説明

アルデヒド除去用吸着剤

【課題】異臭発生を低減したアルデヒド除去方法を得ること。
【解決手段】特定構造を有したアミン化合物を担持し、更に特定のpHに調整した活性炭を用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、気中に存在するホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなど低級アルデヒド 類の除去に使用する吸着剤に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より臭気もしくは有害性の気体成分を除去する吸着剤として、活性炭、ゼオライト等に代表される多孔質吸着剤が用いられている。多孔質吸着剤は素材表面と対象蒸気とのファンデルワールス相互作用などを主としたで物理吸着により細孔内に分子を吸蔵させている。したがって、低沸点化合物に対しては吸着量自体が小さく、また温湿度等の変化により平衡状態が大きく移動するため、容易に脱離が生じるとの問題がある。
【0003】
近年、生活環境中における揮発性有機物質に対し、厚生労働省の指針値および業界団体における自主基準等が制定されている。たとえば低級アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド濃度0.08ppm、アセトアルデヒド濃度0.03ppmなどが基準とされており、物理吸着能のみで達成するためには多量の吸着剤を用いる必要がある。
【0004】
したがって、多孔質体とアルデヒドと反応性の薬剤を併用することにより、吸着速度と平衡濃度の低減を両立した吸着除去法が用いられる。低融点のアミン化合物は放散の可能性があり、また反応性を高めるために脂肪族および芳香族アミンの酸性塩を用いる方法が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。
【0005】
一方、薬剤単独で用いられ、反応性の高い薬剤としては活性炭素繊維にアミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着材が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
また、アミノベンゼンスルホン酸を用いるに際して、活性炭のpHを低くすることによりアミノベンゼンスルホン酸の阻害物質を低減する方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
【0006】
【特許文献1】特許3348498号公報
【特許文献2】特許2858283号広報
【特許文献3】特開平7−136502号公報
【特許文献4】特開2003−299950号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本研究者らは、特に自動車車室内のアルデヒド類濃度を低減させるために種々検討した結果、高温密閉環境においては、(1)温度上昇による未使用吸着剤からの異臭、(2)使用中の吸着剤からの不快臭、が生じるという問題を認識した。
前述の問題について要因解析したところ、(1)に関してはアミノ化合物自身の揮発およびアミノ化合物の分解、(2)に関しては溶剤成分として用いられるエステル化合物(例えば酢酸エチル、酢酸ブチル)の加水分解反応による酸およびアルコールの発生であることがわかった。
【0008】
前述の指針濃度が制定された揮発性有機化合物はホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどの低級アルデヒドのみならず、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物も対象とされており、自動車車室内の濃度を低減するために代替物質への転換が行われている。したがって、溶解性、揮発性、低毒性の観点から、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの低沸点エステル化合物の使用量が増加しているという背景があり、新規の問題点として確認されたものである。
【0009】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、添着活性炭を使用したアルデヒド濃度低減と快適性を両立する新規な吸着剤に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、薬剤担持活性炭を用いた低級アルデヒド除去において、添着剤としてアミノベンゼンスルホン酸を用いることで、(1)および(2)の問題を解決し、更にはJIS K1474における活性炭試験法において、活性炭のpHを5〜10に調整することにより、アルデヒド除去と臭気抑制を両立することができる吸着剤を見出した。
【0011】
すなわち、本発明は以下の通りである。
1.酢酸エステル共存下、環境中のアルデヒドを除去する吸着剤であって、吸着材として活性炭を用い、該活性炭にアミノベンゼンスルホン酸を担持し、該吸着材のpHが5〜10であるアルデヒド除去用吸着剤。
2.pH調整剤としてアミノベンゼンスルホン酸よりpKaが小なる酸構造を有する金属塩を用いる上記1に記載のアルデヒド除去用吸着剤。
3.自動車車室内のアルデヒド濃度低減に使用する上記1または2に記載のアルデヒド除去用吸着剤。
【発明の効果】
【0012】
上記構成とすることにより、添着剤自身の脱離および、添着剤自身の酸化分解による異臭、ならびに、添着剤を使用することにより発生する酢酸エステル類の分解臭気(成分:酢酸およびアルコール)を抑制することができるため、自動車車室内のアルデヒド除去に特に優れた特性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、活性炭に対し少なくともアミノベンゼンスルホン酸を担持させて用いることを特徴とする。活性炭であれば特に制限されず、活性炭原料としてピッチ、石炭、木材、椰子殻由来など用途に応じ適当なものを選択することができる。活性炭の形状としては繊維状、粉末状、粒状など使用形態に適したものを選択することができる。
【0014】
上述の構成を達成するために本発明に用いられるアミノ化合物としては、酸素酸化によるアンモニア脱離反応と添着剤自身の揮発を防止するためにアミノベンゼンスルホン酸を用いることを特徴とする。アミノベンゼンスルホン酸であれば、オルト、メタ、パラ体いずれの異性体でもかまわないが、アルデヒド除去性能の観点から鑑みてパラ置換体が好ましい。
【0015】
活性炭への担持方法に関しては特に制限されず、たとえばアミノベンゼンスルホン酸溶液もしくは分散液を活性炭に噴霧する方法、塗布する方法、活性炭を溶液や分散液に浸漬する方法など作業性や必要特性に応じて好ましい方法を選択することができる。
【0016】
活性炭への添着量としては、アミノベンゼンスルホン酸を1〜30重量%添着することが好ましく、3〜25重量%がより好ましく、5〜20重量%がさらに好ましい。薬剤量が少ないと吸着容量が得られず、多いと活性炭の細孔を閉塞するために容量、効率が低下する傾向となる。
【0017】
本発明においては、アミノベンゼンスルホン酸のアルデヒド除去性能を維持しながら酢酸エステル化合物の分解反応を抑制し、かつ臭気閾値が低い酢酸の散逸を妨げるため、吸着剤としてJIS K1474法におけるpHを5〜10に調整することを特徴とする。すなわち、強酸ならびに強アルカリ条件を排除することにより、親物質である酢酸エステからアルコールならびに臭気閾値が低い酢酸の生成を抑制することができる。
【0018】
本構成の発明において、吸着剤のpHが5〜10であれば好ましく、5.5〜9.5がより好ましく、6〜9が更に好ましい。かかる状態に調整することにより、臭気発生を著しく低減させることを実現するとともにアルデヒドの除去性能を付与することができる。
【0019】
所望のpHに調整する手段に関してはアンモニア、脂肪族アミン等の有機アルカリなども必要に応じて用いることができるが、脱離臭気を抑制する観点からは、水溶液中で塩基性を与える炭酸金属塩、炭酸水素金属塩、金属水酸化物、リン酸金属塩、カルボン酸金属などがより好ましく用いられる。かかる物質を用いることによりアミノベンゼンスルホン酸中和塩からの臭気発生を抑制し、かつ所望のpHに調整することができる。また、カルボン酸との反応性を有するため酢酸臭気防止の観点からも好適である。
【0020】
前記アルカリ金属塩のうち、アミノベンゼンスルホン酸のアルデヒド反応性を維持しながら、活性炭のpHを調整するためには、ベンゼンスルホン酸より強酸に由来するアルカリ性金属塩を用いることがより好適であり、例えばp−アミノベンセンスルホン酸(pKa3.4)の場合にはリン酸(pKa2.1)のナトリウム塩であるリン酸3ナトリウムなどを好ましく用いることができる。
【0021】
pHの調整手順は特に制限されず、予めアルカリを含んだ活性炭に対しアミノベンゼンスルホン酸を担持する方法、アミノベンゼンスルホン酸とアルカリを同時に担持する方法、アミノベンゼンスルホン酸を担持した後にアルカリを負荷する方法など製造工程等を鑑みて好ましい方法を選択することができる。脱臭特性及びpH調整の観点から最も好ましい方法としては、水洗洗浄もしくは酸洗浄を実施した活性炭と所定のアミノベンゼンスルホン酸との分散液とすることで浸漬担持し、続けてpH調整を行う方法である。
【0022】
使用形態に関しては自動車車室内のアルデヒド濃度を低減できるものであれば特に制限されず、繊維状活性炭からなる織物、編物などのシート状物、粒子および粉末状活性炭からなる容器充填物、織布、紙等の積層物間への充填、抄紙等により繊維間へと充填担持する方法などにより得られるシート状物、押し出し成型物、ハニカム形状物、自動車構成素材への表面塗布、練り込みなど所望の形態に加工して用いることができる。
【0023】
設置場所に関しても特に制限されず、自動車車室内のアルデヒド濃度を低減するために好適な場所に設置することができる。一例としては座席内部および表面構成材、ドア内部および表面構成材、フロアマット、天井材、キャビンフィルター、空気清浄装置などの構成材料として用いることができる。
【0024】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。
(酢酸エステル分解性評価)
以下の方法により、吸着剤に捕集された酢酸エステル類の分解活性及び、生成物放散量を確認した。
吸着剤0.2gを内容積250mlのガラス製試験瓶に分取し、相対湿度50%、温度25℃の条件で静置した。セプタムキャップにて密封後0.1mlの酢酸エチルを注入し25℃にて放置、24時間後の気体成分分析を実施した。
【0025】
成分分析の方法はガスクロマトグラム−水素化イオン炎検出器の組み合わせにより、試験に使用したエステル化合物、生成したアルコールの検出を行った。
活性炭の吸着容量の影響を排除し数値比較を行うため、酢酸エチルとエタノールの体積濃度を規格化し分解率を算出した。
分解率(%)=エタノール検出濃度÷(エタノール検出濃度+酢酸エチル検出濃度)
なお、酢酸の臭気閾値を0.006ppm、酢酸エチルの臭気閾値を0.87ppm、エタノールの臭気閾値を0.52ppmとし、臭気への寄与率を計算した。
酢酸エチルが加水分解することにより臭気としてはおよそ150倍となるため、24時間後の酢酸エチル分解率0.6%を性能評価の指標とした。
【0026】
(アセトアルデヒド除去特性評価)
以下の方法により、吸着剤のアセトアルデヒド除去特性を評価した。
内径14mmφのガラス管下部にガラスフィルターを設置し、活性炭を充填(基材活性炭量として0.1g)、上流側から湿度50%RHに調整した5ppmアセトアルデヒド含有空気を通気1m/sの速度で通気させた。吸着剤上下のアルデヒド濃度差から除去率を算出した。初期効率30%を性能評価の指標とした。
【0027】
(活性炭pH評価)
以下の方法により活性炭のpHを評価した。
活性炭3gを秤量しイオン交換水100mlを添加、5分間煮沸後常温まで放冷した。
イオン交換水100mlを追加し、pHメーターにて計測を実施した。
【0028】
<実施例1>
60〜200メッシュの活性炭を、その重量に対して15重量%のp−アミノベンゼンスルホン酸と0.5当量の炭酸カリウムを含む混合溶液に、浸漬担持後乾燥した。重量増加は10%であり、pHは6.9であった。酢酸エチルの分解率は0.02%、アセトアルデヒドの除去率は43%であった。
【0029】
<実施例2>
60〜200メッシュの炭酸カリウムを含む活性炭を、その重量に対して10重量%のp−アミノベンゼンスルホン酸を含む混合溶液に、浸漬担持後乾燥した、重量増加は7%であり、pHは7.1であった。酢酸エチルの分解率は0.04%、アセトアルデヒドの除去率は55%であった。
【0030】
<実施例3>
60〜200メッシュの活性炭を、その重量に対して10重量%のp−アミノベンゼンスルホン酸と0.5モル当量のリン酸3ナトリウムを含む混合溶液に、浸漬担持後乾燥した。重量増加は12%であり、pHは6.2であった。酢酸エチルの分解率は0.05%、アセトアルデヒドの除去率は75%であった。
【0031】
<比較例1>
60〜200メッシュの活性炭を、その重量に対して20重量%のp−アミノベンゼンスルホン酸を含む溶液に、浸漬担持後乾燥した担持した。添着率は16%であり、pHは2.9であった。酢酸エチルの分解率は8.6%、アセトアルデヒドの除去率は63%であった。
【0032】
<比較例2>
60〜200メッシュの活性炭を、その重量に対して15重量%のp−アミノベンゼンスルホン酸と1当量の炭酸カリウムを含む混合溶液に、浸漬担持後乾燥した。重量増加は9%であり、pHは9.1であった。酢酸エチルの分解率は0.02%、アセトアルデヒドの除去率は15%であった。
【0033】
<比較例3>
60〜200メッシュの活性炭を、その重量に対し15重量%のp−アミノベンゼンスルホン酸を含む混合溶液に、浸漬担持後乾燥した。重量増加は13%であり、pHは4.5であった。酢酸エチルの分解率は0.96%、アセトアルデヒドの除去率は60%であった。
【0034】
実施例1〜3及び比較例1〜2の結果を表1にまとめた。
【0035】
【表1】

【0036】
比較例1ならびに比較例3においては酢酸エチルの分解率が高く、比較例2においてはアルデヒドの除去性能が低いという結果となった。
【産業上の利用可能性】
【0037】
本発明によると、VOC成分としてのアルデヒドに対し効果的な吸着除去性能を有し、かつ、実使用条件において臭気発生の少ない吸着剤を提供することができる。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
酢酸エステル共存下、環境中のアルデヒドを除去する吸着剤であって、吸着材として活性炭を用い、該活性炭にアミノベンゼンスルホン酸を担持し、該吸着材のpHが5〜10であるアルデヒド除去用吸着剤。
【請求項2】
pH調整剤としてアミノベンゼンスルホン酸よりpKaが小なる酸構造を有する金属塩を用いる請求項1に記載のアルデヒド除去用吸着剤。
【請求項3】
自動車車室内のアルデヒド濃度低減に使用する請求項1または2に記載のアルデヒド除去用吸着剤。


【公開番号】特開2009−154066(P2009−154066A)
【公開日】平成21年7月16日(2009.7.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−333590(P2007−333590)
【出願日】平成19年12月26日(2007.12.26)
【出願人】(000003160)東洋紡績株式会社 (3,622)
【Fターム(参考)】