CN113423500A - 吸附用烧结体及其制造方法以及吸附装置 - Google Patents

吸附用烧结体及其制造方法以及吸附装置 Download PDF

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清野诚
矢野英之
加藤敏文
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Ajinomoto Co Inc
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Japan Philcom Corp
Ajinomoto Co Inc
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Abstract

本发明的课题是以高吸附性能及低压力损失吸附流体(7)中的被处理物质。本发明的吸附用烧结体(20)具备：粉末吸附材料(1a,1b)、和形成有三维网状空隙(3)的树脂结构体(2)。粉末吸附材料(1a,1b)包含：游离吸附材料(1a)，其以可游动的方式容纳在树脂结构体(2)间的空隙(3)中；以及，固定吸附材料(1b)，其固着于树脂结构体(2)的表面(2a)和/或其至少一部分埋设于树脂结构体(2)的内部。粉末吸附材料(1a,1b)是选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种。

Description

吸附用烧结体及其制造方法以及吸附装置
技术领域
本发明涉及吸附用烧结体，特别涉及包含吸附流体中的被处理物质的粉末吸附材料的吸附用烧结体及其制造方法、以及吸附装置。
背景技术
活性炭、活性白土(activated white earth)及沸石等的吸附材料可用于空气净化、二噁英去除、烟气脱硫及脱硝、恶臭去除、工厂的废气及废液处理、净水的高级处理、化学试剂的纯化、食品及饮料的脱色、家庭用净水器、空气净化器、冰箱除臭剂、防毒面具等、工业用、家庭用、医疗用的各种吸附用途。
例如，专利文献1公开了将粒径2.4～4.7mm(2400～4700μm)的粒状活性炭填充于内筒与外筒之间的用于气体净化的活性炭滤筒。一般而言，“粒状”活性炭是指粒度较大的活性炭，粒度较小的微细粉状的活性炭被称为“粉末”活性炭。在JIS K 1474中，将粒度显示为150μm以上的活性炭定义为“粒状”活性炭，将粒度显示为小于150μm的活性炭定义为“粉末”活性炭。对于大粒径的粒状吸附材料而言，由于与微细的粉末吸附材料相比，比表面积(每单位质量的外表面积)较小，因此，为了得到与使用了粉末吸附材料的情况相同程度的吸附性能，需要增加粒状吸附材料的量，在吸附装置等中，将粒状吸附材料填充于筒(cartridge)等中而作为过滤器等使用时，导致筒或吸附装置大型化。另外，为了提高吸附性能，在试图将粒状吸附材料紧密填充于容器中时，与粉末吸附材料相比，各容器中的填充体积容易产生不均，在过滤器用筒等产品的制造中，存在难以维持恒定品质的问题。另外，由于搬运或使用时的振动或压力等的外力，容器内的粒状吸附材料被粉碎、破坏等、有时产生压力损失增加等的不良状况。
另一方面，对于粉末活性炭等的粉末吸附材料而言，与粒状吸附材料相比，比表面积较大，吸附性能较高，但假设即使填充到筒等的容器内而作为过滤器等使用，粉末吸附材料间的空隙也显著减少，流体难以通过，即使通过，也形成高压力损失(高差压)，不适于实用。因此，粉末吸附材料不适合填充到筒等容器内的过滤器用途等，以往主要用于分批式(间歇式)的吸附处理。
作为改善填充有吸附材料的容器中的压力损失的尝试，例如专利文献2公开了吸附性成型品、以及适用其的过滤器，所述吸附性成型品是基于将热塑性树脂作为粘合剂、经由该粘合剂使吸附材料相互结合和/或粘接而形成的凝聚体的成型品。但是，对于这种凝聚体而言，吸附材料的表面大多被热塑性树脂覆盖，因此吸附性能降低。特别地，粒度小的粉末吸附材料存在其表面几乎被热塑性树脂覆盖的倾向，并且为了降低压力损失而使凝聚体形成为期望的大小也变得困难，因此，即使在专利文献2的实施例中，实际上也使用了粒度大的粒状活性炭。
另外，作为改善吸附性成型品中包含的吸附材料的表面被热塑性树脂覆盖的问题的尝试，例如专利文献3公开了成型品，其中，在活性炭颗粒等高功能性颗粒中浸渗或吸附发泡剂，与基质树脂混合，在该基质树脂的液体或熔融状态下，使该混合物发泡并固化，使高功能性颗粒存在于由于发泡而产生的空孔内部。
但是，将这种所谓的发泡塑料作为吸附材料的基质使用时，一般而言，成型品柔软而缺乏机械强度，特别是在高压、高流速下容易变形，因此不适合吸附流体(7)中的被处理物质的连续式的吸附装置。具体而言，例如，如图14(a)及图15(a)所示的那样，相对于使用前的成型品10，高圧或高流速使用时的成型品10由发泡塑料12构成，因此，由于图14(b)的压缩力16而导致整个体积容易压垮，另外，如图15(b)所示的那样，空孔13与使用前相比倾向于缩小，因此活性炭颗粒11的密度变高，压力损失增加，流速显著降低。
另外，在吸附材料中浸渗发泡剂等而在基质树脂中形成空孔，因此，在吸附材料中没有充分浸渗发泡剂等时，不容易形成适当的空孔。此外，以提高吸附性能的目的而增加吸附材料的含量时，空孔也增大，机械强度倾向于降低，因此难以实现吸收效率的提高。
此外，在所得的成型品中认为较好的连续气泡结构，形成所谓的海绵状的结构，机械强度进一步降低，因此存在下述问题：不适合如上述那样填充到筒等容器内而使用等、吸附流体(7)中的被处理物质的连续式处理的用途。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 : 日本特开2014-104448号公报
专利文献2 : 日本特表2012-508645号公报
专利文献3 : 日本特开平1-301732号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
因此，本发明的目的是提供在吸附能力优异的同时、可实现低压力损失的吸附性材料及其制造方法以及吸附装置。
用于解决技术问题的方案
本发明人等为了实现上述目的而进行了努力研究，结果发现：特定的吸附用烧结体在具有优异的吸附能力的同时，可实现低压力损失；所述特定的吸附用烧结体中，在形成有三维网状空隙的树脂结构体中，粉末吸附材料以可游动的方式容纳在空隙中，与此同时，粉末吸附材料固着(粘着)于树脂结构体的表面和/或其至少一部分埋设于树脂结构体的内部；由此完成了本发明。
即，本发明包含以下的内容；
[1]一种吸附用烧结体，其特征在于，具备：
粉末吸附材料(1a,1b)、和
形成有三维网状空隙(3)的树脂结构体(2)，
粉末吸附材料(1a,1b)包含：
游离吸附材料(1a)，其以可游动的方式容纳在树脂结构体(2)间的空隙(3)中；和
固定吸附材料(1b)，其固着于树脂结构体(2)的表面(2a)和/或其至少一部分埋设于树脂结构体(2)的内部，
粉末吸附材料(1a,1b)是选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种；
[2]根据[1]所述的吸附用烧结体，其中，粉末吸附材料(1a,1b)的平均直径小于150μm；
[3]根据[1]或[2]所述的吸附用烧结体，其中，含有25～65质量%的粉末吸附材料(1a,1b)；
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的吸附用烧结体，其中，树脂结构体(2)的树脂原料是选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)及乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种热塑性树脂；
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的吸附用烧结体，其中，热塑性树脂的粒径为10～200μm；
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的吸附用烧结体，其中，多个游离吸附材料(1a)以可游动的方式容纳在至少一部分空隙(3)中，相邻的多个游离吸附材料(1a)彼此未固着、并且在至少一部分空隙(3)的游离吸附材料(1a)间形成流体(7)的流路(3a)；
[7]根据[1]～[6]中任一项所述的吸附用烧结体，其中，粉末吸附材料(1a,1b)是具有尖形部分的粉末活性炭；
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的吸附用烧结体，其中，用于吸附流体(7)中的被处理物质；
[9]一种吸附装置，其特征在于，将一层或多层(20a,20b)上述[1]～[8]中任一项所述的吸附用烧结体(20)装填在容器中；
[10]一种吸附用烧结体的制造方法，其特征在于，包含：
将选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种的粉末吸附材料与热塑性树脂混合，形成吸附材料混合物的工序；
在高于热塑性树脂的软化点且低于粉末吸附材料原料的熔点的温度下加热吸附材料混合物的工序；和
将多个热塑性树脂熔接(热粘接)并冷却固化，形成树脂结构体(2)的工序，所述树脂结构体(2)中，形成有三维网状空隙(3)、且游离吸附材料(1a)以可游动的方式容纳在空隙(3)中；
[11]根据[10]所述的制造方法，其中，粉末吸附材料的平均直径小于150μm；
[12]根据[10]或[11]所述的制造方法，其中，吸附材料混合物中的粉末吸附材料的含有率为25～65质量%；
[13]根据[10]～[12]中任一项所述的制造方法，其中，热塑性树脂是选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)及乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种；
[14]根据[10]～[13]中任一项所述的制造方法，其中，热塑性树脂的粒径为10～200μm。
发明的效果
根据本发明，可以提供在吸附能力优异的同时、可实现低压力损失的吸附性材料及其制造方法以及吸附装置。
附图的简单说明
图1是表示本发明的吸附用烧结体的部分剖视图；
图2a是表示原料的粉末活性炭的表面放大图像；
图2b是表示原料的粉末活性炭的表面放大图像；
图2c是表示原料的粉末活性炭的表面放大图像；
图2d是表示原料的粉末活性白土的表面放大图像；
图2e是表示原料的沸石的表面放大图像；
图3是仅表示吸附用烧结体的树脂结构体的剖面放大图像；
图4a是表示由粉末活性炭制造的本发明的吸附用烧结体的表面图像；
图4b是表示由粉末活性炭制造的本发明的吸附用烧结体的表面放大图像；
图4c是表示由粉末活性炭制造的本发明的吸附用烧结体的表面放大图像；
图4d是表示由粉末活性白土制造的本发明的吸附用烧结体的表面放大图像；
图4e是表示由沸石制造的本发明的吸附用烧结体的表面放大图像；
图5是表示装填有本发明的吸附用烧结体的吸附装置的剖视图；
图6是表示在本发明的吸附用烧结体中通液或通气的实施方式的部分剖视图；
图7是表示压力损失试验装置的示意图；
图8是表示压力损失试验的结果的图表；
图9是表示压力损失试验的结果的图表；
图10是表示通液吸附试验装置的示意图；
图11a是表示使用了椰壳活性炭的通液吸附试验的结果的图表；
图11b是表示使用了锯屑活性炭的通液吸附试验的结果的图表；
图12是表示通气吸附试验装置的示意图；
图13是表示通气吸附试验的结果的图表；
图14是表示在容器中装填有以往的成型品的状态的剖视图；
图15是表示以往的成型品的部分剖视图。
具体实施方式
本发明的吸附用烧结体具备：粉末吸附材料(1a,1b)、和形成有三维网状空隙(3)的树脂结构体(2)。本发明中的树脂结构体(2)可以通过以下方式形成：通过将粉体、粒体、小片(pellet)状等的热塑性树脂的颗粒进行加热，从而多个热塑性树脂的接触部分熔融而形成接合部，通过热塑性树脂彼此熔接而形成。如此得到的树脂结构体成为如下结构：夹在源自热塑性树脂形状的凸部中的凹状的空隙形成为三维网状。粉末吸附材料(1a,1b)包含：游离吸附材料(1a)，其以可游动的方式容纳在树脂结构体(2)间的空隙(3)中；以及固定吸附材料(1b)，其固着于树脂结构体(2)的表面(2a)和/或其至少一部分埋设于树脂结构体(2)的内部。粉末吸附材料(1a,1b)由选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种构成。
本发明的吸附用烧结体尤其是可用于吸附流体(7)中的被处理物质。在使流体(7)通过吸附用烧结体(20)时，未固定于树脂结构体(2)且未与树脂结构体(2)接合的游离吸附材料(1a)的全部表面与流体(7)直接接触，可产生捕获吸附流体(7)中的被处理物质的作用。另外，在本发明中，由于不仅设置空隙(3)中的游离吸附材料(1a)，而且在树脂结构体(2)中设置固定吸附材料(1b)，因此，本发明的吸附用烧结体(20)与以往存在的大部分吸附材料的全部表面或部分表面被基质树脂覆盖的类型的吸附性材料、或仅在空隙内存在吸附材料的类型的吸附性材料相比，可以确保更大的吸附面积，吸附效率显著增大，可以实现吸附性能的提高。
另外，在流体(7)通过吸附用烧结体(20)时，还由于空隙(3)形成为三维网状，从而游离吸附材料(1a)可游动，另一方面，通过在某种程度上限制游离吸附材料的移动，从而可抑制游离吸附材料的凝聚。因此，可以抑制空隙(3)的堵塞及树脂结构体(2)间的间隙(4)的堵塞的发生，其结果是，即便使用粉末吸附材料(1a,1b)的情况下，亦可抑制吸附用烧结体(20)中的压力损失的增加，可长期持续地产生吸附流体(7)中的被吸附物质的作用。
进而，关于游离吸附材料(1a)所捕获的被吸附物质，如果选择条件，则可从流动的游离吸附材料(1a)中除去，吸附用烧结体(20)的再利用也成为可能。即，为了除去吸附物质，例如，可以选择在可维持吸附用烧结体(20)的结构的范围内进行加热，加入吸附物质的良溶剂进行萃取的方法。另外，如果是气相，也可以选择通过减压以促进除去的方法；如果是液相，也可以选择改变pH或盐浓度等液体性质以促进除去的方法。进而，还可以将这些可并存的方法多种组合而使用。在本发明的吸附用烧结体中，为了提高被吸附物质的除去能力，可以预先将银、铜、镍等金属或它们的金属氧化物、非挥发性的酸/碱等化学试剂担载于原料的粉末吸附材料。此外，也可以将它们直接担载于吸附用烧结体。
关于本发明的吸附装置，在容器中装填有吸附用烧结体(20)的一层或多层(20a,20b)。与在容器内直接填充粉末活性炭的情况相比，吸附装置(30)由于刚性的树脂结构体(2)而强度特性优异，在搬运时及使用时可维持恒定的形态及空隙(3)。另外，即使装填吸附用烧结体(20)的多层(20a,20b)，各层(20a,20b)也不会混杂在一起。
本发明的吸附用烧结体的制造方法包含：将选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种的粉末吸附材料与热塑性树脂混合，形成吸附材料混合物的工序；在高于热塑性树脂的软化点且低于粉末吸附材料原料的熔点的温度下加热吸附材料混合物的工序；以及，将多个热塑性树脂熔接并冷却固化，形成树脂结构体(2)的工序。
以下，参照图1～图13进一步详细地说明基于本发明的吸附用烧结体及其制造方法的实施方式。
本发明的吸附用烧结体(20)的一个形态示于图1。吸附用烧结体(20)具备：吸附流体(7)中的被处理物质的粉末吸附材料(粉末吸附剂)(1a,1b)、和形成有三维网状空隙(空洞)(3)的树脂结构体(2)。被处理物质是包含于气体或液体中且可吸附于粉末吸附材料(1a,1b)的所有成分及物质，包括例如色素成分、气味成分、有害物质、公害物质(污染物)、重金属、有价金属、毒性成分、放射性成分、水分、油分等。
本发明中的粉末吸附材料(1a,1b)是选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种。在可实现本发明的效果的范围内，吸附用烧结体(20)还可包含其他的吸附性物质，例如酸性白土、氧化铝、二氧化硅、硅胶、二氧化硅-氧化铝、蛭石(vermiculite)、珠光体、高岭土、硅藻土、海泡石(sepiolite)等。另外，为了进一步降低将吸附用烧结体用于吸附装置等时的压力损失，在吸附能力不会显著降低的范围内，还可包含粒状活性炭等的粒状吸附材料(平均直径为150μm以上的吸附材料)。关于粉末吸附材料(1a,1b)中使用的活性炭，例如，将选自椰壳、核桃壳、杏壳、果实壳、稻壳、大豆、咖啡、坚果、开心果、木炭、锯屑、木屑、树皮、炭灰(素灰)、木质材料、泥炭、草炭、褐煤、褐炭、烟煤(bituminous coal)、无烟煤、焦油、沥青、焦炭、煤炭、石油、废轮胎、废塑料、合成树脂、纤维、建设废料、污水污泥中的原料进行活化而形成，利用无数的内部微细孔而赋予吸附性能。作为活化法，可以适用例如：采用了水蒸气、二氧化碳、空气等的气体活化；以及，采用了氯化锌、磷酸、硫酸、氯化钙、重铬酸钾、高锰酸钾、氢氧化钠等的化学活化。
本发明中的粉末吸附材料的平均直径，只要可实现本发明的效果则没有特别限定，优选小于150μm。即，在本说明书中，优选将平均直径小于150μm的吸附材料定义为粉末吸附材料。另外，依照JIS K 1474的粒度显示为小于150μm的“粉末”吸附材料也包含在本发明的粉末吸附材料内。本说明书的“平均直径”通过基于米氏(Mie)散射理论的激光衍射散射法进行测定。具体而言，利用激光衍射散射式粒径分布测定装置(株式会社堀场制作所制LA-500，SEISHIN企业公司制LMS-2000e等)，以体积基准制成粉末吸附材料原料的粒径分布，将其中值直径作为平均直径。应予说明，例如，吸附材料的平均直径小于150μm是指包含所有中值直径小于150μm的吸附材料的概念。即，平均直径的值只不过是表示分布范围的中间值，例如，吸附材料的平均直径小于150μm并非意味着完全不包含150μm 以上的吸附材料。粉末吸附材料的平均直径更优选为1μm以上且小于150μm，进一步优选为5μm以上且小于150μm，特别优选为15μm以上且100μm以下。吸附用烧结体(20)中所含的粉末吸附材料(1a,1b)的平均直径，可以通过将制造吸附用烧结体(20)时使用的粉末吸附材料的平均直径设定为上述数值范围而进行调整。即，可以将制造时使用的粉末吸附材料的平均直径设为吸附用烧结体(20)中所含的粉末吸附材料(1a,1b)的平均直径。
粉末吸附材料(1a,1b)的平均直径过小时，在制造时微细的粉末吸附材料(1a,1b)大量混合于树脂结构体(2)的树脂原料中，有可能降低树脂结构体(2)的强度。另外，微细的游离吸附材料(1a)有可能通过树脂结构体(2)间的间隙(4)，变得易于与流体(7)一起从吸附用烧结体(20)脱离。进而，压力损失也有可能变得易于增加。平均直径过大时(例如为150μm以上时)，吸附材料的吸附面积小，吸附性能倾向于降低。另外具有下述倾向：无法将充分量的游离吸附材料(1a)容纳于空隙(3)中，吸附用烧结体(20)的构成变得困难。
图2a～图2e是表示构成吸附用烧结体(20)的粉末吸附材料(1a,1b)的原料的电子显微镜照片图像。特别地，图2a表示利用水蒸气将椰壳的碳化物活化而成的粉末活性炭的表面放大图像(400倍)；图2b表示利用化学试剂(磷酸)将锯屑活化而成的粉末活性炭的表面放大图像(400倍)；图2c表示利用化学试剂(氯化锌)将锯屑活化而成的粉末活性炭的表面放大图像(400倍)。粉末活性炭一般而言为具有“具有尖形部分的部分”的块状、棒状或细长板状的原料，因此，粉末吸附材料(1a,1b)在游动时尖端卡止在树脂结构体(2)的表面(2a)及间隙(4)，阻止向吸附用烧结体(20)的外部流出。因此，粉末吸附材料(1a,1b)几乎不会在多个空隙(3)间移动。图2d表示作为粉末吸附材料原料的粉末活性白土(400倍)的表面放大图像；图2e是表示沸石(2000倍)的表面放大图像。吸附用烧结体(20)优选含有25～65质量%的粉末吸附材料(1a,1b)，进而优选含有30～60质量%的粉末吸附材料(1a,1b)。粉末吸附材料(1a,1b)的含有率过低时，吸附用烧结体(20)的吸附性能倾向于降低。另一方面，粉末吸附材料(1a,1b)的含有率过高时，虽然为高吸附能力，但树脂比例较小、吸附用烧结体(20)整体的强度倾向于降低。在本发明中，吸附用烧结体(20)中所含的粉末吸附材料(1a,1b)的含有率，可以作为在制造吸附用烧结体(20)时使用的、烧结前的吸附材料混合物中所含的粉末吸附材料的含有率来定义，可以通过适当设定吸附材料混合物中的粉末吸附材料的含量来进行调整。
作为树脂结构体(2)的树脂原料，可使用热塑性树脂。优选是选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种热塑性树脂。作为树脂结构体(2)的树脂原料的热塑性树脂以颗粒状的固体使用，也可以是粉体、粒体、小片等的任意形态。热塑性树脂颗粒的粒径优选为10～200μm。通过将热塑性树脂的粒径设为前述范围，从而空隙(3)的大小没有偏差，易于形成为大致均匀的尺寸。在热塑性树脂中，根据其种类和特性，还可以添加己二酸酯等增塑剂或环氧系化合物等稳定剂、酚系化合物等抗氧化剂等而使用。
本说明书中的热塑性树脂的粒径可通过利用CCD照相机拍摄的图像解析法进行测定。具体而言，利用图像解析型粒度分布测定装置(JASCO International公司制VD-3000，SEISHIN企业公司制PITA-04等)，对随机分散的热塑性树脂的1400～15,000个颗粒进行拍摄而得到图像，由该图像计算各颗粒的个体粒径D，制成D的分布后，将其中值直径设为热塑性树脂的粒径。应予说明，个体粒径D可如下求得：将图像中的颗粒的最大宽度设为最大直径D1、并将最小宽度设为最小直径D2，通过两者的算术平均(D1 + D2)/2而求得。
图3是不包含粉末吸附材料(1a,1b)的吸附用烧结体，表示仅将树脂原料烧结而形成树脂结构体并用切削工具切割而成的剖面的状态的基于电子显微镜的剖面放大图像(500倍)。图3的白色部表示没有角部的连续缨状且三维网状结构的树脂结构体(2)，其内侧的黑色部表示以可游动的方式配置有游离吸附材料(1a)的空隙(3)。
图1所示的吸附用烧结体(20)的粉末吸附材料(1a,1b)包含以可游动的方式容纳在树脂结构体(2)间的空隙(3)中的游离吸附材料(游离吸附剂)(1a)。此处，可游动是指，粉末吸附材料未固着于树脂结构体(2)或者多个粉末吸附材料彼此未固着，而可进行移动、摇动、振动、旋转、伸缩、放大缩小或浮沉等所有的运动。
图1所示的吸附用烧结体(20)的粉末吸附材料(1a,1b)进一步具备担载于树脂结构体(2)的固定吸附材料(1b)。固定吸附材料(1b)固着于树脂结构体(2)的表面(2a)、或者其至少一部分埋设于树脂结构体(2)的内部。即，对于固定吸附材料(1b)而言，可存在：固着于树脂结构体(2)的表面(2a)的第一固定吸附材料(1b1)；其一部分(部分表面)埋设于树脂结构体(2)内部且余部(余部表面)从树脂结构体(2)突出的第二固定吸附材料(1b2)；和/或，整体(全部表面)埋设于树脂结构体(2)内部的第三固定吸附材料(1b3)。在固定吸附材料(1b)中，表面在空隙(3)露出的第一及第二固定吸附材料(1b1,1b2)有助于提高吸附能力，并且固定于树脂结构体(2)，即使直径小也不会流出到外部。第三固定吸附材料(1b3)由于包含在树脂结构体(2)内，因此为低吸附能力，但由于更小直径的粉末吸附材料(1a,1b)存在易于收纳在树脂结构体(2)中的倾向，因此固定吸附材料(1b3)也由较小直径的粉末吸附材料构成，可以防止因小直径的粉末吸附材料(1a,1b)在空隙(3)中大量残留而产生的阻塞，并且可以抑制压力损失增加。
在吸附用烧结体(20)的制造工序中，在粉末吸附材料(1a,1b)中，存在粒径越小则越易于固着于树脂结构体(2)的表面(2a)、或者其至少一部分易于埋设于树脂结构体(2)的内部的倾向，因此，固定吸附材料(1b)与游离吸附材料(1a)相比，相对而言其粒径倾向于变小。另外，相反地，游离吸附材料(1a)相对而言其粒径倾向于变大。因此，与作为吸附用烧结体(20)的原料使用的粉末吸附材料相比，将吸附用烧结体进行切割等而回收内部的游离吸附材料的一部分或全部并测定其平均直径的情况下，通常游离吸附材料的平均直径与粉末吸附材料的平均直径相比变大。游离吸附材料(1a)的平均直径优选为5μm以上且小于150μm，进而优选为15μm以上且100μm以下。固定吸附材料(1b)的平均直径推测为1～50μm左右。
图4a～图4c表示以各倍率用电子显微镜拍摄基于本发明的吸附用烧结体(20)的剖面而得的表面放大图像；所述本发明的吸附用烧结体(20)是分别使用将椰壳的碳化物用水蒸气活化而得的粉末活性炭(图2a)、将锯屑用化学试剂(磷酸)活化而得的粉末活性炭(图2b)、及将锯屑用化学试剂(氯化锌)活化而得的粉末活性炭(图2c)作为粉末吸附材料原料而制得的。这些图像中全部都可以确认吸附用烧结体(20)，该吸附用烧结体(20)具备：以三维网状形成黑色的空隙(3)且具有带平滑圆形的表面(2a)的树脂结构体(2)；配置于树脂结构体(2)的内部的粉末活性炭的游离吸附材料(1a)；以及，固着于树脂结构体(2)的粉末活性炭的固定吸附材料(1b)。树脂骨架内部的黑色空隙(3)构成游离吸附材料(1a)可自由运动的三维空间。对于固定吸附材料(1b)而言，其一部分固着于树脂结构体(2)的表面(2a)，另外其一部分嵌合在表面(2a)的凹部(2b)而可保持在树脂结构体(2)中。
在本发明中，不仅设置空隙(3)中的游离吸附材料(1a)，而且在树脂结构体(2)中设置固定吸附材料(1b)，因此可增大吸附面积及饱和吸附容量，维持高吸附性能。换句话说，在树脂结构体(2)中，只要不附加特别的功能物质，就没有吸附能力，因此，通过在树脂结构体(2)的表面(2a)或内部担载固定吸附材料(1b)，可大幅提高吸附用烧结体(20)整体的吸附性能。另外，在本发明中，固定吸附材料(1b)不会从树脂结构体(2)间的间隙(4)流出。
如由图4a～图4c可确认的那样，1个或2个以上的游离吸附材料(1a)以可游动的方式容纳在空隙(3)中。2个以上的游离吸附材料(1a)容纳在1个空隙(3)中的情况下，相邻的多个游离吸附材料(1a)彼此未固着，并在至少一部分的空隙(3)的游离吸附材料(1a)间形成流体(7)的流路(3a)(图1及图6)，使游离吸附材料(1a)的全部表面吸附成为可能。即便游离吸附材料(1a)与其他游离吸附材料(1a)或者与树脂结构体(2)接触一次，通过流体(7)的流动，也可以再次分离而形成流路(3a)。
图4d及图4e表示用电子显微镜拍摄分别使用活性白土(图2d)及沸石(图2e)作为粉末吸附材料原料而制造的本发明的吸附用烧结体(20)的剖面而得的表面放大图像(1500倍)。由图4d及图4e可以确认吸附用烧结体(20)，该吸附用烧结体(20)具备：以三维网状形成黑色的空隙(3)并具有带平滑圆形的表面(2a)的灰色的树脂结构体(2)；配置于树脂结构体(2)的内部的作为游离吸附材料(1a)的大直径的粉末活性白土及沸石；以及，固着于树脂结构体(2)的作为固定吸附材料(1b)的更小直径的粉末活性白土及沸石。
填充有吸附用烧结体(20)的本发明的吸附装置，可将一层或多层的吸附用烧结体(20)例如以图10的符号(81)所示那样装填在容器中而形成。与将粒状吸附材料直接填充在容器内的现有技术相比，本发明的吸附装置由于机械强度高的树脂结构体(2)，从而在搬运时及使用时等不会产生容器内的吸附材料粉碎、破坏等、压力损失增加等的不良状况，可维持恒定的形态及空隙(3)。图5表示两层(20a,20b)的吸附装置(30)。例如，即使将圆柱状或棱柱状或具有内部空洞的形状的吸附用烧结体(20)的各层(20a,20b)依次、例如串联地装填或层叠，仍然保持刚性，各层(20a,20b)不会混杂在一起。图5表示两层(20a,20b)的吸附装置(30)，但也可以形成以三层以上层叠的吸附装置。
以下对于使用粉末活性炭作为原料的基于本发明的吸附用烧结体(20)的制造方法的一个方式进行说明。起初，将作为构成粉末吸附材料(1a,1b)的原料的粉末活性炭(粉末吸附材料原料)与作为构成树脂结构体(2)的树脂原料的热塑性树脂混合，形成吸附材料混合物。在吸附材料混合物中，根据需要可包含其他的任意成分。吸附材料混合物中的粉末活性炭的含有率优选为25～65质量%，更优选为30～60质量%。吸附材料混合物中的热塑性树脂的含有率优选为35～75质量%，更优选为40～70质量%。粉末活性炭的平均直径优选为小于150μm，更优选为1μm以上且小于150μm，进一步优选为5μm以上且小于150μm，特别优选为15μm以上且100μm以下。热塑性树脂的粒径优选为10～200μm，更优选为30～80μm。粉末活性炭几乎没有破碎、膨胀、收缩，可以在维持起初的大小的同时形成粉末吸附材料(1a,1b)。粉末吸附材料原料与制造后的粉末吸附材料(1a,1b)的粉末直径大致相等，这一点例如也可从显示等倍率(400倍)的图像的图2a和图4a、图2b和图4b看出。热塑性树脂优选为选自聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的至少一种。在本发明中，不需要使用发泡剂。粉末活性炭的含水率优选为30质量%以下，更优选为15质量%以下，更优选为8质量%以下，特别优选实质上不含水分。粉末活性炭的含水率低时，在后述的加热工序中，粉末活性炭附近的温度不会降低，可抑制能量消耗，能够以更短时间且稳定地形成吸附用烧结体。应予说明，对于热塑性树脂，只要使用本发明中优选使用的选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种热塑性树脂，则它们通常缺乏水的吸收性，在本发明的吸附用烧结体(20)的制造方法中就不需要考虑含水率的影响。
粉末吸附材料的含水率如下测定。称取粉末吸附材料1～3g (w1)，在110℃干燥足够的时间，直至质量变化率成为0.05%/min以下，测定干燥后的质量(w2)时，含水率(%)为100×(w1-w2)/w2。
接着，将吸附材料混合物导入加热炉，在高于热塑性树脂的软化点且低于粉末活性炭的熔点的温度下、例如在90～180℃下加热吸附材料混合物。通过加热，多个热塑性树脂的接触部分熔融而形成接合部，热塑性树脂彼此熔接而形成包围空隙(3)的骨架。此时，大部分的粉末活性炭不在热塑性树脂上固着等。然后，进行冷却固化，形成将游离吸附材料(1a)以可游动的方式容纳在空隙(3)中的三维网状的树脂结构体(2)。树脂结构体(2)也可以具有立体格子状的三维网状结构。由此，可制造包含由粉末活性炭形成的游离吸附材料(1a)的高强度的吸附用烧结体(20)。图4a～图4c是利用本发明的制造方法将粉末活性炭作为原料而制造的吸附用烧结体(20)的各实施方式的例子。在本发明的吸附用烧结体(20)的制造中，优选通过使用含水率低的粉末活性炭和热塑性树脂作为树脂原料，可以抑制因水分的剧烈蒸发及发泡导致的空隙的扩大，可均匀地形成合适尺寸的空隙(3)。通过使用含水率低的原料，在加热工序中，不会受到水分的影响，从靠近加热源位置的外部至远离加热源位置的内部均匀传热，没有温度差，可将热塑性树脂整体均匀地熔融。另外，几乎没有水分从粉末活性炭蒸发释放，对于树脂结构体(2)形成阶段的热塑性树脂没有施加外力并且没有变形，因此空隙(3)不会膨胀，可形成并维持为规定范围内的大致均匀的大小。另外，从均匀地形成这种合适的尺寸和空隙(3)的观点来看，热塑性树脂的粒径优选为10～200μm，更优选为30～80μm。
在前述制造方法的实施方式中，将粉末活性炭作为原料，但即使在原料中使用粉末活性白土或沸石，也可以利用前述同样的制造方法来制造吸附用烧结体(20)(图4d及图4e)。
以下根据图6说明将流体(7)在基于本发明的吸附用烧结体(20)中以液体或气体形式通过(通液或通气)的实施方式。
在装填有一层的吸附用烧结体(20)的吸附装置(未图示)中，使包含被处理物质的流体(7)通过时，流体(7)通过树脂结构体(2)间的间隙(4)而被引入空隙(3)。此时，游离吸附材料(1a)处于未与树脂结构体(2)接合的状态、并且多个游离吸附材料(1a)彼此未固着或结合，因此，如图6所示的那样，利用流动的流体(7)而在空隙(3)内游动或摇动，游离吸附材料(1a)的整个表面与流体(7)直接接触，切实地捕获吸附流体(7)中的被处理物质。另外，利用形成于游离吸附材料(1a)间的流路(3a)，可以在增大吸附面积的同时，确保流体(7)的流动，并防止吸附用烧结体(20)的压力损失增加。
另外，流体(7)也与固定于树脂结构体(2)的表面(2a)或内部的固定吸附材料(1b)接触，将流体(7)中的被处理物质捕获吸附。在空隙(3)中处理过的流体(7)，通过间隙(4)而被连续地引入其他空隙(3)。在多个其他空隙(3)中也重复同样的吸附处理，最终流出到树脂结构体(2)的外部、即吸附装置的外部。由于间隙(4)小，因此游动的游离吸附材料(1a)可保持在树脂结构体(2)间的空隙(3)中，不会流出到吸附用烧结体(20)的外部。
本发明的吸附用烧结体(20)可以以高含有率含有吸附性能优异的粉末吸附材料，能够以高效率对被处理物质进行吸附处理。本发明的吸附用烧结体(20)由于强度也优异，因此在过滤器等的用途中，即使在填充到筒等容器中使用的情况下，也可以使容器小型化，可实现过滤器等吸附装置的小型化，可以使得运输性、保管性也极其良好。本发明的吸附用烧结体(20)，可抑制因压力损失的增加而导致的吸附性能的降低，在保持规定处理量的同时可使吸附性能长期持续，因此可谋求运行成本的降低。对于本发明的吸附用烧结体(20)而言，可将吸附性能优异的粉末活性炭作为烧结体以期望的形态及大小一体成型，使得各种形态的连续式的吸附处理成为可能。进而，由于还可以在容器中根据用途装填不同的吸附特性的多个层，因此可以提供具备多功能的吸附装置。另外，本发明的吸附用烧结体(20)还可用于分批式(间歇式)的吸附处理。在使用了粉末吸附材料的分批式的吸附处理中，粉末吸附材料容易在空气中飞散，因此处理性低，有时需要通过设置局部排气设备等，采取措施防止由于粉尘导致的操作环境恶化，但本发明的吸附用烧结体(20)的处理性也良好。
实施例
以下，对基于本发明的吸附用烧结体(20)的实施例进行说明。
[1] 压力损失试验
对于本发明的吸附用烧结体(20)(实施例1～4)的压力损失，与粉末体(69)(比较例1～4以及比较例1'及2')一起进行了下述试验。
[1-1] 吸附用烧结体(20)及粉末体(69)的制造
将作为粉末吸附材料(1a,1b)的原料的、用水蒸气活化椰壳的碳化物而得的平均粒径约30μm的粉末活性炭(图2a)0.109质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.164质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有40质量%粉末吸附材料(1a,1b)的本发明的吸附用烧结体(20)(图4a)(实施例1)。同样地，将作为粉末吸附材料(1a,1b)的原料的、用化学试剂(磷酸)活化锯屑而得的平均粒径约42μm的粉末活性炭(图2b)0.109质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.109质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有40质量%粉末吸附材料(1a,1b)的本发明的吸附用烧结体(20)(图4b)(实施例2)。实施例1及2中使用的原料的粉末活性炭的含水率均为约7质量%。将作为粉末吸附材料(1a,1b)的原料的平均粒径约11μm的粉末活性白土(图2d)0.139质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.139质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有50质量%粉末吸附材料(1a,1b)的本发明的吸附用烧结体(20)(图4d)(实施例3)。将作为粉末吸附材料(1a,1b)的原料的平均粒径约35μm的沸石(图2e)0.139质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.139质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有50质量%粉末吸附材料(1a,1b)的本发明的吸附用烧结体(20)(图4d)(实施例4)。实施例3及4中使用的原料的粉末活性白土及沸石的含水率均为约7质量%。
作为粉末体(69)，得到用水蒸气活化椰壳的碳化物而得的平均粒径约30μm的粉末活性炭(图2a)0.109质量份(比较例1)。作为粉末体(69)，得到利用振动分级机(FRITSCH公司制)从用水蒸气活化椰壳的碳化物而得的平均粒径约30μm的粉末活性炭(图2a)中分级除去32μm以下的粉末活性炭后的粉末活性炭0.109质量份(比较例1')。作为粉末体(69)，得到用化学试剂(磷酸)活化锯屑而得的平均粒径约42μm的粉末活性炭(图2b)0.109质量份(比较例2)。作为粉末体(69)，得到利用振动分级机从用化学试剂(磷酸)活化锯屑而得的平均粒径约42μm的粉末活性炭(图2b)中分级除去32μm以下的粉末活性炭后的粉末活性炭0.109质量份(比较例2')。作为粉末体(69)，得到平均粒径约11μm的粉末活性白土(图2d)0.109质量份(比较例3)。作为粉末体(69)，得到平均粒径约35μm的沸石(图2e)0.109质量份(比较例4)。
[1-2] 试验方法
＜实施例1～4＞
在容积约3ml的各注射器(61)内配置玻璃料(防止粉体流出用的过滤器)(62a)，而且分别装填实施例1～4的吸附用烧结体(20)，进而配置玻璃料(62b)，作为图7的压力损失用试验装置(60)。对于各实施例1～4，通过压力计(KEYENCE公司制 AP-53A)(63)测定将用流量计(64)调整为0.2L/分钟的空气在吸附用烧结体(20)中流过时的吸附用烧结体(20)间的差压；
＜比较例1～4和比较例1'及2'＞
代替吸附用烧结体(20)，而将比较例1～4和比较例1'及2'的各粉末体(69)填充到注射器(61)中，除此以外，利用与前述实施例同样的试验方法测定各比较例的差压。
[1-3] 试验结果及考察
如横轴表示试验对象物名称、纵轴表示差压[kPa]的图8的压力损失试验结果所示，填充有粉末活性炭的比较例1及2显示50kPa以上的高差压值，进而分级除去了32μm以下的粉末活性炭的比较例1'及2'也显示30kPa以上的高差压值。比较例1及2中以高密度填充包含32μm以下的微细粉末的粉末活性炭，比较例1'及2'中也以高密度填充粉末活性炭，粉末间的空隙小，因此为高压力损失。相对于此，实施例1及2的基于本发明的吸附用烧结体(20)，尽管包含与比较例等量的粉末活性炭并且还包含树脂结构体(2)，但是均显示10kPa以下的低差压值。填充有粉末活性白土及沸石的粉末体(69)的比较例3及4分别显示29kPa及97kPa的高差压值。比较例3及4中以高密度填充微细的粉末，粉末间的空隙小，因此为高压力损失。相对于此，实施例3及4的基于本发明的吸附用烧结体(20)，尽管包含与比较例3及4等量的粉末活性白土及沸石并且还包含树脂结构体(2)，但是均显示10kPa以下的低差压值。因此，在本发明的实施例1～4中，可以确认实现了低压力损失处理。另外，实施例1～4的吸附用烧结体(20)的强度也优异。
[2] 通液吸附试验
对于本发明的吸附用烧结体(20)(实施例5及6)的通液吸附性能，与使用了粒状活性炭的粒状体(89)(比较例5及6)一起进行了下述试验。
[2-1] 吸附用烧结体(20)及粒状体(89)的制造
将作为粉末吸附材料(1a,1b)的原料的、用水蒸气活化椰壳的碳化物而得的平均粒径约30μm的粉末活性炭(图2a)0.076质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.177质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有30质量%粉末吸附材料(1a,1b)的基于本发明的高强度的吸附用烧结体(20)(图4a)(实施例5)。同样地，将作为粉末吸附材料(1a,1b)的构成原料的、用化学试剂(磷酸)活化锯屑而得的平均粒径约42μm的粉末活性炭(图2b)0.076质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.177质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有30质量%粉末吸附材料(1a,1b)的基于本发明的高强度的吸附用烧结体(20)(图4b)(实施例6)。实施例5及6中使用的粉末活性炭的含水率为约8质量%。
将用水蒸气活化椰壳的碳化物而得的平均直径800μm左右的粒状活性炭0.076质量份与直径100μm的聚乙烯珠0.177质量份混合，得到粒状体(89)(比较例5)。对于粒径800μm左右的大直径的粒状活性炭而言，无法形成在树脂结构体间的空隙以可游动的方式配置活性炭的本发明的吸附用烧结体，并且与粉末相比粒数极少，因而也大量形成不存在活性炭的空隙，因此为了尽可能成为与实施例5同样的条件，使用了与聚乙烯粉末等量的聚乙烯珠。同样地，将用化学试剂(磷酸)活化锯屑原料而得的平均直径800μm左右的粒状活性炭0.076质量份与直径100μm的聚乙烯珠0.177质量份混合，得到粒状体(89)(比较例6)。应予说明，平均直径800μm相当于在液相处理中经常使用的粒状活性炭的粒径。
[2-2] 试验方法
＜实施例5及6＞
利用通液吸附试验装置(80)，对于分别装填有实施例5及6的吸附用烧结体(20)的内径8.6mm的容器(81)，通过管泵(83)以3.2ml/分钟输送储存于容器(82)中的浓度1200mg/l的亚甲蓝溶液20ml并使其循环(图10)。每隔一定时间采集各0.1ml的循环液，稀释为100倍后，利用分光光度计(岛津制作所制 UV-1700)测定波长665nm的吸光度，对于实施例5及6，求出循环液的亚甲蓝残余浓度。
＜比较例5及6＞
除了使用填充于各容器(81)中的比较例5及6的粒状体(89)代替吸附用烧结体(20)以外，利用与前述实施例5及6同样的试验方法对于比较例5及6求出亚甲蓝残余浓度。
[2-3] 试验结果及考察
图11a表示实施例5及比较例5的试验结果，图11b表示实施例6及比较例6的试验结果，分别是横轴表示时间[分钟]、纵轴表示亚甲蓝残余浓度[mg/l]。例如将10分钟后的亚甲蓝残余浓度进行比较时，根据图11a，在比较例5中为约780mg/l，相对于此，在实施例5中减少至约300mg/l。另外，根据图11b，在比较例6中为约500mg/l，相对于此，在实施例6中减少至300mg/l以下。因此，与仅包含粒径800μm的粒状活性炭的比较例5及6相比，在包含30质量%粉末吸附材料(1a,1b)的本发明的实施例5及6中，可确认液体的吸附性能、特别是脱色特性优异。另外，实施例5及6的吸附用烧结体(20)的强度也优异。
[3] 通气吸附试验
对于本发明的吸附用烧结体(20)(实施例5)的通气吸附性能，与使用了粒状活性炭的粒状体(99)(比较例7及8)一起进行了下述试验。
[3-1] 吸附用烧结体(20)及粒状体(99)的制造
实施例5的吸附用烧结体(20)通过前述同样的方法得到。将用水蒸气活化椰壳的碳化物而得的平均直径2000μm左右的粒状活性炭0.076质量份与直径100μm的聚乙烯珠0.177质量份混合，得到粒状体(99)(比较例7)。对于粒径2000μm左右的大直径的粒状活性炭而言，无法形成在树脂结构体间的空隙以可游动的方式配置活性炭的本发明的吸附用烧结体，并且与粉末相比粒数极少，因而也大量形成不存在活性炭的空隙，因此为了尽可能成为与实施例5同样的条件，使用了与聚乙烯粉末等量的聚乙烯珠。得到仅包含用水蒸气活化椰壳的碳化物而得的平均直径2000μm左右的粒状活性炭0.076质量份的粒状体(99)(比较例8)。应予说明，平均直径2000μm相当于在气相处理中经常使用的粒状活性炭的粒径。
[3-2]试验方法
＜实施例5＞
利用图12所示的通气吸附试验装置(90)，从在内部配置浸渗有环己烷的供给源并将环己烷气体浓度调整为约100ppm的气体捕集袋(92)，通过隔膜泵(93)向装填有吸附用烧结体(20)(实施例5)的内径8.6mm的容器(91)以0.2ml/分钟供给环己烷气体。用10分钟采集2L通过吸附用烧结体(20)后的出口气体，利用气体检测管(GASTECH公司 102L)测定每10分钟的环己烷浓度。另外，利用官能试验评价出口气体的气味。
＜比较例7及8＞
除了分别使用填充到容器(81)中的比较例7及8的粒状体(99)代替吸附用烧结体(20)以外，利用与实施例5同样的试验方法测定环己烷浓度，进行官能试验。
[3-3] 试验结果及考察
图13表示实施例5和比较例7及8的试验结果，横轴表示时间[分钟]，纵轴表示环己烷浓度[ppm]。在比较例7及8中，从最初的10分钟起环己烷穿透，相对于此，在实施例5中，即使在60分钟后，环己烷也没有穿透，并且完全持续地吸附。另外，作为官能试验的结果，在比较例7及8中，从最初的10分钟起感觉到出口气体的环己烷气味，相对于此，在实施例5中，完全感觉不到气味。因此，对于含有30质量%粉末吸附材料(1a,1b)的本发明的实施例5而言，可以确认气体的吸附性能、特别是除臭性及有害气体除去特性优异。
[4] 烧结性及强度确认试验
确认了包含粉末吸附材料(1a,1b)的吸附用烧结体(20)的烧结性及强度；
[4-1] 吸附用烧结体(20)制造及试验方法
以吸附用烧结体(20)成为0.273g的条件，将作为粉末吸附材料(1a,1b)的构成原料的、用化学试剂(磷酸)活化锯屑而得的平均粒径约42μm的粉末活性炭(图2b)与形成树脂结构体(2)的聚乙烯粉末混合，在约125℃加热烧结，得到分别含有50质量%及60质量%粉末吸附材料(1a,1b)的吸附用烧结体(20)(实施例7及8)。使用锯屑的粉末活性炭的理由是因为在前述实施例1～6中，与其他原料相比，锯屑的强度较弱，如果对于锯屑粉末活性炭可以确认到高烧结性及高强度，则对于其他的椰壳粉末活性炭、粉末活性白土及沸石，当然也可以预测能够得到充分的烧结性及强度。
[4-2] 试验方法
对于实施例7～8，分别通过外观目视确认了烧结性，并且通过触觉(触手)确认了强度。
[4-3] 试验结果及考察
含有粉末吸附材料(1a,1b)30质量%(实施例6)、40质量%(实施例2)、50质量%(实施例7)及60质量%(实施例8)的吸附用烧结体(20)，均可以从加热炉中以维持形状的状态取出，即便强烈按压，形状也不变形，可以确认充分的强度。
[5] 间歇式液相吸附试验
对于本发明的吸附用烧结体(20)的间歇式液相吸附性能，与粉末活性白土(图2d)一起进行了下述试验。
[5-1] 吸附用烧结体(20)的制造
将作为粉末吸附材料(1a,1b)的原料的平均粒径约11μm的粉末活性白土(图2d)0.197质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.131质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有60质量%粉末吸附材料(1a,1b)的本发明的吸附用烧结体(20)(实施例9)。使用的粉末活性白土的含水率为约7质量%。
[5-2] 试验方法
＜实施例9＞
在100ml三角烧瓶中放入实施例9的吸附用烧结体(20)，加入浓度100mg/l的咖啡因水溶液50ml，塞上橡皮塞，设置于振荡机中，在常温(20℃)、200rpm的条件下振荡，直至吸附达到大致平衡。采集振荡后的液体，使用高效液相色谱装置(日立High-Tech Science公司制Chromaster(注册商标))分离咖啡因，由波长280nm的吸光度对于实施例9测定咖啡因残余浓度，求出咖啡因的吸附除去率。
＜比较例9＞
除了使用粉末活性白土(图2d)0.197质量份代替吸附用烧结体(20)以外，利用与前述实施例9同样的试验方法求出咖啡因的吸附除去率。
[4-3] 试验结果及考察
实施例9、比较例9中，咖啡因的吸附除去率都显示为等于97%的值。因此，可以确认粉末吸附材料(1a,1b)的吸附性能即使在吸附用烧结体(20)中也可高度维持。另外，实施例9的吸附用烧结体(20)的强度也优异。
[6] 间歇式气相吸附试验
对于本发明的吸附用烧结体(20)的间歇式气相吸附性能，与担载有化学试剂的沸石一起进行了下述试验。
[6-1] 吸附用烧结体(20)的制造
将作为粉末吸附材料(1a,1b)的原料的、粉碎成平均粒径约35μm的担载有化学试剂的沸石0.055质量份与作为树脂结构体(2)的树脂原料的聚乙烯粉末0.055质量份混合，在约125℃进行加热烧结，得到含有50质量%粉末吸附材料(1a,1b)的基于本发明的高强度的吸附用烧结体(20)(实施例10)。使用的担载有化学试剂的沸石的含水率为约7质量%。
[6-2] 试验方法
＜实施例10＞
在聚酯制3L香袋(近江ODOR AIR SERVICE 公司制)中放入实施例10的吸附用烧结体(20)和约3cm见方的滤纸片，加入3L清洁空气并用橡皮塞密封。用微注射器将3%的二甲基硫醚(以下称为DMS)溶液注入到香袋中并使其渗入滤纸片，以使内部的DMS浓度成为200mg/m3，用玻璃纸带(cellophane tape)将注入口密封。使DMS在香袋内部气化，在常温(20℃)下静置直至吸附达到大致平衡。打开橡皮塞，使用GASTECH公司制气体检测管No.77测定香袋中的DMS浓度，求出DMS的吸附除去率。
＜比较例10＞
除了使用粉碎成平均粒径约35μm的担载有化学试剂的沸石0.055质量份代替吸附用烧结体(20)以外，进行与前述实施例10同样的试验，求出DMS的吸附除去率。
[6-3] 试验结果及考察
实施例10的DMS的吸附除去率显示为大致等于96%的值，比较例10的DMS的吸附除去率显示为大致等于97%的值。因此，可以确认粉末吸附材料(1a,1b)的吸附性能即使在吸附用烧结体(20)中也可高度维持。另外，实施例10的吸附用烧结体(20)的强度也优异。
[7] 实施例的结论
由前述实施例可以确认：本发明的吸附用烧结体(20)为高强度，并且即便在液体及气体中为低压力损失也显示脱色及除臭等优异的吸附性能。
工业上的可利用性
本发明的吸附用烧结体、其制造方法以及吸附装置可用于空气净化、二噁英去除、烟气脱硫及脱硝、工厂的废气及废液处理、净水的高级处理、化学试剂的纯化、食品及饮料的脱色、家庭用净水器、空气净化器、冰箱除臭剂、防毒面具等各种用途。
符号的说明
(1a,1b)・・粉末吸附材料
(1a)・・游离吸附材料
(1b)・・固定吸附材料
(2)・・树脂结构体
(2a)・・表面
(2b)・・凹部
(3)・・空隙
(20)・・吸附用烧结体
(30)・・吸附装置。

Claims (14)

1.一种吸附用烧结体，其特征在于，具备：
粉末吸附材料、和
形成有三维网状空隙的树脂结构体，
粉末吸附材料包含：
游离吸附材料，其以可游动的方式容纳在树脂结构体间的空隙中；和
固定吸附材料，其固着于树脂结构体的表面和/或其至少一部分埋设于树脂结构体的内部，
粉末吸附材料是选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的吸附用烧结体，其中，粉末吸附材料的平均直径小于150μm。
3.根据权利要求1或2所述的吸附用烧结体，其中，含有25～65质量%的粉末吸附材料。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的吸附用烧结体，其中，树脂结构体的树脂原料是选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)及乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种热塑性树脂。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的吸附用烧结体，其中，热塑性树脂的粒径为10～200μm。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的吸附用烧结体，其中，多个游离吸附材料以可游动的方式容纳在至少一部分空隙中，相邻的多个游离吸附材料彼此未固着、并且在至少一部分空隙的游离吸附材料间形成流体的流路。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的吸附用烧结体，其中，粉末吸附材料是具有尖形部分的粉末活性炭。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的吸附用烧结体，其中，用于吸附流体中的被处理物质。
9.一种吸附装置，其特征在于，将一层或多层权利要求1～8中任一项所述的吸附用烧结体装填在容器中而成。
10.一种吸附用烧结体的制造方法，其特征在于，包含：
将选自粉末活性炭、粉末活性白土及沸石中的至少一种的粉末吸附材料与热塑性树脂混合，形成吸附材料混合物的工序；
在高于热塑性树脂的软化点且低于粉末吸附材料原料的熔点的温度下加热吸附材料混合物的工序；和
将多个热塑性树脂熔接并冷却固化，形成树脂结构体的工序，所述树脂结构体中，形成有三维网状空隙、且游离吸附材料以可游动的方式容纳在空隙中。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中，粉末吸附材料的平均直径小于150μm。
12.根据权利要求10或11所述的制造方法，其中，吸附材料混合物中的粉末吸附材料的含有率为25～65质量%。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的制造方法，其中，热塑性树脂是选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)及乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的制造方法，其中，热塑性树脂的粒径为10～200μm。
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