JPH0435739A - 複合吸着材およびその製造方法 - 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、複鎖構造型粘土鉱物と亜鉛との複合結晶から
なる複合吸着材およびその製造方法に関するものである
。詳しくは、化学工場や、食品工場から発生した数多く
の臭気を含む複合悪臭ガス、自動車排ガス、家庭用の煙
草等からの悪臭ガス等を有効に除去できる複合吸着材と
その製造方法に関するものである。

〔従来技術〕

工場および家庭内から発生するアンモニアガスや、亜硫
酸ガス等の悪臭ガスを除去できる吸着材が従来から数多
く開発されている。これら吸着材は物理吸着を利用した
ものと化学吸着を利用したものに大別される。例えば、
化学吸着を利用したものには酸化亜鉛と水酸化亜鉛とか
らなる吸着材（特開平１−２０３０４０）が開示されて
おり、亜硫酸、メチルメルカプタン等の硫黄系化合物を
選択的に吸着することが知られている。

しかしなから、この吸着材は、アンモニア、アミン等の
窒素化合物に対する吸着性能か劣っているとともに、前
記硫黄系化合物に対しても吸着量は十分ではなかった。

物理吸着を利用したものには、ゼオライトおよび活性炭
を用いた吸着材（特開昭６２−３４５６５）あるいは粘
土を用いた吸着材（特開昭６３−２３６６２）が開示さ
れているか、ゼオライトおよび活性炭は、硫黄系、窒素
系両者に対して吸着作用があるものの、その吸着量が十
分ではなかった。また、粘土はアンモニア、アミン類等
の窒素化合物には優れた特性を示すが、硫化水素、メチ
ルメルカプタン類等の硫化物に対する吸着能力か劣って
いた。

以上の他に有機系吸着材を使用しているものもあり、ア
ミノ化合物、カルボン酸塩等からなっている。

これらの吸着材には、悪臭物質に対して選択性があるた
め、アミン系および硫黄系化合物の両者を同時に除去す
ることは困難であった。さらに、これらは熱に対する安
定性が十分でなかった。

このように、従来の吸着材にはアンモニア、アミン化合
物等の窒素化合物および亜硫酸、メチルメルカプタン等
の硫黄系化合物の両者に対し、優れた吸着性を示すもの
は無かった。特に硫黄系化合物に対する吸着性の改善は
困難であった。これらのことから、工場排気ガス用の吸
着材には２種以上の吸着材を組み合わせたり、吸着材使
用量を増加させるなとの対策を講じなければならなかっ
ｌこ。

しかしながら、吸着材使用量の増加はコストアップにつ
ながる問題か生じるし、２種以上の吸着材を組み合わせ
た場合では、吸着材同士で反応がおき、吸着サイトか減
少したり、失活してしまうという問題が生じた。また、
悪臭ガスか吸着材の作用により化学変化し、別の悪臭ガ
スとなり、何ら臭気が減少しない場合もあった。

〔発明の目的〕

しかして、本発明の目的は化学工業、食品工業等の工場
排気臭や、し尿処理などにおいて発生する多くの悪臭ガ
ス成分の除去に、優れた効果を発揮する複合吸着材とそ
の製造方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明者らはこのような従来の吸着材の欠点に鑑み、硫
黄系化合物および窒素系化合物よりなる複合臭を同時に
除去し、特に硫黄に対し優れた吸着能を有する複合吸着
材を開発すへく、鋭意研究を重ねた結果、複鎖構造型粘
土鉱物と亜鉛との複合結晶からなる複合吸着材が窒素系
化合物および硫黄系化合物の両者に対し、優れた吸着能
を示すとともに、従来吸着除去か難しかったメルカプタ
ン類に対し極めて優れた吸着特性を示すことを見出した
。

〔発明の作用〕

本発明の吸着材においてアンモニアあるいはアミン類等
の窒素系臭気物質は複鎖構造型粘土鉱物表面の水酸基と
アミノ基との反応で吸着され、硫化水素や亜硫酸ガス等
の硫黄系臭気物質は複鎖構造型粘土鉱物と亜鉛とからな
る複合結晶により吸着される。この複合結晶か有してい
る硫黄系化合物に対する吸着特性は、遷移金属の亜鉛が
もともと有している吸着特性よりも優れている。従って
、本発明の吸着材はアミン系、硫黄系両者からなる複合
臭気を同時に除去することができる。

［発明の効果〕 本発明の吸着材はアミン系および硫黄系再化合物よりな
る複合臭を同時に除去することができる。

従って、窒素系化合物に対する吸着能および硫黄系化合
物に対する吸着能をそれぞれ個別に有する複数の吸着材
を混合して使用した場合、従来、生じていた吸着材のコ
ストアップや吸着性能の低下等の問題を生じない。

本発明の吸着材は、特に化学工業、食品工業、し尿処理
等から発生する悪臭に対し顕著な脱臭効果を発揮する。

また、本発明の吸着材は粘土物質および亜鉛から構成さ
れており、環境、人体に対して安全性が高い。

〔その他の発明〕

本発明の複合結晶は、亜鉛を複鎖構造型粘土鉱物の表面
に析出させることによって前記粘土鉱物の固体塩基ある
いは固体酸と複合化させたものである。複合結晶化した
亜鉛は、水酸基、酸素原子および水との不定比化合物と
して存在している。

この複合結晶の単位格子のサイズは、１３Å以上であり
、通常の複鎖構造型粘土鉱物の面指数１２人、水酸化亜
鉛の結晶サイズ４〜８人よりも大きい。

複鎖構造型粘土鉱物としては、セビオライト（（Ｓ　１
１２）　　（Ｍｇ）　０３゜（ＯＨ）、（ＯＨ２＞・５
Ｈｚｏ）、アタパルジャイトおよびパリゴルスカイト（
（ＭｇＡＡ）ｓ　　（Ｓ　ｉＡ／）＊　Ｏ□。

（ＯＨ）ｘ　　・８Ｈ２０）か好適である。

本発明の複合吸着材は、複鎖構造型粘土鉱物と亜鉛イオ
ンを含む酸性の懸濁液にアルカリ溶液を加え、該懸濁液
をｐＨ７付近の中性状態に調整し、前記複合結晶を生成
抽出することによって製造される。

亜鉛イオンは酢酸亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛等の亜鉛化
合物の形で加えられる。

これら亜鉛化合物の水溶液に複鎖構造型粘土鉱物を添加
し、ミキサ、ディスパ、ディスパミル等の混合機により
十分に分散せしめ、繊維状の該粘土鉱物の粒子表面に亜
鉛イオンを結合させ複合化する。

この時の亜鉛水溶液量は前記粘土鉱物１００重量部に対
して５０から１００・００重量部が適当である。

水溶液か５０重量部以下の場合には前記粘土鉱物の分散
状態が悪く、繊維状粒子に十分に亜鉛イオンを結合させ
ることかできず、複合化の量か低下する。又、亜鉛水溶
液が１００００重量部以上の場合には、過剰の亜鉛イオ
ンか存在することになり、かえって複鎖構造型粘土鉱物
と亜鉛とからなる複合結晶の生成量か少なくなる。この
ため、吸着材の吸着能力が低下する。好ましくは、前記
粘土鉱物１モルに対する酢酸亜鉛、塩化亜鉛等の亜鉛化
合物の添加量は１から１０モルが適当である。

前記複鎖構造型粘土鉱物と亜鉛イオンとを混合した酸性
の懸濁液から複合結晶を生成させるためには、該懸濁液
をアルカリ水溶液によりｐＨ７付近の中性状態に調整す
る。アルカリ水溶液としては、アンモニア水、水酸化ア
ルカリ水溶液等が用いられる。好ましくは、金属の混入
かないアンモニア水が良い。

また、ｐＨは６．５〜７．５に調整することが適当であ
る。ｐＨが６．５以下の場合には、粘土鉱物と亜鉛イオ
ンとが十分に反応せず、未反応のまま亜鉛イオンとして
残り、複合結晶の生成量か低下する。一方、ｐ　Ｈ７，
５以上になると、生成した水酸化亜鉛の不定比化合物は
再び溶解する。従って好ましくはｐＨ７か良い。

この工程で複合結晶以外に水酸化亜鉛が生じても吸着材
の性能には何ら問題を生じない。しかし多量の水酸化亜
鉛が生成すると、吸着材の単位重量当たりの吸着性能か
低下するため、できるだけ少量にととめた方かよい。

上記の如く、生成させた複合結晶を濾過、吸引、遠心分
離等の方法で抽出する。抽出した複合結晶を加熱乾燥、
風乾、天日乾燥、真空乾燥等の方法で乾燥させる。

〔その他の発明の作用・効果〕

本発明の複合結晶の単位格子の大きさは、１３Å以上で
あり、複鎖構造型粘土鉱物の面指数および水酸化亜鉛の
結晶サイズに比べて大きい。しかも、複合結晶中の亜鉛
は、吸着活性の゛高い格子の欠陥や断層あるいは固体塩
基が多数存在する水酸化亜鉛の不定比化合物として存在
する。このため、本発明の複合結晶は、硫黄化合物に対
する吸着性か優れており、特に通常の吸着材ではほとん
と除去できないメルカプタン類に対する活性が高い。

本発明では、亜鉛イオンを複鎖構造型粘土鉱物の粒子表
面に接触、反応させ、両者を複合結晶化させる。

該複合結晶の生成過程は次のようである。まず前記粘土
鉱物の表面に亜鉛イオンが接触し、前記粘土鉱物と亜鉛
イオンとか結合する。その後、ｐＨ７に調整すると、亜
鉛と複鎖構造型粘土鉱物の複合結晶が生成する。複合結
晶としては、前記粘土鉱物表面の固体塩基あるいは固体
酸と水酸化亜鉛の不定比化合物との複合体か考えられる
。この複合結晶の単位格子のサイズは、１３Å以上であ
る。

ところで、塩化亜鉛等の亜鉛塩の水溶液にアンモニア等
のアルカリ水溶液を加えて中和した場合には、通常、α
、β、γ、σ、およびε型の５種類の水酸化亜鉛ができ
る。これらの水酸化亜鉛は、弱い固体塩基を示すため、
亜硫酸等の硫黄化合物に対する吸着性は低い。さらに、
これらは、固体酸基の活性化も低く、メチルメルカプタ
ン等のメルカプタン類に対する吸着性も低い。本発明の
複合吸着材の吸着機構は、次のように推定される。

複鎖構造型粘土鉱物の表面上に形成された水酸化亜鉛の
不定比化合物は、通常の水酸化亜鉛と結晶形体が異なり
、この複合結晶化された吸着材は、高活性な固体塩基お
よび固体酸基を有する。

このため、メチルメルカプタン、亜硫酸等の硫黄系化合
物との反応性が高く、反応量も多い。

複鎖構造型粘土鉱物と水酸化亜鉛を単に物理的に混合し
たものでは、硫黄系化合物の吸着性は低い。

また、本発明の複合吸着材の基板となっている複鎖構造
型粘土鉱物は、表面およびトンネル空間中にＯＨ基を有
している。又、表面電荷として弱い負電荷を帯びている
。これらのことから、アンモニア、アミ・ン類等のアミ
ン系の化合物の吸着に優れた性能を示す。本発明に於け
る複合吸着材は、セピオライトか本来有している性質を
変化させるものではない。従って、本発明の複鎖構造型
粘土鉱物と亜鉛とから成る複合結晶吸着材は、アンモニ
ア及びアミン類等のアミン系臭気物質および亜硫酸、メ
チルメルカプタン等の硫黄系臭気物質を同時に多量に吸
着できる。

本発明の製造法によれば、優れた特性を有する本発明の
複合吸着材を亜鉛化合物、粘土鉱物およびアルカリ物質
等の安価な原料からマイルドな条件下で生産できるため
、該複合吸着材を安価に生産することができる。さらに
、単純な化学反応で沈澱かえられるとともに、その沈澱
の分離も非常に容易であることから、バッチ式あるいは
フロー式等の通常の生産設備で生産することができ、大
量に生産できる。以上より、工場用あるいは家庭用とし
て、本発明の複合吸着材を広く供給できる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はそ
の要旨を越えない限り、これら実施例に便箋制限される
ものではない。

（実施例１） セピオライトにはトルコ産のものを用いる。このセビオ
ライトの粉末１３００ｇを、酢酸亜鉛水溶液１３Ｉ！中
に入れ、ミキサを１ｏ分間運転して、セビオライトを十
分に分散させた。この時の酢酸亜鉛量は、セピオライト
１モルに対し、１から６モルである。

この懸濁液を２１のビー力に移し換え、ディスパを用い
撹拌下で１０％のアンモニア水を滴下させ、懸濁液のｐ
Ｈを７に調整し、沈澱物を形成させた。

この沈澱物を１００°Ｃの熱風乾燥機内で１５時間乾燥
させ、本発明にかかるセビオライト−水酸化亜鉛の不定
比化合物から成る複合吸着材を得た。

これを乳鉢で粉砕して粉末状とした。

上記複合吸着材をガス非透過性袋にＩｇ分取し、臭気ガ
スとして１１００ｐｐのアンモニアガスおよび１１００
０ｐｐの亜硫酸ガスを個々に入れ、２４時間後のガス非
透過性袋中の各々の残存ガス濃度を北用式ガス検知管で
測定した。この時のガス濃度から次式により除去率を求
めた。

結果を第１表に示す（Ｎαｌ−４）。

また、比較例として、トルコ産セピオライトを１００°
Ｃで１５時間乾燥したものをそのまま用い、上記と同じ
方法でガス吸着性を調べた（比較例１）。結果を第１表
Ｒ−１に示す。

さらに、酢酸亜鉛水溶液を１０％のアンモニア水でｐ　
Ｈ６，５〜７に中和し、得られた酸化亜鉛沈澱物を１０
０℃で１５時間乾燥し、上記と同じ方法でガス吸着性を
調べた（比較例２）。結果を第１表Ｒ−２に示す。

さらに、市販の試薬の水酸化亜鉛（キシダ化学製）を１
００″Ｃて１５時間乾燥し、上記と同じ方法でガス吸着
性を調べた（比較例３）。結果を第１表Ｒ−３に示す。

本実施例吸着材の亜硫酸ガスの吸着量は、比較例のセビ
オライトの３０倍以上、比較例２．３の水酸化亜鉛の２
倍以上に改善され、アンモニア吸着量は水酸化亜鉛の２
０倍以上に改善された。このように本実施例の吸着材は
、亜硫酸ガスおよびアンモニアのいずれに対しても優れ
た吸着性能を示した。

第　　　１　　　表 （実施例２） セピオライト１モルに対し、塩化亜鉛を３から１０モル
の水溶液に調整し、実施例１と同一方法てセピオライト
−水酸化亜鉛系化合物からなる複合吸着材を調製した。

上記複合吸着材のガス吸着性を、実施例１と同じ方法で
調べた。結果を第１表に示す（Ｎ１１５〜８）本実施例
吸着材の亜硫酸ガスの吸着量は、比較例のセピオライト
の３０倍以上、比較例２．３の水酸化亜鉛の２倍以上に
改善され、アンモニア吸着量は水酸化亜鉛の２０倍以上
に改善された。このように本実施例の吸着材は、亜硫酸
ガスおよびアンモニアのいずれに対しても優れた吸着性
能を示した。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複鎖構造型粘土鉱物と亜鉛との複合結晶からなる
   複合吸着材。
2. （２）複鎖構造型粘土鉱物と亜鉛イオンとを含む酸性の
   懸濁液にアルカリ溶液を加え、該懸濁液をｐＨ７付近の
   中性状態に調整し、請求項１記載の複合結晶を生成抽出
   する複合吸着材の製造方法。