JP3787421B2

JP3787421B2 - 活性吸着剤とその製造方法

Info

Publication number: JP3787421B2
Application number: JP19167297A
Authority: JP
Inventors: 研一袖山; 好孝神野; 剛寺尾; 和人浜石; 富男日高; 秋良佐多; 正人桐井
Original assignee: Kagoshima-Ken Kagoshima-Shi Kagoshima-Ken
Current assignee: Kagoshima-Ken Kagoshima-Shi Kagoshima-Ken
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JPH1176811A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽石などの多孔質体を使用した活性吸着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然の多孔質体を代表する軽石は、特開平７−２５１１８８号公報などに、湖沼水及び河川水の濁質を除去するための濾過材として利用したものが開示されている。また、特開平８−６８０３４号公報には、軽石及びカーボンを、河床の浄化機能を有する護床ブロックに配設する濾過材として利用したものが開示されている。
【０００３】
また一方において、天然グラファイトシリカの利用については、出願人自身が、除菌剤、地上植物及び水中動植物への育成促進剤としての利用を特願平９−３４１６０号出願と、特願平９−５６７３１号出願において開示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、軽石などの多孔質体がもつ表面比が大きくカーボンがもつ活性能及びグラファイトシリカがもつ除菌能のそれぞれの特長を併せ活かした安価で高性能な活性吸着剤を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面比が大きい多孔質体の表面から内部細孔の内面に渡るまで、カーボンとグラファイトシリカを付着させることによって、それぞれがもつ機能を効率よく発揮させるものである。
【０００６】
その適用範囲は、農業用水、畜産汚染水、地下水、ため池や湖沼、プール、風呂などの有機物汚染廃水についての除菌・消臭・浄化、及び水道水内の残留塩素除去など、特に水の浄化に有効に機能する。また、冷蔵庫などの消臭剤や水耕栽培用として適している。
【０００７】
本発明の活性吸着剤の製造方法としては、例えば、微細な粉末を多孔質体にまぶす、或いは、何らかのバインダーを用いて、多孔質体に塗布するなど方法が考えられるが、これらの方法では、カーボンとグラファイトシリカを多孔質体の細孔内面まで付着させるのは困難である。
【０００８】
しかしながら、多孔質体を一定時間微細粉末にしたグラファイトシリカを混入した油の中に浸し、油が細孔内部に含浸するのに混ざって微細粉末が細孔内部まで浸入できるため、比較的容易に、グラファイトシリカ粉末を多孔質体に含浸させることができる。
【０００９】
そして、これを還元雰囲気中で加熱することにより、油の酸化を防ぎ、含浸した状態のまま、油を炭化させることが可能となる。さらに、グラファイトシリカの微細粉末を同時に含浸させる場合は、油中に、陶土の微細粉末をグラファイトシリカとともに混合することによって、この陶土がバインダーとなり、グラファイトシリカの流出を防ぐことができる。
【００１０】
多孔質体としては、細孔の直径が一定の大きさ（食用油、或いは、グラファイトシリカ等の微細粉末が含浸できる大きさ）以上の条件を有する物であれば、いずれの物も使用できるが、特に、軽石の場合においては、細孔の直径が比較的大きいものから小さいものまで様々であり、単価が安く、埋蔵量も多いという点から都合がよい。
【００１１】
含浸用食用油としては、菜種油、紅花油、コーン油、オリーブ油、落花生油、綿実油、大豆油、胡麻油、豚油、牛油、やし油等が使用できるが、とくに単価が安く、常温で液体を呈し、一般に使用量が多いと考えられる点から、菜種油あるいはその廃液が、好適に使用できる。
【００１２】
この含浸用食用油に天然グラファイトシリカを含有させる方法としては、グラファイトシリカを、粒径５ミクロン以下の微細粉末とし、攪拌機などによって、完全な懸濁液とするのが望ましい。
【００１３】
本発明における除菌機能や塩素除去機能、消臭機能などの浄化能力の仕組みとしては、木炭や活性炭などに、菌や塩素などが吸着するのと同様の仕組みであり、表面比が大きくなれば、その効果も大きくなる。
【００１４】
なお、本発明の活性吸着剤は、グラファイトシリカを用いた場合は、グラファイトシリカ本来の能力である菌の繁殖抑制機能、及び植物の生育促進機能を合わせ持つ活性吸着剤となる。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】
【実施例】
実施例１
この実施例は、多孔質体の表面と細孔内面にカーボンと天然鉱石グラファイトシリカの粉末を付着させた活性吸着剤の除菌に関する特性を示す。
【００２１】
菜種油１００ｇに対し、微細粉末とした、グラファイトシリカ３０ｇ（平均粒径：５ミクロン）と陶土７．５ｇ（平均粒径：１５ミクロン）を混合した油に、多孔質体の構造を有する市販の軽石を浸し、油を含浸させた。その後、金網などのネットで油を切り、それを容器に入れ、還元雰囲気の焼成炉の中で約７時間かけて１１００℃程度まで加熱した。約１時間ほど１１００℃程度の状態を保ち、その後、自然放冷するのを待って容器を取り出し、カーボン、及びグラファイトシリカ、陶土が細孔内面まで付着した軽石である本発明品を得た。
【００２２】
この様にして得た本発明品３００ｇを、ステンレス製網容器に入れ、菌を含む試験水８００ｍｌが入っているビーカーに、本発明品が全て試験水に浸かる様に固定した。このビーカー内の試験水を、室温（２５℃）に置き、低速回転で攪拌し続ける。
【００２３】
本発明品を試験水に入れた時点を０時間とし、所定時間毎に回転を止め、ビーカー内の試験水を採水し、４段階から５段階に滅菌生理食塩水（０．８５％ＮａＣｌ水溶液）で希釈した。この希釈した試験水１ｍｌと、あらかじめ溶解、蒸気圧滅菌しておいた標準寒天培地（日水製薬株式会社）１５ｍｌとを滅菌シャーレで混合し、平板（プレート）を作成した。その平板を３６℃で２４時間培養した後、コロニーが１００個程度のコロニー数を計算し、試験水１ｍｌ中の細菌数を算出した。比較例として、カーボンなどが付着していない軽石を用いて同様の試験を行った。
【００２４】
その結果得られた生菌数の経時変化を表１と図１に示す。
【００２５】
【表１】

この表１と図１からわかるように、本発明品においては、２時間後、急激に菌が減少し、しかも、その効果は長期に渡って維持されている。これに対して、比較例の軽石は極めて緩やかな除菌効果を示しているにすぎず、２４時間後以降は除菌効果は失われている。
実施例２
この実施例は、多孔質体に含浸させる食用油として、菜種油の廃油にグラファイトシリカと陶土の微細粉末を混合したものを用いて製造した活性吸着剤の除菌に関する特性を示す。
【００２６】
菜種油の使い古した廃油１００ｇに対し、微細粉末とした、グラファイトシリカ２０ｇ（平均粒径：５ミクロン）と陶土５ｇ（平均粒径：１５ミクロン）を混合した油に、市販の軽石を一定時間浸し、油を含浸させた。その後、金網などのネットで油を切り、それを容器に入れ、還元雰囲気の焼成炉の中で約７時間かけて１１００℃程度まで加熱した。約１時間ほど１１００℃程度の状態を保ち、その後、自然放冷するのを待って容器を取り出し、カーボン、及びグラファイトシリカ、陶土が細孔内面まで付着した軽石である本発明品を得た。
【００２７】
この様にして得た本発明品３００ｇを、ステンレス製網容器に入れ、菌を含む試験水８００ｍｌが入っているビーカーに、本発明品が全て試験水に浸かる様に固定した。このビーカー内の試験水を、室温（２５℃）に置き、低速回転で攪拌し続ける。
【００２８】
本発明品を試験水に入れた時点を０時間とし、所定時間毎に回転を止め、ビーカー内の試験水を採水し、４段階から５段階に滅菌生理食塩水（０．８５％ＮａＣｌ水溶液）で希釈した。この希釈した試験水１ｍｌと、あらかじめ溶解、蒸気圧滅菌しておいた標準寒天培地（日水製薬株式会社）１５ｍｌとを滅菌シャーレで混合し、平板（プレート）を作成した。その平板を３６℃で２４時間培養した後、コロニーが１００個程度のコロニー数を計算し、試験水１ｍｌ中の細菌数を算出した。比較例として、カーボンなどが付着していない軽石を用いて同様の試験を行った。
【００２９】
その結果得られた生菌数の経時変化を表２と図２に示す。
【００３０】
【表２】

表２と図２からわかるように、本発明品においては、２時間後、急激に菌が減少し、しかも、その効果は長期に渡って維持されている。これに対して、比較例の軽石は極めて緩やかな除菌効果を示しているにすぎず、２４時間後以降は除菌効果は失われている。
実施例３
この実施例は、多孔質体の表面と細孔内面にカーボンと天然鉱石グラファイトシリカの粉末を付着させた活性吸着剤の残留塩素除去効果に関する特性を示す。
【００３１】
上記２種類の本発明品、各１８０ｇを、それぞれ５００ｍｌ耐圧ガラス瓶（容量約６００ｍｌ）に分取し、水道水を加えて満水密栓後、２０℃で保存した。水道水を入れた時点を０時間とし、所定時間毎に、各耐圧ガラス瓶より１５ｍｌを採水し、簡易ＯＴ（オルトトリジン）法により、残留塩素濃度の測定を行った。比較例として、カーボンなどが付着していない軽石を用いて同様の試験を行った。また、５００ｍｌ耐圧ガラス瓶を水道水のみで満水密栓して、同様の試験を行った。
【００３２】
その結果得られた残留塩素濃度の経時変化を表３と図３に示す。
【００３３】
【表３】

表３と図３からわかるように、本発明品（軽石＋菜種油）は、水道水に含有されている程度の残留塩素であれば除去できることがわかる。これに対して、比較例の軽石は、２４時間後においても、全ての残留塩素を除去することができない。また、本発明品（軽石＋菜種油＋ＧＳ＋陶土）においても、比較例の軽石に比べれば、残留塩素の除去能力が高いのがわかる。
実施例４
この実施例は、多孔質体の表面と細孔内面にカーボン、或いはカーボンと天然鉱石グラファイトシリカの粉末を付着させた活性吸着剤の消臭効果に関する特性を示す。
【００３４】
実施例1と実施例３の２種類の本発明品、各１０ｇを、それぞれ５０００ｍｌテドラーバッグに分取し、Ｈ_２Ｓ標準ガスを濃度が約８０ｐｐｍになるように窒素ガスで希釈し封入した。その後、それぞれテドラーバッグを３０秒間振り混ぜ、２５℃の状況下で静置した。ガスを封入した時点を０時間とし、所定時間毎に、テドラーバッグからガスのサンプリングを行い、検知管を用いてＨ_２Ｓ濃度の測定を行った。比較例として、カーボンなどが付着していない軽石を用いて同様の試験を行った。また、ブランクとして、５０００ｍｌテドラーバッグ内にＨ_２Ｓ濃度８０ｐｐｍの窒素ガスのみを封入して、同様の試験を行った。
【００３５】
その結果得られたＨ_２Ｓ濃度の経時変化を表４と図４に示す。
【００３６】
【表４】

この表４と図４からわかるように、２種類の本発明品は、空気中における消臭効果がある。特に、本発明品（軽石＋菜種油＋ＧＳ＋陶土）における消臭効果は強力で、１時間で９０％以上のＨ2Ｓを除去できることがわかる。
実施例５
この実施例は、多孔質体の表面と細孔内面にカーボン、或いはカーボンと天然鉱石グラファイトシリカの粉末を付着させた活性吸着剤が示すｐＨに関する特性を示す。
【００３７】
実施例１と実施例２の本発明品、各２０ｇを、それぞれビーカーに入れ、それに蒸留水１００ｍｌを加え低速回転で攪拌し続ける。ｐＨ測定器により所定時間毎に、ビーカー内の水のｐＨを測定した。比較例として、カーボンなどが付着していない軽石を用いて同様の試験を行った。また、蒸留水１００ｍｌのみをビーカーに入れ同様の試験を行った。
【００３８】
なお、その結果を表５と図５に示す。
【００３９】
【表５】

この表５と図５から、３種類の本発明品によって処理した水は、何れも弱アルカリ性を示し、飲料水の基準値（ｐＨ５．８〜８．６）をクリアしていることがわかる。
【００４０】
実施例６
この実施例は、多孔質体の表面と細孔内面にカーボン、或いはカーボンと天然鉱石グラファイトシリカの粉末を付着させた活性吸着剤の生育促進効果に関する特性を示す。
【００４１】
実施例１の本発明品（軽石＋菜種油＋ＧＳ＋陶土）２２．５ｇを、それぞれ球根用水栽培容器内の水道水７５０ｃｃに混入し、ヒヤシンス（品種名：レディーダービー）の育成試験を行った。比較例として、カーボンなどが付着していない軽石を用いて同様の試験を行った。
【００４２】
その結果、実施例１の本発明品（軽石＋菜種油＋ＧＳ＋陶土）を用いた場合においては、栽培開始から７０日後の根の長さが、比較例の軽石を用いた場合は平均１３ｃｍであるのに対し、本発明品（軽石＋菜種油＋ＧＳ＋陶土）を用いた場合は平均１７ｃｍであった。この結果から、本発明品（軽石＋菜種油＋ＧＳ＋陶土）である活性吸着剤は、水栽培において、高い生育促進効果があることが判明した。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の活性吸着剤によって以下の効果を奏する。
【００４４】
（１）多孔質体に含浸させる油は、廃油でも構わないため、廃油のリサイクルが可能となり、コストの面でも経済的となる。
【００４５】
（２）多孔質体には、サンゴ粒やレンガなど様々なものを用いることができるが、軽石を用いれば、比較的安価で、埋蔵量も大量であるため安定供給が可能である。また、軽量であるため、輸送費の面でも経済的である。
【００４６】
（３）本発明に用いている原料は天然成分であるため、生産において、有害物質などの副産物が出ない。
【００４７】
（４）本発明の製造方法を用いて、様々な微細粉末を多孔質体などに付着させることが可能となる。
【００４８】
（５）本発明の製造工程は比較的単純なものであり、また、特別な技術を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における生菌数の経時変化を示す。
【図２】実施例２における生菌数の経時変化を示す。
【図３】実施例３における残留塩素濃度の経時変化を示す。
【図４】実施例４における硫化水素濃度の経時変化を示す。
【図５】実施例５におけるｐＨ値の経時変化を示す。

Claims

多孔質体の表面と多孔質体内に形成されている細孔内面にカーボンと天然鉱石グラファイトシリカの粉末を付着させた活性吸着剤。
多孔質体が、軽石である請求項１に記載の活性吸着剤。
多孔質体に食用油と天然グラファイトシリカと陶土の微細粉末との液状混合物を含浸させたのち、還元雰囲気中で加熱することにより多孔質体の表面および内部細孔内面に天然グラファイトシリカを含むカーボンを付着させる活性吸着剤の製造方法。
グラファイトシリカの微細粉末が、粒径５ミクロン以下である請求項３に記載の活性吸着剤の製造方法。
食用油として、その廃液を使用する請求項３に記載の活性吸着剤の製造方法。