JP2006061747A - Filter medium for water treatment, water treatment apparatus using filter medium and method for producing filter medium - Google Patents

Filter medium for water treatment, water treatment apparatus using filter medium and method for producing filter medium Download PDF

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    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter medium capable of miniaturizing the whole water treatment apparatus without shortening a cycle of replacement and regeneration of the filter medium. <P>SOLUTION: The filter medium 7 for water treatment includes an ion exchanger as a main component. In the ion exchanger, an ion exchange group is introduced into a matrix molecule comprising any one of fullerene, its polymer and a carbon nanotube. Also, the water treatment apparatus 20 using this has an ion exchange layer 5 containing the filter medium 7 for water treatment, and carries out demineralization or salt conversion by passing raw water W1 through the ion exchange layer 5. Further, a method for producing the filter material is configured so as to include a process for obtaining a precursor by carrying out halogenation of the matrix molecule and a process for obtaining the ion exchanger by substituting halogen atoms of the precursor with the ion exchange group. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水処理用ろ材、同ろ材を用いた水処理装置および同ろ材の製造方法に関し、特にろ材としてイオン交換機能を有するものに関する。   The present invention relates to a water treatment filter medium, a water treatment apparatus using the filter medium, and a method for producing the filter medium, and particularly relates to a filter medium having an ion exchange function.

従来の水処理用ろ材として、イオン交換樹脂や活性炭が広く知られている。例えば水処理装置の一種である浄水器として、イオン交換樹脂層、活性炭層および中空糸膜をこの順に配し、通水させるものが知られている（特許文献１〜３を参照）。   As conventional water treatment filter media, ion exchange resins and activated carbon are widely known. For example, as a water purifier which is a kind of water treatment apparatus, an ion exchange resin layer, an activated carbon layer, and a hollow fiber membrane are arranged in this order to allow water to pass therethrough (see Patent Documents 1 to 3).

特許文献１の浄水器は、イオン交換樹脂として陽イオンを交換するものを使用している。この陽イオン交換樹脂は、原水中に含まれる鉛等の重金属陽イオンを、カルシウムイオン等にイオン交換することによって除去する。また活性炭は残留塩素を還元するとともにトリハロメタンや農薬等の有害物を吸着除去し、中空糸膜は雑菌等を除去する。   The water purifier of patent document 1 uses what exchanges a cation as an ion exchange resin. This cation exchange resin removes heavy metal cations such as lead contained in raw water by ion exchange with calcium ions or the like. Activated carbon reduces residual chlorine and adsorbs and removes harmful substances such as trihalomethanes and agricultural chemicals, and the hollow fiber membrane removes germs and the like.

特許文献２の浄水器モジュールは、イオン交換樹脂として陰イオンを交換するものを使用している。この陰イオン交換樹脂は、原水中に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の除去を行う。また活性炭と中空糸膜とによって、陰イオン交換樹脂より溶出してくる分解物や低分子物質の除去、着色物質、臭気成分、細菌および微細有害物質の除去を行う。   The water purifier module of Patent Document 2 uses an ion exchange resin that exchanges anions. This anion exchange resin removes nitrate nitrogen and nitrite nitrogen contained in raw water. In addition, activated carbon and hollow fiber membranes remove degradation products and low-molecular substances eluted from the anion exchange resin, and remove colored substances, odor components, bacteria, and fine harmful substances.

特許文献３の浄水器用カートリッジは、イオン交換体を環状成形体となし、活性炭層を通過した処理水が全てこの環状成形体を通過するように構成している。イオン交換体を環状に成形するために、イオン交換体としてイオン交換繊維を用いたり、イオン交換機能材を繊維状活性炭と混成したりしている。こうして環状に成形されたイオン交換体、活性炭素層および中空糸膜をコンパクトに収納して水道蛇口に取付けられるようにしている。   The cartridge for water purifier of Patent Document 3 is configured such that the ion exchanger is an annular molded body, and all treated water that has passed through the activated carbon layer passes through the annular molded body. In order to form the ion exchanger in an annular shape, ion exchange fibers are used as the ion exchanger, or ion exchange functional materials are mixed with fibrous activated carbon. The ion exchanger, the activated carbon layer and the hollow fiber membrane thus formed in an annular shape are stored compactly and can be attached to a water tap.

図４に、特許文献３に示されるものと略同型の、従来構造の浄水器カートリッジを示す。この浄水器カートリッジは、流入口７１ａ及び流出口７１ｂが設けられた略有底円筒形のハウジング７１の内部に、より小径の中空糸膜モジュール７３を設けてキャップ７２で蓋をした概略構造となっている。ハウジング７１と中空糸膜モジュール７３との間に形成される環状隙間に粒状の活性炭が充填され、活性炭層７９を形成している。活性炭層７９の上端（流入口７１ａ側）は不織布８０および通水孔を有するプレート８２によって閉塞されている。   In FIG. 4, the water purifier cartridge of the conventional structure of the same type as what is shown by patent document 3 is shown. This water purifier cartridge has a schematic structure in which a hollow fiber membrane module 73 having a smaller diameter is provided in a substantially bottomed cylindrical housing 71 provided with an inflow port 71a and an outflow port 71b and covered with a cap 72. ing. An annular gap formed between the housing 71 and the hollow fiber membrane module 73 is filled with granular activated carbon to form an activated carbon layer 79. The upper end (the inlet 71a side) of the activated carbon layer 79 is closed by a nonwoven fabric 80 and a plate 82 having water passage holes.

一方、活性炭層７９の下端（キャップ７２側）にはイオン交換ブロック８１が設けられ、その下端が通水孔を有するプレート８３によって閉塞されている。イオン交換ブロック８１は、陽イオン交換繊維を環状に成形したカルシウム型の陽イオン交換体であり、繊維の間の僅かな隙間によって通水可能となっている。イオン交換ブロック８１の内径側は中空糸膜モジュール７３に、外径側はハウジング７１に、それぞれ密着してシールされている。   On the other hand, an ion exchange block 81 is provided at the lower end (cap 72 side) of the activated carbon layer 79, and the lower end is closed by a plate 83 having a water passage hole. The ion exchange block 81 is a calcium-type cation exchanger in which cation exchange fibers are formed in an annular shape, and allows water to pass through a slight gap between the fibers. The inner diameter side of the ion exchange block 81 is tightly sealed to the hollow fiber membrane module 73 and the outer diameter side is tightly sealed to the housing 71.

中空糸膜モジュール７３は、略円筒状の中空糸膜ケース７４に中空糸膜７６を格納したものである。中空糸膜７６はポリエチレン等からなる中空の糸膜であって、その膜壁には無数の微細孔（０．１μｍ程度）が設けられている。多数の中空糸膜７６がＵ字状に束ねられ、その端部はポッティング部７８で封止（糸間の隙間をポリウレタン等で充塞）されており、各中空糸膜７６の中空部のみが端面に開口するようになっている。   The hollow fiber membrane module 73 is obtained by storing a hollow fiber membrane 76 in a substantially cylindrical hollow fiber membrane case 74. The hollow fiber membrane 76 is a hollow fiber membrane made of polyethylene or the like, and innumerable micropores (about 0.1 μm) are provided on the membrane wall. A large number of hollow fiber membranes 76 are bundled in a U-shape, and end portions thereof are sealed with potting portions 78 (gaps between yarns are filled with polyurethane or the like), and only the hollow portions of the hollow fiber membranes 76 are end faces. It is designed to open.

原水Ｗ１が流入口７１ａからハウジング７１の内部に流入すると、まず不織布８０を通過する際に比較的大きな不純物が除去される。そして次の活性炭層７９で残留塩素、トリハロメタン類、農薬及び臭気成分等の有機物などが吸着除去される。そして更に次のイオン交換ブロック８１で、処理水中の陽イオン（主に鉛等の重金属イオン）がイオン交換繊維と結合して除去される（換わりに解離したカルシウムイオンが処理水中に放出される）。   When the raw water W1 flows into the housing 71 from the inlet 71a, first, relatively large impurities are removed when passing through the nonwoven fabric 80. Then, in the next activated carbon layer 79, residual chlorine, trihalomethanes, agricultural chemicals, organic substances such as odor components and the like are adsorbed and removed. Further, in the next ion exchange block 81, cations (mainly heavy metal ions such as lead) in the treated water are bonded to the ion exchange fibers and removed (instead, dissociated calcium ions are released into the treated water). .

イオン交換ブロック８１を通過した水は、中空糸膜ケース７４に設けられた通水部７４ａ（切り欠き）から中空糸膜ケース７４の内部に流入する。そして中空糸膜ケース７４に格納された中空糸膜７６の内部中空部に膜壁の微細孔から流入する。その際、鉄錆、カビ、濁り及び一般細菌などがろ過によって除去される。こうして中空糸膜７６を通過して浄化された浄水Ｗ２が、流出口７１ｂから流出する。
特開平７−２０４６３１号公報 特開平９−３８６４２号公報 特開２００３−２８５０５２号公報 The water that has passed through the ion exchange block 81 flows into the hollow fiber membrane case 74 from a water passage 74 a (notch) provided in the hollow fiber membrane case 74. The air then flows into the hollow interior of the hollow fiber membrane 76 stored in the hollow fiber membrane case 74 from the fine holes in the membrane wall. At that time, iron rust, mold, turbidity, general bacteria, and the like are removed by filtration. The purified water W2 thus purified through the hollow fiber membrane 76 flows out from the outlet 71b.
JP 7-204631 A JP-A-9-38642 JP 2003-285052 A

しかしながら上記浄水器カートリッジは、イオン交換ブロック８１、活性炭層７９および中空糸膜７６（これらを総称して以下ろ材という）の配置や形態を工夫してコンパクトに収納してはいるが、処理水量当たりの各ろ材の量（容積）自体が削減されているわけではなく、その小型化にも限界があった。   However, although the water purifier cartridge is compactly stored by devising the arrangement and form of the ion exchange block 81, the activated carbon layer 79, and the hollow fiber membrane 76 (hereinafter collectively referred to as filter media), However, the amount (volume) of each filter medium was not reduced, and there was a limit to downsizing.

さらなる小型化を図るためには、例えば各ろ材の量を単に削減することが考えられる。しかしその場合、当然処理水量も減少してしまうから、ろ材の交換や再生の周期が短くなり、メンテナンス性を悪化させてしまう。   In order to further reduce the size, for example, it is conceivable to simply reduce the amount of each filter medium. However, in that case, the amount of treated water is naturally reduced, so that the replacement and regeneration cycle of the filter medium is shortened and the maintainability is deteriorated.

この問題は浄水器のみに限ったものではなく、上記ろ材の一部又は全部を用いた他の水処理装置（水や糖液の軟化装置、糖液の精製装置、ホルマリンの脱塩装置等）を小型化する場合にも共通する問題である。   This problem is not limited only to water purifiers, but other water treatment devices using some or all of the above filter media (water and sugar solution softening devices, sugar solution purification devices, formalin desalination devices, etc.) This is a common problem when downsizing.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ろ材の交換や再生の周期を短縮することなく、水処理装置全体を小型化することができるろ材を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the filter medium which can reduce the whole water treatment apparatus, without shortening the replacement | exchange of a filter medium or the reproduction | regeneration period.

本発明に係る請求項１の水処理用ろ材は、イオン交換体を主要成分とする水処理用ろ材であって、上記イオン交換体は、フラーレンまたはその重合体またはカーボンナノチューブからなる母体分子にイオン交換基が導入されたものであることを特徴とする。   The filter medium for water treatment according to claim 1 of the present invention is a filter medium for water treatment having an ion exchanger as a main component, and the ion exchanger is ionized to a base molecule composed of fullerene, a polymer thereof, or a carbon nanotube. An exchange group is introduced.

フラーレンやカーボンナノチューブは、比較的最近（１９８０年代以降）発見された炭素の同素体で、立体的な分子構造を有する。代表格的なフラーレンであるフラーレンＣ６０は、６０個の炭素原子がサッカーボール状に立体的に配列された構造となっており、１２個の５角形（５員環）と２０個の６角形（６員環）とからなる（図１（ａ）参照）。フラーレンには、Ｃ６０の他にＣ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４・・・（それぞれ７０個、７６個、７８個、８２個、８４個・・・の炭素原子が楕円体状に繋がったもの。）等がある。また、単独の構造で１分子として存在するほか、複数のものが連鎖的に繋がって重合体（ポリマー）となったものもある。   Fullerenes and carbon nanotubes are carbon allotropes discovered relatively recently (after the 1980s) and have a three-dimensional molecular structure. Fullerene C60, which is a typical fullerene, has a structure in which 60 carbon atoms are three-dimensionally arranged like a soccer ball, and includes 12 pentagons (5-membered ring) and 20 hexagons ( 6-membered ring) (see FIG. 1 (a)). In addition to C60, C70, C76, C78, C82, C84 ... (70, 76, 78, 82, 84 ... carbon atoms connected to the fullerene in an ellipsoidal shape. .) Etc. In addition to a single structure that exists as one molecule, there are also those in which a plurality of things are linked together to form a polymer.

カーボンナノチューブは、グラファイト（図１（ｃ）参照）のシートを円筒状に丸めたような構造となっている。両端は５員環を形成することによって半球状に閉じている（図１（ｂ）参照）。単層のもののほか、入れ子状に多層構造となったものや捻れたもの、途中で径が変化するもの、枝分かれするもの等が知られている。   The carbon nanotube has a structure in which a sheet of graphite (see FIG. 1C) is rolled into a cylindrical shape. Both ends are closed in a hemispherical shape by forming a five-membered ring (see FIG. 1B). In addition to single layered ones, nested ones having a multi-layered structure, twisted ones, one having a diameter that changes in the middle, one that branches, and the like are known.

上記イオン交換基は、母体分子の炭素原子と結合する官能基の一種であり、当該イオン交換基中のイオンと外部（処理水中）のイオンとをイオン交換する作用を有するものである。イオン交換基には、陽イオンを交換する陽イオン交換基と陰イオンを交換する陰イオン交換基とがある。   The ion exchange group is a kind of functional group that binds to the carbon atom of the base molecule, and has an action of ion exchange between ions in the ion exchange group and ions in the outside (treated water). The ion exchange group includes a cation exchange group that exchanges cations and an anion exchange group that exchanges anions.

上記水処理用ろ材において、上記イオン交換体１分子当たりのイオン交換基の導入数を、当該イオン交換体が処理水中に溶出する臨界値より小さい値であるように構成すると好適である。例えば、上記母体分子がフラーレンＣ６０であるとき、上記イオン交換基の導入数を３乃至２４とすれば好適である（請求項２、３）。   In the filter medium for water treatment, it is preferable that the number of ion exchange groups introduced per molecule of the ion exchanger is configured to be smaller than a critical value at which the ion exchanger is eluted in the treated water. For example, when the host molecule is fullerene C60, the number of introduced ion exchange groups is preferably 3 to 24 (claims 2 and 3).

また上記水処理用ろ材において、上記イオン交換基がスルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）またはスルホン酸基のプロトン（Ｈ+）を他の陽イオンに置換したもの、例えばスルホン酸基系Ｎａ型の官能基（−ＳＯ3Ｎａ）であるようにすれば好適である（請求項４、５）。 In the filter medium for water treatment, the ion exchange group is a sulfonic acid group (—SO 3 H) or a sulfonic acid group proton (H + ) substituted with another cation, such as a sulfonic acid group Na type. It is preferable that the functional group is (—SO 3 Na).

本発明に係る請求項６の水処理装置は、上記水処理用ろ材が収納されたイオン交換層を有し、原水を上記イオン交換層に通水することによって脱塩または塩転換を行うことを特徴とする。例えば水道水の給水経路中に設けられ、原水を浄化するように構成すれば良い（請求項７）。   The water treatment device according to claim 6 of the present invention includes an ion exchange layer in which the filter medium for water treatment is accommodated, and performs desalting or salt conversion by passing raw water through the ion exchange layer. Features. For example, what is necessary is just to comprise in the water supply path | route of tap water, and to comprise so that raw | natural water may be purified (Claim 7).

本発明に係る請求項８の上記水処理用ろ材の製造方法は、上記母体分子をハロゲン化して前駆体を得る工程と、上記前駆体のハロゲン原子を上記イオン交換基と置換して上記イオン交換体を得る工程とを含むことを特徴とする。   The method for producing a filter medium for water treatment according to claim 8 of the present invention includes a step of halogenating the base molecule to obtain a precursor, and substituting the halogen atom of the precursor with the ion exchange group for the ion exchange. Obtaining a body.

請求項１の発明によると、フラーレンまたはその重合体またはカーボンナノチューブを母体分子とするイオン交換体が、イオン交換樹脂と同様のイオン交換機能を有するので、これを主要成分とする水処理用ろ材によってイオン交換を伴う水処理を行うことができる。上記母体分子の１分子に導入できるイオン交換基の数は、例えばフラーレンＣ６０の場合、最大で６０個まで導入可能である。このように、１分子に多量のイオン交換基を導入することができるので、従来のイオン交換樹脂に対して単位質量あたり約１０倍乃至はそれ以上という格段に高いイオン交換性能を得ることができる。   According to the invention of claim 1, since the ion exchanger having fullerene or a polymer thereof or a carbon nanotube as a base molecule has an ion exchange function similar to that of an ion exchange resin, Water treatment with ion exchange can be performed. For example, in the case of fullerene C60, up to 60 ion exchange groups can be introduced into one molecule of the parent molecule. As described above, since a large amount of ion exchange groups can be introduced into one molecule, a remarkably high ion exchange performance of about 10 times or more per unit mass can be obtained compared to conventional ion exchange resins. .

従って、水処理量を減少させることなく、ろ材の量（容積）を削減することができる。つまりろ材の交換や再生の周期を短縮することなく、水処理装置全体を小型化することができる。あるいは従来のイオン交換樹脂と同量の上記ろ材を用いた場合には、ろ材の交換や再生の周期を延長することができ、メンテナンス性を向上させることができる。   Therefore, the amount (volume) of the filter medium can be reduced without reducing the water treatment amount. That is, the entire water treatment device can be reduced in size without shortening the exchange and regeneration cycle of the filter medium. Alternatively, when the same amount of the filter medium as that of the conventional ion exchange resin is used, it is possible to extend the period of replacement and regeneration of the filter medium, and to improve the maintainability.

ところで、フラーレンやカーボンナノチューブは、それ自体は水に不溶性である。しかしこれらに多量のイオン交換基を導入すると水に溶出するようになる。そこで、上記イオン交換体１分子当たりのイオン交換基の導入数を、当該イオン交換体が処理水中に溶出する臨界値より小さい値であるように構成することにより、上記溶出を効果的に防止することができる。ただし上記導入数を小さくしすぎると、上記ろ材の削減効果が目減りしてしまう。従って上記導入数は、上記臨界値より小さい範囲で可及的に大きな値とすることが望ましい。例えば上記母体分子がフラーレンＣ６０であるとき、導入数を３乃至２４とすれば良い。より望ましくは５乃至２０程度とするのが良い。   Incidentally, fullerenes and carbon nanotubes are themselves insoluble in water. However, when a large amount of ion exchange groups are introduced into these, it will be eluted in water. Therefore, the number of ion exchange groups introduced per molecule of the ion exchanger is configured to be smaller than the critical value at which the ion exchanger is eluted in the treated water, thereby effectively preventing the elution. be able to. However, if the introduction number is made too small, the effect of reducing the filter medium is diminished. Therefore, it is desirable that the introduction number be as large as possible within a range smaller than the critical value. For example, when the base molecule is fullerene C60, the introduction number may be 3 to 24. More preferably, it should be about 5 to 20.

上記イオン交換基として、例えばスルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）を導入すれば良い。スルホン酸基は、陽イオン交換基として作用し、処理水中に含まれる鉛等の重金属イオンとプロトン（Ｈ+）とをイオン交換する。つまり処理水から鉛等の重金属イオンを除去することができる。 For example, a sulfonic acid group (—SO 3 H) may be introduced as the ion exchange group. The sulfonic acid group acts as a cation exchange group, and ion exchanges heavy metal ions such as lead and protons (H + ) contained in the treated water. That is, heavy metal ions such as lead can be removed from the treated water.

また、フラーレンやカーボンナノチューブは疎水性であって、水に分散させるためには例えばアルコールを添加する等、親水性を高める処置を必要とする。しかしスルホン酸基の導入によって親水性が向上するので、そのような処置をしなくても容易に水に分散させることができるようになる。   In addition, fullerenes and carbon nanotubes are hydrophobic, and in order to disperse them in water, for example, an alcohol is added to increase the hydrophilicity. However, since the hydrophilicity is improved by introduction of the sulfonic acid group, it can be easily dispersed in water without such treatment.

一方、処理水の方は、スルホン酸基から解離したプロトンによって酸性が強くなる（ｐＨ値が小さくなる）。浄水器のように、処理水を酸性化するのが望ましくない場合は、スルホン酸基のプロトンを他の陽イオンに置換したものを導入するようにすれば良い。例えばＮａ型の官能基（−ＳＯ3Ｎａ）とすれば良い。このようにすれば、処理水中のｐＨ変動を効果的に抑制することができる。 On the other hand, the treated water becomes more acidic (the pH value becomes smaller) due to protons dissociated from the sulfonic acid group. When it is not desirable to acidify the treated water as in the case of a water purifier, a product obtained by replacing the proton of the sulfonic acid group with another cation may be introduced. For example, a Na-type functional group (—SO 3 Na) may be used. If it does in this way, pH variation in treated water can be controlled effectively.

請求項６の水処理装置によると、上記ろ材を用いることによって、効率良く脱塩や塩転換等の水処理（例えば水や糖液の軟化、糖液の精製、ホルマリンの脱塩等）を行うことができ、装置全体を小型化することができる。あるいは従来のイオン交換樹脂と同量の上記ろ材を用いた場合には、ろ材の交換や再生の周期を延長することができ、メンテナンス性を向上させることができる。   According to the water treatment device of claim 6, by using the filter medium, water treatment such as desalting and salt conversion is efficiently performed (for example, softening of water and sugar solution, purification of sugar solution, desalination of formalin, etc.). And the entire apparatus can be downsized. Alternatively, when the same amount of the filter medium as that of the conventional ion exchange resin is used, it is possible to extend the period of replacement and regeneration of the filter medium, and to improve the maintainability.

特に、この水処理装置を、水道水の給水経路中に設けられて原水を浄化する浄水器とすると、より効果的である。従来の浄水器にイオン交換層を設ける場合、活性炭素層を併設し、残留塩素、トリハロメタン類、農薬及び臭気成分等の有機物などを吸着除去させるようにするのが一般的であった。しかしフラーレンやカーボンナノチューブを母体分子とする上記イオン交換体は、活性炭素と同様に上記残留塩素等を吸着除去する作用をも有する。しかもその単位容積あたりの吸着量は活性炭よりも格段に多く、１０倍程度が見込まれる。つまり上記ろ材は、従来のイオン交換樹脂と活性炭との両方の作用を同時になすことができ、しかもその能力は、これらよりも高くなっている。従って装置の小型化を格段に促進することができ、或いはメンテナンス性の向上効果を一層高めることができる。   In particular, it is more effective if this water treatment device is a water purifier that is provided in a tap water supply path and purifies raw water. When an ion exchange layer is provided in a conventional water purifier, an activated carbon layer is generally provided to adsorb and remove residual chlorine, trihalomethanes, agricultural chemicals, organic substances such as odor components, and the like. However, the ion exchanger using fullerene or carbon nanotube as a base molecule also has an action of adsorbing and removing the residual chlorine and the like in the same manner as activated carbon. Moreover, the amount of adsorption per unit volume is much larger than that of activated carbon, and about 10 times is expected. That is, the filter medium can simultaneously perform the functions of both the conventional ion exchange resin and the activated carbon, and the ability is higher than these. Therefore, the downsizing of the apparatus can be promoted remarkably, or the effect of improving maintainability can be further enhanced.

請求項８の発明によると、ハロゲン化した前駆体を経由させることによってイオン交換基の導入数を適度に抑制することができる。つまり導入数が上記臨界値を越えない範囲で可及的に多くなるようにすることができる。この方法により、請求項２または３に示すろ材を容易に得ることができる。   According to the invention of claim 8, the number of introduced ion exchange groups can be moderately suppressed by passing through a halogenated precursor. That is, the number of introductions can be increased as much as possible within a range not exceeding the critical value. By this method, the filter medium shown in claim 2 or 3 can be easily obtained.

以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明のイオン交換体の分子構造を示す説明図であり、（ａ）はフラーレンＣ６０にスルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）を導入したもの、（ｂ）はカーボンナノチューブにスルホン酸基系Ｎａ型の官能基（−ＳＯ3Ｎａ）を導入したもの、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）と比較するために示した黒鉛（グラファイト）の分子構造である。それぞれ炭素原子を黒丸で示している。 FIG. 1 is an explanatory view showing the molecular structure of the ion exchanger of the present invention, wherein (a) is a fullerene C60 introduced with a sulfonic acid group (—SO 3 H), and (b) is a carbon nanotube with sulfonic acid. The basic Na-type functional group (—SO 3 Na) introduced, (c) is the molecular structure of graphite shown for comparison with (a) and (b). Each carbon atom is indicated by a black circle.

図１（ａ）に示す分子は、代表的なフラーレンであるフラーレンＣ６０にスルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）を導入したものである。フラーレンＣ６０は、６０個の炭素原子がサッカーボール状に立体的に配列された構造となっており、１２個の５角形（５員環）と２０個の６角形（６員環）とからなっている。図１（ａ）では便宜上特定の炭素原子に５個のスルホン酸基が結合しているように示しているが、これは実際の導入状態および導入数を限定するものではない。以下、図１（ａ）に示す分子をフラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｈ）ｎと記す。ｎはＣ６０の１分子当たりに導入されたスルホン酸基の数である。ｎの値はｎ＝３〜２４が望ましく、ｎ＝５〜２０がより望ましい。 The molecule shown in FIG. 1A is obtained by introducing a sulfonic acid group (—SO 3 H) into fullerene C60, which is a typical fullerene. Fullerene C60 has a structure in which 60 carbon atoms are three-dimensionally arranged like a soccer ball, and consists of 12 pentagons (5-membered ring) and 20 hexagons (6-membered ring). ing. In FIG. 1A, for convenience, it is shown that five sulfonic acid groups are bonded to a specific carbon atom, but this does not limit the actual state of introduction and the number of introductions. Hereinafter, the molecule shown in FIG. 1A is referred to as fullerenes C60 (—SO 3 H) n. n is the number of sulfonic acid groups introduced per molecule of C60. The value of n is preferably n = 3 to 24, and more preferably n = 5 to 20.

図１（ｂ）に示す分子は、一般的なカーボンナノチューブにスルホン酸基系Ｎａ型の官能基（−ＳＯ3Ｎａ）を導入したものである。カーボンナノチューブは、図１（ｃ）に示すグラファイトのシートを円筒状に丸めたような構造となっている。両端は５員環（斜線で示す）を形成することによって半球状に閉じている（フラーレンを半分に切ったような構造）。図１（ｂ）では便宜上特定の炭素原子に８個のイオン官能基が結合しているように示しているが、これは実際の導入状態および導入数を限定するものではない。なお官能基（−ＳＯ3Ｎａ）は、比較的５員環の周りに導入され易い。 The molecule shown in FIG. 1B is obtained by introducing a sulfonic acid group-based Na-type functional group (—SO 3 Na) into a general carbon nanotube. The carbon nanotube has a structure in which the graphite sheet shown in FIG. 1C is rolled into a cylindrical shape. Both ends are closed in a hemispherical shape by forming a five-membered ring (shown by diagonal lines) (a structure in which fullerene is cut in half). In FIG. 1B, for convenience, eight ionic functional groups are shown bonded to a specific carbon atom, but this does not limit the actual introduction state and the number of introductions. The functional group (—SO 3 Na) is relatively easily introduced around the 5-membered ring.

フラーレンやカーボンナノチューブに導入するイオン交換基の種類は、図１（ａ）、（ｂ）に示すものに限定するものではない。例えばフラーレンＣ６０にイオン交換基（−ＳＯ3Ｎａ）を導入してフラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎとしても良く、カーボンナノチューブにスルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）を導入しても良い。 The type of ion exchange group introduced into fullerene or carbon nanotube is not limited to that shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). For example, ion exchange groups (—SO 3 Na) may be introduced into fullerene C60 to form fullerenes C60 (—SO 3 Na) n, or sulfonic acid groups (—SO 3 H) may be introduced into carbon nanotubes.

次に、フラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎからなるイオン交換体の製造方法について、２通りの方法を説明する。第１の製造方法は、フラーレンＣ６０を一旦ハロゲン化し、その後スルホン化する方法である。この方法は次の（１）〜（４）に示す工程を含んでいる。
（１）０．５０ｇのフラーレンＣ６０に６％次亜塩素酸ナトリウムを２０ｍｌ加える。
（２）鉄粉（Ｆｅ）を０．０２ｇ加える。これによりハロゲン化が促進され、前駆体Ｃ６０Ｃｌｎ（ｎはＣ６０と結合したＣｌ（塩素）の数）を得る。
（３）硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）を０．２ｇ添加する。これによりスルホン化され、フラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎを得る。
（４）（３）で得られた溶液を０．３μｍのろ紙でろ過し、４０℃で６時間乾燥してフラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎからなるイオン交換体を得る。 Next, two methods for producing an ion exchanger composed of fullerenes C60 (—SO 3 Na) n will be described. The first production method is a method in which fullerene C60 is once halogenated and then sulfonated. This method includes the following steps (1) to (4).
(1) 20 ml of 6% sodium hypochlorite is added to 0.50 g of fullerene C60.
(2) Add 0.02 g of iron powder (Fe). As a result, halogenation is promoted to obtain a precursor C60Cln (n is the number of Cl (chlorine) bonded to C60).
(3) 0.2 g of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) is added. As a result, it is sulfonated to obtain fullerenes C60 (—SO 3 Na) n.
(4) The solution obtained in (3) is filtered through a 0.3 μm filter paper and dried at 40 ° C. for 6 hours to obtain an ion exchanger composed of fullerenes C60 (—SO 3 Na) n.

以下、上記（１）〜（４）の工程を経て得られたイオン交換体をハロゲン化仕様のイオン交換体と称する。   Hereinafter, the ion exchanger obtained through the steps (1) to (4) is referred to as a halogenated ion exchanger.

フラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎからなるイオン交換体の第２の製造方法は、フラーレンＣ６０に濃硫酸を添加して得る方法であり、ハロゲン化を経由しない。この方法は次の（１１）〜（１４）に示す工程を含んでいる。
（１１）０．５０ｇのフラーレンＣ６０に濃硫酸を２０ｍｌ加える。
（１２）さらに４０℃で１６時間放置する。
（１３）５０％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加し、中和する。これによりスルホン化されたフラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎを得る。
（１４）（１３）で得られた溶液を０．３μｍのろ紙でろ過し、４０℃で６時間乾燥してフラーレン類Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎからなるイオン交換体を得る。 The second method for producing an ion exchanger made of fullerenes C60 (—SO 3 Na) n is a method obtained by adding concentrated sulfuric acid to fullerene C60, and does not go through halogenation. This method includes the following steps (11) to (14).
(11) Add 20 ml of concentrated sulfuric acid to 0.50 g of fullerene C60.
(12) Leave at 40 ° C. for 16 hours.
(13) Add 50% sodium hydroxide (NaOH) to neutralize. Thus, sulfonated fullerenes C60 (—SO 3 Na) n are obtained.
(14) The solution obtained in (13) is filtered through a 0.3 μm filter paper and dried at 40 ° C. for 6 hours to obtain an ion exchanger composed of fullerenes C60 (—SO 3 Na) n.

以下、上記（１１）〜（１４）の工程を経て得られたイオン交換体を濃硫酸仕様のイオン交換体と称する。   Hereinafter, the ion exchanger obtained through the steps (11) to (14) is referred to as a concentrated sulfuric acid ion exchanger.

次に、上記第１の製造方法で得られたハロゲン化仕様のイオン交換体および上記第２の製造方法で得られた濃硫酸仕様のイオン交換体の、鉛（Ｐｂ）イオン除去試験について説明する。試験は次の（イ）〜（ハ）の手順で行った。
（イ）ろ材の固定
（イ−１）試料Ａ、試料Ｂ、比較試料Ｑ１および比較試料Ｑ２をそれぞれ準備した。試料Ａはハロゲン化仕様のＣ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎ、試料Ｂは濃硫酸仕様のＣ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｍ（ｍはｎと同義であるが、試料Ａと区別するためにｍとした）、比較試料Ｑ１は母体フラーレンＣ６０（官能基を導入しないもの）、比較試料Ｑ２は従来のイオン交換樹脂（市販品の強酸性陽イオン交換樹脂で、交換容量２．０ｍｅｑ／ｍｌ以上のもの）である。
（イ−２）０．２ｇの比較試料Ｑ１にアルコール５０ｍｌを加え、さらに水を加えて１００ｍｌの溶液とした。アルコールは、疎水性であるフラーレンＣ６０を溶液中に分散し易くするために添加するものである。
（イ−３）試料Ａ，Ｂ各０．２ｇに水を加え、各１００ｍｌの溶液とした。試料Ａ，Ｂはスルホン化によって親水性が向上しており、アルコールを添加しなくても容易に分散するので水のみを加えた。
（イ−４）試料Ａ，Ｂおよび比較試料Ｑ１の各溶液に超音波を５分間照射し、各溶液中の各イオン交換体を分散させた。
（イ−５）各溶液を０．３μｍのろ紙でろ過し、ろ紙上に各試料を固定した。
（イー６）２．０ｇの比較試料Ｑ２を均一な厚さとなるようにろ紙上に固定した。 Next, a lead (Pb) ion removal test of the halogenated ion exchanger obtained by the first production method and the concentrated sulfuric acid ion exchanger obtained by the second production method will be described. . The test was performed according to the following procedures (a) to (c).
(A) Fixing of filter medium (A-1) Sample A, sample B, comparative sample Q1 and comparative sample Q2 were prepared. Sample A C60 (-SO 3 Na) n halogenated specification, although Sample B is C60 (-SO 3 Na) m ( m of concentrated sulfuric specification is synonymous with n, and m in order to distinguish it from the sample A Comparative sample Q1 is a base fullerene C60 (no functional group introduced), and comparative sample Q2 is a conventional ion exchange resin (commercially strong acid cation exchange resin having an exchange capacity of 2.0 meq / ml or more) ).
(Ii-2) 50 ml of alcohol was added to 0.2 g of the comparative sample Q1, and water was further added to make a 100 ml solution. Alcohol is added to facilitate dispersion of hydrophobic fullerene C60 in the solution.
(A-3) Water was added to 0.2 g of each of Samples A and B to prepare 100 ml solutions. Samples A and B had improved hydrophilicity by sulfonation, and were easily dispersed without adding alcohol, so only water was added.
(A-4) Each solution of samples A and B and comparative sample Q1 was irradiated with ultrasonic waves for 5 minutes to disperse each ion exchanger in each solution.
(A-5) Each solution was filtered with 0.3 μm filter paper, and each sample was fixed on the filter paper.
(E6) 2.0 g of the comparative sample Q2 was fixed on the filter paper so as to have a uniform thickness.

（ロ）試験液の作成
（ロ−１）硝酸鉛Ｐｂ（ＮＯ3）2を水に溶かし、濃度５０μｇ／Ｌの硝酸鉛水溶液を得た。
（ロ−２）原子吸光分析装置にて鉛濃度が５０μｇ／Ｌであることを確認した。 (B) Preparation of test solution (b-1) Lead nitrate Pb (NO 3 ) 2 was dissolved in water to obtain a lead nitrate aqueous solution having a concentration of 50 μg / L.
(B-2) It was confirmed by an atomic absorption spectrometer that the lead concentration was 50 μg / L.

（ハ）通水試験
（ハ−１）上記（イ−５）及び（イ−６）で得た各ろ紙に上記（ロ−１）で得た硝酸鉛水溶液を１００ｍｌ／分で通水し、各ろ液を採取した。試料Ａのろ液は無色透明であったが、試料Ｂのろ液はやや黄色みを帯びていた。
（ハ−２）採取した各ろ液の鉛濃度を原子吸光分析装置にて測定した。 (C) Water flow test (c-1) The lead nitrate aqueous solution obtained in (b-1) was passed through each filter paper obtained in (i-5) and (ii-6) at 100 ml / min, Each filtrate was collected. The filtrate of sample A was colorless and transparent, but the filtrate of sample B was slightly yellowish.
(C-2) The lead concentration of each collected filtrate was measured with an atomic absorption analyzer.

以上の手順によって得られた試験結果を下記表１に示す。   The test results obtained by the above procedure are shown in Table 1 below.

Figure 2006061747
Figure 2006061747

表１に示すように、試験液の鉛濃度が５０μｇ／Ｌであるとき、各ろ液の鉛濃度は、試料Ａが２．７μｇ／Ｌ、試料Ｂが２１μｇ／Ｌ、比較試料Ｑ１が５０μｇ／Ｌ、比較試料Ｑ２が１８μｇ／Ｌであった。従って鉛イオン（Ｐｂ2+）の除去率は、試料Ａが９５％、試料Ｂ５８％、比較試料Ｑ１が０％、比較試料Ｑ２が６４％であった。 As shown in Table 1, when the lead concentration of the test solution is 50 μg / L, the lead concentration of each filtrate is 2.7 μg / L for sample A, 21 μg / L for sample B, and 50 μg / L for comparative sample Q1. L and comparative sample Q2 were 18 μg / L. Therefore, the removal rate of lead ions (Pb 2+ ) was 95% for sample A, 58% for sample B, 0% for comparative sample Q1, and 64% for comparative sample Q2.

比較試料Ｑ１の除去率が０％であった理由は、比較試料Ｑ１にはイオン交換基が導入されておらず、鉛イオンがイオン交換されずにそのままろ液として流出したからと考えられる。   The reason why the removal rate of the comparative sample Q1 was 0% is considered that the ion exchange group was not introduced into the comparative sample Q1, and the lead ions flowed out as they were without ion exchange.

これに対し試料Ａでは９５％という高い除去率を示した。これは、試料Ａに導入されたイオン交換基（−ＳＯ3Ｎａ）のナトリウムイオン（Ｎａ+）と試験液中の鉛イオン（Ｐｂ2+）とが適正にイオン交換したため、試験液中の鉛イオンが効果的に除去されたものと考えられる。 In contrast, Sample A showed a high removal rate of 95%. This is because the sodium ion (Na + ) of the ion exchange group (—SO 3 Na) introduced into the sample A and the lead ion (Pb 2+ ) in the test solution were appropriately ion-exchanged. It is thought that the ions were effectively removed.

ところが試料Ｂでは除去率が５８％であり、鉛イオン除去効果は見られるものの、試料Ａよりも目減りしている。本来、試料Ａも試料Ｂも製造方法が異なるだけで、イオン交換体としては同等物であるはずである。それにこのような除去率の差が生じた理由は、次のように考えることができる。   However, the removal rate of Sample B is 58%, and although the lead ion removal effect is seen, it is less than that of Sample A. Originally, sample A and sample B should be equivalent as ion exchangers only in the production method. The reason why such a difference in the removal rate occurs can be considered as follows.

すなわち、試料Ｂも試料Ａと同様のイオン交換が行われたのであるが、試料Ｂではイオン交換してＰｂイオンを含んだイオン交換体分子自体が水に溶出し、ろ紙を通過してろ液に混入してしまったのである。ろ液が黄色みを帯びたのはこのためであると考えられる。このことから、試料Ｂ（Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｍ）のｍ値は、２０〜２４、乃至はそれ以上であったと考えられる。一般的に、ｍ値が約２４のとき、水１ｍｌに１００ｍｇ程度溶けることが知られており、２０以下では溶解性が低いことが知られている（つまり溶出の臨界値がｍ＝２０〜２４付近にある）からである。 That is, the sample B was subjected to the same ion exchange as the sample A, but in the sample B, the ion exchanger molecule itself containing Pb ions was ion-exchanged and eluted into water, and passed through the filter paper into the filtrate. It has been mixed. This is probably why the filtrate is yellowish. Therefore, m values of the sample B (C60 (-SO 3 Na) m) is 20 to 24, or is considered to have been more. Generally, when the m value is about 24, it is known that about 100 mg is dissolved in 1 ml of water, and it is known that the solubility is low at 20 or less (that is, the elution critical value is m = 20 to 24). Because it is in the vicinity.

また、以上のことから試料Ａ（Ｃ６０（−ＳＯ3Ｎａ）ｎ）のｎ値は、２０以下であり、かつイオン交換機能を充分有する程度（ｎ＝３〜５）以上であったことがわかる。これは、試料Ａを一旦ハロゲン化させてからスルホン化した効果であり、ハロゲン化によってイオン官能基の導入量が適度に抑制されたためであると考えられる。 Further, n values of Sample A (C60 (-SO 3 Na) n) From the above is 20 or less, and it can be seen that were the degree (n = 3 to 5) or more sufficiently with an ion exchange function . This is because the sample A was once halogenated and then sulfonated, and it is considered that the introduction amount of the ionic functional group was moderately suppressed by the halogenation.

また比較試料Ｑ２と比較すると、試料Ｂでは１／１０の使用量で同程度の除去率が得られ、試料Ａではさらにそれよりも高い除去率が得られた。このことから、試料Ａ、Ｂは比較試料Ｑ２（従来のイオン交換樹脂）よりも質量比で約１０倍乃至はそれ以上の高いイオン交換性能を有していることが確認できた。   Further, compared with the comparative sample Q2, the removal rate of the same degree was obtained with the use amount of 1/10 in the sample B, and the removal rate higher than that was obtained in the sample A. From this, it was confirmed that Samples A and B had a high ion exchange performance of about 10 times or more in mass ratio than Comparative Sample Q2 (conventional ion exchange resin).

次に、試料Ａに相当するハロゲン化仕様のイオン交換体をろ材の具体的な使用形態について説明する。図２は、本発明の一実施形態である浄水器カートリッジ２０（水処理装置の一例）の構造を模式的に示す正面断面図である。なお以下の説明において、便宜上図２の上下方向がこの浄水器カートリッジ２０の上下方向であるとするが、これは実際の使用条件を規制するものではなく、任意の部位を上側にして使用して良い。   Next, a specific usage form of the filter medium of the halogenated ion exchanger corresponding to the sample A will be described. FIG. 2 is a front cross-sectional view schematically showing the structure of a water purifier cartridge 20 (an example of a water treatment device) that is an embodiment of the present invention. In the following description, it is assumed that the vertical direction of FIG. 2 is the vertical direction of the water purifier cartridge 20 for the sake of convenience, but this does not regulate the actual use conditions, and an arbitrary part is used on the upper side. good.

この浄水器カートリッジ２０は、上部に流入口１ａと流出口１ｂとが設けられた略有底円筒形のハウジング１の内部に、より小径の中空糸膜モジュール３を設け、ハウジング１の下部開放端をキャップ２で蓋をした概略構造となっている。ハウジング１とキャップ２とはＯリング１６でシールされている。またハウジング１と中空糸膜モジュール３との間に形成される空間（環状隙間）は原水Ｗ１の通路となっている。   This water purifier cartridge 20 is provided with a hollow fiber membrane module 3 having a smaller diameter inside a substantially bottomed cylindrical housing 1 provided with an inlet 1a and an outlet 1b at the upper portion thereof. It has a schematic structure in which a cap 2 is covered with a cap. The housing 1 and the cap 2 are sealed with an O-ring 16. A space (annular gap) formed between the housing 1 and the hollow fiber membrane module 3 is a passage for the raw water W1.

中空糸膜モジュール３は、略円筒状の中空糸膜ケース４にイオン交換体付き中空糸膜５を格納したものである。イオン交換体付き中空糸膜５は中空糸膜６（ろ過材料）の膜壁外面にイオン交換体粒子７を均等に付着させたものである。従ってイオン交換体付き中空糸膜５は、イオン交換体粒子７によるイオン交換層であり、かつ中空糸膜６によるろ過層ともなっている。中空糸膜６はポリエチレン等からなる中空の糸膜であって、その膜壁には無数の微細孔（０．１μｍ程度）が設けられている。多数の中空糸膜６がＵ字状に束ねられ、その端部はポッティング部８で封止されており、各中空糸膜６の中空部のみが端面に開口するようになっている。   The hollow fiber membrane module 3 is obtained by storing a hollow fiber membrane 5 with an ion exchanger in a substantially cylindrical hollow fiber membrane case 4. The hollow fiber membrane 5 with ion exchanger is obtained by uniformly attaching ion exchanger particles 7 to the outer surface of the membrane wall of the hollow fiber membrane 6 (filtration material). Accordingly, the hollow fiber membrane 5 with the ion exchanger is an ion exchange layer made of the ion exchanger particles 7 and also a filtration layer made of the hollow fiber membrane 6. The hollow fiber membrane 6 is a hollow fiber membrane made of polyethylene or the like, and innumerable micropores (about 0.1 μm) are provided on the membrane wall. A large number of hollow fiber membranes 6 are bundled in a U-shape, and the end portions thereof are sealed with potting portions 8 so that only the hollow portions of the respective hollow fiber membranes 6 are opened at the end surfaces.

イオン交換体粒子７は、上記試料Ａ（ハロゲン化仕様のイオン交換体）に相当する粒子である。イオン交換体粒子７は各分子が自然に凝集して、中空糸膜６の微細孔よりも大きな粒径の粉末状粒子となっている。イオン交換体粒子７の総容積は、同じ浄水性能、同じ交換周期の従来構造における活性炭およびイオン交換樹脂の総容積の１／１０以下である。従って、中空糸膜ケース４を殆ど大型化することなく中空糸膜６に付着させることができる。   The ion exchanger particles 7 are particles corresponding to the sample A (halogenated ion exchanger). In the ion exchanger particles 7, each molecule naturally aggregates to form powder particles having a particle size larger than the fine pores of the hollow fiber membrane 6. The total volume of the ion exchanger particles 7 is 1/10 or less of the total volume of the activated carbon and the ion exchange resin in the conventional structure having the same water purification performance and the same exchange cycle. Therefore, the hollow fiber membrane case 4 can be attached to the hollow fiber membrane 6 with almost no increase in size.

中空糸膜ケース４の上端付近外周部はＯリング１５を介してハウジング１に接合されている。また、中空糸膜ケース４の下端はキャップ２に当接しているが、円筒部分の一部を切り欠いた通水部４ａが形成されている。すなわち原水Ｗ１がこの通水部４ａを通って中空糸膜ケース４の外径側から内径側へ流入できるようになっている。中空糸膜ケース４の内径側の、イオン交換体付き中空糸膜５より下方かつ通水部４ａより上方の部位に、中空糸膜ケース４の内径側全体に亘って不織布１０が設けられている。また不織布１０を支持するために通水孔を有するプレート１２が設けられている。   The outer peripheral portion near the upper end of the hollow fiber membrane case 4 is joined to the housing 1 via an O-ring 15. Moreover, although the lower end of the hollow fiber membrane case 4 is in contact with the cap 2, a water passage portion 4a is formed by cutting out a part of the cylindrical portion. That is, the raw water W1 can flow from the outer diameter side to the inner diameter side of the hollow fiber membrane case 4 through the water passing portion 4a. A non-woven fabric 10 is provided over the entire inner diameter side of the hollow fiber membrane case 4 at a position below the hollow fiber membrane with ion exchanger 5 and above the water passage 4a on the inner diameter side of the hollow fiber membrane case 4. . Moreover, in order to support the nonwoven fabric 10, the plate 12 which has a water flow hole is provided.

次にこの浄水器カートリッジ２０の浄水作用について説明する。原水Ｗ１が流入口１ａから流入し、浄水Ｗ２となって流出口１ｂから流出する流れの方向を図２中の矢印で示す。原水Ｗ１は、流入口１ａからハウジング１の内部に流入すると、そのままハウジング１と中空糸膜モジュール３との間の環状隙間を通って通水部４ａから中空糸膜ケース４の内径側に流入する。そして不織布１０を通過する。このとき、不織布１０によって比較的大きな不純物が除去される。   Next, the water purification action of the water purifier cartridge 20 will be described. The direction of the flow in which the raw water W1 flows in from the inflow port 1a and becomes purified water W2 and flows out of the outflow port 1b is indicated by arrows in FIG. If raw | natural water W1 flows in into the inside of the housing 1 from the inflow port 1a, it will flow in into the internal diameter side of the hollow fiber membrane case 4 from the water flow part 4a through the annular clearance between the housing 1 and the hollow fiber membrane module 3 as it is. . And it passes through the nonwoven fabric 10. At this time, relatively large impurities are removed by the nonwoven fabric 10.

次にこの水はイオン交換体付き中空糸膜５の膜壁に付着したイオン交換体粒子７に接触する。ここでイオン交換体粒子７は、水中に含まれる鉛等の陽イオンをイオン交換によって除去する。さらに、母体分子であるフラーレンＣ６０の作用によって、原水中に含まれる残留塩素、トリハロメタン類、農薬、臭気成分および有機溶剤等の有機物などを吸着除去する。すなわち従来の陽イオン交換樹脂と活性炭との両方の作用を同時になす。   Next, the water comes into contact with the ion exchanger particles 7 attached to the membrane wall of the hollow fiber membrane 5 with the ion exchanger. Here, the ion exchanger particles 7 remove cations such as lead contained in water by ion exchange. Furthermore, residual chlorine, trihalomethanes, agricultural chemicals, odor components, organic substances such as organic solvents and the like contained in the raw water are adsorbed and removed by the action of fullerene C60 which is a base molecule. That is, both the functions of the conventional cation exchange resin and activated carbon are performed simultaneously.

次に水は中空糸膜６の膜壁に設けられた微細孔から中空糸膜６の内部中空部へ流入する。その際、鉄錆、カビ、濁り及び一般細菌などがろ過によって除去される。こうして中空糸膜６を通過して浄化された浄水Ｗ２が、流出口１ｂから流出する。なお、中空糸膜６の膜壁に付着したイオン交換体粒子７は、その粒径が中空糸膜６の微細孔より大きいので膜壁外面に留まり、流出口１ｂから流出することはない。   Next, water flows from the micropores provided in the membrane wall of the hollow fiber membrane 6 into the internal hollow portion of the hollow fiber membrane 6. At that time, iron rust, mold, turbidity, general bacteria, and the like are removed by filtration. The purified water W2 thus purified through the hollow fiber membrane 6 flows out from the outlet 1b. The ion exchanger particles 7 adhering to the membrane wall of the hollow fiber membrane 6 remain on the outer surface of the membrane wall because the particle size is larger than the micropores of the hollow fiber membrane 6, and do not flow out from the outlet 1b.

また、イオン交換体粒子７のイオン交換以外の作用（活性炭相当の作用）による吸着力は物質同士の化学的な結合（ファン・デル・ワールス力や共有結合など）によって得られると考えられるため、活性炭のように吸着した物質を高温で容易に離すことがなく、原水Ｗ１が比較的高温のお湯であっても高い浄水性能を期待することができる。   In addition, it is considered that the adsorptive power by the action other than the ion exchange of the ion exchanger particles 7 (the action equivalent to activated carbon) is obtained by chemical bonding between substances (Van der Waals force, covalent bond, etc.). A substance adsorbed like activated carbon is not easily separated at a high temperature, and high water purification performance can be expected even if the raw water W1 is a relatively hot water.

以上のように、この浄水器カートリッジ２０は、少量のイオン交換体粒子７によって高い陽イオン除去性能や陽イオン以外の物質の吸着除去性能が得られるので、充分な浄水能力を維持しつつ大幅に小型化することができる。或いは同程度の大きさであれば交換周期をより長くすることができる。   As mentioned above, since this water purifier cartridge 20 can obtain high cation removal performance and adsorption removal performance of substances other than cations by a small amount of ion exchanger particles 7, it can be drastically maintained while maintaining sufficient water purification capacity. It can be downsized. Or if it is a comparable magnitude | size, a replacement period can be made longer.

次に、イオン交換体付き中空糸膜５の製造方法および製造装置について説明する。   Next, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the hollow fiber membrane 5 with an ion exchanger will be described.

図３は、中空糸膜６にイオン交換体粒子７を付着させるために用いられるイオン交換体付着装置３０の主要部の構造を模式的に示す正面断面図である。   FIG. 3 is a front sectional view schematically showing the structure of the main part of an ion exchanger attaching device 30 used for attaching the ion exchanger particles 7 to the hollow fiber membrane 6.

イオン交換体付着装置３０の主要な構成は、処理対象の中空糸膜モジュール３を支持する基台３３と、基台３３に接続される吸引ポンプ３４と、基台３３に支持された中空糸膜モジュール３の上方にバルブ３２を介して設けられる貯溜槽３１とからなる。   The main components of the ion exchanger attachment device 30 are a base 33 that supports the hollow fiber membrane module 3 to be processed, a suction pump 34 that is connected to the base 33, and a hollow fiber membrane that is supported by the base 33. A storage tank 31 is provided above the module 3 via a valve 32.

基台３３の上部は有底円筒形に成形された支持部３３ａが設けられており、中空糸膜ケース４のポッティング部８付近が途中まで嵌挿された状態で中空糸膜モジュール３を支持する（図２の中空糸膜モジュール３とは上下反転した状態）。基台３３には支持部３３ａの底面に開口する吸引通路３３ｂが形成され、この吸引通路３３ｂに吸引ポンプ３４が接続されており、さらに吸引ポンプ３４には排水路３５が接続されている。   An upper portion of the base 33 is provided with a support portion 33a formed in a bottomed cylindrical shape, and supports the hollow fiber membrane module 3 in a state where the vicinity of the potting portion 8 of the hollow fiber membrane case 4 is partially inserted. (The state upside down with respect to the hollow fiber membrane module 3 of FIG. 2). A suction passage 33b that opens to the bottom surface of the support portion 33a is formed in the base 33, a suction pump 34 is connected to the suction passage 33b, and a drainage passage 35 is connected to the suction pump 34.

一方、支持された中空糸膜モジュール３の上方（通水部４ａ側）には有底円筒形の貯溜槽３１が設けられている。貯溜槽３１にはイオン交換体粒子混入液７’が貯溜されている。イオン交換体混入液７’は、水にイオン交換体粒子７を分散させたものである。   On the other hand, a bottomed cylindrical storage tank 31 is provided above the supported hollow fiber membrane module 3 (on the water passage 4a side). In the storage tank 31, an ion exchanger particle mixed liquid 7 'is stored. The ion exchanger mixed liquid 7 ′ is obtained by dispersing the ion exchanger particles 7 in water.

貯溜槽３１の底部には超音波照射手段として超音波振動子３７が設けられ、電気回路３８から所定の電力が供給されることにより、内部のイオン交換体粒子混入液７’に超音波を照射することができるようになっている。   An ultrasonic transducer 37 is provided at the bottom of the storage tank 31 as ultrasonic irradiation means, and a predetermined electric power is supplied from the electric circuit 38 to irradiate the internal ion exchanger particle mixed liquid 7 ′ with ultrasonic waves. Can be done.

また貯溜槽３１の底面には導入口３１ａおよびバルブ３２が接続されており、その先端は中空糸膜ケース４の通水部４ａ側に嵌挿されている。従って、導入口３１ａ、支持部３３ａ、吸引通路３３ｂおよび排水路３５は、貯溜槽３１からイオン交換体混入液７’を導いて中空糸膜６に通す混入液経路を形成している。   In addition, an inlet 31 a and a valve 32 are connected to the bottom surface of the storage tank 31, and the distal ends thereof are fitted into the water passage portion 4 a side of the hollow fiber membrane case 4. Accordingly, the inlet 31a, the support portion 33a, the suction passage 33b, and the drainage passage 35 form a mixed liquid path that guides the ion exchanger mixed liquid 7 'from the storage tank 31 and passes it through the hollow fiber membrane 6.

なお、図３では中空糸膜モジュール３が処理のために支持された状態を示しているが、中空糸膜モジュール３は導入口３１ａを上下させることによって着脱可能となっている。   Although FIG. 3 shows a state in which the hollow fiber membrane module 3 is supported for processing, the hollow fiber membrane module 3 can be detached by moving the inlet 31a up and down.

次にこのフラーレン付着装置３０の作動について説明する。まず貯溜槽３１内で水中にイオン交換体粒子７を混入し、イオン交換体混入液７’を作る。次に電気回路３８からの所定の電力によって超音波振動子３７を作動させ、イオン交換体混入液７’に超音波を照射する。当実施形態では４５ｋＨｚの超音波を照射している。照射時間は、２００ｍｌ（フラーレン０．３ｇ）に対し５分である。   Next, the operation of the fullerene adhering apparatus 30 will be described. First, ion exchanger particles 7 are mixed in water in the storage tank 31 to produce an ion exchanger mixed liquid 7 '. Next, the ultrasonic transducer 37 is operated by a predetermined electric power from the electric circuit 38 to irradiate the ion exchanger mixed liquid 7 ′ with ultrasonic waves. In this embodiment, 45 kHz ultrasonic waves are applied. The irradiation time is 5 minutes for 200 ml (fullerene 0.3 g).

超音波照射によって速やかに良好な分散（イオン交換体混入液７’全体が褐色になる）が得られるので、その後、処理対象の中空糸膜モジュール３（中空糸膜ケース４に中空糸膜６を装着したもの）を図３に示すように支持した後、バルブ３２を開けると共に吸引ポンプ３４にて吸引する。するとイオン交換体混入液７’が中空糸膜ケース４の内部に導かれる。そしてイオン交換体混入液７’は、中空糸膜６の使用状態の通水方向と同一方向に流れて中空糸膜６の微細孔を通過する。ただしイオン交換体粒子７は、その粒径が中空糸膜６の微細孔よりも大きいのでこの微細孔を通過することなく、中空糸膜６の膜壁に留まる。従って水のみが中空糸膜６を通過することになり、吸引通路３３ｂおよび吸引ポンプ３４を経由して排水路３５から排出される。   Since a good dispersion (the whole of the ion exchanger mixed solution 7 ′ becomes brown) is quickly obtained by ultrasonic irradiation, the hollow fiber membrane module 3 to be treated (the hollow fiber membrane 6 is attached to the hollow fiber membrane case 4). 3), the valve 32 is opened and suction is performed by the suction pump 34. As shown in FIG. Then, the ion exchanger mixed liquid 7 ′ is guided into the hollow fiber membrane case 4. The ion exchanger mixed liquid 7 ′ flows in the same direction as the water flow direction of the hollow fiber membrane 6 in use and passes through the micropores of the hollow fiber membrane 6. However, since the particle size of the ion exchanger particles 7 is larger than the micropores of the hollow fiber membrane 6, the ion exchanger particles 7 stay on the membrane wall of the hollow fiber membrane 6 without passing through the micropores. Accordingly, only water passes through the hollow fiber membrane 6 and is discharged from the drainage channel 35 via the suction passage 33 b and the suction pump 34.

こうしてイオン交換体混入液７’の通水を行うと、中空糸膜６の膜壁には次第にイオン交換体粒子７の付着層が形成される。イオン交換体混入液７’は、中空糸膜６の通水抵抗の小さい箇所（周囲より付着層の薄い箇所）により多く流れる。従って一時的に付着層の薄い箇所が生じても、そこにはより多くのイオン交換体粒子７が付着するようになり、結果的に全体的に均一な付着層が形成されることになる。   When the ion exchanger mixed liquid 7 ′ is passed through in this way, an adhesion layer of the ion exchanger particles 7 is gradually formed on the membrane wall of the hollow fiber membrane 6. A large amount of the ion exchanger mixed liquid 7 ′ flows in a portion of the hollow fiber membrane 6 where the water flow resistance is small (a portion where the adhesion layer is thinner than the surroundings). Therefore, even if a thin portion of the adhesion layer is temporarily generated, more ion exchanger particles 7 are adhered thereto, and as a result, a uniform adhesion layer is formed as a whole.

充分なイオン交換体粒子７の付着層が形成された後、バルブ３２を閉じると共に吸引ポンプ３４の作動を停止して、中空糸膜６へのイオン交換体粒子７の付着が完了する。その後、中空糸膜モジュール３を取り出し、イオン交換体付き中空糸膜５を乾燥させる。   After a sufficient adhesion layer of the ion exchanger particles 7 is formed, the valve 32 is closed and the operation of the suction pump 34 is stopped to complete the attachment of the ion exchanger particles 7 to the hollow fiber membrane 6. Then, the hollow fiber membrane module 3 is taken out and the hollow fiber membrane 5 with an ion exchanger is dried.

最後に、中空糸膜モジュール３にプレート１２および不織布１０を取り付けるとともに、これをハウジング１に取り付けてキャップ２で蓋をし、浄水器カートリッジ２０の完成となる。   Finally, the plate 12 and the nonwoven fabric 10 are attached to the hollow fiber membrane module 3, and the plate 12 and the nonwoven fabric 10 are attached to the housing 1, covered with the cap 2, and the water purifier cartridge 20 is completed.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、各請求項の範囲で適宜変形して良い。例えばイオン交換体粒子７として、上記試料Ａに相当する粒子以外のものを使用しても良い。例えば母体分子としてフラーレンＣ６０以外の他のフラーレン（Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４等）を用いても良く、カーボンナノチューブ（図１（ｂ）に示すような単層のものの他に、入れ子状に多層構造となったものや捻れたもの、途中で径が変化するもの、枝分かれするもの等も含む）を用いても良い。またフラーレンとカーボンナノチューブとを混合したものであっても良い。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this Embodiment, You may deform | transform suitably in the range of each claim. For example, as the ion exchanger particles 7, particles other than those corresponding to the sample A may be used. For example, other fullerenes (C70, C76, C78, C82, C84, etc.) other than fullerene C60 may be used as the base molecule, and carbon nanotubes (in addition to single-walled ones as shown in FIG. 1 (b)) are nested. In addition, those having a multi-layered structure, twisted ones, ones whose diameter changes in the middle, ones having branches, etc.) may also be used. Further, a mixture of fullerene and carbon nanotube may be used.

導入する陽イオン交換基は、上記のようなナトリウム型（−ＳＯ3Ｎａ）に限らず、他の陽イオンの型、例えばカルシウム型（−（ＳＯ3）2Ｃａ）等であっても良い。また適宜ｐＨの調節手段を併用する場合には、ベースのスルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）を導入しても良い。さらに、陽イオン官能基はスルホン酸基系以外のものでも良く、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、硫酸エステル基（−ＯＳＯ3Ｈ）またはフェノール性ヒドロキシル基（−ＯＨ）等であっても良い。またこれら各官能基のプロトンをＮａ+やＣａ2+等に置換したものであっても良い。 The cation exchange group to be introduced is not limited to the sodium type (—SO 3 Na) as described above, but may be other cation types such as calcium type (— (SO 3 ) 2 Ca). In addition, when an appropriate pH adjusting means is used in combination, a base sulfonic acid group (—SO 3 H) may be introduced. Further, the cationic functional group may be other than a sulfonic acid group, and may be a carboxyl group (—COOH), a sulfate ester group (—OSO 3 H), a phenolic hydroxyl group (—OH), or the like. Further, the protons of these functional groups may be substituted with Na + , Ca 2+ or the like.

イオン交換体粒子７は、母体分子に陰イオン交換基を導入したものであっても良い。陰イオン交換基としては、４級アンモニウム塩基や１〜３級アミノ基が好適である。これらの陰イオン交換基によって、処理水中の硝酸イオンや亜硝酸イオン等の陰イオンを除去することができる。例えば井戸水にはこれらの陰イオンを多く含むことがあり、その浄化に効果的である。またイミノジ酢酸型、ポリアミン型とすることで、キレート形成により金属イオンの除去も可能となる。   The ion exchanger particles 7 may be those obtained by introducing an anion exchange group into a base molecule. As the anion exchange group, a quaternary ammonium base or a primary to tertiary amino group is preferable. By these anion exchange groups, anions such as nitrate ions and nitrite ions in the treated water can be removed. For example, well water may contain many of these anions, which is effective for purification. Further, by using an iminodiacetic acid type or a polyamine type, metal ions can be removed by chelate formation.

上記スルホン酸基を導入したイオン交換体粒子７は親水性が高いので、上記イオン交換体付着装置３０では、貯溜槽３１内でイオン交換体粒子７を水に分散させた。しかし親水性の低い、或いは疎水性のイオン交換基を導入した場合には、水に代わる適宜溶媒に分散させるようにしても良い。例えばエタノール等のアルコール水溶液を溶媒として用いても良い。   Since the ion exchanger particles 7 into which the sulfonic acid group has been introduced are highly hydrophilic, the ion exchanger particles 7 were dispersed in water in the storage tank 31 in the ion exchanger attachment device 30. However, when a low hydrophilicity or hydrophobic ion exchange group is introduced, it may be dispersed in a suitable solvent instead of water. For example, an alcohol aqueous solution such as ethanol may be used as the solvent.

また、現在知られている範囲で、母体分子のフラーレンは微量であるが有機溶剤に溶ける（但し通常の水に含まれる微量の有機溶剤には溶けないと考えられる）。このため、有機溶剤の吸着に関しては不充分となる虞がある。そこで母体分子のフラーレンをポリマー化して使用すると、有機溶剤に溶けなくなり、有機溶剤を確実に吸着することができる。フラーレンのポリマーは光重合によって得ることができる。   Further, within the currently known range, the fullerene of the base molecule is a small amount but is soluble in an organic solvent (however, it is considered that it is not soluble in a small amount of an organic solvent contained in normal water). For this reason, there exists a possibility that it may become inadequate regarding adsorption | suction of an organic solvent. Therefore, when the base molecule fullerene is polymerized and used, it cannot be dissolved in the organic solvent, and the organic solvent can be reliably adsorbed. Fullerene polymers can be obtained by photopolymerization.

また、必ずしもイオン交換体粒子７を中空糸膜６に付着させて用いる必要はなく、図４に示す従来構造において、活性炭層７９およびイオン交換ブロック８１に代えてイオン交換体粒子７からなる吸着層を設けても良い。この場合でも、イオン交換体粒子７の容積を活性炭層７９とイオン交換ブロック８１との合計容積よりも格段に小さくすることができるので、全体として浄水器カートリッジ２０の大幅な小型化が図られる。なおその場合、イオン交換体粒子７を粉末状のまま用いると、充填中に飛散したり粉末で構成される吸着層の高さが偏ったりして性能が安定しない虞がある。そこでイオン交換体粒子７を扱い易い粒径（０．０７５〜１．７ｍｍ）に造粒して用いると、これらが効果的に防止されて好便である。   Further, it is not always necessary to use the ion exchanger particles 7 while adhering to the hollow fiber membrane 6. In the conventional structure shown in FIG. 4, the adsorption layer made of the ion exchanger particles 7 instead of the activated carbon layer 79 and the ion exchange block 81 is used. May be provided. Even in this case, since the volume of the ion exchanger particles 7 can be made much smaller than the total volume of the activated carbon layer 79 and the ion exchange block 81, the water purifier cartridge 20 can be significantly downsized as a whole. In this case, if the ion exchanger particles 7 are used in the form of powder, the performance may not be stable because they are scattered during filling or the height of the adsorption layer made of powder is biased. Therefore, if the ion exchanger particles 7 are granulated to a particle size (0.075 to 1.7 mm) that is easy to handle, these are effectively prevented and convenient.

また、イオン交換体粒子７を、細孔を有する多孔質材料（活性炭やセラミック等）に含有（吸蔵や含浸を含む）させて用いても良い。この場合、多孔質材料の細孔による物理的吸着とイオン交換体粒子７によるイオン交換作用および物質同士の科学的結合とが併用され、より高い浄水性能を期待することができる。   Alternatively, the ion exchanger particles 7 may be contained (including occlusion and impregnation) in a porous material (activated carbon, ceramic, etc.) having pores. In this case, physical adsorption by the pores of the porous material, ion exchange action by the ion exchanger particles 7 and scientific bonding between the substances are used in combination, and higher water purification performance can be expected.

フラーレン付着装置３０において、必ずしも当実施形態のように貯溜槽３１内で超音波を照射する必要はなく、例えば別途超音波照射のための槽を設け、その槽内でイオン交換体粒子７を水（または溶媒）中に充分分散させた後、このイオン交換体混入液７’を貯溜槽３１内に移すようにしても良い。   In the fullerene adhering apparatus 30, it is not always necessary to irradiate ultrasonic waves in the storage tank 31 as in this embodiment. For example, a tank for ultrasonic irradiation is separately provided, and the ion exchanger particles 7 are placed in the tank. After sufficiently dispersing in (or solvent), this ion exchanger mixed liquid 7 ′ may be transferred into the storage tank 31.

イオン交換体粒子７をろ材として用いる水処理装置は、上記浄水器カートリッジ２０に限定するものではない。例えば水や糖液の軟化装置、糖液の精製装置、ホルマリンの脱塩装置等の水処理装置において、イオン交換樹脂やキレート樹脂に代えて用いることにより、同様に装置の小型化を図ることができる。   The water treatment apparatus that uses the ion exchanger particles 7 as a filter medium is not limited to the water purifier cartridge 20. For example, in water treatment devices such as water and sugar solution softening devices, sugar solution purification devices, and formalin desalination devices, it is possible to reduce the size of the devices in the same manner by using them instead of ion exchange resins and chelate resins. it can.

本発明のイオン交換体の分子構造を示す説明図であり、（ａ）はフラーレンＣ６０にスルホン酸基を導入したもの、（ｂ）はカーボンナノチューブにスルホン酸基系Ｎａ型の官能基を導入したもの、（ｃ）は黒鉛の分子構造である。It is explanatory drawing which shows the molecular structure of the ion exchanger of this invention, (a) introduce | transduced the sulfonic acid group into fullerene C60, (b) introduced the sulfonic acid group type Na type functional group into the carbon nanotube. (C) is the molecular structure of graphite. 本発明に係る一実施形態の浄水器カートリッジの構造を模式的に示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows typically the structure of the water purifier cartridge of one Embodiment which concerns on this invention. 上記浄水器カートリッジを製造するためのフラーレン付着装置の主要部の構造を模式的に示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows typically the structure of the principal part of the fullerene adhesion apparatus for manufacturing the said water purifier cartridge. 従来の浄水器カートリッジの構造を模式的に示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the conventional water purifier cartridge typically.

符号の説明Explanation of symbols

５ イオン交換体付き中空糸膜（イオン交換層）
７ イオン交換体粒子（イオン交換体、水処理用ろ材）
２０ 浄水器カートリッジ（水処理装置） 5 Hollow fiber membrane with ion exchanger (ion exchange layer)
7 Ion exchanger particles (ion exchanger, filter medium for water treatment)
20 Water purifier cartridge (water treatment device)

Claims (8)

イオン交換体を主要成分とする水処理用ろ材であって、
上記イオン交換体は、フラーレンまたはその重合体またはカーボンナノチューブからなる母体分子にイオン交換基が導入されたものであることを特徴とする水処理用ろ材。 A water treatment filter medium mainly composed of an ion exchanger,
The above-mentioned ion exchanger is a water treatment filter medium in which an ion exchange group is introduced into a base molecule composed of fullerene, a polymer thereof, or a carbon nanotube. 上記イオン交換体１分子当たりのイオン交換基の導入数は、当該イオン交換体が処理水中に溶出する臨界値より小さい値であるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の水処理用ろ材。   2. The water according to claim 1, wherein the number of ion exchange groups introduced per molecule of the ion exchanger is configured to be smaller than a critical value at which the ion exchanger elutes into the treated water. Filter media for processing. 上記母体分子がフラーレンＣ６０であるとき、上記イオン交換基の導入数が３乃至２４であることを特徴とする請求項２記載の水処理用ろ材。   The water treatment filter medium according to claim 2, wherein when the base molecule is fullerene C60, the number of introduced ion exchange groups is 3 to 24. 上記イオン交換基がスルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）またはスルホン酸基のプロトン（Ｈ+）を他の陽イオンに置換したものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の水処理用ろ材。 4. The ion exchange group according to claim 1, wherein the sulfonic acid group (—SO 3 H) or a proton (H + ) of the sulfonic acid group is substituted with another cation. Filter media for water treatment as described in 4. 上記イオン交換基がスルホン酸基系Ｎａ型の官能基（−ＳＯ3Ｎａ）であることを特徴とする請求項４記載の水処理用ろ材。 The water treatment filter medium according to claim 4, wherein the ion exchange group is a sulfonic acid group Na-type functional group (—SO 3 Na). 請求項１乃至５の何れか１項に記載の水処理用ろ材が収納されたイオン交換層を有し、原水を上記イオン交換層に通水することによって脱塩または塩転換を行うことを特徴とする水処理装置。   It has an ion exchange layer in which the filter medium for water treatment according to any one of claims 1 to 5 is stored, and desalting or salt conversion is performed by passing raw water through the ion exchange layer. Water treatment equipment. 水道水の給水経路中に設けられ、原水を浄化することを特徴とする請求項６記載の水処理装置。   The water treatment apparatus according to claim 6, wherein the water treatment apparatus is provided in a tap water supply path and purifies raw water. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の水処理用ろ材の製造方法であって、
上記母体分子をハロゲン化して前駆体を得る工程と、
上記前駆体のハロゲン原子を上記イオン交換基と置換して上記イオン交換体を得る工程とを含むことを特徴とする水処理用ろ材の製造方法。 A method for producing a water treatment filter medium according to any one of claims 1 to 5,
Halogenating the parent molecule to obtain a precursor;
A process for producing a filter medium for water treatment, comprising: substituting a halogen atom of the precursor with the ion exchange group to obtain the ion exchanger.
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