水中浮遊粒子的過濾回收用濾器、使用該濾器過濾回收水中浮遊粒子的方法以及水質的...的製作方法

2023-07-21 10:22:51

專利名稱：水中浮遊粒子的過濾回收用濾器、使用該濾器過濾回收水中浮遊粒子的方法以及水質的 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於簡便且高速地過濾並高效地回收水中存在 的浮遊粒子的濾器。
背景技術：
由於隱孢子蟲對自來水的汙染，1993年在美國大約40萬人、1996 年在日本大約9千人產生集體感染，成為較大的社會問題。隱孢子蟲 是寄生在家畜和野生動物中直徑約5pm的病原性微生物。考慮到預 防這種由自來水的病原性微生物等導致的集體感染或者弄清水汙染 原因等的必要性，當務之急需要建立捕集回收水中浮遊粒子的技術。捕集水中浮遊粒子的方法中，大致分為通過使用離心機的離心力 來分離浮遊粒子的離心法、和使用濾器過濾浮遊粒子(物理過濾)的 過濾法。其中，後者包括砂濾法；利用重疊累積(重積)硅藻土、 纖維素纖維斧而成的濾器、膜濾器或中空纖維膜濾器的方法，這些方 法能有效除去浮遊粒子，但存在浮遊粒子回收複雜且效率低下的問 題。另外，為了提高浮遊粒子的回收效率，提出了使用混合纖維素酯 形成的膜濾器來過濾浮遊粒子，再將濾器溶解而回收浮遊粒子的方法 (參照非專利文獻l),但是由於在溶解濾器時使用了丙酮等有機溶 劑，因此存在由離心機的火花導致著火等危險。另一方面，已知利用纖維上載持有羥基磷灰石的濾器，通過吸附 過濾來捕集空氣中的粉塵等微粒的方法(參照專利文獻l)。另外， 還已知添加碳酸鈣等作為凝聚劑或渾濁物質使水中的浮遊粒子凝聚 沉澱而回收的方法等(參照非專利文獻2和3)。但是，採用重疊累 積可溶性粉體的濾器對水中的浮遊粒子進行物理過濾的方法還沒有 為人所知。專利文獻1:日本特開平8-168619號7>才艮非專利文獻l:厚生省生活衛生局自來水環境部長通知，"關於4自來水管中隱孢子蟲處理的暫定方針，，，平成8年10月4日衛水248 號，平成10年6月19日部分修改，生衛發第1039號
非專利文獻2: Vesey Graham et al" A new method for the concentration of Cryptosporidium oocysts from water, Journal of Applied Bacteriology, Blackwell Scientific Publications, 1993年7月, 75巻，1號，p 82-86
非專利文獻3: Karanis P， Kimura A., Evaluation of three flocculadon methods for the purification of Cryptosporidium parvum oocysts from water samples., Lett Appl Microbiol" Blackwell Scientific Publications, 2002年，34巻，6號，p 444-449。

發明內容
本發明是鑑於上述現有技術中存在的問題而完成的，其目的是提 供新型的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器以及過濾回收方法，所述濾 器及方法能簡便且高速地過濾並能高效地回收水中存在的浮遊粒子。
本發明的另一目的是提供水質的管理方法，其可以大幅節省空 間，並得到可靠性高的生活用水等。 '
本發明通過以下各方案達到上述目的。，
即，水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，麼濾器通過在支撐體上重 疊累積溶解性粉體而形成。
上述水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體為 酸溶解性。
上述水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體為 多孔質體。
上述水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體為 磷酸鈞或碳酸4丐。
上述水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體為 非結晶磷酸鉤。
上述水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體的 平均粒徑為待過濾的水中浮遊粒子的平均粒徑的1~100倍。
上述水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體的 平均粒徑為l~1200jim。上述水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述水中浮遊粒子 為病原性微生物。
水中浮遊粒子的過濾回收方法，其特徵在於，包括使用在支撐 體上重疊累積溶解性粉體而成的濾器，對水中浮遊粒子進行物理過濾 的過濾工序；溶解所述濾器的所述溶解性粉體並對過濾後的浮遊粒子 進4亍回收的回收工序。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其特徵在於，所述溶解性粉 體為酸溶解性，在所述回收工序中用酸來溶解所述溶解性粉體。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為磷 酸鉤或碳酸鈞。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為多 孔質體。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為磷 酸鉤或碳酸釣。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為非 結晶磷酸4丐。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體的平 均粒徑為待過濾的水中浮遊粒子的平均粒徑的1-100倍。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體的平 均粒徑為l-1200nm。
上述水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述水中浮遊粒子為 病原性微生物。
水質的管理方法，其特徵在於，包括使水流過在支撐體上重疊 累積溶解性粉體而成的濾器的工序；每隔規定時間或規定流量更換所 述濾器的工序；將所更換的濾器的所述溶解性粉體保存規定時間的工 序；以及溶解所保存的任意所述溶解性粉體，回收過濾後的浮遊粒子 並進行分析的工序。
上述水質的管理方法，其特徵在於，用於自來水或未淨化水的水 質管理。
本發明的濾器，由於重疊累積溶解性粉體而形成，因此可以簡便 且高效地回收用濾器捕集的水中浮遊粒子。
另外，本發明的濾器，由於重疊累積多孔質的溶解性粉體而形成，
6因此具有高過濾效率並且很難堵塞，可以對高速且大量的水樣品進行 過濾處理。
另外，本發明的水質管理方法，不需要保存大量的水樣品從而可 以大幅節省空間，可以進行冷藏或冷凍保存從而可以抑制保存樣品的 變質和劣化，因此可進行可靠性高的水質管理。


圖l是將固定本發明濾器的加壓式濾器摺疊機(filter folder)固 定在固定臺上的圖。
圖2是從圖1的濾器摺疊機中取下的過濾處理後的濾器。
圖3是將圖2的濾器粉體回收到離心管中的圖。
圖4是將圖3回收的濾器粉體混懸在水中的圖。
圖5是用螢光顯微鏡(200倍)觀察圖4的混懸液的圖。
圖6是向圖4的混懸液中添加酸使濾器粉體溶解的圖。
圖7是用螢光顯微鏡(200倍)觀察圖6的溶解液的圖。
圖8是本發明的濾器在各種條件下測定過濾回收率的結果。
具體實施方式
，
以下詳細說明本發明實施'方式的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器。
本發明的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器是在支撐體上重疊累 積溶解性粉體而形成的濾器。其中，溶解性粉體是指不溶於水而能溶 於水以外的特定溶劑的粉體，例如酸溶解性、鹼溶解性、有機溶劑溶 解性等的粉體符合要求。本發明的濾器由於是重疊累積溶解性粉體而 形成的，因此通過用特定溶劑來溶解濾器，從而可以簡便且高效地回 收用濾器捕集的水中浮遊粒子。
另外，本發明的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器中所用的溶解性 粉體的粒子形態沒有特別的限制，但優選為多孔質體。即，本發明的 濾器中，使用多孔質體作為溶解性粉體時，在溶解性粉體的粒子間形 成的間隙確實地捕集目標水中浮遊粒子，同時利用溶解性粉體的粒子 內部的多個^:細孔可確保流路，因此可^f吏水容易地透過，能獲得高透 水性。這樣，本發明的濾器具有以下的優異效果具有高過濾效率，
7而且不容易堵塞，可以對高速且大量的水樣品進行過濾處理。
作為可用於本發明濾器的溶解性粉體的具體例，作為酸溶解性粉
體可列舉磷酸鉤、碳酸鈣等；作為鹼溶解性粉體可列舉硅藻土等；作 為有機溶劑溶解性粉體可列舉纖維素混合酯等粉體。其中優選作為酸 溶解性粉體的磷酸鈣粉體，特別優選使用非結晶羥基磷灰石等非結晶 磷酸鈣粉體。
本發明中所用的溶解性粉體的平均粒徑，可根據待過濾的水中浮 遊粒子的平均粒徑而適當選擇，通常為待過濾的水中浮遊粒子的平均 粒徑的1~100倍，優選為2~20倍。如果溶解性粉體的平均粒徑不 足上述下限，則導致過濾壓力上升和過濾速度降低，故不優選；如果 超過上述上限，則待過濾的水中浮遊粒子的過濾回收率降低，故不優 選。另外，這裡所說的粒徑，在非球體粒子的情況下是指短徑。具體 而言，本發明中所用的溶解性粉體的平均粒徑優選為l~1200nm，特 別地，當待過濾的水中浮遊粒子是細菌時優選為1.2~8pm;是賈第 蟲(Giardia)和隱孢子蟲等原生動物(protozoa)時優選為12 ~ 80nm; 是蠕蟲時優選為173~1120nm。
本發明的濾器中所用的支撐體，只要能重疊累積上述溶解性粉 體，且透水性優異，不使流速和處理量降低即可，沒有特別的限定， 例如可列舉saran (註冊商標)、尼龍、Tetoron (註冊商標)'、聚 丙烯、Teflon (註冊商標)、綿等形成的過濾布或無紡布；濾紙；膜； 不鏽鋼、鈦等形成的金屬絲網等。
本發明的濾器可通過下述方法製造將上述溶解性粉體混懸在水 中，使所得混懸液透過上述支撐體而在上述支撐體上重疊累積上述溶 解性粉體。本發明的濾器用市售的加壓或負壓摺疊機固定後使用。本 發明的濾器可以以可替換部分自來水管等的方式組裝，或者作為易於 安裝和拆卸的柱體組裝成過濾裝置等而加以利用。
本發明的濾器，可用於水樣品中的浮遊粒子的過濾回收，本發明 濾器可適用的水樣品是指以水為介質的溶液，例如可適用於自來水、 地面水、地下水、海水等；以及溶解了含有機物、無機物等特定溶質 的水溶液等。
以下，說明利用本發明濾器的水中浮遊粒子的過濾回收方法。 首先，用專門的濾器摺疊機(filter folder)等將本發明的濾器固定
8並配置到自來水管等的一部分上，通過自來水管等將水樣品導入到濾 器中，使規定量的水樣品透過濾器。此時，透過濾器的水樣品的流速
取決於濾器的平均粒徑和壓力，假設在40jim的粉體中，河水通過時 的流速約為lm/小時~ 10m/小時，自來水通過時的流速約為10m/小 時 70m/小時。另外，處理量取決於處理水中粒子的多少和濾器的尺 寸，例如在使用40pm粉體的直徑40mm的濾器中，河水通過時的處 理量約為1~5L，自來水通過時的處理量約為10~ 10000L。通過<吏 處理水中混合粉體能增加可處理的水量。
結束過濾處理後，從濾器摺疊機等上取下濾器並回收，添加能夠 溶解溶解性粉體的溶劑，使過濾處理後的濾器的溶解性粉體完全溶 解。所用的溶劑只要能使溶解性粉體溶解即可，沒有特別的限制，當 溶解性粉體為酸溶解性時，可列舉鹽酸、檸檬酸等；當溶解性粉體為 鹼溶解性時，可列舉氫氧化鈉等；當溶解性粉體為有機溶劑溶解性時， 可列舉丙酮等。另外，相對於溶解性粉體，溶劑的添加量，例如用鹽 酸溶解作為酸溶解性粉體的羥基磷灰石時，每lg羥基磷灰石添加1M 鹽酸15ml左右。
接著，將所得溶解性粉體溶解液用離心機等，通過離心沉澱等來 回收目標水中浮遊粒子。另外，根據目的的不同，對回收的目標粒子
進行再混懸、再ik縮、洗淨等。
利用本發明濾器的水中浮遊粒子的過濾回收方法，可以作為自來 水、未淨化水等的水質管理方法加以利用。即，將供應的生活用水的 一部分供於本發明的過濾回收方法的過濾工序，每隔規定時間(例如 每天)更換濾器，將處理後的濾器本身或處理後濾器的溶解性粉體保 存在冰箱等中一定時間(例如數周左右)。於是，在諸如發生由病原 性微生物等導致的集體感染等情況時，對於懷疑是感染源的生活用水 等水源，將存在水汙染可能性的期間內保存的濾器或溶解性粉體作為 對象，供於本發明的過濾回收方法的回收工序，回收並分析病原性微 生物等水中浮遊粒子。這樣，不僅保存了處理後的濾器或其溶解性粉 體，而且能夠進行與直接保存透過濾器的大量水樣品時相同的水質管 理，因此不需要保存大量的水樣品，從而可以大幅節省空間。另外， 由於可以在冰箱等中保存處理後的濾器或其溶解性粉體，因此不存在 直接在室溫下保存水樣品時所擔心的保管過程中水樣品變質和劣化，因而可進行可靠性高的水質管理。
另外，本發明並不限於上述的實施方式，在不脫離本發明主旨的 範圍內還可以進行各種改變。
實施例
下面，通過實施例詳細地說明本發明的水中浮遊粒子的過濾回收 用濾器以及使用該濾器的水中浮遊粒子的過濾回收方法。 [實施例1]
在內徑40mm、高度100mm的不鏽鋼製加壓式濾器摺疊機上安 裝孔徑16fxm的尼龍篩網(圖1)。然後，使用平均粒徑20nm的非 結晶羥基磷灰石粉末(Bio-Rad Laboratories公司製造CHT陶瓷羥 基磷灰石型II) 1.26g (相當於l.Okg/m2)作為濾器粉體，將濾器粉 體混懸在少量的自來水中，使其緩慢透過上述濾器摺疊機，形成本發 明的濾器。
然後，將3|im的螢光珠(蛍光付匕、一乂)作為目標粒子以10000 個/ml的濃度混懸在純淨水中，製備螢光珠混懸液。然後，對於上述 濾器，吸引過濾1L純淨水並使其穩定後，立即繼續過濾上述螢光珠 混懸液1L，然後過濾純淨水1L進行洗滌。
過濾處理後從濾器摺疊機中取下濾器(圖2)',將濾器粉體回收 到50ml的離心管中(圖3),並混懸到20ml純淨水中(圖4)，用 焚光顯微鏡(200倍)觀察混懸液，結果觀察到濾器粉體上捕集了目 標粒子(藍色螢光)(圖5)。
然後，向上述混懸液中添加1M鹽酸20ml以溶解濾器粉體(圖6), 用螢光顯微鏡(200倍)觀察溶解液，結果僅觀察到溶液中的目標粒 子(藍色螢光)(圖7)。
[實施例2~4
除了改變濾器粉體的平均粒徑之外，其它與實施例1同樣處理， 通過用流式細胞儀測定螢光珠的濃度，來測定螢光珠的回收率(圖8)。
工業適用性
根據本發明可提供一種新型的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器
10和過濾回收方法，該濾器和方法能簡便且高速地過濾並高效地回收水 中存在的浮遊粒子。
另外，根據本發明可提供一種水質的管理方法，其可以大幅節省 空間，並且可獲得可靠性高的生活用水等。
權利要求
1.水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，該濾器通過在支撐體上重疊累積溶解性粉體而形成。
2. 權利要求1所述的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體為酸溶解性。
3. 權利要求1或2所述的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體為多孔質體。
4. 權利要求1至3中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解勝粉體為磷酸鈣或碳酸鈣。
5. 權利要求1至4中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體為非結晶磷酸鈣。
6. 權利要求1至5中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體的平均粒徑為待過濾的水中浮遊粒子的平均粒徑的1 100倍。
7. 權利要求1至6中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述溶解性粉體的平均粒徑為l~1200pm。
8. 權利要求1至7中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器，其中，所述水中浮遊粒子為,原性微生物。
9. 水中浮遊粒子的過濾回收方法，其特徵在於包括使用在支撐體上重疊累積溶解性粉體而成的濾器，對水中浮遊粒子進行物理過濾的過濾工序；溶解所述濾器的所述溶解性粉體並對過濾後的浮遊粒子進4於回收的回收工序。
10. 權利要求9所述的水中浮遊粒子的過濾回收方法，其特徵在於，所述溶解性粉體為酸溶解性，在所述回收工序中用酸來溶解所述溶解性粉體。
11. 權利要求9或10所述的水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為磷酸鈣或碳酸鈣。
12. 權利要求9至11中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為多孔質體。
13. 權利要求9至12中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為磷酸鈣或碳酸鈣。
14. 權利要求9至13中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收方法，其中，所述溶解性粉體為非結晶磷酸鈣。
15. 權利要求9至14中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收 方法，其中，所述溶解性粉體的平均粒徑為待過濾的水中浮遊粒子的 平均粒徑的1~100倍。
16. 權利要求9至15中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收 方法，其中，所述溶解性粉體的平均粒徑為l~1200nm。
17. 權利要求9至16中任一項所述的水中浮遊粒子的過濾回收 方法，其中，所述水中浮遊粒子為病原性微生物。
18. 水質的管理方法，其特徵在於包括使水流過在支撐體上重 疊累積溶解性粉體而成的濾器的工序；每隔規定時間或規定流量更換 所述濾器的工序；將所更換的濾器的所述溶解性粉體保存規定時間的 工序；以及溶解所保存的任意所述溶解性粉體，回收過濾後的浮遊粒 子並進行分析的工序。
19. 權利要求18所述的水質的管理方法，其特徵在於，用於自 來水或未淨化水的水質管理。
全文摘要
本發明可提供一種新型的水中浮遊粒子的過濾回收用濾器和過濾回收方法，該濾器和方法能簡便且高速地過濾並能高效地回收水中存在的浮遊粒子。使用在支撐體上重疊累積多孔質的溶解性粉體而形成的濾器對水中浮遊粒子進行物理過濾。然後，用酸溶解上述濾器的上述溶解性粉體並回收過濾後的浮遊粒子。
文檔編號B01D39/00GK101516465SQ20078003405
公開日2009年8月26日 申請日期2007年8月1日 優先權日2006年8月2日
發明者泉山信司, 遠藤卓郎 申請人:財團法人日本健康科學振興財團