JPH0956794A

JPH0956794A - 有害物質除去材の製造方法

Info

Publication number: JPH0956794A
Application number: JP7210273A
Authority: JP
Inventors: Seiji Shinohara; 誠治篠原; Michihiko Sato; 道彦佐藤; Kazuchiyo Takaoka; 和千代高岡
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】光反応性半導体と活性炭素繊維を組み合わせ
ることによって、悪臭等の有害物質の光分解効果及び吸
着効果により有害物質除去能に優れる有害物質除去材の
製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも光反応性半導体、活性炭素繊
維からなる有害物質除去材の製造方法であって、少なく
とも活性炭素繊維から形成した支持体を、少なくとも光
反応性半導体を凝集させて水分散液とした凝集体水分散
液に浸漬して、該支持体に光反応性半導体を担持させる
ことを特徴とする有害物質除去材の製造方法であり、さ
らには、光反応性半導体と活性炭素繊維を混合して凝集
させ、凝集体水分散液とし、さらに支持体形成成分と混
合した後にシート化することを特徴とする有害物質除去
材の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光触媒反応を利用して
有害物質を分解しえる光反応性半導体と吸着効果を持つ
活性炭素繊維を含有する有害物質除去材の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題に対する関心の高まりに
伴い、悪臭等の日常生活における有害物質の除去の要求
が増えてきており、悪臭除去装置等を組み込んだ空気清
浄器の開発が盛んに行われている。

【０００３】従来このような低濃度の有害物質の除去に
は、特に日常生活に於ける悪臭除去材としては、一般的
に活性炭やシリカ、アルミナ、及び金属酸化物等の複合
化された無機吸着剤等が使用されている。このような吸
着剤は粉体のまま使用したり、特開昭４９−１６０５６
号公報のようにシート状に加工して使用することが提案
されている。

【０００４】ところが、このような吸着剤を用いた除去
方法では、吸着剤に有害物質が吸着されるに従い、次第
に吸着能力が低下していく。そこで、実用上吸着能力を
喪失した場合には、吸着剤を取り替える必要があった。
また、そのため、吸着能力が有効に発揮される期間を見
極める必要がある等数々の問題があった。

【０００５】これに対し、近年光触媒を用いた有害物の
除去方法が注目を集めている。特開昭６１−１３５６６
９号公報には、酸化亜鉛等の光反応性半導体に紫外線を
照射して、悪臭物質である硫黄酸化物を分解する方法が
開示されている。また、特公平２−６２２９７号公報に
は、酸化チタンと活性炭混合物により、低濃度窒素酸化
物を除去する方法が開示されている。酸化チタンや酸化
亜鉛等の光反応性半導体による有害物質の分解は、これ
らの活性線励起による接触悪臭物質の光触媒的酸化作用
によるため、光反応性半導体は悪臭物質の分解で消費及
び劣化を被らずその能力は光曝露されている限り基本的
に低下しないため、吸着剤のみを使用する場合に比べて
大きな利点を有する。

【０００６】これら、光反応性半導体による分解能は、
分解しようとする有害物質との接触の機会が多いほど向
上するから、最も効果的な使用形態は有害物質との接触
する反応面積の減ずることのない粉体の状態で使用する
ことである。しかしながら、実際には、粉体を粉体のま
ま使用するわけにはゆかず、これを取り扱うために何ら
かの加工が必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、悪臭
などの有害物質を光で分解して除去することができる、
及び吸着反応を利用した悪臭等の有害物質を除去できる
有害物質除去材の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため、鋭意検討した。その結果、活性炭素
繊維から形成した支持体を、少なくとも光反応性半導体
を含有する水分散液に浸漬することで上記課題を解決で
きることを見いだした。また、少なくとも光反応性半導
体及び活性炭素繊維を支持体形成成分と混合しシート化
することで上記課題を解決できることを見いだした。本
発明は、これらの知見により達成されたものである。

【０００９】すなわち、本発明は、少なくとも光反応性
半導体及び活性炭素繊維からなる有害物質除去材の製造
方法であって、少なくとも活性炭素繊維から形成した支
持体を、少なくとも光反応性半導体を凝集させて水分散
液とした凝集体水分散液に浸漬して、該支持体に光反応
性半導体を担持させることを特徴をする有害物質除去材
の製造方法である。

【００１０】また、少なくとも光反応性半導体、活性炭
素繊維及び支持体形成成分からなる有害物質除去材の製
造方法であって、少なくとも、光反応性半導体と活性炭
素繊維を混合して凝集させ、凝集体水分散液とし、さら
に支持体形成成分と混合した後にシート化することを特
徴とする有害物質除去材の製造方法である。

【００１１】以下、本発明の有害物質除去材の製造方法
及び有害物質除去材に係わる構成要素を詳細に説明す
る。本発明に係わる有害物質除去材は、少なくとも光反
応性半導体及び活性炭素繊維を必須成分とし、場合によ
り支持体形成成分を併用して形成される。

【００１２】本発明で用いる光反応性半導体とは、０．
５〜５．０ｅＶ、好ましくは１〜３．５ｅＶの禁止帯幅
を有する、光触媒反応を生じる半導体であって、光反応
性半導体で生成したＯＨラジカル等により有害物質が分
解される。このような光反応性半導体の形状としては、
粒子状のものが好ましく、比表面積が１０〜５００ｍ²
／ｇの粒子を適宜選択して用いる。

【００１３】このような光反応性半導体としては、特開
平２−２７３５１４号公報に開示されているものを使用
することが可能であり、酸化亜鉛、三酸化タングステ
ン、酸化チタン、酸化セリウムなどの金属酸化物が好ま
しく、これらの中でも、酸化チタンは、構造安定性、光
反応性半導体としての能力、取り扱い上の安全性などを
考慮した場合、特に好ましい材料である。酸化チタンと
しては、二酸化チタンのほか、含水酸化チタン、水和酸
化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタ
ンなどを使用することが可能であり、その結晶型につい
ては特に制限はない。酸化チタンを用いる場合には、そ
の比表面積は５０〜４００ｍ²／ｇのものが好ましい。
さらに、酸化チタンの表面に白金、金、銀、銅、パラジ
ウム、ロジウム、ルテニウムなどの金属、酸化ルテニウ
ム、酸化ニッケルなどの金属酸化物を被覆したものであ
ってもよい。

【００１４】しかし、上記酸化チタンは、自己皮膜形成
性が乏しく、また、本発明に好適に用いられる比表面積
の大きな酸化チタンは、粒子径が小さいため、単に活性
炭素繊維及び支持体形成成分と共に抄造したり、予め形
成された支持体上に塗設しても目的の酸化チタンは支持
体から脱離し、有効な有害物質除去材を製造し得ない。
そこで本発明に係わる有害物質除去材を製造するにあた
り、シート化する前に少なくとも光反応性半導体を凝集
させ、より大きな凝集体として支持体形成成分に保持さ
せるか、光反応性半導体の支持体形成成分への保持力を
向上させる担体を介して担持させる必要がある。

【００１５】本発明で用いる活性炭素繊維とは、レーヨ
ン系、ＰＡＮ系、フェノール系等の活性炭素繊維が用い
られる。活性炭素繊維は、活性炭に比べ、吸着速度が１
００〜１０００倍程度有り、また、吸着量が１．５〜１
０倍程度有るため悪臭物質の吸着にはより効果的であ
る。また、繊維径が１０μｍと小さいため見かけの表面
積が多く、高比表面積のものが容易に得られるという特
徴がある。さらに、通気性も高くフィルターなどの用途
にも適している。

【００１６】これらの活性炭素繊維は、比表面積が５０
０〜２５００ｍ²/ｇのものを適宜選択して用いることが
できる。

【００１７】また、光反応性半導体および活性炭素繊維
は、シートへの添加量が多ければ多いほど悪臭などの有
害物質の除去に有効である。しかしながら、湿式抄造で
作製する場合においては、活性炭素繊維が多くなるとシ
ート化が難しくなるため、有害物質除去材全体に対して
１０〜６０重量％の範囲が好ましい。

【００１８】この方法の利点は、活性炭素繊維の周りを
酸化チタンを覆うため、酸化チタンが担体表面に露出
し、酸化チタンに光が当たりやすいような形態となって
いる点にある。

【００１９】本発明の有害物質除去材の製造方法に於い
て、光反応性半導体の凝集体を形成させるためには凝集
剤を用いることが好ましい。

【００２０】本発明に用いられる凝集剤としては、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リシウム、水酸
化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化バリウム、及び水
酸化マグネシウム等の塩基性の金属水酸化物、アルミ
ナ、シリカ、及びジルコニア等の無機含水酸化物、硫酸
アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アニオンまたは
カチオン変性ポリアクリルアミド、アクリル酸またはメ
タクリル酸含有共重合物、アルギン酸及びポリビニルリ
ン酸及びそれらのアルカリ性塩、アンモニア、ジエチル
アミン及びエチレンジアミン等のアルキルアミン、エタ
ノールアミン等のアルカノールアミン、ピリジン、モル
ホリン、含アクリロイルモルホリン重合物等が挙げられ
る。

【００２１】これらの凝集剤は、含光反応性半導体水分
散液に強撹拌しながら添加すればよい。また、凝集体を
作る際に微細繊維を添加してもよい。これにより光反応
性半導体が凝集し、凝集体水分散液が形成される。形成
された凝集体の大きさにより有害物質除去材内で保持さ
れる度合い、有害物質除去材の均一性及び加工性に影響
を与えるため、用いる凝集剤により添加量、方法を最適
化する必要がある。

【００２２】本発明に係わる光反応性半導体を支持体形
成成分により強固に保持させるため、さらに自己皮膜形
成性の結着剤を少量併用することもできる。本発明に用
いられる結着剤としては、澱粉、天然ガム類、キトサ
ン、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース及びヒ
ドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリ
酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリＮ−ビニルピ
ロリドン、アクリル系エマルション、スチレン系エマル
ション、ポリ塩化ビニルエマルション、及びポリ塩化ビ
ニリデンエマルション等の合成樹脂エマルション、ＮＢ
Ｒ及びＳＢＲ等の各種ラテックス等が挙げられる。

【００２３】次に本発明に係わる支持体形成成分につい
て説明する。支持体形成成分とは、凝集体水分散液をシ
ート化し、有害物質除去材としたとき、その形態を保持
するために必要な成分である。支持体形成成分としては
繊維状のものが好ましい。その断面形状も特に制限はな
く、円形のみならず楕円形、三角形、星型、Ｔ型、Ｙ
型、及び葉状等のいわゆる異型断面形状のものでもよ
い。さらに繊維表面に空隙を持つもの、枝分かれした構
造、及び芯鞘構造を有するものも使用できる。さらに、
支持体形成成分同士、支持体形成成分と凝集体との接着
性を持つものも好ましい支持体形成成分である。

【００２４】支持体形成成分を構成するものとしては、
オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニ
ル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド
系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩
化ビニリデン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニ
ルケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコー
ル系樹脂、ジエン系樹脂、及びポリウレタン系樹脂等の
熱可塑性合成樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フ
ラン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、アルキド樹脂、及びエポキシ樹脂等の熱硬化性
合成樹脂の少なくとも１種類以上の樹脂からなる繊維が
挙げられる。これらの繊維を少なくとも１種類以上用い
ることができる。

【００２５】さらに、有害物質除去材の強度を向上させ
るため、上記支持体形成成分の他に、木材パルプ、楮、
ミツマタ、藁、ケナフ、竹、リンター、バガス、及びエ
スパルト等の植物繊維、フィブリル化した繊維を用いて
もよい。

【００２６】さらに、レーヨン等の再生繊維、アセテー
ト等の半合成繊維、フッ素系繊維、シリコーン系繊維、
ステンレスウール等の金属繊維、セラミック繊維、及び
各種ガラス繊維等を少量混合してもよい。しかしなが
ら、これらの混合により有害物質除去材の性能を阻害す
る範囲であってはならないのは言うまでもない。

【００２７】次に、本発明の有害物質除去材の製造方法
をさらに詳しく説明する。ここでは、本発明の有害物質
除去材の製造方法の一例を挙げて具体的に説明する。

【００２８】まず、少なくとも光反応性半導体と活性炭
素繊維を水中にて撹拌し、水分散液を調整する。次いで
該水分散液中に凝集剤を添加し、凝集体を形成させる。
さらに、該水分散液中に支持体形成成分を混合した後、
抄紙機等を用いてシート化し、乾燥することによって本
発明に係わる有害物質除去材を得ることができる。

【００２９】また、活性炭素繊維を樹脂バインダーをも
ちいてシート化し乾燥した後に支持体とするか、活性炭
素繊維と支持体形成成分とを水中に分散し、抄紙機等を
用いシート化し、乾燥することにより支持体とした後、
これとは別に少なくとも光反応性半導体を水中にて分散
し、凝集剤を加え凝集させた後、該水分散液に該支持体
を浸漬し、乾燥を行うことでも本発明に係わる有害物質
除去材を得ることができる。

【００３０】以上のようにして製造された有害物質除去
材は、さらには不織布や熱可塑性樹脂、セラミック及び
金属等のフィルムまたはシート等と積層し、複合材とし
ても利用できる。

【００３１】

【作用】本発明は、少なくとも光反応性半導体及び活性
炭素繊維、またはさらにこれらに加えて支持体形成成分
よりなり、活性光を照射することにより、空気中や水中
の有害物質を分解し除去することができる有害物質除去
材の製造方法である。

【００３２】このような有害物質除去材は、個人で適当
な大きさに切断し、有害物質を除去したい場所に置き、
太陽光や蛍光灯に曝露するだけで有害物質を除去するこ
とができるため、悪臭の程度や設置場所に応じて手軽に
効率よく使用できる。

【００３３】

【実施例】以下、実施例によりさらに本発明を詳細に説
明するが、本発明はその主旨を越えない限りこれらに限
定されるものではない。

【００３４】実施例１酸化チタン（石原産業社製：ＳＴ−３１）１００重量部
を水に添加し、ミキサーを用いて分散させながら、この
分散液に硫酸アルミニウム１重量部を添加し、さらに超
高分子量アニオン変性ポリアクリルアミド０．１％溶液
を添加して酸化チタンの凝集体を形成させこれを凝集体
分散液Ａとした。

【００３５】活性炭素繊維（クラレケミカル製：クラク
ティブ）を２０重量部、支持体形成成分として０．５デ
ニール×５ｍｍのポリエステル繊維（帝人製：テピル
ス）と２デニール×５ｍｍの芯鞘構造を有する低融点熱
融着性ポリエステル繊維（ユニチカ製：メルティ＃４０
８０）とを４０重量部づつ水に添加し、撹拌、分散し支
持体形成成分分散液Ｂとした。

【００３６】ＴｉＯ₂ 換算で酸化チタン対支持体形成成
分が固形分重量比で１対９になるように分散液Ａと分散
液Ｂを混合し、全固形分量が０．２重量％となるように
調整した後、撹拌しながら超高分子量アニオン変性ポリ
アクリルアミド０．１％溶液を添加し、増粘させ、円網
抄紙機にてシート化し、１２０℃にて乾燥し目付量１０
０ｇ／ｍ²の有害物質除去材（１）を作製した。

【００３７】この有害物質除去材（１）を１０ｃｍ×２
０ｃｍの大きさに裁断し、５．６リットルの密閉できる
容器２つに入れ、一方に６Ｗのブラックランプを約５ｃ
ｍの距離から照射できるようにした。これらの容器に高
濃度アセトアルデヒドガスをを注入して、容器内のガス
濃度を１５ｐｐｍとなるように調整した。ガス注入後、
３０分後に容器内のガス濃度をＦＩＤ検出器付きのガス
クロマトグラフィーで測定した。その結果、光照射した
容器内の残留アセトアルデヒド濃度は１ｐｐｍ以下まで
低下していたが、光を照射しなかった方は約８ｐｐｍで
あった。

【００３８】実施例２酸化チタン（日本アエロジル社製：Ｐ２５Ｓ６）３３．
３重量部、活性炭素繊維（クラレケミカル製：クラクテ
ィブ）を６６．７重量部を水に添加し、ミキサーを用い
て分散させながら、分散液に硫酸アルミニウム１重量部
を添加し、さらに超高分子量アニオン変性ポリアクリル
アミド０．１％溶液を添加して酸化チタン及び活性炭素
繊維の凝集体を形成させこれを凝集体分散液Ｃとした。

【００３９】支持体形成成分として０．５デニール×５
ｍｍのポリエステル繊維（帝人製：テピルス）と２デニ
ール×５ｍｍの芯鞘構造を有する低融点熱融着性ポリエ
ステル繊維（ユニチカ製：メルティ＃４０８０）とを等
重量部づつ水に添加し、撹拌、分散し支持体形成成分分
散液Ｄとした。

【００４０】ＴｉＯ₂ 換算で酸化チタン対支持体形成成
分が固形分重量比で３対７になるように分散液Ｃと分散
液Ｄを混合し、全固形分量が０．２重量％となるように
調整した後、撹拌しながら超高分子量アニオン変性ポリ
アクリルアミド０．１％溶液を添加し、増粘させ、円網
抄紙機にてシート化し、１２０℃にて乾燥し目付量１０
０ｇ／ｍ²の有害物質除去材（２）を作製した。

【００４１】この有害物質除去材（２）を実施例１と同
様にアセトアルデヒドの除去能を測定した。その結果、
光照射した容器内の残留アセトアルデヒド濃度は１ｐｐ
ｍ以下まで低下していたが、光を照射しなかった方は約
８ｐｐｍであった。

【００４２】比較例１酸化チタン（石原産業社製：ＳＴ−３１）１００重量部
を水に添加し、ミキサーを用いて分散させながら、分散
液に硫酸アルミニウム１重量部を添加し、さらに超高分
子量アニオン変性ポリアクリルアミド０．１％溶液を添
加して酸化チタンの凝集体を形成させこれを凝集体分散
液Ｅとした。

【００４３】支持体形成成分として０．５デニール×５
ｍｍのポリエステル繊維（帝人製：テピルス）と２デニ
ール×５ｍｍの芯鞘構造を有する低融点熱融着性ポリエ
ステル繊維（ユニチカ製：メルティ＃４０８０）とを等
重量部づつ水に添加し、撹拌、分散し支持体形成成分分
散液Ｆとした。

【００４４】ＴｉＯ₂ 換算で酸化チタン対支持体形成成
分が固形分重量比で１対９になるように分散液Ｅと分散
液Ｆを混合し、全固形分量が０．２重量％となるように
調整した後、撹拌しながら超高分子量アニオン変性ポリ
アクリルアミド０．１％溶液を添加し、増粘させ、円網
抄紙機にてシート化し、１２０℃にて乾燥し目付量１０
０ｇ／ｍ²の有害物質除去材（３）を作製した。

【００４５】この有害物質除去材（３）を実施例１と同
様にアセトアルデヒドの除去能を測定した。その結果、
光照射した容器内の残留アセトアルデヒド濃度は３ｐｐ
ｍまで低下していたが、光を照射しなかった方は約１４
ｐｐｍであった。

【００４６】実施例３実施例１で調製した支持体形成成分分散液Ｂを用い、分
散液Ｂを全固形分量が０．２重量％となるように調整し
た後、撹拌しながら超高分子量アニオン変性ポリアクリ
ルアミド０．１％溶液を添加し、増粘させ、円網抄紙機
にてシート化し、１２０℃にて乾燥し目付量９０ｇ／ｍ
²の支持体（４）を作製した。

【００４７】一方、メタチタン酸を塩酸により解膠して
ＴｉＯ₂ 換算で４０重量％でｐＨ＝１のチタニアゾル原
液を作製し、さらにチタニアゾル原液を２０倍に希釈し
た。希釈したチタニアゾル溶液に硫酸アルミニウム１重
量部を添加し、さらに超高分子量アニオン変性ポリアク
リルアミド０．１％溶液を添加して酸化チタンの凝集体
を形成させこれをチタニアゾル凝集体分散液とした。。
作製した支持体（４）をチタニアゾル凝集体チタニアゾ
ル分散液中に浸漬し、絞った後に乾燥して、全重量１０
０ｇ／ｍ²の有害物質除去材（４）を得た。

【００４８】この有害物質除去材（４）を実施例１と同
様にアセトアルデヒドの除去能を測定した。その結果、
光照射した容器内の残留アセトアルデヒド濃度は１ｐｐ
ｍ以下まで低下していたが、光を照射しなかった方は約
８ｐｐｍであった。

【００４９】

【表１】

【００５０】以上の結果を表１に示した。表１より、活
性炭素繊維及び光反応性半導体を含有する有害物質除去
材（１）、（２）、及び（４）は、光照射しなかった場
合においても、吸着能に優れているが、有害物質除去材
（３）は、光照射した場合の効果は、前記有害物質除去
材と比較すると劣るものの効果はあるが、光照射しなか
った場合にほとんど効果を示さない。このことから、効
率的な脱臭を行うには、有害物質除去材は、光反応性半
導体を含有することはもとより、活性炭素繊維が含まれ
ていることによりその効果は増大する。さらには、光照
射を行っていない場合においても、活性炭素繊維が含ま
れることによって、比較的高い脱臭能力を有することと
なる。

【００５１】

【発明の効果】以上から、本発明の有害物質除去材は、
悪臭などの有害物質を効果的に取り込み、光で効率的に
分解して除去することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光反応性半導体及び活性炭素
繊維からなる有害物質除去材の製造方法であって、少な
くとも活性炭素繊維から形成した支持体を、少なくとも
光反応性半導体を凝集させて水分散液とした凝集体水分
散液に浸漬して、該支持体に光反応性半導体を担持させ
ることを特徴をする有害物質除去材の製造方法。
【請求項２】少なくとも光反応性半導体、活性炭素繊
維及び支持体形成成分からなる有害物質除去材の製造方
法であって、少なくとも光反応性半導体と活性炭素繊維
を混合し凝集させ、凝集体水分散液とし、さらに支持体
形成成分と混合した後シート化することを特徴をする有
害物質除去材の製造方法。