JP2013103174A - Hydrophobic adsorbent and method of producing the same - Google Patents

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Takeshi Yoshitome
剛 吉留
Takeshi Nakajin
武志 中陳
Kenji Seki
建司 関
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a useful hydrophobic adsorbent capable of maintaining adsorbing performance without closing pores of a porous body, having excellent repeated desorbing performance and exhibiting excellent adsorbing performance in a highly humid condition.SOLUTION: The hydrophobic adsorbent is obtained by attaching hydrophobic metal oxide particles subjected to surface modification with a silicon compound indicated by a formula (1) to the porous body. The formula (1) is R-Si(CH)(-X), wherein R indicates a 1-18C alkyl group, a 2-4C alkenyl group, a 2-3C alkynyl group or a 6-8C aryl group, X indicates a 1-3C alkoxy group, C indicates a carbon atom, H indicates a hydrogen atom, Si indicates a silicon atom and n indicates 0-2.

Description

本発明は、多孔質体の表面は疎水化でありながら、多孔質体の細孔は閉塞せずに吸着能は維持できるという実用性を有し、繰り返し脱着性能に優れ、高湿度条件下において優れた吸着能を発揮する疎水化吸着材、その製造方法およびそれを用いた溶剤回収装置に関する。 The present invention has a practicality that the surface of the porous body is hydrophobized, but the adsorption capacity can be maintained without blocking the pores of the porous body, has excellent repeated desorption performance, and under high humidity conditions The present invention relates to a hydrophobized adsorbent exhibiting excellent adsorption ability, a method for producing the same, and a solvent recovery apparatus using the adsorbent.

吸着材の代表物として活性炭は価格的にも安価で大量に使用されており、その形状は、繊維状、粒状、ペレット状、ハニカム状、ペーパー状など様々な形に加工されている。活性炭の表面は、一般に疎水性であるといわれており、極性の低い有機溶剤に対しては極めて高い吸着性能を示す。しかしながら、水が共存する高湿度の条件下においては、水が共存するために本来の性能を発揮できていない。その要因の1つとしては活性炭表面には、製造の過程で賦活により生じたOH基、カルボキシル基などの親水性基が存在するためといわれている。この様な活性炭では、空気中の水分が存在した場合、使用中に水分子を吸着することにより活性炭表面がより親水化され、目的とする疎水性の有機溶剤の吸着が妨げられるため、性能が短期間で低下するという問題があった。
上記背景から表面改質による有機溶剤の汚染物質を効率よく除去できる新しい技術の開発が望まれている。
上記問題に対して、活性炭或いは活性炭素繊維の表面を疎水性にする方法としては、活性炭材料を不活性雰囲気中で加熱したり、或いは水素気流中で加熱したりする方法などが知られている(例えば、非特許文献1)。しかしながら、この様な方法は、600℃以上の高温で活性炭材料の加熱を行うので、多量のエネルギーを必要とし、その装置にも耐熱性が要求され、その結果、経済性に劣る。また、使用中に再度OH基などが生成し、疎水性が低下するという問題があった。
一方、上記背景を鑑みて、発明者らは、アルキル鎖を有するケイ素系疎水化剤を合成し、これを活性炭へと添着することを試みたが、細孔を閉塞してしまい、活性炭本来の性能を損なわせてしまうという問題があった。
As a representative adsorbent, activated carbon is inexpensive and is used in large quantities, and its shape is processed into various forms such as fiber, granule, pellet, honeycomb, and paper. The surface of the activated carbon is generally said to be hydrophobic, and exhibits extremely high adsorption performance for organic solvents with low polarity. However, under high-humidity conditions where water coexists, the original performance cannot be achieved because water coexists. One of the causes is said to be that there are hydrophilic groups such as OH groups and carboxyl groups generated by activation during the production process on the activated carbon surface. In such activated carbon, when moisture in the air is present, the surface of the activated carbon is made more hydrophilic by adsorbing water molecules during use, and the adsorption of the target hydrophobic organic solvent is hindered. There was a problem that it decreased in a short period of time.
In view of the above background, there is a demand for the development of a new technology that can efficiently remove contaminants in organic solvents by surface modification.
As a method for making the surface of activated carbon or activated carbon fiber hydrophobic with respect to the above problem, a method of heating an activated carbon material in an inert atmosphere or heating in a hydrogen stream is known. (For example, Non-Patent Document 1). However, since such a method heats the activated carbon material at a high temperature of 600 ° C. or higher, a large amount of energy is required, and the apparatus is also required to have heat resistance, resulting in poor economic efficiency. Further, there is a problem that OH groups and the like are generated again during use, and the hydrophobicity is lowered.
On the other hand, in view of the above background, the inventors synthesize a silicon hydrophobizing agent having an alkyl chain and tried to attach this to activated carbon. There was a problem that performance was impaired.

荻野圭三、「炭素系吸着剤の表面改質と吸着特性」、表面、Vol.29, No.6, 448(1991)Shinzo Kanno, “Surface modification and adsorption characteristics of carbon-based adsorbents”, Surface, Vol. 29, No. 6, 448 (1991)

吸着材の細孔を閉塞させずに、高湿度条件下において優れた吸着能を発揮する疎水化吸着材を得るには、まず添着する多孔質体に適した金属酸化物粒子の大きさを選定することである。吸着材は材料によって細孔構造が異なっているため、適さない金属酸化物粒子を選定した場合、細孔閉塞の要因となる。次に疎水化を実現するためのRに炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜3のアルキニル基又は炭素数6〜8のアリール基を選定する。これらのアルキル長鎖は吸着サイトの表面に網目構造のような水に対するバリアを形成し、吸着対象となるガス種の分子径に応じて最適な官能基を選定する。最後に最適な疎水性金属酸化物粒子を多孔質体に添着させることによって課題を解決することが可能となる。 To obtain a hydrophobized adsorbent that exhibits excellent adsorbability under high humidity conditions without blocking the pores of the adsorbent, first select the size of metal oxide particles suitable for the porous material to be applied. It is to be. Since the adsorbent has a different pore structure depending on the material, when an unsuitable metal oxide particle is selected, it becomes a cause of pore clogging. Next, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms is selected as R for realizing hydrophobicity. These alkyl long chains form a barrier against water such as a network structure on the surface of the adsorption site, and an optimal functional group is selected according to the molecular diameter of the gas species to be adsorbed. Finally, it is possible to solve the problem by attaching optimal hydrophobic metal oxide particles to the porous body.

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、本発明に至った。
即ち、本発明は、式(1)で表されるケイ素化合物で表面修飾された疎水性金属酸化物粒子を多孔質体に添着させたことを特徴とする疎水化吸着材である。
R-Si(CH(−X)3−n (1)
ただし、Rは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜3のアルキニル基又は炭素数6〜8のアリール基、Xは炭素数1〜3のアルコキシ基、Cは炭素原子、Hは水素原子、Siはケイ素原子、nは0〜2を表す。
As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have reached the present invention.
That is, the present invention is a hydrophobized adsorbent characterized in that hydrophobic metal oxide particles surface-modified with a silicon compound represented by the formula (1) are attached to a porous body.
R—Si (CH 3 ) n (—X) 3-n (1)
Where R is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, and X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. , C represents a carbon atom, H represents a hydrogen atom, Si represents a silicon atom, and n represents 0 to 2.

また本発明は、疎水性金属酸化物粒子に水溶性有機溶媒を加えて溶解(分散)させ、多孔質体を浸漬処理して乾燥することによる前記疎水化吸着材の製造方法である。 Further, the present invention is the method for producing the hydrophobic adsorbent by dissolving (dispersing) a water-soluble organic solvent in the hydrophobic metal oxide particles, immersing the porous body and drying it.

また本発明は、前記疎水化吸着材を用いた溶剤回収装置である。 Moreover, this invention is a solvent collection | recovery apparatus using the said hydrophobization adsorbent.

本発明で製造された疎水化吸着材は、多孔質体の細孔を閉塞せずに疎水性を発揮し、水分を同時吸着せずに本来の吸着性能を発揮させることが可能であるため、吸着、回収、分離といった用途に効果を発揮する。また、本発明の疎水化吸着材を得るための製造法を取れば、細孔特性、対象ガスに合わせて調整を図ることができ、繰り返し耐久性を高めることが可能となる。 The hydrophobized adsorbent produced in the present invention exhibits hydrophobicity without blocking the pores of the porous body, and can exhibit its original adsorption performance without simultaneously adsorbing moisture. It is effective for applications such as adsorption, recovery, and separation. Moreover, if the manufacturing method for obtaining the hydrophobization adsorbent of this invention is taken, it can aim at a pore characteristic and target gas, and it becomes possible to improve repetition durability.

本発明において、疎水性金属酸化物粒子は、式(1)で表されるケイ素化合物で表面修飾される。
R-Si(CH(−X)3−n (1)
ただし、Rは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜3のアルキニル基又は炭素数6〜8のアリール基、Xは炭素数1〜3のアルコキシ基、Cは炭素原子、Hは水素原子、Siはケイ素原子、nは0〜2を表す。
In the present invention, the hydrophobic metal oxide particles are surface-modified with a silicon compound represented by the formula (1).
R—Si (CH 3 ) n (—X) 3-n (1)
Where R is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, and X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. , C represents a carbon atom, H represents a hydrogen atom, Si represents a silicon atom, and n represents 0 to 2.

式(1)において、Rの炭素数1〜18のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n-オクチル基、ドデシル基、n−オクタデシル基などが挙げられる。
炭素数2〜4のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基が挙げられる。
炭素数2〜3のアルキニル基としては、エチニル基、プロパギル基が挙げられる。
炭素数6〜8のアリール基としては、フェニル基、ベンジル基、エチルフェニル基などが挙げられる。
これらRのうちコストの点を考慮すると、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基である。
In the formula (1), the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms represented by R includes methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, n-hexyl group, 2- Examples include an ethylhexyl group, an n-octyl group, a dodecyl group, and an n-octadecyl group.
Examples of the alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group.
Examples of the alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms include an ethynyl group and a propargyl group.
Examples of the aryl group having 6 to 8 carbon atoms include a phenyl group, a benzyl group, and an ethylphenyl group.
Of these R, in view of cost, it is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.

式(1)において、Xの炭素数1〜3のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基が挙げられる。
これらのうちコストの点を考慮すると、好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
In the formula (1), examples of the alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms of X include a methoxy group, an ethoxy group, and an n-propoxy group.
Of these, considering cost, a methoxy group and an ethoxy group are preferable.

上記式(1)で表されるケイ素化合物の具体例として、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、tert−ブチルトリメトキシシラン、tert−ブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、n−ドデシルトリメトキシシラン、n−ドデシルトリエトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、4−ブチルフェニルトリメトキシシラン、4−ブチルフェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ブテニルトリメトキシシラン、ブテニルトリエトキシシラン、エチニルトリメトキシシラン、エチニルトリエトキシシラン、プロパギルトリメトキシシラン、プロバギルトリエトキシシラン等の3官能シラン類;
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジヘキシルジメトキシシラン、ジヘキシルジエトキシシラン、ジドデシルジメトキシシラン、ジドデシルジエトキシシラン、メチルオクチルジメトキシシラン、メチルオクチルジエトキシシラン、ドデシルメチルジメトキシシラン、メチルオクチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、等の2官能シラン類;
トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリプロピルメトキシシラン、トリプロピルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、ジフェニルメチルメトキシシラン、ジフェニルメチルエトキシシラン等の1官能シラン類が挙げられる。
Specific examples of the silicon compound represented by the above formula (1) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, Isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, tert-butyltrimethoxysilane, tert-butyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxy Silane, n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, isooctyltrimethoxysilane, isooctyltriethoxysilane, n-dodecyltrimethoxysilane, n-dodecyltriethoxysila N-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane, benzyltrimethoxysilane, benzyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, Phenyltriethoxysilane, 4-butylphenyltrimethoxysilane, 4-butylphenyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, butenyltrimethoxysilane, butenyltri Ethoxysilane, ethynyltrimethoxysilane, ethynyltriethoxysilane, propargyltrimethoxysilane, propargyltriethoxysilane, etc. Functional silanes;
Dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dibutyldimethoxysilane, dibutyldiethoxysilane, dihexyldimethoxysilane, dihexyldiethoxysilane, didodecyldimethoxysilane, didodecyldiethoxysilane, methyloctyldimethoxysilane, methyloctyldiethoxysilane, dodecyl Bifunctional silanes such as methyldimethoxysilane, methyloctyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane;
Monofunctional silanes such as triethylmethoxysilane, triethylethoxysilane, tripropylmethoxysilane, tripropylethoxysilane, triphenylmethoxysilane, triphenylethoxysilane, diphenylmethylmethoxysilane, diphenylmethylethoxysilane, and the like can be given.

金属酸化物粒子の金属酸化物としては、シリカ、チタニア、アルミナ及びジルコニアが挙げられる。
金属酸化物粒子の大きさは、5〜200nmが好ましく、より好ましくは5〜150nm、さらに好ましくは10〜100nmである。
金属酸化物粒子は、形態として金属酸化物ゾルが好ましく、シリカゾルがさらに好ましく、オルガノシリカゾルが特に好ましい。
なお、オルガノゾルとは、ナノレベルで表面改質をしたコロイダルシリカを有機溶媒に安定的に分散させたコロイド溶液であり、アルコール、ケトン、エーテル、トルエン等の各種有機溶媒に分散可能である。
具体的には日産化学工業社製のオルガノシリカゾル(メタノールシリカゾル、IPA−ST、IPA−ST、IPA−ST−UP、IPA−ST−ZL、EG−ST、NPC−ST−30、DMAC−ST、MEK−ST、MIBK−ST、PMA−ST及びPGM−ST)や扶桑化学工業社製の高純度オルガノシリカゾル(PL−1−IPA、PL−2L−PGME及びPL−2L−MEK)等が挙げられる。
これらは単独のみならず、複数で用いても良い。
Examples of the metal oxide of the metal oxide particles include silica, titania, alumina, and zirconia.
As for the magnitude | size of a metal oxide particle, 5-200 nm is preferable, More preferably, it is 5-150 nm, More preferably, it is 10-100 nm.
The metal oxide particles are preferably in the form of metal oxide sol, more preferably silica sol, and particularly preferably organosilica sol.
The organosol is a colloidal solution in which colloidal silica whose surface has been modified at the nano level is stably dispersed in an organic solvent, and can be dispersed in various organic solvents such as alcohol, ketone, ether, and toluene.
Specifically, organosilica sol (methanol silica sol, IPA-ST, IPA-ST, IPA-ST-UP, IPA-ST-ZL, EG-ST, NPC-ST-30, DMAC-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. MEK-ST, MIBK-ST, PMA-ST and PGM-ST) and high-purity organosilica sol (PL-1-IPA, PL-2L-PGME and PL-2L-MEK) manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd. .
These may be used not only alone but also plurally.

金属酸化物粒子を上記式(1)で表されるケイ素化合物で表面修飾することにより疎水性金属酸化物粒子が得られる。
すなわち、金属酸化物粒子とケイ素化合物を、水を少量含有した有機溶媒又は水中で加熱反応させることにより、金属酸化物粒子の表面にケイ素化合物を化学結合させる方法によって得られる。
Hydrophobic metal oxide particles can be obtained by surface-modifying the metal oxide particles with a silicon compound represented by the above formula (1).
That is, it can be obtained by a method in which the metal oxide particles and the silicon compound are heated and reacted in an organic solvent containing a small amount of water or water to chemically bond the silicon compound to the surface of the metal oxide particles.

金属酸化物粒子に上記式(1)で表されるケイ素化合物を反応させる場合の溶媒としては、アルコール系溶媒:メタノール、エタノール、イソプロパンール、n−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール及び1,4−ブタンジオール等、エーテル系溶媒:ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン及びジオキサン等、ケトン系溶媒:アセトン及びメチルエチルケトン等、非プロトン溶媒:ジメチルスルホキサイド、N,N−ジメチルホルムアミド等及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、アルコール系溶媒であり、これらの溶媒は1種又は2種以上で使用できる。
As a solvent in the case of reacting the metal compound represented by the above formula (1) with the metal oxide particles, alcohol solvents: methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, t-butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene Glycol and 1,4-butanediol, etc., ether solvents: diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, etc., ketone solvents: acetone, methyl ethyl ketone, etc., aprotic solvents: dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, etc. These mixed solvents are exemplified.
Among these, alcohol solvents are preferable, and these solvents can be used alone or in combination of two or more.

溶媒に対する原料の金属酸化物粒子の濃度は1〜50質量分率%であり、好ましくは1〜30質量分率%である。 The density | concentration of the raw material metal oxide particle with respect to a solvent is 1-50 mass%, Preferably it is 1-30 mass%.

金属酸化物粒子に対するケイ素化合物の量は金属酸化物粒子1gに対して0.01〜10.0mmolが好ましく、2.0〜5.0mmolが特に好ましい。 The amount of the silicon compound relative to the metal oxide particles is preferably 0.01 to 10.0 mmol, particularly preferably 2.0 to 5.0 mmol, relative to 1 g of the metal oxide particles.

ケイ素化合物を添加する際の温度は限定されないが、常温(約20℃)から沸点が好ましい。
反応温度も限定されないが、常温(約20℃)から沸点が好ましい。
反応時間も限定されないが、10分から48時間が好ましく、6時間から24時間が特に好ましい。
Although the temperature at the time of adding a silicon compound is not limited, the boiling point is preferable from normal temperature (about 20 degreeC).
Although the reaction temperature is not limited, the boiling point is preferably from room temperature (about 20 ° C.).
Although the reaction time is not limited, it is preferably 10 minutes to 48 hours, particularly preferably 6 hours to 24 hours.

疎水性金属酸化物粒子は、作業性を向上させる為に希釈溶剤を含有させても良い。希釈溶媒としては、本発明の修飾金属酸化物ゾルと反応せず、これらを溶解及び/又は分散させるものであれば制限がなく、例えば、エーテル系溶剤(テトラハイドロフラン、ジオキサン等)、アルコール系溶剤(メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、iso−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール等)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)及び非プロトン性溶媒(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等)及び水等が挙げられる。 The hydrophobic metal oxide particles may contain a diluting solvent in order to improve workability. The diluent solvent is not limited as long as it does not react with the modified metal oxide sol of the present invention and dissolves and / or disperses them. For example, ether solvents (tetrahydrofuran, dioxane, etc.), alcohol solvents Solvents (methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol, etc.), ketone solvents (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.) and aprotic solvents (N, N-dimethylformamide) N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide and the like) and water.

希釈溶媒を含有する場合、希釈溶媒の含有量は、例えば、全溶媒に対する、本発明の修飾金属酸化物ゾルの質量%が、0,01〜15質量分率%(好ましくは0.05〜10質量分率%、特に好ましくは0.1〜7.5質量分率%)となる量である。   When the diluent solvent is contained, the content of the diluent solvent is, for example, from 0.01 to 15 mass fraction% (preferably 0.05 to 10 mass%) of the modified metal oxide sol of the present invention based on the total solvent. Mass fraction%, particularly preferably 0.1 to 7.5 mass fraction%).

本発明の疎水化吸着材は、疎水性金属酸化物粒子を多孔質体に添着させることにより得られる。
原料として用いられる多孔質体は、多数の微細な空孔を備えるものであれば特に限定されるものではないが、好適な例としては、活性炭、ゼオライト、アルミナ及びシリカが挙げられる。
The hydrophobized adsorbent of the present invention can be obtained by attaching hydrophobic metal oxide particles to a porous body.
The porous body used as the raw material is not particularly limited as long as it has a large number of fine pores, and preferred examples include activated carbon, zeolite, alumina, and silica.

活性炭としては、種々の活性炭、例えば、黒鉛、鉱物系材料(褐炭、れき青炭などの石炭、石油又は石炭ピッチなど)、植物系材料(木材、果実殻(やし殻など)など)、動物系材料(動物の骨、皮など)、高分子材料(ポリアクリロニトリル(PAN)、フェノール系樹脂、セルロース、再生セルロースなど)などを原料とする活性炭などが挙げられる。活性炭は、これらの原料を必要に応じて炭化又は不融化した後、賦活処理することにより得ることができる。なお、炭化方法、不融化方法、賦活方法は、特には限定されず、慣用の方法が利用できる。例えば、賦活は、炭素原料(又はその炭化物若しくは不融化物)を賦活ガス(水蒸気、二酸化炭素など)中、500〜1000℃程度で熱処理するガス賦活法、炭素原料(又はその炭化物若しくは不融化物)を賦活剤(リン酸、塩化亜鉛、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなど)と混合し、300〜800℃程度で熱処理する化学的賦活法などにより行うことができる。   As the activated carbon, various activated carbons such as graphite, mineral materials (coal such as lignite and bituminous coal, petroleum or coal pitch), plant materials (wood, fruit shells (coconut shells, etc.)), animals, etc. Examples thereof include activated carbon made from a raw material (animal bone, skin, etc.), a polymer material (polyacrylonitrile (PAN), phenolic resin, cellulose, regenerated cellulose, etc.). Activated carbon can be obtained by carbonizing or infusibilizing these raw materials as necessary, and then performing an activation treatment. The carbonization method, the infusibilization method, and the activation method are not particularly limited, and conventional methods can be used. For example, activation is performed by a gas activation method in which a carbon raw material (or a carbide or infusible product thereof) is heat-treated at about 500 to 1000 ° C. in an activation gas (water vapor, carbon dioxide, etc.), a carbon raw material (or a carbide or infusible product thereof). ) May be mixed with an activator (phosphoric acid, zinc chloride, potassium hydroxide, sodium hydroxide, etc.), and may be performed by a chemical activation method in which heat treatment is performed at about 300 to 800 ° C.

活性炭のうち、やし殻活性炭などの植物系活性炭、石炭などを原料とする鉱物系活性炭、ピッチ系活性炭・PAN系活性炭・セルロース系活性炭・フェノール系活性炭などの高分子系活性炭などが好ましい。活性炭は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 Among the activated carbons, plant-based activated carbons such as coconut shell activated carbon, mineral-based activated carbons using coal as a raw material, and polymer-based activated carbons such as pitch-based activated carbon, PAN-based activated carbon, cellulose-based activated carbon, and phenol-based activated carbon are preferable. Activated carbon can be used individually or in combination of 2 or more types.

多孔質体の形状は、特に制限されず、繊維状、ペレット状、粒状、ハニカム状、ペーパー状であってもよい。 The shape of the porous body is not particularly limited, and may be a fibrous shape, a pellet shape, a granular shape, a honeycomb shape, or a paper shape.

多孔質体の比表面積は、例えば、350〜2500m/g、好ましくは500〜2000m/g、さらに好ましくは700〜1900m/g程度である。 The specific surface area of the porous body, for example, 350~2500m 2 / g, preferably 500~2000m 2 / g, more preferably about 700~1900m 2 / g.

多孔質体は、単独で用いてもよく、多孔質体とバインダー成分(又は賦形成分)とで構成された成形体として用いてもよい。
バインダー成分としては、多孔質体を適当な形状(例えば、粒状、シート状、ハニカム状など)に賦形又は成形できればよく、例えば、セピオライト、ゼオライト、アタパルジャイト、タルク、モンモリロナイトなどの無機粘土鉱物、フェノール系樹脂、ピッチ系樹脂などの結合剤に限らず、繊維成分なども含まれる。これらのバインダー成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用でき、必要により、結合剤と繊維成分とを組み合わせて用いてもよい。
The porous body may be used alone, or may be used as a molded body composed of the porous body and a binder component (or forming component).
As the binder component, it is sufficient that the porous body can be shaped or formed into an appropriate shape (eg, granular, sheet, honeycomb, etc.). For example, inorganic clay minerals such as sepiolite, zeolite, attapulgite, talc, montmorillonite, phenol In addition to binders such as resin and pitch resin, fiber components and the like are also included. These binder components can be used alone or in combination of two or more thereof, and if necessary, a binder and a fiber component may be used in combination.

前記バインダー成分のうち、繊維成分としては、合成繊維(ポリエステル繊維(ポリエチレンテレフタレート繊維など)、ポリアミド繊維、ポリカーボネート繊維、ポリイミド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリエーテルスルホン繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリアセタール繊維、フェノール樹脂繊維、ポリアリレート繊維、液晶ポリマー繊維など)、半合成繊維(セルロースアセテートなどのセルロースエステル繊維など)、天然繊維(例えば、セルロース繊維、綿、麻、岩綿、羊毛繊維など)、無機繊維(炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ガラス繊維、シリカ−アルミナ繊維など)などが挙げられる。これらの繊維成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。上記繊維成分のうち、セルロース繊維、セルロースエステル繊維、又はこれらのセルロース系繊維を含有する混合繊維、パルプなどが好ましい。繊維成分は、必要により、叩解してもよい。 Among the binder components, the fiber component includes synthetic fiber (polyester fiber (polyethylene terephthalate fiber etc.), polyamide fiber, polycarbonate fiber, polyimide fiber, polyether ether ketone fiber, polyether sulfone fiber, polyphenylene sulfide fiber, polyacetal fiber, Phenol resin fiber, polyarylate fiber, liquid crystal polymer fiber, etc.), semi-synthetic fiber (cellulose ester fiber such as cellulose acetate), natural fiber (eg cellulose fiber, cotton, hemp, rock wool, wool fiber, etc.), inorganic fiber (Carbon fiber, silicon carbide fiber, glass fiber, silica-alumina fiber, etc.). These fiber components can be used alone or in combination of two or more. Among the above fiber components, cellulose fibers, cellulose ester fibers, mixed fibers containing these cellulose fibers, pulp, and the like are preferable. The fiber component may be beaten if necessary.

多孔質体とともにバインダー成分を用いた成形体には、通常、(i)多孔質体と結合剤と、必要により繊維成分とを用いて、繊維状、シート状、ハニカム状などに成形したり、ペレット化した成形体、及び(ii)多孔質体と、繊維成分と、必要により結合剤とを用いて、抄紙などの手段でシート状に成形した成形体などが含まれる。   The molded body using the binder component together with the porous body is usually molded into a fibrous shape, a sheet shape, a honeycomb shape, etc. using (i) a porous body, a binder, and, if necessary, a fiber component, A pelletized molded body, and (ii) a molded body molded into a sheet shape by means such as paper making using a porous body, a fiber component, and, if necessary, a binder are included.

バインダー成分を含む前記成形体において、バインダー成分の割合は、多孔質体100質量部に対して、例えば、0.1〜500質量部、好ましくは1〜400質量部、さらに好ましくは5〜300質量部程度であってもよい。例えば、多孔質体を繊維成分とともに抄紙した抄紙構造を有する多孔質体などでは、バインダー成分(繊維成分)の割合は、多孔質体100質量部に対して、例えば、10〜500質量部、好ましくは50〜450質量部、さらに好ましくは100〜350質量部程度であってもよい。   In the molded body containing the binder component, the ratio of the binder component is, for example, 0.1 to 500 parts by weight, preferably 1 to 400 parts by weight, and more preferably 5 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the porous body. It may be about a part. For example, in a porous body having a papermaking structure in which a porous body is made with a fiber component, the ratio of the binder component (fiber component) is, for example, 10 to 500 parts by weight, preferably 100 parts by weight of the porous body. May be about 50 to 450 parts by mass, more preferably about 100 to 350 parts by mass.

このような多孔質体含有成形体の形状は、特に制限されず、粒状(粉粒状又はペレット状)、繊維状、シート状、ハニカム状であってもよい。 The shape of such a porous body-containing molded body is not particularly limited, and may be granular (powder or pellet form), fibrous form, sheet form, or honeycomb form.

疎水性金属酸化物粒子の添着量は、多孔質体に対して、好ましくは0.01〜20質量分率%、特に好ましくは1〜3質量分率%である。   The amount of the hydrophobic metal oxide particles to be added is preferably 0.01 to 20% by mass, particularly preferably 1 to 3% by mass, with respect to the porous body.

疎水性金属酸化物粒子の多孔質体への添着は、例えば、疎水性金属酸化物粒子に水溶性有機溶媒を加えて溶解(分散)させ、多孔質体を浸漬処理して乾燥する方法が挙げられる。
水溶性有機溶媒としては、アルコール類が好適であり、メタノール及びエタノールが特に好ましい。
温度は通常25〜150℃程度、時間は1〜6時間である。
Examples of the method of attaching the hydrophobic metal oxide particles to the porous body include a method in which the hydrophobic metal oxide particles are dissolved (dispersed) by adding a water-soluble organic solvent, and the porous body is dipped and dried. It is done.
As the water-soluble organic solvent, alcohols are preferable, and methanol and ethanol are particularly preferable.
The temperature is usually about 25 to 150 ° C., and the time is 1 to 6 hours.

本発明において、疎水性金属酸化物粒子の一次粒子の平均粒子径は、ナノメーターサイズ、例えば、1〜500nm、好ましくは5〜250nm、さらに好ましくは7〜100nm(例えば、10〜70nm)程度であり、通常、5〜75nm(例えば、10〜60nm)程度であってもよい。一次粒子の平均粒子径が小さすぎると取り扱いが困難となる場合があり、大きすぎると吸着能が低下する。
また、疎水性金属酸化物粒子の二次粒子の平均粒子径は、例えば、0.001〜100μm、好ましくは0.005〜30μm、さらに好ましくは0.007〜20μm程度である。疎水化材の平均径が小さすぎても大きすぎても吸着能が低下する。
なお、疎水性金属酸化物粒子の一次粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM、HITACHI H-7100)で撮影した画像に基づいて、100個の一次粒子についてサイズを測定し、測定値を加算平均することにより算出できる。疎水性金属酸化物粒子の平均粒子径は、光学顕微鏡に基づいて、10個の疎水性金属酸化物粒子についてサイズを測定し、測定値を加算平均することにより算出できる。
本発明の疎水化吸着材は、多孔質構造を有し、塩化メチレン、トルエン等の有機溶剤が吸着可能な細孔及び細孔容積を有している。疎水化吸着材の比表面積は、例えば、比表面積は、例えば、300〜2400m/g、好ましくは400〜1900m/g、さらに好ましくは600〜1800m/g程度であってもよい。
比表面積又は細孔容積が小さすぎると有機溶剤の吸着量を大きくできず、比表面積又は細孔容積が大きすぎると疎水化吸着材の調製が困難となる場合がある。また、細孔径が小さすぎると有機溶剤の吸着サイトを形成するのが困難となり、大きすぎると種々の成分が吸着され、有機溶剤の選択的な吸着を損なう場合が多い。
なお、比表面積は、分析装置(マイクロメリティックス製ASAP−2400)を用い、150℃で真空脱気処理した試料について、窒素ガス吸着法にて測定でき、比表面積はBET法で算出できる。
In the present invention, the average particle diameter of the primary particles of the hydrophobic metal oxide particles is nanometer size, for example, about 1 to 500 nm, preferably 5 to 250 nm, more preferably 7 to 100 nm (for example, 10 to 70 nm). In general, it may be about 5 to 75 nm (for example, 10 to 60 nm). If the average particle size of the primary particles is too small, handling may be difficult, and if the average particle size is too large, the adsorptive capacity decreases.
The average particle diameter of the secondary particles of the hydrophobic metal oxide particles is, for example, about 0.001 to 100 μm, preferably about 0.005 to 30 μm, and more preferably about 0.007 to 20 μm. If the average diameter of the hydrophobizing material is too small or too large, the adsorptive capacity decreases.
The average particle diameter of the primary particles of the hydrophobic metal oxide particles was determined by measuring the size of 100 primary particles based on an image taken with a transmission electron microscope (TEM, HITACHI H-7100). Can be calculated by averaging. The average particle diameter of the hydrophobic metal oxide particles can be calculated by measuring the size of 10 hydrophobic metal oxide particles based on an optical microscope and averaging the measured values.
The hydrophobized adsorbent of the present invention has a porous structure and has pores and pore volumes capable of adsorbing organic solvents such as methylene chloride and toluene. The specific surface area of the hydrophobic adsorbent, for example, specific surface area, for example, 300~2400m 2 / g, preferably 400~1900m 2 / g, more preferably about 600~1800m 2 / g.
If the specific surface area or pore volume is too small, the adsorption amount of the organic solvent cannot be increased, and if the specific surface area or pore volume is too large, the preparation of the hydrophobized adsorbent may be difficult. If the pore size is too small, it is difficult to form an adsorption site for the organic solvent, and if it is too large, various components are adsorbed and the selective adsorption of the organic solvent is often impaired.
The specific surface area can be measured by a nitrogen gas adsorption method for a sample that has been vacuum degassed at 150 ° C. using an analyzer (ASAP-2400 manufactured by Micromeritics), and the specific surface area can be calculated by the BET method.

本発明の疎水化吸着材は塩化メチレン、トルエン等の有機物質や悪臭除去の吸着材として好適に用いられる。
本発明で疎水化処理された吸着材は、化学工場、医薬工場、フィルム工場、溶剤塗装ブースなどの工業プロセスから排出される有機溶剤を除去、あるいは回収するための排ガス処理装置に最適に用いられる。特に工業プロセスから排出されるガスは有機溶剤だけでなく、ある程度の湿度を持った排ガスであるため、湿度を含んだ排ガスは吸着材本来の性能を劣化させる要因の1つとして挙げられている。
The hydrophobized adsorbent of the present invention is suitably used as an adsorbent for removing organic substances such as methylene chloride and toluene and malodor.
The adsorbent hydrophobized in the present invention is optimally used in an exhaust gas treatment apparatus for removing or recovering organic solvents discharged from industrial processes such as chemical factories, pharmaceutical factories, film factories, and solvent coating booths. . In particular, since the gas discharged from the industrial process is not only an organic solvent but also an exhaust gas having a certain level of humidity, the exhaust gas containing humidity is cited as one of the factors that degrade the original performance of the adsorbent.

本発明の疎水化吸着材を用いた溶剤回収装置は疎水化吸着材を2塔以上に設置したもので吸着と水蒸気による脱着を塔毎に交互に切り替えるか、もしくは吸着と真空脱気による脱着を塔毎に交互に切り替えることにより排出された溶剤を回収することができる。特に水蒸気を使った脱着においては、残存した水分の影響によって吸着材表面にOH基が形成され、次第に親水性を示すため、吸着では本来吸着材が持っている吸着能力を十分に発揮できなかったが、本発明の疎水化吸着材を最適に使用すれば、繰り返しの吸着、脱着を繰り返しても優れた性能を発揮することができる。   The solvent recovery apparatus using the hydrophobized adsorbent of the present invention has two or more hydrophobized adsorbents installed, and alternately switches adsorption and desorption with water vapor for each tower, or desorbs with adsorption and vacuum degassing. The solvent discharged can be recovered by switching alternately for each column. In particular, in desorption using water vapor, OH groups are formed on the surface of the adsorbent due to the influence of residual moisture, and gradually show hydrophilicity. Therefore, the adsorbent originally possessed by the adsorbent could not be fully exhibited. However, if the hydrophobized adsorbent of the present invention is optimally used, excellent performance can be exhibited even when repeated adsorption and desorption are repeated.

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明する。実施例は、本発明を説明するものであり、制限を加えるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The examples are illustrative of the invention and are not limiting.

製造例1
n−オクタデシルトリエトキシシラン 3.00g(8mmol)、エタノール 156g、水 5g、オルガノシリカゾル(日産化学工業製、30%メタノール溶液) 12.5g(シリカゾル 3.75g相当)、を混合し、バス温90℃で一晩加熱還流した。
得られた分散液を適量採取し、60℃で2h乾燥して得られた固体のIR測定を行なったところ、オクタデシル基のC−Hの吸収を確認することができた。
Production Example 1
n-octadecyltriethoxysilane (3.00 g, 8 mmol), ethanol (156 g), water (5 g), organosilica sol (manufactured by Nissan Chemical Industries, 30% methanol solution) 12.5 g (silica sol, equivalent to 3.75 g), and bath temperature 90 The mixture was heated at reflux overnight at ° C.
An appropriate amount of the obtained dispersion was collected and dried at 60 ° C. for 2 hours, and the solid obtained was subjected to IR measurement. As a result, absorption of C—H of the octadecyl group could be confirmed.

製造例2
n−オクチルトリエトキシシラン 2.22g(8mmol)、エタノール 156g、水 5g、オルガノシリカゾル(日産化学工業製、30%メタノール溶液) 12.5g(シリカゾル 3.75g相当)、を混合し、バス温90℃で一晩加熱還流した。
得られた分散液を適量採取し、60℃で2h乾燥して得られた固体のIR測定を行なったところ、オクチル基のC−Hの吸収を確認することができた。
Production Example 2
n-octyltriethoxysilane 2.22 g (8 mmol), ethanol 156 g, water 5 g, organosilica sol (manufactured by Nissan Chemical Industries, 30% methanol solution) 12.5 g (silica sol 3.75 g equivalent) were mixed, and bath temperature 90 The mixture was heated at reflux overnight at ° C.
An appropriate amount of the obtained dispersion was sampled and dried at 60 ° C. for 2 hours to perform IR measurement of the solid. As a result, absorption of C—H of the octyl group could be confirmed.

製造例3
メチルトリエトキシシラン 1.42g(8mmol)、エタノール 156g、水 5g、オルガノシリカゾル(日産化学工業製、30%メタノール溶液) 12.5g(シリカゾル 3.75g相当)、を混合し、バス温90℃で一晩加熱還流した。
得られた分散液を適量採取し、60℃で2h乾燥して得られた固体のIR測定を行なったところ、メチル基のC−Hの吸収を確認することができた。
Production Example 3
Methyltriethoxysilane 1.42 g (8 mmol), ethanol 156 g, water 5 g, organosilica sol (manufactured by Nissan Chemical Industries, 30% methanol solution) 12.5 g (silica sol 3.75 g equivalent) were mixed, and the bath temperature was 90 ° C. Heated to reflux overnight.
When an appropriate amount of the obtained dispersion was collected and dried at 60 ° C. for 2 hours to perform IR measurement of the solid, it was possible to confirm absorption of C—H of the methyl group.

製造例4
フェニルトリエトキシシラン 1.92g(8mmol)、エタノール 156g、水 5g、オルガノシリカゾル(日産化学工業製、30%メタノール溶液) 12.5g(シリカゾル 3.75g相当)、を混合し、バス温90℃で一晩加熱還流した。
得られた分散液を適量採取し、60℃で2h乾燥して得られた固体のIR測定を行なったところ、フェニルC−Hの吸収を確認することができた。
Production Example 4
1.92 g (8 mmol) of phenyltriethoxysilane, 156 g of ethanol, 5 g of water, organosilica sol (manufactured by Nissan Chemical Industries, 30% methanol solution) 12.5 g (equivalent to 3.75 g of silica sol) were mixed, and the bath temperature was 90 ° C. Heated to reflux overnight.
An appropriate amount of the obtained dispersion was collected and dried at 60 ° C. for 2 hours, and the solid obtained was subjected to IR measurement. As a result, absorption of phenyl C—H could be confirmed.

製造例5
内径30mm、長さ40cmの管状炉を用いて、繊維径16μmの活性炭素繊維約10gを1L/minの窒素を流入しながら、昇温速度5℃/minで900℃まで昇温し、1時間保持させた後、炉内の温度が常温まで徐々に下がるのを待って熱処理された活性炭素繊維を得た。
Production Example 5
Using a tubular furnace with an inner diameter of 30 mm and a length of 40 cm, about 10 g of activated carbon fiber having a fiber diameter of 16 μm was heated to 900 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min while flowing 1 L / min of nitrogen, and then for 1 hour. After being held, the activated carbon fiber subjected to heat treatment was obtained after the temperature in the furnace gradually decreased to room temperature.

実施例1〜9、比較例1〜2
活性炭素繊維を約6gに対して、製造例1〜4で作製した疎水性シリカゾル分散液を、固形分が活性炭素繊維の1〜3質量分率%となるように採取し、これをエタノールで希釈し、約50gの疎水化処理液とした。調製した疎水化処理液を活性炭に含ませ、これを150℃で6h通風乾燥を行なった。活性炭素繊維への疎水性金属酸化物粒子の添着の有無はIR測定により確認した。
得られた疎水化処理活性炭素繊維について、水共存下における塩化メチレン吸着性能試験を行った。併せて、疎水化処理していない活性炭素繊維及び製造例5の熱処理された活性炭素繊維についても同様に試験を行った。その結果を表1に示す。
Examples 1-9, Comparative Examples 1-2
About 6 g of activated carbon fibers, the hydrophobic silica sol dispersion prepared in Production Examples 1 to 4 was collected so that the solid content would be 1 to 3 mass fraction% of the activated carbon fibers, and this was collected with ethanol. Dilution was performed to obtain a hydrophobization treatment solution of about 50 g. The prepared hydrophobizing solution was included in activated carbon, and this was air-dried at 150 ° C. for 6 hours. The presence or absence of the hydrophobic metal oxide particles attached to the activated carbon fibers was confirmed by IR measurement.
The obtained hydrophobized activated carbon fiber was subjected to a methylene chloride adsorption performance test in the presence of water. In addition, the test was similarly performed on the activated carbon fiber that was not hydrophobized and the activated carbon fiber that was heat-treated in Production Example 5. The results are shown in Table 1.

[水共存下おける塩化メチレン吸着性能試験]
2塔ある吸着塔に試料を各々約4gずつ充てんし、温度100℃、約1g/minの水蒸気を導入し、一定時間、一定回数、脱着させ、吸着塔内の温度が安定した後、片方の塔に濃度350ppm(Co)、温度25℃、湿度80%、線速度0.1m/sの塩化メチレンのガスを流入し、一定時間吸着した後は水蒸気を塔内に導入して一定時間脱着するサイクルを10回繰り返し、吸着時の時間の経過とともに出口濃度(C)を測定し、破過率C/Co=0.05時の時間(min)を測定した。
1.破過時間
上記塩化メチレン吸着性能試験において、破過率C/Co=0.05における塩化メチレンが破過し始めた時間(min)
2.性能比
疎水化吸着材と未処理の吸着材の破過時間の比
[Methylene chloride adsorption performance test in the presence of water]
About 4 g of each sample is packed in two adsorption towers, water vapor at a temperature of 100 ° C. and about 1 g / min is introduced, desorbed for a certain period of time, a certain number of times, and the temperature in the adsorption tower stabilizes. A methylene chloride gas having a concentration of 350 ppm (Co), a temperature of 25 ° C., a humidity of 80%, and a linear velocity of 0.1 m / s flows into the tower, and after adsorbing for a certain period of time, water vapor is introduced into the tower and desorbed for a certain period of time. The cycle was repeated 10 times, the outlet concentration (C) was measured with the passage of time during adsorption, and the breakthrough rate C / Co = 0.05 hour (min) was measured.
1. Breakthrough time In the above methylene chloride adsorption performance test, the time (min) that the methylene chloride started to breakthrough at a breakthrough rate C / Co = 0.05
2. Performance ratio Ratio of breakthrough time between hydrophobized adsorbent and untreated adsorbent

Figure 2013103174
Figure 2013103174

実施例10、比較例3
活性炭を約150gに対して、製造例1で作製した疎水性シリカゾル分散液を、固形分が活性炭の3質量分率%となるように採取し、これをエタノールで希釈し、約50gの疎水化処理液とした。調製した疎水化処理液を活性炭に含ませ、これを150℃で6h通風乾燥を行なった。活性炭への疎水性金属酸化物粒子の添着の有無はIR測定により確認した。
得られた疎水化処理活性炭について、水共存下おけるトルエン吸着性能試験を行った。併せて、疎水化処理していない活性炭についても同様に試験を行った。その結果を表2に示す。
Example 10 and Comparative Example 3
About 150 g of activated carbon, the hydrophobic silica sol dispersion prepared in Production Example 1 was collected so that the solid content would be 3 mass% of the activated carbon, diluted with ethanol, and about 50 g of hydrophobized. A treatment liquid was used. The prepared hydrophobizing solution was included in activated carbon, and this was air-dried at 150 ° C. for 6 hours. The presence or absence of hydrophobic metal oxide particles attached to the activated carbon was confirmed by IR measurement.
The resulting hydrophobized activated carbon was subjected to a toluene adsorption performance test in the presence of water. In addition, the same test was performed on activated carbon that was not hydrophobized. The results are shown in Table 2.

[水共存下おけるトルエン吸着性能試験]
2塔ある吸着塔に試料を各々約130gずつ充てんし、温度100℃、約1g/minの水蒸気を導入し、一定時間、一定回数、脱着させ、吸着塔内の温度が安定した後、片方の塔に濃度300ppm(Co)、温度25℃、湿度80%、線速度0.3m/sのトルエンのガスを流入し、一定時間吸着した後は水蒸気を塔内に導入して一定時間脱着するサイクルを10回繰り返し、吸着時の時間の経過とともに出口濃度(C)を測定し、破過率C/Co=0.05時の時間(min)を測定した。
[Toluene adsorption performance test in the presence of water]
About 130 g of each sample is packed in two adsorption towers, water vapor at a temperature of 100 ° C. and about 1 g / min is introduced, desorbed for a certain period of time, a certain number of times, and after the temperature in the adsorption tower is stabilized, A cycle in which toluene gas with a concentration of 300 ppm (Co), temperature of 25 ° C., humidity of 80%, and linear velocity of 0.3 m / s is flowed into the tower, adsorbed for a certain period of time, and then steam is introduced into the tower and desorbed for a certain period of time. Was repeated 10 times, and the outlet concentration (C) was measured with the passage of time during adsorption, and the time (min) when the breakthrough rate C / Co = 0.05 was measured.

Figure 2013103174
Figure 2013103174

[繊維径]
活性炭素繊維の繊維径は、JIS K 1477に準じて測定した。
[粒度]
活性炭の粒度は、JIS K 1474に準じて測定した。
[疎水性金属酸化物粒子添着量]
疎水性金属酸化物を添着する前の吸着材の質量を計測し、その吸着材に疎水性金属酸化物を添着し、150℃で6h通風乾燥した後の質量から疎水性金属酸化物粒子添着量を算出した。
[BET比表面積]
実施例及び比較例で得られた疎水化吸着材のBET比表面積は、自動比表面積/細孔分布測定装置(島津・マイクロメリティク製、TRISTAR3000型)を用い、150℃で真空脱気処理した試料について、窒素ガス吸着法にて測定し、BET法で算出した。
[Fiber diameter]
The fiber diameter of the activated carbon fiber was measured according to JIS K 1477.
[Granularity]
The particle size of the activated carbon was measured according to JIS K 1474.
[Amount of hydrophobic metal oxide particles attached]
Measure the mass of the adsorbent before adhering the hydrophobic metal oxide, adsorb the hydrophobic metal oxide to the adsorbent, and apply the hydrophobic metal oxide particles from the mass after air drying at 150 ° C. for 6 hours. Was calculated.
[BET specific surface area]
The BET specific surface areas of the hydrophobized adsorbents obtained in Examples and Comparative Examples were vacuum degassed at 150 ° C. using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device (manufactured by Shimadzu Micromeritic, TRISTAR 3000 type). The sample was measured by the nitrogen gas adsorption method and calculated by the BET method.

表1及び表2から明らかなように、比較例に比べ、実施例では塩化メチレン等有機物質を水分の影響を受けず、効率よく吸着する。 As is clear from Tables 1 and 2, in Examples, organic substances such as methylene chloride are efficiently adsorbed without being affected by moisture, as compared with Comparative Examples.

本発明の疎水化吸着材は、多孔質体の表面は疎水化でありながら、多孔質体の細孔は閉塞せずに吸着能は維持できるという実用性を有し、繰り返し脱着性能に優れ、高湿度条件下において優れた吸着能を発揮するため、塩化メチレン等の有機物質用の溶剤回収装置に好適に利用できる。   The hydrophobized adsorbent of the present invention has practicality that the adsorption capacity can be maintained without blocking the pores of the porous body, while the surface of the porous body is hydrophobized, and is excellent in repeated desorption performance, Since it exhibits excellent adsorption ability under high humidity conditions, it can be suitably used in a solvent recovery apparatus for organic substances such as methylene chloride.

Claims (11)

式(1)で表されるケイ素化合物で表面修飾された疎水性金属酸化物粒子を多孔質体に添着させたことを特徴とする疎水化吸着材。
R-Si(CH(−X)3−n (1)
ただし、Rは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜3のアルキニル基又は炭素数6〜8のアリール基、Xは炭素数1〜3のアルコキシ基、Cは炭素原子、Hは水素原子、Siはケイ素原子、nは0〜2を表す。
A hydrophobic adsorbent characterized in that hydrophobic metal oxide particles surface-modified with a silicon compound represented by formula (1) are attached to a porous body.
R—Si (CH 3 ) n (—X) 3-n (1)
Where R is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, and X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. , C represents a carbon atom, H represents a hydrogen atom, Si represents a silicon atom, and n represents 0 to 2.
金属酸化物粒子の大きさが5〜200nmである請求項1に記載の疎水化吸着材。 The hydrophobized adsorbent according to claim 1, wherein the metal oxide particles have a size of 5 to 200 nm. 金属酸化物粒子がシリカ、チタニア、アルミナ又はジルコニアである請求項1又は2に記載の疎水化吸着材。 The hydrophobized adsorbent according to claim 1 or 2, wherein the metal oxide particles are silica, titania, alumina or zirconia. 金属酸化物粒子がゾルである請求項1〜3のいずれかに記載の疎水化吸着材。 The hydrophobized adsorbent according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal oxide particles are sol. 金属酸化物粒子がオルガノシリカゾルである請求項4に記載の疎水化吸着材。 The hydrophobized adsorbent according to claim 4, wherein the metal oxide particles are an organosilica sol. 多孔質体が、活性炭、ゼオライト、アルミナ又はシリカである請求項1〜5のいずれかに記載の疎水化吸着材。 The hydrophobic adsorbent according to any one of claims 1 to 5, wherein the porous body is activated carbon, zeolite, alumina, or silica. 多孔質体の形状が繊維状、ペレット状、粒状、ハニカム状又はペーパー状である請求項6に記載の疎水化吸着材。 The hydrophobized adsorbent according to claim 6, wherein the porous body has a fibrous shape, a pellet shape, a granular shape, a honeycomb shape, or a paper shape. 多孔質体に対して疎水性金属酸化物粒子を1〜4質量分率%添着させた請求項1〜7のいずれかに記載の疎水化吸着材。 The hydrophobized adsorbent according to any one of claims 1 to 7, wherein 1 to 4 mass% of hydrophobic metal oxide particles are attached to the porous body. 多孔質体に対して疎水性金属酸化物粒子を1〜3質量分率%添着させた請求項1〜7のいずれかに記載の疎水化吸着材。 The hydrophobized adsorbent according to any one of claims 1 to 7, wherein hydrophobic metal oxide particles are impregnated in an amount of 1 to 3% by mass to the porous body. 疎水性金属酸化物粒子に水溶性有機溶媒を加えて溶解(分散)させ、多孔質体を浸漬処理して乾燥することによる請求項1〜9のいずれかに記載の疎水化吸着材の製造方法。 The method for producing a hydrophobized adsorbent according to any one of claims 1 to 9, wherein the hydrophobic metal oxide particles are dissolved (dispersed) by adding a water-soluble organic solvent, and the porous body is immersed and dried. . 請求項1〜9のいずれかに記載の疎水化吸着材を用いた溶剤回収装置。 The solvent collection | recovery apparatus using the hydrophobization adsorbent in any one of Claims 1-9.
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