JP6838816B2 - 呼吸保護のための濾過媒体 - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
（背景）
呼吸フィルタカートリッジに使用される吸着剤は、通常、活性炭に基づいている。活性炭の特質は、有機蒸気（ＯＶ）を吸着する能力である。活性炭は、表面積は大きいものの、一般にアンモニアなどの低沸点の極性化合物を吸着することができないため、ある種の含浸剤を用いて汚染物を反応させ捕捉する。
他の汚染ガス（酸性ガス、アンモニア、シアン化物、アルデヒドなどの「有害」ガス）を濾過するために、含浸として知られるプロセスで、化学物質を活性炭に添加する。例えば、ルイス酸性遷移金属塩ＺｎＣｌ２を炭素に添加して、アンモニア除去のための吸着剤を生成する。任意の担体（例えば、活性炭）の含浸は、担体の大きい表面積を破壊することなく、十分な量の反応性含浸剤を充填するというバランスが必要である。
吸着剤成分として無機物を考慮すると、毒性、関連する条件下での安定性、及びコストなどの要素がキーとなる特性を示す。銅及び亜鉛をベースとする伝統的な炭素含浸剤は、しばしば２＋酸化状態の酸化物であり、水性又はアンモニア性溶液に可溶なＣｕ及び／又はＺｎ塩で処理した活性炭の熱分解（約１８０〜２００℃）によって形成されるものである。しかし、これらの無機材料だけでは、一般に、低い気孔率と表面積しか有しないという欠点がある。
水和及び水酸基含有物質を含む数十種を超える既知の酸化鉄が現在存在する。一般に、これらの化合物は天然に存在し、実験室で合成することもできる。高い気孔率と表面積を有する酸化鉄は、通常、非水性溶媒、テンプレート試薬、及び高い仮焼温度を用いて調製される。「２−ｌｉｎｅ」フェリハイドライト（以下、フェリハイドライトと呼ぶ）として知られている天然に存在する酸化鉄鉱物は、ナノ結晶凝集体で構成されており、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法における２つの、明確には画定されない広がった極大値を特徴とする。
（概要）
本開示は、呼吸保護のための濾過媒体に関する。特に、濾過媒体は、呼吸気流から有害なガスを除去することができる、担持されていないフェリハイドライト材料である。フェリハイドライト材料は、低温の水性ベースのプロセスを使用して調製することができ、ドープされた材料とすることができる。
一態様では、組成物は、１〜３ｎｍの範囲の平均細孔径（ＢＪＨ）と、少なくとも２００ｍ２／ｇ又は少なくとも２５０ｍ２／ｇ又は少なくとも３００ｍ２／ｇの表面積（ＢＥＴ）と、を有するドープされたフェリハイドライト材料を備えている。
別の態様では、呼吸保護フィルタは、空気流入口と空気流出口とを有して、流体連通内、及び、空気流入口と空気流出口との間に、多量の濾過媒体を収容するハウジングを含む。濾過媒体は、自立型粒状のドープされたフェリハイドライト材料を含む。
更なる態様において、ある方法は、水和鉄（ＩＩＩ）塩を金属ドーパント塩と組み合わせて混合物を形成し、重炭酸塩材料をこの混合物とブレンドして、湿性の、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を形成することを含む。次に、この方法は、湿性の、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥させて、乾燥した、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を形成することを含む。続いて、塩副生成物を水で洗い流して、湿性のドープされたフェリハイドライト材料を形成し、この湿性のドープされたフェリハイドライト材料を１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥させて、乾燥したドープされたフェリハイドライト材料を形成する。
これらの及びさまざまな他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読むことにより、明らかになるであろう。
本開示は、添付の図面に関連する本開示のさまざまな実施形態について、以下の詳細な説明を考慮することにより、更に完全に理解することができる。
例示的な呼吸保護フィルタの概略図である。 例示的な方法のフロー図である。
（詳細な説明）
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、いくつかの具体的な実施形態を例示として示す添付図面を参照する。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想定され、実施され得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されてはならない。
本明細書で使用される全ての科学用語及び技術用語は、特に明記しない限り、当該技術分野で一般的に使用される意味を有するものである。本明細書で与えられる定義は、本明細書において頻繁に使用される特定の用語の理解を助けるためのものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
別途記載のない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴的な大きさ、量、及び物理的特性を表す全ての数字は、あらゆる場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されたい。したがって、そうでない旨が示されない限り、上記の明細書及び添付の特許請求の範囲において示される数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変わり得る近似値である。
端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に含まれる全ての数（例えば１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）、並びにその範囲内のあらゆる範囲が含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容について特に明確な指示がない限り、複数の指示物を有する実施形態を包含する。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する場合、「又は／若しくは（or）」という用語は、その内容について特に明確な指示がない限り、「及び／又は（and／or）」を含む意味で広義に用いられる。
本明細書で使用する場合、「を有する（have）」、「を有している（having）」、「を含む（include）」、「を含んでいる（including）」、「を含む（comprise）」、「を含んでいる（comprising）」などは、それらのオープンエンドの意味で使用されており、「を含むが、それらに限定されない」を一般に意味する。「から本質的になる（consisting essentially of）」、「からなる（consistingof）」などは、「含む（comprising）」などに包含されることが理解されるであろう。
「自立型」材料という用語は、担持されていない材料又は担持材料上に含浸されていない材料を指す。
本開示は、呼吸保護のための濾過媒体に関する。特に、濾過媒体は、呼吸気流から反応性ガスを除去することができる、担持されていないフェリハイドライト材料である。フェリハイドライト材料は、低温の水性ベースのプロセスを使用して形成することができ、ドープされた材料とすることができる。フェリハイドライト材料は、１〜３ｎｍの範囲の平均細孔径（ＢＪＨ法）と、少なくとも２００ｍ２／ｇ又は少なくとも２５０ｍ２／ｇ又は少なくとも３００ｍ２／ｇ（ＢＥＴ法）の表面積と、を有する。呼吸保護フィルタ内の濾過媒体は、少なくとも２０重量％、又は少なくとも３０重量％、又は少なくとも５０重量％のフェリハイドライト材料を有する。フェリハイドライト材料は、摂氏１１５度未満又は摂氏１１０度未満の温度で形成することができる。フェリハイドライト材料の形成には、水又は水分のみを除去する少なくとも１つの乾燥工程が含まれる。フェリハイドライト材料は、米国標準ふるいシリーズ（U.S. standard sieve series）で１２〜５０の範囲内のメッシュサイズに顆粒化される。本開示内容は、以下に示す実施例には限定されないが、これら実施例の説明により、本開示内容のさまざまな態様の認識が得られるであろう。
図１は、例示的な呼吸保護フィルタ１０の概略図である。呼吸保護フィルタ１０は、空気流入口２２と空気流出口２４とを有して、流体連通内、及び、空気流入口２２と空気流出口２４との間に、多量の濾過媒体３０を収容するハウジング２０を含む。濾過媒体３０には、自立型粒状のドープされたフェリハイドライト材料が含まれる。多くの実施形態において、濾過媒体３０には、少なくとも２０重量％若しくは少なくとも３０重量％若しくは少なくとも５０重量％の、フェリハイドライト材料か又はドープされたフェリハイドライト材料が含まれる。
濾過媒体３０は、例えば、活性炭などの１つ以上の別の種類の濾過材料を含むことができる。フェリハイドライト材料は、例えば、活性炭などの担持材料上には含浸されない。
フェリハイドライト材料は、周囲条件、又は、大気圧かつ−２０〜４０℃かつ５％〜９５％の相対湿度において、濾過媒体３０を通過する空気流から有害ガスを除去することができる。これらの有害ガスには、酸性及び塩基性の両方のガスが含まれる。
本明細書に記載のフェリハイドライト材料は、１〜３ｎｍの範囲内の平均細孔径（ＢＪＨ法）と、少なくとも２００ｍ２／ｇ又は少なくとも２５０ｍ２／ｇ又は少なくとも３００ｍ２／ｇの表面積（ＢＥＴ）と、を有する。ドープされたフェリハイドライト材料は、鉄対ドーパントのモル比が９５：５〜７５：２５又は９０：１０〜８０：２０の範囲内である。
フェリハイドライト材料は、ドープされたフェリハイドライト材料を形成するＣｕ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ａｇ又はそれらの混合物などの金属を含むドーパント材料でドープすることができる。ドーパントは、有益な効果のために酸化鉄に取り込まれる二次金属酸化物であってもよい。多くの実施形態において、ドープされたフェリハイドライト材料は、ドーパント材料としてＣｕ、Ｚｎ及び／又はＭｎを含む。ドープされたフェリハイドライト材料は、１０重量％未満又は５重量％未満の含水量を有する。
フェリハイドライト材料は、１〜１００マイクロメートル又は１５〜４５マイクロメートル又は２０〜４０マイクロメートル又は約３０マイクロメートルの範囲の中央最大横方向寸法（median largest lateral dimension）を有する凝集粒子を画定する粉末材料を形成する。これらの粒子は、１２〜５０又は２０〜４０の範囲内のメッシュサイズを有する顆粒を画定するように顆粒化される。任意の有用な顆粒化プロセスを利用することができる。多くの実施形態において、本顆粒は、圧縮して、結合剤を使用せずに形成される。本フェリハイドライト顆粒は、１０重量％未満又は５重量％未満の含水量を有するものである。
図２は、例示的な方法１００のフロー図である。この方法は、ブロック１１０で水和鉄（ＩＩＩ）塩と金属ドーパント塩とを組み合わせて混合物（粉末混合物）を形成することと、ブロック１２０で重炭酸塩材料（好ましくは重炭酸ナトリウム粉末）を当該混合物とブレンドして湿性の、ドープされた材料及び塩副生成物を形成することと、を含んでいる。次いで、ブロック１３０で、当該湿性の、ドープされた材料及び塩副生成物を１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥させて、乾燥した、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を形成する。ブロック１４０で、塩副生成物が洗い流されて湿性のドープされたフェリハイドライト材料を形成する。当該湿性のドープされたフェリハイドライト材料は、ブロック１５０で、１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥され、乾燥したドープされたフェリハイドライト材料を形成する。次に、ブロック１６０のドープされたフェリハイドライト材料をブロック１７０で顆粒化して、顆粒濾過媒体生成物を形成する。
方法１００は比較的低温で行われる。多くの実施形態では、方法１００は、１１５℃以下又は１１０℃以下の全ての工程に関する処理温度を有する。多くの実施形態では、乾燥工程１３０、１５０は、湿性の、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物、又は湿性のドープされたフェリハイドライト材料から水又は水分のみを除去するものである。
本明細書に記載のドープされたフェリハイドライト材料の調製に関する一般的な例示的手順は、
（ｉ）固体Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏと別の金属塩（例えばＣｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ）との組み合わせ及び混合を適切な化学量論比で混合容器中で行う。これらの粉末は、自由流動性（例えば、明白でない塊）粉末であって比較的均質に見えるように混合される。
（ｉｉ）自由流動性の重炭酸塩粉末を適切な比率で添加する。
（ｉｉｉ）次いで、得られた粉末混合物を手動で又は機械的に攪拌して共に粉砕して試薬を混合する。この混合物は、反応の過程で泡立って（ＣＯ２の発生と水の放出）、赤橙色のスラリに徐々に濃くなる。ガスの発生が止まるまで混合を続ける。この時間の後、撹拌混合物は濃くなって、褐色がかった固体になる。
（ｉｖ）得られた褐色物質を１００〜１０５℃のオーブンに一定時間入れて、水分が１０重量％未満になるまで乾燥させる。この時間の後、硝酸塩及び考えられる他の副生成物が乾燥した材料中に観察される。
（ｖ）次いで当該固体を濾過装置に移し、適切な量の水で洗浄して、当該固体から水溶性塩副生成物を除去する。
（ｖｉ）洗浄された材料を１００〜１０５℃のオーブンに一定時間置いて、１０重量％未満又は５重量％未満の水分まで乾燥させる。この生成物は茶色である。
ドープされたフェリハイドライト材料の調製のための追加の手順は、水溶液中に共に溶解された鉄及び第二金属塩を沈殿させることを含む。これは、以下の実施例６に記載されるように、塩基の添加により酸性金属塩溶液のｐＨをｐＨ７〜８に上昇させることによって達成される。この方法は、実施例１〜５よりも重く凝集した材料を形成し、表２に報告されているようなより大きな粒子サイズをもたらす。
本開示の目的及び利点は、以下の実施例によって更に説明されるが、これらの実施例に列挙された特定の材料及び量並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものと解釈してはならない。
実施例中の全ての部、百分率、比率、その他は、特に明記しない限り、重量による。使用される溶媒及び他の試薬は、別途記載のない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）から入手したものである。
材料リスト
別途記載のない限り、Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ、Ｃｕ（ＮＯ３）２・２．５Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、Ｆｅ２（ＳＯ４）３・２．５Ｈ２Ｏ、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＣＯ３及びＮａＨＣＯ３は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ，ＵＳＡ）から試薬等級で入手したものである。
実施例１
ドープされていないフェリハイドライトは、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５１（２０１２）６４２１．に記載された手順に従って調製した。要約すると、０．０５モルのＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏを０．１５モルのＮＨ４ＨＣＯ３と、乳鉢と乳棒で３０分間混合した。得られた生成物をマッフル炉内で静的空気下で１００℃で１４時間乾燥させた後、Ｆｉｓｈｅｒｂｒａｎｄ濾紙（中間気孔率、等級Ｐ５）を備えた直径５ｃｍのブフナー漏斗及び真空濾過装置を使用して、脱イオン水５０ｍＬで３回洗浄した。次に、濾過した固体を１００℃で１４時間乾燥させて、５重量％未満の含水量とした。続いて、得られた材料を、１３ｍｍのダイ及びＣａｒｖｅｒプレスを用いて、７００００ＰＳＩの圧力を用いてペレットに成形した。次に、ペレットを粉砕し、２０×４０メッシュのサイズの顆粒にした。
実施例２
ＮＨ４ＨＣＯ３の代わりにＮａＨＣＯ３を使用したことを除いて、実施例１と同様の手順を用いて、ドープされていないフェリハイドライトを調製した。ＮａＨＣＯ３を予め粉砕したＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏに約３０秒間攪拌しながら添加した。粉末混合物は赤橙色になり、最初の数分間にわたり撹拌中に二酸化炭素ガスの発生が認められた。暗褐色のスラリが硬化し、ガスの発生がもはや目立たなくなるまで、手動で乳棒による攪拌を約２５分間続けた。続いて、固体混合物を乾燥し、１００℃に設定したオーブンに置いた。１４時間後、乾燥した固体は、凝集した材料の上に白色粉末コーティングを有するように見えた。この固体を濾過し、洗浄し、乾燥させ、実施例１と類似の方法で顆粒に形成した。
実施例３
銅ドープされたフェリハイドライトは、最初のＣｕ：Ｆｅのモル比１：９で調製された。予め粉砕した粉末のＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ（９０９ｇ、２．２５ｍｏｌ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２・２．５Ｈ２Ｏ（５９．７ｇ、０．２５ｍｏｌ）及びＮａＨＣＯ３（６０９ｇ、７．２５ｍｏｌ）を別々の容器で秤量した。次いで、硝酸銅（ＩＩ）を４Ｌのステンレス鋼製ボウル中で硝酸鉄（ＩＩＩ）と組み合わせて、粉末を乳棒で数分間、よく混合した。重炭酸ナトリウムの添加後、粉末混合物は赤橙色になり、最初の数分間にわたって撹拌中に二酸化炭素ガスの発生が認められた。暗褐色のスラリが硬化し、ガスの発生がもはや目立たなくなるまで、手動で乳棒による攪拌を約４５分間続けた。次に、固体混合物を乾燥し、１００℃に設定したオーブンに１４時間置いた後、乾燥した固体は、凝集した材料の上に白色粉末コーティングを有するように見えた。続いて、当該固体を、Ｆｉｓｈｅｒｂｒａｎｄ濾紙（粗大気孔率、等級Ｐ８）を備えた直径１１ｃｍのブフナー漏斗に移した。真空濾過フラスコに漏斗を取り付けた後、当該固体を脱イオン水（５００ｍＬずつ３．５Ｌ）で洗浄した。当該固体を濾過し、５重量％未満の含水量まで乾燥させ、実施例１と類似の方法で顆粒化した。
実施例４
銅ドープされたフェリハイドライトは、ＮａＨＣＯ３の代わりにＮＨ４ＨＣＯ３を使用したこと以外は、実施例３と類似の手順で、最初のＣｕ：Ｆｅのモル比が１：４で調製した。最初の乾燥工程の後、乾燥した固体は、上面に堆積した青白色の結晶を有するように見えた。実施例３で観察されたような無色の洗浄液の代わりに、使用された最初の２Ｌの洗浄水に対して青色の濾液が観察された。濾過した固体を乾燥して５重量％未満の含水量とし、実施例１と類似の方法で顆粒化した。
実施例５
Ｃｕ（ＮＯ３）２・２．５Ｈ２Ｏの代わりにＺｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏを使用したこと、及び７．２５モルの代わりに６．７５モルのＮＨ４ＨＣＯ３を使用したこと以外は、実施例４と類似の手順で、亜鉛をドープしたフェリハイドライトを最初のＺｎ：Ｆｅのモル比１：４で調製した。実施例４で観察された青い洗浄液の代わりに、オレンジ色の洗浄液が観察された。濾過した固体を乾燥して５重量％未満の含水量とし、実施例１と類似の方法で顆粒化した。
実施例６
銅ドープされたフェリハイドライトは、最初のＣｕ：Ｆｅ比が１：９で調製された。Ｆｅ２（ＳＯ４）３・２．５Ｈ２Ｏ（５０．６ｇ、０．１０ｍｏｌ）の溶液を５００ｍＬの脱イオン水中で調製した。ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ（５．７４ｇ、０．０２３ｍｏｌ）の別の溶液を５００ｍＬの脱イオン水中で調製した。次いで、これらの溶液を２０００ｍＬのビーカに加え、磁気的に攪拌した。５〜１０分間の混合の後、３．０ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ溶液を、ＭａｓｔｅｒＦｌｅｘｃ（登録商標）蠕動ポンプを用いて約３．４ｍＬ／分の流量で滴下した。２２７ｍＬを添加し、反応混合物のｐＨを約７にした後、ＮａＯＨの流れを停止させた。塩基の添加が完了した後、混合物を１．５時間撹拌したままにした。次に、撹拌を停止し、混合物を一晩１６時間放置して沈殿させた。得られた上清の大部分（反応混合物体積で約７０％）をビーカからデカントし、次いで、残りの内容物を、Ｆｉｓｈｅｒｂｒａｎｄ濾紙（粗大気孔率、等級Ｐ８）を備えた直径１１ｃｍのブフナー漏斗に移した。真空濾過フラスコに漏斗を取り付けた後、当該固体を脱イオン水（２５０ｍＬずつ７５０ｍＬ）で洗浄した。当該固体を濾過し、１０重量％未満の含水量まで乾燥させた。乾燥した材料を粉砕し、２０×４０メッシュのサイズの顆粒にした。
試験方法
管試験
管試験装置を破過試験に使用した。使用された試料管は、ベースの近くに細かいステンレス鋼メッシュを有するポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）（内径＝６．５ｍｍ）で構成されている。これらの管には、試験のための特定量の濾過媒体顆粒が充填され、下端部を硬質表面に繰り返しタッピングすることによって一定の容積に充填される。試料管は、Ｕｌｔｒａ−ｔｏｒｒ（Ｓｗａｇｅｌｏｋ）継手を使用して、柔軟なテフロンチューブ（「テフロン」は登録商標。）に接続されている。続いて、所望の濃度のチャレンジガスが、垂直管を通って管の上部（入口）部分を経由して指定された流量で供給され、更に、管の下端（出口）を通って吸着床を出る流出ガスは、分析のための検出器に移される。
ＳＯ２破過試験：
１又は１．７ｃｃのいずれかの容量に等しい、市販業者から得られた、又は所定の実施例に従って調製された濾過媒体顆粒の試料を、上記に概説した管試験装置に移し、秤量した。この場合、出口ガス流をＭＩＲＡＮ ＳａｐｐｈＩＲｅ ＩＲ携帯型空気分析装置で分析した。肉眼で著しい体積減少が観察されなくなるまで、炭素を「軽くタッピング」した。次に、Ｌｉｎｄｅ（Ｗｈｉｔｂｙ，ＯＮ，Ｃａｎａｄａ）の認定ガス混合物の、空気中に約１０００ｐｐｍの二酸化硫黄（ＳＯ２）を含有する調整空気（＜１５％ＲＨ）の約２００ｍＬ／分の試験流に管内の試料を曝した。濾過媒体顆粒から下流の空気をＭＩＲＡＮ ＳａｐｐｈＩＲｅ ＩＲ携帯型空気分析装置を用いて破過についてモニタした。破過時間は、試料から下流で２０ｐｐｍの濃度が観察された時間として定義した。
ＮＨ３破過試験：
１又は１．７ｃｃのいずれかの容量に等しい、市販業者から得られた、又は所定の実施例に従って調製された濾過媒体顆粒の試料を、上記に概説した管試験装置に移し、秤量した。この場合、出口ガス流をＭＩＲＡＮ ＳａｐｐｈＩＲｅ ＩＲ携帯型空気分析装置で分析した。肉眼で著しい体積減少が観察されなくなるまで、炭素を「軽くタッピング」した。次に、Ｌｉｎｄｅ（Ｗｈｉｔｂｙ，ＯＮ，Ｃａｎａｄａ）の認定ガス混合物の、空気中に約１０００ｐｐｍのアンモニア（ＮＨ３）を含有する調整空気（＜１５％ＲＨ）の約２００ｍＬ／分の試験流に管内の試料を曝した。濾過媒体顆粒から下流の空気をＭＩＲＡＮ ＳａｐｐｈＩＲｅ ＩＲ携帯型空気分析装置を用いて破過についてモニタした。破過時間は、試料から下流で２０ｐｐｍの濃度が観察された時間として定義した。
ＨＣＮ破過試験：
１．７ｃｃの容量に等しい、市販業者から得られた、又は所定の実施例に従って調製された濾過媒体顆粒の試料を、上記に概説した管試験装置に移し、秤量した。この場合、出口ガス流を炎イオン化検出器（ＧＣ−ＦＩＤ）を備えたガスクロマトグラフによって分析した。肉眼で著しい体積減少が観察されなくなるまで、炭素を「軽くタッピング」した。次いで、管内の試料を、約２０００ｐｐｍのシアン化水素（ＨＣＮ）を含有する約２６０ｍＬ／分の調整空気（１５％ＲＨ未満）の試験流に曝した。濾過媒体顆粒から下流の空気を、ＨＣＮ即ちチャレンジガスと、ＨＣＮの一般的な反応生成物であるシアン（ＮＣＣＮ）との双方に関して、ＧＣ−ＦＩＤシステムを用いて破過についてモニタした。破過時間は、試料から下流で５ｐｐｍのＨＣＮ又はＮＣＣＮの濃度が観察された時間として定義した。
粉末Ｘ線回折：
４０ｋＶの電圧及び３０ｍＡの電流で操作されたＰｈｉｌｌｉｐｓ ＰＷ１７２０ Ｘ線発生器を使用して、粉末Ｘ線回折パターンを収集した。このシステムは、Ｃｕ Ｋα放射源（波長＝１．５４１７８Å）及び回折ビームモノクロメータを備えている。典型的な条件は、０．０５°／ステップの走査速度及び４０秒／ステップの滞留時間であった。試料を微粉に粉砕し、アルミニウム試料ホルダーに載せた。
表面積及び細孔径の測定：
Ｎ２吸着等温線及び細孔径分布は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＡＳＡＰ２０１０を用いて７７Ｋで測定した。測定前に試料を１００℃で２〜３日間脱気し、残留水分を除去した。細孔径分布は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ（ＡＳＡＰ ２０１０ Ｖ５．０３Ｃ）によって供給されるソフトウェアを用いてＢＪＨ法（１〜３００ｎｍ）を使用して測定した。ＢＪＨ法は公知の方法であり、Ｅ．Ｐ．Ｂａｒｒｅｔｔ，Ｌ．Ｇ．Ｊｏｙｎｅｒ，Ｐ．Ｈ．Ｈａｌｅｎｄａ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．７３（１９５１）３７３に記載されている。
粒径測定：
脱イオン水を分散剤として使用して２分間超音波処理した後、Ｍａｌｖｅｒｎ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＨｙｄｒｏ２０００Ｓ付属ユニットを装備したＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００（Ｖｅｒ．５．６０）で、粒子サイズの測定（ｄ（０．１）、ｄ（０．５）及びｄ（０．９））を行った。

上記の試験方法を用いて、蒸気又はガスで実施例１〜５の試料をチャレンジした。この試験結果について、活性炭に銅化合物、モリブデン化合物及び硫酸塩を含浸させて調製したウェトラライトマルチガス吸着剤である市販のＣａｌｇｏｎ ＵＲＣの試験結果と共に、下記の表３に示す。

このように、呼吸保護のための濾過媒体の実施形態が開示されている。
本明細書に引用された全ての参考文献及び刊行物は、本開示に直接矛盾する場合を除いて、本開示にその全体が参照により明示的に援用される。本明細書において具体的な実施形態を図示し説明したが、本開示の範囲を逸脱することなく、図示及び説明された具体的な実施形態を、さまざまな代替的及び／又は均等な実現形態で置き換えることができることを、当業者であれば理解するであろう。本出願では、本明細書において説明した具体的な実施形態のいかなる適合例又は変形例をも包含することを意図している。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることを意図している。開示された実施形態は、限定ではなく例示の目的で提示されている。以下、例示的実施形態について述べる。
［１］
１〜３ｎｍの範囲の平均細孔径（ＢＪＨ法）と、少なくとも２００ｍ２／ｇ又は少なくとも２５０ｍ２／ｇ又は少なくとも３００ｍ２／ｇの表面積（ＢＥＴ）と、を有するドープされたフェリハイドライト材料を含む組成物。
［２］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、鉄：ドーパントのモル比が９５：５〜７５：２５又は９０：１０〜８０：２０の範囲である、［１］に記載の組成物。
［３］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ａｇ又はそれらの混合物などの金属を含むドーパント材料を含む、［１］又は［２］に記載の組成物。
［４］
前記ドープされたフェリハイドライト材料はＣｕ又はＺｎであるドーパント材料を含む、［１又は［２］に記載の組成物。
［５］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、米国標準ふるいシリーズで１２〜５０又は２０〜４０の範囲内のメッシュサイズを有する顆粒である、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の組成物。
［６］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、圧縮により生成された顆粒の形態である、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の組成物。
［７］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、１〜１００マイクロメートル又は１５〜４５マイクロメートル又は２０〜４０マイクロメートル又は約３０マイクロメートルの範囲内の中央最大横方向寸法を有する凝集粒子を画定する、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の組成物。
［８］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、１０重量％未満又は５重量％未満の含水量を有する、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の組成物。
［９］
空気流入り口と空気流出口とを有し、かつ、流体連通内、及び、前記空気流入口と前記空気流出口との間に、多量の濾過媒体を含むハウジングを備え、
前記濾過媒体は、自立型粒状のドープされたフェリハイドライト材料を含む、呼吸保護フィルタ。
［１０］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、周囲条件、又は、大気圧かつ−２０〜４０℃かつ５％〜９５％の相対湿度において、前記濾過媒体を通過する空気流から有害ガスを除去することができる、［９］に記載の呼吸保護フィルタ。
［１１］
前記濾過媒体は、少なくとも２０重量％、又は少なくとも３０重量％、又は少なくとも５０重量％のドープされたフェリハイドライト材料を含む、［９］又は［１０］に記載の呼吸保護フィルタ。
［１２］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、鉄：ドーパントのモル比が９５：５〜７５：２５又は９０：１０〜８０：２０の範囲である、［９］〜［１１］のいずれか一項に記載の呼吸保護フィルタ。
［１３］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ａｇ又はそれらの混合物などの金属を含むドーパント材料を含む、［９］〜［１２］のいずれか一項に記載の呼吸保護フィルタ。
［１４］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、Ｃｕ又はＺｎであるドーパント材料を含む、［８］〜［１３］のいずれか一項に記載の呼吸保護フィルタ。
［１５］
前記ドープされたフェリハイドライト材料は、米国標準ふるいシリーズで１２〜５０又は２０〜４０の範囲内のメッシュサイズを有する顆粒を画定する、［８］〜［１４］のいずれか一項に記載の呼吸保護フィルタ。
［１６］
水和鉄（ＩＩＩ）塩と金属ドーパント塩とを組み合わせて混合物を形成することと、
重炭酸塩材料を前記混合物とブレンドして、湿性の、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を形成することと、
前記湿性の、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を、１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥させて、乾燥した、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を形成することと、
前記塩副生成物を水で洗い流して、湿性のドープされたフェリハイドライト材料を形成することと、
前記湿性のドープされたフェリハイドライト材料を１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥させて、乾燥したドープされたフェリハイドライト材料を形成することと、を含む方法。
［１７］
前記重炭酸塩材料は重炭酸ナトリウムである、［１６］に記載の方法。
［１８］
前記方法は、全ての方法工程に関して１１５℃以下である処理温度を有する、［１６］又は［１７］に記載の方法。
［１９］
前記乾燥工程は、前記湿性の、ドープされたフェリハイドライト材料及び前記塩副生成物、又は、前記湿性のドープされたフェリハイドライト材料から、水又は水分のみを除去する、［１６］〜［１８］のいずれか一項に記載の方法。
［２０］
前記金属ドーパント塩はＣｕ又はＺｎを含む、［１６］〜［１９］のいずれか一項に記載の方法。
［２１］
前記組み合わせる工程は、水和鉄（ＩＩＩ）塩：金属ドーパント塩のモル比を９５：５〜７５：２５又は９０：１０〜８０：２０の範囲内で組み合わせることを含む、［１６］〜［２０］のいずれか一項に記載の方法。
［２２］
前記混合物は粉末混合物であり、前記重炭酸塩材料は粉末重炭酸塩材料である、［１６］〜［２１］のいずれか一項に記載の方法。
［２３］
前記ドープされたフェリハイドライト材料を、米国標準ふるいシリーズで１２〜５０又は２０〜４０の範囲内のメッシュサイズを有する微粒に顆粒化又は圧縮する工程を更に含む、［１６］〜［２２］のいずれか一項に記載の方法。
［２４］
前記ドープされたフェリハイドライト材料を呼吸保護フィルタに設置することを更に含む、［１６］〜［２３］のいずれか一項に記載の方法。

Claims (4)

  1. １〜３ｎｍの範囲の平均細孔径（ＢＪＨ法）と、少なくとも２００ｍ２／ｇ又は少なくとも２５０ｍ２／ｇ又は少なくとも３００ｍ２／ｇの表面積（ＢＥＴ）と、を有するドープされたフェリハイドライト材料を含み、前記ドープされたフェリハイドライト材料はＣｕ又はＺｎであるドーパント材料を含む、呼吸保護フィルタ用組成物。
  2. 空気流入口と空気流出口とを有し、前記空気流入口と前記空気流出口との間かつ流体連通内に、多量の濾過媒体を含むハウジングを備え、
    前記濾過媒体は、請求項１の組成物を含む、呼吸保護フィルタ。
  3. 前記濾過媒体は、少なくとも２０重量％、又は少なくとも３０重量％、又は少なくとも５０重量％の、前記ドープされたフェリハイドライト材料を含む、請求項２に記載の呼吸保護フィルタ。
  4. 水和鉄（ＩＩＩ）塩とＣｕ又はＺｎを含む金属ドーパント塩とを組み合わせて混合物を形成することと、
    重炭酸塩材料を前記混合物とブレンドして、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物のスラリを形成することと、
    前記の、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物のスラリを、１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥させて、乾燥した、ドープされたフェリハイドライト材料及び塩副生成物を形成することと、
    前記塩副生成物を水で洗い流して、水を含むドープされたフェリハイドライト材料を形成することと、
    前記水を含むドープされたフェリハイドライト材料を１０重量％未満又は５重量％未満の含水量まで乾燥させて、乾燥したドープされたフェリハイドライト材料を形成することと、を含み、前記ドープされたフェリハイドライト材料は、１〜３ｎｍの範囲の平均細孔径（ＢＪＨ法）と、少なくとも２００ｍ ２ ／ｇ又は少なくとも２５０ｍ ２ ／ｇ又は少なくとも３００ｍ ２ ／ｇの表面積（ＢＥＴ）とを有する、呼吸保護フィルタ用組成物の製造方法。
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