JP4778695B2

JP4778695B2 - 脱臭吸着剤

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Publication number: JP4778695B2
Application number: JP2004275734A
Authority: JP
Inventors: 康弘清水
Original assignee: Cataler Corp
Current assignee: Cataler Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP2006088023A

Description

本発明は、脱臭吸着剤に関するものである。

従来、下水、し尿、焼却場等のプラント設備等から発生する複合臭気を脱臭するために、それぞれの臭気に対応した薬剤を添着させた活性炭が用いられている。

これまでは、塩基性ガス（アンモニア等）、両性硫黄系ガス（硫化メチル等）および酸性ガス（硫化水素等）の３成分を脱臭するために、各成分に対応する脱臭活性炭を３層に積層して用いていたが、近年、１種類の脱臭活性炭で３成分全てを除去する試みがなされている。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、活性炭の品質を均一にし、特定悪臭物質を満足できる程度まで除去することを目的として、不純物の含量が規定範囲内にあり、かつ臭素の含量が３質量％以上である臭素添着活性炭が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載されている臭素添着活性炭は、硫化メチル等の両性硫黄系ガスに対する除去性能には優れているものの、アンモニア等の塩基性ガスや硫化水素等の酸性ガスに対する除去性能が十分とは言えなかった。また、このような臭素添着活性炭は、製造の際に臭素ガス、液体臭素、あるいは、臭素水を用いることから、安全性にも問題があった。
特開平１１−３３３９７号公報特開平１１−１２８７３７号公報

本発明は、安全に製造でき、かつ両性硫黄系ガスばかりでなく、塩基性ガスあるいはさらに酸性ガスに対しても優れた除去性能を有する脱臭吸着剤を提供することを目的とするものである。

本発明の一側面によれば、臭化アンモニウムとヨウ化アンモニウムとを担持する多孔質担体を含み、前記臭化アンモニウムは、臭素として前記多孔質担体質量の４．５〜１５質量％の割合で担持され、前記ヨウ化アンモニウムは、ヨウ素として前記多孔質担体質量の０．５〜１．５質量％の割合で担持されていることを特徴とする脱臭吸着剤が提供される。

本発明によれば、安全に製造でき、かつ両性硫黄系ガスばかりでなく、塩基性ガスあるいはさらに酸性ガスに対しても優れた除去性能を有する脱臭吸着剤を提供することができる。

以下、本発明に係る脱臭吸着剤の種々の実施形態を説明する。

本発明に係る脱臭吸着剤は、臭化アンモニウムを担持する多孔質担体を含むことを特徴とするものである。臭化アンモニウムを多孔質担体に担持させることにより、硫化メチル、二硫化メチルなどの両性硫黄系ガスの除去性能を向上させることができる。臭素のアンモニウム塩を担持させることにより、イオン形態にある臭素を利用することができることから、臭素単体を使用するよりも効果的に両性硫黄系ガスを除去することができるものと考えられる。また、臭素単体を使用するよりも多孔質担体の細孔閉塞を少なくすることができるとも考えられる。また、臭化アンモニウムは、安全性について、臭素のような問題はない。

多孔質担体の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ゼオライト、活性炭等を挙げることができる。特に、種々の臭気成分に対する吸着能に優れることから、多孔質担体には活性炭を用いることが好ましい。

脱臭吸着剤における臭化アンモニウムの担持量は、臭素として多孔質担体質量の２質量％以上であることが好ましい。臭化アンモニウムの担持量を臭素として２質量％以上とすることにより、両性硫黄系ガスに対する除去性能を特に良好にすることができるだけでなく、アンモニアなどの塩基性ガスに対する除去性能も向上させることができる。ここでは、臭化アンモニウムの担持量の範囲は、臭素として多孔質担体質量の４．５〜１５質量％である。臭化アンモニウムの担持量がこの範囲内にある場合に、多孔質担体の細孔を閉塞させることなく、両性硫黄系ガス及び塩基性ガスに対する脱臭吸着剤の除去性能を最も良好にすることができる。

前記多孔質担体は、さらにヨウ化アンモニウムを担持している。臭化アンモニウムと共にヨウ化アンモニウムを担持させることにより、臭化アンモニウムの有する両性硫黄系ガスや塩基性ガスに対する除去性能の向上効果を有意に劣化させることなく、硫化水素などの酸性ガスの除去性能をさらに向上させることができる。

脱臭吸着剤におけるヨウ化アンモニウムの担持量は、ヨウ素として多孔質担体質量の０．２質量％以上であることが好ましい。ヨウ化アンモニウムの担持量が、ヨウ素として０．２質量％未満であると、酸性ガスに対する除去性能の向上効果が十分に得られない恐れがある。ここでは、ヨウ化アンモニウムの担持量の範囲は、ヨウ素として多孔質担体質量の０．５〜１．５質量％である。ヨウ化アンモニウムの担持量がこの範囲内にある場合に、両性硫黄系ガス、酸性ガス及び塩基性ガスのいずれに対しても脱臭吸着剤の除去性能を最も良好にすることができる。

前記多孔質担体は、さらに無機酸を担持することが好ましい。臭化アンモニウムを担持させることによる両性硫黄系ガスなどの臭気成分に対する除去性能の向上効果は、酸性条件下で特に良好に発揮される。さらに、臭化アンモニウムと共にヨウ化アンモニウムを担持させた場合にも、無機酸を担持させることにより種々の臭気成分に対する除去性能を特に良好にすることができる。

無機酸としては、硫酸、塩酸等を挙げることができる。

無機酸の担持量は、多孔質担体質量の２〜２０質量％の範囲にあることが好ましい。無機酸の担持量がこの範囲内にあるときに、臭気成分に対する脱臭吸着剤の除去性能を最も良好にすることができる。

かかる脱臭吸着剤は、例えば以下に説明する吸水担持法を用いて製造することができる。

臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、及び、必要に応じて無機酸を水に溶解し、この水溶液に１０℃〜４０℃で多孔質担体を浸漬する。これにより、各化合物の実質的に全量を多孔質担体に分散性高く吸着させることができる。吸着後、担体を取り出し、例えば８０℃〜１２０℃の温度で乾燥する。この吸水担持法を用いることにより、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム及び無機酸を多孔質担体に高分散に担持させることができ、得られる脱臭吸着剤の浄化性能及び耐久性を向上させることができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

［実施例］
以下、本発明に係る脱臭吸着剤を実施例により説明する。

（例１及び比較例１〜３）
＜脱臭吸着剤の製造＞
（例１）
ベンゼン吸着量が３１質量％以上になるように賦活したヤシ殻活性炭を用意し、これを塩酸で処理することにより不純物を除去して清浄化し、活性化したものを多孔質担体として用いた。

この多孔質担体１００重量部を、臭化アンモニウム１５．３重量部、及び、無機酸として硫酸１２．５重量部を水に溶解することにより調製した水溶液に浸漬し、吸水担持を行った。その後、１００℃で５時間乾燥させて脱臭吸着剤を得た。

このようにして得られた脱臭吸着剤の水浸ｐＨを以下に説明するように測定した。その結果を表１に示す。

水浸ｐＨは、１００ｃｃの水中に３ｇの試料を浸漬し、５分間煮沸し、冷却した後の水のｐＨを測定したものであり、その測定法はＪＩＳ規格に規定された方法に準ずる。

また、得られた脱臭吸着剤のＢｒ担持量及びＩ担持量（それぞれ多孔質担体質量基準）を、試料を十分に乾燥させた後、微粉砕し、市販の蛍光Ｘ線分析装置（ＰＷ１４８０）を用いて測定した。その結果を表１に併記する。

（比較例１）
市販の臭素添着ヤシ殻活性炭（日本エンバイロ製ＧＳ₂Ｘ４／６）を比較例１の脱臭吸着剤とした。

（比較例２）
ヨウ化アンモニウム１０．４重量部及び硫酸１２．５重量部を水に溶解することにより調製した水溶液を用いて吸水担持を行ったこと以外は、例１と同様にして脱臭吸着剤を得た。

（比較例３）
例１と同様な多孔質担体を比較例３の脱臭吸着剤とした。

得られた比較例１〜３の脱臭吸着剤についても、例１と同様にして水浸ｐＨ、Ｂｒ担持量及びＩ担持量を測定した。その結果を表１に示す。

＜評価方法＞
得られた例１及び比較例１〜３の脱臭吸着剤のサンプルを各１０ｍＬずつ採取し、それぞれ３０ｍｍφガラスカラムに充填した。これらのガラスカラムに、硫化メチル及びアンモニアをそれぞれ１０ｐｐｍずつ含み、かつ湿度を８０％に調整した空気ガスを温度２５℃で、５Ｌ／分の流速で６０分間通過させた。ＬＶ（線速度）は、０．１２ｍ／秒とし、ＳＶ（空間速度）は、３００００／時間とした。このときの所定時間経過時の入りガス及び出口ガスに含まれる硫化メチル及びアンモニアの濃度をそれぞれ測定した。

硫化メチルの濃度測定には以下の装置を用い、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）により行った。

ＧＣ装置：島津製ＧＣ−８Ａｐ（ＦＰＤ）
カラム：β，β’−ＯＤＰＮ２５％Ｃｈｒｏｍｏｓｏｒｂ６０〜８０メッシュ、内径３．０ｍｍφ×３０００ｍｍガラスパックドカラム
温度：注入口／検出器；１５０℃、カラム；７０℃
アンモニアの濃度測定には以下の装置を用いた。

ガス検知管：ガステック製検知管Ｎｏ．８１
得られた濃度より、下記（１）式に従って各経過時間ごとの硫化メチル及びアンモニアの浄化率をそれぞれ算出した。

ＣＬ＝｛（Ｃ₀−Ｃ）／Ｃ₀｝×１００ …（１）
ＣＬ；浄化率（％）
Ｃ₀；入りガス濃度（ｐｐｍ）
Ｃ；出口ガス濃度（ｐｐｍ）
得られた硫化メチルの浄化率の結果を図１に示す。図１において、縦軸は、硫化メチルの浄化率（％）を示し、横軸は、経過時間（分）を示す。

図１から明らかなように、臭化アンモニウムを担持する多孔質担体を含む例１の脱臭吸着剤は、硫化メチル浄化率が高く、耐久性にも優れていた。

これに対して、臭素のみを担持する比較例１の脱臭吸着剤、ヨウ化アンモニウムのみを担持する比較例２の脱臭吸着剤及び多孔質担体をそのまま用いた比較例３の脱臭吸着剤は、例１の脱臭吸着剤に比較して硫化メチル浄化率が低く、耐久性にも劣っていた。

次に、アンモニアの浄化率の結果を図２に示す。図２において、縦軸は、アンモニアの浄化率（％）を示し、横軸は、経過時間（分）を示す。

図２から明らかなように、臭化アンモニウムを担持する多孔質担体を含む例１の脱臭吸着剤は、アンモニア浄化率が高く、耐久性にも優れていた。

これに対して、臭素のみを担持する比較例１の脱臭吸着剤、ヨウ化アンモニウムのみを担持する比較例２の脱臭吸着剤及び多孔質担体をそのまま用いた比較例３の脱臭吸着剤は、例１の脱臭吸着剤に比較してアンモニア浄化率が低かった。

図１及び図２から、例１の脱臭吸着剤は、硫化メチル及びアンモニアの双方に対して優れた除去性能を有し、さらに優れた耐久性を有することが確認された。

（例１〜４）
（例２）
臭化アンモニウム１７．２重量部及び硫酸１４．１重量部を水に溶解することにより調製した水溶液を用いて吸水担持を行ったこと以外は、例１と同様にして脱臭吸着剤を得た。

（例３）
臭化アンモニウム７重量部及び硫酸７重量部を水に溶解することにより調製した水溶液を用いて吸水担持を行ったこと以外は、例１と同様にして脱臭吸着剤を得た。

（例４）
臭化アンモニウム１．５重量部及び硫酸７重量部を水に溶解することにより調製した水溶液を用いて吸水担持を行ったこと以外は、例１と同様にして脱臭吸着剤を得た。

得られた例２〜４の脱臭吸着剤について、例１と同様にして水浸ｐＨ及びＢｒ担持量を測定した。その結果を表２に示す。

得られた例２〜４、及び、前述の例１の脱臭吸着剤について、硫化メチル、アンモニア及び硫化水素をそれぞれ１０ｐｐｍずつ含む空気ガスを用いて浄化率の評価を行った。硫化メチル及びアンモニアについては、例１と同様にして浄化率を算出し、硫化水素については、硫化メチルと同様にして浄化率を算出した。６０分経過時の硫化メチル、アンモニア及び硫化水素の浄化率の結果を図３に示す。図３において、縦軸は、浄化率（％）を示し、横軸は、臭素担持量（臭素としての臭化アンモニウム担持量）（質量％）を示す。

図３から明らかなように、臭化アンモニウムを担持する多孔質担体を含む例１〜４の脱臭吸着剤は、硫化メチル浄化率及び硫化水素浄化率が高かった。

また、臭化アンモニウムを臭素として２質量％以上の割合で担持する例１〜３の脱臭吸着剤は、臭化アンモニウムの担持量がこの範囲から外れる例４の脱臭吸着剤に比較して、硫化メチル及び硫化水素の浄化率がさらに高かっただけでなく、アンモニアの浄化率も高く、硫化メチル、硫化水素及びアンモニアのいずれに対しても優れた除去性能を有していた。

（例３，５〜７）
（例５）
臭化アンモニウム７重量部、ヨウ化アンモニウム１重量部、及び、硫酸７重量部を水に溶解することにより調製した水溶液を用いて吸水担持を行ったこと以外は、例１と同様にして脱臭吸着剤を得た。

（例６）
臭化アンモニウム７重量部、ヨウ化アンモニウム１．２重量部、及び、硫酸７重量部を水に溶解することにより調製した水溶液を用いて吸水担持を行ったこと以外は、例１と同様にして脱臭吸着剤を得た。

（例７）
臭化アンモニウム７重量部、ヨウ化アンモニウム２．５重量部、及び、硫酸７重量部を水に溶解することにより調製した水溶液を用いて吸水担持を行ったこと以外は、例１と同様にして脱臭吸着剤を得た。

得られた例５〜７の脱臭吸着剤についても、例１と同様にして水浸ｐＨ、Ｂｒ担持量及びＩ担持量を測定した。その結果を表３に示す。

得られた例５〜７、及び、前述の例３の脱臭吸着剤を用いて、例２と同様にして硫化メチル、アンモニア及び硫化水素の浄化率の評価を行った。６０分経過時の硫化メチル、アンモニア及び硫化水素の浄化率の結果を図４に示す。図４において、縦軸は、浄化率（％）を示し、横軸は、ヨウ素担持量（ヨウ素としてのヨウ化アンモニウム担持量）（質量％）を示す。

図４から明らかなように、臭化アンモニウムの担持量をほぼ同じにした例３，５〜７の脱臭吸着剤において、さらにヨウ化アンモニウムを担持する例５〜７の脱臭吸着剤は、ヨウ化アンモニウムを担持しない例３の脱臭吸着剤に比較して、硫化メチル及びアンモニアの浄化率は同程度で、硫化水素の浄化率が高かった。特に、ヨウ化アンモニウムをヨウ素として０．２質量％以上担持させることにより、硫化メチル浄化率が６０％を超え、アンモニア浄化率が９０％を超え、かつ硫化水素浄化率が７０％を超える、硫化メチル、硫化水素及びアンモニアのいずれに対しても優れた除去性能を有する脱臭吸着剤が得られることを確認できた。

経過時間に対する硫化メチルの浄化率の変化を示す特性線図。経過時間に対するアンモニアの浄化率の変化を示す特性線図。臭化アンモニウムの担持量と硫化メチル，アンモニア，硫化水素浄化率との関係を示す特性線図。ヨウ化アンモニウムの担持量と硫化メチル，アンモニア，硫化水素浄化率との関係を示す特性線図。

Claims

臭化アンモニウムとヨウ化アンモニウムとを担持する多孔質担体を含み、前記臭化アンモニウムは、臭素として前記多孔質担体質量の４．５〜１５質量％の割合で担持され、前記ヨウ化アンモニウムは、ヨウ素として前記多孔質担体質量の０．５〜１．５質量％の割合で担持されていることを特徴とする脱臭吸着剤。
前記多孔質担体が、さらに無機酸を担持することを特徴とする請求項１記載の脱臭吸着剤。