过滤器和流体分离方法技术

本发明专利技术的过滤器是具有包含纤维状吸附材料的卷绕体和层叠体中的至少一者的过滤器，纤维状吸附材料具有基材、和在基材上担载的金属粒子，纤维状吸附材料的直径D、卷绕体或层叠体的空隙率、卷绕的径向上的面积空隙率的偏差、或层叠方向上的面积空隙率的偏差处于特定的范围。

Filter and fluid separation method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过滤器和流体分离方法
涉及适合于去除水、气体等流体中包含的物质的吸附材料、和使用该吸附材料的流体分离方法。
技术介绍
近年来，对去除水、气体等流体中包含的有害物质的要求提高。例如，在水处理领域中，可以举出去除地下水中包含的砷、废水中包含的磷、氟、海水等中包含的硼等。作为这些有害物质的去除方法之一，研究了利用吸附材料的去除、不活性化。专利文献1中，公开了砷捕捉性纤维。该砷捕捉性纤维通过下述方式制造：使纤维基材与具有反应性双键和缩水甘油基两者的交联反应性化合物在氧化还原催化剂的存在下反应，由此使具有缩水甘油基的基团在纤维基材的分子中以侧链状接枝加成，接着，使该接枝加成物与具有与缩水甘油基的反应性官能团的螯合物形成性化合物反应，由此在纤维基材中导入螯合物形成性官能团，从而制造。专利文献2中，公开了在基材上接枝聚合具有磷酸基的反应性单体、并将该聚合物浸渍在锆化合物的溶液中等而得到的锆担载纤维状吸附材料。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-68182号公报专利文献2：日本特开2004-188307号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1、2中记载的吸附材料存在的问题在于，吸附速度慢，此外，高流速下的吸附性能不充分。本专利技术鉴于所述现有技术的背景，提供在水、气体等流体中包含的有害物质的去除中，透过阻抗小、在高流速下吸附性能也优异的吸附材料。解决课题的手段本专利技术的过滤器具有包含纤维状吸附材料的卷绕体和包含纤维状吸附材料的层叠体中的至少一者，其具有下述构成：(a)前述纤维状吸附材料可吸附在液体中溶解的成分，(b)前述纤维状吸附材料具有基材和担载于前述基材的金属粒子，(c)前述纤维状吸附材料的直径D为100μm以上600μm以下，(d)前述金属粒子的粒径为1nm以上1000nm以下，(e)前述金属粒子以选自以下的(1)~(3)中的至少1种形态担载于前述基材，(1)前述金属粒子通过官能团键合于前述基材，(2)前述基材具有孔，前述金属粒子担载于前述孔内，(3)前述基材表面上设置有包含前述金属粒子和聚合物的涂布层，(f)前述卷绕体和前述层叠体的空隙率为15%以上70%以下，(g)前述卷绕体的卷绕的径向的面积空隙率的偏差、和前述层叠体的层叠方向的面积空隙率的偏差为15%以下。前述基材优选为单纤维、或包含多根单纤维的复丝。此外，优选前述金属粒子为包含选自银、铜、铁、钛、锆和铈中的至少1种的粒子。此外，优选前述纤维状吸附材料相对于前述纤维状吸附材料100质量份含有10质量份以上的前述金属粒子。并且，此外，优选前述金属粒子通过前述(3)的形态而担载在前述基材上，前述纤维状吸附材料相对于前述基材100质量份含有30~400质量份的前述涂布层。此外，本专利技术同样还提供利用上述过滤器的流体分离方法。本专利技术的流体分离方法具有(a)通过分离膜由流体分离前述流体中含有的物质的步骤，和(b)使前述流体与本专利技术的过滤器接触的步骤，前述步骤(b)在前述步骤(a)之前或之后进行。专利技术的效果根据本专利技术，纤维状吸附材料的直径D为100μm以上，由此通水阻抗变小。此外，直径D为600μm以下，由此能够增大吸附速度。此外，卷绕体和层叠体的空隙率为15%以上，由此通水时难以阻塞，通水阻抗难以变大。此外，空隙率为70%以下，由此原水通过过滤器时，原水不走捷径，能够合适地去除原水中的去除对象成分。此外，卷绕体的卷绕的径向上的面积空隙率和层叠体的层叠方向上的面积空隙率的偏差为15%以下，由此通水时难以产生涡流，抑制通水阻抗。本专利技术的纤维状吸附材料能够优选用于在高流速下也需要高吸附性能的用途。具体而言，能够优选用于去除水、气体等流体中包含的有害物质、特别是用于去除地下水中包含的砷、废水中包含的磷、氟、海水等中包含的硼等。附图说明图1是示出作为基材的单纤维的一例的截面图。图2是示出纤维状吸附材料的一例的截面图，本例的纤维状吸附材料中，在基材的官能团上键合有金属粒子。图3是示出纤维状吸附材料的一例的截面图，本例的纤维状吸附材料中，在基材的表面存在的孔内键合有金属粒子。图4是示出纤维状吸附材料的一例的截面图，本例的纤维状吸附材料中，在作为基材的单纤维的周围形成有包含金属粒子的涂布层。图5是示出纤维状吸附材料的一例的截面图，本例的纤维状吸附材料中，在作为基材的复丝中包含的单纤维的周围形成有包含金属粒子的涂布层。图6是示出具有卷绕体的过滤器的例子的示意图。图7是示出具有层叠体的过滤器的例子的示意图。具体实施方式以下，针对本专利技术的实施方式详细说明。应予说明，本说明书中，“质量”与“重量”同义。[A.纤维状吸附材料]针对本专利技术的一个实施方式所涉及的纤维状吸附材料，进行以下说明。纤维状吸附材料在以下有时简称为“吸附材料”。本实施方式中，吸附材料具有基材、和在前述基材上担载的金属粒子。吸附材料具有金属粒子，由此能够吸附在液体中溶解的成分，具体而言砷、磷、氟、硼等水、气体等流体中包含的有害物质。(A-1)基材(A-1-1)构成材料本实施方式中，“X含有Y作为主成分”是指X中的Y的含有率为50质量%以上、优选为70质量%以上、更优选为90质量%以上、最优选为100质量%。构成基材的材料没有特别限定，基材含有例如聚烯烃、卤代聚烯烃、聚丙烯腈、聚乙烯基化合物、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚酯和纤维素酯等作为主成分。作为聚烯烃的具体例，可以举出例如聚乙烯、聚丙烯等。作为卤代聚烯烃的具体例，可以举出例如聚氯乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯等。作为聚酰胺的具体例，可以举出例如尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12等。作为聚酯的具体例，可以举出例如由芳族二羧酸部分与二醇部分形成的芳族聚酯、由脂肪族二羧酸与二醇部分形成的脂肪族聚酯、由羟基羧酸形成的聚酯、和它们的共聚物等。作为芳族二羧酸的具体例，可以举出例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸等。作为二醇的具体例，可以举出乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇等。作为羟基羧酸的具体例，可以举出例如乙醇酸、乳酸、羟基丙酸、羟基丁酸、羟基戊酸、羟基己酸、羟基苯甲酸等。此外，聚酯在不显著改变其特性的范围也可以进行共聚。作为共聚成分，可以举出例如5-钠磺基间苯二甲酸等5-(碱金属)磺基间苯二甲酸；前述的芳族二羧酸之外的多元羧酸等。作为纤维素酯的具体例，可以举出例如纤维素乙酸酯、纤维素丙酸酯、纤维素丁酸酯、纤维素的葡萄糖单元中存在的3个羟基被2种以上的酰基封端的纤维素混合酯、和它们的衍生物等。此外，这些材料可以组合2种以上。在该情况下，基材中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.过滤器，其具有包含纤维状吸附材料的卷绕体和包含纤维状吸附材料的层叠体的至少一者，/n(a) 前述纤维状吸附材料可吸附在液体中溶解的成分，/n(b) 前述纤维状吸附材料具有基材和担载于前述基材的金属粒子，/n(c) 前述纤维状吸附材料的直径D为100μm以上600μm以下，/n(d) 前述金属粒子的粒径为1nm以上1000nm以下，/n(e) 前述金属粒子以选自以下的(1)~(3)中的至少1种形态担载于前述基材，/n(1) 前述金属粒子通过官能团键合于前述基材，/n(2) 前述基材具有孔，前述金属粒子担载于前述孔内，/n(3) 前述基材表面上设置有包含前述金属粒子和聚合物的涂布层，/n(f) 前述卷绕体和前述层叠体的空隙率为15%以上70%以下，/n(g) 前述卷绕体的卷绕的径向的面积空隙率的偏差、和前述层叠体的层叠方向的面积空隙率的偏差为15%以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 JP 2017-1898981.过滤器，其具有包含纤维状吸附材料的卷绕体和包含纤维状吸附材料的层叠体的至少一者，
(a)前述纤维状吸附材料可吸附在液体中溶解的成分，
(b)前述纤维状吸附材料具有基材和担载于前述基材的金属粒子，
(c)前述纤维状吸附材料的直径D为100μm以上600μm以下，
(d)前述金属粒子的粒径为1nm以上1000nm以下，
(e)前述金属粒子以选自以下的(1)~(3)中的至少1种形态担载于前述基材，
(1)前述金属粒子通过官能团键合于前述基材，
(2)前述基材具有孔，前述金属粒子担载于前述孔内，
(3)前述基材表面上设置有包含前述金属粒子和聚合物的涂布层，
(f)前述卷绕体和前述层叠体的空隙率为15%以上70%以下，
(g)前述卷绕体的卷绕的径向的面积空隙率的偏差、和前述层叠体的层叠方向的面积空隙率的偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫本龙马，山村刚平，小崎阳一郎，平锅隆一郎，金森智子，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP