JPH04104812A

JPH04104812A - 吸着エレメント

Info

Publication number: JPH04104812A
Application number: JP2223632A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Tsujimoto; 聡一郎辻本; Takeshi Maeda; 武士前田; Tetsuya Takemoto; 哲也竹本
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1990-08-23
Filing date: 1990-08-23
Publication date: 1992-04-07

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、活性炭素を用いた溶剤回収装置、溶剤濃縮装
置、脱臭装置なとに使用できる吸着エレメントに関する
。

［従来の技術と発明か解決しようとする課題］吸着装置
には、活性炭素を含む吸着エレメントか使用されている
。この吸着エレメントの活性炭素は、処理ガス中に含ま
れ、かつ吸着処理すべき特定の成分に応して選択されて
いる。また、一般に、特定の成分の吸着効率を高めるた
め、一種類の活性炭素か使用されている。

しかしながら、前記処理ガス中に水分が共存する場合に
は、吸着エレメントの活性炭素に水分が吸着するので、
本来、吸着処理すべき特定の成分に対する吸着性か低ド
し、吸着装置の性能か大きく低下する。例えば、温度３
０℃、１１１対湿度６０％の空気は、２．　５　Ｘ　１
　（１’　ｐｐｍ　モノ水分ヲ＠ンている。そして、高
濃度の水分は、１１５性炭素の吸着性能を８しく低下さ
せる。第２図は、温度２５℃で、水分か共存する条件下
でのトリクロロエチレンに対する活性炭素（ＢＥＴ表面
積１　（１００ｍ’／ｇ）の吸着特性を示すグラフであ
る。第２図より明らかなように、相違湿度、水分濃度が
高くなるにつれて、活性炭素のトリクロロエチレンに対
する吸着能が著しく低下する。

そこで、従来、吸着装置においては、水分の悪影響を低
減するため、処理ガスの温度を高め、相対湿度を下げる
ことか行なわれている。しかしながら、この方法は、吸
着処理すべき特定の成分の沸点か低い場合や、吸着特性
が元来劣る成分を吸着処理する場合には、適用するのか
困難である。

すなわち、処理カスの温度を高めると、前記特定の成分
の吸着特性か低下し、本末の「］的を達成できない。

従って、本発明の目的は、水分の共存下でも、処理カス
中の被吸着成分に対して高い吸着能を保持する吸着エレ
メントを提供することにある。

［発明の構成］本発明は、活性炭素を含む吸着層と、この吸着層の一方
の面に配された、吸湿性活性炭素を含む吸湿層とで構成
されている吸着エレメントを提（ｊｊする。

前記吸着層に含まれる活性炭素としては、粒状炭、粉状
炭、繊維状活性炭のいずれであってもよいが、吸着速度
及び吸着能の大きな繊維状活性炭が好ましい。活性炭素
の比表面積は、通常、５００〜４０００　ｍ２／　ｇ　
、好ましくは７５０〜４０００ｍ２／　ｇ　％さらに好
ましくは１０００〜４０００ｍ’／ｇ程度である。繊維
状活性炭の繊維径は、通常、４０μｍ以下、好ましくは
８〜２０μｍ程度である。なお、繊維状活性炭は、ピッ
チ系、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系なとの炭素
繊維を賦活処理することにより得ることができる。

前記吸着層に含まれる活性炭素は、処理ガス中の特定の
被吸着成分に対して高い吸着能を示す。

一方、吸湿層に含まれる吸湿性活性炭素は、水分に対し
て高い除去能を示す。吸湿層に含まれる吸湿性活性炭素
としては、特に制限されないが、例えば、前記吸着層と
同様な活性炭素のように、細孔径の小さな活性炭素を酸
化処理し、親水性官能基を付与した活性炭素；吸湿性材
料を添着・担持した活性炭素なとか挙げられる。活性炭
素の酸化処理は、特に限定されないが、例えば、硝酸、
クロム酸なとの酸化性化合物による湿式酸化法、空気、
水蒸気なとの酸素含有物質による接触酸化法なとか挙げ
られる。接触酸化法、特に空気酸化法は、安価で容易な
処理法であるため好ましい。吸湿性ヰ（料としては、例
えば、塩化リチウム、臭化リチウムなとのリチウム塩、
塩化カルシウム、臭化カルシウムなとのカルシウム塩、
過マンガン酸塩、シリカケルなとのケイ素の酸化物、チ
タンの酸化物、活性アルミナ、セオライトなとを添着し
た活性炭素なとか挙げられる。吸湿性材料としては、シ
リカゲル、七オライド及び塩化リチウムか好ましい。

吸湿性活性炭素は、低湿度で大きな吸湿能を有するもの
か好ましく、相対湿度３０％で１０重１０６以上、特に
相対８度２０％以上で１０重量％以上の吸湿量を有する
活性炭素か好ましい。酸化処理度や添着量は、上記吸湿
特性を示す範囲内で選択できる。

前記吸着層と吸湿層は、それぞれ、フェルト状、ペーパ
ー状に成形された前記活性炭素、吸湿性活性炭素で構成
されているのか好ましい。特に、ペパー状に成形された
吸着層と吸湿層は、ハニカム構造に成形又はエンボス加
工されているのが好ましい。

そして、前記吸着層の一方の面には、前記吸湿層か配さ
れている。吸湿層を、吸着層の一方の面のうち処理ガス
の上流側、すなわち流入側に配するのか好ましい。この
場合、高濃度の水分を含む処理ガスを吸着処理すると、
吸湿層により、水分を除去できる。水分か除去された処
理ガス中の成分は、下流側、すなわち流出側の前記活性
炭素を含む吸着層により吸着処理できる。すなわち、吸
湿層と吸着層により、水分の除去と、処理ガス中の成分
の吸着とを機能分ｔｕしている。従って、高濃度の水分
を含む処理ガスであっても、前記水分による吸着性能の
低下を防止しつつ、前記吸着層により本来の吸着性能を
維持できる。なお、吸湿性活性炭素は、活性炭素を材料
としているので、通常、吸湿能のみならず、吸着能をも
有している。

前記吸湿層は、吸着層の内面又は外面、特に、吸着層の
上流側となる外面に配設されているのが好ましい。吸湿
層は、吸着層の一方の面に積層されているのが好ましい
。

前記吸着層と吸湿層とで構成された吸着エレメントは、
シート状に限らず、筒状などの立体形状であってもよい
。

このような吸着エレメントは、水分含有量の如何に拘ら
ず、種々の処理ガスを吸着処理できる。

処理ガス中の特定の成分は特に限定されるものではなく
、例えば、有機溶剤、悪臭成分が挙げられる。本発明の
吸着エレメントは、特に、水分の存在下で吸着性か低下
する成分を含む処理ガスに好適に適用される。このよう
な成分としては、例えば、フロン１１３、コ、、１．１
−）リクロロエタン、トリクロロエチレン、塩化メチレ
ンなどのハロゲン化炭化水素類１ヘキサンなどの炭化水
素類：アセトンなどのケトン類；酢酸メチル、酢酸エチ
ルなとのエステル類などが挙げられる。

本発明の吸着エレメントは、種々の吸着装置に適用でき
、例えば、吸着と脱着とを繰返す溶剤回収装置、溶剤濃
縮装置、脱臭装置などに好適に使用される。

第１図は本発明の吸着エレメントを用いた溶剤回収装置
の一例を示す概略構成図である。

この溶剤回収装置は、複数の吸着塔（Ｉａ）（ｌｂ）と
、これらの吸着塔（ｌａ）　（Ｉｂ）に設けられた吸着
エレメント（２ａ）　（２ｂ）とを有している。前記各
吸着ニレメン）　（２ａ）（２ｂ）は、繊維状活性炭か
らなる中空筒状吸着層（３ａ）　（３ｂ）と、これらの
筒状吸着層（３ａ）　（３ｂ）の上流側、すなわち外面
に積層された吸湿性繊維状活性炭からなる吸湿層（４ａ
）　（４ｂ）とで構成されている。

各吸着塔（ｌａ）　（ｌｂ）の上部には排出口（５ａ）
　（５ｂ）か形成されていると共に、各吸着塔（ｌａ）
　（Ｉｂ）の下部には、交互に開閉する第１の電磁弁（
８ａ）　（８ｂ）を介して、ブロア（６）により溶剤含
有処理ガスを供給する処理ガス供給ライン（７）と、こ
の処理カス供給ラインｑ）から分岐した処理ガス供給ラ
イン（７ａ）　（７ｈ）が接続されている。

また、各吸着塔（Ｉａ）　（ｌｂ）の上部には、それぞ
れ、脱着用の加熱媒体を供給する加熱媒体供給ライン（
９）が途中部で分岐して接続されている。これらの分岐
した加熱媒体供給ライン（９ａ）　（９ｂ）には、それ
ぞれ、前記第１の電磁弁（８ａ）　（８ｂ）と背反的に
開閉する第２の電磁弁（１０ａ）　（Ｉ　Ｏｂ）が設け
られている。

前記吸着塔（１８＞　（Ｉｂ）の上部には、アクチュエ
ータとしてのエアシリンダ（１，２ａ）（１２ｂ）が設
けられ、各エアシリンダ（１２ａ）　（１２ｂ）には排
出口（５ａ）　（５ｔ））を閉塞する弁体（ｌ　ｌａ）
　（ｌ　ｌｂ）か取付けられている。弁体（ｌｌａ）（
ｌｌｂ）は、吸着エレメント（２ａ）　（２ｂ）から吸
着成分を脱着するときに、排出口（５ａ）　（５ｂ）を
閉塞する。

加熱媒体により脱着したガス状の有機溶剤を回収するた
め、各吸着塔（Ｉａ）（ｌｂ）の下部には、それぞれ、
第３の電磁弁（１３ａ）　（１３ｂ）を介して、回収ラ
イン（１４ａ）　（１４ｂ）が接続されている。この回
収ライン（１４ａ）　（１４ｂ）は合流し、合流した回
収ライン（１４）は、冷却水等の冷媒で冷却されたコン
デンサ等の凝縮部（１５）に接続されている。この凝縮
部（１５）で液化された溶剤および加熱媒体はデカンタ
等の分離部（１６）で比重分離により分離され、有機溶
剤が回収される。また、前記凝縮部（１５）で液化しな
かったガス状の有機溶剤と分離部（１６）の気相とをリ
サイクルライン（１７）を通して処理ガス供給ライン（
７）ヘリサイクルしている。

このような溶剤回収装置では、発生源からの溶剤含有処
理ガスを、処理ガス供給ライン（７）に供給し、一方の
処理ガス供給ライン（７ａ）の第１の電磁弁（８ａ）を
開いて、一方の吸着塔（１ａ）に供給する。

この吸着塔（ｌａ）では、吸着エレメント（２ａ）によ
り溶剤含有処理ガスが吸着処理され、吸着処理後のガス
は、開放されたυ１出口（５ａ）から排出される。

吸肖塔（ｌａ）による吸着処理の間に、他ノｊの吸着塔
（１ｂ）では脱着操作か行なわれる。すなわち、他方の
処理ガス供給ライン（７ｂ）の第１の電磁弁（８ｂ）は
閉しられ、かつ排出口（５ｂ）が弁体（Ｉｌｂ）で閉塞
される。また、分岐した加熱媒体供給ライン（９ｂ）の
第２の電磁弁（ｉｏｂ）が開き、吸着塔（１ｂ）に供給
された加熱媒体により、吸着エレメント（２ｂ）に吸着
した成分を脱着させる。脱着した成分は、開かれた第３
の電磁弁（１３ｂ）　、回収ライン（１４）を通じて凝
縮部（１５）で凝縮される。凝縮した成分は、分離部（
１６）で分離され、溶剤として回収される。そして、上
記複数の吸着塔（ｌａ）　（Ｉｂ）による吸着操作と脱
着操作を交互に行なうことにより、連続的に溶剤を回収
できる。

なお、溶剤回収装置は、複数の吸着塔に限らす、１つの
吸着塔を有する装置であってもよい。

本発明の吸着エメレントは、洗浄装置、塗装工場、印刷
工場、化学工場、半導体上場、ドライクリーニング工場
なとから発生する溶剤含有処理ガス中の溶剤や、悪臭成
分を吸着処理する上で好適である。

［発明の効果］本発明の吸着エレメントは、水分の共存下でも、処理ガ
ス中の被吸着成分に対して高い吸着能を有する。

［実施例］以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する
。

実施例ＢＥＴ表面積が約１５００　ｍ’　／　ｇの石炭ピッチ
系活性炭素繊維（相対湿度３０％での吸湿量が約１重量
％）からなるフェルトを、充填密度６０幻／　ｍ’、厚
み１０ｃｍの円筒状に巻き、その上に、親水性官能基を
付与した活性炭素繊維（相対湿度３０％での吸湿量か約
１６重量％）を充填密度６０に’Ｊ　／　ｍ　、厚み４
ｃｍに円筒状に巻き、第１図に示すような吸着エレメン
トを作製した。なお、水性官能基を付与した活性炭素繊
維は、低賦活度の石炭ピッチ系活性炭素繊維を空気酸化
することにより得た。

前記吸着エレメントを、第１図に示すような水蒸気脱着
方式の溶剤回収装置の吸着塔に装着した。

処理ガスとして、１．０００ｐｐｌＴｌのフロン１１３
を含み、温度２５℃、相対湿度７５９６の溶剤含有処理
ガスを用いた。この処理ガスを風Ｒ２０ｍ″／分の条件
で供給したところ、吸着エレメントの中心での空塔速度
は０．１ｍ／秒であった。また、脱着用の水蒸気として
、１４０℃の加熱水蒸気を用いた。

そして、成層時間と脱着時間を最適化したところ、溶剤
回収１”か最大になる条件で、９９％という高い回収率
か得られた。なお、温度２５℃、相対湿度０％での１０
００１）ｔ）ｆｆｌのフロン１１３に対する前記吸着エ
レメントの上流側の吸湿性活性炭素繊維の平衡吸着率は
、吸着エレメントの下流側の活性炭素繊維の約１／２で
あった。

比較例ＢＥＴ表面積か約１５００　ｍ’　／　ｇの石炭ピッチ
系活性炭素繊維（相対湿度３０％での吸湿量か約１重量
９６）からなるフェルトを、充填密度６０　ｋＣＪ／　
ｍ”、厚み１４　ｃｍの円筒状に巻き、吸着エレメント
を作製した。

処理ガスとして、１．０００ｐｐｍのフロン］］３を含
み、温度２０℃、相対湿度７５％の溶剤含有処理ガスを
用いた。この処理ガスを風ｍ　２０　ｍ７／分の条件で
供給したところ、吸着エレメントの中心ての空塔速度は
Ｏ，］、ｍ／秒であった。また、脱着用の水蒸気として
、実施例と同しく、１４０℃の加熱水蒸気を用いた。

そして、成層時間と脱着時間を最適化したところ、溶剤
回収↓♀′が最大になる条件での回収率は（′）５９句
に過ぎなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸着エレメントを用いた溶剤回収装置
の一例を示す概略構成図、第２図は、温度２５℃で、水分か共存する条件ドてのト
リクロロエチレンに対する活性炭素（ＢＥＴ表面積］　
（ｉ　００　ｍ’　／　ｇ　）の吸着特性を示すグラフ
である。（ｌａ）（ｌｂ）・吸着塔、（２ａ）　（２ｂＬ＝吸ｊ
３−ｒ−レメンｌ−１（３ａ）　（３ｂ）　　吸着層、
（４ａ）　（４ｂ）−吸湿層、（５ａ）　（５ｂ）・・
・抽出口、

Claims

【特許請求の範囲】１、活性炭素を含む吸着層と、この吸着層の一方の面に
配された、吸湿性活性炭素を含む吸湿層とで構成されて
いる吸着エレメント。２、吸湿層が、親水性官能基が付与された活性炭素で構
成されている請求項１記載の吸着エレメント。３、吸湿層が、吸湿性材料を添着した活性炭素で構成さ
れている請求項１記載の吸着エレメント。４、吸湿層の吸湿量が、相対湿度３０％で１０重量％以
上である請求項１記載の吸着エレメント。５、活性炭素が、繊維状である請求項１記載の吸着エレ
メント。