JP4617622B2 - 吸着剤の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中のガス状汚染物質を除去する吸着剤に関し、さらに詳しくは、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドに対して、高い除去性能を持つ吸着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室内や車内などの生活空間においては、悪臭や有害ガスなどの様々なガス状汚染物質が発生するが、生活環境の向上に伴い、これらガス状汚染物質を除去し、快適な生活環境を維持することに多くの関心が持たれている。生活空間で発生する主なガス状汚染物質としては、アンモニアを代表とする塩基性ガス、酢酸を代表とする酸性ガスやアセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドがあげられる。これらのうち、アンモニアなどの塩基性ガスは鉱酸や有機酸を添着した吸着剤で中和反応により、また、酢酸などの多くのガス状汚染物質は活性炭などの多孔質吸着剤への物理吸着により除去されるが、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドは他のガス状汚染物質に比べ除去が難しい物質である。
【０００３】
この課題に対して、低級脂肪族アルデヒドの除去性能を向上した吸着剤の検討がすすめられてきた。低級脂肪族アルデヒドは、アンモニア誘導体などの求核試薬の攻撃を受けて求核付加反応を起こすことが知られており、アミンが低級脂肪族アルデヒドの化学吸着に有効であることが推定でき、アミンやアミン塩を多孔質体に添着した吸着剤が種々提案されている。
【０００４】
特開昭５６−５３７４４号には活性炭にアニリンを添着した吸着剤、特開昭５６−５３７４４号には活性炭に塩酸ヒドロキシルアミンや硫酸ヒドロキシルアミンを添着した吸着剤、特開昭５９−１８６６４１号には活性炭にポリエチレンイミンを添着した吸着剤、特開昭６０−１３２６４５号には粘度鉱物にアニリン、トルイジン、メタニル酸（ｍ−アミノベンゼンスルホン酸）、スルファニル酸（ｐ−アミノベンゼンスルホン酸）やベンジルアミン及びその塩を担持した吸着剤、特開平７−１３６５０２号には活性炭素繊維にアミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸着剤のうち、アニリン、塩酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、ポリエチレンイミン、トルイジンやベンジルアミンを添着した吸着剤では、これらアミンが空気中の酸素により酸化され易く、これにより低級脂肪族アルデヒドの化学吸着作用の有効性が失われていくため、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が大きく、長期間の保存や使用に耐えないという問題がある。
【０００６】
また、アミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤では、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化こそ他のアミンを添着した吸着剤に比べて小さいものの、アミノベンゼンスルホン酸は水やアルコールなどの溶媒に対して難溶性であるため、極低濃度のアミノベンゼンスルホン酸添着溶液しか調整できず、その結果、多孔質体を添着溶液に浸漬したり、多孔質体に添着溶液を噴霧などしてもアミノベンゼンスルホン酸の添着量が多い吸着剤を得ることは難しい。従って、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られないという問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、酸化による低級脂肪族アルデヒドの除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る吸着剤の製造方法の特徴構成は、アンモニア水にアミノベンゼンスルホン酸を加えた添着溶液を多孔質体に添着して製造することにある。
【０００９】
この構成によれば、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することができる。
【００１０】
一般に、多孔質体に薬剤を添着した吸着剤は、薬剤を水やアルコールなどの適当な溶媒に溶解して添着溶液を調整し、多孔質体を添着溶液に浸漬した後、取り出して乾燥する方法や、多孔質体に添着溶液を噴霧した後乾燥する方法により得られる。
【００１１】
ところが、前述したようにアミノベンゼンスルホン酸は水に対して難溶性であり、例えば、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の２０℃での溶解度は水１００ｇに対して１ｇ程度と小さい。また、アルコール、エーテル、ベンゼンなどに対しても難溶性であり、アミノベンゼンスルホン酸の添着溶液として十分な濃度が得られる適当な溶媒が見当たらず、アミノベンゼンスルホン酸のみを溶媒に加えて添着溶液を調整し、前記した方法で多孔質体に添着しても、短時間の処理ではアミノベンゼンスルホン酸の添着量が少なく、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い実用的な吸着剤は得られない。
【００１２】
そこで、本発明者は鋭意検討した結果、アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えた添着溶液を調整し、それを多孔質体に添着することにより、低級脂肪族アルデヒドとの反応に有効なアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多く添着できることを見出した。つまり、アミノベンゼンスルホン酸は塩基性水溶液に溶解することから、アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えることにより、アミノベンゼンスルホン酸が高濃度で溶解した添着溶液を調整することができ、この添着溶液を用いて前記したような浸漬法や噴霧法で多孔質体に添着すれば、アミノベンゼンスルホン酸の添着量が多く、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着剤が得られるのである。
【００１３】
その結果、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤を提供することができる。
【００１４】
特開平１０−９９４１８号には、アミノ基とスルホン酸基を有する芳香族アミン類と塩基性物質と多孔質体を含む空気浄化剤混合物を有機バインダーでモノリス状に成型した脱臭フィルターが提案され、スルファニル酸と水酸化ナトリウムと活性炭から成り、水酸化ナトリウムのスルファニル酸に対する混合モル比０．１〜０．７で配合した脱臭フィルターが例示されている。また、特開２００１−２９４４３号には、活性炭と、アミノ基とスルホン酸基を併せ持つ芳香族化合物と吸湿剤と塩基性物質を配合した脱臭フィルターが提案され、スルファニル酸と水酸化ナトリウムを水酸化ナトリウムのスルファニル酸に対する混合モル比０．４３で活性炭と吸湿剤とともに配合した脱臭フィルターが例示されている。
【００１５】
これら脱臭フィルターにおいて塩基性物質を配合する目的は、それぞれ、酸性度を低下させて有機バインダーの劣化を防止すること、アミノベンゼンスルホン酸の分子中の共有電子対が持つアセトアルデヒドへの求核攻撃力を高めることである。従って、使用する塩基性物質の制限も特にない。
【００１６】
塩基性物質を使用することにより、アミノベンゼンスルホン酸の溶解度を上げて高濃度の添着溶液を調整し、その結果、多孔質体への低級脂肪族アルデヒドとの反応に有効なスルファニル酸の添着量を多くすることを目的とする本発明では、上記脱臭フィルターで例示されているような塩基性物質を使用しても効果が得られない。
【００１７】
本発明者が、アミノベンゼンスルホン酸と混合する塩基性物質を網羅して調べた結果、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化ルビジウムなどのアルカリ金属の水酸化物や、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸水素塩などのようなアルカリ金属からなる塩基性物質を使用してスルファニル酸と混合して多孔質体に添着した吸着剤では、添着量は多くできるが、低級脂肪族アルデヒド除去性能が著しく劣るという知見が得られた。
【００１８】
ところが、アンモニア水にスルファニル酸を加えて多孔質体に添着した場合には、添着量が多くでき、それとともに低級脂肪族アルデヒド除去性能も高くできることを見出して本発明に到達したものである。
【００１９】
アミノベンゼンスルホン酸と塩基性物質は、少なくとも一部はアミノベンゼンスルホン酸のスルホン酸基と塩基性物質とで塩を生成していると考えられる。特開平１０−９９４１８号に記載されているように、一般にアミノベンゼンスルホン酸に水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の塩基性物質を添加すると低級脂肪族アルデヒドとの反応性が著しく低い塩を生成し、塩基性物質の添加量の増加にともなって低級脂肪族アルデヒド除去性能は低下してしまうため、添加できる塩基性物質量に制限があり、高い溶解濃度のアミノベンゼンスルホン酸の添着溶液を調整することができなかった。
【００２０】
しかし、溶媒にアンモニア水を使用した場合には、低級脂肪族アルデヒド除去性能の低下が起きず、その結果、アミノベンゼンスルホン酸の溶解濃度が高い添着溶液を調整して、それを使って多孔質体に添着することにより高い低級脂肪族アルデヒド除去性能を有する吸着剤を得ることができる。溶媒にアンモニア水を使用した場合に、このように低級脂肪族アルデヒド除去性能が高い吸着剤が得られるのは、このときに生成されると考えられるアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が、他のアルカリ金属との塩とは異なり、高い低級脂肪族アルデヒドとの反応性を有するためであると推定される。
【００２１】
この構成によれば、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することができる。
【００２２】
溶媒として使用するアンモニア水のアンモニア濃度は、０．０１重量％以上であり、加える前記アミノベンゼンスルホン酸はアンモニア水１００重量部に対して３〜５０重量部である。
【００２３】
アンモニア水のアンモニア濃度が０．０１重量％未満であると、高い溶解濃度のアミノベンゼンスルホン酸の添着溶液にならず、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸を多孔質体に添着することができない。
【００２４】
さらに、アミノベンゼンスルホン酸がアンモニア水１００重量部に対して３重量部未満であると、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸を多孔質体に添着することができず、また、５０重量部を越えて含ませても、量の増加に見合った効果が得られない。
【００２５】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に詳しく説明する。本実施形態に係る吸着剤は、アンモニア水にアミノベンゼンスルホン酸を加えた添着溶液を多孔質体に添着して製造される。
【００２６】
多孔質体は、比表面積１００ｍ2／ｇ以上の固体物質であり、シリカゲルやゼオライト、活性炭などの細孔構造を有するものやモンモリロナイト、ベントナイト、パリゴルスカイト、セピオライトなどの層状構造を有するものなどがあげられる。
【００２７】
これら比表面積が大きな物質に、低級脂肪族アルデヒドと反応するアミノベンゼンスルホン酸を添着することにより、反応に有効な面積を大きくすることができ、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られる。多孔質体としては、比表面積が極めて大きい活性炭を使用することが特に好ましい。
【００２８】
添着溶液中のアミノベンゼンスルホン酸は、アンモニア水１００重量部に対して３〜５０重量部、好ましくは４〜３０重量部、より好ましくは５〜２０重量部である。この範囲未満では、多孔質体へのアミノベンゼンスルホン酸の添着量が少なくなって、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着剤が得難く、また、この範囲を越えた添着溶液を使用しても、低級脂肪族アルデヒド除去性能が大きく向上しない。
【００２９】
アミノベンゼンスルホン酸が他のアミンに比べ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい理由は必ずしも明らかではないが、アミノベンゼンスルホン酸が電子供与性基であるアミノ基と電子吸引性基であるスルホン酸基の両方を持つことや、酸性であるという他のアミンにはない特徴によるものと考えられる。アミノベンゼンスルホン酸にはｏ−アミノベンゼンスルホン酸、ｍ−アミノベンゼンスルホン酸、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の３つの異性体があり、これらのいずれも使用できるが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸が低級脂肪族アルデヒドとの反応性が強く特に好ましい。
【００３０】
アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えることにより、アミノベンゼンスルホン酸が溶解するのは、アンモニア水中のアンモニウムイオンとアミノベンゼンスルホン酸のスルホン酸基とが塩を生成して、水溶性となるためであると考えられる。
【００３１】
溶媒に使用するアンモニア水のアンモニア濃度は、０．０１重量％以上であり、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．３〜５重量％である。この範囲未満では、高い溶解濃度のアミノベンゼンスルホン酸の添着溶液にならないため、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸を多孔質体に添着することができない。一方、この範囲を越えると、製造時に発生するアンモニア臭気が強く、作業環境上好ましくない。
【００３２】
本発明の吸着剤には、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性物質以外に、リンゴ酸、クエン酸などの低級脂肪族アルデヒド以外のガス成分と反応する薬剤や抗菌性を持たせるための抗菌剤などの薬剤をさらに添着することができる。しかし、この場合には、アミノベンゼンスルホン酸の低級脂肪族アルデヒドとの反応性を著しく低下させないように、薬剤と添加量を選択する必要がある。また、本発明の吸着剤は、単独で充填層などとして使用するだけでなく、他の吸着剤と混合したり、併用したりして使用することができる。
【００３３】
以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３４】
【実施例】
まず、本実施例で用いた吸着剤の試験方法を以下に示す。
【００３５】
吸着剤を３ｇ計量して内径１２.５ｍｍのガラス製カラムに充填した。温度２５℃、相対湿度５０％に調整した３０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含む空気を風量５Ｌ／ｍｉｎでカラムに供給した。カラムの出口のアセトアルデヒド濃度を７分ごとに測定し、除去率（η［−］）を次式にアセトアルデヒド入口濃度（Ｃｉ［ｐｐｍ］）、アセトアルデヒド出口濃度（Ｃｏ［ｐｐｍ］）を代入して算出した。なお、アセトアルデヒド濃度はＦＩＤ付きガスクロマトグラフで測定した。
【００３６】
【数１】
この除去率が１０％に低下するまで試験を継続し、この試験中に７分毎に測定したカラム出口のアセトアルデヒド濃度から算出した除去率と、カラム入口のアセトアルデヒド濃度および風量から７分毎のアセトアルデヒド吸着量を求め、それらを積算してカラムに充填した吸着剤重量で除して、吸着容量とした。
【００３７】
（実施例１）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０９８４ｇであった。
【００３８】
（実施例２）
アンモニア濃度０．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０９２６ｇであった。
【００３９】
（実施例３）
アンモニア濃度０．２８重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０８９７ｇであった。
【００４０】
（実施例４）
アンモニア濃度０．１４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０９５１ｇであった。
【００４１】
（実施例５）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１４１ｇであった。
【００４２】
（実施例６）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１６１ｇであった。
【００４３】
（実施例７）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１９６ｇであった。
【００４４】
（比較例１）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６３８ｇであった。
【００４５】
（比較例２）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６２５ｇであった。
【００４６】
（比較例３）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６３９ｇであった。
【００４７】
（比較例４）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６３３ｇであった。
【００４８】
上記吸着剤について、前述した方法によりアルデヒド除去性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
ｐ−アミノベンゼンスルホン酸を水に加えた添着溶液で添着した比較例１〜４の吸着剤に比べて、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えた添着溶液で添着した実施例１〜７の吸着剤は、高いアセトアルデヒド吸着容量を持つことがわかる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中のガス状汚染物質を除去する吸着剤に関し、さらに詳しくは、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドに対して、高い除去性能を持つ吸着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室内や車内などの生活空間においては、悪臭や有害ガスなどの様々なガス状汚染物質が発生するが、生活環境の向上に伴い、これらガス状汚染物質を除去し、快適な生活環境を維持することに多くの関心が持たれている。生活空間で発生する主なガス状汚染物質としては、アンモニアを代表とする塩基性ガス、酢酸を代表とする酸性ガスやアセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドがあげられる。これらのうち、アンモニアなどの塩基性ガスは鉱酸や有機酸を添着した吸着剤で中和反応により、また、酢酸などの多くのガス状汚染物質は活性炭などの多孔質吸着剤への物理吸着により除去されるが、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドは他のガス状汚染物質に比べ除去が難しい物質である。
【０００３】
この課題に対して、低級脂肪族アルデヒドの除去性能を向上した吸着剤の検討がすすめられてきた。低級脂肪族アルデヒドは、アンモニア誘導体などの求核試薬の攻撃を受けて求核付加反応を起こすことが知られており、アミンが低級脂肪族アルデヒドの化学吸着に有効であることが推定でき、アミンやアミン塩を多孔質体に添着した吸着剤が種々提案されている。
【０００４】
特開昭５６−５３７４４号には活性炭にアニリンを添着した吸着剤、特開昭５６−５３７４４号には活性炭に塩酸ヒドロキシルアミンや硫酸ヒドロキシルアミンを添着した吸着剤、特開昭５９−１８６６４１号には活性炭にポリエチレンイミンを添着した吸着剤、特開昭６０−１３２６４５号には粘度鉱物にアニリン、トルイジン、メタニル酸（ｍ−アミノベンゼンスルホン酸）、スルファニル酸（ｐ−アミノベンゼンスルホン酸）やベンジルアミン及びその塩を担持した吸着剤、特開平７−１３６５０２号には活性炭素繊維にアミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸着剤のうち、アニリン、塩酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、ポリエチレンイミン、トルイジンやベンジルアミンを添着した吸着剤では、これらアミンが空気中の酸素により酸化され易く、これにより低級脂肪族アルデヒドの化学吸着作用の有効性が失われていくため、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が大きく、長期間の保存や使用に耐えないという問題がある。
【０００６】
また、アミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤では、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化こそ他のアミンを添着した吸着剤に比べて小さいものの、アミノベンゼンスルホン酸は水やアルコールなどの溶媒に対して難溶性であるため、極低濃度のアミノベンゼンスルホン酸添着溶液しか調整できず、その結果、多孔質体を添着溶液に浸漬したり、多孔質体に添着溶液を噴霧などしてもアミノベンゼンスルホン酸の添着量が多い吸着剤を得ることは難しい。従って、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られないという問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、酸化による低級脂肪族アルデヒドの除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る吸着剤の製造方法の特徴構成は、アンモニア水にアミノベンゼンスルホン酸を加えた添着溶液を多孔質体に添着して製造することにある。
【０００９】
この構成によれば、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することができる。
【００１０】
一般に、多孔質体に薬剤を添着した吸着剤は、薬剤を水やアルコールなどの適当な溶媒に溶解して添着溶液を調整し、多孔質体を添着溶液に浸漬した後、取り出して乾燥する方法や、多孔質体に添着溶液を噴霧した後乾燥する方法により得られる。
【００１１】
ところが、前述したようにアミノベンゼンスルホン酸は水に対して難溶性であり、例えば、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の２０℃での溶解度は水１００ｇに対して１ｇ程度と小さい。また、アルコール、エーテル、ベンゼンなどに対しても難溶性であり、アミノベンゼンスルホン酸の添着溶液として十分な濃度が得られる適当な溶媒が見当たらず、アミノベンゼンスルホン酸のみを溶媒に加えて添着溶液を調整し、前記した方法で多孔質体に添着しても、短時間の処理ではアミノベンゼンスルホン酸の添着量が少なく、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い実用的な吸着剤は得られない。
【００１２】
そこで、本発明者は鋭意検討した結果、アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えた添着溶液を調整し、それを多孔質体に添着することにより、低級脂肪族アルデヒドとの反応に有効なアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多く添着できることを見出した。つまり、アミノベンゼンスルホン酸は塩基性水溶液に溶解することから、アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えることにより、アミノベンゼンスルホン酸が高濃度で溶解した添着溶液を調整することができ、この添着溶液を用いて前記したような浸漬法や噴霧法で多孔質体に添着すれば、アミノベンゼンスルホン酸の添着量が多く、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着剤が得られるのである。
【００１３】
その結果、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤を提供することができる。
【００１４】
特開平１０−９９４１８号には、アミノ基とスルホン酸基を有する芳香族アミン類と塩基性物質と多孔質体を含む空気浄化剤混合物を有機バインダーでモノリス状に成型した脱臭フィルターが提案され、スルファニル酸と水酸化ナトリウムと活性炭から成り、水酸化ナトリウムのスルファニル酸に対する混合モル比０．１〜０．７で配合した脱臭フィルターが例示されている。また、特開２００１−２９４４３号には、活性炭と、アミノ基とスルホン酸基を併せ持つ芳香族化合物と吸湿剤と塩基性物質を配合した脱臭フィルターが提案され、スルファニル酸と水酸化ナトリウムを水酸化ナトリウムのスルファニル酸に対する混合モル比０．４３で活性炭と吸湿剤とともに配合した脱臭フィルターが例示されている。
【００１５】
これら脱臭フィルターにおいて塩基性物質を配合する目的は、それぞれ、酸性度を低下させて有機バインダーの劣化を防止すること、アミノベンゼンスルホン酸の分子中の共有電子対が持つアセトアルデヒドへの求核攻撃力を高めることである。従って、使用する塩基性物質の制限も特にない。
【００１６】
塩基性物質を使用することにより、アミノベンゼンスルホン酸の溶解度を上げて高濃度の添着溶液を調整し、その結果、多孔質体への低級脂肪族アルデヒドとの反応に有効なスルファニル酸の添着量を多くすることを目的とする本発明では、上記脱臭フィルターで例示されているような塩基性物質を使用しても効果が得られない。
【００１７】
本発明者が、アミノベンゼンスルホン酸と混合する塩基性物質を網羅して調べた結果、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化ルビジウムなどのアルカリ金属の水酸化物や、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸水素塩などのようなアルカリ金属からなる塩基性物質を使用してスルファニル酸と混合して多孔質体に添着した吸着剤では、添着量は多くできるが、低級脂肪族アルデヒド除去性能が著しく劣るという知見が得られた。
【００１８】
ところが、アンモニア水にスルファニル酸を加えて多孔質体に添着した場合には、添着量が多くでき、それとともに低級脂肪族アルデヒド除去性能も高くできることを見出して本発明に到達したものである。
【００１９】
アミノベンゼンスルホン酸と塩基性物質は、少なくとも一部はアミノベンゼンスルホン酸のスルホン酸基と塩基性物質とで塩を生成していると考えられる。特開平１０−９９４１８号に記載されているように、一般にアミノベンゼンスルホン酸に水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の塩基性物質を添加すると低級脂肪族アルデヒドとの反応性が著しく低い塩を生成し、塩基性物質の添加量の増加にともなって低級脂肪族アルデヒド除去性能は低下してしまうため、添加できる塩基性物質量に制限があり、高い溶解濃度のアミノベンゼンスルホン酸の添着溶液を調整することができなかった。
【００２０】
しかし、溶媒にアンモニア水を使用した場合には、低級脂肪族アルデヒド除去性能の低下が起きず、その結果、アミノベンゼンスルホン酸の溶解濃度が高い添着溶液を調整して、それを使って多孔質体に添着することにより高い低級脂肪族アルデヒド除去性能を有する吸着剤を得ることができる。溶媒にアンモニア水を使用した場合に、このように低級脂肪族アルデヒド除去性能が高い吸着剤が得られるのは、このときに生成されると考えられるアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が、他のアルカリ金属との塩とは異なり、高い低級脂肪族アルデヒドとの反応性を有するためであると推定される。
【００２１】
この構成によれば、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することができる。
【００２２】
溶媒として使用するアンモニア水のアンモニア濃度は、０．０１重量％以上であり、加える前記アミノベンゼンスルホン酸はアンモニア水１００重量部に対して３〜５０重量部である。
【００２３】
アンモニア水のアンモニア濃度が０．０１重量％未満であると、高い溶解濃度のアミノベンゼンスルホン酸の添着溶液にならず、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸を多孔質体に添着することができない。
【００２４】
さらに、アミノベンゼンスルホン酸がアンモニア水１００重量部に対して３重量部未満であると、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸を多孔質体に添着することができず、また、５０重量部を越えて含ませても、量の増加に見合った効果が得られない。
【００２５】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に詳しく説明する。本実施形態に係る吸着剤は、アンモニア水にアミノベンゼンスルホン酸を加えた添着溶液を多孔質体に添着して製造される。
【００２６】
多孔質体は、比表面積１００ｍ2／ｇ以上の固体物質であり、シリカゲルやゼオライト、活性炭などの細孔構造を有するものやモンモリロナイト、ベントナイト、パリゴルスカイト、セピオライトなどの層状構造を有するものなどがあげられる。
【００２７】
これら比表面積が大きな物質に、低級脂肪族アルデヒドと反応するアミノベンゼンスルホン酸を添着することにより、反応に有効な面積を大きくすることができ、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られる。多孔質体としては、比表面積が極めて大きい活性炭を使用することが特に好ましい。
【００２８】
添着溶液中のアミノベンゼンスルホン酸は、アンモニア水１００重量部に対して３〜５０重量部、好ましくは４〜３０重量部、より好ましくは５〜２０重量部である。この範囲未満では、多孔質体へのアミノベンゼンスルホン酸の添着量が少なくなって、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着剤が得難く、また、この範囲を越えた添着溶液を使用しても、低級脂肪族アルデヒド除去性能が大きく向上しない。
【００２９】
アミノベンゼンスルホン酸が他のアミンに比べ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい理由は必ずしも明らかではないが、アミノベンゼンスルホン酸が電子供与性基であるアミノ基と電子吸引性基であるスルホン酸基の両方を持つことや、酸性であるという他のアミンにはない特徴によるものと考えられる。アミノベンゼンスルホン酸にはｏ−アミノベンゼンスルホン酸、ｍ−アミノベンゼンスルホン酸、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の３つの異性体があり、これらのいずれも使用できるが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸が低級脂肪族アルデヒドとの反応性が強く特に好ましい。
【００３０】
アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えることにより、アミノベンゼンスルホン酸が溶解するのは、アンモニア水中のアンモニウムイオンとアミノベンゼンスルホン酸のスルホン酸基とが塩を生成して、水溶性となるためであると考えられる。
【００３１】
溶媒に使用するアンモニア水のアンモニア濃度は、０．０１重量％以上であり、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．３〜５重量％である。この範囲未満では、高い溶解濃度のアミノベンゼンスルホン酸の添着溶液にならないため、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸を多孔質体に添着することができない。一方、この範囲を越えると、製造時に発生するアンモニア臭気が強く、作業環境上好ましくない。
【００３２】
本発明の吸着剤には、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性物質以外に、リンゴ酸、クエン酸などの低級脂肪族アルデヒド以外のガス成分と反応する薬剤や抗菌性を持たせるための抗菌剤などの薬剤をさらに添着することができる。しかし、この場合には、アミノベンゼンスルホン酸の低級脂肪族アルデヒドとの反応性を著しく低下させないように、薬剤と添加量を選択する必要がある。また、本発明の吸着剤は、単独で充填層などとして使用するだけでなく、他の吸着剤と混合したり、併用したりして使用することができる。
【００３３】
以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３４】
【実施例】
まず、本実施例で用いた吸着剤の試験方法を以下に示す。
【００３５】
吸着剤を３ｇ計量して内径１２.５ｍｍのガラス製カラムに充填した。温度２５℃、相対湿度５０％に調整した３０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含む空気を風量５Ｌ／ｍｉｎでカラムに供給した。カラムの出口のアセトアルデヒド濃度を７分ごとに測定し、除去率（η［−］）を次式にアセトアルデヒド入口濃度（Ｃｉ［ｐｐｍ］）、アセトアルデヒド出口濃度（Ｃｏ［ｐｐｍ］）を代入して算出した。なお、アセトアルデヒド濃度はＦＩＤ付きガスクロマトグラフで測定した。
【００３６】
【数１】
【００３７】
（実施例１）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０９８４ｇであった。
【００３８】
（実施例２）
アンモニア濃度０．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０９２６ｇであった。
【００３９】
（実施例３）
アンモニア濃度０．２８重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０８９７ｇであった。
【００４０】
（実施例４）
アンモニア濃度０．１４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０９５１ｇであった。
【００４１】
（実施例５）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１４１ｇであった。
【００４２】
（実施例６）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１６１ｇであった。
【００４３】
（実施例７）
アンモニア濃度１．４重量％のアンモニア水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１９６ｇであった。
【００４４】
（比較例１）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６３８ｇであった。
【００４５】
（比較例２）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６２５ｇであった。
【００４６】
（比較例３）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６３９ｇであった。
【００４７】
（比較例４）
水１００ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ2／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。なお、得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６３３ｇであった。
【００４８】
上記吸着剤について、前述した方法によりアルデヒド除去性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
ｐ−アミノベンゼンスルホン酸を水に加えた添着溶液で添着した比較例１〜４の吸着剤に比べて、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸をアンモニア水に加えた添着溶液で添着した実施例１〜７の吸着剤は、高いアセトアルデヒド吸着容量を持つことがわかる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することができる。
Claims (1)
- アンモニア濃度が０．０１〜１０重量％であるアンモニア水に、アンモニア水１００重量部に対して３〜５０重量部のアミノベンゼンスルホン酸を加えた添着溶液を、多孔質体に添着してなることを特徴とする吸着剤。
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