超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法、超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法、及び超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法
【課題】本発明は、超微粒強磁性フェライトを不織布に塗布したナノフィルタの表面から発生する磁力線を利用した簡略、かつ、低コストな構成で、特に飲料水中に含有する鉄分に砒素等の有害物が凝集した凝集物を確実に除去する飲料水の浄化方法を実現し提供するものである。
【解決手段】本発明に係る飲料水の浄化方法は、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布してその表面から磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを形成し、このナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化する構成としたものである。
【解決手段】本発明に係る飲料水の浄化方法は、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布してその表面から磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを形成し、このナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化する構成としたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超微粒強磁性フェライトを不織布に塗布したナノフィルタの表面から発生する磁力線を利用した簡略、かつ、低コストな構成で、特に飲料水中に含有する鉄分に砒素等の有害物が凝集した凝集物が磁性を帯び、この凝集物がナノフィルタの表面から発生する磁力線に吸着し、確実に除去するようにした超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法、超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法、及び超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばヒマラヤ山系の水源が地下水となり、この地下水に砒素等の有害物が含まれ、この地下水の下流地域のデルタ地帯に属する国等のように浄水施設、及び上下水道の整備がされていない地域においては、
井戸を掘ると地下水に含まれている砒素等の有害物が井戸水に含まれ、飲料水に使用する場合、飲料水中の砒素等の汚染は深刻な問題となっている。
【０００３】
他方、世界保健機構（ＷＨＯ）は、飲料水中での砒素の許容濃度を０．０１ｍｇ／Ｌと低濃度に定めている。
【０００４】
したがって、飲料水中の砒素除去に関する簡略安価な浄化技術が世界的に要請されているのが現況である。
【０００５】
従来から一般的に行われている飲料水中の砒素処理技術としては、アルミナや活性炭を用いた吸着除去法、鉄イオンを用いた共沈法等が知られている。
【０００６】
しかし、フェライト磁性を利用した簡略安価な砒素除去技術は現在のところ見当たらないのが現状である。更には、フェライト磁性を利用した飲料水に含まれる大腸菌等の有害細菌類の殺菌方法、及び、飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法も存在しない。
【０００７】
特許文献１には、砒素を含有する水をラテライト土壌に接触させ、砒素を吸着除去するようにした砒素除去方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２には、有機砒素を含有する水に対して、光照射により有機基と砒素とを解離させ、解離した砒素を凝集処理することで砒素を除去するようにした有機砒素含有水の処理方法が提案されている。しかし、これら特許文献１、２の場合も、フェライト磁性を利用したものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３３４５４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４２２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、超微粒強磁性フェライトを不織布に塗布したナノフィルタの表面から発生する磁力線を利用した簡略、かつ、低コストな構成で、特に飲料水中に含有する鉄分に砒素等の有害物が凝集した凝集物が磁性を帯びている。この凝集物はナノフィルタの表面から発生する磁力線に吸着し、除去できる。このように確実に除去し得るような飲料水の浄化方法は存在しない点が大きな特徴であるといえる。
更に、超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタによる飲料水に含まれる大腸菌等の有害細菌類の殺菌方法や飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法も存在しない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法は、超微粒強磁性フェラィトをフィルタ素材である不織布に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、超微粒強磁性フェラィトをフィルタ素材である不織布に塗布して形成した超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水に浸漬するだけで、該飲料水に含有する鉄分に凝集する砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成した超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを使用して、請求項１記載の発明と同様、試料原水に浸漬するだけで、砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布したナノフィルタが形成され、ナノフィルタの表面から磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間静置して、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタの表面からの磁力線を作用させて前記凝集物質を吸着させることができ、砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮するとともに、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することが超微粒強磁性フェライト塗布フィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布してナノフィルタが形成され、ナノフィルタ表面からの磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて吸着させ、一定時間経過後超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを取り出し洗浄することを複数回繰り返すことによって、砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮するとともに、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交させ、渦電流を発生して有害細菌類の細胞を破壊し大量に殺菌させることができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法を実現し提供することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、請求項３の発明と、請求項５の発明を組み合わせた構成の基に、砒素、及びその化合物の優れた除去効果、有害細菌類の大量殺菌効果を発揮させることができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法を実現し提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施例に係るカルシウム亜鉛フェライトの磁界の強さと磁化の強さとの関連を示す磁化測定図である。
【図２】図２は本実施例に係る隣り合うフェライト塊の間隔を磁石に等価して概念的に示す説明図である。
【図３】図３は本実施例に係る試験例１におけるナノフィルタの概略平面図である。
【図４】図４は本実施例に係る試験例１における試料原水の浄化過程を示す説明図である。
【図５】図５は本実施例に係る試験例１における試料原水の水質、及び導電率の各試験項目についての測定結果一覧を示す図である。
【図６】図６は本実施例に係る試験例１におけるナノフィルタなしの場合における砒素、及びその化合物等の静置時間別の砒素除去率を示す説明図である。
【図７】図７は本実施例に係る試験例１における２０００ｃｍ２のナノフィルタを用いた場合における砒素、及びその化合物等の静置時間別の砒素除去率を示す説明図である。
【図８】図８は本実施例に係る試験例１における４０００ｃｍ２のナノフィルタを用いた場合における砒素、及びその化合物等の静置時間別の砒素除去率を示す説明図である。
【図９】図９は本実施例に係る試験例２におけるナノフィルタの概略平面図である。
【図１０】図１０は本実施例に係る試験例２における試料原水の浄化過程を示す説明図である。
【図１１】図１１は本実施例に係る試験例２におけるナノフィルタを繰り返し使用した場合における砒素、及びその化合物の濃度、除去率の変化を示す図である。
【図１２】図１２は本実施例に係る試験例２におけるナノフィルタを繰り返し使用した場合における砒素、及びその化合物の除去率の変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は本発明の他の実施例に係る飲料水中に含まれる枯草菌、大腸菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌に、カルシウム亜鉛フェライトを接触させる振盪接触試験を行った結果のデータを示す表である。
【図１４】図１４は、飲料水中に含まれる大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示す図である。
【図１５】図１５は前記大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す図である。
【図１６】図１６は飲料水中の黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示す図である。
【図１７】図１７は前記黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、超微粒強磁性フェライトを不織布に塗布したナノフィルタの表面から発生する磁力線を利用した簡略、かつ、低コストな構成で、特に飲料水中に含有する鉄分に砒素等の有害物が凝集した凝集物を除去する飲料水の浄化方法を実現し提供するという目的を、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化する構成により実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法について詳細に説明する。
【００２１】
まず、本実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタ（以下単に「フィルタ」ともいう）１の原理的説明を行う。
【００２２】
本実施例に係るナノフィルタ１の主要素となる超微粒強磁性フェライトの磁化の強さについて概説する。
【００２３】
図１にカルシウム亜鉛フェライト（ＣａＯＺｎＯＦｅＯ２）の磁界の強さと磁化の強さとの関連を示す磁化測定図をそれぞれ示す。
【００２４】
図１において磁化の強さは２５ｅｍｕ／ｇ及び２６ｅｍｕ／ｇとなっている。それぞれガウスに換算すると、約１６３０ガウス及び１７００ガウスに相当する。
【００２５】
したがって、図２に示すように、超微粒強磁性のカルシウム亜鉛フェライトのフェライト磁粉（超微粒）３を、不織布等々のフィルタ素材２に塗布して前記フィルタ１を構成することで、このナノフィルタ１の近傍領域に強力な磁場が形成されて磁力線を放射する状態となり、磁性を含む物質（磁性体）を吸着する作用を発揮する。
【００２６】
ところで、井戸水、河川等を原水として利用する飲料水には鉄分が含まれているが、この鉄分と砒素、マンガン等とは相性がよく、鉄分と、砒素、マンガン等とが凝集するので、これら凝集した物質は磁性を帯びている。
【００２７】
このような鉄分と、砒素、マンガン等とが凝集している飲料水をタンク等に貯留し、この飲料水内に前記ナノフィルタ１を浸漬する。
【００２８】
これにより、前記ナノフィルタ１の表面からでている磁力線により上記凝集した物質がナノフィルタ１自体に吸着されるので、汚染された飲料水は浄化され、清浄な飲料水として飲用に供することが可能となる。
【００２９】
次に、カルシウム亜鉛フェライトの超微粒強磁性フェライト磁粉による磁性を帯びた物質の吸着原理について図２を参照して説明する。
【００３０】
本実施例のフェライト磁粉３は、粒度（粒径）５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトからなり、フィルタ素材２に所定量塗布される。
【００３１】
但し、塗布の際には完全には分散されず、通常凝集した状態、すなわち、フェライト塊となった状態で散布される。フェライト塊の粒度は１００ｎｍ程度であり、また隣り合うフェライト塊の間隔は約５００ｎｍ程度である。
【００３２】
図２は、この隣り合うフェライト磁粉３（フェライト塊）の間隔を概念的に示すものである。
【００３３】
これらのフェライト塊は、強磁性の超微粒であるが、図２に示すように、等価的にＮ極１１とＳ極１２を有する永久磁石に近似できる。
【００３４】
そして、Ｎ極１１からＳ極１２に向って磁力線１３が放射され、このとき磁性を帯びた物質１４が磁力線１３に近づくと、前記物質１４がＳ極の磁性を有する場合にはＮ極１１に、物質１４がＮ極の磁性を有する場合にはＳ極１２に各々吸着される。
【００３５】
すなわち、ナノフィルタ１に塗布され含有されている前記フェライト塊により、鉄分と、砒素、マンガン等とが凝集している飲料水中の磁性を有する物質１４が吸着され、この結果、汚染された飲料水は浄化され、普通の飲料水として利用できることになる。
【００３６】
次に、本実施例に係るナノフィルタ１を用いた飲料水の浄化方法について、具体的試験例を挙げて更に詳述する。
【００３７】
（試験例１）
試験例１に係る試験所、試験水、試験期間は、以下の通りである。
試験所：財団法人 北里環境科学センター
神奈川県相模原市北里１丁目１５番１号
試験水：
採取地：Ｃｏｍｉｌｌａ Ｄｏｕｄｋａｎｄｉ Ｋａｌａｉｒ Ｋａｎｄｉ Ｂａｎｇｌａｄｅｓ
試験期間：２００９年４月２０日〜４月２８日
【００３８】
以下、試験例１について図４乃至図８を参照して詳述する。
【００３９】
試料原水は、搬入した時点で沈殿が生じていたために、撹拌し均一にして試験用の試料原水とした。
【００４０】
試験用の試料原水１０Ｌについて、図４に示すように、０時間後、６時間静置後、２４時間静置後に採水した各上澄み液に関して、ナノフィルタ１（図４乃至図８において、「ナノフィルタ」と表記する）なし、２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１使用の各場合について測定した水質及び導電率の各試験項目についての測定結果一覧を図５に示す。
【００４１】
なお、０時間後の採水を丸付き数字１で、ナノフィルタ１なしの場合の６時間静置後、２４時間静置後の採水を丸付き数字２、３で、２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）のナノフィルタ使用の場合の６時間静置後、２４時間静置後の採水を丸付き数字４、５及び６、７で、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１使用の場合の採水を丸付き数字８、９及び１０、１１で各々表記する。
【００４２】
試験項目は、砒素（ヒ素）及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、鉄及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、マンガン及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、カルシウム、マグネシウム等（硬度）（ｍｇ／Ｌ）、ナトリウム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、ホウ素及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、アルミニウム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、銅及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、亜鉛及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、セレン及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、鉛及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、カドミウム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、六価クロム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、有機物（全有機炭素（ＴＯＣ）の量）（ｍｇ／Ｌ）、ｐＨ値、色度（度）、濁度（度）及び導電率（ｍＳ／ｍ）である。
【００４３】
図６は試料原水１０Ｌについてナノフィルタ１を使用しないで測定した砒素（ヒ素）及びその化合物、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度、濁度に関する減少率（％）を示す。
【００４４】
図５、図６から明らかなように、砒素（ヒ素）及びその化合物の濃度は、当初の０．２８ｍｇ／Ｌから、静置６時間後で０．０８４ｍｇ／Ｌ（減少率約７０％）、静置２４時間後で０．０５５ｍｇ／Ｌ（減少率約８０％）まで減少した。
また、鉄及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、マンガン及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、色度（度）、濁度（度）についても、砒素（ヒ素）及びその化合物の場合と同様な減少傾向を示した。
【００４５】
図７は、２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）のナノフィルタ１を使用した場合における試験用の試料原水の０時間後、６時間静置後、２４時間静置後の夫々の上澄み液の砒素（ヒ素）及びその化合物、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度（度）、濁度（度）に関する除去率（％）を示す。
【００４６】
図５、図７から明らかなように、この場合、砒素（ヒ素）及びその化合物の濃度は、当初の０．２８ｍｇ／Ｌから、静置６時間後で、０．００３６ｍｇ／Ｌ（除去率約８７％）、静置２４時間後で、０．００２１ｍｇ／Ｌ（除去率約９１％）となった。
【００４７】
図８は、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１を使用した場合の試験用の試料原水についての、０時間後、６時間静置後、２４時間静置後の各上澄み液の砒素（ヒ素）及びその化合物、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度（度）、濁度（度）に関する除去率（％）を示す。
【００４８】
図５、図８から明らかなように、この場合、砒素（ヒ素）及びその化合物の濃度は、当初の０．２８ｍｇ／Ｌから、静置６時間後で、０．００３７ｍｇ／Ｌ（除去率約８７％）、静置２４時間後で、０．００１５ｍｇ／Ｌ（除去率約９５％）となった。
【００４９】
以上から、６時間静置後では２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）のナノフィルタ１と、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１との面積の差による相違は見られなかったが、２４時間静置後では、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１のほうが除去率が大きかった。
【００５０】
この他、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度（度）、濁度（度）に関しては、図６と、図７、図８との比較からも明らかなように、試料原水のみを静置したときとは異なる挙動を示し、砒素及びその化合物と濁度、鉄及びその化合物と色度で同じ減少傾向を示した。
【００５１】
なお、前記ナノフィルタ１からの溶出については、亜鉛の溶出がみられたが水質基準内（１ｍｇ／Ｌ）であるので問題のないレベルであった。
【００５２】
以上説明したように、本試験例１において、砒素及びその化合物の除去が最も効果的であったのは、試料原水１０Ｌに４０００ｃｍ２のナノフィルタ１を浸漬して処理した場合であり、砒素及びその化合物の濃度は、２４時間で０．２８ｍｇ／Ｌから０．０１５ｍｇ／Ｌまで除去（除去率９４％）することができた。この結果、世界保健機構（ＷＨＯ）が定める飲料水中の砒素の許容濃度０．０１ｍｇ／Ｌを略満足させることができる。
【００５３】
このように本実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタ１を用いた飲料水の浄化方法によれば、前記ナノフィルタ１を試料原水に浸漬するだけで砒素及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、斬新な飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００５４】
（試験例２）
試験例２に係る試験所、試験水、試験期間は、以下の通りである。
試験所：財団法人 北里環境科学センター
神奈川県相模原市北里１丁目１５番１号
試験水：
採取地：Ｃｏｍｉｌｌａ Ｄｏｕｄｋａｎｄｉ Ｋａｌａｉｒ Ｋａｎｄｉ Ｂａｎｇｌａｄｅｓ
試験期間：２００９年４月２０日〜４月２８日
【００５５】
以下、試験例２について図９乃至図１２を参照して詳述する。
【００５６】
試験開始時には試料原水に沈殿が生じていたため、図１０に示すように、試料原水２５Ｌをタンクに入れ、２時間撹拌した後、２５０ｍＬを採水して試験用の試料とした。
【００５７】
この試料２５０ｍＬを別のタンクに入れ、既述したナノフィルタ１と同様に構成した図９に示す５０ｃｍ２（５×１０ｃｍ）のナノフィルタ１Ａ（（図１０乃至図１２において、「ナノフィルタ」と表記する）を浸潰し、２４時間静置した上澄み液を測定試料とした。
【００５８】
この操作を同じナノフィルタ１Ａを用いて各操作毎に精製水で表面の洗浄を行い、最大５回（ｎ＝２）まで繰り返し行って砒素及びその化合物の濃度を測定した。
【００５９】
なお、図１０において、試験用の試料原水２５０ｍＬの０時間後の採水を丸付き数字１で、２４時間静置後の採水を丸付き数字２で、ナノフィルタ１Ａ浸潰後における２４時間後の採水を丸付き数字３乃至１２で各々表記する。
【００６０】
また、ナノフィルタ１Ａ浸潰なしで２４時間静置した上澄み液をコントロールとした。
【００６１】
試験例２における砒素及びその化合物の濃度の測定結果とその除去率とを図１１に、同じくナノフィルタ１Ａ浸潰なし、使用回数１乃至５回の各場合の除去率の比較グラフを図１２に示す。
【００６２】
図１１、図１２に示すように、試料原水２５０ｍＬに、５０ｃｍ２（５×１０ｃｍ）のナノフィルタ１Ａを２４時間浸潰し、繰り返し使用（５回）した時の砒素及びその化合物の除去率は、試料原水の砒素濃度約０．３１ｍｇ／Ｌに対して２４時間後で平均０．０２２ｍｇ／Ｌ（９４％）から０．０３８ｍｇ／Ｌ（８８％）となり、除去率は繰り返し回数の増加とともに減少傾向を示した。
【００６３】
一方、コントロールの２４時間経過後の砒素及びその化合物の濃度は０．０５２ｍｇ／Ｌ（減少率８３％）であった。
【００６４】
このように試験例２に係るナノフィルタ１Ａを用いた飲料水の浄化方法によれば、このナノフィルタ１Ａを試料原水に浸漬するだけで砒素及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、斬新な飲料水の浄化方法を構築することができる。
【００６５】
この試験例２に係るナノフィルタ１Ａを用いた飲料水の浄化方法の場合、同じナノフィルタ１Ａを繰り返し使用できるため、試験例１に係るナノフィルタ１を用いる場合に比べよりコスト削減を図ることが可能となる。
【００６６】
なお、試験例２に係るナノフィルタ１Ａを用いた飲料水の浄化方法の場合、試験例１のナノフィルタ１を用いた飲料水の浄化方法に比べ砒素及びその化合物の除去率はナノフィルタ１Ａの繰り返し使用回数が３回、４回、５回と増加するほど低くなるが、水質の汚濁状況に応じて砒素及びその化合物の除去率が相違するので、このナノフィルタ１Ａの実用面では使用現場の飲料水の汚濁状況を十分に考慮することが肝要となる。
【００６７】
次に、図１３乃至図１７を参照して、本発明の他の実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法について説明する。
【００６８】
この他の実施例の殺菌方法は、既述した構成のナノフィルタ１又はナノフィルタ１Ａを、井戸水等の飲料水中に並べて浸漬して、飲料水中に含まれる大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を殺菌するものである。
【００６９】
すなわち、超微粒強磁性フェライトを塗布した前記ナノフィルタ１（又は前記フィルタ１Ａ）に井戸水等の飲料水が接触し又は通過すると、有害細菌類が活動し超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交する状態となり、電磁誘導則により渦電流が発生する。そして、この渦電流が有害細菌類に作用してその細胞を破壊し殺菌させる。
【００７０】
この他の実施例の殺菌方法は極めて斬新であり、かつ、安全無害である点に特徴がある。
【００７１】
この他の実施例の殺菌方法による具体的試験例について、図１３乃至図１７を参照して説明する。
【００７２】
図１３は、飲料水中に含まれる枯草菌、大腸菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌に、カルシウム亜鉛フェライト（ＣａＯＺｎＯＦｅＯ２）を接触させる振盪接触試験を行った結果のデータを示す。
【００７３】
図１４は、飲料水中に含まれる大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示し、図１５は、前記大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す。
【００７４】
図１６は、飲料水中の黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示し、図１７は、前記黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す。
【００７５】
図１３に示す実験データと、図１４、図１５に示す顕微鏡写真の比較から、大腸菌に関して本発明の他の実施例の殺菌方法の効果は明白であり、大腸菌を大量に殺菌させる効果を発揮する。
【００７６】
同様に図１３に示す実験データと、図１６、図１７に示す顕微鏡写真の比較から、黄色ブドウ球菌に関しても本発明の他の実施例の殺菌方法の効果は明白であり、黄色ブドウ球菌を大量に殺菌させる効果を発揮する。
【００７７】
更に、図１３に示す実験データから、枯草菌、緑膿菌に関しても、これらを大量に殺菌させる効果を発揮することは明らかである。
【００７８】
次に、既述した実施例の浄化方法と、他の実施例の殺菌方法とを組み合わせた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法について説明する。
【００７９】
この飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法は、既述した実施例の浄化方法と、他の実施例の殺菌方法とを、同時進行させるものである。
【００８０】
すなわち、この飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法は、既述した構成のナノフィルタ１又はナノフィルタ１Ａを、井戸水等の飲料水中に並べて浸漬して、既述した吸着作用による飲料水中に含まれる砒素、及びその化合物の除去と、既述した渦電流による有害細菌類の細胞破壊作用により飲料水中に含まれる大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類の殺菌を同時に行い、飲料水の水質を大幅に改良するものである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の飲料水の浄化方法は、日本国内はもとより、ヒマラヤ山系に属する国をはじめ浄水施設、及び上下水道の整備されていない世界中の国や地域における飲料水の浄化用として広範に適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ ナノフィルタ
１Ａ ナノフィルタ
２ フィルタ素材
３ フェライト磁粉
１１ Ｎ極
１２ Ｓ極
１３ 磁力線
１４ 磁性を帯びた物質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超微粒強磁性フェライトを不織布に塗布したナノフィルタの表面から発生する磁力線を利用した簡略、かつ、低コストな構成で、特に飲料水中に含有する鉄分に砒素等の有害物が凝集した凝集物が磁性を帯び、この凝集物がナノフィルタの表面から発生する磁力線に吸着し、確実に除去するようにした超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法、超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法、及び超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばヒマラヤ山系の水源が地下水となり、この地下水に砒素等の有害物が含まれ、この地下水の下流地域のデルタ地帯に属する国等のように浄水施設、及び上下水道の整備がされていない地域においては、
井戸を掘ると地下水に含まれている砒素等の有害物が井戸水に含まれ、飲料水に使用する場合、飲料水中の砒素等の汚染は深刻な問題となっている。
【０００３】
他方、世界保健機構（ＷＨＯ）は、飲料水中での砒素の許容濃度を０．０１ｍｇ／Ｌと低濃度に定めている。
【０００４】
したがって、飲料水中の砒素除去に関する簡略安価な浄化技術が世界的に要請されているのが現況である。
【０００５】
従来から一般的に行われている飲料水中の砒素処理技術としては、アルミナや活性炭を用いた吸着除去法、鉄イオンを用いた共沈法等が知られている。
【０００６】
しかし、フェライト磁性を利用した簡略安価な砒素除去技術は現在のところ見当たらないのが現状である。更には、フェライト磁性を利用した飲料水に含まれる大腸菌等の有害細菌類の殺菌方法、及び、飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法も存在しない。
【０００７】
特許文献１には、砒素を含有する水をラテライト土壌に接触させ、砒素を吸着除去するようにした砒素除去方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２には、有機砒素を含有する水に対して、光照射により有機基と砒素とを解離させ、解離した砒素を凝集処理することで砒素を除去するようにした有機砒素含有水の処理方法が提案されている。しかし、これら特許文献１、２の場合も、フェライト磁性を利用したものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３３４５４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４２２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、超微粒強磁性フェライトを不織布に塗布したナノフィルタの表面から発生する磁力線を利用した簡略、かつ、低コストな構成で、特に飲料水中に含有する鉄分に砒素等の有害物が凝集した凝集物が磁性を帯びている。この凝集物はナノフィルタの表面から発生する磁力線に吸着し、除去できる。このように確実に除去し得るような飲料水の浄化方法は存在しない点が大きな特徴であるといえる。
更に、超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタによる飲料水に含まれる大腸菌等の有害細菌類の殺菌方法や飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法も存在しない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法は、超微粒強磁性フェラィトをフィルタ素材である不織布に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、超微粒強磁性フェラィトをフィルタ素材である不織布に塗布して形成した超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水に浸漬するだけで、該飲料水に含有する鉄分に凝集する砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成した超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを使用して、請求項１記載の発明と同様、試料原水に浸漬するだけで、砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布したナノフィルタが形成され、ナノフィルタの表面から磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間静置して、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタの表面からの磁力線を作用させて前記凝集物質を吸着させることができ、砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮するとともに、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することが超微粒強磁性フェライト塗布フィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布してナノフィルタが形成され、ナノフィルタ表面からの磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて吸着させ、一定時間経過後超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを取り出し洗浄することを複数回繰り返すことによって、砒素、及びその化合物の優れた除去効果を発揮するとともに、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、低コストで飲料水を浄化することができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交させ、渦電流を発生して有害細菌類の細胞を破壊し大量に殺菌させることができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法を実現し提供することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、請求項３の発明と、請求項５の発明を組み合わせた構成の基に、砒素、及びその化合物の優れた除去効果、有害細菌類の大量殺菌効果を発揮させることができる超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法を実現し提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施例に係るカルシウム亜鉛フェライトの磁界の強さと磁化の強さとの関連を示す磁化測定図である。
【図２】図２は本実施例に係る隣り合うフェライト塊の間隔を磁石に等価して概念的に示す説明図である。
【図３】図３は本実施例に係る試験例１におけるナノフィルタの概略平面図である。
【図４】図４は本実施例に係る試験例１における試料原水の浄化過程を示す説明図である。
【図５】図５は本実施例に係る試験例１における試料原水の水質、及び導電率の各試験項目についての測定結果一覧を示す図である。
【図６】図６は本実施例に係る試験例１におけるナノフィルタなしの場合における砒素、及びその化合物等の静置時間別の砒素除去率を示す説明図である。
【図７】図７は本実施例に係る試験例１における２０００ｃｍ２のナノフィルタを用いた場合における砒素、及びその化合物等の静置時間別の砒素除去率を示す説明図である。
【図８】図８は本実施例に係る試験例１における４０００ｃｍ２のナノフィルタを用いた場合における砒素、及びその化合物等の静置時間別の砒素除去率を示す説明図である。
【図９】図９は本実施例に係る試験例２におけるナノフィルタの概略平面図である。
【図１０】図１０は本実施例に係る試験例２における試料原水の浄化過程を示す説明図である。
【図１１】図１１は本実施例に係る試験例２におけるナノフィルタを繰り返し使用した場合における砒素、及びその化合物の濃度、除去率の変化を示す図である。
【図１２】図１２は本実施例に係る試験例２におけるナノフィルタを繰り返し使用した場合における砒素、及びその化合物の除去率の変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は本発明の他の実施例に係る飲料水中に含まれる枯草菌、大腸菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌に、カルシウム亜鉛フェライトを接触させる振盪接触試験を行った結果のデータを示す表である。
【図１４】図１４は、飲料水中に含まれる大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示す図である。
【図１５】図１５は前記大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す図である。
【図１６】図１６は飲料水中の黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示す図である。
【図１７】図１７は前記黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、超微粒強磁性フェライトを不織布に塗布したナノフィルタの表面から発生する磁力線を利用した簡略、かつ、低コストな構成で、特に飲料水中に含有する鉄分に砒素等の有害物が凝集した凝集物を除去する飲料水の浄化方法を実現し提供するという目的を、粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化する構成により実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法について詳細に説明する。
【００２１】
まず、本実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタ（以下単に「フィルタ」ともいう）１の原理的説明を行う。
【００２２】
本実施例に係るナノフィルタ１の主要素となる超微粒強磁性フェライトの磁化の強さについて概説する。
【００２３】
図１にカルシウム亜鉛フェライト（ＣａＯＺｎＯＦｅＯ２）の磁界の強さと磁化の強さとの関連を示す磁化測定図をそれぞれ示す。
【００２４】
図１において磁化の強さは２５ｅｍｕ／ｇ及び２６ｅｍｕ／ｇとなっている。それぞれガウスに換算すると、約１６３０ガウス及び１７００ガウスに相当する。
【００２５】
したがって、図２に示すように、超微粒強磁性のカルシウム亜鉛フェライトのフェライト磁粉（超微粒）３を、不織布等々のフィルタ素材２に塗布して前記フィルタ１を構成することで、このナノフィルタ１の近傍領域に強力な磁場が形成されて磁力線を放射する状態となり、磁性を含む物質（磁性体）を吸着する作用を発揮する。
【００２６】
ところで、井戸水、河川等を原水として利用する飲料水には鉄分が含まれているが、この鉄分と砒素、マンガン等とは相性がよく、鉄分と、砒素、マンガン等とが凝集するので、これら凝集した物質は磁性を帯びている。
【００２７】
このような鉄分と、砒素、マンガン等とが凝集している飲料水をタンク等に貯留し、この飲料水内に前記ナノフィルタ１を浸漬する。
【００２８】
これにより、前記ナノフィルタ１の表面からでている磁力線により上記凝集した物質がナノフィルタ１自体に吸着されるので、汚染された飲料水は浄化され、清浄な飲料水として飲用に供することが可能となる。
【００２９】
次に、カルシウム亜鉛フェライトの超微粒強磁性フェライト磁粉による磁性を帯びた物質の吸着原理について図２を参照して説明する。
【００３０】
本実施例のフェライト磁粉３は、粒度（粒径）５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトからなり、フィルタ素材２に所定量塗布される。
【００３１】
但し、塗布の際には完全には分散されず、通常凝集した状態、すなわち、フェライト塊となった状態で散布される。フェライト塊の粒度は１００ｎｍ程度であり、また隣り合うフェライト塊の間隔は約５００ｎｍ程度である。
【００３２】
図２は、この隣り合うフェライト磁粉３（フェライト塊）の間隔を概念的に示すものである。
【００３３】
これらのフェライト塊は、強磁性の超微粒であるが、図２に示すように、等価的にＮ極１１とＳ極１２を有する永久磁石に近似できる。
【００３４】
そして、Ｎ極１１からＳ極１２に向って磁力線１３が放射され、このとき磁性を帯びた物質１４が磁力線１３に近づくと、前記物質１４がＳ極の磁性を有する場合にはＮ極１１に、物質１４がＮ極の磁性を有する場合にはＳ極１２に各々吸着される。
【００３５】
すなわち、ナノフィルタ１に塗布され含有されている前記フェライト塊により、鉄分と、砒素、マンガン等とが凝集している飲料水中の磁性を有する物質１４が吸着され、この結果、汚染された飲料水は浄化され、普通の飲料水として利用できることになる。
【００３６】
次に、本実施例に係るナノフィルタ１を用いた飲料水の浄化方法について、具体的試験例を挙げて更に詳述する。
【００３７】
（試験例１）
試験例１に係る試験所、試験水、試験期間は、以下の通りである。
試験所：財団法人 北里環境科学センター
神奈川県相模原市北里１丁目１５番１号
試験水：
採取地：Ｃｏｍｉｌｌａ Ｄｏｕｄｋａｎｄｉ Ｋａｌａｉｒ Ｋａｎｄｉ Ｂａｎｇｌａｄｅｓ
試験期間：２００９年４月２０日〜４月２８日
【００３８】
以下、試験例１について図４乃至図８を参照して詳述する。
【００３９】
試料原水は、搬入した時点で沈殿が生じていたために、撹拌し均一にして試験用の試料原水とした。
【００４０】
試験用の試料原水１０Ｌについて、図４に示すように、０時間後、６時間静置後、２４時間静置後に採水した各上澄み液に関して、ナノフィルタ１（図４乃至図８において、「ナノフィルタ」と表記する）なし、２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１使用の各場合について測定した水質及び導電率の各試験項目についての測定結果一覧を図５に示す。
【００４１】
なお、０時間後の採水を丸付き数字１で、ナノフィルタ１なしの場合の６時間静置後、２４時間静置後の採水を丸付き数字２、３で、２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）のナノフィルタ使用の場合の６時間静置後、２４時間静置後の採水を丸付き数字４、５及び６、７で、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１使用の場合の採水を丸付き数字８、９及び１０、１１で各々表記する。
【００４２】
試験項目は、砒素（ヒ素）及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、鉄及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、マンガン及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、カルシウム、マグネシウム等（硬度）（ｍｇ／Ｌ）、ナトリウム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、ホウ素及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、アルミニウム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、銅及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、亜鉛及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、セレン及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、鉛及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、カドミウム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、六価クロム及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、有機物（全有機炭素（ＴＯＣ）の量）（ｍｇ／Ｌ）、ｐＨ値、色度（度）、濁度（度）及び導電率（ｍＳ／ｍ）である。
【００４３】
図６は試料原水１０Ｌについてナノフィルタ１を使用しないで測定した砒素（ヒ素）及びその化合物、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度、濁度に関する減少率（％）を示す。
【００４４】
図５、図６から明らかなように、砒素（ヒ素）及びその化合物の濃度は、当初の０．２８ｍｇ／Ｌから、静置６時間後で０．０８４ｍｇ／Ｌ（減少率約７０％）、静置２４時間後で０．０５５ｍｇ／Ｌ（減少率約８０％）まで減少した。
また、鉄及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、マンガン及びその化合物（ｍｇ／Ｌ）、色度（度）、濁度（度）についても、砒素（ヒ素）及びその化合物の場合と同様な減少傾向を示した。
【００４５】
図７は、２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）のナノフィルタ１を使用した場合における試験用の試料原水の０時間後、６時間静置後、２４時間静置後の夫々の上澄み液の砒素（ヒ素）及びその化合物、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度（度）、濁度（度）に関する除去率（％）を示す。
【００４６】
図５、図７から明らかなように、この場合、砒素（ヒ素）及びその化合物の濃度は、当初の０．２８ｍｇ／Ｌから、静置６時間後で、０．００３６ｍｇ／Ｌ（除去率約８７％）、静置２４時間後で、０．００２１ｍｇ／Ｌ（除去率約９１％）となった。
【００４７】
図８は、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１を使用した場合の試験用の試料原水についての、０時間後、６時間静置後、２４時間静置後の各上澄み液の砒素（ヒ素）及びその化合物、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度（度）、濁度（度）に関する除去率（％）を示す。
【００４８】
図５、図８から明らかなように、この場合、砒素（ヒ素）及びその化合物の濃度は、当初の０．２８ｍｇ／Ｌから、静置６時間後で、０．００３７ｍｇ／Ｌ（除去率約８７％）、静置２４時間後で、０．００１５ｍｇ／Ｌ（除去率約９５％）となった。
【００４９】
以上から、６時間静置後では２０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、１０枚）のナノフィルタ１と、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１との面積の差による相違は見られなかったが、２４時間静置後では、４０００ｃｍ２（２５×８ｃｍ、２０枚）のナノフィルタ１のほうが除去率が大きかった。
【００５０】
この他、鉄及びその化合物、マンガン及びその化合物、色度（度）、濁度（度）に関しては、図６と、図７、図８との比較からも明らかなように、試料原水のみを静置したときとは異なる挙動を示し、砒素及びその化合物と濁度、鉄及びその化合物と色度で同じ減少傾向を示した。
【００５１】
なお、前記ナノフィルタ１からの溶出については、亜鉛の溶出がみられたが水質基準内（１ｍｇ／Ｌ）であるので問題のないレベルであった。
【００５２】
以上説明したように、本試験例１において、砒素及びその化合物の除去が最も効果的であったのは、試料原水１０Ｌに４０００ｃｍ２のナノフィルタ１を浸漬して処理した場合であり、砒素及びその化合物の濃度は、２４時間で０．２８ｍｇ／Ｌから０．０１５ｍｇ／Ｌまで除去（除去率９４％）することができた。この結果、世界保健機構（ＷＨＯ）が定める飲料水中の砒素の許容濃度０．０１ｍｇ／Ｌを略満足させることができる。
【００５３】
このように本実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタ１を用いた飲料水の浄化方法によれば、前記ナノフィルタ１を試料原水に浸漬するだけで砒素及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、斬新な飲料水の浄化方法を実現し提供することができる。
【００５４】
（試験例２）
試験例２に係る試験所、試験水、試験期間は、以下の通りである。
試験所：財団法人 北里環境科学センター
神奈川県相模原市北里１丁目１５番１号
試験水：
採取地：Ｃｏｍｉｌｌａ Ｄｏｕｄｋａｎｄｉ Ｋａｌａｉｒ Ｋａｎｄｉ Ｂａｎｇｌａｄｅｓ
試験期間：２００９年４月２０日〜４月２８日
【００５５】
以下、試験例２について図９乃至図１２を参照して詳述する。
【００５６】
試験開始時には試料原水に沈殿が生じていたため、図１０に示すように、試料原水２５Ｌをタンクに入れ、２時間撹拌した後、２５０ｍＬを採水して試験用の試料とした。
【００５７】
この試料２５０ｍＬを別のタンクに入れ、既述したナノフィルタ１と同様に構成した図９に示す５０ｃｍ２（５×１０ｃｍ）のナノフィルタ１Ａ（（図１０乃至図１２において、「ナノフィルタ」と表記する）を浸潰し、２４時間静置した上澄み液を測定試料とした。
【００５８】
この操作を同じナノフィルタ１Ａを用いて各操作毎に精製水で表面の洗浄を行い、最大５回（ｎ＝２）まで繰り返し行って砒素及びその化合物の濃度を測定した。
【００５９】
なお、図１０において、試験用の試料原水２５０ｍＬの０時間後の採水を丸付き数字１で、２４時間静置後の採水を丸付き数字２で、ナノフィルタ１Ａ浸潰後における２４時間後の採水を丸付き数字３乃至１２で各々表記する。
【００６０】
また、ナノフィルタ１Ａ浸潰なしで２４時間静置した上澄み液をコントロールとした。
【００６１】
試験例２における砒素及びその化合物の濃度の測定結果とその除去率とを図１１に、同じくナノフィルタ１Ａ浸潰なし、使用回数１乃至５回の各場合の除去率の比較グラフを図１２に示す。
【００６２】
図１１、図１２に示すように、試料原水２５０ｍＬに、５０ｃｍ２（５×１０ｃｍ）のナノフィルタ１Ａを２４時間浸潰し、繰り返し使用（５回）した時の砒素及びその化合物の除去率は、試料原水の砒素濃度約０．３１ｍｇ／Ｌに対して２４時間後で平均０．０２２ｍｇ／Ｌ（９４％）から０．０３８ｍｇ／Ｌ（８８％）となり、除去率は繰り返し回数の増加とともに減少傾向を示した。
【００６３】
一方、コントロールの２４時間経過後の砒素及びその化合物の濃度は０．０５２ｍｇ／Ｌ（減少率８３％）であった。
【００６４】
このように試験例２に係るナノフィルタ１Ａを用いた飲料水の浄化方法によれば、このナノフィルタ１Ａを試料原水に浸漬するだけで砒素及びその化合物の優れた除去効果を発揮させることができ、高度の設備が不要で、かつ、煩雑な処理を伴うことがなく、簡便、かつ、斬新な飲料水の浄化方法を構築することができる。
【００６５】
この試験例２に係るナノフィルタ１Ａを用いた飲料水の浄化方法の場合、同じナノフィルタ１Ａを繰り返し使用できるため、試験例１に係るナノフィルタ１を用いる場合に比べよりコスト削減を図ることが可能となる。
【００６６】
なお、試験例２に係るナノフィルタ１Ａを用いた飲料水の浄化方法の場合、試験例１のナノフィルタ１を用いた飲料水の浄化方法に比べ砒素及びその化合物の除去率はナノフィルタ１Ａの繰り返し使用回数が３回、４回、５回と増加するほど低くなるが、水質の汚濁状況に応じて砒素及びその化合物の除去率が相違するので、このナノフィルタ１Ａの実用面では使用現場の飲料水の汚濁状況を十分に考慮することが肝要となる。
【００６７】
次に、図１３乃至図１７を参照して、本発明の他の実施例に係る超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法について説明する。
【００６８】
この他の実施例の殺菌方法は、既述した構成のナノフィルタ１又はナノフィルタ１Ａを、井戸水等の飲料水中に並べて浸漬して、飲料水中に含まれる大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を殺菌するものである。
【００６９】
すなわち、超微粒強磁性フェライトを塗布した前記ナノフィルタ１（又は前記フィルタ１Ａ）に井戸水等の飲料水が接触し又は通過すると、有害細菌類が活動し超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交する状態となり、電磁誘導則により渦電流が発生する。そして、この渦電流が有害細菌類に作用してその細胞を破壊し殺菌させる。
【００７０】
この他の実施例の殺菌方法は極めて斬新であり、かつ、安全無害である点に特徴がある。
【００７１】
この他の実施例の殺菌方法による具体的試験例について、図１３乃至図１７を参照して説明する。
【００７２】
図１３は、飲料水中に含まれる枯草菌、大腸菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌に、カルシウム亜鉛フェライト（ＣａＯＺｎＯＦｅＯ２）を接触させる振盪接触試験を行った結果のデータを示す。
【００７３】
図１４は、飲料水中に含まれる大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示し、図１５は、前記大腸菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す。
【００７４】
図１６は、飲料水中の黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させた場合の顕微鏡写真を示し、図１７は、前記黄色ブドウ球菌にカルシウム亜鉛フェライトの粒子を接触させない場合の顕微鏡写真を示す。
【００７５】
図１３に示す実験データと、図１４、図１５に示す顕微鏡写真の比較から、大腸菌に関して本発明の他の実施例の殺菌方法の効果は明白であり、大腸菌を大量に殺菌させる効果を発揮する。
【００７６】
同様に図１３に示す実験データと、図１６、図１７に示す顕微鏡写真の比較から、黄色ブドウ球菌に関しても本発明の他の実施例の殺菌方法の効果は明白であり、黄色ブドウ球菌を大量に殺菌させる効果を発揮する。
【００７７】
更に、図１３に示す実験データから、枯草菌、緑膿菌に関しても、これらを大量に殺菌させる効果を発揮することは明らかである。
【００７８】
次に、既述した実施例の浄化方法と、他の実施例の殺菌方法とを組み合わせた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法について説明する。
【００７９】
この飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法は、既述した実施例の浄化方法と、他の実施例の殺菌方法とを、同時進行させるものである。
【００８０】
すなわち、この飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法は、既述した構成のナノフィルタ１又はナノフィルタ１Ａを、井戸水等の飲料水中に並べて浸漬して、既述した吸着作用による飲料水中に含まれる砒素、及びその化合物の除去と、既述した渦電流による有害細菌類の細胞破壊作用により飲料水中に含まれる大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類の殺菌を同時に行い、飲料水の水質を大幅に改良するものである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の飲料水の浄化方法は、日本国内はもとより、ヒマラヤ山系に属する国をはじめ浄水施設、及び上下水道の整備されていない世界中の国や地域における飲料水の浄化用として広範に適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ ナノフィルタ
１Ａ ナノフィルタ
２ フィルタ素材
３ フェライト磁粉
１１ Ｎ極
１２ Ｓ極
１３ 磁力線
１４ 磁性を帯びた物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超微粒強磁性フェラィトをフィルタ素材である不織布に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し、
前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項２】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して、
前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項３】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間静置して、
前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて前記各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項４】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて吸着させる過程と、
一定時間経過後超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを取り出し洗浄する過程と、
を複数回繰り返し前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項５】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間接触させて、
前記飲料水中の大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交させ、渦電流を発生して有害細菌類の細胞を破壊し殺菌させることを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法。
【請求項６】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間接触させて、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて前記各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化するとともに、
前記飲料水中の大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交させ、渦電流を発生して有害細菌類の細胞を破壊し殺菌させること、
を特徴とする飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法。
【請求項１】
超微粒強磁性フェラィトをフィルタ素材である不織布に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し、
前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項２】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して、
前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に前記磁力線を作用させて前記超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項３】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間静置して、
前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて前記各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項４】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に浸漬し一定時間静置して前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて吸着させる過程と、
一定時間経過後超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを取り出し洗浄する過程と、
を複数回繰り返し前記飲料水を浄化することを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法。
【請求項５】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間接触させて、
前記飲料水中の大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交させ、渦電流を発生して有害細菌類の細胞を破壊し殺菌させることを特徴とする超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法。
【請求項６】
粒径５ｎｍ〜３０ｎｍの超微粒フェライトを長方形状の不織布からなるフィルタ素材に塗布して形成され、磁力線を放射する複数枚の当該超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを飲料水中に並べて浸漬し一定時間接触させて、前記飲料水中の鉄分に凝集し磁性を帯びた砒素、及びその化合物を含む凝集物質に各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタから磁力線を作用させて前記各超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタにより吸着させ、前記飲料水を浄化するとともに、
前記飲料水中の大腸菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、緑膿菌等の有害細菌類を超微粒強磁性フェライトから放射されている磁力線と鎖交させ、渦電流を発生して有害細菌類の細胞を破壊し殺菌させること、
を特徴とする飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−８３６７８（Ｐ２０１１−８３６７８Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３７１４０（Ｐ２００９−２３７１４０）
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（５９５０７１１７３）株式会社ユタカ・トレンズ (1)
【出願人】（５９１１２０２９５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（５９５０７１１７３）株式会社ユタカ・トレンズ (1)
【出願人】（５９１１２０２９５）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]