JPWO2010061517A1 - 吸着成形体、吸着回収処理装置および被吸着物質脱離方法 - Google Patents

吸着成形体、吸着回収処理装置および被吸着物質脱離方法 Download PDF

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Abstract

本発明の課題は、通電加熱方式の吸着回収処理装置において吸着回収処理装置の大型化や単位体積当たりの吸着量の低下を防ぐとともに、接触抵抗が小さい特殊な電極が不要であり、また、電磁波加熱方式の吸着回収処理装置において局所加熱や火花放電が生じない吸着成形体を提供することにある。本発明に係る吸着成形体は、通電加熱または電磁波加熱の対象となる吸着成形体であって、導電性粉体状吸着剤、絶縁性粉体状吸着剤および無機バインダーを備える。無機バインダーは、粉体状吸着剤同士、つまり上記２種類の粉体状吸着剤を結着させる。なお、このような吸着成形体は、導電性粉体状吸着剤に絶縁性粉体状吸着剤を無機バインダーとともに混合した後、その混合物を成形し、乾燥し、さらに必要に応じて焼成することによって得られる。

Description

本発明は、通電加熱やマイクロ波加熱に適する吸着成形体（例えば、ハニカムや、発泡体、粒状成形体など）に関する。また、本発明は、上記吸着成形体を利用した吸着回収処理装置に関する。また、本発明は、上記吸着成形体に吸着した被吸着物質を吸着成形体から脱離させる方法に関する。
有機溶剤などの揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という）を含むガスの吸着回収処理装置では、吸着剤からＶＯＣを脱離させて吸着剤を再生させる際、通常、水蒸気により吸着剤を加熱する方法（以下「水蒸気加熱方法」という）が採られる（例えば、特許文献１（特開２００７−３２６７６５号公報）参照）。しかし、水蒸気加熱方法では、吸着剤再生時に、ＶＯＣを吸着剤から脱離させるのに必要な熱エネルギーよりも、ＶＯＣを吸着剤から脱離させるのに必要な温度まで吸着剤を加熱するのに費やされる熱エネルギーの方がはるかに大きい。このため、水蒸気加熱方法では、ＶＯＣの５〜１０倍の多量の水蒸気が必要となり、吸着剤再生時には、多量の凝縮水と共にＶＯＣが回収されることになる。そして、この凝縮水はＶＯＣを含んでいるためそのまま排水することができない。このため、水蒸気加熱方式の吸着回収処理装置には、必然的に排水処理装置が必要となる。したがって、水蒸気加熱方式の吸着回収処理装置には、膨大な設備費や維持費が必要となる。
このような水蒸気加熱方法の問題を解消するために、水蒸気を用いることなく吸着剤を加熱する方法、特に、吸着剤に通電して吸着剤の通電抵抗により吸着剤を直接的に加熱する方法（以下「通電加熱方法」という）や、吸着剤にマイクロ波を照射することにより吸着剤を直接的に加熱する方法（以下「電磁波加熱方法」という）が注目されている。
なお、通電加熱方式の吸着回収処理装置では、その通電加熱対象である吸着剤にはほとんどの場合において繊維状活性炭が採用されている（例えば、特許文献２（特開２００２−２２４５６２号公報）参照）。しかしながら、繊維状活性炭は、嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ3と小さい。このため、繊維状活性炭は、粉体状活性炭と比べると、単位体積当たりの吸着量が小さい。したがって、通電加熱方式の吸着回収処理装置において吸着剤として繊維状活性炭が採用される場合、その吸着回収処理装置を大型化せざるを得なくなってしまう。
これに対し、活性炭ハニカム成形体（例えば、特許文献３（特開平５−３１３２２号公報）参照）は、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ3と比較的大きく、繊維状活性炭と比べると単位体積当たりの吸着量も多い。このため、活性炭ハニカム成形体が吸着剤として採用される吸着回収処理装置は、吸着剤として繊維状活性炭が採用される場合に比べて小さくなる。しかしながら、活性炭は、良導体であり、電気抵抗が小さい。このため、活性炭の密度が高くなる活性炭ハニカム成形体では、電気抵抗が非常に小さくなる。したがって、活性炭ハニカム成形体を通電加熱するためには、電極と活性炭ハニカム成形体との接触抵抗を十分に小さくする必要がある。しかし、このような電極の形成は非常に困難であるのが実情である。
また、粒状活性炭は嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ3と比較的大きいが、粒状活性炭同士の接触状態が不安定であるため安定な通電加熱が困難である。
また、吸着回収処理装置において活性炭ハニカム成形体や粒状活性炭を吸着剤再生時に電磁波加熱方法により加熱すると、活性炭は誘電率が大きいため、局所加熱が生じやすい。また、粒状活性炭は、その接触状態が不安定なため、電磁波加熱を行うと火花放電が生じやすい。このため、電磁波加熱方法により活性炭ハニカム成形体や粒状活性炭を加熱することは排除せざるを得ない。
本発明の課題は、通電加熱方式の吸着回収処理装置において吸着回収処理装置の大型化や単位体積当たりの吸着量の低下を防ぐことができるとともに、接触抵抗が小さい特殊な電極が不要であり、また、電磁波加熱方式の吸着回収処理装置において局所加熱や火花放電が生じないようにすることができる吸着成形体、吸着回収処理装置および被吸着物質脱離方法を提供することにある。
第１発明に係る吸着成形体は、通電加熱または電磁波加熱の対象となる吸着成形体であって、導電性粉体状吸着剤、絶縁性粉体状吸着剤および無機バインダーを含有する。なお、ここにいう「吸着成形体」とは、例えば、ハニカム成形体や、発泡成形体（多孔質成形体）、粒状成形体などである。また、ここにいう「導電性粉体状吸着剤」とは、例えば、活性炭粉末などである。また、ここにいう「絶縁性粉体状吸着剤」とは、例えば、ゼオライトや、シリカゲル、活性アルミナなどの粉末である。無機バインダーは、粉体状吸着剤同士、つまり上記２種類の粉体状吸着剤の混合物中の粉体状吸着剤同士を結着させる。なお、ここにいう「無機バインダー」とは、例えば、コロイダルシリカや、コロイダルアルミナ、ガラスフリット、水ガラス、セピオライトなどである。
なお、このような吸着成形体は、導電性粉体状吸着材に絶縁性粉体状吸着剤を無機バインダーとともに混合した後、その混合物を成形し、乾燥し、さらに必要に応じて焼成（５００℃以下）することによって得られる。
第２発明に係る吸着成形体は、第１発明に係る吸着成形体であって、ハニカム形状を呈する。
第３発明に係る吸着成形体は、第１発明に係る吸着成形体であって、発泡体である。
第４発明に係る吸着成形体は、第１発明に係る吸着成形体であって、粒状を呈する。
第５発明に係る吸着回収処理装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る吸着成形体であって、通電加熱部を備える。通電加熱部は、吸着成形体を通電加熱する。
第６発明に係る吸着回収処理装置は、吸着成形体および電磁波加熱部を備える。吸着成形体は、第１発明から第４発明のいずれかに係る吸着成形体である。電磁波加熱部は、吸着成形体を電磁波加熱する。なお、ここにいう「電磁波」とは、例えば、マイクロ波などである。
第７発明に係る被吸着物質脱着方法では、第１発明から第３発明のいずれかに係る吸着成形体を通電加熱することにより吸着成形体に吸着した被吸着物質を吸着成形体から脱着させる。
第８発明に係る被吸着物質脱着方法では、第１発明から第４発明のいずれかに係る吸着成形体を電磁波加熱することにより吸着成形体に吸着した被吸着物質を吸着成形体から脱着させる。
本発明に係る吸着成形体には、導電性粉体状吸着剤と絶縁性粉体状吸着剤とが含有されている。このため、この吸着成形体では、導電性粉体状吸着剤と絶縁性粉体状吸着剤との混合比率を適宜変更することにより、吸着性能を著しく損なうことなく、また場合によっては吸着性能を維持したまま、また場合によっては吸着性能を向上させるとともに、電気的特性、例えば、導電性や誘電性を自在に制御することが可能となっている。したがって、通電加熱方式の吸着回収処理装置において吸着剤としてこの吸着成形体が採用されれば、吸着回収処理装置の大型化や単位体積当たりの吸着量の低下を防ぐことができるとともに、接触抵抗が小さい特殊な電極が不要となる。また、電磁波加熱方式の吸着回収処理装置において吸着剤としてこの吸着成形体が採用されれば、局所加熱や火花放電が生じないようにすることができる。
また、水蒸気を吸着しドライエアーなどを供給する除湿装置において吸着剤としてこの吸着成形体を採用した場合、吸着剤の再生システムを簡略化することができるため、除湿装置をコンパクト化することができる。
＜吸着成形体＞
本実施形態の吸着成形体としては、例えば、ハニカム状吸着成形体、粒状吸着成形体および吸着発泡成形体等が挙げられる。以下、各成形体について説明する。
１．ハニカム状吸着成形体
（１）組成
本発明の実施の形態に係るハニカム状吸着成形体は、主に、１０〜８０重量％の活性炭粉末、１０〜８０重量％の絶縁性吸着剤粉末（例えば、ゼオライトや、シリカゲル、活性アルミナなどの粉末のいずれか一つ又はそれらの組合せ）、５〜３０重量％のバインダー（コロイダルシリカや、コロイダルアルミナ、水ガラス、セピオライト、エポキシなどのいずれか一つ又はそれらの組合せ）から形成されている。なお、バインダーとしては、コロイダルシリカや、コロイダルアルミナ、ガラスフリット、水ガラス、セピオライトなどの無機バインダーが好ましい。
なお、本実施の形態に係るハニカム状吸着成形体が通電加熱方式の吸着回収処理装置に組み込まれる場合には活性炭粉末の配合量を絶縁性吸着剤粉末の配合量よりも多目にして適度な導電性を確保した状態で抵抗値を調節するのが好ましく、同ハニカム状吸着成形体が電磁波加熱方式の吸着回収処理装置に組み込まれる場合には活性炭粉末の配合量を絶縁性吸着剤粉末の配合量よりも少な目にして火花放電が生じないようにするのが好ましい。
（２）吸着性能
本実施の形態に係るハニカム状吸着成形体の吸着性能は、活性炭粉末および絶縁性吸着剤粉末それぞれの吸着能力、ならびに活性炭粉末と絶縁性吸着剤粉末との配合比率によって容易に予測することが可能である。
（３）製造方法
先ず、活性炭粉末と絶縁性吸着剤粉末とを混合する。次に、その混合粉末にバインダー及び溶媒（例えば、水や有機溶剤など）を加え、混合粉末、バインダーおよび溶媒を混練して混練物を調製する。次いで、この混練物を金型に通してハニカム状に押出成形する。その後、このハニカム状成形体を乾燥させる。そして、乾燥後のハニカム状成形体を炉内で焼成処理すると目的のハニカム状吸着成形体が得られる。なお、焼成時の焼成温度は、５５０℃以下であり、好ましくは４００℃以下である。
２．粒状吸着成形体
（１）組成
ハニカム状吸着成形体の組成と同様である。
（２）吸着性能
ハニカム状吸着成形体の吸着性能と同等である。
（３）製造方法
押出成形が造粒成形とされる以外は、ハニカム状成形体と同様に製造される。
３．吸着発泡成形体
（１）組成
ハニカム状吸着成形体の組成と同様である。
（２）吸着性能
ハニカム状吸着成形体の吸着性能と同等である。
（３）製造方法
先ず、活性炭粉末と絶縁性吸着剤粉末とを混合する。次に、その混合粉末にバインダー及び溶媒（例えば、水や有機溶剤など）を加え、混合粉末、バインダーおよび溶媒を混練して混練物を調製する。次いで、この混練物に発泡ポリスチレンなどのプラスチックビーズを混ぜ、発泡ビーズ含有混練物を調製する。そして、その発泡ビーズ含有混練物を所望の形状に成形した後、その成形体を乾燥させる。そして、乾燥後の成形体を炉内で焼成処理するか、その成形体から有機溶剤によりプラスチックビーズを抽出処理するかして目的の吸着発泡成形体が得られる。
＜ハニカム状吸着成形体、吸着発泡成形体および粒状吸着成形体の用途＞
本実施の形態に係るハニカム状吸着成形体、吸着発泡成形体および粒状吸着成形体は、公知または周知の通電加熱方式の吸着回収処理装置や電磁波加熱方式の吸着回収処理装置に搭載することができる。なお、粒状吸着成形体は、通気性の良い容器等に充填された状態で使用に供される。
＜ハニカム状吸着成形体、吸着発泡成形体および粒状吸着成形体の特徴＞
本実施の形態に係る吸着成形体には、活性炭粉末と絶縁性吸着剤粉末とが含有されている。このため、この吸着成形体では、活性炭粉末と絶縁性吸着剤粉末との混合比率を適宜変更することにより、吸着性能を著しく損なうことなく、また場合によっては吸着性能を維持したまま、また場合によっては吸着性能を向上させるとともに、導電性や誘電性を自在に制御することができる。したがって、通電加熱方式の吸着回収処理装置において吸着剤としてこれらの吸着成形体が採用されれば、吸着回収処理装置の大型化や単位体積当たりの吸着量の低下を防ぐことができるとともに、電極との接触抵抗の調整が不要となる。また、電磁波加熱方式の吸着回収処理装置において吸着剤としてこれらの吸着成形体が採用されれば、火花放電が生じないようにすることができる。
先ず、４０重量％の活性炭粉末と４０重量％のゼオライト粉末とを混合した。次に、その混合粉末に水と２０重量％の無機バインダーを加え、混合粉末、無機バインダーおよび水を混練して混練物を調製した。次いで、この混練物を金型に通してハニカム状に押出成形した。その後、このハニカム状成形体を乾燥させた。そして、乾燥後のハニカム状成形体を焼成炉内で焼成処理して目的のハニカム状吸着成形体を得た。
このハニカム状吸着成形体の電気抵抗値は１１０Ωであった。
なお、このハニカム状吸着成形体は、電気抵抗値が電極の接触抵抗よりも十分に大きいため、通電加熱が可能である。
（比較例１）
８０重量％の活性炭粉末と２０重量％の無機バインダーとから活性炭ハニカム成形体を作製した。
この活性炭ハニカム成形体の電気抵抗値は１〜２Ωであった。
なお、このハニカム状活性炭成形体は、電気抵抗値が電極の接触抵抗と同等であるため、通電加熱は困難である。
本発明に係る吸着成形体は、導電性粉体状吸着剤と絶縁性粉体状吸着剤との混合比率を適宜変更することにより、吸着性能を著しく損なうことなく、また場合によっては吸着性能を維持したまま、また場合によっては吸着性能を向上させるとともに、電気的特性、例えば、導電性や誘電性を自在に制御することが可能であるため、例えば、通電加熱方式の吸着回収処理装置や電磁波加熱方式の吸着回収処理装置の吸着剤として非常に有用である。
特開２００７−３２６７６５号公報 特開２００２−２２４５６２号公報 特開平５−３１３２２号公報

Claims (8)

  1. 通電加熱または電磁波加熱の対象となる吸着成形体であって、
    導電性粉体状吸着剤と、
    絶縁性粉体状吸着剤と、
    前記粉体状吸着剤同士を結着させる無機バインダーと
    を含有する吸着成形体。
  2. ハニカム形状を呈する
    請求項１に記載の吸着成形体。
  3. 発泡体である
    請求項１に記載の吸着成形体。
  4. 粒状を呈する
    請求項１に記載の吸着成形体。
  5. 請求項１から３のいずれかに記載の吸着成形体と、
    前記吸着成形体を通電加熱する通電加熱部と
    を備える吸着回収処理装置。
  6. 請求項１から４のいずれかに記載の吸着成形体と、
    前記吸着成形体を電磁波加熱する電磁波加熱部と
    を備える吸着回収処理装置。
  7. 請求項１から３のいずれかに記載の吸着成形体を通電加熱することにより前記吸着成形体に吸着した被吸着物質を前記吸着成形体から脱離させる被吸着物質脱離方法。
  8. 請求項１から４のいずれかに記載の吸着成形体を電磁波加熱することにより前記吸着成形体に吸着した被吸着物質を前記吸着成形体から脱離させる被吸着物質脱離方法。
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