JP2018176084A - シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置 - Google Patents
シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018176084A JP2018176084A JP2017080868A JP2017080868A JP2018176084A JP 2018176084 A JP2018176084 A JP 2018176084A JP 2017080868 A JP2017080868 A JP 2017080868A JP 2017080868 A JP2017080868 A JP 2017080868A JP 2018176084 A JP2018176084 A JP 2018176084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- siloxane
- gas
- gas sensor
- filter
- siloxanes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
基材に微粒子を添着させてなるシロキサン除去材であって、
前記微粒子は、金属酸化物または半金属の酸化物であり、かつ酸修飾されており、
前記基材は、活性炭であり、かつ窒素ガスBET法による平均細孔径が3.0nm以下である点にある。
酸修飾の酸としては様々なものを用い得るが、スルホン酸基修飾が好ましい。具体的には次の式(1)で表される官能基で修飾されることが好ましい。
{式中、Rは炭素数1〜10のアルキレン基(本アルキレン鎖中に、ウレタン結合又はウレア結合を含有していても良い)であり、nは0又は1を表す。}
すなわち、微粒子を含むゾルに、化学的にスルホン酸基に変換できる官能基を有する下記式(SC1)または(SC2)で表されるシランカップリング剤を添加して金属酸化物ゾル上のシラノールと上記シランカップリング剤を反応させた後、チオール基をスルホン酸基に変換する方法によって得られる。
(Y−)3-n(CH3)Si−R−S−S−R−Si(CH3)n(−Y)3-n・・(SC2)
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。
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。
過酸化物は前段階の製造工程(金属酸化物ゾルに化学的にスルホン酸基に変換できる官能基を有するシランカップリング剤を結合させる工程)の中に一度に或は分割して投入することが出来る。
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。
本実施形態に係るシロキサン除去材は、上述のスルホン酸基修飾金属酸化物ゾル(酸修飾された微粒子)を基材に添着させて構成される。基材としては、活性炭であり、かつ平均細孔径が3.0nm以下であるものが用いられる。また、平均細孔径が1.5nm以上である活性炭が更に好適に用いられる。
バインダー成分としては、基材を適当な形状(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。
被処理流体(又は被処理ガス)は、加圧してシロキサン除去材と接触させてもよいが、通常、被処理流体(又は被処理ガス)の処理は常圧で行われる。吸着処理は、例えば、温度0〜100℃(好ましくは10〜50℃、さらに好ましくは15〜35℃)程度で行うことができる。
このようなガスセンサーによる検知成分は、ガスセンサーの用途に応じて選択できるが、シロキサン除去材は、検知成分(メタン、プロパン、ブタン等)を吸着することなく、シロキサン類を選択的に効率よく吸着する。そのため、ガスセンサーのフィルターをシロキサン除去材で構成すると、シロキサン類の通過又は透過を長期間に亘り抑制でき、被検知成分に対する検知応答性を低下させることなく、誤警報の発生を防止できる。なお、ガスセンサーとしては、被検知成分の種類に応じて選択でき、一酸化炭素では、慣用のガスセンサー(例えば、接触燃焼式、半導体式、電気化学式ガスセンサー)、メタン、プロパン、ブタンなどの可燃性成分では、慣用のガスセンサー(例えば、接触燃焼式、半導体式ガスセンサー)などが利用できる。
ガスセンサーの構造は、図2に示すように、加熱手段としての膜状ヒーター2を備えた絶縁基板3(例えばアルミナ基板)上に、膜状酸化物半導体(例えば酸化スズ)からなる感応層4を備えると共に、この感応層4を覆うように、触媒層5を設けて形成される。この感応層4の両端部には、この層4の抵抗値の変化を検出するための一対の電極6(6a,6b)が設けられる。
メタン、プロパン、ブタン等の可燃性ガス検出を目的とした場合、酸化物半導体として、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化鉄から選ばれる一つ以上の金属酸化物またはその混合物あるいは固溶体を用いることが好ましい。とりわけ可燃性ガス感度が大きく発現する酸化スズが好ましい。金属酸化物として酸化スズを用いた場合は、柱状構造粒子は5〜20nm程度の微細結晶の集合体(2次粒子)として形成される。
酸化物半導体の形態としては、可燃性ガスに対する感度を大きくするため、酸化物半導体を膜状とし、径0.005〜0.5μmの柱状構造粒子の集合体として形成されていることが好ましい。ここで、径が0.005μmより大きいと酸化物半導体の抵抗値が小さくなり、抵抗検出が容易である。一方、径が0.5μmより小さいと、緻密構造では無いため、柱状構造をとる感度増大の効果を得やすい。
触媒層における触媒の担体成分としてアルミナ、酸化チタン、ジルコニア、シリカから選ばれる一つ以上の金属酸化物またはその混合物あるいは固溶体を用いることが好ましい。
触媒としては、パラジウムや白金が好ましく用いられる。
さて、電圧出力VoutはA/D変換器14によりA/D変換し、この様にして得られるデジタルデーターに基づいて、採用されているガスセンサーの感度特性(抵抗値またはこれに基づく電圧出力と検出対象ガスのガス濃度との関係を示す感度特性)から、ガス濃度を求める。一方、ガス濃度あるいは抵抗値は、予め設定される閾値と比較され、これが閾値を越えた場合に、ガスが検出された等の警報を発生するものとする。この操作は、マイクロプロセッサー15によって行われる。さらに、処理された情報は、濃度表示手段17、警報発生、表示手段16等に送られ、外部出力される。本願にあっては、マイクロプロセッサー15、表示手段16、17等を纏めて出力手段と称する。この例の場合は、検出対象ガスとしての可燃性ガスの濃度、警報が、本願にいうガス情報となる。このようなガス情報としては、ガスの有無のみを示す情報も含まれる。
このようにして、ガス検出装置を構成することができる。
このように、ガスセンサーにおける検出対象ガスとの接触による抵抗値の変化を電気的出力として取り出す構成としては、公知の任意の構成を採用でき、例えば、ブリッジ回路の一片にガスセンサーの抵抗を用いる構成や、定電流源を利用し電圧を検出する構成等も採用できる。図3には、A/D変換器14を用いた回路を示したが、オペアンプ等を用いたアナログデーターに基づいて濃度表示手段、警報発生、表示手段等により外部出力してもよい。また、ここでは、抵抗値の変化を出力として取り出す構成としたが、電流値、電圧値、温度等、他の特性の変化を出力として取り出す構成としてもよい。
3−(トリメトキシシリル)プロパン−1−チオール(チッソ製S810)6g(30.6mmol)、エタノール204g、水29g、オルガノシリカゾル(日産化学製、30%メタノール溶液)21g(シリカゾル6.3g相当)、を混合し、バス温90℃で一晩加熱還流した。30%過酸化水素水21g(185mmol)を加えさらに一晩加熱還流した。得られたスルホン酸基修飾シリカゾル分散液(酸修飾された微粒子の分散液)の重量は223gであった。
平均細孔径が1.7nmの活性炭(基材)20gをエタノール200mLに懸濁し、上記のスルホン酸基修飾シリカゾル分散液66.8gを加え室温で一晩攪拌して微粒子を添着した。スルホン酸基修飾シリカゾル(酸修飾された微粒子)の添着量は0.400mmol/gであった。
実施例1と同条件で、スルホン酸基修飾シリカゾル分散液を得た。
平均細孔径が2.3nmの活性炭(基材)20gをエタノール200mLに懸濁し、上記のスルホン酸基修飾シリカゾル分散液66.8gを加え室温で一晩攪拌して微粒子を添着した。スルホン酸基修飾シリカゾル(酸修飾された微粒子)の添着量は0.400mmol/gであった。
実施例1と同条件で、スルホン酸基修飾シリカゾル分散液を得た。
平均細孔径が2.7nmの活性炭(基材)20gをエタノール200mLに懸濁し、上記のスルホン酸基修飾シリカゾル分散液66.8gを加え室温で一晩攪拌して微粒子を添着した。スルホン酸基修飾シリカゾル(酸修飾された微粒子)の添着量は0.400mmol/gであった。
実施例1と同条件で、スルホン酸基修飾シリカゾル分散液を得た。
平均細孔径が3.8nmの活性炭(基材)20gをエタノール200mLに懸濁し、上記のスルホン酸基修飾シリカゾル分散液66.8gを加え室温で一晩攪拌して微粒子を添着した。スルホン酸基修飾シリカゾル(酸修飾された微粒子)の添着量は0.400mmol/gであった。
実施例1と同条件で、スルホン酸基修飾シリカゾル分散液を得た。
平均細孔径が4.1nmの活性炭(基材)20gをエタノール200mLに懸濁し、上記のスルホン酸基修飾シリカゾル分散液66.8gを加え室温で一晩攪拌して微粒子を添着した。スルホン酸基修飾シリカゾル(酸修飾された微粒子)の添着量は0.400mmol/gであった。
実施例1〜3および比較例1、2の試料をフィルター材として筒の内部に設置し、フィルター材の一方から試験ガスを常圧で接触させ、フィルター材の他方で透過する試験ガスを測定した。試験は30℃50%RH雰囲気中で行った。まず。100ppmのD4(シロキサンの環状4量体(又は8員環シロキサン)[(CH3)2SiO]4)をフィルター材の一方に3日間常圧で接触させ、その後に250ppbのD4をフィルター材の一方に2日間常圧で接触させ、フィルター材の他方で透過するD4の濃度を測定した。結果を表1に示す。
2 :膜状ヒーター
3 :絶縁基板
4 :感応層
5 :触媒層
6 :電極
10 :定電圧源
13 :端子
14 :A/D変換器
15 :マイクロプロセッサー
16 :表示手段
17 :濃度表示手段
Claims (6)
- 基材に微粒子を添着させてなるシロキサン除去材であって、
前記微粒子は、金属酸化物または半金属の酸化物であり、かつ酸修飾されており、
前記基材は、活性炭であり、かつ窒素ガスBET法による平均細孔径が3.0nm以下であるシロキサン除去材。 - 前記基材の窒素ガスBET法による平均細孔径が1.5nm以上である請求項1に記載のシロキサン除去材。
- シロキサン類を含む被処理流体を、請求項1または2のいずれかに記載のシロキサン除去材と接触させ、シロキサン類を除去する方法。
- ガスセンサーの上流側に配設されるフィルターであって、請求項1または2のいずれかに記載のシロキサン除去材を含むフィルター。
- 請求項4に記載のフィルターを配設した、ガスセンサー。
- 請求項5に記載のガスセンサーを備え、前記ガスセンサーの特性の変化を電気的出力として検出する検出回路を備え、前記検出回路により検出される前記電気的出力に基づいて、検知対象ガスに関係したガス情報を出力する出力手段を備えたガス検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017080868A JP6878107B2 (ja) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017080868A JP6878107B2 (ja) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018176084A true JP2018176084A (ja) | 2018-11-15 |
JP6878107B2 JP6878107B2 (ja) | 2021-05-26 |
Family
ID=64282148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017080868A Active JP6878107B2 (ja) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6878107B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112639454A (zh) * | 2019-05-17 | 2021-04-09 | 费加罗技研株式会社 | 气体检测装置以及气体检测方法 |
DE102022120592A1 (de) | 2021-12-28 | 2023-06-29 | Korea New Ceramics Co., Ltd. | Filter aus porösem Glas und Herstellungsverfahren dafür |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002060767A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-26 | Nkk Corp | シロキサン化合物含有ガス精製方法および装置 |
JP2005177737A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-07-07 | Cataler Corp | シロキサン除去用活性炭、シロキサン除去方法およびシロキサン除去用吸着剤 |
JP2006159193A (ja) * | 2005-12-15 | 2006-06-22 | Kobe Steel Ltd | ガスの精製方法およびその利用方法 |
WO2008024329A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Donaldson Company, Inc. | Biogas purification with siloxane removal |
JP2013103153A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Osaka Gas Co Ltd | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター |
JP2015093254A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 大阪瓦斯株式会社 | 吸着性樹脂材料、シロキサン除去剤、それを用いたフィルター、フィルターを配設したガスセンサー及びガス検出器 |
-
2017
- 2017-04-14 JP JP2017080868A patent/JP6878107B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002060767A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-26 | Nkk Corp | シロキサン化合物含有ガス精製方法および装置 |
JP2005177737A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-07-07 | Cataler Corp | シロキサン除去用活性炭、シロキサン除去方法およびシロキサン除去用吸着剤 |
JP2006159193A (ja) * | 2005-12-15 | 2006-06-22 | Kobe Steel Ltd | ガスの精製方法およびその利用方法 |
WO2008024329A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Donaldson Company, Inc. | Biogas purification with siloxane removal |
JP2013103153A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Osaka Gas Co Ltd | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター |
JP2015093254A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 大阪瓦斯株式会社 | 吸着性樹脂材料、シロキサン除去剤、それを用いたフィルター、フィルターを配設したガスセンサー及びガス検出器 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112639454A (zh) * | 2019-05-17 | 2021-04-09 | 费加罗技研株式会社 | 气体检测装置以及气体检测方法 |
DE102022120592A1 (de) | 2021-12-28 | 2023-06-29 | Korea New Ceramics Co., Ltd. | Filter aus porösem Glas und Herstellungsverfahren dafür |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6878107B2 (ja) | 2021-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5841811B2 (ja) | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター | |
Adib et al. | Adsorption/oxidation of hydrogen sulfide on nitrogen-containing activated carbons | |
Illan-Gomez et al. | NO reduction by activated carbons. 7. Some mechanistic aspects of uncatalyzed and catalyzed reaction | |
Kwong et al. | Catalytic ozonation of toluene using zeolite and MCM-41 materials | |
Xu et al. | Indoor formaldehyde removal by thermal catalyst: kinetic characteristics, key parameters, and temperature influence | |
EP2237839B1 (en) | Filters for removal of volatile siloxanes and lifetime extension of photcatalytic devices | |
JP2015093254A (ja) | 吸着性樹脂材料、シロキサン除去剤、それを用いたフィルター、フィルターを配設したガスセンサー及びガス検出器 | |
Li et al. | Nanoporous silica-supported nanometric palladium: synthesis, characterization, and catalytic deep oxidation of benzene | |
JP5841810B2 (ja) | 多孔質物質、シロキサン除去剤及びそれを用いたフィルター | |
Chen et al. | Hydrophobic polymer-coated metal oxide catalysts for effective low-temperature oxidation of CO under moisture-rich conditions | |
CN111715205B (zh) | 空气污染治理用抗湿催化剂及其制备方法 | |
JP2013242269A (ja) | ガスセンサ | |
JP6878107B2 (ja) | シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置 | |
Nair et al. | Impact of siloxane impurities on the performance of an engine operating on renewable natural gas | |
Singh et al. | Copper coated silica nanoparticles for odor removal | |
Wu et al. | Desulfurization of gaseous fuels using activated carbons as catalysts for the selective oxidation of hydrogen sulfide | |
Chen et al. | Catalytic Materials for Low Concentration VOCs Removal through “Storage‐Regeneration” Cycling | |
EP3835772A1 (en) | Gas detector | |
Bagreev et al. | Wood-based activated carbons as adsorbents of hydrogen sulfide: a study of adsorption and water regeneration processes | |
Izquierdo et al. | Influence of char physicochemical features on the flue gas nitric oxide reduction with chars | |
Ojeda et al. | Silylation of a Co/SiO2 catalyst. Characterization and exploitation of the CO hydrogenation reaction | |
Ma et al. | Influence of preparation method on the adsorptive performance of silica sulfuric acid for the removal of gaseous o-xylene | |
JP3944094B2 (ja) | 光触媒の製造方法、光触媒および気体浄化装置 | |
JP6762215B2 (ja) | シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置。 | |
Wang et al. | Low-temperature selective catalytic reduction of NO with urea supported on pitch-based spherical activated carbon |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191121 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201027 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201224 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210406 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210428 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6878107 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |