JP2000263678A - 活性炭素繊維成型体 - Google Patents
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Abstract
り、且つ機械的強度が向上している活性炭素繊維成型体
を提供すること。 【解決手段】無機繊維及び高分子繊維の少なくとも一種
からなる芯材シートと、該芯材シートの両面に密着せし
めてなる活性炭素繊維抄紙シートとからなる三層積層構
造であることを特徴とする活性炭素繊維成型体、及び当
該活性炭素繊維成型体を用いることを特徴とする排煙中
の有害物質の除去方法。
Description
中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質の除去用とし
て好適な活性炭素繊維成型体に関する。
例えば、特開昭55−8880号には、粒状活性炭及び
ペレット状活性炭に処理ガスを透過接触させ、窒素酸化
物、硫黄酸化物等の有害成分を吸着除去する方法が記載
されている。しかしながら、このような方法では、活性
炭層を処理ガスが透過流通する際に、過大な圧力損失を
生じ、それを補う大量の通風機動力を必要とし、その結
果として設備の大型化・複雑化も避けられない。
力損失を低減する目的で活性炭素繊維を用いハニカム状
の成型体を作り、これを用いて排煙中の窒素酸化物、硫
黄酸化物等を処理する方法が提案されているが、活性炭
素繊椎の通常の抄紙シートをそのまま用いるために、機
械的強度が不十分で、耐熱性に乏しく、排煙中の水分の
付着に弱い、等の問題点があった。さらに、この活性炭
素繊維抄紙成型体には、ハニカムの内面に並行に処理ガ
スを流す場合、ハニカムを形成する活性炭素繊維の抄紙
シートの極表面近傍のみしか吸着反応に寄与せず、高価
な活性炭素繊維の大部分が利用されていないという問題
点もあり、この場合、活性炭素繊維の有効利用度を向上
させるべく、抄紙シートを薄くすると、機械的強度が低
下し、抄紙や成型加工ができなかった。
ニカム状の成型活性炭を用い、窒素酸化物、硫黄酸化物
等の有害物質を除去する方法が記載されている。しかし
ながら、ここに記載の成型体は、粉末活性炭と結合剤を
練合し、ハニカム状に成型し、炭化、賦活するために、
成型後の機械的強度が弱く、又排煙処理に大量に用いる
には高価な成型体であるという欠点がある。
活性炭素繊維の有効ガス接触面積が増大しており、且つ
機械的強度が向上している活性炭素繊維成型体を提供す
ることにある。
術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、活性炭素繊
維の抄紙シートと他材料の芯材シートとを組み合わせた
特定構造の成型体が、活性炭素繊維の有効ガス接触面積
が増大していること、機械的強度が向上していること、
排煙処理において効率的な触媒ないし吸着体として機能
すること、比較的容易に製作可能であること等を見出
し、これに基づいて本発明を完成するに至った。
体に係るものである。
一種からなる芯材シートと、該芯材シートの両面に密着
せしめてなる活性炭素繊維抄紙シートとからなる三層積
層構造であることを特徴とする活性炭素繊維成型体。
繊維が、繊維直径8〜20μm、繊維長0.1〜50m
m、窒素吸着によるBET比表面積700〜2,500m
2/gの範囲のものである上記1に記載の活性炭素繊維成
型体。
リエチレン繊維との複合シートであって、その密度が
0.1〜0.8g/mlで、厚みが0.05〜3mmである上
記1に記載の活性炭素繊維成型体。
繊維50〜95重量部と、ポリエチレン繊維、ポリエス
テル繊維及びポリプロピレン繊維の少なくとも一種のバ
インダー成分5〜50重量部とからなり、その密度が
0.05〜0.3g/mlで、厚みが0.1〜2mmである上
記1に記載の活性炭素繊維成型体。
とを、加熱下で加圧プレスして、バインダー成分を熱融
着させることにより密着せしめてなり、その厚みが0.
25〜5mmである上記1に記載の活性炭素繊維成型体。
繊維シート中のバインダー成分とが、同一の高分子材料
である上記5に記載の活性炭素繊維成型体。
コルゲート加工した波板状の成型体と平板状の成型体と
を交互に積層させて多層構造としたことを特徴とする活
性炭素繊維成型体。
記載の活性炭素繊維成型体を用いることを特徴とする排
煙中の有害物質の除去方法にも係る。
に説明する。
ートは、無機繊維及び高分子繊維の少なくとも一種から
なるものである。該シートは、無機繊維と高分子繊維の
複合シートであるのが好ましいが、これらのいずれか一
方からなるシートも使用可能である。
種類には、特に制限が無く、排煙処理時の耐熱性、耐酸
化性、機械的強度等を満たすものであれば良い。好適な
無機繊維としては、シリカ繊維、アルミナ繊維、ガラス
チョップドストランド等のガラス繊維等を挙げることが
できるが、価格の面でガラス繊維が最も好適である。ま
た、好適な高分子繊維としては、高密度ポリエチレン繊
維、ポリスチレン繊維、ポリプロピレン繊維等を挙げる
ことができるが、機械的強度等の点から高密度ポリエチ
レン繊維が最も好適である。特に、上記ガラス繊維と高
密度ポリエチレン繊維との複合シートを用いると、機械
的強度、耐酸化性等の優れた芯材シートとなることか
ら、好ましい。
ることができ、通常、その密度を0.1〜0.8g/ml程
度に、厚みを0.05〜3mm程度にするのが好ましい。
素繊維抄紙シートは、通常、活性炭素繊維にバインダー
成分を混合して抄紙することにより、得られる。
ては、特に制限はなく、ピッチ系、ポリアクリロニトリ
ル系、フェノール系、セルロース系等の公知の活性炭素
繊維をいずれも用いることができる。また、市販品を用
いることができる。更に、活性炭素繊維には、必要に応
じて、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、
V、Mo、W等の金属元素を担持させても良い。
径が8〜20μm、繊維長が0.1〜50mm、窒素吸着
によるBET比表面積が700〜2,500m2/gの範囲
のものが適している。
ート状に抄紙できないので、バインダー成分と混抄す
る。活性炭素繊推とバインダー成分との抄紙配合比は、
通常、該繊維が50〜95重量部、バインダー成分が5
〜50重量部の範囲内であるのが好ましい。バインダー
成分としては、熱可塑性を有する高分子繊維のポリエチ
レン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等か
ら選ばれる一種の繊維又は二種以上を含有する複合繊維
等が好適である。無機質繊維を少量配合することも強度
増加の観点から有効である。
て、抄紙することによって、得ることができる。抄紙後
の密度が0.05〜0.3g/ml程度、厚みが0.1〜2
mm程度であれば、市販の抄紙機で製作可能である。
及び高分子繊維の少なくとも一種からなる芯材シート
と、該芯材シートの両面に密着せしめてなる活性炭素繊
維抄紙シートとからなる三層積層構造とすることに最大
の特徴を有しており、かかる積層構造に基づいて、活性
炭素繊維の有効ガス接触面積の増大や、機械的強度の向
上等の効果が得られる。
図を示す。図1に示される通り、本発明成型体は、芯材
シートの表裏両面に活性炭素繊維抄紙シートを密着せし
めてなる三層積層構造を有している。
芯材シートを上記活性炭素繊維抄紙シートで挟み、加熱
下で加圧プレスして、バインダー成分を熱融着させ、密
着させることにより、容易に製造でき、目的の三層積層
構造とすることができる。
炭素繊維抄紙シート中のバインダー成分とを同一の高分
子材料とすることにより、三層積層時に同一材科の熱融
着が起こり、強度をより高めた活性炭素繊維成型体を得
ることができる。
より変動するが、通常、120〜200℃程度であるの
が適当である。また、圧力は、通常、2〜10kgf/cm2
程度とするのが適当である。
25〜5mm程度とするのが適当である。また、中間層の
芯材シートの厚みは、0.05〜3mm程度であり、外面
層の活性炭素繊維抄紙シートの厚みは0.1〜2mm程度
であるのが適当である。
成型体は、段ボール紙を製造するコルゲート加工機によ
り、波板状にコルゲート加工することができ、その加工
後に波板形状を強固に保持することができる。また、こ
のコルゲート加工した波板状成型体と加工していない平
板状成型体を、交互に積層させることにより、多層構造
の活性炭素繊維成型体とすることができる。かかる多層
構造活性炭素繊維成型体は、排煙等の各種ガス処理用と
して極めて好適に使用できる。
視図を示す。図2に示される通り、多層構造活性炭素繊
維成型体は、本発明の三層積層構造の活性炭素繊維成型
体をコルゲート加工した波板状成型体と平板状成型体と
が交互に積層されてなっている。
トの表裏両面に活性炭素繊維抄紙シートを密着せしめて
なる三層積層構造を有することにより、活性炭素繊維抄
紙シートのみの成型体よりも機械的強度が飛躍的に向上
しており、又耐熱性、耐酸化性等も向上している。更
に、コルゲート等の形状加工後の形状保持性も大幅に向
上している。
の成型体は、有効ガス接触面積が大きく増大しており、
しかも機械的強度が高いので、高効率で排煙中の窒素酸
化物、硫黄酸化物等の有害物質を除去することができ
る。従って、重油、石炭等の燃焼機器(ボイラー、火力
発電所等)、化学品製造プラント、金属処理工場、焼結
工場、製紙工場等から発生する排煙中の窒素酸化物、硫
黄酸化物等の有害物質の除去に好適に利用することがで
きる。ここで、処理する排煙が水分を含んでいても構わ
ない。また、この際の反応処理温度は、特に限定されな
いが、例えば大気温度〜150℃程度の広い温度範囲が
適用できる。
より一層具体的に説明する。
5A」、アドール(株)製、繊維直径15μm、繊維長
50〜500mm、窒素吸着によるBET比表面積1,5
00m2/g)を用い、これを長さ3mmのチョップにカット
したものを、各50、80、95重量部、これに対応す
るバインダー成分として、ポリエチレンとポリプロピレ
ンの複合繊維を各50、20、5重量部混合し、湿式抄
紙機を用い、厚みが0.3mm、密度0.2g/mlの抄紙シ
ート3種を製作した。
ン繊維50重量部から成り、厚み0.45mm、密度0.
50g/mlの複合繊維シートを製作し、芯材シートとし
た。前記活性炭素繊維抄紙シートをこの芯材シートの表
裏に張り合わす形で、温度170℃下で圧力5kgf/cm2
でプレスし、厚みが1.0mmの三層積層活性炭素繊維成
型体3種を得た。これらの成型体の引張強度と曲げ強度
を測定した。
ンダー成分も同一のものを同混合比率で用い、厚み1.
0mm、密度0.2g/mlの抄紙シート3種を製作した。こ
れらのシートである成型体の引張強度と曲げ強度を測定
した。
試験結果を示す。
トを中間層とする本発明活性炭素繊維成型体は、芯材シ
ートを欠く従来品に相当する比較品に比べ、機械的強度
が大幅に向上していることが判る。
層である抄紙シートの活性炭素繊維の混合比が95%ま
で高められた成型体を実用に供し得ることが判る。
用いるコルゲート加工機に通し、A段と呼ばれるピッチ
7mm、山高さ5mmの波板状に加工した際に、実施例1〜
3の成型体はその形状を強固に保持したのに対し、比較
例1〜3のシートは時間が経つとその形状が崩れた。
脱硫反応に用い、各々の脱硫性能を調べた。脱硫反応
は、入口組成でSO2=1,000ppm、02=5vol%、
水分10vol%及び残部N2からなるガスを用いた。ま
た、装置として内径20mmの固定床流通式装置を用い、
成型体中の活性炭素重量当たり0.0025g・min/mlと
なるように上記ガスを流通させた。反応温度は30℃と
した。装置出口ガス中のSO2濃度を非分散赤外式SO2
計により測定し、脱硫率を求めた。脱硫反応開始72時
間後の結果を表2に示す。
で脱硫反応に用い、脱硫率を求めた。脱硫反応開始72
時問後の結果を表2に示す。
の重量を一定とし、脱硫反応試験を行った場合、実施例
1〜3の本発明活性炭素繊維成型体の方が、比較例4〜
6の従来品の抄紙シートに比べ、脱硫性能が向上してい
ることが判る。
面近傍のみしか脱硫反応に寄与せず、シート厚み方向内
部の活性炭素繊維が無駄になっており、一方本発明の活
性炭素繊椎成型体ではその表面のみに薄い活性炭素繊椎
層が積層しており、活性炭素繊維の有効利用度が大きく
向上していることによる。従って、本発明成型体によれ
ば、活性炭素繊維単位重量当たりの処理ガス量が大きく
とれ、効率的な排煙処理が行える。
ば、芯材シートの両面に活性炭素繊維抄紙シートを密着
せしめた特定の三層積層構造であることに基づいて、活
性炭素繊維の有効ガス接触面積が増大していること、機
械的強度が向上していること、排煙処理において効率的
な触媒ないし吸着体として機能すること、比較的容易に
製作可能であること等の顕著な効果が得られる。
ラー等の排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質
を除去する過酷な条件において必要とされる機械的強
度、耐熱性、耐酸化性等が従来技術に比べ大きく改善さ
れており、高効率で排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等
の有害物質を除去することができる。また、コルゲート
等の形状加工後の形状保持性も大幅に向上している。
は、成型体の表面層のみに薄く活性炭素繊維を積層して
いることにより、従来の活性炭素繊維抄紙成型体に比し
て、高価な活性炭素繊維の有効利用度が大きく向上して
おり、又機械的強度が十分であり成型加工も容易なた
め、少量の活性炭素繊維で効率的な排煙処理が行える。
特に、多層構造活性炭素繊維成型体とすることにより、
排煙中の有害物質を極めて高い効率で除去することがで
きる。
を示すものである。
の斜視図を示すものである。
Claims (8)
- 【請求項1】無機繊維及び高分子繊維の少なくとも一種
からなる芯材シートと、該芯材シートの両面に密着せし
めてなる活性炭素繊維抄紙シートとからなる三層積層構
造であることを特徴とする活性炭素繊維成型体。 - 【請求項2】活性炭素繊維抄紙シート中の活性炭素繊維
が、繊維直径8〜20μm、繊維長0.1〜50mm、窒
素吸着によるBET比表面積700〜2,500m2/gの
範囲のものである請求項1に記載の活性炭素繊維成型
体。 - 【請求項3】芯材シートが、ガラス繊維と高密度ポリエ
チレン繊維との複合シートであって、その密度が0.1
〜0.8g/mlで、厚みが0.05〜3mmである請求項1
に記載の活性炭素繊維成型体。 - 【請求項4】活性炭素繊維抄紙シートが、活性炭素繊維
50〜95重量部と、ポリエチレン繊維、ポリエステル
繊維及びポリプロピレン繊維の少なくとも一種のバイン
ダー成分5〜50重量部とからなり、その密度が0.0
5〜0.3g/mlで、厚みが0.1〜2mmである請求項1
に記載の活性炭素繊維成型体。 - 【請求項5】芯材シートと活性炭素繊維抄紙シートと
を、加熱下で加圧プレスして、バインダー成分を熱融着
させることにより密着せしめてなり、その厚みが0.2
5〜5mmである請求項1に記載の活性炭素繊維成型体。 - 【請求項6】芯材シート中の高分子繊維と活性炭素繊維
シート中のバインダー成分とが、同一の高分子材料であ
る請求項5に記載の活性炭素繊維成型体。 - 【請求項7】請求項1に記載の活性炭素繊維成型体をコ
ルゲート加工した波板状の成型体と平板状の成型体とを
交互に積層させて多層構造としたことを特徴とする活性
炭素繊維成型体。 - 【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載の活性炭素
繊維成型体を用いることを特徴とする排煙中の有害物質
の除去方法。
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