JP2003251132A - ガス処理装置および処理方法 - Google Patents
ガス処理装置および処理方法Info
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- JP2003251132A JP2003251132A JP2002054317A JP2002054317A JP2003251132A JP 2003251132 A JP2003251132 A JP 2003251132A JP 2002054317 A JP2002054317 A JP 2002054317A JP 2002054317 A JP2002054317 A JP 2002054317A JP 2003251132 A JP2003251132 A JP 2003251132A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】活性炭を用いた水蒸気脱着式溶剤回収装置にお
いて、メタノール等の低級アルコールの除去を効率的、
安定的に行うガス処理方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】活性炭素材に低級アルコールを含む被処理
ガスを吸着させる吸着工程と、吸着した成分を水蒸気に
よって活性炭から脱離させる脱着工程を連続又は交互に
行い、全酸性基量が０．５ｍｅｑ／ｇ以上であってＢＥ
Ｔ法による比表面積が１５００ｍ2／g以下の活性炭素材
を用いることを特徴とするガス処理装置である。
いて、メタノール等の低級アルコールの除去を効率的、
安定的に行うガス処理方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】活性炭素材に低級アルコールを含む被処理
ガスを吸着させる吸着工程と、吸着した成分を水蒸気に
よって活性炭から脱離させる脱着工程を連続又は交互に
行い、全酸性基量が０．５ｍｅｑ／ｇ以上であってＢＥ
Ｔ法による比表面積が１５００ｍ2／g以下の活性炭素材
を用いることを特徴とするガス処理装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学工場、医薬工
場などの工業プロセスから単独、または他の有機溶剤と
の混合で多くの量が排出されているメタノールなどの低
級アルコールの吸着除去を効率的に行うガス処理方法に
関する。
場などの工業プロセスから単独、または他の有機溶剤と
の混合で多くの量が排出されているメタノールなどの低
級アルコールの吸着除去を効率的に行うガス処理方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】メタノール等の低級アルコールは高極
性、低分子径物質であるため、単独であっても活性炭へ
の吸着量は小さく、まして他の低極性物質（例えば炭化
水素類、ケトン類、エステル類）と混合して存在する場
合には、後者のみが活性炭に選択的に吸着されて、特に
分子径が小さく、極性の高いメタノールは有効に吸着さ
れないという欠点がある。
性、低分子径物質であるため、単独であっても活性炭へ
の吸着量は小さく、まして他の低極性物質（例えば炭化
水素類、ケトン類、エステル類）と混合して存在する場
合には、後者のみが活性炭に選択的に吸着されて、特に
分子径が小さく、極性の高いメタノールは有効に吸着さ
れないという欠点がある。
【０００３】メタノールの活性炭に対する吸着は活性炭
への物理吸着よりもむしろ活性炭に吸着した水分への吸
収吸着によるものであり、水分吸着時にメタノールも同
時に除去され、活性炭の水分吸着がなくなった時点でメ
タノールも吸着しなくなる。従って、水分吸着量の多い
活性炭はメタノールの吸着量も多い。
への物理吸着よりもむしろ活性炭に吸着した水分への吸
収吸着によるものであり、水分吸着時にメタノールも同
時に除去され、活性炭の水分吸着がなくなった時点でメ
タノールも吸着しなくなる。従って、水分吸着量の多い
活性炭はメタノールの吸着量も多い。
【０００４】活性炭は一般的に低〜中湿度（相対湿度５
０％以下）での平衡水分率は非常に低く、高湿度（相対
湿度６０％以上）で急激に平衡水分率が高くなる特性が
ある。これは活性炭表面の親水性官能基が少なく水との
親和性が低いが、相対湿度が高くなると徐々に活性炭表
面に水分子の核が生成し、その核を中心に一気に吸湿す
るためと考えられる。
０％以下）での平衡水分率は非常に低く、高湿度（相対
湿度６０％以上）で急激に平衡水分率が高くなる特性が
ある。これは活性炭表面の親水性官能基が少なく水との
親和性が低いが、相対湿度が高くなると徐々に活性炭表
面に水分子の核が生成し、その核を中心に一気に吸湿す
るためと考えられる。
【０００５】従って、活性炭の平衡水分率は低〜中湿度
域では細孔径及び親水性官能基量に依存し、高湿度域で
は比表面積や細孔容積に依存する。すなわち、相対湿度
６０％以下の領域では、表面にカルボキシル基や水酸基
に代表される親水性官能基を多量に持つ活性炭は平衡水
分率が高く、前記したようにメタノールの平衡吸着率も
平衡水分率に相関して高くなる。一方、相対湿度が８０
％を超える領域では平衡水分率は活性炭の比表面積が大
きいほど高くなり、メタノールの水への吸収吸着量も増
加する。
域では細孔径及び親水性官能基量に依存し、高湿度域で
は比表面積や細孔容積に依存する。すなわち、相対湿度
６０％以下の領域では、表面にカルボキシル基や水酸基
に代表される親水性官能基を多量に持つ活性炭は平衡水
分率が高く、前記したようにメタノールの平衡吸着率も
平衡水分率に相関して高くなる。一方、相対湿度が８０
％を超える領域では平衡水分率は活性炭の比表面積が大
きいほど高くなり、メタノールの水への吸収吸着量も増
加する。
【０００６】しかしながら、吸着水分量が多くなりすぎ
ると活性炭に余分な水分が付着し、被処理ガスが通り難
くなり、ガスのショートパスによって吸着性能が低下し
たり、活性炭の濡れによってメタノール以外の有機溶剤
成分の吸着量が低下するという別の問題が生じる。
ると活性炭に余分な水分が付着し、被処理ガスが通り難
くなり、ガスのショートパスによって吸着性能が低下し
たり、活性炭の濡れによってメタノール以外の有機溶剤
成分の吸着量が低下するという別の問題が生じる。
【０００７】また、賦活の進行に伴って活性炭表面の親
水性官能基が減少することにより、比表面積が大きくな
りすぎると逆に高湿度での平衡素分率が低下したり、賦
活によってメタノールの吸着に関与する微細孔が減少
し、低湿度でメタノールの吸着率が低い領域において、
一層メタノールの吸着率が低下するといった問題が生じ
る。
水性官能基が減少することにより、比表面積が大きくな
りすぎると逆に高湿度での平衡素分率が低下したり、賦
活によってメタノールの吸着に関与する微細孔が減少
し、低湿度でメタノールの吸着率が低い領域において、
一層メタノールの吸着率が低下するといった問題が生じ
る。
【０００８】特に、吸着と加熱水蒸気による脱着を繰り
返して溶剤を連続的に吸着回収する装置の場合は、脱着
後の雰囲気の相対湿度が１００％を超えることから、吸
着時に活性炭に一定量の水分が付着することになり、親
水性官能基量や平衡水分率といった特性が活性炭の濡れ
性やメタノール及びその他の有機溶剤成分の吸着性に影
響を与え易く、活性炭の選定及び吸着条件の決定等の設
計が非常にシビアであった。
返して溶剤を連続的に吸着回収する装置の場合は、脱着
後の雰囲気の相対湿度が１００％を超えることから、吸
着時に活性炭に一定量の水分が付着することになり、親
水性官能基量や平衡水分率といった特性が活性炭の濡れ
性やメタノール及びその他の有機溶剤成分の吸着性に影
響を与え易く、活性炭の選定及び吸着条件の決定等の設
計が非常にシビアであった。
【０００９】前記してきたように、活性炭に対するメタ
ノールの吸着が非常に不安定であることやメタノールが
比較的安価で従来排ガス規制が緩やかである等の理由か
ら、メタノール以外の高価で排ガス規制の厳しい成分
（ジクロロメタン等）の除去率を優先し、メタノールの
排出ガス濃度は成り行きとせざるを得ない場合が多かっ
た。
ノールの吸着が非常に不安定であることやメタノールが
比較的安価で従来排ガス規制が緩やかである等の理由か
ら、メタノール以外の高価で排ガス規制の厳しい成分
（ジクロロメタン等）の除去率を優先し、メタノールの
排出ガス濃度は成り行きとせざるを得ない場合が多かっ
た。
【００１０】また、特にメタノールの出口濃度を低く抑
えたい場合には吸着材の充填量を上げて層高を厚くせざ
るを得ず、吸着装置が大型となり、イニシャル及びラン
ニングコストが過大となるケースもあった。
えたい場合には吸着材の充填量を上げて層高を厚くせざ
るを得ず、吸着装置が大型となり、イニシャル及びラン
ニングコストが過大となるケースもあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近で
は化学工場等のユーザーの環境への配慮（自主規制）や
法規制等により、排ガス濃度を抑制したいというニーズ
が高まってきており、メタノールもその例外でなくなっ
てきている。また、処理要求濃度範囲も幅広くなってき
ており、高濃度（数万ｐｐｍ）で低排出濃度（数十ｐｐ
ｍ以下）の高度処理を要求されるケースも増えている。
は化学工場等のユーザーの環境への配慮（自主規制）や
法規制等により、排ガス濃度を抑制したいというニーズ
が高まってきており、メタノールもその例外でなくなっ
てきている。また、処理要求濃度範囲も幅広くなってき
ており、高濃度（数万ｐｐｍ）で低排出濃度（数十ｐｐ
ｍ以下）の高度処理を要求されるケースも増えている。
【００１２】前述のように、活性炭は基本的には疎水性
であるので、親水性でかつ分子径の小さいメタノールの
吸着量は他の有機溶剤に比べて小さく、従来の活性炭に
よる吸着処理設備では十分な除去性能が発揮できない。
また、逆に十分な除去性能を保つためには、吸着材の層
高を厚くする必要があり、設備、ランニングのトータル
コストが嵩むという欠点があった。
であるので、親水性でかつ分子径の小さいメタノールの
吸着量は他の有機溶剤に比べて小さく、従来の活性炭に
よる吸着処理設備では十分な除去性能が発揮できない。
また、逆に十分な除去性能を保つためには、吸着材の層
高を厚くする必要があり、設備、ランニングのトータル
コストが嵩むという欠点があった。
【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、活性炭を用いた水蒸気脱着式溶剤回収
装置において、メタノール等の低級アルコールの除去を
効率的、安定的に行うガス処理方法を提供することを目
的とする。
たものであって、活性炭を用いた水蒸気脱着式溶剤回収
装置において、メタノール等の低級アルコールの除去を
効率的、安定的に行うガス処理方法を提供することを目
的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明は、水蒸気脱着後の活性炭の保有水を低く抑えること
と平衡水分吸着量の大きい活性炭を適用することによ
り、メタノール等の低級アルコールを効率的に吸着回収
するものである。
明は、水蒸気脱着後の活性炭の保有水を低く抑えること
と平衡水分吸着量の大きい活性炭を適用することによ
り、メタノール等の低級アルコールを効率的に吸着回収
するものである。
【００１５】すなわち、本発明に係るガス処理方法は、
上述のような目的を達成するために、活性炭素材に低級
アルコールを含む被処理ガスを吸着させる吸着工程と、
吸着した成分を水蒸気によって活性炭から脱離させる脱
着工程を連続又は交互に行い、全酸性基量が０．５ｍｅ
ｑ／ｇ以上であってＢＥＴ法による比表面積が１５００
ｍ2／g以下の活性炭素材を用いることを特徴とするガス
処理装置である。
上述のような目的を達成するために、活性炭素材に低級
アルコールを含む被処理ガスを吸着させる吸着工程と、
吸着した成分を水蒸気によって活性炭から脱離させる脱
着工程を連続又は交互に行い、全酸性基量が０．５ｍｅ
ｑ／ｇ以上であってＢＥＴ法による比表面積が１５００
ｍ2／g以下の活性炭素材を用いることを特徴とするガス
処理装置である。
【００１６】低湿度ではメタノールの吸着効率が低いの
で、被処理ガスの相対湿度は５０％以上、露点は１０℃
以上であることが望ましいが、ガスクーラーの冷却水又
は冷水の使用量及び加湿に用いる水蒸気の使用量等のラ
ンニングコスト及びメタノール以外の有機溶剤成分の吸
着性能、活性炭の濡れ性を考慮すると相対湿度は５０〜
８０％、露点は１０〜２５℃が望ましく、より望ましく
は、相対湿度は５０〜６０％、露点は１０〜２０℃であ
る。
で、被処理ガスの相対湿度は５０％以上、露点は１０℃
以上であることが望ましいが、ガスクーラーの冷却水又
は冷水の使用量及び加湿に用いる水蒸気の使用量等のラ
ンニングコスト及びメタノール以外の有機溶剤成分の吸
着性能、活性炭の濡れ性を考慮すると相対湿度は５０〜
８０％、露点は１０〜２５℃が望ましく、より望ましく
は、相対湿度は５０〜６０％、露点は１０〜２０℃であ
る。
【００１７】相対湿度を制御する手段としては、ガスク
ーラーによって被処理ガス温度を下げ、相対湿度及び露
点をコントロールする方法が望ましい。このことによっ
て、吸着温度が下がり吸着量が向上する効果が期待でき
る。また、従来、一般の有機溶剤処理には必要であった
相対湿度低減のためのガスクーラー後のヒーターは必要
なくなり、設備、ランニングコストを安くできるという
メリットがある。
ーラーによって被処理ガス温度を下げ、相対湿度及び露
点をコントロールする方法が望ましい。このことによっ
て、吸着温度が下がり吸着量が向上する効果が期待でき
る。また、従来、一般の有機溶剤処理には必要であった
相対湿度低減のためのガスクーラー後のヒーターは必要
なくなり、設備、ランニングコストを安くできるという
メリットがある。
【００１８】ガスクーラーによる温度コントロールだけ
では、相対湿度及び露点が十分に制御できない場合は、
加湿手段を別途設けても良い。加湿媒体として脱着に使
用する水蒸気と同じものを用いることができるので、配
管類は最小限で済む。
では、相対湿度及び露点が十分に制御できない場合は、
加湿手段を別途設けても良い。加湿媒体として脱着に使
用する水蒸気と同じものを用いることができるので、配
管類は最小限で済む。
【００１９】活性炭素材としては、繊維状活性炭が望ま
しく、レーヨン系、ポリアクリロニトリル系、フェノー
ル系、ピッチ系等種々の繊維状活性炭が使用できるが、
より疎水性であって従って濡れ性が低く、しかも溶剤吸
着処理装置の吸着材料として加工性と強度を併せ持つフ
ェノール系の繊維状活性炭が好適である。
しく、レーヨン系、ポリアクリロニトリル系、フェノー
ル系、ピッチ系等種々の繊維状活性炭が使用できるが、
より疎水性であって従って濡れ性が低く、しかも溶剤吸
着処理装置の吸着材料として加工性と強度を併せ持つフ
ェノール系の繊維状活性炭が好適である。
【００２０】全酸性基量は０．５ｍｅｑ／ｇ以上が望ま
しい。空気酸化等によって親水性の表面官能基を付与し
全酸性基量が１ｍｅｑ／ｇ以上とすれば、平衡水分率増
加によるメタノールの吸着性能の向上がさらに期待でき
る。
しい。空気酸化等によって親水性の表面官能基を付与し
全酸性基量が１ｍｅｑ／ｇ以上とすれば、平衡水分率増
加によるメタノールの吸着性能の向上がさらに期待でき
る。
【００２１】活性炭の賦活度が高いと親水性官能基量が
減少し水分吸着量が低下してメタノールの平衡吸着量が
小さくなるのと、水分及びメタノールの吸着に関与する
微細孔が減少すること及び比表面積の増加によって水蒸
気脱着による付着水量が増加し、濡れによる除去目的成
分の吸着性が阻害されるといった理由から、活性炭の比
表面積は１５００ｍ2／ｇ以下が望ましく、さらには、
１３００ｍ2／ｇ以下が望ましい。
減少し水分吸着量が低下してメタノールの平衡吸着量が
小さくなるのと、水分及びメタノールの吸着に関与する
微細孔が減少すること及び比表面積の増加によって水蒸
気脱着による付着水量が増加し、濡れによる除去目的成
分の吸着性が阻害されるといった理由から、活性炭の比
表面積は１５００ｍ2／ｇ以下が望ましく、さらには、
１３００ｍ2／ｇ以下が望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、実施例をあげて、本発明を
説明する。図１に、メタノールを含むガスを吸着処理す
るガス処理装置を示す。
説明する。図１に、メタノールを含むガスを吸着処理す
るガス処理装置を示す。
【００２３】前記ガス処理装置１は、吸着槽２を有し、
吸着槽２はその内部に、筒状かご型の巻芯に繊維状活性
炭からなるフェルト状物を層状に巻き付けた中空円筒構
造でその外周面を金網で固定した吸着エレメント２１を
着脱可能に設けている。なお吸着エレメント２１の底部
は閉鎖されている。吸着エレメント２１の上部開口部２
２には、三方電磁弁２９ａ、２９ｂを介して被処理ガス
排出パイプ３１と脱着用水蒸気供給手段に連結される脱
着用水蒸気導入パイプ３２とが接続されている。吸着槽
２の下部側面開口部には、三方電磁弁２８ａ、２８ｂを
介して被処理ガス供給パイプ３０と脱着用水蒸気排出パ
イプ３３とが接続されている。
吸着槽２はその内部に、筒状かご型の巻芯に繊維状活性
炭からなるフェルト状物を層状に巻き付けた中空円筒構
造でその外周面を金網で固定した吸着エレメント２１を
着脱可能に設けている。なお吸着エレメント２１の底部
は閉鎖されている。吸着エレメント２１の上部開口部２
２には、三方電磁弁２９ａ、２９ｂを介して被処理ガス
排出パイプ３１と脱着用水蒸気供給手段に連結される脱
着用水蒸気導入パイプ３２とが接続されている。吸着槽
２の下部側面開口部には、三方電磁弁２８ａ、２８ｂを
介して被処理ガス供給パイプ３０と脱着用水蒸気排出パ
イプ３３とが接続されている。
【００２４】ここで、図１の左側に設けた吸着槽が吸着
処理中、右側に設けた吸着槽は脱着処理中とする。まず
吸着処理について説明する。被処理ガスはフィルター３
により塵埃を除去された後、送風機６により被処理ガス
供給パイプ３０を通り、三方電磁弁２８ａから吸着槽２
へ供給され吸着エレメント２１を通過して被処理ガス成
分が吸着槽に吸着され、処理済みガスは上部開口部２２
から三方電磁弁２９ａを通って排出される。この時三方
電磁弁２８ａの脱着用ガス排出パイプ３３側及び三方電
磁弁２９ａの脱着用ガス導入パイプ３２側はいずれも閉
状態となっている。なお被処理ガス供給パイプ３０の途
中に設けた温湿度検出器７により検出した値に基づき、
温湿度調整器であるクーラー４及びヒーター５を制御し
被処理ガスの温度、湿度を特定範囲に調整してもよい。
処理中、右側に設けた吸着槽は脱着処理中とする。まず
吸着処理について説明する。被処理ガスはフィルター３
により塵埃を除去された後、送風機６により被処理ガス
供給パイプ３０を通り、三方電磁弁２８ａから吸着槽２
へ供給され吸着エレメント２１を通過して被処理ガス成
分が吸着槽に吸着され、処理済みガスは上部開口部２２
から三方電磁弁２９ａを通って排出される。この時三方
電磁弁２８ａの脱着用ガス排出パイプ３３側及び三方電
磁弁２９ａの脱着用ガス導入パイプ３２側はいずれも閉
状態となっている。なお被処理ガス供給パイプ３０の途
中に設けた温湿度検出器７により検出した値に基づき、
温湿度調整器であるクーラー４及びヒーター５を制御し
被処理ガスの温度、湿度を特定範囲に調整してもよい。
【００２５】次に脱着処理について説明する。脱着用ガ
ス供給手段８から供給された脱着用ガス、例えば加熱蒸
気は、脱着用ガス供給パイプ３２を通って三方電磁弁２
９ｂを介して吸着槽２へ供給され、開口部２２を通って
吸着エレメント２１を通過して、吸着エレメント２１の
吸着層から被処理ガス成分を脱着し吸着エレメント２１
を再生させる。被処理ガス成分を含む脱着用水蒸気は、
吸着槽２の下部側面開口部から三方電磁弁２８ｂを介し
て脱着用水蒸気排出パイプ３３を通り冷却水熱交換器９
で冷却され、パイプ３５を通って続く冷水熱交換器１０
でさらに冷却され回収液となる。回収液はパイプ３７を
通って回収タンク１１に貯留される。この時、三方電磁
弁２９ｂの被処理ガス排出パイプ３１側及び三方電磁弁
２８ｂの被処理ガス供給パイプ３０側はいずれも閉状態
である。
ス供給手段８から供給された脱着用ガス、例えば加熱蒸
気は、脱着用ガス供給パイプ３２を通って三方電磁弁２
９ｂを介して吸着槽２へ供給され、開口部２２を通って
吸着エレメント２１を通過して、吸着エレメント２１の
吸着層から被処理ガス成分を脱着し吸着エレメント２１
を再生させる。被処理ガス成分を含む脱着用水蒸気は、
吸着槽２の下部側面開口部から三方電磁弁２８ｂを介し
て脱着用水蒸気排出パイプ３３を通り冷却水熱交換器９
で冷却され、パイプ３５を通って続く冷水熱交換器１０
でさらに冷却され回収液となる。回収液はパイプ３７を
通って回収タンク１１に貯留される。この時、三方電磁
弁２９ｂの被処理ガス排出パイプ３１側及び三方電磁弁
２８ｂの被処理ガス供給パイプ３０側はいずれも閉状態
である。
【００２６】前記吸着用エレメント構造を図２により説
明する。前記吸着用エレメント２１は、下側の円形の無
孔フランジ２３の中央部と、中心に円形のガス流通孔２
４が形成された上側の円形の有孔フランジ２２の中央部
とに、吸着材巻付け用の巻き芯２５の両端部を各別に連
結し、前記巻き芯２５が縦姿勢の吸着材巻付け体を形成
してある。
明する。前記吸着用エレメント２１は、下側の円形の無
孔フランジ２３の中央部と、中心に円形のガス流通孔２
４が形成された上側の円形の有孔フランジ２２の中央部
とに、吸着材巻付け用の巻き芯２５の両端部を各別に連
結し、前記巻き芯２５が縦姿勢の吸着材巻付け体を形成
してある。
【００２７】そして、複数枚の繊維状活性炭材２６を所
定厚さの繊維状活性炭材層になる状態に、前記巻き芯２
５に巻付けて、繊維状活性炭材層の径方向外方向側から
の被処理ガスを繊維状活性炭材２６により吸着処理する
とともに、巻き芯２５の内部空間と有孔フランジ２２の
ガス流通孔を通して排出するよう構成している。
定厚さの繊維状活性炭材層になる状態に、前記巻き芯２
５に巻付けて、繊維状活性炭材層の径方向外方向側から
の被処理ガスを繊維状活性炭材２６により吸着処理する
とともに、巻き芯２５の内部空間と有孔フランジ２２の
ガス流通孔を通して排出するよう構成している。
【００２８】以下に、前記ガス処理装置を用いて有機溶
剤を吸着処理した結果を示す。
剤を吸着処理した結果を示す。
【００２９】［実施例１］図３にメタノールを吸着処理
した時の吸着ガスの相対湿度と破過時間の関係を示す。
ここで、破過時間とは吸着時の吸着槽出口濃度が処理ガ
ス濃度の５％に達した時間であり、９５％の除去率で吸
脱着サイクルを５回以上繰り返して充分に系内の濃度、
温度等の条件が安定した後に吸着時間を延ばしてガス濃
度を測定した。ガス濃度測定はガスクロマトグラフによ
って行った。
した時の吸着ガスの相対湿度と破過時間の関係を示す。
ここで、破過時間とは吸着時の吸着槽出口濃度が処理ガ
ス濃度の５％に達した時間であり、９５％の除去率で吸
脱着サイクルを５回以上繰り返して充分に系内の濃度、
温度等の条件が安定した後に吸着時間を延ばしてガス濃
度を測定した。ガス濃度測定はガスクロマトグラフによ
って行った。
【００３０】用いた吸着材はフェノール系繊維を前駆体
とする繊維状活性炭で、賦活度を変えることによって比
表面積を変えた素材［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］である。各素材
の特性を表１にまとめて示した。各特性は以下の方法に
よって測定した。
とする繊維状活性炭で、賦活度を変えることによって比
表面積を変えた素材［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］である。各素材
の特性を表１にまとめて示した。各特性は以下の方法に
よって測定した。
【００３１】
【表１】
【００３２】１．比表面積
繊維状活性炭素材約０．１ｇ採取し、１２０℃で１２時
間真空乾燥後秤量した。上記サンプルの液体窒素の沸点
（−１９５．８℃）における窒素ガスの吸着量を相対圧
が０．０〜０．２の範囲で徐々に高めながら数点測定し
た。結果をＢＥＴプロットし、重量当たりの比表面積を
求めた。
間真空乾燥後秤量した。上記サンプルの液体窒素の沸点
（−１９５．８℃）における窒素ガスの吸着量を相対圧
が０．０〜０．２の範囲で徐々に高めながら数点測定し
た。結果をＢＥＴプロットし、重量当たりの比表面積を
求めた。
【００３３】２．平衡水分率
平衡水分率はＪＩＳ−Ｚ０７０１に基づき２５℃、相対
湿度６０％で測定を実施した値を用いた。
湿度６０％で測定を実施した値を用いた。
【００３４】３．全酸性基量
繊維状活性炭素材約０．３ｇを純水にて洗浄し、熱風乾
燥に続き１２時間の真空乾燥を施した後、秤量を行っ
た。上記サンプルを、２５０ｍｌの１／１０規定ＮａＯ
Ｈ標準溶液に浸漬した状態で、２５℃で１０時間振とう
した。上記溶液をガラスろ過器でろ過した後、ろ液２５
ｍｌを正確に分取し、これを１／１０規定ＨＣｌ標準溶
液にて滴定した。指示薬は、フェノールナフタレインを
使用した。同様の操作を繊維状活性炭素材を入れない状
態で行い、これを空試験の滴定量とした。活性炭素材重
量当たりの表面全酸性基量は、次式により求めた。
燥に続き１２時間の真空乾燥を施した後、秤量を行っ
た。上記サンプルを、２５０ｍｌの１／１０規定ＮａＯ
Ｈ標準溶液に浸漬した状態で、２５℃で１０時間振とう
した。上記溶液をガラスろ過器でろ過した後、ろ液２５
ｍｌを正確に分取し、これを１／１０規定ＨＣｌ標準溶
液にて滴定した。指示薬は、フェノールナフタレインを
使用した。同様の操作を繊維状活性炭素材を入れない状
態で行い、これを空試験の滴定量とした。活性炭素材重
量当たりの表面全酸性基量は、次式により求めた。
【００３５】表面全酸性基量＝Ｄ＊ｆ／Ｗ［ｍｅｑ／
ｇ］ ここでＤは空試験の滴定量から繊維状活性炭素材を入れ
た時の滴定量を差し引いた値［ｍｌ］である。ｆは１／
１０規定のＨＣｌ標準溶液のファクターである。Ｗは活
性炭素材の重量［ｇ］である。
ｇ］ ここでＤは空試験の滴定量から繊維状活性炭素材を入れ
た時の滴定量を差し引いた値［ｍｌ］である。ｆは１／
１０規定のＨＣｌ標準溶液のファクターである。Ｗは活
性炭素材の重量［ｇ］である。
【００３６】４．トルエン吸着率
ＪＩＳ−Ｋ−１４７７「５．７トルエン吸着性能」にお
いて、トルエン蒸気濃度 を飽和濃度の１／１０にして
求めた値である。
いて、トルエン蒸気濃度 を飽和濃度の１／１０にして
求めた値である。
【００３７】吸着テスト方法及び条件は以下に示す通
り。繊維状活性炭を約３ｋｇ巻き付けた前記形状のエレ
メントを装着した吸着槽を２槽併設した吸着装置に、濃
度１００ｐｐｍ、風量１０ｍ3／ｍｉｎ、温度３０℃の
メタノールガスを通流させ、メタノールを一定時間吸着
し、吸着終了後に前記エレメントに加熱水蒸気を噴出さ
せてメタノールを脱着するサイクルを繰り返し行った。
り。繊維状活性炭を約３ｋｇ巻き付けた前記形状のエレ
メントを装着した吸着槽を２槽併設した吸着装置に、濃
度１００ｐｐｍ、風量１０ｍ3／ｍｉｎ、温度３０℃の
メタノールガスを通流させ、メタノールを一定時間吸着
し、吸着終了後に前記エレメントに加熱水蒸気を噴出さ
せてメタノールを脱着するサイクルを繰り返し行った。
【００３８】図３より、メタノール破過時間は各素材と
も吸着ガスの相対湿度が高いほど破過時間が長くなり、
メタノールの吸着性能が向上していることがわかる。
も吸着ガスの相対湿度が高いほど破過時間が長くなり、
メタノールの吸着性能が向上していることがわかる。
【００３９】相対湿度が高いほどメタノールの破過時間
が長くなるのは、吸着水分量が増えることによって、前
述したような活性炭表面の吸着水へのメタノールの吸収
吸着量が増加するためである。
が長くなるのは、吸着水分量が増えることによって、前
述したような活性炭表面の吸着水へのメタノールの吸収
吸着量が増加するためである。
【００４０】また、トルエン吸着率の高い素材Ｃより
も、トルエン吸着率の低い素材Ｂの方がメタノール破過
時間が長くなっており、メタノールの吸着量が比表面積
に因らず、表面の親水性官能基量の多少による平衡水分
吸着量に依存しているためである。
も、トルエン吸着率の低い素材Ｂの方がメタノール破過
時間が長くなっており、メタノールの吸着量が比表面積
に因らず、表面の親水性官能基量の多少による平衡水分
吸着量に依存しているためである。
【００４１】上記理由によって、賦活度がさらに低く比
表面積の小さい素材Ｃはメタノール破過時間の向上が認
められる。
表面積の小さい素材Ｃはメタノール破過時間の向上が認
められる。
【００４２】［実施例２］図４に実施例１で用いた素材
［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］を４５０℃、１時間、空気中で酸化
させた素材［Ｄ］［Ｅ］［Ｆ］について、３０℃でメタ
ノールを吸着処理した時の吸着ガスの相対湿度と破過時
間の関係を、表２に各素材の特性を示した。尚、評価装
置、方法は実施例１と同じである。
［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］を４５０℃、１時間、空気中で酸化
させた素材［Ｄ］［Ｅ］［Ｆ］について、３０℃でメタ
ノールを吸着処理した時の吸着ガスの相対湿度と破過時
間の関係を、表２に各素材の特性を示した。尚、評価装
置、方法は実施例１と同じである。
【００４３】
【表２】
【００４４】図４より、空気中酸化によって各素材とも
空気酸化前よりも表面の全酸性基量が増加し、平衡水分
が向上したことによりメタノール破過時間が長くなって
いる。特に処理前後のメタノール破過時間向上率は比表
面積が１５００ｍ2／ｇ以下の素材Ｄ及びＥが高いこと
がわかる。
空気酸化前よりも表面の全酸性基量が増加し、平衡水分
が向上したことによりメタノール破過時間が長くなって
いる。特に処理前後のメタノール破過時間向上率は比表
面積が１５００ｍ2／ｇ以下の素材Ｄ及びＥが高いこと
がわかる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガス処理
方法は吸着と水蒸気による脱着を繰り返し有機溶剤を連
続的に吸着回収する装置において、特にメタノールのよ
うな極性が高く、活性炭に対する吸着性の低い溶剤の処
理に効果を発することができる。従って、コンパクトで
低コストの装置で化学工場、医薬工場などのメタノール
等の低級アルコールを含むプロセス排ガスの排出濃度を
低減でき、環境浄化、リサイクルに貢献できる。
方法は吸着と水蒸気による脱着を繰り返し有機溶剤を連
続的に吸着回収する装置において、特にメタノールのよ
うな極性が高く、活性炭に対する吸着性の低い溶剤の処
理に効果を発することができる。従って、コンパクトで
低コストの装置で化学工場、医薬工場などのメタノール
等の低級アルコールを含むプロセス排ガスの排出濃度を
低減でき、環境浄化、リサイクルに貢献できる。
【図１】 ガス処理装置例
【図２】 ガス吸着用エレメント断面図例
【図３】 空気酸化未処理品の吸着ガスとメタノール破
過時間の関係を示す図例
過時間の関係を示す図例
【図４】 空気酸化品の吸着ガスとメタノール破過時間
の関係を示す図例
の関係を示す図例
１ ガス処理装置
２ 吸着槽
３ 塵埃フィルター
４ クーラー
５ ヒーター
６ 送風機
７ 被処理ガス温湿度検出器
８ 脱着用水蒸気供給手段
９ 冷却水熱交換器
１０ 冷水熱交換器
１１ 回収液タンク
１２ 吸着エレメント
１３ 有孔フランジ
２４ ガス流通孔
２５ 巻芯
２６ 繊維状活性炭フェルト
２７ 金網
２８ 三方電磁弁
２９ 三方電磁弁
３０ 被処理ガス供給パイプ
３１ 被処理ガス排出パイプ
３２ 脱着用水蒸気導入パイプ
３３ 脱着用水蒸気排出パイプ
３４ 冷却水導入パイプ
３５ コンデンサー連結パイプ
３６ 冷水導入パイプ
３７ 回収液タンク導入パイプ
３８ ガス抜きパイプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4D012 BA03 CA11 CB07 CD02 CE01
CE03 CF10 CG01 CG04 CG10
CH10
4G066 AA05B AC25A BA01 BA05
BA16 BA26 BA38 CA56 DA05
GA06
Claims (5)
- 【請求項１】 活性炭素材に低級アルコールを含む被処
理ガスを吸着させる吸着工程と、吸着した成分を水蒸気
によって活性炭から脱離させる脱着工程を連続又は交互
に行い、全酸性基量が０．５ｍｅｑ／ｇ以上であってＢ
ＥＴ法による比表面積が１５００ｍ2／g以下の活性炭素
材を用いることを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項２】 被処理ガスの相対湿度が５０％以上、露
点が１０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載
のガス処理装置。 - 【請求項３】 活性活性材がフェノール系繊維を賦活処
理したものであることを特徴とする請求項１乃至２のい
ずれかに記載のガス処理装置。 - 【請求項４】 被処理ガスの相対湿度及び露点をガスク
ーラー又はガスクーラーとヒーターの組み合わせによっ
て制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載のガス処理装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のガス処
理装置を用いたガス処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002054317A JP3620650B2 (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | ガス処理装置および処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002054317A JP3620650B2 (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | ガス処理装置および処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003251132A true JP2003251132A (ja) | 2003-09-09 |
| JP3620650B2 JP3620650B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=28665506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002054317A Expired - Fee Related JP3620650B2 (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | ガス処理装置および処理方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3620650B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008100186A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Toyobo Co Ltd | ガス吸着処理装置 |
| JP2011105545A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-02 | Toyobo Co Ltd | 活性炭素繊維 |
| KR101620516B1 (ko) * | 2014-06-03 | 2016-05-13 | 이태호 | 활성탄 카트리지 |
| JP2019098324A (ja) * | 2017-11-30 | 2019-06-24 | フタムラ化学株式会社 | 極性物質吸着活性炭 |
-
2002
- 2002-02-28 JP JP2002054317A patent/JP3620650B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP3620650B2 (ja) | 2005-02-16 |
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