JPS593205B2 - 吸着装置 - Google Patents

吸着装置

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JPS593205B2
JPS593205B2 JP51032227A JP3222776A JPS593205B2 JP S593205 B2 JPS593205 B2 JP S593205B2 JP 51032227 A JP51032227 A JP 51032227A JP 3222776 A JP3222776 A JP 3222776A JP S593205 B2 JPS593205 B2 JP S593205B2
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fiber
fibers
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達樹 松尾
信男 石崎
洋一 鈴木
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Toyobo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は活性炭素繊維含有ペーパー状物を間隙をあけて
層状に配列し、かかるペーパー状物間に平行に流体を供
給し被吸着物質を吸着するようにした吸着装置に関する
ものである。
従来固定吸着層（一定容器に吸着剤を充填）としては粒
状活性炭が使用されているが、吸着速度が遅いので満足
な吸着性を得ようとすれば吸着帯厚みを相当大きく例え
ば２０〜４０ＣｒｒＬに取る必要があり、この様な吸着
層に流体を通したとき、圧力損失（以下圧損という）が
太きく；！る欠点があった。
最近、繊維状の活性炭素を使用した固定吸着層が提案さ
れている。
活性炭素繊維はその製法が適切であれば吸着速度が非常
に大きく、そのため吸着層厚を小さく例えば１〜８ｃｒ
ＩＬで十分である。
しかし活性炭素繊維の集合体のかさ密度は粒状活性炭の
それより一般に相当率さい。
例えば活性炭素繊維のニードルパンチ式不織布で０．０
５ ｇ／ｃｃ、粒状活性炭の集合体で０．４ ｇ／ｃｃ
程度である。
そのため一定容積当りの吸着容量を考えると活性炭素繊
維を使用しても大きく改善されない場合があった。
また固定吸着層においては活性炭素繊維のかさ密度を上
げると圧損が急上昇する。
本発明は吸着容量の容積効率（一定容積当りの吸着容量
）が高く、しかも圧損の小さい吸着層を提供するもので
あり、具体的には活性炭素繊維と他種の繊維とを混抄し
てなるペーパー状物を平行的に配列し、該ペーパー状物
間にペーパー状物面に平行流的に流体を流し、流体中に
含まれる被吸着物質を活性炭素繊維に吸着させる吸着層
である。
本発明に使用する活性炭素繊維はベンゼン平衡吸着量３
００ｍ９／ｇ以上、ベンゼン吸着速度定数０．２ｍｌ！
ｔ”−’以上の特性を有することが望ましい。
この様な吸着能を有する活性炭素繊維は、綿、麻、セル
ロース再生繊維、ホリビニルアルコール繊維、アクリル
系繊維、芳香族ポリアミド繊維、架橋ホルムアルデヒド
繊維、リグニン繊維、フェノール系繊維、石油ピッチ繊
維等の原料繊維を、適当な耐炎剤を含有させた後、適当
な雰囲気中で４００℃以下の温度で耐炎化処理を捲し、
さらに５００℃以上の温度で賦活炭化することにより製
造される。
原料繊維としては得られる活性炭素繊維の物性（強度等
）の高いことや、比較的低い賦活温度で前記の吸着能が
付与されるという点から、セルロース系繊維、特にポリ
ノジック繊維が好ましい。
なお強度が高いということは活性炭素繊維の粉塵化が起
りにくいということで重要である。
上記の耐炎剤としては一般に燐、窒素およびハロゲン原
子を含む化合物が好ましく、特にセルロ−ス系繊維の場
合にはリン酸、リン酸アンモニウム、テトラキス（ヒド
ロキシメチル）ホスホニウム塩、塩化亜鉛等が挙げられ
る。
該耐炎剤は原料繊維中に混合されてもよいし、後処理に
より繊維表面に付着されてもよい。
耐炎化処理時の雰囲気としては不活性ガス（窒素、燃焼
ガス等）が好ましいが、ある程度酸素を含んでいてもよ
い。
賦活炭化処理は、雰囲気中に水蒸気、一酸化炭素、二酸
化炭素を１０〜７０容量係含有させた状態で５００℃以
上に加熱することにより行われる。
この場合最初に適当な賦活助剤を含浸させてもよいし、
また常法により炭素繊維を製造した後上記の方法によっ
て活性化してもよい。
本発明の活性炭素繊維ペーパー状物は吸着容量の容積効
率の点からはできるだけかさ密度の高い方がよく、好ま
しくはかさ密度ｏ、 ０６ ＆ ／ｃｃ、上、特に好ま
しくは０．１ ｇ／ＣＣ以上である。
該ペーパー状物は流体中の被吸着物質が速やかにペーパ
ー状物内部まで浸透拡散するに十分な程度に薄く、かつ
十分な程度の多孔性を保持していることが必要である。
該ペーパー状物は主として活性炭素繊維から構成されて
いるものであるが、その保持性を上げる目的等のため５
０重量係好ましくは２０重量係以下の他種の繊維（例え
ばアクリル繊維、木材パルプ、ホリビニルアルコール繊
維、レーヨン等）が含まれていることが必要である。
活性炭素繊維を主に含有するペーパー状物の配列方法と
しては第１図に示すように平面的なペーパー状物を互い
に平行に並べる方法、第２図のように等間隔的になるよ
うにしなからラセン状に配列する方法等が挙げられるが
別に第１，２図の場合に限定されるわけではない。
なお第１図、第２図で１は吸着層の外枠、２は活性炭素
繊維含有ペーパー状物、３は被吸着物質を含む流れの方
向である。
要するにペーパー状物間の距離がペーパー状物面の直角
方向に比較的等間隔になるよう配置されておればよい。
ペーパー状物間には例えば第３図に示すように適当なス
ペーサーを用いてもよい。
この場合、スペーサとして活性炭素繊維を主成分とした
ペーパー状物を適当な形状に成型して用いてもよい。
なお第３図において４はスペーサーである。
ペーパー状物間の距離を小さくとれば取るほど被吸着物
質はより短かい走行距離で吸着される。
すなわち吸着帯厚みは小さくなるが反面圧損が大きくな
ってくる。
実際のケースに際し両者がバランスするそのケースに最
も適した距離を取るべきである。
具体的には０．１〜１００１ｍの範囲で流体の性質や、
被吸着物濃度によって適宜選択される。
本発明装置では吸着速度が極めて大きい活性炭素繊維を
由いているので被吸着物質が繊維表面に到着しさえすれ
ば速やかに吸着する。
したがってペーパー状物間距離として圧損が実用上過大
にならぬ範囲で小さくとれば吸着帯厚みも小さくなり、
結果として圧損が小さく、しかもかさ密度の高いペーパ
ー状物を採用することに起因して容積当りの吸着容量（
吸着容量の容積効率）の高い吸着層を得ることができる
。
本発明の吸着装置は流体が気体の場合において特に有効
であるが、流体の場合でも使用出来る。
一方粒状活性炭を担持させて形成したペーパー状物を層
状に配列させてなる吸着層で被吸着物質を吸着しようと
する場合、吸着速度が小さい粒状活性炭を用いるので満
足な吸着性を得ようとすればペーパー状物間の距離を短
かくするか及び／又はペーパー状物の長さを長くする。
しかしながら、かかる場合は圧損が大きくなり実用的で
なくなる。
実癩例 １ 木綿を前駆体繊維として焼成賦活し、ベンゼン平衡吸着
量５２０■／ｇ、ベンゼン吸着速度定数１．６ｍＩ！ｔ
−１の活性炭素繊維を得た。
重量分率５％のアクリル繊維と混抄し、アクリル繊維を
ＤＭＦで一部溶解した後加圧し、厚み１ｍｒｎ、かさ密
度０、２４ ｇ／ｃｃのペーパー状物を得た。
該ペーパー状物をスペーサーを介してうずまき状に１間
の間隙で巻き、長さ１０ＣｒｒＬ、直径２０ｃＩｒＬの
吸着層を作った。
比較として上記活性炭素繊維からなるかさ密度０．０５
ｇ／ＣＣの不織布を厚み５ＣＩＩＬ、直径２０ぼの吸
着層を作った（比較例１）。
また６メツシユのやし殻活性炭ベンゼン平衡吸着容量３
１０ｍ９／ｇを直径２０ｃｒｒＬの円筒容器に入れ厚み
１５（１７７１の吸着層を得た（比較例２）。
これら３種の吸着層に対し、トルエン１００ｐ−を含む
２０℃の乾燥空気を円筒状吸着層の円筒軸方向に０．６
ｍ”／ｙｎｖｔの流量で通過させた。
この場合の３種の吸着層に関する圧損、破過時間、単位
吸着層容積当りのトルエン吸着容量を第１表に示す。
なお単位吸着層容積当りのトルエン吸着容量は次式によ
って求めている。
実姉例 ２ 繊度１．５デニールのポリノジック繊維を１０％リン酸
アンモニウム溶液に浸漬後２７０°Ｃで３０分間焼成炭
化し、次いで水蒸気３０係を含む９００°Ｃの雰囲気中
で３０分間加熱して賦活炭化した。
得られた活性炭素繊維はベンゼン平衡吸着量４５０ｍ９
７ｇ、ベンゼン吸着速度定数１．９ ｍｒｙｔ −１の
性能を有していた。
該活性炭素繊維６５部、木材パルプ２８部及びポリビニ
ルアルコール繊維７部を水１５０００部に分散させ湿式
抄紙法により厚み０．２５ｍｍ、かさ密度０．１９９
／ｃｃの活性炭素繊維含有ペーパー状物を作成した。
かかるペーパー状物を片ダンボール賦型機にかけ波形ピ
ッチ４．２罷、波形の高さ２．２朋の片ダンボール紙を
製作し、これを円筒状に巻き上げて外径５００朋、内径
２００ｍｍ、長さ６４０關の円筒状ハニカム吸着素子に
形成した。
この素子に含まれる活性炭素繊維の含有量は３０ ｋｇ
／ ｍであった。
この素子を使用して以下の吸着テストを行なった。
即ち、キシレン１００ｐＰを含む２５℃の空気を２１
ｒｉ／ＩＩｕ！ｔの割合で吸着素子の円筒軸方向に通過
させた。
この時の素子端面での空塔速度は２．１７ｆｌ ／Ｓｅ
ｃであり、圧損は２９１ＷＡｑであった。
吸着素子の出口端における初期のキシレン濃度は１〜２
Ｗｍと低く十分な吸着が行なわれた。
このキシレン含有の空気を流し続けて出口端の濃度を測
定し続けたところ１０チ破過迄に５０分を要した。
比較例 ３ １００メツシユの粉末活性炭６５部、木材パルプ２６部
、ポリビニルアルコール繊維６部、カチオン性高分子凝
集剤０．１部及び硫酸パン上３部を水１５０００部に分
散させ湿式抄紙法により厚み０２５龍、かさ密度０．２
０ ｇ／ｃｃの粉末活性炭含有ペーパー状物を製作した
。
なお、粉末活性炭と木材パルプとからペーパー状物をつ
くる際、活性炭素繊維の場合と異なり高分子凝集剤や硫
酸パン士等の助剤が必要となるが、これらの助剤を添加
しても粉末炭の歩留りは低く、６０係程度にすぎなかっ
た。
またこれらの助剤の吸着性能に及ぼす悪影響も大きく３
０楚の吸着能の低下が認められた。
かかるペーパー状物を実姉例２と同様な方法を用いて円
筒状吸着素子に形成した。
この素子を使用して実姉例２と同様な吸着テストを行な
ったところ、圧損は２９ｍ１Ａｑであったが出口端にお
ける初期のキシレン濃度は４〜５１１１）Ｉｌｌと高く
１０係破過までの時間は１０分と非常に短かかった。
比較例 ４ 比較例３の粉末活性炭含有ペーパー状物を用い、これを
円筒状に巻き上げて外径５００ｍｍ、内径２００ｍｍ、
長さ１６００ｍｍの円筒状ハニカム吸着素子に形成した
。
この素子を用いて実姉例２と同様な吸着テストを行なっ
たところ出口端における初期のキシレン濃度は２〜３ｐ
ＩＩＸＩｌと低目にあられれたが、逆に圧損は７５ｍｍ
Ａｑと高く実用上採用できるものでなかった。
比較例 ５ 比較例３の粉末活性炭含有ペーパー状物を用い。
これを波形ピッチ３．１間、波形の高さ２．１ ｍｍの
片段ボールに作製し、円筒状に巻き上げて外径゛５００
ｍｍ、内径２００朋、長さ６４０朋の内筒状ハニカム
吸着素子に形成した。
この素子を用いて実姉例２と同様な吸着テストを行なっ
たところ出口端における初期のキシレン濃度は２〜３ｐ
１１＋１１と低目であったが、圧損は５７ｍｍＡｑと高
く実用的でなかった。
１０楚破過までの時間は１３分と短かかった。
比較例 ６ 実症例２で得られた厚み０．２５ ｍｍ、かさ密度０、
１９９ ／ｃｃの活性炭素繊維含有ペーパー状物を３枚
重ねて吸着層となし、以下の吸着テストを行なった。
即ち、キシレン１００ｆ）１１１１を含む２５℃の空気
２１ ｍ”７ｍ１１１の割合で吸着層に直交するように
通過させた。
この時の空塔速度は２．１ ｍ ／ｓｅｃであり、圧損
は３０ｍ１Ａｑであった。
しかし１０％１過までの時間は１分以内と非常に短かい
ものであって実用的でなかった。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図、および第３図は本発明の吸着装置にお
ける活性炭素繊維ペーパー状物の配置を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 活性炭素繊維と他種の繊維とを混抄してなるペーパ
    ー状物の２枚以上を間隙をあけて層状に配列し、上記ペ
    ーパー状物間に該ペーパー状物面に平行に流体を供給し
    、該流体中に含まれる被吸着物質を吸着するようにした
    ことを特徴とする吸着装置。
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