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 トップページテクの雑学 > 第137回 安全な水を美味しく飲もう 〜家庭用浄水器のフィルタの仕組み〜
テクの雑学

第137回 安全な水を美味しく飲もう 〜家庭用浄水器のフィルタの仕組み〜

 水道水はそのままでも安全に飲めるけど、なんだかにおいが気になる、といった人にとっては欠かせないのが家庭用浄水器です。今回のテクの雑学では、家庭用浄水器の「肝」となるフィルタの仕組みを見てみましょう。

浄水器で何を取り除いているの?
 川や池、地域によっては湧水などの自然の水は取水されて浄水場に運ばれ、ゴミの除去や塩素化合物の添加による殺菌が行われ、水道水となります。日本の水道水には、水質基準と水質管理目標設定項目があり、この基準をクリアしなくては水道水として利用することはできません。「日本の水道水はそのまま飲んでも大丈夫」と言われているのは、こうした基準をきちんと守った水質管理がされているからなのです。

 とはいっても、水道水には、さまざまなものが含まれており、においの原因となっています。たとえば、一番気になる「水道水臭さ」「カルキ臭」の原因は、水道水に含まれる(塩素)次亜塩素酸です。バクテリア類の殺菌と発生防止のために添加されており、蛇口から出てくる水道水には、一定以上の濃度が残留していることが定められているのです。
 さらに、残った塩素は不純物と反応して、トリハロメタンなどの発がん性物質になっている可能性があります(ただし、日本の水道水に含まれる残留トリハロメタン濃度は、WHO勧告による基準よりも厳しい水質基準が設けられており、取り除かなくても健康上問題ないといわれています)。

 また、浄水場から供給される水には含まれていなくても、マンションの給水タンクや家庭内の配管などにサビや雑菌などが混入する可能性があります。

水道水中の不純物がフィルタで除去され、水だけを取り出す

 つまり、家庭用浄水器の役割は、何種類かのフィルタを使って、これらの成分を、水道水から取り除くことなのです。

家庭用浄水器のフィルタの種類
 家庭用浄水器の宣伝を見ると、さまざまなフィルタがあります。大きなゴミを取り除く「ふるい」のようなものを除くと、原理は大きく2つに分けられます。ひとつは、活性炭フィルタ、中空糸膜フィルタなどの、取り除く成分をフィルタに吸着するタイプ、もうひとつは、RO膜フィルタなどの、浸透圧を利用して不純物を分離するタイプです。

○活性炭フィルタ
 炭を顕微鏡で見ると、小さな孔(細孔)が無数にあり、また表面から内部にかけて網目状の構造を形成しています。活性炭は、炭をさらに1000℃近い高温で加熱処理することで、この孔がさらに細かくなったものです。網目状構造により、体積に比べて非常に大きな表面積を持つのが特徴です。

 活性炭に水を通すと、活性炭の表面からの引力(ファン・デル・ワールス力)によって、水中の微粒子が活性炭の表面に引き付けられます。引き付けられた微粒子は、表面の細孔による毛管現象により孔に引き込まれ、出られなくなります。

界面現象で引き寄せられた微粒子が、表面の細孔による毛管現象で吸着される。これらの成分を取り除くことで、水道水はよりおいしくなります。家庭用浄水器の役割は、複数のフィルタを組み合わせて、これらの成分を水道水から除去し、おいしい水を作ることなのです。

 孔の大きさを調整することで、効率的に吸着できる粒子の大きさが変わるため、さまざまなものを除去できます。耐炎繊維のフェルトや織物を高温で加工することで表面を活性炭化させた「活性炭素繊維」は、粒状の活性炭よりもさらに孔が細かいので、微小な粒子を除去することができます。

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