JPS6384656A - 空気の清浄方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粒子状物質及び酸性ガス、アルカリ性ガス並
びに臭気性ガスを含むガス流から該粒子状物質及び酸性
ガス、アルカリ性ガス、臭気性ガスを除去する方法及び
その装置に関するもので、特に家庭、事業所、病院等に
おける空気の清浄方法及びその装置に関するものである
。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来の空気清浄方法及びその装置においては、粒子状物
質の除去と８０１　、Ｈ！　Ｓ、　ＮＯｘ、　ＨＣｌ、
　ＨＮＯ３、ＮＨ，、０３、各種の溶媒、溶剤類及びメ
ルカプタン、サルファイド類、チオフェン等のｇ実物ｉ
、タール状物質等のガス状汚染物質の除去は、夫々別個
の除去装置を用いて行っていた。

空気中の粒子状物質を除去する方法としては、（１）機
械的ｒ過方式 （２）　　静電的に微粒子の捕集を行なう高電圧による
荷電及び静電フィμターによる捕集方式に大別されるが
、これらの方式には夫々次のような欠点があった。

即ち、（１）機械的ｆ過方式においては、空気の清浄度
をあげるためには目の細かいフィルターを使用する必要
があるが、この場合圧損が高く、また目づまりによる圧
損の増加も著るしく、フィルター寿命が短いという欠点
があシ、またガス状汚染物質の除去には全く効果のない
ものであった。

（２）静電フィルター方式においては電力を必要とし保
守管理並びに安全上面倒であり、且つガス状汚染物質の
除去には全く効果のないものであった。

一方、ガス状汚染物質の除去は、吸着剤例えば活性炭を
充填した充填部に空気を通過させることにより行ってい
た。

これらの粒子状物質及びガス状汚染物質の空気からの除
去は、夫々別個の方式或いは装置により行われていたた
め、装置が複雑化、大型化し、また保守、管理の面でも
面倒であるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、空気中の粒子状物質及び酸性ガス、アルカリ
性ガス及び臭気性ガス等のガス状汚染物質をも同時に除
去しうる方法及び装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、 （１）空気中に含まれている粒子状物質を先づ予備荷電
せしめた後イオン交換フィルターに接触させて荷電され
た粒子を捕集すると共にガス状汚染物質をも同時に除去
する方法。

及び （２）　　空気吸入口から空気排出口までの空気流路上
に少くとも放電及び／又は摩擦により粒子状物質を帯電
させる予備荷電部とイオン交換フィルター部を設けてな
る空気清浄装置である。

つぎに本発明を図面に基いて詳しく説明する。

第１図は、摩擦帯電により予備荷電を行う空気清浄器を
示す概略図である。

室内の汚染空気１はファン２により粗い粒子を粗フイμ
ター３により除去しながら吸引される。

微粒子は、ファン２により摩擦帯電性物質４に衝突させ
られ、静電気を帯びる。

荷′６１＠粒子及び室内の例えばＳＯ８、臭気性ガス等
の汚染ガスはイオン交換フィルター５で捕集され、高清
浄度の空気６が排出される。

摩擦帯電性物質４は、摩擦によす微粒子に荷電を与える
物質であれば何でも良い。摩擦帯電序列がマイナスの物
質が好ましく、ポリテトラフルオロエチレン、ホリトリ
フμオロクロロエチレン、ポリビニルクロッイド、塩素
化ポリエーテル、ポリエチレン、イオウ、ポリアクリロ
ニトリル、天然ゴム、ブタジェンアクリロニトリル共重
合体、ポリクロロブタジェン、エポキＶ樹脂、ホリビニ
μブチフμ、ポリエチレングリコールテトフフタレイト
、が好ましい。これらは単独で又は２種類以上組合せて
用いることが出来る。

これら材料の使用形状は、板状、プリーツ状、網状等を
流れに平温、向流又はその中間状態とし、装置の用途、
形状、構造、希望する効果、経済性により適宜選択する
ことが出来る。

予備荷電を効果的に行うために、予備荷電部の断面は線
速度を大とするためイオン交換フィルター部の断面に比
べ狭くするのが好ましい。

次に、本発明で用いるイオン交換フィルターについて詳
しく説明する。

イオン交換フィルター５は、ガス流から荷電粒子状物質
及び酸性ガス、アルカリ性ガス並びに臭気性ガスを捕集
しうるものであればどのようなものでも用いうる。

イオン交換フィルターとしてはネット状、織物状或いは
繊維状の空隙性高分子支持体上にイオン交換体をグラフ
ト重合により支持させたものが用いられ、これらは周知
の方法によυ適宜製造することができる。

イオン交換体としては、アニオン交換体或いはカチオン
交換体が使用できるが通常はこの両者を適当な割合で混
合して用いられる。

支持体としては、ポリエチレン、ポリプロピシン、ポリ
ブチレン、ポリブテン等の脂肪族系不飽和炭化水素の重
合体、ポリスチレン、ポリα−メチμスチレン等の芳香
族系炭化水素の重合体、ポリビニルシクロヘキサン等の
脂環式系炭化水素の重合体、あるいはこれらの炭化水素
の共重合体、あるいは、ポリ四フッ化エチレン、ポリフ
ッ化ビニリデン、エチレン−四フッ化エチＶン共重合体
、四フッ化エチレンー六フッ化プロピレン共重合体、フ
ッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体等のフッ
素含有不飽和炭化水素の重合体又はその共重合体などが
用いられる。

また、ポリビニμアμコ一〜、ポリアミド、ポリエステ
μ、七μロース、羊毛、絹あるいはこれらの混合物を用
いることもできる。

これら支持体は、空隙性支持体として用いられ、その形
状はガス流との接触面積が広く、かつ、抵抗の少ない形
状であればよく、例えば適宜の薄膜状の布、好ましくは
ネット状などの織物状あるいは繊維状等、適宜の形状の
ものが用いられる。

空隙性支持体の空隙率は１０〜９５チ好ましくは５０〜
８５チでちる。空隙性支持体の形状、厚さ、空隙率は装
置の形状、使用する材質、構造、期待する効果等により
適宜決めることが出来る。

本発明で使用しうるイオン交換体としては、特に限定さ
れることはなく、種々の陽イオン交換体あるいは陰イオ
ン交換体が使用される。

例えば、力μポキシｙ基、スルホン酸基、リン酸基、フ
ェノ−μ注水酸基などの陽イオン交換基含有交換体、第
１級〜第５級アミノ基、第４級アンモニウム基、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交
換体、あるいは前記陽及び陰画イオン交換基を含有する
重合型または縮合型の均質型または不均質型のイオン交
換体が挙げられる。

代表例としては、アクリμ酸、メタクリμ酸、マタハス
チＶン、ハロメチルスチレン、アシ〃オギシヌチレン、
ヒドロキシスチレン、アミノスチレン、ビニルベンゼン
スルホン酸等のスチレン化合物、ビニルピリジン、２−
メチＡ／−５−ビニμピリジン、２−メチ／Ｌ’−５ビ
ニルイミダゾ−〃、アクリμニトリμ、あるいは硫酸、
クロルスルホン酸、スルホン酸などの陽または陰イオン
交換基、またはこれに転換し得る基を有する七ツマ−の
重合体またはこれらの七ノマートジビニμ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−μジ
ビニルエーテル、エチレングリコ−μジメタクリレート
、などの二個以上の二重結合を有する七ツマ−との共重
合体、またはポリエチレン、ポリビニルフルオロカーボ
ンエーテμもしくは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夫々必要に応じて
陽および／または陰のイオン交換基を導入するか、また
はイオン交換基に転換してなるイオン交換体、テＦフフ
μオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどのビ
ニルモノマーとイオン交換基またはイオン交換基に変換
しつる基を有するバーフμオロビニμモノマーとのコポ
リマーからなるイオン交換体がある。

支持体にイオン交換体を担持させる方法は、特に限定さ
れることはなく、周知の方法で実施しうる。

例えば支持体に、紫外線またはα線、β線、電子線、γ
線などの電離性放射線の照射、あるいは酸素、オゾン、
クロルスルホン酸、過酸化水素、過酸化ベンシイμ、過
酢酸などの酸化剤による処理、またはこれらの２種以上
の処理を行なった後毛ツマ−をグラフトし、イオン交換
体を担持させる方法、あるいは、支持体（例えばポリエ
チレン）に電離性放射線を照射した後、アクリル酸およ
び／またはメタクリル酸の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
方法等が挙げられる。

別の方法として、支持体にイオン交換体との親和性の大
きい重合層（接着層）を介して、イオン交換体を支持さ
せる方法がある。この方法は、先ず支持体に、イオン交
換体との接着層を形成するため化ツマ−をグラフト重合
させる。

接着層を形成するだめの化ツマ−は、その重合体がイオ
ン交換体に対して、大きい親和力乃至は接着性を有する
ものが使用される。このような化ツマ−としては例えば
プロピレンなどのオレフィンモノマー、塩化ヒニルなど
のハロゲン化ビニμモノマー、スチレン誘導体、アクリ
ロニトリμなどのニトリ〃基を有する化ツマ−、ブタジ
ェンのようなジエンモノマー、酢酸ビニ〜、アクリル酸
エチμのような酸エステＡ／基を有するモノマーがある
。

これらのモノマーを支持体に前述の電離性放射線照射及
び／又は酸化剤処理などの手段にてグラフト重合させる
。即ち、支持体を予めこれら手段にて前処理した後、上
記グラフトさせるべきモノマー溶液を含浸させて重合さ
せるか、或いは紫外線、放射線の場合は支持体に七ツマ
ー溶液を含浸させた状態で照射しても良い。次に、支持
体に前記イオン交換体を支持させる。

この方法は、イオン交換体の種類やその製造法などによ
り異なるが、例えば次の様に行う。前記イオン交換体の
原料上ツマー混合物を重（縮）合する前に支持体に含浸
させ、含浸後に該モノマー混合物を重（縮）合させるか
、或いは予め部分的に重（縮）合させた初期重（縮）合
体をそのまま、又は必要に応じて適宜の溶媒に溶解させ
て支持体に含浸させ、含浸後に重（縮）合を完結させる
。

この方法の特長は、支持体にはイオン交換体形成上ツマ
−と親和性の大きいグラフト重合物が存在するので、化
ツマー混合物又はその初期重（縮）金物によって、支持
体の接着層は、膨潤又は溶解し、含浸が充分に行なわれ
る。この結果続いて行われる化ツマー混合物又はその初
期重（縮）金物の重合により、その重合物がグフフト重
合層を介して支持体と緊密に一体化した構造が得られる
。

支持体に含浸し重合させた重合物が、十分にイオン交換
基を有しない場合は、続いて周知の手段により陽又は陰
イオン交換基が導入され、イオン交換フィルターが得ら
れる。

この様にして、イオン交換フィルターが製造され、繊維
状又は織物状のアニオン交換フィルター及びカチオン交
換フィルターが得られる。

使用するアニオン交換フィルター及びカチオン交換フィ
ルターの種類、充填量、及びその比率は、ガス流中の荷
電微粒子の荷電状態や濃度、或いはガス流中の汚染物質
並びに悪臭物質の種類や濃度等により適宜法めることが
出来る。

例えば、アニオン交換フィルターは負荷電の微粒子や酸
性ガス例えばＨ，Ｓの捕集に、又カチオン交換フィルタ
ーは正荷電の微粒子やアルカリ性ガス例えばＮＨ，の捕
集に効果的である。又、充填量やその比率は、前・記捕
集物質の濃度や濃度比率に対応して見合う量を、装置の
形状、構造、圧損等を考慮し、適宜法めれば良い。標準
的には、アニオン交換フィルター４０（Ｖ／”ｖ’チ）
、に対しカチオン交換フィルター６０（ｖ／Ｖ％）の割
合で充填されたものを用うればよい。

図面に関する説明では、予備荷電方法流のフィルター５
のみにイオン交換フィルターを使用する方式を説明した
が、粗フイμター３にも同様に使用出来ることは言うま
でもない。

例えば汚染ガスやタール性物質の濃度が濃い場合は、フ
ィルター３にもイオン交換フィルターを用いる場合、そ
の後流側の保守等が容易となるので好ましい。

イオン交換フィルターの使用個所は、装置の形状、構造
、希望する効果、経済性等によυ適宜法めることができ
る。

予備荷電方法として放電を利用する場合には、周知の方
法を用いることが出来る。放電は通常正放電を行ない微
粒子を正帯電せしめる。

ファンの材質を摩擦帯電物質とするか、又は摩擦帯電物
質と同じ材質のフィμムをファンに貼シつけて使用する
場合には、図面に示す摩擦帯電体４は省略しうる。

実施例１ 下記の手段で製造したイオン交換フィルターを第１図に
示した空気清浄器を用い、試験した。

摩ｍ帯ｗ物質；ポリテトフフ〜オロエチレンフィルムｔ
６−用いた。

充填割合；アニオン交換フィルター４０チ、カチオン交
換フィルター６０％ 発生ガス；線香の煙（平均粒径（Ｌ２〜αｓｊ１ｍ）、
ｓ　ｏ　ｑ／ｍ”にＨ，Ｓ及びＮＨ，をツレツレ１０　
ｐｐｍになる様加えた。

装置大きさ；２００Ｘ２００Ｘ２５０ｍ上記の発生ガス
５　ｔ　／　ｍｉｎを空気清浄器に吸入し、イオン交換
フィルター出口における濃度を測定した。

結果 尚、摩擦帯電物質の無い場合は、微粒子２１Ｗ９７ｍ”
　、　Ｈ，ｓ％ＮＨ３＜　０．１　ｐｐｍ　％ター／Ｉ
１５岬／ｍ３であった。

イオン交換樹脂膜の製造法 ■アニオン交換フィルター：繊維状のポリプロピレンを
窒素中で電子線２０　Ｍｒａｄ　　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。反応後、四級アミノ
化を行い、アニオン交換膜を得た。

■カチオン交換フィルター：繊維状のポリプロピレンを
窒素中で電子線２０　Ｍｒａｄ　　を照射し、次いでア
クリμ酸水溶液に浸漬し、グラフト重合反応を行った。

反応後、水酸化ナトリウム溶液で処理を行い、カチオン
交換膜を得た。

〔発明の効果〕

１、　粒子状物質及び酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気
性ガスの捕集方法として、イオン交換フィルターを用い
たことにより、 ■　ガス流中の粒子状物質及び酸性ガス、アルカリ性ガ
ス、臭気性ガスが１つの装置で高効率で除去出来る。

■　ガス流中のターμ状物質も同時に除去出来る。

■　捕集粒子等の捕集物の飛散が無く、定常運転状態が
長期間にわたり継続出来る。

２　イオン交換フィルターの形状をネットなどの織物状
、又は繊維状にしたことにより、■　抵抗の少ない実用
的なアニオン交換フィルター、カチオン交換フィルター
が得られた。

五　予備荷電方式として、放電又は摩擦帯電を行い、後
流でイオン交換体で微粒子等を捕集するようにしたこと
により、 ■　ガス流中微粒子等の汚染物質は、後流への流出が実
質的に無視できる位高効率で捕集され、高清浄なガス流
が得られた。

４、　荷電方式（放電か、摩擦帯電か）の選択やアニオ
ン交換フィμター及びカチオン交換フィμターを空気中
の粒子状物質やガス状汚染物質、ターμ質の濃度、種類
等により適宜使い分け、又組合せることが出来るので、
用途、装置の形状、経済性等の目的に最適な装置とする
ことが出来た。

Ｓ　従来の静電的に捕集を行う方式に比べ、安全であυ
、維持、管理が容易なコンパクトで多機能かつ経済的な
清浄装置が提供出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例を説明するためのもので１ｔ
７ｒ面概略図を示す。 １・・・汚染空気、２・・・ファン、３・・・粗フイ〃
ター、４・・・摩擦帯電性物質、５・・・イオン交換フ
ィルター特許出願人　　株式会社荏原総合研究所同　　
　　株式会社荏原製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気中に含まれている粒子を荷電せしめた後イオン
   交換フイルターに通して荷電された粒子を捕集すること
   を特徴とする空気の清浄方法。 ２、粒子の荷電を放電又は摩擦帯電により行う特許請求
   の範囲第１項記載の空気の清浄方法。 ３、摩擦帯電を空気中に含まれている粒子と、摩擦帯電
   序列が負の物質との摩擦により行う特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の空気の清浄方法。 ４、摩擦帯電を、空気中に含まれている粒子とポリテト
   ラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、ポリ
   ビニルクロライド、塩素化ポリエーテル、ポリエチレン
   、イオウ、ポリアクリロニトリル、天然ゴム、ブタジエ
   ンアクリロニトリル共重合体、ポリクロロブタジエン、
   エポキシ樹脂、ポリビニルブチラルポリエチレングリコ
   ールテレフタレイトよりなる群から選ばれた１種又は２
   種以上の物質との摩擦により行う特許請求の範囲第３項
   記載の空気の清浄方法。 ５、イオン交換フィルターが、繊維状物質上にイオン交
   換体をグラフト重合することにより得られたものである
   特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れか１つに記載の
   空気の清浄方法。 ６、イオン交換フィルターの形状が、織物状又は繊維状
   のものである特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れか
   １つに記載の空気の清浄方法。 ７、空気吸入口から空気排出口までの空気流路上に少く
   とも放電及び／又は摩擦により粒子を帯電させる予備荷
   電部とイオン交換フィルター部を設けてなる空気清浄装
   置。