JP2003299950A - 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】ｐＨが９．０以下の活性炭に、アミノベン
ゼンスルホン酸が添着されている吸着剤と、ｐＨが９．
０以下になるまで洗浄した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、ｐＨが９．０以下の活性炭に、アミ
ノベンゼンスルホン酸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】この原因究明結果に基づき検討した結果、
活性炭に灰分として含まれるアルカリ金属およびアルカ
リ土類金属を除去して、ｐＨを９．０以下にした活性炭
にアミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤では、添
着したアミノベンゼンスルホン酸の低級脂肪族アルデヒ
ドとの反応性が低下しないことを見出した。つまり、ｐ
Ｈを９．０以下にした活性炭にアミノベンゼンスルホン
酸を添着すれば、安定的に高い低級脂肪族アルデヒド除
去性能を有する吸着剤を提供することができる。

【００１４】本発明に係る吸着剤の製造方法の特徴構成
は、ｐＨが９．０以下になるまで洗浄した活性炭にアミ
ノベンゼンスルホン酸の水溶液を添着して製造すること
にある。

【００１５】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。

【００１６】活性炭のｐＨは通常１０以上であるが、水
や酸水溶液を使用して洗浄することによりｐＨを９．０
以下にすることができる。活性炭を水や酸水溶液の中に
浸漬しておけば、活性炭に含まれる灰分が徐々に溶出し
てｐＨが次第に低下していき、本発明の吸着剤に必要な
ｐＨが９．０以下の活性炭を得ることができる。

【００１７】洗浄に酸水溶液を使用する場合の酸の種類
や濃度は特に限定されないが、０．１〜２規定の塩酸が
好ましい。

【００１８】このようにしてｐＨが９．０以下になるま
で洗浄した後の活性炭にアミノベンゼンスルホン酸を添
着するには、アミノベンゼンスルホン酸の水溶液を使用
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。

【００１９】アミノベンゼンスルホン酸は水に難溶性で
あり、高溶解濃度の水溶液を調整することができないの
で、添着に使用するアミノベンゼンスルホン酸の水溶液
には未溶解のアミノベンゼンスルホン酸を含んでいても
良い。

【００２０】

【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、ｐＨが９．０
以下の活性炭に、アミノベンゼンスルホン酸が添着され
て構成されている。この吸着剤は、ｐＨが９．０以下に
なるまで洗浄した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される。

【００２１】本発明の吸着剤に使用する活性炭は、ｐＨ
が９．０以下であることが必要である。活性炭のｐＨ
は、ＪＩＳ Ｋ１４７４の５．１０で規定された方法で
測定した値であり、ｐＨがこれを超える活性炭では、活
性炭に含まれるアルカリ金属やアルカリ土類金属の灰分
により、添着し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が阻害されて、高い低級脂肪族
アルデヒド除去性能を有する吸着剤が得られない。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】活性炭のｐＨは通常１０以上であるが、水
や酸水溶液を使用して洗浄することにより、ｐＨが９．
０以下の活性炭が得られる。活性炭を水や酸水溶液の中
に浸漬しておけば、活性炭に含まれる灰分が徐々に溶出
してｐＨが次第に低下していくが、１回の洗浄でｐＨの
低減効果が不十分な場合には、ｐＨが９．０以下になる
まで洗浄を繰り返して行うことが必要である。

【００２５】洗浄効果としては、酸水溶液を使用した方
が大きい。酸水溶液を使用する場合の酸の種類や濃度は
特に限定されないが、０．１〜２規定の塩酸が好まし
い。また、酸水溶液で洗浄した後には、活性炭に残存す
る酸を除去するために、最後に水で洗浄した方が良い。

【００２６】アミノベンゼンスルホン酸の活性炭に対す
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。

【００２７】本発明の吸着剤は、アミノベンゼンスルホ
ン酸の水溶液を添着液として、ｐＨが９．０以下の活性
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、ｐＨが９．０以下の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。

【００２８】アミノベンゼンスルホン酸は水に難溶性で
あり、２０℃で水１００ｇに１ｇ程度しか溶解しないの
で、高溶解濃度の水溶液を調整することができないが、
添着液には未溶解のアミノベンゼンスルホン酸が含まれ
ていても良い。

【００２９】添着液中のアミノベンゼンスルホン酸の添
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。

【００３０】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、
これらのいずれも使用できるが、ｐ−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性が強く特に
好ましい。

【００３１】本発明の吸着剤には、アミノベンゼンスル
ホン酸以外に、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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】

【数１】

【００３６】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。

【００３７】（実施例１）粒径３０〜７０メッシュで比
表面積１３５０ｍ²／ｇ、ｐＨが１０．４の石炭を原料
とする活性炭を、水に３時間浸漬して洗浄した後に乾燥
した。洗浄後の活性炭のｐＨは８．１に低減した。水９
５ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて調整
した添着液に、洗浄した活性炭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２０重
量％であった。

【００３８】（実施例２）実施例１で使用した粒径３０
〜７０メッシュで比表面積１３５０ｍ²／ｇ、ｐＨが１
０．４の石炭を原料とする活性炭を、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。水９５ｇにｐ−
アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて調整した添着液
に、洗浄した活性炭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２１重量％であっ
た。

【００３９】（比較例１）水９５ｇにｐ−アミノベンゼ
ンスルホン酸５ｇを加えて調整した添着液に、実施例１
で使用した粒径３０〜７０メッシュで比表面積１３５０
ｍ²／ｇ、ｐＨが１０．４の石炭を原料とする活性炭２
０ｇを洗浄しないでそのまま投入して、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２０重量％であっ
た。

【００４０】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。

【００４１】

【表１】

【００４２】ｐＨの高い活性炭にｐ−アミノベンゼンス
ルホン酸を添着した比較例１の吸着剤に比べ、洗浄して
ｐＨを９．０以下にした活性炭にｐ−アミノベンゼンス
ルホン酸を添着した実施例１および２の吸着剤は高いア
ルデヒド除去性能を有することがわかる。

【００４３】

【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】ｐＨが９．０以下の活性炭に、アミノベン
   ゼンスルホン酸が添着されていることを特徴とする吸着
   剤。
2. 【請求項２】ｐＨが９．０以下になるまで洗浄した活性
   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
   することを特徴とする請求項１に記載の吸着剤の製造方
   法。