放置した水が汚れる仕組みを教えてください

質問

超音波洗浄機が存在するとします。超音波洗浄機に使用する洗浄水は脱イオン化水を使用し、洗浄したワークの持ち出しと蒸発により減った分の洗浄水を補給するものとします。また、洗浄水はポンプを回して常に循環させており、循環系統内には10μ、0.2μのセラミックフィルタを有しています。配管系統は全てステンレス製ですが、洗浄するワークは鉄が70％ほど含まれたものです。洗浄槽内でのワークの置き去りも多く、常に槽内にワークがいくらか残っている状況です。
これまで24時間稼働させていたこの洗浄機を、2週間ほど停止させました(洗浄水上部にはつねに蓋をし、大きなごみが槽に入ることは殆どないと考えてください)。水は槽及び循環系統に放置したままです。すると、水の色が黄土色っぽく(茶色っぽく)汚れてしまいました。これまで、稼働中に今回のような水の汚れに至ったということはありませんでした。洗浄水をフィルタに通しても汚れが取れない状態です。このような状況の時、洗浄水はどうして水の色が変わってしまったと考えられますか？科学的に教えてください。また、フィルタに通水しても汚れが取れないのは水の色の変化と何か関係があるのでしょうか？このようなことが起こらないためには、稼働させない洗浄機をどのような状態でいさせることが考えられるでしょうか？

回答No.5

CTAB · ベストアンサー

No.1です。

菌によるものだと思う、と最初回答してしまいましたが、皆さんもおっしゃっているように赤くなったのは赤錆が原因だと思います。これは菌がどうこうではなく水と鉄の反応によるものなので、開放系で鉄が入っているなら防止は難しいです。具体的にはFe2O3ですね。ただこれはホントにサビなので、ワークが錆びていないなら違うかもしれません。

あと一応補足の回答として菌についても少し述べさせていただくと、菌が生成する場合というのは水に粘り気が出たり、異臭が発生したりする場合です。粘り気や水の濁りは菌自体が増えている場合がほとんどで、異臭とかは嫌気性細菌の出す硫化水素化とアンモニアの場合が多いです。ただこれは色が変わらない場合が殆どです。No1の回答では「赤」ということで可能性のある有機酸を挙げましたが、赤色の水の原因はさびだと考えたほうがいいと思います。普通水が腐っても赤くはなりませんので。
それに菌が増えて水が濁った場合はフィルターを回せば除去できるはずですし、今回の件で私の回答は少し的外れでした。混乱させてしまい申し訳ありません。フィルターで除去できない可溶の物質が作られる場合もあるにはあるのですが、こっちは厳密に考えすぎると種類が多すぎますし、基本的に今回のような系ではそこまで量が出ないので気にしなくてもいいと思いますので。

回答No.4

say-onara

No.3です。
ウェット・ブラスト？による研磨の場合、ブラスト液には防錆剤など入っていなかったでしょうか？

茶色のものは、赤錆と推測いたします。
水の汚れは、赤錆起因でしょう。
いずれ簡単な分析で判明すると思います。

ワーク自体の研削くずは磁石などに集め除去したら宜しいかと思います。
鉄粉をセラミックでろ過させた場合、系に表面積の大きい鉄粒子が多量に存在する事になります。
セラミックフィルターの加工・洗浄作業に塩酸系の洗浄液があったりすると、残留する塩素イオンで…さび付く可能性があります。
循環系等のバルブなどに真鍮などの材料を使用した場合も…。

循環系統に電気伝導度計を設置して、状態管理をされることをお勧めいたします。
ソノ中で、電気伝導度が劣化してゆく場合は水を定期的に全量交換するとか…。
又、長期間使用しない場合は、水抜きとともにセラミックフィルターも外したら宜しいかと思われます。

回答No.3

say-onara

コンニチハ。
脱イオン水は、イオン交換樹脂塔を通液した水と思います。
洗浄装置では鉄製品の何を除去していますか？
油脂類でしょうか？
循環系統に在るものはセラミックフィルタのみとも伺えますが？
油脂類を分離除去できないと思います。
洗浄で除去された物質を的確に分離除去できないと循環装置は設計から的を外しています。
鉄70％とは外の30％はなんでしょか？
イオンとしての溶解の可能性は無いですか？
ソノ場合、循環装置にも、イオン交換樹脂塔を設けなくてはいけません。
モチロン監視用の水の電気伝導度計も在ったら宜しいでしょう。
樹脂塔の交換時期が数値変化より可能です。

長期間の使用停止の場合、NO.2さんが仰るとおり、全てのワークを取り去り、水抜きが基本と思います。
洗浄装置の説明書にはありませんでしたか？

補足

早速の回答ありがとうございました。
色々と補足させていただきます。

>脱イオン水は、イオン交換樹脂塔を通液した水と思います。
そのとおりです。
>洗浄装置では鉄製品の何を除去していますか？
ワークを超音波洗浄する前に、加工研磨(ワークの面取りと面取り部の研磨)を行いますがその作業によって生じ表面に付着した研磨粉と、ワーク自身から生じたワーク粉を除去します
>油脂類でしょうか？
ワークに油脂類は付着していません。油脂類の付着は厳禁なワークにつき、油脂類の接触をさせないよう超音波洗浄機まで持って来ます。また、上記研磨において湿式研磨を行っていますが脱イオン化水のみの使用で、コンパウンド剤は使用しておりません。
>循環系統に在るものはセラミックフィルタのみとも伺えますが？
>油脂類を分離除去できないと思います。
上記のとおりの洗浄仕様により、油脂類の除去は想定していない超音波洗浄機となっております。
>鉄70％とは外の30％はなんでしょか？
これ以上詳しくはお答えできませんが、金属物質とわずかなエポキシ樹脂(金属粉同士を塊として保つために使用する)の混合物とお考えください。
>イオンとしての溶解の可能性は無いですか？
>ソノ場合、循環装置にも、イオン交換樹脂塔を設けなくてはいけません。
わかりません。
>モチロン監視用の水の電気伝導度計も在ったら宜しいでしょう。
補充用供給水については電気伝導度計が設置されており、常時測定しています。ただし、循環系統内には電気伝導度計はありません。
>長期間の使用停止の場合、NO.2さんが仰るとおり、全てのワークを取り去り、水抜きが基本と思います。
>洗浄装置の説明書にはありませんでしたか？
何やらそのようですね。ただ、説明書はありますが、注意書きが書かれていませんでした…。

回答No.2

debukuro

稼動させない洗浄機から水を完全に抜き取りさらに新しい洗浄水でライン全体を洗浄する
再使用するときは洗浄殺菌を行ってから新しい線浄水を入れる
これ基本アルネ(⌒▽⌒)

回答No.1

CTAB

生物系の人間です。
水が汚れるのは物質からのとけだしか、細菌によるものです。
今回の場合は、ステンレスと鉄しか噛んでいないようなので恐らく細菌によるものだと思います。

蓋をしようがしまいが一瞬でも外気にさらしているため菌はいます。脱イオン水を使っていても素手で一度でも内部の水に触れれば油が溶けます。洗浄機ならば脱イオン水のままということはないでしょう。細菌のための栄養分は十分でしょうね（特に今回は継ぎ足し系なのでゴミは増え続けるはずです）。

汲みたての脱イオン水でもない限り菌は生えます。さらに蓋をしめても内部には酸素があるので洗浄機内では好気細菌が、さらに鉄が入っているので酸素に触れないパイプ内でも鉄還元細菌が生えている可能性があります。

ワークが常には入っているということなので、茶色の汚れと言うのは恐らくサビだと思うのですが、洗浄機ということですし何かしらの可溶性の有機酸も混じっているかもしれません。サビならワークそのものに赤い汚れが付着するはずなので確かめて見てください。（今回の系ではさすがに考えにくい気もしますが、茶色の有機酸ならフミン酸とかフルボ酸がありえます）

また可溶性の物質が細菌によって作られた場合、それは水に溶け込んでいるためフィルターでは除去できません。稼動中にこれが起こらないのは細菌がフィルター（0.2のほう）で除去されて、そもそも物質が作られないためです。赤く汚れた事やフィルターでそれが取れないことはそれほどおかしい現象ではありません。

なんにせよ、対策は菌をはやさないことなので、稼動させないときは水を抜いておくのが一番簡単かと思います。2週間は相当長いので水がある状態で菌を予防するのは相当難しいです（というかたぶん無理です）（殺菌するなどの手もありますが、紫外線ランプでは配管の中は殺菌できませんし、薬剤はさすがにつかえないでしょうね。）

お礼

とても親切な回答ありがとうございます。
申し訳ありませんが、よろしければもう少し教えてください。
「可溶性の物質が細菌によって作られた場合、それは水に溶け込んでいるためフィルターでは除去できません。」とありますが、質問の内容のような状況の場合、具体的に細菌が何を作り出すと考えられますか？
おさらいしますと、洗浄槽の中に存在する可能性がある物質は以下の通りです。
・脱イオン化水
・空気中を漂う浮遊物(一般的な家屋雰囲気と同等のものが浮遊しているとしてください)
・金属(鉄)系物質を主原料としたワークと鉄の微細粉
・エポキシ樹脂の硬化したものの微細粉
・配管に使用しているステンレスが欠落したもの
・酸素
・素手で洗浄水を触った際に侵入した脂分