JPS59227704A - 活性炭ハニカム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアンモニアガス、トリメチルアミン、メタノー
ルガス、スチレンガスなどの有機性ガスを除去する適し
た活性炭ハニカム装置に関するものである。

従来から、悪臭や有毒なガス成分を除去するための装置
にはすぐれた吸着特性をもった活性炭ハニカムが多く使
用されている。ところが、この活性炭はすべてのガス成
分に対し同一の吸着特性をもってはおらず、例えばトル
エン、アセトンなどの有機溶剤系のガス成分に対しては
極めて大きな吸着効果を発揮するもののアンモニア、メ
タノール、スチレンなどの有機性ガスなどに対しては充
分な吸着作用をもたらさないという欠点があった。

本発明者は上記の如き欠点に鑑みて種々の実験をくり返
し行った結果、リン酸系化合物を活性炭ハニカムに担持
させたところ、活性炭の有する物理吸着特性と、リン酸
系化合物が有する化学吸着特性の相乗効果によって上記
の如きアンモニア、トリメチルアミン、メタノール、ス
チレンガスなど広範囲に亘る有機性ガスに対する吸着特
性が著しく改善されることを知見するに至った。

本発明は上記知見に基づき、各種のガス成分をも良好に
吸着除去し得る活性炭ハニカム装置をもたらさんとする
ものである。

本発明は活性炭を主材として成型したハニカム構造体に
リン酸系化合物を１〜２０重量％担持せしめたことを特
徴とする。

以下、本発明を実施例によって詳述する。

第１図は本発明に係る活性炭ハニカム装置の一実施例を
示し、１は活性炭を主剤としたハニカム構造体で、内部
には被吸着成分を含んだ気体を流通させるべく、丸型、
三角型、四角、六角、六角形あるいは不定形をした多数
の流通孔２が形成されている。このハニカム構造体１は
、原料成分として、主に活性炭粉粒９５〜１０重量％、
本節粘土、アルミナ、カオリン粉などの無機材質粉末５
〜９０重量％の割合で配合混練したものを用いるが、無
機材質粉末が５重量％未満で活性炭粉粒が９５重量％以
上の場合はハニカム構造体１における活性炭粉粒３に対
する無機材質４が配合不足となり、活性炭粉粒３の間を
連結することのできない組織機構となり、活性炭粉粒３
を充分に連結保持できなくなるので、ハニカム構造体１
の機械的強度は大巾に低下して小さな外力によっても損
壊する恐れがあり、一方、無機材質粉末が９０％重量を
超え、活性炭粉粒３が１０重量％未満の場合にはハニカ
ム構造体１における無機材質４の過剰のため充分なる吸
着特性を発揮し難くなると共に活性炭粉粒３の保有量が
過少となるため、吸着特性を持続する使用可能時間も大
巾に短くなるなどの弊害を生じる。

２０〜７０重量％、活性炭粉粒８０〜３０重量％の範囲
とするのが好ましく、この成分範囲内では、充分に満足
し得る強度、活性、使用可能時間を兼ね備えた活性炭ハ
ニカム構造体１が得られる。なお、かかる成分より成る
ハニカム構造体の語法としては、上記の配合原料を所望
の形状に成型し、水素ガス、窒素ガス、炭酸ガス、アル
ゴンガスなどこれらガス体の単独、もしくは混合ガスな
どを用いた非酸化性雰囲気中で５００〜１２００℃のち
とに１〜４時間焼成することによって装造される。

かくして得られたハニカム構造体１は数多くの流通孔２
を有し、かつ該流通孔２を形成している内壁面２ａは活
性炭粉粒３自体はもちろん、無機材質４との間には微細
孔を有する多孔質体より構成されている。

このようなハニカム構造体１は流通孔２の内壁面、多孔
中にリン酸系化合物を付着、担持せしめてあり、該リン
酸系化合物は特にアンモニアガスなど塩基性ガスに対す
る化学吸着作用に大きな効果を発揮する。しかして、リ
ン酸系化合物としてはトリポリリン酸二水素アルミニウ
ム、リン酸二水素カルシウム、リン酸マグネシウム、リ
ン酸水素亜鉛やこの他多くのリン酸化合物が一適用可能
である。また、上記のリン酸化合物をハニカム構造体１
に担持させるには、リン酸化合物としての例えばトリポ
リリン酸二水素アルミニウムを水と混ぜ合わせた懸濁液
中にハニカム構造体１を一定時間浸漬したり、スプレー
法によって吹付けた後、約２００℃の温度にて乾燥固着
化させることによって行なわれ、塩基性ガスの化学吸着
作用を大きなものとするため、その表面積が極めて大き
い多孔質状となっている。

上述の如く得られた活性炭をベースにしたハニカム構造
体１にアンモニアガスなどの塩基性ガスを含んだ気体（
液体でもよい）を流入させた場合当該塩基性ガスはハニ
カム構造体１内に形成した多数の流通孔２内に分散して
通過し、各流通孔２内では孔壁面などに担持されている
リン酸化合物に接触することとなる。この時、各流通孔
２内に流入した塩基性ガスは分散して比較的少ない流通
量となり、これに対し、流通孔２の壁面などに担持され
たリン酸化合物は表面積が極めて大きいことから、流入
した塩基性ガス成分は上記リン酸化合物に化学吸着され
、捕捉される。一方、流通される気体中には塩基性ガス
成分だけではなく、スチレン、トリメチルアミン、メタ
ノールなどの有機性ガス成分を含んでいるような場合に
は、これら有機ガス性成分はハニカム構造体１のベース
を成している活性炭粉粒によって物現吸着され、捕獲さ
れることとなる。

ところで、活性炭粉粒を成分としたハニカム構造体１に
担持させるリン酸系化合物の量としては、担持量が多い
場合には塩基性ガスに対する化学吸着能は増大するが、
反面活性炭粉粒による有機性ガス成分に対するガス物理
吸着作用を阻害することになる。

一方、担持量が少ない場合には、塩基性ガスに対する吸
着能は低下し、反面有機性ガス成分を吸着する能力は比
較的大きい状態に維持される。したがって塩基性ガス成
分、有機性ガス成分の両方をバランスよく吸着させるべ
く担持するリン酸系化合物の上限、下限を調べるため種
々の担持量をもったハニカム構造体１を製作し、塩基性
ガス、有機性ガスの両方の成分を一定割合に混合したガ
ス体を流通孔２中を通し、双方のガス成分が吸着、捕獲
される吸着能を調べたところ、担持させるリン酸系化合
物のハニカム構造体１を成す材質に対する比率は１〜２
０重量％の範囲のものが双方のガス成分を効率的に吸着
することが判明した。なお、この場合、ハニカム構造体
１のベースを成す活性炭と本節粘土とを主材にそれぞれ
７０重量％、３０重量％の割合のものを用いた。

次に本発明の作用効果を実施例に基づき具体的に説明す
る。

〔実施例〕

活性炭粉粒約７０重量部に対し、本節粘土を約３０重量
部を混入するとともに有機バインダーとして最終の焼成
工程でもって熱分解して揮発し得るポリビニルアルコー
ルを添加し、これらを混練して一定の粘度を坏土を得、
この坏土を所定金型をセットした押出機により１インチ
当り　３００個の四角形の流通孔２を有する生のハニカ
ム構造体を押出し成形し、これを約１１００℃の非酸化
性雰囲気炉にて２時間焼成して活性炭より成るハニカム
構造体１を得る。

その後、得られたこのハニカム構造体１をトリポリリン
酸二水素アルミニウムの水溶懸濁液中に約数分間浸漬し
、引き上げたものを約２００　’Ｃで焼成、乾燥するこ
とによりトリポリリン酸二水素アルミニウムを担持させ
て成る吸着用活性炭ハニカム構造体２個を筒状体に装填
し、該筒状体にガスボンベより流量計を経てアンモニア
ガスを導き、通過したガス中の残溜アンモニア量を測定
する吸着テストを行なった。このテストに用いた活性炭
ハニカム構造体としては、トリポリリン酸二水素アルミ
ニウムの担持量が５重量％、１０重量％、１５重量％で
あるものを試作し、吸着実験に供した。

それら吸着実験の結果を第３図のグラフに示した。

なお、このアンモニア吸着実験の条件は次の第１表の通
りである。

第１表 第３図から明らかなように１１０００ｐｐのアンモニア
成分に対する吸着能は極めて大きく、トリポリリン酸二
水素アルミニウムを１０重量％担持せしめたものでは約
２０分間にわたり良好な吸着能を発揮し、その後徐々に
吸着能の低下が見られ、約７０分間後には通過したガス
中に５００ｐｐｌｎのアンモニア成分が残溜するものと
なり、吸着能は半分に低下する。

また２０重量％担持したものにあってもほとんど上記の
場合と同様の傾向を示し、若干吸着能の持続時間が長い
という結果であった。

ところが、３０重量％担持させたものでは約４５分間に
わたり良好な吸着能を発揮し、その後の吸着能の低下も
急激なものとはならず緩慢な劣化傾向をたどるなどトリ
ポリリン酸二水素アルミニウムの担持量が多いものの方
がアンモニア成分に対する吸着能は長時間維持され、か
つ劣化の速度も遅いものであることが判る。

次にスチレン（Ｃ＊　ｌｈ　）ガスの吸着除去実験の結
果を第４しＩに示した。この実験条件は濃度２０００〜
２５００ｐｐｍ　、流量３００ｍ１／分、流速０．０６
ｍ／秒のスチレンガスを直径１０鶴厚さ１０ｍｍ、トリ
ポリリン酸二水素アルミニウムを１０重量％担持させた
活性炭ハニカム構造体２個とトリポリリン酸二水素アル
ミニウムを全く担持せしめていない活性炭ハニカム構造
体の各々に通過せしめた場合におけるスチレンガスの除
去率（吸着率）は同図から明らかなようにトリポリリン
酸二水素アルミニウムを１０重量％担持せしめたもので
は、高い除去率を示し、７０分経過後においても除去率
は６０％程度に維持しているのに対し、同一の形状、体
積の活性炭ノ１ニカム構造体だけの場合（０曲線で示す
）には、初期除去率はせいぜい６０％程度であり、しか
も６０分後には数％の除去率に低下するなど、トリポリ
リン酸二水素アルミニウムを担持せしめたものと、担持
していないフィルタのスチレン除去に対する効果に大き
な差が認められた。

次に有機物質としてのメタノール（ＣＩｌ、ＯＨ）の蒸
発ガス体をトリポリリン酸二水素アルミニウムを５．１
０．１５の各重量％担持せしめたもの及び全く担持せし
めていない、それぞれのフィルタに吸着させた場合の吸
着重量を第２表に示した。なお、吸着実験を行う条件は
メタノール温度３５℃、吸着時のフィルタ温度は４０℃
であった。

第２表 この表から明らかなようにトリポリリン酸二水素アルミ
ニウムを全く担持していない活性炭ハニカム構造体のみ
のフィルタに対し、５〜２０重量％担持させたものは約
２０〜６０％もの吸着量（率）が６大きくかつメタノー
ルガスに対する吸着特性もすぐれたものであることが判
る。

なお、上記実施例においては活性炭ハニカム構造体にト
リポリリン酸二水素アルミニウムのみを担持した例を挙
げたが、何もこれに限らず、程度の差は若干あるものの
リン酸二水素カルシウム、リン酸水素亜鉛など他のリン
酸系化合物を同様の方法で担持させたものであっても吸
着作用を大巾に増大させることが可能であった。

以上のように本発明によれば、リン酸系化合物を活性炭
ハニカム構造体に１〜２０％程度担持させたことによっ
てアンモニアガスやトリメチルアミン、メタノール、ス
チレンなど有機性ガスを効率的に、かつ長時間にわたっ
て吸着する能力をもち、脱臭装置など適用できるなどき
わめて有用なるハニカム装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第Ｆ図は本発明に係る活性炭ハニカム装置の一実施例を
その一部拡大図と共に示す斜視図、第２図は同活性炭ハ
ニカム装置の内部構造を模式的に示す説明図、第３図及
び第４図はそれぞれ本発明で得られるハニカム装置の吸
着特性を示すグラフである。 １：活性炭ハニカム構造体 ２：流通孔 ３：活性炭粉粒 ４：無機材質 出願人　京セラ株式会社 代表者稲盛和夫 第３図 第４図 ス今しン通耀−寄南（分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 活性炭を主材としたハニカム構造体にリン酸系化合物を
   １〜２０重量％担持したことを特徴とする活性炭ハニカ
   ム装置。