JP2903731B2 - 有臭成分と共に低級脂肪酸を含む生活環境の気体の脱臭方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、臭気を発生する成分
（以下、有臭成分という。）と共に低級脂肪酸を含む生
活環境の気体の脱臭方法に関する。

【０００１】

【従来の技術】従来、気体等に含まれる有臭成分を除去
するための方法として、活性炭、ゼオライト等の多孔質
物質を用いる吸着脱臭法、酸化剤や還元剤を用いる湿式
処理脱臭法、触媒の存在下にオゾンを用いて有臭成分を
分解脱臭するオゾン分解脱臭法等、種々の方法が知られ
ている。

【０００２】しかし、かかる従来の脱臭法は、いずれも
満足できるものではない。即ち、吸着脱臭法によれば、
一般に、吸着剤の吸着容量に限界があるために、再々、
再生することを必要とし、装置の維持管理に多大の労力
と費用を要する。湿式処理脱臭法には、酸化剤の薬液の
後処理が要求され、煩雑である。オゾン分解脱臭法に
は、上記したような問題はないものの、従来、有臭成分
の酸化分解に限界があり、実用上、未だ満足できるレベ
ルに達していないほか、呼吸器障害の防止等の環境衛生
上の観点から、脱臭処理後の気体中に含まれるオゾンを
分解する必要がある等の問題を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者ら、従来のオ
ゾン分解脱臭法における上記したような問題を解決する
ために、既に、従来の方法に比べて有臭成分の分解脱臭
能力にすぐれると共に、脱臭処理後に未反応のオゾンが
殆ど残留しないオゾン分解脱臭法を種々提案している。

【０００４】しかしながら、一般に、有臭成分を含む気
体、特に、生活環境の気体の脱臭処理は、触媒を充填し
た反応器にその気体を循環して供給して処理することが
多く、他方、そのような生活環境の気体は、微量の低級
脂肪酸を含むことが多く、こ のような場合に、本発明者
らは、上述した方法においても、その低級脂肪酸が一般
に触媒による酸化分解を受け難く、触媒中に蓄積され、
或いは、処理装置から放出されると共に、触媒成分と反
応して触媒を劣化させるに至ることを見出した。

【０００５】本発明は、かかる新たな問題を解決するた
めになされたものであつて、触媒を充填した処理装置に
有臭成分と共に低級脂肪酸を含む生活環境の気体を循環
させながら脱臭処理する方法において、触媒へのそのよ
うな低級脂肪酸の蓄積による触媒の劣化を防止しつつ、
有臭成分をオゾン分解する生活環境の気体の脱臭方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の方法
は、有臭成分と共に低級脂肪酸を含む生活環境の気体を
触媒を充填した反応器に循環して導いて、上記有臭成分
をオゾンを用いて触媒上で接触酸化分解する方法におい
て、活性炭からなる吸着剤又は吸収剤を備えた吸着又は
吸収フィルターを反応器の前段と後段とに設置して、上
記低級脂肪酸を吸着又は吸収して除去することを特徴と
する。

【０００７】本発明による第２の方法は、有臭成分と共
に低級脂肪酸を含む生活環境の気体を触媒を充填した反
応器に循環して導いて、上記有臭成分をオゾンを用いて
触媒上で接触酸化分解する方法において、活性炭３０〜
９9.９重量％とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸
化物、水酸化物又は炭酸塩７０〜0.１重量％とからなる
吸着剤又は吸収剤を備えた吸着又は吸収フィルターを反
応器の前段と後段とに設置して、上記低級脂肪酸を吸着
又は吸収して除去することを特徴とする。

【０００８】本発明において、有臭成分としては、特に
限定されるものではないが、代表的なものとして、例え
ば、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリ
メチルアミン、硫化水素、メチルメルカプタン、ジメチ
ルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル、アセトア
ルデヒド、スチレン、メチルエチルケトン、アクロレイ
ン、プロピオンアルデヒド、ブチルアルコール、フエノ
ール、クレゾール、ジフエニルエーテル、酢酸、プロピ
オン酸、吉草酸、スカトール、ジメチルチオエーテル、
塩化水素、塩化アルカリ等を挙げることができる。

【０００９】本発明において低級脂肪酸とは、ギ酸、酢
酸、プロピオン酸、酪酸、ｎ−吉草酸、イソ吉草酸等を
挙げることができる。これらは、いずれも、生活環境の
中で人間や動物の汗やその他の分泌物等から排出される
炭化水素類が微生物によつて分解されて形成されるもの
であつて、脱臭を目的とする有臭成分を含む気体等に混
入することが多く、また、当初から有臭成分として含ま
れることもある。

【００１０】本発明の方法によれば、前述した有臭成分
に加えて、このような低級脂肪酸を含む生活環境の気体
を触媒にて酸化的に分解する際に、その触媒の前段と後
段とに上記低級脂肪酸のための吸着又は吸収フイルター
を設置する。

【００１１】このようなフイルターは、吸着剤又は吸収
剤自体で、又は粘土のような不活性な担体物質と共にハ
ニカム成形体、ペレツト状物、シート状物、繊維状物、
発泡体等に成形されて用いられる。吸着剤又は吸収剤と
しては、活性炭からなる吸着剤や、この吸着剤とアルカ
リ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸
塩との組合わせが好ましく用いられる。

【００１２】活性炭とアルカリ金属又はアルカリ土類金
属の酸化物、水酸化物、炭酸塩との組合わせの好ましい
具体例としては、例えば（以下、金属は、その酸化物、
水酸化物又は炭酸塩を示すものとする。）、活性炭−リ
チウム、活性炭−ナトリウム、活性炭−カリウム、活性
炭−バリウム、活性炭−マグネシウム、活性炭−カルシ
ウム、活性炭−ストロンチウム等の二成分系、活性炭−
カルシウム−ナトリウム、活性炭−カルシウム−カリウ
ム、活性炭−カルシウム−リチウム、活性炭−ストロン
チウム−カリウム、活性炭−マグネシウム−カリウム等
の三成分系を挙げることができる。これらの中では、金
属成分としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、マ
グネシウム、ストロンチウム、バリウム等が好ましく、
特に、前三者が好ましい。

【００１３】このような吸着剤又は吸収剤において、活
性炭は、通常、３０〜９9.９重量％の範囲であり、前記
金属酸化物、水酸化物又は炭酸塩は７０〜0.１重量％の
範囲である。かかる成分を含むフイルターは、上記した
ような吸着剤又は吸収剤を３０重量％以上、好ましくは
５０重量％以上含む。

【００１４】このようなフイルターの製造は、既に、種
々の触媒の技術分野においてよく知られており、本発明
において用いるフイルターも、例えば、含浸法、混練
法、種々の繊維と共に抄紙法にてシート化する抄紙法等
の方法によつて適宜に調製される。このようなフイルタ
ーの調製において、必要に応じて、有機バインダーや成
形助剤を用いたり、得られるフイルターの機械的強度を
高めるために無機繊維等の補強材を用いることができる
のはいうまでもない。

【００１５】かかるフイルターにて気体を処理する条件
は、気体中の低級脂肪酸の濃度にもよるが、通常、生活
環境の中で処理気体中に含まれる低級脂肪酸は微量であ
るので、空間速度（ＳＶ）を１０００〜１００００００
（１／hr）の範囲とすればよい。

【００１６】次に、本発明の方法において、有臭成分を
酸化的に分解するための触媒としては、例えば、銅、マ
ンガン、コバルト、鉄、ニツケル、チタン、ケイ素、ア
ルミニウム、銀、白金等の金属又はそれらの酸化物が好
ましく用いられる。これらは単独で、又は２種以上の混
合物又は複合物として用いられる。より詳細には、例え
ば、二酸化マンガンのような単元触媒、二酸化マンガン
−活性炭、二酸化マンガン−二酸化チタン、酸化銅−二
酸化チタン、酸化コバルト−二酸化チタン、酸化第二鉄
−二酸化チタン、二酸化鉄−金等の二元触媒、二酸化マ
ンガン−酸化コバルト−二酸化チタン、二酸化マンガン
−活性炭−アルカリ金属酸化物、水酸化物又は炭酸塩
等、二酸化マンガン−酸化コバルト−酸化銀、酸化ニツ
ケル−二酸化マンガン−二酸化チタン等の三元触媒を挙
げることができる。しかし、本発明の方法においては、
用いる触媒は、これらに限定されるものではない。

【００１７】これら触媒は、通常、担体に担持されて、
種々の形状の構造物、例えば、ハニカム成形体、ペレツ
ト状物、円柱状物、板状物、パイプ状物等として用いら
れる。このように、触媒が担体に担持された構造物とし
て用いられる場合、かかる構造物における触媒の担持量
は、通常、５０重量％以上が好ましく、特に、７５重量
％以上が好ましい。 このような触媒構造体の製造も、
前述したフイルターと同様に、既に、種々の触媒の技術
分野においてよく知られており、本発明において用いる
触媒構造体も、例えば、含浸法、混練法、共沈法、酸化
物混合法等の方法によつて適宜に調製される。このよう
な触媒構造体の調製においても、必要に応じて、有機バ
インダーや成形助剤を用いたり、得られる触媒構造体の
機械的強度を高めるために無機繊維等の補強材を用いる
ことができる。

【００１８】本発明の方法において、有臭成分を前述し
たような触媒の存在下に酸化分解させるに際して、オゾ
ンは、脱臭を目的とする気体等が含む有臭成分の種類や
濃度、処理温度、用いる触媒の種類や量によつて適宜に
その使用量又は共存量が選択される。例えば、有臭成分
が硫化水素であるときは、この硫化水素１モル当りにオ
ゾン１〜２モルを用いることが好ましい。有臭成分がア
ンモニアであるときは、アンモニア１モル当りにオゾン
１〜３モルを用いることが好ましい。また、有臭成分が
メチルメルカプタンであるときは、通常、メチルメルカ
プタン１モル当りにオゾン１〜４モルを用いることが好
ましい。しかし、例えば、脱臭を目的とする気体等にお
ける有臭成分の濃度が高いような場合、その有臭成分の
分解率を高めるために、オゾンを上記した範囲を越えて
多量に用いることは何ら差し支えない。反面、余りに多
量のオゾンを用いて、脱臭処理後の気体等の中に余剰オ
ゾンが多量に残留するようなことは避けるべきである。

【００１９】本発明の方法において、有臭成分を含む気
体等を触媒の存在下にオゾンと接触させるときの反応温
度は、通常、０〜４０℃の範囲が好ましく、特に、１０
〜３０℃の範囲が好ましい。反応温度が０℃よりも低い
ときは、反応速度が遅すぎるきらいがあり、４０℃を越
えるときは、特に、それに対応する利益もなく、むし
ろ、有臭成分を含む気体等の昇温に不必要なエネルギー
費用を必要として、プロセスの経済性に劣ることとな
る。

【００２０】更に、触媒と有臭成分を含む気体等との接
触は、面積速度５〜５０の範囲で行なうことが好まし
い。ここに、面積速度とは、有臭成分を含む気体の反応
量（Ｎ立方メートル／時）を単位容積の触媒当りの気体
接触面積（平方メートル／立方メートル）にて除した値
である。面積速度が５よりも小さいときは、不必要に多
量の触媒を必要とし、他方、５０を越えるときは、有臭
成分の分解効率が低く、満足すべき結果を得ることが困
難である。

【００２１】

【実施例】以下に参考例と共に実施例を挙げて本発明を
説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定され
るものではない。

【００２２】 Ａ．触媒の調製触媒の製造 例１ 比表面積４８平方メートル／ｇの二酸化マンガン７０４
ｇをチタニアゾル（二酸化チタン含有量１５０ｇ／ｌ）
１０３４mlに加え、これに更にガラスビーズ２５０ｇを
加えて、３０分間攪拌混合してスラリーを得た。このス
ラリーを空隙率８１％、ピツチ4.０mmのセラミツクスフ
アイバー製のコルゲート状ハニカムに含浸させ、二酸化
マンガン／二酸化チタン（モル比８２／１８）を担持率
９５％にて担持させた二元触媒としてのハニカム構造体
を調製した。

【００２３】 Ｂ．低級脂肪酸フイルターの作製作製 例１ 木節粘土を１００℃で１８時間乾燥させた後、スクリー
ンの目開きが0.５mm径であるサンプルミルにて粉砕し
た。同様に、スクリーンの目開きが0.５mm径であるサン
プルミルにて活性炭（武田薬品工業（株）製強力「白
鷺」（登録商標）を粉砕した。

【００２４】上記粘土の粉砕物２０Ｋｇと活性炭の粉砕
物２０ＫｇとをＶブレンダーにて粉砕混合した後、これ
にメチルセルロース系有機バインダー（ユケン工業製Ｙ
Ｂ−３２）２Ｋｇと水とを加え、ニーダーにて十分に混
練して、坏土を調製した。この坏土をハニカム押出用ダ
イスを備えたオーガスクリユー式押出機に投入し、ハニ
カム状物に押出成形した。この押出成形において、押出
圧力３０〜３５ｋｇ／ｃｍ² となるように、坏土の水分
調節を行なつた。

【００２５】次いで、このハニカム状物を常温にて通風
乾燥した後、窒素雰囲気中、５℃／時の昇温速度で４０
０℃まで昇温した後、その温度で３時間保持した。この
後、１０℃／時の降温速度で冷却して、開口率５５％、
ピツチ1.８ｍｍのハニカム成形体を得た。このハニカム
成形体の吸水率は２３％であつた。

【００２６】作製 例２作製 例１において得たハニカム成形体の一部を切出し、
３００ｇ／Ｌの水酸化カリウム水溶液に浸漬し、余剰の
水分を除いた後、１２０℃で３時間通風乾燥させて、活
性炭／水酸化カリウム（重量比９3.５／6.５）の二成分
系低級脂肪酸フイルターとしてのハニカム構造体を作製
した。

【００２７】作製 例３作製 例２において、水酸化カリウム水溶液に代えて、３
００ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いた以外は、
作製例１と同様にして、活性炭／水酸化ナトリウム（重
量比９3.５／6.５）の二成分系低級脂肪酸フイルターを
作製した。

【００２８】作製 例４作製 例２において、水酸化カリウム水溶液に代えて、３
００ｇ／ｌの水酸化リチウム水溶液を用いた以外は、作
製例１と同様にして、活性炭／水酸化リチウム（重量比
９3.５／6.５）の二成分系低級脂肪酸フイルターを作製
した。

【００２９】作製 例５作製 例１において、ハニカム成形体を作製する工程にお
いて、活性炭２０Ｋｇと共に炭酸マグネシウム2.２２Ｋ
ｇを用いた以外は、作製例１と同様にして、活性炭／炭
酸マグネシウム（重量比９０／１０）の二成分系低級脂
肪酸フイルターを作製した。

【００３０】作製 例６作製 例１において、ハニカム成形体を作製する工程にお
いて、活性炭２０ＫｇKgと共に炭酸カルシウム2.２２Ｋ
ｇを用いた以外は、作製例１と同様にして、活性炭／炭
酸カルシウム（重量比９０／１０）の二成分系低級脂肪
酸フイルターを作製した。

【００３１】作製 例７作製 例１において、ハニカム成形体を作製する工程にお
いて、活性炭２０Ｋｇと共に炭酸ストロンチウム2.２２
Ｋｇを用いた以外は、作製例１と同様にして、活性炭／
炭酸ストロンチウム（重量比９０／１０）の二成分系低
級脂肪酸フイルターを作製した。

【００３２】作製 例８作製 例１において、ハニカム成形体を作製する工程にお
いて、活性炭２０ｋｇと共に炭酸バリウム2.２２ｋｇを
用いた以外は、作製例１と同様にして、活性炭／炭酸バ
リウム（重量比９０／１０）の二成分系低級脂肪酸フイ
ルターを作製した。

【００３３】作製 例９作製 例６において得たハニカム成形体に作製例２と同様
に水酸化カリウム処理して、活性炭／炭酸カルシウム／
水酸化カリウム（重量比８４／9.５／6.５）の三成分系
低級脂肪酸フイルターを作製した。

【００３４】作製 例１０作製 例６において得たハニカム成形体に作製例２と同様
に水酸化ナトリウム処理して、活性炭／炭酸カルシウム
／水酸化ナトリウム（重量比８４／9.５／6.５）の三成
分系低級脂肪酸フイルターを作製した。

【００３５】 Ｃ．触媒活性試験 上記作製例１〜１０で得たそれぞれの低級脂肪酸フイル
ター及び触媒を用いて、図１にそのフローシートを示す
ような試験装置構成を用いて、下記の反応条件下に触媒
活性試験を行なつた。

【００３６】 反応条件 空間速度 ：２００００／時 反応温度 ：２０℃ 入口オゾン濃度：１０ｐｐｍ 有臭成分 ： メチルメルカプタン：５ｐｐｍ プロピオン酸 ：１ｐｐｍ

【００３７】このような条件下に触媒反応器の前段と後
段に低級脂肪酸フイルターを装着し、初期及び１００時
間後のオゾン分解率及び有臭成分分解率を測定して、触
媒の劣化の程度を調べた。比較例として、触媒の後段に
のみ、低級脂肪酸フイルターを装着し、同様にして、初
期及び１００時間後のオゾン分解率及び有臭成分分解率
を測定して、触媒の劣化の程度を調べた。更なる比較例
として、触媒反応器に低級脂肪酸フイルターを装着する
ことなく、上記同様にして、触媒活性試験を行なつた。

【００３８】触媒活性は次のようにして調べた。即ち、
空気をオゾン発生機１に導き、所定濃度のオゾンを含有
させ、有臭成分と共に低級脂肪酸を含む気体をこのオゾ
ン含有空気と共に混合し、この混合気体を触媒を充填し
た反応器２及び低級脂肪酸フイルター３（以下、反応器
とフイルターの集合体を処理装置と称する。）を通過せ
しめて、これを反応器で脱臭し、フイルターで低級脂肪
酸を除去し、かくして脱臭処理した気体の一部をオゾン
分析器４に導いて、ここで処理後の気体中の残留オゾン
を定量分析して、オゾン分解率を求めた。また、脱臭処
理後の気体の残部は、これをガスクロマトグラフ５に導
いて、残存する有臭成分を定量分析して、有臭成分分解
率を求めた。

【００３９】ここに、オゾン分解率及び有臭成分分解率
は、それぞれオゾン分析計及びガスクロマトグラフにて
測定される処理装置入口及び出口におけるそれぞれの濃
度から次式によつて算出される。 分解率（％）＝〔（入口濃度−出口濃度）／入口濃度〕×１００ 以上の結果を表１及び表２に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【発明の効果】表１及び表２に示す結果から明らかなよ
うに、本発明の方法によれば、触媒反応器の前段と後段
に低級脂肪酸吸収フイルター又は吸着フイルターを装着
することによつて、長時間にわたつてオゾン分解率及び
有臭成分分解率を高く保持して、低級脂肪酸を含む生活
環境の気体を脱臭処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、触媒活性試験を行なうためのフローシート
を示す。

【符号の説明】

１…オゾン発生器、２…触媒反応器、３…低級脂肪酸フ
イルター、４…オゾン分析器、５…ガスクロマトグラ
フ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−139017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−81123（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−150414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−16272（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 53/86 B01D 53/38 B01D 53/81

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有臭成分と共に低級脂肪酸を含む生活環境
   の気体を触媒を充填した反応器に循環して導いて、上記
   有臭成分をオゾンを用いて触媒上で接触酸化分解する方
   法において、活性炭からなる吸着剤又は吸収剤を備えた
   吸着又は吸収フィルターを反応器の前段と後段とに設置
   して、上記低級脂肪酸を吸着又は吸収して除去すること
   を特徴とする有臭成分と共に低級脂肪酸を含む生活環境
   の気体の脱臭方法。
2. 【請求項２】有臭成分と共に低級脂肪酸を含む生活環境
   の気体を触媒を充填した反応器に循環して導いて、上記
   有臭成分をオゾンを用いて触媒上で接触酸化分解する方
   法において、活性炭３０〜９9.９重量％とアルカリ金属
   又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物又は炭酸塩７
   ０〜0.１重量％とからなる吸着剤又は吸収剤を備えた吸
   着又は吸収フィルターを反応器の前段と後段とに設置し
   て、上記低級脂肪酸を吸着又は吸収して除去することを
   特徴とする有臭成分と共に低級脂肪酸を含む生活環境の
   気体の脱臭方法。
3. 【請求項３】吸着剤又は吸収剤が活性炭とリチウム、ナ
   トリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウム及
   びバリウムの酸化物、水酸化物又は炭酸塩から選ばれる
   少なくとも１種とからなる請求項２に記載の生活環境の
   気体の脱臭方法。
4. 【請求項４】触媒が銅、マンガン、コバルト、鉄、ニッ
   ケル、チタン、ケイ素、アルミニウム、銀及び白金から
   選ばれる金属又はその酸化物からなる請求項１に記載の
   生活環境の気体の脱臭方法。
5. 【請求項５】触媒が二酸化マンガン−二酸化チタンから
   なる請求項１に記載の生活環境の気体の脱臭方法。 【０００１】