JPS646809B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排ガス中の有害成分たとえば溶剤蒸気
等を連続的に吸着除去する為の排ガス処理装置に
関し、特に有害成分の吸着と脱着を連続的且つ並
行的に行なう連続処理装置において、脱着・再生
を効率良く行なわせることにより、高い除去効率
を長期間維持し得る様にした装置に関するもので
ある。

排ガス中の有害成分を除去する為の比較的新し
いタイプの吸着処理装置として、本出願人等の開
発した回転タイプの装置がある。第１，２図はこ
の種の装置を例示する概略見取り図で、第１図は
横型処理装置、第２図は縦型処理装置を示してい
る。

即ち第１図は、活性炭（粉状或は繊維状）等の
吸着性素材を含有するシート状物を波状に形成し
て重ね合わせ多数の通気孔を形成した吸着素子１
を使用し、素子１を回転させながら吸・脱着を連
続的に行なう装置を示している。即ち素子１の両
端部には、或る中心角によつて形成される扇形領
域に向う様に脱着用ガス導入ダクト２と脱着用ガ
ス排出ダクト３が、吸着素子１の回転を妨げない
様に夫々配置され、また残りの中心角によつて形
成される領域には、同様に処理ガス導入ダクト４
と処理ガス排出ダクト５が対向配置されている。
従つて脱着用ガスＡと処理ガスＢを夫々矢印方向
に通過させると、脱着用ガス導・排出ダクト２，
３に面した扇形領域部では脱着・再生が行なわ
れ、残りの領域では吸着が行なわれ、吸着と脱着
を並行して連続的に行なうことができる。従つて
吸着素子を例えばモータ６によつて回転させる
と、脱着・再生と吸着が一定のサイクルで繰り返
される。

また第２図では、片面段ボール状に形成した吸
着板を円筒状に多数積層して吸着素子１を形成
し、半径方向に沿つて多数形成される通気孔の一
部に向かつて脱着用ガス導入ダクト２を配置し、
更にこれと対向する側には排出ダクト３を配置
し、また残りの領域には、処理ガス導入ダクト４
と処理ガス排出ダクト５を連通して同様に配置す
る。従つて脱着用ガスＡと排ガスＢを夫々矢印方
向に通過させると、第１図の場合と同様脱着用ガ
ス導・排出ダクト２，３に面した部分では脱着・
再生が行なわれ、残りの領域では吸着が行なわれ
る。そして吸着素子１を回転させると、脱着・再
生と吸着が一定のサイクルで繰り返される。

この様な装置であれば、処理ガス及び脱着用ガ
スの切換弁等が必要でなく、また吸着と脱着が同
一装置内で並行的に行なわれるから吸着素子１の
吸着性能を常時高度に維持することができる。吸
着性素子を構成する素材としては活性炭が最も一
般的で、繊維状又は粉粒状のものが使用できる。
繊維状活性炭を用いて吸着素子を作製する方法と
しては、それ自身でシート状に形成したり、或は
パルプやアスベスト等の繊維状物と共に混抄して
シート状に形成し、これを波板状或は片面段ボー
ル状に成形して巻回（第１図の場合）又は積層
（第２図の場合）して、無数の通気孔を有する吸
着素子とする。また粉粒状の活性炭を使用する場
合は、パルプやアスベスト等の繊維状物と共に懸
濁して抄き込んだり或は予め作製したシート状物
の表面に付着させ、これを波板状或は片面段ボー
ル状に成形した後巻回若しくは積層すればよい。

ところでこの吸着素子の再生は、加熱空気や加
熱窒素等の加熱ガス或は水蒸気によつて行なうの
が通例であり、特に脱着した成分を回収する場合
は主として水蒸気による脱着・再生が行なわれ
る。一方吸着性素子の吸着性能はその含水率に影
響される場合が多く、含水率が高い程吸着性能は
低下する。従つて吸着素子中の吸着性素材は極力
乾燥状態とし、且つ処理ガスの相対湿度も極力低
くして処理することが望まれる。ところがこれら
の条件を守り得たとしても前述の如き水蒸気再生
を行なうので、再生段階で吸着性素材の含水率が
高まり、吸着性能が大幅に低下する。従つて再生
後の吸着性能を実質的意味において回復させる為
には、脱着後吸着性素材中の水分を乾燥除去する
必要があり、再生の為の手間は極めて大きい。そ
の為前述の様な連続処理装置を使用した場合で
も、比較的短期間の使用で吸着素子を交換しなけ
ればならなかつたり、或は再生の為の特別の処理
を比較的短い周期で定期的に行なう必要があり、
実質的意味において連続処理装置の利点を十分に
生かせない。

本発明者等は前述の様な事情に着目して鋭意研
究の結果完成されたものであつて、その目的は、
吸着素子の吸湿による性能劣化を防止し、連続処
理工程中の比較的短い時間で脱着・再生を行ない
得る様な装置を提供しようとする点にある。

この様な目的を達成し得た本発明装置の構成と
は、たとえば第１，２図に示した如く、活性炭を
吸着成分とするシート状吸着板（主として波板状
或は片面段ボール状等に成形したもの）を円筒体
の内部で積層し、各吸着板の間に形成される多数
の通気孔を円筒体の軸方向又は半径方向に配向す
ると共に、上記通気孔の一部に接続される脱着用
ガスの導入口及び排出口と円筒体とを相対的に回
転移動させ、残りの通気孔に接続される排ガス導
入口から排ガスを導入し、排ガス中の有害成分を
吸着した後排出口から取り出す様に構成した排ガ
ス処理装置において、吸着板の排ガス接触面に、
珪酸アルカリ水溶液または珪酸コロイド溶液処理
によるシロキサン結合を有する無機高分子多孔皮
膜を形成したところに要旨が存在する。

第１，２図に示した様な装置であれば、先に説
明した如く吸着と脱着を並行して連続的に行なう
ことができ、排ガスＢの種類や処理量等に応じ
て、通気孔を構成する波の形状、高さ、ピツチ或
はガスの通過方向長さ等を適宜調整すれば、排ガ
ス中の有害成分をほぼ完全に除去できる。

ところでこの種の装置において吸着素子の脱着
再生に水蒸気等を使用すると、先に述べた如く吸
湿によつて吸着能が大幅に低下し、また吸着処理
ゾーンにおいても排ガス中の水分を吸収して吸着
性能がすみやかに低下する。

これに対し本発明で使用する吸着素子には、ガ
スとの接触面（即ち通気孔の壁面）全域に亘つ
て、珪酸アルカリ水溶液または珪酸コロイド溶液
処理によるシロキサン結合を有する無機高分子多
孔皮膜が形成されており、その撥水作用によつて
吸着層に対する水分の浸入を可及的に防止してい
る。従つて水蒸気等で再生処理した場合でも吸湿
による吸着性能の低下が起こらず、吸着成分の脱
着によつてただちに高い吸着性能が回復される。
また未乾燥状態の処理ガスをそのまま適用した場
合でも水分の吸着が起こらないから、吸着性能の
経時的低下速度は極めて緩慢である。更に吸着素
子はそれ自体撥水作用を有しているから、水分を
多少吸収した場合でも僅かな加熱で簡単に除去す
ることができ、再生処理を著しく簡素化できる。

ところで吸着素子に前記撥水性皮膜を形成する
方法としては、円筒状に巻回もしくは積層し最終
形状に整えた後の吸着素子、あるいはその構成要
素であるシート状物、波板状、片面段ボール状等
に形成したものを、珪酸アルカリ水溶液または珪
酸コロイド溶液に含浸した後熱処理する方法が採
用される。この方法であれば、吸着素子を構成す
る各シート状物の層内部まで前記処理液が浸透
し、吸着性素材の表面全域がポリシロキサン系の
撥水多孔性皮膜が形成される。このときの含浸率
は格別限定されないが、2.5〜50重量％の範囲が
最も好ましい。しかして2.5重量％未満では十分
な撥水性が発揮されず、一方50重量％を越えると
撥水層が厚くなりすぎて吸着性能が阻害される傾
向がある。また含浸後の熱処理温度は50℃以上好
ましくは100〜250℃の範囲がよく、熱処理温度が
低すぎるとシロキサン結合が不十分になつて十分
な撥水性が得られず、一方高すぎると特にパルプ
を基材とする場合にこれを熱変質させる傾向があ
るので好ましくない。

本発明で使用する吸着素子は上記の様にポリシ
ロキサン系の無機高分子多孔皮膜によつて撥水性
が付与されているから、再生ガスとして水蒸気等
を用いた場合でも吸着性能の低下が起こらず、脱
着と共に高い吸着性能を回復する。また未乾燥状
態の排ガスの処理に適用した場合でも吸着性能の
低下が起こらず、飽和吸着容量に応じた吸着性能
を確保することができる。従つて本発明の様に吸
着と脱着を並行的に行なう連続処理装置において
は、短い時間で脱着再生を行なえるから、単位時
間当りの排ガス処理量を大幅に増大することがで
き、水分吸着による吸着性能の低下が激減される
という利点とも相俟つて連続法の特徴を最大限有
効に発揮させることができる。

ところで吸着素子に撥水性を付与する他の方法
として、有機質のシリコン樹脂を含浸付着させる
方法が考えられる。しかしながらこの様な方法を
採用した場合は、シリコン樹脂のフイルム形成能
が良すぎるために吸着素子の全面が撥水性のシリ
コン樹脂皮膜で被覆されることになり、吸着性能
が極端に悪くなる。しかし前述の如く無機質の珪
酸アルカリや珪酸コロイドで処理する方法を採用
した場合は、これらが吸着素子内へ浸入した後、
シロキサン結合を持つた多孔質の無機高分子皮膜
が形成されるので、吸着性能自体は低下させるこ
となく撥水性を改善することができるのである。

尚本発明装置の具体的な構成は、例えば第１，
２図の装置に準じて理解すればよく、脱着再生用
ガスの導入・排出ダクト２，３及び処理ガス導
入・排出ダクト４，５を固定して吸着素子を回転
させる方式、或はその逆に回転素子１を固定して
導入・排出ダクト２，３等を回転する方式があ
り、回転の為の具体的手段は公知の手段を適宜選
択し或は組合せて適用すればよい。また装置全体
の構成も第１，２図の例に限定される訳ではな
く、要は吸着ゾーンと脱着・再生ゾーンが区画さ
れ且つこれらのゾーンが吸着素子の相対的回転に
伴なつて経時的に交換される様に構成されておれ
ばよい。尚吸着ゾーンと脱着再生ゾーンの面積比
は、排ガス中に含まれる有害成分の種類や量、吸
着素子の吸・脱着性能等によつて適当に決めれば
よいが、最も一般的なのは吸着ゾーン１に対して
脱着・再生ゾーンが1/10〜1/3の範囲である。ま
た本発明で使用する吸着素子は、前述の如く水分
の吸着量が極めて少ないという特徴を有している
が、脱着・再生ゾーンに隣接して乾燥ゾーンを設
け吸着した微量の水分を逐次除去する様にすれ
ば、吸着素子の性能回復を一層確実に行なえるの
で好ましい。

本発明は概略以上の様に構成されており、撥水
処理した吸着素子を使用することによつて脱着・
再生時の性能低下及び吸着工程における水分吸着
による吸着能低下を可及的に防止し、もつて連続
処理装置の利点を最大限有効に発揮させることが
可能になつた。

次に本発明の実施例を示すが、下記は本発明を
限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に
適合し得る範囲の設計変更はすべて本発明の範囲
に含まれる。

実施例 １ セルロース繊維を前駆体とする活性炭素繊維70
重量部と木材パルプ30重量部及び微量のポリビニ
ルアルコール繊維を用いて、通常の湿式抄紙法で
抄紙し、坪量50ｇ／m²、厚さ0.25mmの活性炭素繊
維含有紙を製造した。この紙を用いて、ピツチ
3.3mm、波高さ2.0mmの片面段ボールシートを得、
これを円筒状に巻回して内径200mm、外径500mm、
長さ450mmの円筒を形成した。この円筒状物を20
％シリカゾル溶液に10分間浸漬した後十分に水分
を切り、140℃で10時間熱処理した。これにより
円筒状物に対して45重量％の無水珪酸（ポリシロ
キサンを含む）が付着した吸着素子を得た。

この吸着素子を外面シールし、第５図に示した
要域で吸着ゾーン部（300度）と脱着・再生ゾー
ン部（60度）に区分し、吸着素子を回転させなが
ら下記の条件で吸・脱着を行なつた。即ち吸着部
には、トルエン900ppmを吸着部での線速度1.5
ｍ／秒で流し、一方脱着部には吸着部と反対の方
向から120℃の水蒸気を送給しつつ連続運転した。
但し吸着素子の回転速度は１５回転／時間とし
た。

これにより92％のトルエンが吸着除去され、ま
たこのトルエンは、脱着用水蒸気の濃縮水から殆
んどすべて回収することができた。またこの処理
を50時間継続して行なつたが、処理効率の低下は
殆んど認められなかつた。

比較例 １ シリカゾル溶液による含浸及び熱処理を省略し
た他は実施例１と同様にして吸着素子の作製及び
吸・脱着試験を行なつた。その結果吸・脱着試験
の初期においては92％のトルエン除去効率が得ら
れたが、時間の経過と共に除去効率は低下し、５
時間後には75％、20時間後には50％まで低下する
ことが確認された。これは吸着素子が水蒸気によ
る再生処理で吸湿し、吸着性能が低下した為と思
われる。しかも20時間後の吸着素子は多量の水分
を吸収して軟弱になつており、形態保持性を失な
いかけていることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明が適用される連続式排ガス
処理装置を例示する概略見取り図である。 １……吸着素子、２……脱着用ガス導入ダク
ト、３……脱着用ガス排出ダクト、４……排ガス
導入ダクト、５……排ガス排出ダクト、Ａ……脱
着用ガス通過方向、Ｂ……排ガス通過方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機性有害成分を含む排ガス中の有害成分を
   連続的に吸着除去する為の排ガス処理装置であつ
   て、活性炭を吸着成分とするシート状吸着板を円
   筒体の内部で積層し、各吸着板の間に形成される
   多数の通気孔を円筒体の軸方向又は半径方向に配
   向すると共に、上記通気孔の一部に接続される脱
   着用ガスの導入口及び排出口と円筒体とを相対的
   に回転移動させ、残りの通気孔に接続される排ガ
   ス導入口から排ガスを導入し、排ガス中の有害成
   分を吸着した後排ガス出口から取り出す様に構成
   した排ガス処理装置において、吸着板の排ガス接
   触面に珪酸アルカリ水溶液又は珪酸コロイド溶液
   処理によるシロキサン結合を有する無機高分子多
   孔皮膜を形成してなることを特徴とする排ガス処
   理装置。