JP2004209447A - ガス吸着方法及びガス吸着剤 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト、時間、手間をかけることなく、良好な吸着能力を発揮できるガス吸着方法及びガス吸着剤の提供。
【解決手段】天然の黒ぼく土、特に、熊本県阿蘇谷の黒ぼく土を用いて例えば硫化水素、アンモニア、プロピオン酸、二硫化メチル、メチルメルカプタン、トリメチルアミンなどのガスを吸着させることとした。また、前記黒ぼく土を風乾または強制乾燥した後、適宜水分を補給させて混合攪拌機により球状に造粒させ、ガスの種類や濃度、用途に応じて様々な分量に調整して使用するすることとした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、黒ぼく土を用いて硫化水素ガスやアンモニアガスなどのガスを吸着させる方法及びガス吸着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
黒ぼく土（分類名：火山灰性腐植土）は、主に阿蘇山、岩手山、富士山、赤城山などの火山地帯に分布している腐植酸に富む黒または茶褐色の黒い表層土を有する火山灰土壌であり、約１億年前に火山から噴出した軟質火山灰が、地上に繁茂した植物や動物の死骸の上に降灰し、約５０００年以上埋没している間に風化して生成されたものである。
【０００３】
上述した火山地帯のうち、阿蘇山は約３０万年前に噴火し、その後、現在までに４回の噴火を繰り返している比較的新しい活火山であり、かつて、阿蘇山周辺には上述した過程で黒ぼく土が生成された。
その後、阿蘇谷を主とする一部の地域では、黒ぼく土を通過した地下水が自噴してカルデラ湖が形成され、前記自噴した熱水や岩石中に含まれる鉄分が湖底に沈殿堆積を続け、帯黄色をした黄土と呼ばれる地層が形成された。
そして、現在の阿蘇谷一帯の地表面は、前記カルデラ湖の水分が完全に蒸発して前記黄土が表出するという特異な様相を呈している。
前記黄土は硫化水素ガス吸着剤や家畜の鉄分補給飼料として活用されているが、黄土の下層に堆積した黒ぼく土は、その利用価値が見出せず活用されていない。
【０００４】
また、黒ぼく土をガス吸着剤として利用する技術として、黒ぼく土から精製された珪素、アルミニウム並びに鉄を少なくとも３０％以上含む無機高分子化合物の粉末と、腐植土壌を精製した有機質の腐植物質の粉末と、からなる吸着剤の開示がなされている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１１８１６８号公報 （第１頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の黒ぼく土を利用したガス吸着剤は、高度な精製加工処理や添加剤配合などを行わないと十分な効果が期待できず、実用化までに時間、手間、コストが大変かかるという問題点があった。
本発明は、熊本県阿蘇谷の黄土の下層に堆積した黒ぼく土が、ガス吸着剤として周知である黄土や活性炭よりも優れた吸着能力を有することに着目してなされたものであって、その目的とするところは、天然の黒ぼく土を用いて、時間、手間、コストをかけずにガスを効率的に吸着できるガス吸着方法及びガス吸着剤を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のガス吸着方法では、天然の黒ぼく土を用いてガスを吸着させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のガス吸着方法において、熊本県阿蘇谷の黒ぼく土を用いてガスを吸着させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のガス吸着剤では、請求項１または２記載のガス吸着方法において、前記ガスが硫化水素ガスまたはアンモニアガスであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載のガス吸着剤では、天然の黒ぼく土からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明では、請求項４記載のガス吸着剤において、黒ぼく土が熊本県阿蘇谷の黒ぼく土であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明では、請求項４または５記載のガス吸着剤において、黒ぼく土を造粒して得られることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス吸着方法及びガス吸着剤の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の黒ぼく土は、熊本県阿蘇谷の黄土の下層で産出され、非晶質の火山灰土壌で鉱物学的には、アロフェン、イモゴライトなどのアルミノ珪酸塩や石英、しそ輝石などから成るものである。
【００１４】
次表１に阿蘇谷で産出された黒ぼく土と他の地域で採取された黒ぼく土の化学組成を示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
上記表に示すように、熊本県阿蘇地方の黒ぼく土は、鉄、カルシウム、マグネシウムが他の地域で採取された黒ぼく土と比べて大変多く含まれていた。
【００１７】
次に、阿蘇谷の黒ぼく土のガス吸着能力の実験を行った。
先ず、阿蘇谷の黒ぼく土と市販品の吸着剤に硫化水素ガスをそれぞれ吸着させて比較実験を行った。
実験方法は、図１（ａ）に示すように、黒ぼく土及び既存脱硫化水素吸着剤を円柱型、半管状型に成型したそれぞれの試料を吸着セルに１００ｇ入れ窒素ガスで希釈した２０％濃度の硫化水素ガスを３０〜１５０ｍｌ／分で吸着させ、酢酸鉛溶液が硫化鉛の黒色変化したところを終点とした。
そして、前記終点までの時間及び流速の積算によって試料の単位重量当たりの硫化水素ガス吸着量を求めた。
【００１８】
図１（ｂ）に測定結果をグラフにて示す。
図において、硫化水素ガスの流速が８０ｍｌ／ｍの場合、円柱型及び半管状型の両方の試料が市販品と比べて優れた吸着能力を示した。
【００１９】
また、アンモニアガスについても同様の実験を行った。
実験方法は、図２（ａ）に示すように、黒ぼく土は乾燥した粉末状試料、活性炭は粒状・粉砕炭をそのまま採取し、吸着セルに２．５ｍｌ入れ、窒素ガスで希釈したアンモニアガス２００ｐｐｍを８０ｍｌ／分で吸着させ、０．５％ホウ酸溶液に吸収させた。得られた吸収液はＪＩＳ Ｋ ００９９のインドフェノール青吸光光度法でアンモニア濃度を測定した。
【００２０】
図２（ｂ）に測定結果をグラフにて示す。
図において、アンモニアガスの流速が８０ｍｌ／ｍの場合、阿蘇黒ぼく土、粒状活性炭、ヤシ殻炭を比較した結果を示した。吸着開始１時間目から粒状活性炭、ヤシ殻炭は吸着率が悪い。これに対し、阿蘇黒ぼく土は１８時間経過しても良好なアンモニアガスの吸着能力を示し実用に耐えうると考えられる。
【００２１】
同様に、アンモニアガスの流速が８０ｍｌ／ｍの場合、他の地域の黒ぼく土との比較実験を行った結果を図２（ｃ）に示した。図において合志産黒ぼく土は７時間経過すると吸着率の低下が見られたが、阿蘇黒ぼく土は１８時間経過しても吸着率が低下しせず、十分に実用化に耐えうると考えられる。
【００２２】
次に、阿蘇谷の黒ぼく土と他の地域で採取された黒ぼく土のアンモニアガス及び硫化水素ガスの比較実験を行った。
なお、アンモニアガス吸着量は６％アンモニアガスを吸着セルを通し、ネスラー試薬を入れた吸収液が黄色になった時点を終点とし、時間と流速から吸着量を産出した結果である。
次表２に測定結果を示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
上記表２に示すように、阿蘇谷の黒ぼく土は、他の地域で採取された黒ぼく土の硫化水素ガス及びアンモニアガスに対する吸着量を大幅に上回り、さらに他の地方の黒ぼく土で採取した黒ぼく土について行った場合も同様の結果が得られた。
従って、黒ぼく土、特に熊本県阿蘇谷の黒ぼく土がガス吸着剤として好適であり、高度な加工や精製処理を行うことなく、十分な能力を発揮できると証明されたものと考えられる。
【００２５】
次に、黒ぼく土を造粒する方法について説明する。
阿蘇谷の黒ぼく土は、もともとカルデラ湖の湖底下層に堆積していたため、粘土質であり様々な形に容易に造形することができるが、造粒する際には、風乾または強制乾燥した後、適宜水分を補給させて混合攪拌機により球状に造粒させる。
なお、球状の大きさは適宜設定することができるが、表面の空気に触れる割合を多くするために、直径を１０ｍｍ以下にするのが適当である。
従って、造粒された黒ぼく土をガスの種類や濃度、用途に応じて様々な分量に調整して使用することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、本実施の形態の黒ぼく土は、アンモニアガスと硫化水素ガスについて実験したが、その他のガス、例えばプロピオン酸、二硫化メチル、メチルメルカプタン、トリメチルアミンなどのガス吸着剤として使用しても良い。
【００２７】
また、黒ぼく土をガスが溶存した溶液に浸し、黒ぼく土にガスを吸着させて取り除くようにすることもできる。
さらに、黒ぼく土は任意の形状に形成できる。例えばシート状に形成して表面の空気との接触面積を広げることは当然考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明してきたように本発明のガス吸着方法及びガス吸着剤は、天然の黒ぼく土を用いてガスを吸着させることとしたため、従来と比べて高度な精製加工処理や添加剤配合を行う必要がないため、実用化する際も余計な手間やコストがかからず、容易に実用化できる。
臭気ガスとして周知である硫化水素やアンモニアガスを吸着させることにより、化学工場や様々な施設での臭気処理に活用できる。
【００２９】
また、熊本県阿蘇谷の黒ぼく土を用いてガスを吸着させることにより、他の黒ぼく土と比べて著しく吸着能力が向上した吸着剤となる。
【００３０】
さらに、黒ぼく土を造粒することにより、様々な用途に応じて使用量を適宜変更でき、ガスの種類や濃度に合わせた理想的なガス吸着剤を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】柱状及び半円形状に形成した黒ぼく土と市販品とを硫化水素ガスに吸着させて比較実験を行った実験方法（ａ）と結果（ｂ）を示す図である。
【図２】黒ぼく土、粒状活性炭と、ヤシ殻炭にアンモニアガスをそれぞれ吸着させて比較実験を行った実験方法（ａ）と結果を示す図（ｂ）である。
【図３】他の地域の黒ぼく土との比較実験結果を示す図である。

Claims (6)

1. 天然の黒ぼく土を用いてガスを吸着させることを特徴とするガス吸着方法。
2. 前記黒ぼく土が熊本県阿蘇谷の黒ぼく土であることを特徴とする請求項１記載のガス吸着方法。
3. 前記ガスが硫化水素ガスおよび／またはアンモニアガスであることを特徴とする請求項１記載のガス吸着方法。
4. 天然の黒ぼく土からなることを特徴とするガス吸着剤。
5. 前記黒ぼく土が熊本県阿蘇谷の黒ぼく土であることを特徴とする請求項４記載のガス吸着剤。
6. 前記黒ぼく土を造粒して得られることを特徴とする請求項４または５記載のガス吸着剤。

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