JPH0471641A - 活性炭オゾン分解材及びその製造方法 - 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） 本発明は電子写真複写機、レーザービームプリンタ、フ
ァクシミリ等のコロナ放電装置を有し、該コロナ放電装
置から発生するオゾンを分解するオゾン分解材に関する
。

（従来の技術） オゾンは強力な酸化作用を有する為、空気中や水中の浮
遊菌の殺菌、脱臭、浄化剤として各方面で利用されてい
るが、反面オゾンは特異臭のある気体であり、空気中に
０．ｌｐｐｍ＋の濃度で存在するだけで息切れ、めまい
、頭痛、吐き気などをもよおすという人体に有害な作用
を及ぼすので大気中に存在するオゾンは充分に除去され
る必要がある。

特に電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファク
シミリではコロナ放電によりオゾンが発生し、環境を汚
染するので、これを除去することが大きな課題となって
いる。

従来よりオゾンを分解する材料としては、二酸化マンガ
ン、酸化ニッケル、酸化銅等の金属酸化物が知られてい
るが、これらの金属酸化物は常温では分解効率が低く、
低温の廃棄ガス処理には不向きである。また従来より粉
末状、粒状、繊維状の活性炭がオゾンの分解材として使
用されているが分解効率の経時的な低下が著しい欠点を
有していた。これらの問題を解決する為に先に述べた活
性炭に上述の金属酸化物や白金、パラジウム等の貴金属
類を担持したものや、活性炭の細孔に特徴をもたせたも
のが考案されているが、高価であるという欠点をあわせ
もっている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はオゾン分解材における前記従来の欠点、すなわ
ち、触媒分解作用における低温でのオゾン分解効率の低
さ、活性炭素における分解効率の経時的な低下を解消す
ると同時に安価なオゾン分解材を提供するものである。

（課題を解決するための手段） かかる従来のオゾン分解材に関する問題点を解決するた
めに本発明者らは活性炭のオゾン分解性について鋭意検
討した結果本発明に到達した。すなわち本発明は （１１ＢＥＴ法で求めた比表面積が７００〜２０００ボ
／ｇ、タライストン・インクレイ法で求めた直径３０〜
３００人の細孔容積（ＴＰＶ値）が０．１〜０．６ｃｃ
／　ｇである粉末状および／又は繊維状活性炭であって
、かつ塩酸消費量から求められる塩基性が０．９〜５．
０ミリ当量（ｍｅｑ）／ｇである活性炭オゾン分解材及
び （２）　　活性炭にアルカリ金属化合物および／又はア
ルカリ土類金属化合物の１種以上を添着し、不活性雰囲
気下で３００〜１２００°Ｃで熱処理することを特徴と
する活性炭オゾン分解材の製造方法である。

活性炭素材は多数の細孔を有するが、製造法すなわち原
材料、焼成温度等によってその量が異なり、ＢＥＴ法で
求められる比表面積が異なる。本発明による活性炭オゾ
ン分解材はＢＥＴ法で求めた比表面積が７００〜２００
０ボ／ｇ、好ましくは９００〜１８００ｍ２／ｇである
。７００ｎ（／ｇ以下ではオゾンの分解材に対する接触
面積が小さく、オゾン分解効率が低く　、２０００ｒｒ
ｆ／　ｇ以上では実質的に微細孔が増加しオゾン分解効
率の点で望ましくない。また本発明の活性炭オゾン分解
材のＴＰＶ値は０．１〜０．６ｃｃ／　ｇである。０．
１以下ではオゾン分解効率が不十分で０．６以上では添
着するアルカリ、アルカリ土類金属化合物との相開作用
で反応が急激に進みすぎ望ましくない。

本発明における活性炭オゾン分解材の塩基性は後述する
塩酸消費量が０．９〜５．０ｍｅｑ／ｇ好ましくは１．
０〜３．０ｍｅｑ／ｇである。０．９ｍｅｑ／ｇ以下で
はオゾンの分解効率の向上及びオゾン分解性の寿命の向
上の効果が小さく　、５．０ｍｅｑ／ｇ以上になるとオ
ゾンとの反応活性が強くなり、象、激なオゾン分解を惹
起し、燃焼等の現像を誘発し望ましくない。

本発明の活性炭に塩基性を付与する方法は、（１）とし
て活性炭を不活性気流下で３００〜１２００”Ｃ好まし
くは４００〜９００°Ｃで再加熱焼成処理するか、（２
）としてアルカリ金属化合物および／またはアルカリ土
類金属化合物を活性炭に付着させる方法及び（３）とし
てアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属化合物
を付着後３００〜１２００°Ｃ好ましくは４００〜９０
０℃で加熱焼成添着させる方法があるが（３）の方法が
抄紙などの湿工程での脱着が少ない点で最も望ましい。

前記（２）、（３）の方法における活性炭に所望の塩基
性を付与する物質はリチウム、ナトリウム、カリウム等
のアルカリ金属の無機酸塩及び有機酸塩あるいはカルシ
ウム、マグ享シウム等のアルカリ土類金属の無機酸およ
び有機酸塩あるいは水酸化物である。代表的化合物はア
ルカリ金属の硝酸塩、リン酸塩、醋酸塩、炭酸塩などで
好ましい具体的化合物は硝酸ナトリウム、リン酸ナトリ
ウムである。

上記アルカリ金属化合物および／またはアルカリ土類金
属化合物による塩基性の付与は、該化合物の溶液を活性
炭素材に含浸あるいはスプレー等の方法で添着し、溶媒
を蒸発させるかまたは溶媒除去後３００〜１２００°Ｃ
好ましくは４００〜９００°Ｃで焼成する方法でなされ
る。

次に具体的な製造法について説明する。本発明のオゾン
分解材は、通常市販されている活性炭を不活性雰囲気下
または真空中で４００°Ｃ〜８００°Ｃにて加熱するか
、通常市販の活性炭に、活性炭の重量１ｇあたり１．Ｏ
Ｘ　１０−’〜１．ＯＸ　１０−３　モルのアルカリ金
属塩および／またはアルカリ土類金属塩の１種以上の塩
を添加し、上述の条件にて加熱することにより製造され
る。この場合、使用される雰囲気ガスはＮ２、Ａｒが望
ましいが、ｓｏｏ’ｃ以下で化学変化を起さないガスで
あればこれに限定するものではない。上述の金属塩を使
用する場合、使用する塩類としてはアルカリ金属および
／またはアルカリ土類金属の硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩
、酢酸塩、ホウ酸塩、アルミン酸塩、ケイ酸塩を用いる
ことがのぞましいが、これに記載されてない他の有機酸
塩を使用してもよい。これらの塩類は水溶性の塩の場合
、所定の濃度の水溶液を調製し、活性炭を溶液中に分散
せしめろ過後乾燥することによって担持される。また水
に不溶の塩の場合必要量の塩の粉末を水に分散せしめ、
活性炭を分散液に投入後、ろ過することによって担持し
てもよい。さらに分散性を向上させる為に少量の界面活
性剤を用いてもよい。

これらの製造法では高価な貴金属を用いることもなく原
料炭からの収率が高いので安価なオゾン分解材が提供で
きる。

さらに本発明のオゾン分解材の形態としては、粒状、粉
末状、繊維状など種々存在するが、使用する環境により
任意の形態を選定できる。本発明のオゾン分解材の具体
的な使用法としては粉末状または繊維状のオゾン分解剤
を１種以上の有機または無機系の骨格繊維と少量のバイ
ンダーにて抄紙し、段ポール状のハニカム成形体に成形
し、オゾンの排出口にとりつけることによってオゾンを
除去することが出来る他、上述の紙をオゾンを発生する
コロナ放電装置の近傍にはりつけることによっても使用
できる。また（市販されている通常の活性炭紙に）本発
明のオゾン分解材と無機系または有機系のバインダーと
水で調整されたペーストを・塗布し、乾燥後上述の方法
で使用してもよい。

（作　用） 本発明の活性炭オゾン分解材はオゾン（０，）を炭酸ガ
ス（ＣＯｔ）などに化学反応で効率よく分解させるもの
で、活性炭素材の比表面積及び直径３０〜３００人の細
孔容積（ＴＰＶ値）はオゾンとの接触面積を適正化しオ
ゾンとの反応速度すなわちオゾン分解効率の向上に作用
し、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の添
着はオゾン分解反応の触媒及び活性炭素材（Ｃ）の（Ｃ
ｏ□）への変化（劣化）を防（作用を示すものと推定さ
れ、三者の効果により相開的にオゾン分解効率を高め、
長寿命のオゾン分解材を提供する。

（実施例） （塩基性基量の測定方法） １００’Ｃ１２４時間真空中で乾燥したオゾン分解材１
ｇを精秤し、０．ＩＮの塩酸水溶液６０ｄ中に分散せし
め、密栓し、２５°Ｃ１２４時強振する。その後分散液
を３０００ｒｐｍ、３０分遠心分離して、分解材を沈で
んする。上ずみ液２５ｇを分取し０．ＩＮの水酸化ナト
リウム水溶液にてフェノールフタレインを指示薬として
中和滴定し、溶存する塩酸量を求める。オゾン分解材に
よって消費された塩酸量は、オゾン分解材を分散してい
ない塩酸水溶液を滴定して求めた塩酸量（ブランク値）
との差より求められる。

塩酸消費量Ｄ（ｄ）ニブランク値−各オゾン分解材の滴
定値 滴定値より以下に示す式にしたがって塩基性基量を算出
する。

Ｋ　；　１／ＩＯＮ　ＮａＯＨ水溶液の規定度（＝　Ｏ
，ｌＮ　Ｘ　ｆａｃｔｏｒ　）Ｗ：サンプルの重量　１
：１ｇ） 実施例１、比較例１ 比表面積１１００ボ／ｇ、半径３０〜３００人の細孔容
積が０．２５ｃｃ／　ｇの乾燥した粉末活性炭（北村化
学製）５０ｇをステンレス容器に入れ、横型熱処理炉に
て６００°Ｃ１３時間Ｎ２気流下にて熱処理した。処理
後の比表面積は１１２０ｎｆ／ｇ半径３０〜３００人の
細孔容積は０．２７ｃｃ／　ｇであり、塩基性基量は１
．０５ｍｅｑ／ｇであった。

尚Ｎ２気流下６００℃、３時間の加熱処理をしない活性
炭を比較例１とした。

実施例２、比較例２ 比表面積１３００ｍ２／ｇ半径３０〜３００人の細孔容
積が０．６０ｃｃ／　ｇの乾燥した粉末活性炭（タケダ
薬品製）５０ｇをステンレス容器に入れ、横型熱処理炉
にて８００°Ｃ１３時間Ｎ２気流下にて熱処理した。処
理後の比表面積は１２００ボ／ｇ、半径３０〜３００人
の細孔容積は０．５１ｃｃ／　ｇであり、塩基性基量は
１．０３ｍｅｑ／ｇであった。１３００°Ｃで焼成した
活性炭を比較例２とした。

実施例３、比較例３ 比表面積１１００イ／ｇ、’Ｆ径３０〜３００人の細孔
容積が０．２５ｃｃ／ｇの乾燥した粉末活性炭５０ｇを
０．０６Ｍの硝酸ナトリウム水溶液１２に分散し、１５
ｗ１ｎかくはんした。分散液をブフナロートにでろ別し
８０℃の大気中で加熱脱水し、真空下１２０°Ｃにて乾
燥した。活性炭に担持されている硝酸ナトリウム量は、
活性炭重量に対し、１５Ｘ１０−’ｍｏｌであった。さ
らに横型熱処理炉にて６００℃、３時間、ＮＺ気流下に
て加熱した。処理後の比表面積は１０５０ボ／ｇ、半径
３０〜３００人の細孔容積は０．１６ｃｃ／ｇであり、
塩基性基量は１．１８ｍｅｑ／ｇであった。尚硝酸ナト
リウム処理、乾燥後の活性炭を比較例３とした。

実施例４・５、比較例４ 実施例３に用いた活性炭と同し活性炭を０．０６１１リ
ン酸３ナトリウム水溶液で実施例３と同様の処理をした
。乾燥後担持されているリン酸３ナトリウム量は活性炭
重量に対し１．６　Ｘ　１０−’ｍｏｌ　／　ｇであっ
た。該活性炭を次いで４００°Ｃで３時間Ｎ２気流下で
加熱した。

処理後ノ比表面積ハ１０２０ｒｒｆ　／　ｇ　、　ＴＰ
Ｖ値ハ０．１３ｃｃ／ｇであった。リン酸ナトリウム処
理後乾燥した活性炭を実施例５とした。リン酸ナトリウ
ム処理・乾燥した活性炭を１３００°Ｃで焼成処理した
活性炭を比較例４とした。

実施例１〜５、比較例１〜４の活性炭のオゾン分解性能
を下記の方法により評価し、その結果を第１表に示した
。

（オゾン分解能評価） 上述の実施例により作成されたオゾン分解材を下記に示
される組成によってペーストにした。

（組成） オゾン分解材　　１５ｗｔ％ バインダー（アルギン酸ナトリウムＮ５ＰＬＬタイプ）
　１．７５％ 水　　　　　８３．２５ｗｔ％ 作成されたペーストをかさ速度２．８　Ｘ　１０−”　
ｇ　／ｃｃ厚み１５閤の発砲ウレタンフオームに乾燥後
の添着量が０．０２ｇ／ｃｃによるよう添着し、Ｉ００
’Ｃｌ２ｈｒ空気中にて乾燥した。

オゾン分解材が担持されたウレタンフオームを６５閤φ
にカットし、内径６５ｍのパイレックス製カラム（長さ
９００■）の中央に設置し、カラム下方よりオゾン１　
ｐｐｍを含む相対湿度５０％、温度２５°Ｃの空気を空
塔線速度１ｍ／ｓｅｅで導入し、ウレタンフオーム通過
後のオゾン濃度を経時的に測定した。

オゾン濃度はオゾンモニター１）ＡＳＪＢＩ　ＤＹ−１
５００（ダイレック社製）にて測定した。

（発明の効果） 本発明による活性炭オゾン分解材は初期及び長時間使用
後のオゾン分解性能に優れ、複写機等のコロナ放電装置
から発生するオゾンを効率よく分解する。

特許出願人　　東洋紡績株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＢＥＴ法で求めた比表面積が７００〜２０００ｍ
   ＾２／ｇ、クライストン・インクレイ法で求めた直径３
   ０〜３００Åの細孔容積（ＴＰＶ値）が０．１〜０．６
   ｃｃ／ｇである粉末状および／又は繊維状活性炭であっ
   て、かつ塩酸消費量から求められる塩基性が０．９〜５
   ．０ｍｅｑ／ｇである活性炭オゾン分解材。
2. （２）活性炭にアルカリ金属化合物および／又はアルカ
   リ土類金属化合物の１種以上を添着し、不活性雰囲気下
   で３００〜１２００℃で熱処理することを特徴とする活
   性炭オゾン分解材の製造方法。