JP5229776B2 - 塩基性ガス除去フィルター - Google Patents
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Description
本発明は、冷蔵庫内、トイレ等のいやな臭いを取り除くフィルター材等として使用し、特にアンモニアガス等の塩基性ガスを効率的に吸着し、その効果の持続性を飛躍的に向上したフィルターに関する技術である。
消臭フィルターは、様々な用途に利用されており、その消臭方法は活性炭やゼオライト等の吸着材を利用した吸着タイプと、オゾンや光触媒、金属フタロシアニン錯体等により悪臭物質を分解除去する触媒タイプ、あるいはこの吸着タイプと触媒タイプを併用した併用タイプに分けられる。
出願人は、特許文献１において、金属フタロシアニン錯体、ヒドラジン誘導体等を活性炭混紗紙に担持させ、ｐＨ値を変えた２種類のフィルターを作成しアンモニア、硫化水素、酢酸等のガスを効率よく分解除去するフィルターを提案している。
しかしながら、特許文献１の技術において、さらに塩基性ガスの吸着能力を上げ、有効時間を長くするために、例えば、活性炭混紗紙に多くの酸を付着させて吸着能力を上げようとしても、基材が加水分解して強度が低下し使えないものしか得られないことから、フィルターの容積を大きくして吸着能力を上げる程度しか方法が考えられなかった。本発明では、フィルターの大きさを変えずに、従来よりもさらに吸着能力を増大させ、有効寿命が長く、塩基性ガスの消臭に特に効果を発揮する消臭フィルターの開発を行うものである。
特開２００７−２２９０９２号公報
本発明は多くの悪臭ガスのうち特にトイレ等に多く発生する、アンモニアガス等の塩基性ガスの消臭に極めて有効で、かつ消臭効果の持続するメンテナンスフリーの消臭フィルターを提供することを課題としている。
本発明は、塩基性ガスを効率よく吸着し、消臭効果の持続する消臭フィルターを提供すべく鋭意検討を行なった結果、活性炭混抄紙で構成したハニカム形状のフィルターを、リン酸緩衝溶液で処理することによって、塩基性ガスの消臭効果が飛躍的に持続する消臭フィルターを、安価に簡単に提供できることを見出し、本発明に至ったものである。前記課題を解決するために本発明は以下の手段を提供する。
［１］活性炭混抄紙からなる消臭フィルターであって、リン酸緩衝溶液にて処理し、ｐＨ値が１．２〜３．８の低いｐＨ環境を維持していることに特徴のある消臭フィルター。
［２］前記リン酸緩衝溶液は、リン酸１〜１０重量％と、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を１〜１０重量％含む水溶液であることに特徴のある前項１に記載の消臭フィルター。
［３］前記リン酸緩衝溶液にて処理した消臭フィルターにおいて、活性炭混抄紙１ｇに対し、リン酸２５〜２５０ｍｇと、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を２５〜２５０ｍｇ固着していることに特徴のある前項１又は２に記載の消臭フィルター。
［４］前記活性炭混抄紙は、活性炭を４０〜８０重量％担持させてなる活性炭混抄紙である前項１〜３のいずれかの項に記載の消臭フィルター。
第１の発明では、活性炭混抄紙からなる消臭フィルターは、リン酸緩衝溶液にて処理しているので、ｐＨ値が１．２〜３．８の低いｐＨ環境が維持され、アンモニアガスのような塩基性悪臭ガスを確実に活性炭に吸着し消臭する。吸着した塩基性悪臭ガスは、消臭フィルター周囲のｐＨ値を上げ吸着反応を遅らせてしまうのであるが、リン酸緩衝液で処理されているので、多少の酸や塩基が増えたりしても、リン酸緩衝液はｐＨ値の変動を防止する働きがあることから、消臭効果を長く持続することが可能となり、メンテナンスフリーの消臭フィルターとすることができる。
第２の発明では、前記リン酸緩衝溶液は、リン酸１〜１０重量％と、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を１〜１０重量％含む水溶液であるので、ｐＨ値を１．２〜３．８の低い環境に維持することができ、活性炭の強力な吸着力によって塩基性悪臭ガスが吸着される。リン酸が１重量％を下回ったり、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種が１重量％を下回ると、消臭フィルターを低いｐＨ環境に維持することができないので消臭効果が早くなくなってしまう。また、リン酸が１０重量％を上回ったり、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種が１０重量％を上回っても、経済的な消臭効果をえることにならない。
第３の発明では、活性炭混抄紙１ｇに対し、リン酸２５〜２５０ｍｇと、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を２５〜２５０ｍｇ固着しているので、低いｐＨ環境に維持することができ十分な吸着効果と持続力が得られる。リン酸が２５ｍｇを下回り、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種が２５ｍｇを下回る担持量では、低いＰＨ環境に維持することができず、塩基性ガスの十分な吸着量とならない。また、リン酸が２５０ｍｇを上回り、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種が２５０ｍｇを上回って担持させても、塩基性ガスの十分に大きな吸着量とはならず、耐久性も向上するわけではない。
第４の発明では、前記活性炭混抄紙は活性炭を４０〜８０重量％担持させてあるので十分な吸着効果が得られる。４０重量％を下回る活性炭の担持量では、塩基性ガスの十分な吸着量とならない。また、８０重量％を上回って活性炭を担持させても、十分に大きな吸着量とはならず、活性炭混抄紙の強度も得られず好ましくない。
本発明の消臭フィルターについて、さらに詳しく説明する。本発明の消臭フィルターを構成する活性炭混抄紙は通常の湿式抄紙法により製造できる。例えば活性炭と天然パルプを水に添加し、水スラリーを作成する。そのスラリーを攪拌しながら所定の固形分濃度に調整し、その後カチオン系ポリマー又はアニオン系ポリマーを添加し、得られた凝集体水分散液を抄紙機を使い湿式抄紙法によりシート化し、乾燥処理を行ない活性炭混抄紙を得る。この活性炭混抄紙を、コルゲート加工機を用いハニカム形状に加工しフィルターの形状にする。
この活性炭混抄紙によるハニカムフィルターは活性炭の強い吸着力によって悪臭ガスの吸着体の役割をなすものである。本発明に使用する活性炭としては、椰子殻活性炭、石油ピッチ系球状活性炭、活性炭素繊維、木質系活性炭等の活性炭系炭素多孔質体が、吸着比表面積が非常に高いことから好ましく用いられる。中でも、椰子殻活性炭が好ましい。活性炭混抄紙における活性炭の担持量は、４０〜８０重量％担持させるのが好ましく、４０重量％を下回る活性炭の担持量では、塩基性ガスの十分な吸着能力が得られない。また、８０重量％を上回って活性炭を担持させたとしても、活性炭混抄紙が脆くなりフィルター材としての強度が得られず好ましくない。
また、この活性炭混抄紙に使用する繊維は天然パルプ、ポリオレフィン及びアクリル繊維などのフィブリル化繊維を用いればよいが、消臭加工のし易さからも天然パルプが好ましい。
緩衝液は弱酸と、その塩を共存させた水溶液が一般的で、多少の酸や塩基が加えられたり、蒸発や希釈によって濃度が変化しても、ほとんどｐＨ値が変動しない作用をもつものである。本発明においては、弱酸としてリン酸、その塩としてリン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を好適に用いる。リン酸は、不揮発性の多価無機酸で、ｐＨ値を１．２〜３．８の低いｐＨ値環境に維持し、特にアンモニアガスのような塩基性悪臭ガスを確実に活性炭に吸着し消臭する補助的な役割をなす。
リン酸緩衝溶液は、リン酸１〜１０重量％と、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を１〜１０重量％含む水溶液で、リン酸が１重量％を下回ったり、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種が１重量％を下回ると、緩衝液としての緩衝効果がなくなり、ｐＨ値の変動を防止する働きが弱くなってしまい、消臭効果を長く持続することができない。また、リン酸が１０重量％を上回ったり、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種が１０重量％を上回ると、活性炭混抄紙からリン酸緩衝溶液の脱離が生じるため好ましくない。
リン酸緩衝溶液のリン酸及びリン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種の活性炭混抄紙１ｇ当りの担持量は、リン酸２５〜２５０ｍｇ、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種２５〜２５０ｍｇとするのがよい。２５ｍｇを下回ると塩基性悪臭ガスを消臭する繰返し耐久性が低下するので好ましくない。２５０ｍｇを上回って担持すると、活性炭の細孔が塞がれてしまい吸着性能が低下することになり好ましくない。より好ましくは５０〜１５０ｍｇとするのがよい。
活性炭混抄紙にリン酸及びリン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を担持さす方法は、リン酸緩衝溶液に、活性炭混抄紙を浸漬し乾燥すればよい。また、活性炭混抄紙の状態で浸漬し乾燥してもよいし、ハニカム形状に加工しフィルターの形状で浸漬し乾燥してもよい。
また、本発明の消臭フィルターにおいて、前記活性炭混抄紙にさらに他の消臭剤や臭気吸着剤や添加剤等を担持せしめた構成を採用しても良い。他の消臭剤としては例えば、金属フタロシアニン錯体、ヒドラジン誘導体やポリビニルアミン化合物を例示できる。また、臭気吸着剤としては、活性炭の他に、ゼオライト等の多孔質無機物質を例示できる。
次ぎに実施例により、本発明を具体的に説明する。なお実施例におけるアンモニアガスの消臭性能の測定は次のように行った。
（アンモニアガス消臭性能）
消臭フィルターから切り出した円形試験片（直径５０ｍｍ厚さ２２．５ｍｍ）を、円筒管の中間位置に配置されたサンプルホルダーに固定し、円筒の一端から毎分１１．８リットル（面風速０．１ｍ／ｓｅｃ）の通気を行なうファンをセットした試験キットを用意し、試験キットの端から濃度が８０ｐｐｍのアンモニアガスを注入し、試験キットの他の端から出てくる空気を、検知管を使って採取し、その濃度を測定しアンモニアガスの除去率（％）を算出した。この試験を連続し３０分ごとに除去率（％）を測定し、消臭能力が０近くになるまで繰返して性能維持試験とした。
（アンモニアガス消臭性能）
消臭フィルターから切り出した円形試験片（直径５０ｍｍ厚さ２２．５ｍｍ）を、円筒管の中間位置に配置されたサンプルホルダーに固定し、円筒の一端から毎分１１．８リットル（面風速０．１ｍ／ｓｅｃ）の通気を行なうファンをセットした試験キットを用意し、試験キットの端から濃度が８０ｐｐｍのアンモニアガスを注入し、試験キットの他の端から出てくる空気を、検知管を使って採取し、その濃度を測定しアンモニアガスの除去率（％）を算出した。この試験を連続し３０分ごとに除去率（％）を測定し、消臭能力が０近くになるまで繰返して性能維持試験とした。
＜実施例１＞
椰子殻活性炭７０重量部と天然パルプ３０重量部を水２００重量部に添加し、水スラリーを作成する。得られた凝集体水分散液を抄紙機を使い湿式抄紙法によりシート化し、乾燥処理を行ない活性炭混抄紙を得る。この時、活性炭混抄紙は、椰子殻活性炭を７０重量％担持させていた。次に、この活性炭混抄紙をコルゲート加工機を用いハニカム形状に加工しフィルターの形状にした。次にこのフィルターをリン酸５重量％と、リン酸一ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬し、乾燥してｐＨ値が２．０の低いｐＨ環境の消臭フィルターを作成た。この時リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇで、リン酸一ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化を図１のグラフにして記載した。
椰子殻活性炭７０重量部と天然パルプ３０重量部を水２００重量部に添加し、水スラリーを作成する。得られた凝集体水分散液を抄紙機を使い湿式抄紙法によりシート化し、乾燥処理を行ない活性炭混抄紙を得る。この時、活性炭混抄紙は、椰子殻活性炭を７０重量％担持させていた。次に、この活性炭混抄紙をコルゲート加工機を用いハニカム形状に加工しフィルターの形状にした。次にこのフィルターをリン酸５重量％と、リン酸一ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬し、乾燥してｐＨ値が２．０の低いｐＨ環境の消臭フィルターを作成た。この時リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇで、リン酸一ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化を図１のグラフにして記載した。
＜実施例２＞
次に、実施例１において、リン酸５重量％と、リン酸二ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。なお、この時のｐＨ値が３．１で、リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。また、リン酸二ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化を図１のグラフにして記載した。
次に、実施例１において、リン酸５重量％と、リン酸二ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。なお、この時のｐＨ値が３．１で、リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。また、リン酸二ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化を図１のグラフにして記載した。
＜比較例１＞
次に、実施例１において、リン酸５重量％と、リン酸三ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、ｐＨ値が２．６の低いｐＨ値環境の消臭フィルターを得た。なお、この時のリン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。また、リン酸三ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化をグラフにして記載した。
次に、実施例１において、リン酸５重量％と、リン酸三ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、ｐＨ値が２．６の低いｐＨ値環境の消臭フィルターを得た。なお、この時のリン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。また、リン酸三ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化をグラフにして記載した。
＜実施例３＞
次に、実施例１において、椰子殻活性炭３０重量部とした以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったところ、実施例１には及ばないが良好な消臭性能が得られた。
次に、実施例１において、椰子殻活性炭３０重量部とした以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったところ、実施例１には及ばないが良好な消臭性能が得られた。
＜実施例４＞
次に、実施例１において、リン酸８重量％と、リン酸一ナトリウム９重量％含む水溶液に浸漬し、乾燥してｐＨ値が１．９の低いｐＨ環境の消臭フィルターを作成した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。この時のリン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は２０ｍｇであった。また、リン酸一ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は２３ｍｇであった。グラフにはしていないが実施例１と同様にアンモニアガス除去性能を長く維持した消臭フィルターとすることができた。
次に、実施例１において、リン酸８重量％と、リン酸一ナトリウム９重量％含む水溶液に浸漬し、乾燥してｐＨ値が１．９の低いｐＨ環境の消臭フィルターを作成した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。この時のリン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は２０ｍｇであった。また、リン酸一ナトリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は２３ｍｇであった。グラフにはしていないが実施例１と同様にアンモニアガス除去性能を長く維持した消臭フィルターとすることができた。
＜実施例５＞
次に、実施例１において、リン酸５重量％と、リン酸二カリウム５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。なお、この時のｐＨ値が３．１で、リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。また、リン酸二カリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったが、実施例１とほぼ同じアンモニアガス除去率であった。
次に、実施例１において、リン酸５重量％と、リン酸二カリウム５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。なお、この時のｐＨ値が３．１で、リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。また、リン酸二カリウムの活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったが、実施例１とほぼ同じアンモニアガス除去率であった。
＜比較例２＞
実施例１において、リン酸のみ５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。なお、この時のｐＨ値が１．４で、リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化をグラフにして記載したが、アンモニアガス除去性能を長く維持できなかった。
実施例１において、リン酸のみ５重量％含む水溶液に浸漬した以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。なお、この時のｐＨ値が１．４で、リン酸の活性炭混抄紙１ｇ当りへの担持量は１３ｍｇであった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこないアンモニアガス除去率の変化をグラフにして記載したが、アンモニアガス除去性能を長く維持できなかった。
＜比較例３＞
椰子殻活性炭を１０重量部とした以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。この時、活性炭混抄紙は、椰子殻活性炭を２５重量％担持させていた。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったがアンモニアガス除去能力のかなり低い消臭フィルターであった。
椰子殻活性炭を１０重量部とした以外は実施例１と同様にして、消臭フィルターを得た。この時、活性炭混抄紙は、椰子殻活性炭を２５重量％担持させていた。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったがアンモニアガス除去能力のかなり低い消臭フィルターであった。
＜比較例４＞
実施例１において、フィルターをリン酸５重量％と、リン酸一ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬しないでそのまま消臭フィルターとした。ｐＨ値は７．５であった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったがアンモニアガス除去能力の持続性のない消臭フィルターであった。
実施例１において、フィルターをリン酸５重量％と、リン酸一ナトリウム５重量％含む水溶液に浸漬しないでそのまま消臭フィルターとした。ｐＨ値は７．５であった。上記のアンモニアガス消臭性能試験をおこなったがアンモニアガス除去能力の持続性のない消臭フィルターであった。
本発明の技術は、冷蔵庫内、トイレ等の不快な臭いを取り除く消臭フィルター材として開発したが、特にアンモニア等の塩基性ガスを効率的に吸着し、その効果の持続性を飛躍的に向上したことから、塩基性ガスが大量に発生する設備の消臭フィルターとして広く利用される。
Claims (2)
- 活性炭混抄紙からなる消臭フィルターであって、前記活性炭混抄紙は、活性炭を４０〜８０重量％担持させてなり、かつ消臭フィルターは、リン酸１〜１０重量％と、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を１〜１０重量％含む水溶液であるｐＨ値１．２〜３．８のリン酸緩衝溶液に浸漬して製造したことに特徴のある消臭フィルター。
- 前記リン酸緩衝溶液にて処理した消臭フィルターにおいて、活性炭混抄紙１ｇに対し、リン酸２５〜２５０ｍｇと、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウムの中から選択される少なくとも1種を２５〜２５０ｍｇ固着していることに特徴のある請求項１に記載の消臭フィルター。
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