JPH08126816A

JPH08126816A - オゾンフィルターおよびその製造法

Info

Publication number: JPH08126816A
Application number: JP6288667A
Authority: JP
Inventors: Isao Terada; 功寺田; Shinichiro Arai; 慎一郎荒井
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JP2995608B2

Abstract

(57)【要約】【構成】ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が１５以上の疎水性ゼオ
ライト粉末およびオゾン分解能を有する微粉末状活性二
酸化マンガンが高空隙率の無機繊維製紙からなる担体に
担持されてなるオゾンフィルターであって、ゼオライト
粉末が担体の表層部よりも芯部に高密度で担持され、二
酸化マンガンが担体の芯部よりも表層部に高密度で担持
されていることを特徴とする。【効果】オゾン分解能に優れ、しかも長期間使用後も
悪臭を感じさせることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オゾン分解能を有する
微粉末状活性二酸化マンガン（以下、二酸化マンガン触
媒という）を用いたオゾンフィルターおよびその製造法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オゾンは人類にとって善悪２面の作用を
示す。すなわち、オゾンはその強力な酸化能に基づく殺
菌作用を医療、食品などの分野で広く利用されている
が、一方では、オゾン自身の毒性に基づき、空気中の濃
度が０.１ppmを超えると呼吸器系に刺激を感じさせ、５
０ppm以上では生命に危険を及ぼす。したがって、近
年、静電式複写機、レーザプリンタなどオゾンを発生す
る事務用機器が普及してオゾン発生原因が増加するに伴
い、空気中のオゾンの簡単な分解法の開発が望まれるに
至った。

【０００３】従来、空気中の低濃度オゾンを無害化する
技術としては、活性炭吸着法、加熱分解法、湿式法、お
よび接触分解法などがあるが、接触分解は安全性が高
く、常温で実施可能であり、小規模実施も容易であるな
ど、多くの点で有利である。オゾンの接触分解を小規模
で簡単に実施することを可能にしたオゾンフィルターの
一例は特開平５−２３５９１号公報に記載されており、
そこでは、二酸化マンガン触媒を高空隙率の紙からなる
ハニカム構造の担体に担持させたオゾンフィルターが提
案されている。

【０００４】二酸化マンガン触媒を用いたオゾンフィル
ターは、長期にわたって優れたオゾン分解能を示す特長
がある。しかしながら、まれにではあるが、長期間使用
すると、オゾン分解能には異常がなくても悪臭を発する
ようになる場合があり、問題点として指摘されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、長期間
使用した結果悪臭を発するに至った上記オゾンフィルタ
ーを調べた結果、フィルターには多数の有機化合物が吸
着されていることを確認した。確認された有機化合物の
主なものは、アセトン、2-プロパノール、tert-ブタノ
ール、メチルエチルケトン、低級脂肪酸類、クロロホル
ム、トルエン、酢酸ブチル、エチルベンゼン、キシレ
ン、ブチルエチルケトン、スチレン、α-メチルスチレ
ン、o-キシレン、アセトフェノン、tert-ブチルフェニ
ルエーテル、ジメチルビフェニル等である。使用開始前
のオゾンフィルターにはこれらの化合物は吸着されてい
ないか、吸着されていてもごく僅かであるから、これら
の化合物はフィルターの使用開始後に、吸着能力もある
二酸化マンガンによって吸着されたものと推定される。

【０００６】通常の環境の大気中にほとんど存在しない
これらの化合物がオゾンフィルターに吸着されていた理
由は、次のように考えられる。空気中には人間や動植物
が放出した微量の有機成分、たとえば汗、煙草のけむ
り、香料等に由来する有機物が含まれていて、これらが
オゾンフィルターを通過する。また、オゾンフィルター
が装着されている機器が作動中に放出する有機物、たと
えばトナーや機械油等に由来する微量の有機物も、オゾ
ンフィルターを通過する。オゾンフィルターに接触した
有機物の一部は、そのまま、または二酸化マンガン触媒
とオゾンの作用によって酸化・分解されたのち、二酸化
マンガン触媒に吸着されてフィルター上に蓄積する。

【０００７】これらの有機物は、悪臭の強い物質であっ
ても二酸化マンガン触媒に吸着されてしまえば何の問題
もないが、フィルターの使用期間が長くなり二酸化マン
ガン触媒の吸着能力が飽和した後は処理済みの空気に混
じって大気中に放出されるから、それらの幾つかの臭い
が複合して不快臭を感じさせることになるものと思われ
る。そこで本発明の目的は、オゾン分解能に優れた二酸
化マンガン触媒を用いていながら長期間使用した後も悪
臭を感じさせることのない、改良されたオゾンフィルタ
ーを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
に成功した本発明は、ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が１５以上の
ゼオライト粉末および二酸化マンガン触媒が高空隙率の
無機繊維製紙からなる担体に担持されてなり、上記ゼオ
ライト粉末が担体の表層部よりも芯部に高密度で担持さ
れ且つ上記二酸化マンガン触媒が担体の芯部よりも表層
部に高密度で担持されていることを特徴とするオゾンフ
ィルターを提供するものである。

【０００９】本発明はまた、上記オゾンフィルターの製
造法、すなわち高空隙率の無機繊維製紙からなる担体に
ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が１５以上のゼオライト粉末の懸濁
液を含浸した後乾燥し、処理後の担体に次いでオゾン分
解能を有する微粉末状活性二酸化マンガンの懸濁液を含
浸したのち乾燥することを特徴とするオゾンフィルター
の製造法を提供するものである。

【００１０】本発明によるオゾンフィルターにおいて二
酸化マンガン触媒と共に担体に担持されるゼオライト
は、ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が１５以上のものである。ＳiＯ
₂比率が高いこのゼオライトは、ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が２
〜１５程度の通常のゼオライトが強い親水性を示し乾燥
剤に使われたりするのとは対照的に、水蒸気よりも炭化
水素系化合物をよく吸着することで知られている（以
下、この疎水性の強いゼオライトを疎水性ゼオライトと
いう）。その代表的な例の組成を示すと、ＨＡlＳi₃₅Ｏ
₇₂、ＨＡlＳi₂₅Ｏ₅₂等がある（特表昭６０−５０１４９
５号公報，特開平１−３１４５７号公報参照）。入手容
易な市販品としては、ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比５０〜５００
程度のものがある。

【００１１】疎水性ゼオライトの粉末を二酸化マンガン
触媒触媒と共に担体に担持させたオゾンフィルターは、
長期間使用しても悪臭を感じさせることがない。その理
由は定かでないが、疎水性ゼオライトが前述のオゾンに
よる酸化後の、もしくは酸化前の、大気中有機物のいず
れかを二酸化マンガン触媒の近傍において吸着すること
が、悪臭原因物質の放出阻止に役立つものと推察され
る。ただ、二酸化マンガン触媒と共に疎水性ゼオライト
を担持させるとオゾン分解能においてやや劣るものとな
る傾向があるが、疎水性ゼオライト粉末を担体の表層部
よりも芯部に高密度で担持させ且つ二酸化マンガン触媒
を担体の芯部よりも表層部に高密度で担持させることに
より、二酸化マンガン触媒に本来のオゾン分解能を発揮
させることができる。

【００１２】本発明のオゾンフィルターにおける疎水性
ゼオライトの好適担持量は、二酸化マンガン触媒１００
重量部当たり約１５〜４０重量部である。疎水性ゼオラ
イトの量が十分でないと、悪臭発生を完全に阻止するこ
とはできない。一方、必要以上に疎水性ゼオライトを担
持させると、二酸化マンガン触媒の担持量を制限するば
かりか、二酸化マンガン触媒のオゾン分解活性を阻害す
ることになる。

【００１３】以下、本発明のオゾンフィルターの製造法
を説明する。オゾン分解触媒として用いる二酸化マンガ
ン触媒は特に限定されるものではなく、市販品のほか任
意の製造法によるものを用いることができるが、特に好
ましいのは、粒径が０.３〜５０μmで比表面積が１５０
m²/g以上の微粉末状二酸化マンガンである。このような
微粉末状かつ比表面積の大きい二酸化マンガンは、たと
えば炭酸マンガンの水中懸濁物に次亜塩素酸塩、過マン
ガン酸塩等の酸化剤の水溶液を作用させ、生じた二酸化
マンガンの沈殿を酸処理し、さらにアルカリで中和する
方法（特公昭５５−８４５６号）等により、容易に製造
することができる。

【００１４】疎水性ゼオライトとしては、望ましくは粒
径が０.５〜３０μm程度の、前述の組成のものを用い
る。上記粒径範囲のものよりも粗大なゼオライトは、無
機繊維製紙からなる担体の微細な繊維間空隙に入り込み
にくいので、担体芯部に偏在させることができない場合
がある。

【００１５】二酸化マンガン触媒と疎水性ゼオライトを
担持させる高空隙率の無機繊維製紙からなる担体は、た
とえば特開昭５９−１０３４５号公報に記載されてい
る。すなわち、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、ガ
ラス繊維、ロックウール等の無機繊維からなり且つ７０
〜９５％という高い空隙率を有する紙、およびこの紙を
加工して得られたハニカム構造体である。使用可能な市
販品としては、“ハニクル”（ニチアス株式会社製品）
がある。なお、空隙率とは下記の式から求められる値で
ある。空隙率（％）＝（１−見かけの密度／真の密度）×１０
０

【００１６】紙の厚さは特に限定されるものではない
が、最も適当なのは約０.１〜０.４mmである。

【００１７】無機繊維製紙からなるハニカム構造の担体
は、大風量の被処理空気を低い圧力損失で効率よく処理
するのに最適のものであり、低濃度オゾン含有空気を処
理する二酸化マンガン触媒の担体として優れている。ま
た、切断加工が可能であるから任意の形状と寸法のもの
を容易に製造することができ、落としても割れないとい
う特長がある。好ましいハニカム構造体は、有効表面積
８〜４０cm²/cm³（特に好ましくは２０〜４０cm²/c
m³)、開口率５０〜９０％（特に好ましくは５０〜７０
％）のものである。

【００１８】上述の担体に、まず疎水性ゼオライトを担
持させる。担持させる疎水性ゼオライトは、無機質結合
剤たとえばシリカゾル、アルミナゾル、チタニアゾル、
またはこれらの混合物等と共に水に懸濁させておく。こ
のとき、結合剤は、疎水性ゼオライトを担体の繊維表面
に固定するのに必要な最小限度の量を使用することが望
ましく、過剰に使用するとその硬化物がゼオライト粒子
を覆って悪臭発生防止作用を妨害する。疎水性ゼオライ
トの懸濁液を浸漬または塗工により担体に十分吸収さ
せ、過剰のゼオライト懸濁液を除去したのち乾燥する
と、ゼオライト粒子が微細な空隙を有する担体の芯部ま
で入り込んで繊維表面に固定される。

【００１９】上述のようにして疎水性ゼオライトが固定
された担体に、次いで二酸化マンガン触媒を担持させる
が、担持処理は疎水性ゼオライトを担持させる場合と同
様にして行うことができる。先に疎水性ゼオライトが固
定されて担体の空隙が少なく且つ小さくなっているた
め、二酸化マンガン触媒は担体の芯部までは到達しにく
く、大部分が担体の表層部に固定される。一度に必要量
の触媒を担持させることが難しい場合は、適量の触媒が
固定される迄、触媒含浸処理と乾燥を反復する。

【００２０】以上により、ゼオライト粉末が担体の表層
部よりも芯部に高密度で担持され且つ二酸化マンガン触
媒が担体の芯部よりも表層部に高密度で担持されている
オゾンフィルターが得られる。

【００２１】担体に疎水性ゼオライトと二酸化マンガン
触媒を担持させるとき、紙の繊維間空隙の一部は空隙の
まま残るようにして、残存空隙率、すなわちゼオライト
と触媒を担持させた後に前記空隙率算出式に従って計算
される空隙率を５０〜８５％程度にすると、担体を構成
する紙の繊維間空隙部に固定されたゼオライトや触媒の
表面まで被処理空気が拡散し易く、ゼオライトと触媒の
利用率がよくなる。

【００２２】

【実施例】

実施例１繊維径が２〜３μmのシリカアルミナ繊維と少量の有機
質結合剤よりなる厚さ０.１mm、空隙率９０％の紙をコ
ルゲート紙に加工し、未加工の平らなものとコルゲート
加工したものとを交互に重ね合わせ、接点をシリカ系接
着剤で接着することにより、セル数５６０／in²のハニ
カム構造担体を得た。

【００２３】上記担体に担持させる二酸化マンガン触媒
は次の方法で調製した。まず硫酸マンガン水溶液と炭酸
ソーダ水溶液とを反応させて生じた沈殿を水洗、乾燥す
ることにより得られた炭酸マンガン１kgを水２０００ml
に懸濁させ、６０℃に加温して撹拌しながら少しずつ次
亜塩素酸ソーダ水溶液を加えた。これにより、炭酸マン
ガンは炭酸ガスを発生しながら反応して黒色の二酸化マ
ンガンに変化した。反応完了後、生成した二酸化マンガ
ンの沈殿を濾過し、水洗して乾燥した。得られた二酸化
マンガン触媒は、比表面積が２２０m²/g、平均粒径が５
μmであった。

【００２４】上記担体に二酸化マンガン触媒と共に担持
させる疎水性ゼオライトとしては、ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃＝
１５０、平均粒径５μmのものを用いた。この疎水性ゼ
オライト２０重量部を１００重量部のシリカゾル（固形
分３０重量％）および水８０重量部と混合してスラリー
状にし、得られたスラリーに上記ハニカム構造担体（寸
法：セル開口面１００mm×１００mm，通気方向長さ１５
mm）を浸漬したのち過剰のスラリーを除いてから乾燥し
た。

【００２５】次に上記二酸化マンガン触媒１００重量
部、シリカゾル（固形分３０重量％）８０重量部、およ
び水２８０重量部からなるスラリーに上記ゼオライト担
持済み担体を浸漬し、乾燥した。その後、上記二酸化マ
ンガン触媒スラリーへの浸漬と乾燥を１回繰り返すこと
により、二酸化マンガン触媒担持量が４６g/m²、疎水性
ゼオライト担持量が１４g/m²、残存空隙率が７０％のオ
ゾンフィルターを得た。このオゾンフィルターの表面を
電子顕微鏡で観察したところ、表面は二酸化マンガン触
媒で緻密に覆われており、疎水性ゼオライト粒子はほと
んど認められなかった。

【００２６】比較例１実施例１と同様にして調製した二酸化マンガン触媒スラ
リーのみを用いて実施例１と同様の担体処理を行い、二
酸化マンガン触媒担持量が４６g/m²のオゾンフィルター
を製造した。

【００２７】比較例２二酸化マンガン触媒１００重量部、疎水性ゼオライト３
０重量部、およびシリカゾル１００重量部（いずれも実
施例１で用いたのと同じもの）を水２００重量部と混合
し、得られたスラリーに実施例１で用いたのと同じハニ
カム構造担体を浸漬し、乾燥した。その後、上記浸漬、
乾燥をさらに１回繰り返すことにより、二酸化マンガン
担持量が４６g/m²、疎水性ゼオライト担持量が１４g/
m²、残存空隙率が７０％のオゾンフィルターを得た。

【００２８】このオゾンフィルターの表面を電子顕微鏡
で観察したところ、表面には上記担持比率にほぼ近い比
率で二酸化マンガン触媒と疎水性ゼオライトとが混在し
ていた。

【００２９】次に、上記各例のオゾンフィルターについ
て、下記の方法でオゾン分解能を調べた。試験法：無声放電型オゾン発生機で除湿空気を処理して
得られたオゾン含有空気を清浄な空気で希釈して、オゾ
ン濃度０.５ppm、温度２７℃、相対湿度８０％の被処理
ガスを調製する。この被処理ガスを空間速度２８万／Ｈ
rで、ハニカム構造担体のセル開口面が通気方向に対し
て直角になるように配置した上記オゾンフィルターに流
し続ける。所定時間経過後に、出口側空気を採取してオ
ゾン分解率（次式による）を測定する。

【００３０】オゾン分解率（％）＝（入口オゾン濃度−
出口オゾン濃度）×１００／入口オゾン濃度測定結果は次のとおりであった。

【００３１】

【表１】オゾン分解率（％）

【００３２】次に、各例オゾンフィルターを静電記録式
複写機に装着して連続使用し、悪臭を発生するに至る複
写枚数を比較する試験を行なったところ、比較例１製品
装着機は１０万枚複写した時点で悪臭を感じたが、実施
例１製品装着機および比較例２製品装着機は１８万枚複
写後も悪臭を感じさせなかった。

【００３３】

【発明の効果】上述のように、本発明のオゾンフィルタ
ーは二酸化マンガン触媒を用いているにもかかわらず長
期間使用しても悪臭を発生せず、オゾンを発生する機器
周辺の作業環境を良好に保つことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｊ 29/076 ＡＢ０１Ｄ 53/34 １２０Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が１５以上のゼオラ
イト粉末およびオゾン分解能を有する微粉末状活性二酸
化マンガンが高空隙率の無機繊維製紙からなる担体に担
持されてなり、上記ゼオライト粉末が担体の表層部より
も芯部に高密度で担持され且つ上記二酸化マンガンが担
体の芯部よりも表層部に高密度で担持されていることを
特徴とするオゾンフィルター。
【請求項２】高空隙率の無機繊維製紙からなる担体に
ＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が１５以上のゼオライト粉末の懸濁
液を含浸したのち乾燥し、処理後の担体に次いでオゾン
分解能を有する微粉末状活性二酸化マンガンの懸濁液を
含浸したのち乾燥することを特徴とするオゾンフィルタ
ーの製造法。
【請求項３】空隙率が７０〜９０％の無機繊維製紙か
らなる担体にＳiＯ₂／Ａl₂Ｏ₃比が１５以上で粒径が０.
５〜３０μmのゼオライト粉末の懸濁液を含浸したのち
乾燥し、処理後の担体に次いでオゾン分解能を有する微
粉末状活性二酸化マンガンの懸濁液を含浸したのち乾燥
することを特徴とするオゾンフィルターの製造法。