成型吸附体及净水盒的制作方法

1.本技术涉及成型吸附体及净水盒(water purification cartridge)。


背景技术：

2.水处理过滤器公开于国际公开第2014/061740号中。专利文献1的水处理过滤器具备圆筒状过滤器，该圆筒状过滤器包含中值粒径为30～80μm的粒状活性炭及经细纤维化的纤维状粘合剂。水处理过滤器的上游侧、即外表面的算术平均粗糙度被调整为30μm以下，截面曲线的算术平均高度被调整为35～45μm。


技术实现要素：

3.发明所要解决的问题
4.专利文献1的水处理过滤器的溶解性铅及微粒状铅的除去性能并不一定充分。本技术的目的在于，提高溶解性铅及微粒状铅的除去性能。
5.解决问题的方法
6.一种成型吸附体，其含有吸附材料和纤维状粘合剂，上述吸附材料含有活性炭及沸石，上述活性炭的中值粒径d50为27μm以上且35μm以下，上述沸石的中值粒径d50为24μm以上且31μm以下，上述沸石的含有率为10质量％以上且70.5质量％以下。
附图说明
7.图1是示意性地示出成型吸附体的构成的说明图。
8.图2是具备成型吸附体的净水盒的一例的正视图。
9.图3是图2的净水盒的剖面图。
具体实施方式
10.1.成型吸附体1
11.(1)成型吸附体1的构成
12.成型吸附体1含有吸附材料3和纤维状粘合剂5。如图1示意性地示出的那样，吸附材料3含有由黑圈、黑四边形、及黑三角所示活性炭3a、和由白圈所示的沸石3b。通过使吸附材料3含有活性炭3a及沸石3b，能够符合以成型吸附体1作为铅除去对象的nfs标准(nsf/ansi 53)。活性炭3a可以是粒状及粉末中的任意形态。吸附材料3例如可以含有硅酸钛、钛酸钠、硅酸铝盐、氧化钛等其它吸附物质。图1的箭头表示包含溶解性铅8的水的流动，符号4表示除去对象的微粒状除去物质。
13.从抑制压力损失的观点考虑，活性炭3a的中值粒径d50的下限值为27μm以上、优选为28μm以上、更优选为29μm以上。从提高微粒除去率的观点考虑，活性炭3a的中值粒径d50的上限值为35μm以下、优选为34μm以下、更优选为33μm以下。活性炭3a的中值粒径d50为27μm以上且35μm以下、优选为28μm以上且34μm以下、更优选为29μm以上且33μm以下。
14.活性炭3a的中值粒径d50可以通过激光衍射/散射式的粒径分布测定装置进行测定。
15.从抑制压力损失的观点考虑，沸石3b的中值粒径d50的下限值为24μm以上、优选为25μm以上、更优选为26μm以上。从有效地除去溶解性铅的观点考虑，沸石3b的中值粒径d50的上限值为31μm以下、优选为30μm以下、更优选为29μm以下。沸石3b的中值粒径d50为24μm以上且31μm以下、优选为25μm以上且30μm以下、更优选为26μm以上且29μm以下。
16.沸石3b的中值粒径d50可以通过激光衍射/散射式的粒径分布测定装置来测定。
17.在将成型吸附体1设为100质量％的情况下，从有效地除去溶解性铅的观点考虑，沸石3b的含有率的下限值为10质量％以上、优选为12质量％以上、更优选为15质量％以上。从成型吸附体1的成型性的观点考虑，沸石3b的含有率的上限值为70.5质量％以下、优选为60质量％以下、更优选为50质量％以下。沸石3b的含有率为10质量％以上且70.5质量％以下、优选为12质量％以上且60质量％以下、更优选为15质量％以上且50质量％以下。
18.从抑制压力损失的观点考虑，关于吸附材料3的中值粒径d50的下限值，优选为21μm以上、更优选为24μm以上、进一步优选为27μm以上。从提高微粒除去率的观点考虑，粒子状物质3的中值粒径d50的上限值优选为43μm以下、更优选为40μm以下、进一步优选为37μm以下。吸附材料3的中值粒径d50优选为21μm以上且43μm以下、更优选为24μm以上且40μm以下、进一步优选为27μm以上且37μm以下。
19.从提高微粒除去率的观点考虑，粒径为10μm以下的吸附材料3的含有率的下限值优选为1.7体积％以上、更优选为2.3体积％以上、进一步优选为2.9体积％以上。从抑制压力损失的观点考虑，粒径为10μm以下的粒子状物质3的含有率的上限值优选为13.7体积％以下、更优选为13.1体积％以下、进一步优选为12.5体积％以下。粒径为10μm以下的吸附材料3的含有率优选为1.7体积％以上且13.7体积％以下、更优选为2.3体积％以上且13.1体积％以下、进一步优选为2.9体积％以上且12.5体积％以下。粒径为10μm以下的吸附材料3的含有率是指，吸附材料3的总量100体积％中所含的粒径为10μm以下的吸附材料3的体积比例。粒径为10μm以下的吸附材料3的粒径大于0μm。
20.吸附材料3的中值粒径d50、及粒径为10μm以下的吸附材料3的含有率可以通过激光衍射/散射式的粒径分布测定装置来测定。
21.从成型吸附体1的成型性的观点考虑，在将成型吸附体1设为100质量％的情况下，优选活性炭3a的含量为23.5质量％以上且84质量％以下、且纤维状粘合剂5的含量为2质量％以上且10质量％以下。在该情况下，优选活性炭3a的含量为35质量％以上且79质量％以下、且纤维状粘合剂5的含量为3质量％以上且9质量％以下，进一步优选活性炭3a的含量为50质量％以上且74质量％以下、且纤维状粘合剂5的含量为4质量％以上且8质量％以下。
22.成型吸附体1的压力损失优选为0.07mpa以上且0.15mpa以下。如果为该范围内的压力损失，则为实用的成型吸附体1。压力损失是指，在外径为24.4mm、内径为8.1mm、且长度为90.0mm的盒过滤器的过滤体积37.4ml的条件下，从外周面向内周面方向通水时的流量为2.5l/分情况下的压力损失。
23.(2)成型吸附体1的效果
24.成型吸附体1的压力损失低，并且溶解性铅(pb
2
、pb(oh)2、pb(oh)

)及微粒状铅的除去率高。
25.2.净水盒11
26.净水盒11具备成型吸附体1。净水盒11的形状及结构没有特别限定。以下，对净水盒11的一个优选实例进行说明。
27.(1)净水盒11的结构
28.净水盒11为圆筒状。净水盒11具备：中芯12、成型吸附体1、无纺布14、以及密封盖15、16。中芯12为圆筒状，配置于净水盒11的最内侧。在中芯12形成有允许水从外侧向内侧通过的细孔，在内部形成有流路20。作为中芯12，可使用任意材料。作为中芯12的材料，可举出多孔陶瓷、多孔金属过滤器、硬质无纺布等。
29.成型吸附体1为圆筒状，配置于中芯12的外周面上。无纺布14配置于成型吸附体1的外周面上。无纺布14例如可以使用jis l0222中规定的无纺布。成为无纺布14的原料的纤维的种类没有特别限定。
30.密封盖15通过覆盖成型吸附体1的一端侧，从而闭塞流路20的一侧。密封盖16覆盖成型吸附体1的另一端侧。在密封盖16形成有将流过流路20的水排出的排出口60。
31.(2)净水盒11的制造方法
32.对净水盒11的制造方法的一例进行说明。净水盒11的制造方法具备：混合工序、抽吸成型工序、干燥工序、表面研磨工序、无纺布卷绕工序、以及密封工序。
33.在混合工序中，通过将成为成型吸附体1的原料的粒子状物质、纤维状粘合剂及水等混合，从而得到浆料。在抽吸成型工序中，将成型吸附体1成型。在抽吸成型工序中，将中芯12的流路20的一端侧经由软管连接至抽吸泵。此时，中芯12的流路20的另一端侧预先密封。将连接至抽吸泵的中芯12浸渍于在容器中储存的上述浆料中，使包含真空泵等的抽吸泵运转。浆料中的水从中芯12透过，粒子状物质、纤维状粘合剂的混合物在中芯12的表面残留而逐渐堆积，由此形成成型吸附体1。将被抽吸泵抽吸的浆料中的水通过排水路而排出。通过使抽吸泵运转，从而在形成成型吸附体1直到规定的厚度后，将中芯12从浆料中提起。
34.在干燥工序中，使通过抽吸成型工序成型后的成型吸附体1干燥。通过在干燥工序中使成型吸附体1干燥，从而能够将中芯12与成型吸附体1一体化。在表面研磨工序中，对成型吸附体1的外周面进行研磨。在无纺布卷绕工序中，在表面研磨工序中进行了研磨后的成型吸附体1的外周面卷绕无纺布14。在密封工序中，分别在卷绕有无纺布14的成型吸附体1的一端侧安装密封盖15，在另一端侧安装密封盖16。
35.(3)净水盒11的效果
36.具备成型吸附体1的净水盒11的压力损失低，并且溶解性铅(pb
2
、pb(oh)2、pb(oh)

)及微粒状铅的除去率高。
37.实施例
38.以下，通过实施例更具体地进行说明。实验例1-11、1-13、1-15、1-16、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7为实施例，其它实验例为比较例。
39.1.成型吸附体的制作
40.如下所述地制作了实验例1-1～1-26、实验例2-1～2-5、实验例3-1～3-8的各成型吸附体。按照表1、3、4所示的调配比制备了浆料。各成分的详细情况如下所述。
41.·
粘合剂：东洋纺株式会社，日本exlan工业株式会社bi-pul 50twf(丙烯腈的细纤维化纤维)
42.·
活性炭(超极细粒)：d50＝10μm
43.·
活性炭(极细粒)：大阪燃气化学株式会社将粒状白鹭tc-50粉碎并进行分级而成d50＝21μm
44.·
活性炭(细粒)：大阪燃气化学株式会社粒状白鹭tc-20d50＝35μm
45.·
活性炭(中粒)：大阪燃气化学株式会社粒状白鹭tc-50d50＝73μm
46.·
活性炭(粗粒)：大阪燃气化学株式会社粒状白鹭tc-100d50＝130μm
47.·
铅除去材料a：沸石basf japan ats
tm
media nsf/ansi61 d50＝29μm
48.·
铅除去材料b：沸石d50＝24μm
[0049][0050]
[表2]
[0051]
[0052]
[0053][0054]
在成型机中安装作为中芯的陶瓷芯材(外径φ8.1mm、内径φ5.0mm)，在浆料中进行抽吸而使其着壁，成型为成型吸附体。使成型吸附体干燥，进行研磨，卷绕无纺布，使盖粘
7、1-8、1-9、1-12、1-14、1-17、1-18、1-19、1-20、1-21、1-22、1-23、1-24、1-25、1-26不满足第1要件。
[0081]
实验例1-10由于沸石的含有率为94质量％，所以不满足第4要件，由于无法成型，所以也不满足第5要件。
[0082]
在实验例1-11、1-13、1-15、1-16中，压力损失为0.15mpa以下，且微粒除去率为80％以上。可确认这些实验例的性能优异。实验例1-11、1-13、1-15、1-16还满足下述的第6、7要件，因此可确认，在除第1～5要件以外还满足第6、7要件的情况下，性能优异。
[0083]
〔第6要件〕：吸附材料的中值粒径d50(在表中记载为“全部粉体分布(μm)中的d50”)为21μm以上且43μm以下。
[0084]
〔第7要件〕：粒径为10μm以下的吸附材料的含有率(在表中记载为“全部粉体10μm累计(vol％)”)为1.7体积％以上且13.7体积％以下。
[0085]
2.2实验2
[0086]
对于表3中记载的实验例2-1～2-5，如下所述地进行试验，并进行了性能评价。在该试验中，对溶解性铅的除去性能进行了评价。
[0087]
(1)试验方法
[0088]
进行了模拟nfs/ansi 53铅除去试验(ph8.5)的试验。该试验通过基本上与nsf相同的方法对原水进行调整。然而，通水通过连续试验而进行。接着示出试验的详细情况。
[0089]
(1.1)在ro水中添加氯化钙、硫酸镁、碳酸氢钠、次氯酸，调整硬度、碱度、氯浓度，通过盐酸水溶液及氢氧化钠水溶液中的任意水溶液将ph调整为8.5。
[0090]
(1.2)添加硝酸铅水溶液，对包含溶解性铅和粒子状铅的全部铅浓度150ppb的原水进行调整。
[0091]
(1.3)将盒安装于壳体，以2.5l/min进行通水。
[0092]
(1.4)取通水一定时间后的过滤水，通过原子吸光分光光度计测定铅浓度。除去率以全部铅浓度的减少量的形式进行评价，将通水1000l的时刻的除去率作为盒的性能。
[0093]
＜原水中的全部铅浓度(150ppb)的比例＞
[0094]
·
溶解性铅60-80％(90-120ppb)
[0095]
·
粒子状铅20-40％(30-60ppb)
[0096]
内微粒状铅(0.1-1.2μm)为20％以上(6-12ppb以上)
[0097]
(2)结果及考察
[0098]
将结果示于上述的表3。实验例2-1～2-5满足以下的第1～5要件的全部要件。在表2中，省略第2要件、第5要件的记载。
[0099]
〔第1要件〕：吸附材料含有活性炭及沸石。
[0100]
〔第2要件〕：活性炭的中值粒径d50为27μm以上且35μm以下。
[0101]
〔第3要件〕：沸石的中值粒径d50为24μm以上且31μm以下。
[0102]
〔第4要件〕：沸石的含有率为10质量％以上且70.5质量％以下。
[0103]
〔第5要件〕：能够进行成型而制作成型吸附体。
[0104]
实验例2-1～2-5的连续通水1000l时刻的除去率为84％以上，铅除去试验(ph8.5)的模拟试验结果为作为基准的80％以上。
[0105]
2.3实验3
[0106]
对于表4中记载的实验例3-1～3-8，如下所述地进行试验，并进行了性能评价。在该试验中，设定为ph8.5试验的评价。该试验对粒子状铅及溶解性铅的除去性能进行综合评价。
[0107]
(1)试验方法
[0108]
按照nsf实施nfs/ansi 53铅除去试验(ph8.5)。流量设为0.70gpm(2.66l/min)，通水量设为360gal(1368l)。
[0109]
(2)结果及考察
[0110]
将结果示于上述的表4。实验例3-1～3-7满足以下的第1～7要件的全部要件。在表2中未记载第2要件、第5要件。
[0111]
〔第1要件〕：吸附材料含有活性炭及沸石。
[0112]
〔第2要件〕：活性炭的中值粒径d50为27μm以上且35μm以下。
[0113]
〔第3要件〕：沸石的中值粒径d50为24μm以上且31μm以下。
[0114]
〔第4要件〕：沸石的含有率为10质量％以上且70.5质量％以下。
[0115]
〔第5要件〕：能够进行成型而制作成型吸附体。
[0116]
〔第6要件〕：吸附材料的中值粒径d50(在表中记载为“全部粉体分布(μm)中的d50”)为21μm以上且43μm以下。
[0117]
〔第7要件〕：粒径为10μm以下的吸附材料的含有率(在表中记载为“全部粉体10μm累计(vol％)”)为1.7体积％以上且13.7体积％以下。
[0118]
与此相对，其它实验例不满足以下的要件。
[0119]
实验例3-8不满足第2要件、第4要件、第6要件、第7要件。
[0120]
实验例3-1～3-7的压力损失为0.15mpa以下，并且初始除去率及最终除去率也良好。特别是满足下述的第2’要件、第3要件、第4’要件、第6’要件、第7’要件的实验例3-5，3-6，3-7的压力损失、初始除去率及最终除去率非常良好。
[0121]
〔第2’要件〕：活性炭的中值粒径d50为33μm以上且35μm以下。
[0122]
〔第3要件〕：沸石的中值粒径d50为24μm以上且31μm以下。
[0123]
〔第4’要件〕：沸石的含有率为15质量％以上且25质量％以下。
[0124]
〔第6’要件〕：吸附材料的中值粒径d50(在表中记载为“全部粉体分布(μm)中的d50”)为25μm以上且35μm以下。
[0125]
〔第7’要件〕：粒径为10μm以下的吸附材料的含有率(在表中记载为“全部粉体10μm累计(vol％)”)为4.0体积％以上且7.0体积％以下。