JP2014529490A - ガスを処理し浄化するためのフィルタ材料 - Google Patents
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Abstract
Description
[NR1R2R3R]+ 化学式(I)
[PR1R2R3R]+ 化学式(II)
・水素;
・線形若しくは分岐、飽和若しくは不飽和、脂肪族若しくは脂環式の(C1−C20)−アルキル基;
・特にN、O及びSの群から選択された少なくとも1つのハロゲン原子をそれぞれに有するヘテロアリール基若しくは(C3−C8)−ヘテロアリール−(C1−C6)−アルキル基であって、ヘテロアリールラジカルが、付加的に少なくとも1つの基、特に少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;且つ、
・アリール基若しくは(C5−C12)−アリール−(C1−C6)−アルキル基であって、特に上述した基がそれぞれ少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;
からそれぞれ独立して選択されるもの;
・線形若しくは分岐、飽和若しくは不飽和、脂肪族若しくは脂環式の(C1−C20)−アルキル基;
・(C3−C8)−ヘテロアリール−(C1−C6)−アルキル基であって、N、O及びSの群から選択される少なくとも1つのハロゲン原子を有し、ヘテロアリールラジカルが、付加的に少なくとも1つの基、特に少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;且つ、
・(C5−C12)−アリール−(C1−C6)−アルキル基であって、特に上述した基がそれぞれ少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;
からそれぞれ独立して選択されるもの。
化学式(III)において、ラジカルRは、メチル基であり、化学式(III)において、ラジカルR1は、特に線形(C1−C20)−アルキル基、好ましくは(C2−C12)−アルキル基、より好ましくは(C2−C8)−アルキル基である;且つ/又は、
化学式(III)において、ラジカルRはメチル基であり、化学式(III)においてラジカルR1は、エチル基、ブチル基若しくはオクチル基であり、特にエチル基である。
(a)特に溶解及び/若しくは溶融の形で、好ましくは金属化合物に基づく金属イオンを特に含む金属含有イオン液体(IL)に基づく少なくとも1つの金属成分を製造し及び/若しくは提供することであって、特に好ましくは金属化合物に基づく金属イオンの形の少なくとも1つに金属が、前記イオン液体(IL)と接触し、特にイオン液体(IL)に溶解されること;
(b)金属含有イオン液体(IL)に基づいて段階(a)において得られる金属成分で、好ましくは球状及び/若しくは球状の形で、活性炭、特に多数の個々の活性炭粒子に接触し、特に湿潤及び/若しくは被覆及び/若しくは含浸すること;且つ、
(c)活性炭によって吸収されない及び/若しくは超過して吸収されない金属含有イオン液体(IL)、それ故に活性炭によって吸収されない及び/若しくは超過して吸収されない金属成分を付加的に排除し及び/若しくは分離すること。
a)イオン液体(IL)及び金属化合物に基づいた金属成分を製造すること
クロロメタラート/イオン液体(IL)溶解物の合成
本発明によって強化された活性炭の調合及び超音波処理による製造
本発明によって強化される活性炭に加えて、純粋CuCl2塩による活性炭キャリヤの含浸も、製造された。前記調製は、本発明によって使用さあれる活性炭の記載された製造と同様に実行された。軽量分配されたCuCl2留分は、関連した系AC(ミクロ/メソ)+[EMIM]Cl−CuCl2(1:1.3)ACのグラム当たりのα=0.2(AC=活性炭)(活性炭キャリヤ上のCuの0.001567molg−1に対応して)同等の銅金属留分に基づいていた。
第一に、本発明によって使用される活性炭系のためのアンモニア破過曲線が、湿度を変化させることが可能なキャリヤガス流を使用する連続アンモニア吸着に関するプラントにおいて測定された。プラントの作業パラメータの設定は、できるだけ密接に、本発明によって強化される活性炭の人工呼吸器における可能性のある使用について実際に稼働中の周囲条件を再生する。
変化可能に加湿されたガス流を使用する連続アンモニア吸着に関するプラント、特に変化可能に加湿された窒素流からのアンモニアの不可逆吸着のためのプラント構成は、NH3及びN2それぞれのための質量流コントローラ(MFC)(1)及び(2)と、ガス飽和ユニット(3)と、サーモスタット(4)と、湿度測定ユニット(5)(フーバーから取得されるrHI−TI−1若しくはHND−FF31)、バイパス通路(6)及び吸着体(7)を含むものであった。
プラントは、最初にバイパスを介してN2の乾燥流で浄化される。同時に、吸着体は、測定されるべき活性炭ベッドで満たされる。吸着層が梱包を形成するために、活性炭ベッドは、ガラス綿の2つの薄い層の間の反応装置に金属フリットを適用した。使用される装置の予め設定された位置に配置されたバルブは、溶媒残留物がもはや検出されることがなくなるまで、乾燥窒素流で前記ベッドを浄化するように調整されるものであった。
不可逆性テストを実行するために、飽和濃度の到達は、アンモニアの供給を停止させ、吸着体の温度を上昇させる。ベッドにおけるアンモニアの不可逆的吸着をチェックするために、吸着体は、約Tadsorber=85℃までの実測値まで加熱される。不可逆性のテストは、アンモニアがベッドから流出するガス流において検出されなくなるとすぐに完遂する。反応器及びバイパスの浄化のさらなる段階は、すでに記載したように実行された。
所定の密度測定
T=20℃での金属成分(金属含有イオン液体(IL))の所定の密度測定は、サーモサイエンティフィックから取得可能なピクノマチックATCピクノメータにおいてヘリウム下で実行された。
アンモニアの破過曲線を測定するために、吸着体から放出されたガス成分は、ガスクロマトグラフ(ヴァリアンから取得可能なCP−3800)を使用することで連続的に測定された。ガス成分は、毛管カラム(ヴァリアンから取得可能なWCOT溶解シリカ(60m×0.32mm)CP−ヴォラミン)において分離された。アンモニア濃度検出限界は、39ppmvであった。
熱重量測定は、セタラムインストルメンテイションKEPテクノロジーから取得できるセットシス−1750CSエボリューションインストルメントを使用して実行される。サンプルは、T=30℃〜T=950℃の範囲の温度にわたって加熱された。活性炭は、さらにT=100℃又は200℃でt=10時間の間の長時間テストにさらされた。使用される金属成分の分解温度は、200℃以上であった。それらは、測定された温度で高温長時間安定性を示した。
活性炭のBET表面積の測定及び細孔容量の測定は、クオンタクロームインスツルメントから取得可能なクオドラソーブSI(自動表面積及び細孔サイズアナライザー)において実施された。
1.第1に、本発明によって強化された活性炭(活性炭吸着剤(ミクロ/メソ)の[EMIM]Cl−CuCl2(1:1.3)α=0.2)のベッドにおけるNH3の破過曲線が、相対的なガス湿度(Tadsorber=30℃、Padsorber=1.21bar、hbed=2cm、体積流(N2)=325.61mLSTPmin−1、体積流(NH3)=0.33mLSTPmin−1、検出制限Cnh3=39ppmv)を変化させることで記録された。
1)吸着:Tadsorber=30℃、Padsorber=1.21bar、rH=50%、hbed=2cm、体積流(N2)=325.61mLSTPmin−1、体積流(NH3)=0.33mLSTPmin−1、検出制限CNH3=39ppmV;
2)脱離:Tadsorber=85℃、Padsorber=1.23bar、rH=50%、hbed=2cm、体積流(N2)=325.61mLSTPmin−1、検出制限CNH3=39ppmV)。
図1は、本発明によって強化される活性炭(活性炭吸着剤(ミクロ/メソ)における[EMIM]Cl−CuCl2(1:1.3)α=0.2)のベッドにおけるNH3についての破過曲線と、活性炭吸着剤(ミクロ/メソ)(下記するパラメータを有する:ガス湿度rH=25%、銅負荷:0.001567molg−1、Tadsorber=30℃、Padsorber=1.21bar、hbed=2cm、体積流(N2)=325.61mLSTPmin−1、体積流(NH3)=0.33mLSTPmin−1、検出制限CNH3=39ppmV)上の通常のCuCl2塩含浸との比較を示すものである。
異なる多孔性微粒子キャリヤ材料であって、
(1) 本発明によって使用されるミクロ細孔及びメソ細孔活性炭に基づくもの(発明)、
(2) 二酸化シリコンに基づくもの(比較物)、
(3) ゼオライトに基づくもの(比較物)、
(4) アルミナに基づくもの(比較物)、及び
(5) イオン交換体に基づくもの(比較物)
は、それぞれの場合において、同じ細孔充填度で、[EMIM]Cl−Cl2(1:1.3)型(上記参照)の金属含有イオン液体(IL)で、処理され/含浸された。
(6)ABEK含浸によるミクロ及びメソ細孔活性炭に基づく(比較物)、及び、
(7)どんな含浸もなしにミクロ/メソ細孔活性炭に基づく(比較物)
吸着剤を使用して製造された。
従来技術におけるクリーンルーム条件下でのガス調整は、ヨウ化物含浸活性炭を使用する。この種のヨウ化物含浸活性炭(以下、「ACiodide」として参照される)は、対象となる本テストに関連して、「AC」=アセテート(以下、「ACIL−Zn/Sn/Cu」である)である[EMIM]Ac−ZnAc2/[EMIM]Cl−CuCl2の3つの金属強化Zn/Sn/Cuでの金属含有イオン液体(IL)に基づく含浸を具備する本発明によって使用されるミクロ細孔及びメソ細孔活性炭である。さらに使用される比較物は、「Ac」=アセテート(以下、「ACZn/Sn/Cl」)であるAnAc2/SnAc2/CuCl2の形の3つの金属強化Zn/Sn/Cuに基づく通常の金属塩含浸を有するミクロ及びメソ細孔活性炭であった。
本発明によって使用されるミクロ及びメソ細孔活性炭が、[EMIM]Cl−CuCl2(1:1.3)の型(上記参照)の金属含有イオン液体(IL)で処理され/含浸された。この方法で強化された吸着剤が、それに続いて、空気清浄機に一体化され/設置された開細孔網状ポリウレタン発泡体の形のガス透過性三次元支持体に、通常の方法で固定される。それに応じて、比較材料を設けるために、通常の活性炭は、上述したように、対応する空気清浄機に同様に一体化され/設置されたガス透過支持体に固定された。これによって、吸着剤で充填された支持体が、下記するテストにおけるフィルタ材料として使用された。
Claims (66)
- ガス処理及び/若しくはガス浄化、特にクリーンルーム条件のためのフィルタに使用され若しくはフィルタとして使用されるフィルタ材料であって、該フィルタ材料が、少なくとも1つの活性炭、特に反応性及び/若しくは触媒性強化を有する活性炭を具備すること及び/若しくは含有すること、前記活性炭が、独立した活性炭粒子の形で、好ましくは球状及び/若しくは粒状の形であること、前記活性炭が、少なくとも1つの金属成分で強化され及び/若しくは金属成分を与えられること、前記金属成分は、特に金属イオンを含み、好ましくは金属化合物に基づく少なくとも1つの金属含有イオン液体(IL)を具備することを特徴とするフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)が、一般化学式[Kat]n+[An]n−の化合物であること、「Kat」がカチオンを示し、「An」がアニオンを示し、「n」が1若しくは2、特に1に等しい整数を示すこと、且つ/又は、イオン液体(IL)が、一般的化学式[Kat1]x y+[An1]y x−で示される化合物であること、「Kat1」はカチオンを示し、「An1」はアニオンを示し、「x」「y」はそれぞれ独立して1〜4の整数を示し、特に1〜3の整数を示し、好ましくは1若しくは2、より好ましくは1の整数を示すことを特徴とする請求項1記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)のカチオン[Kat]n+は、さらに窒素含有カチオンであること、前記窒素含有カチオンが、第4級アンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピラゾリウムカチオン及びトリアジニウムカチオンの群から選択されること、特にイミダゾリウムカチオンであることを特徴とする請求項1又は2記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)の[Kat]n+は、リン含有カチオン、特にホスホニウムカチオンであることを特徴とする請求項1又は2記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)のカチオン[Kat]n+が、
・一般化学式(I)の第4級アンモニウム:
[NR1R2R3R]+ 化学式(I)
・一般化学式(II)のホスホニウムカチオン:
[PR1R2R3R]+ 化学式(II)
・一般化学式(III)のイミダゾリウムカチオン:
化学式(III)において、イミダゾール核は、付加的に(C1−C8)−アルキル基、(C1−C8)−アルコキシ基、(C1−C8)−アミノアルキル基、(C5−C12)−アリール基及び(C5−C12)−アリール(C1−C8)−アルキル基から選択される少なくとも1つの基で置換されるものであること、
・一般化学式(IV)のピリジニウムカチオン:
化学式(IV)において、ピリジン核は、付加的に(C1−C6)−アルキル基、(C1−C6)−アルコキシ基、(C1−C6)−アミノアルキル基、(C5−C12)−アリール基、若しくは(C5−C12)−アリール(C1−C6)−アルキル基から選択される少なくとも1つに基で置換されるものであること、
・一般化学式(V)のピラゾリウムカチオン:
化学式(V)において、ピラゾール核は、付加的に(C1−C6)−アルキル基、(C1−C6)−アルコキシ基、(C1−C6)−アミノアルキル基、(C5−C12)−アリール基、又は(C5−C12)−アリール(C1−C6)−アルキル基から選択された少なくとも1つの基で置換されるものであること、
・一般化学式(VI)のトリアジニウムカチオン:
化学式(VI)において、トリアジン核は、付加的に(C1−C6)−アルキル基、(C1−C6)−アルコキシ基、(C1−C6)−アミノアルキル基、(C5−C12)−アリール基、又は(C5−C12)−アリール−(C1−C6)−アルキル基から選択された少なくとも1つの基で置換されるものであること、
お互いに独立した化学式(I)〜(VI)において、ラジカルR1、R2及びR3は、
・水素;
・線形若しくは分岐、飽和若しくは不飽和、脂肪族若しくは脂環式の(C1−C20)−アルキル基;
・特にN、O及びSの群から選択された少なくとも1つのハロゲン原子をそれぞれに有するヘテロアリール基若しくは(C3−C8)−ヘテロアリール−(C1−C6)−アルキル基であって、ヘテロアリールラジカルが、付加的に少なくとも1つの基、特に少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;且つ、
・アリール基若しくは(C5−C12)−アリール−(C1−C6)−アルキル基であって、特に上述した基がそれぞれ少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;
からそれぞれ独立して選択されること、
お互いに独立した化学式(I)〜(VI)において、ラジカルRは、
・線形若しくは分岐、飽和若しくは不飽和、脂肪族若しくは脂環式の(C1−C20)−アルキル基;
・(C3−C8)−ヘテロアリール−(C1−C6)−アルキル基であって、N、O及びSの群から選択される少なくとも1つのハロゲン原子を有し、ヘテロアリールラジカルが、付加的に少なくとも1つの基、特に少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;且つ、
・(C5−C12)−アリール−(C1−C6)−アルキル基であって、特に上述した基がそれぞれ少なくとも1つの(C1−C6)−アルキル基、及び/若しくは少なくとも1つのハロゲン原子で置換されているもの;
からそれぞれ独立して選択されるものであることから選択されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のフィルタ材料。 - 前記イオン液体(IL)のカチオン[Kat]n+は、一般化学式(III)のイミダゾリウムカチオンであり、
化学式(III)において、イミダゾール核は、付加的に(C1−C8)−アルキル基、(C1−C8)−アルコキシ基、(C1−C8)−アミノアルキル基、(C5−C12)−アリール基及び(C5−C12)−アリール−(C1−C8)−アルキル基から選択される少なくとも1つの基で置換されるものであり、且つ、化学式(III)において、ラジカルR及びR1は、それぞれ線形若しくは分岐、飽和若しくは不飽和、脂肪族若しくは脂環式から選択されるものであり、特に線形(C1−C20)−アルキル基であり、ラジカルR及びR1は、お互いに異なっているものであり、且つ/又は、ラジカルR及びR1は、相互に異なる数の炭素原子を有するものである;且つ/又は、
化学式(III)において、ラジカルRは、メチル基であり、化学式(III)において、ラジカルR1は、特に線形(C1−C20)−アルキル基、好ましくは(C2−C12)−アルキル基、より好ましくは(C2−C8)−アルキル基である;且つ/又は、
化学式(III)において、ラジカルRはメチル基であり、化学式(III)においてラジカルR1は、エチル基、ブチル基若しくはオクチル基であり、特にエチル基であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のフィルタ材料。 - 前記イオン液体(IL)のカチオン[Kat]n+が、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン([EMIM]+)、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン([BMIM]+)若しくは1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン([OMIM]+)であり、特に1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン([EMIM]+)であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)のアニオン[An]n−は、有機若しくは無機アニオンであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)のアニオン[An]n−は、塩化銅([CuCl3]−)、臭化銅([CuBr3]−)、塩化スズ([SnCl3]−、[Sn2Cl5]−)、臭化スズ([SnBr3]−)、塩化亜鉛([ZnCl3]−)、臭化亜鉛([ZnBr3]−)、塩化鉄([FeCl3]−)、臭化鉄([FeBr3]−)、塩化コバルト([CoCl3]−)、臭化コバルト([CoBr3]−)、塩化ニッケル([NiCl3]−)、臭化ニッケル([ZnBr3]−)、テトラフルオロホウ酸塩(([BF4]−)、テトラクロロホウ酸塩([BCl4]−)、ヘキサフルオロリン酸塩([PF6]−)、ヘキサフルオロアンチモン酸塩(([SbF6]−)、ヘキサフルオロヒ酸塩([AsF6]−)、硫酸塩([SO4]2−)、炭酸塩([CO3]2−)、フルオロスルホン酸塩、[R’−COO]−、[R’−SO3]−、[R’−SO4]−、[R’PO4]−、テトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホウ酸塩([BARF]−)及びビススルホニルアミド[(R’−SO2)2N]−からなる群のアニオンから選択されるものであり、R’は、1〜12の炭素原子を有する線形若しくは分岐、脂肪族若しくは脂環式アルキルラジカル、又は、(C5−C18)−アリールラジカル、(C5−C18)−アリール−(C1−C6)−アルキルラジカル若しくは(C1−C6)−アルキル−(C5−C18)−アリールラジカルであり、前記ラジカルがハロゲン原子及び/若しくは酸素原子で置換されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)のアニオン[An]n−は、ジシアンアミド([N(CN)2]−)、特にCl−、Br−、F−、I−であるハロゲン化物、硝酸塩([NO3]−、亜硝酸塩([NO2]−)、アニオン性金属錯体、特に[CuCl4]2−、[PdCl4]2−若しくは[AuCl4]−、酢酸塩([CH3COO]−)、トリフルオロ酢酸塩([F3CCOO]−)、トシル基([C7H7SO3]−)、ノナフルオロブタンスルホン酸塩([C7F9SO3]−)、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸塩([PF3(C2F5)3]−)、トリシアノメチド([C(CN)3]−)、テトラシアノホウ酸塩([B(CN)4]−)、チオシアン酸塩([SCN]−)、カルボン酸塩([R”−COO]−)、スルホン酸塩([R”−SO3]−)、ジアルキルリン酸塩([R”PO4R’’’]−)、又は、ビススルホニルイミド([R”−SO2]2N)−)からなる群から選択されるものであり、R”及びR’’’は、線形、分岐、脂肪族若しくは脂環式の(C5−C18)−アルキルラジカル又は(C5−C18)−アリールラジカルであり、(C5−C18)−アリール−(C1−C6)−アルキルラジカル又は(C1−C6)−アルキル−(C5−C18)−アリールラジカルであり、特にそのラジカルが付加的にハロゲン原子又は酸素原子で置換されるものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)のアニオン[An]n−が、ハロゲン化物アニオンであり、特にCl−、Br−、F−、I−であり、好ましくはCl−であること、且つ/又は、イオン液体(IL)のアニオン[An]n−が、カルボン酸アニオンであり、特に酢酸塩アニオンであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分は、少なくとも1つのイオン液体(IL)、特にイオン液体(IL)に溶解され及び/若しくは解離される特に金属化合物の形での少なくとも1つの金属を含有することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)が、酸化状態において少なくとも1つの金属、特に少なくとも1つの金属カチオンを有すること、特に金属の酸化状態は、+I〜+VIIの範囲内、特に+I〜+IVの範囲内、好ましくは+I〜+IIIの範囲内にあるものであり、より好ましくは、金属の酸化状態は、+I又は+IIであることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)は、周期律表及びランタニド元素の主群及び遷移群の金属の群から選択される少なくとも1つの金属を含むこと、且つ/又は、前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)が、周期律表の主群若しくは遷移群から選択された少なくとも1つの金属若しくは少なくとも1つのランタニド元素を含むこと、且つ/又は、前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)は、周期律表の主群IVの元素若しくは遷移群I,II,III,IV,V,VI,VII及びVIIIの元素から選択される少なくとも1つの金属、特に周期律表の主群IVの元素若しくは遷移群I及びIIの元素から選択される少なくとも1つの金属を含むことを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)が、Cu、Ag、Au、Zn、Hg、Ln、Ce、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd及びPtの群から、特にZn、Ag、Sn、Ni及びCuの群から選択された少なくとも1つの金属を含むことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)は、イオン液体(IL)に溶解性若しくは解離性である少なくとも1つの金属を有するものであり、好ましくは請求項14〜16のいずれか1つに記載の少なくとも1つに金属に基づくものであること、且つ/又は、前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)は、少なくとも1つの有機又は無機金属化合物を有するものであり、好ましくは請求項14〜16のいずれか1つに記載の少なくとも1つの金属に基づく金属化合物、特に金属塩若しくは金属酸化物、好ましくは金属塩を有することを特徴とする請求項1〜16のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)が、有機若しくは無機金属塩、好ましくは請求項14〜16のいずれか1つに記載の少なくとも1つの金属に基づく有機若しくは無機金属塩を含んでいること、当該金属塩は、ハロゲン化物塩、硫酸塩、硫化物、亜硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、リン化物、亜リン酸塩、カルバミン酸塩、アルコキシド及びカルボン酸塩からなる群、特にハロゲン化物塩及びカルボン酸塩から選択されることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)は、金属ハロゲン化物、好ましくは請求項14〜16のいずれか1つに記載の少なくとも1つの金属に基づく金属ハロゲン化物、特にフッ素化物、塩化物、臭化物若しくはヨウ化物、好ましくは塩化物若しくは金属のカルボン酸塩、特に酢酸塩を含むことを特徴とする請求項1〜18のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属成分及び/若しくはイオン液体(IL)は、塩化ニッケル、塩化銅、酢酸亜鉛及び酢酸スズの群から選択される金属化合物を含むことを特徴とする請求項1〜19のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)は、溶解した形の金属及び/若しくは金属化合物とともに存在すること、且つ/又は、金属及び/若しくは金属化合物は、少なくとも実質的に結晶及び/若しくは結晶子ではない形でイオン液体(IL)に存在すること、且つ/又は、金属及び/若しくは金属化合物は、少なくとも実質的に溶解、少なくとも実質的に解離された形で、イオン液体(IL)の中に存在することを特徴とする請求項1〜20のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)は、イオン液体(IL)に基づいて、金属として計算して、0.001重量%〜80重量%の量で、特に0.01重量%〜60重量%の量で、好ましくは0.1重量%〜50重量%の量で、金属、特に金属化合物を含むこと、且つ/又は、前記金属成分/金属含有イオン液体(IL)が、特に金属化合物の形の金属を、金属成分/金属含有イオン液体(IL)に基づいて、金属として計算して、1%〜90%の範囲内、特に5%〜70%の範囲内、好ましく10%〜60%の範囲内、より好ましくは10%〜55%の範囲内のモル質量留分において含有することを特徴とする請求項1〜21のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 金属に対するイオン液体(IL)のモル比「[イオン液体(IL):金属]」が、[10:1]〜[0.1:10]の範囲内、特に[1:0.5]〜[1:3]の範囲内、好ましくは[1:0.6]〜[1:2]の範囲内、より好ましくは[1:1]〜[1:1.6]の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜22のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記イオン液体(IL)及び金属の混合物、特に溶液及び/若しくは溶解物、特に金属化合物は、温度T=20℃及び大気圧で、1g/cm3〜2.5g/cm3の範囲内、特に1.2g/cm3〜2g/cm3の範囲内、好ましくは1g/cm3〜2.5g/cm3の範囲内、より好ましくは1.3g/cm3〜1.9g/cm3の範囲内の特定の密度を有することを特徴とする請求項1〜23のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、金属含有イオン液体(IL)と部分的に接触し及び/若しくは湿潤化され及び/若しくは覆われ、特に金属含有イオン液体(IL)で含浸されること、且つ/又は、前記活性炭及び/若しくは活性炭の細孔系、特にミクロ細孔、メソ細孔及び/若しくはマクロ細孔の表面、好ましくは活性炭及び/若しくは活性炭の細孔系の表面が、少なくとも部分的な範囲で、金属含有イオン液体(IL)と接触し及び/若しくは湿潤化され及び/若しくは覆われ、特に金属含有イオン液体(IL)で含浸されることを特徴とする請求項1〜24のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、該活性炭の容量に基づいて1容量%〜70容量%の量で、特に2容量%〜60容量%の量で、好ましくは3容量%〜50容量%の量で、より好ましくは5容量%〜40容量%の量で、金属含有イオン液体(IL)を含むこと、且つ/又は、前記活性炭が、該活性炭の容量に基づいて、1容量%以上、特に2容量%以上、好ましくは3容量%以上、より好ましくは5容量%以上の量において、金属含有イオン液体(IL)を含有すること、前記活性炭が、活性炭の容量に基づいて、70容量%以下、特に60容量%以下、好ましくは50容量%以下、より好ましくは40容量%以下の量において金属含有イオン液体(IL)を含有することを特徴とする請求項1〜25のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記金属含有イオン液体(IL)に関する活性炭が、0.01〜0.99、特に0.05〜0.8,好ましくは0.1〜0.6、より好ましくは0.15〜0.5の範囲内の細孔充填度αを有すること、且つ/又は、金属含有イオン液体(IL)に関する活性炭が、0.99以下、特に0.8以下、好ましくは0.6以下、より好ましくは0.5以下の細孔充填度αを有すること、且つ/又は、前記金属含有イオン液体(IL)に関する活性炭が、0.01以上、特に0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上の細孔充填度αを有すること、さらに、前記細孔充填度αは、数式[α=VIL/(Vpore・mcarrier)]によって計算され、この数式において、「VIL」は、使用されるイオン液体(IL)の容量を示すものであり、「mcarrier」は、使用される活性炭の容量を示すものであり、「Vpore」は、活性炭の所定の(質量ベースの)細孔容量を示すものであること、且つ/又は、前記細孔充填度α及び/若しくは金属含有イオン液体(IL)の量は、活性炭の(内部)細孔容量の20%〜95%、特に30%〜90%、好ましくは40%〜80%が、金属含有イオン液体(IL)で充填されないように決定されることを特徴とする請求項1〜27のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、0.001〜2mm、特に0.01〜1mm、好ましくは0.05〜0.8mm、より好ましくは0.1〜0.7mm、特に好ましくは0.15〜0.6mmの範囲内の粒子サイズ、特に微粒子直径を有すること、特に活性炭に基づいて、使用される活性炭の80重量%以上、特に90重量%以上、好ましくは95重量%以上が、上述した範囲の粒子サイズ、特に微粒子直径を有することを特徴とする請求項1〜27のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、0.01〜1mm、特に0.05〜0.8mmm、好ましくは0.1〜0.6mm、より好ましくは0.15〜0.5mm、特に好ましくは0.2〜0.4mmの範囲内のメジアン粒子サイズ(D50)、特にメジアン微粒子直径(D50)を有することを特徴とする請求項1〜28のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 本発明のフィルタ材料に使用される活性炭は、0.4〜4cm3/g、特に0.5〜3.5cm3/g、好ましくは0.6〜3cm3/g、より好ましくは0.7〜2.5cm3/gの範囲内の総細孔容積、特にグールビチ総細孔容量を有すること、特に活性炭の総細孔容積、特にグールビチ総細孔容積の50%〜99%、特に60%〜99%、好ましくは70%〜95%が、50nm以下の細孔直径を有する細孔、特にミクロ細孔及び/若しくはメソ細孔によって形成されること、且つ/又は、活性炭の総細孔容積、特にグールビチ総細孔容積の20%〜85%、特に30%〜80%、好ましくは40%〜75%が、2nm〜50nmの範囲内の細孔直径を有する細孔によって、特にメソ細孔によって形成されていることを特徴とする請求項1〜29のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、0.1〜2cm3/g、特に0.2〜1.5cm3/g、好ましくは0.3〜1.1cm3/g、より好ましくは0.4〜1cm3/gの範囲内の2nm以下の細孔直径を有する細孔によって形成された細孔容量、特にカーボンブラックミクロ細孔容量を有すること、且つ/又は、活性炭の総細孔容量の20%〜95%、特に30%〜95%、好ましくは40%〜90%が、2nm以下の細孔直径を有する細孔、特にミクロ細孔によって形成されていることを特徴とする請求項1〜30のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、1〜60nmの範囲内、特に1〜55nmの範囲内、好ましくは1.5〜50nmの範囲内、より好ましくは2〜45nmの範囲内のメジアン細孔直径を有することを特徴とする請求項1〜31のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭は、500m2/g〜3500m2/g、特に600m2/g〜3000m2/g、好ましくは700m2/g〜2750m2/g、より好ましくは800〜2500m2/gの範囲内の所定のBET表面積を有することを特徴とする請求項1〜32のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、400〜2500m2/g、特に500〜2300m2/g、好ましくは600〜2100m2/g、より好ましくは700〜1900m2/gのミクロ細孔表面積を有することを特徴とする請求項1〜33のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭は、1.1〜3.5g/mL、特に1.5〜3g/mL、好ましくは1.75〜2.75g/mL、より好ましくは2〜2.5g/mLの所定の密度を有することを特徴とする請求項1〜34のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭は、0.1〜1.5g/mL、特に0.15〜1g/mL、好ましくは0.2〜0.8g/mL、より好ましくは0.3〜0.6g/mLの安定した密度を有することを特徴とする請求項1〜35のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭が、活性炭粒毎に、特に活性炭球毎に、10N以上、特に15N以上、好ましくは20N以上の圧縮強度及び/若しくは破裂強度(重量支持能力)を有すること、且つ/又は、前記活性炭が、活性炭粒毎に、特に活性炭球毎に、10N〜50N、特に12N〜45N、好ましくは15N〜40Nの範囲内の圧縮強度及び/若しくは破裂強度(重量支持能力)を有することを特徴とする請求項1〜36のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭は自立していること及び/若しくは特にルースベッドの形であることを特徴とする請求項1〜37のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭は、キャリヤ材料に適用されることを特徴とする請求項1〜37のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記キャリヤ材料は、ガス透過性、特に空気透過性であることを特徴とする請求項39記載のフィルタ材料。
- 前記キャリヤ材料は、10L・m−2・S−1以上、特に30L・m−2・S−1以上、好ましくは50L・m−2・S−1以上、より好ましくは100L・m−2・S−1以上、最も好ましくは500L・m−2・S−1以上のガス透過性、特に空気透過性を有すること、且つ/又は、127Paの通気抵抗で、10,000L・m−2・S−1まで、特に20,000L・m−2・S−1までのガス透過性、特に空気透過性を有することを特徴とする請求項40記載のフィルタ材料。
- 前記キャリヤ材料は、三次元構造を有すること、特に前記キャリヤ材料は、好ましくは開細孔発泡体として、より好ましくはポリウレタン発泡体として構成されることを特徴とする請求項39〜42のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記キャリヤ材料は、二次元及び/もしくはシート状構造を有すること、特に前記キャリヤ材料は、好ましくは布状物質として構成されること、特に前記キャリヤ材料は、布状物質として、好ましくは空気透過性布状物質、より好ましくは織布、ループ形成編物、ループ引き編物、レイドもしくは接着織物、特に不織布として構成されること、且つ/又は、前記キャリヤ材料は、キャリヤ材料は、5〜1000g/m2、特に10〜500g/m2、好ましくは25〜450g/m2の基本重量を有することを特徴とする請求項39〜43のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記キャリヤ材料は、天然繊維及び/若しくは合成繊維(人造繊維)を含む布状物質、又は天然繊維及び/若しくは合成繊維(人造繊維)からなる布状物質であること、特に前記天然繊維は、羊毛繊維及び綿花繊維(CO)の群から選択されること、且つ/又は、前記合成繊維は、ポリエステル(PES);ポリオレフィン、特にポリエチレン(PE)及び/若しくはポロプロピレン(PP);ポリ塩化ビニル(CLF);ポリ塩化ビニリデン(CLF);アセテート(CA);トリアセテート(CTA);アクリル(PAN);ポリアミド(PA)、特に芳香族化合物、好ましくは難燃性ポリアミド;ポリビニルアルコール(PVAL);ポリウレタン;ポリビニルエステル;(メタ)クリル樹脂、ポリ乳酸(PLA);活性炭;及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項43記載のフィルタ材料。
- 前記活性炭は、キャリヤ材料に及び/若しくはキャリヤ材料上に、好ましくは粘着剤を介して、特に自己−粘着性若しくは自己−接着性によって固定されることを特徴とする請求項39〜44のいずれか1つに記載のフィルタ材料。
- 前記フィルタ材料は、特に空気及び/若しくはガス流から、ある種の有害物質、臭気物質及び有毒性物質を排除するためのフィルタ用のフィルタ材料として、特にNBC人工呼吸器、臭気フィルタ、ろ過面、空気フィルタ、特に室内空気浄化用フィルタ、吸着能力を有するキャリヤ構造及び医療分野用フィルタのためのフィルタ材料として構成されること、且つ/又は、
前記フィルタ材料は、フィルタユニット及び/若しくはろ過装置に設けられることが可能であり、且つ/又は、フィルタユニット及び/若しくはろ過装置の構成部品及び/若しくは構成要素であることを特徴とする請求項1〜45のいずれか1つに記載のフィルタ材料。 - 請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料、特にガス処理及び/若しくはガス浄化のためのフィルタにおける使用のための若しくはフィルタとしてのフィルタ材料、特にクリーンルーム条件のためのフィルタ材料を、少なくとも1つの金属成分で強化され/少なくとも1つの金属成分を与えられた活性炭を使用することによって、特に反応性及び/若しくは触媒性活性を有する活性炭を使用することによって製造する方法において、活性炭、特に多数の個別の活性炭粒子、好ましくは球状及び/若しくは粒状の形の活性炭粒子が、特に好ましくは金属化合物に基づいた金属イオンを含有する付加的に希釈された金属含有イオン液体(IL)と接触し、特に金属含有イオン液体(IL)で湿潤化され/被覆され/含浸されること、特に希釈のために使用される溶媒及び/若しくは活性炭によって全く吸収されない及び/若しくは超過して吸収されない金属含有イオン液体(IL)が、その後排除され及び/若しくは分離されることを特徴とする製造方法。
- 少なくとも1つの金属成分で強化され/少なくとも1つの金属成分を与えられた活性炭を使用することによって、特に反応性及び/若しくは触媒性活性を有する活性炭を使用することによって、特にクリーンルーム条件のために、ガス処理及び/若しくはガス浄化のためのフィルタに使用されるために及び/若しくはフィルタとして使用される請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料を製造する方法において、該方法は、下記する所定の順番(a)〜(c)における下記する段階:
(a)特に溶解及び/若しくは溶融の形で、好ましくは金属化合物に基づく金属イオンを特に含む金属含有イオン液体(IL)に基づく少なくとも1つの金属成分を製造し及び/若しくは提供することであって、特に好ましくは金属化合物に基づく金属イオンの形の少なくとも1つに金属が、前記イオン液体(IL)と接触し、特にイオン液体(IL)に溶解されること;
(b)金属含有イオン液体(IL)に基づいて段階(a)において得られる金属成分で、好ましくは球状及び/若しくは粒状の形で、活性炭、特に多数の個々の活性炭粒子に接触し、特に湿潤及び/若しくは被覆及び/若しくは含浸すること;且つ、
(c)活性炭によって吸収されない及び/若しくは超過して吸収されない金属含有イオン液体(IL)を、活性炭によって吸収されない及び/若しくは超過して吸収されない金属成分を、付加的に排除し及び/若しくは分離すること、を具備することを特徴とする請求項47記載の製造方法。 - 段階(a)は、イオン液体(IL)が、イオン液体(IL)に基づいて金属として計算して、0.01重量%〜80重量%、特に0.01重量%〜60重量%、好ましくは0.1重量%〜50重量%の範囲内の量において、金属、特に金属成分を含むように実行されること,且つ/又は、金属に対するイオン液体(IL)のモル比「[イオン液体(IL):金属]」が、段階(a)において、[10:0.1]〜[0.1:10]の範囲内、特に[1:0.5]〜[1:3]の範囲内、好ましくは[1:0.6]〜[1:2]の範囲内、より好ましくは[1:1]〜[1:1.6]の範囲内に設定されることを特徴とする請求項48記載の製造方法。
- 特に金属イオンを含有する金属含有イオン液体(IL)が、付加的に希釈剤及び/若しくは溶剤で、段階(a)において及び/若しくは段階(a)と(b)の間で及び/若しくは段階(b)と(c)の間で、好ましくは段階(a)と(b)の間で希釈されることを特徴とする請求項48又は49に記載の製造方法。
- 極性及び/若しくは親水性無機及び/若しくは有機、好ましくは有機、希釈剤及び/若しくは溶剤が、使用されること、且つ/又は、250℃以下、特に200℃以下、好ましくは150℃以下、より好ましくは100℃以下の沸点(大気圧)を有する希釈剤及び/若しくは溶剤が、使用されることを特徴とする請求項50記載の製造方法。
- 前記希釈剤及び/若しくは溶剤が、一価アルコール、特にメタノール、エタノール、ブタノール及び/若しくはプロパノール、好ましくはエタノールであることを特徴とする請求項50又は51記載の製造方法。
- 前記希釈剤及び/若しくは溶剤が、水、ヒドロクロロカーボン、特にジクロロメタン、アルデヒド、ケトン、特にアセトン及びそれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項50〜52のいずれか1つに記載の製造方法。
- 前記希釈剤及び/若しくは溶剤は、イオン液体(IL)の1容量部に基づいて、0.1容量部〜20容量部、特に0.2容量部〜15容量部、好ましくは0.3容量部〜10容量部、より好ましくは0.5容量部〜10重量部の量で使用されることを特徴とする請求項50〜52のいずれか1つに記載の製造方法。
- 段階(b)は、さらに、金属イオン含有、特に金属含有イオン液体(IL)における活性炭の懸濁を生成すること、且つ/又は、段階(b)は、イオン液体(IL)における活性炭の懸濁において、活性炭に接触し、特に活性炭を湿潤化し及び/若しくは被覆し及び/若しくは含浸することを特徴とする請求項48〜54のいずれか1つに記載の製造方法。
- 段階(b)は、特に活性炭の外側だけでなく内側のミクロ細孔、メソ細孔及びマクロ細孔を湿潤化及び/若しくは被覆及び/若しくは含浸することを特徴とする請求項48〜55のいずれか1つに記載の製造方法。
- 段階(b)は、使用されるイオン液体の量(VIL)及び/若しくは使用される活性炭の量(mcarrier)及び/若しくは特に数式[α=VIL/(Vpore・mcarrier)により演算されて設定される細孔充填度αによる活性炭の所定の(質量ベースの)細孔容量(Vpore)を、0.01〜0.99、特に0.05〜0.8、好ましくは0.1〜0.6、より好ましくは0.15〜0.5の範囲内の細孔充填度αを得るように選択し及び/若しくは設定することを特徴とする請求項48〜56のいずれか1つに記載の製造方法。
- 前記段階(b)がエネルギー入力によって、特に超音波入力等によって実行されることを特徴とする請求項48〜57のいずれか1つに記載の製造方法。
- 前記段階(c)は、特に25℃〜90℃の範囲内、特に30℃〜75℃の範囲内、好ましくは35℃〜65℃の範囲内の温度で、加熱することによって実行されること、且つ/又は。前記段階(c)は、減圧下で、特に真空状態において実行されることを特徴とする請求項48〜58のいずれか1つに記載の製造方法。
- ある種の防護材料の製造において、特に民事及び軍事部門のための防護衣服、特に防護スーツ、防護手袋、防護履き物、防護靴下、防護帽子等、及びある種の防護カバー、好ましくは上述したNBC配備のための防護材料の製造において、請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料を使用する方法。
- 特にある種の有害物質、臭気物質及び有毒性物質を空気及び/若しくはガス流から除去のために、NBC人工呼吸器用フィルタ、臭気フィルタ、シート状フィルタ、空気フィルタ、特に室内空気浄化用フィルタ、吸着能力を有するキャリヤ材料及び医療部門のためのフィルタのようなある種のフィルタ及びフィルタ材料の製造において、請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料を使用する方法。
- ガス浄化及び/若しくはガス調整のために請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料を使用する方法。
- 有害物質、特にガス状有害物質、若しくは有毒、有害若しくは環境に有害な物質若しくはガスを除去するために請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料を使用する方法。
- 電気産業/電子産業、特に半導体若しくはチップ製造のためのクリーンルーム雰囲気を調整し及び/若しくは提供するために請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料を使用する方法。
- 望まれない有害物質、有害な若しくは環境的に有害な物質若しくはガスをガス流から除去することによってガス浄化及び/若しくは調整する方法において、
浄化され及び/若しくは調整されるガス流が、請求項1〜46のいずれか1つに記載のフィルタ材料に接触することを特徴とする方法。 - クリーンルーム雰囲気を調整し及び/若しくは提供するために、特に電気産業/電子産業のために、特に半導体若しくはチップ製造のため使用される請求項65記載の方法。
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