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JPH06254546A - 混合フィルター床組成物 - Google Patents

混合フィルター床組成物

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Publication number
JPH06254546A
JPH06254546A JP5206481A JP20648193A JPH06254546A JP H06254546 A JPH06254546 A JP H06254546A JP 5206481 A JP5206481 A JP 5206481A JP 20648193 A JP20648193 A JP 20648193A JP H06254546 A JPH06254546 A JP H06254546A
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contaminants
weight
sorbent
metal
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JP5206481A
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ドナルド・エイチ・ホワイト，ジュニアー
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Pall Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、無機汚染物、有機汚染物、および
生物学的汚染物を含有した、人間が消費するための水を
精製するための混合フィルター床組成物を提供する。 【構成】 本発明の組成物は、 （ａ） 約４０〜８０重量％の炭素質収着剤； （ｂ） 約５〜２０重量％の活性アルミナ； （ｃ） 約５〜２０重量％のシリカヒドロゲル； （ｄ） 約５〜２０重量％のゼオライト；および （ｅ） 約０〜１０重量％の、金属カチオンを生成する
金属成分；を含む。本発明は、有機汚染物、無機汚染
物、および微生物による汚染物を含まない携帯可能な水
を提供する。本発明はさらに、濾過プロセス時における
飲料水の生物学的汚染増大を防止しつつ、従来の吸着剤
がもつ望ましい濾過特性を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水を精製するためのフ
ィルター組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】飲料
水供給物中には主要な４種の汚染物、すなわち、有機物
質、微生物学的物質、無機物質、および粒状物質が存在
している。
【０００３】水精製の分野では、粒状物質は、ストレー
ナー、繊維質フィルター、砂床、粒状の無煙炭充填床、
および珪藻土フィルター等によって除去できることがよ
く知られている。しかしながら本発明は特に、一般には
粒状のフィルターを通過してしまう最初の３種の汚染物
（すなわち、有機と無機の溶解化合物および微生物類）
を除去することに関する。
【０００４】現在の水系中に存在する有機化合物として
は、フミン酸、フルビン酸（ｆｕｌｖｉｃ ａｃｉ
ｄ）、およびタンニン酸等の炭化水素類；オイル、ガソ
リン、およびケロシン等の石油生成物類；ならびにクロ
ロホルム、ベンゼン、アルデヒド、トリクロロエチレ
ン、トルエン、クロラール、クロロエチレン、および塩
化ビニル等の揮発性有機化合物（“ＶＯＣ”）；などが
ある。他の有機化合物としては、農薬、除草剤、殺藻
剤、ダイオキシン、フェノール類、ポリ塩素化ビフェニ
ル類（“ＰＣＢ”）、硫化水素、アルコール類、アンモ
ニア、および尿素等がある。
【０００５】現在では、粒状活性炭（“ＧＡＣ”）およ
び／または拡散塔エアレーションもしくは充填塔エアレ
ーションを使用することによって、飲料水から有機化合
物が除去されている。ＧＡＣは、他の炭素質収着剤（ｃ
ａｒｂｏｎｏｕｓ ｓｏｒｂｅｎｔ）と同様にＶＯＣを
除去するけれども、硫化水素やアンモニア等の他の有害
な汚染物を除去するには有効ではない。活性炭は、特に
微細状態（この状態が最も効率的である）においては、
緻密に充填された床を形成しやすい。こうした緻密充填
床は圧力損失を引き起こし、このため液体の流れが阻害
される。したがって、液体流れの連続的な濾過を行う際
にＧＡＣを使用することには問題がある。水系中には
（特に田園地域の水系中には）通常、微生物による汚染
物も存在しており、これらに対しては塩素処理の効果が
ない。こうした汚染物としては、バクテリア、藻類、真
菌類、酵母菌、およびウイルス等がある。微生物学的汚
染物は現在、セラミックフィルター、化学的殺菌、また
は紫外線（“ＵＶ”）照射により除去されている。
【０００６】微生物汚染物の除去に関して、水中の微生
物汚染物を減少させるには、充分に小さな粒子の充填床
が有効である。例えば、１８００年代のニューヨークに
おいて、州全体にわたって砂床フィルターを設けること
によって、コレラが撲滅された。粒状収着剤床も、水か
らバクテリアや藻類を除去することができる。しかしな
がら、粒状収着剤床は、その不規則でぎざぎざの表面の
ために、砂よりはるかに生物学的住みつき（ｂｉｏｌｏ
ｇｉｃａｌ ｃｏｌｏｎｉｚａｔｉｏｎ）が起こりやす
く、これによって微生物の付着や成長のためのよどんで
しっかりした割れ目が形成される。さらに、硫酸塩やフ
ミン酸等の他の特定の汚染物を収着する結果、粒状収着
剤床は、付着した微生物に養分を与えることもある。養
分が存在すると、微生物の生物学的成長が促進される。
嫌気性バクテリア等の微生物は硫化物ガスを生成する。
したがって、粒状収着剤のみを使用した場合は、供給水
の生物学的汚染を増大させるだけでなく、望ましくない
有害な硫化物ガスの生成も増大させる。さらに、このよ
うなフィルターシステムを使用するには、ＵＶ照射等の
さらなる殺菌工程が必要となる。
【０００７】本発明においては、シリカヒドロゲル収着
剤を存在させることによって、生物学的成長が抑えられ
る。この収着剤は、その水性周囲に（特に非流動時にお
いて）酸性条件をつくりだす。活性アルミナ収着剤から
の微量のアルミニウムイオンだけでなく、銅、亜鉛、黄
銅、マンガン、および銀も、生物学的成長を阻害する。
【０００８】水系中に溶解している無機汚染物として
は、塩素、フッ素、硝酸塩、硫酸塩、およびリン酸塩等
のラジカル；ならびに水銀、鉛、砒素、銅、亜鉛、クロ
ム、および鉄等の金属；がある。無機化合物は通常、逆
浸透（“ＲＯ”）、脱イオン化（“ＤＩ”）、蒸留、電
気透析、および結晶化（または凍結）等の方法によっ
て、飲料水から除去される。
【０００９】Ｈａｌｂｆｏｓｔｅｒによる米国特許第
４，２３８，３３４号は、液体から不純物を除去する
（例えば、水性懸濁液から塩素を除去する）ためのフィ
ルター床に関するものである。該フィルター床は、処理
した繊維質の濾過助剤物質と活性粒状物質との混合物を
含む。該特許によれば、活性粒状物質は、有機ポリマー
吸着剤、ゼオライト、ベントナイト、酸化ジルコニウ
ム、リン酸ジルコニウム、活性アルミナ、硫化鉄、活性
炭、および珪藻土からなる群から選択されている。携帯
可能な水については何ら説明されていない。
【００１０】Ｅｕｇｅｎｅ Ｂ． Ｗｈｉｔｅ らによ
る米国特許第４，０８１，３６５号は、特定のプロセス
にしたがって下水や廃棄物を処理するための方法と装置
に関する。該プロセスにおいては再生工程を使用するこ
とができ、これにより第３の処理装置が、所望の温度に
加熱された空気と水を使用して湿潤酸化法で再活性化さ
れる。このとき水はリザーバーから供給され、次いで加
熱される。収着剤床は、レッドフリント（ｒｅｄ ｆｌ
ｉｎｔ）等の無機質を含有しているものとして説明され
ており、この収着剤床の上部に、活性炭と石英の液圧混
合物（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｍｉｘ）を含んだ吸着層が
配置されている。米国特許第４，０８１，３６５号は、
流出液はおそらく、塩素を加えれば携帯可能な水として
使用できるであろうと述べており、そしてまたその第３
の処理において、水は不適切なあるいは携帯不可能な水
となると明確に述べている。さらに、水の塩素処理を行
った結果、塩素と有機物質との反応によって、有害と思
われる塩素化炭化水素〔例えばクロロホルムやトリハロ
メタン（“ＴＨＭ”）〕が生成することがある。
【００１１】Ｊｏｈｎｓｏｎによる米国特許第４，６６
１，２５６号は、炭化水素不純物を再生可能な吸着剤に
吸着させることによって、水性流れから微量の炭化水素
化合物を除去することに関する。該特許によれば、水性
流れを、モレキュラーシーブ、非晶質のシリカ−アルミ
ナゲル、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、またはク
レー等の吸着剤と接触させる。しかしながら、米国特許
第４，６６１，２５６号では、このような吸着剤の混合
物を使用することについては何ら説明されていない。
【００１２】明らかに言えることだが、これまでのとこ
ろ、種々の汚染物（有機汚染物、無機汚染物、および微
生物による汚染物を含めて）の１種以上を含有した水を
処理して、前記水を携帯可能にすることができるような
単一の濾過手段は得られていない。汚染物の性質や汚染
物の量が毎日または毎時間変化するような用途（例え
ば、閉じた環境での水精製における用途や水中探査容器
など）に対しては、このような多種多様な汚染物を処理
することのできる装置が特に望ましい。スーパーファン
ドサイト（Ｓｕｐｅｒｆｕｎｄ ｓｉｔｅｓ）の周辺で
の濾過に使用する場合にも、これと同様のものが必要と
なる。スーパーファンドサイトは、流出液が多種類の汚
染物のうちのいくつかを含み、また地中での水の流れや
表面での水の流れ等によってしばしば変化する。
【００１３】したがって、有機成分、無機成分、および
微生物成分の実質的に全てを一工程プロセスにて効果的
に除去することによって、携帯可能な水を提供すること
のできる装置と方法が求められている。このような装置
はさらに、濾過プロセス時における水のいかなる生物学
的汚染増大も防止しなければならない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、水を処理する
ために使用したときに、有機汚染物、無機汚染物、およ
び微生物汚染物を実質的に含まない携帯可能な水を一工
程プロセスにて供給する新規のフィルター組成物を提供
することによって、従来のフィルター組成物に付きもの
の欠点を解消する。
【００１５】本発明はさらに、濾過プロセス時における
飲料水の生物学的汚染の増大を防止しつつ、従来の吸着
剤の望ましい濾過特性を付与する。
【００１６】一般には、本発明は、水から無機汚染物、
有機汚染物、および微生物汚染物を除去することによっ
て携帯可能な水を与える、無機収着剤と炭素質収着剤を
含んだ混合フィルター床組成物である。これらの収着剤
は、本集成装置において互いに補完しあう。
【００１７】１つの好ましい態様においては、本発明
は、（ａ）約６０〜８０％（好ましくは約７０％）の炭
素質収着剤；（ｂ）約５〜１５％（好ましくは約１０
％）の活性アルミナ；（ｃ）約５〜１５％（好ましくは
約１０％）のシリカヒドロゲル；（ｄ）約５〜１５％
（好ましくは約１０％）のゼオライト；および（ｅ）約
０〜５％（好ましくは約０〜１％）の、金属カチオンを
生成する金属成分；を含む、飲料水から一般的な汚染物
を除去するための混合フィルター床組成物であり、この
とき上記のパーセント値はいずれも、混合フィルター床
の総重量を基準としたときの値である。
【００１８】一般には本発明は、無機汚染物、有機汚染
物、および微生物汚染物を含有した汚染水を精製して飲
料水を得るための、無機収着剤と炭素質収着剤を含んだ
混合フィルター床である。種々の収着剤が、フィルター
床集成装置において互いに補完しあう。
【００１９】本発明において使用される種々のタイプの
収着剤は、それらの収着機構、多孔度、および表面活性
が異なる。例えば、炭素質収着剤は主として、微孔質グ
ラニュールの内表面上に形成された炭素−酸素官能基へ
の化学吸着によって汚染物を除去する。これとは対照的
に、活性アルミナ、シリカヒドロゲル、およびゼオライ
ト等の無機収着剤は主として、ファンデルワールス力に
よる極性表面およびイオン性表面への分子の物理的引力
にもとづいた吸着によって汚染物を除去する。
【００２０】“ファンデルワールス力”とは、イオン的
な力、極性的な力、およびロンドン分散力を含むすべて
の引力を包含した集合名である。純粋に物理的な吸着プ
ロセスにおいては、水素結合の可能性を除けば、吸着剤
の表面において化学反応は起こらない。また物理的吸着
プロセスは可逆的であって、吸着剤の化学組成に影響を
与えたり、あるいは吸着剤の物理的構造に影響を与えた
りすることはない。
【００２１】下記のチャートは、水系中に見いだされる
典型的な汚染物に対する、種々のタイプの収着剤による
吸着有効性を示している。“良好（Ｇｏｏｄ）”の等級
は、水からある特定の汚染物を除去する上で、該収着剤
が約７５〜１００％有効であることを示しており；“普
通（Ｆａｉｒ）”の等級は、水からある特定の汚染物を
除去する上で、該収着剤が約２５〜７５％有効であるこ
とを示しており；また“劣る（Ｐｏｏｒ）”の等級は、
水からある特定の汚染物を除去する上で、該収着剤が約
０〜２５％有効であることを示している。
【００２２】 １つの好ましい態様においては、本発明は、（ａ）約６
０〜８０％（好ましくは約７０％）の炭素質収着剤；
（ｂ）約５〜１５％（好ましくは約１０％）の活性アル
ミナ；（ｃ）約５〜１５％（好ましくは約１０％）のシ
リカヒドロゲル；（ｄ）約５〜１５％（好ましくは約１
０％）のゼオライト；および（ｅ）約０〜５％（好まし
くは約０〜１％）の、金属カチオンを生成する金属成
分；を含む、携帯可能な水から一般的な汚染物を除去す
るための混合フィルター床組成物である。特に明記しな
い限り、本用途において表示されるパーセントは全て重
量％である。
【００２３】他の好ましい態様においては、本発明は、
（ａ）約５０〜７０％（好ましくは約６０％）の炭素質
収着剤；（ｂ）約５〜１５％（好ましくは約１０％）の
活性アルミナ；（ｃ）約１０〜２０％（好ましくは約１
５％）のシリカヒドロゲル；（ｄ）約５〜１５％（好ま
しくは約１０％）のゼオライト；および（ｅ）約０〜１
０％（好ましくは約５％）の、金属カチオンを生成する
金属成分；を含む、携帯可能な供給水から一般的な汚染
物だけでなく生物学的汚染物も除去するための混合フィ
ルター床組成物である。
【００２４】さらに他の好ましい態様においては、本発
明は、（ａ）約４０〜６０％（好ましくは約５０％）の
炭素質収着剤；（ｂ）約１０〜２０％（好ましくは約１
５％）の活性アルミナ；（ｃ）約１０〜２０％（好まし
くは約１５％）のシリカヒドロゲル；（ｄ）約１０〜２
０％（好ましくは約１５％）のゼオライト；および
（ｅ）約０〜１０％（好ましくは約５％）の、金属カチ
オンを生成する金属成分；を含む、携帯しえない供給水
から一般的な汚染物や生物学的汚染物だけでなく化学的
汚染物も除去するための混合フィルター床組成物であ
る。
【００２５】本発明において通常使用される炭素質収着
剤としては、石炭、ココヤシ外皮等の果実外皮、木材、
および石油をベースとした活性炭素；合成炭素；ならび
にこれらの混合物；などがある。炭素質収着剤のいくつ
かはスチーム中で、そして他の収着剤は不活性ガス中で
活性化される。暴露温度と暴露時間により、活性炭の吸
着特性が大幅に影響を受ける。
【００２６】本発明において使用される金属成分として
は、銅、亜鉛、黄銅、マンガン、銀、およびこれらの混
合物などがある。
【００２７】本発明の混合フィルター床組成物のために
選択される吸着剤と成分の粒体サイズは、一般に１．５
〜５ｍｍの範囲である。このサイズ範囲は、望ましくな
い圧力損失特性と充填床の望ましい移送特性との兼ね合
いにより決まる。より小さなサイズの粒子はより大きな
移送速度を与えるが、圧力損失が過剰となることがあ
る。
【００２８】有用な粒体サイズを得るためには、製造プ
ロセスにおいて吸着剤が粒状化されるか、あるいは塊状
化される。所望の粒体サイズを得るために、活性化の前
に通常、炭素を粉砕して篩にかける。活性アルミナとゼ
オライト（一般には３〜７μのサイズ範囲にて製造され
る）は、しばしばビーズ化もしくはペレット化されて、
より大きなサイズの粒体にされる。
【００２９】ビーズ化された粒体の吸着剤が好ましい。
なぜなら、ビーズ化された粒体は、等しい圧力損失の状
態に対しては、不規則な形状の粒体より良好な質量輸送
速度を与えるからである。不規則な形状の粒体は、充填
床内に非フローキャビティ（ｎｏｎ−ｆｌｏｗ ｃａｖ
ｉｔｙ）とデッドエンドポケット（ｄｅａｄ ｅｎｄｐ
ｏｃｋｅｔ）を形成し、このため流れプロセスと輸送プ
ロセスの両方に対する抵抗が増大する。同様に、狭い分
布の粒体サイズが好ましい。なぜなら、狭い分布の粒体
サイズは、同じ圧力損失の状態に対しては、広い分布の
粒体サイズより良好な輸送速度を与えるからである。広
い分布の粒体サイズの床においては、小さめのサイズの
粒体が、よどんだポケットまたは“有効でないボイドス
ペース”をつくりだす大きめの粒体間のいくつかの通路
をふさぐ傾向がある。こうした有効でないボイドスペー
スは、質量輸送速度を低下させ、流れ抵抗を増大させ
る。
【００３０】吸着剤の主要な特徴は、流入液状態から所
望の流出液状態までの濃度範囲全体にわたって汚染物を
除去するその能力にある。汚染物を除去する吸着剤の能
力は、その多孔度と表面活性によって異なる。これらの
特性は、Ｄ．Ｗｈｉｔｅによる「“Ｒｅｇｅｎｅｒａｂ
ｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ−Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｆｏｒ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕ
ｓ ＣｈｅｍｉｃａｌＷａｒｆａｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔ
ｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ”，ワシントンＤ．Ｃ．
の海軍リサーチラボラトリーに提出，１９８６，ｐｐ．
１０−１７」に記載の方法にしたがって算出することが
できる。
【００３１】吸着剤粒子の多孔度は、その隙間ボイド容
積、その孔サイズ分布と空間的配置、およびその内部表
面積によって表される。表面活性は、汚染物分子を引き
付けて保持する際の、吸着剤表面の有効性によって定義
される。吸着剤粒子の最大能力は、トータルの隙間ボイ
ド容積によって決まる。本発明においては、種々の吸着
剤が下記の範囲の隙間ボイド容積を有していなければな
らない。
【００３２】 炭素（活性炭） ： ０．６０〜０．８０ｃｍ3／ｇ シリカヒドロゲル： ０．３０〜０．５０ｃｍ3／ｇ 活性アルミナ ： ０．３０〜０．５０ｃｍ3／ｇ ゼオライト ： ０．１４〜０．３６ｃｍ3／ｇ 炭素質吸着剤、シリカ含有吸着剤、およびアルミナ吸着
剤に対する典型的な孔容積は、Ｗ．Ｓｔｒａｕｓｓによ
る「Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｇａｓ Ｃｌｅａｎｉｎ
ｇ， ｐ．１０８， 表３．７」に記載されている。ゼ
オライトに対する孔容積は、Ｄ．Ｗ．Ｂｒｅｃｋによる
「“Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓ
ｉｅｖｅｓ”，表１」に記載されている。
【００３３】孔サイズと表面活性は、汚染物分子に対す
る引力の強さに影響を及ぼす。孔が小さいと引力が大き
くなる。入り込む分子が、孔のあらゆる側から生じる力
によって影響を受けるからである。吸着剤の表面上に極
性分子やイオン結合が存在する場合も、引力が大きくな
る。表面はすべてある程度の吸着強さを示すけれども、
金属酸化物の表面や、それらの表面上に形成される酸素
錯体の表面は、大きな引力を有する。
【００３４】多孔質吸着剤の多孔度と表面活性は、水銀
多孔度測定法、Ｂ．Ｅ．Ｔ．法、窒素吸着法、静的・動
的な標準的吸着試験法、熱量測定法、核磁気共鳴分光分
析法、および電子顕微鏡法等の種々の方法によって求め
ることができ、これらは、吸着現象の定量的・定性的評
価に対して有用な方法である。
【００３５】本発明で処理すべき汚染水を、吸着ゾーン
において収着剤と接触させる。収着剤は、吸着ゾーンに
いかなる適切な仕方で取り付けてもよい。収着剤を取り
付けるための好ましい方法は、混合収着剤を使用した固
定床集成体とする方法である。収着剤を取り付けるさら
に好ましい方法は、固定床集成体中に収着剤を層にして
設ける方法である。水から汚染物を効果的に除去するた
めの有効量の各収着剤が存在する限り、収着剤の層の順
序は重要なことではない。
【００３６】充填フィルター床システムに付きものの問
題点としては、流動化や摩損がある。通常の充填床中の
粒体は強固に結合していないので、床の端部に力が加わ
ると、へこみの形成や繊維パッドの圧し潰れを伴って摩
損が起こりやすい。圧力のかかった床内のルースな粒体
は、自由に振動を起こし、隣接の粒体を摩滅させる。本
発明においては、吸着剤を不動態化することによって、
そしてこれによって粒体の移動を抑制することによっ
て、流動化と摩損を解消することができる。
【００３７】吸着剤粒体を不動態化する好ましい方法
は、粒体全部を１つの共通のかたまりに物理的に結合さ
せるために、床全体にわたってバインダーを施すという
方法である。このような不動態化を行えば、極めて高い
速度およびより高い熱伝達率と質量輸送速度（これらは
望ましい特徴である）をもった吸着剤床の設計が可能と
なる。粒体の不動態化により生じる差圧の望ましくない
増大は、より大きな直径をもつ粒体の浅い床を使用する
ことによって補償することができる。
【００３８】浅い床の設計は、不均一な流れ分布によっ
て、およびエッジ効果（この結果、移送フロントの早す
ぎるブレークスルーが起こることがある）によって妨げ
られる。このような床は、慎重に設計しなければならな
いし、またこうした傾向を解消するよう構築しなければ
ならない。このような床における流れ分布は、エッジ効
果を少なくするよう流れをそらすことによって、また高
い速度の領域において小さなわずかの孔を有する傾斜付
き孔あき支持スクリーンを使用することによって、より
均一にすることができる。これにより、高い速度の領域
においてより高い差圧が生成し、速度が局所的に低下す
る。このような処置を施すことにより、吸着剤床の寿命
および有用な能力が大幅に拡大される。
【００３９】混合・層状のフィルター床集成体において
は、吸着剤は、１つ以上の容器中に据え付けることがで
き、また直列にも並列にも据え付けることができる。吸
着ゾーンを通る汚染水の流れは、吸着剤床または吸着剤
チャンバーの１つが汚染物の堆積によって費やされたと
きに、並列の吸着ゾーンを通して絶え間ない作動が継続
されつつ、費やされた吸着剤ゾーンがバイパスされるよ
う、並列様式で行うのが好ましい。
【００４０】本発明においては、フィルター組成物中の
生物学的成長の可能性もかなり少なくなる。具体的に言
えば、シリカヒドロゲル収着剤は、その水性環境におい
て（特に流れのないときにおいて）酸性の条件をつくり
だす。さらに、微量のアルミニウムイオン（フィルター
床組成物中に活性アルミナが存在していることからフィ
ルター組成物中に存在している）もバイオスタシス（ｂ
ｉｏｓｔａｓｉｓ）を促進する。さらに、水の濾過用の
収着剤混合物には、銅、亜鉛、黄銅、マンガン、および
銀等の金属添加剤が推奨され、したがってさらなる生物
学的保護が必要となる。
【００４１】金属イオンの存在によって引き起こされる
生物学的な成長抑制および生物学的分解は、生きている
細胞の原形質膜内での電気化学的反応の結果によるもの
である。微生物細胞の寿命は、微生物の表面（原形質膜
として知られている）を通しての栄養素と代謝副生物
（“排出物”）の輸送作用に依存する。原形質膜は、選
択的な透過性を有しており、ある特定の栄養素を細胞中
に輸送し、排出物を細胞から外に輸送する。
【００４２】水中の金属イオンは、ファンデルワールス
力によって原形質膜に引きつけられる。各タイプの微生
物細胞は、ある特定の金属イオンに対して特定の能力を
有している。特定の金属イオンに対する微生物細胞の能
力がすでに満たされている場合、該細胞は、近づいてく
る金属イオンの周りの区域に分極した表面をつくり上げ
ることによって該金属イオンをはねつける。分極は、陰
イオン（主として塩素イオン）の微生物細胞からの外向
きシフト、および陽イオン（主としてカリウムイオン）
の微生物細胞からの内向きシフトによって引き起こされ
る。
【００４３】分極した区域での原形質膜は不透過性とな
り、栄養素の細胞中への輸送を抑えるだけでなく、排出
物の細胞外への輸送を制限する。この結果、微生物細胞
の代謝と成長が遅くなる。
【００４４】微生物細胞の代謝と成長の減速化は、細胞
の周囲に存在する金属イオンの量、および分極した原形
質膜表面のパーセントに大きく依存する。充分な量の金
属イオンが存在する場合は、数時間以内に、細胞の細胞
質中に致死レベルの排出物が堆積することがある。
【００４５】微生物細胞を破壊するのに必要な金属イオ
ンの数は、微生物の種類および金属イオンの種類によっ
て異なる。例えば、酵母細胞の全表面のわずか１／１
０，０００を覆っただけで、細胞の破壊を引き起こすの
に充分である。さらに、酵母細胞を破壊するには、砒素
イオンが銀イオンより少ないことが必要とされる。
【００４６】本発明のフィルター床組成物に使用される
金属イオンの量は、注意深く保持しなければならない。
人間は、通常の身体機能を維持するのに微量の金属イオ
ンを必要とするが、極めて多量の金属イオンが存在する
と、微生物が破壊されるのと同じ仕方で細胞破壊を引き
起こすことがある。こうした細胞破壊が起こると、健康
が損なわれ、場合によっては死にいたることがある。
【００４７】一般に人体は、過剰の金属イオンを尿、排
出物、胆汁、汗、および髪の成長の形で廃棄する。除去
の速度は、金属イオンの種類によって異なる。例えば、
鉛と砒素は、人体から徐々に廃棄される。
【００４８】除去のプロセスが異常を呈するようになる
と、過剰の金属イオンは、人間の細胞の機能不全を引き
起こしたり、また場合によっては破壊を引き起こす。例
えば、鉛は中枢神経系の細胞に影響を及ぼし、この結果
精神遅滞を引き起こすことがある、ということがよく知
られている。さらに、小腸の内壁が、多量の亜鉛と銅に
さらされることによって損傷を受けることがある。
【００４９】本発明の混合フィルター床組成物において
は、人体の健康に問題を起こしうるレベルの過剰の金属
イオンが、無機収着剤によって吸着される。活性アルミ
ナやゼオライト等の無機収着剤は、ファンデルワールス
力によって金属イオンをその内表面に引きつけて保持す
る。
【００５０】実際、収着剤床にて水を通過する金属粒子
によって生成される金属イオンは、収着剤床において微
生物細胞の原形質膜と結び付く。金属イオンはそれ自
体、無機収着剤の吸着剤表面にくっつく。
【００５１】以下にいくつかの実施例を挙げて本発明を
さらに例証するが、本発明がこれらの実施例によって限
定されることはない。アプリケーション“Ａ”は、深井
戸または都市の給水システムに使用される典型的な飲料
水用フィルターに対するものであり、アプリケーション
“Ｂ”は、通常生物学的汚染物を含有したいなかの給水
システムに対して示したものである。アプリケーション
“Ｃ”は、ギヤラリー（ｇａｌｌｅｒｙ）用等のグレー
・ウォーター・システム（ｇｒａｙ ｗａｔｅｒ ｓｙ
ｓｔｅｍ）および多くの容器への洗浄水ドレンに対する
ものである。
【００５２】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５２０ Ａ 7158−4Ｄ Ｐ 7158−4Ｄ ５３１ Ｆ 7158−4Ｄ Ｅ 7158−4Ｄ Ｄ 7158−4Ｄ ５４０ Ｅ 7158−4Ｄ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） 約４０〜８０重量％の炭素質収
    着剤； （ｂ） 約５〜２０重量％の活性アルミナ； （ｃ） 約５〜２０重量％のシリカヒドロゲル； （ｄ） 約５〜２０重量％のゼオライト；および （ｅ） 約０〜１０重量％の、金属カチオンを生成する
    金属成分；を含む、人間が消費する水を精製するための
    混合フィルター床組成物。
  2. 【請求項２】 前記金属収着剤が、銅、亜鉛、黄銅、マ
    ンガン、銀、およびこれらの混合物からなる群から選ば
    れる、請求項１記載の混合フィルター床組成物。
  3. 【請求項３】 （ａ） 約７０重量％の炭素質収着剤； （ｂ） 約１０重量％の活性アルミナ； （ｃ） 約１０重量％のシリカヒドロゲル； （ｄ） 約１０重量％のゼオライト；および （ｅ） 約０重量％の、金属カチオンを生成する金属成
    分；を含む、水から一般的な汚染物を除去するための混
    合フィルター床組成物。
  4. 【請求項４】 前記金属収着剤が、銅、亜鉛、黄銅、マ
    ンガン、銀、およびこれらの混合物からなる群から選ば
    れる、請求項３記載の混合フィルター床組成物。
  5. 【請求項５】 （ａ） 約６０重量％の炭素質収着剤； （ｂ） 約１０重量％の活性アルミナ； （ｃ） 約１５重量％のシリカヒドロゲル； （ｄ） 約１０重量％のゼオライト；および （ｅ） 約５重量％の、金属カチオンを生成する金属成
    分； を含む、水から生物学的汚染物を除去するための混合フ
    ィルター床組成物。
  6. 【請求項６】 （ａ） 約５０重量％の炭素質収着剤； （ｂ） 約１５重量％の活性アルミナ； （ｃ） 約１５重量％のシリカヒドロゲル； （ｄ） 約１５重量％のゼオライト；および （ｅ） 約５重量％の、金属カチオンを生成する金属成
    分；を含む、飲料水から化学的汚染物を除去するための
    混合フィルター床組成物。
  7. 【請求項７】 有機汚染物、無機汚染物、および微生物
    学的汚染物を含有した汚染水を精製する方法であって、 （１） （ａ） 約４０〜８０重量％の炭素質収着剤； （ｂ） 約５〜２０重量％の活性アルミナ； （ｃ） 約５〜２０重量％のシリカヒドロゲル； （ｄ） 約５〜２０重量％のゼオライト；および （ｅ） 約０〜１０重量％の、金属カチオンを生成する
    金属成分；を含むフィルター組成物をフィルター床集成
    装置中に配置すること；および （２） 処理すべき水と前記フィルター組成物とを吸着
    ゾーン中にて接触させること；を含む前記方法。
  8. 【請求項８】 金属カチオンを生成する前記金属成分
    が、銅、亜鉛、黄銅、マンガン、銀、およびこれらの混
    合物からなる群から選ばれる、請求項７記載の携帯可能
    な水を作製する方法。
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