JPH0767948A

JPH0767948A - 活性炭造粒体、脱臭材および脱臭材の製造法

Info

Publication number: JPH0767948A
Application number: JP5240603A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Matsuo; 光二郎松尾; Hiroshi Tanimura; 浩谷村; Kazumi Nomura; 和美納村; Koichiro Murasawa; 浩一郎村澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】活性炭粉末自身の優れた吸着能を保有する活
性炭造粒体および特にアンモニアに対して高い吸着性を
有する脱臭材を提供する。【構成】活性炭粉末をアルギン酸塩で結合した活性炭
造粒体。前記活性炭造粒体に脂肪族系有機酸を担持させ
た脱臭材。活性炭粉末、銀または銀化合物を担持したリ
ン酸カルシウム粉体を含む混合物をアルギン酸塩で結合
した造粒体に脂肪族系有機酸を担持させた脱臭材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた吸着能から脱臭
用に好適な活性炭造粒体、脱臭剤を担持した活性炭と抗
菌剤を組合せた、特にアンモニア臭除去能力の高い抗菌
性の脱臭材、およびその脱臭材の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生活環境をより快適にという要請
から、各種の脱臭剤が開発されている。なかでも活性炭
は、殆ど全てのガス状物質に対して高い吸着性を有する
ところから、脱臭剤としては最も多く使われている。と
ころが、活性炭は、生活環境に存在する悪臭物質として
最も多量に存在するアンモニアに対する吸着性が非常に
低い。そこで、活性炭に有機酸を吸着させてアンモニア
に対する吸着性を高めようとする提案がされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】活性炭を吸着剤として
エアーフィルターなどに実用する場合、活性炭粉末を適
当な結合剤を用いてハニカム状などの多孔体あるいは適
当な大きさの粒子に成形する必要がある。この場合、結
合剤が不適当であると、活性炭粉末の細孔を閉塞し、折
角の吸着能を減退させる不都合がある。

【０００４】また、最近では、エアーフィルターに対す
る要求も厳しく、抗菌性を有することが望まれている。
本発明は、以上に鑑み、活性炭粉末自身の優れた吸着能
を保有する活性炭造粒体を提供することを目的とする。

【０００５】本発明はまた、活性炭の優れた吸着能を利
用するとともに活性炭に担持させた脱臭剤によって、ア
ンモニアに対しても高い吸着性と高い脱臭性能持続効果
を有する脱臭材を提供することを目的とする。さらに、
本発明は、アンモニアなどの窒素化合物、メチルメルカ
プタンなどのイオウ化合物いずれに対しても高い吸着性
と脱臭性能持続性を有する脱臭材を提供することを目的
とする。また、本発明は、抗菌性を有し、空気清浄機、
空調機器用に好適な脱臭材を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の活性炭造粒体
は、活性炭粉末をアルギン酸塩により結合したことを特
徴とする。本発明の脱臭材は、脂肪族系有機酸、好まし
くはさらにアルデヒド系化合物およびアミン系化合物を
含む複合物を脱臭剤とし、これを、アルギン酸塩を結合
剤として造粒した活性炭に担持させたものである。

【０００７】また、本発明の脱臭材は、活性炭粉末と、
銀または銀化合物を担持したリン酸カルシウム粉末との
混合物をアルギン酸塩を結合剤として造粒し、その造粒
体に前記の脱臭剤を担持させたものである。本発明の脱
臭材は、前記の粉体にさらに単結晶体からなる酸化亜鉛
フィラーを含むものである。

【０００８】本発明の脱臭材は、活性炭粉末、必要に応
じて加えた単結晶酸化亜鉛フィラー、銀または銀化合物
を担持したリン酸カルシウム粉末をアルギン酸のアルカ
リ金属塩水溶液と混練し、これをアルギン酸と不溶性塩
を形成する金属イオンを含む水中に滴下して造粒体を形
成し、乾燥後前記脱臭剤の水溶液を含浸し、乾燥するこ
とによって製造する。

【０００９】

【作用】本発明で用いるアルギン酸塩とは、昆布、カジ
メ、アラメなどの褐藻類に含まれる有機高分子電解質の
金属塩であり、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カル
シウム、アルギン酸亜鉛、アルギン酸アルミニウム、ア
ルギン酸銅が含まれる。これらアルギン酸塩のうち水溶
性のアルカリ金属塩、好ましくはアルギン酸ナトリウム
の水溶液を結合剤に用いる。このアルギン酸塩は、多く
の２価以上の金属イオンを含有する水中に滴下すること
により、瞬時にゲル化反応を起こし、容易に球状造粒物
を得ることができる。本発明で用いるアルギン酸ナトリ
ウムは、１重量％水溶液の粘度が２０〜１１００センチ
ポイズのものが好ましい。

【００１０】アルギン酸塩をゲル化させるための２価以
上の金属イオンを含む水は、塩化バリウム、塩化カルシ
ウム、塩化ストロンチウム、硫酸アルミニウム、硫酸亜
鉛、硫酸銅等の水溶液があげられるが、これらのうち好
ましくは塩化カルシウム水溶液であり、塩化カルシウム
水溶液の濃度は１〜３０重量％程度が造粒性、造粒物の
強度の点から最適である。

【００１１】次に、アルギン酸塩のゲル化機構について
説明する。まず、アルギン酸ナトリウム水溶液を適度な
高さから塩化カルシウム水溶液中に滴下すると、アルギ
ン酸ナトリウム溶液は表面張力により塩化カルシウム溶
液に到達するまでの間に球形化する。そして、アルギン
酸ナトリウム溶液が塩化カルシウム溶液に接触した瞬間
に、（１）ナトリウムイオンとカルシウムイオンとの交
換反応、および（２）脱水反応が同時に起こり、ゲル化
した球状造粒物が得られる。すなわち、本発明で用いる
活性炭、リン酸カルシウム、酸化亜鉛ウイスカー等の無
機粉体とアルギン酸ナトリウム水溶液を混練したスラリ
ー状の混合物を塩化カルシウム溶液に滴下することによ
り、前記無機粉体を含有した球状造粒物を容易に得るこ
とができる。こうして得られる球状造粒物の大きさは、
アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度、前記無機粉体の添
加量、滴下する高さおよび滴下するオリフィスの径の設
定により、任意に選ぶことができる。

【００１２】なお、以下の実施例では特に加えなかった
が、アルギン酸ナトリウム溶液中での前記無機粉体の分
散性を向上させる目的で加える公知の一般的な分散剤、
攪拌時の泡立ちを抑制する公知の一般的な消泡剤、造粒
物の強度を向上させる目的などの理由で加える公知の一
般的な水溶性高分子の添加は、本発明の主目的を損わな
い範囲で任意に成しうることはいうまでもない。

【００１３】次に、本発明に用いる脱臭剤による脱臭作
用を説明する。本発明の脱臭剤は、クエン酸、フマル酸
などの脂肪族系有機酸と、グリオキザール（ＯＨＣ・Ｃ
ＨＯ）、スクシンジアルデヒド（ＣＨＯ・ＣＨ₂・ＣＨ₂
・ＣＨＯ）などのアルデヒド系化合物、特にジアルデヒ
ド類、およびイソプロパノールアミン（ＣＨ₃・ＣＨ
（ＯＨ）ＣＨ₂・ＮＨ₂）、エタノールアミン（ＨＯ・Ｃ
Ｈ₂・ＣＨ₂・ＮＨ₂）などのアミン系化合物、特にアミ
ノアルコール類よりなる。表１に代表的な悪臭物質を示
している。これら悪臭物質のうち、アンモニアおよびト
リメチルアミンに対しては化１に示すように脂肪族系有
機酸が反応する。また、硫化水素およびメチルメルカプ
タンに対しては化２に示すようにアルデヒド系化合物
が、また酪酸に対しては化３に示すようにアミン系化合
物がそれぞれ反応するものと考えられる。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【化１】

【００１６】

【化２】

【００１７】

【化３】

【００１８】次に、上記脱臭剤の各成分の臭気消臭能力
を比較した結果を説明する。まず、試料は、径約４ｍｍ
の多孔質アルミナ球に、各脱臭剤の４０重量％水溶液を
アルミナ球の１０重量％相当含浸して作製する。この場
合、乾燥しないので、アルミナ球は脱臭剤の水溶液を担
持している。この試料２００ｇを排気路に装填したクロ
スフローファンを用いた脱臭試験器を１ｍ³の密閉空間
に設置し、排気風量１ｍ³／分で連続運転して、アンモ
ニア等の臭気成分濃度の変化を調べた結果を図１〜図５
に示している。いずれも臭気成分の初期濃度は１０ｐｐ
ｍである。図中ａ、ｂおよびｃはそれぞれ脱臭剤とし
て、クエン酸、スクシンジアルデヒドおよびエタノール
アミンを用いた場合であり、ｄはクエン酸、スクシンジ
アルデヒド、エタノールアミンを重量比で２．５：２．
５：５．０の割合で混合して用いた場合を示している。

【００１９】これらの図から、窒素化合物系臭気成分の
アンモニア、トリメチルアミンに対してはクエン酸が、
イオウ化合物系臭気成分の硫化水素、メチルメルカプタ
ンに対してはスクシンジアルデヒドがそれぞれ有効に働
いている。また、脂肪族系化合物の酪酸に対しては、エ
タノールアミンが有効に働き、スクシンジアルデヒドが
若干働いていることがわかる。そして、３成分を複合し
て用いると、いずれの臭気成分に対しても有効に働いて
いる。なお、フマル酸はクエン酸と、グリオキザールは
スクシンジアルデヒドと、またイソプロパノールアミン
はエタノールアミンとそれぞれ殆ど同じ性能を示す。

【００２０】本発明に用いる酸化亜鉛は、一般の多結晶
酸化亜鉛粉末でもよいが、特に単結晶テトラポット状酸
化亜鉛ウィスカーが好ましい。この酸化亜鉛ウィスカー
については特開平１−２５２６００号公報に詳しく記載
されているが、繊維長２〜３μｍから数１００μｍまで
任意に調整することが可能な製造技術も確立されてい
る。四方向に成長しているという特異な形状を有するこ
とから、他の多結晶体の酸化亜鉛粉末に比べて活性が強
く、高い抗菌効果を有する。

【００２１】また、リン酸カルシウムについては、ヒド
ロキシアパタイトＣａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂またはリ
ン灰石として知られるリン酸塩鉱物を用いるのがよい。
この種のリン酸カルシウムは、徐放体として用いられて
おり、これに塩化銀などの銀化合物を担持させることに
より、抗菌剤として働く。

【００２２】本発明の活性炭造粒体を得るための活性炭
としては、通常ヤシ殻炭が用いられるが、木材等の炭化
物や石炭等も使用することができる。また、賦活法も水
蒸気賦活の他塩化亜鉛等の賦活剤を用いたものいずれで
もよい。上記のような活性炭粉末に加えるアルギン酸塩
は、前者の１０００重量部に対して１０〜２００重量部
が適当な範囲である。

【００２３】さらに、銀化合物を担持したリン酸カルシ
ウム、酸化亜鉛ウィスカーを加える場合、活性炭粉末１
０００重量部に対して、リン酸カルシウム５〜５０重量
部、酸化亜鉛ウィスカー５〜５０重量部、アルギン塩１
０〜２００重量部が適当な範囲である。また、リン酸カ
ルシウムに担持させる銀化合物の量は、リン酸カルシウ
ム１００重量部に対して０．５〜５重量部が適当であ
る。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。［実施例１］粒径１〜３０μｍ、平均粒径１０〜２０μ
ｍの水蒸気賦活活性炭粉末１，０００ｇとアルギン酸ナ
トリウム１００ｇとをミキサーで十分攪拌混合した後、
６０℃の温水５，０００〜１０，０００ｍｌを加えて混
練する。十分混練したスラリーを径約３〜５ｍｍのノズ
ルから塩化カルシウムの５重量％水溶液中へ滴下させ
る。活性炭粉末を包含したアルギン酸塩の液滴は塩化カ
ルシウム水溶液中でゲル化して球状粒子となる。ゲルが
安定するまで約３０分以上塩化カルシウム水溶液中に浸
漬したままにする。その後３０分以上水洗した後、８０
〜１００℃で１０時間以上乾燥する。こうして径約３〜
５ｍｍの活性炭造粒体が得られる。この活性炭造粒体を
試料Ｎｏ．１とする。

【００２５】［実施例２］クエン酸とスクシンジアルデ
ヒドとエタノールアミンとを重量比２．５：２．５：
５．０の割合で混合した複合脱臭剤（以下、単に複合脱
臭剤という）の８重量％水溶液を実施例１の活性炭造粒
体試料Ｎｏ．１に含浸し、５０〜７０℃で１０時間以上
乾燥する。こうして活性炭造粒体にその３０重量％相当
の複合脱臭剤を担持させた脱臭材を得る。これを試料Ｎ
ｏ．２とする。

【００２６】［実施例３］実施例１で用いたのと同じ活
性炭粉末１，０００ｇ、約１重量％の塩化銀を担持した
粒径０．５〜５μｍのリン酸カルシウム２０ｇ、各足の
長さが５〜３０μｍのテトラポット状酸化亜鉛ウイスカ
ー２０ｇおよびアルギン酸ナトリウム１００ｇをミキサ
ーで撹拌した後、６０℃の温水５，０００〜１０、００
０ｍｌを加えて混練し、スラリーとする。このスラリー
を実施例１と同様に塩化カルシウム水溶液中へ滴下して
ゲル化させ、水洗、乾燥して粒径約３〜５ｍｍの造粒体
を得る。次に、上記の造粒体に実施例２の複合脱臭剤の
８重量％水溶液を含浸し、８０〜１００℃で１０時間以
上乾燥する。こうして、複合脱臭剤を３０重量％相当担
持させた造粒体と実施例１の試料Ｎｏ．１とを重量比
１：１の割合で混合したものを試料Ｎｏ．３ａとする。
同様にして、複合脱臭剤水溶液の濃度および含浸させる
量を調整することにより、複合脱臭剤を造粒体に２０重
量％、１０重量％、２重量％担持させる。そして、これ
らの造粒体と試料Ｎｏ．１とを重量比１：１の割合で混
合したものをそれぞれ試料Ｎｏ．３ｂ、３ｃ、３ｄとす
る。

【００２７】［比較例１］市販の粒径約４〜６ｍｍの活
性炭造粒体を試料Ｎｏ．４とする。［比較例２］市販の活性炭造粒体試料Ｎｏ．４に実施例
２の複合脱臭剤を３０重量％相当担持させる。これを試
料Ｎｏ．５をする。

【００２８】次に、上記の各試料について、アンモニア
を対象とした消臭力寿命試験をした。図６は、その試験
装置の概略構造を示す。５リットルの試薬瓶１に水道水
２を３リットル入れ、アンモニア水を加えて水中のアン
モニア濃度が２００ｐｐｍになるように調節する。そし
て、エアーポンプ３からホース４、パイプ５を通して瓶
１のアンモニア水中に空気を３リットル／分の速度で送
り込み、出口パイプ６のホース７から出てくる気体中の
アンモニア濃度が約４０ｐｐｍで一定になるまで待っ
て、出口ホース７を試料管８の入口パイプ９に連結す
る。試料管８は、内径１６ｍｍのガラス管からできてお
り、内部にはフィルターで包んだ試料１０が４ｇ詰めて
ある。こうして、管８を通ったガス中のアンモニア濃度
をガス検知管１１で測定する。

【００２９】図７は上記の消臭力寿命試験の結果を示し
ている。本発明による活性炭造粒体の試料Ｎｏ．１は、
従来の活性炭造粒体試料Ｎｏ．４に比べてアンモニア消
臭力が大幅に向上していることがわかる。各々のプロッ
ト点を結ぶ折れ線とその始点と終点を結ぶ線で囲まれた
部分、例えば試料Ｎｏ．４については点ｍ、ｎ、ｐを結
ぶ線で囲まれた三角形の部分、の面積がアンモニア消臭
容量を表すとみなせるから、試料Ｎｏ．１とＮｏ．４の
差は相当なものである。また、試料Ｎｏ．４に複合消臭
剤を担持させた試料Ｎｏ．５の特性から、複合消臭剤に
よるアンモニア消臭性能持続効果は明らかである。ま
た、試料Ｎｏ．１に複合消臭剤を担持させた試料Ｎｏ．
３ａ〜３ｄについても、消臭性能持続効果が増大してい
る。これら試料Ｎｏ．３ａ〜３ｄの特性の差は、担持し
た複合消臭剤の量の違いによるものである。

【００３０】次に、実施例１の試料Ｎｏ．１、実施例３
の試料Ｎｏ．３ａおよび比較例１の試料Ｎｏ．４につい
て、タバコ発生臭の消臭力試験をした。試料２００ｇを
クロスフローファンを用いた脱臭試験器の排気路に充填
する。そして、タバコのセブンスター５本を発煙させた
１ｍ³の密閉空間において、前記脱臭試験器を排気風量
０．７ｍ³／分で連続運転したときの密閉空間内におけ
るアンモニア、酢酸およびアセトアルデヒドの濃度変化
を測定した。

【００３１】試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．３ａおよびＮｏ．４
の試験結果をそれぞれ図８、図９および図１０に示す。
試料Ｎｏ．１とＮｏ．４の比較では、タバコ発生臭中酢
酸及びアセトアルデヒドの消臭力は殆ど変らない。ま
た、試料Ｎｏ．１とＮｏ．３ａの比較では、複合脱臭剤
を含むＮｏ．３がアンモニア消臭力に優れるが、酢酸及
びアセトアルデヒド消臭力は若干低下している。

【００３２】また、実施例の試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．２と
比較例の試料Ｎｏ．４、Ｎｏ．５について、前記と同様
１ｍ³の密閉空間内におけるアンモニアおよびトリメチ
ルアミンに対する消臭力試験をした。その結果をそれぞ
れ図１１および図１２に示す。なお、アンモニア、トリ
メチルアミンの初期濃度は１０ｐｐｍ、試料の脱臭試験
器への充填量は２００ｇ、排気風量は０．７ｍ³／分で
ある。アンモニア消臭力は、試料Ｎｏ．２が最も優れて
おり、濃度０に達するまでの時間が最も短く、消臭スピ
ードが早いことがわかる。またトリメチルアミン消臭力
は、試料Ｎｏ．１が最も優れている。

【００３３】次に、実施例３の試料Ｎｏ．３ａの大腸菌
エスケリチアコーライ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃ
ｏｌｉ）ＩＦＯ３３０１に対する抗菌力を試験した。
すなわち、試料１．５ｇを滅菌リン酸緩衡液７０ｍｌに
加えたものに大腸菌の菌液を添加し、この試験液を２５
℃において１時間振とう後の生菌数を測定した。その結
果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、優れた吸
着能を有し特に脱臭材として好適な活性炭造粒体を得る
ことができる。また、本発明によれば、アンモニアに対
しても高い吸着性を有する脱臭材を得ることができる。
さらに、アンモニアなどの窒素化合物、メチルメルカプ
タンなどのイオウ化合物いずれにも高い吸着性と性能持
続性を有する脱臭材を得ることができる。さらにまた、
抗菌性の脱臭材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる各種脱臭剤のアンモニア臭気消
臭能を示す図である。

【図２】本発明に用いる各種脱臭剤のトリメチルアミン
臭気消臭能を示す図である。

【図３】本発明に用いる各種脱臭剤の硫化水素臭気消臭
能を示す図である。

【図４】本発明に用いる各種脱臭剤のメチルメルカプタ
ン臭気消臭能を示す図である。

【図５】本発明に用いる各種脱臭剤の酪酸臭気消臭能を
示す図である。

【図６】本発明の実施例においてアンモニア臭消臭力試
験に用いた試験装置の概略構成を示す図である。

【図７】各種脱臭材のアンモニア消臭力寿命を比較した
図である。

【図８】本発明の実施例における脱臭材のタバコ発生臭
消臭能力を示す図である。

【図９】本発明の他の実施例におけるタバコ発生臭消臭
能力を示す図である。

【図１０】従来例の脱臭材のタバコ発生臭消臭能力を示
す図である。

【図１１】本発明の実施例における脱臭材および従来例
の脱臭材のアンモニア臭消臭能力を比較して示す図であ
る。

【図１２】本発明の実施例における脱臭材および従来例
の脱臭材のトリメチルアミン臭消臭能力を比較して示す
図である。

フロントページの続き (72)発明者村澤浩一郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性炭粉末をアルギン酸塩で結合したこ
とを特徴とする活性炭造粒体。
【請求項２】活性炭粉末をアルギン酸塩で結合した活
性炭造粒体とこれに担持された脱臭剤からなり、前記脱
臭剤が脂肪族系有機酸を含むことを特徴とする脱臭材。
【請求項３】活性炭粉末と、銀または銀化合物を担持
したリン酸カルシウム粉体を含む混合物をアルギン酸塩
で結合した造粒体、およびこの造粒体に担持した脱臭剤
からなり、前記脱臭剤が脂肪族系有機酸を含むことを特
徴とする脱臭材。
【請求項４】前記脱臭剤が、アルデヒド系化合物およ
びアミン系化合物を含む請求項２または３記載の脱臭
材。
【請求項５】前記造粒体が、単結晶体からなる酸化亜
鉛フィラーを含む請求項３記載の脱臭材。
【請求項６】少なくとも活性炭粉末を含むアルギン酸
アルカリ金属塩の水溶液をアルギン酸の水不溶性金属塩
を形成する金属のイオンを含む水中に滴下させることに
より、活性炭粉末とアルギン酸の水不溶性金属塩を含む
造粒体を得る工程を有することを特徴とする脱臭材の製
造法。
【請求項７】前記アルギン酸アルカリ金属塩の水溶液
が、銀または銀化合物を担持したリン酸カルシウムを含
む請求項６記載の脱臭材の製造法。
【請求項８】前記造粒体に、脂肪族系有機酸、アルデヒ
ド系化合物およびアミン系化合物を含む脱臭剤を担持さ
せる工程を有する請求項６または７記載の脱臭材の製造
法。