JPH10323560A - 室内燃焼器具用窒素酸化物吸着剤 - Google Patents

室内燃焼器具用窒素酸化物吸着剤

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JPH10323560A
JPH10323560A JP9134949A JP13494997A JPH10323560A JP H10323560 A JPH10323560 A JP H10323560A JP 9134949 A JP9134949 A JP 9134949A JP 13494997 A JP13494997 A JP 13494997A JP H10323560 A JPH10323560 A JP H10323560A
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JP
Japan
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nitrogen oxides
activated carbon
adsorbent
nitrogen oxide
carbon fiber
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Application number
JP9134949A
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English (en)
Inventor
Takanori Kakazu
隆敬 嘉数
Masaaki Yoshikawa
正晃 吉川
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内燃焼器具から発生する排ガスから、低濃
度窒素酸化物(特にNO)を、オゾン、電子線、コロナ
放電等の危険な酸化法を用いることなく簡易に吸着除去
する。 【解決手段】 活性炭素繊維(特に、ピッチ系活性炭素
繊維)を非酸化性雰囲気中において600〜1200℃
で熱処理することにより繊維表面の含酸素官能基を除去
してなる窒素酸化物吸着剤に窒素酸化物濃度0.1〜5
ppm及び相対湿度0〜80%の排ガスを0〜40℃で
接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素酸化物吸着
剤、詳しくは、家庭用ファンヒーター、ストーブ等の室
内燃焼暖房器具、炊飯器、レンジ、コンロ、オーブン等
の室内燃焼調理器具、その他、衣類乾燥機、小型給湯器
等の室内で燃焼を行い利用する器具から排出される燃焼
排ガス中の窒素酸化物を除去するために好適な窒素酸化
物吸着剤に関する。
【0002】本発明は、窒素酸化物の除去方法、詳しく
は、室内燃焼器具から発生する排ガス中の窒素酸化物を
低温から高温までの室温において室内空気中の水分の阻
害を受けることなく効率よく吸着除去するための窒素酸
化物の除去方法、特に、従来の吸着剤では困難であった
窒素酸化物濃度が0.1〜5ppm程度と低濃度の排ガ
スから窒素酸化物を室温(低温)において効率よく吸着
除去するための窒素酸化物の除去方法に関する。
【0003】
【従来の技術】近年、自動車トンネル部や閉鎖型自動車
駐車場の空気の窒素酸化物による汚染が深刻化している
ことを背景に、低濃度窒素酸化物の吸着除去剤として、
各種のものが提案されている(特開平8−66612号
公報、特開平8−38888号公報、特開平8−141
362号公報、特開平8−24579号公報等)。しか
し、これらはいずれも、室温で蒸気として存在するNO
2の吸着剤として有効に作用するものであり、室温で超
臨界ガスとして存在するNOの吸着は困難である。
【0004】これらの従来技術では、NOを酸化してN
2として吸着除去する方法を提案し、NOの酸化につ
いては、オゾンで酸化する方法、コロナ放電により酸化
する方法、電気集塵機で酸化する方法等の手段を提案し
ている。これは、大気汚染防止法関連法令である窒素酸
化物の環境基準がNOではなくNO2を対象としている
ため、NO2を除去することができれば道路近辺の環境
基準を達成することができるという理由から比較的吸着
が容易なNO2として除去する方法を選んでいると考え
られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述の通り、従来技術
では、低濃度の窒素酸化物を除去する方法として、NO
を酸化してNO2として除去する方法を提案している
が、酸化源の危険性や取り扱いの困難性から、一般家庭
や店舗等の分野では適用することができなかった。
【0006】一方、家庭用ファンヒーター、ストーブ等
の室内燃焼暖房器具、炊飯器、レンジ、コンロ、オーブ
ン等の室内燃焼調理器具、その他、衣類乾燥機、小型給
湯器等の室内で燃焼を行い利用する器具からは、低濃度
ではあるが、窒素酸化物が排出され、また、近年の住
宅、ビル等の気密・断熱性の向上から、排出窒素酸化物
濃度は換気を怠った場合非常に高くなる危険性がある。
室内燃焼器具から排出される窒素酸化物は、一次燃焼排
ガスに含有される成分としてはNOが90%以上である
が、長時間室内に滞留すると、空気中の酸素により酸化
され、より有害なNO2になる。
【0007】本発明は、一般家庭や、店舗等の民生分野
で室内燃焼器具から発生する低濃度の窒素酸化物(特に
NOを)、オゾン、電子線、コロナ放電等の危険な酸化
法を用いずに、NOはNOとして、そのまま簡易に吸着
除去することができる窒素酸化物吸着剤及び窒素酸化物
の除去方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、(1)比表
面積が大きく細孔(ポア)を有するため各種の吸着剤と
して用いられている活性炭の中で、特に20Å以下の微
細なマイクロポアを多く有する活性炭素繊維が低濃度窒
素酸化物の吸着剤として有効であること、(2)活性炭
素繊維による窒素酸化物の吸着が雰囲気中の水分により
阻害されること、(3)活性炭素繊維を、非酸化性雰囲
気で熱処理することにより、雰囲気中の水分の影響を抑
制することができること及び(4)非酸化性雰囲気で熱
処理した活性炭素繊維を用いることにより、室内燃焼器
具から発生する低濃度のNOを、酸化を必要とすること
なく、そのままの形で、効率的に吸着除去することがで
きることを見出し、本発明を完成した。
【0009】即ち本発明は、下記1〜3項の窒素酸化物
吸着剤及び窒素酸化物の除去方法を提供するものであ
る:活性炭素繊維(特に、ピッチ系活性炭素繊維)を非
酸化性雰囲気中において600〜1200℃で熱処理す
ることにより繊維表面の含酸素官能基を除去してなる窒
素酸化物吸着剤;室内燃焼器具から発生する窒素酸化物
濃度0.1〜5ppm及び相対湿度0〜80%の排ガス
を前記の窒素酸化物吸着剤に0〜40℃で接触させる窒
素酸化物の除去方法;室内燃焼器具から発生するNOを
前記の窒素酸化物吸着剤にNOとして吸着させることに
よって除去する窒素酸化物の除去方法。
【0010】
【発明の実施の形態】窒素酸化物吸着剤 本発明の窒素酸化物吸着剤は、活性炭素繊維の繊維表面
に存在する含酸素官能基(OH基、COOH基、C=O
基等)の一部乃至全部を除去することにより製造するこ
とができる。本発明の吸着剤を製造するために用いる原
料(活性炭素繊維)については、特に制限はなく、公知
の活性炭素繊維を用いることができ、市販品を用いるこ
とができる。好ましい実施の形態では、比表面積が大き
な活性炭素繊維、具体的にはBET法による窒素比表面
積が500〜2000m2/g程度の活性炭素繊維を用
いる。
【0011】活性炭素繊維は、炭素繊維を賦活すること
により製造することができ、通常、繊維表面にOH基、
COOH基、C=O基等の含酸素官能基を有する。炭素
繊維は、水蒸気により高温処理する方法(ガス賦活
法)、塩化亜鉛等の賦活剤の水溶液を含浸した後に高温
焼成する方法(薬品賦活法)等の公知の方法により賦活
することができる。繊維表面の含酸素官能基が少ない活
性炭素繊維を用いることにより、繊維表面の疎水性がよ
り高く雰囲気中の水分に阻害されることなく窒素酸化物
を効率よく吸着する吸着剤を製造することができる。
【0012】活性炭素繊維(炭素繊維)としては、その
製造原料により、ピッチ系、ポリアクリロニトリル系、
フェノール系、セルロース系等の各種のものが知られて
いる。本発明では、公知の炭素繊維をいずれも用いるこ
とができ、市販品も用いることができる。ピッチ系炭素
繊維を賦活することにより製造されるピッチ系活性炭素
繊維は、原料中の窒素、酸素の含有率が低いことに由来
して繊維表面の含酸素官能基が少なく、熱処理により繊
維表面の含酸素官能基を効率よく除去することができる
ので、ピッチ系活性炭素繊維を用いることにより、疎水
性が高く高い相対湿度下でも窒素酸化物に対する高い吸
着活性を示す優れた特性を有する窒素酸化物吸着剤を製
造することができる。
【0013】活性炭素繊維を非酸化性雰囲気中で熱処理
することにより繊維表面から親水性である含酸素官能基
の一部乃至全部をCO、CO2等として除去することが
できる。雰囲気ガスとしては、活性炭素繊維を酸化しな
いものであれば特に制限なく用いることができ、好まし
くは、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活
性ガスを用いることができ、特に好ましくは、入手が容
易という点から窒素ガスを用いることができる。
【0014】処理温度は、活性炭素繊維の繊維表面から
含酸素官能基を除去することができる温度であればよ
く、活性炭素繊維の種類等に応じて適宜設定することが
できる。通常は活性炭素繊維を600〜1200℃、好
ましくは、800〜1000℃程度の範囲内で熱処理す
ることにより、繊維表面から含酸素官能基を除去するこ
とができる。
【0015】本発明の窒素酸化物吸着剤は、活性炭素繊
維を熱処理することにより繊維表面から親水性である含
酸素官能基の一部又は全部が除去されているので、処理
前に比較して繊維表面が疎水性となっている。このた
め、本発明の窒素酸化物吸着剤を窒素酸化物を含有する
ガスに接触させることにより、繊維表面の活性点への窒
素酸化物、特にNOの吸着が容易に起こり、窒素酸化物
の除去を効率よく実施することができる。
【0016】窒素酸化物の除去方法 窒素酸化物を含有するガスを本発明の吸着剤に接触させ
ることにより窒素酸化物を除去することができ、NOを
含有するガスからはNOをNOとして吸着剤に吸着させ
て除去することができる。本発明の吸着剤を用いること
により、窒素酸化物濃度が低いガスからも窒素酸化物を
効率よく除去することができる。本発明の窒素酸化物の
除去方法では、室内燃焼器具から発生する窒素酸化物濃
度が0.1〜5ppmの排ガスから効率よく窒素酸化物
を除去することができる。
【0017】本発明の吸着剤によれば、窒素酸化物とと
もに、水分を含有するガスから効率よく窒素酸化物を除
去することができる。本発明の窒素酸化物の除去方法で
は、室内燃焼器具から発生する相対湿度が0〜80%、
特に50〜80%の排ガスから効率よく窒素酸化物を除
去することができる。
【0018】室内燃焼器具から発生する排ガスを吸着剤
に接触させる際の温度は、活性炭素繊維の種類、ガスの
窒素酸化物濃度等によって適宜選択することができ、通
常は、0〜40℃とすることができる。本発明の窒素酸
化物の除去方法では、常温でも効率よく窒素酸化物を除
去することができる。窒素酸化物を含有する排ガスは、
例えば、吸着剤で形成したフィルター(例えば、ハニカ
ム状フィルター)を透過させる方法、吸着剤を充填した
カラムに流通させる方法等により、吸着剤と接触させる
ことができる。
【0019】吸着剤と接触させる排ガスの流量は、窒素
酸化物濃度、接触方法等に応じて適宜変更することがで
き、通常は吸着剤の重量当たり、2.5×10-3〜1.
0×10-2g・min・ml程度とすることにより効率
よく窒素酸化物を除去することができる。本発明の窒素
酸化物の除去方法では、排ガス中に含まれるNOを窒素
酸化物吸着剤に吸着させることにより、NOとして除去
することができる。
【0020】本発明の窒素酸化物の除去方法は、家庭用
ファンヒーター、ストーブ等の室温燃焼暖房器具、炊飯
器、レンジ、コンロ、オーブン等の室内燃焼調理器具、
その他、衣類乾燥機、小型給湯器等の室内で燃焼を行い
利用する器具から排出される燃焼排ガス中の窒素酸化物
を除去するために好適に利用することができる。
【0021】
【作用】窒素酸化物を含有する室内空気を活性炭素繊維
層を通過させることにより、空気中の窒素酸化物(特に
NO)が活性炭素繊維の有する20Å以下の微細なマイ
クロポア(細孔)中に吸着され、除去される。しかし、
活性炭素繊維による窒素酸化物(NO)の吸着は、空気
中の水分により阻害される。すなわち、空気中の水分
は、窒素酸化物と競争吸着し、活性炭素繊維に強く吸着
されるため、窒素酸化物の吸着を阻害する。一般に室内
空気中の水分は、相対湿度で50〜80%、絶対量で2
〜4vol%と、窒素酸化物(NO)に比較して多く、
このような高湿度下では低濃度窒素酸化物(NO)の吸
着は著しく阻害される。
【0022】本発明の窒素酸化物吸着剤は、活性炭素繊
維を非酸化性雰囲気中600〜1200℃で熱処理する
ことにより、表面の含酸素官能基を除去したものであ
り、繊維表面が疎水性であるため、水分の吸着が抑制さ
れる。従って、本発明の吸着剤によれば、空気中の水分
の阻害を受けることなく、窒素酸化物を吸着除去するこ
とができる。図1に示す通り、従来の活性炭素繊維で
は、繊維表面に親水性の強いOH基、COOH基、C=
O基等の含酸素官能基を有しており、空気中の水分が吸
着されるため、窒素酸化物の吸着が阻害される。これに
対し、活性炭素繊維を非酸化性雰囲気中で熱処理してな
る本発明の吸着剤では、繊維表面の含酸素官能基が除去
されており、水分の吸着が抑制されるため、窒素酸化
物、特にNOが活性炭素繊維のマイクロポアに選択的に
吸着される。
【0023】
【発明の効果】本発明の窒素酸化物吸着剤は、活性炭素
繊維を非酸化性雰囲気中で熱処理することにより、繊維
表面の含酸素官能基が除去されているので、本発明によ
れば、雰囲気中の水分の影響を受けることなく、低濃度
の窒素酸化物を効率よく吸着除去することができる。
【0024】
【実施例】実施例1 比表面積700m2/gのピッチ系活性炭素繊維(アド
ール(株)製/試料名:A7)を窒素雰囲気下900℃
で1時間熱処理し、本発明の窒素酸化物吸着剤を得た。
得られた吸着剤を反応管(内径25mm)に2g充填
し、温度25℃で、窒素酸化物(NO)を含有するガス
を400cc/minで流通した。ガス組成は、NO:
3ppm、O2:21vol%、N2:バランス、水分:
相対湿度で80%とした。
【0025】反応管の出口ガスを、化学発光式NOX
(柳本製作所(株)製ECL−88US)により分析
し、次式によりNO除去率を算出した: NO除去率=(入口NO濃度(ppm)−出口NO濃度
(ppm))÷入口NO濃度(ppm)×100(%)
【0026】流通開始後所定の時間(流通時間)におけ
るNO除去率を表1(実施例1)に示す。比較例として
無処理のA7で同様の試験を行った結果を表1(比較例
1)に示す。
【0027】
【表1】
【0028】実施例2 実施例1で用いた窒素酸化物吸着剤(活性炭素繊維)に
より、ハニカム状フィルター(厚み4mm、幅200m
m、長さ150mm)を作成し、家庭用ガスファンヒー
ター(燃料:都市ガス13A、定格能力2100kca
l/h、空気清浄機能付き)の吸気孔に装着して、NO
除去性能を試験した。試験環境は、内容積1m3のアク
リル製箱形ボックス内にファンヒーターを設置し、室温
23℃の時点でファンヒーターを26℃に設定し、約3
0分間燃焼させた後、燃焼を停止し、空気洗浄機能のみ
を稼動させ、吸気フィルターを通してボックス内の空気
を循環させた。
【0029】ボックス内の空気を化学発光式NOX
(柳本製作所(株)製ECL−88US)により分析
し、残存NO濃度を測定した。流通開始後所定の時間
(流通時間)におけるNO除去率を表2(実施例2)に
示す。比較例として無処理のA7で同様の試験を行った
結果を表2(比較例2)に示す。
【0030】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の活性炭素繊維表面及び本発明の窒素酸化
物吸着剤表面での吸着反応を表す模式断面図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性炭素繊維を非酸化性雰囲気中におい
    て600〜1200℃で熱処理することにより繊維表面
    の含酸素官能基を除去してなる窒素酸化物吸着剤。
  2. 【請求項2】 活性炭素繊維がピッチ系活性炭素繊維で
    ある請求項1に記載の窒素酸化物吸着剤。
  3. 【請求項3】 室内燃焼器具から発生する窒素酸化物濃
    度0.1〜5ppm及び相対湿度0〜80%の排ガスを
    請求項1又は2に記載の窒素酸化物吸着剤に0〜40℃
    で接触させる窒素酸化物の除去方法。
  4. 【請求項4】 室内燃焼器具から発生するNOを請求項
    1又は2に記載の窒素酸化物吸着剤にNOとして吸着さ
    せることによって除去する窒素酸化物の除去方法。
JP9134949A 1997-05-26 1997-05-26 室内燃焼器具用窒素酸化物吸着剤 Pending JPH10323560A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017149963A1 (ja) * 2016-03-01 2017-09-08 三菱重工業株式会社 活性炭、活性炭の処理方法、アンモニア合成触媒及びアンモニア合成触媒の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017149963A1 (ja) * 2016-03-01 2017-09-08 三菱重工業株式会社 活性炭、活性炭の処理方法、アンモニア合成触媒及びアンモニア合成触媒の製造方法

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