JP7101162B2 - 気体吸着剤担持体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の気体吸着剤担持体は、多孔質無機粒子と、多孔質無機粒子の孔内に担持された気体吸着剤と、孔内において気体吸着剤を封止している封止樹脂とを含有する。具体的には、気体吸着剤担持体は、多孔質無機粒子と気体吸着剤と封止樹脂とからなる。
次に、気体吸着剤担持体を製造する方法について説明する。
この気体吸着剤担持体は、例えば、工場などの排ガス処理、工場や倉庫などの換気、工場などの脱臭を目的とする気体吸着用途に用いられる。気体吸着剤担持体は、具体的には、充填塔に充填されて用いられる。そして、充填塔の塔内に、吸着したい気体を含むガスを流通させて、吸着したい気体と気体吸着剤担持体とを接触させることにより、気体を吸着する。
この気体吸着剤担持体は、封止樹脂によって、気体吸着剤を封止している。
上記した製造方法1において、最大長さの平均値が1mm以上の多孔質無機粒子を含む混合物を、さらに造粒することもできる。
各実施例および各比較例で用いた各成分および装置を以下に記載する。
リン酸賦活ペレット炭:BAX-1700(商品名)、多孔質無機粒子、細孔容積1.52mL/g、比表面積2479m2/g、最大長さの平均値2.2mm、WestRock社製
籾殻活性炭(水蒸気賦活粒状炭):多孔質無機粒子、細孔容積1.68mL/g、最大長さの平均値2mm
籾殻炭化品(籾殻活性炭原料):籾殻活性炭の原料、細孔容積0.66mL/g、最大長さの平均値2mm
塩化亜鉛賦活粒状炭:白鷺KL(商品名)、多孔質無機粒子、細孔容積1.82mL/g、最大長さの平均値1mm、大阪ガスケミカル社製
シリカ微粒子:サイリシア310P(商品名)、湿式法シリカ微粒子、微細多孔質無機粒子、細孔容積4.64mL/g、比表面積300m2/g、吸油量330mL/100g、平均粒子径2.7μm、富士シリシア社製
不飽和ポリエステル樹脂:ポリホープXJ-808(商品名)、硬化性樹脂(硬化促進剤を含む不飽和ポリエステルの46%スチレン溶液)、粘度120mPa・s、ジャパンコンポジット社製
アルキド樹脂:アルキディアEL-8011(商品名)、硬化性樹脂、DIC社製
スルファミン酸アンモニウム:アルデヒド吸着剤、和光純薬工業社製
クエン酸:アンモニア吸着剤、和光純薬工業社製
N2Bn:二酸化炭素吸着剤、イオン性物質、テトラエチルアンモニウムベンズイミダゾリド、大阪ガスケミカル合成品
P2Bn:二酸化炭素吸着剤、イオン性物質、テトラエチルホスホニウムベンズイミダゾリド、大阪ガス合成品
パーメックN:日油社の商品名、メチルエチルケトンパーオキサイド55%ジメチルフタレート溶液、有機過酸化物、日油社製
ヘキソエートCo8%:東栄化工社の商品名、オクチル酸塩コバルト、硬化促進剤、東栄化工社製
押出成形機:HAAKE MiniCTW、サーモフィッシャー・サイエンティフィック社製
熱重量分析装置:TG-DTA7300、日立ハイテクサイエンス社製
圧力損失測定装置:図1に示す圧力損失測定装置、大阪ガスケミカル設計品
熱分析装置:DTG-60A、島津製作所製
2. 気体吸着剤担持体の製造
実施例1
スルファミン酸アンモニウムを脱イオン水に溶解して、60%スルファミン酸アンモニウム水溶液を調製した。
各成分の配合処方を、表1の記載に従って変更した以外は、実施例1と同様に処理して、気体吸着剤担持体を得た。
スルファミン酸アンモニウムを脱イオン水に溶解して、60%スルファミン酸アンモニウム水溶液を調製した。
各成分の配合処方を、表2の記載に従って変更した以外は、実施例8と同様に処理して、気体吸着剤担持体を得た。
各成分の配合処方を、表4の記載に従って変更した以外は、実施例1と同様に処理して、気体吸着剤担持体を得た。
封止樹脂で気体吸着剤を封止せず、各成分の配合処方を、表2および3の記載に従って変更した以外は、実施例1と同様に処理して、気体吸着剤担持体を得た。
封止樹脂で気体吸着剤を封止せず、また、混合物を造粒せず、表3の記載に従って変更した以外は、実施例8と同様に処理して、気体吸着剤担持体を得た。
混合物を造粒せず、表3の記載に従って変更した以外は、実施例8と同様に処理して、気体吸着剤担持体を得た。
封止樹脂で気体吸着剤を封止せず、各成分の配合処方を、表5の記載に従って変更した以外は、実施例1と同様に処理して、気体吸着剤担持体を得た。
(水洗浄工程)
実施例1~実施例6および比較例17、および、比較例1~6の気体吸着剤担持体のそれぞれを直径50mmカラム内に、高さが10cmになるように充填し、そこへ水を200mL/分で10分間通し、洗浄した。洗浄後、気体吸着剤担持体を60℃で12時間乾燥させた。
(ホルムアルデヒド吸着試験)
(実施例1、実施例2、比較例17、比較例1および比較例2)
水洗浄した実施例1、実施例2、比較例17、比較例1および比較例2の気体吸着剤担持体と、水洗浄しなかった実施例1、実施例2、比較例17、比較例1および比較例2の気体吸着剤担持体とのそれぞれを、気体吸着剤の質量が20mgとなるように、アルミニウムシャーレに入れた。次いで、これを1Lテドラーバックに封入した後、1000ppmホルムアルデヒドを含む空気1Lを加えた。気体注入時、0.5時間後、2.0時間後、および、24.0時間後のホルムアルデヒド濃度を測定した。その結果を表1および2に示す。
(実施例3、実施例4、比較例3、比較例4)
水洗浄した実施例3、実施例4、比較例3、比較例4の気体吸着剤担持体と、水洗浄しなかった実施例3、実施例4、比較例3、比較例4の気体吸着剤担持体とのそれぞれを、気体吸着剤の質量が20mgとなるように、アルミニウムシャーレに入れた。次いで、これを1Lテドラーバックに封入した後、1000ppmアンモニアを含む空気1Lを加えた。気体注入時、0.5時間後、2.0時間後、および、24.0時間後のアンモニア濃度を測定した。その結果を表1および2に示す。
(実施例5、実施例6、比較例5、比較例6)
水洗浄した実施例5、実施例6および比較例5、比較例6の気体吸着剤担持体と、水洗浄しなかった実施例5、実施例6および比較例5、比較例6の気体吸着剤担持体とのそれぞれ20mgをアルミニウム試料皿にとり、これを熱重量分析装置内に静置した。次いで、窒素(純度99.9999%以上)を200mL/分で流通させながら70℃で20時間静置した。次いで、窒素を二酸化炭素(窒素中の濃度約14%)に変更して、200mL/分で流通させながら、温度70℃で10時間放置した後、二酸化炭素流通後の増加重量(二酸化炭素の吸着量)を測定し、その結果から吸着率を求めた。なお、吸着率は、下記式によって求めた。
その結果を表1および表3に示す。
図1に示す圧力損失装置1を用いて、圧力損失を測定した。まず、各実施例および各比較例の気体吸着剤担持体のそれぞれを直径50mmカラム3内(高さ300mm)に、高さが10cmになるように充填した(図中2)。次いで、送風ファン4を駆動させるとともに、バルブ5の開度を調節することにより、気体吸着剤担持体2が設置されたカラム3に、ライン6を介して、流量計7により測定される送風量が流速0.3m/秒となるように、空気を流通させた。そして、カラム3の上端部とカラム3の下端部との圧力差をマノメータ8で測定し、高さ1m当たりの圧力損失ΔPとして計算した。その結果を表1~5に示す。
(水蒸気曝露試験)
予め硫酸カリウムの結晶が共存する飽和溶液を用いて、相対湿度97%に調節したデシケータを温度40±2℃に設定した恒温室に設置した。デシケータ中に、事前にベルト駆動型油回転真空ポンプ(佐藤真空製、TSW-150)、角形真空定温乾燥機(ヤマト科学製、DP-300)を用い80℃、5時間減圧乾燥させた実施例11~22および比較例11~16の気体吸着剤担持体をデシケータに入れ、1時間放置した。放置後、気体吸着剤担持体を取り出し、80℃、5時間減圧乾燥させた。
(二酸化炭素吸着試験)
水蒸気曝露した実施例11~22および比較例11~16の気体吸着剤担持体15mgをアルミニウム試料皿にとり、これを熱分析装置内に静置した。次いで、窒素(純度99.99%以上)を100mL/分で流通させながら100℃で12時間静置した。次いで、温度を40℃に下げ3時間、窒素100mL/分で流通させた。その後、窒素を二酸化炭素に変更して、100mL/分で流通させながら、温度40℃で9時間放置した後、二酸化炭素流通後の増加重量(二酸化炭素の吸着量)を測定し、その結果から吸着率を算出した。以上の測定を1サイクルとし、繰り返し5サイクル行い、
下記式に基づき再利用率を算出した。
再利用率(%)=5サイクル目吸着量/1サイクル目吸着量×100
6.水溶脱試験
実施例11~22および比較例11~16の気体吸着剤担持体の質量(初期質量)を測定し、次いで、12mLスクリュー管にイオン交換水を2.0mL加え、気体吸着剤担持体を1分間浸漬させた。浸漬後、気体吸着剤担持体を取り出し、別の12mLスクリュー管中において室温で14時間減圧乾燥させた後、気体吸着剤担持体の質量(浸漬後質量)を測定し、初期質量と浸漬後質量との差から、水溶脱率(質量%)を算出した。
上記した気体吸着試験の結果から以下の点が分かる。
Claims (3)
- 多孔質無機粒子と、
前記多孔質無機粒子の孔内に担持された気体吸着剤と、
前記孔内において前記気体吸着剤を封止している封止樹脂とを含有し、
最大長さの平均値が、1mm以上であり、
前記封止樹脂が、ビニル重合反応性二重結合を分子内に複数含む硬化性樹脂とビニルモノマーとの架橋による硬化物であることを特徴とする、気体吸着剤担持体。 - 最大長さの平均値が1mm以上の多孔質無機粒子の孔内に気体吸着剤を担持させる工程と、
前記気体吸着剤を担持させた前記多孔質無機粒子と、樹脂液とを混合し、前記孔内において前記樹脂液から形成される封止樹脂で前記気体吸着剤を封止する工程と
を備え、
前記樹脂液は、ビニル重合反応性二重結合を分子内に複数含む硬化性樹脂と、ビニルモノマーとを含有し、
前記封止樹脂が、前記硬化性樹脂と前記ビニルモノマーとの架橋による硬化物であることを特徴とする、気体吸着剤担持体の製造方法。 - 多孔質無機粒子の孔内に気体吸着剤を担持させる工程と、
前記気体吸着剤を担持させた前記多孔質無機粒子と、樹脂液とを混合し、最大長さの平均値が1mm以上となるように造粒するとともに、前記孔内において前記樹脂液から形成される封止樹脂で前記気体吸着剤を封止する工程と
を備え、
前記樹脂液は、ビニル重合反応性二重結合を分子内に複数含む硬化性樹脂と、ビニルモノマーとを含有し、
前記封止樹脂が、前記硬化性樹脂と前記ビニルモノマーとの架橋による硬化物であることを特徴とする、気体吸着剤担持体の製造方法。
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