JP2005246374A - 吸着剤および脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対象とする臭気成分を十分に分解して高い脱臭効果を得ることができ、しかも、その脱臭効果を長期間に渡って維持することができる吸着剤、およびそれを備えた脱臭装置を提供すること。
【解決手段】 酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、脱離酵素、異性化酵素および合成酵素からなる群から選ばれる少なくとも２種の酵素を、被処理ガスの臭気成分に対する吸着能を有する担体に担持させる。このような担体を含む吸着剤は、対象とする臭気成分を十分に分解して高い脱臭効果を得ることができ、脱臭効果を長時間に渡って維持することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、脱臭のために用いる吸着剤、およびそれを備えた脱臭装置に関する。

従来より、ガス中の臭気成分を吸着剤に吸着させてガスの臭気を除去することが知られている。特許文献１によれば、表面に脂肪分解酵素であるリパーゼを担持させた吸着剤が開示されている。
特開２００２−９５７３０号公報

しかし、このような吸着剤では、リパーゼは油分を分解できるのみで、十分な脱臭効果を発揮することが困難であった。また、このような吸着剤では、リパーゼが担持された状態を長期間に渡って維持することはできず、リパーゼによる活性がすぐに消失するという不具合がある。
そこで、本発明の目的は、対象とする臭気成分を十分に分解して高い脱臭効果を得ることができ、しかも、その脱臭効果を長期間に渡って維持することができる吸着剤、およびそれを備えた脱臭装置を提供することにある。

本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意研究した結果、酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、脱離酵素、異性化酵素および合成酵素からなる群から選ばれる少なくとも２種の酵素（複合酵素）を担持した担体を含む吸着剤により、臭気成分を十分分解できる知見を見出し、さらに研究を進め、本研究をするに至った。
すなわち、本発明は、
（１） 酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、脱離酵素、異性化酵素および合成酵素からなる群から選ばれる少なくとも２種の酵素を担持し、被処理ガスの臭気成分に対する吸着能を有する担体を含むことを特徴とする、吸着剤、
（２） 前記担体の形状が、ハニカム状であることを特徴とする、前記（１）に記載の吸着剤、
（３） 前記担体が、さらに、金属イオンを含む水溶液、金属塩、金属酸化物および金属からなる群から選ばれる少なくとも１種の酵素の活性を向上させる酵素活性向上物質を含むことを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の吸着剤、
（４） 被処理ガスの臭気成分を除去するための脱臭装置であって、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の吸着剤と、前記吸着剤に対して被処理ガスの通過方向の上流側または下流側に配置されるフィルターと、前記吸着剤または前記フィルターに酵素を含む酵素補充液を供給する供給手段とを備えることを特徴とする、脱臭装置、
（５） 被処理ガスの臭気成分が、硫黄含有化合物、窒素含有化合物、アルデヒド類、有機酸類、炭化水素類、エステル類、ケトン類および油類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする、前記（４）に記載の脱臭装置
を提供するものである。

本発明の吸着剤および脱臭装置によれば、対象とする臭気成分を十分に分解して高い脱臭効果を得ることができ、しかも、その脱臭効果を長期間に渡って維持することができる。

本発明において、酸化還元酵素（オキシドレダクターゼ）としては、例えば、デヒドロゲナーゼ、レダクターゼ、オキシダーゼ、パーオキシダーゼ、ヒドロキシラーゼ、オキシゲナーゼ、カタラーゼなどが挙げられる。
本発明において、転移酵素（トランスフェラーゼ）としては、例えば、キナーゼなどが挙げられる。

本発明において、加水分解酵素（ヒドロラーゼ）としては、例えば、エステラーゼ、アミラーゼ、リパーゼ、プロテアーゼなどが挙げられる。
本発明において、脱離酵素（除去酵素；リアーゼ）としては、例えば、デカルボキシラーゼ、デアミナーゼ、ヒドラターゼなどが挙げられる。
本発明において、異性化酵素（イソメラーゼ）としては、例えば、幾何学的異性化酵素、構造的異性化酵素などが挙げられる。

本発明において、合成酵素（リガーゼ）としては、例えば、シンセターゼなどが挙げられる。
本発明では、これらの酵素は、上記酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、脱離酵素、異性化酵素および合成酵素のそれぞれの酵素群のうち、異なる２種以上の酵素群に属するものを併用するものとし、異なる４種以上の酵素群に属するものを併用することが好ましい。２種類以上の酵素群を併用することにより、対象とする臭気成分をほぼ完全に分解することができ、脱臭効果の向上を図ることができる。

また、これらの各酵素は、２種類以上併用することができ、好ましくは５種類以上、より好ましくは１０種類以上併用することができる。
本発明において、吸着剤に吸着される被処理ガスの臭気成分（ミスト状の有機物を含む。）は、特に限定されないが、例えば、硫化水素、メチルメルカプタンなどのメルカプタン類、硫黄などのスルフィド類、二硫化メチルなどのジスルフィド類などの硫黄含有化合物、例えば、アンモニア、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン類などの窒素含有化合物、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデヒド類、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ吉草酸などの有機酸類、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、例えば、油脂、脂肪族炭化水素などの油類が挙げられる。

被処理ガスの濃度は、例えば、容量基準で０．００１〜１０００ｐｐｍ程度であり、臭気濃度で５０〜２００００ｐｐｍ程度である。なお、本発明の吸着剤では、これら臭気成分を単独または複数種類吸着することができる。
本発明において、これらの酵素を担持する担体は、除去対象の臭気成分に対する吸着能を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、木質系や石炭系の活性炭、ゼオライト、ケイ酸塩、シリカ、アルミナ、セラミック、樹脂などからなるものなどが挙げられる。すなわち、担体は、無機物であってもよく、有機物であってもよい。また、担体は、天然物であってもよく、合成物であってもよい。これらの担体は、単独または２種以上併用することができる。

また、これらの担体の形状は、特に限定されないが、例えば、粒状、円柱状、球状、角状、十字状、星状、ヒトデ状、歯車状、円筒状、マカロニ状、ハニカム状、レンコン状、繊維状（不繊布、毛玉状を含む。）、紐状などが挙げられる。
これらの担体の形状のうち、好ましくは、ハニカム状、繊維状が挙げられ、より好ましくは、ハニカム状が挙げられる。ハニカム状の担体を用いた場合、吸着剤に対して、被処理ガスの通気抵抗を著しく小さくすることができるとともに、被処理ガスの接触効率を著しく大きくすることができ、さらに、被処理ガスの相対湿度が高い場合でも、通気抵抗の増加がなく脱臭性能を高く維持できる。

これらの形状の担体を、単独または２種以上併用することができる。
また、担体は、多孔質体であることが好ましい。
本発明において、ＢＥＴ法により測定される担体の比表面積は、例えば、２０ｍ²／ｇ以上であり、好ましくは、１００〜２０００ｍ²／ｇであり、より好ましくは、２５０〜１５００ｍ²／ｇである。

また、充填状態における担体の空間率は、例えば、１０〜９０％であり、好ましくは、２０〜８０％であり、より好ましくは、３０〜６５％である。
また、担体がハニカム状である場合、その開口率は、臭気成分の除去効率が損なわれず、かつ、吸着剤による圧力損失が許容できる範囲であれば、特に限定されないが、例えば、５０〜８０％であり、好ましくは、５５〜７５％である。

担体がハニカム状である場合、そのセル数は、例えば、２０〜１０００（個／６．４５ｃｍ²）であり、好ましくは、５０〜８０（個／６．４５ｃｍ²）である。
このような担体は、種々の方法で製造できるが、担体が活性炭や無機材料からなる場合は、例えば、それらの粉末と、バインダーと、必要により添加される添加剤とを、水とともに練合し、上記した形状に成形した後、炭化および賦活し、必要により、酸や水などで脱灰することにより得ることができる。

また、担体が活性炭および無機材料からなる場合は、例えば、活性炭の粉末と、当該無機材料の粉末と、バインダーと、必要により添加される添加剤とを、水とともに練合し、上記した形状に成形した後、乾燥および／または焼成することにより得ることができる。
これらの場合、バインダーとしては、担体の製造方法に応じて、有機系バインダーおよび無機系バインダーから選択できる。有機系バインダーとしては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、タール、ピッチなどが挙げられる。無機系バインダーとしては、例えば、木節粘土、活性白土などの粘土鉱物、シリカ、アルミナなどが挙げられる。

これらのバインダーは、単独または２種以上併用することができる。
また、これらバインダーは、それ自体、臭気成分に対する吸着能を有し得る場合には、担体中に残留してもよい。バインダーの練合物中の含有量は、特に制限されず、担体が無機材料である場合は、例えば、１５重量％以上、好ましくは、２０〜９５重量％、より好ましくは、２５〜９０重量％であり、担体が活性炭である場合は、例えば、２０重量％以上、好ましくは、２５〜９８重量％、より好ましくは、３０〜９５重量％である。

添加剤としては、例えば、成形助剤が挙げられる。成形助剤としては、例えば、多糖類、セルロース誘導体、天然樹脂、界面活性剤などが挙げられる。添加剤の練合物中の含有量は、例えば、２５重量％以下である。
また、担体が樹脂からなる場合、例えば、当該樹脂を溶融し、押出加工またはインジェクションする方法、当該樹脂に発泡剤を添加し、押出加工またはインジェクションする方法、当該樹脂に、活性炭および／または無機材料を添加して溶融し、押出加工またはインジェクションする方法などにより、繊維状または紐状の形状に成形できる。また、これらの方法により得られた繊維状または紐状の担体をバインダーなどで接着し、球状、星状、フィルター状などの形状に成形してもよい。この際、繊維状または紐状の担体を成形型に注入するようにしてもよい。

そして、本発明では、このようにして得られた担体に酵素を担持させて吸着剤を得る。例えば、上記した酵素を含む液体（例えば、当該酵素の水溶液）を担体に噴霧または浸漬して含浸させた後、乾燥させることにより、酵素を担持した担体を得ることができる。酵素を含む液体中の酵素の濃度は、例えば、０．００１〜１０重量％、好ましくは、０．０１〜５重量％、より好ましくは、０．１〜３重量％である。

また、吸着剤中の酵素の含有量は、例えば、吸着剤１００ｇに対して０．００１〜１０ｇ、好ましくは、０．０１〜５ｇ、より好ましくは、０．１〜３ｇである。
このようにして得られた吸着剤は、対象とする臭気成分を十分に分解して高い脱臭効果を得ることができ、しかも、その脱臭効果を長期間に渡って維持することができる。そして、この吸着剤は、以下に説明する脱臭装置に用いることができる。

また、本発明において、上記した担体は、さらに、金属イオンを含む水溶液、金属塩、金属酸化物および金属からなる群から選ばれる少なくとも１種の酵素の活性を向上させる酵素活性向上物質を含んでもよい。
金属イオンとしては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属および遷移金属の金属イオンなどが挙げられる。

アルカリ金属の金属イオンとしては、例えば、リチウムイオン（Ｌｉ⁺）、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）、カリウムイオン（Ｋ⁺）、ルビジウムイオン（Ｒｂ⁺）、セシウムイオン（Ｃｓ⁺）などが挙げられる。
アルカリ土類金属の金属イオンとしては、例えば、ベリリウムイオン（Ｂｅ²⁺）、マグネシウム（Ｍｇ²⁺）、カルシウム（Ｃａ²⁺）、ストロンチウム（Ｓｒ²⁺）、バリウム（Ｂａ²⁺）、ラジウム（Ｒａ²⁺）などが挙げられる。

遷移金属の金属イオンとしては、例えば、スカンジウムイオン（Ｓｃ²⁺、Ｓｃ³⁺など）、チタンイオン（Ｔｉ²⁺、Ｔｉ³⁺、Ｔｉ⁴⁺など）、バナジウムイオン（Ｖ²⁺、Ｖ³⁺、Ｖ⁴⁺、Ｖ⁵⁺など）、クロムイオン（Ｃｒ⁺、Ｃｒ²⁺、Ｃｒ³⁺、Ｃｒ⁴⁺、Ｃｒ⁵⁺など）、マンガンイオン（Ｍｎ²⁺、Ｍｎ³⁺、Ｍｎ⁴⁺、Ｍｎ⁵⁺など）、鉄イオン（Ｆｅ²⁺、Ｆｅ³⁺、Ｆｅ⁴⁺、Ｆｅ⁵⁺など）、コバルトイオン（Ｃｏ²⁺、Ｃｏ³⁺、Ｃｏ⁴⁺、Ｃｏ⁵⁺など）、ニッケルイオン（Ｎｉ²⁺、Ｎｉ³⁺、Ｎｉ⁴⁺など）、銅イオン（Ｃｕ⁺、Ｃｕ²⁺、Ｃｕ³⁺など）、亜鉛イオン（Ｚｎ²⁺など）などの第一系列の遷移金属の金属イオン、例えば、イットリウムイオン（Ｙ³⁺など）、ジルコニウムイオン（Ｚｒ⁺、Ｚｒ²⁺、Ｚｒ³⁺、Ｚｒ⁴⁺など）、ニオブイオン（Ｎｂ²⁺、Ｎｂ³⁺、Ｎｂ⁴⁺、Ｎｂ⁵⁺など）、モリブデンイオン（Ｍｏ²⁺、Ｍｏ³⁺、Ｍｏ⁴⁺、Ｍｏ⁵⁺など）、テクネチウムイオン（Ｔｃ⁴⁺、Ｔｃ⁶⁺など）、ルテニウムイオン（Ｒｕ³⁺、Ｒｕ⁴⁺、Ｒｕ⁵⁺、Ｒｕ⁶⁺など）、ロジウムイオン（Ｒｈ³⁺、Ｒｈ⁴⁺など）、パラジウムイオン（Ｐｄ²⁺、Ｐｄ⁴⁺など）、銀イオン（Ａｇ⁺、Ａｇ²⁺など）、カドミウムイオン（Ｃｄ²⁺など）などの第二系列の遷移金属の金属イオン、例えば、ランタンイオン（Ｌａ³⁺など）、ハフニウムイオン（Ｈｆ²⁺、Ｈｆ³⁺、Ｈｆ⁴⁺など）、タンタルイオン（Ｔａ³⁺、Ｔａ⁴⁺、Ｔａ⁵⁺など）、タングステンイオン（Ｗ²⁺、Ｗ³⁺、Ｗ⁴⁺、Ｗ⁵⁺、Ｗ⁶⁺など）、レニウムイオン（Ｒｅ²⁺、Ｒｅ³⁺、Ｒｅ⁴⁺、Ｒｅ⁵⁺、Ｒｅ⁶⁺など）、オスミウムイオン（Ｏｓ²⁺、Ｏｓ³⁺、Ｏｓ⁴⁺、Ｏｓ⁵⁺、Ｏｓ⁶⁺）、イリジウムイオン（Ｉｒ²⁺、Ｉｒ³⁺、Ｉｒ⁴⁺、Ｉｒ⁵⁺、Ｉｒ⁶⁺など）、白金イオン（Ｐｔ²⁺、Ｐｔ⁴⁺、Ｐｔ⁵⁺、Ｐｔ⁶⁺など）、金イオン（Ａｕ³⁺など）、水銀イオン（Ｈｇ⁺、Ｈｇ²⁺など）などの第三系列の遷移金属の金属イオンなどが挙げられる。

これら金属イオンは、適宜、単独または２種以上併用することができ、その配合割合は、適宜、選択することができる。
また、金属イオンを含む水溶液には、上記した金属イオン（カチオン）の他に、これと対応するアニオンを含んでいてもよく、このようなアニオンとしては、特に制限されず、無機アニオン、有機アニオンなどが挙げられる。

無機アニオンとしては、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭素化物イオン、ヨウ素化物イオンなどのハロゲン化物イオン、例えば、硫酸イオン、硝酸イオン、りん酸イオンなどの酸素含有無機イオンなどが挙げられる。
有機アニオンとしては、炭酸イオン、ホウ酸イオン、蟻酸イオン、酢酸イオン、しゅう酸イオンなどが挙げられる。

金属塩としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属および遷移金属などの金属の、ハロゲン化物、無機塩、有機塩などの塩が挙げられる。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）などが挙げられる。
アルカリ土類金属としては、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）などが挙げられる。

遷移金属としては、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）などの第一系列の遷移金属、例えば、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）などの第二系列の遷移金属、例えば、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）などの第三系列の遷移金属などが挙げられる。

ハロゲン化物としては、例えば、フッ化物、塩化物、臭素化物、ヨウ素化物などが挙げられる。
無機塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、りん酸塩などが挙げられる。
有機塩としては、例えば、炭酸塩、ホウ酸塩、蟻酸塩、酢酸塩、しゅう酸塩などが挙げられる。

これら金属塩は、適宜、単独または２種以上併用することができる。
金属塩としては、好ましくは、アルカリ土類金属の塩化物が挙げられ、具体的には、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどが挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、上記金属塩で説明したアルカリ土類金属および遷移金属の酸化物が挙げられる。具体的には、ＭｇＯ、ＣａＯなどのアルカリ土類金属の酸化物、ＭｎＯ、Ｍｎ₂Ｏ₃、Ｍｎ₃Ｏ₄、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄、ＣｏＯ、Ｃｏ₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＣｕＯ、Ｃｕ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｚｎ₂Ｏ₃などの遷移金属の酸化物などが挙げられる。

これら金属酸化物は、適宜、単独または２種以上併用することができる。
金属としては、例えば、上記金属塩で説明した遷移金属などが挙げられる。
これら金属は、適宜、単独または２種以上併用することができる。
そして、本発明では、酵素活性向上物質を担体に含ませるには、例えば、上記した酵素活性向上物質を含む液体（例えば、酵素活性向上物質の水溶液）を担体に噴霧または浸漬して含浸させた後、乾燥させて、酵素活性向上物質を担持させればよい。

なお、このような担持は、上記した酵素の担持と同時、または、その前後に行えばよい。
吸着剤中の酵素活性向上物質の含有量は、吸着剤１００ｇに対して、例えば、０．００１〜１０ｇ、好ましくは、０．０１〜５ｇ、より好ましくは、０．１〜３ｇであり、酵素１００ｇに対して、例えば、０．００１〜２００ｇ、好ましくは、０．０１〜１００ｇ、より好ましくは、０．１〜１０ｇである。

図１は、本発明の脱臭装置の第１の実施形態を示す要部側断面図である。
図１において、この脱臭装置１０は、カラム１１、排気ファン７および酵素タンク２を備えている。カラム１１はほぼ円筒状の形状を有しており、その軸方向がほぼ水平になるように配置されている。カラム１１内において、円板状のフィルター５、および上記に説明した酵素を担持した担体からなる円筒状の吸着剤１が、排気ファン７側から順にカラム１１の軸方向に配置されている。フィルター５と吸着剤１とは、カラム１１の軸方向に所定間隔を隔てて配置され、フィルター５が吸着剤１に対して被処理ガスの通過方向の上流側に配置される。

フィルター５は、例えば、セラミック、樹脂（例えば、不繊布など）、金属などからなり、また、電気集塵フィルターなどであってもよい。
カラム１１の一方端には、被処理ガス導入ダクト１２が接続されており、カラム１１の他方端には処理ガス排出ダクト１３が接続されている。被処理ガス導入ダクト１２には排気ファン７が介装されており、排気ファン７により機外の被処理ガスをカラム１１内に送ることができる。

フィルター５および吸着剤１は、それぞれカラム１１の内側壁にほぼ全周に渡って接するように設けられている。これにより、カラム１１内に導入された被処理ガスの大部分は、フィルター５および吸着剤１中を通過する。
吸着剤１がハニカム状の担体に酵素を担持させたものである場合は、被処理ガスの吸着剤１による通気抵抗を十分小さくすることができるので、専用の排気ファン７を設けずに、換気用などに用いられる既設の排気ファンまたは自然通風により、被処理ガスをカラム１１内に導入することもできる。

酵素タンク２には、上記した酵素の水溶液である酵素補充液が収容されている。酵素補充液の水１リットルに対する酵素の量は、例えば、０．３〜５００ｇ、好ましくは、１〜１００ｇ、より好ましくは、２〜５０ｇである。また、酵素タンク２の酵素補充液には、さらに、上記した酵素活性向上物質が含まれていてもよい。酵素補充液中の酵素活性向上物質の含有量は、酵素１００ｇに対して、例えば、０．００１〜２００ｇ、好ましくは、０．０１〜１００ｇ、より好ましくは、０．１〜１０ｇである。

酵素タンク２からカラム１１内へと、酵素補充液供給配管１４が延設されている。酵素補充液供給配管１４のカラム１１内の端部は、被処理ガスの通過方向において、排気ファン７とフィルター５との間に配置されており、端部の開口（散水噴霧口３）は、フィルター５を指向している。
酵素補充液供給配管１４には、供給手段としてのポンプ４が介装されている。ポンプ４を作動することにより、酵素タンク２内の酵素補充液が、散水噴霧口３からフィルター５に向けて噴霧される。これにより、フィルター５に酵素補充液が供給される。

カラム１１の底部で、被処理ガスの通過方向におけるフィルター５と吸着剤１との間には、ドレイン６が設けられている。カラム１１の底部に流れ落ちた酵素補充液は、ドレイン６から抜き出すことができる。
そして、この脱臭装置１０では、排気ファン７を作動させて、機外の被処理ガスをカラム１１内に導入する。カラム１１内を流れる被処理ガスの線流速は、例えば、１０〜５００ｃｍ／ｓｅｃ、好ましくは、２０〜３００ｃｍ／ｓｅｃ、より好ましくは、３０〜２５０ｃｍ／ｓｅｃに設定されている。カラム１１内を流れる被処理ガスの空間速度は、例えば、５００〜５０００００／ｈ、好ましくは、１０００〜３０００００／ｈ、より好ましくは、３６００〜２５００００／ｈに設定されている。

カラム１１内に導入された被処理ガスは、フィルター５を通過することにより、そのミスト状の臭気成分が除去され、さらに、吸着剤１を通過することにより、その残余の臭気成分が除去される。
そして、この脱臭装置１０では、定期的にポンプ４が作動されて、酵素タンク２に収容された酵素補充液が、フィルター５に向けて噴霧される。これにより、脱臭効果を維持することができる。

酵素補充液を噴霧する頻度は、吸着剤１の層厚（被処理ガスの通過方向の厚さ）、臭気成分の種類および濃度、脱臭装置１０の使用頻度、被処理ガスの処理量などにより異なるが、例えば、０．１分〜３０日に１回、好ましくは、０．５分〜１０日に１回、より好ましくは、１分〜５日に１回である。
また、１回の酵素補充液の噴霧を継続する時間は、吸着剤１の層厚、吸着剤１（担体および酵素）の劣化の程度などにより異なるが、例えば、噴霧（ポンプ４の作動）開始後、ドレイン６から酵素補充液が流出するのが確認されてから、０．１分〜３００分、好ましくは、０．５〜１２０分、より好ましくは、１〜６０分である。

そして、この脱臭装置１０によれば、対象とする臭気成分を十分に分解して高い脱臭効果を得ることができ、しかも、その脱臭効果を長期間に渡って維持することができる。
このような脱臭装置１０により処理される被処理ガスは、上記した臭気成分を含み、より具体的には、特に限定されないが、例えば、下水処理場、し尿処理場、畜産施設、化学工場、塗装工場、肥料工場、食品工場、飲食店などから発生するガスが挙げられる。

図２は、本発明の脱臭装置の第２の実施形態を示す要部側断面図である。なお、図２において、上記と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図２において、この脱臭装置２０は、カラム２１、排気ファン７および酵素タンク２を備えている。カラム２１はほぼ有底円筒状の形状を有しており、その軸方向がほぼ鉛直方向に沿うように配置されている。カラム２１内において、その軸方向のほぼ中間部には、円筒状の吸着剤１が配置されており、上端部には、円板状のフィルター５が設けられている。吸着剤１とフィルター５とは、カラム２１の軸方向に所定間隔を隔てて配置され、フィルター５が吸着剤１に対して被処理ガスの通過方向の下流側に配置されている。

カラム２１の側面底部には、被処理ガス導入ダクト１２が接続されている。被処理ガス導入ダクト１２には排気ファン７が介装されており、排気ファン７により機外の被処理ガスをカラム２１内に送ることができる。
吸着剤１およびフィルター５は、それぞれカラム２１の内側壁にほぼ全周に渡って接するように設けられている。これにより、カラム２１内に導入された被処理ガスの大部分は、吸着剤１およびフィルター５中を通過する。

なお、上記と同様に、吸着剤１がハニカム状の担体に酵素を担持させたものである場合には、排気ファン７を設けなくてもよい。また、酵素タンク２には、上記と同様の酵素補充液が収容されている。
酵素タンク２からカラム２１内へと、酵素補充液供給配管２４が延設されている。カラム２１内において、酵素補充液供給配管２４は、被処理ガスの通過方向において吸着剤１とフィルター５との間に、ほぼ水平に配置されており、その長手方向に沿って下部には複数の散水噴霧口３が互いに所定間隔を隔てて形成されている。したがって、複数の散水噴霧口３は、下方に位置する吸着剤１を指向している。

酵素補充液供給配管２４には、ポンプ４が介装されている。ポンプ４を作動することにより、酵素タンク２内の酵素補充液が、散水噴霧口３から吸着剤１に向けて噴霧される。これにより、吸着剤１に酵素補充液が供給される。この際、フィルター５により、酵素補充液が機外に飛散することが防止される。
カラム２１の側面底部で、被処理ガス導入ダクト１２が接続されている側と反対側には、ドレイン６が設けられている。すなわち、カラム２１と酵素タンク２との間は、循環配管２２が接続されている。循環配管２２には、三方バルブ２３が介装されており、この三方バルブ２３にドレイン６が接続されている。三方バルブ２３により流路を切り換えることにより、カラム２１の底部に流れ落ちた酵素補充液を、酵素タンク２に戻したり、ドレイン６から機外に排出することができる。

図２において、脱臭装置２０は、さらにｐＨ調整剤用タンク９を備えている。ｐＨ調整剤用タンク９には、酵素補充液のｐＨを調整するためのｐＨ調整剤が収容されている。ｐＨ調整剤用タンク９と酵素タンク２との間には、ｐＨ調整剤供給配管２６が配設されており、このｐＨ調整剤供給配管２６を介して、ｐＨ調整剤用タンク９に収容されたｐＨ調整剤を、酵素タンク２に収容された酵素補充液に添加して、酵素補充液のｐＨを調整できる。酵素補充液のｐＨを適正な範囲（例えば、ｐＨ２〜１０、好ましくはｐＨ５．５〜８．５）に維持することにより、長期にわたり、脱臭装置２０の脱臭効率を維持することができる。

そして、この脱臭装置２０では、排気ファン７を作動させて、機外の被処理ガスをカラム２１内に導入する。カラム２１内に導入された被処理ガスは、吸着剤１を通過することにより、臭気成分が除去される。
そして、この脱臭装置２０では、定期的にポンプ４が作動されて、酵素タンク２に収容され所定のｐＨに調整された酵素補充液が、吸着剤１に向けて噴霧される。これにより、脱臭効果を維持することができる。

なお、三方バルブ２３をカラム２１と酵素タンク２とが流通するようにしておけば、カラム２１の底に流れ落ちた酵素補充液は、循環配管２２を介して酵素タンク２に戻され、再び、酵素補充液供給配管２４を介して、吸着剤１に噴霧される。これにより、酵素補充液の消費量を低減することができる。また、酵素補充液が劣化した場合は、三方バルブ２３をカラム２１とドレイン５とが流通するようにすれば、酵素補充液をドレイン６を介して機外に抜き出すことができる。

なお、図１および図２において、カラム２１の形状は、特に限定されず、例えば、角筒状であってもよい。
また、自然通風可能な状態であれば、排気ファン７などの動力は不要であり、また、用途によりフィルター５を設けなくてもよい。

以下に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
実施例１
上記に説明した図２に示す脱臭装置を用いて、食堂の排気ガスについて脱臭試験を行なった。
カラムとして、幅が１５０ｍｍで、長さが１５０ｍｍのステンレス製のものを用いた。

また、吸着剤として、幅が１５０ｍｍで、長さが１５０ｍｍで、厚さが３０ｍｍのハニカム状活性炭を担体として、複合酵素（商品名：複合酵素ＪＣＮ、株式会社ジェイシーエヌ製）を担持させたものを９枚積層し、その厚さが２７０ｍｍとなるようにして用いた。
このハニカム状活性炭は、ＢＥＴ法により測定された比表面積が８５０ｍ²／ｇであり、セル数が３００（個／６．４５ｃｍ²）であり、開口率が６５％であった。上記複合酵素は、酸化還元酵素（オキシドレダクターゼ、カタラーゼ）、転移酵素（トランスフェラーゼ）、加水分解酵素（ヒドロラーゼ、アミラーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ）、異性化酵素（イソメラーゼ）、合成酵素（リガーゼ）を含んでおり、上記複合酵素の上記ハニカム状活性炭への担持は、上記複合酵素を１０倍に希釈した水溶液を、上記ハニカム状活性炭に均一に散布することにより行なった。得られた吸着剤において、ハニカム状活性炭１００ｇに対する上記複合酵素の担持量は０．５ｇであった。

また、フィルターとしては、セラミック製オイルミストフィルターを用い、酵素補充液としては、上記複合酵素を１００倍に希釈した水溶液を用いた。
このような脱臭装置を用いて、一日に約１０時間、被処理ガスである食堂の排気ガスの脱臭処理を行なった。この際、排気ファンを作動させることにより、食堂の排気ガスを、線流速１００ｃｍ／ｓｅｃでカラム内に導入した。また、ポンプを作動させることにより、酵素タンクに収容された上記酵素補充液を、上記吸着剤に、１〜７日に１回噴霧した。

実施例２
吸着剤を、外径が８ｍｍで、内径が３ｍｍで、長さが８ｍｍの円筒状セラミック担体の集合物に、実施例１で使用したものと同じ複合酵素を担持させたものを用い、カラムに導入する被処理ガスの線流速を３０ｃｍ／ｓｅｃとした以外は、実施例１と同様にして、脱臭試験を行なった。なお、吸着剤の担体１００ｇに対する上記複合酵素の担持量は、０．１ｇであった。

実施例３
吸着剤として、直径が６〜１２ｍｍの球状の繊維塊を積層厚さを３００ｍｍにして用い、カラムとして直径３０ｍｍの塩化ビニール製のものを用い、酵素補充液として上記複合酵素を２００倍に希釈した水溶液を用い、酵素補充液の吸着剤への供給を１分間の散水および５分間の停止状態の繰り返しとし、被処理ガスを畜産排水処理場の発生ガスとし、カラムへの被処理ガスの導入を２４時間連続して、線流速３０ｃｍ／ｓｅｃで導入した以外は、実施例１と同様にして、脱臭試験を行なった。酵素補充液は、定期的に補充または交換した。

比較例１
吸着剤として、酵素を担持していないハニカム状活性炭を用い、吸着剤に対して酵素補充液の供給を行なわない以外は、実施例１と同様にして、脱臭試験を行なった。
比較例２
吸着剤として、ハニカム状活性炭を担体とし、上記複合酵素の代わりに脂肪分解酵素であるリパーゼを単独で、すなわち他の酵素と併用しないで担持したものを用い、酵素補充液としてリパーゼを１００倍に希釈した水溶液を用いた以外は、実施例１と同様にして、脱臭試験を行なった。吸着剤の担体１００ｇに対するリパーゼの担持量は、０．５ｇであった。

比較例３
吸着剤として、直径が４ｍｍで、ＢＥＴ法により測定される比表面積が１１２０ｍ²／ｇである円柱状の活性炭の集合物を担体として、ヨウ化カリウムおよびリン酸を担持したものを用い、吸着剤に対して酵素補充液の供給を行なわない以外は、実施例３と同様にして、脱臭試験を行なった。吸着剤において、活性炭１００ｇに対するヨウ化カリウムの担持量は１．５ｇであり、リン酸の担持量は７．５ｇであった。

試験例１
実施例１、実施例２、比較例１、および比較例２について、試験開始後１０日目および２０日目に、カラムの被処理ガス導入ダクトの入り口における被処理ガス、およびカラムの処理ガス排出ダクトの出口における処理ガスのそれぞれについて、臭気濃度を三点比較臭袋法によって測定した。結果を、表１にまとめて示す。

実施例１および実施例２では、試験開始後３０日を経過した時点においても、臭気濃度での脱臭効率は９５％以上を維持しており、排気ファンによる通風を停止した後しばらくしてからガスクロマトグラフ分析を行なっても、臭気成分を確認できなかった。
これに対して、比較例１では、試験開始後３０日を経過した時点で、入り口および出口での臭気濃度がほぼ同じになっており、人の臭覚によっても、カラムの出口側に臭気が流れ出しているのが確認された。

また、比較例２では、試験開始後３０日を経過した時点で、カラムの出口側で、人の臭覚でカラム入り口側と同程度以上の臭気が確認された。
臭気濃度での脱臭効率は５６％であった。
試験開始後３０日経過後のオイルミストフィルタの表面には、実施例１および実施例２ではオイルが付着しておらず、比較例１では薄くオイルが付着しており、比較例２では比較例１より多くのオイルが付着していた。

試験例２
実施例３および比較例３について、３０日間連続して脱臭装置を運転し、その間のカラムの被処理ガス導入ダクトの入り口における被処理ガス、およびカラムの処理ガス排出ダクトの出口における処理ガスそれぞれについて分析を行なった。
実施例３では、２〜３日に一度酵素補充液を取り替えることにより、試験期間中における臭気濃度の脱臭効率を、８０〜９５％に保つことができた。

一方、比較例３では、試験開始７日目に、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、トリメチルアミンの濃度が、カラムの入り口側と出口側で同程度になった。これらの臭気成分に対する脱臭効果を維持するためには、頻繁に（７日に１度以上の頻度で）吸着剤を取り替えねばならなかった。
実施例４
図２に示す脱臭装置を用いて、食堂の排気ガスについて脱臭試験を行った。

カラムとして、幅が１５０ｍｍ、長さが１５０ｍｍのステンレス製のものを用いた。
吸着剤として、幅が１５０ｍｍ、長さが１５０ｍｍ、厚さが３０ｍｍのハニカム状活性炭を担体として、実施例１と同じ複合酵素（商品名：複合酵素ＪＣＮ、株式会社ジェイシーエヌ製）と塩化マグネシウムと塩化カルシウムとを担持させたものを９枚積層し、その厚さが２７０ｍｍとなるようにして用いた。

このハニカム状活性炭は、ＢＥＴ法により測定された比表面積が８５０ｍ²／ｇであり、セル数が３００（個／６．４５ｃｍ²）であり、開口率が６５％であった。
上記複合酵素と塩化マグネシウムと塩化カルシウムとをハニカム状活性炭へ予め担持させるために、ハニカム状活性炭を、複合酵素０．１ｇ、塩化マグネシウム０．１ｇ、塩化カルシウム０．１ｇを０．２Ｌの水に溶解させた水溶液に含浸させた後、乾燥させて、吸着剤を得た。得られた吸着剤において、ハニカム状活性炭１００ｇに対して、複合酵素の担持量は０．１ｇであり、塩化マグネシウムの担持量は０．１ｇであり、塩化カルシウムの担持量は０．１ｇであった。

また、酵素補充液として、複合酵素を１０００倍に希釈した水溶液を用意した。用意した酵素補充液３０ｍｌを、上記した吸着剤に、１週間に１回噴霧した。
上記した吸着剤以外については、実施例１と同様に脱臭処理を行った。
実施例５
実施例４の吸着剤の調製において、塩化マグネシウムと塩化カルシウムとを、ハニカム状活性炭に担持させなかった以外は、実施例４と同様に脱臭処理を行った。

試験例２
実施例４および実施例５について、試験開始後７日目、３０日目および１３５日目に、カラムの被処理ガス導入ダクトの入り口における被処理ガス、および、カラムの処理ガス排出ダクトの出口における処理ガスのそれぞれについて、臭気濃度を三点比較臭袋法によって測定した。結果を、表２にまとめて示す。

酵素活性向上物質を予め担持させた実施例４のハニカム状活性炭では、試験開始後１３５日目でも、脱臭効率は９０％以上を維持している。
酵素活性向上物質を予め担持させなかった実施例５のハニカム状活性炭では、脱臭効率は８０〜９０％以上と、実施例４に比べて若干低い。
実施例６
実施例４の吸着剤の調製において、吸着剤として、ハニカム状活性炭の担体を６枚積層し、その厚さが１８０ｍｍとなるようにして用いた。

また、酵素補充液として、上記した複合酵素を１０００倍に希釈し、塩化マグネシウムを添加して、複合酵素と塩化マグネシウムとを含んだ水溶液（マグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺）濃度、５００ｍｇ／Ｌ）を用意した。用意した酵素補充液３０ｍｌを、上記した吸着剤に、１日に１回、３０分間散水した。
この吸着剤を、図２の脱臭装置に用いて、下水処理場（汚泥貯留槽）で脱臭試験を行った。

また、上記した吸着剤および酵素補充液を用いた以外は、実施例４と同様に脱臭処理を行った。
なお、この場合、循環させる酵素溶液のｐＨが変動するため、脱臭装置にｐＨ調整機を設置し、ｐＨが７付近となるようにコントロールした。また、酵素補充液は、定期的に補充または交換した。

実施例７
実施例６の酵素補充液の用意において、酵素補充液に塩化マグネシウムを添加しなかった以外は、実施例６と同様に脱臭処理を行った。
実施例８
実施例７の吸着剤の調製において、塩化マグネシウムを、ハニカム状活性炭に担持させなかった以外は、実施例７と同様に脱臭処理を行った。

試験例３
実施例６〜８について、検知管（硫化水素用、Ｎｏ．４ＬＴ、（株）ガステック製）を用いて、カラムの被処理ガス導入ダクトの入り口における被処理ガスの硫化水素、および、カラムの処理ガス排出ダクトの出口における処理ガスの硫化水素について、それぞれ、脱臭効率を測定した。その結果、試験開始後６月目で、実施例６において、脱臭効率は、８０〜９５％であり、実施例７において、脱臭効率は、６５〜７５％であった。また、試験開始後約１０日で、実施例８において、脱臭効率が２０％であり、試験開始後１月目で、硫化水素の濃度が、カラムの入り口側と出口側とで同程度となり、脱臭効率が著しく低下した。

本発明の脱臭装置の第１の実施形態を示す要部側断面図である。 本発明の脱臭装置の第２の実施形態を示す要部側断面図である。

符号の説明

１ 吸着剤
３ 散水噴霧口
４ ポンプ
５ フィルター
１０，２０ 脱臭装置

Claims (5)

1. 酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、脱離酵素、異性化酵素および合成酵素からなる群から選ばれる少なくとも２種の酵素を担持し、被処理ガスの臭気成分に対する吸着能を有する担体を含むことを特徴とする、吸着剤。
2. 前記担体の形状が、ハニカム状であることを特徴とする、請求項１に記載の吸着剤。
3. 前記担体が、さらに、金属イオンを含む水溶液、金属塩、金属酸化物および金属からなる群から選ばれる少なくとも１種の酵素の活性を向上させる酵素活性向上物質を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の吸着剤。
4. 被処理ガスの臭気成分を除去するための脱臭装置であって、
   請求項１〜３のいずれかに記載の吸着剤と、
   前記吸着剤に対して被処理ガスの通過方向の上流側または下流側に配置されるフィルターと、
   前記吸着剤または前記フィルターに、酵素を含む酵素補充液を供給する供給手段とを備えることを特徴とする、脱臭装置。
5. 被処理ガスの臭気成分が、硫黄含有化合物、窒素含有化合物、アルデヒド類、有機酸類、炭化水素類、エステル類、ケトン類および油類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項４に記載の脱臭装置。

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