JPH01236941A - アンモニアガス吸着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、活性炭を用いたアンモニア吸着剤で、特に気
相中のアンモニアガスの臭気除去に有効なものである。

〔従来の技術〕

活性炭は従来から広く悪臭成分の除去剤として使用され
ている。しかし、アンモニアガスは主要な悪臭成分の１
つであるが、活性炭だけでは吸着量が低いため、充分除
去できない。

そこで、活性炭に、硫酸のような無機酸、クエン酸やリ
ンゴ酸のような有機酸等の酸を添着してアンモニアガス
を吸着させるようにしたアンモニアガス吸着剤が既に開
発されている。しかし、これらは酸による中和反応によ
るものであるから、酸が消費されると効果もなくなり、
また再生も困難である。

（発明が解決しようとする課題） アンモニアガスは、特有の刺激臭を持ち粘膜を強く刺激
するので、気相中からアンモニアガスを簡易に除去する
ことが望まれている。

活性炭は無極性吸着剤として掻めて優れた物性をもって
おり、殆どすべてのガス状物質に高い吸着性を示す。し
かし、実用上の要請が強いにもかかわらず、−酸化炭素
、エチレン、笑気ガス（Ｎ１０）及びジメチルサルファ
イド（（ＣＨ３）よＳ）等の吸収性が乏しいことがよく
知られており、特にアンモニアガスはそのような特異性
が顕著なガスとしてよく知られている。一方近年、公害
或いは環境上の課題として低濃度のアンモニアガス除去
の要請が高まっている。

しかしながら、ガス中に濃度５００　ｐｐ＋ｓのアンモ
ニアが存在する場合における活性炭単体の常温の平１射
吸着量はせいぜい０，１ｗｔ％以下で、到底実用的な目
的は達しえない。

（課題を解決するための手段） アンモニアが塩化カルシウム（ＣａＣ１２）と反応して
、付加化合物（例えばＣａＣ１，・８Ｎ１］３）を生成
することが知られている。そこで活性炭に塩化カルシウ
ムを添着させたものを吸着剤とすれば、この付加化合物
をつくる性質と、活性炭の吸着性との相乗作用により、
ガス中のアンモニアガスを効率よく除去できるのではな
いかと考え、これについて検討した。その結果、塩化カ
ルシウム添着活性炭は無添着のものにくらべて著しく高
い吸着性を示し、更に特定範囲の添着量を有する場合は
特に好ましい結果が得られた。特にアンモニアガス濃度
が低い状態でその比率が高くなることが認められた。

更にアンモニアガスを吸着した塩化カルシウム添着活性
炭を１００〜１５０°Ｃに加熱することにより、容易に
アンモニアガスの脱着が可能であり、かつ脱着後の塩化
カルシウム添着炭は性能劣化がみられず、繰り返し使用
できることを確かめで本発明に到達した。

すなわち、活性炭に塩化カルシウムを添着せしめてなる
気相中のアンモニアガス吸着剤である。

以下、本発明について詳しく説明する。

ここで使用する活性炭は、通常１ｇ当たり数百＋ｒｒ或
いはそれ以上の大きな表面積を有し、高い吸着性を示す
炭素材料であれば広範囲に使用できる。

活性炭の原料は通常ヤシ殻または木材等の炭化物、或い
は石炭等が使用されるが、何れでもよく、また賦活法も
水蒸気或いは二酸化炭素により高温でまたは塩化亜鉛、
リン酸、濃硫酸処理等いづれの方法により得られたもの
でもよい。

また形状は破砕炭、造粒炭或いは顆粒炭の何れでも効果
は認められるが、圧損失及び入替等取扱上造粒炭または
活性炭を添着したシート状吸着層が好ましい、造粒炭は
常法にしたがって、炭素材料１００部に３０〜６０部の
石油ピッチ或いはコールタール等をバインダーとして加
え混和成型後賦活して調整される。

塩化カルシウムを活性炭に添着させるには塩化カルシウ
ム水溶液に活性炭を浸漬し、濾過、乾燥する方法が最も
容易である。しかし、この方法で添着できる量は通常４
０ｗｔ％程度迄であるから、活性炭は極めて広範囲の物
質に対して高い吸着性を示すが、メタノール、エタノー
ル、−酸化炭素、エチレン、笑気ガス（Ｎｅｏ）　、ジ
メチルサルファイド等に対する吸着性が低い。活性炭担
体のアンモニアガスに対する平衡吸着量は、ガス濃度５
００ｐｐｍの場合、０．０７〜０．１ｗｔ％程度である
が、塩化カルシウムを添着させることにより、著しく上
昇し、例えば塩化カルシウム添着率約３０％の場合、ア
ンモニー７吸着量１．５〜２゜０ｗｔ％に達する。これ
は塩化カルシウムとアンモニアの付加化合物（ＣａＣ１
□　・８ＮＨ，）によるものと考えられるが、同一の添
着率の場合でも活性炭の物性すなわちベンゼン吸着量、
比表面積等の相違により相当変わる点よりみて、本発明
にかかる吸着剤へのアンモニアガスの吸着は付加化合物
の生成と活性炭表面の吸着性の相乗作用による効果も大
きいものと考えられる。

本発明に使用する活性炭の塩化カルシウム添着量は特に
限定しない。しかし、実施例１に示すように、かかる吸
着剤をガス中のアンモニア除去に使用した場合の性能は
、アンモニアガスの平衡吸着量と密接な関係がある。し
かして、塩化カルシウム添着炭は無添着炭とくらべて著
しく高い吸着性を示すが、第１図に示した塩化カルシウ
ム添着量と等温吸着線の関係及び第２図の塩化力ルンウ
ム添着量とアンモニアガス吸着量の関係より、その効果
は添着量２０〜４０％の範囲が特に顕著であり、それ以
上になると、却って吸着性が低下することがわかる。こ
の原因は不明であるが、塩化カルシウム分子による活性
炭細孔の閉塞等の要因によるのではないかと考えられる
。

また、等温吸着線の形状を無添着の場合と添着した場合
を比較すると明らかなように、本吸着剤の効果は特にア
ンモニアガス濃度が２００〜３００ｆ）ｐ−以下の低４
度の場合に顕著である。従って、公害防止或いは環境中
のアンモニア臭の除去に適している。

悪臭防止法によればアンモニアガスの許容濃度は５ρ四
以下と定められている。このような掻めて低濃度のアン
モニアガスの除去は酸１図及び第３図に示した等温吸着
線の形状により明らかなように、活性炭のみでは掻めて
困難であるが、本吸着剤はこのような環境下において特
に効果的である。

アンモニアガスを吸着した塩化カルシウム添着活性炭は
加熱脱着が可能で、１５０　’Ｃ以上に３時間程度保持
することにより、容易に脱着・再生可能である。実施例
３に示したように１５０°Ｃ１３ｈｒ脱着した場合は略
完全に吸着能を回復し、繰り返し使用しても殆ど吸着能
力が低下しない。

本発明の吸着剤を使用して気相中のアンモニアガスを除
去する方法は特に限定しないが、二〜三本の吸着塔を一
本は吸着用に一本は脱着用、或いは一本は吸着用、他の
二本は脱着用というように、交互に或いはメリーゴーラ
ンド型に使用する方法が効果的である。

アンモニアの平衡吸着量は低温程大きいため、吸着温度
も低温程好ましいが、室温（２０〜３０’Ｃ）で充分使
用可能である。空間速度は特に限定しないが、破過曲線
の形状より６０／分程度が好ましい。

〔作用〕

本発明に係るアンモニアガス吸着剤では、塩化カルシウ
ムが添着された活性炭にアンモニアガスが吸着される。

これは、主として、塩化カルシウムがアンモニアと分子
化合物（ＣａＣｌ□　・８ＮＩ］、）を形成することに
よると考えられる。また、このアンモニアの吸着は、前
記分子化合物の生成に加えて６性炭表面の吸着性による
相乗作用も相当に寄与しているものと考えられる。

本発明に係るアンモニアガス吸着剤では、物理的吸着と
化学的吸着との相乗作用によって、高い吸着効果を示す
ばかりでなく、吸着能力の温度依存性が小さくなる。し
かも、何度も繰り返して再生使用が可能となる。

〔実施例〕

まず、以下の実施例に使用した原料活性炭（クラレケミ
カル社製ＣＧ）の主な物性の代表値を第１表に示す。

第１表 特　性　　　　　　　；ガス吸着用破砕炭標準粒度（メ
ツシュ）；ｌＯ〜２０ 充填密度（ｇ　／　ｍ　ｌ　）　　；　０．４００〜０
．４２０ベンゼン吸着（ｗｔ％）；４２．０ 前処理として、前記原料活性炭を、２０メンシユのふる
いにかけ、蒸留水で洗浄した後、１０７±３°Ｃで２４
時間以上乾燥した。次に、得られた活性炭を、種々の温
度の塩化カルシウム水溶液を活性炭に対して（１０ｍｌ
／ｇ−活性炭）の割合で加え、軽く撹拌しながら室温で
２４時間浸漬した。

浸漬後の活性炭を濾別し、１０７±３°Ｃで２４時間以
上乾燥した。これにより、塩化カルシウムを添着せしめ
た本発明に係る吸着剤を得た。

なお、活性炭への塩化カルシウム添着量は、次式によっ
て計算した。

添着塩化カルシウム！ｔ（ｇ） ＝乾燥後試料重量（ｇ） 一前処理済活性炭重メ（ｇ） 、Ｊ六 アンモニアガスを含む循環空気流内に、前記調整を行っ
た吸着剤を１時間放置し、循環空気流のアンモニアの初
期濃度と平衡濃度との差から試料吸着剤による吸着量を
求めた。吸＠温度は３０°Ｃであった。

アンモニアガスを吸着させた結果を第２表に示す。また
、それに基づく吸着等点線を第１図に示す。第２表では
、塩化カルシウム量は試料吸着剤に対する重量％で示さ
れ、アンモニア吸着量は、吸着剤１ｇに対するｍｍｏｌ
および塩化カルシウムを除いた吸着剤１ｇに対するｍｍ
ｏｌで示されている。第１図では、吸着等温線は、塩化
カルシウムを含んだ試料吸着剤１ｇ当たりの吸着量で表
されている。　　　　　　　　　　（以下、余白）第２
表 第２表および第１図から明らかなように、塩化カルシウ
ム添着率が増加するに従い、吸着量が多くなった。また
、塩化カルシウムを添着しない吸着剤と比較すると、ア
ンモニアが低濃度である領域で吸着量に太き（差が出て
、本発明に係る効果が顕著に現れた。

次に、活性炭量が０．５ｇの場合における結果を用いて
、塩化カルシウムの添着率とアンモニアガス吸着量との
関係を示すと、第２図のようになる。この結果から明ら
かなように、アンモニアガス吸着に及ぼす塩化カルシウ
ム添着率の影響は、３０％付近で最も大きくなった。

夫止ｆｌ工敲度ｎｕｎ− 前記実施例と同様に実施し、塩化カルシウム添着率を２
７．１％とした場合の温度変化の影響を調べた。吸着剤
の吸着結果を第３表に示す。また、吸着剤１ｇ当たりの
吸着量で表した吸着等点線を第３図に示す、なお、比較
例は、塩化カルシウムを添着していない活性炭である。

（余白） 第３表 以上の結果から明らかなように、塩化カルシウムを添着
していない吸着剤では温度変化に伴って吸着量が太き（
変化しているのに対し、本発明に係る吸着剤では温度変
化に係わらず常に良好な吸着効果が得られた。これは、
本発明に係る吸着剤では、物理的吸着のみならず化学的
吸着が有効に作用しているためであると考えられる。

災胤■１１再主法果Ｙ まず、吸着剤に、実施例１と同様にして、アンモニアガ
スを吸着させた。吸着温度は３０°Ｃであった。次に、
吸着剤を再生するため、アンモニアガスを吸着した吸着
剤を加熱乾燥した。乾燥条件は、１５０’Ｃ−３時間で
あった。

この吸着−再生を繰り返し、吸着量の変化を調べた。結
果を第４表と第４図に示す。

（以下、余白） 以上の結果から明らかなように、本発明に係る吸着剤で
は、５回の再生を行った後でも良好な吸着作用を示した
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、低濃度のアンモニアガスでも良好に吸
着できる安価で安全なアンモニアガス吸着剤を得ること
ができる。しかも、本発明によれば、吸着能力の温度依
存性が小さく、再生能力の高いアンモニアガス吸着剤を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１に係る、アンモニア４度と吸着量と
の関係を示すグラフである。第２図は、実施例１に係る
、塩化カルシウム添着率とアンモニア吸着量との関係を
示すグラフである。第３図は、実施例２に係る、アンモ
ニア濃度と吸＠量との関係の温度効果を示すグラフであ
る。第４図は、実施例３に係る、再生回数とアンモニア
吸着量との関係を示すグラフである。 特許出願人　クラレケミカル株式会社 代　理　人　弁理士　小川中　壽誰 第１図 ツノと二足βＪ（ｐｐｍ） 第２図 贋、乞汐必シの７益ｉγ′（Ｗｔｏｌ。）ｉ弓　　３　
　図 ５０　　　　ＴＯｏ　　　　　　　　　　５００　　４
０００７）ｙｌｆ二、Ｖ；＄／７（ｐｐｍ＞ 第４図 膚名←刀Ｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 活性炭に塩化カルシウムを添着せしめてなる気相中のア
   ンモニアガス吸着剤。