JPS6087852A - 吸着剤及びその製造方法 - 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、ゼオライト系天然鉱物粉末、水酸化第二鉄粉
末及びアルカリを主成分とする新規な吸着剤及びその製
造方法に関する。

吸着剤は脱臭や液体・気体の脱色・精製等に用いられる
もので、活性炭や活性白土、珪藻上等が用途に応じて広
く用いられている。この内、活性炭（ヤシガラ活性炭）
は吸着性能に優れ多くの物質に対して吸着量として作用
するので、吸着剤の基準ともされている。しかし活性炭
も万能吸着剤ではないし、更に高価であること、詰め替
えその他の取り扱い時に黒い粉塵が飛散して作業環境を
悪化させること、硫酸による再生処理ができるが再生の
歩留りが悪く再生コストが高くつくなどの問題点も有し
ている。

そこで本発明者は、活性炭に替わる優れた吸着を開発す
べく研究した結果、吸着性能を有するゼオライト系天然
鉱物に着目して本発明を完成させたものである。そして
本発明の吸着剤は、活性炭と同程度乃至それ以上の吸着
能力（単位重量当たりの吸着量及び吸着スピード）を有
し、且つ極めて安価に得られるという特徴を有する。

以下、本発明の吸着剤及びその製造方法を詳細に説明す
る。

本発明の吸着剤は、ゼオライト系天然鉱物粉末、水酸化
第二鉄粉末及びアルカリを主成分とする。

そして使用に便利なよう及び流体との接触をよくするた
め主として粒状体として用いられる。

ゼオライト系天然鉱物（ゼオライト）は、アルカリ、ア
ルカリ土類、アルミニウムの含水チク１−珪酸塩鉱物で
結晶水が多く、この結晶水を加熱により放出したあとの
空所にガスを吸着する性質を有している。また、陽イオ
ン吸着の程度を表す塩基置換容量（ＣＥ　Ｃ）が土壌（
鉱物）中で最も大きく　（乾±１００ｇ中、］００ｍｅ
以上中には１３０ｍｅ乃至それ以上の値を示すものもあ
る）、現在では専らその高い保肥力に着目して土壌改良
材として多く用いられている。本発明は、このゼオライ
ト系天然鉱物の高付加価値化を狙い、吸着剤の主成分と
して利用するものである。

しかして、本発明に於いては、ＣＥＣが１２０〜ｂ ＥＣが１００ｍｅ程度のものでも、焼成発泡或いは硫酸
処理を行なうと１２０〜１３０ｍｅないしそれ以上に能
力アップすることができる。この焼成発泡は、５００℃
以下の温度で（５００℃を越えると変質してガス吸着能
力を喪失する）、例えば士数分毎に５０〜１００℃ずつ
昇温しで行なう。この焼成発泡により１３０ｍｅのもの
は１６０ｍｅ程度になる。また硫酸処理（濃硫酸を５０
〜６０倍に薄めた液で処理し、水洗乾燥する）を行なう
と、１３０ｍｅのものは２００ｍｅ程度にもなる。ただ
、本発明者が実験したところ、１３０ｍｅ程度のゼオラ
イト系天然鉱物粉末（以下「ゼオライト粉末」とする）
ないしその粒状休むよ、アンモニアガスを単位重量当た
り活性炭（ヤシ力゛う活性炭、以下同じ）の８０〜８５
％（重量％、以下同じ）程度しか吸着しない。（尤も、
１６０ｍ＋Ｊこ能力アンプしたものは活性炭の１．３〜
１．５倍吸着１−る。）しかもアンモニアガスと同様環
境汚染物質中張も問題になる硫化水素は、ＣＥＣの程度
Ｇこ力・かわらずあまり吸着しない（活性炭の２０〜３
０％程度）ことが判明した。

一方、水酸化第二鉄は硫化水素をかなり吸着するが、ア
ンモニアガスは殆ど吸着しな（１）。そこでこの両者、
即ちゼオライト粉末と水酸化第二鉄粉末を８０部（７６
，２％）：２０部（１９，０％）の割合で混合し、更に
固結剤としてシリカゾルを５部（４，８％）加えて粒状
体としてみたところ、単位重量当たり硫化水素を活性炭
の６７％程度吸着した。尚、前記の部及び％は夫々重量
部及び重量％を示し、以下同様である。これは、水酸化
第二鉄の割合から見て通當考えられないことであり、水
酸化第二鉄とゼオライト粉末の相乗効果によるものと思
われる。尚、シリカゾルは′単に造粒し易す（、また粒
状体に強度（耐崩壊性）を付与するために加えたもので
、吸着には殆ど関与しない。また、ゼオライト粉末は含
水率８〜１４％（結晶水５〜８％、付着水２〜６％）程
度、ＣＥＣが１３０ｍｅ程度のもの、水酸化第二鉄粉末
は純度５４％程度、水分２％前後のものを夫々用い、粒
状体は各粉末を水を加えて充分攪拌混合した後、直径２
ｎ＋ｍ程度に造粒し水分５％程度に乾燥したものであり
、以下断りのない限り同じ素材と方法を採った。

しかしこの程度では、実用上充分では７よい。そこで更
に研究を続り、ゼオライト粉末７７部（７３，４％）、
水酸化第二鉄粉末２０部（１９，０％）、シリカゾル５
部（４，８％）に更に消石灰（ＪＩＳ特号、純度７２．
５以上もの）３部（２，８％）を加え、造粒後３００℃
以下の温度で焼成発泡して粒状体を得て、その吸着能力
を測定したところ、硫化水素を単位重量当たり活性炭と
ほぼ同量吸着した。しかもアンモニアガスは同量の活性
炭に対しほぼ倍量の吸着を見た。かかる事実は従来想像
もできなかったものである。また如何なる理由によるの
か詳らかでないが、ゼオライト粉末と水酸化第二鉄粉末
及び消石灰等のアルカリの王者が、ある適切な配合割合
と製造条件の下で相乗的に作用し合う結果によるものと
推察される。

そして実験の結果、かかる優れた吸着能力（単位重量当
たりの吸着量及び吸着スピード）を示すのは、ゼオライ
ト粉末が５５〜９０％、水酸化第二鉄わ）末が５〜４５
％、アルカリが１〜１０％（水酸化第二鉄粉末と同量以
下、特に１５〜５０％程度が好ましい）の範囲のもので
あることが判明した。ゼオライｌ−ｔ５）末が５５％以
下だとアンモニアガスの吸着力が低下するうえ水酸化第
二鉄粉末の割合が増えてコスト高となり、９０％以上だ
と硫化水素の吸着能力が低くなる。より好ましくは６０
〜８５％である。

一方、水酸化第二鉄１６）末が５％以下だと硫化水素の
吸着能力が低下し、４５％以上だとアンモニアガスの吸
着能力が低下し且つコスト高となる。より好ましくは１
０〜３５％である。アルカリは硫化水素吸着能力を高め
るためのもので、多（ても少なくても効果が落ちる。よ
り好ましくは２．５〜「％である。尚、アルカリとして
は前述の消石灰の他、苛性ソーダ、苛性カリ等ｐｌ＋が
１２程度以上のものが用いられが、消石灰の純度が低い
のに対し苛性ソーダや苛性カリの純度は１００％に近い
のでその分割台を減らすとよい。

次に固結剤は、前述の如く単に造粒し易すく、また粒状
体に硬さと強度（耐崩壊性）を与える為のもので、ガス
吸着能力には殆ど無関係である。

ただ、あまり多く用いると有効成分が相対的に減りまた
硬くなるため吸着能力が低下する。そこで粒径・使用形
態・用途等に応じて０〜２０％（対全体）、特に３〜１
０％程度を用いるとよい。ただ固結剤を用いた場合には
、前記各素材の全体に対する配合割合は夫々減少する。

また前記シリカゾルの他デンプンやＣＭＣ等も用いられ
る。

次に、製造方法について説明する。最初に、ゼオライト
粉末と水酸化第二鉄粉末及びアルカリを均一に分散する
よう混合し水を加えて三者の結合を良くする。その際、
まず水酸化第二鉄粉末とアルカリを攪拌機中で水を加え
てよく攪拌混合してパザパサの塊としたものを粉砕機で
粉砕して均一に混合し、次いでゼオライト粉末に水を加
え同様に処理した後、両者を攪拌機中で更に良く攪拌混
合することが好ましい。これは水酸化第二鉄粉末とアル
カリを緊密に接触させて一部化学反応を起こさせるため
とも思われる。尚、アルカリが苛性ソーダや苛性カリの
場合はこれらの濃水溶液を用いるとよい。また固結剤を
用いる場合は、ゼオライト粉末に固結剤と水を加え、同
様に攪拌・粉砕して均一に混合し、前記水酸化第二鉄粉
末とアルカリの混合物に混入し、両者を攪拌しながら均
一に混合する。

次に、充分均一になるよう攪拌混合した混合粉末に、含
水率が１２〜１７％程度になるよう水を噴霧して混和し
、暫く放置する。これは混和物を膨潤させて密度を下げ
通気性を高める為に行なうちので、この工程を経ること
により吸着能力が２割程度向上する。なお膨潤ば密閉状
態で行なうのが好ましく、また長く置くほどよい結果を
生じる。しかし６０分以上経過すると膨潤度もそう変化
しないので、６０分程度少なくとも３０分以上は置くこ
とが好ましい。次いで更に水を加えて造粒に必要な含水
率（２４〜３０％前後）とし、造粒機で所望の硬さ及び
粒径に造粒する。尚、この造粒された粒状体の表面に、
更にゼオライトわ）末をコーティングしてもよい。この
コーティングは、白色のゼオライト粉末で水酸化第二鉄
粉末による着色をカバーして外観を良くすると共に、吸
着能力の持続性（特にアンモニアガスに対する）を高め
る効果を生じる。尚、コーティングに要した分（１０％
前後）だけ本体のゼオライト粉末の？；す合を減らすと
よい。

しかして、上記粒状体或いはコーティングされた粒状体
を、水分が５％以下になるように乾燥して本発明の吸着
剤を１Ｍる。この乾燥は、高温で行なうほどゼオライト
粉末の含水（結晶水）が多く除去できて表面積が増大し
吸着能力を高める（焼成発泡）が、３５０℃前後になる
と水酸化第二鉄粉末が酸化鉄に変化し硫化水素の吸着能
力を喪失する。そこで３５０℃以下の温度で、例えば５
０〜１００℃ずつ十数分毎に段階的に昇温する等の方法
をとるとよい。この加熱処理（乾燥）により、ゼオライ
ト粉末及び全体の表面積が増大し、吸着スピード、吸着
量及び持久性を向上させる。尚、ゼオライト粉末を５０
０℃以下の温度で予め焼成発泡したものの場合には、前
記乾燥はより低い温度で行ってもよい。

かくして得られた本発明の吸着剤は、各原料の配合割合
及び製造条件にもよるが、硫化水素に対しては単位重量
当たり概ね活性炭と同程度乃至それ以上の吸着能力を示
す。特に吸着スピードは、活性炭よりも優れている。ま
た、アンモニアガスの場合は、活性炭よりも遥かに優れ
、単位重量当り２倍程度も吸着する。しかも、比重が活
性炭の約１．５倍（活性炭０．６、本発明品０．９５）
であるため、容積が半分程度（特にアンモニアガスに対
してば１／３以下）でも同一の吸着能力を有し、工場等
の吸着装置の体積を大幅に減らして省スペースに役立つ
とか、冷蔵庫用の小型で強力な吸着剤が出来る等大きな
効果をもたらす。また逆に同じ容積であれば２倍程度以
上の吸着能力を有し、従来と同じ容器に入れれば長持ぢ
し°ζ交換回数が減らせる。しかも本発明者の実験によ
ると、家庭用冷蔵庫に活性炭１２０ｇを入れて置いても
取れなかった臭気が、本発明の吸着剤ｉｏｏ　ｇを入れ
ると完全に取れた。更に、活性炭では十分に吸着できな
い水源池の藻の大量発生による臭みも、本発明の吸着剤
では除去できるし、果物が熟成する時に発生するエチレ
ンガスを吸着して鮮度を保たせる等従来の吸着剤以上の
広い応用範囲を有している。

一方、本発明の吸着剤は、攪拌機、粉砕機、造粒機等小
型の汎用設備で簡単に製造でき、しがも原材料は国内に
比較的豊富にあり、極めて安価に且つ大量に得られるも
のである。また製造時に何らの有害物質も発生せず安全
であるとともに、活性炭のように黒い粉塵を巻きｆｌ＆
らずごともなく、奇麗・衛生的で且つ取り扱い易い特徴
を有する。

更に、使用済のものはアルカリ水溶液を振り掛レノで膨
潤させ、粉砕して再度利用できるほか、そのまま土壌改
良材として田畑へ撒いてもよく処分も簡単である。

′尚、本発明の吸着剤は、粒状体以外に板状、塊状等に
成型することもできる。この場合には、流体抵抗を少な
くするため発泡剤を混入して連続発泡させたり機械的に
細孔を多数段Ｌノるようにするとよい。また、このよう
に一旦成型（造粒の場合を含む）したものを１５）砕機
にかけて第５）末にして用いてもよい。

次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例　１ 水酸化第二鉄わ）末（純度５４％、３００メソシユ、水
分２％のもの）３Ｋｇ（全量に刻して３０％）と消石灰
粉末（純度７２．５％以上、３００メツシユ、水分２％
のもの）０．５Ｋｇ（全量に対して５％）をリボンミキ
サーに投入して攪拌し、ついで水を０．３５４！加えて
更に良く攪拌混合パザバサの塊とする。この塊ヲ高速粉
砕機（ボッカワミクロンｏｕｒパルベライザ−ＡＣＭ−
１０Ｊ　’）に投入十分に粉砕・混合して５〜１０μ程
度の微粒子混合物にする。次に、ゼオライト系天然鉱物
粉末（ＣＥ　Ｃ１３０ｍｅ、３００メツシユ、水分１０
％のもの）６Ｋｇ（全量に列して６０％）とシリカゾル
５Ｋｇ（全量に対して５％）及び水　０．６５Ｎを同様
リボンミキザーと高速わ）砕機で処理して微粒子混合物
とする。

この両者をリボンミキザーで更に十分均一になるまで攪
拌混合し、含水率が１５％になるまで水を噴霧しつつ混
和して、これを密閉容器に移し、６０分間放置して十分
膨潤させる。その後更に水を噴霧して含水率２７％にし
混練する。この混練したものをペレタイザーと球型機に
かりて直径２ｍｍ程度の粒状に成型する。得られた粒状
体を乾燥機に入れ、１００℃から５０℃刻みで１５分毎
に昇温し、３５０℃になった時点で乾燥を止める。

かくして、褐色で比重０．９５の吸着剤９．８Ｋｇがｆ
Ｑられた。この吸着剤のアンモニアガス及び硫化水素に
対する吸着試験を行った結果を表−１に示す。

実施例　２ 水酸化第二鉄粉末２Ｋｇ（全量に対して２０％）、消石
灰粉末０．５Ｋｇ　（全量に対して５％）、ゼオライト
系天然鉱物粉末ＬＫｇ（全量に対して７０％）及びシリ
カゾル０．５Ｋｇ　（全量に対して５％）を用い実施例
１と同様にして吸着剤９．７Ｋｇ−ｔｌ−得た。

実施例　３ 水酸化第二鉄粉末ＩＫｇ（全量に対して１０％）、消石
灰粉末０．５ｈ　（全量に対して５％）、ゼオライト系
天然鉱物粉末８Ｋｇ＜全量に対して８０％）及びシリカ
ゾル０．５Ｋｇ　（全量に対して５％）を用い実施例１
と同様にして吸着剤９．６Ｋｇを得た。

実施例　４ 水酸化第二鉄粉末２Ｋｇ（全量に対して２０％）、消石
灰ＰＩ）未０．６Ｋｇ　（全量に対して６％）、ゼオラ
イ１−系天然鉱物粉末６．８Ｋｇ　（全量に対して６８
％）及びシリカゾル０．６Ｋｇ　（全量に対して６％）
を用い実施例１と同様にして吸着剤９．７Ｋｇを得た。

実施例　５ 水酸化第二鉄粉末２Ｋｇ（全量に対して１９．０％）、
消石灰粉末０．３Ｋｇ　（全量に対して２．８％）、ゼ
オライト系天゛然鉱物粉末７．７Ｋｇ　（全量に対して
７３．＝１％）及びシリカゾル０．５Ｋｇ　（全量に対
して４．８・％）を用い、実施例１と同様にして吸着剤
１０．３Ｋｇをｆ。

た。

実施例　６ アルカリとして、消石灰の代わりに苛性ソーダ（純度９
８％）を０．３Ｋｇ用い、他は実施例１と同一配合同一
手順で９．５Ｋｇの吸着剤を１尋だ。尚苛性ソーダはＩ
Ｋｇの水に熔解して用いた。

実施例　７ 水酸化第二鉄わ）末３Ｋｇ（全量に対して３１．６％）
、と消石灰粉末０．５Ｋｇ　（全量に列して５．３％）
の混合物に、ゼオライト系天然鉱物ｔ５）末６に８（全
量に対して６３，１％）を混入して、実、１ｒｆｌｉ例
１と同様の操作により９．３Ｋｇの吸着剤を得た。

実施例　８ ゼオライト系天然鉱物わ）末を５ＫＢ（仝逗に幻して５
０％）用い他は実施例１と同一原料を同一割合で用い、
同一操作により造粒し一応の成型が終わった後、更にＩ
Ｋｇ（全量に対して１０％）のゼオライト粉末を球型機
に投入し、粒状体の外面にコーティングする。、得られ
たコーティング粒状体を実施例と同様にして乾燥し、白
褐色の吸着剤９．８Ｋｇを得た。

実施例　９ ５．９Ｋｇ　（全量に対して５９％）のゼオライト系天
然鉱物粉末に、０．１Ｋｇ　（全量に対し−Ｃ１％）の
発泡剤（火爆化学薬品側製、ｒＯＫ−７２７Ｊ　）と０
．５Ｋｇ（全量に対して５％）のシリカゾルを混合し、
他は実施例１と同様にして９．８Ｋｇの吸着剤を得た。

実施例　１０ ゼオライト系天然鉱物わ）末として、ＣＥ　Ｃ１３０ｍ
ｅのものを１００°Ｃから５００℃になるまで５０℃ず
つ１５分間隔で昇温しで焼成発泡したものを用い、粒状
体の乾燥を１２０℃で行った他は、実施例１と同様の配
合・手順で処理して１０．４ｈの吸着剤を得た。

比較例　１ 活性炭（冷蔵庫用ヤシガラ活性炭、成田薬品（株！り。

表−１ 上記各実施例２〜１２及び比較例１の吸着剤について、
吸着能力を測定した結果を実施例１と同様に表−１に示
す。

尚、表−１の内「原濃度」とは、３Ｉ２のガラス容器に
１ｇの吸着剤と一定量のアンモニアガス並びに硫化水素
を夫々注入した時点に測定した濃度（単位はｐｐｍ　＞
である。また「処理濃度」とは、上記の時点から３０分
又は６０分経過した後の容器内のガス濃度である。また
、濃度測定はガス検知管（北沢産業側製）で行った。

参考例　１　（ゼオライト粉末とシリカゾル）ゼオライ
ト系天然鉱物粉末９．７Ｋｇとシリカゾル０．３Ｋｇを
実施例１と同様にして混練し、膨潤工程を省略し造粒後
３５０℃の温度で焼成発泡して吸着剤９．５Ｋｇを得た
。

参考例　２（水酸化第二鉄粉末と消石灰粉末）水酸化第
二鉄粉末８００　ｇ　（７４，８％）、消石灰わ）未２
００ｇ　（１８，７％）及びシリカゾル７０ｇ　（６，
５％）に１００ｇの水を加え、直ちに造粒乾燥して１．
０３ｈの吸着剤を得た。

２ 参考例　３　（アルカリを含まないもの）水酸化第二鉄
粉末２Ｋｇ（全量に対して１９．０％）シリカゾル０．
５ｂ　（全量に対しζ４．８％）、ゼオライト系天然鉱
物粉末８Ｋｇ（全量に対して７６．２％）を用い実施例
Ｉと同様の操作により吸着剤１０．３Ｋｇを得た。

上記参考例１〜３の吸着剤について吸着能力を測定した
結果を表−２に示す。尚、表−２の場合も測定内容及び
測定方法は表−１の場合と同様である。但し、参考例１
は吸着剤を２０ｇ用い、参考例３は吸着剤を５ｇ用いた
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ゼオライト系天然鉱物粉末、水酸化第二鉄粉末及び
   アルカリを主成分とする吸着剤。 ２、　ゼオライト系天然鉱物粉末として焼成発泡したも
   のを用いるものである特許請求の範囲第１項記載の吸着
   剤。 ３、　ゼオライト系天然鉱物粉末として硫酸処理したも
   のを用いるものである特許請求の範囲第１項記載の吸着
   剤。 ４、粒状体にしたものである特許請求の範囲第１項、第
   ２項又は第３項記載の吸着剤。 ５、固結剤を用いて粒状化してなる特許請求の範囲第４
   項記載の吸着剤。 ６、固結剤として、シリカゾル、デンプン、ＣＭＣの白
   河れかを用いてなる特許請求の範囲第５項記載の吸着剤
   。 ７、粒状体表面をゼオライト系天然鉱物粉末でコーティ
   ングしてなる特許請求の範囲第４項記載の吸着剤。 Ｂ、ゼオライト系天然鉱物粉末、水酸化第二鉄粉末及び
   アルカリを均一に混合した後、水分を加えて混和した状
   態で暫く放置して膨潤させ、次いで必要ならば更に水分
   を加えて混練し所望の大きさに造粒し、得られた粒状体
   を乾燥することを特徴とする吸着剤の製造方法。 ９、造粒したものの表面に、更にゼオライト系多孔質天
   然鉱物粉末をコーティングした後乾燥するものである特
   許請求の範囲第８項記載の吸着剤の製造方法。 １０、乾燥は、水酸化第二鉄が変質しない範囲で最も高
   い温度で行なうものである特許請求の範囲第８項又は第
   ９項記載の吸着剤の製造方法。 １１、ゼオライト系天然鉱物粉末を予め高温処理ないし
   硫酸処理し、乾燥は水酸化第二鉄が変質しない範囲の温
   度で行なうものである特許請求の範囲第８項又は第９項
   記載の吸着剤の製造方法。 １２．水酸化第二鉄粉末にアルカリ及び水を加え攪拌・
   粉砕して均一に混合し、これにゼオライト系天然鉱物粉
   末に水を加え粉砕したもの加えて均一に混合するもので
   ある特許請求の範囲第８項記載の吸着剤の製造方法。 １３、ゼオライト系多孔質天然鉱物粉末に固結剤を及び
   水を加え攪拌・粉砕して均一に混合するものである特許
   請求の範囲第１１項記載の吸着剤の製造方法。