JPH0628698B2 - オゾン分解剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、オゾン分解剤に関するものである。

＜従来の技術＞ オゾンは発生期の酸素を有し、フッ素に次ぐ酸化力のあ
るガスであるため、その酸化力を利用して、水処理、悪
臭成分の分解脱臭、及び化学工業での酸化剤として用い
られることが多くなっている。また、複写機等の高電圧
発生装置を組み込んだ機器から無声放電によりオゾンの
発生が認められる。

一方、オゾンは大気汚染防止の点から、また作業環境許
容濃度として0.06ppm 以下に規制され、十分な処理が必
要である。これらの処理のための従来技術としては特開
昭59−42022にも記載があるように、（１）熱分解法、
（２）薬液洗浄法、（３）活性炭法等がある。

（１）熱分解法は、オゾンが高温で迅速に分解する性質
を利用したものであるが、オゾンを含むガスを高温で処
理しなければならないため、その処理コストが高いとい
う難点がある。

（２）薬液洗浄法は、酸化力の強いオゾンの化学的性質
を利用し、還元性の水溶液でオゾンを処理する方法であ
るが、還元剤として用いるチオ硫酸ナトリウム等の薬剤
のコストが高いこと、またその廃液の処理が必要なこと
などの難点がある。

（３）活性炭法は、活性炭層でオゾンガスの酸化力を利
用し活性炭の炭素を炭素ガスに化学変化させてオゾンを
除去したり、あるいは活性炭表面での接触分解によりオ
ゾンを直接、無害な酸素に分解除去する方法であるが、
高濃度のオゾンは活性炭と激しく反応するため、爆発の
危険性がある。また、水分の共存下では、低温に於ける
オゾンの分解率が大きく低下する難点がある。

＜発明が解決しようとする課題＞ 活性炭法は、コスト的に安価であるため既に実用化され
ている方法である。例えば、特開昭49−123187に、活性
炭にシリカ−アルミナゲルを混合したものが開示されて
いる。しかし、その寿命は短く、市場の要望を満たして
いない。また、特開昭57−77019 にはMn、Ｖ、Fe、Cu、
Ni、Cr、Co、Zn等の酸化物やこれらの塩を活性炭に担持
させた触媒や、Pd、Pt、Agを活性炭に担持させた触媒が
開示されている。しかしながら、これらのオゾンの分解
率は低く寿命も短いことが確認されている。更に、特開
昭59−42025 には鉄系オゾン分解剤で分解する際の温度
依存性が示されている。すなわち、50℃では99.999％、
30℃では55.9％、20℃では4.2 ％と低温になるほどオゾ
ンの分解率が著しく低下することが記載されている。

上述のように低温及び／又は水分の共存下ではオゾンの
分解活性は大きく低下する。一方、オゾンガスを発生
し、使用する条件として、オゾンの特性を生かすため低
温下で発生させ、そのオゾンガスを使用する際に、水分
を多く含む高湿度の条件下で使用されることが多い。

本発明は、ガス成分中に含まれるオゾンを分解除去する
に際して、低温度、高湿度条件下においても、高活性、
長寿命のオゾン分解剤を提供することを目的としてい
る。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明者らは、上記問題点を解決するため、オゾン分解
剤について種々検討を重ねた結果、本発明に到達した。

即ち、本発明は過酸化バリウム、過酸化カルシウム、過
酸化亜鉛、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウムから
選ばれる一種以上の過酸化物と鉄、マンガン、コバル
ト、ニッケル、クロム、チタン、ジルコニウム、銅、
銀、亜鉛、錫、鉛、白金、パラジウム、マグネシウム、
カルシウム、バリウムから選ばれる金属又はその化合物
の一種以上を含有するオゾン分解剤に関する。

本発明のオゾン分解剤は従来のオゾン分解剤と比べ、オ
ゾンの分解能が著しく高く、しかも低温度、高湿度下に
おいても高活性を維持し、オゾンを容易に分解すること
ができる。

以下に本発明を詳細に説明する。

本発明において、過酸化物としては、過酸化バリウム、
過酸化カルシウム、過酸化亜鉛、過酸化ナトリウム、過
ホウ酸ナトリウムが挙げられる。

オゾン分解剤中に占める過酸化物の割合は任意である
が、好ましくは１〜80重量パーセント、さらに好ましく
は５〜60重量％である。

本発明のオゾン分解剤は、上記過酸化物の他にさらに
鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、
ジルコニウム、銅、銀、亜鉛、錫、鉛、白金、パリジウ
ム、マグネシウム、カルシウム、バリウムから選ばれる
金属又はその化合物の一種以上を含有し、これにより更
にオゾン分解能力が向上する。該化合物としては、酸化
物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、塩化物等が挙げられ
る。これら金属あるいはその化合物の一種以上のオゾン
分解剤中に占める割合は任意であるが好ましくは0.01〜
90重量パーセント、さらに好ましくは0.1 〜60重量パー
セントである。

本発明で使用されるオゾン分解剤は、性能をあげるため
に、通常用いられる多孔質の担体を含むことが好まし
い。好ましい担体としては、シリカ、アルミナ、シリカ
アルミナ、シリカマグネシア、チタニア、ジルコニア、
天然ゼオライト、合成ゼオライト、ケイソウ土、活性
炭、鹿沼土、粘土鉱物、無機繊維等をあげることができ
るが、特にこれらに限定されることはなく、通常用いら
れる担体であればいずれも使用可能である。その中で、
特に好ましいものは活性炭である。活性炭を担体として
用いると、オゾン分解活性が高くなり、より低い温度で
使用できるようになる。その際、活性炭を使用する場合
の問題点である、オゾン濃度が高い場合の活性炭の消耗
によるオゾン分解剤の強度低下についても、鉄、マンガ
ン、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、ジルコニウ
ム、銅、銀、亜鉛、錫、鉛、白金、パラジウム、マグネ
シウム、カルシウム、バリウムの酸化物等の化合物、あ
るいは他の担体を活性炭と一緒に用いる事により、オゾ
ン分解とともに活性炭は消費されても、成形物の実用上
の強度は維持することができる。

担体を使用する場合、オゾン分解剤に占める担体の割合
は任意であるが、好ましくは１〜98重量パーセント、特
に好ましくは30〜94重量パーセントである。また、活性
炭を他の担体と一緒に用いる場合、担体中に占める活性
炭の割合は任意であるが、好ましくは５〜90重量パーセ
ント、特に好ましくは10〜70重量パーセントである。

本発明のオゾン分解剤は、各成分を混合することにより
得られるが、使用する原料の形態により粉末として得ら
れることが多く、粉末の状態で使用しても良いが、使用
上の制約がある場合には、固体粒子の大きさによって粒
径１mm程度の顆粒、２mmから20mm程度のペレット状粒剤
等、種々の形態に成形して用いることもできる。一般に
粉末をペレット状等に成形する場合、成形し易くするた
めに結合剤（バインダー）を用いることが多いが、本発
明のオゾン分解剤においても例外ではなく、通常使用さ
れる結合剤を用いて成形することは可能である。好まし
い結合剤としてはベントナイト、コロイド状シリカ、白
陶土、カオリン、水ガラス等の無機物あるいはアルギン
酸ナトリウム、にわか、グルコース、デキストリン、ヒ
ドロキシプロピルセルロース(HPC)、カルボキシメチル
セルロースナトリウム塩(CMC)、ポリビニルアルコール
(PVA)、ポリビニルピロリジノン(PVP)ほか有機ポリマー
系結合剤などがあげられるが、これらに限定されるもの
ではなく、通常使用される結合剤であればいずれも使用
が可能である。また、この他にもハニカム状に成形した
り、糸状プラスチック成形物にオゾン分解剤を担持させ
て使用することも可能であり、これら使用方法になんら
制約を受けるものではない。

本発明のオゾン分解剤を製造する際に使用する原料は特
に限定されない。通常入手しうるいずれの原料も使用で
きる。また、調製法も特に限定されない。

本発明のオゾン分解剤を使用する際の使用温度は特に限
定されず、例えば−10℃〜150 ℃という広範囲の温度に
おいて使用することができる。特に０℃〜50℃という低
温においても使用できる。

本発明のオゾン分解剤は、オゾン分解活性が高く、特に
低温及び／又は水分の共存下でもオゾンの分解活性は高
く長寿命であり、発火、爆発の危険性も少なく、実用上
優れた性能を有する。

＜実施例＞ 以下に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれら実施
例によりなんら限定されるものではない。

実施例１ 二酸化マンガン200g、80％過酸化バリウム200g、シリカ
アエロジル800g及び結合剤としてカルボキシメチルセル
ロース・ナトリウム塩100gに少量の水を加え、押し出し
成形機にて孔径４mmのダイスより押出した。押出された
うどん状のオゾン分解剤は直ちにカッターにて３〜10mm
長に切り、110 ℃で乾燥して円柱状のオゾン分解剤を得
た。得られたオゾン分解剤の1000mlを、ステンレススチ
ール製パイプ（内径55mm）に充填し50℃に保持しておい
た、予め約850ppmのオゾン濃度に調整されたオゾン含有
空気を毎分５リットルの流量で水封に通じ加湿した後、
該オゾン分解剤に通じ、その出口のガスをオゾンモニタ
ーに導いてオゾン濃度を検出した。その主な破過時間の
データを第１表に示した。

実施例２ 酸化第二鉄200g、50％過酸化カルシウム200g、チタニア
アエロジル100g、合成ゼオライト700g及び結合剤として
アクリル系ポリマーエマルジョン（固形分50％含有）20
0gを使用し、実施例１と同様にしてオゾン分解剤を得
た。得られた該オゾン分解剤1000mlを使用して、実施例
１と同様にしてテストを実施し、その結果を第１表に示
した。

実施例３ 実施例２で使用したオゾン分解剤と同一のオゾン分解剤
を使用し、オゾン含有ガスを加湿せずに、他は実施例１
とまったく同じ条件でテストを実施した。その結果を第
１表に示した。

実施例４ 硝酸コバルト六水和物543gを溶かした水溶液に、シリカ
アエロジル300gを加えた後、50℃で１時間保った。その
溶液をスプレードライし350 ℃で６時間空気中で焼成し
て得た粉末300gと、更に過酸化亜鉛200g、合成ゼオライ
ト700g及び結合剤としてコロイド状シリカ（固形分約20
％含有）400gを使用し、実施例１と同様にしてオゾン分
解剤を得た。得られた該オゾン分解剤1000mlを使用して
実施例１と同様にしてテストを実施し、その結果を第１
表に示した。

実施例５ 硝酸鉛208gを溶かした水溶液に、シリカアエロジル300g
を加えた後、50℃で１時間保った。その溶液をスプレー
ドライし350 ℃で６時間空気中で焼成して得た粉末300g
と、更に過酸化バリウム200g、二酸化チタン700g及び結
合剤としてポリビニルアルコール130gを使用し、実施例
１と同様にしてオゾン分解剤を得た。得られた該オゾン
分解剤100mlを使用して実施例１と同様にしてテストを
実施し、その結果を第１表に示した。

実施例６ 硝酸パラジウム25.2g を溶かした水溶液に、アルミナア
エロジル200gを加え、蒸発乾固後、350 ℃で４時間空気
中で焼成、粉砕して得た粉末200gと、更に過酸化カルシ
ウム200g、シリカアルミナ700g及び結合剤としてカルボ
キシメチルセルロース・ナトリウム塩100gを使用し、実
施例１と同様にしてオゾン分解剤を得た。得られた該オ
ゾン分解剤1000mlを使用して実施例１と同様にしてテス
トを実施し、その結果を第１表に示した。

実施例７ 実施例１において、シリカアエロジルの半量を活性炭に
置き換えたオゾン分解剤1000mlを使用し、温度を25℃に
した以外はまったく同様にしてテストを実施した。その
結果を第１表に示した。

比較例１ 実施例１において、二酸化マンガン200gを用いず、シリ
カアエロジル800gを1000g にしたほかは同様にして成形
して円柱状のオゾン分解剤を得た。得られたオゾン分解
剤1000mlを使用して実施例１と同様にしてテストを実施
し、その結果を第１表に示した。

比較例２ 過酸化物の効果を見るため、実施例１において、過酸化
カルシウムを用いないほかは同様にして円柱状のオゾン
分解剤を得た。得られたオゾン分解剤1000mlを使用して
実施例１と同様にしてテストを実施し、その結果を第１
表に示した。

実施例８ 硝酸マンガン・四〜六水和物464gを溶かした水溶液に、
シリカアエロジル300gを加えた後、50℃で１時間保っ
た。その溶液をスプレードライし350 ℃で６時間空気中
で焼成して得た粉末300gと、50％過酸化カルシウム200
g、活性炭800g、シリカマグネシア200g及び結合剤とし
てカルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩100gを使
用し実施例１と同様にして円柱状のオゾン分解剤を得
た。得られたオゾン分解剤の 200mlを内径35mmのガラス
管に充填し、常温（約25℃）にて予て約850ppmに調整さ
れたオゾン含有空気を毎分５リットルの流量で水封に通
じ加湿した後、該オゾン分解剤に通じ、その出口のガス
をオゾンモニターに導いてオゾン濃度を検出した。その
主な破過時間のデータを第２表に示した。

実施例９ 酸化ニッケル200g、50％過酸化カルシウム200g、活性炭
550g、天然ゼオライト250g及び結合剤としてカルボキシ
メチルセルロース・ナトリウム塩100gを使用し実施例１
と同様にして円柱状のオゾン分解剤を得た。得られたオ
ゾン分解剤 200mlを使用して実施例８と同様にしてテス
トを実施し、その結果を第２表に示した。

実施例10 実施例９で使用したオゾン分解剤と同一のオゾン分解剤
を使用し、オゾン含有ガスを加湿せずに、他は実施例８
とまったく同じ条件でテストを実施した。その結果を第
２表に示した。

実施例11 硝酸銀146gを溶かした水溶液に、シリカアエロジル200g
を加えた後、50℃で１時間保った。その溶液をスプレー
ドライし350 ℃で６時間空気中で焼成して得た粉末200g
と、過酸化亜鉛200g、活性炭800g、酸化ジルコニウム20
0g及び結合剤としてカルボキシメチルセルロース・ナト
リウム塩100gを使用し実施例１と同様にして円柱状のオ
ゾン分解剤を得た。得られたオゾン分解剤 200mlを使用
して実施例８と同様にしてテストを実施し、その結果を
第２表に示した。

実施例12 硝酸銅三水和物455gを溶かした水溶液に、チタニアアエ
ロジル200gを加えた後、50℃で１時間保った。その溶液
をスプレードライし350 ℃で６時間空気中で焼成して得
た粉末200gと、過ホウ酸ナトリウム150g、活性炭700g、
合成ゼオライト300g及び結合剤としてカルボキシメチル
セルロース・ナトリウム塩100gを使用し実施例１と同様
にして円柱状のオゾン分解剤を得た。得られたオゾン分
解剤200 mlを使用して実施例８と同様にしてテストを実
施し、その結果を第２表に示した。

実施例13 硝酸クロム九水和物395gを溶かした水溶液に、シリカア
エロジル300gを加えた後、50℃で１時間保った。その溶
液をスプレードライし350 ℃で６時間空気中で焼成して
得た粉末200gと、50％過酸化カルシウム250g、活性炭70
0g、酸化チタン300g及び結合剤としてカルボキシメチル
セルロース・ナトリウム塩100gを使用し実施例１と同様
にして円柱状のオゾン分解剤を得た。得られたオゾン分
解剤 200mlを使用して実施例８と同様にしてテストを実
施し、その結果を第２表に示した。

実施例14 酸化錫150g、過酸化亜鉛250g、活性炭600g、シリカアル
ミナ300g、シリカアエロジル100g及び結合剤としてカル
ボキシメチルセルロース・ナトリウム塩100gを使用し実
施例１と同様にして円柱状のオゾン分解剤を得た。得ら
れたオゾン分解剤200 mlを使用して実施例８と同様にし
てテストを実施し、その結果を第２表に示した。

実施例15 塩化白金酸六水和剤5.3gを溶かし水溶液に、シリカアエ
ロジル100gを加え、蒸発乾固後、350 ℃で４時間空気中
で焼成、粉砕して得た粉末90g と、更に50％過酸化カル
シウム100g、活性炭400g、シリカアルミナ200g及び結合
剤としてカルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩50
g を使用し、実施例１と同様にしてオゾン分解剤を得
た。得られた該オゾン分解剤 200mlを使用して実施例８
と同様にしてテストを実施し、その結果を第２表に示し
た。

実施例16 酸化亜鉛150g、80％過酸化バリウム200g、活性炭400g、
酸化チタン300g、シリカアエロジル100g及び結合剤とし
てカルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩80g を使
用し実施例１と同様にして円柱状のオゾン分解剤を得
た。得られたオゾン分解剤 200mlを使用して実施例８と
同様にしてテストを実施し、その結果を第２表に示し
た。

実施例17 炭酸カルシウム150g、過炭酸ナトリウム150g、活性炭70
0g、合成ゼオライト300g、シリカアエロジル100g及び結
合剤としてカルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩
100gを使用し実施例１と同様にして円柱状のオゾン分解
剤を得た。得られたオゾン分解剤 200mlを使用して実施
例８と同様にしてテストを実施し、その結果を第２表に
示した。

実施例18 酸化マグネシウム100g、二酸化マンガン150g、80％過酸
化バリウム150g、活性炭700g、天然ゼオライト300g及び
結合剤としてカルボキシメチルセルロース・ナトリウム
塩100gを使用し実施例１と同様にして円柱状のオゾン分
解剤を得た。得られたオゾン分解剤 200mlを使用して実
施例８と同様にしてテストを実施し、その結果を第２表
に示した。

実施例19 酸化バリウム100g、酸化ニッケル100g、50％過酸化カル
シウム250g、活性炭600g、アルミナアエロジル250g及び
結合剤としてカルボキシメチルセルロース・ナトリウム
塩100gを使用し実施例１と同様にして円柱状のオゾン分
解剤を得た。得られたオゾン分解剤 200mlを使用して実
施例８と同様にしてテストを実施し、その結果を第２表
に示した。

比較例３ 通常市販されている粒状の活性炭（４mm径×２〜8mm 長
の円柱状ペレット）を200 ml(114g)使用し、実施例８と
同様にしてテストを実施した。破過時間のデータを第２
表に示した。

比較例４ 比較例３で使用した粒状活性炭と同じ活性炭を使用し、
試験条件として水封を通さないでオゾンガスを供給した
以外はまったく同じ条件でテストした。結果を第２表に
示した。

比較例５ 実施例９において、酸化ニッケルを用いなかったほかは
同様に形成して円柱状のオゾン分解剤を得た。得られた
オゾン分解剤 200mlを使用して実施例８と同様にしてテ
ストを実施し、その結果を第２表に示した。

比較例６ 実施例９において、過酸化カルシウムを用いなかったほ
かは同様にして成形して円柱状のオゾン分解剤を得た。
得られたオゾン分解剤 200mlを使用して実施例８と同様
にしてテストを実施し、その結果を第２表に示した。

実施例20 オゾン分解剤の爆発性を調べるため、実施例９で使用し
たオゾン分解剤70mlを内径36mmのステンレススチール製
パイプに充填し、予めオゾナイザーで発生させ、約4200
ppm のオゾン濃度に調製されたオゾン含有空気を加湿せ
ず毎分2.5 リットルの流量で、約30℃にて該オゾン分解
剤に通じた。24時間後、オゾン含有空気をストップし、
オゾン分解剤を充填してあるステンレス製パイプに振盪
機で５分間衝撃を与えたがオゾン分解剤は爆発しなかっ
た。

比較例７ 実施例20において、オゾン分解剤の代わりに比較例２で
使用した市販の粒状活性炭70mlを用いた以外は同様にし
て爆発性試験を行った。振盪機で衝撃を与え始めると直
ぐに粒状活性炭は爆発した。

＜発明の効果＞ 本発明によれば、従来のオゾン分解剤の欠点を補うべく
次ぎの効果が得られる。すなわち、低温及び／又は水分
の共存下でもオゾンの分解活性は、さほど低下せず、ガ
ス成分中に含まれるオゾンを分解除去するに際して、従
来条件より低温度、高温度条件下においても、高活性、
長寿命のオゾン分解剤を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−293547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−179118（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−165813（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】過酸化バリウム、過酸化カルシウム、過酸
   化亜鉛、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウムから選
   ばれる一種以上の過酸化物と鉄、マンガン、コバルト、
   ニッケル、クロム、チタン、ジルコニウム、銅、銀、亜
   鉛、錫、鉛、白金、パラジウム、マグネシウム、カルシ
   ウム、バリウムから選ばれる金属又はその化合物の一種
   以上を含有するオゾン分解剤。
2. 【請求項２】活性炭を含有する第１項記載のオゾン分解
   剤。