JP4639276B2

JP4639276B2 - 脱臭剤、その製造方法および脱臭装置

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Publication number: JP4639276B2
Application number: JP2004137328A
Authority: JP
Inventors: 勢治一居; 篤志樋口; 清水嶋; 憲中津山; 友和古川
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-05-06
Also published as: JP2005199256A

Description

本発明は、脱臭剤、その製造方法および脱臭装置に関する。

し尿処理施設、下水処理施設、ゴミ処理施設、事務所ビルの廃水処理施設等から排出される排ガスには、硫化水素、硫化メチル、アンモニアなど、悪臭の原因となる物質が含まれている。そのため、排ガスを大気中に放出する前に、排ガスを脱臭処理して、悪臭の原因物質を除去する必要がある。

このような脱臭処理に用いられる脱臭剤としては、活性炭による物理的な吸着に加え、酸化剤による原因物質の酸化によって脱臭を行うものが知られている。具体的には、硫化水素を酸化するヨウ素のオキソ酸を活性炭に添着させた脱臭剤（特許文献１参照）、硫化水素を酸化するヨウ素のオキソ酸の金属塩を活性炭に添着させた脱臭剤（特許文献２参照）、およびヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物と、無機酸とを活性炭に添着させた脱臭剤（特許文献３参照）が知られている。

これら脱臭剤は、酸性である硫化水素の除去については優れた効果を発揮するものの、その他の悪臭の原因物質、例えば、アルカリ性であるアンモニアや中性である硫化メチルに対しては必ずしも十分な効果がなかった。

そのため、従来の脱臭処理においては、例えば図５に示すように、臭気ガス入口１１から処理ガス出口１２に向かって順に、アンモニア、トリメチルアミンなどのアルカリ性物質に効果的に働く脱臭剤が充填された層１３、硫化水素、メチルメルカプタンなどの酸性物質に効果的に働く脱臭剤が充填された層１４、および硫化メチル、二硫化メチルなどの中性物質に効果的に働く脱臭剤が充填された層１５からなる３層構造の脱臭装置１０で対応せざるを得なかった。そのため、脱臭装置の構造が複雑になり、設備費がかさむ、脱臭剤の交換頻度が多くなり、維持管理に手間がかかる、などの問題があった。
特公昭６２−９３７７号公報特公平５−６４０６６号公報特公平６−６１５１号公報

よって本発明の目的は、１種類の脱臭剤で、硫化水素などの酸性の悪臭の原因物質、硫化メチルなどの中性の悪臭の原因物質に対応でき、しかも、優れた脱臭効果を長期間維持できる脱臭剤、このような脱臭剤を生産性よく製造できる製造方法、および構造が単純で、維持管理に手間がかからない脱臭装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、さらに、アンモニアなどのアルカリ性の悪臭の原因物質にも対応できる脱臭剤、その製造方法、および、構造がさらに単純で、維持管理に手間がかからない脱臭装置を提供することにある。

本発明の脱臭剤は、ヨウ素と、ヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物とが付着した活性炭を含有することを特徴とするものである。
ここで、前記活性炭には、さらに無機酸が付着していることが望ましい。
また、前記無機酸は、塩酸または硫酸であることが望ましく、特に硫酸が望ましい。

また、本発明の脱臭剤の製造方法は、活性炭にヨウ素を付着させた後、さらにヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物を付着させることを特徴とする方法である。
また、本発明の脱臭剤の製造方法は、活性炭にヨウ素を付着させた後、さらにヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物、および無機酸を付着させることを特徴とする方法である。

また、本発明の脱臭装置は、本発明の脱臭剤が充填された脱臭部を具備することを特徴とするものである。

本発明の脱臭剤は、ヨウ素と、ヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物とが付着した活性炭を含有しているので、１種類の脱臭剤で、硫化水素などの酸性の悪臭の原因物質、硫化メチルなどの中性の悪臭の原因物質に対応でき、しかも、優れた脱臭効果を長期間維持できる。
また、前記活性炭に、さらに無機酸が付着していれば、アンモニアなどのアルカリ性の悪臭の原因物質にも対応可能となる。
また、前記無機酸が、塩酸または硫酸であれば、アンモニアなどのアルカリ性の悪臭の原因物質に対する脱臭効果がさらに向上し、その効果をさらに長期間維持できる。

また、本発明の脱臭剤の製造方法は、活性炭にヨウ素を付着させた後、さらにヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物を付着させる方法であるので、酸性および中性の悪臭の原因物質に対応でき、しかも、優れた脱臭効果を長期間維持できる脱臭剤を生産性よく製造できる。
また、本発明の脱臭剤の製造方法は、活性炭にヨウ素を付着させた後、さらにヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物、および無機酸を付着させる方法であるので、酸性、中性およびアルカリ性の悪臭の原因物質に対応でき、しかも、優れた脱臭効果を長期間維持できる脱臭剤を生産性よく製造できる。

また、本発明の脱臭装置は、本発明の脱臭剤が充填された充填部を具備するものであるので、構造が単純で、維持管理に手間がかからない。

以下、本発明を詳しく説明する。
＜脱臭剤＞
本発明の脱臭剤は、少なくともヨウ素と、ヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物とが付着した活性炭を含有するものであり、好ましくは、ヨウ素と、ヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物と、無機酸とが付着した活性炭を含有するものである。ここで、本発明における「付着」とは、活性炭の表面に単に添うようについた「添着」や、活性炭の微細孔中に吸い込まれてついた「吸着」の意味を含むものである。

活性炭としては、ヤシ殻活性炭、石炭系造粒活性炭など、一般的な活性炭を用いることができる。その形状は、通常、粒状（粉砕状、円柱状、球状など）または粉状である。
本発明におけるヨウ素は、ヨウ素分子（Ｉ₂ ）を指す。また、ヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物は、ヨウ素酸（ＨＩＯ₃ ）、過ヨウ素酸（ＨＩＯ₄ ）、五酸化二ヨウ素（Ｉ₂Ｏ₅）などである。

無機酸としては、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、硝酸（ＨＮＯ₃ ）、リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）などを用いることができる。中でも、塩酸または硫酸が好ましく、特に、安定性、安全性を考慮し、揮発性の低い硫酸が好適に用いられる。

活性炭へのヨウ素の付着量（吸着量）は、脱臭剤に求められる脱臭能力等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、好ましくは、活性炭１００質量部に対して０．１〜１０質量部の範囲である。ヨウ素の付着量が少なすぎると、硫化水素などの酸性物質の除去が不十分となるおそれがあり、ヨウ素の付着量が多すぎると、脱臭剤の製造コストがかさむ。

活性炭へのヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物の付着量（添着量）は、脱臭剤に求められる脱臭能力等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、好ましくは、活性炭１００質量部に対して０．５〜１０質量部の範囲である。ヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物の付着量が少なすぎると、硫化メチルなどの中性物質の除去が不十分となるおそれがあり、ヨウ素酸の付着量が多すぎると、脱臭剤の製造コストがかさむ。

活性炭への無機酸の付着量（添着量）は、脱臭剤に求められる脱臭能力等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、好ましくは、活性炭１００質量部に対して０．０５〜０．５当量部の範囲である。無機酸の付着量が少なすぎると、アンモニアなどのアルカリ性物質の除去が不十分となるおそれがあり、無機酸の付着量が多すぎると、活性炭表面の微細孔が塞がれ、性能面に問題が生じるおそれがある。

＜脱臭剤の製造方法＞
本発明の脱臭剤は、例えば、まず、活性炭にヨウ素を吸着させ、ついで、ヨウ素が吸着した活性炭にヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物を付着させることにより製造することができる。以下、図１のフローシートを参照しながら脱臭剤の製造方法を説明する。なお、ここではヨウ素のオキソ酸またはヨウ素の酸化物がヨウ素酸である例を示す。

活性炭へのヨウ素の吸着は、例えば、以下のようにして行われる。
まず、ヨウ素昇華装置内のヨウ素溶解槽に固体ヨウ素を入れ、ヨウ素溶解槽内でヨウ素を加熱しながら、これに熱風発生装置から熱風を送り込み、ヨウ素を昇華させる。昇華したヨウ素を、熱風とともに、ミキサーなどで攪拌されている活性炭に吹き込み、活性炭にヨウ素を吸着させる。
ここで、ヨウ素溶解槽内でのヨウ素の加熱温度は、例えば、１２０〜１８０℃とし、熱風温度は、例えば、１５０〜２５０℃とする。

ヨウ素が吸着した活性炭にヨウ素酸を付着させる方法としては、例えば、ヨウ素が吸着した活性炭をミキサーなどで攪拌しながら、ヨウ素が吸着した活性炭にヨウ素酸水溶液をスプレー装置で吹き付け、添着させる方法（スプレー法）が挙げられる。別の方法としては、ヨウ素が吸着した活性炭を、ヨウ素酸水溶液に浸漬する方法（浸漬法）が挙げられる。ただし、浸漬法では、後に乾燥工程が必要となるので、乾燥工程を省略できるスプレー法が好ましい。

また、さらに無機酸を活性炭に付着させる場合は、例えば、まず、活性炭にヨウ素を吸着させ、ついで、ヨウ素が吸着した活性炭にヨウ素酸および無機酸を付着させることにより製造することができる。

ヨウ素が吸着した活性炭にヨウ素酸および無機酸を付着させる方法としては、例えば、ヨウ素が吸着した活性炭をミキサーなどで攪拌しながら、ヨウ素が吸着した活性炭にヨウ素酸および無機酸の混合水溶液をスプレー装置で吹き付け、添着させる方法（スプレー法）が挙げられる。別の方法としては、ヨウ素が吸着した活性炭を、ヨウ素酸および無機酸の混合水溶液に浸漬する方法（浸漬法）が挙げられる。ただし、浸漬法では、後に乾燥工程が必要となるので、乾燥工程を省略できるスプレー法が好ましい。

なお、本発明の脱臭剤は、まず、活性炭にヨウ素酸（および無機酸）を付着させ、ついでヨウ素酸が付着した活性炭にヨウ素を吸着させることによっても製造することができるが、ヨウ素を吸着させる前に活性炭を十分に乾燥させる必要がある、ヨウ素の吸着効率が落ちるなどの製造上の問題がある。よって、製造の容易性の観点から、本発明の脱臭剤は、まず、活性炭にヨウ素を吸着させ、ついで、ヨウ素が吸着した活性炭にヨウ素酸（および無機酸）を付着させることにより製造することが好ましい。

＜脱臭装置＞
次に、本発明の脱臭剤を用いた脱臭装置について説明する。
図２は、本発明の脱臭装置の一例を示す断面図であり、この脱臭装置２０は、脱臭剤２１が充填された複数の脱臭剤カートリッジ２２（脱臭部）と、該脱臭剤カートリッジ２２を収納する筐体２３と、筐体２３内で脱臭剤カートリッジ２２を支持、固定する支持板２４とを具備して概略構成されるものであり、前記筐体２３には、下部に臭気ガス入口２５が設けられ、上部に処理ガス出口２６が設けられている。

また、図３は、本発明の脱臭装置の他の例を示す断面図であり、この脱臭装置３０は、下部に臭気ガス入口２５が設けられ、上部に処理ガス出口２６が設けられ筐体２３と、筐体２３内を上下に仕切る多孔板３１と、筐体２３内の多孔板３１上に直接充填された脱臭剤２１からなる充填層３２（脱臭部）とを具備して概略構成されるものである。

＜作用＞
脱臭装置内に充填された脱臭剤による臭気ガスの脱臭は、以下のような反応機構で行われる。なお、ここではヨウ素を吸着させた活性炭にヨウ素酸および硫酸を付着させて製造された脱臭剤の例を示す。

（臭気ガス入口側付近）
従来の脱臭剤、例えば、活性炭にヨウ素酸のみが付着し、ヨウ素が付着していない脱臭剤の場合、ヨウ素酸と、臭気ガス中の硫化水素などの酸性物質とが反応し、ヨウ素酸が急激に消耗される。これは、ヨウ素酸のような酸化剤は、還元性の強い硫化水素などと反応しやすいためである。
３Ｈ₂Ｓ＋ＨＩＯ₃ → ＨＩ＋３Ｓ＋３Ｈ₂Ｏ（Ｉ−１）
Ｈ₂Ｓ＋ＨＩＯ₃ → Ｈ₂ＳＯ₃ ＋ＨＩ（Ｉ−２）
これに対し、本発明の脱臭剤においては、ヨウ素と硫化水素とが反応し、ヨウ素が酸化触媒として機能するように調整されている。この反応が起こることで、硫化メチルなどの中性物質の酸化剤であるヨウ素酸が硫化水素により消耗される上記式（Ｉ−１）、（Ｉ−２）の反応を防止する。

図４の脱臭剤カートリッジ２２に示す臭気ガス入口側付近４１の脱臭剤２１においては、活性炭にあらかじめ吸着しているヨウ素が、硫化水素などの酸化触媒として働き、硫化水素などの酸性物質の酸化が引き続き行われ、硫化メチルなどの中性物質の酸化剤であるヨウ素酸が硫化水素により消耗されるのを防止するバリアとして機能する。
Ｈ₂Ｓ＋Ｉ₂ → ２ＨＩ＋Ｓ（II−１−ａ）
２ＨＩ＋ 1/2 Ｏ₂ → Ｉ₂ ＋Ｈ₂Ｏ（II−１−ｂ）
Ｈ₂Ｓ＋３Ｉ₂ ＋３Ｈ₂Ｏ → Ｈ₂ＳＯ₃ ＋６ＨＩ（II−２−ａ）
Ｈ₂ＳＯ₃ ＋ 1/2 Ｏ₂ → Ｈ₂ＳＯ₄ （II−２−ｂ）
ここで生成する硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄ ）は、後述のアルカリ性物質の中和に用いられ、ヨウ素（Ｉ₂ ）は、引き続き硫化水素などの酸性物質の酸化触媒として用いられる。

ここで、上記式（II−２−ａ）の詳細な反応機構は以下のようになる。
まず、ヨウ素と臭気ガス中の水蒸気や活性炭に吸着されている水分とが反応し、次亜ヨウ素酸（ＨＩＯ）が生成する。
３Ｉ₂ ＋３Ｈ₂Ｏ → ３ＨＩ＋３ＨＩＯ（II−２−ａ１）
次亜ヨウ素酸は不安定であり、直ちに分解されて活性の高い酸素が生成する。
３ＨＩＯ → ３ＨＩ＋３Ｏ（II−２−ａ２）
この酸素が硫化水素を酸化する。
Ｈ₂Ｓ＋３Ｏ → Ｈ₂ＳＯ₃ （II−２−ａ３）

また、臭気ガス入口側付近４１の脱臭剤２１においては、活性炭にあらかじめ付着している硫酸、およびヨウ素による硫化水素の酸化で生成した硫酸が、アンモニアなどのアルカリ性物質と反応する。
２ＮＨ₃ ＋Ｈ₂ＳＯ₄ → （ＮＨ₄）₂ＳＯ₄ （III）

なお、臭気ガス入口側付近４１の脱臭剤２１において、ヨウ素は、硫化メチルなどの中性物質の酸化触媒としても働く。
（ＣＨ₃）₂Ｓ＋Ｉ₂ ＋Ｈ₂Ｏ → （ＣＨ₃）₂ＳＯ＋２ＨＩ（IV−１）
２ＨＩ＋ 1/2 Ｏ₂ → Ｉ₂ ＋Ｈ₂Ｏ（IV−２）
しかしながら、硫化メチルなどの中性物質の酸化反応は、還元性の強い硫化水素などの酸性物質の酸化反応に比べ、進みにくい。したがって、臭気ガス入口側付近４１の脱臭剤２１においては、主に、ヨウ素による硫化水素などの酸性物質の酸化、および硫酸によるアンモニアなどのアルカリ性物質の中和が行われる。

（下流側）
このように臭気ガス入口側付近４１の脱臭剤２１が硫化水素などの酸性物質の酸化触媒として機能することによって、臭気ガス入口側付近４１よりも下流側４２に流れる臭気ガス中の硫化水素は、ほとんど除去される。よって、下流側４２の脱臭剤２１に付着しているヨウ素酸は、硫化水素によって消耗されることなく、その多くが本来の目的である硫化メチルなどの中性物質の酸化剤として働くこととなる。
３（ＣＨ₃）₂Ｓ＋ＨＩＯ₃ → ３（ＣＨ₃）₂ＳＯ＋ＨＩ（Ｖ−１）
２ＨＩ＋ 1/2 Ｏ₂ → Ｉ₂ ＋Ｈ₂Ｏ（Ｖ−２）

下流側４２においても、活性炭にあらかじめ吸着しているヨウ素が、硫化水素などの酸性物質や硫化メチルなどの中性物質の酸化触媒として働き、また、活性炭にあらかじめ付着している硫酸が、アンモニアなどのアルカリ性物質と反応することは無論である。しかしながら、下流側４２に流れる臭気ガス中の硫化水素、アンモニアの濃度が低く、また、ヨウ素による硫化メチルなどの中性物質の酸化反応が進みにくいことから、下流側４２の脱臭剤２１においては、主に、ヨウ素酸による硫化メチルなどの中性物質の酸化が行われる。

以上のように、本発明の脱臭剤を用いることによって、１種類の脱臭剤で、硫化水素などの酸性の悪臭の原因物質、硫化メチルなどの中性の悪臭の原因物質に対応できるようになる。しかも、硫化水素によるヨウ素酸の消耗を必要最小限に抑えることができるので、優れた脱臭効果を長期間維持できる。

また、硫酸などの無機酸を活性炭に付着させることによって、アンモニアなどのアルカリ性の悪臭の原因物質にも対応できる。なお、ヨウ素酸による硫化水素の酸化で硫酸が生成するので、無機酸が活性炭にあらかじめ付着していなくても、ある程度はアンモニアなどのアルカリ性の悪臭の原因物質にも対応できる。しかしながら、確実にアンモニアなどのアルカリ性物質を中和するためには、硫酸が活性炭にあらかじめ付着していることが好ましい。

また、本発明の脱臭剤を用いた脱臭装置にあっては、必要な脱臭剤が１種類のみであるので、脱臭装置の構造を単純にすることができ、維持管理に手間がかからない

以下、実施例を示す。
［実施例１］
（脱臭剤の製造）
ヨウ素昇華装置内のヨウ素溶解槽に固体ヨウ素６．５ｇを入れ、ヨウ素溶解槽内でヨウ素を１５０℃で加熱した。圧縮空気を熱風発生装置に送り、ここで圧縮空気を１８０℃に加熱し、この熱風をヨウ素溶解槽内のヨウ素に送り込み、ヨウ素を昇華させた。昇華したヨウ素を、熱風とともにミキサーに送り込み、ミキサー内で攪拌されているヤシ殻活性炭５００ｇにヨウ素を吸着させた。このとき活性炭へのヨウ素の吸着量は、活性炭１００質量部に対して、１．３質量部であった。

ついで、ヨウ素が吸着した活性炭をミキサー内で引き続き攪拌しながら、ヨウ素が吸着した活性炭に、３４質量％ヨウ素酸水溶液５５ｇおよび７５質量％硫酸水溶液６０ｇの混合液を、スプレー装置で吹き付け、ヨウ素酸および硫酸を添着させた。このとき活性炭への１００％換算のヨウ素酸の添着量は、活性炭１００質量部に対して、３．７４質量部であり、活性炭への１００％換算の硫酸の添着量は、活性炭１００質量部に対して、９質量部であった。
得られた脱臭剤は、乾燥することなく、そのまま袋詰めした。

（平衡吸着量の測定）
得られた脱臭剤について、平衡吸着量測定装置を用い、表１に示す測定条件にて、硫化水素、アンモニアおよび硫化メチルの平衡吸着量を測定した。測定結果を表２に示す。

［比較例１］
ヨウ素の吸着を行わない以外は、実施例１と同様にして脱臭剤を得た。得られた脱臭剤について、実施例１と同様にして、硫化水素、アンモニアおよび硫化メチルの平衡吸着量を測定した。測定結果を表２に示す。

［比較例２］
原料のヤシ殻活性炭そのものについて、実施例１と同様にして、硫化水素、アンモニアおよび硫化メチルの平衡吸着量を測定した。測定結果を表２に示す。

本発明の脱臭剤を用いることによって、１種類の脱臭剤で、硫化水素などの酸性の悪臭の原因物質、硫化メチルなどの中性の悪臭の原因物質、およびアンモニアなどのアルカリ性の悪臭の原因物質に対応でき、しかも、優れた脱臭効果を長期間維持できる。
これにより、脱臭装置の構造を単純化することができ、しかもその維持管理に手間がかからない。

本発明の脱臭剤の製造方法の一例を示すフローシートである。本発明の脱臭装置の一例を示す断面図である。本発明の脱臭装置の他の例を示す断面図である。図２の脱臭装置における脱臭剤カートリッジの断面図である。従来の脱臭装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

２０脱臭装置
２１脱臭剤
２２脱臭剤カートリッジ（脱臭部）
３０脱臭装置
３２充填層（脱臭部）

Claims

硫化水素を含む臭気ガス用の脱臭剤であって、
ヨウ素と、ヨウ素のオキソ酸と、無機酸とが付着した活性炭を含有することを特徴とする脱臭剤。
前記無機酸が、塩酸であることを特徴とする請求項１記載の脱臭剤。
前記無機酸が、硫酸であることを特徴とする請求項１記載の脱臭剤。
硫化水素を含む臭気ガス用の脱臭剤の製造方法であって、
活性炭にヨウ素を付着させる工程と、その後前記活性炭にヨウ素のオキソ酸および無機酸を付着させる工程とを備え、
前記ヨウ素を付着させる工程では、固体ヨウ素を昇華させ、昇華したヨウ素を熱風とともに活性炭に吹き込むことで活性炭にヨウ素を吸着させるようにし、
前記ヨウ素のオキソ酸を付着させる工程では、ヨウ素が吸着した活性炭に、ヨウ素のオキソ酸および無機酸の混合水溶液をスプレー法で吹き付け、添着させることを特徴とする脱臭剤の製造方法。
臭気ガス入口と処理ガス出口とを有し、前記臭気ガス入口と前記処理ガス出口との間に、請求項１ないし３いずれか一項に記載の脱臭剤、あるいは請求項４記載の製造方法で製造された脱臭剤が充填された単層の脱臭部を具備することを特徴とする脱臭装置。