JP2003299949A - 吸着剤およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、空気中のガス状汚染物質を除去す
る吸着剤に関し、さらに詳しくは、アセトアルデヒドな
どの低級脂肪族アルデヒドに対して、高い除去性能を持
つ吸着剤に関するものである。 【解決手段】 活性炭に、アミノベンゼンスルホン酸の
アンモニウム塩が添着されている吸着剤と、活性炭にア
ミノベンゼンスルホン酸の水溶液を添着して製造する吸
着剤の製造方法。この構成によれば、安定的に低級脂肪
族アルデヒドの除去性能が高い吸着剤の製造方法を提供
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中のガス状汚
染物質を除去する吸着剤に関し、さらに詳しくは、アセ
トアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドに対して、高
い除去性能を持つ吸着剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】室内や車内などの生活空間においては、
悪臭や有害ガスなどの様々なガス状汚染物質が発生する
が、生活環境の向上に伴い、これらガス状汚染物質を除
去し、快適な生活環境を維持することに多くの関心が持
たれている。生活空間で発生する主なガス状汚染物質と
しては、アンモニアを代表とする塩基性ガス、酢酸を代
表とする酸性ガスやアセトアルデヒドなどの低級脂肪族
アルデヒドがあげられる。これらのうち、アンモニアな
どの塩基性ガスは鉱酸や有機酸を添着した吸着剤で中和
反応により、また、酢酸などの多くのガス状汚染物質は
活性炭などの多孔質吸着剤への物理吸着により除去され
るが、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドは
他のガス状汚染物質に比べ除去が難しい物質である。

【０００３】この課題に対して、低級脂肪族アルデヒド
の除去性能を向上した吸着剤の検討がすすめられてき
た。低級脂肪族アルデヒドは、アンモニア誘導体などの
求核試薬の攻撃を受けて求核付加反応を起こすことが知
られており、アミンが低級脂肪族アルデヒドの化学吸着
に有効であることが推定でき、添着薬剤としてアミンや
アミン塩を多孔質体に添着した吸着剤が種々提案されて
いる。

【０００４】添着薬剤としては、アニリン、塩酸ヒドロ
キシルアミンや硫酸ヒドロキシルアミン、ポリエチレン
イミン、トルイジン、アミノ安息香酸、アミノベンゼン
スルホン酸などが検討されてきたが、中でもアミノベン
ゼンスルホン酸が低級脂肪族アルデヒドとの反応に最も
有効な薬剤である。

【０００５】また、添着薬剤は表面積が大きな多孔質体
に添着した方が、低級脂肪族アルデヒドと有効に反応す
る薬剤の添着量を多くすることができ、その結果として
低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着剤とすること
が可能であることから、多孔質体の中でも比表面積が大
きい活性炭が、薬剤を添着する多孔質体としては最も効
果的である。

【０００６】しかし、活性炭にアミノベンゼンスルホン
酸を添着した吸着剤では、充分な低級脂肪族アルデヒド
除去性能を発現できない場合があり、安定的に高い低級
脂肪族アルデヒド除去性能を発現できる吸着剤が要求さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、安定的に高い低級脂肪族アルデヒドの除去性能を有
する吸着剤及びその製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、各請求項記
載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る吸
着剤の特徴構成は、活性炭にアミノベンゼンスルホン酸
のアンモニウム塩が添着されていることにある。

【０００９】本発明者は、活性炭にアミノベンゼンスル
ホン酸を添着した吸着剤で、充分な低級脂肪族アルデヒ
ド除去性能を発現できない原因が活性炭にあるものと考
え、活性炭の諸特性とアミノベンゼンスルホン酸を添着
した後の低級脂肪族アルデヒド除去性能との関係を詳し
く調査した結果、アミノベンゼンスルホン酸を添着する
活性炭のｐＨが低級脂肪族アルデヒド除去性能に影響す
ることを見出した。

【００１０】また、アミノベンゼンスルホン酸の低級脂
肪族アルデヒドとの反応性を阻害する要因について調査
した結果、アルカリ金属やアルカリ土類金属が存在する
と、アミノベンゼンスルホン酸のスルホン基がアルカリ
金属やアルカリ土類金属と反応して、低級脂肪族アルデ
ヒドとの反応性が著しく低い塩を生成してしまうことを
見出した。

【００１１】活性炭は、一般にヤシガラやオガクズ、石
炭などの天然物質を炭材として、それを炭化および賦活
して製造される。これら炭材には灰分が存在しており、
炭化、賦活して活性炭にした後にも数％程度の灰分が残
存している。灰分の中にはアルカリ金属やアルカリ土類
金属が含まれており、通常は、炭化、賦活後の活性炭の
ｐＨは１０以上となっている。

【００１２】以上の知見から、活性炭にアミノベンゼン
スルホン酸を添着した吸着剤で、充分な低級脂肪族アル
デヒド除去性能を発現できないのは、活性炭の灰分とし
て含まれるアルカリ金属およびアルカリ土類金属が、添
着したアミノベンゼンスルホン酸と反応して低級脂肪族
アルデヒドの反応性を低下させていることが原因である
ことを究明した。

【００１３】本発明者は、この原因究明結果に基づき鋭
意検討した結果、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニ
ウム塩が、アミノベンゼンスルホン酸に匹敵する低級脂
肪族アルデヒドとの反応性を持ちながら、添着する活性
炭のｐＨに影響されず安定な添着薬剤であることを見出
し、本発明に到達した。

【００１４】アミノベンゼンスルホン酸は、アルカリ金
属塩やアルカリ土類金属塩になると低級脂肪族アルデヒ
ドとの反応性が著しく低下するが、アンモニウム塩では
低級脂肪族アルデヒドとの反応性が低下せず、アミノベ
ンゼンスルホン酸のスルホン基を、あらかじめアンモニ
ウム塩化しておくことにより、活性炭の灰分として含ま
れるアルカリ金属やアルカリ土類金属によるアミノベン
ゼンスルホン酸のスルホン基への攻撃が抑えられるもの
と考えられ、その結果、活性炭のｐＨに影響されず、安
定的に高い低級脂肪族アルデヒドの除去性能を有する吸
着剤を提供することができる。

【００１５】本発明に係る吸着剤の製造方法の特徴構成
は、活性炭にアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム
塩の水溶液を添着して製造することにある。

【００１６】この構成によれば、安定的に低級脂肪族ア
ルデヒドの除去性能が高い吸着剤の製造方法を提供する
ことができる。

【００１７】活性炭にアミノベンゼンスルホン酸のアン
モニウム塩を添着するには、アミノベンゼンスルホン酸
のアンモニウム塩の水溶液を使用する。方法は、特に限
定されないが、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウ
ム塩の水溶液に、活性炭を任意の時間浸漬した後活性炭
を取り出して乾燥する浸漬法や、アミノベンゼンスルホ
ン酸のアンモニウム塩水溶液を活性炭に霧状に散布した
後乾燥するスプレー法などが採用できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に詳し
く説明する。本実施形態に係る吸着剤は、活性炭にアミ
ノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が添着されて構
成されている。この吸着剤は、活性炭にアミノベンゼン
スルホン酸のアンモニウム塩の水溶液を添着して製造さ
れる。

【００１９】本発明の吸着剤に使用する活性炭の原料や
製造方法は特に限定されず、ヤシガラやオガクズ、石炭
などを原料としたものなどが使用でき、その賦活法も水
蒸気賦活法や薬品賦活法などで製造された活性炭が使用
できる。

【００２０】活性炭の形状も特に限定されず、粒状や粉
末状、粉末をバインダーとともに成型したペレット状の
ものや、粉末状や粒状のものをシート状に成形したもの
などが使用できる。また、活性炭の比表面積は、５００
ｍ²／ｇ以上、好ましくは８００ｍ²／ｇ以上、より好ま
しくは１０００ｍ²／ｇ以上である。

【００２１】アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム
塩の活性炭に対する添着量は、１〜５０重量％、好まし
くは５〜４０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％
である。添着量がこれ未満では、高い低級脂肪族アルデ
ヒド除去性能が得られず、これを超えると、活性炭の細
孔が閉塞して添着されたアミノベンゼンスルホン酸のア
ンモニウム塩が低級脂肪族アルデヒドとの反応に有効に
使用されなくなるために、高い低級脂肪族アルデヒド除
去性能が得られない。

【００２２】本発明の吸着剤は、アミノベンゼンスルホ
ン酸のアンモニウム塩の水溶液を添着液として、活性炭
を添着液に任意の時間浸漬した後に取り出して乾燥する
浸漬法や、活性炭に添着液を霧状に散布した後乾燥する
スプレー法などにより得られる。

【００２３】アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム
塩は、アミノベンゼンスルホン酸とアンモニアとの反応
生成物として得ることができ、アミノベンゼンスルホン
酸のアンモニウム塩の添着液は、あらかじめアミノベン
ゼンスルホン酸とアンモニアとの反応生成物として得た
ものを水に溶解したり、アンモニア水にアミノベンゼン
スルホン酸を加えたり、水にアミノベンゼンスルホン酸
と炭酸アンモニウムあるいは炭酸水素アンモニウムを加
えたりして調整できる。

【００２４】添着液中のアミノベンゼンスルホン酸のア
ンモニウム塩の添加量は、水１００重量部に対して１〜
５０重量部、好ましくは４〜３０重量部、より好ましく
は５〜２０重量部である。この範囲未満では、活性炭へ
のアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量
が少なくなって、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い
吸着剤が得難く、また、この範囲を越えた添着溶液を使
用すると、添着量が多くなりすぎて、活性炭の細孔が閉
塞されて低級脂肪族アルデヒド除去性能が低下する。

【００２５】アミノベンゼンスルホン酸にはｏ−アミノ
ベンゼンスルホン酸、ｍ−アミノベンゼンスルホン酸、
ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の３つの異性体があり、
これらのいずれのアンモニウム塩も使用できるが、ｐ−
アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が低級脂肪
族アルデヒドとの反応性が強く特に好ましい。

【００２６】本発明の吸着剤には、アミノベンゼンスル
ホン酸のアンモニウム塩以外に、リンゴ酸、クエン酸な
どの低級脂肪族アルデヒド以外のガス成分と反応する薬
剤や抗菌性を持たせるための抗菌剤などの薬剤をさらに
添着することができる。しかし、この場合には、アミノ
ベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の低級脂肪族アル
デヒドとの反応性を著しく低下させないように、薬剤と
添加量を選択する必要がある。また、本発明の吸着剤
は、単独で充填層などとして使用するだけでなく、他の
吸着剤と混合したり、併用したりして使用することがで
きる。

【００２７】以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳
しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではない。

【００２８】

【実施例】まず、本実施例で用いた吸着剤の試験方法を
以下に示す。

【００２９】（１）アルデヒド除去性能 吸着剤を１ｇ計量して内径１２.５ｍｍのガラス製カラ
ムに充填した。温度２５℃、相対湿度５０％に調整した
３０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含む空気を風量５Ｌ／
ｍｉｎでカラムに供給した。カラムの出口のアセトアル
デヒド濃度を７分ごとに測定し、除去率（η［％］）を
次式にアセトアルデヒド入口濃度（Ｃｉ［ｐｐｍ］）、
アセトアルデヒド出口濃度（Ｃｏ［ｐｐｍ］）を代入し
て算出した。なお、アセトアルデヒド濃度はＦＩＤ付き
ガスクロマトグラフで測定した。

【００３０】

【数１】

【００３１】この除去率が１０％に低下するまで試験を
継続し、この試験中に７分毎に測定したカラム出口のア
セトアルデヒド濃度から算出した除去率と、カラムの入
口のアセトアルデヒド濃度および風量から７分毎のアセ
トアルデヒド吸着量を求め、それらを積算してカラムに
充填した吸着剤重量で除して、吸着容量とした。この吸
着容量により、吸着剤のアルデヒド除去性能を評価し
た。

【００３２】（２）活性炭のｐＨ値 吸着剤に使用する活性炭のｐＨ値は、ＪＩＳ Ｋ１４７
４の５．１０で規定された方法で測定した。

【００３３】（実施例１）濃度２．８重量％のアンモニ
ア水１００重量部にｐ−アミノベンゼンスルホン酸２５
重量部を加えた後、水分を蒸発乾燥させて反応生成物で
あるｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を
得た。水９０ｇに、このｐ−アミノベンゼンスルホン酸
のアンモニウム塩１０ｇを加えて添着液を調整した。こ
の添着液に、粒径３０〜７０メッシュで比表面積１３５
０ｍ²／ｇ、ｐＨが１０．４の石炭を原料とする活性炭
２０ｇを投入して、攪拌しながら１分間浸漬した後、活
性炭を取り出して８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥し
て吸着剤を作製した。得られた吸着剤の薬剤添着量（対
活性炭）は２７重量％であった。

【００３４】（実施例２）実施例１で使用した活性炭
を、１規定の塩酸に３時間浸漬して、さらに水で洗浄し
た後に乾燥した。洗浄後の活性炭のｐＨは６．１に低減
した。活性炭にこの洗浄した活性炭を使用した以外は、
実施例１と同じにして吸着剤を作製した。得られた吸着
剤の薬剤添着量（対活性炭）は２７重量％であった。

【００３５】（比較例１）水９２ｇにｐ−アミノベンゼ
ンスルホン酸８ｇを加えて調整した添着液に、実施例１
で使用した活性炭２０ｇを投入して、攪拌しながら３時
間浸漬した。その後、活性炭を取り出して８０℃の熱風
乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた
吸着剤の薬剤添着量（対活性炭）は２７重量％であっ
た。

【００３６】（比較例２）活性炭に実施例２で使用した
活性炭を使用した以外は、比較例１と同じにして吸着剤
を作製した。得られた吸着剤の薬剤添着量（対活性炭）
は２７重量％であった。

【００３７】上記吸着剤について、先に説明した方法に
より劣化処理前のアルデヒド除去性能と劣化処理後のア
ルデヒド除去性能を測定した。結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】ｐ−アミノベンゼンスルホン酸を添着薬剤
として使用すると、比較例２に見られるように、洗浄し
てアルカリ金属やアルカリ土類金属を除去したｐＨが低
い活性炭に添着した場合には、高いアルデヒド除去性能
が得られるものの、比較例１に見られるように、アルカ
リ金属やアルカリ土類金属を含むｐＨが高い活性炭に添
着した場合には、高いアルデヒド除去性能が得られな
い。

【００４０】これに対して、ｐ−アミノベンゼンスルホ
ン酸のアンモニウム塩を添着薬剤として使用すると、実
施例２の洗浄してアルカリ金属やアルカリ土類金属を除
去したｐＨが低い活性炭に添着した場合にはもちろんの
こと、実施例１のアルカリ金属やアルカリ土類金属を含
むｐＨが高い活性炭に添着した場合にも高いアルデヒド
除去性能が得られ、本発明の吸着剤は、添着する活性炭
のｐＨに影響されず安定して高いアルデヒド除去性能を
発現できることがわかる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定的に低級脂肪族アルデヒド除去性能が高い吸着剤お
よびその製造方法を提供することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性炭にアミノベンゼンスルホン酸のア
   ンモニウム塩が添着されていることを特徴とする吸着
   剤。
2. 【請求項２】 活性炭にアミノベンゼンスルホン酸のア
   ンモニウム塩の水溶液を添着して製造することを特徴と
   する請求項１に記載の吸着剤の製造方法。