JP2868425B2 - 水質改善材および水質改善材の製造方法 - Google Patents

水質改善材および水質改善材の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、天然の鉱石より得られ
る水質改善材およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水中のバクテリアや藻等の発生を抑制
し、水質を改善する物質として、活性炭、麦飯石を用い
たもの、多孔質セラミックス等が知られている。これら
は、脱臭作用、制菌作用を発揮し、水垢の発生を防止し
たり、汚染物質を吸着、除去する等の浄化作用はあるも
のの、例えば処理水のpH、酸化還元電位、電気伝導度、
水中の各種イオン濃度等の諸条件を調整する作用はほと
んどない。また、このような作用があったとしても、そ
の作用が発現するのに長時間を要し、また、その作用の
持続性にも乏しい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、浄化
作用に加え、天然の鉱石を用いて水中の各種イオンの濃
度等を調整することができる水質改善材およびその製造
方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜()の本発明により達成される。
【0005】(1) 風化花崗岩を含む粒状の鉱石の焼
物の洗浄物で構成される水質改善材であって、ケイ酸
塩バクテリアを含んでいることを特徴とする水質改善
材。
【0006】(2) 前記ケイ酸塩バクテリアの含有量
が、1×10〜1×1012個/mgである上記
(1)に記載の水質改善材。
【0007】(3) 前記水質改善材は、多孔質材であ
り、その平均空孔径が0.1〜50μmである上記
(1)または(2)に記載の水質改善材。
【0008】(4) 前記水質改善材は、多孔質材であ
り、その比表面積が0.1〜1.0m/gである上記
(1)ないし(3)のいずれかに記載の水質改善材。
【0009】(5) 前記水質改善材は、多孔質材であ
り、その比表面積が0.1〜1.0m2/gである上記
(1)ないし(4)のいずれかに記載の水質改善材。
【0010】(6) 前記原鉱は、蛭石を含むものであ
る上記(5)に記載の水質改善材の製造方法。
【0011】(7) 前記焼成の焼成条件は、680〜
1220℃で1〜8分である上記(5)または(6)に
記載の水質改善材の製造方法。
【0012】(8) 前記洗浄は、洗浄前の物質に対す
る洗浄後の物質の質量が26〜85%となるように行わ
れる上記(5)ないし(7)のいずれかに記載の水質改
善材の製造方法。
【0013】(9) 風化花崗岩を含む粒状の原鉱であ
って、ケイ酸塩バクテリアを含む原鉱を、前記ケイ酸塩
バクテリアの一部が焼成後生存するように焼成する工程
と、前記焼成により得られた焼成物を重質部分と軽質部
分とに分別する工程と、前記焼成物の重質部分に対し洗
浄を施す工程とを有することを特徴とする水質改善材の
製造方法。
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【実施例】以下、本発明の水質改善材およびその製造方
法について詳細に説明する。
【0018】本発明の水質改善材は、風化花崗岩を含
む、特に風化花崗岩を主とする粒状の鉱石を原鉱とし、
該原鉱を焼成して得られた焼成物の少なくとも重質部分
に対し洗浄を施して得られるものである。
【0019】原鉱としては、粒状をなす風化花崗岩を含
むもの、好ましくはこのような風化花崗岩を主とするも
のが用いられる。また、この原鉱には、さらに蛭石が所
定量含まれているのが好ましい。原鉱中の蛭石の含有量
は、特に限定されないが、好ましくは5〜50重量%程
度、より好ましくは10〜30重量%程度とされる。こ
のような蛭石を含むことにより、後述する本発明の効果
の安定性が高まり、また、放出するイオンの種類が豊富
となる。なお、原鉱中には、ケイ酸塩バクテリアが含ま
れているのが好ましい。
【0020】以上のような原鉱は、焼成に供される。
の焼成の条件は、好ましくは温度680〜1220℃程
度で1〜8分程度、より好ましくは800〜1100℃
程度で1.5〜5分程度、さらに好ましくは880〜1
050℃で2〜3.5分程度とされる。焼成温度が68
0℃未満または焼成時間が1分未満では、焼成による多
孔質化等の効果が不十分となり、また、焼成温度が12
20℃を超えるかまたは焼成時間が8分を超えると、焼
成物が脆くなる。
【0021】このような焼成は、通常、空気中で行われ
るが、焼成雰囲気は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活
性ガスを含む気体や、酸素リッチな気体中で行われても
よい。
【0022】焼成後の冷却方法は、特に限定されず、自
然空冷によればよい。また、冷却速度は、特に限定され
ないが、好ましくは1〜50℃/分程度、より好ましく
は3〜10℃/分程度とされる。このような範囲であれ
ば、冷却の際にワレ等を生じることなく、また、残留応
力も除去され、減少するので、形状の均一性、安定性が
向上する。なお、後述する水質改善材の平均空孔径およ
び比表面積は、焼成における上記各焼成条件の設定によ
り適宜調整することができる。
【0023】原鉱にケイ酸塩バクテリアを含んでいる場
合、前記焼成によりその大半が死滅するが、前記焼成条
件では、ケイ酸塩バクテリアの一部が生存する。ケイ酸
塩バクテリアは、繁殖力が旺盛であり、しかも、本発明
の水質改善材の内部は、繁殖のための水分、養分等が豊
富にある環境であるため、焼成直後の生存菌数が少なく
ても、最終的に得られる水質改善材中には、後述するよ
うな菌数のケイ酸塩バクテリアが存在する。
【0024】以上のような焼成により得られた焼成物
は、重質部分と軽質部分(主にバーミキュライト)とを
含んでいる。本発明では、このうちの少なくとも重質部
分に刻し、洗浄を施す。
【0025】この場合、焼成物の全体(重質部分と軽質
部分とを含む)に対し洗浄を施す方法、焼成物を重質部
分と軽質部分とに分別し、そのうちの主に重質部分に対
し洗浄を施す方法のいずれでもよいが、洗浄効率の向上
および得られた水質改善材の品質向上の点で、後者の方
法が好ましい。
【0026】洗浄の方法としては、特に限定されない
が、水洗が好ましい。この場合、用いる洗浄水の種類
は、特に限定されず、例えば水道水、工業用水、河川
水、湖沼水、地下水等、いずれでもよく、また、任意の
目的で添加剤を添加したものでもよい。また、洗浄水の
pHは、特に限定されないが、pH=5〜9程度、特にpH=
6.5〜7.5程度とするのが好ましい。
【0027】また、洗浄の程度は、洗浄前の物質に対す
る洗浄後の物質の質量が26〜85%となるように行わ
れるのが好ましく、特に焼成物中の主に重質部分に対し
洗浄を施す場合、洗浄前の物質に対する洗浄後の物質の
質量が40〜72%となるように行われるのが好まし
い。洗浄後の質量の比率が少な過ぎると洗浄過剰とな
り、得られた水質改善材の使用時に、各種イオンの放出
量が減少し、また、洗浄後の質量の比率が少な過ぎると
洗浄不足となり、微細粒が残存して、得られた水質改善
材の粒径のバラツキが大きくなるとともに、空孔内の目
詰まり等の除去が不十分となり、有効表面積が減少す
る。
【0028】以上のような洗浄の後、必要に応じ乾燥を
行って、本発明の水質改善材を得る。なお、乾燥方法
は、特に限定されず、自然乾燥の他、冷風または温風の
吹き付けによる乾燥や、オーブン等を用いた加熱乾燥を
行ってもよい。
【0029】このようにして得られた本発明の水質改善
材は、多孔質材で構成されている。この多孔質材におけ
る平均空孔径は、特に限定されないが、好ましくは0.
1〜50μm 程度、より好ましくは1〜5μm 程度とさ
れる。平均空孔径をこのような範囲とすることにより、
特に優れた物質の吸着捕獲作用を持続的に発揮すること
ができる。
【0030】多孔質材よりなる水質改善材の比表面積
は、特に限定されないが、好ましくは0.1〜1.0m2
/g程度、より好ましくは0.3〜0.5m2/g程度とされ
る。比表面積をこのような範囲とすることにより、特に
優れた物質の吸着捕獲作用およびイオン放出作用を持続
的に発揮することができる。
【0031】また、本発明の水質改善材は、ケイ酸塩バ
クテリアを含んでいるのが好ましい。この場合、ケイ酸
塩バクテリアの含有量(菌数)は、1×105 〜1×1
12個/mgであるのが好ましく、1×107 〜1×10
12個/mgであるのがより好ましく、1×109 〜1×1
12個/mgであるのがさらに好ましい。このような含有
量において、後述する作用が特に有効に発揮される。
【0032】このような本発明の水質改善材は、通常、
粒状をなしている。この粒径は、特に限定されないが、
平均粒径が好ましくは1〜12mm程度、より好ましくは
2〜8mm程度とされる。
【0033】なお、粒状の水質改善材をさらに粉砕して
粉末状にしたり、または粒状物や粉末を結合して、例え
ば板状、棒状(線状)、管状、ブロック状等の任意の形
状に成型して用いることもできる。
【0034】このような本発明の水質改善材は、原水
(処理すべき水)と接触させた際、自己にない物質(例
えば、水道水中の次塩素酸ナトリウム、水垢の原因とな
るタンパク質等)を吸着、捕獲するとともに、例えばカ
ルシウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオ
ン、ナトリウムイオン、鉄イオン、ケイ素イオン、硫酸
イオン、塩素イオン等の各種イオンを適度に放出する作
用を有する。さらに、原水の酸化還元電位を下げ、pH
を上げ、電気伝導度を上げる作用を有する。そして、こ
のような作用は、原水の温度依存性が少なく、かつ瞬時
に生じ、しかもその持続性に優れる。
【0035】また、水質改善材がケイ酸塩バクテリアを
含んでいるので、そのケイ酸塩バクテリアが吸着、捕獲
した物質を分解する作用を有する。これにより、水処理
の休止時等に、自己にない物質の吸着、捕獲能が復元
し、上述したような作用(性能)を長期間維持すること
ができる。また、ケイ酸塩バクテリアの存在は、原水の
酸化還元電位を下げることにも寄与する。
【0036】なお、本発明の水質改善材は、通常の鉱石
のように、微粉が粘土化されていないので、処理された
水が濁らないという利点を有し、例えば飲料水としても
適している。
【0037】さらに、本発明の水質改善材は、微量のα
線、遠赤外線が放射されるので、水の分子集団を小さく
する作用を有する。次に、本発明の水質改善材の具体的
実施例について説明する。
【0038】(実施例)福島県小野町で産出された鉱石
(いわゆる「小野鉱石」と呼ばれる)を原鉱として用い
た。この原鉱は、風化花崗岩を主とし、蛭石を約20重
量%含むものである。また、原鉱中には、ケイ酸塩バク
テリアが含まれていた。
【0039】次に、前記原鉱に対し、炉を用い、空気中
で温度1000℃、約3分間焼成した後、冷却速度4℃
/分で空冷した。得られた焼成物を撹拌しつつ、これに
高速の空気流を吹き付けて軽質部分を吹き飛ばし、残っ
た重質部分を回収した。
【0040】次に、回収された焼成物の重質部分20Kg
を、水道水(pH=7.1)で洗浄した。洗浄後の物質
(洗浄物)の重量は、10.7Kgであった。前記洗浄物
を自然乾燥して、平均粒径が約4.5mmの粒状の水質改
善材を得た。この水質改善材の平均空孔径は、約2.5
μm 、比表面積は、約0.4m2/gであった。また、この
水質改善材中に含まれるケイ酸塩バクテリアの菌数(安
定時)を分析したところ、約5×1010個/mgであっ
た。
【0041】[実験1]図1に示されている水の流入口
3および流出口4を有するカラム2に、前記実施例の水
質改善材1を7.5Kg充填し、流入口3より水道水(原
水)を供給し、カラム2内の水質改善材1と接触させた
後、流出口4より流出させた。なお、水道水の供給量
は、毎分5リットルとした。
【0042】カラムへの通水開始から30分経過した時
点で、カラム通過前の水道水(原水)およびカラムから
流出した水(処理水)をサンプリングし、それぞれにつ
いて、共立理化学研究所社製の分析器を用い、水質分析
を行った。その結果を下記表1に示す。
【0043】
【表1】
【0044】上記表1に示すように、実施例の水質改善
材から各種ミネラル成分(イオン)が溶出し、処理水に
付与されることが確認された。
【0045】[実験2]前記実施例の水質改善材約7.
5Kgを前記と同様のカラムに充填し、このカラムに対し
同様にして毎分1リットルで1日8時間水道水(原水)
を通水し、これを毎日繰り返し行った。
【0046】カラムへの通水開始から2日、30日、6
0日、90日および120日経過した時点で、それぞ
れ、カラムから流出した水(処理水)をサンプリング
し、その酸化還元電位、導電率およびpH値を測定した。
その結果を下記表2に示す。
【0047】
【表2】
【0048】表2に示すように、本発明の水質改善材に
よれば、原水の酸化還元電位が低下し、導電率およびpH
が上昇するように水質が改善され、しかも、その効果の
持続性にも優れていることがわかる。
【0049】[実験3]前記実験2において、水質改善
効果が持続する原因についてさらに詳細に調べるための
実験を行った。
【0050】前記実施例の水質改善材1を2.0Kg充填
した前記と同構造の小型のカラム2に、水道水(原水)
を所定量通水し(第1回通水)、33日間通水を停止し
た後、同様にして表3中に示す条件で、通水の再開・停
止を繰り返し行った。
【0051】所定の通水量毎に、カラム通過前の水道水
(原水)およびカラムから流出した水(処理水)をサン
プリングし、それぞれについて、前記と同様の分析器を
用い、残留塩素濃度(次亜塩素酸ナトリウムの濃度)を
測定した。その結果を下記表3に示す。
【0052】
【表3】
【0053】表3に示すように、本発明の水質改善材で
は、第1回通水〜第4回通水の各通水時において、積算
通水量の増加に伴って次亜塩素酸ナトリウムの吸着、捕
獲能が低下するが、所定日数通水を停止した後、通水を
再開したとき(第2回、第3回、第4回の通水開始時)
には、次亜塩素酸ナトリウムの吸着、捕獲能が復元する
ことが確認された。これは、通水停止中に、水質改善材
中に存在するケイ酸塩バクテリアが、吸着、捕獲した次
亜塩素酸ナトリウム等の物質を分解し、さらにその分解
物が処理水中に放散されるためであると推定される。
【0054】このようなことから、本発明の水質改善材
は、上述した水質改善効果を長期間に渡り得ることがで
きる。本発明の水質改善材の用途は、特に限定されず、
例えば、水道水(飲料水)、工業用水、農業用水の水質
改善に用いることができ、また、例えば、貯水タンク、
浴槽、池、水槽、養魚場、浄化槽等の内部や水供給配管
または水循環系に設置することができる。この場合、水
質改善材をそのまま槽の底部に敷設(沈積)するか、あ
るいは所望の容器または包材(通水性を有する袋体)に
収納した状態で設置することができる。
【0055】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による水質改
善材は、自己にない物質を吸着、捕獲して水を浄化する
とともに、水のpH、酸化還元電位、電気伝導度、各種イ
オン濃度等の諸条件を調整することができる。しかも、
このような作用効果の発現速度が速く、かつその持続性
に優れる。
【0056】特に、水質改善材の平均空孔径が0.1〜
50μm である場合や、比表面積が0.1〜1.0m2/g
である場合には、上記効果がより顕著となる。また、原
鉱が蛭石を含むものである場合、焼成条件を温度680
〜1220℃で1〜8分とした場合、洗浄前の物質に対
する洗浄後の物質の質量が26〜85%となるように洗
浄を行った場合には、水質改善材の性状が均一化し、上
記効果がより顕著にまたは安定的に得られる。
【0057】また、水質改善材がケイ酸塩バクテリアを
含んでおり、特に、その含有量(菌数)が、1×10
〜1×1012個/mgである場合には、自己にない物
質の吸着、捕獲能等の復元力を有するため、優れた水質
改善効果を長期間に渡り得ることができる。
【0058】また、本発明の水質改善材の製造方法によ
れば、天然の鉱石より上述のごとき優れた効果を発揮す
る水質改善材を安定した品質で製造することができ、し
かもその製造工程が単純であり、製造コストも安価であ
ることから、量産にも適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水質改善材の実験装置を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 水質改善材 2 カラム 3 流入口 4 流出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C02F 1/68 540 C02F 1/68 540J 3/34 ZAB 3/34 ZABZ (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C02F 1/00 C02F 1/28 C02F 1/68 520 C02F 1/68 540 C02F 3/34

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風化花崗岩を含む粒状の鉱石の焼成物の
    洗浄物で構成される水質改善材であって、 ケイ酸塩バクテリアを含んでいることを特徴とする水質
    改善材。
  2. 【請求項2】 前記ケイ酸塩バクテリアの含有量が、1
    ×10〜1×1012個/mgである請求項1に記載
    の水質改善材。
  3. 【請求項3】 前記水質改善材は、多孔質材であり、そ
    の平均空孔径が0.1〜50μmである請求項1または
    2に記載の水質改善材。
  4. 【請求項4】 前記水質改善材は、多孔質材であり、そ
    の比表面積が0.1〜1.0m/gである請求項1な
    いし3のいずれかに記載の水質改善材。
  5. 【請求項5】 風化花崗岩を含む粒状の原鉱であって、
    ケイ酸塩バクテリアを含む原鉱を、前記ケイ酸塩バクテ
    リアの一部が焼成後生存するように焼成する工程と、 前記焼成により得られた焼成物に対し洗浄を施す工程と
    を有することを特徴とする水質改善材の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記原鉱は、蛭石を含むものである請求
    項5に記載の水質改善材の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記焼成の焼成条件は、680〜122
    0℃で1〜8分である請求項5または6に記載の水質改
    善材の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記洗浄は、洗浄前の物質に対する洗浄
    後の物質の質量が26〜85%となるように行われる請
    求項5ないし7のいずれかに記載の水質改善材の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 風化花崗岩を含む粒状の原鉱であって、
    ケイ酸塩バクテリアを含む原鉱を、前記ケイ酸塩バクテ
    リアの一部が焼成後生存するように焼成する工程と、 前記焼成により得られた焼成物を重質部分と軽質部分と
    に分別する工程と、 前記焼成物の重質部分に対し洗浄を施す工程とを有する
    ことを特徴とする水質改善材の製造方法。
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