使用了层状双氢氧化物的过滤体及其制造方法与流程

本发明涉及一种在由热熔融纤维构成的载体上担载有层状双氢氧化物的过滤体及其制造方法。
背景技术：
：水滑石等层状双氢氧化物具有能在层间插入各种离子、分子等的结构，能表现出阴离子交换能力。因此，层状双氢氧化物可用于吸附去除有害物质等的过滤体等。以往，作为使用了层状双氢氧化物的过滤体，例如，已知：对在层状双氢氧化物的粉末体中配合有粘合剂的物质进行成型而得的过滤体(例如，参照专利文献1)、将通过造粒机等制成的层状双氢氧化物的粒状体填充至柱中而得的过滤体(例如，参照专利文献2)。另一方面，作为使用了活性炭的过滤体，已知：将热熔融纤维作为载体，在通过加热而熔融的该纤维的表面粘接有活性炭的纤维、粒子的过滤体(例如，参照专利文献3和专利文献4)。专利文献1：日本专利第4709498号专利文献2：日本专利第5363817号专利文献3：日本专利第1938657号专利文献4：日本专利第2986054号技术实现要素：发明要解决的问题然而，对于由以往技术得到的使用了层状双氢氧化物的过滤体而言，存在如下问题：层状双氢氧化物的粉粒体在过滤体的下部密集等、过滤体内的层状双氢氧化物的分布变得不均匀。此外，在配合有粘合剂的情况下，存在如下问题：层状双氢氧化物的粉粒体的表面被粘合剂覆盖，会损害作为层状双氢氧化物的特性。因此，以往的使用了层状双氢氧化物的过滤体的过滤效率低。因此，本发明的目的在于，提供一种能使过滤体内的层状双氢氧化物的分布均匀，并且能防止层状双氢氧化物的表面被粘合剂等覆盖，由此能改善以往的过滤效率的过滤体及其制造方法。技术方案为了实现上述目的，本发明的过滤体的特征在于，在由热熔融纤维构成的载体上担载有微晶尺寸为20nm以下的层状双氢氧化物。在该情况下，所述热熔融纤维可以采用在高熔点纤维上涂布有低熔点纤维的双层复合纤维。此外，所述由热熔融纤维构成的载体可以采用裁断短片状、网状。此外，在所述载体为网状的情况下，所述过滤体可以采用担载有不能通过该网状载体的网眼的层状双氢氧化物的过滤体。此外，对于所述层状双氢氧化物而言，比表面积优选为20m2/g以上，比表面积更优选为70m2/g以上。此外，优选的是，所述层状双氢氧化物是如下制造出的粒状体：通过施加规定的压力自含有层状双氢氧化物和水的材料去除水分直至含水率变为70％以下，并在温度为90℃以上、110℃以下的条件下进行干燥，从而制造。此外，本发明的过滤体的制造方法的特征在于，制造在由热熔融纤维构成的网状载体担载有层状双氢氧化物的过滤体，所述过滤体的制造方法具有：载置工序，在该网状载体上载置层状双氢氧化物；以及粘接工序，在该载置工序之后，通过使该热熔融纤维热熔融，将所载置的该层状双氢氧化物粘接于该网状载体。在该情况下，也可以是如下制造方法，其特征在于，所述网状载体是使网眼尺寸不同的多种载体以网眼尺寸大的载体成为上部的方式依次层叠而成的网状载体，在所述载置工序中，向所层叠的该网状载体的最上部供给层状双氢氧化物，使该网状载体振荡直至在该网状载体的最下部载置有该层状双氢氧化物。有益效果根据本发明，能使过滤体内的层状双氢氧化物的分布均匀，进而，能防止层状双氢氧化物的表面被粘合剂等覆盖。由此，本发明的过滤体与以往相比，过滤阻力小，并且会充分地发挥层状双氢氧化物的特性。附图说明图1是表示本发明的过滤体的一部分的局部侧视图。图2是表示本发明的过滤体的一部分的局部立体图。图3是表示本发明的过滤体的一部分的局部侧视图。图4是表示本发明的过滤体的一部分的局部分解立体图。图5是表示本发明的过滤体的一部分的局部侧视图。具体实施方式本发明的过滤体的特征在于，在由热熔融纤维构成的载体上担载有微晶尺寸为20nm以下的层状双氢氧化物。首先，对本发明的过滤体中使用的层状双氢氧化物及其制造方法进行说明。层状双氢氧化物是通式由m2+1-xm3+x(oh)2(an-)x/n·mh2o(m2+表示二价的金属离子，m3+表示三价的金属离子，an-表示阴离子，1/6<x<1/3，m、n为自然数)表示的非整比化合物，有时也被称为水滑石类化合物。作为二价的金属离子(m2+)，例如可列举出：mg2+、fe2+、zn2+、ca2+、li2+、ni2+、co2+、cu2+等。此外，作为三价的金属离子(m3+)，例如可列举出：al3+、fe3+、cr3+、mn3+等。此外，作为阴离子(an-)，例如可列举出：clo4-、co32-、hco3-、po43-、so42-、sio44-、oh-、cl-、no2-、no3-等。本发明的过滤体中使用的层状双氢氧化物可以是作为二价的金属离子(m2+)、三价的金属离子(m3+)、阴离子(an-)使用任何离子的物质。此外，该层状双氢氧化物的氢氧化物层的片的层叠方式可以是菱面体晶结构、六方晶结构中的任一种。此外，本发明的过滤体中使用的层状双氢氧化物的微晶尺寸为20nm以下，优选为10nm以下。此外，平均微晶尺寸优选为10nm以下。此外，本发明的过滤体中使用的层状双氢氧化物的比表面积没有特别限定，可以采用通过bet法得到的比表面积为20m2/g以上的层状双氢氧化物，优选为30m2/g以上的层状双氢氧化物，进一步优选为50m2/g以上的层状双氢氧化物，进一步优选为70m2/g以上的层状双氢氧化物。比表面积的上限没有特别限定。需要说明的是，通过bet法得到的比表面积例如可以使用比表面积/细孔分布测定装置来测定氮吸附解吸等温线，根据该测定结果制作bet-plot来求出。此外，本发明的过滤体中使用的层状双氢氧化物可以是层状双氢氧化物的烧成物。该烧成物例如可以通过将层状双氢氧化物在约500℃以上进行烧成而得到。以下，对本发明的过滤体中使用的层状双氢氧化物的具体制造方法进行说明。例如，通式为mg2+1-xal3+x(oh)2(an-)x/n·mh2o(an-为n价的阴离子，m>0)的层状双氢氧化物可以通过如下所述的方法进行制造。首先，制备含有铝离子和镁离子的酸性溶液。作为铝离子的铝源，只要为在水中生成铝离子的物质即可，并不限定于特定的物质。例如，可以使用氧化铝、铝酸钠、氢氧化铝、氯化铝、硝酸铝、铝土矿、来自铝土矿的氧化铝制造残渣、铝淤渣等。此外，这些铝源可以单独使用任一种，也可以组合使用两种以上。此外，作为镁离子的镁源，只要为在水中生成镁离子的物质即可，并不限定于特定的物质。例如，可以使用水镁石、氢氧化镁、菱镁矿、菱镁矿的烧成物等。这些镁源可以单独使用任一种，也可以组合使用两种以上。需要说明的是，所述作为铝源的铝化合物、作为镁源的镁化合物只要在所述酸性溶液中存在铝离子、镁离子即可，不需要完全溶解。此外，已知由mg2+1-xal3+x(oh)2(an-)x/n·mh2o表示的高结晶质的层状双氢氧化物的铝离子与镁离子的摩尔比为1:3(x＝0.25)。因此，优选的是，酸性溶液中的铝离子与镁离子的摩尔比设为1:5～1:2的范围。通过设为该范围，不会浪费铝源和镁源，能够在物质平衡上有利地制造层状双氢氧化物。作为酸性溶液中含有的酸，只要为使水溶液呈酸性的物质即可，没有特别限定，例如可以使用硝酸、盐酸。接着，将含有铝离子和镁离子的所述酸性溶液与含有碱的碱性溶液以规定的比例混合。由此，生成层状双氢氧化物。对于混合而言，可以将酸性溶液一次性加入至碱性溶液来进行混合，或者将酸性溶液滴加至碱性溶液来进行，也可以为这些以外的方法。在此，作为碱性溶液中含有的碱，只要为使水溶液呈碱性的物质即可，没有特别限定，例如可以使用氢氧化钠、氢氧化钙等。此外，也可以使用碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、氨水、硼酸钠、硼酸钾等。它们可以单独使用任一种，也可以组合使用两种以上。碱性溶液可以使用将ph调制为8～14的溶液，优选使用将ph调制为8～11的溶液。需要说明的是，酸性溶液与碱性溶液混合完成后的熟化时间越短，越能抑制晶体的生长，能制造微晶尺寸小的层状双氢氧化物、比表面积大的层状双氢氧化物。作为停止熟化的方法，可列举出如下方法：在酸性溶液与碱性溶液混合完成后，将该混合液的ph降低至层状双氢氧化物的晶体生长停止的值。例如，在由通式mg2+1-xal3+x(oh)2(an-)x/n·mh2o表示的层状双氢氧化物的情况下，使ph变为9以下即可。具体而言，在酸性溶液与碱性溶液混合完成后120分钟以内，优选在酸性溶液与碱性溶液混合完成后60分钟以内，更优选在混合的同时，用水进行稀释，由此能停止熟化。此外，通过去除水分也能停止熟化。为了去除水分，使用吸引过滤、离心分离等用于将水分与层状双氢氧化物分离的适当的分离方法即可。此外，为了可靠地不进行熟化，也可以在酸性溶液与碱性溶液混合完成后，迅速地清洗层状双氢氧化物。需要说明的是，也可以含有在合成过程中生成的nacl等氯化物。如上所述刚去除水分后的层状双氢氧化物呈凝胶状。本发明所使用的层状双氢氧化物可以为该凝胶状的物质，也可以为使其干燥而制成粉末状、粒状的物质。将层状双氢氧化物制成粒状而得的粒状体例如可以通过如下所述的方法进行制造。首先，使用压滤器等脱水装置对如上所述生成的层状双氢氧化物施加规定的压力、例如0.9mpa以上的压力，由此尽可能地去除水分。接着，在层状双氢氧化物的结晶水的脱水温度以下使其干燥。换言之，仅使层状双氢氧化物的晶体外的水干燥。具体而言，施加0.9mpa以上的压力，使含水率为70％以下、优选为65％以下、进一步优选为60％以下的层状双氢氧化物干燥，以使作为最终生成物的层状双氢氧化物的粒状体的含水率变为10％以上、20％以下，优选变为10％以上、15％以下，进一步优选变为11％以上、12％以下。在此，将层状双氢氧化物的粒状体的含水率保持为10％以上的理由是因为，若层状双氢氧化物的粒状体的含水率小于10％，则在接触到溶液等时层状双氢氧化物的粒状体吸收水分而体积急剧膨胀，无法保持粒度。需要说明的是，含水率是指水的质量比上含有水分的层状双氢氧化物整体的质量。层状双氢氧化物所含有的水分的质量的测定依据日本工业标准“土的含水比试验方法”(jisa1203：1999)来进行。需要说明的是，使其干燥的温度只要为层状双氢氧化物的结晶水的脱水温度以下就可以是任何温度，但为了使层状双氢氧化物的粒状体的粒径增大，优选在较低温度下使其干燥。但是，若在过低的温度下进行干燥，则层状双氢氧化物的粒状体容易溶解在水中。因此，具体的干燥温度为25℃以上、125℃以下为好，优选为90℃以上、110℃以下为好，进一步优选为95℃以上、105℃以下为好。此外，该干燥可以任意进行，例如使用通常的干燥炉等即可。当然，也可以在室温下进行自然干燥。此外，将干燥时的湿度调节得较高在层状双氢氧化物的粒状体的形态稳定性方面好。例如，将干燥炉内的水蒸气的量调节为饱和水蒸气量附近(湿度为90％～100％)即可。此外，也可以对这样干燥后的层状双氢氧化物的粒状体进行筛分，去除析出的氯化物等。此外，层状双氢氧化物的粒状体可以根据其过滤体的用途、种类调制粒径。在该情况下，层状双氢氧化物的粒状体的粒径例如为0.24mm以上为好，优选为0.36mm以上为好，进一步优选为1mm以上、2mm以下为好。粒径的调制可以任意进行，例如通过锤子等进行破碎，使用具有目标大小的筛眼的筛子进行筛分即可。接着，对本发明的过滤体中使用的热熔融纤维进行说明。本发明的过滤体中使用的热熔融纤维只要是能通过加热进行熔融的纤维即可，没有特别限定，优选为在高熔点纤维上涂布有低熔点纤维的双层复合纤维。例如，可以使用将较低熔点的聚烯烃系纤维、eva系纤维涂布于由熔点比其高的纤维构成的芯部而成的双层复合纤维。由此，只要加热至仅低熔点表层熔融的温度，就能使层状双氢氧化物粘接，因此能维持载体的形状。本发明的过滤体中使用的载体的形状没有特别限定，优选采用裁断短片状、网状。在载体的形状为裁断短片状的情况下，粘接有层状双氢氧化物的裁断短片彼此将热熔融纤维的表面作为粘合剂复杂地粘连。然后，由此，在裁断短片间形成有微细的连通空隙部。因此，能避免层状双氢氧化物在一部分密集而引起堵塞。此外，连通空隙部在过滤体中占据的占据比率能通过成型时的加压程度容易地进行变更。因此，根据用途，能得到透气性、透水性不同的过滤体。使用了裁断短片状的载体的过滤体例如可以如下所述进行制造。首先，在成型模具内使层状双氢氧化物和裁断短片状的载体在振动下混合填充。接着，将其加热至仅热熔融纤维的表面熔融的温度，在使层状双氢氧化物粘接于载体和使载体彼此粘连后，使其干燥。在载体的形状为网状的情况下，能得到在将热熔融纤维作为构成丝条编织成的网状载体均匀地分布有层状双氢氧化物的过滤体。使用了网状的载体的过滤体例如可以如下所述进行制造。首先，准备将在高熔点的化学纤维涂布有与高熔点的化学纤维同系的低熔点表层的双层复合纤维作为构成丝条编织成的网状载体10。接着，将网状载体10加热至仅低熔点表层熔融的温度，使其穿过容纳有规定大小的层状双氢氧化物粒状体20的振动槽，使层状双氢氧化物粒状体20粘接。接着，使其干燥，将即使通过该干燥也未固接的层状双氢氧化物的粒状体振落。由此，在网状载体10的两面粘接有层状双氢氧化物粒状体20的过滤体完成。将放大地表示通过上述的方法而制造出的本发明的过滤体的一部分的局部侧视图示于图1。此外，将放大地表示该过滤体的一部分的局部立体图示于图2。此外，使用了网状的载体的过滤体也可以如下所述进行制造。首先，在网状载体10载置层状双氢氧化物粒状体20。此时，层状双氢氧化物粒状体20采用至少包含不能通过网状载体10的网眼的粒状体的层状双氢氧化物粒状体。接着，使网状载体10的低熔点表层热熔融，使该载置的层状双氢氧化物粒状体20粘接于网状载体10。接着，在将其冷却而使其固定后，将未粘接的层状双氢氧化物的粒状体振落。由此，在网状载体10的一面(上表面)至少粘接有不能通过网眼的层状双氢氧化物20的过滤体完成。此外，本发明的过滤体也可以是在网眼尺寸不同的多种载体担载有层状双氢氧化物的过滤体以网眼尺寸大的过滤体成为上部的方式依次层叠而成的过滤体。由此，能得到过滤阻力小、特别在深层过滤优选的过滤体。在网眼尺寸不同的多种载体担载有层状双氢氧化物的过滤体例如可以如下所述进行制造。首先，准备网眼尺寸不同的多种网状载体10(例如，准备具有4×4mm网眼的网状载体11、具有3×3mm网眼的网状载体12、具有2×2mm网眼的网状载体13这三种网状载体)。接着，将这些各载体加热至仅低熔点表层熔融的温度，使其穿过容纳有层状双氢氧化物粒状体20的振动槽，使粒径比各网眼小的层状双氢氧化物粒状体20粘接(例如，使平均粒径3mm的层状双氢氧化物粒状体21粘接于4×4mm网眼的网状载体，使平均粒径2mm的层状双氢氧化物粒状体22粘接于3×3mm网眼的网状载体，使平均粒径1.5mm的层状双氢氧化物粒状体23粘接于2×2mm网眼的网状载体)。接着，使其干燥，将即使通过该干燥也未粘接的层状双氢氧化物粒状体20振落。最后，使像这样得到的过滤体以网眼尺寸大的过滤体成为上部的方式依次层叠。将放大地表示通过上述的方法制造出的本发明的过滤体的一部分的局部侧视图示于图3。此外，将放大地表示该过滤体的一部分的局部分解立体图示于图4。此外，在网眼尺寸不同的多种载体担载有层状双氢氧化物的过滤体也可以如下所述进行制造。首先，准备网眼尺寸不同的多种网状载体(例如，准备具有4×4mm网眼的网状载体11、具有3×3mm网眼的网状载体12、具有2×2mm网眼的网状载体13这三种网状载体)。接着，以网眼尺寸大的网状载体成为上部的方式依次层叠，使各载体连结。接着，向层叠且连结有各载体的网状载体的最上部(例如，网状载体11)供给层状双氢氧化物。此时，层状双氢氧化物的粒状体采用至少包含不能通过各网状载体10的网眼的粒状体的层状双氢氧化物的粒状体。(例如，层状双氢氧化物粒状体采用至少包含不能通过网状载体11的网眼的层状双氢氧化物粒状体31、不能通过网状载体12的网眼的层状双氢氧化物粒状体32以及不能通过网状载体13的网眼的层状双氢氧化物粒状体33的混合物)。接着，使网状载体振荡。由此，将层状双氢氧化物粒状体20中的、能通过网状载体的网眼的层状双氢氧化物振落至网状载体的下部，因此，形成在各网状载体之上载置有层状双氢氧化物粒状体的状态(例如，形成在网状载体11之上至少载置有层状双氢氧化物粒状体31、在网状载体12之上至少载置有层状双氢氧化物粒状体32、在网状载体13之上至少载置有层状双氢氧化物粒状体33的状态)。在使该网状载体振荡直至在网状载体的最下部(例如，网状载体13)载置有层状双氢氧化物粒状体(例如，层状双氢氧化物粒状体33)后，使网状载体的低熔点表层热熔融，使该载置的层状双氢氧化物粒状体粘接于各网状载体。接着，在将其冷却而使其固定后，将未粘接的层状双氢氧化物的粒状体振落。将放大地表示通过上述的方法而制造出的本发明的过滤体的一部分的局部侧视图示于图5。实施例以下，对本发明的过滤体中使用的层状双氢氧化物进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。实施例1(比表面积)准备制造方法等不同的4种层状双氢氧化物1～4，测定出各自的比表面积。对于比表面积的测定而言，在液体氮的温度(-196℃)下使氮气吸附于各层状双氢氧化物的粉体粒子表面，根据其量通过bet法来计算。将其结果示于表1。[表1]bet比表面积(m2/g)层状双氢氧化物118.2层状双氢氧化物270.1层状双氢氧化物350.3层状双氢氧化物430.2需要说明的是，各层状双氢氧化物1～4的详情如下所述。(1)层状双氢氧化物1将和光纯药株式会社制造的层状双氢氧化物(销售源代码：324-87435)设为层状双氢氧化物1。(2)层状双氢氧化物2首先，使六水氯化镁(和光纯药工业株式会社制造)16.92g和六水氯化铝(和光纯药工业株式会社制造)10.06g溶解于26.98g的蒸馏水中，制备酸性溶液。此外，使氢氧化钠(和光纯药工业株式会社制造)10g溶解于30g的蒸馏水中，制备碱性溶液。接着，将该酸性溶液与碱溶液混合，向该混合溶液不花费时间地迅速添加281.85g的蒸馏水，将ph调整至7.5-8.5。然后，在24小时后对该溶液进行过滤，将得到的过滤物在120℃下干燥10小时，将得到的物质设为层状双氢氧化物2。(3)层状双氢氧化物3首先，使六水氯化镁(和光纯药工业株式会社制造)16.92g和六水氯化铝(和光纯药工业株式会社制造)10.06g溶解于26.98g的蒸馏水中，制备酸性溶液。此外，使氢氧化钠(和光纯药工业株式会社制造)10g溶解于30g的蒸馏水中，制备碱性溶液。接着，将该酸性溶液与碱溶液混合，向该混合溶液不花费时间地迅速添加281.85g的蒸馏水后，加入氢氧化钠水溶液将ph调整至10.0。然后，在24小时后对该溶液进行过滤，将得到的过滤物在120℃下干燥10小时，将得到的物质设为层状双氢氧化物3。(4)层状双氢氧化物4首先，使六水氯化镁(和光纯药工业株式会社制造)16.92g和六水氯化铝(和光纯药工业株式会社制造)10.06g溶解于26.98g的蒸馏水中，制备酸性溶液。此外，使氢氧化钠(和光纯药工业株式会社制造)10g溶解于30g的蒸馏水中，制备碱性溶液。接着，将该酸性溶液与碱溶液混合，向该混合溶液不花费时间地迅速添加281.85g的蒸馏水后，加入氢氧化钠水溶液将ph调整至12.0。然后，在24小时后对该溶液进行过滤，将得到的过滤物在120℃下干燥10小时，将得到的物质设为层状双氢氧化物4。符号说明10网状载体11网状载体12网状载体13网状载体20层状双氢氧化物粒状体21层状双氢氧化物粒状体22层状双氢氧化物粒状体23层状双氢氧化物粒状体31层状双氢氧化物粒状体32层状双氢氧化物粒状体33层状双氢氧化物粒状体当前第1页12