JP3198107B2 - 吸着剤及びその製造方法 - Google Patents
吸着剤及びその製造方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大気中などに存在する一酸化窒素に対して
優れた吸着能を有する吸着剤及びその製造方法に関す
る。
優れた吸着能を有する吸着剤及びその製造方法に関す
る。
［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 工場や自動車の排気ガスには、人体に有害であり、か
つ光化学スモッグ等の環境汚染の原因ともなる窒素酸化
物が多量に含まれている。現在、工場や自動車などの発
生源からの窒素酸化物の排出を抑制するため、脱硝装置
の改良と共に、排出された窒素酸化物を吸着除去する試
みがなされている。また、窒素酸化物を吸着除去するた
めに、活性炭素繊維などの吸着剤が使用されている。し
かしながら、活性炭素繊維は、窒素酸化物のうち、二酸
化窒素に対しては優れた吸着性を示すものの、一酸化窒
素は殆ど吸着しない。従って、諸装置を吸着剤で覆って
保護しても、一酸化窒素が除去されずに吸着剤を通過し
て、装置を腐蝕し、早期に損傷させる。また、低濃度の
一酸化窒素雰囲気中に設置したガスセンサなどのフィル
タとして、活性炭素繊維を使用した場合、一酸化窒素は
フィルタに吸着されることなく、通過してセンサに到達
する。このため、一酸化窒素の濃度変化がセンサに悪影
響を及し、センサの誤動作の原因となる。
つ光化学スモッグ等の環境汚染の原因ともなる窒素酸化
物が多量に含まれている。現在、工場や自動車などの発
生源からの窒素酸化物の排出を抑制するため、脱硝装置
の改良と共に、排出された窒素酸化物を吸着除去する試
みがなされている。また、窒素酸化物を吸着除去するた
めに、活性炭素繊維などの吸着剤が使用されている。し
かしながら、活性炭素繊維は、窒素酸化物のうち、二酸
化窒素に対しては優れた吸着性を示すものの、一酸化窒
素は殆ど吸着しない。従って、諸装置を吸着剤で覆って
保護しても、一酸化窒素が除去されずに吸着剤を通過し
て、装置を腐蝕し、早期に損傷させる。また、低濃度の
一酸化窒素雰囲気中に設置したガスセンサなどのフィル
タとして、活性炭素繊維を使用した場合、一酸化窒素は
フィルタに吸着されることなく、通過してセンサに到達
する。このため、一酸化窒素の濃度変化がセンサに悪影
響を及し、センサの誤動作の原因となる。
一方、特開昭64−85137号公報には、活性炭素繊維の
表面に種々の金属酸化物又は水酸化物を担持させること
により、吸着剤の一酸化窒素に対する吸着能を高める方
法が提案されている。しかし、この吸着剤は、一酸化窒
素に対する吸着能が未だ十分でなく、より高い一酸化窒
素吸着能を有する吸着剤が求められている。
表面に種々の金属酸化物又は水酸化物を担持させること
により、吸着剤の一酸化窒素に対する吸着能を高める方
法が提案されている。しかし、この吸着剤は、一酸化窒
素に対する吸着能が未だ十分でなく、より高い一酸化窒
素吸着能を有する吸着剤が求められている。
本発明の目的は、一酸化窒素に対して高い吸着能を有
する吸着剤及びその製造方法を提供することにある。
する吸着剤及びその製造方法を提供することにある。
［発明の構成］ 前記目的を達成するため、本発明の吸着剤は、吸着能
を有する炭素材の表面に、水酸化鉄と、水酸化銅又は酸
化銅とが担持されており、一酸化窒素を吸着可能であ
る。
を有する炭素材の表面に、水酸化鉄と、水酸化銅又は酸
化銅とが担持されており、一酸化窒素を吸着可能であ
る。
また、本発明の製造方法では、吸着能を有する炭素材
を、鉄イオン及び銅イオンを含む処理液で処理した後、
アルカリで処理する。
を、鉄イオン及び銅イオンを含む処理液で処理した後、
アルカリで処理する。
担体としての炭素材は、吸着能を有する限り、その形
態は、粉状、粒状、繊維状などのいずれであってもよ
い。また、前記炭素材の比表面積及び細孔容積は吸着能
を損わない範囲で選択できるが、通常、一酸化窒素に対
する吸着能を高めるため、比表面積500〜4600cm2/g、好
ましくは1000〜3500m2/g程度、細孔容積0.5〜3.0ml/g、
好ましくは0.75〜2.5ml/g程度である。粉粒状活性炭と
しては、例えば、比表面積500〜1500m2/g程度のものが
使用できる。前記粉粒状活性炭には、賦活処理した光学
的異方性のメソカーボンマイクロビーズも含まれる。こ
の賦活処理されたメソカーボンマイクロビーズは、例え
ば、粒径２〜80μｍ程度であり、比表面積500〜4600m2/
gである。前記活性炭素繊維は、ポリアクリルニトリル
系、フェノール樹脂系やセルロース系炭素繊維、レーヨ
ン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維などの炭素繊維を賦活
したものである。活性炭素繊維の繊維径は、通常、40μ
ｍ以下であり、その比表面積は500〜2500m2/g程度であ
る。これらの炭素材のうち、活性炭素繊維は、その特異
なミクロポア構造に起因して、吸着速度及び吸着能が大
きいという特徴を有するので、好ましい。
態は、粉状、粒状、繊維状などのいずれであってもよ
い。また、前記炭素材の比表面積及び細孔容積は吸着能
を損わない範囲で選択できるが、通常、一酸化窒素に対
する吸着能を高めるため、比表面積500〜4600cm2/g、好
ましくは1000〜3500m2/g程度、細孔容積0.5〜3.0ml/g、
好ましくは0.75〜2.5ml/g程度である。粉粒状活性炭と
しては、例えば、比表面積500〜1500m2/g程度のものが
使用できる。前記粉粒状活性炭には、賦活処理した光学
的異方性のメソカーボンマイクロビーズも含まれる。こ
の賦活処理されたメソカーボンマイクロビーズは、例え
ば、粒径２〜80μｍ程度であり、比表面積500〜4600m2/
gである。前記活性炭素繊維は、ポリアクリルニトリル
系、フェノール樹脂系やセルロース系炭素繊維、レーヨ
ン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維などの炭素繊維を賦活
したものである。活性炭素繊維の繊維径は、通常、40μ
ｍ以下であり、その比表面積は500〜2500m2/g程度であ
る。これらの炭素材のうち、活性炭素繊維は、その特異
なミクロポア構造に起因して、吸着速度及び吸着能が大
きいという特徴を有するので、好ましい。
前記炭素材に担持された水酸化鉄、水酸化銅及び酸化
銅の原子価は、前記炭素材に、一酸化窒素に対する高い
吸着能を付与する限り、特に限定されないが、水酸化鉄
に含まれる鉄の原子価は三価、すなわち水酸化第二鉄で
あるのが好ましい。前記水酸化銅及び酸化銅に含まれる
銅の原子価は二価、すなわち水酸化第二銅及び酸化第二
銅であるのが好ましい。なお、水酸化銅及び酸化銅のう
ち少なくともいずれか一方が炭素材に担持されていれば
よい。
銅の原子価は、前記炭素材に、一酸化窒素に対する高い
吸着能を付与する限り、特に限定されないが、水酸化鉄
に含まれる鉄の原子価は三価、すなわち水酸化第二鉄で
あるのが好ましい。前記水酸化銅及び酸化銅に含まれる
銅の原子価は二価、すなわち水酸化第二銅及び酸化第二
銅であるのが好ましい。なお、水酸化銅及び酸化銅のう
ち少なくともいずれか一方が炭素材に担持されていれば
よい。
水酸化鉄に含まれる鉄と、水酸化銅及び／又は酸化銅
に含まれる銅との割合は、例えば、鉄：銅＝1:0.1〜5.
0、好ましくは1:0.1〜3.0（モル比）程度である。ま
た、水酸化鉄、水酸化銅及び／又は酸化銅の総担持量
は、鉄及び銅として、通常、0.01〜10重量％、好ましく
は0.05〜５重量％程度である。
に含まれる銅との割合は、例えば、鉄：銅＝1:0.1〜5.
0、好ましくは1:0.1〜3.0（モル比）程度である。ま
た、水酸化鉄、水酸化銅及び／又は酸化銅の総担持量
は、鉄及び銅として、通常、0.01〜10重量％、好ましく
は0.05〜５重量％程度である。
水酸化鉄と、水酸化銅及び／又は酸化銅との双方を炭
素材に担持させることにより、炭素材表面の活性、ひい
ては一酸化窒素に対する吸着能を著しく高めることがで
きる。なお、前記水酸化鉄、水酸化銅及び／又は酸化銅
は、通常、分散状態で炭素材に担持されている。
素材に担持させることにより、炭素材表面の活性、ひい
ては一酸化窒素に対する吸着能を著しく高めることがで
きる。なお、前記水酸化鉄、水酸化銅及び／又は酸化銅
は、通常、分散状態で炭素材に担持されている。
以下に、本発明の吸着剤の製造方法について説明す
る。
る。
本発明の吸着剤は、前記炭素材を、鉄イオン、好まし
くは３価の鉄イオンと、銅イオン、好ましくは２価の銅
イオンを含む処理液で処理した後、アルカリで処理する
ことにより得ることができる。
くは３価の鉄イオンと、銅イオン、好ましくは２価の銅
イオンを含む処理液で処理した後、アルカリで処理する
ことにより得ることができる。
なお、前記処理液による処理に先だって、脱気処理な
どにより、予め、炭素材の表面に吸着している空気、異
物等を除去するのが好ましい。
どにより、予め、炭素材の表面に吸着している空気、異
物等を除去するのが好ましい。
前記処理液は、水溶性の鉄塩と、水溶性の銅塩とを用
いて調製できる。水溶性の鉄塩及び銅塩としては、例え
ば、硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩、リン酸塩、酢酸塩、塩素
酸塩、シュウ酸塩などのいずれであってもよい。これら
の水溶性鉄塩及び銅塩は、それぞれ、一種又は二種以上
混合して使用できる。好ましい水溶性の鉄塩は、硫酸第
二鉄、塩化第二鉄などであり、好ましい水溶性の銅塩
は、硫酸銅、塩化第二銅などである。
いて調製できる。水溶性の鉄塩及び銅塩としては、例え
ば、硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩、リン酸塩、酢酸塩、塩素
酸塩、シュウ酸塩などのいずれであってもよい。これら
の水溶性鉄塩及び銅塩は、それぞれ、一種又は二種以上
混合して使用できる。好ましい水溶性の鉄塩は、硫酸第
二鉄、塩化第二鉄などであり、好ましい水溶性の銅塩
は、硫酸銅、塩化第二銅などである。
また、処理液中の鉄イオンと銅イオンとの割合は、鉄
イオン１モルに対して銅イオン0.1〜5.0モル、好ましく
は0.1〜3.0モル程度である。なお、処理液における水溶
性鉄塩及び水溶性銅塩の含有量は、炭素材の処理を損わ
ない範囲で適宜選択できる。
イオン１モルに対して銅イオン0.1〜5.0モル、好ましく
は0.1〜3.0モル程度である。なお、処理液における水溶
性鉄塩及び水溶性銅塩の含有量は、炭素材の処理を損わ
ない範囲で適宜選択できる。
処理液による炭素材の処理は、処理液への炭素材の浸
漬、処理液の噴霧などの種々の態様で行なうことができ
る。好ましい方法は、炭素材を処理液に浸漬する方法で
ある。
漬、処理液の噴霧などの種々の態様で行なうことができ
る。好ましい方法は、炭素材を処理液に浸漬する方法で
ある。
処理液で処理された炭素材は、アルカリによる処理工
程に供される。アルカリ処理により、前記水溶性鉄塩及
び水溶性銅塩は加水分解される。
程に供される。アルカリ処理により、前記水溶性鉄塩及
び水溶性銅塩は加水分解される。
アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化
物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属
の炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなど
のアルカリ金属の炭酸水素塩；酢酸ナトリウムなどのア
ルカリ金属と有機酸との塩；及びアンモニアなどの有機
塩基などが挙げられる。これらのアルカリは、一種又は
二種以上混合して使用できる。これらのアルカリのう
ち、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、
アルカリ金属の炭酸水素塩、特にアルカリ金属の水酸化
物が好ましい。前記アルカリは、通常、水溶液として使
用される。
化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化
物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属
の炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなど
のアルカリ金属の炭酸水素塩；酢酸ナトリウムなどのア
ルカリ金属と有機酸との塩；及びアンモニアなどの有機
塩基などが挙げられる。これらのアルカリは、一種又は
二種以上混合して使用できる。これらのアルカリのう
ち、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、
アルカリ金属の炭酸水素塩、特にアルカリ金属の水酸化
物が好ましい。前記アルカリは、通常、水溶液として使
用される。
アルカリによる処理は、前記処理液に浸漬して取出し
た炭素材をアルカリ水溶液に浸漬する方法、処理液から
取出した炭素材にアルカリ水溶液を噴霧する方法など、
種々の態様で行なうことができるが、炭素材を前記処理
液に浸漬した状態でアルカリを添加する方法が好まし
い。なお、アルカリの添加量は、前記水溶性鉄塩及び銅
塩を加水分解できる範囲で選択でき、通常、混合液のpH
が８以上、好ましくは10以上となる量である。
た炭素材をアルカリ水溶液に浸漬する方法、処理液から
取出した炭素材にアルカリ水溶液を噴霧する方法など、
種々の態様で行なうことができるが、炭素材を前記処理
液に浸漬した状態でアルカリを添加する方法が好まし
い。なお、アルカリの添加量は、前記水溶性鉄塩及び銅
塩を加水分解できる範囲で選択でき、通常、混合液のpH
が８以上、好ましくは10以上となる量である。
アルカリを添加した後、熟成するのが好ましい。熟成
は、例えば、約１時間〜12時間程度放置することにより
行なうことができる。
は、例えば、約１時間〜12時間程度放置することにより
行なうことができる。
アルカリ処理により前記水溶性鉄塩及び銅塩を加水分
解した後、炭素材を、洗浄工程、乾燥工程に供すること
により、本発明の吸着剤が得られる。なお、乾燥工程に
おいて、加水分解により生成した水酸化銅は、乾燥条件
により酸化銅となる場合がある。
解した後、炭素材を、洗浄工程、乾燥工程に供すること
により、本発明の吸着剤が得られる。なお、乾燥工程に
おいて、加水分解により生成した水酸化銅は、乾燥条件
により酸化銅となる場合がある。
［発明の効果］ 本発明の吸着剤は、一酸化炭素に対して優れた吸着能
を有している。
を有している。
また、本発明の製造方法によれば、一酸化窒素に対し
て優れた吸着能を有する吸着剤を得ることができる。
て優れた吸着能を有する吸着剤を得ることができる。
［実施例］ 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 公称比表面積1500m2/gのセルロース系活性炭素繊維
（東洋紡績（株）製、商品名KF1500）2.5gを、温度110
℃、圧力10mPaで２時間脱気処理して、ミクロポアなど
の繊維表面に存在している気体及び表面に付着している
異物を除去した。脱気処理した活性炭素繊維を、0.6モ
ル／の硫酸銅と0.6モル／の硫酸第二鉄との混合比
を調整することにより、鉄イオンと銅イオンとの割合
が、Fe3+:Cu2+＝1:0.3である処理液を調製した。
（東洋紡績（株）製、商品名KF1500）2.5gを、温度110
℃、圧力10mPaで２時間脱気処理して、ミクロポアなど
の繊維表面に存在している気体及び表面に付着している
異物を除去した。脱気処理した活性炭素繊維を、0.6モ
ル／の硫酸銅と0.6モル／の硫酸第二鉄との混合比
を調整することにより、鉄イオンと銅イオンとの割合
が、Fe3+:Cu2+＝1:0.3である処理液を調製した。
次いで、炭素材が浸漬した状態で、前記処理液に、1N
の水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを13とし、混
合液を、30℃で６時間放置して加水分解処理と熟成を行
なった。
の水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを13とし、混
合液を、30℃で６時間放置して加水分解処理と熟成を行
なった。
加水分解後、炭素材を取出し、水洗した後、室温下、
100mPaの条件で３時間真空乾燥を行なうことにより吸着
剤を得た。
100mPaの条件で３時間真空乾燥を行なうことにより吸着
剤を得た。
実施例２ 処理液中のFe3+:Cu2+＝1:1とする以外、実施例１と同
様にして、吸着剤を得た。
様にして、吸着剤を得た。
実施例３ 処理液中のFe3+:Cu2+＝1:3とする以外、実施例１と同
様にして、吸着剤を得た。
様にして、吸着剤を得た。
比較例 処理液として、0.6モル／の硫酸第二鉄の水溶液を
用いる以外、実施例１と同様にして、吸着剤を得た。
用いる以外、実施例１と同様にして、吸着剤を得た。
試験例１ 実施例１〜３及び比較例で得た吸着剤の吸着性能を、
吸着等温線を求めることにより評価した。すなわち、実
施例１〜３及び比較例で得た約100mgの吸着剤を、温度1
10℃、圧力10-4Torrの条件で、２時間前処理した後、温
度30℃で、一酸化窒素を、圧力が600Torrになるまで段
階的に導入した。一酸化窒素を導入する各段階で、吸着
に伴う重量変化が安定したときの吸着量を、石英スプリ
ングを用いた重量法により測定した。なお、各段階で重
量が安定するのは、通常、一酸化窒素を導入した後、約
２時間であった。
吸着等温線を求めることにより評価した。すなわち、実
施例１〜３及び比較例で得た約100mgの吸着剤を、温度1
10℃、圧力10-4Torrの条件で、２時間前処理した後、温
度30℃で、一酸化窒素を、圧力が600Torrになるまで段
階的に導入した。一酸化窒素を導入する各段階で、吸着
に伴う重量変化が安定したときの吸着量を、石英スプリ
ングを用いた重量法により測定した。なお、各段階で重
量が安定するのは、通常、一酸化窒素を導入した後、約
２時間であった。
結果を第１図に示す。
第１図より、実施例１〜３で得られた吸着剤は、酸化
鉄のみが担持された比較例の吸着剤よりも、吸着能が大
きい。
鉄のみが担持された比較例の吸着剤よりも、吸着能が大
きい。
第１図は実施例１〜３及び比較例で得られた吸着剤の試
験結果を示す吸着等温線である。
験結果を示す吸着等温線である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０１Ｂ 31/08 (56)参考文献 特開 昭62−193633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−153520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−27989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−70888（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−207448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−58330（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−251253（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−85137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−35082（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−50981（ＪＰ，Ｂ１) 触媒討論会講演会予稿集 Ｖｏｌ．43 （Ａ）Ｐ．16−17（1978) 現代化学 Ｎｏ．12（1987）Ｐ．18− 22 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 20/20 B01D 53/02 B01D 53/56 B01D 53/81 B01J 23/745 C01B 31/08
Claims (3)
- 【請求項１】吸着能を有する炭素材に、水酸化鉄と、水
酸化銅又は酸化銅とが担持されている一酸化窒素を吸着
可能な吸着剤。 - 【請求項２】水酸化鉄に含まれる鉄と、水酸化銅又は酸
化銅に含まれる銅との割合が、鉄：銅＝1:0.1〜5.0（モ
ル比）である請求項１記載の吸着剤。 - 【請求項３】吸着能を有する炭素材を、鉄イオン及び銅
イオンを含む処理液で処理した後、アルカリで処理する
吸着剤の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27188290A JP3198107B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 吸着剤及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27188290A JP3198107B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 吸着剤及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04150940A JPH04150940A (ja) | 1992-05-25 |
| JP3198107B2 true JP3198107B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=17506223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27188290A Expired - Fee Related JP3198107B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 吸着剤及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198107B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108031241B (zh) * | 2017-12-13 | 2021-03-19 | 西安凯立新材料股份有限公司 | 一种雾霾吸收剂及其制备方法和再生方法 |
| SG11202007692QA (en) * | 2018-03-05 | 2020-09-29 | Basf Corp | Adsorbent compositions for carbon monoxide removal |
| JP7177840B2 (ja) * | 2018-08-10 | 2022-11-24 | 株式会社フジタ | リン又はヒ素を吸着する吸着材の製造方法 |
-
1990
- 1990-10-09 JP JP27188290A patent/JP3198107B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 現代化学 Ｎｏ．１２（１９８７）Ｐ．１８−２２ |
| 触媒討論会講演会予稿集 Ｖｏｌ．４３（Ａ）Ｐ．１６−１７（１９７８） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04150940A (ja) | 1992-05-25 |
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