1）
湿式法を用いて修飾したこと以外は上記粒子B-1と同様にして粒子D-1を作製した。
【００９１】
（粒子E-1）
非修飾の平均粒子径２０μｍのマンガンマグネシウムフェライト粉を比較例のサンプル粒子E-1とした。
【００９２】
［水処理用粒子の評価］
上記各種のサンプル粒子を用いて水処理の評価試験を行い、粒子の性能をそれぞれ評価した。その評価結果を表２に示す。表２において、処理水の透明度をホルマジン標準液を用いる濁度計により測定し、透明度が最も高い値（濁度１０FTU未満）を二重丸とし、次に高い値（濁度１０FTU以上３０FTU未満）を丸とし、それより低い値（濁度３０FTU以上１００FTU未満）を三角とし、最も低い値（濁度１００FTU以上）をバツ（不合格）とした。濁度計としてアズワン・ポータブル濁度計 HI 93703C を用いた。被処理水として界面活性剤と微細な浮遊物質(SS)と砂を含む工場排水を用いた。
【００９３】
（実施例１）
純水中にベントナイトスラリー液２００ｐｐｍと潤滑油８００ｐｐｍとなるように分散させた検査液を作製した。この模擬排水中に１００００ｐｐｍの粒子B-1を加えて３分間撹拌混合した後に静置したところ、水中の研磨剤を吸着して共に沈降し、透明度の高い処理水が得られた。
【００９４】
（実施例２〜６）
実施例１とは粒子の種類を変えたこと以外は同様に試験したところ、実施例１と同様に透明度の高い処理水が得られた。その結果を表２に示す。
【００９５】
（実施例７）
界面活性剤と微細なSSと砂を含む工場排水に対し、１００００ｐｐｍの粒子A-1を加えて３分間撹拌混合した後に静置したところ、水中の浮遊物質(SS)を吸着して一緒に沈降し、やや透明度の高い処理水が得られた。この実施例７の処理水を上記の実施例１のものと比べると透明度が劣っていた。
【００９６】
（実施例８）
実施例７とは粒子の種類をA-２に変えたこと以外は同様に試験したところ、実施例１と同様に透明度の高い処理水が得られたが、実施例１や７に比べて透明度が劣っていた。
【００９７】
（実施例９〜１２）
実施例７とは粒子の種類をA-２に変えたこと以外は同様に試験したところ、実施例７と同様に透明度の高い処理水が得られた。結果を表１に示す。
【００９８】
（比較例１）
実施例７とは粒子の種類を未修飾のフェライトに変えたこと以外は同様に試験を行ったところ、浮遊物質(SS)と共に沈降せず、濁った水が得られた。
【００９９】
表２の結果より、研磨剤模擬排水に対しては６つの粒子のいずれにおいても良好な浮遊物質(SS)吸着と沈降性能を示した。また、生活排水に対しては、塩にしている粒子B-2，C-2は非常に良好な結果を示し、塩にしていない粒子B-1，C-1，D-1においても浮遊物質(SS)吸着と沈降性能を確認することができた。
【表１】
2013173117.tif 000002
【０１００】
【表２】
2013173117.tif 000003
【符号の説明】
【０１０１】
１，１Ａ…水処理装置、２…混合槽、
３…沈殿槽、３１…仕切り板、
４…分離槽、５…水処理用粒子供給装置、
１０…水処理用磁性体粒子（一次粒子）、１１…磁性コア部（担体）、１２…表層部、
１３…二次凝集体（一次粒子の凝集体）、
Ｐ１〜Ｐ２…ポンプ、Ｖ１〜Ｖ２…バルブ、
Ｌ１…原水供給ライン、Ｌ２…被処理水供給ライン、Ｌ３…処理水排出ライン、Ｌ４…固形物排出ライン、Ｌ５…剥離剤供給ライン、Ｌ６…排水ライン、Ｌ７…水処理用粒子返送ライン、Ｌ８…水処理用粒子供給ライン。
【図１】
2013173117.tif 000004
【図２】
2013173117.tif 000005
【図３】
2013173117.tif 000006
【図４】
2013173117.tif 000007
【図５】
2013173117.tif 000008
【図６】
2013173117.tif 000009
【図７】
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