JP4159145B2 - ガス吸着素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば有機溶剤蒸気や水蒸気の吸着あるいは吸着濃縮などに用いられるガス吸着素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりゼオライト等のポアを有する吸着剤粒子をシート材に固定し、シート材をハニカムロータ状あるいはハニカムブロック状に構成することによって、有機溶剤蒸気や水蒸気の吸着濃縮を行ったり、吸着除去を行うことが実用化されている。
【０００３】
水蒸気を吸着する場合は親水性の吸着剤粒子を用い、有機溶剤蒸気を吸着する場合は疎水性の吸着剤粒子を用いる。そして吸着剤粒子をシート材に固定する手段として、一般的にアルミナゾルやシリカゾルの乾燥したアルミナゲルやシリカゲルが用いられ、その中でなるべく粒子の小さなゲルを用いている。
【０００４】
これは、粒子の大きなゲルは結合力が弱いためである。そして粒子の大きなゲルの結合力が弱いのは次のような理由であると考えられている。つまり、吸着剤粒子とシート材の間にゲル粒子が介在し、吸着剤粒子をシートに固定しているのであるが、ゲル粒子の径が大きいとゲル粒子と吸着剤粒子との接触面積が小さくなるためである。
【０００５】
この小さな径のゲル粒子によってゼオライト粒子をシート材に乾燥固定した様子を図４に示す。１はゼオライト粒子であり、２はゲル粒子である。ゼオライト粒子１はゲル粒子２によってシート材３に固定されている。この時、ゲル粒子２は径が小さいため、ゼオライト粒子１の下面に入り込んで広い面積に亘ってゼオライト粒子１とシート材３の間に介在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、粒子径の小さなゲルを用いて吸着剤粒子１をシート材３に固定すると広い面積に亘って吸着剤粒子１とシート材３の間に粒子径小さなゲル粒子２が介在するため吸着剤粒子１を強固に固定する反面、吸着剤粒子１の表面をゲル粒子２が覆い吸着剤粒子１のポアを塞ぎ、吸着性能が阻害されるという問題がある。従って、従来のガス吸着素子は固定強度と吸着性能とのバランスを考慮しながら適切な径のゲルを選択していた。
【０００７】
本発明は以上の点に着目し、吸着剤粒子がシート材に強固に固定されつつ吸着性能の優れたガス吸着素子を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
吸着剤粒子を、径の大きな粒子及び径の小さな粒子を有する乾燥ゲルによってシート材に固定するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は吸着剤粒子を、径の大きな粒子及び径の小さな粒子を有する乾燥ゲルによってシート材に固定したものであり、径の小さなゲルがシート材と径の大きなゲル間及び吸着剤粒子と径の大きなゲルとの間の接着剤としての作用を発揮する。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の実施例について図に沿って詳細に説明する。先ず、吸着剤粒子として疎水性ゼオライトを用いた場合について説明する。
【００１１】
疎水性ゼオライトとしてＹ型ゼオライトあるいはＺＳ−５型ゼオライトの平均粒子径５０００ｎｍを用いることができる。
【００１２】
そして径の大きな粒子のゲルを作るゾルとしてコロイダルシリカを用いることができ、具体的には日産化学工業株式会社製商品名スノーテックスＸＬ（以下ＸＬゾルと書く）ゾルを用いて実験を行った。このゾルがゲル化した後の粒子径は４０〜６０ｎｍである。
【００１３】
径の小さな粒子のゲルを作るゾルとしてコロイダルシリカを用いることができ、具体的には日産化学工業株式会社製商品名スノーテックスＸＳ（以下ＸＳゾルと書く）ゾルを用いて実験を行った。このゾルがゲル化した後の粒子径は４〜６ｎｍである。
【００１４】
ＸＬゾルとＸＳゾルを容量比で１０：１の割合で混合し、純水によって粘度を調整した後、Ｙ型ゼオライトを混合しスラリーをつくった。
【００１５】
一方、セラミック紙をコルゲート加工し波状にするとともに、平状のセラミック紙と重ねて巻回し、ハニカムロータを作成した。このハニカムロータを上記のスラリーに浸漬し、ハニカムロータ上にＹ型ゼオライトを固定した。
【００１６】
さらに、Ｙ型ゼオライトの固定されたハニカムロータを焼成炉に入れ、３５０℃で１時間焼成し、ＸＬゾル及びＸＳゾルを完全にゲル化させハニカムロータを完成した。
【００１７】
この状態ではハニカムロータのシート部分の拡大断面図である図１に示すように、シート３に対してＸＬゾルのゲル粒子４がＸＳゾルのゲル粒子５によって強固に固定され、またＸＬゾルのゲル粒子４とＹ型ゼオライト粒子１とがＸＳゾルのゲル粒子５によって強固に結合される。従って、Ｙ型ゼオライト粒子１がシート３に強固に固定されることになる。
【００１８】
そしてこの状態ではゼオライトＹ型粒子１の表面はＸＳゾルのゲル粒子５によって覆われる面積が小さくなり、ゼオライトＹ型粒子１とシート材３の間には空間６が形成される。
【００１９】
すなわち、粒子径の大きなＸＬゾルのゲル粒子４がＹ型ゼオライト粒子１とシート３の間に介在してＹ型ゼオライト粒子１の回りに隙間６を作り、粒子径の小さなＸＳゾルのゲル粒子５が接着剤の作用をする。
【００２０】
次にＸＳゾルに代えて、リチウムシリケートを用いる例について説明する。ＸＬゾルに対してリチウムシリケートを容積比２０：１で混合し、純水によって粘度を調整した後、Ｙ型ゼオライトを混合しスラリーをつくった。
【００２１】
以降、上記の実施例と同様にハニカムロータ上にＹ型ゼオライトを固定した。さらに、Ｙ型ゼオライトの固定されたハニカムロータを焼成炉に入れ、３５０℃で１時間焼成し、ＸＬゾルを完全にゲル化させるとともにリチウムシリケートを固化させハニカムロータを完成した。
【００２２】
この状態ではハニカムロータのシート部分の拡大断面図である図２に示すように、シート３に対してＸＬゾルのゲル粒子４がリチウムシリケート７によって強固に固定され、またＸＬゾルのゲル粒子４とＹ型ゼオライト粒子１とがリチウムシリケート７によって強固に結合される。従って、Ｙ型ゼオライト粒子１がシート３に強固に固定される。
【００２３】
そしてこの状態ではゼオライトＹ型粒子１の表面はリチウムシリケート７によって覆われる面積が小さくなり、ゼオライトＹ型粒子１とシート材３の間には空間６が形成される。
【００２４】
すなわち、粒子径の大きなＸＬゾルのゲル粒子４がＹ型ゼオライト粒子１とシート３の間に介在してＹ型ゼオライト粒子１の回りに隙間６を作り、リチウムシリケート７が接着剤の作用をする。
【００２５】
以上のようにして作られたハニカムロータを用いたガスの濃縮装置の例を説明する。
【００２６】
図３に示すごとくハニカムロータ８をケーシング（図示せず）に回転可能に保持し、セパレータ９により処理ゾーン１０と再生ゾーン１１とに分離し、ギヤドモータ（図示せず）等によりハニカムロータ８を矢印Ａの方向に回転させ、有機溶剤蒸気（以下ＶＯＣと書く）を含むガス例えば処理空気を処理ゾーン１０に送入し、外気を再生空気加熱用ヒータ１２により加熱した後再生ゾーン１１に送入し、処理空気に含まれるＶＯＣを連続的に吸着除去して清浄空気を得る。
【００２７】
ＶＯＣを吸着したハニカムロータ８の部分は再生ゾーン１１において高温の再生空気をによって脱着される。尚図中１３，１４はそれぞれ処理空気および再生空気を送入するためのファンである。
【００２８】
このように構成されたガスの濃縮装置はハニカムロータ８に固定された吸着剤粒子１の回りには空間６が形成されているため、吸着剤粒子１の処理空気と触れあう面積が大きく、ハニカムロータ８の吸着能力が優れる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のガス吸着素子は上記の如く構成したので、吸着剤粒子が粒径の大きなゲルを介在してシート材に固定されるため、吸着剤粒子の回りに空間ができ、吸着能力が向上し、粒径の大きなゲルを粒径の小さなゲルあるいはリチウムシリケートでシート材や吸着剤粒子に乾燥結合させるため、吸着剤粒子のシート材に対する固定力は強固である。
このように吸着剤粒子がシート材に強固に固定されつつ吸着性能の優れたガス吸着素子を提供することができるものである。
特に本発明のガス吸着素子は、一般的に製造が比較的に容易な粒径の大きなゾルを、製造が比較的に困難な粒径の小さなゾルと混合して使用することができ、従来の粒径の小さなゾルのみを使用する場合と比較して安価に作ることができる。
リチウムシリケートと粒径の大きなゲルを混合して使用する場合も、比較的に高価なリチウムシリケートのみを使用する場合よりも安価に作ることができる。しかも、粒径の小さなゲルやリチウムシリケートは粒径の大きなゲルの粒子の接着剤として機能しているため、粒径の大きなゲルの量より少量でよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス吸着素子の実施例１を示す拡大断面図である。
【図２】本発明のガス吸着素子の実施例２を示す拡大断面図である。
【図３】本発明のガス吸着素子を用いたガス濃縮装置の実施例を示す斜視図である。
【図４】従来のガス吸着素子を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ゼオライト粒子
３ シート材
４ ＸＬゾルのゲル化粒子
５ ＸＳゾルのゲル化粒子
６ 空間
７ リチウムシリケート
Claims (1)
- ゼオライトを、粒子径４０〜６０ｎｍの粒子及び粒子径は４〜６ｎｍを有する乾燥ゲルによってシート材に固定したことを特徴とするガス吸着素子。
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