JPH1085589A - 空気分離用吸着剤、及びそれを用いた酸素ガス製造方法 - Google Patents

空気分離用吸着剤、及びそれを用いた酸素ガス製造方法

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JPH1085589A
JPH1085589A JP8246126A JP24612696A JPH1085589A JP H1085589 A JPH1085589 A JP H1085589A JP 8246126 A JP8246126 A JP 8246126A JP 24612696 A JP24612696 A JP 24612696A JP H1085589 A JPH1085589 A JP H1085589A
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JP
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adsorbent
cation
less
exchange
adsorption
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JP8246126A
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Shigeru Hirano
茂 平野
Kazuaki Yamamoto
和明 山本
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明の目的は、低コストで、なおかつ窒素ガ
スの吸着特性に優れた濃縮酸素ガスが製造可能である新
規な吸着剤及びその吸着剤を使用する空気分離方法、特
に、ＰＳＡ法による空気分離方法を提供することにあ
る。 【解決手段】ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０以上
５．０以下の結晶性フォージャサイト型ゼオライトであ
り、必須のカチオン種としてマグネシウムカチオン及び
／又はバリウムカチオンを１％以上１０％未満、ナトリ
ウムカチオンを１％以上１０％未満有し、その他の交換
カチオンとしてリチウムカチオンを５％以上９５％未
満、ストロンチウムカチオン及び／又はカルシウムカチ
オンを５％以上９５％未満有する結晶性フォージャサイ
ト型ゼオライトから成る空気分離用吸着剤、及びその吸
着剤に空気を接触させて、空気中の窒素ガスを選択的に
吸着させ、濃縮酸素ガスを得ることを特徴とする空気分
離方法、特に、圧力揺動吸着法により空気中の窒素ガス
を選択的に吸着させ、濃縮酸素ガスを得ることを特徴と
する空気分離方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気分離方法によっ
て空気から濃縮酸素ガスを得るために用いる吸着剤、及
びそれを用いた空気分離方法、特に、圧力揺動吸着法
（ＰＳＡ法：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ 法、以降ＰＳＡ法と略す）に関するもの
である。
【０００２】酸素ガスは工業ガスの中でも特に重要なガ
スの一つであり、製鉄、パルプ漂白等を中心に広く用い
られている。特に最近では空気中での燃焼では避けられ
ないＮＯx発生の低減を目的に、ゴミ焼却、ガラス溶融
等の分野で、酸素富化燃焼が実用化されており、環境問
題の点からも酸素ガスの重要性が増大している。
【０００３】酸素ガスの工業的製法としては、ＰＳＡ
法、深冷分離法、膜分離法が知られているが、酸素ガス
の純度及びコストにおいて有利なＰＳＡ法の比率が増大
している。
【０００４】ＰＳＡ法による酸素ガス製造は、空気中の
窒素ガスを吸着剤に吸着させ、残った濃縮酸素ガスを製
品として取り出す方法である。そのために用いる吸着剤
としては窒素ガスを選択的に吸着できる吸着剤が用いら
れる。
【０００５】
【従来の技術】従来、空気分離のＰＳＡ法に用いる吸着
剤は、一般に窒素ガスを選択的に吸着するゼオライト吸
着剤が用いられ、これまで主にカルシウムカチオン交換
結晶性ゼオライトＸ又はＡの吸着剤が用いられてきた。
一方、米国特許３１４０９３３号において空気分離特性
に優れたリチウム交換結晶性ゼオライトＸが提案されて
おり、特公平５−２５５２７号においてその性能が再確
認されるに至っている。従来一般に用いられてきたカル
シウムカチオン交換結晶性ゼオライトＸ又はゼオライト
Ａの吸着剤は高価な原料を用いずに得られるため、吸着
剤コストが安い反面、吸着性能は十分とは言えなかっ
た。またリチウム交換結晶性ゼオライトＸ吸着剤は優れ
た性能を有する反面、リチウムが非常に高価な金属であ
り、なおかつゼオライトとイオン交換されくいため、従
来のリチウムカチオン交換結晶性ゼオライトＸ吸着剤は
極めて高価なものであり、その結果、その様な吸着剤を
用いて製造した酸素ガスの製造コストも高いものとなっ
ていた。
【０００６】一方、リチウムカチオンと他の金属カチオ
ンの混合カチオン結晶性ゼオライトＸ吸着剤もいくつか
提案されている。例えば、リチウムカチオンとアルカリ
土類カチオンのみをカチオンとして含む結晶性ゼオライ
トＸ吸着剤（ＵＳＰ５１７４９７９）、リチウムカチオ
ン以外のカチオンとしてアルカリ土類金属カチオンとし
てカルシウムカチオン、ストロンチウムカチオンを限定
した結晶性ゼオライトＸ吸着剤（ＵＳＰ５１５２８１
３）、リチウムカチオンとアルカリ土類以外の２価金属
カチオンを混合カチオンとして有する結晶性ゼオライト
Ｘ吸着剤（ＵＳＰ５２５８０５８）、リチウムカチオン
とアルカリ土類金属カチオンと希土類金属カチオンを主
なカチオンとして有する結晶性ゼオライトＸ吸着剤（特
開平７ー２５６０９４）等が例示できる。
【０００７】しかし、いずれの吸着剤も空気分離用の吸
着剤としては十分な性能とは言えなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来一般的に用いられ
てきたカルシウム交換結晶性ゼオライトＸ又はゼオライ
トＸＡ、及びリチウム交換結晶性ゼオライトＸ、あるい
はリチウムを含む混合イオン交換結晶性ゼオライトＸ吸
着剤は、その性能、又はコストにおいて満足のいくもの
ではなく、より低コストで、なおかつ窒素ガスの吸着特
性に優れた吸着剤の開発が望まれていた。
【０００９】本発明の目的は、低コストで、なおかつ窒
素ガスの吸着特性に優れた濃縮酸素ガスが製造可能であ
る新規な吸着剤及びその吸着剤を使用する空気分離方
法、特に、ＰＳＡ法による空気分離方法を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、結晶性フ
ォージャサイト型ゼオライト（以降、ＦＡＵ型ゼオライ
トと略記す）のカチオン種と窒素の吸着特性に関して鋭
意検討をした結果、マグネシウムカチオン及び／又はバ
リウムカチオン、及びナトリウムカチオンを必須のカチ
オン種として有し、その他のカチオンとしてストロンチ
ウムカチオン及び／又はカルシウムカチオンとリチウム
カチオンを有する結晶性ＦＡＵ型ゼオライトでは、窒素
の吸着特性に著しく優れていることを見出し、本発明を
完成するに至ったものである。
【００１１】以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１２】本発明の吸着剤の母ゼオライトは、ＳｉＯ
2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０から５．０の結晶性ＦＡＵ
型ゼオライトであり、特にＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が
２．０〜３．０、特にＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．
０〜２．３の低シリカ結晶性ゼオライトＸであることが
好ましい。結晶性ＦＡＵ型ゼオライトは大きなミクロ細
孔を有するため、吸着速度が速く、吸脱着を繰返すＰＳ
Ａ法にとって有利である。また低ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モ
ル比が小さいことは単位重量当りの吸着サイトが多いた
め好ましい。
【００１３】ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０から
５．０の結晶性ＦＡＵ型ゼオライトは公知であり、例え
ばＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比の小さい結晶性ゼオライト
Ｘの製造方法は米国特許２８８２２４４号等に開示され
ている。
【００１４】本発明の吸着剤は、カチオン種としてマグ
ネシウム及び／又はバリウムカチオンが１％以上１０％
未満、ナトリウムカチオンを１％以上１０％未満有し、
その他の交換カチオンとしてリチウムカチオンを５％以
上９５％未満、ストロンチウムカチオン及び／又はカル
シウムカチオンを５％以上９５％未満を有する結晶性Ｆ
ＡＵ型ゼオライトから成る。
【００１５】本発明でいうカチオンの比率はゼオライト
中のカチオン／アルミニウムのモル比、即ちゼオライト
中のＡｌＯ4四面体単位へのカチオン会合割合で示され
る。カチオン／アルミニウムモル比はＩＣＰ法により正
確に分析できる。
【００１６】本発明者等はマグネシウムカチオン、バリ
ウムカチオン、ナトリウムカチオンが、ある組成範囲に
おいて結晶性ＦＡＵ型ゼオライトの窒素の吸着等温線を
圧力に対して一次関数であるヘンリー型の吸着特性に接
近させる効果があること、及び圧力揺動によって窒素を
吸着除去するＰＳＡ法にとって極めて有利であることを
見出した。
【００１７】一方、マグネシウムカチオン又はバリウム
カチオンが主交換カチオン種である結晶性ＦＡＵ型ゼオ
ライトは米国特許３１４０９３２号他で公知であるが、
これらのカチオンが１０％以上では、結晶性ＦＡＵ型ゼ
オライトの窒素の吸着量が低減するため好ましくない。
【００１８】窒素吸着特性が圧力に対して一次関数に接
近させた本発明の吸着剤において、高い吸着容量を有す
るためには、マグネシウム、バリウム、ナトリウム以外
のカチオン種としてリチウム及びストロンチウム及び／
又はカルシウムを有しなければならない。
【００１９】リチウムの含有量は５％以上９５％未満、
好ましくは１０％以上９０％未満である。リチウムは高
価であるため９５％以上では得られる性能に対して吸着
剤コストが高くなりすぎる。一方、リチウムが５％未満
では十分な吸着容量が得られない。
【００２０】ストロンチウム及び／又はカルシウムの含
有量は５％以上９５％未満、好ましくは１０％以上９０
％未満である。ストロンチウム及び／又はカルシウムが
９５％以上では圧力に対する窒素吸着特性が一次関数か
らずれるため好ましくない。一方、ストロンチウム及び
／又はカルシウムが５％未満では十分な吸着容量が得ら
れない。
【００２１】マグネシウム及び／又はバリウムの含有量
は１％以上１０％未満の範囲内で、より傾きの大きいヘ
ンリー型（一次関数）の吸着等温線となる組成を選択す
る。ナトリウムの含有量は１％以上１０％未満である
が、高い吸着容量を得るためには出来るだけ少なくする
ことが好ましい前記カチオンの交換については、典型例
として、回分法で連続的に行うことが出来る。例えば、
リチウム交換したＦＡＵ型ゼオライトをストロンチウム
及び／又はカルシウム交換し、さらにマグネシウム及び
／又はバリウム交換を行うことにより、所望の吸着剤を
得ることが出来る。イオン交換方法は他の方法が考えら
れ、本発明に利用できる。
【００２２】本発明の吸着剤は高い窒素吸着能を示す
が、必須のカチオン種としてマグネシウムあるいはバリ
ウムカチオンを１％以上１０％未満含有するため特公平
７−５７３００号に提案されている吸着剤とは異なるも
のである。
【００２３】また本発明の吸着剤は、必須のカチオン種
としてマグネシウム及び／又はバリウムとナトリウムを
有し、その他のカチオンとしてストロンチウム及び／又
はカルシウム、リチウムを有するため、米国特許３１４
０９３２号の吸着剤とは異なるものである。
【００２４】さらに本発明の吸着剤は、窒素吸着の圧力
特性改善のためマグネシウム及び／又はバリウムとナト
リウムを必須のカチオンとして有し、リチウムとアルカ
リ土類のみをカチオンとして含む結晶性ゼオライトＸ吸
着剤（ＵＳＰ５１７４９７９）や、リチウムカチオン以
外のカチオンとしてアルカリ土類金属カチオンとしてカ
ルシウムカチオン、ストロンチウムカチオンを限定した
結晶性ゼオライトＸ（ＵＳＰ５１５２８１３）、リチウ
ムカチオンとアルカリ土類以外の２価金属カチオンを混
合カチオンとして有する結晶性ゼオライトＸ吸着剤（Ｕ
ＳＰ５２５８０５８）、リチウムカチオンとアルカリ土
類金属カチオンと希土類金属カチオンを主なカチオンと
して有する結晶性ゼオライトＸ吸着剤（特開平７−２５
６０９４）等とも異なる吸着剤である。
【００２５】以上説明した本発明の吸着剤は、高い窒素
吸着能を有するため、空気から窒素を選択的に吸着さ
せ、製品として酸素ガスを得る圧力揺動法（酸素ＰＳＡ
法）の吸着剤として極めて優れた性能を有するものであ
る。
【００２６】本発明でいう圧力揺動法（酸素ＰＳＡ法）
は、圧力を変動させながら空気中の窒素を選択的に吸着
剤に吸着させ、製品として酸素ガスを得る酸素ＰＳＡ法
であればその運転条件には特に限定はなく、例えば３塔
式ＰＳＡ法や、最近実用化が進んでいる２塔式ＰＳＡ法
等が挙げられる。
【００２７】本発明の吸着剤は、かつ高い窒素吸着能を
有するため、ＰＳＡ法によって低コストで酸素を製造す
るのに用いる吸着剤として優れた性能を有する。
【００２８】
【実施例】次に本発明を具体的な実施例により説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【００２９】実施例１ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライトＸ粉末（そのＸ線回折図
を図１に示し、図中の括弧内の数字はＦＡＵ型結晶の面
指数を示す）を、６倍当量の１規定の塩化リチウム水溶
液を３回用い、７０℃で約６時間撹拌することによりリ
チウム交換を行った。この時のリチウム／アルミニウム
モル比は８５％であった。前記イオン交換により得られ
た粉末を０．４倍当量の１規定の塩化カルシウム水溶液
を１回用い、７０℃で約６時間撹拌することによりカル
シウム交換を行った。さらに続いて０．１倍当量の０．
１規定の塩化マグネシウム水溶液を１回用い、７０℃で
約６時間撹拌することによりマグネシウム交換を行っ
た。
【００３０】該吸着剤を水洗、濾過、４０℃で乾燥した
後、３５０℃で２ｈ真空活性化し容量法により窒素吸着
量を測定した。窒素吸着量は室温（２５℃）、７００Ｔ
ｏｒｒにおける平衡吸着量（Ｑ）、及びＰＳＡによる圧
力揺動を前提に室温（２５℃）おける７００Ｔｏｒｒと
２００Ｔｏｒｒの平衡吸着量の差で表される有効吸着量
（ΔＱ）を評価した。イオン交換および窒素吸着量の結
果を表１に示した。
【００３１】
【表１】
【００３２】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００３３】実施例２ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ線回折図は
図１と同じであった）を、実施例１と同様にリチウム交
換を行った。前記イオン交換により得られた粉末を３倍
当量の１規定の塩化カルシウム水溶液を１回用い、７０
℃で約６時間撹拌することによりカルシウム交換を行っ
た。さらに続いて０．１倍当量の０．１規定の塩化バリ
ウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹拌すること
によりバリウム交換を行った。該吸着剤を実施例１と同
様の処理を施し、容量法により窒素吸着量を測定した。
イオン交換および窒素吸着量の結果を表１に示した。
【００３４】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００３５】実施例３ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ線回折図は
図１と同じであった）を、実施例１と同様にリチウム交
換を行った。前記イオン交換により得られた粉末を０．
６倍当量の１規定の塩化ストロンチウム水溶液を１回用
い、７０℃で約６時間撹拌することによりストロンチウ
ム交換を行った。さらに続いて０．１倍当量の０．１規
定の塩化マグネシウム水溶液を１回用い、７０℃で約６
時間撹拌することによりマグネシウム交換を行った。
【００３６】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表１に示した。
【００３７】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００３８】実施例４ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ線回折図は
図１と同じであった）を、実施例１と同様にリチウム交
換を行った。前記イオン交換により得られた粉末を０．
８倍当量の１規定の塩化ストロンチウム水溶液を１回用
い、７０℃で約６時間撹拌することによりストロンチウ
ム交換を行った。さらに続いて０．１倍当量の０．０１
規定の塩化バリウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時
間撹拌することによりバリウム交換を行った。
【００３９】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表１に示した。
【００４０】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００４１】比較例１ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ線回折図は
図１と同じであった）を、４倍当量の１規定の塩化マグ
ネシウム水溶液を２回用い、７０℃で約６時間撹拌する
ことによりマグネシウム交換を行った。
【００４２】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表１に示した。
【００４３】マグネシウムのみでイオン交換した吸着剤
では、窒素吸着量（Ｑ）および有効吸着量（ΔＱ）のい
ずれも低かった。
【００４４】比較例２ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ線回折図は
図１と同じであった）を、５倍当量の１規定の塩化バリ
ウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹拌すること
によりバリウム交換を行った。
【００４５】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表１に示した。
【００４６】バリウムのみでイオン交換した吸着剤で
は、窒素吸着量（Ｑ）および有効吸着量（ΔＱ）のいず
れも低かった。
【００４７】比較例３ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ線回折図は
図１と同じであった）を、実施例１と同様にリチウム交
換を行った。前記イオン交換により得られた粉末を３倍
当量の１規定の塩化カルシウム水溶液を１回用い、７０
℃で約６時間撹拌することによりカルシウム交換を行っ
た。
【００４８】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表１に示した。
【００４９】リチウムとカルシウムでイオン交換した吸
着剤では、７００Ｔｏｒｒでの窒素吸着量（Ｑ）は高い
ものの、２００Ｔｏｒｒの吸着量も高いため有効吸着量
（ΔＱ）が低く、ＰＳＡ法に用いた場合、窒素の吸着容
量が低いことが示される。
【００５０】比較例４ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．５のナトリウムカチオ
ン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ線回折図は
図１と同じであった）を、実施例１と同様にリチウム交
換を行った。前記イオン交換により得られた粉末を０．
３倍当量の１規定の塩化ストロンチウム水溶液を１回用
い、７０℃で約６時間撹拌することによりストロンチウ
ム交換を行った。
【００５１】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表１に示した。
【００５２】リチウムとカルシウムでイオン交換した吸
着剤では、７００Ｔｏｒｒでの窒素吸着量（Ｑ）は高い
ものの、２００Ｔｏｒｒの吸着量も高いため有効吸着量
（ΔＱ）が低く、ＰＳＡ法に用いた場合、窒素の吸着容
量が低いことが示される。
【００５３】実施例５ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライトＸ粉末（その
Ｘ線回折図を図２に示し、図中の括弧内の数字はＦＡＵ
型結晶の面指数を示す）を、１規定の塩化ナトリウム水
溶液を用いてＩＣＰによる組成分析でカリウムが検出さ
れなくなるまでナトリウム交換を行った。さらに６倍当
量の塩化リチウム水溶液を２回用い、７０℃で約６時間
撹拌することによりリチウム交換を行った。この時のリ
チウム／アルミニウムモル比は８８％であった。前記イ
オン交換により得られた粉末を０．４倍当量の１規定の
塩化カルシウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹
拌することによりカルシウム交換を行った。さらに続い
て０．１倍当量の０．１規定の塩化マグネシウム水溶液
を１回用い、７０℃で約６時間撹拌することによりマグ
ネシウム交換を行った。
【００５４】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。窒素吸着量は室温
（２５℃）、７００Ｔｏｒｒにおける平衡吸着量
（Ｑ）、及びＰＳＡによる圧力揺動を前提に室温（２５
℃）における７００Ｔｏｒｒと２００Ｔｏｒｒの平衡吸
着量の差で表される有効吸着量（ΔＱ）を評価した。イ
オン交換および窒素吸着量の結果を表２に示した。
【００５５】
【表２】
【００５６】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００５７】実施例６ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ
線回折図は図２と同じであった）を、実施例５と同様に
ナトリウム交換およびリチウム交換を行った。前記イオ
ン交換により得られた粉末を１．５倍当量の１規定の塩
化カルシウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹拌
することによりカルシウム交換を行った。さらに続いて
０．１倍当量の０．１規定の塩化バリウム水溶液を１回
用い、７０℃で約６時間撹拌することによりバリウム交
換を行った。
【００５８】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表２に示した。
【００５９】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００６０】実施例７ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ
線回折図は図２と同じであった）を、実施例５と同様に
ナトリウム交換およびリチウム交換を行った。前記イオ
ン交換により得られた粉末を０．８倍当量の１規定の塩
化ストロンチウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間
撹拌することによりストロンチウム交換を行った。さら
に続いて０．１倍当量の０．１規定の塩化マグネシウム
水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹拌することによ
りマグネシウム交換を行った。
【００６１】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表２に示した。
【００６２】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００６３】実施例８ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ
線回折図は図２と同じであった）を、実施例５と同様に
ナトリウム交換およびリチウム交換を行った。前記イオ
ン交換により得られた粉末を０．５倍当量の１規定の塩
化ストロンチウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間
撹拌することによりストロンチウム交換を行った。さら
に続いて０．１倍当量の０．０１規定の塩化バリウム水
溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹拌することにより
バリウム交換を行った。該吸着剤を実施例１と同様の処
理を施し、容量法により窒素吸着量を測定した。イオン
交換および窒素吸着量の結果を表２に示した。
【００６４】本実施例の組成では、７００Ｔｏｒｒでの
吸着量は飛び抜けて大きくないが、２００Ｔｏｒｒにお
ける吸着量が小さいため、有効吸着量（ΔＱ）において
高い性能向上が得られた。
【００６５】比較例５ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ
線回折図は図２と同じであった）を、実施例５都道要の
処理によりナトリウム交換を行った。さらに４倍当量の
１規定の塩化マグネシウム水溶液を１回用い、７０℃で
約６時間撹拌することによりマグネシウム交換を行っ
た。
【００６６】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表２に示した。
【００６７】マグネシウムのみでイオン交換した吸着剤
では、窒素吸着量（Ｑ）および有効吸着量（ΔＱ）のい
ずれも低かった。
【００６８】比較例６ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ
線回折図は図２と同じであった）を、実施例５と同様に
ナトリウム交換を行った。さらに５倍当量の１規定の塩
化バリウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹拌す
ることによりバリウム交換を行った。該吸着剤を実施例
１と同様の処理を施し、容量法により窒素吸着量を測定
した。イオン交換および窒素吸着量の結果を表２に示し
た。
【００６９】バリウムのみでイオン交換した吸着剤で
は、窒素吸着量（Ｑ）および有効吸着量（ΔＱ）のいず
れも低かった。
【００７０】比較例７ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ
線回折図は図２と同じであった）を、実施例５と同様に
ナトリウム交換及びリチウム交換を行った。前記イオン
交換により得られた粉末を３倍当量の１規定の塩化カル
シウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹拌するこ
とによりカルシウム交換を行った。
【００７１】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表２に示した。
【００７２】リチウムとカルシウムでイオン交換した吸
着剤では、７００Ｔｏｒｒでの窒素吸着量（Ｑ）は高い
ものの、２００Ｔｏｒｒの吸着量も高いため有効吸着量
（ΔＱ）が低く、ＰＳＡ法に用いた場合、窒素の吸着容
量が低いことが示される。
【００７３】比較例８ ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０のナトリウム、カリ
ウムカチオン型結晶性ＦＡＵ型ゼオライト粉末（そのＸ
線回折図は図２と同じであった）を、実施例５と同様に
ナトリウム交換及びリチウム交換を行った。前記イオン
交換により得られた粉末を０．３倍当量の１規定の塩化
ストロンチウム水溶液を１回用い、７０℃で約６時間撹
拌することによりストロンチウム交換を行った。
【００７４】該吸着剤を実施例１と同様の処理を施し、
容量法により窒素吸着量を測定した。イオン交換および
窒素吸着量の結果を表２に示した。
【００７５】リチウムとカルシウムでイオン交換した吸
着剤では、７００Ｔｏｒｒでの窒素吸着量（Ｑ）は高い
ものの、２００Ｔｏｒｒの吸着量も高いため有効吸着量
（ΔＱ）が低く、ＰＳＡ法に用いた場合、窒素の吸着容
量が低いことが示される。
【００７６】
【発明の効果】本発明の吸着剤を使用して空気分離方
法、特に、ＰＳＡ法により、低コストで、濃縮酸素ガス
が製造可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で使用した結晶性ＦＡＵ型ゼオライト
のＸ線回折図を示す。
【図２】実施例５で使用した結晶性ＦＡＵ型ゼオライト
のＸ線回折図を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が２．０以上
    ５．０以下の結晶性フォージャサイト型ゼオライトであ
    り、必須のカチオン種としてマグネシウムカチオン及び
    ／又はバリウムカチオンを１％以上１０％未満、ナトリ
    ウムカチオンを１％以上１０％未満有し、その他の交換
    カチオンとしてリチウムカチオンを５％以上９５％未
    満、ストロンチウムカチオン及び／又はカルシウムカチ
    オンを５％以上９５％未満有する結晶性フォージャサイ
    ト型ゼオライトから成る空気分離用吸着剤。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の空気分離用吸着剤に空気
    を接触させて、空気中の窒素ガスを選択的に吸着させ、
    濃縮酸素ガスを得ることを特徴とする空気分離方法。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の空気分離方法において、
    圧力揺動吸着法により空気中の窒素ガスを選択的に吸着
    させ、濃縮酸素ガスを得ることを特徴とする空気分離方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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