JP3284226B2 - 活性炭オゾン分解材及びその製造方法 - Google Patents

活性炭オゾン分解材及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は電子写真複写機、レーザービームプリンタ、
ファクシミリ等のコロナ放電装置を有し、該コロナ放電
装置から発生するオゾンを分解するオゾン分解材に関す
る。 (従来の技術) オゾンは強力な酸化作用を有する為、空気中や水中の
浮遊菌の殺菌、脱臭、浄化剤として各方面で利用されて
いるが、反面オゾンは特異臭のある気体であり、空気中
に0.1ppmの濃度で存在するだけで息切れ、めまい、頭
痛、吐き気などをもよおすという人体に有害な作用を及
ぼすので大気中に存在するオゾンは充分に除去される必
要がある。特に電子写真複写機、レーザービームプリン
タ、ファクシミリではコロナ放電によりオゾンが発生
し、環境を汚染するので、これを除去することが大きな
課題となっている。 従来よりオゾンを分解する材料としては、二酸化マン
ガン、酸化ニッケル、酸化銅等の金属酸化物が知られて
いるが、これらの金属酸化物は常温では分解効率が低
く、低温の廃棄ガス処理には不向きである。また従来よ
り粉末状、粒状、繊維状の活性炭がオゾンの分解材とし
て使用されているが分解効率の経時的な低下が著しい欠
点を有していた。これらの問題を解決する為に先に述べ
た活性炭に上述の金属酸化物や白金、パラジウム等の貴
金属類を担持したものや、活性炭の細孔に特徴をもたせ
たものが考案されているが、高価であるという欠点をあ
わせもっている。 (発明が解決しようとする課題) 本発明はオゾン分解材における前記従来の欠点、すな
わち、触媒分解作用における低温でのオゾン分解効率の
低さ、活性炭素における分解効率の経時的な低下を解消
すると同時に安価なオゾン分解材を提供するものであ
る。 (課題を解決するための手段) かかる従来のオゾン分解材に関する問題点を解決する
ために本発明者らは活性炭のオゾン分解性について鋭意
検討した結果本発明に到達した。すなわち本発明は (1) BET法で求めた比表面積が700〜2000m2/g、Cran
ston−Inkley法で求めた直径30〜300Åの細孔容積(TPV
値)が0.1〜0.6cc/gである粉末状および/又は繊維状活
性炭であって、かつ塩酸消費量から求められる塩基性度
が0.9〜5.0ミリ当量(meq)/gである活性炭オゾン分解
材及び (2) 活性炭にアルカリ金属化合物および/又はアル
カリ土類金属化合物の1種以上を添着し、不活性雰囲気
下で300〜1200℃で熱処理することを特徴とする活性炭
オゾン分解材の製造方法である。 活性炭素材は多数の細孔を有するが、製造法すなわち
原材料、焼成温度等によってその量が異なり、BET法で
求められる比表面積が異なる。なお、BET法による比表
面積及びCranston−Inkley法の細孔面積については、慶
伊富長著「吸着」(共立全書)P.95〜P.105、P.119〜P.
130(1965年)に従った。本発明による活性炭オゾン分
解材はBET法で求めた比表面積が700〜2000m2/g、好まし
くは900〜1800m2/gである。700m2/g以下ではオゾンの分
解材に対する接触面積が小さく、オゾン分解効率が低
く、2000m2/g以上では実質的に微細孔が増加しオゾン分
解効率の点で望ましくない。また本発明の活性炭オゾン
分解材のTPV値は0.1〜0.6cc/gである。0.1以下ではオゾ
ン分解効率が不十分で0.6以上では添着するアルカリ、
アルカリ土類金属化合物との相剰作用で反応が急激に進
みすぎ望ましくない。 本発明における活性炭オゾン分解材の塩基性度は後述
する塩酸消費量が0.9〜5.0meq/g好ましくは1.0〜3.0meq
/gである。0.9meq/g以下ではオゾンの分解効率の向上及
びオゾン分解性の寿命の向上の効果が小さく、5.0meq/g
以上になるとオゾンとの反応活性が強くなり、急激なオ
ゾン分解を惹起し、燃焼等の現象を誘発し望ましくな
い。 本発明の活性炭に塩基性を付与する方法は、(1)と
して活性炭を不活性気流下で300〜1200℃好ましくは400
〜900℃で再加熱焼成処理するか、(2)としてアルカ
リ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物を
活性炭に付着させる方法及び(3)としてアルカリ金属
および/またはアルカリ土類金属化合物を付着後300〜1
200℃好ましくは400〜900℃で加熱焼成添着させる方法
があるが(3)の方法が抄紙などの湿工程での脱着が少
ない点で最も望ましい。 前記(2)、(3)の方法における活性炭に所望の塩
基性を付与する物質はリチウム、ナトリウム、カリウム
等のアルカリ金属の無機酸塩及び有機酸塩あるいはカル
シウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の無機酸お
よび有機酸塩あるいは水酸化物である。代表的化合物は
アルカリ金属の硝酸塩、リン酸塩、醋酸塩、炭酸塩など
で好ましい具体的化合物は硝酸ナトリウム、リン酸ナト
リウムである。 上記アルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類
金属化合物による塩基性の付与は、該化合物の溶液を活
性炭素材に含浸あるいはスプレー等の方法で添着し、溶
媒を蒸発させるかまたは溶媒除去後300〜1200℃好まし
くは400〜900℃で焼成する方法でなされる。 次に具体的な製造法について説明する。本発明のオゾ
ン分解材は、通常市販されている活性炭を不活性雰囲気
下または真空中で400℃〜800℃にて加熱するか、通常市
販の活性炭に、活性炭の重量1gあたり1.0×10-4〜1.0×
10-3モルのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類
金属塩の1種以上の塩を添加し、上述の条件にて加熱す
ることにより製造される。この場合、使用される雰囲気
ガスはN2、Arが望ましいが、800℃以下で化学変化を起
さないガスであればこれに限定するものではない。上述
の金属塩を使用する場合、使用する塩類としてはアルカ
リ金属および/またはアルカリ土類金属の硝酸塩、炭酸
塩、リン酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、アルミン酸塩、ケイ
酸塩を用いることがのぞましいが、これに記載されてな
い他の有機酸塩を使用してもよい。これらの塩類は水溶
性の塩の場合、所定の濃度の水溶液を調製し、活性炭を
溶液中に分散せしめろ過後乾燥することによって担持さ
れる。また水に不溶の塩の場合必要量の塩の粉末を水に
分散せしめ、活性炭を分散液に投入後、ろ過することに
よって担持してもよい。さらに分散性を向上させる為に
少量の界面活性剤を用いてもよい。 これらの製造法では高価な貴金属を用いることもなく
原料炭からの収率が高いので安価なオゾン分解材が提供
できる。 さらに本発明のオゾン分解材の形態としては、粒状、
粉末状、繊維状など種々存在するが、使用する環境によ
り任意の形態を選定できる。本発明のオゾン分解材の具
体的な使用法としては粉末状または繊維状のオゾン分解
剤を1種以上の有機または無機系の骨格繊維と少量のバ
インダーにて抄紙し、段ボール状のハニカム成形体に成
形し、オゾンの排出口にとりつけることによってオゾン
を除去することが出来る他、上述の紙をオゾンを発生す
るコロナ放電装置の近傍にはりつけることによっても使
用できる。また(市販されている通常の活性炭紙に)本
発明のオゾン分解材と無機系または有機系のバインダー
と水で調整されたペーストを塗布し、乾燥後上述の方法
で使用してもよい。 (作 用) 本発明の活性炭オゾン分解材はオゾン(O3)を炭酸ガ
ス(CO2)などに化学反応で効率よく分解させるもの
で、活性炭素材の比表面積及び直径30〜300Åの細孔容
積(TPV値)はオゾンとの接触面積を適正化しオゾンと
の反応速度すなわちオゾン分解効率の向上に作用し、ア
ルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の添着はオ
ゾン分解反応の触媒及び活性炭素材(C)の(CO2)へ
の変化(劣化)を防ぐ作用を示すものと推定され、三者
の効果により相剰的にオゾン分解効率を高め、長寿命の
オゾン分解材を提供する。 (実施例) (塩基性度の測定方法) 100℃、24時間真空中で乾燥したオゾン分解材1gを精
秤し、0.1Nの塩酸水溶液60ml中に分散せしめ、密栓し、
25℃、24時間強振する。その後分散液を3000rpm、30分
遠心分離して、分解材を沈でんする。上ずみ液25gを分
取し0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液にてフェノールフタ
レインを指示薬として中和滴定し、溶存する塩酸量を求
める。オゾン分解材によって消費された塩酸量は、オゾ
ン分解材を分散していない塩酸水溶液を滴定して求めた
塩酸量(ブランク値)との差より求められる。 塩酸消費量D(ml):ブランク値−各オゾン分解材の
滴定値 滴定値より以下に示す式にしたがって塩基性基量を算
出する。 K;1/10N NaOH水溶液の規定度(=0.1N×factor) W;サンプルの重量(g) 実施例1、比較例1 比表面積1100m2/g、半径30〜300Åの細孔容積が0.25c
c/gの乾燥した粉末活性炭50gを0.06Mの硝酸ナトリウム
水溶液1に分散し、15minかくはんした。分散液をブ
フナロートにてろ別し80℃の大気中で加熱脱水し、真空
下120℃にて乾燥した。活性炭に担持されている硝酸ナ
トリウム量は、活性炭重量に対し、15×10-4molであっ
た。さらに横型熱処理炉にて600℃、3時間、N2気流下
にて加熱した。処理後の比表面積は1050m2/g、半径30〜
300Åの細孔容積は0.16cc/gであり、塩基性度は1.18meq
/gであった。尚硝酸ナトリウム処理、乾燥後の活性炭を
比較例1とした。 実施例2,3、比較例2 実施例1に用いた活性炭と同じ活性炭を0.06Mリン酸
3ナトリウム水溶液で実施例1と同様の処理をした。乾
燥後担持されているリン酸3ナトリウム量は活性炭重量
に対し1.6×10-4mol/gであった。該活性炭を次いで400
℃で3時間N2気流下で加熱した。 処理後の比表面積は1020m2/g、TPV値は0.13cc/gであ
った。リン酸ナトリウム処理後乾燥した活性炭を実施例
3とした。リン酸ナトリウム処理・乾燥した活性炭を13
00℃で焼成処理した活性炭を比較例2とした。 実施例1〜3、比較例1〜2の活性炭のオゾン分解性
能を下記の方法により評価し、その結果を第1表に示し
た。 (オゾン分解能評価) 上述の実施例により作成されたオゾン分解材を下記に
示される組成によってペーストにした。 (組成) オゾン分解材 15wt% バインダー(アルギン酸ナトリウムNSPLLタイプ) 1.75% 水 83.25wt% 作成されたペーストをかさ速度2.8×10-2g/cc厚み15m
mの発砲ウレタンフォームに乾燥後の添着量が0.02g/cc
になるよう添着し、100℃、2hr空気中にて乾燥した。 オゾン分解材が担持されたウレタンフォームを65mmφ
にカットし、内径65mmのパイレックス製カラム(長さ90
0mm)の中央に設置し、カラム下方よりオゾン1ppmを含
む相対湿度50%、温度25℃の空気を空塔線速度1m/secで
導入し、ウレタンフォーム通過後のオゾン濃度を経時的
に測定した。 オゾン濃度はオゾンモニターDASIBI DY−1500(ダイ
レック社製)にて測定した。
【表1】 (発明の効果) 本発明による活性炭オゾン分解材は初期及び長時間使
用後のオゾン分解性能に優れ、複写機等のコロナ放電装
置から発生するオゾンを効率よく分解する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−24340(JP,A) 特開 昭50−124873(JP,A) 特開 昭53−87972(JP,A) 特開 昭56−168824(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】BET法で求めた比表面積が700〜2000m2/g、
    クライストン・インクレイ法で求めた直径30〜300Åの
    細孔容積(TPV値)が0.1〜0.6cc/gである粉末状および
    /または繊維状活性炭であって、該活性炭にアルカリ金
    属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物の1種
    以上を添着し、不活性雰囲気下で300〜1200℃で熱処理
    した、塩酸消費量から求められる塩基性が0.9〜5.0meq/
    gであることを特徴とする活性炭オゾン分解材。
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