JP4606013B2 - 複合臭気脱臭剤 - Google Patents

Description

本発明は、塩基性、酸性、硫黄系及びアルデヒド系ガスから成る複合臭気の脱臭が可能な脱臭剤に関する。

下水、し尿、焼却場等のプラント設備からは、さまざまな種類の悪臭が日々発生している。これらの悪臭には硫化水素などの酸性ガス、アンモニアなどの塩基性ガス、更には硫化メチルなどの硫黄系ガスなどが含まれており、それぞれのガスの除去方法が問題とされている。現在、この様な複合臭気の脱臭は、各臭気に対応した吸着剤の積層において行われているが、問題となる複合臭気には上述のような原因物質が多数含まれているため、これらの臭気物質全般に対して等しく除去能を有する脱臭剤が必要とされている。

悪臭を除去する方法として、一般的には芳香剤を利用するマスキング方法、活性炭やシリカゲル等の物理的吸着に依存する方法、等が挙げられる。しかし、マスキング方法は悪臭成分の根本的除去を目的としたものではなく、芳香剤そのものの臭いが問題となることもある。また、物理吸着による方法は、吸着可能な悪臭成分が使用する吸着剤の型に依存し、例えば、活性炭ではアンモニア、トリメチルアミンなどの塩基性の臭気に対して全く効果を上げることができない。同様に、一般的な下水処理施設やゴミ処理施設等における悪臭ガスの主要成分である硫黄系ガスに対しても、物理的吸着だけでは十分に除去することができない。

通常、これらの問題点を解決する方法としては化学的方法が考えられる。例えば、酸性臭気または塩基性臭気に対しては中和反応を利用した悪臭除去方法が用いられており、この方法によれば、硫化水素等の酸性臭気を塩基性吸着剤により除去し、あるいはアンモニア、トリメチルアミン等の塩基性臭気を酸性吸着剤により除去することが可能である。しかしながら、塩基性吸着剤と酸性吸着剤は、その性質上同一担体に同時に坦持させた状態や、同一液体中に同時に分散させた状態では互いに反応を起こし、その結果失活してしまう。更に、その他の異なる化学的性質を有する悪臭を同様の方法で脱臭するためには、その際に使用する薬剤についての反応性も考慮する必要がある。その結果、これらのことが複合臭気の脱臭を目的とした吸着剤を開発する上での障害となっていた。

近年、上記欠点の克服を目指した、単一吸着剤で塩基性ガス及び酸性ガス、更には硫黄系ガスの脱臭が可能なものも発明されている（特許文献１参照）。しかし、アルデヒド系ガスの脱臭は、吸着剤に対する物理的吸着に依存するところが大きく、当該ガスに対する除去能は十分とはいえなかった。

また、上記吸着剤とは反対に、アルデヒド系ガスを含む複合臭気を脱臭する吸着剤も発明されていたが（特許文献２参照）、酸性及び塩基性臭気、並びにアルデヒド系のガスに対しては良好な吸着能を示すものの、硫黄系ガスに対する除去性能が低いという問題があった。

以上のことより、塩基性及び酸性ガスに対する吸着能を維持しつつ、硫黄系ガスとアルデヒド系ガスの両者に対して優れた吸着能を同時に担体に持たせるには、それらの目的に適合した互いに反応しない薬剤を選択する必要がある。しかしながら、実際にはこのような条件を満たす薬剤を選択することは困難であった。

特開２００１−１２９３９２号公報 特開平５−２３５８８号公報

本発明の課題は、吸着剤の選択により、塩基性、酸性、硫黄系及びアルデヒド系ガスのバランスのとれた脱臭が可能で、且つ吸着成分を担持していない多孔質体および／または酸性ガス用多孔質体を配合することにより、酸性ガス吸着能が更に向上した複合臭気脱臭剤を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明者らが検討を重ねた結果、p-アミノ安息香酸の酸性塩、無機酸、臭素および／または臭化物を吸着成分として担持している多孔質体が、塩基性、酸性、硫黄系及びアルデヒド系ガスをバランスよく吸着し、更に、当該多孔質体が、吸着成分を担持していない多孔質体および／または酸性ガス用多孔質体を混合配合することによって、上記性能を維持しつつ、酸性ガスをより吸着することが明らかとなった。

具体的には、本発明は、１）吸着成分としてp-アミノ安息香酸の酸性塩と、無機酸と、臭素および／または臭化物とを坦持している第一多孔質体と、２）吸着成分を担持していない第二多孔質体および／または酸性ガス用第三多孔質体とが混合されていることを特徴とする複合臭気脱臭剤、並びに、第一多孔質体に対する第二多孔質体および／または第三多孔質体の混合配合比が、全体を１００重量部とした場合に１〜８０重量部であることを特徴とする、前記複合臭気脱臭剤、である。

本発明は、p-アミノ安息香酸の酸性塩と、無機酸と、臭素および／または臭化物とを担持している第一多孔質体により、酸性、塩基性、硫黄系およびアルデヒド系のガスをバランスよく吸着することができ、且つ吸着成分を担持していない第二多孔質体および／または酸性ガス用第三多孔質体を第一多孔質体に混合配合することにより、第一多孔質体の吸着能を損なうことなく酸性ガスに対する除去性能を向上することができる。

本発明の脱臭剤は、１）吸着成分としてp-アミノ安息香酸の酸性塩と、無機酸と、臭素および／または臭化物とを坦持している第一多孔質体と、２）未吸着成分を担持していない第二多孔質体および／または酸性ガス用第三多孔質体とが混合されていることを特徴とする。

本発明のp-アミノ安息香酸の酸性塩は、p-アミノ安息香酸のアミノ基が酸によってアンモニウムイオン化したものである。本発明では、p-アミノ安息香酸の酸性塩を添加してもよいし、p-アミノ安息香酸と酸を添加して酸性塩化させてもよい。このための酸は後記の無機酸でもよい。

第一多孔質体に坦持され-ているp-アミノ安息香酸の酸性塩は、低級アルデヒド系のガスの除去に有効である。当該酸性塩の性質は、アミノ酸中の酸性塩化したアミノ基とカルボキシル基が同時的且つ協奏的に作用し、低級アルデヒド類を化学的に吸着除去あるいは化学的に不活性化することによって生ずると推定される。また、酸性塩化していることにより、アミノ基とカルボキシル基がカップリングして双性イオン化することがなく、吸着剤としての活性が低下しないという利点がある。

本発明の無機酸は、多孔質体上において塩基性ガスを中和反応により除去する役割を果たすものである。また、この無機酸は、上述のように出発物質であるp-アミノ安息香酸を酸性塩化するための酸として作用させてもよく、その場合は無機酸を過剰量で使用すればよい。上記目的以外にも、本発明の無機酸は、後述のように本発明の臭素または臭化物の吸着除去活性を維持する役割も果たす。

本発明に用いられる無機酸としては、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸などが挙げられるが、硫酸を用いることが好ましい。

本発明の臭素は、硫化水素などの硫黄系ガスを酸化除去するのに有効である。臭化物も同様の理由で使用され、その反応機構は以下のように説明される。１）本発明の臭化物と、共存する酸との反応により臭化水素が生じる。２）臭化水素が酸化することにより臭化水素酸が生成する。３）生じた臭化水素酸が硫化物を酸化除去する。

上記反応３）の後、硫化物の酸化に使用された臭化水素酸は再び臭化水素となり、その結果反応２）へと続く循環系が構成される。ここで、上述のように本発明の無機酸はこのサイクルを維持する役割も果たす。

本発明で使用される臭化物としては、臭化カリウム、臭化ナトリウム、臭化アンモニウム等が挙げられるが、臭化カリウムを用いることが好ましい。

上記成分は多孔質体上に高分散に坦持されていることが好ましい。ここで、本発明の多孔質体は、活性炭、セピオライト、パリゴルスカイト、ゼオライト、活性炭素繊維、活性アルミナ、セピオライト混合紙、シリカゲル、活性白土、パーミキュライト、珪藻土などの無機質多孔質体のほか、パルプ、繊維、布、高分子多孔質体などの有機質多孔質体も使用されうるが、活性炭が好ましい。本発明の多孔質体は、脱臭が意図される悪臭の種類に依存して選択することができる。好ましくは、比表面積が大きい多孔質体が使用される。比表面積の増大に伴い吸着能が向上するためである。

上記成分を多孔質体に高分散に坦持せしめる方法として、上記成分を水またはその他の可溶性溶媒に溶解し、その溶液を多孔質体に含浸させる方法がある。このように溶液状のものを含浸させることにより、各成分を多孔質体に同時に且つ均一に高分散状態で坦持させることができる。多孔質体は、上記組合せの各成分をその構造中の細孔内に均一に保持し、悪臭ガスに対する接触面積を広げ、これらの成分による悪臭ガスの吸着性能を向上させる。当該脱臭剤においては、p-アミノ安息香酸の酸性塩と、無機酸と、臭素および／または臭化物とが大きな比表面積を有した多孔質体に高分散状態で坦持されているので、各成分がその能力を最大限に発揮することができる。

上記成分の坦持量は、多孔質体１００重量部に対し、p-アミノ安息香酸もしくは酸性塩が０．５〜１０重量部、無機酸が１〜２０重量部、臭素および／または臭化物が１〜２０重量部であることが好ましい。更に好ましくは、上記成分の坦持量は、多孔質体１００重量部に対し、p-アミノ安息香酸もしくは酸性塩が３〜６重量部、無機酸が６〜１２重量部、臭素および／または臭化物が６〜１２重量部である。

上記坦持量の割合は、酸性、塩基性、硫黄系、アルデヒド系のガスをバランスよく吸着するために必要とされるものであるが、各成分の坦持量は、目的の悪臭の成分に依存して適宜選択することができる。

上記成分を担持している第一多孔質体は、その酸性ガス吸着能を向上する目的で、吸着成分を担持していない第二多孔質体および／または酸性ガス用第三多孔質体と混合される。

本発明の第二多孔質体は、水蒸気賦活を行った活性炭であることができる。

本発明の第三多孔質体は、前記第二多孔質体にアルカリ金属の水酸化物を担持させたものであることができる。

本発明の第三多孔質体の調製に使用されるアルカリ金属の水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

第一多孔質体に対する第二多孔質体および／または第三多孔質体の混合配合比は、全体を１００重量部とした場合、１〜８０重量部であることが好ましい。

更に好ましくは、上記混合配合比は３０〜８０重量部である。

本発明は、酸性ガスに対して優れた吸着能を有するだけでなく、以下の実施例に示すように他の塩基性、中性及び硫黄系ガスもバランスよく吸着することができる。従って、複合臭気が問題となる下水処理施設、ゴミ処理施設等において好適に使用することができる。

以下に実施例、比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
活性炭１００重量部に対し、臭化カリウムを８重量部、硫酸を６重量部、p-アミノ安息香酸を４重量部、水に溶解させ、上記成分が共存した溶液を調製した。続いて、無機酸で処理したヤシ殻活性炭１００ｇを上記溶液中に浸し、上記成分を坦持させた。その後、１００℃で５時間乾燥させて試料（活性炭１）を調製した。続いて、活性炭１とヤシ殻活性炭を50対50の重量比で縮分機により混合し、試料（実施例１）を調製した。

（実施例２）
５０重量部のヤシ殻活性炭の代わりに酸性ガス用多孔質体を用いて、実施例１と同様の方法により試料（実施例２）を調製した。ここで、酸性ガス用多孔質体は、活性炭１００重量部に対し、水酸化カリウム７．５重量部を吸水坦持することによって調製した。

（実施例３）
最後に、実施例１及び２に記載の活性炭１とヤシ殻活性炭および酸性ガス用多孔質体を50対25対25の重量比で縮分機により混合し、試料（実施例３）を調製した。

（比較例１）
比較のために、実施例１の活性炭１のみの試料（比較例１）を調製した。

（比較例２）
同様に、ベンゼン吸着量を31wt%以上になるよう賦活を進めたヤシ殻活性炭（比較例２）を準備した。

（比較例３）
最後に、実施例２で調製した酸性ガス用多孔質体のみの試料（比較例３）を比較のために用いた。

上記試料の内容を以下の表１に示す。

上記試料の脱臭能を評価するために、以下の方法を用いた。

（評価）
30mmφのガラスカラムに上記試料を各5ml採取し、硫化水素、アンモニア、硫化メチル、アセトアルデヒドの４種類の臭気を各10ppm、湿度を80%に調整したガスを、5L/minで通過させた。この60分後、入りガスと出口ガスの濃度を測定し、以下の様に浄化率を算出した。

ここで、上記試料の脱臭能の評価は、各臭気につき以下のような条件を用いて実施した。

（分析条件）
硫化水素・硫化メチル分析条件：
GC：島津製GC-8Ap(FPD)
カラム：β，β-ODPN 25% Chromosorb 60〜80メッシュ、内径3.0mmφx3000mm
ガラスパックドカラム
温度：注入口／検出器 150℃、カラム 70℃

アセトアルデヒド分析条件：
GC：島津製GC-8A(FID)
カラム：FAL-M 10% Shimalite TPA 60〜80メッシュ、内径3.2mmφx2000mm
温度：注入口／検出器 180℃、カラム 75℃

アンモニア分析条件：
ガス探知管：ガステック製検知管No.81

浄化率の測定結果を以下の表２に示す。

Claims (7)

1. １）吸着成分としてp-アミノ安息香酸の酸性塩と、無機酸と、臭素および／または臭化物とを担持している第一多孔質体と、２）吸着成分を担持していない、物理的吸着能を有する第二多孔質体および／または酸性ガス用第三多孔質体とが混合されていることを特徴とする複合臭気脱臭剤。
2. 前記臭化物が臭化カリウム、臭化ナトリウム又は臭化アンモニウムである、請求項１に記載の複合臭気脱臭剤。
3. 前記第一多孔質体、前記第二多孔質体又は前記第三多孔質体が活性炭、セピオライト、パリゴルスカイト、ゼオライト、活性炭素繊維、活性アルミナ、セピオライト混合紙、シリカゲル、活性白土、バーミキュライト、珪藻土、パルプ、繊維、布又は高分子多孔質体である、請求項１又は２に記載の複合臭気脱臭剤。
4. 前記第二多孔質体が水蒸気賦活を行った活性炭であり、前記第三多孔質体が第二多孔質体にアルカリ金属の水酸化物を担持させた活性炭である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合臭気脱臭剤。
5. 前記吸着成分の担持量として、多孔質体１００重量部に対し、p-アミノ安息香酸もしくはその酸性塩が０．５〜１０重量部、無機酸が１〜２０重量部、臭素および／または臭化物が１〜２０重量部であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合臭気脱臭剤。
6. 前記吸着成分の担持量として、多孔質体１００重量部に対し、p-アミノ安息香酸もしくはその酸性塩が３〜６重量部、無機酸が６〜１２重量部、臭素および／または臭化物が６〜１２重量部であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合臭気脱臭剤。
7. 第一多孔質体に対する第二多孔質体および／または第三多孔質体の混合配合比が、全体を１００重量部とした場合に１〜８０重量部であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合臭気脱臭剤。