ミネラル命水の基礎作用がどのように環境づくりに貢献するのか、６つの作用のうちの「凝集作用」解説します。
凝集作用（ぎょうしゅうさよう）とは、水中に浮遊している微細な粒子を集め、大きな塊へとまとめる働きです。
目に見えないほど小さな粒子は、そのままでは水中に浮遊し続けたり、フィルターを通り抜けたりすることがあります。凝集によって粒子同士が集まると、沈殿やろ過によって取り除きやすい状態になります。
この記事では、凝集作用が起こる仕組みや、ミネラルに含まれる陽イオンとの関係、浄水における役割を分かりやすく解説します。
凝集作用とは
凝集作用とは、水中にバラバラに浮遊している微細な粒子を集め、より大きな塊へとまとめる反応です。
凝集によって形成された粒子の塊は、一般的に「フロック」と呼ばれます。
微細な粒子は、そのままでは水中に浮遊し続けることがあります。しかし、粒子同士が集まってフロックになることで、重さが増し、沈殿やろ過をしやすい状態になります。
水中の微細な粒子が浮遊し続ける理由
水中に含まれる粘土質の粒子、コロイド、有機物などの微細な粒子は、表面に電気的な性質を持つことがあります。
水中に浮遊する微細な粒子の多くは、表面がマイナスの電荷を帯びています。
同じマイナス電荷を持つ粒子同士は互いに反発するため、簡単にはまとまりません。そのため、非常に小さな状態のまま水中に浮遊し続けます。
粒子が小さいほど自然に沈殿しにくく、一般的なろ過だけでは取り除きにくい場合があります。
なぜミネラルの陽イオンが粒子を集まりやすくするのか
カルシウムやマグネシウムなどのミネラルは、水中で陽イオンとして存在します。
陽イオンとは、プラスの電荷を持ったイオンのことです。
ミネラルに含まれる陽イオンが、微細な粒子表面のマイナス電荷に作用すると、粒子同士の反発が弱まります。
反発する力が弱まることで、これまでバラバラに浮遊していた粒子同士が接近し、まとまりやすくなります。
ミネラルに含まれる陽イオン（プラス電荷）が、微細な粒子表面のマイナス電荷を中和し、粒子同士が集まりやすい状態へ導きます。
ただし、すべてのミネラルや水質条件で同じように凝集が起こるわけではありません。凝集の程度は、ミネラルの種類や濃度、水のpH、粒子の性質などによって異なります。
凝集作用が起こる流れ
凝集作用は、おおよそ次のような流れで進みます。
- 水中に微細な粒子がバラバラに浮遊している
- ミネラルに含まれる陽イオンが粒子表面に作用する
- 粒子表面のマイナス電荷による反発が弱まる
- 粒子同士が集まり、塊が形成される
- 大きな塊となり、沈殿やろ過をしやすくなる
このように、凝集作用は汚れそのものを消す働きではなく、微細な粒子をまとめ、その後の沈殿やろ過によって取り除きやすくする働きです。
フロックとは
フロックとは、凝集作用によって複数の微細な粒子が集まってできた塊のことです。
水中に浮遊する一つひとつの粒子は非常に小さく、自然には沈みにくい場合があります。しかし、複数の粒子が結び付いてフロックになることで、粒子の大きさや重さが増します。
その結果、次のような処理を行いやすくなります。
- 沈殿させる
- フィルターでろ過する
- 水中から分離する
フロックを形成する工程は、浄水場や排水処理施設などでも利用されています。
凝集・沈殿・ろ過の違い
凝集、沈殿、ろ過は、それぞれ異なる働きです。
◾️凝集
微細な粒子を集め、大きな塊にする工程です。
◾️沈殿
凝集して重くなった粒子を、水の底へ沈ませる工程です。
◾️ろ過
フィルターなどを通して、水中の粒子を取り除く工程です。
一般的な水処理では、これらを組み合わせて水中の汚れを除去します。
凝集 → 沈殿 → ろ過
凝集作用だけで水中の物質が完全に除去されるわけではありません。凝集した粒子を、沈殿やろ過によって水から分離することが重要です。
凝集作用と浄水の関係
微細な粒子の中には、粒子が小さすぎるため、そのままではフィルターを通り抜けるものがあります。
凝集作用によって粒子同士がまとまり、大きなフロックが形成されると、沈殿やフィルターによるろ過がしやすくなります。
つまり凝集作用は、単独で汚れを取り除くのではなく、その後の浄水処理を行いやすくするための補助的な役割を担っています。
浄水においては、粒子をまとめる凝集作用と、まとめた粒子を取り除くろ過機能を組み合わせることが大切です。
浄水場でも使われている凝集作用
浄水場では、川やダムなどから取り入れた水に含まれる濁りや微細な粒子を取り除くために、凝集処理が行われています。
水に凝集剤を加えて微細な粒子をフロックにした後、沈殿池で沈ませ、さらにろ過設備を通して水をきれいにします。
このように凝集作用は、家庭用浄水だけでなく、大規模な水道水の浄水処理でも使われている基本的な仕組みです。
ミネラル命水と凝集作用
ミネラル命水には、さまざまなミネラル成分が含まれています。
ミネラルに含まれる陽イオンが、水中に浮遊する微細な粒子表面のマイナス電荷に作用することで、粒子同士が集まりやすい環境を整えると考えられます。
粒子が集まって大きな塊になることで、沈殿やセラミックフィルターによるろ過をしやすい状態へ導きます。
ミネラル命水を使用した浄水システムでは、ミネラルによる働きとセラミックフィルターによる物理的なろ過を組み合わせています。
ただし、凝集の状態やろ過性能は、水質、使用量、フィルターの状態、使用環境などによって異なります。
凝集作用とキレート作用の違い
凝集作用とキレート作用は、どちらも物質同士が関わる反応ですが、その仕組みは異なります。
凝集作用
複数の微細な粒子を集め、大きな塊にする働きです。
キレート作用
特定の分子やイオンが金属イオンを複数の結合点で包み込むように結合し、安定した状態をつくる働きです。
凝集作用は「複数の粒子をまとめる働き」、キレート作用は「金属イオンなどを取り囲んで結合する働き」と考えると分かりやすいでしょう。
凝集作用についてのよくある質問
凝集作用だけで水はきれいになりますか？
凝集作用は、微細な粒子を集めて大きな塊にする働きです。
凝集した粒子を実際に水中から取り除くためには、沈殿やフィルターによるろ過などの工程が必要です。
フロックとは何ですか？
凝集作用によって、複数の微細な粒子が集まって形成された塊のことです。
ミネラルはすべての汚れを凝集しますか？
すべての物質が同じように凝集するわけではありません。
粒子の性質、電荷、水のpH、ミネラルの種類や濃度など、さまざまな条件によって凝集の程度は異なります。
凝集とろ過は同じですか？
同じではありません。
凝集は微細な粒子をまとめる工程で、ろ過はまとまった粒子をフィルターなどで取り除く工程です。
まとめ
凝集作用とは、水中にバラバラに浮遊している微細な粒子を集め、大きな塊であるフロックへと変化させる働きです。
水中の微細な粒子の多くは、表面にマイナスの電荷を持っています。ミネラルに含まれる陽イオンが粒子表面の電荷に作用すると、粒子同士の反発が弱まり、まとまりやすくなります。
凝集によって形成されたフロックは、その後の沈殿やろ過によって水中から取り除きやすくなります。
凝集作用は汚れを直接消す働きではなく、ろ過や沈殿を行いやすい状態へ整える、浄水の基本的な仕組みの一つです。
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店長 ミネラルアドバイザー芥川愛子です。
中学生から肌荒れがひどく、悩み、いろいろ試しました。最終的に体の中から整えること。ミネラルの大事さに辿り着きました。
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