JPH04219137A - 空気浄化材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＯｘやＳＯｘやＯ３
ガスやＣＯガス等の有害ガスや、ＮＨ３をはじめとする
窒素化合物系ガス、Ｈ２Ｓをはじめとする硫黄化合物系
ガス、アセトアルデヒドをはじめとするカルボキシル基
系ガス、酢酸をはじめとするカルボン酸系ガス、ＣＯ２
ガス等を含有する汚染空気の浄化力を有する空気浄化材
に関する。本発明の空気浄化材は、例えば脱臭剤として
家庭用に、また例えば燃焼排ガス除去や有害ガスの清浄
を目的とした工業用に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】空気中の有害ガスは、各種の燃焼装置や
ガス洗浄装置や化学処理装置を用いて、その低減や発生
防止が図られている。しかし汚染された空気から、簡易
な設備を用いて、有害ガスを効率よく除去する方法は一
般化されていない。活性炭を用いる吸着法や、他の香料
を用いるマスキング法や、臭気ガスを化学反応させる化
学法は悪臭の処理に用いられている。しかし従来の脱臭
剤は、脱臭力が短期間で劣化するという問題点がある。

【０００３】繊維学会誌（繊維と工業）　Ｖｏｌ．４２
，Ｎｏ１２（１９８６），Ｐ１８〜Ｐ２６には、Ｆｅ（
第一鉄）化合物とアスコルビン酸とを溶液状態で反応さ
せて得られた錯体化合物が、窒素化合物系臭気ガスに対
して脱臭力を有することが述べられている。しかし本発
明者等の知見では、この錯体化合物は硫黄化合物系臭気
ガスに対する脱臭力が弱いという問題点がある。また本
発明者等の知見によると、後で述べる如く、この錯体化
合物は、金属と共存させないで用いると、脱臭力が短期
間で劣化するという問題点があり、またＮＯｘ，ＳＯｘ
，ＣＯ，ＣＯ２等の有害ガスの除去ができない。

【０００４】本発明者等は、鉄、マンガン等の金属にア
スコルビン酸等を接触させて、反応生成物を未反応の鉄
、マンガン等と共存させた組成物を発明し、先に特願平
１−２８０７７６号で特許出願した。この組成物は、安
価に簡易に製造できるし、また長期間に亘って使用して
も、空気浄化力が劣化し難い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は特願平１
−２８０７７６号の組成物を更に広範囲に研究して本発
明をなすに至った。即ち本発明は、特願平１−２８０７
７６号の組成物と同等のあるいは更に優れた空気浄化力
を有する、新たな空気浄化材の提供を課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、Ｆｅ，Ｍｎ
，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれ
る１または２以上の金属の化合物をオキシ多塩基酸類と
反応させて反応生成物を製造する。金属の化合物の種類
は特定するものではないが、上記の金属の硫酸塩や塩化
物や硝酸塩は、水溶性であるために、オキシ多塩基酸類
と溶液同志で反応させる事が可能で、従って反応生成物
が迅速に得られるために好ましい。本発明で、化合物は
高純度な品位のものを用いてもよいが、不純物を通常の
程度含有した化合物であってもよい。また例えば硫酸鉄
と硫酸マンガンの混合物の如く、２種以上の金属の化合
物の混合物であってもよい。

【０００７】本発明の金属の化合物には、更に、金属の
化合物の原料となる金属と酸との混合物が含まれる。例
えば鉄と硫酸との混合物にアスコルビン酸を反応させる
と、鉄と硫酸とで硫酸鉄が生成し、この硫酸鉄にアスコ
ルビン酸が反応して、硫酸鉄とアスコルビン酸とを直接
反応させた場合と同じ反応生成物が得られるが、これは
本発明の反応生成物に含まれる。

【０００８】本発明でオキシ多塩基酸類とは、アスコル
ビン酸あるいはＯＨ基とＣＯＯＨ基とをもったアスコル
ビン酸に類似した酸、あるいはこれ等の２種以上の混合
した酸をいう。ＯＨ基とＣＯＯＨ基とをもったアスコル
ビン酸と類似した酸としては、例えばグルコン酸、クエ
ン酸、酒石酸、タンニン酸、没食子酸等を挙げることが
できる。

【０００９】本発明で反応生成物は、反応生成物以外に
未反応の金属の化合物やアスコルビン酸等を含有するも
のであってもよい。即ち本発明では金属の化合物とアス
コルビン酸等とを溶液状態で混合して反応生成物を形成
することができるが、未反応の金属の化合物が残存して
も空気浄化力には支障はなく、また残存した未反応のア
スコルビン酸等は空気浄化材として使用の間に、後で述
べる金属を含む担持体の金属と反応して、空気浄化力を
有する反応生成物を形成し反応生成物の量が増加するた
めに、空気浄化力は一層強くなる。

【００１０】本発明では、比表面積の大きい立体成形物
である、金属を含む担持体に反応生成物を担持させる。 例えば金属の大きな塊は比表面積（表面積／重量）が小
さいために、反応生成物の担持量が少なく、好ましくな
い。また例えば平坦な金属板や金属箔では処理する汚染
空気との接触面積が小さく好ましくない。本発明では反
応生成物の担持量を多くし、かつ汚染空気との接触面積
を大きくするために、比表面積の大きい立体成形物を担
持体として用いる。

【００１１】平坦な金属箔を担持体として用いて空気浄
化材を製造し、後でこれを例えばハニカムに成形すると
、反応生成物がハニカム成形の工程で剥落するために望
ましくない。しかし金属箔から成形したハニカムは比表
面積の大きい立体成形物であり、反応生成物の担持量が
多く汚染空気との接触面積が大きいために、本発明に好
ましい担持体である。また粒状物は、集合すると比表面
積の大きい立体成形物となるために、本考案の担持体に
含まれる。本発明の担持体は比表面積は１ｍ２／ｋｇ以
上が望ましい。

【００１２】本発明では、後で述べる如く、担持体を構
成している金属を反応生成物と接触し共存せしめる。従
って担持体は金属のみで形成されていてもよいし、金属
と非金属とで構成されていてもよい。本発明者等は、鉄
粉と接着剤でスラリーを製造し、このスラリーをウレタ
ンフォームの三次元網目状骨格に塗着し、これを焼成し
たが、ウレタンフォームの骨格が焼失した、三次元網目
状の連通孔を有する多孔体である、鉄の焼結の担持体を
製造する事ができた。

【００１３】また本発明者等は、前記のスラリーをウレ
タンフォームの三次元網目状骨格に塗着し、これを焼成
することなく乾燥して、ウレタンフォームと鉄粉よりな
る、三次元網目状の連通孔を有する多孔体である担持体
を製造する事ができた。更に本発明者等は、ベントナイ
トのスラリーをウレタンフォームの三次元網目状骨格に
塗着し、更にアルミニウムを溶射して、ウレタンフォー
ムとベントナイトとアルミニウムの溶射層よりなる、三
次元に網目状の連通孔を有する多孔体である担持体を製
造する事ができた。本発明者等は上記の担持体にアスコ
ルビン酸と硫酸マンガンで製造した反応生成物を担持さ
せて空気浄化材を製造したが、何れも優れた空気浄化力
を備えていた。

【００１４】以上述べた如く、本発明の金属を含む担持
体には、非金属と金属とで構成された担持体が含まれ、
また非金属の種類が異なる各種の担持体や、非金属と金
属との結合状態が異なる各種の担持体が含まれる。三次
元に網目状連通孔を有する多孔体を担持体として用いる
と、三次元に網目状連通孔を有する空気浄化材が製造で
きるが、この空気浄化材は三次元網目状の連通孔に汚染
ガスを通過させる空気浄化用フィルターとしてそのまゝ
使用できるために好ましい。

【００１５】本発明で反応生成物を担持体に担持させる
に際しては、例えば溶液状態の反応生成物に担持体を浸
漬して、担持体の表面に反応生成物を塗着させてもよい
し、また溶液状態の反応生成物に接着剤を混合しこれを
担持体の表面に塗着させてもよい。また例えば溶液状態
の反応生成物を、加熱あるいは真空処理により脱水して
粉状の反応生成物とし、この反応生成物に例えばラテッ
クス等の有機バインダーを混合し担持体の表面に塗着さ
せてもよい。反応生成物を塗着した担持体は必要に応じ
て乾燥し、本発明の空気浄化材とする。

【００１６】本発明では反応生成物を製造する際に金属
の化合物を使用するが、後で述べる如く、化合物を構成
している金属は、担持体に含まれている金属と同種類の
金属であってもよいし、また異なる種類の金属であって
もよい。本発明で担持させる反応生成物の量は特に限定
するものではないが、本発明者等の知見によると、担持
体に含まれている金属１００ｇに対して乾燥状態で０．
５〜２０ｇの反応生成物を担持させると、格別の保守を
行わないで、長期間に亘って強い空気浄化力を有する空
気浄化材が得られる。

【００１７】また、反応生成物を担持体に担持させ、か
つ塩基を共存させると、ＳＯ２や　　Ｈ２Ｓ等の硫黄系
の汚染ガスに対して強い浄化力を有する空気浄化材とな
る。 塩基としてはＣａ（ＯＨ）２，ＮａＯＨ，Ｍｇ（ＯＨ）
２，ＫＯＨ等の一般的塩基性物質をそのまま用いること
ができるし、ＣａＣｌ２，ＭｇＯ，ＭｇＣｌ２等を水和
させたものを用いてもよい。これ等の塩基は、有機性溶
剤に混じて吹きつけたり、アルカリ性有機バインダー例
えば酢酸ビニール樹脂と共に吹きつけたりして配するこ
とができる。また反応生成物に直接塩基を混合しこの混
合物を金属に塗着させて共存させることもできる。

【００１８】また、水酸化鉄は硫化物系ガスの分解触媒
となるので、特に硫化物系ガスの脱臭を更に強化したい
時に好ましい。また塩基を更に共存させると、Ｈ２Ｓ→
Ｈ＋＋ＨＳ−→２Ｈ＋＋Ｓ２−の分解反応が進みやすく
、更に好ましい結果が得られる。水酸化鉄としては、市
販されているＦｅ（ＯＨ）２，Ｆｅ（ＯＨ）３でもよく
、あるいはアルカリ溶液、例えばＮａＯＨ，Ｃａ（ＯＨ
）２，Ｍｇ（ＯＨ）２等とＦｅＳＯ４，ＦｅＣｌ３，Ｆ
ｅＣｌ２等を混合し反応せしめて生成させた水酸化鉄で
も良い。

【００１９】硫化物はメチルメルカプタン、２硫化メチ
ルの吸収分解作用を向上させる。硫化物を組成物に配し
て組成物に含有させる方法としては、ＦｅＳ，ＭｎＳ，
ＺｎＳ，Ｎａ２Ｓ，等の硫化物粉末を組成物に添加して
もよく、又組成物または清浄化シートをＨ２Ｓガス雰囲
気においてＨ２Ｓを吸収させ、組成物中に硫化物として
析出させることも出来る。硫化物は微細なほどその効果
が大きく、Ｈ２Ｓガスを組成物に吸着させる方法が最も
効果が大きい。

【００２０】

【作用】既に述べた如く、繊維学会誌に記載された、Ｆ
ｅ（第一鉄）化合物とアスコルビン酸とを溶液状態で反
応させて得られた反応生成物は、窒素化合物系の臭気ガ
スに対して脱臭力を有するが、この反応生成物の脱臭力
は、使用と共に劣化し、長期間使用すると脱臭力は消滅
する。

【００２１】本発明者等は、上記の反応生成物を金属と
接触させておくと、長期間に亘って脱臭力が維持する事
、およびＮＯｘ，ＳＯｘ，ＣＯ，ＣＯ２等の有害ガスの
除去をする事がてきる事を知得した。また、上記の反応
生成物を金属と接触させた空気浄化材を用いて、大量の
臭気ガスを処理すると脱臭力は一旦は低減するが、脱臭
力が低減したこの空気浄化材は、清浄な空気と接触させ
る事により、あるいは加熱・加湿することにより、脱臭
力が再び回復する事を知得した。従って、反応生成物を
金属と接触させ共存させた本発明の空気浄化材は、使用
の間に清浄な空気と接触させあるいは加熱・加湿する事
により、長期間に亘って強い脱臭力を発揮する。

【００２２】反応生成物を金属と接触させ共存させてお
くと、脱臭力が長期間に亘って維持できる理由は必ずし
も詳かでないが、金属と接触していない従来の反応生成
物では、例えば脱臭に際してＦｅ（第一鉄）成分が酸化
すると錯体が変質して脱臭力を失うに至るが、本発明の
空気浄化材では反応生成物が酸化老化しても共存してい
る担持体に含まれている金属により再還元されて反応生
成物が変質しないで、あるいは再生されて維持される事
によると思われる。

【００２３】また反応生成物を金属と共存させた本考案
の空気浄化材の脱臭力が、例えば加熱・加湿により回復
する理由も詳かではないが、下記の如くに想考される。 即ち脱臭に際して反応生成物中の例えば鉄分は臭気成分
と化学反応して減少する。この際、共存している担持体
から反応生成物に供給される金属が不十分になると脱臭
力が減少する。しかし脱臭力が減少した本発明の空気清
浄材を加熱・加湿すると、共存している担持体から反応
生成物へ金属が円滑に供給されて、脱臭力が回復するに
至る。

【００２４】本発明者等は、広範囲の金属化合物や金属
について、反応生成物や担持体を構成するための適性に
ついて調査したが、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａ
ｌ，Ｃｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の金属
の化合物も、Ｆｅ（第一鉄）化合物と同様の反応生成物
を形成し、またＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ，
Ｃｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の金属も担
持体の構成金属として適当であることを知得した。

【００２５】本発明者等は更に、広範囲の有機酸につい
て反応生成物や空気浄化材を形成するための適性を調査
した結果、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、タンニン酸
、没食子酸もアスコルビン酸と同様に、反応生成物や空
気浄化材を製造するのに適していることを知得した。 尚これ等のオキシ多塩基酸類は高純なものでもよいが、
２種以上の混合酸でもよく、また不純物を含有する天然
物例えば果汁等であってもよい。

【００２６】

【実施例１】ＭｎＳＯ４　１モルを、アスコルビン酸を
０．５モル／リットルとグルコン酸を０．５モル／リッ
トル含有する２００ｃｃの溶液に溶解して、溶液状の反
応生成物を製造した。平均粒度が約１０μの鉄粉をＣＭ
Ｃの水溶液と混練してウレタンフォームの骨格に塗着し
て、これを焼成し、三次元に網目状の連通孔を有する鉄
の焼結多孔体を作成した。

【００２７】この鉄の焼結多孔体は１５０ｍｍ×１５０
ｍｍ×１０ｍｍで孔径が約３ｍｍであった。この鉄の焼
結多孔体を前記の溶液状の反応生成物に浸漬し、反応生
成物を十分に吸着させ、大気中で乾燥した。その後更に
Ｃａ（ＯＨ）２をエチルアルコールを用いて表面に吹き
つけて、本発明−１の空気浄化材を製造した。

【００２８】また比較例は、上記の溶液状の反応生成物
１リットルにバインダーとして合成ラテックス（日本ヘ
キスト社）を２０ｃｃ加え、空気浄化材の製造に用いた
と同じウレタンフォームに、反応生成物を塗着し、乾燥
した。

【００２９】図１は本実施例で使用した脱臭テスト器で
ある。１は５０リットルの密閉容器で、汚染ガスはガス
導入口４から密閉容器内に導入した。２は循環ファンで
密閉容器内のガスを矢印６方向に循環させる。本発明者
等は、前記の本発明−１の空気浄化材や比較材を、図１
のフィルター状組成物３の位置にセットして、その空気
浄化力を調査した。

【００３０】上記フィルター状組成物３中をガスを通過
させて、３０分後、容器１内のガスの除去率を下記式で
算出した。 除去率＝（初期ガス濃度−３０分後のガス濃度）／（初
期ガス濃度）×１００ 表１で１回目測定は、１０００ｐｐｍの臭気ガスを密閉
容器１内に導入し、３０分間ガスを循環させた際の除去
率である。表１で１０回目測定は、フィルター状のテス
トピースを３０分間ガス除去に使用し、次に１時間大気
に放置し、その後で密閉容器内に再度セットし、再度１
０００ｐｐｍの臭気ガスを導入し、３０分間ガスを循環
させる操作を１０回行った際の１０回目の除去率である
。表１で５０回目測定は、同様の操作を５０回行った際
の５０回目の除去率である。表１で大気中放置後は、脱
臭テストを５０回行ったテストピースを、５日間大気中
に放置し、その後前記の第１回目に相当する脱臭テスト
を行った際の除去率である。

【００３１】表１に脱臭テストに使用したガスと、その
際の脱臭力を比較して示した。担持体が金属を含有して
いない比較例では、５０回目除去率にみられる如く、脱
臭テストを５０回繰り返すと、脱臭力が大きく劣化する
。また劣化した脱臭力は、大気中放置後の除去率にみら
れる如く、再度回復する事がない。また比較例ではＳＯ
２ガスに対する脱臭力を有していない。

【００３２】

【表１】

【００３３】担持体が鉄の焼結の多孔体である本発明−
１は、脱臭テストを５０回繰り返しても、脱臭力に大き
な劣化はない。また脱臭力が低減しても、大気中に放置
する事によって、脱臭力は大凡元通りに回復する。尚本
発明−１の空気浄化材はＳＯ２ガスに対しても強い浄化
力を有していた。

【００３４】

【実施例２】ＦｅＳＯ４　０．３モル／リットルとアス
コルビン酸０．２モル／リットルとを反応させて反応生
成物を作り、その後Ｃａ（ＯＨ）２　０．４モルを添加
して、塩基性の反応生成物の溶液を作成した。実施例１
で用いたと同型の鉄の焼結多孔体を、この塩基性の反応
生成物の溶液に浸漬した後取出して乾燥した。その後更
にＨ２Ｓガスを１５０ｃｃ吸収させて、硫化物を形成さ
せた。 表２の本発明−２はこのようにして作成したフィルター
である。また表２の本発明−１は、実施例１の本発明−
１と同じ方法で作成したフィルターである。

【００３５】これ等のフィルターを図１のフィルターと
して用いて、メチルメルカプタンの除去率を調べた結果
を表２に示した。尚表２のメチルメルカプタン除去率は
、メチルメルカプタンの初期濃度が３０ｐｐｍのガスを
用いて、実施例１と同じ方法で測定した除去率である。 表２にみられる如く、硫化物を形成した本発明−２のフ
ィルターは、硫化物を共存しない本発明−１に比べて、
メチルメルカプタンの除去率が優れている。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】本発明によると、優れた空気浄化力を長
期間に亘って発揮する、空気浄化材が得られる。

【００３８】本発明の空気浄化材は、各種の有害ガスや
臭気ガスを含有する汚染空気の浄化に優れた効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

図１は、実施例で用いた脱臭テスト器の説明図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃ
   ｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の金属の化合
   物とオキシ多塩基酸類との反応生成物を、比表面積の大
   きい立体成形物であってＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ
   ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の
   金属を含む担持体に担持させた事を特徴とする、空気浄
   化材。
2. 【請求項２】Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃ
   ｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の金属の化合
   物とオキシ多塩基酸類との反応生成物を、比表面積の大
   きい立体成形物であってＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ
   ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の
   金属を含む担持体に塩基と共に担持させ共存させた事を
   特徴とする、空気浄化材。
3. 【請求項３】Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃ
   ｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の金属の化合
   物とオキシ多塩基酸類との反応生成物を、比表面積の大
   きい立体成形物であってＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ
   ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｖ，Ｃｏから選ばれる１または２以上の
   金属を含む担持体に塩基および／または水酸化鉄および
   ／または硫化物と共に担持させ共存させた事を特徴とす
   る、空気浄化材。
4. 【請求項４】金属の化合物が、金属の硫酸塩、塩化物、
   硝酸塩である、請求項１または２または３に記載の空気
   浄化材。
5. 【請求項５】比表面積の大きい立体成形物が、三次元に
   網目状の連通孔を有する多孔体である、請求項１または
   ２または３または４に記載の空気浄化材。