ミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法
【課題】溶存イオン成分を取り除いた超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与するのに好適なミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の水の処理方法は、生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて超純水にミネラル成分を付与し、接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする。
【解決手段】本発明の水の処理方法は、生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて超純水にミネラル成分を付与し、接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存イオン成分が取り除かれた超純水を、飲料水や観賞魚用水、養殖魚用水などの用途として用いる際に、ミネラル成分を付与するのに好適な、ミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道水に対する不信感から、国内外の様々な場所で採水されたミネラルウォーターが市販されている。また、水道水中の塩素やトリハロメタンを除去することを目的とした浄水器も多数市販されており、いわゆる「おいしい水」が注目されている。
【０００３】
一方、身体に好適な弱アルカリ水を得るために、水を中和してｐＨ値を高める処理方法として、カルシウム濾材を用いたフィルタを用い、水をフィルタに通過させることにより、水と濾材とを接触させて、濾材中を通過する間にカルシウム成分を水に溶出させ、水のｐＨ値を高くして、アルカリ水化する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された方法では、単にすべての水をカルシウム濾材に通過させた場合には、水に対するカルシウム成分の溶出量が多くなりすぎ、ヒトの健康上において良い結果とならない高ｐＨとなってしまうことが課題として挙げられ、これを解決するために、身体に好適な弱アルカリ性にする水処理用フィルタが開示されている。
【０００４】
この水処理用フィルタは、フィルタ内に導入した水の一部を分流させて水処理剤層を通過させ、この分流通過水を他の水処理剤層を通過させない水と合流させることで、フィルタに導入した水全体を弱アルカリ水とするものである。水処理剤層は、カルシウム成分を含有するセラミック固形物のようなカルシウム成分含有材で構成され、カルシウム成分を含有する物質としては、珊瑚砂、焼成した珊瑚、焼成した貝化石、焼成した動物骨などが挙げられている。
【特許文献１】特開２００４−８２０８１号公報（段落［０００２］、［０００３］、［０００７］、［０００８］、［００４１］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、最近、逆浸透膜（Reverse Osmosis膜）技術の進歩により、水中のイオンや分子を定量的に取り除くことが可能となった。逆浸透膜法により得られる逆浸透水（ＲＯ水）は、通常の浄水処理では取り除くことが困難なウイルスや細菌も除去できることから、安全な水の処理方法として注目されている。
【０００６】
しかし、逆浸透膜法により得られる水は、逆浸透膜通過直後のｐＨ値は中性であり、また、ミネラル成分も取り除かれてしまうため、いわゆる「味気ない水」となっていた。
【０００７】
そこで、カルシウム濃度比の高い弱アルカリ性の軟水が「名水」と称されていることに着目し、溶存イオン成分を取り除いた超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与する材料の開発を試みた。
【０００８】
本発明の目的は、溶存イオン成分を取り除いた超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与するのに好適なミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、重金属やアンモニウムを吸着して浄化し得る、ミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた超純水にミネラル成分を付与するミネラル成分供給剤の改良である。その特徴ある構成は、生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するところにある。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、混合前の粘土状粉末の平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍであり、生物由来の炭酸塩粉末がホタテの貝殻の粉砕物であり、混合前のその平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍであるミネラル成分供給剤である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、混合物が生物由来の炭酸塩粉末３０〜５０質量部と粘土状粉末５０〜７０質量部に、炭酸塩粉末と粘土状粉末の全質量に対し水２０〜５０質量部の割合となるように混合攪拌して調製されたミネラル成分供給剤である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に記載のミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて超純水にミネラル成分を付与し、接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする水の処理方法である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、図１に示すように、ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、第１容器に超純水を通じることにより行われる水の処理方法である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項４に係る発明であって、図２に示すように、ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、超純水を貯えた第２容器に第１容器を浸漬することにより行われる水の処理方法である。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項４ないし６いずれか１項に係る発明であって、超純水が逆浸透水又は脱イオン水である水の処理方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のミネラル成分供給剤は、溶存イオン成分を取り除いた飲料用途にはあまり適していない超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与するのに適している。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する浄化作用も有する。
【００１８】
本発明のミネラル成分供給剤を用いた水の処理方法は、「味気ない水」といわれるような超純水を安全でかつ簡便な方法により美味しい水とすることができる。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する作用も有するため、身体に優しい水にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明のミネラル成分供給剤は、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた超純水にミネラル成分を付与するミネラル成分供給剤の改良である。その特徴ある構成は、生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するところにある。
【００２１】
生物由来の炭酸塩粉末と上記種類の粘土状粉末と水という化学薬品を使用していない自然物を原料とし、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するミネラル成分供給剤は、ＲＯ水などといった飲料用途にはあまり適していない超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与するのに適している。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する作用も有する。
【００２２】
上記超純水を本発明のミネラル成分供給剤に接触させることで、カルシウムイオンやマグネシウムイオンといったミネラル成分が適度に付与され、また、ｐＨが身体に適した弱アルカリ性となるため、このミネラル成分供給剤と接触後の処理水は、ヒトが飲んで美味しいと感じる、安全な飲み水となる。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する作用も有するため、身体に優しい水にすることができる。
【００２３】
本発明の処理対象となる超純水は、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた水である。このような超純水としては、逆浸透膜法により得られるＲＯ水やイオン交換樹脂法により得られる脱イオン水などが好ましいが、上記方法を用いて得られた水に限定されるものではなく、溶存イオンが取り除かれ、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の範囲の、いわゆる「味気ない水」といわれるような超純水であれば、特に制限されない。
【００２４】
ミネラル成分供給剤に配合される生物由来の炭酸塩粉末は主としてカルシウム源の供給に寄与する。この生物由来の炭酸塩粉末としては、ホタテの貝殻の粉砕物（以下、ホタテパウダーという。）が、最も安定にかつ安全にカルシウム成分を供給できることから好ましい。混合前のホタテパウダーの平均粒径は０．００１〜０．０１ｍｍが、作製後のミネラル成分供給剤からのカルシウム成分を溶出する速度の面、担体成分への担持のし易さなどから好ましい。
【００２５】
ミネラル成分供給剤に配合される粘土状粉末は主としてカルシウム以外のミネラル成分源の供給に寄与し、また、供給剤の担体としても機能する。更に、処理対象水に残存するアンモニウムイオンや重金属の吸着作用としても機能する。この粘土状粉末として列挙した、蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の成分は、カルシウム以外のミネラル成分が適度にその組成に含まれ、また、カルシウム源である生物由来の炭酸塩粉末の担持に適している。混合前の粘土状粉末の平均粒径は０．００１〜０．０１ｍｍが、作製後のミネラル成分供給剤からのカルシウム成分以外の他のミネラル成分を溶出する速度の面や生物由来の炭酸塩粉末の担持の程度などから好ましい。
【００２６】
蛙目粘土とは、淡灰ないし青灰色で粗粒の石英を含む、花崗岩が風化し、堆積してできた粘土である。
【００２７】
木節粘土とは、暗灰ないし褐色で、炭化した木片など有機物を多く含み、花崗岩が風化し、堆積してできた非常に粒子が細かく、可塑性が高い粘土である。
【００２８】
海洋性土とは、花崗岩が風化し海底に堆積した微粒状粘土と、プランクトンや魚類の死骸等が堆積及び混合したものが、数千年かけて地質変動に伴い地上に隆起した粘土であり、その平均粒径は０．００２ｍｍ以下である。
【００２９】
セピオライトは海泡石ともいい、緻密土状の単斜晶系または斜方晶系の鉱物である。
【００３０】
次の表１に蛙目粘土及び木節粘土の化学組成の一例を示す。なお、表１中の各化学組成の単位は「質量％」である。
【００３１】
【表１】
生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末と水との混合では、先ず、生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末を混合して混合粉末とし、次に、この混合粉末に水を添加して混合攪拌することで混合物を調製することが好ましい。このような順で混合物を調製するのは、添加する水によって混合物の硬さなどを調整するためであるが、ある一定の配合割合で、どの程度の硬さとなるかが判っている場合は、炭酸塩粉末と粘土状粉末と水とを一度に混合攪拌して混合物を調製しても良い。
【００３２】
生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末との混合割合は、生物由来の炭酸塩粉末が３０〜５０質量部、粘土状粉末が５０〜７０質量部となるように混合することが、溶出させるミネラル成分のバランスや、得られる供給剤の粘土状粉末の担体への炭酸塩粉末の担持の安定性の面などから好ましい。また、水の混合割合は炭酸塩粉末と粘土状粉末の全質量に対し２０〜５０質量部となるように混合することが、成形物の成形時の取扱い易さ、などから好ましい。
【００３３】
次に、本発明のミネラル成分供給剤の作製方法を、生物由来の炭酸塩粉末としてホタテパウダーを、粘土状粉末として蛙目粘土を用いた例で説明する。
【００３４】
先ず、平均粒径０．００１〜０．１００ｍｍのホタテパウダーと、平均粒径０．００１〜０．１００ｍｍの蛙目粘土とを用意し、ホタテパウダーと蛙目粘土と水とを所定の割合で混合及び攪拌することで混合物を調製する。ここで添加する水の割合が少ないと、攪拌し難くなるため、均一に混合することができず、水の割合が多すぎると、成形時に形状を保つことができないなどの不具合を生じる。
【００３５】
次いで、調製した混合物を粒状に成形する。ここでの大きさや形状によって、作製されるミネラル成分供給剤のおおよその粒径や形状が決定する。作製後のミネラル成分供給剤からのミネラル成分の溶出の程度を考慮すると、混合物中に含まれる水の割合によって多少左右されるが、成形物は直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状となるように成形することが好ましい。
【００３６】
次に、成形した成形物を乾燥する。ここでは、成形物を室温で乾燥雰囲気下に５〜１０日間、好ましくは５日間静置することで、成形物中の水の大部分を取り除く。
【００３７】
最後に、乾燥した成形物を焼成する。乾燥した成形物を酸素含有雰囲気下、８５０〜１１００℃の温度で６〜１２時間焼成することで本発明のミネラル成分供給剤が得られる。成形物の焼成温度を上記範囲内としたのは、下限値未満の温度ではミネラル成分供給剤が水に溶解する不具合を生じるためであり、上限値を越える温度で焼成をすると、粘土の融解が進み、得られる供給剤の表面積が減少して、適度なミネラル成分の付与が進まなくなるためである。また、成形物の焼成時間を上記範囲内としたのは、下限値未満では表面がひび割れる不具合を生じるためであり、上限値を越えると供給剤の表面積が減少する不具合を生じるためである。このうち、９００〜１１５０℃の温度で７〜１０時間焼成することが特に好ましい。
【００３８】
本発明の水の処理方法は、前述した本発明のミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて超純水にミネラル成分を付与し、接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする。
【００３９】
ミネラル成分供給剤に接触させた超純水（以下、処理水という。）の硬度及びｐＨが上記範囲内であれば、ヒトが飲むにあたって、美味しいと感じられる程度となり、本発明の処理方法によって、「味気ない水」といわれるような超純水を安全でかつ簡便な方法により美味しい水とすることができる。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、ミネラル成分供給剤と超純水との接触によって、超純水に含まれる上記アンモニウムイオンや重金属がミネラル成分供給剤に吸着されるため、本発明の処理方法により得られる処理水を身体に優しい水にすることができる。
【００４０】
本発明の水の処理方法におけるミネラル成分供給剤と超純水との接触としては、図１に示すような、通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器１１に所定量のミネラル成分供給剤１０を入れた後、ミネラル成分供給剤１０が入った第１容器１１に超純水１２を通じることにより行われる。ここで第１容器１１内に入れるミネラル成分供給剤１０の使用量は、第１容器１１への通水量や処理量によって、適宜調整可能である。通じる水の流速は、第１容器の大きさや、第１容器内に入れるミネラル成分供給剤の使用量によって適宜調節可能である。
【００４１】
また、図２に示すような、通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器１１に所定量のミネラル成分供給剤１０を入れた後、超純水１２を貯えた第２容器１３にミネラル成分供給剤１０が入った第１容器１１を一定時間浸漬することで行っても良い。この接触方法での第１容器の浸漬時間は、第１容器に入れたミネラル成分供給剤中の、生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末の配合割合や供給剤の形状、第１容器内に入れるミネラル成分供給剤の使用量、第２容器に貯えた超純水の量などによって適宜調節する。
【００４２】
上記接触方法は、その対象となる超純水の処理形態によってそれぞれ使い分けることができる。
【実施例】
【００４３】
次に本発明の実施例を詳しく説明する。
＜カルシウム源の検討＞
ミネラル成分供給剤のカルシウム源としてホタテパウダーを、担体材料として木節粘土及び蛙目粘土を用意した。ホタテパウダーの組成を表２に、ホタテパウダーの写真図を図３にそれぞれ示す。
【００４４】
【表２】
そして、ホタテパウダー０．４ｇを入れたフィルターにＲＯ水を５０ｍｌ通水させ、通水後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、硬度（Ｃａ2+、Ｍｇ2+の合量）をイオンクロマトグラフィー（ＩＣ）によりそれぞれ測定した。木節粘土についても同様の操作を行い、通水後の処理水のｐＨ及び硬度を測定した。
【００４５】
また、木節粘土１００ｇにホタテパウダー３３ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９００℃で９時間焼成することにより、粒状の担体材料に木節粘土を使用したミネラル成分供給剤を作製した。また、蛙目粘土についても同様の操作を行い、担体材料に蛙目粘土を使用したミネラル成分供給剤を作製した。そして、上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを入れたフィルターにＲＯ水を１Ｌ通水させ、通水後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、硬度（Ｃａ2+、Ｍｇ2+の合量）をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定した。これらの結果を次の表３に示す。
【００４６】
【表３】
表３に示す結果から、カルシウム源や担体材料といった原料単体に対する通水では、処理水の硬度及びｐＨが高い数値となっていたが、上記原料を混合及び焼成を行うことによって得られた供給剤を用いることで、処理水の硬度及びｐＨの上昇を抑えることができることが確認された。
【００４７】
次に、ホタテパウダー１６ｇを入れたフィルターにＲＯ水を１Ｌ通水させ、通水後の処理水の硬度（Ｃａ2+、Ｍｇ2+の合量）をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ適宜測定した。得られた処理水の硬度を図４に示す。
【００４８】
図４から明らかなように、処理水の硬度は１５ｐｐｍ前後を保っている結果が得られた。また、他のカルシウム源として安全に供給できると考えられる、炭酸カルシウム、真珠岩、寒水石などについても、上記ホタテパウダーと同様に実験を行ってみたが、実験により得られた処理水ではホタテパウダーを使用したほどの硬度は得られず、ホタテパウダーが通水後の処理水の硬度を高い数値で安定させることができる、カルシウム源の付与に適した原料であることが示唆された。
＜ミネラル成分供給剤を作製する際の焼成温度の検討＞
次いで、ミネラル成分供給剤を作製するにあたって、成形した成形物の焼成温度について検討した。
【００４９】
蛙目粘土１００ｇにホタテパウダー３３ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を３つに分け、酸素含有雰囲気下、９００℃、１１００℃、１２００℃でそれぞれ９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を３種類作製した。
【００５０】
図５に示すように、内径が５．６ｃｍ、深さが１．２ｃｍの漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水２００ｍｌを約２０ｍｌ／秒の流速で通過させた。通過後の処理水の主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。
【００５１】
ミネラル成分供給剤作製時の焼成温度に対する通水後の処理水の硬度を図６に示す。
【００５２】
図６から明らかなように、焼成温度が高くなるにつれて通水後の処理水の硬度が減少する傾向が見られた。これは高温での焼成によって、粘土の融解が進みミネラル成分供給剤の表面積が減少したためと考えられる。この結果から、ミネラル成分供給剤を作製する際の焼成温度には適した温度範囲が存在することが確認された。上記結果から９５０℃程度が最も最適な焼成温度であると推察される。
＜ミネラル成分供給剤に配合するホタテパウダーの割合の検討＞
次に、ミネラル成分供給剤に混合するホタテパウダーの割合について検討した。
【００５３】
蛙目粘土１００ｇにホタテパウダー３０ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。また、ホタテパウダーの配合量を３０ｇから５０ｇに代えて、別の混合物を調製した。これら混合物をサイズが１ｃｍ大の球状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９００℃でそれぞれ９時間焼成することにより、図７に示す、サイズが１ｃｍ大の球状のミネラル成分供給剤を２種類作製した。
【００５４】
前述した漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水２００ｍｌを約２０ｍｌ／秒の流速で通過させ、通過後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。
【００５５】
ホタテパウダーの配合割合をそれぞれ３０質量部及び５０質量部としたミネラル成分供給剤を用いた通水結果を次の表４に示す。
【００５６】
【表４】
表４に示すように、通水後の処理水の硬度はともに２ｐｐｍ前後と低い数値となったため、通水に使用するミネラル成分供給剤の量を２倍の３２ｇにして再度検討したが、大きな改善は認められなかった。ここで、ホタテパウダーの割合が少ないミネラル成分供給剤の方が高い硬度を示しているが、この要因としてミネラル成分供給剤の形状が影響しているものと考えられる。
＜ミネラル成分供給剤の形状についての検討＞
以上の実験では、通水後の処理水で高い硬度が得られなかったため、ここでは、ミネラル成分供給剤の形状について検討した。図７に示す、サイズが１ｃｍ大の球状のものから、図８に示す、直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状にその形状を代えて上記実験を再度行った。その結果を次の表５に示す。
【００５７】
【表５】
表５から明らかなように、前述した表４の結果に比べて、通水後の処理水の硬度に明らかな上昇が認められ、硬度１０ｐｐｍ以上の水が得られることが判った。
＜ミネラル成分供給剤に配合する担体材料の検討＞
上記実験で使用した蛙目粘土以外の担体材料として、木節粘土、海洋性土及びセピオライトの３種類を用意し、これら担体材料１００ｇにホタテパウダー３０ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９５０℃でそれぞれ９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を３種類作製した。
【００５８】
前述した漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水１０００ｍｌを約２０ｍｌ／秒の流速で通過させ、通過後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。その結果を次の表６に示す。
【００５９】
【表６】
表６より明らかなように、セピオライトを担体材料として用いた場合、他の材料に比べて、美味しい水としてバランスの良い硬度値、ｐＨ値となった。これはセピオライトが最もマグネシウムの含有割合が高いためと考えられる。
【００６０】
なお、ここでは蛙目粘土を担体材料とした実験を行わなかったが、蛙目粘土は木節粘土とその組成傾向が似ているため、その結果も木節粘土と似通った内容となるものと推察される。
【００６１】
以上の結果から、担体材料にセピオライト、カルシウム源にホタテパウダーを用い、ホタテパウダーの割合を３０質量部に調整し、焼成温度９５０℃としたものがミネラル成分を適度に付与することができる最も適した条件と考えられる。
＜２００Ｌまでの通水試験＞
セピオライト５５ｇ、木節粘土５ｇ及び陶石１０ｇにホタテパウダー３０ｇと水２７〜４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径３〜６ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９５０℃で９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を作製した。
【００６２】
前述した漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤４５ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水２００Ｌを約５．６ｍｌ／秒の流速で通過させ、一定流量通過後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。
【００６３】
また、ミネラル成分供給剤９０ｇを使用して、上記実験と同様の通水試験を行った。その結果を図９及び図１０に示す。
【００６４】
図９及び図１０から明らかなように、通水後の処理水の硬度は３〜１５ｐｐｍ、ｐＨは弱酸性〜弱アルカリ性の範囲で安定していることが判った。また、使用するミネラル成分供給剤の量を９０ｇとした実験例の方が、硬度、ｐＨとも高い数値となった。
＜各イオン濃度とおいしい水指標＞
上記２００Ｌの通水試験での、４０Ｌ通水直後の処理水、２００Ｌ通水直後の処理水の各イオン濃度を次の表７に示す。
【００６５】
【表７】
表７に示す結果から、ミネラル成分供給剤から溶出するイオンはカルシウムの他、カリウム、またわずかにマグネシウムを溶出することが判った。
【００６６】
続いて、上記表７に示す各イオン濃度から、次の式（１）に示す「おいしい水指標」を計算すると、４０Ｌ通水直後の処理水では１３．２ｐｐｍ、２００Ｌ通水直後の処理水では６．８７ｐｐｍとなり、おいしい水指標である２ｐｐｍ以上を十分に満たす結果となった。
【００６７】
【数１】
＜ミネラル成分供給剤を用いた吸着実験＞
先ず、木節粘土７０ｇにホタテパウダー３０ｇと水２５ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９５０℃で９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を作製した。
【００６８】
次いで、超純水に０．０５ｍｍｏｌ濃度となるように硫酸アンモニウムを溶解し、この硫酸アンモニウム溶液５０ｍｌをビーカーに貯えた。
【００６９】
次に、このビーカーにミネラル成分供給剤１２ｇを浸漬して静置状態を保持した。
【００７０】
続いて、ミネラル成分供給剤を浸漬して静置状態に保持してから３０分経過後、６０分経過後、９０分経過後及び１２０分経過後にそれぞれ７５０μＬずつ溶液をサンプリングし、サンプリングした溶液の残存アンモニウムイオン濃度、ｐＨ、カルシウムイオン濃度、硫酸イオン濃度、及び硬度をｐＨメーター及びイオンクロマトグラフィーを用いてそれぞれ測定した。その結果を図１１〜図１５にそれぞれ示す。
【００７１】
図１１に示すように、ミネラル成分供給剤浸漬後９０分経過後に、残存アンモニウムイオン濃度が急激に低下する結果が得られた。この結果から、本発明のミネラル成分供給剤を水と接触させることで、ミネラル成分供給剤が水中に存在するアンモニウムイオンの吸着作用を示すことが確認された。
【００７２】
図１２〜図１５に示すように、浸漬による水と供給剤との接触でも、通水での接触と同様に、カルシウムイオンや硫酸イオンの溶出が見られたが、その硬度は、通水時よりも高くなることが判った。これは、浸漬による接触の方が、水と供給剤との接触時間が長いことによると推察される。なお、その硬度は浸漬時間が長くなるにつれて上昇傾向を示したが、ｐＨ値は浸漬時間にかかわらず１０〜１１の間を保っている結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のミネラル成分供給剤は、ミネラル成分の適度な付与やｐＨ調整だけでなく、アンモニウムイオンや重金属などを吸着するといった浄化作用も備えることから、飲料用途に限らず、観賞魚用水、養殖魚用水などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のミネラル成分供給剤と超純水との第１の接触方法を示す図。
【図２】本発明のミネラル成分供給剤と超純水との第２の接触方法を示す図。
【図３】ホタテパウダーの写真図。
【図４】ホタテパウダー単体に通水した処理水の硬度を示す図。
【図５】実験に使用した漏斗を用いた通水を示す図。
【図６】ミネラル成分供給剤作製時の焼成温度に対する通水後の処理水の硬度の関係を示す図。
【図７】実験に用いたサイズが１ｃｍ大の球状のミネラル成分供給剤の写真図。
【図８】実験に用いた直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状のミネラル成分供給剤の写真図。
【図９】２００Ｌ通水試験における、ミネラル成分供給剤への通水量と処理後の処理水の硬度の関係を示す図。
【図１０】２００Ｌ通水試験における、ミネラル成分供給剤への通水量と処理後の処理水のｐＨの関係を示す図。
【図１１】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水の残存アンモニウムイオン濃度の関係を示す図。
【図１２】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水のｐＨの関係を示す図。
【図１３】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水のカルシウムイオン濃度の関係を示す図。
【図１４】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水の硫酸イオン濃度の関係を示す図。
【図１５】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水の硬度の関係を示す図。
【符号の説明】
【００７５】
１０ ミネラル成分供給剤
１１ 第１容器
１２ 超純水
１３ 第２容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存イオン成分が取り除かれた超純水を、飲料水や観賞魚用水、養殖魚用水などの用途として用いる際に、ミネラル成分を付与するのに好適な、ミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道水に対する不信感から、国内外の様々な場所で採水されたミネラルウォーターが市販されている。また、水道水中の塩素やトリハロメタンを除去することを目的とした浄水器も多数市販されており、いわゆる「おいしい水」が注目されている。
【０００３】
一方、身体に好適な弱アルカリ水を得るために、水を中和してｐＨ値を高める処理方法として、カルシウム濾材を用いたフィルタを用い、水をフィルタに通過させることにより、水と濾材とを接触させて、濾材中を通過する間にカルシウム成分を水に溶出させ、水のｐＨ値を高くして、アルカリ水化する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された方法では、単にすべての水をカルシウム濾材に通過させた場合には、水に対するカルシウム成分の溶出量が多くなりすぎ、ヒトの健康上において良い結果とならない高ｐＨとなってしまうことが課題として挙げられ、これを解決するために、身体に好適な弱アルカリ性にする水処理用フィルタが開示されている。
【０００４】
この水処理用フィルタは、フィルタ内に導入した水の一部を分流させて水処理剤層を通過させ、この分流通過水を他の水処理剤層を通過させない水と合流させることで、フィルタに導入した水全体を弱アルカリ水とするものである。水処理剤層は、カルシウム成分を含有するセラミック固形物のようなカルシウム成分含有材で構成され、カルシウム成分を含有する物質としては、珊瑚砂、焼成した珊瑚、焼成した貝化石、焼成した動物骨などが挙げられている。
【特許文献１】特開２００４−８２０８１号公報（段落［０００２］、［０００３］、［０００７］、［０００８］、［００４１］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、最近、逆浸透膜（Reverse Osmosis膜）技術の進歩により、水中のイオンや分子を定量的に取り除くことが可能となった。逆浸透膜法により得られる逆浸透水（ＲＯ水）は、通常の浄水処理では取り除くことが困難なウイルスや細菌も除去できることから、安全な水の処理方法として注目されている。
【０００６】
しかし、逆浸透膜法により得られる水は、逆浸透膜通過直後のｐＨ値は中性であり、また、ミネラル成分も取り除かれてしまうため、いわゆる「味気ない水」となっていた。
【０００７】
そこで、カルシウム濃度比の高い弱アルカリ性の軟水が「名水」と称されていることに着目し、溶存イオン成分を取り除いた超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与する材料の開発を試みた。
【０００８】
本発明の目的は、溶存イオン成分を取り除いた超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与するのに好適なミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、重金属やアンモニウムを吸着して浄化し得る、ミネラル成分供給剤及び該供給剤を用いた水の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた超純水にミネラル成分を付与するミネラル成分供給剤の改良である。その特徴ある構成は、生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するところにある。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、混合前の粘土状粉末の平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍであり、生物由来の炭酸塩粉末がホタテの貝殻の粉砕物であり、混合前のその平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍであるミネラル成分供給剤である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、混合物が生物由来の炭酸塩粉末３０〜５０質量部と粘土状粉末５０〜７０質量部に、炭酸塩粉末と粘土状粉末の全質量に対し水２０〜５０質量部の割合となるように混合攪拌して調製されたミネラル成分供給剤である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に記載のミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて超純水にミネラル成分を付与し、接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする水の処理方法である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、図１に示すように、ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、第１容器に超純水を通じることにより行われる水の処理方法である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項４に係る発明であって、図２に示すように、ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、超純水を貯えた第２容器に第１容器を浸漬することにより行われる水の処理方法である。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項４ないし６いずれか１項に係る発明であって、超純水が逆浸透水又は脱イオン水である水の処理方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のミネラル成分供給剤は、溶存イオン成分を取り除いた飲料用途にはあまり適していない超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与するのに適している。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する浄化作用も有する。
【００１８】
本発明のミネラル成分供給剤を用いた水の処理方法は、「味気ない水」といわれるような超純水を安全でかつ簡便な方法により美味しい水とすることができる。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する作用も有するため、身体に優しい水にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明のミネラル成分供給剤は、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた超純水にミネラル成分を付与するミネラル成分供給剤の改良である。その特徴ある構成は、生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するところにある。
【００２１】
生物由来の炭酸塩粉末と上記種類の粘土状粉末と水という化学薬品を使用していない自然物を原料とし、粘土状粉末の担体に炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有するミネラル成分供給剤は、ＲＯ水などといった飲料用途にはあまり適していない超純水に適度な濃度のミネラル成分を溶出付与するのに適している。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する作用も有する。
【００２２】
上記超純水を本発明のミネラル成分供給剤に接触させることで、カルシウムイオンやマグネシウムイオンといったミネラル成分が適度に付与され、また、ｐＨが身体に適した弱アルカリ性となるため、このミネラル成分供給剤と接触後の処理水は、ヒトが飲んで美味しいと感じる、安全な飲み水となる。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、これらを吸着する作用も有するため、身体に優しい水にすることができる。
【００２３】
本発明の処理対象となる超純水は、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた水である。このような超純水としては、逆浸透膜法により得られるＲＯ水やイオン交換樹脂法により得られる脱イオン水などが好ましいが、上記方法を用いて得られた水に限定されるものではなく、溶存イオンが取り除かれ、硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の範囲の、いわゆる「味気ない水」といわれるような超純水であれば、特に制限されない。
【００２４】
ミネラル成分供給剤に配合される生物由来の炭酸塩粉末は主としてカルシウム源の供給に寄与する。この生物由来の炭酸塩粉末としては、ホタテの貝殻の粉砕物（以下、ホタテパウダーという。）が、最も安定にかつ安全にカルシウム成分を供給できることから好ましい。混合前のホタテパウダーの平均粒径は０．００１〜０．０１ｍｍが、作製後のミネラル成分供給剤からのカルシウム成分を溶出する速度の面、担体成分への担持のし易さなどから好ましい。
【００２５】
ミネラル成分供給剤に配合される粘土状粉末は主としてカルシウム以外のミネラル成分源の供給に寄与し、また、供給剤の担体としても機能する。更に、処理対象水に残存するアンモニウムイオンや重金属の吸着作用としても機能する。この粘土状粉末として列挙した、蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の成分は、カルシウム以外のミネラル成分が適度にその組成に含まれ、また、カルシウム源である生物由来の炭酸塩粉末の担持に適している。混合前の粘土状粉末の平均粒径は０．００１〜０．０１ｍｍが、作製後のミネラル成分供給剤からのカルシウム成分以外の他のミネラル成分を溶出する速度の面や生物由来の炭酸塩粉末の担持の程度などから好ましい。
【００２６】
蛙目粘土とは、淡灰ないし青灰色で粗粒の石英を含む、花崗岩が風化し、堆積してできた粘土である。
【００２７】
木節粘土とは、暗灰ないし褐色で、炭化した木片など有機物を多く含み、花崗岩が風化し、堆積してできた非常に粒子が細かく、可塑性が高い粘土である。
【００２８】
海洋性土とは、花崗岩が風化し海底に堆積した微粒状粘土と、プランクトンや魚類の死骸等が堆積及び混合したものが、数千年かけて地質変動に伴い地上に隆起した粘土であり、その平均粒径は０．００２ｍｍ以下である。
【００２９】
セピオライトは海泡石ともいい、緻密土状の単斜晶系または斜方晶系の鉱物である。
【００３０】
次の表１に蛙目粘土及び木節粘土の化学組成の一例を示す。なお、表１中の各化学組成の単位は「質量％」である。
【００３１】
【表１】
生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末と水との混合では、先ず、生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末を混合して混合粉末とし、次に、この混合粉末に水を添加して混合攪拌することで混合物を調製することが好ましい。このような順で混合物を調製するのは、添加する水によって混合物の硬さなどを調整するためであるが、ある一定の配合割合で、どの程度の硬さとなるかが判っている場合は、炭酸塩粉末と粘土状粉末と水とを一度に混合攪拌して混合物を調製しても良い。
【００３２】
生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末との混合割合は、生物由来の炭酸塩粉末が３０〜５０質量部、粘土状粉末が５０〜７０質量部となるように混合することが、溶出させるミネラル成分のバランスや、得られる供給剤の粘土状粉末の担体への炭酸塩粉末の担持の安定性の面などから好ましい。また、水の混合割合は炭酸塩粉末と粘土状粉末の全質量に対し２０〜５０質量部となるように混合することが、成形物の成形時の取扱い易さ、などから好ましい。
【００３３】
次に、本発明のミネラル成分供給剤の作製方法を、生物由来の炭酸塩粉末としてホタテパウダーを、粘土状粉末として蛙目粘土を用いた例で説明する。
【００３４】
先ず、平均粒径０．００１〜０．１００ｍｍのホタテパウダーと、平均粒径０．００１〜０．１００ｍｍの蛙目粘土とを用意し、ホタテパウダーと蛙目粘土と水とを所定の割合で混合及び攪拌することで混合物を調製する。ここで添加する水の割合が少ないと、攪拌し難くなるため、均一に混合することができず、水の割合が多すぎると、成形時に形状を保つことができないなどの不具合を生じる。
【００３５】
次いで、調製した混合物を粒状に成形する。ここでの大きさや形状によって、作製されるミネラル成分供給剤のおおよその粒径や形状が決定する。作製後のミネラル成分供給剤からのミネラル成分の溶出の程度を考慮すると、混合物中に含まれる水の割合によって多少左右されるが、成形物は直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状となるように成形することが好ましい。
【００３６】
次に、成形した成形物を乾燥する。ここでは、成形物を室温で乾燥雰囲気下に５〜１０日間、好ましくは５日間静置することで、成形物中の水の大部分を取り除く。
【００３７】
最後に、乾燥した成形物を焼成する。乾燥した成形物を酸素含有雰囲気下、８５０〜１１００℃の温度で６〜１２時間焼成することで本発明のミネラル成分供給剤が得られる。成形物の焼成温度を上記範囲内としたのは、下限値未満の温度ではミネラル成分供給剤が水に溶解する不具合を生じるためであり、上限値を越える温度で焼成をすると、粘土の融解が進み、得られる供給剤の表面積が減少して、適度なミネラル成分の付与が進まなくなるためである。また、成形物の焼成時間を上記範囲内としたのは、下限値未満では表面がひび割れる不具合を生じるためであり、上限値を越えると供給剤の表面積が減少する不具合を生じるためである。このうち、９００〜１１５０℃の温度で７〜１０時間焼成することが特に好ましい。
【００３８】
本発明の水の処理方法は、前述した本発明のミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて超純水にミネラル成分を付与し、接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする。
【００３９】
ミネラル成分供給剤に接触させた超純水（以下、処理水という。）の硬度及びｐＨが上記範囲内であれば、ヒトが飲むにあたって、美味しいと感じられる程度となり、本発明の処理方法によって、「味気ない水」といわれるような超純水を安全でかつ簡便な方法により美味しい水とすることができる。また、処理対象水にアンモニウムイオンや重金属が残存している場合は、ミネラル成分供給剤と超純水との接触によって、超純水に含まれる上記アンモニウムイオンや重金属がミネラル成分供給剤に吸着されるため、本発明の処理方法により得られる処理水を身体に優しい水にすることができる。
【００４０】
本発明の水の処理方法におけるミネラル成分供給剤と超純水との接触としては、図１に示すような、通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器１１に所定量のミネラル成分供給剤１０を入れた後、ミネラル成分供給剤１０が入った第１容器１１に超純水１２を通じることにより行われる。ここで第１容器１１内に入れるミネラル成分供給剤１０の使用量は、第１容器１１への通水量や処理量によって、適宜調整可能である。通じる水の流速は、第１容器の大きさや、第１容器内に入れるミネラル成分供給剤の使用量によって適宜調節可能である。
【００４１】
また、図２に示すような、通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器１１に所定量のミネラル成分供給剤１０を入れた後、超純水１２を貯えた第２容器１３にミネラル成分供給剤１０が入った第１容器１１を一定時間浸漬することで行っても良い。この接触方法での第１容器の浸漬時間は、第１容器に入れたミネラル成分供給剤中の、生物由来の炭酸塩粉末と粘土状粉末の配合割合や供給剤の形状、第１容器内に入れるミネラル成分供給剤の使用量、第２容器に貯えた超純水の量などによって適宜調節する。
【００４２】
上記接触方法は、その対象となる超純水の処理形態によってそれぞれ使い分けることができる。
【実施例】
【００４３】
次に本発明の実施例を詳しく説明する。
＜カルシウム源の検討＞
ミネラル成分供給剤のカルシウム源としてホタテパウダーを、担体材料として木節粘土及び蛙目粘土を用意した。ホタテパウダーの組成を表２に、ホタテパウダーの写真図を図３にそれぞれ示す。
【００４４】
【表２】
そして、ホタテパウダー０．４ｇを入れたフィルターにＲＯ水を５０ｍｌ通水させ、通水後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、硬度（Ｃａ2+、Ｍｇ2+の合量）をイオンクロマトグラフィー（ＩＣ）によりそれぞれ測定した。木節粘土についても同様の操作を行い、通水後の処理水のｐＨ及び硬度を測定した。
【００４５】
また、木節粘土１００ｇにホタテパウダー３３ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９００℃で９時間焼成することにより、粒状の担体材料に木節粘土を使用したミネラル成分供給剤を作製した。また、蛙目粘土についても同様の操作を行い、担体材料に蛙目粘土を使用したミネラル成分供給剤を作製した。そして、上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを入れたフィルターにＲＯ水を１Ｌ通水させ、通水後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、硬度（Ｃａ2+、Ｍｇ2+の合量）をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定した。これらの結果を次の表３に示す。
【００４６】
【表３】
表３に示す結果から、カルシウム源や担体材料といった原料単体に対する通水では、処理水の硬度及びｐＨが高い数値となっていたが、上記原料を混合及び焼成を行うことによって得られた供給剤を用いることで、処理水の硬度及びｐＨの上昇を抑えることができることが確認された。
【００４７】
次に、ホタテパウダー１６ｇを入れたフィルターにＲＯ水を１Ｌ通水させ、通水後の処理水の硬度（Ｃａ2+、Ｍｇ2+の合量）をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ適宜測定した。得られた処理水の硬度を図４に示す。
【００４８】
図４から明らかなように、処理水の硬度は１５ｐｐｍ前後を保っている結果が得られた。また、他のカルシウム源として安全に供給できると考えられる、炭酸カルシウム、真珠岩、寒水石などについても、上記ホタテパウダーと同様に実験を行ってみたが、実験により得られた処理水ではホタテパウダーを使用したほどの硬度は得られず、ホタテパウダーが通水後の処理水の硬度を高い数値で安定させることができる、カルシウム源の付与に適した原料であることが示唆された。
＜ミネラル成分供給剤を作製する際の焼成温度の検討＞
次いで、ミネラル成分供給剤を作製するにあたって、成形した成形物の焼成温度について検討した。
【００４９】
蛙目粘土１００ｇにホタテパウダー３３ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を３つに分け、酸素含有雰囲気下、９００℃、１１００℃、１２００℃でそれぞれ９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を３種類作製した。
【００５０】
図５に示すように、内径が５．６ｃｍ、深さが１．２ｃｍの漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水２００ｍｌを約２０ｍｌ／秒の流速で通過させた。通過後の処理水の主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。
【００５１】
ミネラル成分供給剤作製時の焼成温度に対する通水後の処理水の硬度を図６に示す。
【００５２】
図６から明らかなように、焼成温度が高くなるにつれて通水後の処理水の硬度が減少する傾向が見られた。これは高温での焼成によって、粘土の融解が進みミネラル成分供給剤の表面積が減少したためと考えられる。この結果から、ミネラル成分供給剤を作製する際の焼成温度には適した温度範囲が存在することが確認された。上記結果から９５０℃程度が最も最適な焼成温度であると推察される。
＜ミネラル成分供給剤に配合するホタテパウダーの割合の検討＞
次に、ミネラル成分供給剤に混合するホタテパウダーの割合について検討した。
【００５３】
蛙目粘土１００ｇにホタテパウダー３０ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。また、ホタテパウダーの配合量を３０ｇから５０ｇに代えて、別の混合物を調製した。これら混合物をサイズが１ｃｍ大の球状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９００℃でそれぞれ９時間焼成することにより、図７に示す、サイズが１ｃｍ大の球状のミネラル成分供給剤を２種類作製した。
【００５４】
前述した漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水２００ｍｌを約２０ｍｌ／秒の流速で通過させ、通過後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。
【００５５】
ホタテパウダーの配合割合をそれぞれ３０質量部及び５０質量部としたミネラル成分供給剤を用いた通水結果を次の表４に示す。
【００５６】
【表４】
表４に示すように、通水後の処理水の硬度はともに２ｐｐｍ前後と低い数値となったため、通水に使用するミネラル成分供給剤の量を２倍の３２ｇにして再度検討したが、大きな改善は認められなかった。ここで、ホタテパウダーの割合が少ないミネラル成分供給剤の方が高い硬度を示しているが、この要因としてミネラル成分供給剤の形状が影響しているものと考えられる。
＜ミネラル成分供給剤の形状についての検討＞
以上の実験では、通水後の処理水で高い硬度が得られなかったため、ここでは、ミネラル成分供給剤の形状について検討した。図７に示す、サイズが１ｃｍ大の球状のものから、図８に示す、直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状にその形状を代えて上記実験を再度行った。その結果を次の表５に示す。
【００５７】
【表５】
表５から明らかなように、前述した表４の結果に比べて、通水後の処理水の硬度に明らかな上昇が認められ、硬度１０ｐｐｍ以上の水が得られることが判った。
＜ミネラル成分供給剤に配合する担体材料の検討＞
上記実験で使用した蛙目粘土以外の担体材料として、木節粘土、海洋性土及びセピオライトの３種類を用意し、これら担体材料１００ｇにホタテパウダー３０ｇと水４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９５０℃でそれぞれ９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を３種類作製した。
【００５８】
前述した漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤１６ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水１０００ｍｌを約２０ｍｌ／秒の流速で通過させ、通過後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。その結果を次の表６に示す。
【００５９】
【表６】
表６より明らかなように、セピオライトを担体材料として用いた場合、他の材料に比べて、美味しい水としてバランスの良い硬度値、ｐＨ値となった。これはセピオライトが最もマグネシウムの含有割合が高いためと考えられる。
【００６０】
なお、ここでは蛙目粘土を担体材料とした実験を行わなかったが、蛙目粘土は木節粘土とその組成傾向が似ているため、その結果も木節粘土と似通った内容となるものと推察される。
【００６１】
以上の結果から、担体材料にセピオライト、カルシウム源にホタテパウダーを用い、ホタテパウダーの割合を３０質量部に調整し、焼成温度９５０℃としたものがミネラル成分を適度に付与することができる最も適した条件と考えられる。
＜２００Ｌまでの通水試験＞
セピオライト５５ｇ、木節粘土５ｇ及び陶石１０ｇにホタテパウダー３０ｇと水２７〜４０ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径３〜６ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９５０℃で９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を作製した。
【００６２】
前述した漏斗内に上記作製したミネラル成分供給剤４５ｇを敷き詰め、この漏斗にＲＯ水２００Ｌを約５．６ｍｌ／秒の流速で通過させ、一定流量通過後の処理水のｐＨをｐＨメーターで、主要イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによりそれぞれ測定し、得られた各イオン濃度の数値から、水の硬度を求めた。なお、この通水操作は５回行い、以下に示す結果はその平均値を示したものである。
【００６３】
また、ミネラル成分供給剤９０ｇを使用して、上記実験と同様の通水試験を行った。その結果を図９及び図１０に示す。
【００６４】
図９及び図１０から明らかなように、通水後の処理水の硬度は３〜１５ｐｐｍ、ｐＨは弱酸性〜弱アルカリ性の範囲で安定していることが判った。また、使用するミネラル成分供給剤の量を９０ｇとした実験例の方が、硬度、ｐＨとも高い数値となった。
＜各イオン濃度とおいしい水指標＞
上記２００Ｌの通水試験での、４０Ｌ通水直後の処理水、２００Ｌ通水直後の処理水の各イオン濃度を次の表７に示す。
【００６５】
【表７】
表７に示す結果から、ミネラル成分供給剤から溶出するイオンはカルシウムの他、カリウム、またわずかにマグネシウムを溶出することが判った。
【００６６】
続いて、上記表７に示す各イオン濃度から、次の式（１）に示す「おいしい水指標」を計算すると、４０Ｌ通水直後の処理水では１３．２ｐｐｍ、２００Ｌ通水直後の処理水では６．８７ｐｐｍとなり、おいしい水指標である２ｐｐｍ以上を十分に満たす結果となった。
【００６７】
【数１】
＜ミネラル成分供給剤を用いた吸着実験＞
先ず、木節粘土７０ｇにホタテパウダー３０ｇと水２５ｍｌを添加し、よく攪拌して混合物を調製した。この混合物を直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状に成形し、成形物を乾燥雰囲気下、室温で５日間静置して乾燥させ、更に乾燥した成形物を、酸素含有雰囲気下、９５０℃で９時間焼成することにより、粒状のミネラル成分供給剤を作製した。
【００６８】
次いで、超純水に０．０５ｍｍｏｌ濃度となるように硫酸アンモニウムを溶解し、この硫酸アンモニウム溶液５０ｍｌをビーカーに貯えた。
【００６９】
次に、このビーカーにミネラル成分供給剤１２ｇを浸漬して静置状態を保持した。
【００７０】
続いて、ミネラル成分供給剤を浸漬して静置状態に保持してから３０分経過後、６０分経過後、９０分経過後及び１２０分経過後にそれぞれ７５０μＬずつ溶液をサンプリングし、サンプリングした溶液の残存アンモニウムイオン濃度、ｐＨ、カルシウムイオン濃度、硫酸イオン濃度、及び硬度をｐＨメーター及びイオンクロマトグラフィーを用いてそれぞれ測定した。その結果を図１１〜図１５にそれぞれ示す。
【００７１】
図１１に示すように、ミネラル成分供給剤浸漬後９０分経過後に、残存アンモニウムイオン濃度が急激に低下する結果が得られた。この結果から、本発明のミネラル成分供給剤を水と接触させることで、ミネラル成分供給剤が水中に存在するアンモニウムイオンの吸着作用を示すことが確認された。
【００７２】
図１２〜図１５に示すように、浸漬による水と供給剤との接触でも、通水での接触と同様に、カルシウムイオンや硫酸イオンの溶出が見られたが、その硬度は、通水時よりも高くなることが判った。これは、浸漬による接触の方が、水と供給剤との接触時間が長いことによると推察される。なお、その硬度は浸漬時間が長くなるにつれて上昇傾向を示したが、ｐＨ値は浸漬時間にかかわらず１０〜１１の間を保っている結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のミネラル成分供給剤は、ミネラル成分の適度な付与やｐＨ調整だけでなく、アンモニウムイオンや重金属などを吸着するといった浄化作用も備えることから、飲料用途に限らず、観賞魚用水、養殖魚用水などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のミネラル成分供給剤と超純水との第１の接触方法を示す図。
【図２】本発明のミネラル成分供給剤と超純水との第２の接触方法を示す図。
【図３】ホタテパウダーの写真図。
【図４】ホタテパウダー単体に通水した処理水の硬度を示す図。
【図５】実験に使用した漏斗を用いた通水を示す図。
【図６】ミネラル成分供給剤作製時の焼成温度に対する通水後の処理水の硬度の関係を示す図。
【図７】実験に用いたサイズが１ｃｍ大の球状のミネラル成分供給剤の写真図。
【図８】実験に用いた直径５〜１０ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍの粒状のミネラル成分供給剤の写真図。
【図９】２００Ｌ通水試験における、ミネラル成分供給剤への通水量と処理後の処理水の硬度の関係を示す図。
【図１０】２００Ｌ通水試験における、ミネラル成分供給剤への通水量と処理後の処理水のｐＨの関係を示す図。
【図１１】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水の残存アンモニウムイオン濃度の関係を示す図。
【図１２】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水のｐＨの関係を示す図。
【図１３】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水のカルシウムイオン濃度の関係を示す図。
【図１４】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水の硫酸イオン濃度の関係を示す図。
【図１５】ミネラル成分供給剤の浸漬時間と処理水の硬度の関係を示す図。
【符号の説明】
【００７５】
１０ ミネラル成分供給剤
１１ 第１容器
１２ 超純水
１３ 第２容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた超純水にミネラル成分を付与するミネラル成分供給剤において、
生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、前記成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、前記粘土状粉末の担体に前記炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有することを特徴とするミネラル成分供給剤。
【請求項２】
混合前の粘土状粉末の平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍであり、生物由来の炭酸塩粉末がホタテの貝殻の粉砕物であり、混合前のその平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍである請求項１記載のミネラル成分供給剤。
【請求項３】
混合物が生物由来の炭酸塩粉末３０〜５０質量部と粘土状粉末５０〜７０質量部に、前記炭酸塩粉末と前記粘土状粉末の全質量に対し水２０〜５０質量部の割合となるように混合攪拌して調製された請求項１又は２記載のミネラル成分供給剤。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載のミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、前記ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて前記超純水に前記ミネラル成分を付与し、前記接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする水の処理方法。
【請求項５】
ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、前記ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、前記第１容器に前記超純水を通じることにより行われる請求項４記載の水の処理方法。
【請求項６】
ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、前記ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、前記超純水を貯えた第２容器に前記第１容器を浸漬することにより行われる請求項４記載の水の処理方法。
【請求項７】
超純水が逆浸透水又は脱イオン水である請求項４ないし６いずれか１項に記載の水の処理方法。
【請求項１】
硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオン成分を取り除いた超純水にミネラル成分を付与するミネラル成分供給剤において、
生物由来の炭酸塩粉末と蛙目粘土、木節粘土、海洋性土及びセピオライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の粘土状粉末と水とを混合攪拌して調製された混合物を粒状に成形し、前記成形物を乾燥し、更に乾燥した成形物を焼成することにより得られ、前記粘土状粉末の担体に前記炭酸塩粉末を担持させた粒状の形態を有することを特徴とするミネラル成分供給剤。
【請求項２】
混合前の粘土状粉末の平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍであり、生物由来の炭酸塩粉末がホタテの貝殻の粉砕物であり、混合前のその平均粒径が０．００１〜０．０１ｍｍである請求項１記載のミネラル成分供給剤。
【請求項３】
混合物が生物由来の炭酸塩粉末３０〜５０質量部と粘土状粉末５０〜７０質量部に、前記炭酸塩粉末と前記粘土状粉末の全質量に対し水２０〜５０質量部の割合となるように混合攪拌して調製された請求項１又は２記載のミネラル成分供給剤。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載のミネラル成分供給剤と硬度が０ｐｐｍでｐＨが５〜７の溶存イオンを取り除いた超純水とを接触させることにより、前記ミネラル成分供給剤からミネラル成分を溶出させて前記超純水に前記ミネラル成分を付与し、前記接触させた超純水の硬度を３〜３０ｐｐｍかつｐＨ６〜８にそれぞれ調整することを特徴とする水の処理方法。
【請求項５】
ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、前記ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、前記第１容器に前記超純水を通じることにより行われる請求項４記載の水の処理方法。
【請求項６】
ミネラル成分供給剤と超純水との接触が、前記ミネラル成分供給剤を通水性を有しかつ供給剤の通過しない第１容器に入れた後、前記超純水を貯えた第２容器に前記第１容器を浸漬することにより行われる請求項４記載の水の処理方法。
【請求項７】
超純水が逆浸透水又は脱イオン水である請求項４ないし６いずれか１項に記載の水の処理方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図３】
【図７】
【図８】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図３】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３７１２３（Ｐ２０１０−１３７１２３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３１８９（Ｐ２００８−３１３１８９）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年９月４日 社団法人日本化学会関東支部発行の「日本化学会 第２回関東支部大会（２００８） 講演予稿集」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年９月２８日 社団法人日本分析化学会 フローインジェクション分析研究懇談会発行の「１５ｔｈ ＩＣＦＩＡ ＆ ２５ｔｈ Ａｎｎｉｖｅｒｓａｒｙ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ＪＡＦＩＡ−Ｐｒｏｇｒａｍ ＆ Ｂｏｏｋ ｏｆ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ−」に発表
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（５０８３６３１３３）株式会社デンショウ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年９月４日 社団法人日本化学会関東支部発行の「日本化学会 第２回関東支部大会（２００８） 講演予稿集」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年９月２８日 社団法人日本分析化学会 フローインジェクション分析研究懇談会発行の「１５ｔｈ ＩＣＦＩＡ ＆ ２５ｔｈ Ａｎｎｉｖｅｒｓａｒｙ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ＪＡＦＩＡ−Ｐｒｏｇｒａｍ ＆ Ｂｏｏｋ ｏｆ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ−」に発表
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（５０８３６３１３３）株式会社デンショウ (1)
【Ｆターム（参考）】
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