JP7160292B2 - Chlorine dioxide gas sustained release agent and its package, chlorine dioxide gas sustained release method and chlorine dioxide gas sustained release device - Google Patents

Chlorine dioxide gas sustained release agent and its package, chlorine dioxide gas sustained release method and chlorine dioxide gas sustained release device Download PDF

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Description

本発明は、二酸化塩素ガス徐放剤とその包装体、二酸化塩素ガスの徐放方法及び二酸化塩素ガス徐放装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a chlorine dioxide gas sustained release agent and its package, a chlorine dioxide gas sustained release method, and a chlorine dioxide gas sustained release device.

本明細書では、二酸化塩素(ClO)、塩素(Cl)のような、塩素原子を含み、常温・常圧で気体の無機分子種、及び塩素酸(HClO)など塩素のオキソ酸の蒸気を、「塩素系ガス」と総称とする。In this specification, inorganic molecular species containing a chlorine atom, such as chlorine dioxide (ClO 2 ) and chlorine (Cl 2 ), which are gaseous at normal temperature and pressure, and chlorine oxoacids such as chloric acid (HClO 3 ). Steam is generically referred to as "chlorine-based gas".

二酸化塩素(ClO)は、塩素に似た刺激臭を有し、常温では空気より重い気体(ガス)として存在する。また、一種のラジカルであるため、強い酸化力をもつ。この強い酸化作用と、塩素ガスよりも低い環境負荷とに着目して、製紙業では、二酸化塩素を紙パルプの漂白に利用している。加えて、二酸化塩素は、ウイルス、細菌、カビを構成するタンパク質のアミノ酸残基を変性させるため、除菌、消臭、坑カビ等の効果を持つことが知られている。このため、二酸化塩素は、医療現場や小規模な住空間の消毒・滅菌にも使用されている。さらに、二酸化塩素は、塩素と異なり、水中の有機物との反応でトリハロメタンを生成しないという利点を有するため、プールや浄水場等における消毒剤としても使われている。Chlorine dioxide (ClO 2 ) has a pungent odor similar to chlorine and exists as a gas heavier than air at room temperature. Moreover, since it is a kind of radical, it has a strong oxidizing power. Focusing on this strong oxidizing action and its lower environmental impact than chlorine gas, the paper industry uses chlorine dioxide for bleaching paper pulp. In addition, chlorine dioxide denatures amino acid residues of proteins that constitute viruses, bacteria, and fungi, and is known to have effects such as disinfection, deodorization, and antifungal effects. For this reason, chlorine dioxide is also used for disinfection and sterilization in medical settings and small living spaces. Furthermore, unlike chlorine, chlorine dioxide has the advantage that it does not produce trihalomethanes by reaction with organic matter in water, so it is also used as a disinfectant in swimming pools, water purification plants, and the like.

二酸化塩素の発生方法としては、反応槽を利用して大規模に発生させる方法から、薬剤やゲル化剤を収容した小型容器を開封し混合するといった小規模で簡単な方法まで、種々のものが知られており、使用量や使用場面に応じて使い分けられている。 There are various methods for generating chlorine dioxide, from large-scale generation using a reaction tank to small-scale and simple methods such as opening a small container containing a drug or gelling agent and mixing. It is known and used properly according to the usage amount and usage scene.

以上のように、二酸化塩素ガスは、産業用、医療用、さらに近年では民生用として、種々の場面で、種々の方法により発生されて、漂白や消毒用途に用いられている。しかし、二酸化塩素ガスは塩素系ガスの一種であるため、生体への悪影響が懸念される。現在、環境中での二酸化塩素ガスの濃度基準値は設けられておらず、ACGIH(米国産業衛生専門家会議)により発表されている、二酸化塩素ガスの職業性暴露についてのTLV-TWAの値である0.1ppmが参考にされることが多い。ここで、TLV-TWAとは、大多数の労働者がその濃度に一日8時間、一週40時間曝露されても健康に悪影響を受けないとされる時間加重平均濃度である。また、短時間暴露の許容限界濃度であるTLV-STELは、0.3ppmとされている。他方、毒性ガスとして知られている塩素(Cl)については、TLV-TWAが0.5ppm、TLV-STELが1.0ppmとされている。このように、塩素よりも低い許容限界濃度とされていることから、二酸化塩素ガスは危険性の高いガスであるといえる。As described above, chlorine dioxide gas is generated by various methods in various situations for industrial use, medical use, and more recently, consumer use, and used for bleaching and disinfection purposes. However, since chlorine dioxide gas is a type of chlorine-based gas, there is concern about its adverse effects on living organisms. At present, there is no concentration standard value for chlorine dioxide gas in the environment, and it is the TLV-TWA value for occupational exposure to chlorine dioxide gas announced by ACGIH (American Conference of Professionals on Industrial Hygiene). A certain 0.1 ppm is often used as a reference. Here, the TLV-TWA is the time-weighted average concentration at which the majority of workers are exposed to the concentration for 8 hours a day, 40 hours a week without adverse health effects. In addition, TLV-STEL, which is the permissible limit concentration for short-term exposure, is set at 0.3 ppm. On the other hand, for chlorine (Cl 2 ), which is known as a toxic gas, TLV-TWA is 0.5 ppm and TLV-STEL is 1.0 ppm. Since the permissible limit concentration is lower than that of chlorine, chlorine dioxide gas can be said to be a highly dangerous gas.

そのため、二酸化塩素ガスの利用に際しては、発生ガス濃度の制御が最も重要で、濃度の制御が不充分な状態で多量のガスを発生させた場合、問題を生じる可能性が高い。特に、使用開始当初に高濃度のガスが放出されること(初期の高濃度放出)は安全性からも問題であり、ClOの発生開始後に、人が消毒対象の空間から離れたり、若しくは、人への暴露を防ぐための閉鎖空間を作ったりする時間を確保することが必要である。このため、ClOの発生に用いる材料には、初期の高濃度放出を抑制できることが求められている。また、前記材料は、取扱いに際して、誤って接触しても皮膚等に障害を与えないものであることが好ましい。さらに、前記材料は、軽量化のために、前述の性質を保持しつつ、含有するClO源の密度(濃度)が高いものであることがより好ましい。Therefore, when using chlorine dioxide gas, it is most important to control the concentration of the generated gas, and if a large amount of gas is generated in a state where the control of the concentration is insufficient, there is a high possibility of causing problems. In particular, the release of high-concentration gas at the beginning of use (initial high - concentration release) is also a safety problem. It is necessary to secure time to create an enclosed space to prevent human exposure. For this reason, materials used to generate ClO 2 are required to be capable of suppressing the initial high-concentration release. Moreover, it is preferable that the material does not damage the skin or the like even if it accidentally comes into contact with the material during handling. Furthermore, it is more preferable that the material has a high density (concentration) of the ClO 2 source while maintaining the aforementioned properties for weight reduction.

使用開始当初に高濃度のClOが放出されることを抑制するため、例えば簡易な発生方法においては、原料となる溶液(亜塩素酸ナトリウムを主とする溶液)をゲル状にして拡散を遅らせる工夫がなされている(特許文献1)。しかし、溶液状態での反応や溶液のゲル化を伴うため、原料溶液が漏れない工夫が必要で、また使用する材料が溶液やゲル状態であるため、軽量化の点で問題が残る。嵩張らず、少量で充分なClO濃度を保ち、且つClOを徐放する材料としては、固体状態のものが考えられる。固体材料としては、シリカゲルやゼオライトなどの多孔性無機材料にClOを吸着させたものが考えられている(特許文献2)。しかし、吸着させた二酸化塩素を脱離させるメカニズムでは、ClO濃度は時間に対して単純な減衰曲線となるため、初期の高濃度放出を避けることは難しい。In order to suppress the release of high-concentration ClO 2 at the beginning of use, for example, in a simple generation method, the raw material solution (solution mainly containing sodium chlorite) is gelled to delay diffusion. A contrivance has been made (Patent Document 1). However, since it involves reaction in a solution state and gelation of the solution, it is necessary to devise ways to prevent leakage of the raw material solution, and since the materials used are in a solution or gel state, there remains a problem in terms of weight reduction. As a material that is not bulky, maintains a sufficient ClO 2 concentration in a small amount, and releases ClO 2 slowly, a material in a solid state is conceivable. As a solid material, a porous inorganic material such as silica gel or zeolite to which ClO 2 is adsorbed is considered (Patent Document 2). However, in the mechanism of desorbing the adsorbed chlorine dioxide, it is difficult to avoid the initial high-concentration release because the ClO 2 concentration exhibits a simple decay curve with respect to time.

特開2007-1807号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-1807 特開平6-233985号公報JP-A-6-233985

取扱いが簡単で、また二酸化塩素発生のために酸の添加や複雑な操作を必要とせず、しかも小型軽量である二酸化塩素を徐放する固体材料が得られれば、水溶液やヒドロゲルなどの水系での化学反応を利用する方法に代わる二酸化塩素ガス供給方法として、研究や医療現場をはじめとする様々な分野での滅菌、消毒用途への適用が期待される。しかしながら、初期の二酸化塩素の高濃度放出が抑制されており、常温・大気中で低濃度の二酸化塩素を持続的に放出できる性質を有し、かつ安全に取り扱うことができ、しかも高濃度に二酸化塩素発生源を含む固体材料は、これまで報告されていない。 If a solid material that is easy to handle, does not require the addition of acid or complicated operations to generate chlorine dioxide, and is small and lightweight, and releases chlorine dioxide slowly, it will be possible to use it in aqueous systems such as aqueous solutions and hydrogels. It is expected to be applied to sterilization and disinfection applications in various fields including research and medical sites as a method of supplying chlorine dioxide gas in place of methods using chemical reactions. However, the initial high-concentration release of chlorine dioxide is suppressed, and it has the property of being able to continuously release low-concentration chlorine dioxide in the atmosphere at room temperature, and can be handled safely, and yet has a high concentration of chlorine dioxide. Solid materials containing chlorine sources have not been previously reported.

そこで本発明では、固体材料として層状複水酸化物を利用することで、二酸化塩素ガス徐放剤とその包装体、それを用いた二酸化塩素ガスの徐放方法、及び、二酸化塩素ガス徐放装置を提供することを課題とする。 Therefore, in the present invention, by using a layered double hydroxide as a solid material, a chlorine dioxide gas sustained-release agent, its package, a chlorine dioxide gas sustained-release method using the same, and a chlorine dioxide gas sustained-release method are provided. An object is to provide an apparatus.

本発明者は、二酸化塩素ガス放出の可能性を有する無機固体材料の候補として、層間に二酸化塩素ガス源を包接した層状複水酸化物(LDH)に着目した。なお、「包接」とは、層状化合物について用いられた場合には、層間にイオンや分子を挟み込むことを意味する技術用語である。 The present inventor focused on layered double hydroxide (LDH), in which a chlorine dioxide gas source is enclosed between layers, as a candidate for an inorganic solid material capable of releasing chlorine dioxide gas. "Inclusion" is a technical term used for a layered compound to mean that an ion or molecule is sandwiched between layers.

二酸化塩素ガス源として、アニオン種の塩素酸イオン(ClO )が考えられる。このようなアニオン種を含む固体材料としては、各種塩素酸塩が挙げられるが、これらは水溶性でまた劇物であるなど、安全上の問題がある。そのため、安全性の高い材料の候補として、構造中にこのアニオン種を含有し得るアニオン交換性固体材料が考えられる。中でも、層状化合物が特に有望と考えられるが、無機層状化合物の多くはカチオン交換性であるため、該当する固体材料は極めて少ない。層状複水酸化物(LDH)は、他の多くの無機層状化合物とは異なり、金属水酸化物より成る層がプラスの電荷を持つため、層間にアニオンを包接することができる。また、入手も合成も容易であり、後述するように安全性にも優れている。The anionic species chlorate ion (ClO 3 ) can be considered as a source of chlorine dioxide gas. Solid materials containing such anionic species include various chlorates, but they are water-soluble and deleterious, which poses safety problems. Therefore, an anion-exchanging solid material that can contain this anion species in its structure is considered as a candidate for a highly safe material. Among them, layered compounds are considered to be particularly promising, but since many inorganic layered compounds are cation-exchangeable, there are very few applicable solid materials. In layered double hydroxides (LDH), unlike many other inorganic layered compounds, layers composed of metal hydroxides have a positive charge, so that anions can be included between the layers. In addition, it is easy to obtain and synthesize, and is excellent in safety as described later.

ただし、塩素酸イオンを包接する層状複水酸化物が得られたとしても、このことが直ちに二酸化塩素ガスの発生に繋がるわけではない。これは、塩素の酸化数が、塩素酸イオン(ClO )では+5である一方、二酸化塩素(ClO)では+4であることによる。しかしながら、何らかの方法で塩素酸イオンに還元剤を作用させれば、塩素の酸化数が変化して二酸化塩素ガスを得ることができるのではないかと考えた。However, even if a layered double hydroxide that clathrates chlorate ions is obtained, this does not immediately lead to the generation of chlorine dioxide gas. This is because the oxidation number of chlorine is +5 for chlorate ion (ClO 3 ), while it is +4 for chlorine dioxide (ClO 2 ). However, it was thought that if a reducing agent were to act on chlorate ions in some way, the oxidation number of chlorine would change and chlorine dioxide gas could be obtained.

また、N.Iyi et al.,Applied Clay Science 2012,Vol.65-66,121-127によれば、炭酸型層状複水酸化物(LDH)を固体塩と混合すると、アニオンの種類によっては、固相-固相間でアニオン交換反応が進行し、LDHの層間に固体塩由来のアニオンが挿入される一方で、LDH層間のアニオンがLDH外の固体塩中に放出されることが報告されている。固相-固相間の拡散は溶液などと比べ遅いため、こうした固相-固相間のアニオン交換反応を利用すれば、放出されるガスの濃度や放出時間をコントロールすることが可能であると考えられる。この固相-固相アニオン交換反応は、雰囲気中の相対湿度が上がることによって加速されることも指摘されており、大気中の水蒸気に応答するものと考えることができる。 Also, N. Iyi et al. , Applied Clay Science 2012, Vol. 65-66, 121-127, when carbonate-type layered double hydroxide (LDH) is mixed with a solid salt, depending on the type of anion, an anion exchange reaction proceeds between solid phases, resulting in LDH. Anions from the solid salt are intercalated between the layers, while anions between the LDH layers are reported to be released into the solid salt outside the LDH. Diffusion between the solid phase and the solid phase is slower than that in solutions, so it is possible to control the concentration and release time of the released gas by using such anion exchange reaction between the solid phase and the solid phase. Conceivable. It has also been pointed out that this solid-solid phase anion exchange reaction is accelerated by increasing the relative humidity in the atmosphere, and can be considered as a response to water vapor in the atmosphere.

二酸化塩素ガス源のアニオン種を包接したLDHが、上述のような固相-固相アニオン交換反応によって該アニオン種を放出し、該アニオン種が前記LDHの外部の反応試薬(例えば還元剤)との接触によって二酸化塩素に変換されるのであれば、水蒸気を含む気体に接触することによって二酸化塩素ガスを徐放する複合材料を設計することができる。この場合、前記LDHに接触する気体に含まれる水蒸気量を調整することにより、徐放濃度や徐放時間の制御も期待できる。このように層状複水酸化物(LDH)を用いた固相-固相間のアニオン交換のシステムを形成できるなら、これまでの問題点が解消される可能性が高い。 The LDH enclosing the anion species of the chlorine dioxide gas source releases the anion species by the solid phase-solid phase anion exchange reaction as described above, and the anion species is a reaction reagent (for example, a reducing agent) external to the LDH. Composite materials can be designed to slowly release chlorine dioxide gas upon contact with a gas containing water vapor. In this case, control of the sustained release concentration and the sustained release time can be expected by adjusting the amount of water vapor contained in the gas in contact with the LDH. If a solid phase-solid phase anion exchange system using layered double hydroxide (LDH) can be formed in this way, it is highly likely that the problems that have been encountered so far can be solved.

そこで発明者らは塩素酸イオン(ClO )を層間に有するLDH(以下、「塩素酸イオン含有LDH」と称することがある)を合成し、これを粉末状の固体である反応剤(シュウ酸)と接触させたところ、大気中で二酸化塩素が発生することを見出した。Therefore, the inventors synthesized an LDH having chlorate ions (ClO 3 ) between the layers (hereinafter sometimes referred to as “chlorate ion-containing LDH”), and used it as a powdery solid reactant (sugar It was found that chlorine dioxide was generated in the air when it was brought into contact with an acid).

本発明における二酸化塩素ガス徐放剤は、塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤とを含有し、大気にも含まれる水蒸気によって固相-固相アニオン交換反応が促進され、塩素系ガスを放出する性質を有するのであるから、使用前は、大気との接触を遮断する目的で、包材にて密封収容した包装体として提供されることが好ましい。この場合、包材内でのガス放出を抑制する目的で、包材中を、真空、減容状態、不活性ガス雰囲気又は乾燥雰囲気とすることがより好ましい。 The chlorine dioxide gas sustained-release agent in the present invention contains chlorate ion-containing LDH and a solid reactant, and water vapor contained in the atmosphere promotes a solid-solid anion exchange reaction to release chlorine-based gas. Since it has properties, it is preferably provided as a package that is hermetically housed in a packaging material for the purpose of blocking contact with the atmosphere before use. In this case, in order to suppress gas release in the packaging material, it is more preferable to make the inside of the packaging material a vacuum, a reduced volume state, an inert gas atmosphere, or a dry atmosphere.

また、本発明における二酸化塩素ガス徐放剤は、大気にも含まれる水蒸気と反応して二酸化塩素ガスを放出する性質を有し、発生した二酸化塩素は自然に拡散する。このため、二酸化塩素の発生に特段の装置を必要とせず、前記徐放剤を大気に接触させるだけの使用方法も可能である。しかし、大気や任意の気体中に水蒸気を混入させたものを二酸化塩素ガス徐放剤に導入する装置(手動若しくは電動)と組み合わせることで、二酸化塩素の発生及び拡散をより促進し、また空間内の濃度の均一化が可能となる。 Further, the chlorine dioxide gas sustained release agent in the present invention has the property of reacting with water vapor contained in the atmosphere to release chlorine dioxide gas, and the generated chlorine dioxide diffuses naturally. Therefore, it is possible to use a method of simply bringing the sustained-release agent into contact with the atmosphere without requiring a special device for generating chlorine dioxide. However, by combining with a device (manual or electric) that introduces water vapor mixed into the atmosphere or any gas into the chlorine dioxide gas sustained release agent, the generation and diffusion of chlorine dioxide can be further promoted and can be made uniform.

以上から発明者らは以下の発明を創出した。
本発明の層状複水酸化物は、塩素酸イオン(ClO )が層間に包接され、これにより上記課題を解決する。
前記層状複水酸化物は、下記一般式(1)で表されてもよい。
R(OH)2(x+1){(ClO }・nH
・・・(1)
式(1)中、Qは2価の金属イオン、Rは3価の金属イオン、ZはClO 以外のアニオンである。また、式(1)中のx、g及びjはそれぞれ、1.8≦x≦4.2、0.01≦g≦1.0、0≦j<1.0を満たす数であり、nは環境の湿度により変化する数である。
前記一般式(1)において、前記Qが、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+及びCa2+からなる群から選択される一種以上であり、前記Rが、Al3+、Ga3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+及びNi3+からなる群から選択される一種以上であってもよい。
前記一般式(1)において、前記QがMg2+であり、前記RがAl3+であってもよい。
前記一般式(1)において、前記Zは、OH、Cl、Br、I、F、NO 、ClO 、SO 2-、CO 2-、酢酸アニオン(CHCOO)、プロピオン酸アニオン(CHCHCOO)、乳酸アニオン(CH-CH(OH)-COO)、及びイセチオン酸アニオン(HOCSO )からなる群から選択される一種以上であってもよい。
本発明の二酸化塩素ガスを徐放する徐放剤は、上述の層状複水酸化物と、固体反応剤とを備え、これにより上記課題を解決する。
前記層状複水酸化物と前記固体反応剤とは混合されていてもよい。
前記固体反応剤は、還元性を有する固体であり、アニオンとカチオンとからなる化合物を含有してもよい。
前記固体反応剤は、シュウ酸、アスコルビン酸、ヒドロキノン及びそれらの塩、二価の鉄イオン及び/又は二価のスズイオンを含有する塩、並びに亜鉛、マグネシウム及び還元糖のうち少なくとも1つとイオン性固体との混合物、からなる群から選択される少なくとも1つの物質を含有してもよい。
前記固体反応剤は、少なくともシュウ酸若しくはその塩を含有してもよい。
前記固体反応剤は、前記層状複水酸化物に対してモル比で0.01以上500以下を満たしてもよい。
本発明の二酸化塩素ガスの徐放方法は、上述のいずれかに記載の徐放剤を用い、これにより上記課題を解決する。
前記二酸化塩素ガスの徐放方法は、前記徐放剤を、水蒸気を含有する気体に接触させるステップを包含してもよい。
本発明の包装体は、上述の徐放剤と、該徐放剤を密封収容する包材とを含み、これにより上記課題を解決する。
前記包材内は、真空、不活性ガス雰囲気、乾燥雰囲気及び減容状態からなる群から少なくとも1つ選択される状態であってもよい。
本発明の二酸化塩素ガスを徐放する装置は、雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給部と、前記雰囲気ガス供給部から供給された前記雰囲気ガスにより二酸化塩素ガスを徐放する二酸化塩素ガス徐放部とを備え、前記二酸化塩素ガス徐放部は、上述の徐放剤を備え、これにより上記課題を解決する。
前記雰囲気ガス供給部は、水蒸気を含有する気体を供給してもよい。
前記二酸化塩素ガスを徐放する装置は、前記二酸化塩素徐放部にて放出された二酸化塩素ガスから不純物成分を除去する不純物除去部をさらに備えてもよい。
前記不純物除去部が、不純物として混入する塩素(Cl)を吸着する吸着剤を備えてもよい。
前記吸着剤は、アミノ基を有する有機物固体であってもよい。
前記不純物除去部が、不純物として混入する酸成分を吸着する吸着剤を備えてもよい。
前記酸成分を吸着する吸着剤は、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸イオンが層間に包接された層状複水酸化物、消石灰、生石灰、ソーダ石灰、ポリビニルピリジン、アミノ基を有する有機化合物及びアミノ基で修飾されたシリカゲルからなる群から少なくとも1つ選択される材料を含有してもよい。
Based on the above, the inventors created the following inventions.
In the layered double hydroxide of the present invention, chlorate ions (ClO 3 ) are included between layers, thereby solving the above problems.
The layered double hydroxide may be represented by the following general formula (1).
Q x R(OH) 2(x+1) {(ClO 3 ) g Z j }.nH 2 O
... (1)
In formula (1), Q is a divalent metal ion, R is a trivalent metal ion, and Z is an anion other than ClO 3 . Further, x, g, and j in formula (1) are numbers satisfying 1.8 ≤ x ≤ 4.2, 0.01 ≤ g ≤ 1.0, 0 ≤ j < 1.0, and n is a number that changes with the humidity of the environment.
In the general formula (1), the Q is one or more selected from the group consisting of Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ and Ca 2+ , and the R is , Al 3+ , Ga 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Co 3+ and Ni 3+ .
In the general formula (1), Q may be Mg 2+ and R may be Al 3+ .
In the general formula (1), Z is OH , Cl , Br , I , F , NO 3 , ClO 4 , SO 4 2− , CO 3 2− , acetate anion (CH 3 COO ), propionate anion (CH 3 CH 2 COO ), lactate anion (CH 3 —CH(OH)—COO ), and isethionate anion (HOC 2 H 4 SO 3 ). may be one or more.
A sustained-release agent for slowly releasing chlorine dioxide gas according to the present invention comprises the above-described layered double hydroxide and a solid reactant, thereby solving the above problems.
The layered double hydroxide and the solid reactant may be mixed.
The solid reactant is a reducing solid and may contain a compound composed of an anion and a cation.
The solid reactant includes oxalic acid, ascorbic acid, hydroquinone and salts thereof, salts containing divalent iron ions and/or divalent tin ions, and at least one of zinc, magnesium and reducing sugar, and an ionic solid. mixtures with and at least one substance selected from the group consisting of
The solid reactant may contain at least oxalic acid or a salt thereof.
The solid reactant may satisfy a molar ratio of 0.01 to 500 with respect to the layered double hydroxide.
The method for sustained release of chlorine dioxide gas of the present invention uses any of the sustained release agents described above to solve the above problems.
The method for sustained release of chlorine dioxide gas may include the step of contacting the sustained release agent with a gas containing water vapor.
A package of the present invention includes the aforementioned sustained-release agent and a packaging material for hermetically housing the sustained-release agent, thereby solving the above problems.
The inside of the packaging material may be in a state selected from at least one of the group consisting of a vacuum, an inert gas atmosphere, a dry atmosphere, and a reduced volume state.
An apparatus for slowly releasing chlorine dioxide gas of the present invention comprises an atmospheric gas supply unit for supplying an atmospheric gas, and a chlorine dioxide gas slow release unit for slowly releasing chlorine dioxide gas from the atmospheric gas supplied from the atmospheric gas supply unit. and the chlorine dioxide gas sustained release part comprises the above sustained release agent, thereby solving the above problems.
The atmospheric gas supply unit may supply a gas containing water vapor.
The apparatus for slowly releasing chlorine dioxide gas may further include an impurity removing section for removing impurity components from the chlorine dioxide gas released by the chlorine dioxide slowly releasing section.
The impurity removal section may include an adsorbent that adsorbs chlorine (Cl 2 ) mixed as an impurity.
The adsorbent may be an organic solid having an amino group.
The impurity removal section may include an adsorbent that adsorbs an acid component mixed as an impurity.
The adsorbent that adsorbs the acid component includes magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, layered double hydroxide in which carbonate ions are enclosed between layers, slaked lime, It may contain at least one material selected from the group consisting of quicklime, soda lime, polyvinylpyridine, an organic compound having an amino group, and silica gel modified with an amino group.

本発明による層状複水酸化物(LDH)は、塩素酸イオン(ClO )を層間に包接する。本発明のLDHは、アニオンを含有する還元性の固体(固体反応剤)と接触した状態で、水蒸気を含む気体と接触させることにより、二酸化塩素ガスを徐放する。したがって、本発明のLDHは、固体反応剤と組み合わされて、二酸化塩素徐放剤として機能し得る。本発明のLDHは、潮解性がなく、安全性に優れ、取扱いが容易である。また、該LDHを用いた二酸化塩素徐放剤における二酸化塩素放出機序は、吸着固体からの放出や反応によるものとは異なり、大気中の成分のLDH層間への拡散及び該層間での反応によるものであるため、本発明の二酸化塩素徐放剤は、初期の放出濃度が抑えられ、かつ長時間にわたり放出が継続する材料となる。The layered double hydroxide (LDH) according to the present invention includes chlorate ions (ClO 3 ) between layers. The LDH of the present invention gradually releases chlorine dioxide gas by bringing it into contact with a water vapor-containing gas while in contact with an anion-containing reducing solid (solid reactant). Therefore, the LDH of the present invention can function as a chlorine dioxide sustained release agent in combination with a solid reactant. The LDH of the present invention has no deliquescence, is excellent in safety, and is easy to handle. In addition, the chlorine dioxide release mechanism in the chlorine dioxide sustained-release agent using the LDH is different from the release from the adsorbed solid and the reaction, but is due to the diffusion of the components in the atmosphere between the LDH layers and the reaction between the layers. Therefore, the chlorine dioxide sustained-release agent of the present invention is a material whose initial release concentration is suppressed and release continues for a long period of time.

前記二酸化塩素徐放剤を包材にて密封収容した包装体は、長期保存性や安定性に優れる。また、該包装体は、前記包材から前記二酸化塩素徐放剤を取り出して水蒸気を含有する気体と接触させるだけで二酸化塩素の徐放が可能となるため、とりわけ医療分野において、簡便に滅菌・消毒作用を提供できる。 A package in which the chlorine dioxide sustained-release agent is hermetically housed in a packaging material is excellent in long-term storage stability and stability. In addition, the package can release chlorine dioxide slowly only by removing the sustained-release chlorine dioxide from the packaging material and bringing it into contact with a gas containing water vapor. It can provide antiseptic action.

本発明の二酸化塩素ガスの徐放方法は、上述した徐放剤を用いるものであり、該徐放剤を、水蒸気を含有する気体と接触させるだけでよいので、簡便である。また、酸などの危険な試薬を用いた化学反応、及び扱いにくい水系での反応を不要とするため、安全性に優れ、使用する器材の小型化が可能である。 The method for sustained release of chlorine dioxide gas of the present invention uses the sustained release agent described above, and is simple because the sustained release agent only needs to be brought into contact with a gas containing water vapor. In addition, since chemical reactions using dangerous reagents such as acids and reactions in water systems, which are difficult to handle, are not required, the method is excellent in safety and allows downsizing of equipment to be used.

本発明の二酸化塩素ガスを徐放する装置は、雰囲気ガス供給部と、二酸化塩素ガス徐放部とを備え、またさらに必要に応じて不純物成分の除去部を備える。ここで、前記二酸化塩素ガス徐放部は前述した本発明に係る二酸化塩素徐放剤を備える。本発明の徐放装置は、バッテリーなどの電源を用いることなく、二酸化塩素ガスを徐放できるので、小型化が可能で携帯性にも優れ、長期保存も可能である。 The apparatus for slowly releasing chlorine dioxide gas of the present invention comprises an ambient gas supply section, a chlorine dioxide gas slowly releasing section, and, if necessary, an impurity component removing section. Here, the chlorine dioxide gas sustained release part includes the aforementioned chlorine dioxide sustained release agent according to the present invention. The sustained-release device of the present invention can release chlorine dioxide gas slowly without using a power source such as a battery.

本発明に係る層状複水酸化物の構造を示す模式図Schematic diagram showing the structure of the layered double hydroxide according to the present invention 塩素酸イオン含有LDHの合成スキームの一例を示す模式図Schematic diagram showing an example of a synthesis scheme of chlorate ion-containing LDH 塩素酸イオン含有LDH及び固体反応剤を備えた二酸化塩素ガス徐放剤から二酸化塩素ガスが徐放されるメカニズムを示す模式図Schematic diagram showing the mechanism of sustained release of chlorine dioxide gas from a chlorine dioxide gas sustained release agent comprising chlorate ion-containing LDH and a solid reactant 本発明に係る包装体を示す模式図Schematic diagram showing a package according to the present invention 二酸化塩素ガスを徐放する徐放装置を示す模式図Schematic diagram showing a sustained-release device for slowly releasing chlorine dioxide gas 実施例1で用いた装置及び実験系を示す模式図Schematic diagram showing the apparatus and experimental system used in Example 1 実施例1におけるClO濃度の経時変化を示す図FIG. 2 is a graph showing changes in ClO 2 concentration over time in Example 1. FIG. 実施例3におけるClO濃度の経時変化を示す図FIG. 10 shows changes in ClO 2 concentration over time in Example 3.

以下、本発明の一実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)に係る層状複水酸化物、二酸化塩素ガス徐放剤とその包装体、該徐放剤を用いた二酸化塩素ガスの徐放方法、及び、徐放装置について、添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a layered double hydroxide according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment"), a chlorine dioxide gas sustained-release agent and its package, and chlorine dioxide gas using the sustained-release agent A sustained release method and a sustained release device will be described with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
実施の形態1として、塩素酸イオンが層間に包接された層状複水酸化物(LDH)及びその製造方法について詳述する。
(Embodiment 1)
As Embodiment 1, a layered double hydroxide (LDH) in which chlorate ions are included between layers and a method for producing the same will be described in detail.

本発明者は、新たな層状複水酸化物として、層間に塩素酸イオン(ClO )を包接した層状複水酸化物を開発した。
図1は、本実施形態に係る層状複水酸化物の構造を示す模式図である。
The present inventor has developed a layered double hydroxide in which chlorate ions (ClO 3 ) are clathrated between layers as a new layered double hydroxide.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the layered double hydroxide according to this embodiment.

本実施形態に係る層状複水酸化物(LDH)100は、層110とその層間に包接されたアニオン120とで構成されている。層110は、ブルーサイト構造を持つ金属水酸化物である。本実施形態に係る層状複水酸化物100は、アニオン120として少なくとも塩素酸イオン(ClO )を含むが、塩素酸イオン(ClO )とともに他のアニオンを含んでもよい。以降では、「塩素酸イオン含有LDH」を、こうした他のアニオンを含む層状複水酸化物の総称として用いる。A layered double hydroxide (LDH) 100 according to this embodiment is composed of layers 110 and anions 120 enclosed between the layers. Layer 110 is a metal hydroxide with a brucite structure. The layered double hydroxide 100 according to the present embodiment contains at least chlorate ions (ClO 3 ) as anions 120, but may contain other anions together with chlorate ions (ClO 3 ). Hereinafter, "chlorate ion-containing LDH" is used as a generic term for layered double hydroxides containing such other anions.

塩素酸イオン含有LDHは、下記一般式(1)で表される。
R(OH)2(x+1){(ClO }・nHO・・・(1)
Chlorate ion-containing LDH is represented by the following general formula (1).
Q x R(OH) 2(x+1) {(ClO 3 ) g Z j }.nH 2 O (1)

式(1)中、Qは2価の金属イオン、Rは3価の金属イオン、Zは塩素酸イオン以外のアニオンである。また、式(1)中のx、g及びjはそれぞれ、1.8≦x≦4.2、0.01≦g≦1.0、0≦j<1.0を満たす数であり、nは環境の湿度により変化する数である。nHOは層間水と呼ばれ、LDH層間に存在している。nは、例示的には、0以上4以下である。なお、上記のxの範囲(1.8≦x≦4.2)は、結晶性の層状複水酸化物における一般的な値であるが、不純物や結晶化の不十分なアモルファス性層状複水酸化物などを多く含む場合や、特殊な合成法によって得られる層状複水酸化物において、xが1.8よりも小さい又は4.2よりも大きい値を示す可能性を否定するものではない。In formula (1), Q is a divalent metal ion, R is a trivalent metal ion, and Z is an anion other than chlorate ion. Further, x, g, and j in formula (1) are numbers satisfying 1.8 ≤ x ≤ 4.2, 0.01 ≤ g ≤ 1.0, 0 ≤ j < 1.0, and n is a number that changes with the humidity of the environment. nH 2 O is called interlayer water and exists between LDH layers. n is illustratively 0 or more and 4 or less. The above range of x (1.8 ≤ x ≤ 4.2) is a general value for crystalline layered double hydroxides. This does not deny the possibility that x may be less than 1.8 or greater than 4.2 in the case of containing a large amount of oxides or in the layered double hydroxide obtained by a special synthesis method.

式(1)における「Z」は、塩素酸イオン含有LDHの製造に用いる原料若しくは溶媒、又は該LDHの製造時若しくは保管時の雰囲気に由来するアニオンであり、具体的には、OH、Cl、Br、I、F、NO 、ClO 、SO 2-、CO 2-、酢酸アニオン(CHCOO)、プロピオン酸アニオン(CHCHCOO)、乳酸アニオン(CH-CH(OH)-COO)、及びイセチオン酸アニオン(HOCSO )等が例示される。"Z" in the formula (1) is an anion derived from the raw material or solvent used in the production of the chlorate ion-containing LDH, or the atmosphere during the production or storage of the LDH, specifically OH - , Cl , Br , I , F , NO 3 , ClO 4 , SO 4 2− , CO 3 2− , acetate anion (CH 3 COO ), propionate anion (CH 3 CH 2 COO ), Examples include lactate anion (CH 3 —CH(OH)—COO ) and isethionate anion (HOC 2 H 4 SO 3 ).

式(1)における、Qは、好ましくは、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+及びCa2+からなる群から選択される一種以上であり、Rは、好ましくは、Al3+、Ga3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+及びNi3+からなる群から選択される一種以上であり、Qは、より好ましくはMg2+であり、Rは、より好ましくはAl3+である。Q in formula (1) is preferably one or more selected from the group consisting of Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ and Ca 2+ , and R is Preferably, one or more selected from the group consisting of Al 3+ , Ga 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Co 3+ and Ni 3+ , Q is more preferably Mg 2+ , R is more Al 3+ is preferred.

層状複水酸化物で最も一般的に使用されているMg、Alを構成元素とするMgAl型の層状複水酸化物は、工業的に生産され、また安価で販売されており(例えば、協和化学工業の「合成ハイドロタルサイト」)、後述するように塩素酸イオン含有LDHを合成するための出発原料として使用することができる。 MgAl-type layered double hydroxides containing Mg and Al as constituent elements, which are most commonly used in layered double hydroxides, are industrially produced and sold at low prices (for example, Kyowa Kagaku Co., Ltd. industrial "synthetic hydrotalcite"), which can be used as a starting material for the synthesis of chlorate ion-containing LDH, as described below.

前述したMg、Alを構成元素とするMgAl型の層状複水酸化物の安全性については、皮膚等に付着しても全く問題なく、胃腸薬(制酸剤)に使用されたり、ドラッグデリバリー・システム(DDS)のキャリアーとして、医学的な観点からの研究が行われ、生体に適用されたりしている。これらのことを考慮すると、MgAl型の層状複水酸化物を基本構造とし、層間に塩素酸イオンを含有するLDHは、皮膚等に付着した場合でも、安全であることが期待される。 Regarding the safety of the above-mentioned MgAl-type layered double hydroxide containing Mg and Al as constituent elements, there is no problem even if it adheres to the skin, etc., and it is used for gastrointestinal drugs (antacids) and drug delivery. As a carrier of the system (DDS), research is conducted from a medical point of view and applied to living organisms. Considering these facts, it is expected that LDH having a basic structure of MgAl-type layered double hydroxide and containing chlorate ions between layers is safe even if it adheres to the skin or the like.

本実施形態に係る塩素酸イオン含有LDHは、後述するように、固体反応剤と相俟って二酸化塩素徐放剤として機能し得る。この塩素酸イオン含有LDHも、他の層状複水酸化物と同様に、取扱いが容易で、安全かつコンパクトな固体材料である。 As will be described later, the chlorate ion-containing LDH according to this embodiment can function as a chlorine dioxide sustained release agent together with the solid reactant. Like other layered double hydroxides, this chlorate ion-containing LDH is also a solid material that is easy to handle, safe and compact.

本実施形態に係る塩素酸イオン含有LDHを後述する二酸化塩素ガス徐放剤に用いる場合、徐放剤から放出される二酸化塩素の総量は、塩素酸イオン含有LDHにおいて、層間のアニオンサイトに占める塩素酸イオンの割合(一般式(1)におけるgの値)にほぼ比例する。この割合は、例えば、後述するイオン交換法で合成する場合、易アニオン交換性LDHのモル数に対する、該LDHと接触させる溶液中の塩素酸イオンのモル数の比率を変えることによって調整することができる。このように、LDHの組成を調整することにより、二酸化塩素ガスの徐放濃度、徐放時間を制御できる。LDHの組成は、式(1)中におけるQ、R、Z、x、g、jを変更することによって調節可能であり、また当業者であれば通常想起できるあらゆるLDHの組成が適用できる。 When the chlorate ion-containing LDH according to the present embodiment is used in a chlorine dioxide gas sustained-release agent described later, the total amount of chlorine dioxide released from the sustained-release agent is the chlorine occupying the anion sites between the layers in the chlorate ion-containing LDH. It is almost proportional to the ratio of acid ions (value of g in general formula (1)). This ratio can be adjusted, for example, when synthesizing by the ion exchange method described later, by changing the ratio of the number of moles of chlorate ions in the solution to be brought into contact with the LDH to the number of moles of the easily anion-exchangeable LDH. can. Thus, by adjusting the composition of LDH, the sustained release concentration and sustained release time of chlorine dioxide gas can be controlled. The composition of LDH can be adjusted by changing Q, R, Z, x, g, and j in formula (1), and any LDH composition that can be normally conceived by those skilled in the art can be applied.

次に、本実施形態に係る塩素酸イオン含有LDHの例示的な合成方法について説明する。 Next, an exemplary method for synthesizing chlorate ion-containing LDH according to this embodiment will be described.

本実施形態に係る塩素酸イオン含有LDHの合成には、LDHの一般的な合成法である3つの方法、すなわちイオン交換法、再構築法、共沈法が適用される。 For the synthesis of chlorate ion-containing LDH according to the present embodiment, three general methods for synthesizing LDH, that is, an ion exchange method, a reconstitution method, and a coprecipitation method, are applied.

なお、合成において、塩素酸イオン含有LDH生成の判断基準は、少なくとも粉末X線構造解析において、底面間隔(層と層の間隔)に対応する回折が検出され、かつ組成分析において、目的とするアニオンの構成元素を含有していることが確認されることである。 In the synthesis, the criterion for the generation of chlorate ion-containing LDH is that at least the diffraction corresponding to the base spacing (interlayer spacing) is detected in the powder X-ray structure analysis, and the desired anion is detected in the composition analysis. It is confirmed that it contains the constituent elements of

[イオン交換法]
本実施形態に係る塩素酸イオン含有LDHは、塩素酸イオン以外の1価のアニオンが層間に包接された層状複水酸化物と溶媒とを準備すること、前記溶媒に塩素酸イオンを含有させて溶液を調製すること、前記塩素酸イオン以外の1価のアニオンが層間に包接された層状複水酸化物を、前記溶液と接触させること、該接触によって生成した塩素酸イオン含有LDHの固形物を、溶液から分離して洗浄・乾燥することにより合成される。なお、ここで、溶液と接触させる層状複水酸化物を、1価のアニオンが層間に包接されたものとしたのは、層状複水酸化物において、1価のアニオンが容易にアニオン交換されることが知られているためである。したがって、もし多価アニオンであってもアニオン交換が容易なものがあれば、それが包接された層状複水酸化物を除外するものではない。
[Ion exchange method]
The chlorate ion-containing LDH according to the present embodiment is prepared by preparing a layered double hydroxide in which a monovalent anion other than chlorate ions is included between the layers and a solvent, and adding chlorate ions to the solvent. contacting a layered double hydroxide in which a monovalent anion other than the chlorate ion is included between the layers with the solution; and a solid of chlorate ion-containing LDH produced by the contact It is synthesized by separating the substance from the solution, washing and drying it. The reason why the layered double hydroxide to be brought into contact with the solution is one in which a monovalent anion is included between the layers is that in the layered double hydroxide, the monovalent anion is easily anion-exchanged. This is because it is known that Therefore, if there is a polyvalent anion that can be easily exchanged with an anion, it does not exclude a layered double hydroxide in which it is clathrated.

出発原料として用いられる、塩素酸イオン以外の1価のアニオンが層間に包接された層状複水酸化物(以下、「原料LDH」と記載する)としては、該アニオンをイオン交換等により脱離させられるものであれば限定されない。一例として、下記一般式(1)’で表されるものが挙げられる。
R(OH)2(x+1){(CO 2-0.5-a/2(X)}・nH
・・・(1)’
As a layered double hydroxide (hereinafter referred to as "raw material LDH") in which a monovalent anion other than chlorate ion is included between layers, which is used as a starting material, the anion is desorbed by ion exchange or the like. It is not limited as long as it can be made. One example is represented by the following general formula (1)′.
Q x R(OH) 2(x+1) {(CO 3 2− ) 0.5−a/2 (X) a }·nH 2 O
(1)'

式(1)’中、Qは2価の金属イオン、Rは3価の金属イオン、Xは塩化物イオン(Cl)、臭化物イオン(Br)、硝酸イオン(NO )、過塩素酸イオン(ClO )、酢酸アニオン(CHCOO)、プロピオン酸アニオン(CHCHCOO)、乳酸アニオン(CH-CH(OH)-COO)、及びイセチオン酸アニオン(HOCSO )などのイオン交換性の高いアニオンから選択される一種以上である。また、式(1)’中のx及びaはそれぞれ、1.8≦x≦4.2、0≦a≦1を満たす数であり、nは環境の湿度により変化する数である。In formula (1)′, Q is a divalent metal ion, R is a trivalent metal ion, X is chloride ion (Cl ), bromide ion (Br ), nitrate ion (NO 3 ), perchlorine acid anion (ClO 4 ), acetate anion (CH 3 COO ), propionate anion (CH 3 CH 2 COO ), lactate anion (CH 3 —CH(OH)—COO ), and isethionate anion (HOC 2 H 4 SO 3 ), and at least one selected from anions with high ion exchange properties. Also, x and a in the formula (1)′ are numbers satisfying 1.8≦x≦4.2 and 0≦a≦1, respectively, and n is a number that varies depending on the humidity of the environment.

使用する溶媒としては、塩素酸イオンを安定して溶解・分散でき、前述の層状複水酸化物の層間に該アニオンを供給できるものであれば限定されない。例として、イオン交換水、メタノール及びエタノールが挙げられる。これらの溶媒は、窒素ガス若しくは希ガスのバブリング、超音波、加熱等を併用して、溶存する酸素及び二酸化炭素の濃度を低減させる脱ガス処理を行うことが好ましい。後述する各合成法においても、反応に用いるイオン交換水等は、脱ガス処理後の使用が好ましい。 The solvent to be used is not limited as long as it can stably dissolve and disperse chlorate ions and supply the anions between the layers of the layered double hydroxide. Examples include deionized water, methanol and ethanol. These solvents are preferably degassed to reduce the concentration of dissolved oxygen and carbon dioxide by using nitrogen gas or rare gas bubbling, ultrasonic waves, heating, or the like. Also in each of the synthesis methods described below, ion-exchanged water and the like used in the reaction are preferably used after degassing.

溶媒に塩素酸イオンを含有させることは、該溶媒に溶解して該イオンを生じる物質を添加することで行われる。溶媒中の塩素酸イオン及び生成する塩素酸イオン含有LDHの品質向上と品質の恒常性確保の点で、前記の操作は不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。不活性ガス雰囲気下での製造方法として、該ガスを充填したグローブボックス等の使用が挙げられる。また、グローブボックス等を用いなくとも、真空ラインやシュレンク管を用いた手法により、不活性ガス雰囲気下で溶媒に塩素酸イオンを含有させる操作を行うことも可能である。なお、後述する各操作のうち、不活性ガス雰囲気下で行われるものについては、その都度言及しないが、これと同様の方法で行うことができる。不活性ガス雰囲気については、後で詳しく述べるが、具体的には、窒素、アルゴンといった科学実験で通常使われる不活性ガスの雰囲気である。 Incorporating chlorate ions into the solvent is accomplished by adding a substance that dissolves in the solvent to generate the ions. From the viewpoint of improving the quality of the chlorate ion in the solvent and the chlorate ion-containing LDH to be produced and ensuring the constancy of the quality, the above operation is preferably carried out in an inert gas atmosphere. A production method in an inert gas atmosphere includes use of a glove box or the like filled with the gas. In addition, even without using a glove box or the like, it is possible to perform the operation of adding chlorate ions to the solvent under an inert gas atmosphere by a method using a vacuum line or Schlenk tube. Of the operations described below, operations performed under an inert gas atmosphere are not mentioned, but can be performed in a similar manner. The inert gas atmosphere will be described in detail later, but specifically, it is an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon that is commonly used in scientific experiments.

溶媒に添加される物質は、溶媒中で塩素酸イオンを生じるものである限り、限定されないが、代表的なものとして、下記一般式(2)で表されるものが挙げられる。
MH(ClO・mHO ・・・(2)
Substances added to the solvent are not limited as long as they generate chlorate ions in the solvent, but representative substances include those represented by the following general formula (2).
MH p (ClO 3 ) q ·mH 2 O (2)

式(2)中、Mは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である。また式(2)中のpは0又は1、qは1又は2、mは試薬の製法や環境の湿度により変化する数である。例として、塩素酸ナトリウム(NaClO)が挙げられる。In formula (2), M is an alkali metal or alkaline earth metal. In formula (2), p is 0 or 1, q is 1 or 2, and m is a number that varies depending on the manufacturing method of the reagent and environmental humidity. Examples include sodium chlorate (NaClO 3 ).

原料LDHと塩素酸イオンを含有させた溶液との接触方法は、両者が十分に接触し、原料LDHの層間に塩素酸イオンが供給されるものであれば限定されない。一例として、前記原料LDHを入れた容器中に前記溶液を注ぐこと、前記溶液を入れた容器中に前記原料LDHを投入すること、前記溶液が流れる流路中に前記原料LDHを連続投入すること等が挙げられる。両者を容器中で接触させる場合には、前記原料LDHの層間への塩素酸イオンの供給を促進する点で、容器内の混合物を撹拌することが好ましい。 The contact method between the raw material LDH and the solution containing chlorate ions is not particularly limited as long as the two are brought into sufficient contact with each other and chlorate ions are supplied between the layers of the raw material LDH. As an example, pouring the solution into a container containing the raw material LDH, charging the raw material LDH into the container containing the solution, and continuously charging the raw material LDH into a channel through which the solution flows. etc. When the two are brought into contact with each other in a vessel, it is preferable to stir the mixture in the vessel in order to promote the supply of chlorate ions between the layers of the raw material LDH.

原料LDHとして、上述した一般式(1)’中のaの値が小さいもの(例示的には0≦a≦0.4の範囲)、すなわち層間のアニオンに占める炭酸イオン(CO 2-)の割合が大きいもの(以下、「炭酸型LDH」と記載する)、を使用する場合には、炭酸イオンが層間から離脱しにくいため、直接のアニオン交換に先立ち、以下の処理を行って、炭酸イオンの少なくとも一部を層間から除去して易交換性アニオンに変えておくことが好ましい。As the raw material LDH, the value of a in the general formula (1)′ described above is small (exemplarily in the range of 0≦a≦0.4), that is, carbonate ions (CO 3 2− ) occupying the anions between the layers. (hereinafter referred to as "carbonate-type LDH") is used, since carbonate ions are difficult to separate from the layers, the following treatment is performed prior to direct anion exchange to remove carbonate. It is preferable to remove at least part of the ions from the interlayer and convert them to easily exchangeable anions.

炭酸イオンを層間から離脱する方法は、特許第5867831号公報に記載の方法により、炭酸型LDHを、アルコール中で1価のアニオン(Cl、NO 等)を含む酸性化合物と接触させることで、該アニオンが層間に入った易アニオン交換性のLDHに変換する方法(脱炭酸)に準じている。該処理を行って得られた易アニオン交換性LDHを、塩素酸イオンを含有させた溶液と接触させること(イオン交換)により、溶媒中でアニオン交換する。The method for releasing carbonate ions from the interlayer is to contact carbonate-type LDH with an acidic compound containing monovalent anions (Cl , NO 3 , etc.) in alcohol according to the method described in Japanese Patent No. 5867831. in which the anion is converted into a readily anion-exchangeable LDH in which the anion is intercalated (decarboxylation). The readily anion-exchangeable LDH obtained by the treatment is brought into contact with a solution containing chlorate ions (ion exchange) to exchange anions in a solvent.

図2は、易アニオン交換性LDHを経由する、塩素酸イオン含有LDHの合成スキームの一例を示す模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a synthesis scheme of chlorate ion-containing LDH via easily anion-exchangeable LDH.

図2中の(a)で示す部分は、炭酸型LDHから易アニオン交換性LDHが生成する反応を示しており、図2中の(b)で示す部分は、該易アニオン交換性LDHから塩素酸イオン含有LDHが生成する反応を示している。なお、図中では、易アニオン交換性LDHとして、層間に塩化物イオンが包接されたLDH(Cl型LDH)を経由する場合を示したが、他の易アニオン交換性LDHを経由する場合も同様の反応が起こる。炭酸型LDHから炭酸イオンを完全に除去(脱炭酸)することによって得られる易アニオン交換性LDHは、下記一般式(3)で表される。
R(OH)2(x+1)X・nHO ・・・(3)
The part indicated by (a) in FIG. 2 shows the reaction in which easily anion-exchangeable LDH is produced from carbonate-type LDH, and the part indicated by (b) in FIG. It shows a reaction that produces acid ion-containing LDH. In the figure, as the easily anion-exchangeable LDH, the case of passing through an LDH (Cl-type LDH) in which chloride ions are clathrated between layers is shown. A similar reaction occurs. The readily anion-exchangeable LDH obtained by completely removing (decarboxylating) carbonate ions from carbonate-type LDH is represented by the following general formula (3).
QxR(OH) 2 ( x +1) X.nH2O (3)

式(3)中、Qは2価の金属イオン、Rは3価の金属イオン、Xは1価のアニオンである。また、式(3)中のxは、1.8≦x≦4.2を満たす数であり、nは環境の湿度により変化する数である。 In formula (3), Q is a divalent metal ion, R is a trivalent metal ion, and X is a monovalent anion. Also, x in the formula (3) is a number that satisfies 1.8≦x≦4.2, and n is a number that varies depending on the humidity of the environment.

このようにして得られた易アニオン交換性LDHを、塩素酸イオンを含む溶媒と接触させることで、図2中の(b)に示されるように、層間のアニオンが塩素酸イオンに交換され、塩素酸イオン含有LDH200が得られる。 By contacting the readily anion-exchangeable LDH thus obtained with a solvent containing chlorate ions, anions between the layers are exchanged with chlorate ions as shown in FIG. 2(b), Chlorate ion-containing LDH200 is obtained.

[再構築法]
原料LDHとして、包接するアニオン中の炭酸イオン(CO 2-)の割合が大きいもの(以下、「炭酸型LDH」と記載することがある)を使用する場合には、前述した脱炭酸法以外に、「再構築法」を採用してもよい。これは、炭酸型LDHを400℃~600℃で加熱処理して、脱炭酸するとともに層状構造を崩した後、包接させたいアニオン(今回の場合は、塩素酸イオン)を含有させた溶液と接触させ、熟成させる方法である。
[Reconstruction method]
When LDH containing a large proportion of carbonate ions (CO 3 2− ) in the inclusion anions (hereinafter sometimes referred to as “carbonate-type LDH”) is used as the raw material LDH, a method other than the decarboxylation method described above is used. Alternatively, the “reconstruction method” may be employed. This is done by heat-treating the carbonate-type LDH at 400° C. to 600° C. to decarboxylate and destroy the layered structure, followed by a solution containing the anion to be clathrated (chlorate ion in this case). It is a method of contacting and maturing.

溶液と接触することによって、層状構造が再構築されると同時に溶液中のアニオンが層間に導入されるため、接触させる溶液に塩素酸イオンを含むものを用いることで、塩素酸イオン含有LDHが得られることになる。なお、熟成とは、反応溶液を静置若しくは撹拌しつつ、適当な期間保管して結晶性の向上を図る操作である。LDHの合成においては、生成物の結晶性を増大するために、熟成の温度や時間を増すことが多い。 By contacting with the solution, the layered structure is reconstructed and at the same time anions in the solution are introduced between the layers. Therefore, by using a solution containing chlorate ions as the contacting solution, chlorate ion-containing LDH can be obtained. will be Aging is an operation to improve the crystallinity by storing the reaction solution for an appropriate period of time while standing still or stirring. In the synthesis of LDH, the aging temperature and time are often increased in order to increase the crystallinity of the product.

[共沈法]
また、塩素酸イオン含有LDHを製造する他の方法として、カチオン層を形成する複数種の金属イオンを含む水溶液と、塩素酸イオンを含みアルカリ性に調整された水溶液とを混合し、生成した析出物・沈殿物を熟成させるという方法を採用することもできる。これは、「共沈法」と呼ばれており、共沈・熟成によるLDH構造の構築時に、使用したアルカリ水溶液中のアニオン成分が層間に包接される現象を利用するものである。共沈法は、LDHの合成法として広く行われている方法である。なお、共沈法においても、生成物の結晶性を増大するために、熟成の温度や時間を増すことが多い。
[Coprecipitation method]
In addition, as another method for producing chlorate ion-containing LDH, an aqueous solution containing a plurality of types of metal ions forming a cation layer and an aqueous solution containing chlorate ions and adjusted to be alkaline are mixed to form precipitates. - A method of aging the sediment can also be adopted. This is called a "coprecipitation method", and utilizes the phenomenon that the anion component in the alkaline aqueous solution used is included between the layers during the construction of the LDH structure by coprecipitation and aging. The coprecipitation method is a widely used method for synthesizing LDH. Also in the coprecipitation method, the aging temperature and time are often increased in order to increase the crystallinity of the product.

以上、記載したように、塩素酸イオン含有LDHの合成には、主に3つの合成法、すなわちイオン交換法、再構築法、共沈法が適用されるが、これらの主要な合成手法以外のLDHの合成法(例えば、膨潤又はナノシート化したLDHに所定のアニオンを含む溶液を加えて凝集させるといった特殊な合成法)が適用できることは言うまでもない。 As described above, the synthesis of chlorate ion-containing LDH is mainly applied by three synthesis methods, namely ion exchange method, reconstruction method, and coprecipitation method. Needless to say, a method for synthesizing LDH (for example, a special method for aggregating LDH by adding a solution containing a predetermined anion to swollen or nanosheeted LDH) is applicable.

上記のいずれの合成法においても溶液中に生成した固形物の塩素酸イオン含有LDHを、該溶液から分離する必要があるが、分離方法としては、ろ過又は遠心分離等の一般的な固液分離方法を採用できる。 In any of the above synthesis methods, it is necessary to separate the chlorate ion-containing LDH, which is a solid substance produced in the solution, from the solution. method can be adopted.

分離後の固形物は、清浄な溶媒で洗浄した後、該溶媒を除去し、乾燥させる。洗浄に用いる清浄な溶媒は、合成時と同様の脱ガス処理により、溶存する酸素及び二酸化炭素の濃度を予め低減させておくことが好ましい。 The separated solid is washed with a clean solvent, then the solvent is removed and dried. It is preferable that the clean solvent used for washing is preliminarily reduced in concentration of dissolved oxygen and carbon dioxide by the same degassing treatment as in the synthesis.

洗浄後の固形物の乾燥方法としては、加熱乾燥又は減圧・真空乾燥等の一般的な方法を採用できる。生成物の変質を防ぐため、減圧・真空乾燥が好ましい。 As a method for drying the solid matter after washing, general methods such as heat drying or reduced pressure/vacuum drying can be adopted. In order to prevent deterioration of the product, reduced pressure/vacuum drying is preferred.

(実施の形態2)
実施の形態2として、実施の形態1で説明した塩素酸イオン含有LDHを含有する二酸化塩素徐放剤について詳述する。本発明者は、実施の形態1に係る塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤とが接触した状態で、これに水蒸気を含有する気体を接触させることにより、常温・大気中にて二酸化塩素を徐放することを見出した。
(Embodiment 2)
As Embodiment 2, the chlorine dioxide sustained-release agent containing the chlorate ion-containing LDH described in Embodiment 1 will be described in detail. The present inventors have found that the chlorate ion-containing LDH according to Embodiment 1 and the solid reactant are in contact with each other, and by bringing this into contact with a gas containing water vapor, chlorine dioxide is slowly released at room temperature in the atmosphere. I found letting go.

本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放剤は、上述した塩素酸イオン含有LDH及び固体反応剤を必須とする。塩素酸イオン含有LDHは実施の形態1で説明したとおりであるため省略する。 The chlorine dioxide gas sustained release agent according to the present embodiment essentially requires the above-described chlorate ion-containing LDH and solid reactant. The chlorate ion-containing LDH is the same as described in Embodiment 1, so its description is omitted.

塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤とは、好ましくは、混合されている。これにより、後述する固相-固相アニオン交換反応、すなわちLDHの層間に固体塩由来のアニオンが挿入される一方で、LDH層間のアニオンが層外に放出される反応、が起こりやすくなるため、二酸化塩素ガスの放出を促進できる。 The chlorate ion-containing LDH and the solid reactant are preferably mixed. As a result, the solid phase-solid phase anion exchange reaction described later, that is, the reaction in which the anion derived from the solid salt is inserted between the LDH layers, while the anion between the LDH layers is released outside the layers, is more likely to occur. It can promote the release of chlorine dioxide gas.

固体反応剤は、塩素酸イオン含有LDHと固相-固相アニオン交換反応を起こし、かつ塩素酸イオンを還元する固体である。該性質を持つ固体であれば特に制限はないが、例示的には、アニオンとカチオンより成る(イオン性の)化合物で、還元性を有するものが挙げられる。より具体的には、シュウ酸、アスコルビン酸、ヒドロキノン及びそれらの塩、並びに二価の鉄イオン及び/又は二価のスズイオンを含有する塩からなる群から選択される少なくとも1つの物質である。中でも、シュウ酸又はその塩を含有する物質が好ましい。イオン性の化合物は、シリカゲル、シリカやアルミナなどの、還元反応に関与しない担体に担持されていても良い。 The solid reactant is a solid that causes a solid phase-solid phase anion exchange reaction with LDH containing chlorate ions and reduces chlorate ions. There is no particular limitation as long as it is a solid having such properties, but examples thereof include (ionic) compounds composed of an anion and a cation and having reducing properties. More specifically, it is at least one substance selected from the group consisting of oxalic acid, ascorbic acid, hydroquinone, salts thereof, and salts containing divalent iron ions and/or divalent tin ions. Among them, substances containing oxalic acid or salts thereof are preferable. The ionic compound may be carried on a carrier such as silica gel, silica or alumina that does not participate in the reduction reaction.

また、固体反応剤は、還元性を持つイオン性でない(非イオン性の)化合物と、還元性を有しないイオン性固体との混合物でも良い。こうした混合物の例としては、亜鉛及びマグネシウムなどの金属、並びに還元糖などの還元性有機化合物といった非イオン性固体と、硫酸マグネシウム及び硫酸ナトリウムなどの還元性を有しないイオン性固体との混合物が挙げられる。 Alternatively, the solid reactant may be a mixture of a non-ionic (non-ionic) compound having reducing properties and an ionic solid having no reducing properties. Examples of such mixtures include mixtures of non-ionic solids such as metals such as zinc and magnesium and reducing organic compounds such as reducing sugars with non-reducing ionic solids such as magnesium sulfate and sodium sulfate. be done.

また、本実施形態に係る二酸化塩素徐放剤は大気中で使用されるため、固体反応剤は潮解性のないものであることが好ましい。加えて、固体反応剤は、粉末状が好ましい。こうした固体反応剤は、ゼオライト、シリカゲル、活性炭等の無機固体材料に担持されてもよい。 Moreover, since the chlorine dioxide sustained-release agent according to the present embodiment is used in the atmosphere, the solid reactant is preferably non-deliquescent. Additionally, solid reactants are preferably in powder form. Such solid reactants may be supported on inorganic solid materials such as zeolites, silica gels, activated carbon, and the like.

固体反応剤の量には、特に制限はないが、好ましくは、塩素酸イオン含有LDHに対して、モル比で0.01以上500以下を満たす。 Although the amount of the solid reactant is not particularly limited, it preferably satisfies a molar ratio of 0.01 to 500 with respect to chlorate ion-containing LDH.

本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放剤は、上述した塩素酸イオン含有LDH及び固体反応剤を必須成分とするが、このほかに、本発明の目的を達成できる範囲内で、徐放濃度や速度を調節する成分や希釈剤、表面コーティング剤、脱水剤、脱二酸化炭素剤、脱酸素剤、二酸化塩素ガスと反応して他の化合物を生成する成分等の各種添加剤を含有してもよい。 The chlorine dioxide gas sustained-release agent according to the present embodiment contains the above-described chlorate ion-containing LDH and solid reactant as essential components. It may contain various additives such as rate adjusting components, diluents, surface coating agents, dehydrating agents, decarbonizing agents, oxygen scavengers, and components that react with chlorine dioxide gas to produce other compounds. .

本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放剤は、通気を制限したカバーテープによるラッピングなどの物理的な加工も妨げるものではない。これにより、初期濃度の抑制や徐放性の向上も可能となる。 The chlorine dioxide gas sustained release agent according to this embodiment does not interfere with physical processing such as wrapping with a cover tape that restricts ventilation. This makes it possible to suppress the initial concentration and improve the sustained release property.

本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放剤は、塩素酸イオン含有LDHと、前述した固体反応剤との直接接触によって、二酸化塩素ガスの徐放性を発現する。接触は、ガスの徐放の直前に行うことが好ましい。このような観点から、塩素酸イオン含有LDHと、固体反応剤とは、隔離して密閉容器に収納し、さらに、密閉容器中の雰囲気は減容状態、真空、不活性ガス雰囲気、又は乾燥雰囲気としてもよい。離隔の意味するところは、塩素酸イオン含有LDHと吸着剤とを同一容器内に隔壁などを隔てて収容することである。このように、本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放剤は、上述の塩素酸イオン含有LDHと、固体反応剤とが、接触前の状態にて提供されるものも含む。 The chlorine dioxide gas sustained release agent according to the present embodiment develops chlorine dioxide gas sustained release properties by direct contact between the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant described above. Contacting is preferably performed just prior to the sustained release of gas. From this point of view, the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant are separated and stored in a closed container, and the atmosphere in the closed container is a reduced volume state, a vacuum, an inert gas atmosphere, or a dry atmosphere. may be Separation means that the chlorate ion-containing LDH and the adsorbent are accommodated in the same container with a partition or the like therebetween. Thus, the chlorine dioxide gas sustained-release agent according to the present embodiment includes one in which the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant are provided in a state before contact.

塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤との接触方法は、両者の間に設けられた可動式の隔壁を取り除くことで接触させる方法や、両者を小型の手動ミルで機械的に粉砕混合する方法など、当業者であれば通常想起可能なあらゆる接触方法が選択できる。 The method of contacting the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant includes a method of bringing them into contact by removing a movable partition provided between them, and a method of mechanically pulverizing and mixing them with a small manual mill. , any contact method that can be normally conceived by those skilled in the art can be selected.

ここで、本明細書における二酸化塩素ガスの放出とは、何らかの定性的又は定量的方法によって二酸化塩素濃度の増加が検出されることを意味し、二酸化塩素ガスの放出性とは、該放出を起こす性質である。そして、該放出性を有する材料やその複合材料を用いたものを、二酸化塩素ガス放出剤と称する。一方、本明細書における二酸化塩素ガスの徐放性とは、後述する放出実験において、最大値の1/100以上の濃度の二酸化塩素ガスが30分以上にわたって検出され続ける性質であり、二酸化塩素ガス徐放剤とは、該徐放性を有する材料やその複合材料を用いたものをいう。 Here, release of chlorine dioxide gas herein means that an increase in chlorine dioxide concentration is detected by some qualitative or quantitative method, and release of chlorine dioxide gas means that the release occurs. Nature. A material using such a releasing material or a composite material thereof is referred to as a chlorine dioxide gas releasing agent. On the other hand, the sustained release property of chlorine dioxide gas in the present specification refers to the property of continuously detecting chlorine dioxide gas at a concentration of 1/100 or more of the maximum value for 30 minutes or more in the release experiment described later. Sustained-release agents refer to those using a material having the sustained-release property or a composite material thereof.

また、本明細書における潜時とは、二酸化塩素ガス放出剤が二酸化塩素ガスを放出する条件下に置かれた後、放出される二酸化塩素ガス濃度が最大濃度の1/10に達するまでの時間を意味する。潜時が10分以上である場合、余裕のある潜時といえる。 In addition, the latency in the present specification means the time until the released chlorine dioxide gas concentration reaches 1/10 of the maximum concentration after the chlorine dioxide gas releasing agent is placed under conditions for releasing chlorine dioxide gas. means If the latency is 10 minutes or more, it can be said that the latency is sufficient.

図3は、塩素酸イオン含有LDH及び固体反応剤を備えた二酸化塩素ガス徐放剤から二酸化塩素ガスが徐放されるメカニズムを示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a mechanism of sustained release of chlorine dioxide gas from a chlorine dioxide gas sustained release agent comprising chlorate ion-containing LDH and a solid reactant.

図3を参照し、塩素酸イオン含有LDH310と、これと直接接触した固体反応剤320とを備える二酸化塩素ガス徐放剤300について説明する。図3では、例として、固体反応剤320がシュウ酸(C)である場合を示す。なお、図は、反応の概念を示す図であって、図中の分子の数は厳密性を保障するものではない。Referring to FIG. 3, a chlorine dioxide gas sustained release agent 300 comprising a chlorate ion-containing LDH 310 and a solid reactant 320 in direct contact therewith will be described. FIG. 3 shows, as an example, the case where the solid reactant 320 is oxalic acid (C 2 O 4 H 2 ). The figure shows the concept of the reaction, and the number of molecules in the figure does not guarantee strictness.

前述のように、LDHが固体塩に接触すると、固相-固相アニオン交換反応が進行し、LDHの層間に固体塩由来のアニオンが挿入される一方で、LDH層間のアニオンが外の固体塩中に放出される例が報告されている。「固相-固相」間のアニオン交換においてもLDH層内でのアニオンの拡散が伴うため、一定の時間をかけてアニオン交換が進行し、二酸化塩素ガスの徐放を実現するのに有用であると考えられる。なお、図3に示されるような塩素酸イオン含有LDH310における「固相-固相」間のアニオン交換反応を、ガス徐放に応用した前例は知られていない。 As described above, when LDH comes into contact with a solid salt, a solid-solid anion exchange reaction proceeds and anions derived from the solid salt are inserted between the LDH layers, while the anions between the LDH layers are transferred to the outer solid salt. There have been reports of the release of Anion exchange between "solid phases" also involves diffusion of anions in the LDH layer, so anion exchange proceeds over a certain period of time, which is useful for realizing sustained release of chlorine dioxide gas. It is believed that there is. There is no known precedent in which the anion exchange reaction between "solid phase-solid phase" in chlorate ion-containing LDH310 as shown in FIG. 3 is applied to sustained gas release.

塩素酸イオン含有LDH310を、固体反応剤320であるシュウ酸と接触した状態で、水蒸気を含む気体と接触させると、シュウ酸イオンとClO が、「固相-固相」間でアニオン交換され、シュウ酸の固体相に出てきたClO がシュウ酸によって還元されて二酸化塩素となり、ガスとして放出される。ここでシュウ酸は、シュウ酸アニオン(C 2-)を有する固体塩であるとともに、還元剤としても作用している。このように塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤(例えばシュウ酸)とを含有する複合材料は、二酸化塩素徐放剤として機能する。When the chlorate ion-containing LDH 310 is brought into contact with a gas containing water vapor while being in contact with oxalic acid, which is the solid reactant 320, oxalate ions and ClO 3 undergo anion exchange between the “solid phase and solid phase”. Then, ClO 3 that appears in the solid phase of oxalic acid is reduced by oxalic acid to become chlorine dioxide, which is released as gas. Here, oxalic acid is a solid salt having an oxalate anion (C 2 O 4 2− ) and also acts as a reducing agent. Such a composite material containing chlorate ion-containing LDH and a solid reactant (eg, oxalic acid) functions as a chlorine dioxide sustained release agent.

このとき、水蒸気を含有する気体における相対湿度を制御することにより、二酸化塩素ガスの徐放の開始のタイミングや徐放の進行速度を制御し得る。 At this time, by controlling the relative humidity in the gas containing water vapor, the timing of starting the sustained release of the chlorine dioxide gas and the rate of progress of the sustained release can be controlled.

この二酸化塩素ガス徐放の反応を反応式で表すと、以下のようになる。
[2ClO LDH+2H→[C 2-LDH+2CO
+2HO+2ClO↑ ・・・・(4)
ここで、[ ]LDHは、LDH層間に存在するアニオンであることを示している。
The reaction of this slow release of chlorine dioxide gas is represented by a reaction formula as follows.
[2ClO 3 ] LDH + 2H 2 C 2 O 4 →[C 2 O 4 2− ] LDH + 2CO 2
+2H 2 O+2ClO 2 ↑ (4)
Here, [ ] LDH indicates an anion existing between LDH layers.

塩素酸イオン含有LDHは、包接する塩素酸イオンが強酸である塩素酸の共役塩基であるため、平衡論上は、気体中の水蒸気及び二酸化炭素との反応によって、塩素酸や塩素系ガスを生成することはない。このため、大気中でも安定で、かつ保存も可能である。前述の固相-固相間でのアニオン交換反応によって、塩素酸イオン含有LDHに含まれる塩素酸イオンがLDHの外部にある固体反応剤に拡散して接触することではじめて、塩素酸イオンが二酸化塩素ガスへと還元される。 LDH containing chlorate ions is a conjugate base of chloric acid, in which the clathrate chlorate ions are a strong acid. Therefore, in terms of equilibrium, chloric acid and chlorine-based gas are generated by reaction with water vapor and carbon dioxide in the gas. never do. Therefore, it is stable even in the atmosphere and can be stored. Due to the above-mentioned anion exchange reaction between the solid phase and the solid phase, the chlorate ions contained in the chlorate ion-containing LDH diffuse and come into contact with the solid reactant outside the LDH. Reduced to chlorine gas.

気体中の水蒸気は、アニオンの拡散促進剤及びプロトン供給体として作用する。ここで、前述の固体反応剤であるシュウ酸は、分子内にプロトンを持っており、プロトン供給体としても作用する。このため、固体反応剤としてシュウ酸を用いた二酸化塩素徐放剤においては、水蒸気は主としてアニオン拡散に影響を与える因子となる。他方、固体反応剤としてシュウ酸塩などの塩を使用する場合には、水蒸気はプロトン供給体として作用し、同時にアニオンの拡散促進剤にもなる。 Water vapor in the gas acts as a diffusion promoter and proton donor for anions. Here, oxalic acid, which is the aforementioned solid reactant, has protons in its molecule and also acts as a proton donor. Therefore, in the chlorine dioxide sustained-release agent using oxalic acid as a solid reactant, water vapor is a factor that mainly affects anion diffusion. On the other hand, when a salt such as an oxalate is used as the solid reactant, water vapor acts as a proton donor as well as a diffusion promoter for anions.

(実施の形態3)
本実施形態に係る二酸化塩素徐放剤は、大気中の水蒸気成分と反応するという原理を利用しているため、使用までは大気との接触を避けるために包装体の形状にすることが好ましい。以下では、実施の形態3として、実施の形態2に係る二酸化塩素ガス系徐放剤を用いた包装体について説明する。
(Embodiment 3)
Since the chlorine dioxide sustained-release agent according to the present embodiment utilizes the principle of reacting with the water vapor component in the air, it is preferably in the shape of a package to avoid contact with the air until use. Below, as Embodiment 3, a package using the chlorine dioxide gas-based sustained-release agent according to Embodiment 2 will be described.

図4は、本実施形態に係る包装体を示す模式図である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a package according to this embodiment.

本実施形態に係る包装体400は、二酸化塩素ガス徐放剤を構成する塩素酸イオン含有LDH410及び固体反応剤420が、仕切り430で隔離されるとともに、包材440中に密封収容されたものである。ここで、二酸化塩素ガス徐放剤(410及び420)は、実施の形態2で説明した二酸化塩素ガス徐放剤である。該二酸化塩素ガス徐放剤は、そのまま用いてもよく、加工したり、ラッピング等のカバーを施したりして用いてもよい。 In the package 400 according to the present embodiment, the chlorate ion-containing LDH 410 and the solid reactant 420, which constitute the chlorine dioxide gas sustained release agent, are separated by a partition 430 and hermetically housed in a package 440. be. Here, the chlorine dioxide gas sustained release agents (410 and 420) are the chlorine dioxide gas sustained release agents described in the second embodiment. The chlorine dioxide gas sustained release agent may be used as it is, or may be used after being processed or covered by wrapping or the like.

実施の形態2で詳述したように、本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放剤は、大気中の水蒸気と反応することで二酸化塩素ガスを徐放するため、このように包装体400とすることにより、使用直前まで大気中の水蒸気との接触を避けることができる。また、二酸化塩素ガス徐放剤を包装体400とすることで、その成分である固体反応剤420が、大気中の二酸化炭素、水、酸素との接触によって変質することも避けられる。 As described in detail in Embodiment 2, the chlorine dioxide gas sustained-release agent according to this embodiment releases chlorine dioxide gas slowly by reacting with water vapor in the atmosphere. Thus, contact with atmospheric water vapor can be avoided until immediately before use. Moreover, by using the chlorine dioxide gas sustained-release agent as the package 400, it is possible to prevent the solid reactant 420, which is a component of the package 400, from deteriorating due to contact with carbon dioxide, water, and oxygen in the atmosphere.

包材440の材質は、二酸化塩素ガス徐放剤の各成分と反応せず、二酸化炭素・水・酸素などの透過を妨げるガスバリアー性を有し、通常の保存の仕方で破壊しないものであれば限定されない。例示的には、アルミラミネートフィルムの周縁部を融着封止した密封バッグ、包材密栓されたガラス容器、ポリエチレン容器である。図4では、包材440が密封バッグ(開口部融着済み)であるが、包材の形状、構造及び大きさ等は、所定量の二酸化塩素ガス徐放剤を収容でき、その徐放性を所定期間にわたって保持できるガスバリアー性を有するものであれば限定されない。 The material of the packaging material 440 should not react with each component of the chlorine dioxide gas sustained-release agent, have gas barrier properties to prevent permeation of carbon dioxide, water, oxygen, etc., and should not be destroyed by normal storage methods. is not limited. Examples thereof include a sealed bag in which the periphery of an aluminum laminate film is fusion-sealed, a glass container sealed with a packaging material, and a polyethylene container. In FIG. 4, the packaging material 440 is a sealed bag (with the opening already fused). It is not limited as long as it has a gas barrier property that can hold for a predetermined period of time.

二酸化塩素ガス徐放剤は、実施の形態2で説明したように、塩素酸イオン含有LDH410と固体反応剤420とを備えるため、包材440内に仕切り430等の隔壁などを隔てて収容し、包装体とすることが好ましい。図4では、塩素酸イオン含有LDH410と固体反応剤420とが同一の包材440に収容されている様子を示すが、必要に応じて、塩素酸イオン含有LDH410と固体反応剤420とを各々、別個の包材に保存し、使用前に開封して接触させる方法もとりうることは、言うまでもない。 As described in Embodiment 2, the chlorine dioxide gas sustained release agent comprises the chlorate ion-containing LDH 410 and the solid reactant 420. A package is preferred. FIG. 4 shows that the chlorate ion-containing LDH 410 and the solid reactant 420 are housed in the same packaging material 440. If necessary, the chlorate ion-containing LDH 410 and the solid reactant 420 are It goes without saying that a method of storing in a separate packaging material and opening and contacting it before use is also possible.

包装体400は、包材440内を、真空、不活性ガス雰囲気、水を含まない乾燥雰囲気及び減溶状態からなる群から少なくとも1つ選択される状態とすることが、二酸化塩素ガス徐放剤の保存安定性を向上させる点で好ましい。 In the packaging body 400, the inside of the packaging material 440 is in a state selected from at least one of the group consisting of a vacuum, an inert gas atmosphere, a dry atmosphere containing no water, and a reduced solubility state. It is preferable in terms of improving the storage stability of.

なお、本明細書において、「減容状態」とは、可撓性を有する包材について、吸引や減圧装置等による包材中からの気体の排出によって、包材の容積を満充填時の半分以下に減少させた状態を意味する。他方、「真空」とは、可撓性を有さない包材について、大気圧から減圧された状態(大気圧よりも低い圧力)を意味する。また、「不活性ガス雰囲気」とは、大気よりも酸素ガス及び二酸化炭素ガスの含有量が少ない雰囲気を意味し、「乾燥雰囲気」とは、相対湿度が50%以下の雰囲気を意味する。不活性ガス雰囲気の例としては、大気よりも窒素ガスの含有量を多くした窒素ガス雰囲気、大気よりも希ガスの含有量を多くした希ガス雰囲気等が挙げられる。 In this specification, the term "reduced volume" refers to the volume of a flexible packaging material that is reduced to half of the volume when fully filled by discharging gas from the packaging material using a suction device or a decompression device. means a reduced state of: On the other hand, "vacuum" means a state of reduced pressure from atmospheric pressure (lower pressure than atmospheric pressure) for non-flexible packaging materials. The term "inert gas atmosphere" means an atmosphere containing less oxygen gas and carbon dioxide gas than the air, and the term "dry atmosphere" means an atmosphere with a relative humidity of 50% or less. Examples of the inert gas atmosphere include a nitrogen gas atmosphere having a higher nitrogen gas content than air, a rare gas atmosphere having a higher rare gas content than air, and the like.

包装体400の例示的な製造方法を説明する。
例えば、不活性ガス雰囲気下で、開口を有する包材440中に二酸化塩素ガス徐放剤となる塩素酸イオン含有LDH410及び固体反応剤420を仕切り430を介して入れ、該開口を融着等で封止する方法で包装体400を形成する方法が採用できる。また、例えば、開口を有する包材440中に二酸化塩素ガス徐放剤を入れ、包材440中を減圧して真空状態にした後、該開口を融着等で封止する方法で包装体400を形成する方法も採用できる。なお、包材440中を真空又は不活性ガス雰囲気又は乾燥雰囲気とする方法はこれに限定されず、当業者が通常想起し得るあらゆる方法を採用できる。
An exemplary method of manufacturing the package 400 will now be described.
For example, in an inert gas atmosphere, the chlorate ion-containing LDH 410 as a chlorine dioxide gas sustained release agent and the solid reactant 420 are placed in a packaging material 440 having an opening through a partition 430, and the opening is closed by fusion bonding or the like. A method of forming the package 400 by a sealing method can be adopted. Alternatively, for example, a chlorine dioxide gas sustained release agent is placed in a packaging material 440 having an opening, the packaging material 440 is decompressed to create a vacuum state, and then the opening is sealed by fusion bonding or the like. can also be employed. It should be noted that the method of creating a vacuum, an inert gas atmosphere, or a dry atmosphere in the packaging material 440 is not limited to this, and any method conceivable by those skilled in the art can be adopted.

このようにして得られた包装体400は、通常の室温下、大気中で保存が可能であるが、冷蔵庫や冷凍庫に保存することを妨げるものではない。 The package 400 obtained in this way can be stored in the atmosphere at normal room temperature, but this does not preclude storage in a refrigerator or freezer.

(実施の形態4)
実施の形態4として、実施の形態2に係る二酸化塩素ガス徐放剤、又は実施の形態3に係る包装体を用い、二酸化塩素ガスを徐放する方法について説明する。
(Embodiment 4)
As Embodiment 4, a method for gradually releasing chlorine dioxide gas using the chlorine dioxide gas sustained release agent according to Embodiment 2 or the package according to Embodiment 3 will be described.

二酸化塩素ガス徐放剤を用いた二酸化塩素ガスの徐放方法は、該徐放剤に、水蒸気を含有する気体を接触させるステップを包含する。これは、上述したように、大気中の水蒸気成分を介した固体反応剤と塩素酸イオン含有LDHとの間での「固相-固相アニオン交換反応」を起こすためのものである。 A chlorine dioxide gas sustained release method using a chlorine dioxide gas sustained release agent includes the step of contacting the sustained release agent with a gas containing water vapor. This is for causing a "solid-solid anion exchange reaction" between the solid reactant and chlorate ion-containing LDH via the water vapor component in the atmosphere, as described above.

固相-固相間でのアニオン交換反応は、層内でのイオンやガス分子の拡散を伴うので、二酸化塩素ガスを長時間にわたって持続的に徐放できる。 Since the anion exchange reaction between solid phases involves the diffusion of ions and gas molecules within the layer, chlorine dioxide gas can be continuously released over a long period of time.

ここで、二酸化塩素ガス徐放剤として、実施の形態3に係る包装体400中に収容されたものを採用する場合には、徐放開始直前に包装体400を開封し、離隔されていた塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤とを接触させた後、水蒸気を含む気体に接触させればよい。 Here, when the chlorine dioxide gas sustained release agent housed in the package 400 according to Embodiment 3 is employed, the package 400 is opened immediately before the sustained release is started, and the separated chlorine gas is released. After the LDH containing acid ions and the solid reactant are brought into contact with each other, they may be brought into contact with a gas containing water vapor.

水蒸気を含む気体に二酸化塩素ガス徐放剤を接触させるステップに先立って、塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤とを混合する場合には、包材中で塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤の間にある隔壁を取り除いて振り動かしたり、包材を開封した後、両者を機械的に撹拌したり、ペッパーミルのような装置で粉砕混合したりするなど、当業者が想起可能なあらゆる混合方法が適用できる。 When the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant are mixed prior to the step of contacting the chlorine dioxide gas sustained-release agent with the gas containing water vapor, the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant are mixed in the packaging material. Any mixing method that can be imagined by those skilled in the art, such as removing the partition between them and shaking them, mechanically stirring the two after opening the packaging material, pulverizing and mixing with a device such as a pepper mill, etc. is applicable.

二酸化塩素ガス徐放剤の水蒸気を含む気体への接触には、両者が接することが保障される限り任意の方法を適用できる。例示的には、ガラスバイアル瓶やガラス筒内に二酸化塩素ガス徐放剤を配置し、二連球ゴムのような手動式エアーポンプや、ボンベ、加湿器等と組み合わせたエアーポンプ等により水蒸気を含む気体を供給する方法が挙げられる。 Any method can be applied to the contact of the chlorine dioxide gas sustained-release agent with the gas containing water vapor as long as contact between the two can be guaranteed. As an example, a chlorine dioxide gas sustained release agent is placed in a glass vial bottle or a glass cylinder, and water vapor is generated by a manual air pump such as a double ball rubber, an air pump combined with a cylinder, a humidifier, etc. A method of supplying a gas containing

水蒸気を含む気体に二酸化塩素ガス徐放剤を接触させるステップに続いて、発生した気体を吸着・除去剤等(以下、吸着剤)に接触させ、不純物を吸着させるステップを行ってもよい。 Following the step of contacting the gas containing water vapor with the chlorine dioxide gas sustained release agent, a step of contacting the generated gas with an adsorption/removal agent or the like (hereinafter referred to as an adsorbent) to adsorb impurities may be performed.

本実施形態に係る二酸化塩素ガス発生方法では、副反応が生じたり、塩素酸イオン含有LDHの層間に取り込まれた不純物成分(合成に使用した塩素酸塩由来のもの)が放出されたりして、Clなど目的としない不純物が混入する場合が想定される。この場合でも、発生したガスを吸着剤に接触させることによって、不純物成分を除去できる。In the method for generating chlorine dioxide gas according to the present embodiment, side reactions occur, and impurity components (derived from the chlorate used for synthesis) taken in between the layers of the chlorate ion-containing LDH are released, It is assumed that unintended impurities such as Cl 2 may be mixed. Even in this case, impurity components can be removed by bringing the generated gas into contact with the adsorbent.

吸着剤には、塩素と反応するアミン化合物であるグリシン、GABA(γアミノ酪酸)、タウリンなどのアミノ基を有する有機固体材料、亜塩素酸イオンを含む層状複水酸化物や亜塩素酸塩といった無機固体材料が使用されてもよい。また、吸着剤として作用する薬剤を、シリカゲルなどの担体に担持させたものが使用されてもよい。例えば、不純物成分がClの場合には、グリシン(HNCHCOOH)の粉末に通すことによって除去できる。吸着剤が固体材料である場合には、吸湿性が低く、潮解性、揮発性がないものが好ましい。前記の「亜塩素酸イオンを含む層状複水酸化物」は、例えば、上述した塩素酸イオン含有LDHの製造方法において、塩素酸イオンを含有させた溶液に代えて、亜塩素酸イオンを含有させた溶液を用いれば、製造され得る。Adsorbents include glycine, which is an amine compound that reacts with chlorine, GABA (γ-aminobutyric acid), organic solid materials having amino groups such as taurine, and layered double hydroxides and chlorites containing chlorite ions. Inorganic solid materials may also be used. A carrier such as silica gel supported with a drug that acts as an adsorbent may also be used. For example, if the impurity component is Cl2 , it can be removed by passing it through powdered glycine ( H2NCH2COOH ). If the adsorbent is a solid material, it preferably has low hygroscopicity, no deliquescence and no volatility. The above-mentioned "layered double hydroxide containing chlorite ions" is obtained, for example, by adding chlorite ions instead of the solution containing chlorate ions in the method for producing chlorate ion-containing LDH described above. can be manufactured using the above solution.

なお、実施の形態3で説明した包装体400を開封し、塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤とを接触させて二酸化塩素ガス徐放剤とした後、さらに吸着剤を二酸化塩素ガス徐放剤の後段に配置して不純物成分を除去してもよい。 After the package 400 described in Embodiment 3 is opened and the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant are brought into contact with each other to form a chlorine dioxide gas sustained release agent, the adsorbent is further used as a chlorine dioxide gas sustained release agent. may be placed in the latter stage to remove the impurity component.

(実施の形態5)
本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放剤は、水蒸気を含有する気体と触れることによって二酸化塩素を発生するため、実施の形態4でも例示したような、包装体400を開封して静置する方法によっても、二酸化塩素は大気中に徐々に拡散していくが、特定の空間内での効率的な拡散と濃度の均一化が必要な場合には、二酸化塩素の拡散を促進する装置を構成することが好ましい。
(Embodiment 5)
Since the chlorine dioxide gas sustained-release agent according to the present embodiment generates chlorine dioxide upon contact with a gas containing water vapor, the method of unsealing the package 400 and allowing it to stand still, as exemplified in the fourth embodiment. Chlorine dioxide gradually diffuses into the atmosphere even in the is preferred.

そこで、実施の形態5として、実施の形態2に係る二酸化塩素ガス徐放剤を用いた二酸化塩素ガスを徐放する装置について説明する。
図5は、二酸化塩素ガスを徐放する徐放装置を示す模式図である。
Therefore, as Embodiment 5, an apparatus for slowly releasing chlorine dioxide gas using the chlorine dioxide gas sustained release agent according to Embodiment 2 will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a sustained release device for slowly releasing chlorine dioxide gas.

本実施形態に係る徐放装置500は、少なくとも、雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給部510と、雰囲気ガス供給部510から供給された雰囲気ガスにより二酸化塩素ガスを徐放する二酸化塩素ガス徐放部520とを備える。図5に示す徐放装置500は、二酸化塩素ガス徐放部520から徐放された二酸化塩素ガスに含まれる可能性のある不純物成分を除去するための不純物除去部530をさらに備えるが、これは必要に応じて用いられるものである。 The sustained release device 500 according to the present embodiment includes at least an atmospheric gas supply unit 510 that supplies an atmospheric gas, and a chlorine dioxide gas sustained release unit that slowly releases chlorine dioxide gas from the atmospheric gas supplied from the atmospheric gas supply unit 510. 520. The sustained release device 500 shown in FIG. 5 further includes an impurity removal section 530 for removing impurity components that may be contained in the chlorine dioxide gas sustainedly released from the chlorine dioxide gas sustained release section 520. This is It is used as needed.

雰囲気ガス供給部510は、水蒸気を含有する気体を供給可能な任意の手段を採用できる。例示的には、二連球ゴムのような手動式エアーポンプ、ボンベ等があり得る。バッテリー等の電源があるならば、電動式のエアーポンプも利用可能で、エアーポンプを採用した場合には、加湿器等と組み合わせてもよい。雰囲気ガス供給部510は、水蒸気を含む気体に加えて、二酸化炭素を供給してもよい。 The ambient gas supply unit 510 can employ any means capable of supplying a gas containing water vapor. Illustrative examples include a manual air pump such as a twin ball rubber, a cylinder, and the like. If there is a power supply such as a battery, an electric air pump can also be used, and when an air pump is employed, it may be combined with a humidifier or the like. The atmospheric gas supply unit 510 may supply carbon dioxide in addition to the gas containing water vapor.

二酸化塩素ガス徐放部520は、少なくとも、実施の形態2に係る二酸化塩素ガス徐放剤を備える。二酸化塩素ガス徐放部520は、雰囲気ガス供給部510から供給される雰囲気ガスが二酸化塩素ガス徐放剤に接するようにチューブなどで接続されている。なお、二酸化塩素ガス徐放部520は、実施の形態3に係る包装体を徐放開始直前に開封し、取り出した二酸化塩素ガス徐放剤を配置するように構成してもよい。 Chlorine dioxide gas sustained release unit 520 includes at least the chlorine dioxide gas sustained release agent according to the second embodiment. The chlorine dioxide gas sustained release section 520 is connected with a tube or the like so that the atmospheric gas supplied from the atmospheric gas supply section 510 is in contact with the chlorine dioxide gas sustained release agent. Chlorine dioxide gas sustained release unit 520 may be configured such that the package according to Embodiment 3 is opened immediately before the sustained release starts, and the taken out chlorine dioxide gas sustained release agent is placed therein.

不純物除去部530は、二酸化塩素ガス徐放部520で発生したガスから、不要な成分(不純物成分)を吸着・除去する任意の手段を備える。このような手段としては、例えば、カラム等に充填された吸着剤が挙げられる。 Impurity removal section 530 has arbitrary means for adsorbing and removing unnecessary components (impurity components) from the gas generated in chlorine dioxide gas sustained release section 520 . Such means include, for example, an adsorbent packed in a column or the like.

不純物成分としては、塩素や酸成分が考えられる。塩素の吸着剤は前述の通りであるため、ここでは説明を省略する。酸成分の混入がある場合には、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸型LDH、消石灰、生石灰、ソーダ石灰、ポリビニルピリジン、アミノ基を有する有機化合物及びアミノ基で修飾されたシリカゲルからなる群から選択される少なくとも1つの材料を含有する吸着剤を用いる。Chlorine and acid components can be considered as impurity components. Since the chlorine adsorbent is as described above, the description is omitted here. If there is an acid component mixed, magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, carbonate-type LDH, slaked lime, quicklime, soda lime, polyvinylpyridine, amino group An adsorbent containing at least one material selected from the group consisting of an organic compound having an amino group and silica gel modified with an amino group is used.

本実施形態に係る二酸化塩素ガス徐放装置500の動作を説明する。
雰囲気ガス供給部510は、水蒸気を含有する気体を二酸化塩素ガス徐放部520に供給する。二酸化塩素ガス徐放部520では、供給された水蒸気成分を介した塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤との間での「固相-固相アニオン交換反応」が生じ、塩素酸の放出と該塩素酸の還元剤による還元とによって、二酸化塩素ガスが放出されることになる。
The operation of the chlorine dioxide gas sustained release device 500 according to this embodiment will be described.
Atmospheric gas supply unit 510 supplies gas containing water vapor to chlorine dioxide gas slow release unit 520 . In the chlorine dioxide gas sustained release section 520, a “solid phase-solid phase anion exchange reaction” occurs between the chlorate ion-containing LDH and the solid reactant via the supplied water vapor component, and chloric acid is released. The reduction of chloric acid with the reducing agent results in the release of chlorine dioxide gas.

不純物除去部530では、二酸化塩素ガス徐放部520からガスが供給され、該ガス中の不純物成分である塩素や酸成分が吸着剤によって除去される。これにより、徐放装置500からは、精製された二酸化塩素ガスが徐放されることになる。 In the impurity removal section 530, the gas is supplied from the chlorine dioxide gas sustained release section 520, and chlorine and acid components, which are impurity components in the gas, are removed by the adsorbent. As a result, purified chlorine dioxide gas is gradually released from the sustained release device 500 .

以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、これら実施例は、本発明の理解を容易にするための一助として示したものであり、決して本発明を限定するものではない。 EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. However, these examples are shown as an aid for facilitating understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention in any way.

[塩素系ガス成分の濃度測定方法]
実施例に先立って、徐放された二酸化塩素ガス濃度の測定方法について説明する。
[Method for measuring concentration of chlorine-based gas component]
Prior to the examples, a method for measuring the concentration of slowly released chlorine dioxide gas will be described.

二酸化塩素ガス濃度の経時変化を測定する場合には、検知管やガスセンサーによる測定が簡便である。しかしながら、検知管やガスセンサーは、不純物成分として混入する可能性のある塩素(Cl)に対しても反応するため、放出されたガスが二酸化塩素であるのか、塩素であるのか、あるいはその混合物であるのかが直ちに分離測定できない。そのため、通常は、捕集液を用いてガスを採集し、イオンクロマトグラフによる分析を行うといった手間や時間のかかる測定を行う必要があり、迅速な測定は困難であった。When measuring changes in the chlorine dioxide gas concentration over time, it is convenient to use a detector tube or gas sensor. However, since the detector tube and gas sensor also react to chlorine (Cl 2 ), which may be mixed as an impurity component, it is necessary to determine whether the released gas is chlorine dioxide, chlorine, or a mixture thereof. It cannot be separated and measured immediately. Therefore, usually, it is necessary to collect the gas using a collection liquid and perform a time-consuming and time-consuming measurement such as performing an analysis by ion chromatography, which makes rapid measurement difficult.

塩素のみを吸収する吸着剤で放出されたガスを前処理する方法が適用できるならば、この問題は解決できる。すなわち、適切な吸着剤を吸着管として検知管やガスセンサーの前に設置すれば、二酸化塩素のみを分離して濃度測定することが可能と考えた。 This problem can be solved if a method of pretreating the released gas with an adsorbent that only absorbs chlorine can be applied. In other words, we thought that it would be possible to separate and measure the concentration of chlorine dioxide only by installing an appropriate adsorbent as an adsorption tube in front of the detector tube or gas sensor.

しかしながら、このような吸着剤はこれまで知られておらず、まして適用された例も報告されていない。本発明者は、水質試験に使われているDPD(ジエチルパラフェニレンジアミン)法において、試験水中の二酸化塩素分析の際に、グリシンを予め試験水に添加し、含有される塩素を結合型塩素に変化させることによって、塩素を除いた二酸化塩素のみの分析が可能となることに注目し、固体粉末状態のグリシンをガス中の塩素の吸着剤として用いることができるのではないかとの考えに至った。そこで、このことを確認するために、以下の実験を行った。 However, such an adsorbent has not been known so far, much less its application has been reported. In the DPD (diethyl paraphenylenediamine) method used for water quality testing, the present inventor added glycine to the test water in advance when analyzing chlorine dioxide in the test water, and converted the contained chlorine into bound chlorine. By changing the concentration, it becomes possible to analyze only chlorine dioxide, excluding chlorine. . Therefore, in order to confirm this, the following experiment was conducted.

まず、粉末状態であるグリシン(富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬特級)をガラス管(内径5.6mmφ)に約1cm充填し、両側を脱脂綿で押さえたカラム(以下、グリシンチューブと称する)を作製し、検知管のガス導入側に気密性を保って接続した。次に、次亜塩素酸ナトリウム五水和物(NaClO・5HO、富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬一級)7mgを13.5mLのガラス瓶に入れ、相対湿度50%の窒素を流量100mL/分で流し、出てくるガスをテドラー(登録商標)バッグで採集した。そして、このガスを、通常の検知管、及びガス導入側にグリシンチューブを付加した検知管の2種類の検知管にそれぞれ導入し、測定を行った。First, a glass tube (5.6 mmφ in inner diameter) was filled with about 1 cm of powdered glycine (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent special grade), and a column (hereinafter referred to as a glycine tube) was pressed on both sides with absorbent cotton. and connected to the gas inlet side of the detector tube while keeping airtightness. Next, 7 mg of sodium hypochlorite pentahydrate (NaClO.5H 2 O, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent first grade) was placed in a 13.5 mL glass bottle, and nitrogen with a relative humidity of 50% was added at a flow rate of 100 mL. /min and the exiting gas was collected with a Tedlar® bag. Then, this gas was introduced into two types of detector tubes, a normal detector tube and a detector tube with a glycine tube added to the gas introduction side, and measured.

使用した検知管は、Cl用(ガステック製、8La)で、塩素(Cl)濃度の測定用であるが、成分は3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジンであり、二酸化塩素にも反応するものである。測定の結果、採集したガス中のClの濃度は、検知管(8La)のみの測定では、1.1ppmであったが、グリシンチューブを備えたものでは、全く検知されなかった。これはグリシンに塩素が化学吸着し、検出限度(0.05ppm)以下の濃度となったためと判断した。さらにガス中のCl濃度を4.0ppmと高くした場合も、グリシンチューブを備えたものでは、Clは全く検知されなかった。この結果から、4ppm程度までの濃度の塩素ガスは、上記仕様のグリシンチューブによって吸着除去されることがわかる。The detector tube used was for Cl 2 (manufactured by Gastech, 8La) for measuring chlorine (Cl 2 ) concentration. It also reacts with chlorine. As a result of the measurement, the concentration of Cl 2 in the collected gas was 1.1 ppm when measured only with the detector tube (8La), but was not detected at all with the glycine tube. It was determined that this was because chlorine chemically adsorbed to glycine and the concentration was below the detection limit (0.05 ppm). Furthermore, even when the Cl 2 concentration in the gas was increased to 4.0 ppm, no Cl 2 was detected in the one equipped with the glycine tube. From this result, it can be seen that chlorine gas with a concentration of up to about 4 ppm can be adsorbed and removed by the glycine tube with the above specifications.

一方、ClOを含むガスを作製し、同様な方法で分析して上記グリシンチューブの影響を調べた。On the other hand, a gas containing ClO 2 was prepared and analyzed in a similar manner to examine the effect of the glycine tube.

ClOを含むガスは、塩素酸カリウム(KClO、富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬特級)15mgにシュウ酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬特級)を19mg加え、蒸留水を1滴加えた混合物を、70℃に加熱したホットプレート上に置き、相対湿度50%の窒素を流量100mL/分で流し、出てくるガスをさらにNaClO溶液(2g/15mL)にバブルさせて通した後、テドラーバッグで採集して得た。この方法は、純度の高いClOを得る方法として知られており、NaClO溶液を用いたバブリングは、副反応によって生成する可能性のあるClをClOに変化させるためのものである。The gas containing ClO 2 was prepared by adding 19 mg of oxalic acid (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent special grade) to 15 mg of potassium chlorate (KClO 3 , manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent special grade), and adding distilled water. A drop of the mixture was placed on a hotplate heated to 70° C. and flushed with nitrogen at 50% relative humidity at a flow rate of 100 mL/min, and the emerging gas was bubbled further into the NaClO 2 solution (2 g/15 mL). After passing through, it was obtained by collecting with a Tedlar bag. This method is known as a method of obtaining highly pure ClO2, and bubbling with NaClO2 solution is for converting Cl2 that may be produced by side reactions into ClO2 .

得られたガスを、通常の検知管、及びガス導入側にグリシンチューブを付加した検知管の2種類の検知管のそれぞれに、100mLの量で2回導入することで、測定を行った。なお、今回の検知管は、ClO用(ガステック製、23M)を用いたが、成分は前述の検知管(8La)と同じく、3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジンであり、塩素にも反応する。Measurement was performed by introducing the obtained gas twice in an amount of 100 mL into each of two types of detector tubes, a normal detector tube and a detector tube with a glycine tube added to the gas inlet side. The detector tube used this time was for ClO 2 (23M, manufactured by Gastech), and the component was 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine, the same as the detector tube (8La) mentioned above. , also reacts with chlorine.

その結果、ガスの濃度は、検知管のみの測定では、1.3ppmとなり、グリシンを備えたものでは、1.1ppmとなった。グリシンチューブ使用の方が約15%程度、値が低くなっているが、これは、グリシン粉末の表面にClOが物理吸着したため、若しくは、グリシン粉末表面の吸着水分にClOが溶解したため、と思われる。As a result, the concentration of the gas was 1.3 ppm for the tube-only measurement and 1.1 ppm for the one with glycine. The value was about 15% lower when using the glycine tube, but this is because ClO2 was physically adsorbed on the surface of the glycine powder, or because ClO2 was dissolved in the water adsorbed on the surface of the glycine powder. Seem.

以上より、上記仕様の吸着管を備えたものでは、測定値を0.85の補正値で割ることによって、ClOの実際の濃度を推定できることがわかる。このように、グリシンチューブを用いることによって、ClOをClと分離して測定することが可能となった。なお、本実験では、ClOを含むガスを得る際に流す気体として、相対湿度を50%とした窒素を用いているが、相対湿度を50%とした空気を用いた場合も同様な結果が得られた。水蒸気を含む空気を流す方法を用いた測定は、実施例2で行われた。From the above, it can be seen that the actual concentration of ClO 2 can be estimated by dividing the measured value by the correction value of 0.85 with the adsorption tube of the above specifications. Thus, the use of the glycine tube made it possible to measure ClO 2 separately from Cl 2 . In this experiment, nitrogen with a relative humidity of 50% was used as the gas to flow when obtaining the gas containing ClO 2 , but similar results were obtained when air with a relative humidity of 50% was used. Got. Measurements using the method of flowing air containing water vapor were carried out in Example 2.

(実施例1)
炭酸型LDHとして、2価の金属イオンがMgイオン、3価の金属イオンがAlイオンであり、一般式MgAl(OH)(CO 2-0.5・2HOで示される市販の炭酸型層状複水酸化物(DHT-6、協和化学工業株式会社製、粒径分布約0.1~1μm、Mg/Alモル比2.99(±0.06))を使用した。以下、このLDHをCO 2-MgAl-LDH3と記載する。
(Example 1)
As the carbonate-type LDH, the divalent metal ions are Mg ions and the trivalent metal ions are Al ions, and are represented by the general formula Mg 3 Al(OH) 8 (CO 3 2− ) 0.5 ·2H 2 O. A commercially available carbonate-type layered double hydroxide (DHT-6, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., particle size distribution: about 0.1 to 1 μm, Mg/Al molar ratio: 2.99 (±0.06)) was used. Hereinafter, this LDH will be referred to as CO 3 2- MgAl-LDH3.

まず、特許第5867831号公報に記載の方法により、炭酸型LDHをCl型LDHに変換した。以下、合成手順を詳細に説明する。CO 2-MgAl-LDH3を250mg秤量して、三口フラスコに入れ、エタノール37.5mLを加えた。窒素フロー下(500mL/min)で、マグネチックスターラーを用いてこの懸濁液を撹拌しつつ、12.5mLの塩酸アルコール溶液(0.1mol/L)を滴下し、25℃で1時間、撹拌しつつ反応させた。その後、窒素フロー中で、孔径0.2μmのメンブレンフィルターを用いてろ過し、メタノールでろ物(残渣)を充分に洗浄した。ろ別したろ物(残渣)をフィルターごと直ちに減圧し、真空下で1時間以上乾燥した後、フィルターより掻きとって、白色粉末を得た。First, by the method described in Japanese Patent No. 5867831, carbonate-type LDH was converted to Cl-type LDH. The synthesis procedure will be described in detail below. 250 mg of CO 3 2- MgAl-LDH3 was weighed and placed in a three-necked flask, and 37.5 mL of ethanol was added. While stirring this suspension with a magnetic stirrer under nitrogen flow (500 mL/min), 12.5 mL of hydrochloric alcohol solution (0.1 mol/L) was added dropwise, and the mixture was stirred at 25°C for 1 hour. I reacted while doing it. After that, it was filtered using a membrane filter with a pore size of 0.2 μm in a nitrogen flow, and the filtrate (residue) was thoroughly washed with methanol. The filtered material (residue) was immediately evacuated together with the filter, dried under vacuum for 1 hour or more, and then scraped from the filter to obtain a white powder.

得られた白色粉末について、フーリエ変換赤外分光光度計(Perkin-Elmer Spectrum One,ATRアタッチメント)を用いて赤外吸収スペクトル(FTIRスペクトル)を測定したところ、1360cm-1の炭酸イオン(CO 2-)による吸収は見られなかった。また、粉末X線回折装置(Rigaku、RINT2200)による測定で、特許第5867831号公報に記載されたプロファイルと同様のものが得られた。さらに、SEM-EDS(JEOL、JSM6010LA)による分析で、Cl、Mg、Alの比率がほぼ予想値(1:3:1)と同じであった。これらの事実から、炭酸イオンが塩化物イオンにより置換されCl型LDHが得られた、と判断した。以下、このLDHをClMgAl-LDH3と記載する。When the infrared absorption spectrum (FTIR spectrum) of the obtained white powder was measured using a Fourier transform infrared spectrophotometer (Perkin - Elmer Spectrum One, ATR attachment), carbonate ion (CO 3 2 − ) showed no absorption. Further, a profile similar to that described in Japanese Patent No. 5867831 was obtained by measurement with a powder X-ray diffractometer (Rigaku, RINT2200). Furthermore, analysis by SEM-EDS (JEOL, JSM6010LA) showed that the ratio of Cl, Mg, and Al was almost the same as the expected value (1:3:1). Based on these facts, it was determined that Cl 2 -type LDH was obtained by replacing carbonate ions with chloride ions. Hereinafter, this LDH will be referred to as Cl - MgAl-LDH3.

次いで、ClMgAl-LDH3から塩素酸イオン含有LDHを製造した。窒素雰囲気のグローブボックス中で、脱ガスしたイオン交換水25mLを、980mgのKClO(富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬特級)に加えて溶かし、KClO溶液を調製した。なお、脱ガスしたイオン交換水は、イオン交換水を沸騰後、窒素ガスをバブリングしつつ室温まで冷却して得られたもので、後述する他の実施例においても、同じ操作を行ったものを使用している。Next, a chlorate ion-containing LDH was produced from Cl - MgAl-LDH3. In a glove box with a nitrogen atmosphere, 25 mL of degassed ion-exchanged water was added to 980 mg of KClO 3 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent special grade) and dissolved to prepare a KClO 3 solution. The degassed ion-exchanged water was obtained by boiling the ion-exchanged water and then cooling it to room temperature while bubbling nitrogen gas. are using.

窒素雰囲気のグローブボックス中で、40mLのガラスバイアルに入れた122.8mgのClMgAl-LDH3に、前記KClO溶液を加えて密栓し、よく振り混ぜた後、超音波にて分散させた。ガラスバイアルを密栓したまま、2日間、窒素雰囲気中で保存した後、前述のグローブボックス中で、孔径0.2μmのメンブレンフィルターを用いてろ過し、脱ガスしたイオン交換水でろ物(残渣)を洗浄した。その後、試料が付着したメンブレンフィルターを、ろ物(残渣)が付着した側を内側にして2つ折りにし、フィルターごと減圧して、真空下で60分以上乾燥させたのち、メンブレンフィルターから掻きとり、白色の粉末状試料を得た。In a glove box in a nitrogen atmosphere, the above KClO 3 solution was added to 122.8 mg of Cl MgAl-LDH3 in a 40 mL glass vial, sealed, shaken well, and dispersed by ultrasonic waves. After storing in a nitrogen atmosphere for 2 days with the glass vial sealed, it was filtered using a membrane filter with a pore size of 0.2 μm in the glove box described above, and the filtered material (residue) was removed with degassed ion-exchanged water. washed. After that, the membrane filter with the sample attached is folded in half with the side with the filter material (residue) attached inside, and the filter is decompressed and dried under vacuum for 60 minutes or more, then scraped from the membrane filter, A white powdery sample was obtained.

白色の粉末状試料についてFTIRスペクトル測定を行った。その結果、925、970cm-1の塩素酸イオン(ClO )による吸収が見られた。ただし、FTIRのプロファイルからは、イオン交換などの操作の過程で取り込まれたと考えられるCO 2-が数%程度存在することも確認された。また、白色の粉末状試料のX線回折パターンは、層状複水酸化物に特徴的なものであった。さらに、SEM-EDS分析において、Mg:Al:Clのモル比は、3.1:1.0:0.97で、ClO LDH3(塩素酸イオン含有LDH)の組成とよく一致していた。FTIRの結果と総合すると、Cl成分は、ClO に由来すると考えられる。そのため、層構造を破壊することなく、アニオン交換が進行し、前記一般式(1)を満たすClO LDH3(塩素酸イオン含有LDH)が生成したと判断した。FTIR spectral measurements were performed on the white powdery sample. As a result, absorption due to chlorate ions (ClO 3 ) at 925 and 970 cm −1 was observed. However, from the FTIR profile, it was also confirmed that several percent of CO 3 2− presumed to have been taken in during operations such as ion exchange existed. Also, the X-ray diffraction pattern of the white powdery sample was characteristic of layered double hydroxide. Furthermore, in SEM-EDS analysis, the molar ratio of Mg:Al:Cl was 3.1:1.0:0.97, which was in good agreement with the composition of ClO 3 -LDH3 (chlorate ion-containing LDH). . Combined with the FTIR results, the Cl component is believed to be derived from ClO 3 . Therefore, it was determined that anion exchange proceeded without destroying the layer structure, and ClO 3 LDH3 (chlorate ion-containing LDH) satisfying the general formula (1) was produced.

次に、得られた塩素酸イオン含有LDHに所定量のシュウ酸(C)を加えて混合し、図6に示す装置を用いて、ClOの放出実験を行った。Next, a predetermined amount of oxalic acid (C 2 O 4 H 2 ) was added to and mixed with the obtained LDH containing chlorate ions, and a ClO 2 release experiment was performed using the apparatus shown in FIG.

図6は、実施例1で用いた装置及び実験系を示す模式図である。 6 is a schematic diagram showing the apparatus and experimental system used in Example 1. FIG.

塩素酸イオン含有LDHの粉末状試料(20mg)をガラス容器660に入れ、そこにシュウ酸(30mg)を加え、スパチラですり潰すようにして充分に混合し、混合試料650を得た。混合試料中シュウ酸は、ClO LDH3に対してモル比で5.9であった。図6に示すように、混合試料650を入れたガラス容器660には、空気の流入チューブ670と排出チューブ680の2つを備えたセプタムがセットされている。A powdery sample (20 mg) of chlorate ion-containing LDH was placed in a glass container 660 , oxalic acid (30 mg) was added thereto, and the mixture was thoroughly mixed by grinding with a spatula to obtain a mixed sample 650 . Oxalic acid in the mixed sample had a molar ratio of 5.9 to ClO 3 -LDH3 . As shown in FIG. 6, a glass container 660 containing a mixed sample 650 is set with a septum having two air inlet tubes 670 and an air outlet tube 680 .

次に、図6に示すように、コンプレッサー(又はエアーポンプ)610から送り込まれた空気を、相対湿度調整装置620に導入して相対湿度を調整し、流量計640でモニターしながらバルブ630で流量を調整して100mL/minの流量にした。 Next, as shown in FIG. 6, the air sent from the compressor (or air pump) 610 is introduced into the relative humidity adjustment device 620 to adjust the relative humidity, and the flow rate is adjusted by the valve 630 while being monitored by the flow meter 640. was adjusted to a flow rate of 100 mL/min.

次に、排出チューブ680から排出されたガスを、濃度センサー690としての二酸化塩素センサー(RAE System製ToxiRAE Pro(検出範囲は0.0-1.0ppm、分解能は0.03ppm))に導入して二酸化塩素の濃度測定を行った。測定間隔は、5分~10分毎の間で調節し、濃度の経時変化を測定した。空気の相対湿度は、最初の1時間までは、相対湿度50%としたが、その後80-90%へと増加させた。結果を図7に示す。 Next, the gas discharged from the discharge tube 680 is introduced into a chlorine dioxide sensor (ToxiRAE Pro manufactured by RAE System (detection range 0.0-1.0 ppm, resolution 0.03 ppm)) as the concentration sensor 690. Chlorine dioxide concentrations were measured. The measurement interval was adjusted between every 5 minutes and 10 minutes, and changes in concentration over time were measured. The relative humidity of the air was 50% relative humidity for the first hour, then increased to 80-90%. The results are shown in FIG.

図7は、実施例1におけるClO濃度の経時変化を示す図である。FIG. 7 is a graph showing changes in ClO 2 concentration over time in Example 1. FIG.

図7(a)は、測定開始から測定終了(120時間)までのClO濃度の経時変化を示す。図7(a)によれば、混合試料650は、本明細書で定義する徐放性を満たすことが分かった。図7(b)は、図7(a)における測定開始から12時間までの結果を拡大して示したものである。図7(b)によれば、空気と接した直後は、二酸化塩素は放出が検知されなかったが、2時間25分後より二酸化塩素のモニターで検知されるようになった。放出は、数日間続き、最大濃度(0.39ppm)の1/10(0.039ppm)になるまでの時間、すなわち潜時は、2時間40分程度であった。FIG. 7(a) shows the time course of the ClO 2 concentration from the start of the measurement to the end of the measurement (120 hours). According to FIG. 7(a), it was found that the mixed sample 650 satisfies the sustained release properties defined herein. FIG. 7(b) is an enlarged view of the results from the start of measurement to 12 hours in FIG. 7(a). According to FIG. 7(b), release of chlorine dioxide was not detected immediately after coming into contact with air, but was detected by the chlorine dioxide monitor after 2 hours and 25 minutes. The release continued for several days, and the time to reach 1/10 (0.039 ppm) of the maximum concentration (0.39 ppm), that is, the latency was about 2 hours and 40 minutes.

以上より、実施例1で得られた塩素酸イオン含有LDHは、固体反応剤(ここではシュウ酸)とともに、二酸化炭素及び水蒸気を含有する気体と接触することにより、二酸化塩素を徐放する徐放剤として機能することが示された。また、充分な潜時を有する徐放剤として機能することもわかった。さらに、図6に示す実験系により、図5を参照して説明した徐放装置が有効に機能することが示された。 As described above, the chlorate ion-containing LDH obtained in Example 1 is brought into contact with a gas containing carbon dioxide and water vapor together with a solid reactant (oxalic acid in this case), thereby gradually releasing chlorine dioxide. It was shown to function as an agent. It was also found to function as a sustained-release agent with sufficient latency. Furthermore, the experimental system shown in FIG. 6 demonstrated that the sustained release device described with reference to FIG. 5 functions effectively.

(実施例2)
実施例1と同様の方法で得られた塩素酸イオン含有LDHとシュウ酸との混合試料について、二酸化塩素の放出実験を行い、得られたガス中のClO成分の割合を調べた。図6に示した装置において、二酸化塩素センサー690の代わりに設置したテドラーバッグで排出されたガスを捕集し、このガス中の二酸化塩素濃度を検知管にて測定し、塩素との分離測定を試みた。
(Example 2)
A chlorine dioxide release experiment was conducted on a mixed sample of chlorate ion-containing LDH and oxalic acid obtained in the same manner as in Example 1, and the ratio of ClO 2 components in the resulting gas was investigated. In the apparatus shown in FIG. 6, the discharged gas is collected by a Tedlar bag installed instead of the chlorine dioxide sensor 690, the chlorine dioxide concentration in this gas is measured with a detector tube, and an attempt is made to separate it from chlorine. rice field.

混合試料650を入れたガラス容器660を、流入チューブ670と排出チューブ680とを備えたセプタムで栓をし、これに相対湿度90%に調節した空気を送り、数時間経過して排出ガスにClOが含まれることをガスモニターで確認した後に、20mL/minの流速にて20分間、テドラーバッグを用いて排出ガスの採集を行った。A glass vessel 660 containing a mixed sample 650 was capped with a septum having an inlet tube 670 and an outlet tube 680, and air conditioned at 90% relative humidity was passed through it. After confirming with a gas monitor that 2 was contained, exhaust gas was collected using a Tedlar bag at a flow rate of 20 mL/min for 20 minutes.

このガスについて、検知管としてClO用(ガステック製、23L)を用いて測定を行った。この検知管は、呈色成分として、2,2’-アジノ-ビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸) (ABTS)が含まれており、Clにも反応する。この検知管を使った測定に加え、ガス導入側にグリシンチューブを備えた検知管を使った方法でも測定を行った。該各検知管に、前記排出ガスを100mLの量で1回導入した結果、ガスの濃度は、検知管のみの測定では、0.55ppmを示し、グリシンチューブを備えたものでは、0.45ppmを示した。後者は、グリシン管による補正係数0.85で割って補正すると、0.53ppmとなり、検知管のみの測定値とほぼ等しくなった。This gas was measured using a detector tube for ClO 2 (manufactured by Gastech, 23L). This detector tube contains 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) as a coloring component and reacts to Cl 2 as well. In addition to the measurement using this detector tube, measurements were also performed using a detector tube equipped with a glycine tube on the gas inlet side. As a result of introducing 100 mL of the exhaust gas into each of the detection tubes once, the concentration of the gas was 0.55 ppm when measured only by the detection tube, and 0.45 ppm when the glycine tube was provided. Indicated. The latter is 0.53 ppm when corrected by dividing by the correction factor of 0.85 for the glycine tube, which is almost equal to the value measured by the detector tube alone.

以上の結果から、放出されたガスには、Clがほとんど含まれておらず、ClOが主成分であることが分かった。From the above results, it was found that the released gas contained almost no Cl 2 and was mainly composed of ClO 2 .

(実施例3)
放出実験において、窒素を雰囲気ガスにして実験を行った例を示す。
(Example 3)
An example in which nitrogen was used as the atmospheric gas in the release experiment is shown.

実施例1と同じ方法で合成した塩素酸イオン含有LDHを用いた。塩素酸イオン含有LDH(36mg)とシュウ酸(54mg)との混合試料に、雰囲気ガスとして相対湿度を90%に調整した窒素を用い、ClOの放出実験を行った。混合試料中のシュウ酸は、ClO LDH3に対してモル比で5.9であった。Chlorate ion-containing LDH synthesized in the same manner as in Example 1 was used. A mixed sample of chlorate ion-containing LDH (36 mg) and oxalic acid (54 mg) was subjected to a ClO 2 release experiment using nitrogen adjusted to a relative humidity of 90% as the atmospheric gas. Oxalic acid in the mixed sample had a molar ratio of 5.9 to ClO 3 -LDH3 .

装置構成並びにガス発生及び測定の条件としては、図6に示す装置のコンプレッサー610を窒素ボンベに変え、窒素ガスの相対湿度を90%に調整し、測定間隔を2分~5分毎の間で調節した以外は実施例1と同様にして、二酸化塩素の濃度測定を行った。結果を図8に示す。 As for the device configuration and gas generation and measurement conditions, the compressor 610 of the device shown in FIG. Chlorine dioxide concentration was measured in the same manner as in Example 1, except for the adjustment. The results are shown in FIG.

図8は、実施例3におけるClO濃度の経時変化を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing changes in ClO 2 concentration over time in Example 3. FIG.

窒素ガスと接した直後は、二酸化塩素は放出が検知されなかったが、約2時間後より二酸化塩素のモニターで検知されるようになり、一週間程度、放出が検出された。この結果から、COが雰囲気ガス中に含まれていない場合でも、二酸化塩素ガスが放出されるといえる。No release of chlorine dioxide was detected immediately after coming into contact with nitrogen gas, but after about two hours it became detectable with a chlorine dioxide monitor, and release was detected for about a week. From this result, it can be said that chlorine dioxide gas is released even when CO 2 is not contained in the ambient gas.

以上より、塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤(ここではシュウ酸)とを含有する二酸化塩素徐放剤は、水蒸気を含有する気体と接触することにより、二酸化塩素を徐放することが示された。 From the above, it is shown that a chlorine dioxide sustained-release agent containing LDH containing chlorate ions and a solid reactant (oxalic acid in this case) gradually releases chlorine dioxide upon contact with a gas containing water vapor. rice field.

(比較例1)
KClOとシュウ酸を混合し、水を加えて60-70℃で加熱することによってClOを発生させる方法は、良く知られているが、実施例1のように室温で、固相のみの条件でのClO発生の有無は不明であった。比較のため、前記各試薬を用い、実施例1のような実験条件でClOが放出されるかどうかを確認した。KClOとしては、実施例1のClO LDH3と同じモル数のClO を含むKClOを秤量して、使用した。
(Comparative example 1)
A method of generating ClO 2 by mixing KClO 3 and oxalic acid, adding water and heating at 60-70° C. is well known. The presence or absence of ClO 2 evolution under the conditions was unknown. For comparison, it was confirmed whether ClO 2 was released under the same experimental conditions as in Example 1 using each of the above reagents. As KClO 3 , KClO 3 containing the same number of moles of ClO 3 as ClO 3 LDH3 in Example 1 was weighed and used.

具体的には、KClOを6.9mg秤量して、13.5mLのガラス瓶に入れ、シュウ酸30mg加えて、すり潰すようにして充分に混合した混合試料650をガラス容器660に入れ、図6に示す装置を用いて二酸化塩素の濃度測定を行った。ガス発生及び測定の条件は、相対湿度を85-90%に調整した空気をガラス容器660に導入し、測定間隔を2-5分毎とし、19時間測定した以外は、実施例1と同様とした。Specifically, 6.9 mg of KClO 3 was weighed and placed in a 13.5 mL glass bottle, 30 mg of oxalic acid was added, and the mixed sample 650 was thoroughly mixed by grinding and placed in a glass container 660. The concentration of chlorine dioxide was measured using the device shown in . The gas generation and measurement conditions were the same as in Example 1 except that air adjusted to a relative humidity of 85-90% was introduced into the glass container 660, the measurement interval was every 2-5 minutes, and the measurement was performed for 19 hours. did.

その結果、19時間測定したが、濃度センサー690は、0.00ppmを示したままで、実施例1と異なり、ClOは検出されなかった。このことから、本発明の塩素酸イオン含有LDHと固体反応剤とが混合された徐放剤が、加熱等を伴わない通常の条件下で二酸化塩素を徐放することは、特異な現象であり、本発明者が新たに見出したものであることが示された。As a result, after 19 hours of measurement, the concentration sensor 690 remained at 0.00 ppm, and unlike Example 1, ClO 2 was not detected. From this, it is a peculiar phenomenon that the sustained-release agent in which the chlorate ion-containing LDH of the present invention and the solid reactant are mixed releases chlorine dioxide under normal conditions without heating or the like. , which was newly discovered by the present inventors.

本発明によれば、常温・大気中にて二酸化塩素ガスを徐放する無機固体材料として新規の層状複水酸化物を提供できる。本発明の層状複水酸化物は、取扱いが容易で、固体反応剤とともに用いることにより、安全かつコンパクトな二酸化塩素ガス徐放剤として機能し得る。本発明の層状複水酸化物は安全に得ることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a novel layered double hydroxide can be provided as an inorganic solid material that slowly releases chlorine dioxide gas at room temperature in the atmosphere. The layered double hydroxide of the present invention is easy to handle and can function as a safe and compact chlorine dioxide gas sustained release agent by using it with a solid reactant. The layered double hydroxide of the present invention can be obtained safely.

本発明の二酸化塩素徐放剤は、水蒸気を含有する気体に接することによって、二酸化塩素ガスを発生し、徐放性を有し、かつ初期放出濃度が抑制された特性を持つ。また、放出されるガス濃度は、層間に包接された二酸化塩素ガス源の割合にほぼ比例するため、二酸化塩素ガス濃度の制御が容易である。これらの特性のため、低濃度の二酸化塩素に長時間暴露するといった医療での消毒・滅菌用途の二酸化塩素ガス供給源として期待される。 The chlorine dioxide sustained-release agent of the present invention has the characteristics of generating chlorine dioxide gas upon contact with a water vapor-containing gas, exhibiting sustained release properties, and suppressing the initial release concentration. In addition, since the concentration of the released gas is approximately proportional to the ratio of the chlorine dioxide gas source enclosed between the layers, it is easy to control the chlorine dioxide gas concentration. Due to these properties, it is expected to be a chlorine dioxide gas supply source for medical disinfection and sterilization applications such as long-term exposure to low-concentration chlorine dioxide.

100、200、310、410 本発明の層状複水酸化物(LDH)又は塩素酸イオン含有LDH
110 層
120 アニオン(塩素酸イオン)
300 二酸化塩素徐放剤
320、420 固体反応剤
400 包装体
430 仕切り
440 包材
500 徐放装置
510 雰囲気ガス供給部
520 二酸化塩素ガス徐放部
530 不純物除去部
610 コンプレッサー又はエアーポンプ
620 相対湿度調整装置
630 調節バルブ
640 流量計
650 混合試料
660 ガラス容器
670 流入チューブ
680 排出チューブ
690 濃度センサー
100, 200, 310, 410 Layered double hydroxide (LDH) or chlorate ion-containing LDH of the present invention
110 layer 120 anion (chlorate ion)
300 Chlorine dioxide sustained release agent 320, 420 Solid reactant 400 Package 430 Partition 440 Packaging material 500 Slow release device 510 Atmospheric gas supply unit 520 Chlorine dioxide gas sustained release unit 530 Impurity removal unit 610 Compressor or air pump 620 Relative humidity adjuster 630 control valve 640 flow meter 650 mixed sample 660 glass container 670 inlet tube 680 outlet tube 690 concentration sensor

Claims (21)

塩素酸イオン(ClO )が層間に包接された層状複水酸化物と、固体反応剤とを備える、二酸化塩素ガスを徐放する徐放剤。 A sustained-release agent for slowly releasing chlorine dioxide gas, comprising a layered double hydroxide in which chlorate ions (ClO 3 ) are enclosed between layers, and a solid reactant. 前記層状複水酸化物は、下記一般式(1)で表される、請求項1に記載の徐放剤
R(OH)2(x+1){(ClO }・nH
・・・(1)
式(1)中、Qは2価の金属イオン、Rは3価の金属イオン、ZはClO 以外のアニオンである。また、式(1)中のx、g及びjはそれぞれ、1.8≦x≦4.2、0.01≦g≦1.0、0≦j<1.0を満たす数であり、nは環境の湿度により変化する数である。
The sustained-release agent according to claim 1 , wherein the layered double hydroxide is represented by the following general formula (1).
Q x R(OH) 2(x+1) {(ClO 3 ) g Z j }.nH 2 O
... (1)
In formula (1), Q is a divalent metal ion, R is a trivalent metal ion, and Z is an anion other than ClO 3 . Further, x, g, and j in formula (1) are numbers satisfying 1.8 ≤ x ≤ 4.2, 0.01 ≤ g ≤ 1.0, 0 ≤ j < 1.0, and n is a number that changes with the humidity of the environment.
前記一般式(1)において、
前記Qが、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+及びCa2+からなる群から選択される一種以上であり、
前記Rが、Al3+、Ga3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+及びNi3+からなる群から選択される一種以上である、
請求項2に記載の徐放剤
In the general formula (1),
Q is one or more selected from the group consisting of Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ and Ca 2+ ,
The R is one or more selected from the group consisting of Al 3+ , Ga 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Co 3+ and Ni 3+ ,
The sustained-release preparation according to claim 2.
前記一般式(1)において、前記QがMg2+であり、前記RがAl3+である、請求項3に記載の徐放剤 The sustained-release agent according to claim 3, wherein in the general formula (1), the Q is Mg2 + and the R is Al3 + . 前記一般式(1)において、前記Zは、OH、Cl、Br、I、F、NO 、ClO 、SO 2-、CO 2-、酢酸アニオン(CHCOO)、プロピオン酸アニオン(CHCHCOO)、乳酸アニオン(CH-CH(OH)-COO)、及びイセチオン酸アニオン(HOC2HSO )からなる群から選択される一種以上である、請求項2~4のいずれかに記載の徐放剤In the general formula (1), Z is OH , Cl , Br , I , F , NO 3 , ClO 4 , SO 4 2− , CO 3 2− , acetate anion (CH 3 COO ), propionate anion (CH 3 CH 2 COO ), lactate anion (CH 3 —CH(OH)—COO ), and isethionate anion (HOC2H 4 SO 3 ). 5. The sustained release agent according to any one of claims 2 to 4, which is the above. 前記層状複水酸化物と前記固体反応剤とは混合されている、請求項1~5のいずれかに記載の徐放剤。 The sustained release agent according to any one of claims 1 to 5, wherein the layered double hydroxide and the solid reactant are mixed. 前記固体反応剤は、還元性を有する固体であり、アニオンとカチオンとからなる化合物を含有する、請求項1~6のいずれかに記載の徐放剤。 The sustained release agent according to any one of claims 1 to 6, wherein the solid reactant is a reducing solid and contains a compound consisting of an anion and a cation. 前記固体反応剤は、シュウ酸、アスコルビン酸、ヒドロキノン及びそれらの塩、二価の鉄イオン及び/又は二価のスズイオンを含有する塩、並びに亜鉛、マグネシウム及び還元糖のうち少なくとも1つとイオン性固体との混合物、からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項1~7のいずれかに記載の徐放剤。 The solid reactant includes oxalic acid, ascorbic acid, hydroquinone and salts thereof, salts containing divalent iron ions and/or divalent tin ions, and at least one of zinc, magnesium and reducing sugar, and an ionic solid. The sustained release formulation according to any one of claims 1 to 7 , containing at least one selected from the group consisting of a mixture with 前記固体反応剤は、少なくともシュウ酸若しくはその塩を含有する、請求項1~8のいずれかに記載の徐放剤。 The sustained-release preparation according to any one of claims 1 to 8, wherein the solid reactant contains at least oxalic acid or a salt thereof. 前記固体反応剤は、前記層状複水酸化物に対してモル比で0.01以上500以下を満たす、請求項1~9のいずれかに記載の徐放剤。 The sustained release agent according to any one of claims 1 to 9 , wherein the solid reactant satisfies a molar ratio of 0.01 to 500 with respect to the layered double hydroxide. 請求項1~10のいずれかに記載の徐放剤を用いる、二酸化塩素ガスの徐放方法。 A method for sustained release of chlorine dioxide gas using the sustained release agent according to any one of claims 1 to 10 . 前記徐放剤を、水蒸気を含有する気体に接触させるステップを包含する、請求項11に記載の徐放方法。 12. The sustained release method of claim 11, comprising contacting the sustained release agent with a gas containing water vapor. 請求項1~10のいずれかに記載の徐放剤と、該徐放剤を密封収容する包材とを含む包装体。 A package comprising the sustained-release agent according to any one of claims 1 to 10 and a packaging material for hermetically housing the sustained-release agent. 前記包材内は、真空、不活性ガス雰囲気、乾燥雰囲気及び減容状態からなる群から少なくとも1つ選択される状態である、請求項13に記載の包装体。 14. The package according to claim 13, wherein the inside of said packaging material is in a state selected from at least one of the group consisting of a vacuum, an inert gas atmosphere, a dry atmosphere and a reduced volume state. 二酸化塩素ガスを徐放する装置であって、
雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給部と、
前記雰囲気ガス供給部から供給された前記雰囲気ガスにより二酸化塩素ガスを徐放する二酸化塩素ガス徐放部と
を備え、
前記二酸化塩素ガス徐放部は、請求項1~10のいずれかに記載の徐放剤を備える、装置。
A device for slowly releasing chlorine dioxide gas,
an atmospheric gas supply unit for supplying atmospheric gas;
a chlorine dioxide gas slow release unit for slowly releasing chlorine dioxide gas by the atmospheric gas supplied from the atmospheric gas supply unit;
A device, wherein the chlorine dioxide gas sustained release unit comprises the sustained release agent according to any one of claims 1 to 10 .
前記雰囲気ガス供給部は、水蒸気を含有する気体を供給する、請求項15に記載の装置。 16. The apparatus according to claim 15, wherein said atmospheric gas supply unit supplies a gas containing water vapor. 前記二酸化塩素ガス徐放部にて放出された二酸化塩素ガスから不純物成分を除去する不純物除去部をさらに備える、請求項15または16に記載の装置。 17. The device according to claim 15 or 16 , further comprising an impurity removal section for removing impurity components from the chlorine dioxide gas released by said chlorine dioxide gas slow release section. 前記不純物除去部が、不純物として混入する塩素(Cl)を吸着する吸着剤を備える、請求項17に記載の装置。 18. The device according to claim 17, wherein the impurity removal section includes an adsorbent that adsorbs chlorine ( Cl2 ) mixed as an impurity. 前記吸着剤は、アミノ基を有する有機物固体である、請求項18に記載の装置。 19. The apparatus of claim 18, wherein said adsorbent is an organic solid having amino groups. 前記不純物除去部が、不純物として混入する酸成分を吸着する吸着剤を備える、請求項17に記載の装置。 18. The device according to claim 17, wherein said impurity removal section comprises an adsorbent that adsorbs acid components mixed as impurities. 前記吸着剤は、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸イオンが層間に包接された層状複水酸化物、消石灰、生石灰、ソーダ石灰、ポリビニルピリジン、アミノ基を有する有機化合物及びアミノ基で修飾されたシリカゲルからなる群から少なくとも1つ選択される材料を含有する、請求項20に記載の装置。
The adsorbent includes magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, layered double hydroxide in which carbonate ions are enclosed between layers, slaked lime, quicklime, soda lime, 21. The device according to claim 20, containing at least one material selected from the group consisting of polyvinylpyridine, an organic compound having an amino group, and silica gel modified with an amino group.
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