JP3608979B2 - 酸素ガス発生方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は酸素ガス発生技術に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
工場や車による排気ガスによって大気汚染が急速に進行した今日、喘息に苦しむ人々が増加している。
ところで、喘息の発作が起きた場合、患者に酸素ガスを吸入させれば、発作が和らぐことから、家庭用酸素ガス発生器が提案され、普及し始めている。
【０００３】
尚、酸素ガス吸入は、喘息のような呼吸困難時のみならず、車の運転疲れ時、勉強疲れ時、スポーツ時、飲み過ぎ時、ストレスを解消したい時、タバコの吸いすぎ時などにも役に立つと言われている。
これまでに提案された酸素ガスの発生技術の中、簡便な化学的手法としては、
▲１▼ 過酸化水素と二酸化マンガンとを用いる手法
▲２▼ 過酸化水素とカタラーゼ酵素（触媒）とを用いる手法
が良く知られている。
【０００４】
二酸化マンガンを用いる手法は、過酸化水素を効率良く分解させるものの、酸素ガスの発生量のコントロールが難しい。従って、一般家庭において、実施するのは簡単でない。更には、反応液が黒く濁り、これを下水道に放流すると、重金属汚染の恐れがある。
カタラーゼ酵素を用いる手法は、反応効率も良く、そしてカタラーゼ酵素を錠剤化し、その硬さや形状を調整して水に溶ける速度をコントロールしてやれば、酸素ガスの発生量のコントロールも可能になる。しかし、カタラーゼ酵素は、酵素であるが為に、温度、湿度、ｐＨ等により最適な反応条件が制約を受け、保管に格別な注意が必要であるばかりで無く、水に溶けること、かつ、反応によって失活して繰り返しての使用が出来ないこと等から、反応（酸素ガス発生）の度にカタラーゼ酵素を供給しなければならず、煩瑣な問題がある。
【０００５】
従って、本発明が解決しようとする課題は、酸素ガスを簡単に発生でき、しかも酸素ガス発生のコントロールも簡単で、更には酸素ガス発生に際して重金属汚染の恐れも無い酸素ガス発生技術を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、容器本体と、
前記容器本体内に配設された攪拌子と、
前記攪拌子による攪拌を行わせる装置と、
前記容器本体内に設けられた網と、
前記網と前記容器本体の内壁との間に入れられた貴金属が担体に固定されてなる粉末状あるいは粒状の酸素ガス発生用触媒と、
前記容器本体内に入れられた過酸化水素発生物質を含む水溶液を有する装置を用いて酸素を発生させる方法であって、
酸素ガスの発生に際して前記攪拌子を攪拌させる
ことを特徴とする酸素ガス発生方法によって解決される。
【０００８】
又、上部および下部に互いに連通した過酸化水素用タンクを有すると共に、中部に前記下部の過酸化水素用タンクに連通した反応タンクを有し、前記反応タンクに連通した酸素ガス排出路を有する容器本体と、
前記容器本体の反応タンク内に入れられた貴金属が担体に固定されてなる粉末状あるいは粒状の酸素ガス発生用触媒と、
前記過酸化水素水用タンクに入れられた過酸化水素発生物質を含む水溶液とを有する装置を用いて酸素を発生させる方法であって、
酸素ガスの発生に際しては、前記容器本体の酸素ガス排出路を開放し、
酸素ガスの発生の停止に際しては、前記容器本体の酸素ガス排出路を閉鎖する
ことを特徴とする酸素ガス発生方法によって解決される。
上記触媒における担体としては、例えばアルミナ、シリカ、活性炭、或いは黒鉛などを用いることが出来る。特に、担体としては多孔質状の粒子を用いるのが好ましい。貴金属としては、例えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｉｒ等を用いることが出来る。
このような貴金属が担体に固定された触媒は、例えば上記貴金属の塩を含む溶液を用いて無電解メッキの手法により還元・析出させることによって、粒子状の担体に貴金属が付着した触媒を得ることが出来る。
【００１０】
そして、本発明によれば、酸素ガスの発生に際して、二酸化マンガンを用いた場合のような重金属汚染の心配は無く、かつ、酸素ガス発生量の制御も容易であり、かつ、カタラーゼを用いた場合のような反応の度に添加と言った煩わしさも無く、取扱いが容易である。
すなわち、酸素ガスを発生させるには、本発明の触媒が配置された容器内に、過酸化水素水、或いは過酸化水素包摂化合物（例えば、硫酸ナトリウム及び塩化ナトリウム、或いは尿素などを用いることによって、過酸化水素の包摂化合物は得られる。）、ペルオクソ炭酸ナトリウムやペルオクソ炭酸カリウム等のペルオクソ炭酸塩、又はペルオクソホウ酸ナトリウムやペルオクソホウ酸カリウム等のペルオクソホウ酸塩などの過酸化水素発生物質（ペルオクソ炭酸塩、ペルオクソホウ酸塩や過酸化水素包摂化合物は水に溶けて、過酸化水素を発生させる）を含む水溶液を入れるのみで良いから、極めて簡単に酸素ガスを発生させることが出来る。
【００１１】
特に、本発明の触媒が配置された容器内に、粉末状の過酸化水素包摂化合物、ペルオクソ炭酸塩またはペルオクソホウ酸塩等の過酸化水素発生物質と水とを入れるのみで良いから、極めて簡単に酸素ガスを発生させることが出来る。
しかも、本発明の触媒はカタラーゼのような失活の問題が無いから、つまり酸素ガスを発生させる度に貴金属固定化担体を供給と言った煩わしさが無いから、その取扱いが極めて簡単である。
【００１２】
又、本発明によれば、高圧ガスを取扱うものでないから、安全性にも富む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明になる酸素ガス発生用の触媒は、酸素ガス発生用の触媒であって、担体と、貴金属とを具備し、前記貴金属が担体に固定されたものである。特に、過酸化水素を分解して酸素ガスを発生させる酸素ガス発生用の触媒であって、担体と、貴金属とを具備し、前記貴金属が担体に固定されたものである。上記担体としては、例えばアルミナ、シリカ、活性炭、或いは黒鉛などを用いる。特に、多孔質状の粒子を用いる。貴金属としては、例えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｉｒ等を用いる。このような貴金属が担体に固定された触媒は、貴金属塩を含む溶液を用いて無電解メッキの手法により還元・析出することによって得られる。
【００１４】
本発明になる酸素ガス発生方法は、過酸化水素、及び過酸化水素発生物質の群の中から選ばれる少なくとも一つを含む水溶液を、上記酸素ガス発生用の触媒に接触させる方法である。特に、取扱性の観点から、固形状（粉末状）の過酸化水素発生物質の群の中から選ばれる少なくとも一つを含む水溶液を、上記酸素ガス発生用の触媒に接触させる方法である。更には、上記酸素ガス発生用の触媒が配置された容器内に、過酸化水素発生物質と水とを入れる方法である。過酸化水素発生物質としては、尿素の過酸化水素包摂化合物や硫酸ナトリウム・塩化ナトリウム過酸化水素包摂化合物のような過酸化水素包摂化合物、ペルオクソ炭酸ナトリウムやペルオクソ炭酸カリウム等のペルオクソ炭酸塩、ペルオクソホウ酸ナトリウムやペルオクソホウ酸カリウム等のペルオクソホウ酸塩が用いられる。
【００１５】
以下、更に説明する。
図１は、家庭用酸素ガス発生器の概略図である。
図１中、１は容器本体である。２は円筒状の網製容器であり、この網製容器２は容器本体１内に配置されている。３は攪拌子、４はマグネチックスターラー、５はフィルター兼キャップである。
【００１６】
前記網製容器２内には粒状の触媒６が充填されている。
この粒状の触媒６は、例えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｉｒ等の貴金属の塩を含む溶液を用いて無電解メッキの手法により前記金属元素を還元し、例えばアルミナ、シリカ、活性炭などの多孔質状粒子に析出・付着させたものである。
上記装置において、例えば粒径２ｍｍの活性炭に７ｗｔ％のＰｄを担持させたＰｄ／Ｃ粒状触媒を用い、このＰｄ／Ｃ粒状触媒５ｇを網製容器２内に入れておき、そして容器本体１内に６００ｍｌの水と１５０ｇの粉末状のペルオクソ炭酸ナトリウムとを投入した。
【００１７】
その結果、攪拌子３による攪拌が行われなくても、平均して１．２リットル／分の酸素ガスが約１０分間以上にわたって得られた。
尚、攪拌子３による攪拌を行わせた場合には、酸素ガス発生の立ち上がり速度が一層大きなものであった。
そして、上記テストを２０回繰り返したが、酸素ガスの発生具合に変化は認められなかった。このことは、本実施例で用いたＰｄ／Ｃ粒状触媒はカタラーゼのような失活の問題が小さいことを示している。
【００１８】
又、粒径２ｍｍの活性炭に３ｗｔ％のＰｄを担持させたＰｄ／Ｃ粒状触媒を用い、このＰｄ／Ｃ粒状触媒１０ｇを網製容器２内に入れておき、そして容器本体１内に６００ｍｌの水と１５０ｇのペルオクソ炭酸ナトリウムとを投入した。
その結果、攪拌子３による攪拌が行われなくても、平均して１．２リットル／分の酸素ガスが約１０分間以上にわたって得られた。
【００１９】
尚、攪拌子３による攪拌を行わせた場合には、酸素ガス発生の立ち上がり速度が一層大きなものであった。
そして、上記テストを２０回繰り返したが、酸素ガスの発生具合に変化は認められなかった。このことは、本実施例で用いたＰｄ／Ｃ粒状触媒はカタラーゼのような失活の問題が小さいことを示している。
【００２０】
図２は、サイホン式家庭用酸素ガス発生器の概略図である。
図２中、１１，１２は過酸化水素水用タンク、１３は反応槽、１４は酸素ガス排出路である。そして、酸素ガス排出路１４の酸素ガス出口が閉鎖されると、反応槽１３内で発生した酸素ガスにより内圧が高まるので、反応槽１３内にある過酸化水素水は過酸化水素水用タンク１２内に押し戻され、その結果反応は停止する。酸素ガス排出路１４の酸素ガス出口が開かれると、反応槽１３内の内圧は低下するので、過酸化水素水用タンク１１から過酸化水素水用タンク１２に過酸化水素水が送り出され、その結果、過酸化水素水用タンク１２内の過酸化水素水が反応槽１３内に送り込まれるようになっている。
【００２１】
１５は、反応槽１３内に配置された粒状の触媒である。
この粒状の触媒１５は、例えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｉｒ等の貴金属の塩を含む溶液を用いて無電解メッキの手法により前記金属元素を還元し、例えばアルミナ、シリカ、活性炭などの多孔質状粒子に析出・付着させたものである。
上記装置において、例えば粒径２ｍｍの活性炭に３ｗｔ％のＰｄを担持させたＰｄ／Ｃ粒状触媒を１０ｇ用い、そして反応槽１３内に５％の過酸化水素水を１リットル供給した処、平均して１．０リットル／分の酸素ガスが約１０分間以上にわたって得られた。
【００２２】
尚、酸素ガス排出路１４の酸素ガス出口を閉鎖した処、暫くしてから、反応は自動的に停止した。又、酸素ガス排出路１４の酸素ガス出口を開いた処、暫くしてから、反応が再開し、酸素ガスが排出され始めた。従って、サイホン式の装置を用いた場合には、酸素ガスの発生・停止が簡単に行える。
そして、上記テストを２０回繰り返したが、酸素ガスの発生具合に変化は認められなかった。このことは、本実施例で用いたＰｄ／Ｃ粒状触媒はカタラーゼのような失活の問題が小さいことを示している。
【００２３】
又、過酸化水素水の代わりに、粉末状のペルオクソ炭酸ナトリウムと水とを用い、つまり水中に粉末状のペルオクソ炭酸ナトリウムを溶かした水溶液を用いても、同様な結果が得られた。
【００２４】
【発明の効果】
酸素ガスの発生に際して、二酸化マンガンを用いた場合のような重金属汚染の心配が無い。
酸素ガスの発生に際して、カタラーゼを用いた場合のような反応の度に添加と言った煩わしさが無く、取扱いが容易である。
【００２５】
酸素ガスの発生に際して、高圧ガスを取扱うものでないから、安全性に富む。
酸素ガス発生量の制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】家庭用酸素ガス発生器の概略図
【図２】サイホン式家庭用酸素ガス発生器の概略図
【符号の説明】
１ 容器本体
２ 網製容器
３ 攪拌子
４ マグネチックスターラー
５ フィルター兼キャップ
６，１５ 粒状触媒（Ｐｄ／Ｃ粒状触媒）
１１，１２ 過酸化水素水用タンク
１３ 反応槽
１４ 酸素ガス排出路

Claims (5)

1. 容器本体と、
   前記容器本体内に配設された攪拌子と、
   前記攪拌子による攪拌を行わせる装置と、
   前記容器本体内に設けられた網と、
   前記網と前記容器本体の内壁との間に入れられた貴金属が担体に固定されてなる粉末状あるいは粒状の酸素ガス発生用触媒と、
   前記容器本体内に入れられた過酸化水素発生物質を含む水溶液を有する装置を用いて酸素を発生させる方法であって、
   酸素ガスの発生に際して前記攪拌子を攪拌させる
   ことを特徴とする酸素ガス発生方法。
2. 上部および下部に互いに連通した過酸化水素用タンクを有すると共に、中部に前記下部の過酸化水素用タンクに連通した反応タンクを有し、前記反応タンクに連通した酸素ガス排出路を有する容器本体と、
   前記容器本体の反応タンク内に入れられた貴金属が担体に固定されてなる粉末状あるいは粒状の酸素ガス発生用触媒と、
   前記過酸化水素水用タンクに入れられた過酸化水素発生物質を含む水溶液とを有する装置を用いて酸素を発生させる方法であって、
   酸素ガスの発生に際しては、前記容器本体の酸素ガス排出路を開放し、
   酸素ガスの発生の停止に際しては、前記容器本体の酸素ガス排出路を閉鎖する
   ことを特徴とする酸素ガス発生方法。
3. 担体がアルミナ、シリカ、活性炭、及び黒鉛の群の中から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項１又は請求項２の酸素ガス発生方法。
4. 貴金属がＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｉｒの群の中から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項１又は請求項２の酸素ガス発生方法。
5. 過酸化水素発生物質がペルオクソ炭酸塩およびペルオクソホウ酸塩の群の中から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項１又は請求項２の酸素ガス発生方法。

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