(57)【要約】【課題】有害イオンを除去するとともに、飲用水のｐＨの上昇を抑制することのできる、飲用水用の有害イオン除去方法及び除去装置を提供する。【解決手段】有害イオンを含む処理対象水をハイドロタルサイト様化合物と接触させて前記処理対象水中の前記有害イオンを除去する工程Ｓ１と、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させて、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整する工程Ｓ２とを具備する飲用水用の有害イオン除去方法。【選択図】図１
2017213553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害イオンを含む処理対象水を、ハイドロタルサイト様化合物と接触させて前記処理対象水中の前記有害イオンを除去する工程と、
前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させて、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整する工程と
を具備する飲用水用の有害イオン除去方法。
【請求項２】
前記ｐＨ調整材は、メタカオリン、ケイ酸アルミニウム及び陽イオン交換樹脂から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の飲用水用の有害イオン除去方法。
【請求項３】
前記処理対象水とハイドロタルサイト様化合物を接触させる工程の前に、
前記ハイドロタルサイト様化合物を水で洗浄する工程をさらに具備する請求項１又は２に記載の飲用水用の有害イオン除去方法。
【請求項４】
前記処理対象水とハイドロタルサイト様化合物を接触させる工程の前に、
前記ハイドロタルサイト様化合物に陰イオンを吸着させる工程をさらに具備する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の飲用水用の有害イオン除去方法。
【請求項５】
前記処理対象水とハイドロタルサイト様化合物を接触させる工程の前に、
前記ハイドロタルサイト様化合物の組成を調整する工程をさらに具備する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の飲用水用の有害イオン除去方法。
【請求項６】
前記ハイドロタルサイト様化合物の組成を調整する工程で、前記ハイドロタルサイト様化合物の組成をＭｇ／Ａｌで表されるモル比で、２〜４に調整する請求項５に記載の飲用水用の有害イオン除去方法。
【請求項７】
前記有害イオンは、ヒ素、フッ素、硝酸、硫酸、ホウ酸及びセレンから選ばれる少なくとも１種からなるイオンである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の飲用水用の有害イオン除去方法。
【請求項８】
有害イオンを含む処理対象水とハイドロタルサイト様化合物を接触させて前記処理対象水中の前記有害イオンを除去する有害イオン除去部と、
前記有害イオン除去部で前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させて前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整するｐＨ調整部と
を具備する飲用水用の有害イオン除去装置。
【請求項９】
前記有害イオン除去部は、前記処理対象水と前記ハイドロタルサイト様化合物を連続処理方式で接触させる連続式の有害イオン除去部である請求項８に記載の飲用水用の有害イオン除去装置。
【請求項１０】
前記有害イオン除去部は、前記処理対象水と前記ハイドロタルサイト様化合物をバッチ処理方式で接触させるバッチ式の有害イオン除去部である請求項８に記載の飲用水用の有害イオン除去装置。
【請求項１１】
前記ｐＨ調整部は、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、前記ｐＨ調整材と連続処理方式で接触させる連続式のｐＨ調整部である請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の飲用水用の有害イオン除去装置。
【請求項１２】
前記ｐＨ調整部は、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、前記ｐＨ調整材とバッチ処理方式で接触させるバッチ式のｐＨ調整部である請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の飲用水用の有害イオン除去装置。
【請求項１３】
有害イオンを含む処理対象水中の有害イオンを吸着するハイドロタルサイト様化合物と、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整するｐＨ調整材が混合されてなる飲用水用の有害イオン吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、飲用水用の有害イオン除去方法、有害イオン除去装置及び有害イオン吸着材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体に対して健康被害を与えない安全な水の供給が求められている。人体に対して健康被害を与える有害元素として、ヒ素やフッ素などがある。
【０００３】
ところが、地域によっては、天然の地層中に上記のような有害元素が含まれており、地層中から地下水中に溶出する場合がある。また、鉱山の開発などによって、上記有害元素を含む廃液が発生すると、この廃液中の有害元素が地下水中に流出する場合がある。そのため、このような地下水を飲用水とする際には水中の有害元素の除去が必要となる。
【０００４】
有害元素であるヒ素やフッ素は水中で陰イオンとして存在する。そのため、飲用水用の有害元素を、陰イオン吸着特性を持つ材料に吸着させて除去する方法が考えられる。例えば、優れた陰イオン吸着性能を持つ材料として、ハイドロタルサイト様化合物等のＭｇ-Ａｌ系の鉱物が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７８６８２号公報
【特許文献２】特開２００６−３３４４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ハイドロタルサイト様化合物と接触した水は、ｐＨが上昇するという問題があった。このようなｐＨの上昇した水は、アルカリ性になるため、飲用水に適さない。
【０００７】
本発明は、有害イオンを除去するとともに、飲用水のｐＨの上昇を抑制することのできる、飲用水用の有害イオン除去方法、有害イオン除去装置及び有害イオン吸着材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の飲用水用の有害イオン除去方法は、有害イオンを含む処理対象水を、ハイドロタルサイト様化合物と接触させて前記処理対象水中の前記有害イオンを除去する工程と、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させて、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整する工程とを具備する。
【０００９】
実施の形態の飲用水用の有害イオン除去装置は、有害イオンを含む処理対象水とハイドロタルサイト様化合物を接触させて前記処理対象水中の前記有害イオンを除去する有害イオン除去部と、前記有害イオン除去部で前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させて前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整するｐＨ調整部とを具備する。
【００１０】
実施の形態の飲用水用の有害イオン吸着材は、有害イオンを含む処理対象水中の有害イオンを吸着するハイドロタルサイト様化合物と、前記ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整するｐＨ調整材が混合されてなる。
【発明の効果】
【００１１】
有害イオンを除去するとともに、飲用水のｐＨの上昇を抑制することのできる、飲用水用の有害イオン除去方法、有害イオン除去装置及び有害イオン吸着材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去方法を表すフロー図である。
【図２】第２の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置を概略的に表す図である。
【図３】第２の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置を構成する有害イオン除去塔およびｐＨ調整塔を概略的に表す断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置を概略的に表す図である。
【図５】第４の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置を概略的に表す図である。
【図６】第５の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置を概略的に表す図である。
【図７】第６の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置を概略的に表す図である。
【図８】ハイドロタルサイト様化合物とメタカオリンの質量比と、浸漬液のｐＨの関係を表わすグラフである。
【図９】ハイドロタルサイト様化合物とケイ酸アルミニウムの質量比と、浸漬液のｐＨの関係を表わすグラフである。
【図１０】ハイドロタルサイト様化合物と強酸性陽イオン交換樹脂の質量比と、浸漬液のｐＨの関係を表わすグラフである。
【図１１】ハイドロタルサイト様化合物の積算洗浄水量と浸漬液のｐＨの関係を表わすグラフである。
【図１２】ＮａＣｌ水溶液に浸漬させたハイドロタルサイト様化合物の蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析結果を表わすグラフである。
【図１３】合成で得られたハイドロタルサイト様化合物のＸ線回折（ＸＲＤ）分析結果を表わすグラフである。
【図１４】ハイドロタルサイト様化合物による、水中のヒ素の除去性能を表わすグラフである。
【図１５】ハイドロタルサイト様化合物による、水中のフッ素の除去性能を表わすグラフである。
【図１６】通液後の模擬処理水のｐＨと、模擬処理水の通液時間との関係を表わすグラフである。
【図１７】浸漬後の模擬処理水のｐＨと、ｐＨ調整材の浸漬時間との関係を表わすグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１に示すように、第１の実施形態に係る有害イオン除去方法は、有害イオンを含む処理対象水を、ハイドロタルサイト様化合物と接触させて処理対象水中の有害イオンを除去する工程Ｓ１と、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させて、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整する工程Ｓ２とを備えている。
【００１５】
本実施形態における処理対象水は、人体に健康被害をもたらす有害元素をイオンとして含む。本実施形態の有害イオン除去方法によって処理された処理対象水は、飲用水として用いられる。有害元素としては、ヒ素、フッ素、硝酸、硫酸、ホウ酸、セレン等が挙げられるが、これらに限定されない。処理対象水に含まれる有害元素は１種であっても２種以上であってもよい。なかでも、本実施形態の有害イオン除去方法では、処理対象水が、有害元素としてヒ素、フッ素を含む場合に多大な効果を得ることができる。
【００１６】
本実施形態の有害イオン除去方法において、上記のような有害元素からなるイオン（有害イオン）を含む処理対象水を、ハイドロタルサイト様化合物に接触させる（Ｓ１）。これにより、処理対象水中の有害イオンがハイドロタルサイト様化合物に吸着されて除去される。
【００１７】
ハイドロタルサイト様化合物は、ＭｇとＡｌを含有する基材を層とした層状構造を有しており、層間に、陰イオンを取り込んで吸着することができる。ハイドロタルサイト様化合物は、Ｍｇ及びＡｌ以外に、不純物として、アルカリ金属やアルカリ土類金属、例えば、カルシウム（Ｃａ）等を含むことがある。ハイドロタルサイト様化合物を処理対象水と接触させると、ハイドロタルサイト様化合物に含まれるＣａイオン等の不純物が処理対象水中に溶脱し、処理対象水のｐＨを上昇させる。
【００１８】
そのため、本実施形態の有害イオン除去方法においては、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させる。処理対象水をｐＨ調整材と接触させることで、処理対象水中に溶脱した上記不純物イオンが除去される。このため、処理対象水のｐＨの上昇を抑制し、飲用に適したｐＨに調整することができる。
【００１９】
ｐＨ調整材は、陽イオン吸着性能を有するものである。ｐＨ調整材は、ハイドロタルサイト様化合物から溶脱するＣａ等の陽イオンを吸着することで、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨの上昇を抑制する。ｐＨ調整材は、例えば、陽イオン交換樹脂、メタカオリン、ケイ酸アルミニウム等であるが、これらに限定されない。ｐＨ調整材は１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００２０】
本実施形態の飲用水用の有害イオン除去方法においては、ハイドロタルサイト様化合物を処理対象水と接触させる前に、ハイドロタルサイト様化合物を水で洗浄する工程をさらに具備することが好ましい。ハイドロタルサイト様化合物を洗浄水としての水で洗浄することで、水のｐＨを上昇させる不純物を洗浄水中に溶出させて除去することができる。これにより、ハイドロタルサイト様化合物と接触させた処理対象水のｐＨの上昇抑制効果を向上させることができる。
【００２１】
本実施形態の飲用水用の有害イオン除去方法においては、ハイドロタルサイト様化合物を処理対象水と接触させる工程の前に、ハイドロタルサイト様化合物に陰イオンを吸着させる工程をさらに具備してもよい。
【００２２】
ここで、ハイドロタルサイト様化合物は、水に浸漬するとｐＨ緩衝性を発揮する性質を有する。ハイドロタルサイト様化合物を水に浸漬すると、ハイドロタルサイト様化合物の基材を構成するＭｇ、Ａｌが陽イオンとなって水中へ溶出する現象と、溶出したＭｇ、Ａｌの陽イオンが基材中に析出する現象が同時に生じる。同様にハイドロタルサイト様化合物の層間に存在するイオン（以下、層間イオンと呼称する。）についても、水中への溶出と層間への析出が同時に生じる。基材由来の陽イオン及び層間イオンの溶出と析出が平衡するため、ハイドロタルサイト様化合物は水に浸漬するとｐＨ緩衝性を発揮する。なお、ｐＨ緩衝域はハイドロタルサイト様化合物の層間イオンの種類によって異なる。
【００２３】
つまり、ハイドロタルサイト様化合物の層間に陰イオンを吸着させることで、基材由来の陽イオン及び層間の陰イオンの溶出と析出が平衡するため、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨの上昇を抑制することができる。以下、ハイドロタルサイト様化合物の層間に人為的に吸着させた陰イオンを交換陰イオンと呼称する。交換陰イオンは、例えば塩化物イオン（Ｃｌ−）であるが、これに限定されない。
【００２４】
ハイドロタルサイト様化合物に交換陰イオンを吸着させる方法としては、交換陰イオンを溶解した水溶液にハイドロタルサイト様化合物を浸漬する方法や、交換陰イオンを生じるガスにハイドロタルサイト様化合物を接触させる方法等がある。交換陰イオンがＣｌ−である場合には、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の水溶液にハイドロタルサイト様化合物を浸漬する方法や、塩素ガスにハイドロタルサイト様化合物を接触させる方法で、ハイドロタルサイト様化合物の層間にＣｌ−を吸着させることができる。
【００２５】
ハイドロタルサイト様化合物は、天然に産出する鉱物であってもよく、合成により得られたものであってもよい。ハイドロタルサイト様化合物を合成する場合、マグネシウム塩とアルミニウム塩の混合金属塩水溶液とアルカリ性水溶液を混合することで、沈殿物としてハイドロタルサイト様化合物を得ることができる。具体的には、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）の混合金属塩水溶液に、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を混合、撹拌することで、ハイドロタルサイト様化合物の沈殿物を得ることができる。この際、ＮａＯＨ水溶液は、例えば、添加後の水溶液のｐＨが１０程度となるように添加する。なお、上記のように、Ｍｇ及びＡｌの塩化物から合成したハイドロタルサイト様化合物を用いることで、上述した層間にＣｌ−を吸着させた場合と同様の効果が得られる。このため、処理対象水のｐＨの上昇抑制効果を向上させることができる。
【００２６】
また、本実施形態の飲用水用の有害イオン除去方法においては、ハイドロタルサイト様化合物を処理対象水と接触させる工程の前に、ハイドロタルサイト様化合物の組成（Ｍｇ／Ａｌモル比）を調整する工程をさらに具備してもよい。上述したハイドロタルサイト様化合物のｐＨ緩衝域は、ハイドロタルサイト様化合物を構成するＭｇ及びＡｌの割合によっても変化する。そのため、処理対象水と接触させるハイドロタルサイト様化合物の組成（Ｍｇ／Ａｌモル比）を調整することで、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを適切に調整することができる。ハイドロタルサイト様化合物の組成を調整する場合、優れたｐＨ上昇抑制効果を得る点で、ハイドロタルサイト様化合物の組成を、Ｍｇ／Ａｌで表されるモル比で、２〜４に調整することが好ましい。ハイドロタルサイト様化合物の組成は、ハイドロタルサイト様化合物を合成する際の混合金属塩水溶液中のＭｇ／Ａｌを変えることによって調整することができる。
【００２７】
ハイドロタルサイト様化合物は、処理対象水と接触させる前に、加熱処理されることが好ましい。ハイドロタルサイト様化合物は層間に炭酸イオンを取り込みやすい。ハイドロタルサイト様化合物の加熱処理を行うことで、この炭酸イオンを二酸化炭素ガスとして層間から放出させることにより、ハイドロタルサイト様化合物の陰イオン吸着性能を向上させることができる。加熱処理の条件は、例えば、５００℃で３時間程度である。
【００２８】
処理対象水とハイドロタルサイト様化合物の接触（工程Ｓ１）は、連続式で行っても、バッチ式で行ってもよい。連続式で行う場合、カラム式の吸着塔の内部にハイドロタルサイト様化合物を充填して、処理対象水を、この吸着塔に通流させて、ハイドロタルサイト様化合物に接触させることができる。バッチ式で行う場合、処理対象水にハイドロタルサイト様化合物を浸漬して、その後、固液分離することで、液相として、有害イオンの除去された処理対象水を得ることができる。処理対象水にハイドロタルサイト様化合物を浸漬する際の液固比（処理対象水（ｍＬ）／ハイドロタルサイト様化合物（ｇ））は、例えば２０ｍＬ／ｇ程度である。
【００２９】
処理対象水とｐＨ調整材の接触（工程Ｓ２）は、連続式で行っても、バッチ式で行ってもよい。連続式で行う場合、カラム式の吸着塔の内部にｐＨ調整材を充填して、この吸着塔に処理対象水を通流させて、処理対象水を、ｐＨ調整材に接触させることができる。バッチ式で行う場合、処理対象水にｐＨ調整材を浸漬して、その後、固液分離することで、液相として、ｐＨの調整された処理対象水を得ることができる。処理対象水にｐＨ調整材を浸漬する際の液固比（処理対象水（ｍＬ）／ｐＨ調整材（ｇ））は、例えば２０ｍＬ／ｇ程度である。
【００３０】
処理対象水を、ハイドロタルサイト様化合物と接触させる工程Ｓ１と、処理対象水をｐＨ調整材と接触させる工程Ｓ２は、順に行ってもよく、同時に行ってもよい。
【００３１】
工程Ｓ１と、工程Ｓ２を同時に行う場合、ハイドロタルサイト様化合物にｐＨ調整材を添加して、その後、カラム式の吸着塔等の内部に充填して、上記同様に、処理対象水を接触させればよい。この場合、例えば、ハイドロタルサイト様化合物にｐＨ調整材を添加した後、これらを混合する。混合された、ハイドロタルサイト様化合物とｐＨ調整材を造粒して、有害イオン吸着材を得る。その後、得られた有害イオン吸着材を処理対象水と接触させる。そのため、混合を容易にする点から、ｐＨ調整材は、ハイドロタルサイト様化合物と同様の形状であることが好ましい。
【００３２】
ハイドロタルサイト様化合物と接触させる工程Ｓ１の後に、ｐＨ調整材と接触させる工程Ｓ２を経て、ｐＨの調整された処理対象水のｐＨは、５．８〜８．６であると、飲用水として適している。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、上記した実施形態の飲用水用の有害イオン除去方法を実現する飲用水用の有害イオン除去装置の実施形態について説明する。図２は、本実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置１を模式的に示す図である。
【００３４】
飲用水用の有害イオン除去装置１は、カラム式吸着塔等の内部にハイドロタルサイト様化合物が充填された有害イオン除去塔１１（有害イオン除去部）と、カラム式吸着塔等の内部にｐＨ調整材が充填されたｐＨ調整塔１２（ｐＨ調整部）とを備えている。有害イオン除去塔１１は、有害イオンを含む処理対象水とハイドロタルサイト様化合物を接触させて、処理対象水中の有害イオンを除去する。また、ｐＨ調整塔１２は、有害イオン除去塔１１でハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材と接触させて、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整する。
【００３５】
有害イオン除去塔１１の上部には、有害イオン除去塔１１に処理対象水を供給する第１の供給管１４が接続されている。有害イオン除去塔１１の壁面下部と、ｐＨ調整塔１２の上部は、処理対象水をｐＨ調整塔１２に供給する第２の供給管１５によって接続されている。なお、図２では、有害イオン除去部とｐＨ調整部を別々の塔で構成しているが、ハイドロタルサイト様化合物とｐＨ調整材を混合して、一つの吸着塔内に充填し、有害イオン除去部とｐＨ調整部を同一塔内に構成してもよい。
【００３６】
井戸１３からポンプ１６によって汲み上げられた有害イオンを含む処理対象水は、第１の供給管１４を介して有害イオン除去塔１１に供給される。処理対象水が有害イオン除去塔１１を下降流で通流し、その過程で有害イオンがハイドロタルサイト様化合物に吸着されて除去される（Ｓ１）。ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、第２の供給管１５を介してｐＨ調整塔１２に供給される。その後、処理対象水は、ｐＨ調整塔１２を下降流で通流し、その過程で処理対象水中の不純物イオンがｐＨ調整材に吸着される。これにより処理対象水のｐＨが調整される（Ｓ２）。ｐＨが調整された処理対象水は例えば、ｐＨ調整塔１２と貯水槽１７とを接続する第３の供給管１７ａを介して、貯水槽１７に貯留され、飲用水として供給される。
【００３７】
ここで、有害イオン除去塔１１で行われる処理対象水中の有害イオンを除去する処理時間（以下、有害イオン除去時間ともいう）に比べて、ｐＨ調整塔１２で行われるハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを調整する処理時間（ｐＨ調整時間ともいう）は、非常に長い。そのため、ｐＨ調整塔１２は、有害イオン除去塔１１における処理対象水とハイドロタルサイト様化合物とを接触させる時間に比べて、ハイドロタルサイト様化合物に接触した処理対象水とｐＨ調整材とを接触させる時間が長い構成を有することが好ましい。
【００３８】
図３は、第２の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置１を構成する有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔１２を概略的に表す断面図である。
【００３９】
有害イオン除去塔１１は、処理対象水とハイドロタルサイト様化合物を連続処理方式で接触させる連続式の有害イオン除去塔である。有害イオン除去塔１１の内部には、図示しないハイドロタルサイト様化合物を内部に充填している管２１が設けられている。管２１の上流端は、第１の供給管１４に接続され、管２１の下流端は、第２の供給管１５に接続される。管２１は、例えば、円筒状の有害イオン除去塔１１の中心軸に沿って、有害イオン除去塔１１の上面と下面との間を往復するように設けられている。
【００４０】
また、ｐＨ調整塔１２は、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水をｐＨ調整材と連続処理方式で接触させる連続式のｐＨ調整塔である。ｐＨ調整塔１２の内部には、図示しないｐＨ調整材を内部に充填している管２２が設けられている。管２２の上流端は、第２の供給管１５に接続され、管２２の下流端は、第３の供給管１７ａに接続される。管２２は、例えば、円筒状のｐＨ調整塔１２の中心軸に沿って、ｐＨ調整塔１２の上面と下面との間を往復するように設けられている。
【００４１】
有害イオン除去塔１１の管２１内でハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、第２の供給管１５を介して、ｐＨ調整塔１２内の管２２に供給される。
【００４２】
なお、処理対象水に含まれる有害イオンが管２１内に充填しているハイドロタルサイト様化合物と反応することによって、有害イオンは処理対象水から除去される。そのため、管２１の流路断面積および流路長は、有害イオンとハイドロタルサイト様化合物との反応時間を考慮して、適宜選択される。
【００４３】
また、処理対象水に含まれると共に処理対象水のｐＨを上昇させる不純物が管２２内に充填しているｐＨ調整材と反応することによって、不純物は処理対象水から除去される。そのため、管２２の流路断面積および流路長は、不純物とｐＨ調整材との反応時間を考慮して、適宜選択される。
【００４４】
また、図３に示すように、ここでは、管２１が有害イオン除去塔１１の上面および下面の間を往復するように設けられる一例について示したが、管２１の形状は特に限定されるものではない。例えば、管２１は、有害イオン除去塔１１の中心軸に沿って螺旋状に設けられてもよい。また、管２１と同様に、管２２の形状についても、特に限定されるものではなく、ｐＨ調整塔１２の中心軸に沿って螺旋状に設けられてもよい。
【００４５】
上記したように、第２の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置１によれば、処理対象水とハイドロタルサイト様化合物とを連続処理方式で接触させる連続式の有害イオン除去塔１１、および処理対象水とｐＨ調整材とを連続処理方式で接触させる連続式のｐＨ調整塔１２を備える。そのため、有害イオンを含む処理対象水から有害イオンを連続的に除去することができる。また、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを連続的に調整することができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置３０を概略的に表す図である。第３の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置３０において、ｐＨ調整材供給部３８が追加されると共にｐＨ調整塔３２の構成が異なる以外は、第２の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。なお、以下に示す実施の形態において、第２の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置１の構成と同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。
【００４７】
図４に示すように、飲用水用の有害イオン除去装置３０は、有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔３２を備える。ｐＨ調整塔３２は、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材とバッチ処理方式で接触させるバッチ式のｐＨ調整塔である。ここでは、ｐＨ調整塔３２が第１のｐＨ調整塔３２ａ、第２のｐＨ調整塔３２ｂ、および第３のｐＨ調整塔３２ｃの３つの塔から構成される一例について説明するが、ｐＨ調整塔３２を構成する塔の数は特に限定されるものではない。
【００４８】
第２の供給管３５は、有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔３２と接続している。具体的には、第２の供給管３５の上流端は、有害イオン除去塔１１と接続している。そして、第２の供給管３５は、分岐部を有しており、第２の供給管３５の下流端は、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃと接続している。
【００４９】
また、飲用水用の有害イオン除去装置３０は、第４の供給管３８ａを介して、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃにｐＨ調整材を供給するｐＨ調整材供給部３８を備える。第４の供給管３８ａは、分岐部を有しており、第４の供給管３８ａの上流端は、ｐＨ調整材供給部３８と接続し、第４の供給管３８ａの下流端は、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃと接続している。
【００５０】
ｐＨ調整塔３２は、有害イオン除去塔１１から供給されるハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水、およびｐＨ調整材供給部３８から供給されるｐＨ調整材を収容する。ｐＨ調整塔３２は、例えばタンクからなる。
【００５１】
また、飲用水用の有害イオン除去装置３０は、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃを搬送可能なコンベヤーなどの搬送装置（図示しない）を備えてもよい。例えば、図示しない搬送装置は、処理対象水の供給場所である第２の供給管３５の下流端、およびｐＨ調整材の供給場所である第４の供給管３８ａの下流端に、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃを移動させて停止させる。そして、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃに第２の供給管３５および第４の供給管３８ａを接続し、第２の供給管３５を介したｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃへの処理対象水の供給、および第４の供給管３８ａを介したｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃへのｐＨ調整材の供給が完了した後、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃから第２の供給管３５および第４の供給管３８ａを取り外し、搬送装置は処理対象水およびｐＨ調整材の供給場所からｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃを移動させる。続いて、搬送装置は、新たなｐＨ調整塔を処理対象水およびｐＨ調整材の供給場所まで移動させて停止させる。そして、上述した一連の操作を繰り返す。
【００５２】
次に、飲用水用の有害イオン除去装置３０の処理の流れについて説明する。
【００５３】
井戸１３からポンプ１６によって汲み上げられた有害イオンを含む処理対象水は、第１の供給管１４を介して、有害イオン除去塔１１に供給される。有害イオンを含む処理対象水は、有害イオン除去塔１１の管２１内を流れる。このとき、有害イオンを含む処理対象水がハイドロタルサイト様化合物と接触することによって、処理対象水に含まれる有害イオンは、ハイドロタルサイト様化合物に吸着されて除去される。
【００５４】
続いて、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、第２の供給管３５を介して、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃに供給される。なお、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、第２の供給管３５に設けられる図示しない切替スイッチなどによって、第１のｐＨ調整塔３２ａ、第２のｐＨ調整塔３２ｂ、または第３のｐＨ調整塔３２ｃに選択的に供給されてもよい。
【００５５】
続いて、ｐＨ調整材供給部３８から排出したｐＨ調整材は、第４の供給管３８ａを介して、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃに貯留しているハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水に供給される。そして、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水がｐＨ調整材と接触することによって、処理対象水のｐＨは調整される。なお、ｐＨ調整材は、第４の供給管３８ａに設けられる図示しない切替スイッチなどによって、第１のｐＨ調整塔３２ａ、第２のｐＨ調整塔３２ｂ、または第３のｐＨ調整塔３２ｃに選択的に供給されてもよい。
【００５６】
また、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水がｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃに供給される前に、ｐＨ調整材がｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃに予め供給されてもよい。また、ｐＨ調整材供給部３８からのｐＨ調整材の供給に加えて、またはｐＨ調整材供給部３８からのｐＨ調整材の供給ではなく、ｐＨ調整材をｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ内に予め設置してもよい。
【００５７】
また、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水の供給場所とｐＨ調整材の供給場所とが同じである一例について示したが、これらの供給場所は異なっていてもよい。
【００５８】
また、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ内の処理対象水は、図示しない撹拌装置によって撹拌されてもよい。処理対象水が撹拌されると、ｐＨ調整材が処理対象水中に均一に分散される。そのため、処理対象水のｐＨを上昇させる不純物とｐＨ調整材との反応が促進され、処理対象水のｐＨを調整する時間は短縮する。
【００５９】
処理対象水のｐＨを調整した後、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、例えば家庭に配られ、ｐＨ調整された処理対象水は、飲料水として使用される。
【００６０】
上記したように、第３の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置３０によれば、処理対象水とハイドロタルサイト様化合物とを連続処理方式で接触させる連続式の有害イオン除去塔１１、および処理対象水とｐＨ調整材とをバッチ処理方式で接触させるバッチ式のｐＨ調整塔３２を備える。そのため、有害イオンを含む処理対象水から有害イオンを連続的に除去することができる。また、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを各ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃごとに個別に調整することができる。
【００６１】
（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置４０を概略的に表す図である。第４の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置４０において、ハイドロタルサイト様化合物供給部４９が追加されると共に有害イオン除去塔４１の構成が異なる以外は、第２の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。
【００６２】
図５に示すように、飲用水用の有害イオン除去装置４０は、有害イオン除去塔４１およびｐＨ調整塔１２を備える。有害イオン除去塔４１は、処理対象水とハイドロタルサイト様化合物をバッチ処理方式で接触させるバッチ式の有害イオン除去塔である。ここでは、有害イオン除去塔４１が第１の有害イオン除去塔４１ａ、第２の有害イオン除去塔４１ｂ、および第３の有害イオン除去塔４１ｃの３つの塔から構成される一例について説明するが、有害イオン除去塔４１を構成する塔の数は特に限定されるものではない。
【００６３】
第１の供給管４４は、井戸１３および有害イオン除去塔４１と接続している。具体的には、第１の供給管４４の上流端は、井戸１３と接続している。そして、第１の供給管４４は、分岐部を有しており、第１の供給管４４の下流端は、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃと接続している。
【００６４】
また、飲用水用の有害イオン除去装置４０は、第５の供給管４９ａを介して、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃにハイドロタルサイト様化合物を供給するハイドロタルサイト様化合物供給部４９を備える。第５の供給管４９ａは、分岐部を有しており、第５の供給管４９ａの上流端は、ハイドロタルサイト様化合物供給部４９と接続し、第５の供給管４９ａの下流端は、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃと接続している。
【００６５】
有害イオン除去塔４１は、井戸１３から供給される有害イオンを含む処理対象水、およびハイドロタルサイト様化合物供給部４９から供給されるハイドロタルサイト様化合物を収容する。有害イオン除去塔４１は、例えばタンクからなる。
【００６６】
また、飲用水用の有害イオン除去装置４０は、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃを搬送可能なコンベヤーなどの搬送装置（図示しない）を備えてもよい。例えば、図示しない搬送装置は、処理対象水の供給場所である第１の供給管４４の下流端、およびハイドロタルサイト様化合物の供給場所である第５の供給管４９ａの下流端に、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃを移動させて停止させる。そして、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃに第１の供給管４４および第５の供給管４９ａを接続し、第１の供給管４４を介した有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃへの処理対象水の供給、および第５の供給管４９ａを介した有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃへのハイドロタルサイト様化合物の供給が完了した後、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃから第１の供給管４４および第５の供給管４９ａを取り外し、搬送装置は処理対象水およびハイドロタルサイト様化合物の供給場所から有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃを移動させる。続いて、搬送装置は、新たな有害イオン除去塔を処理対象水およびハイドロタルサイト様化合物の供給場所まで移動させて停止させる。そして、上述した一連の操作を繰り返す。
【００６７】
次に、飲用水用の有害イオン除去装置４０の処理の流れについて説明する。
【００６８】
井戸１３からポンプ１６によって汲み上げられた有害イオンを含む処理対象水は、第１の供給管４４を介して、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃに供給される。なお、有害イオンを含む処理対象水は、第１の供給管４４に設けられる図示しない切替スイッチなどによって、第１の有害イオン除去塔４１ａ、第２の有害イオン除去塔４１ｂ、または第３の有害イオン除去塔４１ｃに選択的に供給されてもよい。
【００６９】
続いて、ハイドロタルサイト様化合物供給部４９から排出したハイドロタルサイト様化合物は、第５の供給管４９ａを介して、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃに貯留している処理対象水に供給される。そして、有害イオンを含む処理対象水がハイドロタルサイト様化合物と接触することによって、処理対象水に含まれる有害イオンは除去される。なお、ハイドロタルサイト様化合物は、第５の供給管４９ａに設けられる図示しない切替スイッチなどによって、第１の有害イオン除去塔４１ａ、第２の有害イオン除去塔４１ｂ、または第３の有害イオン除去塔４１ｃに選択的に供給されてもよい
【００７０】
また、有害イオンを含む処理対象水が有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃに供給される前に、ハイドロタルサイト様化合物が有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃに予め供給されてもよい。また、ハイドロタルサイト様化合物供給部４９からのハイドロタルサイト様化合物の供給に加えて、またはハイドロタルサイト様化合物供給部４９からのハイドロタルサイト様化合物の供給ではなく、ハイドロタルサイト様化合物を有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃ内に予め設置してもよい。
【００７１】
また、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水の供給場所とｐＨ調整材の供給場所とが同じである一例について示したが、これらの供給場所は異なっていてもよい。
【００７２】
また、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃ内の処理対象水は、図示しない撹拌装置によって撹拌されてもよい。処理対象水が撹拌されると、ハイドロタルサイト様化合物が処理対象水中に均一に分散される。そのため、ハイドロタルサイト様化合物と有害イオンとの反応が促進され、処理対象水に含まれる有害イオンを除去する時間は短縮する。
【００７３】
続いて、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、第２の供給管１５を介して、ｐＨ調整塔１２に供給される。そして、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水がｐＨ調整材と接触することによって、処理対象水のｐＨは調整される。
【００７４】
ｐＨが調整された処理対象水は、例えば、第３の供給管１７ａを介して貯水槽１７に貯留され、飲用水として使用される。
【００７５】
上記したように、第４の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置４０によれば、処理対象水とハイドロタルサイト様化合物とをバッチ処理方式で接触させるバッチ式の有害イオン除去塔４１、および処理対象水とｐＨ調整材とを連続処理方式で接触させる連続式のｐＨ調整塔１２を備える。そのため、有害イオンを含む処理対象水から有害イオンを各有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃごとに個別に除去することができる。また、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを連続的に調整することができる。
【００７６】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置５０を概略的に表す図である。第５の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置５０において、ハイドロタルサイト様化合物供給部４９およびｐＨ調整材供給部３８が追加されると共に、有害イオン除去塔４１およびｐＨ調整塔３２の構成が異なる以外は、第２の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。
【００７７】
図６に示すように、飲用水用の有害イオン除去装置５０は、有害イオン除去塔４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）およびｐＨ調整塔３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）を備える。上記したように、有害イオン除去塔４１は、処理対象水とハイドロタルサイト様化合物をバッチ処理方式で接触させるバッチ式の有害イオン除去塔であり、ｐＨ調整塔３２は、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を、ｐＨ調整材とバッチ処理方式で接触させるバッチ式のｐＨ調整塔である。
【００７８】
また、飲用水用の有害イオン除去装置５０は、第５の供給管４９ａを介して、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃにハイドロタルサイト様化合物を供給するハイドロタルサイト様化合物供給部４９を備える。また、飲用水用の有害イオン除去装置５０は、第４の供給管３８ａを介して、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃにｐＨ調整材を供給するｐＨ調整材供給部３８を備える。
【００７９】
次に、飲用水用の有害イオン除去装置５０の処理の流れについて説明する。
【００８０】
上記のように、井戸１３からポンプ１６によって汲み上げられた有害イオンを含む処理対象水は、第１の供給管４４を介して、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃに供給される。続いて、ハイドロタルサイト様化合物供給部４９から排出したハイドロタルサイト様化合物は、第５の供給管４９ａを介して、有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃに貯留している処理対象水に供給される。そして、有害イオンを含む処理対象水がハイドロタルサイト様化合物と接触することによって、処理対象水に含まれる有害イオンは除去される。
【００８１】
続いて、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、第２の供給管３５を介して、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃに供給される。ｐＨ調整材供給部３８から排出したｐＨ調整材は、第４の供給管３８ａを介して、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃに貯留しているハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水に供給される。そして、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水がｐＨ調整材と接触することによって、処理対象水のｐＨは調整される。
【００８２】
処理対象水のｐＨを調整した後、ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、例えば家庭に配られ、ｐＨ調整された処理対象水は、飲料水として使用される。
【００８３】
上記したように、第５の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置５０によれば、処理対象水とハイドロタルサイト様化合物とをバッチ処理方式で接触させるバッチ式の有害イオン除去塔４１、および処理対象水とｐＨ調整材とをバッチ処理方式で接触させるバッチ式のｐＨ調整塔３２を備える。そのため、有害イオンを含む処理対象水から有害イオンを各有害イオン除去塔４１ａ，４１ｂ，４１ｃごとに個別に除去することができる。また、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨを各ｐＨ調整塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃごとに個別に調整することができる。
【００８４】
（第６の実施形態）
図７は、第６の実施形態に係る飲用水用の有害イオン除去装置６０を概略的に表す図である。第６の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置６０において、塔６１が追加されると共に有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔１２の構成が異なる以外は、第２の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。
【００８５】
図７に示すように、飲用水用の有害イオン除去装置６０は、有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔１２を備える。飲用水用の有害イオン除去装置６０では、有害イオン除去塔１１とｐＨ調整塔１２とは、別々の塔内に設けられているのではなく、単一の塔６１内に設けられている。有害イオン除去装置６０は、人が容易に持ち運びできる大きさであってもよいし、人が持ち運びできない大きさであってもよい。例えば、塔６１の外側の側部には、把持部６１ａが設けられている。
【００８６】
なお、ここでは、有害イオン除去塔１１が連続式の有害イオン除去塔であり、ｐＨ調整塔１２が連続式のｐＨ調整塔である一例について説明するが、有害イオン除去塔１１はバッチ式の有害イオン除去塔であってもよいし、ｐＨ調整塔１２はバッチ式のｐＨ調整塔であってもよい。例えば、有害イオン除去塔１１が連続式の有害イオン除去塔であり、ｐＨ調整塔１２がバッチ式のｐＨ調整塔であってもよい。
【００８７】
塔６１内の上部には、有害イオン除去塔１１が設けられる。塔６１内の有害イオン除去塔１１の下部には、ｐＨ調整塔１２が設けられる。例えば、有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔１２は、塔６１に対して取り外し可能に設けられてもよい。塔６１内のｐＨ調整塔１２の下部には、ｐＨ調整された処理対象水を貯留する貯留部６３が設けられる。有害イオン除去塔１１の上部は、蓋６５で閉じられていてもよいし、蓋６５で閉じられずに開口していてもよい。また、有害イオン除去塔１１は、第１の供給管１４と連通していてもよい。
【００８８】
有害イオン除去塔１１の下面１１ａには、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水をｐＨ調整塔１２に供給する図示しない貫通孔が設けられている。また、ｐＨ調整塔１２の下面１２ａには、ｐＨ調整された処理対象水を貯留部６３に供給する図示しない貫通孔が設けられている。
【００８９】
塔６１内の有害イオン除去塔１１、ｐＨ調整塔１２、および貯留部６３以外の空間には、塔６１の長手方向に沿って連結部６４が延設される。連結部６４は、有害イオン除去塔１１の設けられていない塔６１の上端部と貯留部６３とを連通する。連結部６４と連通している塔６１の上部は、蓋６５で閉じられていてもよいし、蓋６５で閉じられずに開口していてもよい。なお、連結部６４と連通している塔６１の上部は、ｐＨ調整された処理対象水を流通させる第３の供給管１７ａと連通していてもよい。
【００９０】
次に、飲用水用の有害イオン除去装置６０の処理の流れについて説明する。
【００９１】
有害イオンを含む処理対象水は、有害イオン除去塔１１に供給される。例えば、その後、塔６１の上部は、蓋６５で閉じられる。有害イオンを含む処理対象水は、有害イオン除去塔１１内でハイドロタルサイト様化合物と接触する。そして、処理対象水に含まれる有害イオンは、ハイドロタルサイト様化合物に吸着されて除去される。
【００９２】
ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、重力によって、有害イオン除去塔１１の下面１１ａに設けられる貫通孔を介して、ｐＨ調整塔１２に供給される。ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水は、ｐＨ調整塔１２内でｐＨ調整材と接触する。そして、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨは調整される。
【００９３】
ｐＨ調整された処理対象水は、重力によって、ｐＨ調整塔１２の下面１２ａに設けられる貫通孔を介して、貯留部６３に供給される。貯留部６３に供給された処理対象水は、例えば人が把持部６１ａを把持して塔６１を傾けることによって、塔６１の上部端に設けられる注ぎ口６１ｂを介して、貯留部６３から塔６１の外部に排出され、飲料水として供給される。
【００９４】
例えば、飲用水用の有害イオン除去装置６０を冷蔵庫などの冷所に入れた場合、飲用水用の有害イオン除去装置６０で実施される工程が行われている間に、処理対象水が冷やされる。そのため、飲用水用の有害イオン除去装置６０は、ｐＨ処理された処理対象水を冷たい飲料水として供給することができる。さらには、飲用水用の有害イオン除去装置６０を家庭に配ることによって、飲用水用の有害イオン除去装置６０は、ｐＨ処理された処理対象水を、各家庭で個別に製造することができる。
【００９５】
上記したように、第６の実施形態の飲用水用の有害イオン除去装置６０によれば、単一の塔６１内に設けられている有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔１２を備える。有害イオン除去塔１１およびｐＨ調整塔１２は、鉛直方向に配置されている。有害イオンを含む処理対象水が飲用水用の有害イオン除去装置６０に供給されると、重力による下方の力が処理対象水に働く。そのため、有害イオンを含む処理対象水が有害イオン除去塔１１に供給されると、飲用水用の有害イオン除去装置６０は、放置していれば、飲料水を供給することができる。
【００９６】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ヒ素、フッ素、硝酸、硫酸、ホウ酸及びセレンから選ばれる少なくとも１種からなるイオンである有害イオンを除去するとともに、飲用水のｐＨの上昇を抑制することのできる、飲用水用の有害イオン除去方法、有害イオン除去装置及び有害イオン吸着材を提供することができる。
【実施例】
【００９７】
以下、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されない。
【００９８】
実施例１〜３では、ハイドロタルサイト様化合物が処理対象水と接触した際に溶脱する元素をｐＨ調整材によって除去することで、処理対象水のｐＨ上昇を抑制できることを確認した。また、ｐＨ調整材として、メタカオリン、ケイ酸アルミニウム又はスチレン−ジビニルベンゼン共重合体をイオン交換樹脂骨格とするＨ型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いて、それぞれ次のように試験した。
【００９９】
（実施例１）
加熱処理したハイドロタルサイト様化合物１ｇに対し、ｐＨ調整材としてメタカオリンを１ｇ、３ｇ、５ｇ、それぞれ添加した。これを、２０ｍＬの純水に６日間浸漬させ、その後、浸漬液のｐＨを測定した。ハイドロタルサイト様化合物とメタカオリンの質量比と、浸漬液のｐＨの関係を図８のグラフに示す。ハイドロタルサイト様化合物の加熱処理条件は５００℃、３時間である。
【０１００】
浸漬液のｐＨは、メタカオリンを添加しない場合で１１．５７であり、メタカオリンが１ｇの場合に９．８４であり、３ｇの場合に９．３であり、５ｇの場合に９であった。このことから、メタカオリンの量が多いほど、浸漬液のｐＨの上昇が抑制されたことが分かる。これは、不純物であるＣａが水和して生成するＣａ（ＯＨ）２と、メタカオリンがポゾラン反応することで、水中でのＣａ（ＯＨ）２の電離によるｐＨの上昇を緩和させるためであると考えられる。
【０１０１】
（実施例２）
上記同様に加熱処理したハイドロタルサイト様化合物１ｇに対し、ｐＨ調整材としてケイ酸アルミニウムを１ｇ、３ｇそれぞれ添加した。これを、２０ｍＬの純水に１日間浸漬させ、その後、浸漬液のｐＨをポータブルｐＨ計によって測定した。ハイドロタルサイト様化合物とケイ酸アルミニウムの質量比と、浸漬液のｐＨの関係を図９のグラフに示す。
【０１０２】
浸漬液のｐＨは、ケイ酸アルミニウムを添加しない場合で１１．５７であり、ケイ酸アルミニウムが１ｇの場合に１０．７１であり、３ｇの場合に８．８８であった。このことから、ケイ酸アルミニウムの量が多いほど、浸漬液のｐＨ上昇が抑制されたことが分かる。
【０１０３】
（実施例３）
上記同様に加熱処理したハイドロタルサイト様化合物１ｇに対し、ｐＨ調整材として上記強酸性陽イオン交換樹脂を１ｇ、３ｇそれぞれ添加した。これを、２０ｍＬの純水に１時間浸漬させ、その後、浸漬液のｐＨを測定した。ハイドロタルサイト様化合物と強酸性陽イオン交換樹脂の質量比と、浸漬液のｐＨの関係を図１０のグラフに示す。
【０１０４】
浸漬液のｐＨは、強酸性陽イオン交換樹脂を添加しない場合で１１．５７であり、強酸性陽イオン交換樹脂が１ｇの場合に８．１９であり、３ｇの場合に７．４５であった。このことから、強酸性陽イオン交換樹脂の量が多いほど、浸漬液のｐＨ上昇が抑制されたことが分かる。
【０１０５】
ハイドロタルサイト様化合物を処理対象水と接触させることで、処理対象水中の陰イオンがハイドロタルサイト様化合物に吸着除去される一方で、ハイドロタルサイト様化合物の基材を構成するＭｇや、不純物であるＣａが処理対象水中に溶脱することで処理対象水のｐＨが上昇すると考えられる。上記結果に示されるように、溶脱したＣａやＭｇのイオンを吸着することのできる、メタカオリン、ケイ酸アルミニウム、Ｈ型の陽イオン交換樹脂をハイドロタルサイト様化合物に添加することで、処理対象水のｐＨの上昇を抑制できることが分かる。
【０１０６】
（実施例４）
本実施例では、ハイドロタルサイト様化合物を水洗浄した場合の、処理対象水のｐＨ上昇抑制効果を調べた。
【０１０７】
ハイドロタルサイト様化合物に含まれる不純物の除去を目的として、ハイドロタルサイト様化合物の水洗浄を次のように行った。液固比２０（ｍＬ／ｇ）で、純水に、上記と同様に加熱処理したハイドロタルサイト様化合物と、加熱処理しないハイドロタルサイト様化合物をそれぞれ浸漬させた。
【０１０８】
浸漬液のｐＨ測定を行いながら１〜３日間静置し、浸漬液のｐＨが安定したところで、上澄み液を取り出し、新たに純水を加えて、上澄み液の交換を行った。この上澄み液の交換操作を繰り返した。単位質量あたりのハイドロタルサイト様化合物に対する洗浄水の総量（積算洗浄水量（ｍＬ／ｇ−ハイドロタルサイト様化合物））と、浸漬液のｐＨの関係を、積算洗浄水量を横軸、浸漬液のｐＨを縦軸として、図１１のグラフに示す。
【０１０９】
図１１のグラフに示されるように、加熱処理したハイドロタルサイト様化合物では、浸漬液のｐＨが浸漬初期の１１．８２から１０．３９まで低下されたことが分かる。これは、ハイドロタルサイト様化合物に含まれる不純物であるＣａが浸漬液中に溶脱したためであると考えられる。また、この結果から、ハイドロタルサイト様化合物の水洗浄を行うことで、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨ上昇抑制効果が得られることが分かる。なお、加熱処理しないハイドロタルサイト様化合物では、図１１のグラフに示されるように、浸漬初期のｐＨが８.７３と、ｐＨの上昇が小さいが、上述したように、有害イオンの吸着性能が加熱処理したハイドロタルサイト様化合物よりも小さい。
【０１１０】
（実施例５）
本実施例では、ハイドロタルサイト様化合物に陰イオンを吸着させた場合の、処理対象水のｐＨ上昇抑制効果を調べた。
【０１１１】
液固比２０（ｍＬ／ｇ）で、上記と同様に加熱処理したハイドロタルサイト様化合物を、１０質量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液に１時間浸漬させ、その後、固相を回収した。回収した固相を乾燥させた後、液固比２０（ｍＬ／ｇ）で、純水に２日間浸漬させた。その後、浸漬液のｐＨを測定した。浸漬液のｐＨは７．５であった。また、ＮａＣｌ水溶液浸漬前のハイドロタルサイト様化合物と、上記で得られた固相（ＮａＣｌ水溶液浸漬後のハイドロタルサイト様化合物）のＸＲＦ分析を行った。ＸＲＦ分析結果を図１２に示す。
【０１１２】
同様に、ＮａＣｌ水溶液に浸漬させていないハイドロタルサイト様化合物を純水に浸漬させて、その後、浸漬液のｐＨを測定した。浸漬液のｐＨは１１．６であった。
【０１１３】
この結果から、ハイドロタルサイト様化合物を処理対象水と接触させる前に、ＮａＣｌ水溶液に浸漬することで、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水のｐＨの上昇を抑制できることが分かる。また、図１２のＸＲＦ分析結果によれば、ＮａＣｌ水溶液に浸漬したハイドロタルサイト様化合物中のＣｌの含有率が上昇している。このことから、ハイドロタルサイト様化合物をＮａＣｌ水溶液に浸漬することで、ハイドロタルサイト様化合物の層間にＣｌ−が吸着され、Ｃｌ型ハイドロタルサイト様化合物に変わったことが分かる。
【０１１４】
（実施例６）
本実施例では、ハイドロタルサイト様化合物のＭｇ／Ａｌモル比を調整した場合の、処理対象水のｐＨ上昇抑制効果を調べた。
【０１１５】
ＭｇＣｌ２水溶液とＡｌＣｌ３水溶液を混合し、さらに、ｐＨが１０となるようにＮａＯＨ水溶液を添加して撹拌した。固相を回収し、乾燥させて、ＸＲＤ分析を行った。結果を図１３に示す。図１３のＸＲＤピークから、得られた固相がハイドロタルサイト様化合物であることが確認された。この、乾燥後のハイドロタルサイト様化合物１ｇを純水２０ｍＬの純水に浸漬させ、その後、浸漬液のｐＨを測定した。
【０１１６】
上記ＭｇＣｌ２とＡｌＣｌ３の量を変更して、Ｍｇ／Ａｌモル比の異なる複数のハイドロタルサイト様化合物を合成した。合成したハイドロタルサイト様化合物のＭｇ／Ａｌモル比は、２．３と３である。浸漬液のｐＨは、Ｍｇ／Ａｌモル比が３のハイドロタルサイト様化合物で７．５、Ｍｇ／Ａｌモル比が２．３で５．７〜６．８であった。ここでは、Ｍｇ／Ａｌ比を変えた効果とＣｌ型化の両方の効果が得られている。
【０１１７】
このように、ハイドロタルサイト様化合物のＭｇ／Ａｌモル比を調整することで、処理対象水のｐＨの上昇を抑制できることが分かる。
【０１１８】
（実施例７）
本実施例では、加熱処理したハイドロタルサイト様化合物のヒ素及びフッ素の吸着性能について調べた。模擬処理対象水として、フッ素を５ｍｇ／Ｌ、３価のヒ素（三酸化二ヒ素：Ａｓ２Ｏ３）を０．０５ｍｇ／Ｌ含む水を用意した。模擬処理対象水に、液固比１００ｍＬ／ｇで上記したのと同様に加熱処理したハイドロタルサイト様化合物を浸漬させて、浸漬初期（０日）、１日後、３日後、７日後の上澄み液中のヒ素濃度とフッ素濃度を測定した。ヒ素濃度はＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ６１．３（２０１３）に準じて、水素化物発生ＩＣＰ発光分光分析法によって測定した。フッ素濃度は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ３４．４（２０１３）に準じて、流れ分析法によって測定した。結果を、各元素濃度を縦軸、浸漬期間を横軸として、ヒ素濃度を図１４、フッ素濃度を図１５のグラフに示す。
【０１１９】
（実施例８〜１０）
フッ素とヒ素を以下の濃度で含む模擬処理対象水を用意し、それぞれ実施例７と同様に、加熱処理したハイドロタルサイト様化合物を浸漬させて、所定期間経過後の上澄み液中のヒ素濃度とフッ素濃度を実施例７と同様に測定した。結果を実施例７とあわせて、ヒ素濃度を図１４、フッ素濃度を図１５に示す。
【０１２０】
実施例８…フッ素を１０ｍｇ／Ｌ、３価のヒ素を０．１ｍｇ／Ｌ含む模擬処理対象水
実施例９…フッ素を５ｍｇ／Ｌ、５価のヒ素（ヒ酸：Ｈ３ＡｓＯ４）を０．０５ｍｇ／Ｌ含む模擬処理対象水
実施例１０…フッ素を１０ｍｇ／Ｌ、５価のヒ素を０．１ｍｇ／Ｌ含む模擬処理対象水
【０１２１】
図１４、１５より、加熱処理したハイドロタルサイト様化合物によって、処理対象水中のヒ素濃度を０．００５ｍｇ／Ｌ未満、フッ素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ未満に低減できることが分かる。
【０１２２】
（実施例１１）
実施例１１では、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水をｐＨ調整材と連続処理方式で接触させたときに、処理対象水のｐＨ上昇を抑制できることを調べた。
【０１２３】
有害な陰イオンを除去した後の処理対象水、すなわちハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水では、アルカリイオンによってｐＨが上昇している。そのため、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水を模擬するために、ｐＨを１０に調整したＣａ（ＯＨ）２水溶液（以下、模擬処理水という）を用意した。
【０１２４】
そして、常温下で、ｐＨ調整材としてケイ酸アルミニウムを充填させたカラムの上部から、模擬処理水を一定速度で通液させ、通液後の模擬処理水のｐＨをｐＨメータで測定した。図１６は、通液後の模擬処理水のｐＨと、模擬処理水の通液時間との関係を表わすグラフである。縦軸は、通液後の模擬処理水のｐＨであり、横軸は、模擬処理水の通液時間である。また、図１６には、比較例として、ケイ酸アルミニウムを充填させなかったカラムに通液させた模擬処理水のｐＨを測定した結果も示す。
【０１２５】
図１６に示すように、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水をｐＨ調整材と連続処理方式で接触させることによって、模擬処理水のｐＨを６．５以上８．５以下である水質基準内に調整できたことが分かる。
【０１２６】
（実施例１２）
実施例１２では、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水をｐＨ調整材とバッチ処理方式で接触させたときに、処理対象水のｐＨ上昇を抑制できることを調べた。
【０１２７】
実施例１１と同様に調整した模擬処理水に、常温下で、ｐＨ調整材としてケイ酸アルミニウムを液固比５０：５０で浸漬させた。そして、撹拌した模擬処理水と撹拌しなかった模擬処理水とについて、ｐＨ調整材を浸漬させた後の模擬処理水のｐＨをｐＨメータで測定した。図１７は、浸漬後の模擬処理水のｐＨと、ｐＨ調整材の浸漬時間との関係を表わすグラフである。縦軸は、浸漬後の模擬処理水のｐＨであり、横軸は、ｐＨ調整材の浸漬時間である。
【０１２８】
図１７に示すように、ハイドロタルサイト様化合物と接触した処理対象水をｐＨ調整材とバッチ処理方式で接触させることによって、模擬処理水のｐＨを６．５以上８．５以下に調整できたことが分かる。また、処理対象水とｐＨ調整材とをバッチ処理方式で接触させているときに、模擬処理水を撹拌することによって、模擬処理水のｐＨを水質基準内に調整する時間を短縮できた。また、模擬処理水の撹拌を行わなくても、１日程度で模擬処理水のｐＨを水質基準内に調整できた。
【０１２９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３０】
１，３０，４０，５０，６０…有害イオン除去装置、１１，４１…有害イオン除去塔、１１ａ…下面、１２，３２…ｐＨ調整塔、１２ａ…下面、１３…井戸、１４，４４…第１の供給管、１５，３５…第２の供給管、１６…ポンプ、１７…貯水槽、１７ａ…第３の供給管、２１，２２…管、３２…ｐＨ調整塔、３２ａ…第１のｐＨ調整塔、３２ｂ…第２のｐＨ調整塔、３２ｃ…第３のｐＨ調整塔、３８…ｐＨ調整材供給部、３８ａ…第４の供給管、４１…有害イオン除去塔、４１ａ…第１の有害イオン除去塔、４１ｂ…第２の有害イオン除去塔、４１ｃ…第３の有害イオン除去塔、４９…ハイドロタルサイト様化合物供給部、４９ａ…第５の供給管、６１…塔、６１ａ…把持部、６１ｂ…注ぎ口、６３…貯留部、６４…連結部、６５…蓋。
【図１】
2017213553.tif 000003
【図２】
2017213553.tif 000004
【図３】
2017213553.tif 000005
【図４】
2017213553.tif 000006
【図５】
2017213553.tif 000007
【図６】
2017213553.tif 000008
【図７】
2017213553.tif 000009
【図８】
2017213553.tif 000010
【図９】
2017213553.tif 000011
【図１０】
2017213553.tif 000012
【図１１】
2017213553.tif 000013
【図１２】
2017213553.tif 000014
【図１３】
2017213553.tif 000015
【図１４】
2017213553.tif 000016
【図１５】
2017213553.tif 000017
【図１６】
2017213553.tif 000018
【図１７】
2017213553.tif 000019