JP5982796B2 - 有機溶剤含有ガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機溶剤を含有する被処理ガスから有機溶剤を回収する有機溶剤含有ガス処理装置に関し、特に各種工場、研究施設等から排出される有機溶剤を含有した産業排ガスの浄化に用いられる有機溶剤含有ガス処理装置に関するものである。

連続式のガス処理装置には、吸脱着速度が速く小型化できることから、活性炭素繊維不織布（以下、ＡＣＦ不織布と言う）を円筒に巻き付けて構成される吸着エレメントが用いられている。このシート状のＡＣＦ不織布は、ピッチ系、フェノール系、セルロース系、アクリル系等の前駆体繊維からなる不織布を炭化、賦活処理することにより得られる。

近年、当該装置の設置スペースを減らすため、また製造コストを抑えるために、吸着エレメントの小型化が望まれている。

かかる吸着エレメントの小型化に有効な手段として、ＡＣＦ不織布の嵩密度を上げることが挙げられる。しかしながら、ＡＣＦ不織布を構成する繊維について、その単繊維繊度を従前のまま維持して（約２ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘ）不織布の嵩密度を上げると、吸着エレメントの圧力損失が大きくなって、吸着エレメントに被処理ガスを送風するための送風機の能力を上げることが必要となる。その結果、吸着エレメントの小型化に伴う効果を十分に享受できない場合があった。

そこで、本発明者らは、単繊維繊度が５ｄｔｅｘ以上の前駆体繊維を用いることで、吸着エレメントの圧力損失を抑制したＡＣＦ不織布を開発している（特許文献１）。

その一方で、前駆体繊維の繊維径を大きくすると、吸着エレメントの圧力損失は小さくなるものの、当該前駆体繊維が硬くなって絡まり難くなり、結果的に得られるＡＣＦ不織布は引張強度が小さくなる。このため、ＡＣＦ不織布を円筒に強く巻き付けて、充填密度の高い吸着エレメントを得ようとすると、ＡＣＦ不織布が破損する場合があった。

特開２００２−１６１４３９号公報

本発明は、従来技術の課題を背景になされたものであり、圧力損失を小さくし得るＡＣＦ不織布を巻きつけた吸着エレメントを用いて、小型化された有機溶剤含有ガス処理装置を提供することを課題とするものである。

本発明者は、鋭意検討を進めたところ、所定の化合物を混合したフェノール樹脂を用いた繊維を前駆体繊維とするＡＣＦ不織布は、繊維径が大きくなっても円筒に巻きつけることが可能な強度をもつことを見出した。そして、その結果得られる吸着エレメントは充填密度を高くできる上、圧力損失を小さくできるため、有機溶剤含有ガス処理装置の小型化が可能となることを見出した。

本発明は以下のとおりである。
（１）有機溶剤を含有する被処理ガスから有機溶剤を回収することで当該被処理ガスを清浄化する有機溶剤含有ガス処理装置であって、
被処理ガスを接触させることで有機溶剤を吸着し、水蒸気または加熱ガスを接触させることで吸着した有機溶剤を脱着する吸着材を充填した吸着槽を備え、前記吸着材に被処理ガスを供給することで有機溶剤を吸着させて清浄ガスとして排出し、前記吸着材に水蒸気または加熱ガスを供給することで有機溶剤を脱着させて有機溶剤を含有する脱着ガスとして排出するガス処理装置と、
脱着ガスを凝縮した後、分液することで有機溶剤と排水とに分離する分液回収装置を備え、
前記吸着材が、活性炭素繊維不織布を円筒に巻き付けて構成される吸着エレメントから構成され、
前記活性炭素繊維不織布が、繊維径が２１μｍ〜４０μｍ、トルエン吸着率が２０％〜７５％の活性炭素繊維からなる、引張強度が４Ｎ／ｃｍ^２以上の不織布である、有機溶剤含有ガス処理装置。
（２）活性炭素繊維不織布が、フェノール樹脂に、脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物を混合した混合物を炭化・賦活して得られる活性炭素繊維からなる上記１に記載の有機溶剤含有ガス処理装置。
（３）活性炭素繊維不織布を円筒に巻き付けて構成される吸着エレメントが、活性炭素繊維の充填密度が６５ｋｇ／ｍ^３〜１７０ｋｇ／ｍ^３である上記１に記載の有機溶剤含有ガス処理装置。

本発明の有機溶剤含有ガス処理装置は、ＡＣＦ繊維不織布を構成する繊維の繊維径が太いため、圧力損失の低い吸着エレメントを得ることができ、さらに、ＡＣＦ不織布が引張強度が大きく、円筒に強く巻き付けても破損し難いため、嵩密度の高い吸着エレメントを得ることができるため、従来並みの圧力損失を有する装置とする場合、装置のコンパクト化が可能となる。

本発明の有機溶剤含有ガス回収装置の基本処理フロー図例である。

本発明の一実施形態を図１にて説明する。ガス処理装置１は、吸着槽２Ａ及び２Ｂを有し、その内部には筒状かご型の巻芯にＡＣＦ不織布９を層状に巻き付けた中空円筒構造で、その外周面を金網で固定した吸着エレメント８を着脱可能に設けている。なお、吸着エレメント８の底部は閉鎖されている。

ここで図１の吸着槽２Ａが吸着処理中、吸着槽２Ｂが脱着処理中の場合について説明する。まず吸着工程について説明する。有機溶剤を含有する溶剤混合ガス（被処理ガス）３はプレフィルター４を通り、送風機５により下ダンパー６を経て吸着槽２Ａに送られ、吸着エレメント８のＡＣＦ不織布９で被処理ガス中の有機溶剤の吸着が行われ、上ダンパー１０を経て清浄空気として吸着槽２Ａの排気口１２より系外に排出される。この時、水蒸気供給ライン１３の自動弁１４は閉の状態である。

次に脱着工程について説明する。水蒸気供給ライン１３より供給された水蒸気は自動弁１５を経て吸着槽２Ｂに供給され、吸着エレメント８のＡＣＦ不織布９に吸着された被処理ガス中の有機溶剤を脱着し再生させる。凝縮液、及び被処理ガス中の有機溶剤成分を含む未凝縮の水蒸気は、脱着ガスライン１６を通って、コンデンサー１７へ送られ被処理ガス中の有機溶剤成分を含む未凝縮の水蒸気が凝縮される。コンデンサー１７より高濃度の有機溶剤を含んだ凝縮液がセパレーター１９へ送られる。この時、下ダンパー７及び上ダンパー１１は閉の状態である。

なお、セパレーター１９内に滞留している有機溶剤成分を含むガスは、戻りガスライン２０により再度被処理ガス３に戻される。

吸着エレメント８に使用するＡＣＦ不織布に、繊維径が２１μｍ〜４０μｍ、トルエン吸着率が２０％〜７５％の活性炭素繊維からなる、引張強度が４Ｎ／ｃｍ^２以上のＡＣＦ不織布を使用することで、エレメントの圧力損失が低くなることでファンの大きさが小さくなり、その結果装置の小型化が可能であることを見出した。

本発明の有機溶剤含有ガス処理装置に使用するＡＣＦ不織布の目付は、２００ｇ／ｍ^２〜８００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。目付を２００ｇ／ｍ^２以上とすることにより、引張強度が４Ｎ／ｃｍ^２以上のＡＣＦ不織布を得ることができる。目付の上限は８００ｇ／ｍ^２である。目付が８００ｇ／ｍ^２を超えるＡＣＦ不織布は作製が困難となるか、あるいは、たとえ当該不織布を作製できたとしても、引張強度の向上効果は頭打ちになる上、柔軟性に欠けることとなって、吸着エレメントを作製する際に円筒に巻き付け難くなる傾向がある。

本発明の有機溶剤含有ガス処理装置に使用するＡＣＦ不織布は、フェノール樹脂に、脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物を混合した混合物を紡糸し、硬化して得られるフェノール系繊維を、不織布加工し、炭化・賦活して得ることができる。

本発明で用いるフェノール系繊維としては、フェノール樹脂に脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物（配合物）を混合した混合物を紡糸して得られるフェノール系繊維が好適に用いられる。

フェノール樹脂としては、酸性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂、塩基性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られるレゾール型フェノール樹脂、各種変性フェノール樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。

本発明では、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂を用いることが好ましい。フェノール樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

本発明において配合物として用いられる脂肪酸アミド類とは、アンモニア又はアミンの窒素原子に結合する水素原子の１以上がアシル基によって置換された構造をもつ非重合体を意味し、該窒素原子に水素原子が２つ結合する第１級アミド、該窒素原子に水素原子が１つ結合する第２級アミド、該窒素原子に水素原子が結合していない第３級アミド、ラクタム、及び１分子中にアミンの窒素原子を２個以上有するものを包含する。したがって、本発明における「脂肪酸アミド類」は、ナイロン−６、ナイロン−６，６に代表される所謂、脂肪族ポリアミドのような重合体とは異なる。なお、「脂肪酸アミド類」は脂肪酸アマイド類とも称される。

上脂肪酸アミド類のなかでも、原料混合物の取扱い性、安定性又は紡糸性等の点から、第１級アミド、第２級アミドが好ましく、第１級アミドがより好ましく、飽和脂肪酸モノアミド、不飽和脂肪酸モノアミドが特に好ましい。

本発明において配合物として用いられるリン酸エステル類の「リン酸」とは、十酸化四リン（Ｐ₄Ｏ₁₀）が加水分解を受けて生ずる種々のオキソ酸の総称であり、オルトリン酸、ピロリン酸（二リン酸）、三リン酸、四リン酸、メタリン酸等を包含する。

本発明において「リン酸エステル類」とは、リン酸における−ＯＨの一つ以上が下記一般式（１）で表される基に置換されたもの（リン酸エステル）又はその塩を意味する。

［式中、Ｒ¹³はヘテロ原子（炭素と水素以外の原子）を有していてもよい炭素数４以上の炭化水素基であり、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、ｎは平均付加モル数であり、０〜１００の数を示す。］

リン酸エステル類としては、特に太径のフェノール系繊維とした際に機械的強度が高まりやすいことから、オルトリン酸における−ＯＨの一つ以上が前記式（１）で表される基に置換されたもの（オルトリン酸エステル）又はその塩が好ましい。

リン酸エステルの塩としては、リン酸エステルのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。リン酸エステル類は、単独で用いても、二種以上を併用してもよい。

本発明において配合物として用いられるセルロース類としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。セルロース類は、単独で用いても、二種以上を併用してもよい。

本発明の有機溶剤含有ガス処理装置に使用する吸着エレメントのＡＣＦ不織布充填密度は、６５ｋｇ／ｍ^３〜１７０ｋｇ／ｍ^３の範囲であり、より好ましくは８０ｋｇ／ｍ^３〜１５０ｋｇ／ｍ^３である。充填密度が６５ｋｇ／ｍ^３未満であると装置に搭載するエレメント本数が増加し、結果として装置が大きくなる。また、１７０ｋｇ／ｍ^３より大きいとエレメントの圧力損失が大きくなる可能性がある。また、充填密度を上げる際圧縮する必要があり当該圧縮ＡＣＦ不織布が脱落、飛散する可能性がある。

ＡＣＦ不織布は引張強度が大きく、円筒に強く巻き付けても破損し難いため、充填密度の高い吸着エレメントを得ることができ、その結果装置に搭載する吸着エレメント本数を減少させることが可能となり、装置のコンパクト化が可能となることを見出した。

本発明の有機溶剤含有ガス処理装置に搭載する吸着エレメントの圧力損失は、繊維径の大きい繊維から構成されるＡＣＦ不織布を用いて構成されるため、圧力損失が小さく、具体的には５５０ｍｍＡｑ以下となり得る。したがって、ＡＣＦ不織布の充填密度を上げて吸着エレメントを小型化しても、当該吸着エレメントに被処理ガスを送風するための送風機の能力を上げる必要がないため、吸着エレメントの小型化に伴う利益を十分に享受できる。
本発明の吸着エレメントの圧力損失は５００ｍｍＡｑ以下、より好ましくは４００ｍｍＡｑ以下であることが好ましい。圧力損失が５００ｍｍＡｑより大きいと送風機のサイズが大きくなり、結果装置サイズが大きくなる。

以下の実施例及び比較例に基づいて本発明の有機溶剤回収装置について詳細に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではなく、前記及び後記の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更して実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

実施例及び比較例中に示した特性は以下の方法で測定した。

（繊維径）
繊維径の測定は、高精細デジタルマイクロスコープ ＶＨ−６３００（ＫＥＹＥＮＣＥ製）を用いて、ＪＩＳ Ｋ１４７７ ５．１（繊維径試験方法）に準拠して、繊維径（繊維直径）を測定した。

（引張強度）
ＡＣＦ不織布の引張強度は、ＡＣＦ不織布の幅方向、及び長さ方向から、それぞれ５つの試験片（幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を切り取り、インストロン型引張試験機（例えば、（株）東洋ボールドウィン製「ＳＴＭ−Ｔ−２００ＢＰ」）で試験片の両端をチャックでつかみ、チャックの間隔を５０ｍｍ、引張速度を２０ｍｍ／分（伸長率４０％／分）として測定した。幅方向に切り取った試験片の引張強度の平均値、及び長さ方向に切り取った試験片の引張強度の平均値のうち、小さい値を、本発明のＡＣＦ不織布の引張強度とした。

（トルエン吸着率）
トルエン吸着率の測定は、ＪＩＳ Ｋ１４７７ 「７．８ トルエン吸着性能」に準拠して、測定した。

（目付）
目付の測定は、ＡＣＦ単位面積あたりの質量を測定して単位ｇ／ｍ^２で求めた。なお、質量は１００℃での絶乾状態で測定した。

（嵩密度）
嵩密度の測定は、目付を厚みで割り、単位ｋｇ／ｍ^３で求めた。なお、面積４ｃｍ^２の円盤を用いて、不織布にかかる荷重を９ｇｆ／ｃｍ^２にして測定した。

（吸着エレメントのＡＣＦ不織布充填密度）
吸着エレメントのＡＣＦ不織布充填密度は、１００℃で絶乾した状態で、ＡＣＦ不織布を巻く前の吸着エレメントの質量と巻いた後の質量を測定し、その差の質量を巻き径から計算されるＡＣＦ不織布の体積で除することにより求めた。

（吸着エレメントの圧力損失）
吸着エレメントの圧力損失は、幅５７５ｍｍのＡＣＦ不織布を内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒エレメントに所定の嵩密度で所定の質量を巻き付け、そのエレメントの内側から外側に風速３０ｃｍ／秒の空気を流した際の圧力損失を測定した。

（平衡吸着容量）
平衡吸着容量（ｑ^＊）は、５０％破過時間を測定し、以下の式で算出した。
ｑ^＊（ｇ／ｇ）＝Ｑ×ｔｅ／Ｗ
Ｑ（ｇ／分）：溶剤供給量
ｔｅ（分）：５０％破過時間
Ｗ（ｇ）：ＡＣＦ不織布重量

（有効吸着容量）
有効吸着容量（ｑ^ｅ）は、５０％破過時間を測定し、以下の式で算出した。
ｑ^ｅ（ｇ／ｇ）＝Ｑ×ｔｅ／Ｗ
Ｑ（ｇ／分）：溶剤供給量
ｔｅ（分）：５０％破過時間
Ｗ（ｇ）：ＡＣＦ不織布重量

（吸着帯厚み）
吸着帯厚み（Ｚａ５％）は、５％破過する破過時間を測定し、以下の式で算出した。
Ｚａ５％（ｃｍ）＝２×Ｚ×（ｔｅ−ｔｂ５％）／ｔｅ
Ｚ（ｃｍ）：吸着材厚み
ｔｅ（分）：５０％破過時間
ｔｂ５％（分）：５％破過時間

＜実施例１＞
フェノール１０００質量部と３７質量％ホルマリン７３３質量部とシュウ酸５質量部を、還流冷却器を備えた反応容器に仕込み、４０分間で常温から１００℃に昇温させ、さらに１００℃で４時間反応させた後、２００℃まで加熱して脱水濃縮した後、冷却してノボラック型フェノール樹脂を得た。

上記ノボラック型フェノール樹脂４７５ｋｇとベヘン酸アミド２５ｋｇとを、二軸混練機（高速二軸連続ミキサー）に投入して、１５０℃で混練（溶融混合）を行い、室温まで冷却して、淡黄色透明なブロック状物を得た。なお、ベヘン酸アミドは日本精化社製のベヘニン酸アミド（ＢＮＴ−２２Ｈ）を用いた。

次に、このブロック状物を粗粉砕し、溶融紡糸装置（グリッドメルター式）を用いて２００℃で溶融し、該溶融により得られた溶融物を、１７０℃に保たれた孔径０．１ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３、ホール数１０個の紡糸口金から一定吐出量を保ちながら紡糸速度７５ｍ／分で紡糸（溶融紡糸）して糸条を得た。

得られた糸条を、長さ７０ｍｍにカットして容器に入れ、塩酸１４質量％かつホルムアルデヒド８質量％の水溶液に常温で３０分間浸漬した後、２時間で９８℃まで昇温し、さらに９８℃で２時間保持することにより硬化を行った。

次いで、得られた硬化物を、前記容器から取出して十分に水洗した後、３質量％アンモニア水溶液で６０℃、３０分間の中和を行った。その後、再度十分に水洗し、９０℃、３０分間乾燥することにより、単繊維繊度１１ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維を得た。

得られたフェノール系繊維を使用し、ニードルパンチ機により、針密度５００本／ｉｎｃｈ²、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、ＡＣＦ不織布前駆体を得、その前駆体を不活性雰囲気（窒素雰囲気）中３０分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で１００分間賦活して、繊維径が２４．２μｍ、トルエン吸着率５１％の活性炭素繊維からなる引張強度が７．４Ｎ／ｃｍ^２、目付が２９０ｇ／ｍ^２、嵩密度が７０．３ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．１０Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．１５ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度８０．０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントの圧力損失は１１０ｍｍＡｑとなり、優れた結果が得られた。

次に、該吸着エレメントを図１に示した有機溶剤含有ガス処理装置に搭載し、酢酸エチル３０００ｐｐｍを含む温度３５℃の有機溶剤含有ガスを、風量１０ｍ^３／分で送風機５より吸着槽２Ａに送風した。系外に排出されるガスの濃度は、島津製作所製の全炭化水素計ＨＣＭ−１Ｂの測定器を用いて送風機５の出口と吸着槽２Ａの排気口１２で測定した。得られた測定結果より５０％破過時間を算出し、平衡吸着容量（ｑ^＊）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．４９ｇ／ｇと良好な吸着容量であった。

次に、吸着槽２Ｂで４分間脱着を行い、その後下ダンパー６で吸着槽２Ａへの送風を封鎖し、上ダンパー１０で吸着エレメント８上部を封鎖し、水蒸気供給ライン１３の自動弁１４を開にして、吸着槽２Ａの吸着エレメント８内に水蒸気を噴出した。この処置と同時に吸着槽２Ｂの下ダンパー７、及び上ダンパー１１を開放し、水蒸気供給ライン１３の自動弁１５を閉にして、今度はこの吸着槽２Ｂでガス吸着を行った。この吸着と脱着の操作を繰り返し１０回以上実施した。系外に排出されるガスの濃度は、島津製作所製の全炭化水素計ＨＣＭ−１Ｂの測定器を用いて送風機５の出口と吸着槽２Ａまたは２Ｂの排気口１２で測定した。得られた測定結果より５％破過時間、５０％破過時間を算出し、有効吸着容量（ｑ^ｅ）、吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。
その結果、ｑ^ｅが０．２６ｇ／ｇ、Ｚａ５％が５．０ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜実施例２＞
実施例１で製造したフェノール繊維を使用し、ニードルパンチ機により、針密度６５０本／ｉｎｃｈ²、針深度１５ｍｍ（裏）、１０ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、ＡＣＦ不織布前駆体を得、実施例１と同じ炭化・賦活加工を実施し、繊維径が２４．３μｍ、トルエン吸着率４８％の活性炭素繊維からなる引張強度が９．８Ｎ／ｃｍ^２、目付が５７５ｇ／ｍ^２、嵩密度が１００ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径０．９８ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度１２０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントの圧力損失は２１０ｍｍＡｑとなり、優れた結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．４７ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．２５ｇ／ｇ、Ｚａ５％が４．７ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜実施例３＞
実施例１で製造したフェノール繊維を使用し、実施例１と同様のＡＣＦ不織布前駆体を得、その前駆体を実施例１と同じ炭化・賦活加工を実施し、繊維径が２４．０μｍ、トルエン吸着率５０％の活性炭素繊維からなる引張強度が７．７Ｎ／ｃｍ^２、目付が３０５ｇ／ｍ^２、嵩密度が７２．１ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径０．９８ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度１２０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントの圧力損失は１９０ｍｍＡｑとなり、優れた結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．４８ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．２６ｇ／ｇ、Ｚａ５％が４．８ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜実施例４＞
実施例１で製造したフェノール繊維を使用し、実施例１と同様のＡＣＦ不織布前駆体を得、その前駆体を、不活性雰囲気中３６分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で１２０分間賦活して、繊維径が２２．４μｍ、トルエン吸着率５９％の活性炭素繊維からなる引張強度が５．６Ｎ／ｃｍ^２、目付が３００ｇ／ｍ^２、嵩密度が７０．３ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．１０Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．１５ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度８０．０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントの圧力損失は１６０ｍｍＡｑとなり、優れた結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．６０ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．３４ｇ／ｇ、Ｚａ５％が４．９ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜実施例５＞
実施例１で製造したフェノール繊維を使用し、実施例２と同様のＡＣＦ不織布前駆体を得、実施例４と同じ炭化・賦活加工を実施し、繊維径が２２．２μｍ、トルエン吸着率６０％の活性炭素繊維からなる引張強度が７．４Ｎ／ｃｍ^２、目付が４１０ｇ／ｍ^２、嵩密度が９０．７ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径０．９８ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度１２０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントの圧力損失は３００ｍｍＡｑとなり、優れた結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．５９ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．３３ｇ／ｇ、Ｚａ５％が４．６ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜比較例１＞
単繊維繊度５．６ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維（群栄化学工業（株）社製、カイノールＫＦ−０５７０）を使用し、ニードルパンチ機により、針密度５００本／ｉｎｃｈ²、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行いＡＣＦ不織布前駆体を得、その前駆体を不活性雰囲気中１８分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で６０分間賦活して、繊維径が１７．２μｍ、トルエン吸着率５１％の活性炭素繊維からなる引張強度が８．３Ｎ／ｃｍ^２、目付が１９５ｇ／ｍ^２、嵩密度が６０．６ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．１０Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．１５ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度８０．０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントの圧力損失は２３０ｍｍＡｑとなり、実施例より圧力損失が高い結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．４９ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．２６ｇ／ｇ、Ｚａ５％が４．９ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜比較例２＞
比較例１で使用したフェノール繊維を使用し、比較例１と同様のＡＣＦ不織布前駆体を得、比較例１と同じ炭化・賦活加工を実施し、繊維径が１６．９μｍ、トルエン吸着率５１％の活性炭素繊維からなる引張強度が８．４Ｎ／ｃｍ^２、目付が２２０ｇ／ｍ^２、嵩密度が６０．６ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径０．９８ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度１２０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントの圧力損失は６３０ｍｍＡｑとなり、実施例より圧力損失が著しく高い結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．４９ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．２６ｇ／ｇ、Ｚａ５％が４．８ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜比較例３＞
比較例１で使用したフェノール繊維を使用し、ニードルパンチ機により、針密度６５０本／ｉｎｃｈ²、針深度１５ｍｍ（裏）、１０ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、ＡＣＦ不織布前駆体を得、比較例１と同じ炭化・賦活加工を実施し、繊維径が１７．２μｍ、トルエン吸着率５０％の活性炭素繊維からなる引張強度が９．５Ｎ／ｃｍ^２、目付が４２５ｇ／ｍ^２、嵩密度が８０．３ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．１０Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．１５ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度８０．０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントは圧力損失が３２０ｍｍＡｑとなり、実施例より圧力損失が高い結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．４８ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．２５ｇ／ｇ、Ｚａ５％が５．０ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜比較例４＞
比較例１で製造したフェノール繊維を使用し、比較例１と同様のＡＣＦ不織布前駆体を得、その前駆体を、不活性雰囲気中２４分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で８０分間賦活して、繊維径が１６．４μｍ、トルエン吸着率６０％の活性炭素繊維からなる引張強度が５．９Ｎ／ｃｍ^２、目付が１９０ｇ／ｍ^２、嵩密度が６０．６ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメント質量が４ｋｇになるまで巻き付けし、直径０．９８ｍ、ＡＣＦ不織布充填密度１２０ｋｇ／ｍ^３の吸着エレメントを得た。その吸着エレメントは圧力損失が９００ｍｍＡｑとなり、実施例より圧力損失が著しく高い結果が得られた。

次に実施例１と同様の条件で測定を実施し、平衡吸着容量（ｑ^＊）、有効吸着容量（ｑ^ｅ）吸着帯厚み（Ｚａ５％）を算出した。その結果、ｑ^＊が０．５９ｇ／ｇ、ｑ^ｅが０．３４ｇ／ｇ、Ｚａ５％が４．６ｃｍと良好な吸着容量、吸着速度であった。

＜比較例５＞
実施例１において、ノボラック型フェノール樹脂４７５ｋｇとベヘン酸アミド２５ｋｇに代えて、ノボラック型フェノール樹脂５００ｋｇを用いた以外は実施例１と同様にして、単繊維繊度１１ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維を得た。

得られたフェノール系繊維を使用し、ニードルパンチ機により、針密度５００本／ｉｎｃｈ²、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行いＡＣＦ不織布前駆体を得、その前駆体を不活性雰囲気中３０分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で１００分間賦活して、繊維径が２４．３μｍ、トルエン吸着率５１％の活性炭素繊維からなる引張強度が２．６Ｎ／ｃｍ^２、目付が３１０ｇ／ｍ^２、嵩密度が９０．７ｋｇ／ｍ^３のＡＣＦ不織布を得た。

得られたＡＣＦ不織布を、内径１５０ｍｍ、長さ５７５ｍｍの円筒構造体に１．１０Ｎ／ｃｍ^２のテンションで、吸着エレメントの作製を試みたがエレメント化不可であった。

本発明の有機溶剤含有ガス処理装置は、吸着エレメントに使用するＡＣＦ不織布を構成する繊維が太いため、吸着エレメントの圧力損失が低くなる特徴を有している。その結果、従前の装置と同等の吸着性能を有し、かつファンの大きさが小さくなり装置の小型化が可能である。さらに、吸着エレメントに使用するＡＣＦ不織布は引張強度が大きく、円筒に強く巻き付けても破損し難いため、嵩密度の高い吸着エレメントを得ることができ、かつ吸着エレメントの圧力損失は従前の吸着エレメント以下となる特徴を有している。その結果、装置に搭載する吸着エレメント本数を減少させることが可能となり、装置のコンパクト化が可能である。
そのため、装置のコンパクト化によるコスト低減、設置スペースの減少ができ、産業界に寄与することが大である。

１ ：ガス処理装置
２Ａ：吸着槽
２Ｂ：吸着槽
３ ：有機溶剤を含有した溶剤混合ガス（被処理ガス）
４ ：プレフィルター
５ ：送風機
６ ：下ダンパー
７ ：下ダンパー
８ ：吸着エレメント
９ ：ＡＣＦ不織布
１０：上ダンパー
１１：上ダンパー
１２：排気口
１３：水蒸気供給ライン
１４：自動弁
１５：自動弁
１６：脱着ガスライン
１７：コンデンサー
１８：冷却水供給ライン
１９：セパレーター
２０：戻りガスライン

Claims (2)

1. 有機溶剤を含有する被処理ガスから有機溶剤を回収することで当該被処理ガスを清浄化する有機溶剤含有ガス処理装置であって、
   被処理ガスを接触させることで有機溶剤を吸着し、水蒸気または加熱ガスを接触させることで吸着した有機溶剤を脱着する吸着材を充填した吸着槽を備え、前記吸着材に被処理ガスを供給することで有機溶剤を吸着させて清浄ガスとして排出し、前記吸着材に水蒸気または加熱ガスを供給することで有機溶剤を脱着させて有機溶剤を含有する脱着ガスとして排出するガス処理装置と、
   脱着ガスを凝縮した後、分液することで有機溶剤と排水とに分離する分液回収装置を備え、
   前記吸着材が、活性炭素繊維不織布を円筒に巻き付けて構成される吸着エレメントから構成され、
   前記活性炭素繊維不織布が、フェノール樹脂にベヘン酸アミドを混合した混合物を炭化・賦活して得られ、繊維径が２１μｍ〜４０μｍ、トルエン吸着率が２０％〜７５％の活性炭素繊維からなる引張強度が４Ｎ／ｃｍ^２以上の不織布である有機溶剤含有ガス処理装置。
2. 前記活性炭素繊維不織布を円筒に巻き付けて構成される吸着エレメントが、活性炭素繊維の充填密度が６５ｋｇ／ｍ^３〜１７０ｋｇ／ｍ^３である請求項１に記載の有機溶剤含有ガス処理装置。