JP2008284473A

JP2008284473A - 円筒形活性炭フィルター

Info

Publication number: JP2008284473A
Application number: JP2007132690A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshitome; 剛吉留; Keizo Furukawa; 圭三古川; Toshio Kimura; 俊雄木村; Masayuki Shinozuka; 真幸篠塚; Katsuaki Sato; 克昭佐藤
Original assignee: Japan Enviro Chemicals Ltd; Ebara Engineering Service Co Ltd
Current assignee: Japan Enviro Chemicals Ltd; Swing Corp
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-05-18
Also published as: JP5328110B2

Abstract

【課題】本発明は、圧力損失が低く、処理ガスとの接触効率の優れた円筒形活性炭フィルターを提供する。
【解決手段】通気性を有する円筒状の内外ケースを同心状に組み合わせ、該内外ケースの間に活性炭粒子を固着したエーテル系ポリウレタンフォームを充填してなる円筒形活性炭フィルター、及び該円筒形活性炭フィルターを用いた脱臭方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、臭気を含む処理ガスを通過させることによって臭気成分を除去する脱臭装置に適用される脱臭用活性炭フィルターに関するものである。

活性炭を用いた脱臭装置は、種々の下水道処理施設やし尿処理場、産業処理水処理施設等で幅広く使用されている。下水処理施設の中で、特に雨水滞水池、雨水調整池、雨水吐き室等から排出される臭気の脱臭においては、圧力損失が低く、除去性能が高く、ハンドリング性の良い脱臭フィルターが要望されている。例えば、非特許文献１では、マカロニ十字炭（粉末活性炭をマカロニ状に成形したもので、内径内部に十字の支えを備えているもの）を用いたフィルターや活性炭ハニカムを用いたフィルター、円筒径カートリッジに活性炭を充てんしたフィルターが記載されている。また、それらに該当する特許として、特許文献１〜３がある。

マカロニ十字炭を用いたフィルターの場合、使用される吸着剤の直径は、15.2ｍｍφ、外周壁厚3.4ｍｍ、十字部のリブ厚2.0ｍｍ、長さ18.2ｍｍであるため（特許文献２）、圧力損失は低く抑えられているものの、ガスとの接触面積が少なく除去性能が低くなるという問題があった。除去性能を上げるには、吸着剤の使用量を増加させる方法があるが、圧力損失の増加を伴うため適切ではない。また、成形が非常に難しいため、吸着剤の直径を小さくしたり、貫通孔の直径を大きくしたりすることによりガスとの接触面積を増加させる方法は実施されていない。

ハニカム状活性炭を用いたフィルターの場合、使用されるハニカムのセル数は通常、200〜300セル／inch²程度であるため、圧力損失は低く、除去率も高いものの、破損しやすいためフィルターを慎重に取り扱う必要があり、充てん・交換業務が非常に手間隙がかかるという問題があった。さらに、ハニカムのコストは、通常の粒状活性炭に比べて高いため、イニシャルコスト、ランニングコストが高くなるという問題もあった。

円筒径カートリッジに活性炭を充てんしたフィルターの場合、フィルターの交換作業が非常に容易であるという利点がある。しかし、通常、円筒形カートリッジの内筒と外周部の幅が１５〜５０ｍｍ程度の円筒形カートリッジに、粒径が１．５〜５ｍｍ程度の円柱状活性炭や破砕状の活性炭が充てんされるため、圧力損失は低いものの、処理ガスと活性炭との接触時間が短いため、十分な除去性能が得られない問題があった。除去性能をあげるには、ＳＶ（空間速度）を下げて十分な接触時間を保持する方法がとられるが、この場合、処理ガス量を下げる、あるいは、装置の大型化を招くことになり好ましくない。また、使用する活性炭の粒子径を小さくして処理ガスと活性炭との接触性をよくする方法があるが、圧力損失が増加するため好ましくない。
特開平7-42202号公報特開2002-68524号公報特開2004-148165号公報財団法人下水道新技術推進機構の「低濃度簡易脱臭装置技術資料」−２００５年３月

本発明は、圧力損失が低く、被処理ガスとの接触効率の優れた円筒形の活性炭フィルターを提供することを目的とする。

本発明者は、上記の背景技術に記載される問題点を解決すべく鋭意検討した結果、シート状のエーテル系ポリウレタンフォームに粒子径0.01〜1.0ｍｍの活性炭粒子を固着して得られる吸着剤を、通気性を有する円筒状の内外ケースの間に渦巻き状に充填したフィルターが、圧力損失が低く、処理ガスとの接触効率の優れることを見出した。かかる知見を基に更に研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、次の円筒形の活性炭フィルターに関する。

項１．通気性を有する円筒状の内外ケースを同心状に組み合わせ、該内外ケースの間に活性炭粒子を固着したエーテル系ポリウレタンフォームを充填してなる円筒形活性炭フィルター。

項２．前記エーテル系ポリウレタンフォームの形状がシート状であり、該シート状エーテル系ポリウレタンフォームの積層体を該内外ケースの間に充填してなる項１記載の円筒形活性炭フィルター。

項３．前記積層体が、該シート状エーテル系ポリウレタンフォームを渦巻状に積層したものである項２記載の円筒形活性炭フィルター。

項４．前記活性炭の粒子径が0.01〜1.0mmである項１〜３のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。

項５．前記エーテル系ポリウレタンフォームが網目状のオープンセル構造を有し、セル数（JIS K 6402）が8〜70個／25mmである項１〜４のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。

項６．前記エーテル系ポリウレタンフォームへの活性炭の固着量が、0.08〜0.25g/mlである項１〜５のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。

項７．前記活性炭が、無添着の活性炭、酸添着活性炭、アルカリ添着活性炭、アルカリ金属ハロゲン化物添着活性炭、臭素添着活性炭、酸・アルカリ金属ハロゲン化物・臭素同時添着活性炭、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である項１〜６のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。

項８．臭気を含む被処理ガスを前記項１〜７のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルターを通過させて脱臭することを特徴とする脱臭方法。

本発明の円筒形の活性炭フィルターは、圧力損失が低く、処理ガスとの接触効率に優れている。また、活性炭がポリウレタンフォームに固着されているために、粉末状の活性炭であっても飛散がない。

本発明の円筒形活性炭フィルターは、円筒網目状の内外ケースを同心状に組み合わせ、両ケースの間に活性炭粒子を固着したエーテル系ポリウレタンフォームを充填してなる。該円筒形活性炭フィルターは、両ケースの間に単に活性炭を充填するのではなく、活性炭粒子を固着した十分なエーテル系ポリウレタンフォームを充填しているため、圧力損失が低くしかも処理ガスとの接触効率に優れているという特徴を有している。

本発明では、網目状のエーテル系ポリウレタンフォームを用いる。ポリウレタンフォームには、エーテル系ポリウレタンフォームとエステル系ポリウレタンフォームが存在する。一般に、エステル系ポリウレタンフォームは、その耐熱性や強度の面で使用されることが多いが、エステル系ポリウレタンフォームに活性炭を固着させた吸着剤を使用した場合には、活性炭に吸着した硫化水素から生じた硫酸によってウレタンフォームの強度劣化が生じ、フィルター内での偏流によるショートパスによる除去率の低下が生じてしまう。また、活性炭に酸や臭素を添着した活性炭を固着させる場合にも、同様に強度劣化が生じてしまう。これに対し、エーテル系ポリウレタンフォームでは上記した問題は生じないため好適に用いられる。

エーテル系ポリウレタンフォームの種類は特に限定はなく、ポリエーテル系ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を用いて公知の方法により製造されるものが用いられる。ポリエーテル系ポリオールとしては、例えばプロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどを出発物質としてアルキレンオキシドを付加重合したものが挙げられる。ポリイソシアネートとしては、例えば２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルイソシアネートが挙げられる。発泡剤としては水が好適であるが、その他、メチレンクロライド等を用いても良い。触媒としては、トリエチレンジアミン、テトラメチレンヘキサジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のアミン触媒、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート等の有機錫触媒等が挙げられる。

エーテル系ポリウレタンフォームは、網目状のオープンセル構造をもつ柔軟性を有するシート状のものが好ましい。その厚みは3〜15mm程度、好ましくは5〜10mm程度であり、セル数（JIS K 6402）は8〜70個／25mm、好ましくは8〜30個／25mmである。このようなポリウレタンフォームは公知の方法により容易に製造することができる。

上記の網目状のエーテル系ポリウレタンフォームに、バインダーを用いて活性炭粒子が固着される。

使用する活性炭は特に限定はなく、無添着の活性炭、酸添着活性炭、アルカリ添着活性炭、アルカリ金属ハロゲン化物添着活性炭、臭素添着活性炭、酸・ハロゲン化アルキル・臭素同時添着活性炭、又はそれらの混合物が用いられる。

活性炭の原料としては、たとえば木粉、ヤシ殻などの植物原料、無煙炭、石油ピッチ、コークス、瀝青炭、褐炭等の石炭、石油系原料、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、サラン樹脂などの合成樹脂系原料などが挙げられるが、ヤシ殻から得られるヤシ殻炭や無煙炭、石油ピッチ、コークス等の石炭が好適に用いられる。前述の活性炭原料は、たとえば固定床、移動床、流動床などで賦活化される。賦活化は、たとえば水蒸気、塩素、塩化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、二酸化硫黄等を用いるガス賦活、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、リン酸、リン酸ナトリム、塩化カルシム、塩化カリウムまたは塩化亜鉛などの薬品を用いる薬品賦活などがあるが、本発明に用いられる（無添着）活性炭はそのいずれによって賦活化されたものでもよい。賦活化の方法としては、例えば『新版活性炭基礎と応用』（真田雄三、鈴木基之、藤本薫編集講談社発行）等に記載の公知の方法が採用される。

用いられる活性炭の粒子径は、通常０．０１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．１〜０．８５ｍｍである。無添着の活性炭を使用する場合、その比表面積は、液体窒素温度条件下の窒素吸着によるＢＥＴ比表面積が５００〜３０００ｍ^２／ｇ、好ましくは１０００〜２０００ｍ^２／ｇのものである。細孔容積は、液体窒素温度条件下の窒素吸着によるCI法での測定値が、通常０．１〜１．５ｍｌ／ｇ、好ましくは０．２〜１ｍｌ／ｇである。また、平均細孔直径は、ｄ＝４Ｖ÷Ｓ×1000の関係式（ｄ：平均細孔直径(nm)、Ｖ：細孔容積（ｍｌ/ｇ）、Ｓ：比表面積（ｍ^２/ｇ））で計算した値が、通常、０．５〜５ｎｍ、好ましくは１〜３．５ｎｍである。

酸添着活性炭は、上記の無添着活性炭に酸を担持することにより得られる。酸としては、たとえば硫酸、リン酸、硝酸、臭素酸、よう素酸などの無機酸、シュウ酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、グルタル酸などの有機酸、あるいはこれらの混酸が挙げられ、好ましくは、硫酸、燐酸およびその混酸である。酸の担持量は、たとえば活性炭１００重量部に対して１〜４０重量部、好ましくは５〜２０重量部である。酸を担持する方法としてはたとえば活性炭を酸水溶液に浸して活性炭に酸を含浸させて必要に応じて乾燥させる方法、活性炭に酸もしくは酸水溶液を散布し必要に応じて乾燥する方法などが挙げられる。

アルカリ添着活性炭は、たとえば水酸化物、炭酸塩等のアルカリ性を示す化合物を上記の無添着活性炭に担持させたものが挙げられる。水酸化物として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウムが、炭酸塩として、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。好ましくは、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムである。水酸化物、炭酸塩の担持量は、たとえば活性炭１００重量部に対して0.1〜30重量部、好ましくは1〜25重量部である。アルカリ金属化合物を担持する方法としてはたとえば活性炭をアルカリ水溶液に浸して活性炭に酸を含浸させて必要に応じて乾燥させる方法、活性炭にアルカリ水溶液を散布し必要に応じて乾燥する方法などが挙げられる。

アルカリ金属ハロゲン化物添着活性炭は、たとえばアルカリ金属ハロゲン化物を上記の無添着活性炭に担持させたものが挙げられる。アルカリ金属ハロゲン化物としては、アルカリ金属ヨウ化物が好ましく、具体的にはヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化セシウム、などが挙げられ、好ましくはヨウ化カリウムである。アルカリ金属ハロゲン化物の担持量は、たとえば活性炭１００重量部に対して０．１〜１５重量部、好ましくは０．５〜５重量部である。担持方法としては、たとえば、活性炭をアルカリ金属ハロゲン化物の水溶液に浸漬して必要に応じて乾燥する方法、活性炭にアルカリ金属ハロゲン化物の水溶液を散布して必要に応じて乾燥する方法などが挙げられる。

臭素添着活性炭は、臭素を上記の無添着活性炭に担持させたものである。臭素の担持量は、たとえば活性炭１００重量部に対して１〜３０重量部、好ましくは３〜２０重量部である。臭素を担持する方法としては、１）常温下で、液体である臭素（９９％）もしくは臭素含有水溶液を気化させ、窒素等のキャリヤーガスを用いて、容器内に充填した活性炭に流通接触させる方法、２）常温下で臭素もしくは臭素含有水溶液に活性炭を浸漬し、必要に応じて乾燥する方法、３）噴霧器、散布器を用いて液体臭素または臭素含有水溶液を常温下で活性炭に直接散布もしくは窒素などのキァリアーガスを用いて噴霧し、必要に応じて乾燥する方法、４）臭素を活性炭と共に容器内に静置し、常温下で気化させ含侵させる方法などが挙げられる。

酸・アルカリ金属ハロゲン化物・臭素同時添着活性炭は、上記の無添着活性炭に酸・アルカリ金属ハロゲン化物・臭素を担持させたものである。酸の担持量は、たとえば活性炭１００重量部に対して1〜４０重量部、アルカリ金属ハロゲン化物の担持量は、たとえば活性炭１００重量部に対して０．０１〜５重量部、臭素の担持量は、たとえば活性炭１００重量部に対して０．１〜３０重量部である。担持方法としては、たとえば、上記の３成分を同時に又は順次に担持した後、必要に応じ乾燥するする方法などが挙げられる。

吸着フィルターを設置する場所の臭気に応じて、使用する活性炭の種類を選択することができる。例えば、雨水貯留槽の脱臭では、硫化水素濃度が高いことから、上記した活性炭のうち、アルカリ金属ハロゲン化物添着活性炭（特にヨウ化カリウム添着活性炭）が好適である。

添着後の活性炭の粒子径は、通常０．０１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．１〜０．８５ｍｍである。アルカリ添着炭やアルカリ金属ハロゲン化物添着活性炭を使用する場合、５０〜２７００ｍ^２／ｇ、好ましくは８００〜１８００ｍ^２／ｇのものである。細孔容積は、液体窒素温度条件下の窒素吸着によるCI法での測定値が、通常０．０８〜１．２ｍｌ／ｇ、好ましくは０．１６〜０．８ｍｌ／ｇである。また、平均細孔直径は、ｄ＝４Ｖ÷Ｓ×1000の関係式（ｄ：平均細孔直径(nm)、Ｖ：細孔容積（ｍｌ/ｇ）、Ｓ：比表面積（ｍ^２/ｇ）で計算した値が、通常、０．６〜８ｎｍ、好ましくは１〜３ｎｍである。なお、酸添着活性炭、臭素添着活性炭、および酸・アルカリ金属ハロゲン化物・臭素同時添着活性炭については、液体窒素温度条件下の窒素吸着法による比表面積、細孔容積の測定が困難である。

ポリウレタンフォームに活性炭粒子を固着するためのバインダーとしては、ラテックス系のバインダーが用いられる。たとえば、次に示す合成ゴムラテックスの１種又は２種以上の混合物が挙げられる。１）ブタジエン重合体又はブタジエンとスチレン、スチレン誘導体、（メタ）アクリロニトニル、イソプレン、イソブチレンなどとの共重合体、２）イソプレンとスチレン、スチレン誘導体との共重合体、３）クロロプレン重合体、またはクロロプレンとスチレン、スチレン誘導体、（メタ）アクリロニトニル、イソプレンなどとの共重合体、４）アクリル酸エステルとスチレン、スチレン誘導体、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリロニトニル、メタクリル酸エステルなどとの共重合体、５）メタクリロニトリル重合体及びメタクリロニトリルとスチレンなどとの共重合体、６）酢酸ビニル重合体、塩化ビニル重合体。これらは、主として乳化重合から得られる水エマルジョンで、樹脂固形分濃度は２０〜５０重量％、好ましくは３５〜４５重量％である。

バインダーの使用量は、エーテル系ポリウレタンフォームの単位容積あたりの樹脂固形分として、０．０１〜０．１g/ml程度であり、接着する活性炭の粒径及び使用するポリウレタンフォームのセル数、厚みによって適量を決定する。

エーテル系ポリウレタンフォームへのバインダーの塗布は、刷毛塗、ローラー、スプレー等の適宜な方法で塗布し、また活性炭のポリウレタンフォームへの含浸も手動、機械的振動等の適宜な方法で均一におこなう。さらに、60〜90℃にて６〜２４時間程度加熱、乾燥を行い、活性炭をポリウレタンフォームに固着させる。ポリウレタンフォームへの活性炭の固着量は、ポリウレタンフォームの単位容積あたり、0.08〜0.25g/ml程度、好ましくは0.1〜0.2g/ml程度である。かかる範囲であれば、処理ガスとの接触効率が高くなり除去性能も良好となる。

上記のようにして得られるエーテル系ポリウレタンフォームを、同心状に組み合わせた通気性を有する円筒状の内外ケースの間に充填する。通気性を有する円筒状の内外ケースとしては、エーテル系ポリウレタンフォームを保持でき、かつ通気できる孔を有するものであれば特に限定はない。該通気孔の形状は、三角形、正方形、長方形、菱形、六角形、八角形、円形等の形状の孔が規則的に並んでいる構造、例えば、格子状、網目状、ハニカム状、コルゲート状等が例示される。

充填方法については、被処理ガスの流れにムラやショートパスができないように、円筒状の内外ケースの間に均一かつ密に充填する方法であれば特に限定はない。

たとえば、ポリウレタンフォームの形状がシート状の場合には、該シートを積層した積層体を該円筒状の内外ケースの間に充填することができる。積層体の具体例としては、該シートを渦巻状に積層した筒状の積層体であり、その中心軸方向に該円筒状の内ケースの外周に挿入できる空間を有しているものが挙げられる。或いは、該シートを筒状に成形したものを複数積層した筒状の積層体であってもよい。この積層体の場合、円筒ケース内で均一に充填されやすく高い除去率が得られるという長所があるが、作業性、生産性、歩留まり等の点から、渦巻状の積層体が好適である。

積層体の層高は特に限定はないが、被処理ガスと活性炭の接触効率の点から、被処理ガスの通過する部位で２層以上、好ましくは４層以上、より好ましくは５層以上となるように積層すればよい。特に、シートを渦巻状に積層した筒状の積層体の場合には、シートの巻き始め部及び巻き終わり部で空隙が大きくなりやすく除去率低下をまねく場合がある。これを回避するために、通常４層以上、さらに５層以上とするのが望ましい。

なお、上記の積層体はそのまま該円筒状の内外ケースの間に充填してもよいが、積層体を不織布等で被覆してから充填することにより、ケースへの充填作業が行い易くなることから、積層体を不織布等で被覆してから充填することが好ましい。

本発明の円筒形活性炭フィルターの具体的な態様を図１に示す。図１は、円筒形活性炭フィルターの縦断面図であり、１はフィルター本体、２は内ケース、３は外ケース、４は活性炭を固着したエーテル系ポリウレタンフォーム（渦巻状）、５は蓋体、及び６は通穴を示す。

フィルター本体１は、円筒網目状の内ケース２及び外ケース３を同心状に組み合わせ、両ケース間に活性炭を固着したエーテル系ポリウレタンフォームを渦巻状に充填したものである。内ケース２の下端部は開口して外ケース３下端縁部に結合し、内ケース２及び外ケース３の上端開口部にはこれを閉鎖する蓋体５を設ける。内外ケース２，３間に活性炭を固着したエーテル系ポリウレタンフォームを渦巻状に充填した後、蓋体５を被せて固定する。

上記フィルター本体１は、必要に応じて台座（図示せず）と脱着可能なように嵌合できるようにしてもよい。嵌合の形態は、装着が容易で処理ガスの漏れが生じない形態であれば特に限定はない。また、フィルター本体１は取り替えが可能なカートリッジとすることもできる。脱臭性能が低下した場合には、フィルター本体１を台座から外して新品のフィルター本体１に交換すればよい。

本発明の活性炭フィルターを脱臭塔に適用する場合は、脱臭塔に形成した処理ガス通路を横切って設けた共通の装着基盤に対し、複数個のフィルター本体１を設けてもよい。

上記のフィルターを用いる脱臭法としては、送風機（図示せず）によって臭気を含む処理ガスを、強制的にフィルター本体１を通過させて或いは自然通風させて脱臭を図ることができる。また、雨水滞水池等の脱臭に使用する場合には、雨水の流入によって上昇した水位によって押し出された臭気を、送風機を使用せずにフィルター本体に通過させて脱臭を図ることも可能である。なお、図１では、内ケース２から外ケース３に臭気を含む処理ガスを通過させているが、その逆であってもよい。

本発明の円筒形フィルターの被処理ガス成分としては、例えば、硫化水素等の硫黄系酸性化合物、メチルメルカプタンなどのメルカプタン類；硫化メチル、二硫化メチル等のスルフィド類などのイオウ含有化合物；アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミンなどのアミン類などの窒素含有化合物；ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸などの有機カルボン酸類；ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、ナフタレン、フェノール、キシロールなどの芳香族炭化水素類などが挙げられる。

これらの成分に応じて、フィルターに充てんする活性炭の種類を変えて使用することができる。例えば、処理ガス中の有機カルボン酸類や芳香族炭化水素類を除去対象にする場合には、無添着活性炭をウレタンフォームに固着させたフィルターが好適に使用される。硫化水素等の硫黄系酸性化合物を除去対象にする場合には、アルカリ金属ハロゲン化物添着炭をウレタンフォームに固着させたフィルターやアルカリ添着活性炭をウレタンフォームに固着させたフィルターが好適に使用される。メチルメルカプタンなどのメルカプタン類、硫化メチル、二硫化メチル等のスルフィド類などのイオウ含有化合物を除去対象とする場合には、臭素添着活性炭をウレタンフォームに固着させたフィルターが好適に使用される。アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミンなどのアミン類などの窒素含有化合物を除去対象とする場合には、酸添着活性炭をウレタンフォームに固着させたフィルターが好適に使用される。処理ガス中に硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルアンモニア、トリメチルアミンが共存する場合には、酸・アルカリ金属ハロゲン化物・臭素同時添着活性炭が好適に使用される。上記に記載した添着活性炭以外にも、対象ガスに応じて、適切な添着活性炭をウレタンフォームに固着した吸着剤を使用することができる。なお、処理ガス中に多種類のガスが共存する場合には、複数のカートリッジを２段以上積そうして、直列にガスを流して処理することも可能である。

被処理ガスの温度は、前記活性炭による吸着能が損われない範囲であればよく、５〜４０℃、好ましくは１５〜３５℃程度である。

被処理ガスの湿度は、前記活性炭による吸着能が損われない範囲であればよく、通常、相対湿度９０％以下、好ましくは相対湿度８０％以下程度である。

臭気成分や有害物質を含む被処理ガスを、円筒形フィルターに接触させる場合、ガスの流れ方向については特に制限はなく、内塔の内側から外側にガスを流しても良いし、フィルターの外側から内側にガスを流してもかまわない。被処理ガスの線流速は、通常、内塔の面積基準で０．１〜０．６ｍ／秒、好ましくは０．１５〜０．４５ｍ／秒程度である。処理ガスのＳＶは、通常、２０００〜４８０００ｈｒ^-1、このましくは、３０００〜３６０００ｈｒ^-1程度である。

本発明の円筒形フィルターは、上述したような臭気成分が発生するさまざまな施設で使用することができる。例えば、各種化学工場、食品工場、飼料工場、下水処理場やし尿処理場、汚泥処理場、雨水処理場、ゴミ処理場、等からの悪臭処理、動物飼育設備、動物実験設備、畜産設備、各種研究設備等から排出される臭気や化学物質の吸着除去に使用することができる。

本発明の円筒状活性炭フィルターは、処理ガスを、活性炭を固着したエーテル系ポリウレタンフォームに通過させるため、従来の活性炭のみに通過させる場合と比べ、圧損を抑えた状態で粒子径の小さい活性炭を使用することができ、ガスとの接触面積が増加するために除去率が高くなる。また、粉末状の活性炭の飛散がない等の性能面、環境面で、顕著な効果が発揮される。

以下に実施例及び試験例をあげて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、「部」は「重量部」を意味する。

実施例１
ヤシ殻炭化品を原料とし水蒸気賦活により製造した粒子径0.18〜0.35ｍｍ、比表面積1598m²/g、細孔容積0.724ml/g、平均細孔直径1.81nmの破砕状活性炭100部にヨウ化カリウム2部を含む水溶液を噴霧し、乾燥することにより添着活性炭を得た。

オープンセル構造をもつセル数13個/25mm、厚み7mmのポリエーテル系ウレタンフォームを300ｍｍ×950ｍｍに切断し、その表面にラッテクス系バインダーを単位容積あたり0.05g/mlになるように塗布し、上記の添着活性炭をまぶした後、80℃にて12時間、乾燥をおこない、活性炭をウレタンフォームに固着させた。このとき、ウレタンフォーム上に固着された活性炭量は、単位容積あたり0.129ｇ/mlであった。

内筒径34ｍｍ、外周径100ｍｍ、長さ300mmの樹脂製の円筒形フィルターに、この充てん剤を渦巻き状に巻いたものを充てんし、活性炭フィルターを得た。

実施例２
ヤシ殻を原料とし水蒸気賦活により製造した、粒子径0.25〜0.50ｍｍ、比表面積1658m²/g、細孔容積0.748ml/g、平均細孔直径1.80nmの破砕状活性炭100部にヨウ化カリウム2部を含む水溶液を噴霧し、乾燥することにより添着活性炭を得た。

実施例１と同じウレタンフォームを300ｍｍ×950ｍｍに切断し、その表面に実施例１と同じバインダーを単位容積あたり0.04g/mlになるように塗布し、上記の添着活性炭をまぶした後、80℃にて12時間、乾燥をおこない、活性炭をウレタンフォームに固着させた。このとき、ウレタンフォーム上に固着された活性炭量は、単位容積あたり0.139ｇ/mlであった。

実施例３
ヤシ殻を原料とし水蒸気賦活により製造した、粒子径0.18〜0.35ｍｍ、比表面積1598m²/g、細孔容積0.724ml/g、平均細孔直径1.81nmの破砕状活性炭100部にヨウ化カリウム2部を含む水溶液を噴霧し、乾燥することにより添着活性炭を得た。

オープンセル構造をもつセル数20個/25mm、厚み5mmのポリエーテル系ウレタンフォームを300ｍｍ×950ｍｍに切断し、その表面に実施例1と同様にバインダーを単位容積あたり0.04g/mlになるように塗布し、上記の添着活性炭をまぶした後、80℃にて12時間、乾燥をおこない、活性炭をウレタンフォームに固着させた。このとき、ウレタンフォーム上に固着された活性炭量は、単位容積あたり0 .160g/mlであった。

比較例１
ヤシ殻を原料とし水蒸気賦活により製造した、粒子径3.35〜4.75ｍｍ、比表面積1237m²/g、細孔容積0.533ml/g、平均細孔直径1.73nmの円柱状活性炭100部にヨウ化カリウム2部を含む水溶液を噴霧し、乾燥することにより添着活性炭を得た。

この吸着剤を内筒径34ｍｍ、外周径100ｍｍ、長さ300mmの樹脂製の円筒形フィルターに充てんし活性炭フィルターを得た。

比較例２
ヤシ殻を原料とし水蒸気賦活により製造した、粒子径1.70〜3.35ｍｍ、表面積1474m²/g、細孔容積0.684ml/g、平均細孔直径1.84nmの破砕状活性炭100部にヨウ化カリウム2部を含む水溶液を噴霧し、乾燥することにより添着活性炭を得た。

比較例３
ポリエーテル系ウレタンフォームをポリエステル系ウレタンフォームに代えること以外は、実施例１と同様にして活性炭フィルターを得た。

セル数は、JIS K 6402に従い、拡大鏡を用い直線上の空間数を数え、長さ25mm間の数で表したものである。

試験例１（圧力損失の比較）
実施例１〜３で製造した吸着剤および比較例１〜２で使用した（吸着剤）活性炭の圧力損失を測定した。なお、圧力損失の測定は、所定サイズの筒に吸着剤を充てんし、ガス流速が０．１５〜０．５ｍ／秒になるように２５℃の空気を流し、ガス入口側とガス出口側の差圧を測定することにより求めた。

その結果を図４に示す。図４より、実施例１〜３の吸着剤の圧力損失は、流速0.3m/sにおいては、1.5〜2.7kPa/mの範囲であった。一方、比較例１の吸着剤である粒径3.35〜4.75mmの粒状活性炭の圧力損失は、約１kPa/mであり、実施例よりも低い値であった。また、比較例２の吸着剤である粒径1.70〜3.35mmの破砕状活性炭の圧力損失は、2.5 kPa/mであり、実施例３よりも高い値であった。さらに粒径を細かくすることにより、圧力損失は増加すると考えられる。

実施例１〜３では、比較例２よりも細かい粒径の活性炭を使用しているが、ウレタンフォームに固着させることにより、比較例２よりも低い圧力損失になることが確認された。

試験例２（硫化水素の吸着性能の比較）
実施例１〜３および比較例１〜２で製造した円筒径フィルターに硫化水素１０ppmを含む２５℃、相対湿度５０％のガス５０ｍ^３／ｈｒをカートリッジの内側から外側の方向にガス流速０．２０〜０．２５ｍ/秒の条件で流し、１０時間後のフィルター出口の濃度を測定した。このとき、ガス温度は２５℃、相対湿度は８０％であった。なお、硫化水素濃度は、環境庁告示第９号特定悪臭物質の測定方法別表第２記載の方法に準じた方法で実施した。

実施例１〜３の吸着剤では、９５％以上の硫化水素除去率が得られていた。一方、比較例１および比較例２では、硫化水素除去率は８１〜８５％であり、十分な除去率が得られなかった。

比較例１及び２の活性炭フィルターを用いた試験例１及び２に示されたように、吸着剤の粒子径を小さくすれば除去率は上がるが、圧力損失も増加する傾向がある。実施例１〜３の活性炭フィルターでは、比較例１及び２に比べて小さい粒子径を持つ活性炭を使用しているのもかかわらず、圧力損失は、比較例２よりも低く、かつ高い吸着性能が発揮されることが確認された。

試験例３（ポリウレタンフォームの比較）
実施例１よび比較例３で製造した円筒径フィルターに硫化水素１０ppmを含む３５℃、相対湿度９０％のガス５０ｍ^３／ｈｒをカートリッジの内側から外側の方向にガス流速０．２０〜０．２５ｍ/秒の条件で２００時間ガスを流した。円筒径フィルターからウレタンフォームを取り出し、ＪＩＳＫ６４００に基づき引っ張り強度試験を実施したところ、実施例１では使用前に比べて約８０％の強度を保持していたが、比較例３では、使用前の約３０％の強度しか保持していなかった。これは、エステル系ポリウレタンフォームを用いた比較例３では、活性炭に吸着した硫化水素から生じた硫酸によってウレタンの強度劣化が生じたためと考えられる。

本発明の実施の一形態を示す活性炭フィルターの縦断面図である。試験例１における、実施例１〜３の吸着剤および比較例１〜２の吸着剤を用いた圧力損失の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１フィルター本体
２内ケース
３外ケース
４活性炭粒子を固着したエーテル系ポリウレタンフォーム
５蓋体
６通穴

Claims

通気性を有する円筒状の内外ケースを同心状に組み合わせ、該内外ケースの間に活性炭粒子を固着したエーテル系ポリウレタンフォームを充填してなる円筒形活性炭フィルター。
前記エーテル系ポリウレタンフォームの形状がシート状であり、該シート状エーテル系ポリウレタンフォームの積層体を該内外ケースの間に充填してなる請求項１記載の円筒形活性炭フィルター。
前記積層体が、該シート状エーテル系ポリウレタンフォームを渦巻状に積層したものである請求項２記載の円筒形活性炭フィルター。
前記活性炭の粒子径が0.01〜1.0mmである請求項１〜３のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。
前記エーテル系ポリウレタンフォームが網目状のオープンセル構造を有し、セル数（JIS K 6402）が8〜70個／25mmである請求項１〜４のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。
前記エーテル系ポリウレタンフォームへの活性炭の固着量が、0.08〜0.25g/mlである請求項１〜５のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。
前記活性炭が、無添着の活性炭、酸添着活性炭、アルカリ添着活性炭、アルカリ金属ハロゲン化物添着活性炭、臭素添着活性炭、酸・アルカリ金属ハロゲン化物・臭素同時添着活性炭、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１〜６のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルター。
臭気を含む被処理ガスを前記請求項１〜７のいずれかに記載の円筒形活性炭フィルターを通過させて脱臭することを特徴とする脱臭方法。