JP2004167145A - 脱臭フィルタ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アミノ酸類とピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン等の飽和環状第二アミン類とから形成されるイオンコンプレックス水溶液に硫酸銅、塩化亜鉛等の水溶性の金属化合物を溶解させた添着液を、多孔質担体を混抄した素材に担持させることにより脱臭フィルタを構成する。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は脱臭フィルタ及びその製造方法に関し、さらに詳しくはタバコの臭い、し尿、生ゴミ等の悪臭を除去する脱臭フィルタ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】
悪臭の除去法としては、薬剤洗浄法、吸着除去法、燃焼法、生物脱臭法、酸化法などが利用されている。吸着除去法は低濃度の臭気成分の除去にすぐれ、二次公害の心配がないので室内の空気清浄、タバコ臭の除去、下水処理場などで利用されている。
【0003】
これらの空間に発生する悪臭成分は、アンモニア、トリメチルアミンなどの塩基性ガス、メルカプタン、硫化水素などの酸性ガス、アルデヒド類、ケトン類、アルコール類などの中性ガスである。これらの臭気成分を吸着除去するために、物理的吸着剤、化学的吸着剤および化学反応を伴う吸着剤が用いられている。物理的吸着剤として最も広く利用されているのが活性炭であり、中性の臭気成分の除去に優れた効果を発揮する。
【0004】
その他、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナなどの多孔質体は無機質イオン交換体で塩基性ガスの吸着に適し、イオン交換樹脂はその官能基の種類によって酸性ガスまたは塩基性ガスの優れた吸着体である。これらの多孔質物質に酸性あるいはアルカリ性の溶液を、また、酸化剤の液体または水溶液を担持(添着)した吸着剤も多く利用されている。
【0005】
また、臭気成分と吸着剤を化学的に反応させて無臭にする方法も行われている。
例えば、アンモニアやトリメチルアミンの吸着剤としてアミドオキシム基と亜鉛、銅等の金属塩の組み合わせ(下記特許文献1参照)、第一鉄塩とL−アスコルビン酸の組み合わせ(特許文献2参照)、植物性有機酸(下記非特許文献1参照)などがある。
また、低級脂肪族アルデヒドの吸着剤としては、ヒドラジン(非特許文献2参照)、アニリン(特許文献3参照)、アニリン−無機酸の塩(特許文献4、特許文献5、特許文献6参照)、モルホリン、ピペリジン等の飽和環状アミン化合物(特許文献7参照)、芳香族アミノ酸類(特許文献8参照)等が提案されている。
硫化水素などの吸着剤としてはアルギン酸のアルカリ金属塩と還元剤(特許文献9参照)、ポリアミン類のアルカリ金属塩(特許文献10参照)等の金属塩化合物が挙げられる。
【0006】
【特許文献1】特開平3−213562号「消臭繊維及びその製法」
【特許文献2】特開昭62−250284号「洗濯耐久性消臭抗菌繊維構造物」
【特許文献3】特公昭60−54095「気相中の脂肪族アルデヒド類の吸着剤」
【特許文献4】特公平6−196号「空気浄化剤」
【特許文献5】特公平4−24095号「低級アルデヒド類の除去剤」
【特許文献6】特開平2−160042号「空気浄化剤」
【特許文献7】特開2001−524号「低級アルデヒド類の吸着剤」
【特許文献8】特公平4−39368号「低級アルデヒド類の除去剤」
【特許文献9】特開平4−109955号「脱臭剤」
【特許文献10】特開平3−296433号「脱臭剤」
【非特許文献1】新しい脱臭剤の開発と用途展開、株式会社東レリサーチセンター発行、昭和62年1月
【非特許文献2】アセトアルデヒド用吸着剤の開発に関する研究、化学工学論文集、24巻4号(1998)、p646〜p652
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術であれば下記のような課題がある。
上記悪臭成分である、酸性ガス、塩基性ガスおよび中性ガスを同一吸着剤で除去しようとすれば、性質の相反するガスに対応する吸着性または反応性を兼ね備えることが必要である。この場合、酸・塩基性の異なる全てのガスの吸着に適した吸着成分を添着あるいは含浸させると、酸・塩基性の異なる吸着成分が相互に中和反応を起こして互いにガス吸着性能を消失するために、全ての悪臭成分に対して十分な吸着性能を示す吸着剤は、いまだ開発されていない。
【0008】
従来、上記全ての悪臭成分を除去しようとする場合には、通常、酸性ガスと中性ガス(または塩基性ガスと中性ガス)の吸着剤と塩基性ガス(または酸性ガス)用の吸着剤を混合するか、または併用することにより対処している。
しかし、二種類の吸着剤を混合または併用する方法は、単位重量当たりの吸着成分の量が減少し、その結果、吸着能が低下する。また、二種類の吸着剤を製造することで製造コストが高くなる課題がある。
【0009】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記課題を解決できる、脱臭フィルタを提供することにある。
具体的な目的の一例を示すと、以下の通りである。
(a)個別に製造された複数の吸着剤を使用することなく、アンモニア、トリメチルアミン等の塩基性ガス、酢酸や硫化水素等の酸性ガス、およびアルデヒド、アルコール類等の中性ガスを一種類のフィルタで吸着除去できる優れた脱臭フィルタを提供する。
なお、上記に記載した以外の発明の課題及びその解決手段は、後述する明細書内の記載において詳しく説明する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、例えば、次のように構成したものである。
第1発明の脱臭フィルタは、飽和環状第二アミン類とアミノ酸類から形成されるイオンコンプレックスと、水溶性金属化合物とを多孔質担体に担持したことを特徴とする。
第2発明は、第1発明において、前記飽和環状第二アミン類がピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、N(2−アミノエチル)ピペラジンなどのピペラジン誘導体の中から選ばれた1種または2種以上の混合物であることを特徴とする。
【0011】
第3発明は、第1発明ないし第2発明のいずれか一つに記載の発明において、前記アミノ酸類がグリシン、アラニン、バリン、リシンの中から選ばれた1種または2種以上の混合物であることを特徴とする。
第4発明は、第1発明ないし第3発明のいずれか一つに記載の発明において、前記水溶性金属化合物が銅化合物、亜鉛化合物、ニッケル化合物、鉄化合物の中から選ばれた1種または2種以上の混合物であることを特徴とする。
第5発明は、第1発明ないし第4発明のいずれか一つに記載の発明において、前記多孔質担体が活性炭であることを特徴とする。
第6発明は、第1発明ないし第4発明のいずれか一つに記載の発明において、前記多孔質担体が活性炭混抄紙で構成されることを特徴とする。
【0012】
第7発明の脱臭フィルタの製造方法は、飽和環状第二アミン類とアミノ酸類から形成されるイオンコンプレックスと、水溶性金属化合物とを含んだ添着液を作り、その添着液を多孔質担体に担持させ、担持させた多孔質担体を乾燥させることにより脱臭フィルタを製造することを特徴とする。
第8発明は、第7発明において、前記多孔質担体が活性炭混抄紙であり、その活性炭混抄紙に前記添着液を担持させることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
上記本発明についてさらに説明する。
上記本発明において「脱臭フィルタ」とは悪臭成分の除去を行う吸着成分を、「多孔質担体」に担持させたものを言う。前記「多孔質担体」は多孔質を構成する物質で定型体に構成しても、多孔質担体を担持させた紙・布帛・不織布などで構成しても良い。なお、最終的に形成される脱臭フィルタ全体の形状、構造などは特に限定されない。
上記本発明に係るイオンコンプレックスの構成物質であるアミノ酸類としては、グリシン、アラニン、ロイシン、バリン等のモノアミノカルボン酸類と、リシン、ヒドロキシリシン、アルギニン、グルタミン等のジカルボン酸類が挙げられる。
【0014】
また、飽和環状第二アミン類としては、六員環のものとして、ピペラジン、ピぺリジン、N−メチルピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、N(2−アミノエチル)ピペラジン等が挙げられ、五員環のものとしては、ピロリジン、チアゾリジン等が挙げられる。
第1発明〜第6発明ではイオンコンプレックスと水溶性金属化合物が多孔質担体に担持されていれば良い。なお、第1発明〜第6発明において、イオンコンプレックスと水溶性金属化合物を多孔質担体に担持させる形態としては、前記イオンコンプレックス水溶液に水溶性金属化合物を溶解させた添着液を多孔質担体に添着させるような場合も含む。
【0015】
水溶性金属化合物としては硫酸銅、塩化銅、硝酸銅、炭酸銅、酢酸銅等の銅化合物、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、炭酸亜鉛、酢酸亜鉛等の亜鉛化合物、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、炭酸ニッケル、酢酸ニッケル等のニッケル化合物、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化鉄、硝酸鉄等の鉄化合物、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアムミニウム化合物などが挙げられる。
【0016】
イオンコンプレックスは、アミノ酸と飽和環状第二アミンとのモル比が1.2対1から1対1.2で形成されるものが好ましい。
水溶性金属化合物は、イオンコンプレックスの10分の1モルから等モル比まで溶解したものが好ましい。
活性炭としては、例えば木炭、ヤシ殻等の有機質、石油ピッチ、コークス等の化石燃料、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル等の合成高分子を原料とする物が挙げられるが、本発明の多孔質担体としてはいずれの原料から製造されたものでもよく、表面積500〜2000m2/gのものが利用できる。好ましくは1000〜2000m2/gの活性炭が好適で、粉末または繊維状で使用されることが好ましい。
【0017】
脱臭フィルタが紙などの多孔質担体が担持された素材を有するときは、素材に含まれる活性炭の量は、坪量50〜90重量%が好ましいが、さらに好ましくは60〜80重量%である。50重量%より小さいと単位重量当たりの吸着能が小さくなり、90重量%より多いと、例えば活性炭微細粒子の剥離などが起こる。
【0018】
第5発明において、多孔質担体の一例として使用される活性炭は、その形状、製造方法は問わない。例えば活性炭の形状としては、脱臭フィルタの形状に対応して製造された平板形、ハニカム形、プリーツ形などの形状が挙げられる。また、前記したように活性炭を粒径の小さいもの、繊維状などに成形して、紙、布などの素材に混抄、添着等させた構成でも良い。
例えば、上記第6発明に例示されるように多孔質担体を活性炭混抄紙で構成することもできる。このような活性炭混抄紙に前記イオンコンプレックスと水溶性金属化合物を担持させることにより、吸着性能を高度に発揮できる脱臭フィルタを構成することができる。
【0019】
第7発明において、イオンコンプレックスと水溶性金属化合物によって前記添着液を作る場合の方法・手順は問わない。通常は、飽和環状第二アミン類とアミノ酸類から形成されるイオンコンプレックス水溶液に水溶性金属化合物を溶解させることにより添着液を作る場合が多い。
【0020】
以上説明したように、本発明者らは、前述の課題に鑑み、鋭意検討した結果、飽和環状第二アミン類とアミノ酸類から形成されるイオンコンプレックスと水溶性金属化合物とを多孔質担体に担持したもので脱臭フィルタを構成することにより、酸性、塩基性および中性の悪臭ガスを効率よく除去し、実用上、十分な期間において吸着性能を発揮する脱臭フィルタが得られることを発見した。
例えば、ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン等の飽和環状第二アミン類とアミノ酸類とから形成されるイオンコンプレックス水溶液に硫酸銅、塩化亜鉛等の水溶性の金属化合物を溶解させた添着液を、多孔質担体を混抄した素材に担持させることにより脱臭フィルタを構成する。このような脱臭フィルタは酸性、塩基性および中性の悪臭ガスを極めて効率よく吸着除去し、吸着性能を長期間保持することができた。
【0021】
【実施例】
以下、実施例および試験例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
[実施例1]
水100部にグリシン2.25部とヒドロキシエチルピペラジン3.90部を溶解し、これに1モル濃度の硫酸銅水溶液5部を加えて添着液を調製する。この添着液を活性炭70%含有する坪量70g/m2の活性炭紙に自重の2倍量を吸収させ、室温で水分を蒸発させたのち65℃で30分間乾燥させて脱臭フィルタを製造した。
【0022】
[実施例2]
水100部にグリシン2.25部とピペラジン2.58部を溶解し、これに1モル濃度の硫酸銅水溶液5部を加えて添着液を調製する。この添着液を活性炭70%含有する坪量70g/m2の活性炭紙に自重の2倍量を吸収させ、室温で水分を蒸発させたのち65℃で30分間乾燥させて脱臭フィルタを製造した。
[実施例3]
水100部にグリシン2.25部とヒドロキシエチルピペラジン3.90部を溶解し、これに1モル濃度の酢酸亜鉛水溶液5部を加えて添着液を調製する。この添着液を活性炭70%含有する坪量70g/m2の活性炭紙に自重の2倍量を吸収させ、室温で水分を蒸発させたのち65℃で30分間乾燥させて脱臭フィルタを製造した。
【0023】
[実施例4]
水100部にグリシン2.25部とピペラジン2.58部を溶解し、これに1モル濃度の酢酸亜鉛水溶液5部を加えて添着液を調製する。この添着液を活性炭70%含有する坪量70g/m2の活性炭紙に自重の2倍量を吸収させ、室温で水分を蒸発させたのち65℃で30分間乾燥させて脱臭フィルタを製造した。
【0024】
[比較例1]
水100部にピペラジン2.58部を溶解した添着液を、活性炭70%含有する坪量70g/m2の活性炭紙に自重の2倍量を吸収させ、室温で水分を蒸発させたのち65℃で30分間乾燥させて脱臭フィルタを製造した。
[比較例2]
水100部にグリシン2.58部とピペラジン2.58部を溶解して添着液を調製する。この添着液を活性炭70%含有する坪量70g/m2の活性炭紙に自重の2倍量を吸収させ、室温で水分を蒸発させたのち65℃で30分間乾燥させて脱臭フィルタを製造した。
【0025】
実施例および比較例に示した脱臭フィルタにおいて、表1に塩基性ガス吸着能と中性ガス吸着能を示し、表2に酸性ガス吸着能を示した。
本実施例1〜4は比較例1,2と比べて塩基性ガス、酸性ガス及び中性ガスの全てにおいて良好な吸着性能を示すことが判明した。
また、本実施例1〜4の脱臭フィルタでは、実用上、十分な長期間にわたって吸着性能を保持できることを確認した。
さらに、このような本実施例の構成であれば、水溶性金属化合物を含んでいるので、含まない脱臭フィルタに比較して燃えにくい脱臭フィルタであることが期待できる。
【0026】
【表1】
【表2】
【0027】
なお、前記活性炭紙は、粉末活性炭70部とバインダー繊維を含む合成繊維30部、アクリルエマルジョン1部を水に分散させ、これに適当量のポリアクリルアミド系高分子凝集剤を加えて抄紙機で湿式抄紙して製造した。
【0028】
吸着能の測定は、以下の方法に従って行った。
▲1▼アセトアルデヒド吸着能の測定:アセトアルデヒド吸着能は、攪拌ファン付き5リットル容密閉容器に脱臭フィルタ0.12gを入れたのち、アセトアルデヒドガス200ppmを充満し、20分後の残留濃度をガスクロマトグラフにより測定して求めた。
▲2▼アンモニア吸着能の測定:アンモニア吸着能は、攪拌ファン付き5リットル容密閉容器に脱臭フィルタ0.6gを入れたのち、アンモニア200ppmを充満し、20分後の残留濃度を検知管により測定して求めた。
▲3▼酢酸吸着能の測定:酢酸吸着能は、攪拌ファン付き5リットル容密閉容器に脱臭フィルタ0.12gを入れたのち、酢酸200ppmを充満し、20分後の残留濃度をガスクロマトグラフにより測定して求めた。
【0029】
【発明の効果】
第1発明及び第7発明であれば、個別に製造された複数の吸着剤を使用することなく、塩基性ガス、酸性ガス及び中性ガスを一種類のフィルタで吸着除去できる優れた脱臭フィルタを提供できた。
Claims (8)
- 飽和環状第二アミン類とアミノ酸類から形成されるイオンコンプレックスと、水溶性金属化合物とを多孔質担体に担持したことを特徴とする、脱臭フィルタ。
- 請求項1に記載の脱臭フィルタにおいて、前記飽和環状第二アミン類がピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、N(2−アミノエチル)ピペラジンなどのピペラジン誘導体の中から選ばれた1種または2種以上の混合物である、脱臭フィルタ。
- 請求項1ないし請求項2のいずれか一項に記載の脱臭フィルタにおいて、前記アミノ酸類がグリシン、アラニン、バリン、リシンの中から選ばれた1種または2種以上の混合物である、脱臭フィルタ。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の脱臭フィルタにおいて、前記水溶性金属化合物が銅化合物、亜鉛化合物、ニッケル化合物、鉄化合物の中から選ばれた1種または2種以上の混合物である、脱臭フィルタ。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の脱臭フィルタにおいて、前記多孔質担体が活性炭である、脱臭フィルタ。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の脱臭フィルタにおいて、前記多孔質担体が活性炭混抄紙で構成される、脱臭フィルタ。
- 飽和環状第二アミン類とアミノ酸類から形成されるイオンコンプレックスと、水溶性金属化合物とを含んだ添着液を作り、その添着液を多孔質担体に担持させ、担持させた多孔質担体を乾燥させることにより脱臭フィルタを製造することを特徴とする、脱臭フィルタの製造方法。
- 請求項7に記載の脱臭フィルタの製造方法において、前記多孔質担体が活性炭混抄紙であり、その活性炭混抄紙に前記添着液を担持させる、脱臭フィルタの製造方法。
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