(57)【要約】【課題】本発明の目的は、河川水、地下水等から飲料水を得ることができる浄水装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、吸着材（Ｉ）を充填したカラム（Ｉ）および吸着材（ＩＩ）を充填したカラム（ＩＩ）を有する浄水装置であって、吸着材（Ｉ）は、ポリマー（Ａ１）マトリックス中に形成された複数のセルを有し、（１）セル中には活性炭の微粒子が内包され、（２）ポリマー（Ａ１）マトリックス中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー（Ａ１）マトリックス中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、（３）セルの内壁と活性炭微粒子とは実質的に接触していない構造を有し、吸着材（ＩＩ）は、ポリマー（Ａ２）マトリックス中に形成された複数のセルを有し、セル中には硝酸イオン選択吸着剤の微粒子が内包された吸着材（Ｉ）と同じ構造を有することを特徴とする浄水装置である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材（Ｉ）を充填したカラム（Ｉ）および吸着材（ＩＩ）を充填したカラム（ＩＩ）を有する浄水装置であって、
吸着材（Ｉ）は、ポリマー（Ａ１）マトリックス中に形成された複数のセルを有し、
（１）セル中には活性炭の微粒子が内包され、
（２）ポリマー（Ａ１）マトリックス中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマーマトリックス中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）セルの内壁と活性炭の微粒子とは実質的に接触していない構造を有し、
吸着材（ＩＩ）は、ポリマー（Ａ２）マトリックス中に形成された複数のセルを有し、
（１）セル中には硝酸イオン選択吸着剤の微粒子が内包され、
（２）ポリマー（Ａ２）マトリックス中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマーマトリックス中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）セルの内壁と硝酸イオン選択吸着剤の微粒子とは実質的に接触していない構造を有する、
ことを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
ポリマー（Ａ１）が、ポリメタフェニレンイソフタルアミドである請求項１記載の浄水装置。
【請求項３】
ポリマー（Ａ２）が、ポリメタフェニレンイソフタルアミドである請求項１記載の浄水装置。
【請求項４】
硝酸イオン選択吸着剤が下記式（１）で表される化合物である請求項１記載の浄水装置。
Ｍｇ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２（Ｃｌ−）ｘ−ｎｙ（Ａｎ−）ｙ・ｍＨ２Ｏ      （１）
（式中、ｘは０．１５＜ｘ＜０．３４を満たす正数であり、Ａｎ−はＣｌ−以外のｎ価の陰イオンであり、ｙは正数であり、ｍは０．１＜ｍ＜０．７を満たす正数である。）
【請求項５】
吸着材（Ｉ）は繊維状、膜状または塊状であり、吸着材（ＩＩ）は繊維状、膜状または塊状である請求項１記載の浄水装置。
【請求項６】
カラム（Ｉ）の一次側に孔径４０〜６０μｍのフィルタ（Ｉ）を有する請求項１〜５の何れか一項に記載の浄水装置。
【請求項７】
孔径０．５〜２μｍのフィルタ（ＩＩ）を有する請求項１〜６の何れか一項に記載の浄水装置。
【請求項８】
ポンプ、フィルタ（Ｉ）、フィルタ（ＩＩ）、カラム（Ｉ）、カラム（ＩＩ）がこの順序に配列され、互いに導管で連結されている請求項１〜７の何れか一項に記載の浄水装置。
【請求項９】
ポンプ、フィルタ（Ｉ）、カラム（Ｉ）、カラム（ＩＩ）およびフィルタ（ＩＩ）がこの順序に配列され、互いに導管で連結されている請求項１〜７の何れか一項に記載の浄水装置。
【請求項１０】
カラム（Ｉ）のみ、カラム（ＩＩ）のみ、またはこれらの双方を浄水処理に選択できる請求項８に記載の浄水装置
【請求項１１】
カラム（Ｉ）のみ、カラム（ＩＩ）のみ、またはこれらの双方を浄水処理に選択できる請求項９に記載の浄水装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川水、湖沼水、ため池水、地下水、またはプール水等から飲料水を製造するための浄水装置に関する。さらに詳しくは地震等の大規模災害時に活用できる、多様な原水の処理に対応可能で、小型で可搬性に優れ、操作性が容易で、維持管理費も安価で、耐久性の高い機動的浄水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等の大規模災害時には、水道管の破壊損傷等により公水道が断水することが多く、飲料水の確保が必要となる。そのため公水道が断水した場合、特に災害直後においては河川水、湖沼水、ため池水、地下水、またはプール水等の原水を浄化し飲料水とすることが必要となる。大規模災害時には電力会社から送電される商用電源も停電することが多く、浄水装置の駆動源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関を用いる、あるいは人力で駆動できる装置が開発されつつある。
広範な原水から飲料水を製造する場合、有害な有機物のみならず有害なイオンを除去する必要があり、現状では逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いる浄水システムが必要である。しかし、このシステムは、原水の水質に係らず浄水するシステムであり、安全ではあるが過重な動力、すなわち電力を必要とする。その他の浄水装置は、膜方式のみならずカラム方式も含めて、主に有害な有機物の除去を目的とするものであるが、これでは有害なイオンを含む原水、特に有害な硝酸イオンを水道水の水質基準値である１０ｐｐｍを超過して含む地下水には対応できない。さらに、内燃機関を利用するものは燃料の確保が必要となる。一方、人力による方式の場合は、目詰まり等による圧力損失が高いため動力不足で飲料水を充分得られないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明の目的は、大規模震災等の非常時において、被災直後の短期間、被災地の河川水、プール水、ため池水、地下水等広範な原水から飲料水を製造することができる浄水装置を提供することにある。また本発明の目的は、人力によって稼働することができる浄水装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、カラムの目詰まりが発生し難く、長期に亘って飲料水の確保が可能な浄水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、河川水、プール水、ため池水、地下水等から効率的かつ簡便に飲料水を製造できる浄水装置の開発を鋭意検討した。水道水の水質基準の観点から原水の水質を測定あるいは調査した結果、河川水、ため池水では、主に有機質成分による水質の低下がみられた。一部地域では、鉄、あるいはアルミニウムが水質基準以上含まれるが、これらは主に不溶物として存在しており容易に、ろ別除去可能である。一方地下水は比較的良好な水質であるが、農業の肥料や生活排水により硝酸態窒素による汚染地域が存在する。この知見を基に、処理すべき原水の状況に的確に対応し、そのことにより、単純な構成と、簡単な運転操作のみを必要とし、動力を必要とせず、かつ高速処理が可能なことから小型化され可搬性に優れた、浄水装置の発明に至った。具体的に言えば、主に有害な有機物を除去するために、ポリマーマトリックス中に形成されたセル内に活性炭微粒子が内包され、活性炭微粒子はセルの内壁に固定されていない構造を有する吸着材（Ｉ）を用い、これを充填したカラムは目詰まりによる圧力損失の上昇が抑制され、長期に亘って低圧力で有機物を除去し浄水することができること、一方有害な硝酸イオンを除去するためには、活性炭の代わりに硝酸イオン選択吸着剤の微粒子が内包された以外は同じ構造を有する吸着材（ＩＩ）を用いると有害な硝酸イオンを除去することが可能であり、さらに浄水能力に優れること、従って、これらのカラム（Ｉ）およびカラム（ＩＩ）をともに具備した新しい浄水装置が得られることを見出すに至った。機動性という本来の意味から言えば、必ずしもカラム（Ｉ）およびカラム（ＩＩ）を同時に使用する必要はなく、上述したごとく河川水、あるいはため池水を原水とする場合は有害な有機物を除去するためにカラム（Ｉ）のみを使用すればよく、一方地下水のように有害な有機物による水質低下が少なく逆に有害な硝酸イオンを除去するためにはカラム（ＩＩ）のみを使用すれば十分である。本発明はこれらの知見に基づく。
【０００５】
即ち、本発明は、吸着材（Ｉ）を充填したカラム（Ｉ）および吸着材（ＩＩ）を充填したカラム（ＩＩ）を有する浄水装置であって、
吸着材（Ｉ）は、ポリマー（Ａ１）マトリックス中に形成された複数のセルを有し、
（１）セル中には活性炭の微粒子が内包され、
（２）ポリマー（Ａ１）マトリックス中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマーマトリックス中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）セルの内壁と活性炭微粒子とは実質的に接触していない構造を有し、
吸着材（ＩＩ）は、ポリマー（Ａ２）マトリックス中に形成された複数のセルを有し、
（１）セル中には硝酸イオン選択吸着剤の微粒子が内包され、
（２）ポリマー（Ａ２）マトリックス中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマーマトリックス中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）セルの内壁と硝酸イオン選択吸着剤微粒子とは実質的に接触していない構造を有する、
ことを特徴とする浄水装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の浄水装置は、河川水、ため池、地下水、プール水などから飲料水を製造することができる。また本発明の浄水装置は、人力によって稼働することができる。さらに本発明の浄水装置は、カラムの目詰まりが発生し難く、長期に亘って浄水するができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、有害な有機物を除去するための活性炭微粒子を含有する吸着材（Ｉ）を充填したカラム（Ｉ）および有害な硝酸イオンを除去するための硝酸イオン選択吸着剤の微粒子を含有する吸着材（ＩＩ）を充填したカラム（ＩＩ）を組み込んだ浄水装置である。以下これらのカラム（Ｉ）および（ＩＩ）を中心に、詳述する。
【０００８】
〈カラム（Ｉ）〉
カラム（Ｉ）には活性炭微粒子を含有する吸着材（Ｉ）が充填されている。カラム（Ｉ）は、円筒形のものが好ましい。直径は、好ましくは３〜１００ｃｍ、高さは好ましくは１０〜３００ｃｍである。カラム（Ｉ）の材質は、好ましくはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスまたは金属である。
本発明において吸着材（Ｉ）は、ポリマー（Ａ１）マトリックス中に形成された複数のセルを有し、
（１）セル中には活性炭微粒子が内包され、
（２）ポリマー（Ａ１）マトリックス中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマーマトリックス中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）セルの内壁と活性炭微粒子とは実質的に接触していない構造を有する。
【０００９】
（ポリマー（Ａ１））
吸着材（Ｉ）は、ポリマー（Ａ１）により形成される。ポリマー（Ａ１）として疎水性ポリマーおよび親水性ポリマーが挙げられる。疎水性ポリマーとして、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ポリ乳酸などが挙げられる。
アラミドポリマーは、アミド結合の８５モル％以上が芳香族ジアミンおよび芳香族ジカルボン酸成分よりなるポリマーが好ましい。その具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンイソフタルアミドを挙げることができる。アクリルポリマーは、８５モル％以上のアクリロニトリル成分を含むポリマーが好ましい。共重合成分として、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、メタクリ酸メチル、および硫化スチレンスルホン酸塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の成分が挙げられる。
【００１０】
（細孔）
吸着材（Ｉ）は、細孔を有するポリマー（Ａ１）マトリックスにより形成されている。細孔は他の細孔とポリマーマトリックス中で連通しており、細孔同士が連通した網目構造を形成している。細孔の孔径は１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある。細孔は、ドープをポリマー（Ａ１）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する凝固液中で凝固させることによりスピノーダル現象により形成される。細孔は、走査型電子顕微鏡写真、透過型電子顕微鏡写真により観察することができる。
【００１１】
（セル）
ポリマー（Ａ１）マトリックス中には複数のセルが存在する。セル中には活性炭微粒子が内包されている。セルの形状は一定ではない。大きさは活性炭微粒子を含むことが出来る大きさである。セルの内壁と活性炭微粒子は実質的に接触していない。即ち本発明の吸着材においては、セルの内壁と活性炭微粒子との間には空間が存在し、活性炭微粒子は例えて言えば鈴の珠のようにセル中で内壁に接着していない。
【００１２】
（活性炭）
活性炭粒子の粒径は、好ましくは１００ｎｍ〜５００μｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜１００μｍ、さらにより好ましくは１００ｎｍ〜５０μｍである。さらに好ましくは表面が親水性のものが好ましい。
【００１３】
（吸着材（Ｉ）の形状）
吸着材（Ｉ）は、球状、楕円状のような塊状のもの、紐状、パイプ状、中空糸状のような繊維状のもの、また膜状のものが好ましい。繊維状のものは、直径０．１〜２ｍｍ、長さ１〜１０００ｍｍ程度であることが好ましい。塊状のものは、球に換算した直径が０．１〜５０ｍｍであることが好ましい。膜状のものは厚さ０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００１４】
（吸着材（Ｉ）の製造）
吸着材（Ｉ）は、以下の方法（以下、方法１）で製造することができる。即ち、以下の条件を具備するドープおよび凝固液を用い、ドープを凝固液中で凝固させ製造することができる。
（１）ドープは、ポリマー（Ａ１）、溶媒（Ｂ）、およびポリマー（Ｃ）で被覆された活性炭微粒子を含有する。
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ１）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する。
（３）ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ１）と非相溶である。
（４）溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ１）の良溶媒であり、かつ、ポリマー（Ｃ）の貧溶媒である。
【００１５】
（ドープ）
ポリマー（Ａ１）、活性炭は上述の通りである。この方法では、活性炭微粒子をポリマー（Ｃ）で被覆する。ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ１）と非相溶のポリマーである。非相溶とは、ポリマー（Ａ１）とポリマー（Ｃ）を混合した時に相分離するものを言う。より具体的には異種のポリマー分子が、分子オーダーで全く混合せず相分離しているか、相分離していても界面で互いに交じり合った状態にあるか、相分離していても互いの相の内部では異種のポリマー同士が分子オーダーで混合している状態のことを言う。ポリマー（Ｃ）として、澱粉糊などの水溶性接着剤、ポリビニルアルコール、ゼラチン、片栗粉などが挙げられる。
ポリマー（Ａ１）が、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ポリ乳酸などの疎水性ポリマーのとき、ポリマー（Ｃ）は、澱粉糊のような水溶性接着剤であることが好ましい。被覆は溶融したポリマー（Ｃ）中に活性炭微粒子を入れて攪拌して行なうことが出来る。被覆の厚さは、１０ｎｍ〜１０ｍｍで好ましくは１００ｎｍ〜１ｍｍである。
【００１６】
溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ１）の良溶媒であり、且つポリマー（Ｃ）の貧溶媒である。良溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し大きな溶解能を有する溶媒である。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し溶解能の小さい溶媒である。
たとえば、ポリマー（Ａ１）がポリメタフェニレンイソフタルアミドで、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が好ましい。またポリマー（Ａ１）がアクリルポリマーで、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はジメチルスルホオキサド（ＤＭＳＯ）が好ましい。さらにはポリマー（Ａ１）がポリ乳酸で、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はジクロロメタン（ＤＣＭ）が好ましい。
【００１７】
ドープは、好ましくは１００質量部のポリマー（Ａ１）に対し、１００〜１０，０００質量部、より好ましくは１，０００〜５，０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する。活性炭は、ポリマー（Ａ１）１００質量部に対し、好ましくは１００〜１０，０００質量部、さらに好ましくは１００〜１９００質量部である。ポリマー（Ｃ）は、活性炭１００質量部に対し、好ましくは１０〜１，０００質量部、さらに好ましくは１０〜５００質量部である。
ドープの温度は、好ましくは５〜８０℃、さらに好ましくは２０〜５０℃である。ドープは、溶媒（Ｂ）にポリマー（Ａ１）を混入し、充分に攪拌して溶解させた後に、ポリマー（Ｃ）で被覆した活性炭を添加しても良いし、溶媒（Ｂ）中にポリマー（Ａ１）とポリマー（Ｃ）で被覆した活性炭を同時に混入させても良い。
【００１８】
（凝固液）
凝固液は、ポリマー（Ａ１）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマー（Ａ１）に対し溶解能を僅かしか持たない溶媒である。ポリマー（Ａ１）がポリメタフェニレンイソフタルアミドであるとき、溶媒（Ｄ）は水が好ましい。またポリマー（Ａ１）がポリ乳酸であるとき、溶媒（Ｄ）はミネラルオイルが好ましい。凝固液は、好ましくは５０〜１００質量％、より好ましくは８５〜１００質量％の溶媒（Ｄ）を含有する。他の成分は、Ｎ−メチル−２−ピロリドンやジメチルスルホオキサドである。
【００１９】
凝固液は、界面活性剤を含有していても良い。界面活性剤としてアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤が挙げられる。アニオン性界面活性剤として、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩等が挙げられる。カチオン界面活性剤としては、炭素数１２〜１６の直鎖モノアルキル第４級アンモニウム塩、炭素数２０〜２８の分岐アルキル基を有する第４級アンモニウム塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、アルキル基およびアシル基が８〜１８個の炭素原子を有するアルキルアミンオキシド、カルボベタイン、アミドベタイン、スルホベタイン、アミドスルホベタイン等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、アルキレンオキシド、好ましくはエチレンオキシド（ＥＯ）等を挙げることができる。界面活性剤の含有量は、溶媒（Ｄ）１００質量部に対し、好ましくは０．０５〜３０質量部、さらに好ましくは５〜１０質量部である。凝固液の温度は、好ましくは１０〜８０℃、さらに好ましくは２０〜５０℃である。
この方法によれば、いわゆるスピノーダル分解によって、ポリマー（Ａ１）マトリックス中に連続した孔径１ｎｍ〜１μｍ程度の網目構造の細孔が形成される。
【００２０】
本発明で用いる吸着材を得るには特殊な装置は不要である。塊状の吸着材は、ドープを、凝固液中に添加することにより製造することができる。例えば、ドープを凝固液中にスプレー、注射器などで滴下させるだけでよい。また、繊維状の吸着材は、凝固液中にノズルで吐出して巻き取ることで製造できる。また、繊維状、紐状、パイプ状の吸着材は、空中からマイクロシリンジ等でドープを吐出しながらマイクロシリンジ等を水平に移動させて、ドープを凝固液中に投入することにより得ることもできる。また、膜状吸着材はキャリア物質上にドープを塗布し凝固液に浸漬することで製造できる。これらの場合、スプレーノズルの口径、塗布厚みなどを変えることにより、吸着材の径や厚みを任意に調整することが可能である。
【００２１】
ドープを凝固液中で凝固させると、得られる吸着材中にはセルが形成され、セル中には、ポリマー（Ｃ）で被覆された活性炭微粒子が内包されている。
成形体をポリマー（Ｃ）の良溶媒である溶媒（Ｅ）で洗浄することによりセル中に活性炭が内包され、セルの内壁と活性炭が実質的に接触していない吸着材が得られる。溶媒（Ｅ）として水が挙げられる。
好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表１に示す組合せが例示できる。
【００２２】
【表１】
2009195879.tif 000002
【００２３】
また活性炭がポリマー（Ａ１）より大きく外れた疎水性または親水性を示す場合、吸着材は、以下の方法で製造することができる（方法２）。即ち、以下の条件を具備するドープおよび凝固液を用い、ドープを凝固液中で凝固させ製造することができる。
（１）ドープは、ポリマー（Ａ１）、ポリマー（Ａ１）の良溶媒である溶媒（Ｂ）、および活性炭微粒子を含有する。
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ１）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する。
（３）ドープ中の、ポリマー（Ａ１）は疎水性ポリマーである。
ポリマー（Ａ１）、溶媒（Ｂ）、溶媒（Ｄ）については、第１の態様と同じである。
【００２４】
方法２においては、ポリマー（Ｃ）を使用しない。また、ポリマー（Ａ１）は疎水性ポリマーであり、活性炭はポリマー（Ａ１）より大きく外れた疎水性または親水性を呈するものが好ましい。疎水性とより親水性の組み合わせのためポリマー（Ａ１）と活性炭は互いに、はじき合う性質を有するため、セルの内壁と活性炭微粒子が実質的に接触していない、いわゆる鈴型構造が構成される。
【００２５】
疎水性ポリマーとして、ポリメタフェニレンイソフタルアミドが挙げられる。ドープは、１００質量部のポリマー（Ａ１）に対し、好ましくは１００〜１０，０００質量部、より好ましくは１，０００〜５，０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する。活性炭は、ポリマー１００質量部に対し、好ましくは１００〜１０，０００質量部、さらに好ましくは１００〜１９００質量部である。
凝固液は、方法１の態様と同じである。
ポリマー（Ａ１）が、ポリメタフェニレンイソフタルアミドであり、溶媒（Ｂ）がＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）であり、溶媒（Ｄ）が水であることが好ましい。ポリマー（Ａ１）がアクリルポリマーであり、溶媒（Ｂ）がジメチルスルホオキサド（ＤＭＳＯ）であり、溶媒（Ｄ）が水であることが好ましい。好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表２に示す組合せが例示できる。
【００２６】
【表２】
2009195879.tif 000003
【００２７】
〈カラム（ＩＩ）〉
カラム（ＩＩ）は吸着材（ＩＩ）を充填する。カラム（ＩＩ）は、円筒形のものが好ましい。直径は、好ましくは３〜１００ｃｍ、高さは好ましくは１０〜３００ｃｍである。カラム（ＩＩ）の材質は、好ましくはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスまたは金属である。
吸着材（ＩＩ）は、ポリマー（Ａ２）マトリックス中に形成された、複数のセルを有し、
（１）セル中には硝酸イオン選択吸着剤の微粒子が内包され、
（２）ポリマー（Ａ２）マトリックス中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）セルの内壁と硝酸イオン選択吸着剤微粒子とは実質的に接触していない構造を有する。
【００２８】
硝酸イオン選択吸着剤は、下記式（１）
Ｍｇ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２（Ｃｌ−）ｘ−ｎｙ（Ａｎ−）ｙ・ｍＨ２Ｏ      （１）
で表わされる層状複水酸化物であることが好ましい。
式（１）中、ｘは０．１５＜ｘ＜０．３４、好ましくは０．１６＜ｘ＜０．２０を満たす正数である。Ａｎ−はｎ価の陰イオンである。Ａｎ−としてＣＯ３２−、ＳＯ４２−が挙げられる。ｙは正数である。ｍは０．１＜ｍ＜０．７である。
層状複水酸化物の平均粒径は、好ましくは１００ｎｍ〜３μｍ、より好ましくは２００ｎｍ〜２μｍ、さらにより好ましくは４００ｎｍ〜８００ｎｍである。
式（１）で表される層状複水酸化物は、塩化マグネシウムと塩化アルミニウムとを所定のモル比｛式（１）中で（１−ｘ）／ｘ｝で含む混合溶液と、水酸化ナトリウム溶液とを所定の流量速度で混合攪拌し、生成した懸濁物をさらにオートクレーブ中で、１５０〜１８０°Ｃで水熱処理することにより得られる。水熱処理により、結晶性の高い層状複水酸化物が得られ、これにより硝酸イオン選択性が向上する。
【００２９】
吸着材（ＩＩ）は、ポリマー（Ａ２）により形成される。ポリマー（Ａ２）は、ポリマー（Ａ１）の項で説明したものから選ばれる。ポリマー（Ａ２）はポリマー（Ａ１）と同じものでもよい。
吸着材（ＩＩ）の細孔、セルの構造、使用に好適な形状は吸着材（Ｉ）と基本的に同じである。吸着材（ＩＩ）の製造は、硝酸イオン選択吸着剤である前記式（１）に示す層状複水酸化物が親水性であるため、吸着材（Ｉ）の製造法として既に述べた方法２に準じて行うことができる。
【００３０】
〈フィルタ（Ｉ）〉
本発明の浄化装置は、カラム（Ｉ）の一次側に孔径４０〜６０μｍのフィルタ（Ｉ）を有することが好ましい。フィルタ（Ｉ）は、固形物を除去するために設ける。
【００３１】
〈フィルタ（ＩＩ）〉
本発明の浄化装置は、孔径０．５〜２μｍのフィルタ（ＩＩ）を有することが好ましい。フィルタ（ＩＩ）は、クリプトスポリジウムを除去するために設ける。フィルタ（ＩＩ）は、カラム（Ｉ）およびカラム（ＩＩ）の一次側または二次側に設けることが好ましい。
【００３２】
〈ポンプ〉
本発明の浄水装置は、原水側（一次側）にポンプを有する。本発明の浄水装置は、圧力損失が小さいので手動ポンプで運転できる。状況に応じて、動力ポンプを使用してもよい。
【００３３】
〈導管〉
ポンプ、フィルタ（Ｉ）、フィルタ（ＩＩ）、カラム（Ｉ）、およびカラム（ＩＩ）  は、導管により連結される。
【００３４】
〈好ましい態様〉
本発明の浄水装置の好ましい態様として、図１に示す配置が例示できる。図１は、ポンプ（図中１）、フィルタ（Ｉ）（図中３）、フィルタ（ＩＩ）（図中４）、カラム（Ｉ）（図中５）およびカラム（ＩＩ）（図中６）がこの順序に配列され、互いに導管で連結されている浄水装置である。また本発明の浄水装置の好ましい態様として、図２に示す配置が例示できる。図２では、ポンプ（図中１）、フィルタ（Ｉ）（図中３）、カラム（Ｉ）（図中５）、カラム（ＩＩ）（図中６）およびフィルタ（ＩＩ）（図中４）がこの順序に配列され、互いに導管で連結されている。
【００３５】
本発明の浄水装置は、必ずしもカラム（Ｉ）とカラム（ＩＩ）を同時に使用する必要はなく、原水の水質に応じて、有害な有機物が除去対象の場合は、カラム（Ｉ）のみを用い、有害な硝酸イオンが除去対象の場合は、カラム（ＩＩ）のみを用いればよい。有害な有機物および硝酸イオンがともに除去の対象の場合のみ、カラム（Ｉ）とカラム（ＩＩ）を同時に使用する。これらの浄水方式の切替は、図１および図２に示すバルブ（図中７〜１０）の操作で容易にできる。この意味でも、原水の状況に応じて対応が可能であり、省エネルギー的であり、かつ省資源的である。
【００３６】
本発明の浄水装置は、カラム（Ｉ）およびカラム（ＩＩ）の一次側および二次側に切り替えバルブを有し、カラム（Ｉ）のみ、カラム（ＩＩ）のみ、またはこれらの双方を浄水処理に使用できる構造であることが好ましい。従って図１および図２に示す装置において、カラム（Ｉ）のみ、カラム（ＩＩ）のみ、またはこれらの双方を浄水処理に使用できる構造であることが好ましい。
原水（図中２）は、浄水装置により浄化され処理水（図中１１）となる。
【００３７】
（運転条件）
本発明の機動的浄化装置の被処理流体として、河川水、プール水、湖沼水、雨水、緊急用貯留水、地下水等が挙げられる。
これら原水と吸着材との接触は、空塔速度（ＳＶ）が１〜５０ｈｒ−１程度であることが好ましい。人力での送水を考慮した場合、圧力は、１気圧から、最大３気圧程度までが好ましい。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。実施例において用いた装置、方法は以下のとおりである。
【００３９】
（１）平均二次粒子径測定
レーザ回折散乱法粒度分布測定装置ＭＴ―３３００（日機装（株）製））を用いて測定した。
（２）ＢＥＴ法比表面積の測定
湯浅アイオニクス（株）製の１２検体全自動表面測定装置マルチソーブ−１２で測定した。
（３）粒子構造の解析
Ｘ線回折により行なった。
方法：Ｃｕ−Ｋα、角度（２θ）：５〜６５°、ステップ：０．０２°、スキャンスピ−ド：４°／分、管電圧：４０ｋＶ、管電流：２０ｍＶ。
装置：ＲＩＮＴ２２００ＶＸ線回折システム（理学電機（株）製）
（４）成分分析
ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３キレート滴定法による。
ＣＯ２：ＪＩＳ  Ｒ９１０１に準ずる方法による
Ｃｌ：ホルハルト法による
【００４０】
＜参照例１＞吸着材（Ｉ）の調製
（ドープの調製）
室温で、１００重量部のポリメタフェニレンイソフタルアミド（ＰＭＰＩＡ）を１，０８０重量部のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させて、ポリマー溶液を作成し、攪拌棒で全体を充分に攪拌してペースト状にした。このペースト状混練物を、ＰＭＰＩＡ１００質量部に対し、粉末活性炭（日本エンバイロケミカル製、製品名白鷺Ｃ、粒径７０ミクロンアンダー）を２００質量部の割合になるように、ポリマー溶液に添加して、さらに攪拌棒で全体が均一に白濁するまで充分に攪拌しドープを調製した。
（凝固液の調製）
室温で、水１００重量部に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、製品名  エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００４１】
（成形加工）
室温でドープを口金より凝固液中に吐出させ、これを巻き取ることで、径１ｍｍの繊維状成形体を得た。
【００４２】
（洗浄）
得られた繊維状成形体を、２〜３ｍｍ長に切断し、水中で、８０℃、４時間加温して洗浄し、図３に示す構造を有する繊維状の活性炭吸着材を得た。ポリマーマトリックスａは数十〜数百ｎｍの連通する孔を有し、活性炭微粒子ｃを内包している。活性炭微粒子ｃはポリマーａとは実質的に接触せず、ポリマーａとの間に０．５〜１μｍの隙間ｂを有している。
【００４３】
＜参照例２＞硝酸イオン選択吸着剤の調製
１ｍ３反応槽に１．３６ｍｏｌ／ＬのＭｇＣｌ２水溶液３３１Ｌおよび２．０ｍｏｌ／ＬのＡｌＣｌ３水溶液５０Ｌを入れ、室温下で攪拌しつつ３．４ＮのＮａＯＨ水溶液３３４Ｌを約１５分間で注加した。
さらに３０分間攪拌後、沈殿生成物を１７０℃で８時間水熱反応させた。懸濁液を室温まで冷却後、濾過、水洗および１０５℃で４１時間熱風乾燥して吸着剤を得た。
吸着剤は粉末Ｘ線回折（図４）、組成分析からＭｇ−Ａｌ型（Ｍｇ／Ａｌ＝４．２、すなわち前記式（１）でｘ＝０．１９）の層状複水酸化物であり、層間距離にあたる（００３）面の面間隔ｄ００３は０．８１２２ｎｍであった。また、モル比  ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ３：Ｃｌ：ＣＯ２＝８．４０：１．００：１．８３：０．１８であった。本吸着剤の粒径をレーザ回折散乱法で測定した結果、平均粒径が０．５８９μｍで、ＢＥＴ法による比表面積は１４．９ｍ２／ｇであった。
【００４４】
＜参照例３＞吸着材（ＩＩ）の調製
（ドープの調製）
室温で、１００重量部のポリメタフェニレンイソフタルアミド（ＰＭＰＩＡ）を１０８０重量部のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させて、ポリマー溶液を作成し、攪拌棒で全体を充分に攪拌してペースト状にした。このペースト状混練物を、ＰＭＰＩＡ１００質量部に対し、参照例２で示した硝酸イオン選択吸着剤を２００質量部の割合になるように、ポリマー溶液に添加して、さらに攪拌棒で全体が均一に白濁するまで充分に攪拌しドープを調製した。
【００４５】
（凝固液の調製）
室温で、水１００重量部に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、製品名  エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００４６】
（成形加工）
室温でドープを口金より凝固液中に吐出させ、これを巻き取ることで、径１ｍｍの繊維状成形体を得た。
【００４７】
（洗浄）
得られた繊維状成形体を、２〜３ｍｍ長に切断し、水中で、８０℃、４時間加温して洗浄し、図５に示す構造を有する繊維状の硝酸イオン選択吸着材を得た。ポリマーマトリックスｄは数十〜数百ｎｍの連通する孔を有し、硝酸イオン選択吸着剤の微粒子ｆを内包している。硝酸イオン選択吸着剤の微粒子ｆはポリマーマトリックスｄとは実質的に接触せず、ポリマーマトリックスｄとの間に０．５〜１μｍの隙間ｅを有している。
【００４８】
＜実施例１＞
ため池水として三郎池（香川県）の水を使用した。その水質検査を外部機関（水道法２０条第３項登録検査機関）で実施した。その結果を表３に示す。一般細菌、大腸菌を除けば、臭気、色度が飲料水の基準から不適である。他の測定項目は基準値以下であることが確認された。
【００４９】
＜実施例２＞
フィルタ（Ｉ）および（ＩＩ）、カラム（Ｉ）および（ＩＩ）を図１のように配置し、直径１０ｍｍのチューブで連結し、浄化装置を組み立てた。実施例１で示したため池水の処理を行う場合、硝酸態窒素および亜硝酸態窒素の濃度は水道水質基準値１０ｐｐｍ以下であるので、図１に示すバルブの操作により、浄化中の水がフィルタ（Ｉ）および（ＩＩ）、カラム（Ｉ）の順の流路を構成し、この原水の場合には不要なカラム（ＩＩ）は流路から除外した。
フィルタ（Ｉ）として、ネットアンドサービス社製、ワインドタイプカートリッジフィルタ、ＴＰＫ２５０−５０を用いた。フィルタ（ＩＩ）として、ネットアンドサービス社製、セラミックフィルター、ＣＲＥ−１０を用いた。ポンプとして、イワキ社製定量ポンプ、ＥＨ型を用いた。
参照例１で得られた吸着材（Ｉ）すなわち活性炭吸着材を内径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの透明カラムに充填しカラム（Ｉ）とした。活性炭吸着材の充填量は１０．３ｇであり、そのうち活性炭は６．９ｇであった。
【００５０】
（浄水試験）
実施例１で示した三郎池（香川県）の水を、ポンプで、空塔速度２０ｈｒ−１、線速度２ｍｈｒ−１で通水した。浄化装置出口側の水を採取した。次亜塩素酸ナトリウムを添加後、水質を実施例で示した外部機関で測定した。
【００５１】
（分析結果）
連続通水処理２４時間時点での処理水の分析結果を、処理前の結果と合わせて表３に示す。表３から、味、臭気、色度も水道水質基準に適合し、かつ一般細菌、大腸菌も陰性である。なお、連続通水処理１時間時点での圧力損失は６ｋＰａであった。表３から明らかなように、本発明の浄水装置によれば、圧力損失が少なく、臭気、色度、ＴＯＣ、濁度を比較的容易に低減でき、味も異常ないことから、飲料水を製造することができる。
【００５２】
【表３】
2009195879.tif 000004
【００５３】
＜実施例３＞
フィルタ（Ｉ）および（ＩＩ）、カラム（Ｉ）および（ＩＩ）を図１のように配置し、直径１０ｍｍのチューブで連結し、機動的浄化装置を組み立てた。地下水の処理を行う場合、硝酸態窒素および亜硝酸態窒素は水道水質基準値１０ｐｐｍ以上の場合があるので、図１に示すバルブの操作により、浄化中の水がフィルタ（Ｉ）および（ＩＩ）、カラム（Ｉ）および（ＩＩ）の順の流路を構成した。
フィルタ（Ｉ）として、ネットアンドサービス社製、ワインドタイプカートリッジフィルタ、ＴＰＫ２５０−５０を用いた。フィルタ（ＩＩ）として、ネットアンドサービス社製、セラミックフィルター、ＣＲＥ−１０を用いた。ポンプとして、イワキ社製定量ポンプ、ＥＨ型を用いた。
【００５４】
参照例１で得られた吸着材（Ｉ）すなわち活性炭吸着材を内径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの透明カラムに充填しカラム（Ｉ）とした。活性炭吸着材の充填量は１０．３ｇであり、そのうち活性炭は６．９ｇであった。
参照例３で得られた吸着材（ＩＩ）すなわち硝酸イオン選択吸着材を内径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの透明カラムに充填しカラム（ＩＩ）とした。硝酸イオン選択吸着材の充填量は１２ｇであり、そのうち硝酸イオン選択吸着剤微粒子は８ｇであった。
【００５５】
（浄水試験）
丸亀市（香川県）の一般家庭の井戸から採取した地下水を、ポンプで、空塔速度１８０ｈｒ−１、線速度１７１ｍｈｒ−１で通水した。浄水装置出口側の処理水を採取し分析した。
【００５６】
（分析結果）
原水、連続通水処理２０分時点の処理水の分析結果を表４に示す。原水の地下水では硝酸態窒素および亜硝酸態窒素が水道水質基準値の１０ｐｐｍを超過しているにもかかわらず、処理水中の硝酸態窒素および亜硝酸態窒素は水質基準値以下である。地下水の場合、実施例１および２で示したため池水の場合と異なり、ＴＯＣ、濁度、色度は原水自体が水質基準値以下である。表４から明らかなように、本発明の浄水装置によれば、圧力損失が少なく、有害な硝酸態窒素および亜硝酸態窒素を容易に水質基準値以下に低減でき、飲料水を製造することができる。
【００５７】
【表４】
2009195879.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の浄水装置は、大震災等の非常時あるいは緊急時の浄水装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の浄水装置の一例である。
【図２】本発明の浄水装置の一例である。
【図３】参照例１で得られた繊維状吸着材を５０ｎｍの切片にして撮影した透過型電子顕微鏡写真である。
【図４】参照例２で得られた硝酸イオン選択吸着剤のＸ線回折パターンである。
【図５】参考例３で得られた繊維状吸着材を５０ｎｍの切片にして撮影した透過型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００６０】
ａ  連通孔を有するポリマーマトリックス
ｂ  隙間
ｃ  活性炭微粒子
ｄ  連通孔を有するポリマーマトリックス
ｅ  隙間
ｆ  硝酸イオン選択吸着剤微粒子
１  ポンプ
２  原水
３  フィルタ（Ｉ）
４  フィルタ（ＩＩ）
５  カラム（Ｉ）
６  カラム（ＩＩ）
７  三方バルブ（Ｉ）
８  三方バルブ（ＩＩ）
９  三方バルブ（ＩＩＩ）
１０  三方バルブ（ＩＶ）
１１  処理水
【図１】
2009195879.tif 000006
【図２】
2009195879.tif 000007
【図４】
2009195879.tif 000008
【図３】
2009195879.tif 000009
【図５】
2009195879.tif 000010