JP3318607B2 - 新型選択的ｎｈ３脱臭法 - Google Patents
新型選択的ｎｈ３脱臭法Info
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- JP3318607B2 JP3318607B2 JP2000036366A JP2000036366A JP3318607B2 JP 3318607 B2 JP3318607 B2 JP 3318607B2 JP 2000036366 A JP2000036366 A JP 2000036366A JP 2000036366 A JP2000036366 A JP 2000036366A JP 3318607 B2 JP3318607 B2 JP 3318607B2
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- hol
- adsorption
- adsorbed
- adsorbent
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化学工場、飼料・肥料
製造工場、食品製造工場等の工場排気ガス、畜産・ヘイ
獣処理場、下水・用水・廃棄物処理施設、建設作業現
場、汚物堆積場、ゴミ集積場、サービス業、トイレなど
生活場所・生活環境等の分野で選択的に悪臭成分である
NH3を取り除くために使用できる。
製造工場、食品製造工場等の工場排気ガス、畜産・ヘイ
獣処理場、下水・用水・廃棄物処理施設、建設作業現
場、汚物堆積場、ゴミ集積場、サービス業、トイレなど
生活場所・生活環境等の分野で選択的に悪臭成分である
NH3を取り除くために使用できる。
【０００２】
【従来の技術】NH3ガスは主要な悪臭成分であり、近年
生活レベルの向上と共に高度なNH3脱臭剤の開発が要望
されつつある。従来NH3成分を含む臭気成分を取り除く
方法として、（１）直接燃焼法、（２）触媒酸化法、
（３）吸着法、（４）低温凝縮法、（５）湿式吸収法、
（６）生物脱臭法、（７）オゾン酸化法、（８）消・脱
臭剤法などの方法が挙げられる（p213、「大気汚染防止
機器」、産業調査会編、事典出版センター、１９９５年
３月初版）。 （１）、（４）、（５）、（７）の諸方
法は高温或いは低温を維持するために余分なエネルギー
が必要であったり、吸収剤や有毒なオゾンガスを使用し
たり、装置が大きくて家庭などの生活環境では使用でき
ない等の欠点がある。触媒酸化法、特にアメニテイ触媒
法が近年脚光を浴びているが、比較的高い温度を維持す
る必要があるほか、高湿度での使用による触媒能の低下
や触媒毒問題の解消などの不利な面を持っている。ま
た、消・脱臭剤法は臭いをマスキングするだけであって
臭気成分を根本的に除去できず、生物脱臭法もメンテナ
ンスの難しさなど家庭内で使用するには難点がある。
生活レベルの向上と共に高度なNH3脱臭剤の開発が要望
されつつある。従来NH3成分を含む臭気成分を取り除く
方法として、（１）直接燃焼法、（２）触媒酸化法、
（３）吸着法、（４）低温凝縮法、（５）湿式吸収法、
（６）生物脱臭法、（７）オゾン酸化法、（８）消・脱
臭剤法などの方法が挙げられる（p213、「大気汚染防止
機器」、産業調査会編、事典出版センター、１９９５年
３月初版）。 （１）、（４）、（５）、（７）の諸方
法は高温或いは低温を維持するために余分なエネルギー
が必要であったり、吸収剤や有毒なオゾンガスを使用し
たり、装置が大きくて家庭などの生活環境では使用でき
ない等の欠点がある。触媒酸化法、特にアメニテイ触媒
法が近年脚光を浴びているが、比較的高い温度を維持す
る必要があるほか、高湿度での使用による触媒能の低下
や触媒毒問題の解消などの不利な面を持っている。ま
た、消・脱臭剤法は臭いをマスキングするだけであって
臭気成分を根本的に除去できず、生物脱臭法もメンテナ
ンスの難しさなど家庭内で使用するには難点がある。
【０００３】これらの方法に対し、吸着法は建屋内の臭
気成分の処理など、ガス量が比較的大きく、低濃度の臭
気成分の処理に適する優れた点を持つ。近年吸着法と触
媒酸化法との組み合わせは臭気処理法の主流になりつつ
ある。特に環境基準値の小さな、主な臭気成分であるNH
3（環境基準値：臭気強度2.5-3.5で1-5ppm）の深度脱臭
処理には吸着法は効果が大きい。しかし、現在吸着法で
主に使われる吸着剤は活性炭であり、やや高価である。
活性炭は臭気成分以外のガス成分をも容易に吸着し、臭
気成分に対する吸着選択性に欠けていることや程度が小
さいが湿分による影響が残る等の欠点がある。従って、
より安価で、臭気成分に対して選択的に吸着出来る新し
い吸着剤の開発が望まれてきた。
気成分の処理など、ガス量が比較的大きく、低濃度の臭
気成分の処理に適する優れた点を持つ。近年吸着法と触
媒酸化法との組み合わせは臭気処理法の主流になりつつ
ある。特に環境基準値の小さな、主な臭気成分であるNH
3（環境基準値：臭気強度2.5-3.5で1-5ppm）の深度脱臭
処理には吸着法は効果が大きい。しかし、現在吸着法で
主に使われる吸着剤は活性炭であり、やや高価である。
活性炭は臭気成分以外のガス成分をも容易に吸着し、臭
気成分に対する吸着選択性に欠けていることや程度が小
さいが湿分による影響が残る等の欠点がある。従って、
より安価で、臭気成分に対して選択的に吸着出来る新し
い吸着剤の開発が望まれてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は簡単に製造で
き、排気ガス中或いは空気中の他成分の影響を受けず臭
気成分であるNH3だけを吸着する吸着剤の開発を課題と
する。
き、排気ガス中或いは空気中の他成分の影響を受けず臭
気成分であるNH3だけを吸着する吸着剤の開発を課題と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を進めた結果、（２×２）トンネルポア構造を持つホラ
ンダイト型マンガン酸化物（クリフ゜トメレン型マンガン酸化物
或いはα-MnO2とも言う）の一種であるH-Holが水を含む
他の混合ガス成分から臭気成分NH3だけを選択的に吸着
できる性質を持ち、NH3を吸着した後のH-Holを高温脱着
若しくは希酸で洗浄することにより再生すれば、繰り返
し効果的にNH3臭気を選択除去できることを発見した。
を進めた結果、（２×２）トンネルポア構造を持つホラ
ンダイト型マンガン酸化物（クリフ゜トメレン型マンガン酸化物
或いはα-MnO2とも言う）の一種であるH-Holが水を含む
他の混合ガス成分から臭気成分NH3だけを選択的に吸着
できる性質を持ち、NH3を吸着した後のH-Holを高温脱着
若しくは希酸で洗浄することにより再生すれば、繰り返
し効果的にNH3臭気を選択除去できることを発見した。
【０００６】本発明方法において使われたホランダイト
型マンガン酸化物は、プロトンを対陽イオンとするのが
必須条件であり、Li2MnO3やα-Mn2O3をH2SO4中において
処理したものであれば、そのままNH3の吸着剤として用
いうる。
型マンガン酸化物は、プロトンを対陽イオンとするのが
必須条件であり、Li2MnO3やα-Mn2O3をH2SO4中において
処理したものであれば、そのままNH3の吸着剤として用
いうる。
【０００７】H-Holを吸着剤としてNH3を吸着する際の吸
着温度は-10℃から100℃まで、最適な温度は室温(20℃)
から70℃までに設定するのが望ましい。また、NH3はNH4
+の形でH-Holのトンネルポアに挿入されるため、NH3ガ
スの濃度が小さくても良く、0ppmから5%の間の方が望ま
しい。NH3と共存する他のガス成分がトンネルポア内に
入らないため濃度に関しては特に限定されない。H-Hol
は単一成分の水に対してNH3に次ぐ吸着量を示すが、NH3
と共存する場合では吸着されないため、湿度に対する要
求は特にない。
着温度は-10℃から100℃まで、最適な温度は室温(20℃)
から70℃までに設定するのが望ましい。また、NH3はNH4
+の形でH-Holのトンネルポアに挿入されるため、NH3ガ
スの濃度が小さくても良く、0ppmから5%の間の方が望ま
しい。NH3と共存する他のガス成分がトンネルポア内に
入らないため濃度に関しては特に限定されない。H-Hol
は単一成分の水に対してNH3に次ぐ吸着量を示すが、NH3
と共存する場合では吸着されないため、湿度に対する要
求は特にない。
【０００８】NH3ガスはNH4 +の形でH-Holに化学吸着され
るため、吸着後のH-Holを再生するために昇温脱離する
必要がある。この時の脱離温度は120℃から250℃の間に
する必要があり、120℃から150℃の間は一番望ましい。
これら条件下で吸着されたNH3ガスは完全に脱着されな
いが、5割以上脱離されるため、これを変動吸着量とし
てH-Holを繰り返しNH3の吸脱着剤として用いることが可
能である。
るため、吸着後のH-Holを再生するために昇温脱離する
必要がある。この時の脱離温度は120℃から250℃の間に
する必要があり、120℃から150℃の間は一番望ましい。
これら条件下で吸着されたNH3ガスは完全に脱着されな
いが、5割以上脱離されるため、これを変動吸着量とし
てH-Holを繰り返しNH3の吸脱着剤として用いることが可
能である。
【０００９】また、吸着後のH-Holを再生するために希
酸に浸し、NH4 +をイオン交換して吸着剤を再びプロトン
化することが可能である。この時使用できる希酸の種類
は塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸と酢酸、クエン酸など
の有機酸で、酸濃度は0.1Nから1Nまでであり、浸す時間
は1時間から2時間の間で十分である。再プロトン化した
吸着剤を120℃から200℃の間で脱水した後再び使うこと
ができる。
酸に浸し、NH4 +をイオン交換して吸着剤を再びプロトン
化することが可能である。この時使用できる希酸の種類
は塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸と酢酸、クエン酸など
の有機酸で、酸濃度は0.1Nから1Nまでであり、浸す時間
は1時間から2時間の間で十分である。再プロトン化した
吸着剤を120℃から200℃の間で脱水した後再び使うこと
ができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な水熱合成で製造
したプロトンを対陽イオンとしたホランダイトマンガン
酸化物を使用すれば、高湿度の条件下でも選択的に臭気
成分であるNH3を吸着により除去し、昇温脱離或いは希
酸洗浄により吸着剤を再生すれば、繰り返し選択的にNH
3の吸-脱着に使用できる。
したプロトンを対陽イオンとしたホランダイトマンガン
酸化物を使用すれば、高湿度の条件下でも選択的に臭気
成分であるNH3を吸着により除去し、昇温脱離或いは希
酸洗浄により吸着剤を再生すれば、繰り返し選択的にNH
3の吸-脱着に使用できる。
【００１１】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明を更
に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら
限定されるものではない。
に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら
限定されるものではない。
【００１２】実施例１ 300℃で脱水したH-Holに極低温（77K）においてN2、
O2、Ar、COガスを、298KにおいてH2O蒸気とNH3ガスをそ
れぞれ導入し、吸着等温線を得た。各ガスの吸着量から
表面積を計算した。表1より、H-HolはNH3とH2Oだけを大
きく吸着し、他のガスは外表面だけに吸着することがわ
かった。
O2、Ar、COガスを、298KにおいてH2O蒸気とNH3ガスをそ
れぞれ導入し、吸着等温線を得た。各ガスの吸着量から
表面積を計算した。表1より、H-HolはNH3とH2Oだけを大
きく吸着し、他のガスは外表面だけに吸着することがわ
かった。
【表１】
【００１３】実施例2 NH3ガスを120℃で脱水したH-Holに導入し、吸着剤表面
の吸着種を赤外分光器で観察した。図1において1402cm
-1付近に吸収ヒ゜ークが認められたため、NH3がNH4 +の形で
ポア内に挿入されていることが分かった。また、200℃
で脱水したH-HolにH2OとNH3を同時に導入し、吸着剤表
面の吸着種を赤外分光器で観察した。これより、NH3単
成分で導入した場合と同程度にNH3が吸着されたことが
わかった。また、200℃で脱水したH-Holに予めNH3を吸
着させた後、飽和水蒸気を導入し、吸着剤表面の吸着種
を赤外分光器で観察した。これより、吸着されたNH3（N
H4 +）による吸収ヒ゜ークの強度は減少せず、水導入により
やや増加したことが認められた。
の吸着種を赤外分光器で観察した。図1において1402cm
-1付近に吸収ヒ゜ークが認められたため、NH3がNH4 +の形で
ポア内に挿入されていることが分かった。また、200℃
で脱水したH-HolにH2OとNH3を同時に導入し、吸着剤表
面の吸着種を赤外分光器で観察した。これより、NH3単
成分で導入した場合と同程度にNH3が吸着されたことが
わかった。また、200℃で脱水したH-Holに予めNH3を吸
着させた後、飽和水蒸気を導入し、吸着剤表面の吸着種
を赤外分光器で観察した。これより、吸着されたNH3（N
H4 +）による吸収ヒ゜ークの強度は減少せず、水導入により
やや増加したことが認められた。
【００１４】実施例3 120℃で真空脱気-25℃でNH3吸着-120℃で真空脱気-25℃
でNH3脱気・・・・・のサイクルでNH3吸-脱着を行っ
た。図2(a)より、サイクル数が増加するにつれてNH3吸
着量が減少するが、4回以後はほぼ一定である。この時
の吸着量は一回目の約半分である。200℃で真空脱水-25
℃でNH3吸着-120℃で真空脱水-25℃でNH3吸着・・・・
・のサイクルでNH3吸-脱着を行い、図2(b)よりH-Holの
吸着特性は殆ど変化しないことがわかった。
でNH3脱気・・・・・のサイクルでNH3吸-脱着を行っ
た。図2(a)より、サイクル数が増加するにつれてNH3吸
着量が減少するが、4回以後はほぼ一定である。この時
の吸着量は一回目の約半分である。200℃で真空脱水-25
℃でNH3吸着-120℃で真空脱水-25℃でNH3吸着・・・・
・のサイクルでNH3吸-脱着を行い、図2(b)よりH-Holの
吸着特性は殆ど変化しないことがわかった。
【００１５】実施例4 120℃で脱水したH-HolにNH3を吸着した後、吸着剤を0.1
NHClに2h浸し、吸着剤表面の吸着種を赤外分光器で観察
した。図3より、NH4 +種が消失することがわかった。
NHClに2h浸し、吸着剤表面の吸着種を赤外分光器で観察
した。図3より、NH4 +種が消失することがわかった。
【００１６】比較例１ 120℃で脱水したH-Hol及びスピネル型マンガン酸化物へ
８torrのNH3を導入する場合のNH3吸着量をそれぞれもと
め、表2にNH3吸着量を示した。この表より、H-Holの方
は大量のNH3を吸着することがわかった。
８torrのNH3を導入する場合のNH3吸着量をそれぞれもと
め、表2にNH3吸着量を示した。この表より、H-Holの方
は大量のNH3を吸着することがわかった。
【表２】
【図１】 200℃で脱水したH-HolにH2OとNH3を同時に導
入する場合、及びNH3を予吸着させたH-Holに飽和水蒸気
を導入する場合の赤外吸収スペクトル。
入する場合、及びNH3を予吸着させたH-Holに飽和水蒸気
を導入する場合の赤外吸収スペクトル。
【図２】 吸―脱着サイクルに於けるH-Holの繰り返しN
H3吸着量。 (a)120℃で真空脱気-25℃でNH3吸着 (b)200℃で真空脱気-25℃でNH3吸着
H3吸着量。 (a)120℃で真空脱気-25℃でNH3吸着 (b)200℃で真空脱気-25℃でNH3吸着
【図３】 120℃で脱水したH-HolにNH3を吸着した後に
吸着剤を0.1NHClに2h浸した後の赤外吸収スペクトル。
吸着剤を0.1NHClに2h浸した後の赤外吸収スペクトル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−116510（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−188227（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−16422（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−218413（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−88334（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−135616（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/58 A61L 9/01 - 9/014 B01D 53/34 B01J 20/06 B01J 20/34
Claims (3)
- 【請求項１】 プロトンを対陽イオンとしたホランダイ
ト型マンガン酸化物（クリフ゜トメレン型マンガン酸化物或いは
α-MnO2とも言う。以下H-Holと略す）を100-250℃で加
熱処理したものをNH3吸着剤とし、空気中或いは排ガス
中のNH3を室温で吸着させ、吸着飽和になった後H-Holを
100-250℃で加熱再生処理を行い、再びNH3吸着に用いる
方法及びこのような吸着-脱着サイクルを繰り返し行
い、悪臭成分であるNH3を取り除く方法。 - 【請求項２】 H-Holを100-250℃で加熱処理したものを
NH3吸着剤とし、空気中或いは排ガス中のNH3を室温で吸
着させ、吸着飽和になった後H-Holを希薄酸溶液に浸
し、NH4 +成分をH+に変えた後100-250℃で加熱処理を行
い、再びNH3吸着に用いる方法及びこのような吸着-脱着
サイクルを繰り返し行い、悪臭成分であるNH3を取り除
く方法。 - 【請求項３】 H-Holを100-250℃で加熱処理したものを
NH3吸着剤とし、空気中或いは排ガス中のNH3を室温で吸
着させ、吸着飽和になった後のH-Holを廃棄する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000036366A JP3318607B2 (ja) | 2000-02-15 | 2000-02-15 | 新型選択的ｎｈ３脱臭法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000036366A JP3318607B2 (ja) | 2000-02-15 | 2000-02-15 | 新型選択的ｎｈ３脱臭法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001224922A JP2001224922A (ja) | 2001-08-21 |
| JP3318607B2 true JP3318607B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=18560416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000036366A Expired - Lifetime JP3318607B2 (ja) | 2000-02-15 | 2000-02-15 | 新型選択的ｎｈ３脱臭法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318607B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4469948B2 (ja) * | 2004-07-08 | 2010-06-02 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | アンモニウムイオン吸着剤及びアンモニウムイオンの除去方法 |
| JP5836620B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-12-24 | 国立大学法人東京農工大学 | マンガン酸化物とカーボン粉末の複合体の製造方法 |
| JP5916021B2 (ja) * | 2012-03-29 | 2016-05-11 | 国立大学法人東京農工大学 | マンガン酸化物とカーボン粉末の複合体、その製造方法、この複合体を用いた電極及び電気化学素子 |
-
2000
- 2000-02-15 JP JP2000036366A patent/JP3318607B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001224922A (ja) | 2001-08-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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