薬剤添着活性炭
【課題】細孔径の小さい活性炭、すなわち賦活度の低い活性炭に、物理吸着能を阻害することなくアルカリ性添着剤を添着加工することで、物理吸着した臭気成分の脱離を抑制しつつ、酸性臭気の脱臭性能に優れた活性炭を提供することを課題とする。
【解決手段】比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下の活性炭に、炭酸水素塩または水酸化物を１〜２０ｗｔ％添着した活性炭。
【解決手段】比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下の活性炭に、炭酸水素塩または水酸化物を１〜２０ｗｔ％添着した活性炭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性臭気の除去性能に優れた薬剤添着活性炭に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用、家庭用フィルター等の分野において、濾材の高機能化・多様化の要請が急激に高まっており、脱臭機能を有する空気浄化用濾材の検討が多くなされている。そして、これら空気浄化用濾材として、粒子状または繊維状の吸着剤と接着剤を用いてシート化する方法が多く採用されており、例えば、基材層間に粒状吸着剤と粒状接着剤の混合物を散布し、これを加熱接着してなる吸着濾材が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
一般に臭気、有毒ガスは中性ガス、酸性ガス、塩基性ガスに大別されるが、活性炭のような無極性吸着剤では中性ガスを物理吸着作用で吸着は充分可能であるが、酸性ガスや塩基性ガスには、そのままではあまり吸着効果が得られない。したがって、活性炭に薬剤処理を施し、酸性ガスや塩基性ガスの吸着効果を高めたりする。例えば特許文献２には活性炭を担持させたシート状基材に有機酸やアミン化合物を添着させ、有機酸添着の効果でアンモニアやアミン類ガスを、一方アミン化合物添着効果でアルデヒド、硫化水素、メルカプタン等の除去効果を高めようとする方法が開示されている。
【０００４】
従来、活性炭に添着剤を添着する方法として、含浸法が知られている。しかし、この方法では、活性炭との親和性が高い薬剤しか添着出来ないという問題があった。
【０００５】
また、酸性臭気を活性炭で除去する場合は、活性炭にアルカリ性の薬剤を添着する技術が知られている。アルカリ性の薬剤は、通常は活性炭との親和性が低く、含浸法では添着することが出来ないが、この問題は、薬剤の水溶液を活性炭に吸収させる方法（吸収法）を採用することで解決できている。
【０００６】
活性炭による臭気の除去メカニズムは物理吸着と化学吸着の２つに大別することができる。物理吸着、すなわち活性炭に比表面積の大きさによって、臭気成分の分子を分子間力等で活性炭表面に吸着させて除去する方法と、化学吸着、すなわち活性炭に薬剤を添着し、中和反応や酸化還元反応を利用して臭気成分を化学変化によって除去する方法である。
【０００７】
酸性臭気は、一般に物理吸着では十分に除去できず、活性炭に薬剤を添着して化学吸着による除去を行う必要がある。ここで言う酸性臭気には、酢酸、二酸化硫黄、二酸化窒素などを挙げることができる。
【０００８】
酸性臭気を除去する目的で活性炭に薬剤を添着する場合、一般にアルカリ性の剤を添着し、中和反応によって除去する方法がとられる。また、アルカリ性の薬剤は、通常は活性炭との親和性が低いため吸収法によって添着加工する。
【０００９】
物理吸着は、可逆的な反応であるため、活性炭が物理吸着によって吸着した臭気成分は、脱離することがある。この脱離を防ぐためには細孔径の小さい活性炭を使用することが好ましいが、細孔径の小さい活性炭に前述のアルカリ性薬剤の添着を施すと物理吸着能が大幅に低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−５０５８号公報
【特許文献２】実開平４−４１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、細孔径の小さい活性炭、すなわち賦活度の低い活性炭に、物理吸着能を阻害することなくアルカリ性添着剤を添着加工することで、物理吸着した臭気成分の脱離を抑制しつつ、酸性臭気の脱臭性能に優れた活性炭を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために、活性炭添着剤を鋭意検討した結果、活性炭の脱臭性能を阻害することなく、酸性臭気の除去できる方法を見出した。すなわち本発明は以下の構成からなる。
１．比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下の活性炭に、炭酸水素塩または水酸化物を１〜２０ｗｔ％添着した活性炭。
２．前記炭酸水素塩が炭酸水素カリウムである上記１に記載の活性炭。
３．前記炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウムである上記１に記載の活性炭。
４．前記水酸化物が水酸化カリウムである上記１記載の活性炭。
５．前記水酸化物が水酸化ナトリウムである上記１記載の活性炭。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成による薬剤添着活性炭は、賦活度の低い活性炭への添着加工による脱臭性能の低下を抑制できるので、優れた脱臭特性を示し、脱臭剤として使用できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明における活性炭は、比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下である活性炭は、賦活度が低いレベルの活性炭であり、細孔径および細孔容積が小さい。
【００１５】
細孔径が小さい活性炭は、一般に物理吸着した臭気成分を脱離する割合が小さいため、吸着成分の脱離を抑制しようとした時は、細孔径の小さい活性炭を選択するとよい。しかし、賦活度の低い活性炭に吸収法によって薬剤を添着した場合、活性炭の吸着性能が著しく低下する。これは、薬剤の添着によって径の小さな細孔が閉塞されることによると考えられる。
【００１６】
本発明は、低賦活活性炭に薬剤を添着した際に、吸着性能が低下する問題を解決するものであり、比表面積が１０００ｍ２／ｇの活性炭で効果が高く、９００ｍ２／ｇ以下の活性炭ではより効果が高い。
【００１７】
本発明に使用するアルカリ性の薬剤は、炭酸水素塩または水酸化物であることが好ましい。活性炭に添着加工するアルカリ性の薬剤としては、通常は炭酸塩が用いられるが、炭酸塩を賦活度の低い活性炭に使用すると吸着性能の著しい低下を招く。
【００１８】
ここで言う炭酸水素塩には、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
ここで言う水酸化物には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
本発明のアルカリ性薬剤添着による活性炭の吸着性能低下を抑制する効果は、活性炭に添着加工するアルカリ性薬剤の量が、活性炭重量に対して１〜２０ｗｔ％の時に得ることが出来、３〜２０ｗｔ％の時により高い効果を得ることが出来、５〜２０ｗｔ％の時にさらに高い効果を得ることが出来る。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。実施例中に示した特性は以下の方法で測定した。
（臭気除去性能）
サンプルの活性炭０．２ｇをガラス製カラムに入れ、除去対象である臭気（酢酸：1ｐｐｍ、トルエン：２０ｐｐｍ、共に窒素希釈）を流速３０ｍｌ／ｍｉｎにて流通させ入口及び出口の濃度を炭化水素計にてモニターした。入口濃度と出口濃度の差が５％となるまで測定を継続し、総除去量を吸着量とした。その後、窒素を流速３０＊ｍｌ／ｍｉｎにて流通させ、流通を始めてから１分後から６分後までの５分間の出口濃度を炭化水素計にて測定することで脱離量を得、脱離量/吸着量を百分率にて表して脱離率とした。
【００２２】
＜実施例１＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２３】
＜実施例２＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２４】
＜実施例３＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを１０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２５】
＜実施例４＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを２０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２６】
＜実施例５＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２７】
＜実施例６＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２８】
＜比較例１＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２９】
＜比較例２＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３０】
＜比較例３＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを１０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３１】
＜比較例４＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを２０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３２】
＜比較例５＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３３】
＜比較例６＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３４】
＜比較例７＞
比表面積１５００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３５】
＜比較例８＞
比表面積１５００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３６】
実施例１〜６、比較例１〜８について、臭気除去性能評価結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の活性炭は、酸性臭気の除去性能に優れ、物理吸着により除去した臭気の脱離を抑制できるので脱臭剤として有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性臭気の除去性能に優れた薬剤添着活性炭に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用、家庭用フィルター等の分野において、濾材の高機能化・多様化の要請が急激に高まっており、脱臭機能を有する空気浄化用濾材の検討が多くなされている。そして、これら空気浄化用濾材として、粒子状または繊維状の吸着剤と接着剤を用いてシート化する方法が多く採用されており、例えば、基材層間に粒状吸着剤と粒状接着剤の混合物を散布し、これを加熱接着してなる吸着濾材が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
一般に臭気、有毒ガスは中性ガス、酸性ガス、塩基性ガスに大別されるが、活性炭のような無極性吸着剤では中性ガスを物理吸着作用で吸着は充分可能であるが、酸性ガスや塩基性ガスには、そのままではあまり吸着効果が得られない。したがって、活性炭に薬剤処理を施し、酸性ガスや塩基性ガスの吸着効果を高めたりする。例えば特許文献２には活性炭を担持させたシート状基材に有機酸やアミン化合物を添着させ、有機酸添着の効果でアンモニアやアミン類ガスを、一方アミン化合物添着効果でアルデヒド、硫化水素、メルカプタン等の除去効果を高めようとする方法が開示されている。
【０００４】
従来、活性炭に添着剤を添着する方法として、含浸法が知られている。しかし、この方法では、活性炭との親和性が高い薬剤しか添着出来ないという問題があった。
【０００５】
また、酸性臭気を活性炭で除去する場合は、活性炭にアルカリ性の薬剤を添着する技術が知られている。アルカリ性の薬剤は、通常は活性炭との親和性が低く、含浸法では添着することが出来ないが、この問題は、薬剤の水溶液を活性炭に吸収させる方法（吸収法）を採用することで解決できている。
【０００６】
活性炭による臭気の除去メカニズムは物理吸着と化学吸着の２つに大別することができる。物理吸着、すなわち活性炭に比表面積の大きさによって、臭気成分の分子を分子間力等で活性炭表面に吸着させて除去する方法と、化学吸着、すなわち活性炭に薬剤を添着し、中和反応や酸化還元反応を利用して臭気成分を化学変化によって除去する方法である。
【０００７】
酸性臭気は、一般に物理吸着では十分に除去できず、活性炭に薬剤を添着して化学吸着による除去を行う必要がある。ここで言う酸性臭気には、酢酸、二酸化硫黄、二酸化窒素などを挙げることができる。
【０００８】
酸性臭気を除去する目的で活性炭に薬剤を添着する場合、一般にアルカリ性の剤を添着し、中和反応によって除去する方法がとられる。また、アルカリ性の薬剤は、通常は活性炭との親和性が低いため吸収法によって添着加工する。
【０００９】
物理吸着は、可逆的な反応であるため、活性炭が物理吸着によって吸着した臭気成分は、脱離することがある。この脱離を防ぐためには細孔径の小さい活性炭を使用することが好ましいが、細孔径の小さい活性炭に前述のアルカリ性薬剤の添着を施すと物理吸着能が大幅に低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−５０５８号公報
【特許文献２】実開平４−４１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、細孔径の小さい活性炭、すなわち賦活度の低い活性炭に、物理吸着能を阻害することなくアルカリ性添着剤を添着加工することで、物理吸着した臭気成分の脱離を抑制しつつ、酸性臭気の脱臭性能に優れた活性炭を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために、活性炭添着剤を鋭意検討した結果、活性炭の脱臭性能を阻害することなく、酸性臭気の除去できる方法を見出した。すなわち本発明は以下の構成からなる。
１．比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下の活性炭に、炭酸水素塩または水酸化物を１〜２０ｗｔ％添着した活性炭。
２．前記炭酸水素塩が炭酸水素カリウムである上記１に記載の活性炭。
３．前記炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウムである上記１に記載の活性炭。
４．前記水酸化物が水酸化カリウムである上記１記載の活性炭。
５．前記水酸化物が水酸化ナトリウムである上記１記載の活性炭。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成による薬剤添着活性炭は、賦活度の低い活性炭への添着加工による脱臭性能の低下を抑制できるので、優れた脱臭特性を示し、脱臭剤として使用できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明における活性炭は、比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下である活性炭は、賦活度が低いレベルの活性炭であり、細孔径および細孔容積が小さい。
【００１５】
細孔径が小さい活性炭は、一般に物理吸着した臭気成分を脱離する割合が小さいため、吸着成分の脱離を抑制しようとした時は、細孔径の小さい活性炭を選択するとよい。しかし、賦活度の低い活性炭に吸収法によって薬剤を添着した場合、活性炭の吸着性能が著しく低下する。これは、薬剤の添着によって径の小さな細孔が閉塞されることによると考えられる。
【００１６】
本発明は、低賦活活性炭に薬剤を添着した際に、吸着性能が低下する問題を解決するものであり、比表面積が１０００ｍ２／ｇの活性炭で効果が高く、９００ｍ２／ｇ以下の活性炭ではより効果が高い。
【００１７】
本発明に使用するアルカリ性の薬剤は、炭酸水素塩または水酸化物であることが好ましい。活性炭に添着加工するアルカリ性の薬剤としては、通常は炭酸塩が用いられるが、炭酸塩を賦活度の低い活性炭に使用すると吸着性能の著しい低下を招く。
【００１８】
ここで言う炭酸水素塩には、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
ここで言う水酸化物には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
本発明のアルカリ性薬剤添着による活性炭の吸着性能低下を抑制する効果は、活性炭に添着加工するアルカリ性薬剤の量が、活性炭重量に対して１〜２０ｗｔ％の時に得ることが出来、３〜２０ｗｔ％の時により高い効果を得ることが出来、５〜２０ｗｔ％の時にさらに高い効果を得ることが出来る。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。実施例中に示した特性は以下の方法で測定した。
（臭気除去性能）
サンプルの活性炭０．２ｇをガラス製カラムに入れ、除去対象である臭気（酢酸：1ｐｐｍ、トルエン：２０ｐｐｍ、共に窒素希釈）を流速３０ｍｌ／ｍｉｎにて流通させ入口及び出口の濃度を炭化水素計にてモニターした。入口濃度と出口濃度の差が５％となるまで測定を継続し、総除去量を吸着量とした。その後、窒素を流速３０＊ｍｌ／ｍｉｎにて流通させ、流通を始めてから１分後から６分後までの５分間の出口濃度を炭化水素計にて測定することで脱離量を得、脱離量/吸着量を百分率にて表して脱離率とした。
【００２２】
＜実施例１＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２３】
＜実施例２＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２４】
＜実施例３＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを１０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２５】
＜実施例４＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを２０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２６】
＜実施例５＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２７】
＜実施例６＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２８】
＜比較例１＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００２９】
＜比較例２＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３０】
＜比較例３＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを１０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３１】
＜比較例４＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを２０ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３２】
＜比較例５＞
比表面積１０００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３３】
＜比較例６＞
比表面積９００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸ナトリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３４】
＜比較例７＞
比表面積１５００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸水素カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３５】
＜比較例８＞
比表面積１５００ｍ２／ｇの活性炭に、炭酸カリウムを５ｗｔ％吸収法により添着し、添着活性炭を得た。
【００３６】
実施例１〜６、比較例１〜８について、臭気除去性能評価結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の活性炭は、酸性臭気の除去性能に優れ、物理吸着により除去した臭気の脱離を抑制できるので脱臭剤として有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下の活性炭に、炭酸水素塩または水酸化物を１〜２０ｗｔ％添着した活性炭。
【請求項２】
前記炭酸水素塩が炭酸水素カリウムである請求項１に記載の活性炭。
【請求項３】
前記炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウムである請求項１に記載の活性炭。
【請求項４】
前記水酸化物が水酸化カリウムである請求項１記載の活性炭。
【請求項５】
前記水酸化物が水酸化ナトリウムである請求項１記載の活性炭。
【請求項１】
比表面積が１０００ｍ２／ｇ以下の活性炭に、炭酸水素塩または水酸化物を１〜２０ｗｔ％添着した活性炭。
【請求項２】
前記炭酸水素塩が炭酸水素カリウムである請求項１に記載の活性炭。
【請求項３】
前記炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウムである請求項１に記載の活性炭。
【請求項４】
前記水酸化物が水酸化カリウムである請求項１記載の活性炭。
【請求項５】
前記水酸化物が水酸化ナトリウムである請求項１記載の活性炭。
【公開番号】特開２０１２−５６８２２（Ｐ２０１２−５６８２２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０４２２０（Ｐ２０１０−２０４２２０）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]