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JPH01194940A - 遠赤外線電磁場吸着用連続多孔体 - Google Patents

遠赤外線電磁場吸着用連続多孔体

Info

Publication number
JPH01194940A
JPH01194940A JP63018940A JP1894088A JPH01194940A JP H01194940 A JPH01194940 A JP H01194940A JP 63018940 A JP63018940 A JP 63018940A JP 1894088 A JP1894088 A JP 1894088A JP H01194940 A JPH01194940 A JP H01194940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chloride
porous body
clay powder
magnetite
cement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63018940A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasumasa Mitani
三谷　恭正
Shunsuke Sakai
酒井　俊助
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
T EE C GIJUTSU KAGAKU KENKYUSHO KK
Original Assignee
T EE C GIJUTSU KAGAKU KENKYUSHO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by T EE C GIJUTSU KAGAKU KENKYUSHO KK filed Critical T EE C GIJUTSU KAGAKU KENKYUSHO KK
Priority to JP63018940A priority Critical patent/JPH01194940A/ja
Priority to US07/227,306 priority patent/US4912070A/en
Publication of JPH01194940A publication Critical patent/JPH01194940A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
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  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、物質吸着用連続多孔体に係る。より詳細には
本発明は、工場排水、生活排水、河川等に含まれる有害
金属イオン、臭気ガス、ミクロコロイド、有機溶剤等、
あるいは各種排気ガス、大気中等に含まれる有害ガス物
質等を吸着、浄化する多孔質吸着体に関するものである
。
［従来の技術］ 工場排水、生活排水等の各種廃液の処理に使用される吸
着剤としては活性炭が一般的である。しかしながら活性
炭は液体中での吸着効率に劣り、吸着対象も限定される
。また比較的高価でもあり人聞の排水処理には実際上使
用し得るものではない。このため未処理の排水、あるい
は処理されていても未吸着物質を多聞に含む排液がたれ
流され、湖沼、河川、海洋汚染の大きな原因となってい
る。
重金属の収集には、イオン交換膜の使用も考えられるが
これはさらに高価であり、実際的ではない。
また溶液中にミクロコロイドが存在する場合は、沈澱剤
としてポリマー系凝集剤を用いて沈澱除去するのが通常
であり、ミクロコロイド以外の物質の吸着除去処理とは
別途の除去処理として、二次汚染の原因ともなり得る凝
集剤を用いて行なわなければならないのが現状である。
［発明の目的］ 本発明は、上記したような従来の排水処理用吸着材料に
見られる欠点を克服した吸着材料を提供することを目的
とする。
即ち本発明は、各種金属イオンや臭気ガス等を効率よく
吸着し、凝集剤を使用しなくてもミクロコロイドを沈澱
させることができ、安価であって大量の処理にも充分に
使用し得る吸着材料を提供することを目的とする。
［発明の構成］ 上記目的は本発明の、遠赤外線電磁場を有する吸収用連
続多孔体により達成される。
本発明の多孔体は、ゼオライト系粘土粉末と、これを凝
結連結している実質的にエトリンガイト結晶からなる結
合物質からなり、ざらに磁力を有するマグネタイトを含
むことを特徴とする。
本発明の多孔体が有する連続多孔は主としてゼオライト
系粘土粉末を凝結させるエトリンガイト結晶により形成
され、比較的大きなホールがそれよりも小さい直径のポ
アにより三次元的に連続網目状に連結されたいわゆる籠
型構造を有することを特徴とする。
本発明の連続多孔体の化学組成は、Ｓ　ｉ　０２４０〜
６０％、Ａ１２０３１０〜３０％、Ｆｅ３０４１０〜５
０％、ＣａＯ１０〜３０％、ＭＱｏ２〜３％、Ｎａ２Ｏ
５〜１０％であって、Ｆｅ３Ｏ４を核として各成分の分
子または分子団により形成される多面体構造が連結して
前記ホール及びポアを形成するものである。
形成されるホール及びポアの直径はほぼ１０〜５０００
人の範囲にあり、多孔体の比表面積は約２０〜５０ゴ／
ｇの範囲である。
即ち本発明は、上記のような新規な構造を有する多孔体
が効率の高い吸着能を有し、さらに磁力を有するマグネ
タイトを含有させて多孔体に磁場を与え遠赤外線の作用
下に冒くことによって吸着能が強化され、さらにミクロ
コロイド等を団粒化させて沈澱させ得るという知見に基
づき完成されたものである。
さらに本発明の吸収用多孔体の製造方法について説明し
、その構造の形成について言及する。
本発明の吸着用連続多孔体は、電荷を中和脱着したゼオ
ライト系粘土粉末、マグネタイト及びセメントと、塩化
カリウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カ
ルシウム、硫酸ナトリウム、クイン酸及び塩化コバルト
の添加剤と、水とを混合して乾燥し着磁させることによ
り得られる。
尚、ゼオライト系粘土粉末の中和ＰＡ＠は、ゼオライト
粉末に、その＠垣に対して塩化アンモニウム０，０４〜
０．０５％、塩化カリウム０．０５〜０．０７％、水１
５〜２５％を加え、混合乾燥することにより行なうこと
ができる。ここで塩化アンモニウムが０．０４％より少
ないと粘土粒子間の電荷を小さくすることが難しく、０
０５％より多いと製造後の連続多孔体の強度が低下する
。また塩化アンモニウムはセメントの固化反応を阻害す
るフミン酸と反応し、除去する作用も有する。
ゼオライト系粘土粉末を凝結させるエトリンガイト結晶
は主としてセメントの成分から形成され、Ｃａｂ（Ｓｏ
）（叶）−２５８２０の組成を有する。
セメントが液相の時にカルシウムイオン反応を活発化さ
せると共にセメントの固化反応を阻害している高分子化
合物フミン酸を塩化アンモニウム、クイン酸、硫酸ナト
リウムと反応させて除去し、ゼオライトのカルシウムと
イオン反応させてセメント本来の凝結反応をさせる。
凝結反応においては、塩化ナトリウム、塩化カリウムの
働きによりセメントのカルシウムイオンにゼオライト粒
子中への浸透性が与えられてセメントとの生成物である
カルシウムシリケートが生成され、更にエトリンガイト
の針状結晶が生成して粘土粒子間が釘状結晶で連結され
ることによって硬化されるために空隙が生じ、この結果
セメントの硬化体とは全く異なる上記したような連続孔
体が形成されるものである。
頂点の酸素原子を共有する５ｉ０４四面体の３ｉがＡ、
ｆｌで置換えられることによって電荷を生じ、これを中
和する形でＮａ＋、Ｋ＋、Ｃａ＋＋の陽イオンを内部に
有するマグネタイトとアルミケイ酸化合物との組成物と
なっている。
ゼオライトはＳｉＯ２，Δ１２ｏ３．Ｃａｂ。
Ｎａ　　Ｏ，に２０等を成分とするテクトアルミノケイ
酸塩であり、本発明の多孔体の製造には、通常市販され
ているゼオライト系粘土粉末を使用することができる。
粒度も特に限定されないが、主として直径約０．４Ｍ以
下の粒子からなるものが好ましい。
マグネタイトは着磁させることにより遠赤外線磁場を発
生させるために添加する。従って、その伯の磁性物質も
使用し得るが、経済性、入手の容易さ等から、マグネタ
イトが好ましく使用し得る。
マグネタイトが５％より少ないと着磁能力がなり５０％
より多いと細孔部分が少なくなり吸着能力が低下する。
マグネタイトは市販されるマグネタイト粉末を使用する
ことができ、主として直径約０．１Ｍ以下の粒子・から
なるものが好ましい。
上記製造において使用するセメントは、エトリンガイト
結晶を形成し得るものであれば任意のものを使用できる
が、経済性等の点からポルトランドセメントが最も好ま
しい。セメントの母はゼオライト粘土粉末重量に対して
５〜３０％が好適である。
塩化カリウムが中和脱着時に配合した量を含めて０．０
７％より少ないとセメントのカルシウムイオンのゼオラ
イト粘土粉末粒子への浸透能力が劣り、０、０９５％よ
り多いと溶解し難く、カルシウムの浸透性を与える効果
も向上しない。
塩化マグネシウムが０．０１５％より少ないと連続多孔
体に収縮クラックが発生し、０．０２％より多いと連続
孔体が膨張する。
塩化ナトリウムが０．０１５％より少ないとセメントの
カルシウムイオンの浸透能力が劣り、０．０２％より多
いと溶解し難いばかりでなく、カルシウムイオンに浸透
能力を与える効果も向上しない。
塩化カルシウムは凝結時間を短縮させる効果を有し、塩
化カルシウムが０．０１５％より少ないと早期強度を出
すことができず、０．０２％より多いと破水現象により
強度の低下がおきる。
硫酸ナトリウムが０．００１％より少ないとセメントを
急速に硬化させることができず、０．００２％より多い
とセメントの中性化により長期強度の安定性が劣ること
になる。
クイン酸を加えることによって、上記無機金属塩類が水
に溶けやすくなる。クイン酸が０．０００５％より少な
いと各種金属塩が溶解し難く、０．００１％より多いと
連続多孔体の強度が低下する。
塩化コバルトを用いることによって上記の反応を活発化
させ粒子間結合を整然とすることができる。塩化コバル
トが０．０００１％より少ないと各成分のイオン反応活
動を活発にすることができず、０、０００２％より多い
と効果が向上しないばかりでなく高価となる。
混合は公知の技術により行なうことができる。
変型流動ミキサー等を用いれば混合の間に造粒すること
ができる。通常３分程度の混合により粒径約２Ｍに造粒
することができ、製品として適当である。但し、製品の
粒径は特に限定されるものではない。温度も特に限定さ
れないが、セメントを使用するため約８０℃以下で行な
わなければならない。
乾燥はセメントの同化を促進するため蒸気乾燥により行
なう。温度は同様に約８０℃以下で行なう。
温度と乾燥時間の関係において約４０００〜５０００度
時（例えば２０℃で１０日間乾燥すると２０℃×２４時
間×１０＝　４８００度時）乾燥すれば良好な製品が得
られることが判明した。
着磁は通常の着磁機により行なうことができるが、乾燥
して多孔体を形成した後かあるいは乾燥中にある程度多
孔体の組織が安定した後に行なう必要がある。製造上は
乾燥時に同時に着磁することが好ましく、この場合は乾
燥を開始してから４００〜５００度時経過してから着磁
を開始するのが好ましい。
本発明の遠赤外線電磁場吸着連続多孔体はミクロ孔（ポ
ア）とマクロ孔（ホール）による連続孔体で構成されて
いるので水・空気を良好に流通させることができ、しか
も全体として空隙、即ち比表面積が大きく、また内部に
陽イオンを電気的に捕捉している。
従って、本発明の遠赤外線電磁場吸着連続多孔体と接触
した臭気分子、ガス分子等はミクロ的連続孔体構造によ
り物理的に吸着される。各種金属イオンは多数のミクロ
孔、マクロ孔に入り込み電気的に捕捉されているイオン
と交換されるか、物理的に吸着される。
またこのような交換吸着能をもった連続多孔体に電磁場
を与えることにより、接触水が軟化され溶解能力がアッ
プする為に水の流動性がアップして交換吸着能に相乗効
果を発揮するのと同時に、溶解ミクロコロイドを団粒化
して急速沈澱させ、長期的に水を浄化することかできる
ものである。
不純物を含んだ水に与えるｖＡ場の影響については次の
ような作用機構が推定される。即ち、水分子とその化合
物や水和イオンあるいは不純物のミクロ粒子は一定のエ
ネルギーに相当する振動移動を行っているが、この系に
最適周波数の電磁場を作用させると結合をひずませて構
造特性を変化させ、エネルギーの発生に伴う共振を生起
することが可能となると考えられる。電磁場による水自
体の性質の変化は水分子の原子価角を変化させ、即ち分
子双極子モーメントの増大と分子間相互作用を変化させ
、それらのコロイド重合体を粗大化させるものである。
また磁場の作用子にお（）る溶液磁化は、分子の分布の
変化をもたらし、これが水中の化学反応の進行条件に影
響をちえることができ、水の構造や水和能力を増大させ
ることができるものと考えられる。
さらに上記本発明の吸着体は、ゼオライト系粘土を主原
料とし、マグネタイト、セメント及び添加剤を水溶液に
して混合して乾燥し着磁させて磁場を′）えるだけで容
易にＨＩＪ造することができ、安価に提供することがで
きるという利点も有する。
尚、中和肌着したゼオライト系粘土粉末に、マグネタイ
ト、セメント及びその他の添加剤を混合した配合物を予
め調製しておけば、これに水を混合して乾燥するだ（）
で本発明の連続多孔体を好便に製造ツることができる。
［実施例］ 以−ト、実施例により本願発明を説明する。
未１１九−」− 市販のゼオライト系粘土粉末（奥多摩工業■、タマライ
ト）に、これに対して、０．０４５重邑％塩化アンモニ
ウム及び０．０６重世％塩化カリウムの水溶液を１６重
植％加え、混合、乾燥して粉末の電荷を中和肌着した。
尚、使用したゼオライト系粘土粉末は下記の物性を有し
ていた。
粒度分布　　　　　　　　　　　（％）０、４２ｓ　〜
２　ｍ　　　　　　　　５０、０７４　＃Ｉｍ〜０．４
２ｍｍ　　　　　　６７０．００５　ｔｔｔｔｎ　〜０
．０７４　ｔｒｖｎ　　　　　１８０．００５ｍｍ以下
　　　　　　　１０粒子比重ＧＳ　　　　　　　　　　
２．７３湿潤密度Ｐｔ　　＜Ｇ／ｃｉ）　　　　　１．
６０６乾燥密度Ｐｄ　　（ｇ／ｃａＭ　　　　　１．３
３３間隙比　ｅ　　　　　　　　　　　１．０４８飽和
度　Ｓｒ　　（％）５３・３ 」ンスデシー特性 液性限界−［（％）３８７ 塑性限界誓Ｐ　（％）　　　　　２５．３塑性指数ＩＰ
１３．４ 上記により得た中和脱着ビオライトを使用し、双手の配
合でＳ分間変型流動ミ↓サー（千代田工業、オムニミＶ
サー）で混合した。
ゼオライト　　　　　　　　　　　１，０００Ｋｇポル
トランドセメント　　　　　　　２００に９（日本セメ
ント側） マグネタイト（同和鉱業■、　　　　ｉｏｏＫｇ）１ラ
イト） 塩化カリウム　　　　　　　　　　０．７に９塩化アン
］ニニウム　　　　　　　　０．５　８９塩化マグネシ
ウム　　　　　　　　０．２　　Ｋｇ塩化ナトリウム　
　　　　　　　　　０．２　８ｙ塩化カルシウム　　　
　　　　　　０．１７Ｋｇ硫酸大トリウム　　　　　　
　　　　０．０１５Ｋｇ１５Ｋｇクイン　　　　　　　
　　　０．００７Ｋｇ塩化コバルト　　　　　　　　　
　０．００１Ｋｇ水　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１６０　　結ゼオライト、セメン
ト、マグネタイト以外の成分は予め水に溶解して溶液と
したものを加えた。
得られた粒子を８０℃で６２時間熱気乾燥させた。
乾燥開始後３５時間から、着磁機（電子磁気工業■、ツ
ボ型電磁石）により着磁電流６Ａ、着磁磁場４０Ｇで４
秒間着磁させた。
平均粒径約５ＩＮＲの本発明の吸着用連続多孔体を得た
。性状は下記の通りであった。
性　　状 比■１４２　　　　真比重　　２，７ 比表面積　３０７７ｆ／９ 化学成分 ５ｉ０２　　　　　　　　　　　　　４５％△Ｌ２０３
　　　　　　　　　　　３０Ｆｅ２０３１５ Ｃａ０　　　　　　　　　　　　　３ ＭｑＯｏ、ｓ 不溶残分　　　　　　　　　　　　　６．５実施例　２ 実施例１で使用した中和脱着ゼオライト粉末を用い、混
合乾燥において下記の配合を使用した以外は実施例１と
同じ手順で本発明の吸着用連続多孔体を得た。
ビオライト　　　　　　　　１．００（Ｉｆｆセメント
　　　　　　　　　　　２５０に９？グネタイト　　　
　　　　　１１ＯＮｇ塩化カリウム　　　　　　　０．
８　　Ｋｇ塩化アンモニウム　　　　　０．５　　Ｋ９
塩化マグネシウム　　　　　　０．３Ｋｙ塩化ナトリウ
ム　　　　　　０．３に９塩化カルシウム　　　　　　
　ｏ、１９Ｋｙ硫酸ナトリウム　　　　　　　０．０１
７に！？クイン酸　　　　　　　　　　０．００８１（
ｇ塩化コバルト　　　　　　　０．００１２　Ｋ９水　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１８５　
　Ｋｇ実施例　３ 実施例１及び２で得た本発明の吸着用連続多孔体につい
て、カラム吸着試験器を使用してガス物質及び重金属に
関する眼精性能試験を行なった。
試験条件と結果をＦ記に承り。
ガス物質 吸着対象物質　Ｃ１１３（Ｃ１１２）２ＣＯＯＩ＋　（
酪酸）吸着剤　　　１リツトル 試験条件　　　ｓｖ＝　ｉｏｏｏｎｓ ２０℃ 吸着性能　　　実施例１　　２４０ｇ／ｌ　　（吸着剤
）実施例２　２１０ｇ／ρ　（吸着剤） 重金属 吸着対象物質　１３ｂ　（鉛） イオン濃度　　５００ρｍ 通水スピード　Ｓシー＝２５Ｈｒ−１ 吸る剤吊　　　１リツトル 温　　　度　　　　　２０℃ 吸着性能　　　実施例１　３６ｇ／β　（＠着剤）実施
例２　２０ｙ／ρ　（吸着剤） 上記の結果から本発明の連続多孔体がガス成分及び重金
属に対する優れた吸着体であることが判る。
実施例　４ 実施例１で１１られた本発明の吸着用多孔体と市販の高
純度活性炭（比表面積１８００ＴＩｔ／　！ｌ？　）に
ついて実施例３と同様の方法により吸着能の比較試験を
行なった。但し、吸着剤充填Ｗは２０ｄとした。
試験条件と結果を下記に示ず。
本吸着能は処理ガス中の濃度が未処理ガス濃度の１７１
０になった時点で求めた。
上記の結果より、本発明吸着用多孔体は高純度活性炭と
比較しても優れた吸着能を有していることが判る。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）実質的にゼオライト系粘土粉末と該粉末粒子を凝
    結連結しているエトリンガイト結晶からなる連続多孔体
    であり、連続多孔が比較的大きなホールと該ホールを連
    結するポアからなり、さらに磁力を有するマグネタイト
    を含有することを特徴とする吸着用連続多孔体。
  2. （２）ＳｉＯ＿２４０〜６０％ Ａｌ＿２Ｏ＿３１０〜３０％ Ｆｅ＿３Ｏ＿４１０〜５０％ ＣａＯ１０〜３０％ ＭｇＯ２〜３％ Ｎａ＿２Ｏ５〜１０％ の組成（重量）を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の多孔体。
  3. （３）ポア及びホールの直径が１０〜５０００Åの範囲
    である特許請求の範囲第１項または第２項に記載の多孔
    体。
  4. （４）比表面積が２０〜５０ｍ＾２／ｇの範囲である特
    許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の多孔体
    。
  5. （５）ゼオライト系粘土粉末の電荷を中和脱着した後、
    これにマグネタイト、セメント、塩化カリウム、塩化マ
    グネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸ナ
    トリウム、クイン酸、塩化コバルト及び水を混合し乾燥
    させて連続多孔体を形成し、着磁させることからなる特
    許請求の範囲第１項に記載の吸着用連続多孔体の製造方
    法。
  6. （６）ゼオライト系粘土粉末を塩化アンモニウム及び塩
    化カリウムの水溶液と混合し乾燥して中和脱着を行なう
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の方法。
  7. （７）中和脱着されたゼオライト系粘土粉末に対し、重
    量比で、 セメント５〜３０％ マグネタイト５〜５０％ 塩化カリウム０．０２〜０．０２５％ 塩化マグネシウム０．０１５〜０．０２％ 塩化ナトリウム０．０１５〜０．０２％ 塩化カルシウム０．０１５〜０．０２％ 硫酸ナトリウム０．００１〜０．００２％ クイン酸０．０００５〜０．００１％ 塩化コバルト０．０００１〜０．０００２％水１５〜２
    ５％ の配合比となるように混合することを特徴とする特許請
    求の範囲第５項または第６項に記載の方法。
  8. （８）下記の材料； 中和脱着されたゼオ ライト系粘土粉末１００ セメント５〜３０ マグネタイト５〜５０ 塩化カリウム０．０２〜０．０２５ 塩化マグネシウム０．０１５〜０．０２ 塩化ナトリウム０．０１５〜０．０２ 塩化カルシウム０．０１５〜０．０２ 硫酸ナトリウム０．００１〜０．００２ クイン酸０．０００５〜０．００１ 塩化コバルト０．００１〜０．０００２ （材料の右に示した数字は重量比を示す）からなる特許
    請求の範囲第１項に記載の吸着用連続多孔体の製造に使
    用される配合物。
JP63018940A 1988-01-29 1988-01-29 遠赤外線電磁場吸着用連続多孔体 Pending JPH01194940A (ja)

Priority Applications (2)

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