JP5212992B2 - アルミニウムケイ酸塩複合体及び該複合体からなる高性能吸着剤 - Google Patents

Description

本発明は、次世代の産業を支える重要な基盤技術として、実用化が強く期待されているナノテクノロジーの技術分野において、その特異な形状に起因する微細構造により、高比表面積、高細孔容積、イオン交換能、及び吸着能等に優れた物理化学的な特性を示し、革新的な機能性材料としての応用が期待されている物質に関するものであり、特に、優れた水蒸気吸放湿特性を有する低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなる複合体、及びそれを用いた吸着剤に関するものである。

ナノサイズのチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、例えば、天然において、イモゴライトとして産出するが、このイモゴライトは、土壌中に存在し、主に火山灰由来の土壌に産する。また、天然のイモゴライトは、類縁鉱物であるアロフェンと並んで、土壌における養分や水分の移動及び植物への供給、更に、有害な汚染物質の集積や残留等に対して影響を与えるものである。このチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、主な構成元素をケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）及び水素（Ｈ）とし、多数のＳｉ−Ｏ−Ａｌ結合で組み立てられた水和珪酸アルミニウムであって、外径が２．２〜２．８ｎｍ、内径が０．５〜１．２ｎｍ、長さが１０ｎｍ〜数μｍのチューブ状の形態を有し、天然には、火山灰及び軽石等の降下火山噴出物を母材とする土壌に分布している粘土成分である。

プロトイモゴライトは、イモゴライトの前駆体物質であり、水溶液中に分散したこの前駆体を１００℃程度で加熱することによりイモゴライトとなる。それゆえイモゴライト形成過程途中の前駆体物質をプロトイモゴライトと呼ぶ。プロトイモゴライトは、イモゴライトの構造に由来する性質を有しているため、^２９Ｓｉ固体NMRでは、イモゴライトと同じ−７８ｐｐｍにピークを示し、ケイ素はOH−Ｓｉ−(OＡｌ)₃の配位を有している。そのため水蒸気吸着特性においてもイモゴライトとプロトイモゴライトとは相対湿度２０％以下における吸着挙動がほぼ同じであり、プロトイモゴライトは結晶性のイモゴライトのように比較的長いチューブ状の形態にまでは成長していないが、イモゴライトの構造をそれなりに有していると考えられている。それゆえプロトイモゴライトにおいても、低湿度領域においてはイモゴライトと同様な吸着剤の性質を有している。

その一方で層状の粘土鉱物も優れた吸着性能を有する。膨潤性粘土として主に止水剤として使用されているベントナイト(鉱物名はモンモリロナイト)は、水の吸着に対し約１０倍程度にまで膨潤することが知られている。またある程度の水蒸気吸着性能を有していることが知られている。

上記のように、ナノサイズのチューブ状アルミニウムケイ酸塩であるイモゴライト及び層状粘土鉱物の特異な形状及び物性は、工業的にも有用であると考えられる。すなわち、イモゴライト及び層状粘土鉱物は、その特異な微細構造に基づいて、各種物質を吸着することができる特性を有することから、例えば、有害汚染物質吸着剤、脱臭剤などとしての利用可能性については、従来から言及されている。また、イモゴライトは優れた水蒸気吸着性能を有することから、ヒートポンプ熱交換材、結露防止剤、自律的調湿材料などの応用として期待されている。その一方で古くから知られている層状の粘土鉱物においても水蒸気の吸着性能を有していることから、その性能をさらに高めることが期待されている。
特に、デシカント空調では外気から導入される空気中の湿分を取り除くことが目的であるため、夏場の高湿度の空気からでも効率的に湿分を取り除けることが必要とされており、そのためデシカント空調において求められる吸着剤は、一般的に相対湿度が５％程度から６０％における吸着量が多いことであるとされているが、高湿度域での吸着量も多いことが望ましい。

そのような中で、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の上記特性を有しつつ、工業的に安価で大量に合成することが求められているが、NMR測定から明らかとなっているイモゴライト構造を含む非晶質物質のみでは、ゼオライトやシリカゲルと比較して１．２〜１．５倍程度の吸着性能を有するに留まっていた。そのような背景から、デシカント空調の小型化も念頭におくと、既存の素材として比較して2倍程度以上の吸着性能を有する吸着剤の合成が必要となる。

これまでに、イモゴライトあるいは１００℃程度で加熱するとイモゴライトとなるプロトイモゴライトを利用した非晶質物質の特異な細孔を利用した吸着剤の開発は行なわれている（特許文献１及び2参照）が、しかしながら従来の方法では、水蒸気吸着等温線において相対湿度が６０％にて、４５ｗｔ%以上の吸着量を有することはできなかった。

またＳｉ／Ａｌ比が０．７〜１で、かつ^２９Ｓｉ固体ＮＭＲスペクトルにおいて−７８ｐｐｍおよび−８７ｐｐｍ付近にピークを有する非晶質アルミニウムケイ酸塩を利用した吸着剤の開発も行なわれている(特許文献３及び４参照)が、この方法においても、水蒸気吸着等温線において相対湿度６０％にて、４５ｗｔ%以上の吸着量を有することはできなかった。

一方、気体の回収あるいは分離に関する技術はそれぞれの目的や用途に応じ発展しているが、中でも二酸化炭素に関する分離・回収技術は、地球温暖化の問題も含め重要な課題となっている。
乾燥ガスから二酸化炭素を回収する方法としては、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、活性炭、珪藻土などの多孔質物質や、シリカ、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化鉄などの吸着剤が用いられている（特許文献５、６参照）。

また二酸化炭素における圧力スイング吸着法においては、吸着剤としてゼオライト１３Ｘを用いたものが大半を占めている（非特許文献１参照）。ゼオライト１３Ｘは、０〜２気圧程度の範囲において優れた二酸化炭素の吸着量を有している。しかしながら、吸着した二酸化炭素を脱離させ有効に圧力スイング吸着剤として用いるには、真空引きを行い０．２気圧以下にしなければならないという問題があった。
特開２００１−０６４０１０号公報 特開２００６−２４０９５６号公報 特開２００８−１７９５３３号公報 特願２００８−２２４５７４号公報 特開２００３−０１９４３５号公報 特開２００５−０４０７５３号公報 最新吸着技術便覧 ＮＴＳ出版（１９９９年）第１３３〜１４０頁

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、中湿度領域において優れた吸着性能を有する材料、及びその優れた吸着特性を有する吸着剤、特にデシカント空調用吸着剤、さらにはホルムアルデヒドなどのガスも吸着する吸着剤を提供することを目的とするものである。
さらに本発明は、大気圧以上の圧力にて、圧力を高くすることにより吸着させた二酸化炭素を、真空に引くことなく大気圧以上でも、圧力を低くするだけで効果的に脱離することができる吸着剤であって、特に圧力スイング吸着（ＰＳＡ）法における吸着剤を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、純粋なイモゴライトの合成においては１１０℃未満の温度で合成する必要があるという現象をもとに、ＳｉおよびAｌの結合状態としてイモゴライトと同じ構造を部分的に含む非晶質アルミニウムケイ酸塩を１１０℃以上で加熱合成することを検討した結果、中湿度領域および高湿度領域において優れた吸着性能を有する、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩の複合体からなる物質の合成法を開発することに成功し、本発明を完成するに至った。

すなわち、上記課題を解決するための本発明は、以下のとおりである。
［１］低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなるアルミニウムケイ酸塩複合体。
［２］Ｘ線源としてＣｕを用いた粉末Ｘ線回折図形において、２θ＝２０、２６、３５、３９°付近に４つのブロードなピークを有することを特徴とする上記［１］のアルミニウムケイ酸塩複合体。
［３］^２９Ｓｉ固体ＮＭＲスペクトルにおいて−７８ｐｐｍ付近および−８４〜−９４ｐｐｍの範囲にピークを有する上記［１］又は［２］のアルミニウムケイ酸塩複合体。
［４］モノケイ酸水溶液とアルミニウム溶液をＳｉ／Ａｌ比が０．７〜１．０となるように混合し、酸又はアルカリを添加してｐＨを６〜８に調整し、その後脱塩処理したものを１１０℃以上で加熱することによって得られるものであることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれかのアルミニウムケイ酸塩複合体。
［５］上記［１］〜［４］のいずれかのアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とする吸着剤。
［６］相対湿度６０％において水蒸気吸着量が４５ｗｔ％以上を有することを特徴とする上記［５］の吸着剤。
［７］上記［１］〜［４］のいずれかのアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とするデシカント空調用吸着剤。
［８］上記［１］〜［４］のいずれかのアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とする二酸化炭素吸着剤。
［９］圧力に依存して二酸化炭素を吸着・脱離する吸着剤であって、１気圧（大気圧）〜１０気圧における吸脱着可能量が１２ｗｔ％以上であることを特徴とする上記［８］の二酸化炭素吸着剤。
［１０］上記［１］〜［４］のいずれかのアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とするガス吸着剤。

本発明により得られる低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体は、相対湿度６０％において４５ｗｔ％以上の優れた水蒸気吸着性能を有しており、また８０℃程度の温度で脱水が可能であることからデシカント空調用吸着剤として用いることができる。また、１００ｋＰａ〜９００ｋＰａにおいて１２ｗｔ％以上の優れた二酸化炭素吸脱着可能量を有しており、二酸化炭素吸着剤として用いることができる。さらには、アンモニアやホルムアルデヒドなどのガス吸着剤や、有害汚染物質の吸着剤、脱臭剤、メタンなどのガス貯蔵剤を提供できる。

実施例１の粉末Ｘ線回折図形を示す図。 実施例１の²⁹Ｓｉ固体NMRスペクトルを示す図。 比較例１の粉末Ｘ線回折図形を示す図。 比較例１の²⁹Ｓｉ固体NMRスペクトルを示す図。 実施例１、比較例１及び比較例２についての水蒸気吸着等温線を示す図。 実施例１及び比較例３の真空圧を基準とした二酸化炭素吸着・脱離量の曲線を示す図。 実施例１及び比較例３の大気圧を基準とした二酸化炭素吸着・脱離量の曲線を示す図。

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明における低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体からなる物質のうち、非晶質アルミニウムケイ酸塩は、構成元素をケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）及び水素（Ｈ）とし、多数のＳｉ−Ｏ−Ａｌ結合で組み立てられた水和ケイ酸アルミニウムである。低結晶性層状粘土鉱物は、水酸化アルミニウムからなる単層あるいは数層程度のギブサイトあるいは層方向の積層をほとんど示さない低結晶性の層状粘土鉱物である。

この低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体は、無機ケイ素化合物溶液と無機アルミニウム化合物溶液をＳｉ／Ａｌ比が０．７〜１．０となるように混合し、酸又はアルカリを添加してｐＨを６〜８に調整し、その後脱塩処理したものを１１０℃以上にて加熱することにより人工的に得ることが可能である。

本発明では、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体は、相対湿度６０％において４５ｗｔ％以上の水蒸気を吸着する性能を有し、また１気圧〜１０気圧における吸脱着可能量が１２ｗｔ％以上であるものであって、従来公知のチューブ状アルミニウムケイ酸塩であるイモゴライトや１００℃程度で加熱するとイモゴライトとなるプロトイモゴライト、さらには非晶質アルミニウムケイ酸塩とは異なる高吸着性物質である。
すなわち、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、非晶質アルミニウムケイ酸塩の組成と低結晶性層状粘土鉱物を生成する組成とを混合させた組成比で前駆体を調整し、かつ低結晶性層状粘土が形成される温度領域において加熱することにより、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合化を行い、その結果、従来では得られなかった、優れた水蒸気吸湿挙動を有する物質の提供が可能となったものである。

本発明において、加熱前の複合体前駆物質の調製には、原料として、通常、無機ケイ素合物と無機アルミニウム化合物が用いられる。
ケイ素源として使用される試剤は、ケイ酸であればよく、具体的には、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、無定形コロイド状二酸化ケイ素（エアロジル等）、水ガラス等が好適なものとして挙げられる。
また、上記ケイ酸塩分子と結合させるアルミニウム源は、アルミニウムイオンであればよく、具体的には、例えば、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムおよびアルミン酸ナトリウム等のアルミニウム化合物が挙げられる。これらのケイ素源及びアルミニウム源は、上記の化合物に限定されるものではなく、それらと同効のものであれば同様に使用することができる。

これらの原料を適切な水溶液に溶解させ、所定の濃度の溶液を調製する。本目的を満たす優れた吸着挙動を示す複合体を合成するには、ケイ素／アルミニウム比は０．７〜１．０となるように混合することが必要である。溶液中のケイ素化合物の濃度は１〜５００ｍｍｏｌ／Ｌで、アルミニウム化合物の溶液の濃度は１〜１０００ｍｍｏｌ／Ｌであるが、好適な濃度としては１〜３００ｍｍｏｌ／Lのケイ素化合物溶液と、１〜５００ｍｍｏｌ／Lのアルミニウム化合物溶液を混合することが好ましい。これらの比率及び濃度に基づいて、アルミニウム化合物溶液にケイ素化合物溶液を混合し、酸又はアルカリを添加してｐＨを６〜８に調整して、前駆体を形成した後、遠心分離、濾過、膜分離等により、溶液中の共存イオンを取り除き、その後、回収した前駆体を弱酸性〜弱アルカリ性水溶液に分散させたものが、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体となる前駆体物質を含む懸濁液である。

この前駆体物質を含む懸濁液を、１１０℃以上で加熱することにより、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体を生成することができ、目的の水蒸気吸着特性および二酸化炭素吸着特性において優れた吸着剤を得ることができる。

次に、本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１）
Ｓｉ源として３６０ｍｍｏｌ／Ｌのオルトケイ酸ナトリウム水溶液１００ｍＬと、Ａｌ源として４５０ｍｍｏｌ／Ｌの塩化アルミニウム水溶液１００ｍＬを用いた。塩化アルミニウム水溶液にオルトケイ酸ナトリウム水溶液を加え、約１０分間攪拌を行った。このときのＳｉ／Ａｌ比は０．８０である。攪拌後、１Nの水酸化ナトリウム水溶液を１ｍＬ／分の速さで滴下し、ｐＨが６程度になるまで添加した。水酸化ナトリウム水溶液の滴下量は６ｍＬであった。このようにして生成させた前駆体懸濁液を遠心分離にて１回脱塩処理を行った。脱塩処理は遠心分離機を用いて、回転速度３０００ｒｐｍ、時間１０分で行った。脱塩処理後前駆体を純水に分散させ全体で１Ｌとなるようにし、１０分攪拌を行い前駆体懸濁液を作成した。
調整した１Ｌのイモゴライト前駆体懸濁液を、１００ｍＬ用テフロン（登録商標）製容器に７０ｍＬ測り取った後、ステンレス製回転反応容器に設置し、１２０℃で2日間加熱を行った。反応後、遠心分離にて3回洗浄し、６０℃で1日乾燥させた。

得られた生成物については、粉末Ｘ線回折測定を行った。図１に得られた生成物の粉末Ｘ線回折図形を示す。
図１に見られるように、２θ＝２０、２６、３５、４０°付近にブロードなピークが見られる。このうち２０および３５°に見られるピークは層状粘土鉱物のｈｋ０面の反射から得られるものであり、層状粘土鉱物に一般的に見られる００ｌ反射が見られないことから、積層方向の厚さがほとんどない低結晶性の層状粘土鉱物であると推定される。また２θ＝２６、４０°付近のブロードなピークは非晶質なアルミニウムケイ酸塩に特徴的なピークである。以上の結果から実施例１の物質は低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなることが確認された。

また、実施例１で得られた生成物について^２９Ｓｉ固体NMR測定を行った。図２に得られた生成物の^２９Ｓｉ固体NMR測定によるスペクトルを示す。
実施例１で得られた物質において、ピークが−７８ｐｐｍ付近、−８６ｐｐｍ付近、−９１ｐｐｍ付近に見られた。−７８ｐｐｍ付近に見られるピークはイモゴライトおよびプロトイモゴライトに特徴的な構造を示すものであり、また−８６ｐｐｍ付近および−９１ｐｐｍ付近に見られるピークは層状ケイ酸塩に見られるピークである。

（実施例２）
Ｓｉ源として３６０ｍｍｏｌ／Ｌのオルトケイ酸ナトリウム水溶液１００ｍＬと、Ａｌ源として４２４ｍｍｏｌ／Ｌの塩化アルミニウム水溶液１００ｍＬを用いた。塩化アルミニウム水溶液にオルトケイ酸ナトリウム水溶液を加え、約１０分間攪拌を行った。このときのＳｉ／Ａｌ比は０．８５である。攪拌後、１Nの水酸化ナトリウム水溶液を１ｍＬ／分の速さで滴下し、ｐＨが６程度になるまで添加した。水酸化ナトリウム水溶液の滴下量は６.３ｍＬであった。このようにして生成させた前駆体懸濁液を遠心分離にて１回脱塩処理を行った。脱塩処理は遠心分離機を用いて、回転速度３０００ｒｐｍ、時間１０分で行った。脱塩処理後前駆体を純水に分散させ全体で１Ｌとなるようにし、１０分攪拌を行い前駆体懸濁液を作成した。
調整した１Ｌのイモゴライト前駆体懸濁液を、１００ｍＬ用テフロン（登録商標）製容器に７０ｍＬ測り取った後、ステンレス製回転反応容器に設置し、１８０℃で１８時間加熱を行った。反応後、遠心分離にて3回洗浄し、６０℃で1日乾燥させた。

得られた生成物については、粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、実施例１と同様に、２θ＝２０、２６、３５、４０°付近にブロードなピークが見られた。

（比較例１）
同じ前駆体懸濁溶液を１００℃で2日間加熱したものを比較例１とし、比較例１の非晶質アルミニウムケイ酸塩を以下のようにして得た。
Ｓｉ源として０．３６ｍｏｌ／Ｌのオルトケイ酸ナトリウム水溶液１００ｍＬと、Ａｌ源として０．４５ｍｏｌ／Ｌの塩化アルミニウム水溶液１００ｍＬを用いた。塩化アルミニウム水溶液にオルトケイ酸ナトリウム水溶液を加え、約１０分間攪拌を行った。このときのＳｉ／Ａｌ比は０．８０である。攪拌後、１Nの水酸化ナトリウム水溶液を１ｍＬ／分の速さで滴下し、ｐＨが６程度になるまで添加した。水酸化ナトリウム水溶液の滴下量は６ｍＬであった。このようにして生成させた前駆体懸濁液を遠心分離にて１回脱塩処理を行った。脱塩処理は遠心分離機を用いて、回転速度３０００ｒｐｍ、時間１０分で行った。脱塩処理後前駆体を純水に分散させ全体で１Ｌとなるようにし、１０分攪拌を行い前駆体懸濁液を作成した。
調整した１Ｌのイモゴライト前駆体懸濁液を、１００ｍＬ用テフロン（登録商標）製容器に７０ｍＬ測り取った後、ステンレス製回転反応容器に設置し、１００℃で2日間加熱を行った。反応後、遠心分離にて３回洗浄し、６０℃で1日乾燥させた。

得られた生成物については、粉末Ｘ線回折測定を行った。図３に得られた生成物の粉末Ｘ線回折図形を示す。
図３に見られるように、２θ＝２６、３５、４０°付近にブロードなピークが見られる。この２θ＝２６、４０°付近のブロードなピークは非晶質なアルミニウムケイ酸塩に特徴的なピークである。以上の結果から比較例１の物質は非晶質アルミニウムケイ酸塩からなる物質であることが確認された。

また、比較例１で得られた生成物について、^２９Ｓｉ固体NMR測定を行った。図４に得られた生成物の^２９Ｓｉ固体NMR測定によるスペクトルを示す。
比較例１で得られた生成物の^２９Ｓｉ固体NMR測定によるスペクトルでは、−７８ｐｐｍ付近、−８５ｐｐｍ付近にピークが見られた。−７８ｐｐｍ付近に見られるピークはイモゴライトおよびプロトイモゴライトに特徴的な構造を示すものであり、また−８５ｐｐｍ付近に見られるピークは層状ケイ酸塩に見られるピークであると推測される。

（水蒸気吸着評価）
実施例１で得られた低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなる複合体、比較例１で得られた非晶質イモゴライトおよび比較例２として用いた合成モンモリロナイトについて、日本ベル社製Belsorp１８により測定を行った水蒸気吸着等温線から水蒸気吸着評価を行った。図５に、その結果を示す。
実施例１で得られた低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなる複合体の相対湿度６０％における吸着量は４６．１ｗｔ％であった。これに対し比較例１のイモゴライトの相対湿度６０％における吸着量は３４．８ｗｔ％、比較例２の合成モンモリロナイトの相対湿度６０％における吸着量１２．２ｗｔ％であった。
上記吸着評価より、実施例１で得られた物質の水蒸気吸着性能は、非晶質アルミニウムケイ酸塩および層状粘土鉱物を混合することによって得られることはできず、２つの物質による複合体を形成することによって初めて得られる性質であることが明らかとなった。
また、本実施例の結果、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなる複合体により相対湿度６０％において４５ｗｔ％以上の吸着量を有していることが示された。

（デシカント空調用吸着剤としての評価）
デシカント空調用吸着剤としては、温度２５℃相対湿度６０％での吸着量が多く、かつ低温で再生可能であることが必要である。デシカント空調用吸着剤の評価として、以下の測定を行なった。
空の秤量瓶の重さを測定した後に、約０．３ｇの粉末試料を入れ、１００℃に設定した乾燥器に1時間入れ乾燥させた後、重量を測定し乾燥重量を求めた。次に、１００℃で乾燥させた試料を２５℃相対湿度６０％に設定した恒温恒湿槽に1時間入れ水蒸気を吸着させた後、重量を測定し吸水量を求めた。さらに８０℃に設定した乾燥器に1時間入れ乾燥させた後、重量を測定し脱水量を求めた。吸着率については吸水量／乾燥重量、脱水率については脱水量／吸水量により求めた。実施例１、実施例２、比較例１の吸水率、脱水率を以下の表１に示す。

以上のように、８０℃で吸着した水の９０％以上が脱水しており、デシカント空調用吸着剤として適したものであることが明らかとなった。

（二酸化炭素吸着・脱離評価）
実施例１で得られた低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体、および比較例３として市販のゼオライト１３Ｘを用いた。測定は、日本ベル製Belsorp HPにて、温度２５℃、圧力０〜９００ｋＰａ、平衡時間３００秒にて、吸脱着量の測定を行なった。
また上述の前処理としては１１０℃にて２時間真空引きを行った。

測定結果として得られた真空圧を基準とした圧力と吸着量を図６に示す。また大気圧を基準とした圧力と吸着量を図７に示す。
図６より明らかなように、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体は、二酸化炭素吸着時において圧力１００〜９００ｋＰａの範囲にて１２．２ｗｔ％の吸着量を有し、かつ脱着時における１００ｋＰａの吸着量は吸着時における１００ｋＰａの吸着量を基準とすると０．１ｗｔ％とほとんどヒステリシスがないことを示している。以上のことから、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体は、１００ｋＰａ〜９００ｋＰａにおける吸脱着可能量が１２ｗｔ％以上であることが示された。
一方比較例３のゼオライト１３Ｘは、二酸化炭素吸着時において圧力１００〜９００ｋＰａの範囲にて５．４ｗｔ％の吸着量を有していた。
以上から低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩との複合体は、１００ｋＰａ〜９００ｋＰａにおける吸脱着可能量がゼオライト１３Ｘに比べて２倍以上多いことが示された。

本発明は、中湿度および高湿度領域において高性能な吸着性を有する低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなる複合体であり、デシカント空調用の除湿剤および圧力スイング用の二酸化炭素吸着剤のみならず、アンモニアやホルムアルデヒドなどのガス吸着剤を提供するものとして有用である。

Claims (10)

1. 低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなるアルミニウムケイ酸塩複合体であって、Ｘ線源としてＣｕを用いた粉末Ｘ線回折図形において、２θ＝２０、２６、３５、３９°付近に４つのブロードなピークを有することを特徴とするアルミニウムケイ酸塩複合体。
2. ^２９ Ｓｉ固体ＮＭＲスペクトルにおいて−７８ｐｐｍ付近および−８４〜−９４ｐｐｍの範囲にピークを有する請求項１に記載のアルミニウムケイ酸塩複合体。
3. 低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウムケイ酸塩からなるアルミニウムケイ酸塩複合体であって、 ^２９Ｓｉ固体ＮＭＲスペクトルにおいて−７８ｐｐｍ付近および−８４〜−９４ｐｐｍの範囲にピークを有することを特徴とするアルミニウムケイ酸塩複合体。
4. モノケイ酸水溶液とアルミニウム溶液をＳｉ／Ａｌ比が０．７〜１．０となるように混合し、酸又はアルカリを添加してｐＨを６〜８に調整し、その後脱塩処理したものを１１０℃以上で加熱することによって得られるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウムケイ酸塩複合体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とする吸着剤。
6. 相対湿度６０％において水蒸気吸着量が４５ｗｔ％以上を有することを特徴とする請求項５に記載の吸着剤。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とするデシカント空調用吸着剤。
8. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とする二酸化炭素吸着剤。
9. 圧力に依存して二酸化炭素を吸着・脱離する吸着剤であって、１気圧（大気圧）〜１０気圧における吸脱着可能量が１２ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項８に記載の二酸化炭素吸着剤。
10. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウムケイ酸塩複合体からなることを特徴とするガス吸着剤。

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