JP2007268375A - Method for manufacturing porous powder, porous powder, and humidity controlling material - Google Patents

Method for manufacturing porous powder, porous powder, and humidity controlling material Download PDF

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JP2007268375A JP2006095532A JP2006095532A JP2007268375A JP 2007268375 A JP2007268375 A JP 2007268375A JP 2006095532 A JP2006095532 A JP 2006095532A JP 2006095532 A JP2006095532 A JP 2006095532A JP 2007268375 A JP2007268375 A JP 2007268375A
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Tomoyuki Kataoka
智之 片岡
Takeshi Kuninishi
健史 國西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing porous powder by which a manufacturing efficiency is enhanced by drastically saving man-hours for a drying processing, and sludge incineration ash is effectively reused as an excellent humidity controlling material, and to provide the porous powder obtained by the method. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing the porous powder, an acid treatment is performed by bringing the sludge incineration ash into contact with an acidic gas, and then a neutralization treatment is performed by using a powder neutralization agent, thereby drastically saving the man-hours for the drying processing. Furthermore, it is preferable that the acidic gas is waster soluble, thereby, the acidic gas is dissolved in moisture in the sludge incineration ash, so as to be efficiently made porous. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、多孔質粉体の製造方法、多孔質粉体及び調湿材料に関し、特に、汚泥焼却灰を用いて効率よく製造することできる、調湿性にすぐれた多孔質粉体の製造方法、当該方法により製造された調湿性にすぐれた多孔質粉体、当該多孔質粉体を調湿材料として用いる用途に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a porous powder, a porous powder and a humidity control material, in particular, a method for producing a porous powder excellent in humidity control, which can be efficiently manufactured using sludge incineration ash, The present invention relates to a porous powder excellent in humidity control manufactured by the method, and an application using the porous powder as a humidity control material.

近年、下水道の普及に伴い下水処理量は年々増加しており、それとともに発生する汚泥量も着実に増加してきている。
かかる増大する汚泥を処理するために、汚泥を減量化(減容化)することが行われており、そのため汚泥を焼却処理したり、汚泥を溶融処理したりすることが実施されている。
特に汚泥の焼却処理が積極的に行われており、それに伴い焼却灰の発生量も増加している。
In recent years, the amount of sewage treatment has been increasing year by year with the spread of sewerage, and the amount of sludge generated has been steadily increasing.
In order to treat such increasing sludge, the sludge is reduced (volume reduction), and therefore, the sludge is incinerated or the sludge is melted.
In particular, incineration of sludge is actively carried out, and the amount of incinerated ash generated is increasing accordingly.

このような現状下では、発生した汚泥や当該汚泥を焼却した焼却灰のほとんどが最終処分場で埋め立て処分されており、処分地の制約が大きい大都市のみならず、新たに下水処理を開始した中小都市においても莫大な埋め立て費用が大きな問題となっている。
そのため、例えば汚泥の焼却灰を加圧成形した後焼成してレンガを製造したり、前記焼却灰を加圧造粒して人造骨材にしたり、また、当該焼却灰を溶融して得られたスラグを路盤材に利用する技術等が提案されているが、その適用には限界がある。
Under such circumstances, most of the generated sludge and incinerated ash from which the sludge was incinerated are disposed of in landfills at the final disposal site. Even in small and medium-sized cities, huge landfill costs are a major problem.
Therefore, for example, the incinerated ash of sludge is pressure-molded and then fired to produce bricks, or the incinerated ash is pressure-granulated into artificial aggregate, or obtained by melting the incinerated ash Techniques using slag as roadbed materials have been proposed, but their application is limited.

また、最近、生活環境の快適性、具体的には快適な居住空間を実現するために住居の気密性が高くなってきている。
かかる居住空間の気密性を高めた結果、屋外と屋内で温度差が生じ、特に冬期の結露により、カビ、ダニが発生し、室内の汚れだけでなく、人体に対してもアレルギーを引き起こす等の問題が生じている。
Recently, the airtightness of a residence has been increased in order to realize a comfortable living environment, specifically, a comfortable living space.
As a result of improving the airtightness of the living space, a temperature difference occurs between the outdoors and indoors, and in particular, dew condensation in winter causes mold and mites, causing not only indoor dirt but also allergies to the human body, etc. There is a problem.

これらの問題を解決すべく、調湿性にすぐれた建材の開発が進められている。
従来より、吸放湿性材料、例えば調湿性を有する材料として、木質系の建材を使用することによりこれらの問題を緩和してきたが、近年木材資源の高騰により、かかる木質系建材は非常にコスト高の材料となっており、使用が難しくなっている。
また、例えば、無機質系建材では、珪藻土、ゾノトライト、トバモライト等を主成分とするものが開発されているが、より安価に製造でき、所望する高い調湿性を得ることは難しく、より調湿性の高い材料の開発が望まれている。
In order to solve these problems, building materials with excellent humidity control are being developed.
Conventionally, these problems have been alleviated by using wood-based building materials as moisture-absorbing / releasing materials, for example, moisture-controlling materials. It is difficult to use.
In addition, for example, in inorganic building materials, materials mainly composed of diatomaceous earth, zonotlite, tobermorite, etc. have been developed, but can be manufactured at a lower cost, and it is difficult to obtain a desired high humidity control property, and a higher humidity control property Development of materials is desired.

かかる点に鑑み、特開2000−263012号公報には、汚泥焼却灰に、硫酸水溶液を添加後、乾燥することにより、BET比表面積が6.5m/g以上の多孔質粉体を製造する方法が開示されており、かかる方法によって得られた多孔質粉体は、調湿材料または脱臭剤として利用できることが記載されている。
更に、特開2002−79081号公報には、汚泥焼却灰に、塩酸水溶液又は硝酸水溶液を添加後、乾燥することにより、BET比表面積が7m/g以上の多孔質粉体を製造する方法が開示されており、かかる方法は、更に中和処理(水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム又は消石灰)をすることにより、製造設備の耐酸性対策が不要となり、また弱アルカリ性とすることでカビの発生を抑制できることが記載されている。かかる方法により得られた多孔質粉体は、調湿材料または脱臭剤として利用することができることも記載されている。
In view of this point, JP 2000-263012 A discloses a porous powder having a BET specific surface area of 6.5 m 2 / g or more by adding a sulfuric acid aqueous solution to sludge incinerated ash and then drying it. A method is disclosed, and it is described that the porous powder obtained by such a method can be used as a humidity control material or a deodorizing agent.
Further, JP-A-2002-79081 discloses a method for producing a porous powder having a BET specific surface area of 7 m 2 / g or more by adding a hydrochloric acid aqueous solution or a nitric acid aqueous solution to sludge incinerated ash and then drying the slurry. This method is disclosed, and further neutralization treatment (sodium hydroxide, calcium hydroxide, or slaked lime) eliminates the need for acid resistance measures for production equipment, and reduces the occurrence of mold by making it weakly alkaline. It is described that it can be suppressed. It is also described that the porous powder obtained by such a method can be used as a humidity control material or a deodorizing agent.

また、特開2004−136189号公報には、汚泥焼却灰を酸処理(硫酸水溶液、塩酸水溶液又は硫酸水溶液)および中和処理(水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム又は消石灰)して得られた処理物を押し出し成形し、多孔質粒状成形体を製造する方法、及び当該方法により得られた多孔質粉体成形体を、調湿材料または脱臭剤として利用することが記載されている。   JP-A-2004-136189 discloses a treated product obtained by acid treatment (sulfuric acid aqueous solution, hydrochloric acid aqueous solution or sulfuric acid aqueous solution) and neutralization treatment (sodium hydroxide, calcium hydroxide or slaked lime) of sludge incineration ash. Describes a method for producing a porous granular molded body by extrusion molding, and the use of a porous powder molded body obtained by the method as a humidity control material or a deodorizing agent.

しかし、これら従来の多孔質粉体は、図1に模式的に示すように、その製造にあたり汚泥焼却灰を酸処理および中和処理した後に乾燥することで製造していたが、酸水溶液との接触により酸処理を行っているため、含まれる水分含量が多くなってしまい、酸処理・中和処理後に水分を蒸発させるための乾燥処理に多大なエネルギーを要するとともに時間がかかり、製造効率が悪いという問題があった。
特開2000−263012号公報 特開2002−79081号公報 特開2004−136189号公報
However, as shown schematically in FIG. 1, these conventional porous powders were produced by drying sludge incineration ash after acid treatment and neutralization treatment in the production thereof. Since the acid treatment is carried out by contact, the water content is increased, and the drying treatment for evaporating the water after the acid treatment / neutralization treatment requires a lot of energy and takes time, resulting in poor production efficiency. There was a problem.
JP 2000-263012 A JP 2002-79081 A JP 2004-136189 A

従って、本発明の目的は、上記問題点を解決し、乾燥処理を大幅に省力化させて製造効率の向上を図り、汚泥焼却灰の有効な再利用を図るとともに、優れた調湿材料として適用することができる多孔質粉体の製造方法及び当該方法により得られた多孔質粉体を提供することである。
また、本発明の他の目的は、上記本発明の多孔質粉体を用いて、吸放湿性能に優れる調湿材料を提供することである。
Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, greatly reduce the labor of the drying process, improve the production efficiency, and effectively reuse the sludge incineration ash and apply it as an excellent humidity control material. It is providing the manufacturing method of the porous powder which can be performed, and the porous powder obtained by the said method.
Another object of the present invention is to provide a humidity control material having excellent moisture absorption / release performance using the porous powder of the present invention.

本発明は、汚泥焼却灰を酸処理及び中和処理を施して多孔質粉体を調製するにあたり、酸処理工程にて酸性ガスを汚泥焼却灰と混練することで、上記課題が達成できることを見出し、達成するにいたった。
すなわち、本発明の請求項1記載の多孔質粉体の製造方法は、汚泥焼却灰と酸性ガスとの接触により酸処理を行い、次いで粉体中和剤により中和処理を行うことを特徴とする製造方法である。
The present invention has found that the above-mentioned problems can be achieved by kneading acid gas with sludge incineration ash in an acid treatment step in preparing sludge incineration ash by acid treatment and neutralization treatment to prepare porous powder. To achieve.
That is, the method for producing a porous powder according to claim 1 of the present invention is characterized in that acid treatment is performed by contact between sludge incineration ash and acid gas, and then neutralization treatment is performed using a powder neutralizer. Manufacturing method.

請求項2記載の多孔質粉体の製造方法は、請求項1記載の多孔質粉体の製造方法において、酸性ガスが水溶性であることを特徴とするものである。
更に、請求項3記載の多孔質粉体の製造方法は、請求項1または2記載の多孔質粉体の製造方法において、汚泥焼却灰が5〜40質量%の水分を含むことを特徴とするものである。
The method for producing a porous powder according to claim 2 is characterized in that, in the method for producing a porous powder according to claim 1, the acidic gas is water-soluble.
Furthermore, the method for producing a porous powder according to claim 3 is the method for producing a porous powder according to claim 1 or 2, wherein the sludge incineration ash contains 5 to 40% by mass of water. Is.

本発明の多孔質粉体は、上記本発明の製造方法により得られるものであることを特徴とする。
また、本発明の調湿材料は、前記多孔質粉体を有効成分とする調湿材料である。
The porous powder of the present invention is obtained by the production method of the present invention.
Moreover, the humidity control material of the present invention is a humidity control material containing the porous powder as an active ingredient.

本発明のように、多孔質粉体の製造方法は、汚泥焼却灰と酸性ガスとの接触により酸処理を行い、次いで粉体中和剤により中和処理を行うことで、酸処理・中和処理後に水分を蒸発させるための乾燥処理の省力化が図られ、優れた製造効率で製造することが可能となる。   As in the present invention, the method for producing a porous powder includes acid treatment by contact with sludge incineration ash and acid gas, and then neutralization treatment with a powder neutralizer. Labor saving of the drying process for evaporating water after the process is achieved, and it becomes possible to manufacture with excellent manufacturing efficiency.

しかも、好適には、酸性ガスが水溶性であることにより、汚泥焼却灰と酸性ガスとの接触により、含有する水分と酸性ガスとが反応して部分的に酸水溶液の状態となり、汚泥焼却灰が酸処理され、多孔質化が容易に図られる。   In addition, preferably, since the acid gas is water-soluble, the contained moisture reacts with the acid gas due to the contact between the sludge incineration ash and the acid gas, so that the acid gas is partially in the state of an acid aqueous solution. Is acid-treated to facilitate the formation of a porous structure.

本発明の製造方法により得られた多孔質粉体は、空孔や特性が均質であり、多孔質粉体として優れた特性を有するものである。
さらに、この多孔質粉体を調湿材料の有効成分として用いることにより、良好でかつ安定した調湿効果を発揮することが可能となる。
The porous powder obtained by the production method of the present invention has uniform pores and characteristics, and has excellent characteristics as a porous powder.
Furthermore, by using this porous powder as an active ingredient of a humidity control material, it becomes possible to exhibit a good and stable humidity control effect.

本発明を好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の多孔質粉体の製造方法は、汚泥焼却灰と酸性ガスとの接触により酸処理を行い、次いで粉体中和剤により中和処理を行うもので、特に酸性ガスが水溶性であるものを用いることが望ましい方法である。
このような方法とすることで、汚泥焼却灰と酸性ガスとの接触により酸処理が、次いで粉体中和剤により中和処理が行われることで、水分を蒸発させるための乾燥処理に時間がかかるという問題を解決することができる。
The present invention will be described by way of preferred examples, but is not limited thereto.
The method for producing a porous powder according to the present invention is such that acid treatment is performed by contact between sludge incineration ash and acidic gas, and then neutralization is performed using a powder neutralizing agent. In particular, acidic gas is water-soluble. It is desirable to use one.
By adopting such a method, the acid treatment is performed by the contact between the sludge incineration ash and the acid gas, and then the neutralization treatment is performed by the powder neutralizer, so that the drying process for evaporating water takes time. This problem can be solved.

本発明の製造方法において使用する原料汚泥焼却灰としては、下水処理場で発生する汚泥を焼却した汚泥焼却灰の他に、し尿、家庭用雑排水、産業用排水処理等によって発生した汚泥の焼却灰等があげられ、これらは、一般に処理場で汚泥を脱水処理した後、焼却処理したものである。また焼却灰の運搬に際しては発塵防止のため、加水処理が施されることが多く、運搬される焼却灰は含水率5〜40質量%程度となる。
本発明においては、これらの焼却灰をいずれも使用でき、1種または混合して用いてもよい。
特に、下水処理場で発生する汚泥量は、前記したように年々下水道の普及とともに増加しているので、本発明の方法は、汚泥の有効な再利用として極めて有用である。
As the raw material sludge incineration ash used in the production method of the present invention, in addition to sludge incineration ash incinerated sludge generated in a sewage treatment plant, incineration of sludge generated by human waste, household wastewater, industrial wastewater treatment, etc. Ashes and the like are generally used, and these are generally sludge dehydrated at a treatment plant and then incinerated. In addition, in order to prevent dust generation, the incinerated ash is often subjected to a hydrotreatment, and the incinerated ash to be transported has a water content of about 5 to 40% by mass.
In the present invention, any of these incineration ash can be used, and may be used alone or in combination.
In particular, since the amount of sludge generated at a sewage treatment plant increases with the spread of sewerage year by year as described above, the method of the present invention is extremely useful as effective reuse of sludge.

また一般に、焼却灰には、高分子凝集剤を使用した汚泥を焼却したものと、石灰系凝集剤を使用した汚泥を焼却したものがあるが、減容化対策から最近では高分子凝集剤を使用したものが多く、本発明においては両者とも利用が可能ではあるが、石灰系凝集剤を使用した場合は石灰が多量に生成されるため、あまり好ましくない。
汚泥焼却灰の形態は、酸添加により十分な溶解反応が行われ、最終的に均質な多孔質粒状体が得られれば特に制限はされず、粉末等の成形されていないものに限らず、ペレット状、板状、錠剤状等に成形されたものでも酸添加による接触処理が可能であり、本発明の方法において使用することができる。
In general, incineration ash includes incineration of sludge using a polymer flocculant and incineration of sludge using a lime-based flocculant. Many of them are used and both can be used in the present invention. However, when a lime-based flocculant is used, a large amount of lime is generated, which is not preferable.
The form of the sludge incineration ash is not particularly limited as long as a sufficient dissolution reaction is performed by addition of acid, and finally a homogeneous porous granule can be obtained. Even those formed into a shape, plate shape, tablet shape, or the like can be subjected to contact treatment by addition of an acid and can be used in the method of the present invention.

汚泥焼却灰の酸処理工程で配合される酸性ガスには、塩化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物等の酸性ガスが例示され、特に水溶性を示す塩化水素ガスを用いることが望ましい。
これは、水溶性の酸性ガスは、汚泥焼却灰に含まれる水分に溶解して水溶液として焼却灰と効率よく反応することができるからである。
例えば、塩化水素ガスは、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム等の塩素系化合物に硫酸や硫酸化合物を混合して、加熱することにより発生させることができ、塩素系廃棄物処理工場において発生する有害ガスを有効に利用することも可能である。
塩化水素ガスを汚泥焼却灰の酸処理工程で両者を接触させると、焼却灰に含まれる水分に塩化水素ガスが溶解し、塩酸として該焼却灰と反応し、効率良く酸処理反応が行われ、多孔質化される。
Examples of the acidic gas blended in the sludge incineration ash acid treatment step include acidic gases such as hydrogen chloride, nitrogen oxides, and sulfur oxides. It is particularly desirable to use hydrogen chloride gas exhibiting water solubility.
This is because the water-soluble acidic gas dissolves in the water contained in the sludge incineration ash and can efficiently react with the incineration ash as an aqueous solution.
For example, hydrogen chloride gas can be generated by mixing sulfuric acid and sulfuric acid compounds with chlorine-based compounds such as potassium chloride, sodium chloride, and calcium chloride and heating them. It is also possible to use gas effectively.
When both are brought into contact with each other in the acid treatment process of sludge incineration ash, hydrogen chloride gas dissolves in the water contained in the incineration ash, reacts with the incineration ash as hydrochloric acid, and an acid treatment reaction is efficiently performed. It is made porous.

このような、酸性ガスを汚泥焼却灰の酸処理に用いることで、従来酸性溶液を用いたために汚泥焼却灰に多大な水分が含有され、乾燥工程おいて、多大なエネルギーの使用や長時間を要する必要がなくなり、乾燥工程の省力化が図れることとなる。   By using such acidic gas for the acid treatment of sludge incineration ash, a large amount of water is contained in the sludge incineration ash due to the conventional use of an acidic solution. This eliminates the need for this and saves labor in the drying process.

また、汚泥焼却灰に配合される酸性ガス配合量としては、100%の酸(硫酸、塩酸、硝酸等)に換算して、汚泥焼却灰100質量部に対し、1質量部以上、好ましくは4.0〜25質量部添加する。
これは、4.0質量部未満では、溶解反応が十分でないため、得られる多孔質粉体の調湿性能が劣る場合があり、一方、25質量部を超えて添加すると、乾燥後に表面が固くなり、多孔質化が阻害されて、得られる吸放湿性能が低下する場合があるからである。
また、配合時の温度は10〜90℃程度が、反応を促進する面から好ましい。
The amount of acid gas blended in the sludge incineration ash is 1 part by mass or more, preferably 4 parts per 100 parts by mass of the sludge incineration ash in terms of 100% acid (sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc.). Add from 0 to 25 parts by weight.
This is because if less than 4.0 parts by mass, the dissolution reaction is not sufficient, and the resulting porous powder may have poor humidity control performance. On the other hand, if it exceeds 25 parts by mass, the surface becomes hard after drying. This is because porosity may be hindered and the moisture absorption / release performance obtained may be reduced.
Moreover, the temperature at the time of a mixing | blending is preferable from the surface which accelerates | stimulates reaction at about 10-90 degreeC.

このように、汚泥焼却灰に、酸性ガスを添加して混合又は混練することにより、焼却灰に含有されている水分に酸性ガスが溶解し、焼却灰中に含有されている酸可溶性成分が溶解除去されて、酸処理物を多孔質化することができる。
焼却灰と酸製ガスとの混練時間は、汚泥焼却灰の特性に応じて、任意に設定することができる。
Thus, by adding acid gas to sludge incineration ash and mixing or kneading, acid gas dissolves in the moisture contained in incineration ash, and acid-soluble components contained in incineration ash dissolve. It can be removed to make the acid-treated product porous.
The kneading time of the incineration ash and the acid gas can be arbitrarily set according to the characteristics of the sludge incineration ash.

かかる酸処理混練時間を調整することにより細孔容積を変化させることが可能である。
すなわち、混練時間を長くすることにより、例えば、10nm以下、特に6nm以下の微細な細孔容積を更に増加させることが可能であり、これらの微細な細孔容積が増加するほど、水蒸気等の吸放湿性能を高めることができる。
通常、酸性ガス添加後、0.1時間〜10日程度、好ましくは、0.1時間〜1日程度とするのが適当である。
The pore volume can be changed by adjusting the acid treatment kneading time.
That is, by increasing the kneading time, it is possible to further increase the fine pore volume of, for example, 10 nm or less, particularly 6 nm or less, and the absorption of water vapor or the like increases as the fine pore volume increases. Moisture release performance can be enhanced.
Usually, it is appropriate that the acid gas is added for about 0.1 hour to 10 days, preferably about 0.1 hour to 1 day.

次いで、得られた酸処理物を中和処理する。
これは、多孔質の粉体とする場合、そのままでは、粉体製造設備の耐酸性対策が必要となるからであり、これらの問題は、当該中和処理を行うことにより解決できる。
Next, the obtained acid-treated product is neutralized.
This is because, when the porous powder is used as it is, it is necessary to take measures against acid resistance of the powder production facility, and these problems can be solved by performing the neutralization treatment.

上記中和処理は、汚泥焼却灰に酸水溶液を添加し接触処理した後、粉体中和剤を添加してpHを5.5〜9.0程度にすることにより行われる。
中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カルシウム(Ca(OH))、消石灰、アンモニア、CaCOを主成分とするライムストーン(石灰岩)、コーラルサンド等のアルカリ性の材料を挙げることができ、特に、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等が好適である。
また、中和剤の添加量は、処理物がpH5.5〜9.0となるように添加する。
このように、酸処理物に、中和剤を添加して混合又は混練することにより、粉体製造設備の耐酸性対策が不必要となり、多孔性が良好な粉体を得ることができる。
The neutralization treatment is performed by adding an acid aqueous solution to the sludge incineration ash and performing a contact treatment, and then adding a powder neutralizer to bring the pH to about 5.5 to 9.0.
Examples of the neutralizing agent include alkaline materials such as sodium hydroxide (NaOH), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), slaked lime, ammonia, limestone (limestone) mainly containing CaCO 3 , and coral sand. In particular, sodium hydroxide, calcium hydroxide and the like are preferable.
Moreover, the addition amount of a neutralizing agent is added so that a processed material may become pH 5.5-9.0.
In this way, by adding a neutralizing agent to the acid-treated product and mixing or kneading, acid resistance measures in the powder production facility are unnecessary, and a powder having good porosity can be obtained.

より具体的に、本発明の多孔質粉体の製造方法及び製造装置について最適例を挙げて説明する。
良質な多孔質粉体を製造するには、汚泥焼却灰と酸性ガスとの混合・混練作業、酸処理された汚泥焼却灰(酸処理物)と中和剤との混合・混練作業を、十分に行うと共に、好適には連続的に処理する必要がある。
また、酸処理効果の低減を防止し、作業環境を良好に保つためには、混練時に発生する水蒸気および酸性ガスが大気中に拡散することを抑制することが望ましい。
More specifically, the production method and production apparatus of the porous powder of the present invention will be described with an optimal example.
In order to produce high-quality porous powder, mixing and kneading work of sludge incineration ash and acid gas, mixing and kneading work of acid-treated sludge incineration ash (acid-treated product) and neutralizing agent are sufficient. And preferably continuously.
Moreover, in order to prevent the reduction of the acid treatment effect and maintain a good working environment, it is desirable to suppress the diffusion of water vapor and acidic gas generated during kneading into the atmosphere.

このような観点から、本発明の多孔質粉体の製造方法は、特に密閉型混練機により行われることが適しており、特に、混練機構として二軸押し出し混練機が最も好ましく用いられる。
好適な二軸押し出し混練機の具体的構成としては、スクリュー本数が2本または3本であり、二本軸は、平行なタイプあるいはコニカルなタイプでスクリューが軸を斜交させたもののいずれでも可能である。
また、スクリューフライトは、かみ合い型又は非かみ合い型のいずれでも可能であるが、前者の方が混練効果が大きいので好ましい。
スクリュー回転方向は、同方向又は異方向のいずれでも可能であるが、前者の方が混練効果が大きいので好ましい。
From such a point of view, the method for producing the porous powder of the present invention is particularly preferably carried out by a closed kneader, and a biaxial extrusion kneader is most preferably used as the kneading mechanism.
The specific configuration of a suitable twin-screw extrusion kneader has two or three screws, and the two shafts can be either a parallel type or a conical type, with the screws obliquely crossing the shafts. It is.
The screw flight can be either a meshing type or a non-meshing type, but the former is preferable because the kneading effect is greater.
The screw rotation direction can be either the same direction or a different direction, but the former is preferable because the kneading effect is large.

このような二軸押し出し混練機を用いて、当該押し出し混練機の同一軸上に沿って、汚泥焼却灰投入部、酸水溶液投入部、中和剤投入部を、押し出し方向の上流側から下流に向かって順次配置して、それぞれ、汚泥焼却灰を投入し、上記した酸性ガスを用いて酸処理を行い、上記中和剤を用いて中和処理を行う。
本発明の方法においては、各前記処理を密閉状態で連続して実施して、混練機全体の密閉度を高めることが必要であり、このため、各投入部には以下のような構造を採用する。
汚泥焼却灰投入部では、汚泥焼却灰をサークルフィーダーやロータリーフィーダーなどの定量供給機により、二軸押し出し混練機に投入する。
Using such a twin-screw extrusion kneader, along the same axis of the extrusion kneader, the sludge incineration ash charging section, the acid aqueous solution charging section, and the neutralizing agent charging section are arranged downstream from the upstream side in the extrusion direction. The sludge incineration ash is introduced in order, acid treatment is performed using the acid gas described above, and neutralization treatment is performed using the neutralizer.
In the method of the present invention, it is necessary to continuously carry out each of the above treatments in a sealed state to increase the sealing degree of the entire kneader. For this reason, the following structure is adopted for each charging unit. To do.
In the sludge incineration ash charging unit, the sludge incineration ash is charged into a twin-screw extrusion kneader by a quantitative feeder such as a circle feeder or a rotary feeder.

酸性ガス混合部では、上記したように別途発生した酸性ガスを、例えば定量ポンプで注入する。
また、中和剤投入部では、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カルシウム又は消石灰のスラリーなどの中和剤を定量ポンプで注入する。
なお、これらの投入部の機構は、全て自動化することが可能であり、これらの機構を用いて、二軸押し出し混練機を含む多孔質粉体の製造工程全体を自動化することも可能となる。
In the acidic gas mixing section, acidic gas generated separately as described above is injected, for example, with a metering pump.
Further, in the neutralizing agent charging section, a neutralizing agent such as an aqueous sodium hydroxide solution or a slurry of calcium hydroxide or slaked lime is injected with a metering pump.
Note that all of the mechanisms of these charging units can be automated, and it is possible to automate the entire manufacturing process of the porous powder including the biaxial extrusion kneader using these mechanisms.

二軸押し出し混練機の同一軸上に沿って汚泥焼却灰や酸処理物が連続的に搬送されているが、これら搬送物の送出密度は通常一定では無く、主に搬送に寄与する部分と混練に居する部分とがある。
二軸押し出し混練機に対す酸性ガス混合部及び中和剤投入部の配置位置は、汚泥焼却灰及び酸処理物である搬送物の送出密度が最も高い位置に配置されることが好ましい。
Sludge incineration ash and acid-treated products are continuously conveyed along the same axis of a twin-screw extrusion kneader, but the delivery density of these conveyed products is usually not constant, and kneading with the part that mainly contributes to conveyance There is a part in
It is preferable that the acidic gas mixing unit and the neutralizing agent charging unit are disposed at a position where the delivery density of the sludge incinerated ash and the conveyed product which is the acid-treated product is the highest with respect to the biaxial extrusion kneader.

搬送物の送出密度が高い場所は、最も搬送物が集中している場所であり、二軸押し出し混練機内のシリンダー全体に搬送物が詰まっている場所でもある。
このような場所では、投入される液体(スラリー状を含む)や固体は、搬送物に強く押し付けられ、搬送物と均一に混じり合うことが可能となる。
また、シリンダーの周囲からこれらの酸性ガスや中和剤が投入されるため、搬送物とシリンダーと隙間にこれらの投入物が入り込み、搬送物とシリンダーとの摩擦力を緩和し、円滑な搬送を実現するための潤滑作用も期待できる。
A place where the delivery density of the conveyed product is high is a place where the conveyed product is most concentrated, and is also a place where the conveyed product is clogged in the entire cylinder in the biaxial extrusion kneader.
In such a place, the input liquid (including slurry) and solids are strongly pressed against the conveyed product, and can be uniformly mixed with the conveyed product.
In addition, since these acidic gases and neutralizing agents are introduced from the periphery of the cylinder, these charged materials enter the gap between the conveyed product and the cylinder, reducing the frictional force between the conveyed product and the cylinder, and enabling smooth conveyance. Lubrication action to achieve this is also expected.

搬送物の送出密度が高い場所とは、スクリューの軸に対する角度が直角に近づく場所であり、同一軸方向で搬送部分と混練部分とが分けられる場合には、混練部分に入る入口部分などがこれに該当する。   A place where the delivery density of the conveyed product is high is a place where the angle with respect to the axis of the screw approaches a right angle, and when the conveying part and the kneading part are separated in the same axial direction, the inlet part entering the kneading part, etc. It corresponds to.

二軸押し出し混練機の下流端から押し出された処理物は、このまま乾燥・粉砕して多孔質粉体として使用される。また、押し出された処理物を成形機に入れ、成形後乾燥して使用することも可能である。
また、直接乾燥しても良いし、一旦水洗後濾過しその残留物を乾燥しても良い。
一旦水洗後乾燥することにより処理物表面の不純物等を除去することが可能であり、吸着性能も向上する。
The processed product extruded from the downstream end of the biaxial extrusion kneader is dried and pulverized as it is to be used as a porous powder. Moreover, it is also possible to put the extruded processed material into a molding machine, dry it after molding, and use it.
Further, it may be directly dried, or may be washed once with water and filtered to dry the residue.
By once washing with water and drying, impurities on the surface of the treated product can be removed, and the adsorption performance is also improved.

乾燥方法としては、特に制限はないが、例えば、回転ドラム式乾燥機、パドル式乾燥機、流動層式乾燥機、気流乾燥機、遠心薄膜式乾燥機等を用いた乾燥方法が挙げられ、下水処理場で現状使用している乾燥機を用いた乾燥方法でも十分に対応可能である。また、乾燥温度は、制限されないが、例えば90〜300℃が好ましい。   The drying method is not particularly limited, and examples include a drying method using a rotary drum dryer, a paddle dryer, a fluidized bed dryer, an air flow dryer, a centrifugal thin film dryer, etc. A drying method using a drier currently used in a treatment plant can also be adequately handled. Moreover, although a drying temperature is not restrict | limited, For example, 90-300 degreeC is preferable.

乾燥後の含水率は、5質量%以下が好ましく、絶乾状態が特に優れた効果を示す。乾燥が不十分では細孔容積が減少すると共に水分の吸放湿性能が低下してしまう。
ここで、含水率は、「下水試験方法(1997年度版)第4章第6節蒸発残留物及び含水率」に準拠して、乾燥前の試料質量と、105〜110℃で2時間乾燥後の試料質量とを測定し、(乾燥前の質量−乾燥後の質量)/(乾燥前の質量)に対する百分率で表される。
The moisture content after drying is preferably 5% by mass or less, and an absolutely dry state shows a particularly excellent effect. If the drying is insufficient, the pore volume decreases and the moisture absorption and desorption performance decreases.
Here, the moisture content is based on the sample weight before drying and after drying for 2 hours at 105 to 110 ° C. in accordance with “Sewage test method (1997 version) Chapter 4 Section 6 Evaporation residue and moisture content”. The weight of the sample is measured and expressed as a percentage of (mass before drying-mass after drying) / (mass before drying).

以上、本発明の多孔質粉体の製造方法により、得られた乾燥処理物である多孔質粉体は、汚泥焼却灰に対する酸処理および中和処理効果が十分に発揮されたものであり、極めて微細な細孔容積が増大された多孔質であるため吸湿性が高く、又放湿性も良好であるため、吸放湿性能が従来のものより向上した調湿材料として、好適に利用することができる。   As described above, the porous powder, which is the dried product obtained by the method for producing a porous powder of the present invention, has sufficiently exhibited the acid treatment and neutralization treatment effects on sludge incineration ash, Since it is a porous material with a fine pore volume increased, it is highly hygroscopic and also has good moisture release properties, so that it can be suitably used as a humidity control material with improved moisture absorption / release performance compared to conventional ones. it can.

本発明を次の実施例、比較例及び試験例により一層具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
参考例1
塩化カリウムと硫酸とを混合加熱することにより、塩化水素ガスの発生量を測定する方法を模式図2により説明する。
容積250mlの容器(1)に塩化カリウム(和光純薬S)7.35gと硫酸(和光純薬S 95%)9.65gとを投入し、容積250mlの容器(2)に純水を150ml、容積100mlの容器(3)に純水を60ml投入し、ポンプを15〜20L/分で稼動させて、吸気した。
15分間ポンプを稼動させた後、ヒーターを加熱して70℃に温度を保持しながら、更に15分間、ポンプを稼動させて吸気した。
その後、ポンプの稼動を停止するとともに、ヒーターの加熱も停止して、硝酸銀溶液による電位差滴定法にて、各容器(1)、(2)、(3)内容物中のCl量を測定した。
その結果を表1に示す。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, comparative examples and test examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
Reference example 1
A method for measuring the amount of hydrogen chloride gas generated by mixing and heating potassium chloride and sulfuric acid will be described with reference to FIG.
7. A container (1) with a volume of 250 ml was charged with 7.35 g of potassium chloride (Wako Pure Chemical S) and 9.65 g of sulfuric acid (95% of Wako Pure Chemical S), and 150 ml of pure water was added to a container (2) with a volume of 250 ml. 60 ml of pure water was put into a container (3) having a capacity of 100 ml, the pump was operated at 15 to 20 L / min, and the air was sucked.
After operating the pump for 15 minutes, the heater was heated to maintain the temperature at 70 ° C., and the pump was further operated for 15 minutes to suck air.
Thereafter, the operation of the pump was stopped and the heating of the heater was also stopped, and the amount of Cl in each container (1), (2), (3) contents was measured by potentiometric titration with a silver nitrate solution.
The results are shown in Table 1.

Figure 2007268375
Figure 2007268375

上記表1より、塩化カリウムの約60質量%が塩化水素ガスに変換されたことがわかる。   From Table 1 above, it can be seen that about 60% by mass of potassium chloride was converted to hydrogen chloride gas.

実施例1
下水汚泥焼却灰としては、高分子凝集剤を添加後脱水した汚泥を、流動床型焼却炉にて焼却したものを使用した。模式図2の容器(2)に当該下水汚泥焼却灰(含水率:30質量%)42gを入れ、参考例で示したのと同様の条件で発生させた塩化水素ガス(図2の容器(1)で発生させたガス)と接触させて十分に混練して酸処理を施した。これは、乾灰100質量部に対して、HClが7.2質量部添加されることと同等の割合である。
Example 1
As sewage sludge incineration ash, sludge dehydrated after adding a polymer flocculant and incinerated in a fluidized bed incinerator was used. 2 g of the sewage sludge incineration ash (water content: 30% by mass) is put into the container (2) of the schematic diagram 2, and hydrogen chloride gas (container (1 in FIG. 2) is generated under the same conditions as shown in the reference example. ) And was sufficiently kneaded and subjected to acid treatment. This is a ratio equivalent to that 7.2 parts by mass of HCl is added to 100 parts by mass of dry ash.

次いで、当該下水汚泥焼却灰に水酸化カルシウム(和光純薬S)4.5gを添加して、中和処理を行った。これは、当該下水汚泥焼却灰を乾燥灰に換算して乾灰100質量部に対し、水酸化カルシウムが15質量部配合される割合と同等の割合である。
酸処理後の灰と水酸化カルシウムとを十分に混練して中和処理を施した後、110℃で2時間保持して乾燥させ、多孔質粉体を得た。
多孔質粉体の含水率は、0質量%であった。
Next, 4.5 g of calcium hydroxide (Wako Pure Chemicals S) was added to the sewage sludge incineration ash to perform neutralization treatment. This is a ratio equivalent to a ratio of 15 parts by mass of calcium hydroxide to 100 parts by mass of dry ash when the sewage sludge incineration ash is converted to dry ash.
The acid-treated ash and calcium hydroxide were sufficiently kneaded and neutralized, then held at 110 ° C. for 2 hours and dried to obtain a porous powder.
The water content of the porous powder was 0% by mass.

(比較例)
表2に示す割合で、下水汚泥焼却灰、水酸化カルシウムを用い、また、塩化水素ガスに代えて表2に規定する36%塩酸水溶液を表2に示す割合で用い、酸処理・中和処理した後、110℃で4時間乾燥し多孔質粉体を得た。
(Comparative example)
Acid treatment / neutralization treatment using sewage sludge incinerated ash and calcium hydroxide in the proportions shown in Table 2, and using the 36% hydrochloric acid aqueous solution prescribed in Table 2 in place of hydrogen chloride gas in the proportions shown in Table 2. And dried at 110 ° C. for 4 hours to obtain a porous powder.

Figure 2007268375
Figure 2007268375

試験例
上記実施例及び比較例で得られた各多孔質粉体の吸放湿試験を、次の方法で行った。
シャーレに入れた各多孔質粉体試料5gを、飽和溶液法により相対湿度(RH)を調節したデシケータ内に静置して行った。
具体的には、20℃の恒温室において、このデシケータの底に塩類飽和溶液を入れることにより相対湿度50%の環境を設定し、水分吸着量がほぼ平衡に達する24時間後の質量(事前調湿)Aを測定した。
Test Example The moisture absorption / release test of each porous powder obtained in the above Examples and Comparative Examples was performed by the following method.
5 g of each porous powder sample placed in a petri dish was placed in a desiccator whose relative humidity (RH) was adjusted by a saturated solution method.
Specifically, in a constant temperature room at 20 ° C., an environment with a relative humidity of 50% is set by putting a saturated salt solution at the bottom of the desiccator, and the mass (preliminary adjustment) after 24 hours when the moisture adsorption amount reaches almost equilibrium. Wet) A was measured.

次いで前記平衡状態に達した各多孔質粉体試料を、前記と同様に、20℃の恒温室において、このデシケータの底に塩類飽和溶液を入れることにより相対湿度90%の環境を設定し、24時間保持し(吸湿)、次いで、吸湿後の試料を再び、20℃の恒温室において、相対湿度50%の環境を設定したデシケータ中で24時間保持し(放湿)、この吸放湿サイクルを2サイクル繰り返した。
該2サイクル目の吸湿時試料質量Bと放湿時試料質量Cを秤量して、吸放湿量(%)を以下の式により求めた。
吸放湿量(%)=(B−C)/A×100
Next, each porous powder sample that reached the equilibrium state was set in a constant temperature room at 20 ° C. in the same manner as described above, and an environment with a relative humidity of 90% was set by putting a salt saturated solution at the bottom of the desiccator. Hold the sample for a period of time (moisture absorption), and then hold the sample after moisture absorption again in a constant temperature room at 20 ° C. for 24 hours in a desiccator with a relative humidity of 50% (moisture release). Two cycles were repeated.
In the second cycle, the moisture absorption sample mass B and the moisture release sample mass C were weighed, and the moisture absorption / release amount (%) was determined by the following equation.
Moisture absorption / release (%) = (BC) / A × 100

その試験結果を表3に示す。
但し、最初に試料を20℃の恒温室において相対湿度50%の環境を設定して24時間静置した事前調湿後の試料の質量を質量変化率100%として表して、各吸湿過程及び放出過程における各試料の質量の変化率で表示した。
The test results are shown in Table 3.
However, the mass of the sample after pre-humidification after first setting the sample in a constant temperature room at 20 ° C. and setting the environment with a relative humidity of 50% for 24 hours is expressed as a mass change rate of 100%. The rate of change of the mass of each sample in the process was displayed.

Figure 2007268375
Figure 2007268375

実施例では乾燥時間が2時間であるのに対し、比較例では絶乾状態となるまで4時間であったことから、乾燥工程の省力化が確認できた。   In the examples, the drying time was 2 hours, whereas in the comparative examples, it was 4 hours until the drying state was completely dried. Thus, labor saving in the drying process could be confirmed.

本発明の多孔質粉体の製造方法は、廃棄物処理工場等からの酸性ガスを有効に使用することができ、本発明の多孔質粉体は、調湿材料のみならず、悪臭ガス吸着材としても有効に適用することができる。   The method for producing a porous powder of the present invention can effectively use an acid gas from a waste treatment plant or the like, and the porous powder of the present invention is not only a humidity control material but also a malodorous gas adsorbent. It can also be applied effectively.

図1は、従来の多孔質粉体の製造工程を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a conventional porous powder manufacturing process. 図2は、本発明の多孔質粉体を製造するにあたり、酸性ガスを用いた酸処理工程を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an acid treatment step using an acid gas in producing the porous powder of the present invention.

Claims (5)

汚泥焼却灰と酸性ガスとの接触により酸処理を行い、次いで粉体中和剤により中和処理を行うことを特徴とする、多孔質粉体の製造方法。 A method for producing a porous powder, characterized in that an acid treatment is performed by contact between sludge incineration ash and an acidic gas, followed by a neutralization treatment with a powder neutralizer. 請求項1記載の多孔質粉体の製造方法において、酸性ガスが水溶性であることを特徴とする、多孔質粉体の製造方法。 The method for producing a porous powder according to claim 1, wherein the acidic gas is water-soluble. 請求項1および2記載の多孔質粉体の製造方法において、汚泥焼却灰が5〜40質量%の水分を含むことを特徴とする、多孔質粉体の製造方法。 3. The method for producing a porous powder according to claim 1, wherein the sludge incineration ash contains 5 to 40% by mass of water. 請求項1〜3いずれかの項記載の製造方法により得られる多孔質粉体。 The porous powder obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-3. 請求項4記載の多孔質粉体を有効成分とする調湿材料。
A humidity control material comprising the porous powder according to claim 4 as an active ingredient.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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