JPS6312315A - 気体浄化装置用フイルタ - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、気体中の粒子状物質、酸性ガス、アルカリ性
ガス、臭気性ガス等の汚染物質の捕集・除去を行うため
の気体浄化装置用フィルタに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、汚染した空気を浄化するに際しては微粒子等の粒
子状物質の除去と酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気性ガ
ス等の汚染ガスの除去とを別々の捕集・除去装置で行っ
ている。

例えば、粒子状物質は放電による予備荷電後、帯電フィ
ルタで捕集・除去を行い、次いでガス状汚染物質を活性
炭で構成された脱臭フィルタにより捕集・除去している
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため従来の気体浄化装置にあっては、装置が大型化
、複雑化するだけでなく、電力の消費量が比較的多くな
り、また保守・管理が面倒である等の問題点があった。

このような問題点を解消するべく、本発明者はイオン交
換繊維を用いることにより、これらの粒子状物質及び汚
染ガスを同時に捕集・除去できる方法を既に提案した。

しかしながら、前記イオン交換繊維のみを用いた方法で
は、粗大粒子や汚染ガスの同時捕集・除去は高効率であ
るが微細粒子（例、０．１μｍ）の捕集は十分でなく　
（一部捕集されず通過する）、改良の必要があることが
判明した。

また、本発明はイオン交換繊維は、長時間の使用で充填
容積が減少する（形状が変化し、空隙を生ずる）ことが
あり、この様な場合、気流の一部はイオン交換繊維に接
触せずに通過するため、汚染物質の捕集・除去性能が低
下する問題点があることも知見した。

本発明者は、これらの問題点に鑑みて鋭意研究の結果、
イオン交換繊維に通常の繊維を混在させることで汚染物
質の捕集・除去効果を著しく高めることか出来ることを
見い出し本発明に到達したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、天然繊維または人造繊維にイオン交換体を支
持させて得られるイオン交換繊維と、イオン交換基を有
しない通常の繊維とにより構成したことを特徴とする気
体浄化装置用フィルタである。

本発明のフィルタにより捕集・除去しうる気体中の汚染
物質には微粒子やＨ２Ｓ＋　ＳＯｔ＋　Ｈｃｌ　＋　Ｏ
ｉ＋　ＮＨｉ＋メルカプタン類、サルファイド類、アミ
ン類、各種溶媒・溶剤類、タール状物質、アルデヒド類
等の化学物質が含まれる。また、本発明のフィルタを適
用した気体浄化装置の具体例としては、家庭、事業所、
病院等における空気清浄器（ｌ置）や、各種産業、工業
における気体の清浄器（装置）等が挙げられる。

前記、イオン交換繊維は天然繊維もしくは人造繊維（化
学繊維もしくは合成繊維）または、これらの混紡糸もし
くは混合糸等の支持体に陽イオン交換体及び／又は陰イ
オン交換体を支持させたものである。

しかして、前記合成繊維としては炭化水素系重合体を素
材とするもの、含フツ素系重合体を素材とするものなど
が適用できる。

前記炭化水素系重合体としては、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリブチレン、ポリブテン、ポスチレン、ポ
リα−メチルスチレン、ポリビニルシクロヘキサン、ポ
リビニルアルコール、ポリアミド、セルロース、酢酸セ
ルロース、ポリエステル、７クリル、ポリウレタン等の
脂肪族系、芳香族系もしくは脂環式系の重合体またはこ
れらの共重合体が用いられる。

また、前記含フツ素系重合体としては、ポリ四フフ化エ
チレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−四フン化エ
チレン共重合体、四フッ化エチレンー六フン化プロピレ
ン共重合体、フン化ビニリデン−六フッ化プロピレン共
重合体等が用いられる。

さらに、上記原料を適宜の組合わせ、適宜の混合比で混
合したものも使用できる。

これらの素材すなわち前記支持体は、空隙性材料として
用いられるものであり、前記支持体としては容易にグラ
フト化が行え、機械的強度が大で、安価な材料であれば
良く、フィルタの構造、　効果、経済性等を考慮して適
宜に選択出来る。

次に、前記イオン交換体としては、特に限定されること
なく種々の陽イオン交換体または陰イオン交換体が使用
できる。

例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、フ
ェノール性水酸基などの陽イオン交換基含有体、第一級
〜第三級アミノ基、第四アンモニウム基、スルホニウム
基、ホスホニウム基などの陰イオン交換基含有体、ある
いは上記陽及び陰画者のイオン交換基を含有する重合型
又は縮合型で、均質型又は不均質型のイオン交換体が挙
げられる。

これらの代表例としては、フェノールスルホン酸ソーダ
とアルデヒド又はケトン類との縮合ポリマー；芳香族ア
ミンとアルデヒド又はケトンとの縮合ポリマー；アクリ
ル酸、メタクリル酸、ビニルベンゼンスルホン酸、スチ
レン、ａｒ−ハロメチルスチレン、アシルオキシスチレ
ン、ヒドロキシスチレン、アミノスチレン、ビニルピリ
ジン、２−メチル−５−ビニルピリジン、２−メチル−
５−ビニルイミダゾール、アクリロニトリル、硫酸、ク
ロルスルホン酸、スルホン酸などの陽又は陰イオン交換
基又はこれに転換し得る基を存するモノマーの重合体が
ある。また上記モノマーとジビニルベンゼン、トリビニ
ルベンゼン、ブタジェン、エチレングリコールジビニル
エーテル、エチレングリコールジメタクリレートなどの
２個以上の２重結合を有するモノマーとの共重合体、又
はポリエチレン、ポリビニルフルオロカーボンエーテル
、ポリテトラフルオロエチレンにスチレンをグラフト重
合したポリマー等に、それぞれ必要に応じて陽及び／又
は陰のイオン交換基を導入するか、又はイオン交換基に
転換してなるイオン交換体などがある。

次に、支持体にイオン交換体を支持させる方法としては
、例えば、支持体に紫外線又はα線、β線、電子線、γ
線などの電離性放射線を照射し、または酸素、オゾン、
クロルスルホン酸、過酸化水素、過酸化ペンゾイール、
過酢酸などの酸化剤を用いて処理し、イオン交換体を形
成するモノマーをグラフト化し、これを支持させる方法
がある。

具体的には例えば、ポリエチレン（支持体）に電子線を
照射した後、アクリル酸又はメタクリル酸水溶液を反応
させてグラフト重合体を得、これを水酸化ナトリウム水
溶液で処理することでイオン交換繊維が得られる。

この様にして、繊維状の７ニオン交換繊維及びカチオン
交換繊維が得られる。

イオン交換繊維の直径は１〜１０００μｍ、好ましくは
５〜２００μｍでありフィルタの形状、構造、用途、効
果等で適宜法めることが出来る。

一方、前記通常の繊維は、イオン交換繊維と混在させる
ことで汚染物質の内、特に微細粒子（例、０．１μｍ程
度の微細な粒子）を捕集・除去でき、かつフィルタの形
状を長時間維持しうるちのであれば良い、この通常の繊
維の材質としては、上記イオン交換繊維用の素材や、ガ
ラス繊維等を用いることが出来る。

通常の繊維の繊維径は、Ｏ１）〜１００μ霞好ましくは
０．５〜５０μ霧であるが、材質や繊維径はフィルタの
形状、用途、効果、経済性等で適宜選択して決めること
が出来る。

例えば、微細粒子を効率良く捕集・除去するためには、
通常の繊維の繊維径は一般に細い程効果的である。また
、材質はフィルタの形状を長時間安定に維持させるため
、機械的強度が大きいものが良い、これらの点で、通常
の繊維の材質としてはガラス繊維が好ましい。

通常の繊維の使用法としては、繊維径がイオン交換繊維
に比較し太い繊維と、細い繊維を適宜混在させて用いて
も良い０例えば、主に太いＳａＷをフィルタの形状を維
持するために用い、細い繊維を微細粒子の捕集・除去に
用いる方法がある。

汚染物質、特に微細粒子の効果的な捕集・除去のために
は、通常の繊維の繊維径は、イオン交換繊維に比べて細
い方が好ましい。

使用するイオン交換繊維（アニオン交換繊維及び／又は
カチオン交換繊維）と通常の繊維の種類、混在割合、量
は、汚染物質の種類、濃度、フィルタの形状、構造、用
途、効果、経済性等で適宜選択して決めることが出来る
。

例えば、アニオン交換繊維は、負荷電の微粒子や酸性ガ
ス（例、Ｈａｓ、５ｏｔ）に、また、カチオン交換繊維
は、正荷電の微粒子やアルカリ性ガス（例、ＮＨｆｆ）
の捕集・除去に効果的である。

通常の繊維の混在による効果は、通常の繊維のイオン交
ＷＡ繊維との混在割合が多い程、メカニカルな捕集効果
（機械的なろ過による捕集効果）が向上し、微細粒子の
捕集・除去が効果的となる。

また、フィルタの形状が長時間にわたり変形することな
く安定する。

通常の繊維とイオン交換繊維を混在させる方法は、これ
らの繊維を周知の方法で、例えば織物状又は不織布状等
に交織又は混紡したり、あるいは、これらの繊維同士、
または織物同士等を混合することで行うことができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、第１図は
、汚染物質の捕集フィルタとして本発明のフィルタを用
いた、事業所における空気清浄器を示す概略図である。

第２図は前記捕集フィルタの要部拡大斜視図である。

前記空気清浄器は、汚染空気ａが流過する方向に、粗フ
ィルタｌ、前記捕集フィルタ２、シロッコファン３の順
に直列配備して構成されている。

粗フィルタｌの材質は、空気中の汚染物質の内、比較的
大きな粒子状物質を捕集・除去出来るものであれば良く
、通常、ガラス繊維や繊維状の炭化水素系重合体、例え
ば繊維状ポリプロピレン等が用いられる。

一方、本発明に係る捕集フィルタ２は、空気流から汚染
物質を捕集・除去するためのもので、イオン交換ｔａｎ
　＜アニオン交換ｔａｎ及び／又はカチオン交換繊維）
と通常の繊維を適宜の割合で混在させたものであり、イ
オン交換繊維２．と、これよりも細い通常の繊維２茸か
ら成っており、イオン交換繊維２）による補集効果と通
常の繊維２ｔによるメカニカルな捕集効果のそれぞれの
長所、及びこれらの相乗効果を持つものである。

なお、イオン交換繊維と通常の繊維の種類と比率は、ア
ニオン交換繊維：カチオン交換繊維二通常の繊維−１：
ｌ：１（容積比）である。

しかして、室内の汚染空気ａはシロフコファン３により
空気清浄器内に吸引され、まず粗い粒子等を粗フィルタ
ｌにより捕集・除去される。粗フィルタｌを通過した微
粒子及び室内の汚染ガス等（例、タバコの煙、作業等で
発生する臭気及び微粒子）の汚染物質は、捕集フィルタ
２で捕集・除去され、高度に清浄な浄化空気すが室内に
排出される。

〔試験例〕

（１）条件 下記の手段で製造したイオン交換繊維をガラス繊維（直
径５μ鋼）と交織し、第１図に示した装置を製作した。

試験は、ガラス繊維の有、無の各場合について下記の発
生ガスを１７／■ｉｎの流量で吸引し、シロフコファン
出口における汚染物質等の濃度を測定した。

発生ガス；線香の煙９７曜／ｒｒｒ　（微粒子が５２■
／ｄ、タール分が４５＊／ｎ（）にＨａｓ及びＮＨ３を
それぞれ１０ｐｐ−になる様に添加した。

捕集フィルタ；アニオン繊維：カチオン繊維ニガラス繊
維＝＝ｌｌ’：１（容積比） 粗フィルタ：市販の空気清浄器で使用されているフィル
タ。

装置の大きさｉ　２００　Ｘ　２００　Ｘ　３００ｍｍ
（２）結果 （３）イオン交換繊維の製造法 ■　アニオン交換繊維：繊維状のポリプロピレン（直径
３０μ■）を窒素中で電子線２０Ｍｒａｄを照射し、次
いでヒドロキシスチレンモノマーとイソプレンを含む溶
液に浸漬し、グラフト重合反応を行った０反応後、四級
アミノ化を行い、アニオン交換繊維を得た。

■　カチオン交換繊維：繊維状のポリプロピレンを窒素
中で電子Ｉｌｌ　２０　Ｍｒａｄを照射し、次いでアク
リル酸水溶液に浸漬し、グラフト重合反応を行つた０反
応後、水酸化ナトリウム溶液で処理を行い、カチオン交
換繊維を得た。

〔発明の効果〕

気体浄化装置用のフィルタを、イオン交換ａｔｍと通常
の繊維を混在せしめて構成したことにより、■　微細粒
子（例、０．１ＩＪｌｌ程度）が効率良く捕集・除去で
きる。すなわち、粗大粒子及び汚染ガスは主にイオン交
換繊維で、また、従来捕集・除去が出来なかった微細粒
子は通常の繊維によるメカニカルな捕集効果で捕集でき
る。

■　前記フィルタの形状が長時間にわたり安定し、形状
の変化が無（なる。

このため、気流の一部がショートバスすることが無くな
り、このフィルタは、その性能が長時間にわたり高効率
を保持できるものとなる。

■　イオン交換繊維による捕集効果と通常の繊維による
メカニカルな捕集効果及びこれらの相乗効果を兼ねた性
能の良い汚染物質除去用の捕集フィルタが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィルタを汚染物質の捕集フィルタと
して組み込んだ空気清浄器の概略図、第２図はこのフィ
ルタにおけるイオン交換繊維と通常の繊維の混在状態を
示す拡大斜視図である。 １・・・粗フィルタ、２・・・捕集フィルタ、３・・・
シロッコファン、２）・・・イオン交換繊維、２□・・
・通常の繊維、ａ・・・汚染空気、ｂ・・・浄化空気。 第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン交換基を有するイオン交換繊維と、イオン
   交換基を有しない繊維とを混在せしめて構成したことを
   特徴とする気体浄化装置用フィルタ。
2. （２）前記イオン交換繊維と、これよりも径が小さい前
   記イオン交換基を有しない繊維とにより構成した特許請
   求の範囲第（１）項記載のフィルタ。
3. （３）前記イオン交換基を有しない繊維の径は０．１〜
   １００μｍの範囲内にある特許請求の範囲第（１）項又
   は第（２）項記載のフィルタ。
4. （４）前記イオン交換基を有しない繊維はガラス繊維で
   ある特許請求の範囲第（３）項記載のフィルタ。
5. （５）前記イオン交換繊維は、天然繊維または人造繊維
   にイオン交換体をグラフト重合させたものである特許請
   求の範囲第（１）項〜第（４）項のいずれか一つの項記
   載のフィルタ。