JP4480505B2 - シロキサン除去剤及びシロキサン除去方法 - Google Patents
シロキサン除去剤及びシロキサン除去方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4480505B2 JP4480505B2 JP2004223655A JP2004223655A JP4480505B2 JP 4480505 B2 JP4480505 B2 JP 4480505B2 JP 2004223655 A JP2004223655 A JP 2004223655A JP 2004223655 A JP2004223655 A JP 2004223655A JP 4480505 B2 JP4480505 B2 JP 4480505B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- activated carbon
- siloxane
- pore diameter
- remover
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 276
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 133
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 19
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 10
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 62
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 56
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 40
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 24
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 8
- -1 cyclic siloxane Chemical class 0.000 description 7
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 3
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HJWYBFFQDXNWHV-UHFFFAOYSA-N 2-methylcyclotrisiloxane Chemical compound C[SiH]1O[SiH2]O[SiH2]O1 HJWYBFFQDXNWHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMSXQFUHVRWGNA-UHFFFAOYSA-N Decamethylcyclopentasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 XMSXQFUHVRWGNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IUMSDRXLFWAGNT-UHFFFAOYSA-N Dodecamethylcyclohexasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 IUMSDRXLFWAGNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- YFCGDEUVHLPRCZ-UHFFFAOYSA-N [dimethyl(trimethylsilyloxy)silyl]oxy-dimethyl-trimethylsilyloxysilane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C YFCGDEUVHLPRCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBZANXDWQAVSTQ-UHFFFAOYSA-N dodecamethylpentasiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C FBZANXDWQAVSTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940087203 dodecamethylpentasiloxane Drugs 0.000 description 1
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POPACFLNWGUDSR-UHFFFAOYSA-N methoxy(trimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)C POPACFLNWGUDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- DJXAJTDFRRFQDI-UHFFFAOYSA-N silyloxy(silyloxysilyloxysilyloxysilyloxy)silane Chemical compound [SiH3]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH3] DJXAJTDFRRFQDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
本発明は、シロキサン含有消化ガスのガスエンジン又はタービンでの利用に関する。
近年、地球温暖化防止対策のひとつとしてＣＯ2削減が推進されており、この目的のために、廃棄物から生じる消化ガス、特に下水処理後のスラッジ又は汚泥から発生する消化ガスを利用した発電システムが注目されてきている。
この発電システムにおいては、下水処理後のスラッジから発生する消化ガス（メタンを主とする可燃性ガス）等を燃料とし、ガスエンジン又はタービンを用いて発電を行っている。
しかしながら、このような消化ガスには一般的にシロキサンが含有されており、このシロキサンは、発電時の燃焼によって酸化ケイ素になる。この酸化ケイ素は、ガスエンジン又はガスタービンの内部に付着し、耐久性を著しく低下させる。また更に、この酸化ケイ素は、前処理工程及び／又は排気処理に用いられる触媒にも好ましくない影響を与えることがある。
これに対して特許文献１では、消化ガスに含有されるシロキサンを除去する消化ガス精製装置を備えた消化ガス発電設備を提案している。ここでこの消化ガス精製装置の例としては、水分を凝縮分離する減湿冷却器と、シロキサンを吸着除去する多孔質吸着剤と有する消化ガス精製装置を挙げている。また、多孔質吸着剤としては、比表面積が５００ｍ2／ｇ以上、及び／又は１〜２ｎｍ（１０Å〜２０Å）の範囲の細孔径を有する細孔の積算容量が０．１ｃｍ3／ｇ以上となる細孔分布を有する多孔質吸着剤、例えば活性炭、ゼオライト、アルミナ、モレキュラシーブズを使用するとしている。
またこの特許文献１では、シロキサンとして、鎖状シロキサン、例えばメトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、及びドデカメチルペンタシロキサン、並びに環状シロキサン、例えばヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３体）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４体）、デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５体）、及びドデカメチルシクロヘキサシロキサン（Ｄ６体）を挙げている。
この引用文献１の消化ガス発電設備では、スラッジから発生する消化ガス等を燃料としてガスエンジン又はタービンで発電を行う場合の上記の問題を、消化ガス精製装置によって部分的に解決している。
しかしながらこの特許文献１では、消化ガスに主に含有されるのは環状シロキサン、例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４体）であることを認識しておらず、また使用する多孔質吸着剤は細孔径が１〜２ｎｍ（１０Å〜２０Å）であるとしている。
特許文献２では、比表面積が５００ｍ2／ｇ以上、及び／又は１〜２ｎｍ（１０Å〜２０Å）の範囲の細孔径を有する細孔の積算容量が０．１ｃｍ3／ｇ以上となる細孔分布を有する炭素質材料を提案している。特許文献２に示された炭素質材料は、特許文献１の多孔質吸着剤と同様に、細孔径が１〜２ｎｍ（１０Å〜２０Å）であるとしている。
特許文献３では、平均細孔径が２．０〜４．０ｎｍの細孔を有する活性炭を用いて時メチルシロキサンを吸着する方法を提案している。
特許文献３の活性炭は、平均細孔径が２．０ｎｍ以上と大きいため、一度吸着したシロキサンが活性炭から脱離するという問題があった。また、平均細孔径の大きな活性炭は、シロキサンの濃度が低いガスのシロキサンの吸着性能が低いという問題があった。
特開２００２−１３８８５１号公報
特開２００２−５８９９６号公報
特開２００３−２２５５２５号公報
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、すぐれたシロキサンの吸着性能をもつシロキサン除去剤及びシロキサン除去方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために本発明者はシロキサン除去剤及びシロキサン除去方法について検討を重ねた結果本発明をなすに至った。
ここでこのシロキサン含有消化ガスは、例えば廃棄物から生じる消化ガス、特に下水処理後のスラッジ又は汚泥から発生する消化ガスである。また用語「消化ガス」は、有機物を嫌気性分解する廃棄物処理過程で発生するガスをいう。
本発明によれば、スラッジから発生させる消化ガスのような消化ガスに含有されるシロキサンを、効率的に除去することができる。
尚、「全細孔容積」、「細孔容積の最大ピーク」及び「平均細孔直径」は、例えばユアサアイオニクス社の窒素細孔分布測定装置（商品名ＮＯＶＡ３２００）を使用して測定することができる。
この窒素細孔分布測定装置の使用においては、活性炭入り容器を真空にした後で、大気圧になるまで一定の窒素分圧間隔ステップで、活性炭入り容器に窒素を注入していき、各窒素分圧間隔ステップにおける窒素吸着量を測定する。
ここで全細孔容積は、大気圧までの総窒素吸着量に基づいて算出される。また各窒素分圧間隔ステップにおいて窒素を吸着する細孔の直径は一般に決まっているので、細孔直径分布は、各窒素分圧間隔ステップにおける窒素吸着量に基づいて算出される（図１の細孔直径分布では、細孔直径を横軸にとり、その細孔直径での細孔容積を縦軸にとっている）。細孔容積の最大ピークは、最大の細孔容積を示す細孔直径として、細孔直径分布から知ることができる。更に、平均細孔直径は、細孔直径分布に基づいて、細孔直径の小さい方から細孔容積を積算し、積算細孔容積が全細孔容積の５０％に達するときの細孔直径として得ることができる。
本発明のシロキサン除去剤は、平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、を有することを特徴とする。
本発明のシロキサン除去剤において、第一の活性炭は、２．０〜４．０ｎｍの平均細孔直径をもつ。２．０〜４．０ｎｍの平均細孔直径をもつことで、第一の活性炭は高いシロキサンの吸着性能を有する。一般的に、活性炭においては、平均細孔直径が大きいほど、吸着性能が高くなる。このため、本発明のシロキサン除去剤において第一の活性炭が２．０ｎｍ以上の平均細孔直径をもつことで、第一の活性炭のシロキサンの吸着性能が高くなる。第一の活性炭は、平均細孔直径が高くなればなるほどシロキサンの吸着性能が高くなるが、４．０ｎｍを超えると吸着したシロキサンが細孔から脱離しやすくなる。すなわち、平均細孔直径が４．０ｎｍを超えると吸着したシロキサンが細孔から脱離することで、シロキサンの吸着性能が低下する。
第一の活性炭の平均細孔直径は、２．０〜３．５ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、２．４〜３．５ｎｍである。第一の活性炭の平均細孔直径がこれらの範囲内となることで、消化ガス中のシロキサンの吸着に効果を発揮する。
本発明のシロキサン除去剤において、第二の活性炭は、２．０ｎｍ未満の平均細孔直径をもつ。第二の活性炭は、消化ガス中のシロキサンの含有量が低濃度である場合に、消化ガス中のシロキサンの吸着に効果を有する。活性炭の平均細孔直径が大きくなると高濃度で消化ガス中に含まれるシロキサンの吸着性能が増すが、低濃度で消化ガス中に含まれるシロキサンの吸着性能は低下する。第二の活性炭は、第一の活性炭より平均細孔直径の小さい活性炭よりなるため、第一の活性炭で吸着が難しい低濃度で消化ガス中に含まれるシロキサンを吸着できる。
第二の活性炭の平均細孔直径は、０．６５〜１．４ｎｍであることが好ましい。第二の活性炭の平均細孔直径がこれらの範囲内となることで、消化ガス中の低濃度のシロキサンの吸着に効果を発揮する。
そして、第二の活性炭は、第一の活性炭の下流側に配設される。第二の活性炭が第一の活性炭の下流側に配設されることで、第一の活性炭が吸着できなかったシロキサンおよび／または第一の活性炭から脱離した低濃度のシロキサンを吸着する。この結果、本発明のシロキサン除去剤は、低濃度から高濃度まで広い濃度領域でシロキサンが含まれる消化ガスからシロキサンを吸着除去できる。一般的に、シロキサンの吸着は、細孔直径の小さな細孔から起こる。このため、第二の活性炭と第一の活性炭とが混合して配設されると、第二の活性炭からシロキサンの吸着が発生することとなり、低濃度のシロキサンを吸着するという第二の活性炭の効果が得られなくなる。
第一の活性炭は、細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示されることが好ましい。細孔容積の最大のピークが２．０ｎｍ以上となることで、第一の活性炭の平均細孔直径が２．０ｎｍ以上となる。
第一の活性炭は、全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔であることが好ましい。全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔となることで、第一の活性炭は、消化ガス中のシロキサンの吸着に効果を発揮する。
第一の活性炭および第二の活性炭は、その材質が限定されるものではない。すなわち、ヤシ系、木質系、石炭系のいずれの活性炭を用いてもよい。第一の活性炭は、石炭系の活性炭であることが好ましい。また、第二の活性炭はヤシ系であることが好ましい。石炭系の活性炭は所望の細孔直径をもつ細孔を形成しやすく、硬さにおいてもすぐれているためである。また、ヤシ系の活性炭は、２ｎｍ未満の小さな細孔直径を形成しやすい。
本発明のシロキサン除去剤は、第一の活性炭が配設された前段吸着剤部と、第二の活性炭が配設された後段吸着剤部と、をもつことが好ましい。前段吸着剤部と後段吸着剤部をもつ構造とすることで、本発明のシロキサン除去剤を形成できる。
前段吸着剤部の下流側の端部と後段吸着剤部の上流側の端部とは、当接した状態であっても、離れた状態であってもどちらでもよい。また、前段吸着剤部の下流側の端部と後段吸着剤部の上流側の端部との距離は、特に限定されるものではない。
前段吸着剤部に配設される第一活性炭量および後段吸着剤部に配設される第二の活性炭量は特に限定されるものではない。吸着されるシロキサンが含まれる消化ガスの種類により使用条件が異なるためである。たとえば、シロキサンが高濃度で含まれる一般的な消化ガスからシロキサンを吸着するときには、第一の活性炭量は第二の活性炭量より多いことが好ましい。また、前段吸着剤部の消化ガスの流れ方向の長さが後段吸着剤部の長さより長いことが好ましい。好ましくは、前段吸着剤部の長さは、後段吸着剤部の長さの３〜１４倍である。
前段吸着剤部および後段吸着剤部は、消化ガスの流れ方向での長さが長ければ長いほど好ましい。吸着剤部の長さが長くなると、吸着剤部を通過する消化ガスがより活性炭と接触することとなり、消化ガス中のシロキサンを吸着除去できるようになる。吸着剤部の長さが過剰に長くなると、吸着剤部の前後における圧損が発生し、消化ガスが流れにくくなる。前段吸着剤部および後段吸着剤部の具体的な長さについては、実際の使用状況により異なるため一概に決定できるものではない。
本発明のシロキサン除去剤は、内部を消化ガスが流れ消化ガスのガス流路を形成する外筒と、外筒の内部にもうけられた第一の活性炭を配設した前段吸着剤部と、外筒の内部にもうけられた第二の活性炭を配設した後段吸着剤部と、により形成することができる。
前段吸着剤部および後段吸着剤部は、消化ガスの流れ方向の上流側および下流側の端部が通気性を有する通気性部材により区画される。通気性部材により吸着部が区画されることで、前段吸着剤部および後段吸着剤部のそれぞれに充填された活性炭に消化ガスが接触することができる。通気性部材は、通気性を有していればその材質が特に限定されない。そして、前段吸着剤部の下流側の端部と後段吸着剤部の上流側の端部が当接した状態であるときには、前段吸着剤部の下流側の通気性部材と後段吸着剤部の上流側の通気性部材とを同一の通気性部材とすることができる。
前段吸着剤部および後段吸着剤部は、外筒と、外筒内に配設された二つの通気性部材と、により区画された内部に第一のあるいは第二の活性炭を充填して形成することができる。また、筒状部材と、筒状部材の両端部に配設された二つの通気性部材と、により区画された内部に第一のあるいは第二の活性炭を充填して形成したカートリッジを外筒の内部に配設して形成してもよい。
本発明のシロキサン除去方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のシロキサン除去剤に、シロキサン含有消化ガスを流通させることを特徴とする。
本発明のシロキサン除去方法は、平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、を有し、上流側の第一の活性炭から下流側の第二の活性炭の順に、シロキサン含有消化ガスを流通させることを特徴とする。
本発明のシロキサン除去方法は、平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、を有し、上流側から第一の活性炭にシロキサン含有消化ガスを流通させ、第一の活性炭で吸着されなかったシロキサン及び／又は第一の活性炭から脱離したシロキサンを含有するガスを、下流側の第二の活性炭に流通させることを特徴とする。
本発明のシロキサン除去方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のシロキサン除去剤に、シロキサン含有消化ガスを流通させることを特徴とする。
本発明のシロキサン除去方法は、平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、を有し、上流側の第一の活性炭から下流側の第二の活性炭の順に、シロキサン含有消化ガスを流通させることを特徴とする。
本発明のシロキサン除去方法は、平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、を有し、上流側から第一の活性炭にシロキサン含有消化ガスを流通させ、第一の活性炭で吸着されなかったシロキサン及び／又は第一の活性炭から脱離したシロキサンを含有するガスを、下流側の第二の活性炭に流通させることを特徴とする。
本発明によれば、スラッジから発生する消化ガス等に含有されるシロキサンを効率的に除去できるシロキサン除去剤及び除去方法が提供される。
また、本発明によれば、前段に配設された第一の活性炭がシロキサン（有機シリカ化合物）の分子サイズに適した細孔直径を有することでシロキサンの吸着量が高められ、後段に配設された第二の活性炭が低濃度のシロキサンを吸着するシロキサン除去用吸着剤が提供される。これにより、あらゆる環境において完全にシロキサン（有機シリカ化合物）の除去が可能となった。
以下では実施例によって本発明を具体的に説明するが、この実施例は本発明のシロキサン除去剤及び除去方法を例示するものであり、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
［試料１］
試料１の活性炭は、石炭粉を原料としてピッチ成型し、７００℃の温度で炭化後、９５０℃の温度において水蒸気雰囲気で賦活して得た。ここで賦活時間は、細孔容積の約６０％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔であるように調整した。この活性炭の平均細孔直径は、２．６７ｎｍであった。得られた活性炭は、直径３．８ｍｍ、長さ５ｍｍの円柱状ペレット（４〜８メッシュ：２．３６〜４．７５ｍｍ）であった。得られた活性炭の細孔分布は図１に示す。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、２．３２ｎｍであった。尚、当業者は、水蒸気賦活の際の温度及び処理時間を調節することによって、所望の細孔分布を得ることができる。
試料１の活性炭は、石炭粉を原料としてピッチ成型し、７００℃の温度で炭化後、９５０℃の温度において水蒸気雰囲気で賦活して得た。ここで賦活時間は、細孔容積の約６０％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔であるように調整した。この活性炭の平均細孔直径は、２．６７ｎｍであった。得られた活性炭は、直径３．８ｍｍ、長さ５ｍｍの円柱状ペレット（４〜８メッシュ：２．３６〜４．７５ｍｍ）であった。得られた活性炭の細孔分布は図１に示す。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、２．３２ｎｍであった。尚、当業者は、水蒸気賦活の際の温度及び処理時間を調節することによって、所望の細孔分布を得ることができる。
この試料１の活性炭をガラスカラムに充填し、下記の条件を用いて、オクタメチルシクロテトラシロキサンを含有する窒素で流通試験を行った。
活性炭の充填量：２２．５ｍＬ
オクタメチルシクロテトラシロキサン濃度：１０ｐｐｍ
ガス流量：７．５Ｌ／分
空間速度：２０，０００ｈ-1
線速度：０．４ｍ／秒
温度：２５℃
湿度：３０％
この流通試験では、入口濃度と出口濃度を測定し、各時間毎の除去率及びカラムの重量増加について検討した。
オクタメチルシクロテトラシロキサン濃度：１０ｐｐｍ
ガス流量：７．５Ｌ／分
空間速度：２０，０００ｈ-1
線速度：０．４ｍ／秒
温度：２５℃
湿度：３０％
この流通試験では、入口濃度と出口濃度を測定し、各時間毎の除去率及びカラムの重量増加について検討した。
［試料２］
試料２の活性炭は、細孔容積の約２０％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔であり、マクロ孔が比較的多い直径３．８ｍｍ、長さ５ｍｍのペレット状（４〜８メッシュ：２．３６〜４．７５ｍｍ）の水処理用活性炭であった。この活性炭の平均細孔直径は、２．０９ｎｍであった。この試料２の活性炭の細孔分布は図１に示している。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、１．２１ｎｍであった。この試料２の活性炭について試料１と同様に流通試験を行った。
試料２の活性炭は、細孔容積の約２０％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔であり、マクロ孔が比較的多い直径３．８ｍｍ、長さ５ｍｍのペレット状（４〜８メッシュ：２．３６〜４．７５ｍｍ）の水処理用活性炭であった。この活性炭の平均細孔直径は、２．０９ｎｍであった。この試料２の活性炭の細孔分布は図１に示している。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、１．２１ｎｍであった。この試料２の活性炭について試料１と同様に流通試験を行った。
［試料３］
試料３の活性炭は、細孔容積の約１５％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である直径３．８ｍｍ、長さ５ｍｍのペレット状（４〜８メッシュ：２．３６〜４．７５ｍｍ）の気体脱臭用活性炭であった。この活性炭の平均細孔直径は、２．１９ｎｍであった。この試料３の活性炭の細孔分布は図１に示している。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、１．６８ｎｍであった。この試料３の活性炭について試料１と同様に流通試験を行った。
試料３の活性炭は、細孔容積の約１５％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である直径３．８ｍｍ、長さ５ｍｍのペレット状（４〜８メッシュ：２．３６〜４．７５ｍｍ）の気体脱臭用活性炭であった。この活性炭の平均細孔直径は、２．１９ｎｍであった。この試料３の活性炭の細孔分布は図１に示している。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、１．６８ｎｍであった。この試料３の活性炭について試料１と同様に流通試験を行った。
［試料４］
細孔容積の約８％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である破砕状（６〜１０メッシュ：１．７０〜３．３５ｍｍ）の気体脱臭用ヤシ殻活性炭を用いた。この活性炭の平均細孔直径は、１．８０ｎｍであった。この試料４の活性炭の細孔分布は図１に示している。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、１．１５ｎｍであった。この試料４の活性炭について試料１と同様に流通試験を行った。
細孔容積の約８％が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である破砕状（６〜１０メッシュ：１．７０〜３．３５ｍｍ）の気体脱臭用ヤシ殻活性炭を用いた。この活性炭の平均細孔直径は、１．８０ｎｍであった。この試料４の活性炭の細孔分布は図１に示している。この活性炭の細孔容積の最大ピークは、１．１５ｎｍであった。この試料４の活性炭について試料１と同様に流通試験を行った。
下記の表１では、試料１〜４で得られた結果をまとめている。
この表１から容易に理解されるように、試料２〜４の活性炭（平均細孔径１．８０〜２．１９ｎｍ、細孔直径の最大ピーク２．０ｎｍ以下）と比較して、試料１の活性炭（平均細孔径２．６７ｎｍ、細孔直径のピーク約２．３ｎｍ）は、予想外に優れた吸着性能を有する。
試料１〜４の活性炭の浄化性能の変化及び重量増加推移を、それぞれ図２及び３に示している。これらの図から理解されるように、試料１の活性炭は安定的にシロキサンを吸着しており、従って試料２〜４の活性炭と比較して明らかに優れている。
つづいて、試料１〜４の活性炭を用いてシロキサン除去剤を作製した。
まず、試料１，３，４の活性炭をそれぞれガラスカラム（内径：２０ｍｍ）に充填した。ガラスカラムに充填された活性炭は、見かけの容積（活性炭が占めるガラスカラム内の容積）で４０ｍＬであった。なお、ガラスカラムへの活性炭の充填は、ガラスカラム内に活性炭を投入した後に、鉛直方向に保持したガラスカラムを数回叩打して充填密度を向上させて行われた。
このようにして、試料１の活性炭が充填したガラスカラム（試料１のカラムと称する）、試料３の活性炭が充填したガラスカラム（試料３のカラムと称する）、試料４の活性炭が充填したガラスカラム（試料４のカラムと称する）、が製造された。
［除去剤実施例］
試料１のカラムと試料４のカラムとを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤実施例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本実施例のシロキサン除去剤は、試料１のカラムが前段吸着剤部を、試料４のカラムが後段吸着剤部を形成している。本吸着剤実施例のシロキサン除去剤の構成を表２に示した。
試料１のカラムと試料４のカラムとを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤実施例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本実施例のシロキサン除去剤は、試料１のカラムが前段吸着剤部を、試料４のカラムが後段吸着剤部を形成している。本吸着剤実施例のシロキサン除去剤の構成を表２に示した。
製造されたシロキサン除去剤に上記各活性炭に施された試験と同様の流通試験を行った。この流通試験は、オクタメチルシクロテトラシロキサンを含有する窒素を下記の条件で流通させて行った。
オクタメチルシクロテトラシロキサン濃度：０．８ｐｐｍ
ガス流量：６．４Ｌ／分
空間速度：４８００ｈ-1
線速度：０．１５ｍ／秒
温度：２５℃
湿度：３０％
この流通試験では、入口濃度と出口濃度を測定し、各時間毎の除去率について検討した。試験結果を図４に示した。
ガス流量：６．４Ｌ／分
空間速度：４８００ｈ-1
線速度：０．１５ｍ／秒
温度：２５℃
湿度：３０％
この流通試験では、入口濃度と出口濃度を測定し、各時間毎の除去率について検討した。試験結果を図４に示した。
［除去剤比較例１］
二つの試料４のカラムを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤比較例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本除去剤比較例のシロキサン除去剤は、前段吸着剤部および後段吸着剤部が試料４のカラムにより形成されている。本除去剤比較例のシロキサン除去剤の構成を表２にあわせて示した。この除去剤比較例１の吸着剤について除去剤実施例と同様に流通試験を行った。
二つの試料４のカラムを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤比較例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本除去剤比較例のシロキサン除去剤は、前段吸着剤部および後段吸着剤部が試料４のカラムにより形成されている。本除去剤比較例のシロキサン除去剤の構成を表２にあわせて示した。この除去剤比較例１の吸着剤について除去剤実施例と同様に流通試験を行った。
［除去剤比較例２］
二つの試料３のカラムを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤比較例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本除去剤比較例のシロキサン除去剤は、前段吸着剤部および後段吸着剤部が試料３のカラムにより形成されている。本除去剤比較例のシロキサン除去剤の構成を表２にあわせて示した。この除去剤比較例２の吸着剤について除去剤実施例と同様に流通試験を行った。
二つの試料３のカラムを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤比較例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本除去剤比較例のシロキサン除去剤は、前段吸着剤部および後段吸着剤部が試料３のカラムにより形成されている。本除去剤比較例のシロキサン除去剤の構成を表２にあわせて示した。この除去剤比較例２の吸着剤について除去剤実施例と同様に流通試験を行った。
［除去剤比較例３］
二つの試料１のカラムを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤比較例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本除去剤比較例のシロキサン除去剤は、前段吸着剤部および後段吸着剤部が試料１のカラムにより形成されている。本除去剤比較例のシロキサン除去剤の構成を表２にあわせて示した。この除去剤比較例３の吸着剤について除去剤実施例と同様に流通試験を行った。
二つの試料１のカラムを、直列な状態で通気可能に接続して本除去剤比較例のシロキサン除去剤を製造した。すなわち、本除去剤比較例のシロキサン除去剤は、前段吸着剤部および後段吸着剤部が試料１のカラムにより形成されている。本除去剤比較例のシロキサン除去剤の構成を表２にあわせて示した。この除去剤比較例３の吸着剤について除去剤実施例と同様に流通試験を行った。
図４に示されたように、除去剤実施例のシロキサン除去剤は、各除去剤比較例の除去剤より長時間にわたって１００％の浄化率でシロキサンの吸着が行われている。すなわち、除去剤実施例のシロキサン除去剤は、シロキサンの高い吸着特性が長期間にわたって維持されている。
具体的には、除去剤実施例のシロキサン除去剤においては、まず、流れの上流側に配設された試料１のカラムにおいてシロキサンが吸着される。そして、試料１のカラムを通過したガスには、試料１のカラムにおいて吸着されなかったシロキサンおよび／または試料１の活性炭から脱離したシロキサンを含有している。このガスに含まれるシロキサン濃度は低濃度である。その後、このガスは、試料４のカラムに流れ込む。試料４のカラムにおいて試料４の活性炭にシロキサンが吸着される。試料４の活性炭は、試料１の活性炭より平均細孔直径が小さいため、試料１の活性炭より吸着したシロキサンが脱離しにくく、吸着したシロキサンの脱離が生じなくなっている。すなわち、除去剤実施例のシロキサン除去剤は、シロキサンの吸着性能（除去性能）が高くなっている。
除去剤比較例１，２の除去剤は、細孔容積の小さな活性炭よりなることから、除去剤の吸着容量が実施例の除去剤より小さい。この結果、吸着剤比較例１，２の除去剤は、吸着性能の低下がはやくなっている。
除去剤比較例３の除去剤は、活性炭の平均細孔直径が大きいため、除去剤の寿命が短くなっている。
Claims (7)
- 平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、
該第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、
を有することを特徴とするシロキサン除去剤。 - 前記第一の活性炭は、平均細孔直径が２．４〜３．５ｎｍである請求項１記載のシロキサン除去剤。
- 前記第一の活性炭は、細孔容積が０．６５〜１．４ｍｌ／ｇである請求項１記載のシロキサン除去剤。
- 前記第一の活性炭は、石炭系である請求項１〜３のいずれかに記載のシロキサン除去剤。
- 請求項１〜４のいずれかに記載のシロキサン除去剤に、シロキサン含有消化ガスを流通させることを特徴とするシロキサン除去方法。
- 平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、
該第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、
を有し、
上流側の該第一の活性炭から下流側の該第二の活性炭の順に、シロキサン含有消化ガスを流通させることを特徴とするシロキサン除去方法。 - 平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ，細孔容積が０．５０〜１．４ｍｌ／ｇ，細孔容積の最大ピークが２．０ｎｍ以上の細孔直径で示され，全細孔容積の４０％以上が直径２．０〜４．０ｎｍの細孔である第一の活性炭と、
該第一の活性炭の下流側に配設された平均細孔直径が２．０ｎｍ未満の第二の活性炭と、
を有し、
上流側から該第一の活性炭にシロキサン含有消化ガスを流通させ、該第一の活性炭で吸着されなかったシロキサン及び／又は該第一の活性炭から脱離したシロキサンを含有するガスを、下流側の該第二の活性炭に流通させることを特徴とするシロキサン除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004223655A JP4480505B2 (ja) | 2003-11-27 | 2004-07-30 | シロキサン除去剤及びシロキサン除去方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003397394 | 2003-11-27 | ||
| JP2004223655A JP4480505B2 (ja) | 2003-11-27 | 2004-07-30 | シロキサン除去剤及びシロキサン除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005177737A JP2005177737A (ja) | 2005-07-07 |
| JP4480505B2 true JP4480505B2 (ja) | 2010-06-16 |
Family
ID=34797300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004223655A Expired - Fee Related JP4480505B2 (ja) | 2003-11-27 | 2004-07-30 | シロキサン除去剤及びシロキサン除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4480505B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016019981A (ja) * | 2015-09-16 | 2016-02-04 | 月島機械株式会社 | シロキサン除去方法及びシロキサン除去装置 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006199954A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-08-03 | Sanzo Kankyo Engineering Kk | 消化ガス精製装置 |
| JP5314236B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2013-10-16 | 三井造船環境エンジニアリング株式会社 | 消化ガス中のシロキサン類の除去装置及び方法 |
| JP5080042B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2012-11-21 | 大阪ガスケミカル株式会社 | シロキサンガス除去用吸着剤及びシロキサンガス除去用フィルタ |
| KR100804241B1 (ko) | 2006-09-07 | 2008-02-18 | 주식회사 포스코 | 소화가스 중 황화수소 및 휘발성 실록세인의 제거방법 |
| JP5401768B2 (ja) * | 2007-06-25 | 2014-01-29 | Ｎｏｋ株式会社 | ゴム組成物 |
| JP2009034641A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Toyobo Co Ltd | 脱臭浄化フィルタ |
| JP6500353B2 (ja) * | 2014-06-10 | 2019-04-17 | 東洋紡株式会社 | シロキサン除去剤およびそれを用いたシロキサン除去フィルタ |
| JP6500352B2 (ja) * | 2014-06-10 | 2019-04-17 | 東洋紡株式会社 | シロキサン除去剤およびそれを用いたシロキサン除去フィルタ |
| JP6878107B2 (ja) * | 2017-04-14 | 2021-05-26 | 大阪瓦斯株式会社 | シロキサン除去材、シロキサン類を除去する方法、フィルター、ガスセンサーおよびガス検出装置 |
| US12070733B2 (en) | 2020-11-18 | 2024-08-27 | Entegris, Inc. | Modified carbon adsorbents |
-
2004
- 2004-07-30 JP JP2004223655A patent/JP4480505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016019981A (ja) * | 2015-09-16 | 2016-02-04 | 月島機械株式会社 | シロキサン除去方法及びシロキサン除去装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005177737A (ja) | 2005-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4480505B2 (ja) | シロキサン除去剤及びシロキサン除去方法 | |
| JP5906074B2 (ja) | 水素製造システム | |
| JP2012524048A (ja) | 天然ガス処理における、ｒｈｏ構造を備えるゼオライト特性の微孔性結晶性材料の使用 | |
| JP2006083311A (ja) | 消化ガスの精製装置及びその方法 | |
| US20150209717A1 (en) | Process for removal of siloxanes and related compounds from gas streams | |
| KR101244129B1 (ko) | 고로가스의 분리방법 | |
| JP4088632B2 (ja) | ガス精製方法 | |
| JP2011173059A (ja) | 二酸化炭素吸着材及びこれを用いた二酸化炭素回収装置 | |
| CN101626831A (zh) | 一氧化碳吸附剂、气体纯化方法及气体纯化装置 | |
| JP2000312824A (ja) | メタンと窒素の混合ガスからメタンを分離するモレキュラーシービングカーボン | |
| JP3627100B2 (ja) | 消化ガスの精製方法 | |
| JP4450944B2 (ja) | パーフルオロカーボンの回収方法及び分解方法 | |
| JPWO2015011826A1 (ja) | 水素回収方法 | |
| FR3035337A1 (fr) | Procede de purification d'un gaz comprenant du methane | |
| EP2759328A1 (fr) | Procédé de captage du CO2 par adsorption | |
| FR2739304A1 (fr) | Procede et dispositif d'epuration d'air comprime, procede et installation de distillation d'air les utilisant | |
| JP4349064B2 (ja) | シロキサン化合物含有ガスの精製方法とその装置、および消化ガス発電設備 | |
| JP2002060767A (ja) | シロキサン化合物含有ガス精製方法および装置 | |
| JP2004337745A (ja) | ガス精製装置 | |
| JP2006199954A (ja) | 消化ガス精製装置 | |
| JP2009249571A (ja) | バイオガス中の硫化水素の除去方法 | |
| JP3788939B2 (ja) | ガスの精製方法およびその利用方法 | |
| JP3972026B2 (ja) | ガス精製方法およびガス精製装置 | |
| JP2007063476A (ja) | 燃料ガス精製システム | |
| JP2012130861A (ja) | 生命維持ガス浄化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070531 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091006 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091201 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100201 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100309 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100316 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160326 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |