JP2013017964A - 水浄化用水溶液及びその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】 様々な用途に適用することができる浄化用水溶液及びその製法を提供する。
【解決手段】
本発明の浄化用水溶液は、無機酸水溶液中でケイ酸塩鉱物を溶解させ、金属イオンを溶出させることで得られる。
【選択図】なし

Description

本発明は、鉱物成分及び金属イオンを主成分として含有する水溶液及びその製法に関する。

従来、岩石等の鉱物成分を溶出した無機水溶液を汚水中に添加することで、汚水中の汚染物質を凝集する凝集剤が知られている。

特許文献１には、花崗岩、玄武岩、かんらん岩及び粘土鉱物を、無機酸中で溶出させた汚水浄化用の無機酸水溶液及びそれを用いた汚水浄化方法が開示されている。この発明によれば、無機酸水溶液に含まれる成分はすべて天然物由来であるために、環境負荷を与えることなく、汚水を浄化することが可能である。

特開２０１０−５５３２号公報

しかしながら、従来の技術では、汚水中に含まれる汚染物質を凝集し、除去することは可能であるが、汚水中の細菌又はバクテリア等の微生物を取り除くことは困難である。このため、汚水を浄化し上水として使用するためには、汚染物質を除去した後、さらに殺菌処理を行う必要がある。また、従来の技術では、鉱物成分を溶出するために酸濃度の高い無機酸を利用していることから、含有する成分に関しては環境負荷が低いものの、溶液自体は強い刺激性を有している。このため、浄水施設等での使用には適しているものの、浴場や農業用水等のような直接人又は植物に接する水に対して使用することは難しく、利用範囲が狭い範囲に限定されてしまうという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記課題を解決することができる浄化用水溶液及びその製法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の浄化用水溶液の製法は、無機酸水溶液中にケイ酸塩鉱物を加え、前記鉱物の含有する成分を溶出させるステップ（ａ）と、前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させるステップ（ｂ）と、を有する。

この態様において、前記ステップ（ａ）と前記ステップ（ｂ）との間に、前記無機酸水溶液を中和するステップ（ｃ）をさらに有していてもよい。

この態様において、前記ステップ（ｂ）において、電気分解により前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させることが好ましい。

この態様において、前記ステップ（ｂ）において、前記無機酸水溶液１リットルにつき、１００ｍＡ以上２００ｍＡ以下の直流電流を１０分以内与えることにより、前記電気分解を行うことが好ましい。

この態様において、前記金属イオンは、銀イオン、銅イオン、金イオン、白金イオン、ニッケルイオン、及び亜鉛イオンからなる群から選択される。

この態様において、前記ケイ酸塩鉱物は、花崗岩、蛭石、緑泥石、玄武岩、橄欖石及びこれらの腐食岩からなる群から選択される。

この態様において、前記無機酸水溶液は、硫酸、塩酸、硝酸及びリン酸からなる群から選択される酸の水溶液である。

この態様において、前記ステップ（ｃ）において、溶液の酸濃度がｐＨで５．０以上７．０以下の範囲となるように中和を行うことが好ましい。

また、本発明の一の態様の浄化用水溶液は、無機酸水溶液でケイ酸塩鉱物を溶解させ、金属イオンを溶出させることで得られる。

本発明に係る浄化用水溶液及びその製法によれば、様々な用途に適用可能な浄化用水溶液を提供できる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。

本実施の形態では、原材料として、雲母系鉱物の風化岩であるバーミキュライトを原材料として用いる。まず、本実施の形態に係る浄化用水溶液の生成方法を以下に説明する。本実施の形態では、始めに、原材料であるバーミキュライトを、２５％に希釈した希硫酸水溶液に加える。ここで、バーミキュライトと希硫酸水溶液は、容積比が１：１となる量を用いる。次に、バーミキュライトを加えた希硫酸水溶液を約８０℃程度に加温しながら、約３時間攪拌する。これにより、バーミキュライト中に含まれるシリコン、アルミニウム、マグネシウム、鉄、マグネシウム、カリウム、ナトリウム等のミネラル成分が希硫酸水溶液中に溶出し、硫酸塩又は酸化物となる。次に、得られた水溶液（ｐＨは０．５以上１．０以下）に炭酸水素ナトリウムを添加し、ｐＨが６．０以上６．５以下になるよう中和処理を行う。その後、得られた水溶液を濾過し、残渣を取り除いた後、得られた水溶液と同量の精製水を加えることで、無機水溶液が得られる。さらに、得られた無機水溶液中に銀の電極と白金又はチタンの電極を挿入し、銀の電極を陽極と、白金又はチタンの電極を陰極と接続し、直流電流を与える。このとき、直流電流は、１００ｍＡ以上２００ｍＡ以下の範囲で与える。また、通電時間は、得られた無機水溶液１リットルにつき、１０分以内とした。これにより、陽極に接続された銀の電極が電気分解され、溶液中に銀イオンが溶出する。以上の工程により、浄化用水溶液が得られる。

以上のようにして得られた浄化用水溶液は、多種のミネラル、硫酸塩、及び酸化物を含んでいる。これらの成分を含む本実施の形態の浄化用水溶液は、荷電中和作用により、懸濁物質等の不純物を凝集させる効果を有し、また、水中に溶解している有機物を析出させ、凝集させる効果も有する。なお、本実施の形態では、各ミネラルの含有率は、シリコンが３０ｐｐｍ、アルミニウムが１２０００ｐｐｍ、鉄が８０００ｐｐｍ、マグネシウムが７０００ｐｐｍ、カリウムが２０００ｐｐｍ、ナトリウムが９０ｐｐｍであった。

また、本実施の形態に係る浄化用水溶液は、銀イオンを含んでいる。銀イオンは、バクテリアをはじめとする種々の細菌に対する強い殺菌効果を有している。なお、上記の製法により得られた浄化用水溶液における銀イオンの含有率は８０〜９０ｐｐｂ程度となっている。この程度の銀イオンが含まれている場合、上述した殺菌効果が十分に得られると考えられる。

また、本実施の形態に係る浄化用水溶液は、中和処理を行っている。一般に、強酸性の溶液は殺菌効果が高いことが知られている。しかし、強酸性の溶液は人及び植物に対する刺激性が強く、殺菌効果は得られるものの、肌荒れ、生育の阻害等の悪影響を及ぼしてしまう。このため、本実施の形態では、ｐＨを弱酸性である５．０以上７．０以下の範囲になるよう中和処理することで、人及び植物に対する刺激性を緩和している。

これらの効果から、本実施の形態に係る浄化用水溶液は、様々な用途に適用することができる。以下、本実施の形態に係る浄化用水溶液の用途及び効果について説明する。

本実施の形態に係る浄化用水溶液は、農業用水に添加することで、浄化剤として使用することができる。本実施の形態に係る浄化用水溶液を農業用水に対して添加すると、前述のとおり、水中の懸濁物質及び有機物を凝集させる。このため、農業用水中の不純物を容易に取り除くことができる。また、銀イオンによる殺菌効果により、水中に存在する細菌等を殺菌することができ、細菌による農作物の汚染を防ぐことができる。

また、浄化用水溶液を添加した農業用水を用いれば、農業用水中に浄化用水溶液が有するミネラルが加わるため、農作物の生育を促進することができる。また、浄化用水溶液が有する銀イオンが農業用水に加わるため、これを農作物に与えることで、既に農作物に付着している種々の細菌を殺菌し、病害から農作物を守ることができる。

本実施の形態に係る浄化用水溶液は、水耕栽培用水に添加することで、浄化剤として使用することができる。水耕栽培は水のみで農作物を生育するため、使用する水は最も重要な要素となる。このため、水耕栽培用水に本実施の形態に係る浄化用水溶液を添加すれば、前述の農業用水に使用した場合と同様に、水耕栽培用水中の不純物を容易に取り除くことができ、水中に存在する種々の細菌を殺菌することができる。また、浄化用水溶液中のミネラル成分が農作物の生育を促進する要素としても働く。この他、本実施の形態に係る浄化用水溶液は、弱酸性の性質を有しており、アンモニアを中和により除去することができるため、好硝酸性を有する農作物の生育を促進することができる。

本実施の形態に係る浄化用水溶液は、入浴剤として使用することができる。本実施の形態に係る浄化用水溶液を入浴剤として使用した場合、浄化用水溶液に含まれるミネラル成分が温泉と同様の効果をもたらし、血行を促進させることができる。また、血行促進の効果により、入浴後、湯冷めしにくくなるといった効果も得られる。

また、本実施の形態に係る浄化用水溶液は、各種のミネラル成分により水中の懸濁物質及び有機物を凝集させることができ、銀イオンにより種々の細菌を殺菌することができる。このため、大浴場等のような複数人が同時又は連続で入浴する施設に用いれば、湯の汚れを凝集し、排除することができ、同時に種々の細菌を殺菌することができるため、湯を清潔に保つことができる。

本実施の形態に係る浄化用水溶液は、水を飲料用に浄化するための添加剤として使用することができる。本実施の形態に係る浄化用水溶液を水に添加すると、水中の種々の細菌を殺菌することができるため、病原性大腸菌のような感染症を引き起こす細菌等を容易に排除することができる。また、水中の懸濁物質及び有機物を凝集させることができるため、浄化用水溶液を添加後、フィルターを通して濾過することにより、水中に含まれる不純物を排除し、飲料用に適した水とすることができる。

また、本実施の形態に係る浄化用水溶液を用いた飲料用水の精製は、浄化用水溶液を添加し、その後濾過するだけでよい。よって、電気等を使用することなく、水中の不純物を排除することができる。また、種々の細菌又は不純物を排除できるため、池、河川、雨水、井戸等様々な水源のものを、精製する元となる水として利用することができる。このため、特に災害時における非常用水の精製に適している。

本実施の形態に係る浄化用水溶液は、対象物に吹き付けることで消臭、脱臭又は殺菌することができるスプレー剤として使用することができる。本実施の形態に係る浄化用水溶液は、銀イオンが含まれており、種々の細菌を殺菌することができる。この殺菌効果により、細菌に由来する臭いを消臭又は脱臭することができる。また、浄化用水溶液に含まれるミネラルは、有機物を分解する効果を有している。このため、有機物に由来する臭いを消臭又は脱臭することができる。

本実施の形態に係る浄化用水溶液は、繊維等に添加することで、添加した繊維等に対して消臭、抗菌効果を持たせる添加剤として使用することができる。本実施の形態に係る浄化用水溶液に繊維を浸す等により、繊維に添加することで、銀イオン及び多種のミネラルを含有する繊維が得られる。これにより、繊維自体が有機物を分解する効果、及び細菌に対する殺菌効果を有するため、防臭及び抗菌効果を有する繊維を得ることができる。

なお、本実施の形態では、雲母系鉱物の風化岩であるバーミキュライトを原材料として用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、多種のミネラル成分を有しており、無機酸水溶液に溶解させることができるのであれば、他の鉱物又は風化鉱物であってもよい。ここで、鉱物に含まれる各ミネラル成分のうち、シリコンは不純物の凝集作用を促進することが知られている。このため、本発明では、シリコンの含有率の高い、花崗岩、蛭石、緑泥石、玄武岩、橄欖石等のケイ酸塩鉱物又はこれらの風化岩を用いることが好ましい。

なお、本実施の形態では、銀イオンを主成分として含有している。これは、銀イオンが他の金属イオンと比較して、バクテリア等の種々の細菌に対する殺菌力が高いためである。このため、本発明では金属イオンとして銀イオンを添加することが好ましい。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、殺菌効果を有しているのであれば、銅イオン、金イオン、白金イオン、ニッケルイオン、又は亜鉛イオン等のその他の金属イオンであってもよい。

なお、本実施の形態では、銀イオンの含有率は８０〜９０ｐｐｂ程度であるが、本発明はこれに限定されるものではない。銀イオンの含有率が２０ｐｐｂ未満になると、銀イオンの含有率が低いために、銀イオンによる殺菌効果が低下してしまう。一方、銀イオンの含有率が１０００ｐｐｂを超え高濃度になると、銀イオンによる殺菌効果が過剰に高くなってしまい、水中の有用な細菌まで死滅させてしまう。また、銀イオンは魚のエラに吸着すると、魚のエラ呼吸を阻害してしまうことがあるため、環境適合性の観点から、高濃度で銀イオンが含まれることは好ましくない。これらの理由から、銀イオンの含有率は２０〜１０００ｐｐｂの範囲で含有されていることが好ましい。

なお、本実施の形態では、溶媒として希硫酸水溶液を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、鉱物を溶解することができるのであれば、塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸の水溶液であってもよい。

なお、本実施の形態では、鉱物を無機酸水溶液に加え、加熱、攪拌することで鉱物成分を無機酸水溶液中に溶出させたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、鉱物を無機酸水溶液に加え、時々攪拌しながら数日間放置するなどして、鉱物成分を無機酸水溶液中に溶出させてもよい。

なお、本実施の形態では、電気分解により銀イオンを溶出させているが、多量のイオンが溶出することから、本発明では電気分解を用いることが好ましい。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、イオンが溶出するのであれば、中和処理前に銀を添加し、長時間放置するなどの手段を用いてもよい。

なお、本実施の形態では、電気分解において、陰極には白金又はチタンを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、銅又はカーボン等のように、安定でほとんど反応を生じないような材料であればよい。

なお、本実施の形態では、銀イオンを溶出する際、１００ｍＡ以上２００ｍＡ以下の範囲で直流電流を与え、通電時間は無機水溶液１リットルにつき、１０分以内とした。これは、この電流値の範囲を超えて通電すると、含有されているミネラル成分が析出するなどにより、水溶液中に沈殿物ができてしまうためである。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、ミネラル成分が析出しない、又は通電後も十分なミネラル成分が水溶液中に含有されているのであれば、これらの範囲を超える直流電流を与えてもよい。

なお、本実施の形態では、炭酸水素ナトリウムを添加し、中和処理を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、中和処理ができるのであれば、他のアルカリ性物質を用いてもよい。

本発明の浄化用水溶液及びその製法は、様々な用途に適用できる浄化剤として有用である。

上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の浄化用水溶液の製法は、無機酸水溶液中にバーミキュライトを加え、当該バーミキュライトに含有される成分を溶出させるステップ（ａ）と、前記バーミキュライトに含有される成分を溶出させた無機酸水溶液に対し、一対の金属電極を用いて直流電流を与えることによって、電気分解により前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させるステップ（ｂ）とを有する。

この態様の前記ステップ（ｃ）において、溶液の酸濃度がｐＨで５．０以上７．０以下の範囲となるように中和を行うことが好ましい。

この態様の前記ステップ（ｂ）において、前記金属イオンの含有率が２０ｐｐｂ以上１０００ｐｐｂ以下となるように、前記金属イオンを溶出させることが好ましい。

本発明の一の態様の飲料用水の製法は、上述した浄化用水溶液の製法により得られる浄化用水溶液を、浄化対象となる被浄化水に添加するステップと、前記浄化用水溶液が添加された前記被浄化水を濾過するステップとを有する。

また、本発明の一の様態の浄化用水溶液は、無機酸水溶液中にバーミキュライトを加えて当該バーミキュライトに含有される成分を溶出させた後、当該成分を溶出させた無機酸水溶液に対し、一対の金属電極を用いて直流電流を与えることによって、電気分解により前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させて得られる。この場合に、前記金属イオンの含有量が、２０ｐｐｂ以上１０００ｐｐｂ以下であることが好ましい。

上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の水浄化用水溶液の製法は、無機酸水溶液中にバーミキュライトを加え、当該バーミキュライトに含有される成分を溶出させるステップ（ａ）と、前記バーミキュライトに含有される成分を溶出させた無機酸水溶液に対し、一対の金属電極を用いて直流電流を与えることによって、電気分解により前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させるステップ（ｂ）とを有し、前記金属イオンは、銀イオン、銅イオン、金イオン、白金イオン、ニッケルイオン、及び亜鉛イオンからなる群から選択される。

本発明の一の態様の飲料用水の製法は、上述した水浄化用水溶液の製法により得られる浄化用水溶液を、浄化対象となる被浄化水に添加するステップと、前記浄化用水溶液が添加された前記被浄化水を濾過するステップとを有する。

また、本発明の一の様態の水浄化用水溶液は、無機酸水溶液中にバーミキュライトを加えて当該バーミキュライトに含有される成分を溶出させた後、当該成分を溶出させた無機酸水溶液に対し、一対の金属電極を用いて直流電流を与えることによって、電気分解により前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させて得られ、前記金属イオンは、銀イオン、銅イオン、金イオン、白金イオン、ニッケルイオン、及び亜鉛イオンからなる群から選択される。この場合に、前記金属イオンの含有量が、２０ｐｐｂ以上１０００ｐｐｂ以下であることが好ましい。

Claims (9)

1. 無機酸水溶液中にケイ酸塩鉱物を加え、前記鉱物の含有する成分を溶出させるステップ（ａ）と、
   前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させるステップ（ｂ）と、
   を有する、浄化用水溶液の製法。
2. 前記ステップ（ａ）と前記ステップ（ｂ）との間に、前記無機酸水溶液を中和するステップ（ｃ）をさらに有する、
   請求項１に記載の浄化用水溶液の製法。
3. 前記ステップ（ｂ）において、電気分解により前記無機酸水溶液中に金属イオンを溶出させる、
   請求項１又は２に記載の浄化用水溶液の製法。
4. 前記ステップ（ｂ）において、前記無機酸水溶液１リットルにつき、１００ｍＡ以上２００ｍＡ以下の直流電流を１０分以内与えることにより、前記電気分解を行う、
   請求項３に記載の浄化用水溶液の製法。
5. 前記金属イオンは、銀イオン、銅イオン、金イオン、白金イオン、ニッケルイオン、及び亜鉛イオンからなる群から選択される、
   請求項１乃至４の何れかに記載の浄化用水溶液の製法。
6. 前記ケイ酸塩鉱物は、花崗岩、蛭石、緑泥石、玄武岩、橄欖石及びこれらの腐食岩からなる群から選択される、
   請求項１乃至５の何れかに記載の浄化用水溶液の製法。
7. 前記無機酸水溶液は、硫酸、塩酸、硝酸及びリン酸からなる群から選択される酸の水溶液である、
   請求項１乃至６の何れかに記載の浄化用水溶液の製法。
8. 前記ステップ（ｃ）において、溶液の酸濃度がｐＨで５．０以上７．０以下の範囲となるように中和を行う、
   請求項１乃至７の何れかに記載の浄化用水溶液の製法。
9. 無機酸水溶液でケイ酸塩鉱物を溶解させ、金属イオンを溶出させることで得られる、
   浄化用水溶液。