JPH10328562A

JPH10328562A - 脱臭用素材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH10328562A
Application number: JP9157976A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Katayama; 竜男片山; Takeshi Maeda; 武士前田; Shigeji Mizutori; 重司水取; Takuya Ueno; 拓哉上野; Takanari Shiraishi; 登業白石; Hiroki Iwatani; 浩樹岩谷; Mayumi Makiyama; 真由美槇山
Original assignee: ADALL KK; Osaka Gas Co Ltd; Unitika Ltd
Current assignee: ADALL KK; Osaka Gas Co Ltd; Unitika Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易であり、しかも常温での脱臭性能
が良好な脱臭用素材を実現する。【解決手段】脱臭用素材は、周期律表の第ＩＩＡ属お
よび第ＶＩＡ属に属する金属からなる群から選ばれた少
なくとも１種の金属を含む活性炭前駆体に対して炭素化
および不融化のうちの一の処理を施した後にさらに賦活
処理を施すことにより得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、脱臭用素材、特
に、活性炭前駆体を用いて調製された脱臭用素材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】煙草臭などの悪臭を除去するための方法
として、活性炭に悪臭成分を吸着させる方法が知られて
いる。しかし、活性炭は、悪臭に含まれる特定の成分に
対して脱臭性能を示しにくい場合がある。例えば、煙草
臭の場合、その主成分であるアセトアルデヒド、アンモ
ニアおよび酢酸のうち、アセトアルデヒドは活性炭によ
る吸着除去が困難である。そこで、各種の悪臭を効果的
に除去するための方法として、悪臭成分を酸化して無臭
の二酸化炭素や水などに変換する方法が検討されてい
る。

【０００３】悪臭成分を酸化する方法としては、通常、
触媒を用いる方法、オゾンを用いる方法および光触媒を
用いる方法などがある。しかし、触媒を用いる方法は、
触媒を活性化するために数百℃の温度が必要になるた
め、実用性に乏しい。このため、低温で活性化し得る触
媒の研究が進められているが、未だ常温で十分な活性を
示す触媒は実現されていない。また、オゾンを用いる方
法および光触媒を用いる方法は、いずれも常温で悪臭成
分を酸化することができるが、オゾン発生源や紫外線発
生源などの特別な装置を必要とする。

【０００４】そこで、特別な装置を用いることなく常温
で悪臭を除去するための方法として、活性炭そのもので
は除去しにくい悪臭成分を除去することができる薬剤を
添着した活性炭を用いる方法が検討されている。ここ
で、薬剤を添着した活性炭としては、例えばアミン類を
添着した活性炭（特公昭６０−５４０９５号公報）や、
鉄化合物を添着した活性炭（特公昭５７−６０８８６号
公報）が既に提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、薬剤を添着
した活性炭は、薬剤の脱離が起こり易く、脱臭性能が徐
々に低下し易い。また、活性炭に対して薬剤を添着する
ための煩雑な操作が必要になるため、製造が困難であ
る。

【０００６】本発明の目的は、製造が容易であり、しか
も常温での脱臭性能が良好な脱臭用素材を実現すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る脱臭用素材
は、周期律表の第ＩＩＡ属および第ＶＩＡ属に属する金
属からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属を含む
活性炭前駆体に対して炭素化および不融化のうちの一の
処理を施した後にさらに賦活処理を施すことにより得ら
れるものである。

【０００８】ここで、活性炭前駆体は、例えばピッチで
ある。また、活性炭前駆体は、例えば金属を０．０１〜
５重量％含んでいる。さらに、脱臭用素材は、例えば繊
維状に形成されている。

【０００９】また、本発明に係る脱臭用素材は、周期律
表の第ＩＩＡ属および第ＶＩＡ属に属する金属からなる
群から選ばれた少なくとも１種の金属を含有する活性炭
からなる。

【００１０】本発明に係る脱臭用素材の製造方法は、次
の工程を含んでいる。 ◎周期律表の第ＩＩＡ属および第ＶＩＡ属に属する金属
からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属の化合物
と、活性炭前駆体とを溶媒の存在下で混合して混合物を
得るための工程。 ◎混合物に対して炭素化処理および不融化処理のうちの
一の処理を施すための工程。 ◎炭素化処理および不融化処理のうちの一の処理が施さ
れた混合物を賦活するための工程。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の脱臭用素材は、所定の金
属を含む活性炭前駆体から活性炭を調製するための工程
を経由して得られるものである。

【００１２】本発明で用いられる金属は、周期律表の第
ＩＩＡ属および第ＶＩＡ属に属する金属からなる群から
選ばれたものである。具体的には、周期律表の第ＩＩＡ
属に属するベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、バリウムおよびラジウム、並びに周期律
表の第ＶＩＡ属に属するクロム、モリブデンおよびタン
グステンからなる群から選ばれたものである。このう
ち、特に良好な脱臭性能を期待することができることか
ら、ベリリウム、カルシウム、バリウム、ラジウム、モ
リブデンおよびタングステンが好ましい。

【００１３】上述の各種金属は、それぞれ単独で用いら
れてもよいし、２種以上のものが併用されてもよい。因
に、２種以上の金属を併用する場合、組み合わせる金属
の種類は特に限定されるものではなく、また、組み合わ
せの割合も特に限定されるものではない。

【００１４】本発明で用いられる活性炭前駆体は、炭素
化や不融化などの手法により容易に活性炭になり得、し
かも後述する金属化合物と溶媒を用いて混合可能なもの
であれば特に限定されない。このような活性炭前駆体と
しては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリビニルア
ルコール、フェノール樹脂およびピッチなどの、活性炭
を製造するために一般的に用いられる有機物を例示する
ことができる。このうち、炭化時の理論炭化収率の点
で、ピッチを用いるのが好ましい。

【００１５】上述の金属を含むこのような活性炭前駆体
は、通常、上述の金属の化合物と活性炭前駆体とを溶媒
を用いて混合することにより調製することができる。こ
こで、上述の金属の化合物としては、溶媒に溶解可能な
ものが好ましく用いられる。この金属化合物は、無機化
合物であってもよいし、有機化合物であってもよい。

【００１６】無機化合物としては、例えば、上述の金属
の塩化物、硝酸塩および酢酸塩などの無機塩類が用いら
れる。より具体的には、塩化カルシウム，塩化バリウ
ム，塩化タングステン，塩化モリブデンなどの塩化物、
硝酸カルシウム，硝酸マグネシウム，硝酸クロムなどの
硝酸塩、酢酸カルシウム，酢酸ストロンチウム，酢酸マ
グネシウム，酢酸タングステンなどの酢酸塩を例示する
ことがきる。

【００１７】また、有機化合物としては、例えば、上述
の金属とアセチルアセトンやシクロペンタジエンなどと
の有機金属錯体が用いられる。より具体的には、トリス
アセチルアセトナトクロム，ビスアセチルアセトナトジ
アコストロンチウム，ビスアセチルアセトナトジアコカ
ルシウム，トリスアセチルアセトナトクロムなどのアセ
チルアセトン錯体、トリスペンタジエニルクロムなどの
シクロペンタジエン錯体を例示することができる。

【００１８】一方、ここで用いられる溶媒は、活性炭前
駆体および上述の金属化合物の双方を溶解することがで
きるものである。このような溶媒は、特に限定されるも
のではないが、利用する活性炭前駆体および金属化合物
の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、活
性炭前駆体としてフェノール樹脂を用いかつ金属化合物
として酢酸カルシウムを用いる場合はメタノールなど
を、また、活性炭前駆体としてピッチを用いかつ金属化
合物としてトリスアセチルアセトナトクロムを用いる場
合はキノリンなどをそれぞれ溶媒として用いることがで
きる。

【００１９】このような溶媒を用いて活性炭前駆体と金
属化合物とを混合する場合、金属化合物が溶解された溶
媒中に活性炭前駆体を加えて混合してもよいし、活性炭
前駆体中に金属化合物が溶解された溶媒を加えて混合し
てもよい。なお、このような混合操作においては、攪拌
や加熱などの操作が適宜加えられてもよい。

【００２０】なお、上述の金属を含む活性炭前駆体を調
製する際には、通常、活性炭前駆体に含まれる金属の量
が活性炭前駆体の０．０１〜５重量％、好ましくは０．
１〜２重量％になるよう活性炭前駆体と混合する金属化
合物の量を設定する。但し、ここで言う金属の量は、金
属化合物としての量ではなく、金属元素換算の量であ
る。

【００２１】ここで、活性炭前駆体に含まれる金属の量
が０．０１重量％未満の場合は、本発明の脱臭用素材が
所要の脱臭性能を発揮しない場合がある。逆に、５重量
％を超える場合は、活性炭前駆体より調製される活性炭
中で金属が凝集し易くなり、結果的に本発明の脱臭用素
材が所要の脱臭性能を発揮しにくくなる場合がある。ま
た、後述するような繊維状の脱臭用素材を製造する場合
において、活性炭前駆体の紡糸性が損なわれる場合があ
る。

【００２２】上述のようにして調製される金属化合物と
活性炭前駆体との混合物（以下、活性炭前駆体混合物と
表現する）からは、通常、溶媒を除去しておくのが好ま
しい。溶媒の除去方法としては、減圧蒸留などの慣用手
段を採用することができる。

【００２３】また、活性炭前駆体としてピッチを用いる
場合は、後述するような繊維状の活性炭を製造する際の
紡糸工程の安定性の点で、溶媒を除去した後の活性炭前
駆体混合物に酸素含有気体を吹き込んで処理するのが好
ましい。ここで用いられる酸素含有気体としては、空
気、オゾン含有空気、酸素富化空気および酸素を例示す
ることができる。なお、吹き込み処理の温度条件は、２
５０〜５００℃程度に設定するのが好ましく、３００〜
４００℃程度に設定するのがより好ましい。また、酸素
含有空気の吹き込み量は、ピッチ１ｋｇ当たり、０．１
〜１０ｌ／分程度に設定するのが好ましく、０．２〜５
ｌ／分程度に設定するのがより好ましい。

【００２４】本発明の脱臭用素材は、上述の活性炭前駆
体混合物を用いて活性炭を調製することにより得られ
る。ここで、活性炭前駆体混合物から活性炭を調製する
場合には、活性炭前駆体混合物に対し、炭素化処理また
は不融化処理を施した後、さらに賦活処理を施す。

【００２５】活性炭前駆体混合物の炭素化処理方法、不
融化処理方法および賦活処理方法は、常法に従って実施
することができ、特に限定されるものではない。例えば
炭素化処理は、窒素などの不活性ガス雰囲気下におい
て、活性炭前駆体混合物を１分当たり５〜１０℃程度の
割合で８００〜１，２００℃程度まで加熱し、そのとき
の最高温度を最大限１０分間程度保持することにより実
施することができる。一方、不融化処理は、不活性ガス
または酸素含有ガスの雰囲気下で１分当たり０．１〜５
℃程度の割合で活性炭前駆体混合物を融点以下の温度か
ら４００℃程度まで加熱すると実施することができる。
さらに賦活処理は、水蒸気、二酸化炭素、酸素およびこ
れらの混合物並びにこれらのガスを窒素などの不活性ガ
スで希釈したガス雰囲気下において、炭素化または不融
化した活性炭前駆体混合物を８００〜１，２００℃程度
に加熱して５〜１２０分程度保持すると実施することが
できる。

【００２６】このようにして調製される活性炭、すなわ
ち本発明の脱臭用素材は、特に形状が限定されるもので
はないが、通常は、フイルターを構成し易いなど、多様
な加工を適用し易いことから繊維状に形成されるのが好
ましい。繊維状の活性炭を得る場合は、上述の炭素化工
程または不融化工程を適用する前に、活性炭前駆体混合
物を予め紡糸しておくことができる。ここでは、紡糸性
を高めるために、活性炭前駆体混合物を調製する際に用
いる活性炭前駆体の重合度を調整しておくのが好まし
い。

【００２７】上述のように、本発明の脱臭用素材は、所
定の金属化合物を含む活性炭前駆体から常法に従って活
性炭を調製することにより得ることができるため、従来
のように製造過程において煩雑な操作や高度な技術を必
要とせず、容易に製造することができる。また、本発明
の脱臭用素材は、それに含まれる上述の金属の賦活反応
促進作用に由来して活性炭細孔構造の変化が起こるこ
と、および当該金属が悪臭成分に対して化学的または触
媒的作用を発現することにより、脱臭性能を発揮し得る
ものと考えられる。ここで、本発明の脱臭用素材を構成
する活性炭は、上述のような金属を予め含有する活性炭
前駆体を用いて調製されているため、その表面部位のみ
ならず、その内部にも上述の金属が分散した状態で含ま
れる。したがって、本発明の脱臭用素材は、金属の劣化
や剥落が起こりにくく、脱臭性能が低下しにくい。

【００２８】本発明の脱臭用素材は、一般に人間が嫌悪
する各種の悪臭に対して良好な脱臭性能を発揮し得、脱
臭可能な悪臭の種類を問わないが、アセトアルデヒド、
アンモニアおよび酢酸を主成分とする煙草臭に対して特
に効果的である。なお、この脱臭用素材は、室内、車内
或いは冷蔵庫などの密閉された空間内を脱臭して浄化す
るために好ましく用いられる。

【００２９】本発明の脱臭用素材は、押出成形や湿式成
形などの慣用手法に従って、例えばフィルター形状に加
工して利用することもできる。このような加工を施す場
合、本発明の脱臭用素材には賦形剤やバインダーなどを
適宜混合することができる。

【００３０】また、本発明の脱臭用素材は、所望により
抗菌性が付与されてもよい。抗菌性は、例えば、上述の
活性炭前駆体混合物に対して抗菌性金属、例えば銀や銅
などを添加することにより本発明の脱臭用素材に付与す
ることができる。なお、抗菌性金属は、通常、酢酸銀、
ビスアセチルアセトナト銅などの化合物として活性炭前
駆体に添加される。

【００３１】

【実施例】実施例１（クロム含有活性炭繊維の製造）水分およびキノリン不溶分を除去したコールタール１，
１００ｇを窒素雰囲気下で８０℃に加温し、これにトリ
スアセチルアセトナトクロム[Ｃｒ（ＣＨ₃ＣＯＣＨＣＯ
ＣＨ₃）₃]１８．８ｇを溶解したキノリン１００ｍｌを
徐々に滴下しながら５時間攪拌した。

【００３２】次に、これを減圧蒸留し、その後５ｌ／分
の割合で空気を吹き込みながら３３０℃で３時間反応さ
せ、活性炭前駆体混合物であるクロム含有コールタール
ピッチを得た。得られたコールタールピッチは、メトラ
ー法で測定した軟化点が２７１．３℃、ＩＣＰ発光分析
法で測定したクロムの含有量が１．０重量％であり、ま
た、光学的等方性組織を示した。

【００３３】次に、得られたクロム含有コールタールピ
ッチを下記の条件で溶融押出紡糸し、ピッチ繊維を製造
した。ノズル：径＝０．３５ｍｍ、２４穴吐出量：１８．９ｇ／分溶融温度：３２０℃

【００３４】このピッチ繊維を、空気中で常温から３７
５℃まで２℃／分の割合で昇温し、３７５℃に達した後
に１５分間保持することにより、不融化した。さらに、
不融化されたピッチ繊維を窒素雰囲気下において８７５
℃で４０分間飽和水蒸気に暴露し、賦活した。

【００３５】このようにして得られたクロム含有活性炭
繊維は、比表面積が１，５０５ｍ²／ｇであり、金属
（クロム）含有率が０．７０重量％であった。なお、こ
こでの比表面積は窒素吸着量からＢＥＴ式に基づいて求
めた値であり、また、金属含有量はＩＣＰ発光分析法に
より測定した値である。この点、特に言及のない限り、
以下の実施例についても同様である。

【００３６】実施例２（ストロンチウム含有活性炭繊維
の製造）トリスアセチルアセトナトクロム１８．８ｇに代えてビ
スアセチルアセトナトジアコストロンチウム［Ｓｒ（Ｃ
Ｈ₃ＣＯＣＨＣＯＣＨ₃）₂・２Ｈ₂Ｏ］１０．３ｇを用い
た点を除いて実施例１の場合と同様に操作し、ストロン
チウム含有活性炭繊維を得た。この活性炭繊維は、比表
面積が９８７ｍ²／ｇであり、ストロンチウム含有量が
２．９０重量％であった。

【００３７】実施例３（カルシウム含有活性炭繊維の製
造）トリスアセチルアセトナトクロム１８．８ｇに代えてビ
スアセチルアセトナトジアコカルシウム［Ｃａ（ＣＨ₃
ＣＯＣＨＣＯＣＨ₃）₂・２Ｈ₂Ｏ］１９．２ｇを用いた
点を除いて実施例１の場合と同様に操作し、カルシウム
含有活性炭繊維を得た。この活性炭繊維は、比表面積が
９２３ｍ²／ｇであり、カルシウム含有量が１．６０重
量％であった。

【００３８】比較例１〜１０（金属含有活性炭繊維の製
造）上述の各実施例に倣い、次の物性を有する金属含有活性
炭繊維を得た。（比較例１）アルミニウム含有活性炭繊維：比表面積＝１，５２８ｍ
²／ｇ、アルミニウム含有量＝１．００重量％。（比較例２）チタン含有活性炭繊維：比表面積＝１，４０６ｍ²／
ｇ、チタン含有量＝１．１０重量％。（比較例３）バナジウム含有活性炭繊維：比表面積＝１，３０１ｍ²
／ｇ、バナジウム含有量＝１．７０重量％。（比較例４）マンガン含有活性炭繊維：比表面積＝９６３ｍ²／ｇ、
マンガン含有量＝２．２０重量％。（比較例５）鉄含有活性炭繊維：比表面積＝１，２１１ｍ²／ｇ、鉄
含有量＝１．７０重量％。（比較例６）コバルト含有活性炭繊維：比表面積＝１，３２２ｍ²／
ｇ、コバルト含有量＝２．００重量％。（比較例７）銅含有活性炭繊維：比表面積＝１，５６３ｍ²／ｇ、銅
含有量＝２．４０重量％。（比較例８）ジルコニウム含有活性炭繊維：比表面積＝１，２９１ｍ
²／ｇ、ジルコニウム含有量＝２．６０重量％。（比較例９）ロジウム含有活性炭繊維：比表面積＝１，４４７ｍ²／
ｇ、ロジウム含有量＝２．２０重量％（但し、ＪＩＳ
Ｋ０１０２に従って求めた値）。（比較例１０）銀含有活性炭繊維：比表面積＝１，４５３ｍ²／ｇ、銀
含有量＝１．００重量％。

【００３９】評価実施例１〜３および比較例１〜１０で得られた活性炭繊
維、市販の活性炭繊維（株式会社アドールの商品名“Ａ
−１０”）並びに市販の添着粒状活性炭（クラレケミカ
ル株式会社の商品名“クラレコール”）について、アセ
トアルデヒドの除去性能を評価した。ここでは、検体約
０．５ｇを充填したカラムに約１００ｐｐｍのアセトア
ルデヒドを含有する空気（温度＝２３℃）を流速５．０
ｌ／分で流して容量が２２．４ｌの系内を循環させ、９
０分後のアセトアルデヒド濃度を測定した。そして、ア
セトアルデヒドの初期濃度、９０分後の濃度および実験
系の容量からアセトアルデヒドの減少量を算出し、この
値を使用した検体の量で除して検体重量当たりのアセト
アルデヒド吸着量を求めた。結果を表１に示す。表１か
ら、各実施例の活性炭繊維のアセトアルデヒド除去性能
は、比較例および市販の活性炭繊維並びに市販の添着粒
状活性炭に比べて顕著に優れていることがわかる。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明の脱臭用素材は、上述のような特
定の金属を含む活性炭前駆体を用いて調製されているの
で、製造が容易であり、しかも常温での脱臭性能が良好
である。

【００４２】また、本発明に係る脱臭用素材の製造方法
は、上述のような特定の金属の化合物と活性炭前駆体と
の混合物を調製し、この混合物を炭素化または不融化し
た後に賦活しているので、常温での脱臭性能が低下しに
くい脱臭用素材を容易に製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田武士大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者水取重司大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者上野拓哉大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者白石登業京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内 (72)発明者岩谷浩樹京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内 (72)発明者槇山真由美京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期律表の第ＩＩＡ属および第ＶＩＡ属に
属する金属からなる群から選ばれた少なくとも１種の金
属を含む活性炭前駆体に対して炭素化および不融化のう
ちの一の処理を施した後にさらに賦活処理を施すことに
より得られる脱臭用素材。
【請求項２】前記活性炭前駆体がピッチである、請求項
１に記載の脱臭用素材。
【請求項３】前記活性炭前駆体が前記金属を０．０１〜
５重量％含んでいる、請求項１または２に記載の脱臭用
素材。
【請求項４】繊維状に形成されている、請求項１、２ま
たは３に記載の脱臭用素材。
【請求項５】周期律表の第ＩＩＡ属および第ＶＩＡ属に
属する金属からなる群から選ばれた少なくとも１種の金
属を含有する活性炭からなる脱臭用素材。
【請求項６】周期律表の第ＩＩＡ属および第ＶＩＡ属に
属する金属からなる群から選ばれた少なくとも１種の金
属の化合物と、活性炭前駆体とを溶媒の存在下で混合し
て混合物を得るための工程と、前記混合物に対して炭素化処理および不融化処理のうち
の一の処理を施すための工程と、前記処理が施された前記混合物を賦活するための工程
と、を含む脱臭用素材の製造方法。