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JPH07275850A - 鉛除去用活性炭及びその製法 - Google Patents

鉛除去用活性炭及びその製法

Info

Publication number
JPH07275850A
JPH07275850A JP6098019A JP9801994A JPH07275850A JP H07275850 A JPH07275850 A JP H07275850A JP 6098019 A JP6098019 A JP 6098019A JP 9801994 A JP9801994 A JP 9801994A JP H07275850 A JPH07275850 A JP H07275850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
activated carbon
hydroxyapatite
pores
water
lead
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
JP6098019A
Other languages
English (en)
Inventor
Mamoru Kitajima
衛 北島
Haruo Nakada
治生 中田
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.)
Kuraray Chemical Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Chemical Co Ltd
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 Kuraray Chemical Co Ltd filed Critical Kuraray Chemical Co Ltd
Priority to JP6098019A priority Critical patent/JPH07275850A/ja
Publication of JPH07275850A publication Critical patent/JPH07275850A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 【構成】活性炭の細孔内にヒドロキシアパタイトを生成
せしめてなる水中の鉛除去用活性炭及び、カルシウム塩
水溶液中に活性炭を浸漬してカルシウム塩を吸着せしめ
た後要すれば緩衝液を加えて、pHを8.5 〜9.5 の範囲内
に保持しながら、リン酸、リン酸のアンモニウム塩、ナ
トリウム塩、カリウム塩及びそれらの酸性塩等の、一種
または二種以上の化合物の溶液を加えて活性炭の細孔内
にヒドロキシアパタイトを生成せしめる水中の鉛除去用
活性炭の製法である。 【効果】本発明の水中の鉛除去用活性炭は活性炭の細孔
内にヒドロキシアパタイトを含有せしめたもので、ヒド
ロキシアパタイトと水の接触面積が著しく大きい。更に
ヒドロキシアパタイトは水中の鉛イオンに対して選択的
なイオン交換性を有するため、活性炭の細孔内における
吸着力とも相まって鉛イオンの交換速度が速く、高速で
通水した場合にも浄化材として高い効果を発揮すること
が出来る。その他水中の悪臭物質、残留塩素及びトリハ
ロメタン等の浄水機能もある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水中の鉛除去用活性炭及
びその製法に関するもので、更に詳しく述べると水中の
鉛イオン除去性を付与した活性炭で、浄水器或いは排水
処理装置に取り付けて使用される浄化材及びその製法で
ある。
【0002】
【従来の技術】従来水中に含まれている微量の鉛イオン
の除去材料としては、粒状の除去材が一般に使われてい
る。しかし、鉛イオンの吸着速度またはイオン交換速度
が遅いので、浄水器等の高速で通水して使用する機器に
しても充分に水中の鉛を除去することが出来なかった。
【0003】吸着速度或いはイオン交換速度を高くする
ためには粒子径を小さくする方法が効果的であるが、こ
の場合高い吸着速度を確保するためには鉛除去材料の粒
子の径を数ミクロン程度の微粒子にする必要がある。し
かし、この様な微粒子では粒状活性炭と混合して浄水器
カートリッジに充填しても、微粒子が流出して失われる
か或いは、流路を塞いで通水ができなくなるおそれがあ
る。また、微細粒子を繊維状活性炭の成型物の中に含有
せしめて成型体を作るのが困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】活性炭或いは繊維状活
性炭の細孔内に鉛除去性化合物を含有させることによ
り、水中の有機物や遊離塩素を除去すると同時に鉛イオ
ンを除去する機能を有し、浄水器等のように比較的通水
速度が速い場合にも、高い鉛の吸着能力を発揮出来る活
性炭または繊維状活性炭を提供しようとするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は水中の鉛イ
オンを除去するため、高い鉛イオンの除去機能を有する
浄水器用鉛除去材について検討した。その結果、活性炭
の細孔にヒドロキシアパタイトの微細結晶を成長せしめ
た活性炭は、その細孔表面の有する高い吸着性とも相ま
って高い鉛イオンの選択吸着性を示すことを見出した。
更にヒドロキシアパタイトを合成する際活性炭の細孔表
面の高い吸着性を利用して、予め細孔内にカルシウム塩
を充分に吸着せしめた後、pHを一定の範囲内に保持した
リン酸またはリン酸のアンモニウム塩溶液等に含浸させ
ることにより、細孔内部に微小なヒドロキシアパタイト
の結晶が成長して、高い鉛イオン吸着能を有する活性炭
が得られることを見出し、これに基づいて本発明に到達
した。
【0006】すなわち、活性炭の細孔内にヒドロキシア
パタイトを生成せしめてなる水中の鉛除去用活性炭及
び、カルシウム塩水溶液中に活性炭を浸漬してカルシウ
ム塩を吸着せしめた後要すれば緩衝液を加えて、pHを8.
5 〜9.5 の範囲内に保持しながら、リン酸、リン酸のア
ンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩及びそれらの
酸性塩からなる群より選ばれた、一種または二種以上の
化合物の溶液を加えて活性炭の細孔内にヒドロキシアパ
タイトを生成せしめることを特徴とする水中の鉛除去用
活性炭の製法である。
【0007】以下、本発明について詳しく説明する。
【0008】本発明の水中の鉛除去用活性炭はその基材
として活性炭を使用する必要がある。ここで使用する基
材の活性炭は、通常1gあたり数100 m2或いはそれ以上の
大きな表面積を有し、高い吸着性を示す炭素材料であれ
ば広範囲に使用できる。活性炭の原料は通常ヤシ殻また
は木材等の炭化物或いは石炭が使用されるが何れでもよ
い。また賦活法も水蒸気或いは二酸化炭素により高温で
または塩化亜鉛、リン酸、濃硫酸処理等いづれの方法に
より得られたものでもよい。
【0009】また形状は破砕炭、造粒炭或いは顆粒炭の
何れでも効果は認められるが、圧損失及び入替等取扱い
上造粒炭または活性炭を添着したシート状吸着層が便利
である。造粒炭は常法に従って炭素材料100 部に30〜60
部の石油ピッチ或いはコールタール等をバインダーとし
て加え混和成型後賦活して調製される。
【0010】更に、繊維状活性炭は通常の粒状活性炭に
較べて比表面積を著しく高めることが可能であり、この
ため細孔表面の吸着性も高く、水の浄化機能が優れてい
る他、水中のトリハロメタンを吸着除去する機能も高い
ため、本発明の鉛除去材の基材としてはより好ましい。
その他合成樹脂炭化物、骨炭等の吸着性炭素材料も基材
として使用可能である。
【0011】本発明の鉛除去用活性炭は基材の活性炭の
細孔内にヒドロキシアパタイトを生成せしめたものであ
る必要がある。ヒドロキシアパタイトの結晶が活性炭の
細孔内に広い面積に分布しているため水と充分に接触
し、更に活性炭の大きな比表面積に基づくファンデルヴ
ァールス力による細孔表面の高い吸着性と相まって、ヒ
ドロキシアパタイトの鉛イオンに対する選択的な交換機
能が著しく高められるため、水中の鉛イオンの除去速度
が著しく高くなる。このため高速で水を通過させて使用
する、浄水器或いは排水処理装置用の鉛除去材としても
充分に使用可能である。
【0012】更に、基材の活性炭は水中の悪臭物質、残
留塩素及びトリハロメタン等不純物の吸着除去性も高い
ので、これらの浄水機能も併せて発揮される。
【0013】活性炭の細孔内部にヒドロキシアパタイト
Ca10(PO4)6(OH)2 を生成せしめる方法には乾式法と湿式
法があるが、活性炭は比較的低温で着火し易いため高温
処理を必要とする乾式法は不適当であり、100 ℃程度で
処理をする湿式法が好ましい。本発明の活性炭の細孔内
にヒドロキシアパタイトを生成させる方法では、先ず基
材の活性炭をカルシウム塩水溶液中に浸漬してカルシウ
ム塩を吸着せしめる必要がある。活性炭表面は極めて多
数の細孔からなり大きな比表面積を有するため、高い無
極吸着性を有する物質である。従って、カルシウム塩の
水溶液中に浸漬することにより多量のカルシウム塩を細
孔表面に吸着・担持させることが出来る。尚、この際次
のヒドロキシアパタイト生成反応工程を考慮して、カル
シウム塩水溶液のpHを8.5 〜9.5 の範囲内に保持して吸
着させることが好ましい。
【0014】ここで使用されるカルシウム塩は特に限定
せず、広範囲なカジウム塩が使用可能である。例えば、
CaCl2 、Ca(No3)2、(CH3COO)2Ca 、Ca(OH)2 、CaCO3
CaSO4 ・H2O 等が使用可能である。
【0015】次にカルシウム塩を吸着した活性炭に、リ
ン酸、リン酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウ
ム塩及びそれらの酸性塩からなる群より選ばれた一種ま
たは二種以上の化合物の溶液を、pH8.5 〜9.5 の範囲内
に保持しながら加える必要がある。この際リン酸、リン
酸のアンモニウム塩等の化合物と活性炭の細孔内に吸着
されていたカルシウム塩との反応は、細孔表面の吸着性
によって一層促進される。更に、この反応液のpHが8.5
〜9.5 の範囲内に保持されているため、ヒドロキシアパ
タイトCa10(PO4)6(OH)2 が選択的に生成され、活性炭の
細孔内にヒドロキシアパタイトの微結晶が生成される。
【0016】カルシウム塩を吸着した活性炭に、リン
酸、リン酸のアンモニウム塩等をpHを8.5 〜9.5 の範囲
内に保持して加える際、pHを一定の範囲内に保持するた
め要すれば緩衝液を加えることが好ましい。緩衝液は溶
液のpHを8.5 〜9.5 に保持出来るものであれば特に限定
しないが、例えば、KH2PO4-Na2HPO4系或いはH3BO3 +KC
l-NaOH 系緩衝液が好ましい。
【0017】これらの反応液(好ましくは、溶解度の大
きいリン酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム
塩等)の一種または二種以上の化合物の混合液に緩衝液
を加えてpHを調整した液に、カルシウム塩を吸着した活
性炭を浸漬する。次いで、反応液を適当な反応温度(80
℃〜100 ℃程度)に加熱しながら残りの反応液を滴下す
ることによって、細孔内のヒドロキシアパタイトの生成
が一層促進される。
【0018】本発明方法は活性炭の吸着性を利用してカ
ルシウム塩を活性炭の細孔内に吸着させ、更に活性炭の
吸着性を利用してリン酸または、リン酸のアンモニウム
塩等の分子を細孔内に吸着させることによりヒドロキシ
アパタイト生成反応を促進させて、細孔内の広範囲の面
積をその微結晶で被覆すると共に、微結晶粒子間の間隙
を通して細孔内における活性炭の吸着力を保持した状態
とする点に最も特徴を有するものである。
【0019】このため細孔内における水とヒドロキシア
パタイトとの接触面積が著しく大きくなると共に、水中
の鉛イオンに対する活性炭の吸着力の相乗効果と相まっ
て浄水器或いは排水処理装置に水を高速で通過させた場
合にも、鉛イオンとカルシウムイオンの交換速度を高い
状態に保持することを可能とするものである。
【0020】ヒドロキシアパタイトに含まれるカルシウ
ムイオンと、水溶液中の金属イオンのイオン交換反応に
は顕著な選択性が認められ、鉛イオンに対しては高い選
択性を示す。また、このイオン交換反応の速度は基材で
ある活性炭の高い吸着性によって更に促進される。水中
の鉛イオンの除去は、前記の様にヒドロキシアパタイト
のカルシウムイオンとの選択的イオン交換によってなさ
れるため、通常の水道水の様にカルシウム鉄等の多種類
の金属イオンを含む場合にも、鉛イオンの除去剤として
充分な効果が得られる。また、ヒドロキシアパタイトは
骨格の構成成分にも含まれている化合物であるから、処
理水に微量のヒドロキシアパタイトが含まれていても衛
生上無害である。
【0021】このイオン交換反応式は通常次の様に示さ
れるが、生成物の詳細な構造は明確でない。
【0022】
【化1】
【0023】本発明方法による活性炭の細孔内における
ヒドロキシアパタイトの合成は、他の無機吸着剤と異な
り湿式法によって低温で合成することが可能であり、活
性炭が反応工程で燃焼するおそれがないため安全性にも
優れている。
【0024】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。
【0025】(実施例1)0.16 W% Ca(NO3)2 水溶液10
0ml にアンモニアガスを通気してPHを8.5-9.5 になるよ
うに調製した後、粒度16-35 meshの活性炭(窒素吸着法
により、半径20Å以上が82%存在)30g を加え一昼夜放
置した。放置後の活性炭を濾過し、余分な溶液を取り除
いた。次に、200ml ビーカーにこの活性炭を入れ、100
℃程度に加熱しながら、アンモニアガスでPHを8.5-9.5
にした0.067 W %(NH4)2HPO4水溶液100 mlと 5.94 W %
CH3COONH4水溶液100 mlを 1 ml/min の流量で滴下し、
更に、PHを8.5-9.5 としながら、ヒドロキシアパタイト
を合成した。その結果、活性炭重量に対して6.0 %のヒ
ドロキシアパタイトを含有させることが出来た。
【0026】上記で得られたヒドロキシアパタイト含有
活性炭を使用して水中の鉛イオン除去試験を行った。通
水条件は、ヒドロキシアパタイトを含有した活性炭20g
を内径40φのカラムに詰め、SV 600/hで濃度100ppm (鉛
として) の硝酸鉛溶液を通水した。通水量と鉛イオン除
去率の関係を図1に示す。
【0027】(実施例2、比較例1)0.16 W% CaCl2
溶液100ml にKH2PO4 3.0%、Na2HPO4 2.5 %からなる緩
衝液を加えてPH 8.5に調節した後、粒度16-35mesh の活
性炭(窒素吸着法により、半径20Å以上が82%存在)30
g を加え一昼夜放置した。放置後の活性炭を濾過し、余
分な溶液を取り除いた。次に、200 mlビーカーにこの活
性炭を入れ、95℃に加熱しながら2.5 W % Na2HPO4水溶
液100 mlを1 ml/minの流量で滴下しながらヒドロキシア
パタイトを合成した。その結果、活性炭重量に対してヒ
ドロキシアパタイト含有量9.4 %の活性炭が得られた。
【0028】上記で得られたヒドロキシアパタイト含有
活性炭を使用して水中の鉛イオン除去試験を行った。試
験条件は実施例1と同様で、通水量と鉛イオン除去率の
関係を図1に併せて示す。
【0029】尚、比較のためヒドロキシアパタイトを担
持させない基材の活性炭についても同様に、水中の鉛イ
オン除去試験を行った(比較例1)。その結果も併せて
図1に示す。
【0030】これらの結果より、本発明のヒドロキシア
パタイト含有活性炭で鉛イオンを含む水を処理した場
合、高い水中の鉛イオン除去性を有することが分かる。
【0031】
【発明の効果】本発明の鉛除去用活性炭は活性炭の細孔
内にヒドロキシアパタイトを含有せしめたもので、ヒド
ロキシアパタイトと水の接触面積が著しく大きい。更に
ヒドロキシアパタイトは水中の鉛イオンに対して選択的
なイオン交換性を有するため、活性炭の細孔内における
吸着力とも相まって鉛イオンの交換速度が速く、浄水器
或いは排水処理装置に取り付けて高速で通水する場合に
も浄化材として高い効果を発揮することが出来る。その
他更に基材の活性炭の作用によって、水中の悪臭物質、
残留塩素及びトリハロメタン等不純物の浄水機能もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】通水量と鉛の除去率の関係を示す。
【符号の説明】
1 実施例1 2 実施例2 3 比較例1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性炭の細孔内にヒドロキシアパタイト
    を生成せしめてなる水中の鉛除去用活性炭。
  2. 【請求項2】 カルシウム塩水溶液中に活性炭を浸漬し
    てカルシウム塩を吸着せしめた後要すれば緩衝液を加え
    て、pHを8.5 〜9.5 の範囲内に保持しながら、リン酸、
    リン酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩及
    びそれらの酸性塩からなる群より選ばれた、一種または
    二種以上の化合物の溶液を加えて活性炭の細孔内にヒド
    ロキシアパタイトを生成せしめることを特徴とする水中
    の鉛除去用活性炭の製法。
JP6098019A 1994-04-11 1994-04-11 鉛除去用活性炭及びその製法 Pending JPH07275850A (ja)

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JP6098019A JPH07275850A (ja) 1994-04-11 1994-04-11 鉛除去用活性炭及びその製法

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JP6098019A JPH07275850A (ja) 1994-04-11 1994-04-11 鉛除去用活性炭及びその製法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102962027A (zh) * 2012-11-15 2013-03-13 深圳大学 废水处理用复合材料及其制备方法
CN109731542A (zh) * 2019-03-13 2019-05-10 淮海工学院 一种具有吸附重金属铅离子的羟基磷灰石及其制备方法与应用
CN113694885A (zh) * 2021-07-20 2021-11-26 红河学院 一种生物活性炭负载羟基磷灰石复合材料及其应用方法

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