JP2005021842A

JP2005021842A - 汚染物質除去材及びそれを用いた汚染物質除去方法

Info

Publication number: JP2005021842A
Application number: JP2003192318A
Authority: JP
Inventors: Saburo Matsui; 三郎松井; Yukinobu Kobayashi; 志伸小林; Yukio Fukazawa; 幸雄深沢
Original assignee: FUJI JITSUGYO KK; FUJI TRADING CO Ltd; Kaneka Corp; Hokukon Co Ltd
Current assignee: FUJI JITSUGYO KK; FUJI TRADING CO Ltd; Kaneka Corp; Hokukon Co Ltd
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】浮揚性に優れる独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子であって、親水性かつ、排水中のイオン性物質を吸着する能力を持った汚染物質除去材を提供する。
【解決手段】被処理水１中に含まれる汚染物質を吸着してろ過する汚染物質除去材１４であって、界面活性剤が独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の樹脂中に練込まれており、該発泡体の粉砕粒子からなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生活系排水、工場系廃水、農業系排水、道路系排水などの各種の排水中に含まれる汚染物質を吸着およびろ過する浮揚性に優れた汚染物質除去材及びそれを用いた汚染物質除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、排水などの被処理水中の汚染物質を吸着してろ過するろ材として砂、活性炭、スポンジ、アンスラサイト（無煙炭）、発泡スチロール粒子などが知られており、イオンによる吸着・交換作用を利用するゼオライト（沸石）やイオン交換膜なども知られている。また最近では、汚染物質の生物膜による分解無機化を利用する微生物の支持体として、セラミック、発泡プラスチック、繊維集合体などの多孔体が使われるようになった。
【０００３】
発泡プラスチックからなるろ材としては、被処理水に対する浮揚性に優れた独立気泡性発泡体を用いたものと、被処理水中に対する浮揚性のあまり良くない連続気泡性発泡体を用いたものとが知られている。
【０００４】
独立気泡性発泡体からなるろ材として、原料樹脂材に発泡剤を添加して低圧で混練しつつ独立発泡させて内部に独立気泡を有する発泡体を形成する過程と、該過程で得られた発泡体を大きさ及び形状の不揃いな多数の粉砕粒子に粉砕する過程とを経て製作したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。但し、この特許文献１には、界面活性剤による粉砕粒子表面への親水イオン基の導入については開示されていない。また、同様の技術として、原料樹脂材に炭酸カルシウムなどの親水性粉体と発泡剤とを加えて独立発泡させ、その発泡体を粉砕してなる粉砕粒子をろ材として用いることで、親水性化による早期からの処理能力の向上と、外面部の浸水による浮揚力の抑制により生ずる浮遊流動性を向上させた技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
一方、連続気泡性発泡体からなるろ材として、樹脂中に脂肪族グリセリンエステルなどの非イオン界面活性剤を、樹脂１００重量部につき１〜１５重量部混入させて親水性としたろ材が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この特許文献３には、ろ材の用途として、生物ろ過方式浄化槽に充填する微生物繁殖用担体としての用途が記載されており、担体の形状に関する記載はないが、おそらく細片に切断したものを水没させて使用するものと考えられる。同様の技術で、連続気泡性発泡体の樹脂中にアニオン系界面活性剤および非イオン界面活性剤を、樹脂１００重量部につき０．１〜５重量部塗布または含浸させた微生物繁殖用担持体を用いることで、微生物繁殖用担持体を早期に被処理水に水没させて微生物の処理能力の向上を図ることを目的とした技術（例えば、特許文献４参照）が提案されている。この特許文献４に記載の技術は、発泡体と界面活性剤とを用いる点で本願に類似するが、製造方法、形状、連泡率、浮揚性、使用目的において異なる。
【０００６】
従来からあるろ材の内、比重が水より重いろ材は抑止メッシュ上にろ材を配置させ水処理を下降水流で実施する場合が多く、懸濁態物質（ＳＳ成分）などが凝集沈殿する場合にはろ材の上に堆積して目詰まりする方向にある。これを上向水流で処理する場合には、ろ材が抑止メッシュ上を浮動しないようにするために、上向水流の速度が著しく低く制限される。このため被処理水中に上下間隔をあけて抑止メッシュを設け、両抑止メッシュ間にろ材を挿入する方法を用いることがあるが、ろ材の充填量やろ材の圧縮変形でろ材の充填密度が変化し、ろ過効果が変化する課題を抱える。この点、浮揚性のあるろ材は、ろ材の上側にのみ抑止メッシュを置いて、浮き上がろうとするろ材を抑止メッシュで受け止めるだけでも、抑止メッシュの下側において自身の浮力により適度に圧縮されたろ材の層を形成できる。従って、ろ材の浮力とろ材の層厚を決定することにより、早い上向水流であっても安定したろ過効果を生じさせることができる。また、懸濁態物質ＳＳなどの凝集沈殿物は下方に沈下し、ろ材の目詰まりの原因になりにくい。さらに、浮揚性のあるろ材は水処理が下降水流であっても浮力がこの流れに勝れば、ろ材が浮動せず吸着ろ過は安定して行われる。
【０００７】
浮揚性およびろ過性に優れるろ材は発泡プラスチックの細片や粒子が好適であるが、形状と共に発泡のセル構造も重要である。連続気泡性発泡体からなる細片や粒子は吸水すると沈降し易くなり浮揚力が落ち上向水流での水処理には向かない。また、発泡スチロールの発泡球状粒子は１００％に近い独立気泡を持つ粒子であるため浮力が大きすぎることと、充填粒子間の隙間が大きくろ過性能が劣る。
この点、独立気泡性発泡体を粉砕してなる粉砕粒子は、中心部の破壊されていない独立気泡と外面部の破壊された気泡とで構成され、適度な浮力を持つ一方で、水中の汚染物質との接触面積を広く持つことができる優れた吸着ろ材と言える。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２７２６３７６号公報
【特許文献２】
特開平８−１４１５８８号公報
【特許文献３】
特開２００１−３４２２７７号公報
【特許文献４】
特開２００２−１９９８７９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１、２に記載のような独立気泡性発泡体を粉砕してなる粉砕粒子を用いた場合でも、次のような課題がある。
即ち、一般にプラスチックは撥水性で水と馴染まない。発泡させてもその性質は変わらず、水中に没しても気泡を巻き込み水中の汚染物質の吸着やろ過の効率の低下を招く。これに鑑み、特許文献２は炭酸カルシウムなどの親水性粉体を発泡体の樹脂中に混練して親水性化して改良を加えている。しかし、無機充填材はそれ自身の比重が重く、多量に添加すると浮力を低減化させることと独立気泡の破壊が起こり、これも浮力低下の原因となる。
【００１０】
また、生活系排水、工場系廃水、農業系排水、道路系排水などの各種の排水中には様々な形態の汚染物質が含まれている。一般的には、ＢＯＤ、ＣＯＤで表される有機物質、有機態窒素や有機態リンなどの懸濁態物質や無機態窒素、無機態リンなどのイオン性低分子、フミン質などの水溶性難分解物質などが挙げられるが、食品工場、化学品製造業の排水であればその製品固有の汚染物質が含まれるであろうし、道路系排水であれば自動車からのガソリン、排ガス成分、タイヤ磨耗塵、アスファルト磨耗塵、大気中にあった塵芥の沈殿物などが含まれるであろう。このように排水中には多種多様の汚染物質が含まれることを前提として排水処理方法を検討しなければならない。しかし、特許文献１，２に記載の独立気泡性発泡体の粉砕粒子は、比較的高分子の懸濁態物質であれば吸着したりろ過するであろうし、凝集して沈殿させることも可能であるが、イオン性物質や水溶性高分子のフミン質は捕捉できない欠点がある。
【００１１】
本発明の目的は、浮揚性に優れる独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子であって、親水性かつ、排水中のイオン性物質を吸着する能力を持った汚染物質除去材を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討の結果、界面活性剤を樹脂中に練込んだ独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子が、上記課題を解決することを見出し本発明の完成に至った。
【００１３】
本発明に係る汚染物質除去材は、被処理水中に含まれる汚染物質を吸着およびろ過する汚染物質除去材であって、界面活性剤が独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の樹脂中に練込まれており、該発泡体の粉砕粒子からなるものである。
【００１４】
ここで、前記界面活性剤としては、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のいずれか１種または２種以上の界面活性剤を利用できる。界面活性剤の練込み重量部数の適性値は、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の発泡前の樹脂１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部に設定することが好適である。また、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の独立気泡の直径も、汚染物質除去材の吸着およびろ過性能に密着に関与し、その値を１０〜５００μｍに制限することが好ましい。
【００１５】
前記独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子としては、ビーズ法型内発泡成形法の原料ビーズおよび発泡成形品のいずれか１種または２種の粉砕粒子を採用できる。粉砕粒子のサイズとしては、短径が１ｍｍ〜３０ｍｍになるように粉砕したものを好適に利用できる。
【００１６】
更に、排水中のイオン性物質の種類に応じて、吸着およびろ過の能力を幅広く調整できることから、前記粉砕粒子として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が樹脂中に練り込まれた複数種類の粉砕粒子を混合したものを好適に利用できる。
【００１７】
本発明に係る汚染物質除去方法は、被処理水の流通経路の途中部に、流通経路を横断するように請求項１〜７のいずれか１項記載の汚染物質除去材を一定厚さの層状に配置し、汚染物質除去材層を通過するように被処理水を供給することで、被処理水中に含まれる汚染物質を吸着およびろ過するものである。
【００１８】
ここで、排水中のイオン性物質の種類に応じて、吸着およびろ過の能力を幅広く調整できるメリットがあることから、前記汚染物質除去材層を流通経路の途中部に複数配置し、汚染物質除去材層毎にそれを構成する粉砕粒子として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が樹脂中に練込まれた粉砕粒子を用い、被処理水中に含まれる汚染物質を段階的に吸着およびろ過することが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の汚染物質除去材は、界面活性剤が樹脂中に練込まれた独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子からなる。
本発明の独立気泡性ポリオレフィン系発泡体に使用されるポリオレフィン系樹脂は、オレフィン単量体単位を５０％以上、さらには７０％以上で１００％以下含有し、オレフィン単量体と共重合可能な単量体単位を５０％以下、さらには３０％以下で０％以上含有する樹脂である。オレフィン単量体の具体例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、へプテン、オクテンなどの炭素数２〜８のαオレフィン単量体やノルボルネン系モノマーなどの環状オレフィンなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、オレフィン単量体と共重合可能な単量体の具体例としては、酢酸ビニルなどのビニルアルコール、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、ヘキシルアクリレートなどのアルキル基の炭素数が１〜６の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、ビニルアルコール、メタクリル酸、塩化ビニルなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
さらに前記ポリオレフィン系樹脂の具体例として、例えばエチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム３元共重合体、ポリエチレン−ポリプロピレンブロック共重合体、ホモポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂；低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体などのポレエチレン樹脂；ポリブテン、ポリペンテンなどがあげられる。これらのポリマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、該ポリオレフィン系樹脂は、無架橋で用いてもよいが、パーオキサイドや放射線などにより架橋させて用いてもよい。
【００２１】
また本発明に用いる界面活性剤は、特に限定はないが、好ましくはカチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤が挙げられ、これらの１種以上を用いることが出来る。上記界面活性剤はいずれも親水基を有するため、浸水時の気泡の巻き込みが少なく、排水処理の効率が向上する。また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤などのイオン系界面活性剤は、排水中の汚染物質のイオン性物質を吸着ろ過する性能が備わるため優れた汚染物質除去材となる。１種および２種以上の界面活性剤が樹脂中に練込まれた独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子からなる汚染物質除去材は被処理水としての排水中のイオン物質などの汚染物質の中身にあわせて、その種類を使い分けることでその吸着ろ過効果を高めることが可能となる。
【００２２】
本発明に供せられる代表的な界面活性剤について説明すると、カチオン系界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエトキシ硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩などを例示でき、アニオン系界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アシロイルアミドプロピルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アシル塩化コリンなどを例示でき、両性界面活性剤としては、アルキルベタイン型、イミダゾリン型、アラニン型などを例示でき、非イオン界面活性剤としては、脂肪酸アルキロールアミド、ジ−（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、脂肪酸グリセリンエステル、ポリオキシエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどを例示できる。
【００２３】
さらに本発明は、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が練込まれた複数種類の粉砕粒子を混合して使用することを提案し、被処理水としての排水中のイオン物質などの汚染物質の物性に合わせて、その界面活性剤のイオンの種類を選定し、組み合わせや配合割合を事前に決めて使用することにより吸着ろ過効果を高めることが可能となる。
【００２４】
界面活性剤の練込み重量部数は、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体発泡前の樹脂１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部であることが好ましい。さらに好ましくは、０．０５〜５重量部である。少ない場合にはイオン性物質の吸着ろ過効果および持続性が劣る場合があり、多過ぎると粉砕粒子の近傍で必要以上の泡立ちが生じる恐れがある。
【００２５】
また、本発明においては、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体を粉砕した粉砕粒子を使用するが、これは、適度な浮揚性を持たせるためである。つまり、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体を粉砕すると、粉砕した小片の中心部は独立気泡を維持した状態となるが、外面部においては気泡が破壊（開口）した状態となり、外面部の気泡に被被処理水が浸入して、被処理水との接触面積を増大できるとともに、浮揚力を調整できることになる。粉砕粒子としては、例えば板状の発泡体を粉砕機や破砕機で粉砕してなる、不揃いな小片状のものを好適に採用できるが、中心部に独立気泡が残存し、外面部の独立気泡が破壊されていれば、一定サイズの小片にカットしたものを採用することも可能である。
【００２６】
ポリオレフィン樹脂が耐久性のある樹脂である以外に、好ましい理由として、ポリオレフィン樹脂は結晶性ポリマーであってガラス転移温度が低く室温でもそのセグメント内でミクロブラウン運動が行われ、界面活性剤の表面移行が起こり、仮に表面に付いた界面活性剤が洗い落とされても内部から補給されるため吸着ろ過効果が長く持続するからで、この点ポリスチレンなどの非結晶性ポリマーはガラス転移温度が室温より高いものが多くこの性質がないからである。
【００２７】
本発明の中心部に独立気泡を有し、外面部に破壊された気泡を有する界面活性剤入りの粉砕粒子からなる汚染物質除去材は、押出機にポリオレフィン系樹脂および界面活性剤を投入して、これを分解型発泡剤または揮発性発泡剤で押出発泡させる方法やポリオレフィン系樹脂および界面活性剤に熱分解型発泡剤の他、必要に応じて架橋剤、発泡助剤などを添加し、熱分解型発泡剤が熱分解しない温度でロールやミキサーなどで溶融混練し、金型中で所定形状に成形後、熱分解型発泡剤が発泡可能な温度で発泡させるバッチタイプの発泡方法で製造される発泡体の粉砕によっても製造可能となるが、ポリオレフィン系樹脂の発泡体の独立気泡率が１００％に近く、かつ球状の気泡が得られることにおいては、ビーズ法型内発泡成形法の原料ビーズまたは発泡成形品からの粉砕粒子であることが好ましい。
【００２８】
前記ポリオレフィン系発泡体の原料ビーズとは、例えば、界面活性剤とオレフィン系樹脂とを押出機のスクリュウで加熱混練しながら糸状に押出し、これをカットしてペレットを得、次に、このペレットを密閉耐圧容器内で水系媒体に分散剤により分散させ、揮発性発泡剤を加え、ペレットの軟化温度以上の発泡温度にまで加熱し、前記密閉耐圧容器の内圧よりも低圧の雰囲気下に放出して得られる予備発泡粒子のことである。この予備発泡粒子を粉砕機や破砕機で粉砕しても良いが、ビーズ法型内発泡成形した成形品を粉砕機や破砕機で粉砕することにより、本発明の汚染物質除去材を得ることができる。
【００２９】
前記ビーズ法型内発泡成形法とは、代表されるのはビーズ法発泡ポリスチレンにおける発泡成形方法である。この方法は、揮発性発泡材を溶存する球形の微小ポリスチレンビーズを予備発泡機で蒸気過熱し所望の発泡倍率（密度）の予備発泡粒子を得る。次に、発泡成形機に設置された開閉可能な金型を閉じ、該金型の空間部に該予備発泡粒子を充填し、金型周囲に設置された蒸気室から金型表面に無数に配置された小孔から蒸気を金型内に投入し、発泡させて充填粒子間の空隙部を埋め粒子どうしを溶融固着させ、冷却後金型を開として、所望の形状の発泡成形体を得る方法である。ビーズ法発泡ポリオレフィン系樹脂においても基本的には全く同様な方法で製造されるが、異なる点はポリオレフィン系樹脂には溶剤型発泡剤を溶存する力が無く、発泡後の予備発泡粒子の２次発泡余力が弱いので、金型に充填する前の予備発泡粒子に無機ガスを加圧封入したり、予備発泡粒子を加圧収縮させて金型に充填するなどの工程を必要とする。
【００３０】
独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の独立気泡の直径は１０〜５００μｍであることが好ましい。独立気泡の直径が小さくなればなるほど粉砕粒子の周囲の破壊された気泡の比表面積が向上して処理する水中の汚染物質との接触の機会が増えるが、小さ過ぎるとＳＳ分を捕捉できなくなる場合がある。独立気泡の直径が大きくなると比表面積が減少して処理する水中の汚染物質との接触の機会が減る場合がある。
【００３１】
独立気泡の直径の測定方法は、発泡体をカッターナイフで約３×３ｃｍ^２以上のカット面となるようカットし、カット面の無数の独立気泡をインクやマジックインクで着色し、スケールの付いたルーペ（拡大倍率４０または８０）でのぞき、そのスケール（例えば２０ｍｍ）に対する直線上の独立気泡の数を数えて、独立気泡１ケ当たりの平均気泡径を求める方法で行った。
【００３２】
独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子の大きさは、短径で１ｍｍ〜３０ｍｍが好ましく、より好ましくは２〜５ｍｍである。小さ過ぎると中心部の独立気泡まで破壊されて浮揚性が低下する場合あり、逆に大き過ぎると浮力が大き過ぎることと比表面積が減って処理する水中の汚染物質との接触の機会を減ずる場合がある。このようなサイズの粉砕粒子は、網目サイズの異なる２種類の篩を用いて選別することができ、網目３０ｍｍ〜５ｍｍの篩を通過し、網目１ｍｍ〜２ｍｍの篩を通過しない粉砕粒子を要求サイズの粉砕粒子として用いることになる。
【００３３】
次に、汚染物質除去材を用いた排水処理設備の一例について簡単に説明する。
図１に示すように、被処理水１としての排水が流通する処理槽１０が設けられ、処理槽１０の下部には被処理水１の入口管１１が接続され、処理槽１０の上部には汚染物質を除去した処理水２の出口管１２が接続されている。処理水２の液面３よりも下側において処理槽１０の上部内には処理槽１０内における被処理水１の流通経路を横断するように抑止メッシュ１３が設けられ、汚染物質除去材１４はその浮力により抑止メッシュ１３の下側に層状に浮かんで配置されている。尚、符号１５は、処理槽１０の下部内に沈殿した汚染物質４を処理槽１０の下端から排出するたの排出管であり、符号１６は、排出管１５を開閉するためのバルブである。
【００３４】
そして、被処理水１中の汚染物質を除去する際には、入口管１１から処理槽１０の下部内へ被処理水１を供給することで、被処理水１が汚染物質除去材１４を通って上側へ移動し、汚染物質除去材１４を通過する過程で被処理水１中に含まれる汚染物質が除去され、処理水２として出口管１２から排出されることになる。
【００３５】
また、処理対象の異なる複数種類の汚染物質除去材を用いる場合には、例えば、図２に示すように、処理槽１０内に被処理水１の流通経路を横断する上下１対の抑止メッシュ１３Ａ，１３Ｂを間隔をあけて配置し、それぞれの抑止メッシュ１３Ａ，１３Ｂの下側に種類の異なる汚染物質除去材１４Ａ，１４Ｂを層状に配置するこも可能である。具体的には、汚染物質除去材層毎にそれを構成する粉砕粒子として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が樹脂中に練込まれた粉砕粒子を用い、被処理水１中に含まれる汚染物質を段階的に吸着およびろ過することになる。このように構成すると、被処理水１中のイオン物質などの汚染物質の物性に適合するように、その界面活性剤のイオンの種類を選定し、汚染物質除去層の組み合わせや厚みを事前に設定して使用することにより吸着ろ過効果を高めることが可能となる。また、また、汚染物質の物性により適合するように、種類の異なる汚染物質除去材層を３層以上設けることも可能である。
【００３６】
【実施例】
以下に、本発明による汚染物質除去材の製造および排水処理の実施態様について実施例にて詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）エチレン含有量が３％のエチレン−プロピレンランダムコポリマーのラージペレット１００重量部にカチオン系界面活性剤のアシロイルアミドプロピルトリメチルアンモニュームサルフェート１．０重量部および発泡造核剤などの添加剤とをマスターバッチし、押出機内で溶融混練させ糸状に押し出し、ペレタライザーにて直径約０．７ｍｍで長さ約１０ｍｍのスモールペレットを作製した。該スモールペレットを耐圧容器中に水、分散剤と共に仕込み撹拌ペラで撹拌し、耐圧容器のジャケットに蒸気を投入して昇温した。昇温途中で揮発性発泡剤のブタンを投入し、耐圧容器内の温度が１５０℃、圧力が１．６６７ＭＰａ（１７ｋｇ／ｃｍ^２）で安定するまでブタンを追加した。次ぎに、耐圧容器に連結する配管の仕切り板にある口径６ｍｍの円孔を開放して大気中に放出して発泡させた。この間耐圧容器内の圧力が一定となるようブタンを追加し続けた。得られた予備発泡粒子は直径約３ｍｍのほぼ球体であり、発泡倍率５倍（密度＝０．１８ｇ／ｃｍ^３）で約９８％の独立気泡率を有していた。該予備発泡粒子を加圧タンク内に仕込み、空気加圧して発泡粒子ないの無数独立気泡内に加圧空気を含浸させた。独立気泡内の空気圧は１５２０ｈＰａ（１．５ａｔｍ）であった。次ぎに、加圧空気が含浸された予備発泡粒子を発泡成形機に搭載された開閉可能な金型を閉じた状態として、該金型内に充填器により充填し、金型に附帯する蒸気チャンバー室から金型面にある無数の細孔を通して蒸気を投入し約１４０℃で加熱発泡させ、冷却後金型から取り出して、板状体の発泡成形品を得た。その平均気泡径は測定の結果約１８０μｍであった。次ぎに、複数の刃物をセットした破砕ローターと被破砕物を破砕ローターに押しつける供給プレスシャーを持つ破砕機に該板状体の発泡成形品を投入して粉砕し、網目５ｍｍのスクリーンを通過させ、さらに網目２ｍｍのスクリーンで篩い、短径２〜５ｍｍ、平均約３ｍｍの本発明の１例となる、樹脂中にカチオン系界面活性剤が練り込まれた、中心部に独立気泡を有し、外周部に破壊された気泡を有する、浮揚性に優れる独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子である汚染物質除去材を得た。
【００３７】
（実施例２）実施例１と同一の方法で、エチレン分３％のポリプロピレンランダムコポリマー１００重量部に対して、アニオン系界面活性剤のアルキルリン酸エステル塩１．０重量部を練り込んだ、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子である汚染物質除去材を得た。
【００３８】
（実施例３）実施例１と同一の方法で、エチレン分３％のポリプロピレンランダムコポリマー１００重量部に対して、非イオン界面活性剤のジ−（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン１．０重量部を練り込んだ、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子である汚染物質除去材を得た。
【００３９】
（実施例４）実施例１と同一の方法で、エチレン分３％のポリプロピレンランダムコポリマー１００重量部に対して、カチオン系界面活性剤のアシロイルアミドプロピルトリメチルアンモニュームサルフェート０．５重量部およびアニオン系界面活性剤のアルキルリン酸エステル塩０．５重量部を練り込んだ、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子である汚染物質除去材を得た。
【００４０】
（実施例５）実施例１で得たカチオン系界面活性剤が練り込まれた粉砕粒子５０％と実施例２のアニオン系界面活性剤の入った粉砕粒子５０％とを混合した汚染物質除去材を得た。
【００４１】
（実施例６）実施例１で得たカチオン系界面活性剤が練り込まれた粉砕粒子からなる汚染物質除去材と、実施例２のアニオン系界面活性剤の入った粉砕粒子からなる汚染物質除去材を用いた。
【００４２】
（実施例７）また、基本的には実施例１と同一の方法であるが、予備発泡条件の温度・圧力や発泡成形の温度など樹脂の耐熱性に合わせて低めに設定し、空気含浸を省略して、直鎖低密度ポリエチレン１００重量部に対して、アニオン系界面活性剤のアルキルリン酸エステル塩０．５重量部を練り込んだ、発泡倍率１０倍で気泡径２５０μｍの独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子である汚染物質除去材を得た。
【００４３】
（実施例８）同じく、直鎖低密度ポリエチレン１００重量部に対して、非イオン界面活性剤のジ−（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン０．５重量部を練り込んだ、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子である汚染物質除去材を得た。
【００４４】
（比較例１）実施例１と同一の方法で、エチレン分３％のポリプロピレンランダムコポリマーに界面活性剤を加えず、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子である汚染物質除去材を得た。
【００４５】
（評価試験）
実施例１〜５、７、８、比較例１に関しては、図１に示す排水処理設備を用い、抑止メッシュ１３の下側に汚染物質除去材を厚さが３０ｃｍになるように層状に形成して、汚染物質除去材による汚染物質の吸着およびろ過性能試験を行った。また、実施例６に関しては、図２に示す排水処理設備を用い、下側の抑止メッシュ１３Ｂの下側にカチオン系界面活性剤が練り込まれた粉砕粒子からなる汚染物質除去材を厚さが１５ｃｍとなるように層状に形成し、上側の抑止メッシュ１３Ａの下側にアニオン系界面活性剤が練り込まれた粉砕粒子からなる汚染物質除去材を厚さが１５ｃｍとなるように層状に形成して、両汚染物質除去材による汚染物質の吸着およびろ過性能試験を行った。
【００４６】
その結果、実施例１〜８の何れにおいても、比較例１と比べ、ＢＯＤ、ＣＯＤで表される有機物質、有機態窒素や有機態リンなどの懸濁態物質や無機態窒素、無機態リンなどのイオン性低分子、フミン質などの水溶性難分解物質などが効率良く除去されることが確認された。また、道路系排水である自動車からのガソリン、排ガス成分、タイヤ磨耗塵、アスファルト磨耗塵、大気中にあった塵芥の沈殿物なども効果的に除去されることが判明した。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る汚染物質除去材は、次のような効果を奏する。
独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子を用い、粉砕粒子の中心部は独立気泡が残存しした状態となるが、外面部は気泡が破壊（開口）した状態となって、水が浸入し得る構造となっているので、サイズの調整により粉砕粒子の浮力を容易に調整できること、粉砕粒子に適度な浮力を持たせることで、早い上向水流であっても安定したろ過効果を得ることができること、水と粉砕粒子との接触面積を大きく設定して汚染物質除去性能を向上できること、などの効果が得られる。
【００４８】
また、粉砕粒子を構成する樹脂中に界面活性剤が練り込まれているので、界面活性剤の選択如何により、粉砕粒子の表面に存在する各種イオンを正イオンから負イオンまで調整できる。このため、被処理水としての排水中のイオン性物質を吸着およびろ過する能力を幅広く調整することができ、しかも樹脂内部に存在する界面活性剤が時間を掛けて表面に移行するため効果が持続し、浮揚性のろ材の特長を生かした新たな汚染物質除去材を提供できる。
【００４９】
ここで、前記界面活性剤として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のいずれか１種または２種以上の界面活性剤を用いると、被処理水としての排水中のイオン物質などの汚染物質の物性に合わせて、その界面活性剤のイオンの種類を選定し、界面活性剤の組み合わせや配合割合を事前に決めて使用することにより吸着ろ過効果を高めることが可能となる。
【００５０】
界面活性剤の練込み重量部数を独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の発泡前の樹脂１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部に設定すると、イオン性物質の吸着ろ過効果および持続性を十分に確保でき、しかも粉砕粒子の近傍で必要以上の泡立ちが生じることを防止できる。
【００５１】
独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の独立気泡の直径を１０〜５００μｍに設定すると、被処理水と粉砕粒子との接触面積を増大しつつ、ＳＳ分の捕捉性能を十分に確保することが可能となる。
【００５２】
粉砕粒子の短径を１ｍｍ〜３０ｍｍに設定すると、粉砕粒子の浮力を適度に設定でき、しかも被処理水と粉砕粒子との接触面積を十分に確保できる。
【００５３】
粉砕粒子として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が樹脂中に練り込まれた複数種類の粉砕粒子を混合したものを用いると、排水中のイオン性物質の種類に応じて、吸着およびろ過の能力を幅広く調整できる。
【００５４】
本発明に係る汚染物質除去方法によれば、請求項１〜７のいずれか１項記載の汚染物質除去材を用いているので、請求項１〜７のいずれか１項と同様の効果が得られる。
【００５５】
ここで、前記汚染物質除去材層を流通経路の途中部に複数配置し、汚染物質除去材層毎にそれを構成する粉砕粒子として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が樹脂中に練込まれた粉砕粒子を用い、被処理水中に含まれる汚染物質を段階的に吸着およびろ過すると、排水中のイオン性物質の種類に応じて汚染物質除去材を選定して、汚染物質の吸着およびろ過の能力を幅広く調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排水処理設備の説明図
【図２】他の構成の排水処理設備の説明図
【符号の説明】
１被処理水２処理水
３液面
１０処理槽１１入口管
１２出口管１３抑止メッシュ
１４汚染物質除去材１５排出管
１６バルブ
１３Ａ抑止メッシュ１３Ｂ抑止メッシュ
１４Ａ汚染物質除去材１４Ｂ汚染物質除去材

Claims

被処理水中に含まれる汚染物質を吸着およびろ過する汚染物質除去材であって、界面活性剤が独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の樹脂中に練込まれており、該発泡体の粉砕粒子からなることを特徴とする汚染物質除去材。
前記界面活性剤として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のいずれか１種または２種以上の界面活性剤を用いた請求項１記載の汚染物質除去材。
前記界面活性剤の練込み重量部数が、独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の発泡前の樹脂１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部である請求項１または２記載の汚染物質除去材。
前記独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の独立気泡の直径が１０μｍ〜５００μｍである請求項１〜３のいずれか１項記載の汚染物質除去材。
前記独立気泡性ポリオレフィン系発泡体の粉砕粒子が、ビーズ法型内発泡成形法の原料ビーズおよび発泡成形品のいずれか１種または２種の粉砕粒子である請求項１〜４のいずれか１項記載の汚染物質除去材。
前記粉砕粒子の短径が１ｍｍ〜３０ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項記載の汚染物質除去材。
前記粉砕粒子として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が樹脂中に練り込まれた複数種類の粉砕粒子を混合した請求項１〜６のいずれか１項記載の汚染物質除去材。
被処理水の流通経路の途中部に、流通経路を横断するように請求項１〜７のいずれか１項記載の汚染物質除去材を一定厚さの層状に配置し、汚染物質除去材層を通過するように被処理水を供給することで、被処理水中に含まれる汚染物質を吸着およびろ過することを特徴とする汚染物質除去方法。
前記汚染物質除去材層を流通経路の途中部に複数配置し、汚染物質除去材層毎にそれを構成する粉砕粒子として、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤の４種類の界面活性剤のうち異種の界面活性剤が樹脂中に練込まれた粉砕粒子を用い、被処理水中に含まれる汚染物質を段階的に吸着およびろ過する請求項８記載の汚染物質除去方法。