JP2001232189A - 多孔質吸着剤およびフィルター - Google Patents

多孔質吸着剤およびフィルター

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低級アルデヒド類を常温で効率よく長期間に
亘り除去し、除去速度、耐熱性、安全性に優れた吸着剤
を提供する。 【解決手段】 多孔質担体に、分子中に尿素結合を有す
る尿素化合物並びに無機酸及び／又は有機酸を担持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気浄化剤に関す
る。さらに詳しくは、気相中に含まれるアルデヒド類、
特にホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等の低級アル
デヒド類に優れた除去性能を示す多孔質吸着剤に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】これまで、生活環境や作業環境に存在す
る臭気の除去を目的に種々の吸着剤が開発されている。
近年、これらの臭気に含まれる成分のうち、特にホルム
アルデヒド、アセトアルデヒド等の低級アルデヒド類に
対して、生活環境や作業環境の改善、向上の面から、臭
気、有害性の問題が指摘されており、より有効な除去剤
が強く要望されている。
【０００３】従来、低級アルデヒド類を除去するため、
活性炭、活性白土、シリカゲル、活性アルミナ等の多孔
質吸着剤が多く用いられており、なかでも活性炭を担体
とする多孔質吸着剤が多く使用されている。しかしなが
ら、これらの吸着剤は、低級アルデヒド類に対する吸着
性能が低く、しかも、吸着性能の持続性、すなわち、寿
命が短い欠点がある。
【０００４】この改善策として、多孔質担体に各種有機
化合物や無機化合物を担持させて低級アルデヒド類の吸
着性能を高めた様々な吸着剤も提案されている。例え
ば、特公昭６０−５４０９５号公報、特開昭５５−１５
９８３６号公報、特開昭６０−４８１３８号公報、特開
平４−３５８５３６号公報及び特開平１１−２８５６１
９号公報に、低級アルデヒド類と反応性を有するアニリ
ン、ヒドラジン類、脂肪族系第１級アミン又は第２級ア
ミン、飽和環状第２アミン、尿素類などの有機化合物を
活性炭等の多孔質担体に添着した吸着剤などが提案され
ている。また、活性炭などの多孔質担体に、酸性アンモ
ニウム塩、亜硫酸塩、金属酸化物、金属硫酸塩、金属酢
酸塩、金属カルボン酸塩等の無機化合物を担持したも
の、さらに触媒として白金化合物を前述の吸着剤に担持
したものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機化
合物を担持した吸着剤は、吸着性能が経時的に不安定で
あり、臭気等による人体への有害性も問題となる。さら
に、これらの有機化合物を担持した吸着剤は耐熱性に劣
るという欠点も有しており、吸着速度の点で必ずしも充
分であるとはいえない。
【０００６】一方、無機化合物を担持させた吸着剤も知
られているが、これらは一般的に吸着速度が充分ではな
く、白金化合物などの触媒を担持させたものは、常温で
は除去性能が低いという欠点を有している。以上のよう
に、従来提案されている吸着剤は、低級アルデヒド類の
除去に対して満足なものであるとは言い難い。したがっ
て、本発明の目的は、低級アルデヒド類を常温で効率よ
く長時間に亘り除去することができ、除去速度、耐熱
性、安全性に優れた吸着剤を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため鋭意検討を重ね、本発明に至った。すなわ
ち、本発明は、分子中に尿素結合を有する尿素化合物並
びに無機酸及び／又は有機酸を多孔質担体に担持せしめ
てなる多孔質吸着剤である。また、本発明の別の発明
は、該多孔質吸着剤を成形したフィルターである。
【０００８】
【発明の実施の態様】本発明で用いられる分子中に尿素
結合を有する尿素化合物は、尿素の水素原子１つ以上を
アルキル基もしくはアシル基にて置換したものを指し、
鎖状あるいは環状のどちらの構造のものでも使用するこ
とができる。鎖状尿素類は、尿素結合が直接環状構造を
形成していないものであり、例えばメチル尿素、エチル
尿素、ジメチル尿素、ジエチル尿素、テトラメチル尿
素、アセチル尿素、アセチルメチル尿素、フェニル尿
素、ジフェニル尿素等を挙げることができる。
【０００９】また、尿素化合物のうち、環状尿素類とし
ては、２−イミダゾリジノン（エチレン尿素）、ヒダン
トイン、アラントイン、アロキサン酸、パラバン酸（オ
キサリル尿素）、５，５−メチルヒダントイン（アセチ
ルウレア）、ウラゾール、バルビツル酸（マロニル尿
素）、アロキサン（メソオキサリル尿素）、ジアルル酸
（ヒドロキシマロニル尿素）、ウラミル（アミノバルビ
ツル酸）、ジリツル酸（ニトロバルビツル酸）、ビオル
ル酸（イソニトロソバルビツル酸）、プソイド尿酸（ウ
レイドバルビツル酸）、ウラシル（２，６−ヒドロキシ
ピリミジン）、チミン（５−メチルウラシル）、イソシ
アヌル酸、尿酸（２，６，８−トリオキシプリン）、ア
ロキサンチン等を挙げることができる。
【００１０】尿素化合物のうち、環状尿素化合物を使用
するのが、本発明の効果がよく発現し、好ましい。環状
尿素化合物のなかでも、２−イミダゾリジノン（エチレ
ン尿素）又はプソイド尿酸が好ましい。尿素化合物は、
一種単独あるいは二種以上の組み合わせで使用される。
多孔質担体に対する尿素化合物の担持量は、多孔質担体
無水物重量当たり０．５〜６０重量％、好ましくは５〜
３０重量％である。
【００１１】本発明において、尿素化合物を無機酸又は
有機酸とともに担持させることにより、得られる吸着剤
の除去速度を大幅に向上させることができる。本発明で
用いられる無機酸としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸、
リン酸等が挙げられ、有機酸としては、例えばカルボン
酸、スルホン酸、スルフィン酸、フェノール、エノー
ル、チオフェノール、イミド、オキシム、芳香族スルホ
ンアミド、第一級及び第二級ニトロ化合物等を挙げるこ
とができる。
【００１２】なかでも、無機酸としては、塩酸、硫酸、
硝酸、リン酸、有機酸としては、カルボン酸、スルホン
酸、スルフィン酸が好ましい。無機酸又は有機酸は、一
種単独あるいは二種以上の組み合わせで使用される。多
孔質担体に対する無機酸又は有機酸の担持量は、多孔質
担体無水物重量当たり０．１〜３０重量％、好ましくは
１〜１５重量％である。
【００１３】本発明に用いられる多孔質担体としては、
尿素化合物、無機酸又は有機酸を担持することができる
ものであれば特に制限はなく、例えば、活性炭、活性白
土、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲル等を挙げる
ことができる。なかでも、活性炭が好ましく用いられ
る。多孔質担体の形状としては粉末状、粒状、繊維状、
布状あるいは球状、円柱状、ハニカム状、板状、紙状、
シート状等の形状に成型されたもの等のいずれでもよ
い。
【００１４】尿素化合物類並びに無機酸及び／又は有機
酸を多孔質担体に担持させるには次のような方法が挙げ
られる。水に可溶な尿素化合物と無機酸又は有機酸を用
いる場合、次のような又はの方法が採用される。
当該化合物及び無機酸又は有機酸を予め水に溶解せし
め、この水溶液に多孔質担体を浸漬した後、乾燥して担
持する。当該化合物及び無機酸又は有機酸を予め水に
溶解し、この水溶液を多孔質担体に噴霧又は散布した
後、乾燥して担持する。尿素化合物類と無機酸又は有機
酸を担持させる順番はとくに限定されない。
【００１５】また、水に可溶、不溶を問わず、次の〜
の方法によることもできる。当該化合物及び無機酸
又は有機酸に、分散剤、バインダー等を加えてエマルジ
ョンを調製し、該エマルジョンを多孔質担体に散布し、
担持する。粉末状、粒状あるいは繊維状の多孔質担体
に、当該化合物、及び無機酸又は有機酸、溶媒、バイン
ダー等を加えて、造粒あるいはハニカム状、板状、紙状
等に成型する。粉末状、粒状あるいは繊維状の多孔質
担体をに加えてエマルジョンを調製し、ウレタンフォ
ーム、不織布、紙、ハニカム状その他の成型加工品等に
含浸あるいは塗工し、例えば空気浄化剤、低級アルデヒ
ド類の吸着剤として使用する。
【００１６】前記、における担持方法において、必
要に応じて使用されるバインダーとしては、例えば、カ
ルボキシメチルセルロース、アクリルエマルジョン、フ
ッ化エチレンディスパージョン、ニトロセルロース、ポ
リビニルアルコール、水ガラス、パルプ等を挙げること
ができる。バインダーの使用量は少ないほど好ましい。
【００１７】尿素化合物などを多孔質担体に担持して得
られる多孔質吸着剤は、空気浄化剤として好ましく使用
されるが、さらに成形してフィルターとし、空気浄化用
のフィルターとして使用すると実用的であり、好まし
い。多孔質吸着剤を成形するには、多孔質吸着剤に微粒
子バインダーを混合して該多孔質吸着剤の表面をコート
し、加圧成形すればよい。微粒子バインダーとしては、
水や有機溶媒を使用せず、加熱融着できるものが好まし
い。このような観点から、バインダーとしては熱可塑性
樹脂が好ましいが、軟化温度及び溶融温度の点で、ポリ
エチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂が
好ましい。摩擦強度が要求される場合は、６−ナイロ
ン、６，６−ナイロンなどのポリアミド樹脂を使用すれ
ばよい。
【００１８】これらのバインダーは、多孔質吸着剤の吸
着性を阻害しないように、粒径はできるだけ小さい方が
望ましく、また多孔質吸着剤に対する使用量も少なくす
る方が望ましい。しかしながら、バインダーの粒径があ
まり小さいと、バインダーの多孔質吸着剤表面へのコー
ト層が薄くなりすぎ、成形時の強度が低下することがあ
るので、中心粒径を１μｍ以上、３０μｍ以下とするの
が望ましい。また、バインダーの使用量は、通常２〜４
０重量部で実施されるが、上述したように、吸着能の低
下を防ぐ点から、できるだけ少ない量で実施する方がよ
い。
【００１９】多孔質吸着剤とバインダーとを混合するに
は、工業的に実施される例えば通常のミキサー、リボン
ミキサー、スタテイックミキサー、ボールミル、サンプ
ルミル、ニーダーなどを使用することができるがこの限
りではない。 多孔質吸着剤と樹脂の微粒子バインダー
とを攪拌することにより発生する静電気を利用して、多
孔質吸着剤の表面に微粒子を極めて薄く均一にコートす
ることができる。形成されたコート層の強度はかなり高
く、一旦形成されると通常の操作では容易に剥離しな
い。なお、攪拌時、その他の熱源として、マイクロ波、
赤外線、遠赤外線又は高周波などを照射することもでき
る。
【００２０】多孔質吸着剤は、板状、格子状、ハニカム
状、紙状、シート状など任意の形状に成形することがで
きるが、板状又は格子状に成形するのが実用的であり、
好ましい。とくに、格子状の形状に成形することによ
り、通気時の圧力損失を低く抑えることができる。成形
方法としては公知の加圧成形方法が使用可能であり、例
えば、多孔質吸着剤を型枠に封入し、加熱しながら加圧
圧着する方法、ベルト上に散布して加熱しながらローラ
ー、エンドレスベルトなどで加圧圧着する方法などをあ
げることができる。このようにして得られたフィルター
は活性炭などの多孔質担体の微粉の発生が極めて低い。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
【実施例】アセトアルデヒド通気除去試験 アセトアルデヒド通気除去試験を以下の条件で行った。 測定サイズ：６０ｍｍ×６０ｍｍ 活性炭量：７．５ｇ充填 温度：２５℃ 全ガス流量：１１０リットル（Ｌ）／ｍｉｎ ガス組成：アセトアルデヒド１０ｐｐｍを含有する相対
湿度５０％の空気
【００２２】ホルムアルデヒド通気除去試験 ホルムアルデヒド通気除去試験を以下の条件で行った。 測定サイズ：６０ｍｍ×６０ｍｍ 活性炭量：７．５ｇ充填 温度：２５℃ 全ガス流量：１１０Ｌ／ｍｉｎ ガス組成：ホルムアルデヒド１０ｐｐｍを含有する相対
湿度５０％の空気
【００２３】実施例１ ＢＥＴ比表面積１０００ｍ2／ｇ、粒度２０〜４０メッ
シュの椰子殻活性炭に３０重量％の２−イミダゾリジノ
ン及び１１重量％のリン酸を含む水溶液を噴霧し、１０
５℃で３時間乾燥して２−イミダゾリジノン１４重量％
及びリン酸５重量％を担持した活性炭を製造した。該活
性炭を使用してアセトアルデヒド及びホルムアルデヒド
通気除去試験を行った。結果を表１及び表２に示す。
【００２４】実施例２ 実施例１と同じ活性炭に、３０重量％のプソイド尿酸及
び１１重量％のリン酸を含む水溶液を噴霧し、１０５℃
で３時間乾燥してプソイド尿酸１４重量％及びリン酸５
重量％を担持した活性炭を製造した。該活性炭を使用し
て実施例１と同様にアセトアルデヒド及びホルムアルデ
ヒド通気除去試験を行った。結果を表１及び表２に示
す。
【００２５】比較例１ 実施例１と同じ活性炭に、３０重量％の２−イミダゾリ
ジノン水溶液を噴霧し、１０５℃で３時間乾燥して２−
イミダゾリジノン１４重量％を担持した活性炭を製造し
た。該活性炭を使用してアセトアルデヒド及びホルムア
ルデヒド通気除去試験を行った。結果を表１及び表２に
示す。
【００２６】比較例２ 実施例１と同じ活性炭に、３０重量％のプソイド尿酸水
溶液を噴霧し、１０５℃で３時間乾燥してプソイド尿酸
１４重量％を担持した活性炭を製造した。該活性炭を使
用してアセトアルデヒド及びホルムアルデヒド通気除去
試験を同様に行った。結果を表１及び表２に示す。
【００２７】比較例３ 実施例１と同じ活性炭に、１１重量％のリン酸水溶液を
噴霧し、１０５℃で３時間乾燥してリン酸５重量％を担
持した活性炭を製造した。該活性炭を使用してアセトア
ルデヒド及びホルムアルデヒド通気除去試験を同様に行
った。結果を表１及び表２に示す。
【００２８】比較例４ 実施例１と同じ活性炭を１０５℃で３時間乾燥した後、
アセトアルデヒド及びホルムアルデヒド通気除去試験を
同様に行った。結果を表１及び表２に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】実施例３ 実施例１と同じ活性炭に、尿素化合物として２−イミダ
ゾリジノンと表３に示す無機酸又は有機酸を担持し、表
３に示す吸着剤を得た。アセトアルデヒド通気除去試験
を同様に行い、表４に示す結果を得た。以上の結果か
ら、本発明に用いられる活性炭は低級アルデヒド類を効
率よく長時間に亘り除去する能力を持ち、除去速度に優
れていることが明らかである。
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】比較例５ 実施例１と同じ活性炭に、アニリンを噴霧し、１０５℃
で３時間乾燥してアニリン８重量％を担持した活性炭を
製造した。このようにして得られたアニリン担持活性炭
を使用してアセトアルデヒド通気除去試験を同様に行っ
た。結果を表５に示す。
【００３５】比較例６ 実施例１と同じ活性炭に、アニリンを噴霧し、１０５℃
で３時間乾燥してアニリン８重量％を担持した活性炭を
製造した。得られた吸着剤の耐熱性をみるため、空気中
にて１４０℃で３時間熱処理を施し、アセトアルデヒド
通気除去試験を同様に行い、表５に示す結果を得た。
【００３６】実施例７ 実施例１と同じ活性炭に、３０重量％の２−イミダゾリ
ジノン及び１１重量％のリン酸を含む水溶液を噴霧し、
１０５℃で３時間乾燥して２−イミダゾリジノン１４重
量％及びリン酸５重量％を担持した活性炭を製造した。
得られた吸着剤の耐熱性をみるため、空気中にて１４０
℃で３時間熱処理を施し、アセトアルデヒド通気除去試
験を同様に行い、表５に示す結果を得た。
【００３７】実施例８ 実施例１と同じ活性炭に、３０重量％の２−イミダゾリ
ジノン及び１１重量％の硫酸を含む水溶液を噴霧し、１
０５℃で３時間乾燥して２−イミダゾリジノン１４重量
％及び硫酸５重量％を担持した活性炭を製造した。得ら
れた吸着剤の耐熱性をみるため、空気中にて１４０℃で
３時間熱処理を施し、アセトアルデヒド通気除去試験を
同様に行い、表５に示す結果を得た。以上の結果から、
本発明の吸着剤が耐熱性にも優れていることが明らかで
ある。実施例１〜８から、本発明の吸着剤が低級アルデ
ヒド類を常温下において効率よく除去し、吸着速度、耐
熱性にも優れていることは明らかである。
【００３８】
【表５】
【００３９】実施例９ 実施例１で得られた２−イミダゾリジノン及びリン酸を
担持した活性炭８５ｇと中心粒径２０μｍの微粉末ポリ
エチレン１５ｇをミキサーに入れ均一に混合した。これ
を、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ１０ｍｍで４セ
ル／インチ、開口率４２％の格子状型枠内に流し混み、
１３０℃で３０ｍｉｎ、１０ｋｇ／ｃｍ 2の加圧下で圧
着し、格子状成形体を作製した。これを１０枚重ねて塩
化ビニル製のカラムに充填し空気浄化用のフィルターと
した。このフィルターに３０℃、４０％ＲＨでホルムア
ルデヒド５ｐｐｍを含有する試験ガスを風量２０Ｌ／分
で２４時間通気した後の出口ガス濃度をガステック検知
管（９１Ｌ）で測定し、表６に示す結果を得た。
【００４０】比較例７ 比較例１で得られた２−イミダゾリジノンを担持した活
性炭を使用し、実施例９と同様にして空気浄化用のフィ
ルターを作製した。該フィルターを使用して、実施例９
と同様にホルムアルデヒド通気除去試験を行った。結果
を表６に示す。
【００４１】比較例８ 比較例３で得られたリン酸を担持した活性炭を使用し、
実施例９と同様にして空気浄化用のフィルターを作製し
た。該フィルターを使用して、実施例９と同様にホルム
アルデヒド通気除去試験を行った。結果を表６に示す。
【００４２】比較例９ 比較例４で得られた活性炭を使用し、実施例９と同様に
して空気浄化用のフィルターを作製した。該フィルター
を使用して、実施例９と同様にホルムアルデヒド通気除
去試験を行った。結果を表６に示す。
【００４３】
【表６】
【００４４】
【発明の効果】本発明により、分子中に尿素結合を有す
る尿素化合物並びに無機酸及び／又は有機酸を多孔質担
体に担持した多孔質吸着剤を提供することができる。本
発明の多孔質吸着剤は、低級アルデヒド類を常温で効率
よく除去し、吸着速度、耐熱性、安全性にも優れるの
で、低級アルデヒド類の吸着剤として好適であり、ま
た、フィルターに成形して空気浄化用として使用するこ
とができる。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C080 AA05 CC02 HH05 KK08 LL10 MM01 MM14 MM18 NN05 QQ03 QQ20 4D012 BA01 BA10 4G066 AA05C AA50D AB10B AB11B BA07 CA52 DA03 FA25 FA28

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分子中に尿素結合を有する尿素化合物並
    びに無機酸及び／又は有機酸を多孔質担体に担持せしめ
    てなる多孔質吸着剤。
  2. 【請求項２】 該尿素化合物が環状尿素化合物である請
    求項１記載の多孔質吸着剤。
  3. 【請求項３】 該環状尿素化合物が２−イミダゾリジノ
    ン又はプソイド尿酸である請求項２記載の多孔質吸着
    剤。
  4. 【請求項４】 該多孔質担体が活性炭である請求項１〜
    ３いずれかに記載の多孔質吸着剤。
  5. 【請求項５】 該多孔質吸着剤が低級アルデヒド類の吸
    着剤である請求項１〜４いずれかに記載の多孔質吸着
    剤。
  6. 【請求項６】 多孔質吸着剤が空気浄化剤である請求項
    １〜４いずれかに記載の多孔質吸着剤。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６いずれかに記載の多孔質吸
    着剤を成形したフィルター。
  8. 【請求項８】 該フィルターが空気浄化剤用のフィルタ
    ーである請求項７記載のフィルター。
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