TWI487567B - Adsorbents and methods for their manufacture, adsorbents for water purification, masks and adsorbents - Google Patents

Adsorbents and methods for their manufacture, adsorbents for water purification, masks and adsorbents Download PDF

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TWI487567B
TWI487567B TW101134051A TW101134051A TWI487567B TW I487567 B TWI487567 B TW I487567B TW 101134051 A TW101134051 A TW 101134051A TW 101134051 A TW101134051 A TW 101134051A TW I487567 B TWI487567 B TW I487567B
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Shun Yamanoi
Hironori Iida
Seiichiro Tabata
Machiko Minatoya
Shinichiro Yamada
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Description

吸附劑及其製造方法、水淨化用吸附劑、口罩及吸附片
本發明係關於一種吸附劑及其製造方法、水淨化用吸附劑、口罩及吸附片。
為將鉻(Cr)等重金屬自水中去除，先前使用離子交換樹脂或螯合樹脂、沸石(例如參照日本專利特開平09-187646及日本專利特開2003-137536、日本專利特開平4-292412)。又，為將有機物自水中去除，先前使用矽膠(參照日本專利特開平11-099331)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平09-187646
[專利文獻2]日本專利特開2003-137536
[專利文獻3]日本專利特開平4-292412
[專利文獻4]日本專利特開平11-099331
然而，離子交換樹脂或螯合樹脂、沸石價格高昂，從而強烈需求價格更低廉且高性能之吸附劑。又，矽膠存在無法吸附較大之有機分子之問題，從而需求可吸附較大分子之材料。
因此，本發明之目的在於提供一種價格更低廉且高性能之吸附劑及其製造方法、以及使用有該吸附劑之水淨化用 吸附劑、口罩及吸附片。
用以達成上述目的之本發明之第1態樣之吸附劑包含：以含有矽之源自植物之材料為原料之二氧化矽、及對二氧化矽之表面進行改性之矽烷偶合劑，且二氧化矽之利用氮BET法(Brunauer-Emmett-Teller)獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，二氧化矽之利用BJH法(Barrett-Joyner-Halenda)獲得之細孔之體積為0.1 cm3 /g以上，較佳為0.2 cm3 /g以上。
用以達成上述目的之本發明之第2態樣之吸附劑包含：以含有矽之源自植物之材料為原料之二氧化矽、及對二氧化矽之表面進行改性之矽烷偶合劑，且二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，在二氧化矽之藉由非定域化密度泛函法(NLDFT法，Non Localized Density Functional Theory法)而求出之孔徑分佈中，具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計為0.1 cm3 /g以上，且具有於5 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計所佔之比例為具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計之0.2以上，較佳為0.5以上，更佳為0.7以上。
用以達成上述目的之本發明之第1態樣之吸附劑的製造方法係二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，二氧化矽之利用BJH法獲得之細孔之體積為0.1 cm3 /g以上、較佳為0.2 cm3 /g以上的吸附劑之製造方法，且 於藉由將含有矽之源自植物之材料煅燒而獲得二氧化矽後，以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性。
用以達成上述目的之本發明之第2態樣之吸附劑的製造方法係如下吸附劑之製造方法：二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，在二氧化矽之藉由非定域化密度泛函法而求出之孔徑分佈中，具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計為0.1 cm3 /g以上，且具有於5 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計所佔之比例為具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計之0.2以上，較佳為0.5以上，更佳為0.7以上；且 於藉由將含有矽之源自植物之材料煅燒而獲得二氧化矽後，以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性。
用以達成上述目的之本發明之水淨化用吸附劑包含本發明之第1態樣或第2態樣之吸附劑。又，用以達成上述目的之本發明之口罩包含本發明之第1態樣或第2態樣之吸附劑。進而，用以達成上述目的之本發明之吸附片包括：包含本發明之第1態樣或第2態樣之吸附劑之片狀構件、及支持片狀構件之支持構件。
由於本發明之第1態樣或第2態樣之吸附劑及其製造方法、以及水淨化用吸附劑、口罩及吸附片係以含有矽之源自植物之材料為原料，因此製造成本較為低廉。並且，由於已規定吸附劑之比表面積之值、細孔之體積之值、孔徑 分佈，且二氧化矽之表面經矽烷偶合劑而改性，因此可對吸附劑賦予較高之吸附能力。
以下，參照圖式，根據實施例對本發明進行說明，但本發明並不限定於實施例，實施例中之各種數值及材料為例示。再者，按以下順序進行說明。
1.關於本發明之第1態樣~第2態樣之吸附劑及其製造方法、以及水淨化用吸附劑、口罩及吸附片整體之說明
2.實施例1(本發明之第1態樣~第2態樣之吸附劑及其製造方法)
3.實施例2(本發明之水淨化用吸附劑、口罩及吸附片)及其他
[關於本發明之第1態樣~第2態樣之吸附劑及其製造方法、以及水淨化用吸附劑、口罩及吸附片整體之說明]
於本發明之第1態樣~第2態樣之吸附劑、藉由本發明之第1態樣~第2態樣之吸附劑之製造方法而獲得之吸附劑、構成本發明之水淨化用吸附劑、口罩或吸附片的本發明之吸附劑(以下，有時將該等總稱為「本發明之吸附劑等」)中，二氧化矽之表面經矽烷偶合劑而改性，因此本發明之吸附劑等可有效地吸附有機物(有機分子)。
並且，於本發明之吸附劑等中，可設為對矽烷偶合劑實施酸處理之形態。又，於本發明之吸附劑之製造方法中，可設為於以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性後，對矽烷偶合劑實施酸處理之形態。藉由設為此種形態，可使 本發明之吸附劑等有效地吸附例如含有金屬原子之陽離子(例如銅離子)。此處，所謂酸處理，具體係指將本發明之吸附劑等浸漬於鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸等無機酸中之處理。並且，於該等形態中，較佳為矽烷偶合劑之末端具有與所需之金屬離子(含有金屬原子)鍵結之官能基。或者，較佳為於對矽烷偶合劑實施酸處理後，對矽烷偶合劑賦予與所需之金屬離子(含有金屬原子)鍵結之官能基。再者，藉由此種形態之本發明之吸附劑等，可有效地吸附含有金屬原子之陰離子或陽離子[例如，具有AsO3 -3 等形態之砷離子、具有CrO4 -2 等形態之鉻離子、或具有Pb+2 等形態之鉛離子]、及氯化汞或甲基汞等中所含之汞原子。作為矽烷偶合劑所具有之官能基或賦予至矽烷偶合劑之官能基，可例示胺基、或使鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)等金屬配位於胺基等而成之螯合環、硫醇基等具有硫(S)之分子。
或者，包含上述較佳之形態之本發明之吸附劑等係吸附數量平均分子量為1×102 以上之有機物(例如有機分子或蛋白質)之吸附劑，作為對象，可列舉：脂肪酸(具體而言，例如油酸、硬脂酸、肉豆蔻酸、角鯊烯、膽固醇)、色素(例如立索爾寶紅(Lithol Rubine)BCA)、毒素(例如微囊藻毒素(microcystin)、黃麴毒素B1、節球藻毒素(nodularin)、類毒素(anatoxin)、渦鞭藻毒素(saxitoxin)、柱孢藻毒素(cylindrospermopsin))、農藥/殺蟲劑(例如西瑪津(simazine)、巴拉松(parathion)、丁基滅必蝨(fenobcarb)、加保利(carbaryl)、賽洛寧(cyhalothrin))、及 蛋白質(例如α-澱粉酶、神經胺酸酶)。
於包含以上所說明之各種較佳形態之本發明之吸附劑等中，作為矽烷偶合劑，具體而言，可例示：3-胺基丙基三乙氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、四乙氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、3-[2-(2-胺基乙基胺基)乙基胺基]丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、(3-氯丙基)三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-氰基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-七氟異丙氧基丙基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫化物、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷。
於包含以上所說明之各種較佳形態之本發明之吸附劑等中，使用含有矽之源自植物之材料作為二氧化矽之原料， 具體而言，作為源自植物之材料，可列舉：米(稻子)、大麥、小麥、黑麥、稗子、穀子等之稻穀殼或稻草、咖啡豆、茶葉(例如綠茶或紅茶等之葉)、甘蔗類(更具體而言為甘蔗類之擠榨後之渣滓)、玉米類(更具體而言為玉米類之芯)、果實之皮(例如柑橘或香蕉之皮等)、或蘆葦、裙帶菜莖，但並不限定於其等，除此以外，例如可列舉：植生於陸地之維管束植物、羊齒類植物、苔蘚類植物、藻類及海草。再者，可單獨使用該等材料作為原料，亦可混合複數種而用作原料。又，源自植物之材料之形狀或形態亦無特別限定，例如可為稻穀殼或稻草本身，或亦可為乾燥處理品。進而，於啤酒或洋酒等飲食品加工中，亦可使用實施有醱酵處理、烘焙處理、提取處理等各種處理者。尤其就謀求產業廢棄物之資源化之觀點而言，較佳為使用脫殼等加工後之稻草或稻穀殼。該等加工後之稻草或稻穀殼例如可自農業合作社或酒類製造公司、食品公司及食品加工公司大量且容易地獲得。
並且，於本發明之吸附劑之製造方法中，可藉由將含有矽之源自植物之材料例如於空氣中，以200℃以上進行煅燒而獲得二氧化矽。視需要可將源自植物之材料粉碎而使其形成所需之粒度，亦可進行分級。亦可預先清洗源自植物之材料。或者，視需要可將所獲得之二氧化矽粉碎而使其形成所需之粒度，亦可進行分級。進而，亦可對最終獲得之二氧化矽實施殺菌處理。用於煅燒之爐之形式、構成及結構並無限制，可為連續式爐，亦可為分批式爐(Batch Furnace)。
於包含以上之較佳形態之本發明之吸附片中，作為支持構件，可列舉織布或不織布，作為構成支持構件之材料，可列舉：纖維素或聚丙烯、聚酯。並且，作為吸附片之形態，可列舉：本發明之吸附劑夾持於支持構件與支持構件之間之形態、及吸附劑被捏合至支持構件中之形態。或者，作為吸附片之形態，可列舉：本發明之吸附劑/聚合物複合體夾持於支持構件與支持構件之間之形態、及本發明之吸附劑/聚合物複合體被捏合至支持構件中之形態。作為構成吸附劑/聚合物複合體之材料(聚合物)，例如可列舉羧基硝化纖維素。
本發明之吸附劑可用於例如水之淨化或空氣之淨化，廣而言之，用於流體之淨化。作為本發明之吸附劑之使用形態，可例示：片狀下之使用、填充於管柱或筒中之狀態下之使用、使用黏合劑(binder)等而賦形為所需形狀之狀態下之使用、粉狀下之使用。於用作分散於溶液中之淨化劑或吸附劑之情形時，可對表面進行親水處理或疏水處理而使用。由本發明之吸附片可構成例如空氣淨化裝置之過濾器、口罩、防護手套或防護靴。
本發明之吸附劑等或作為本發明之吸附劑等之起始物質之二氧化矽具有大量細孔(pore)。細孔通常分類為：孔徑為2 nm至50 nm之「中孔」、孔徑超過50 nm之「大孔」、及孔徑小於2 nm之「微孔」。於本發明之吸附劑等中，利用BJH法獲得之細孔之體積為0.1 cm3 /g以上，但如上所述較 佳為0.2 cm3 /g以上。
於本發明之吸附劑等中，為獲得更加優異之功能性，利用氮BET法獲得之比表面積之值(以下，有時簡稱為「比表面積之值」)較佳為50 m2 /g以上。
氮BET法係指藉由使吸附劑(此處為本發明之吸附劑等)吸附脫附氮作為吸附分子而測定吸附等溫線，並根據式(1)所表示之BET式分析所測定之資料的方法，且可根據該方法算出比表面積及細孔體積等。具體而言，於藉由氮BET法而算出比表面積之值之情形時，首先，藉由使本發明之吸附劑等吸附脫附氮作為吸附分子而求出吸附等溫線。繼而，根據所獲得之吸附等溫線，基於式(1)或將式(1)變形所得之式(1')而算出[p/{Va (p0 -p)}]，對平衡相對壓(p/p0 )進行繪圖。繼而，將該繪圖視為直線，並根據最小平方法，算出斜率s(=[(C-1)/(C．Vm )])及截距i(=[1/(C．Vm )])。繼而，根據所求出之斜率s及截距i，基於式(2-1)、式(2-2)而算出Vm 及C。進而，根據Vm ，基於式(3)而算出比表面積asBET (參照NIPPON BEL股份有限公司製造之BELSORP-mini及BELSORP分析軟體之指南、第62頁~第66頁)。再者，該氮BET法係以JIS R 1626-1996「精細陶瓷粉體之利用氣體吸附BET法之比表面積之測定方法(fine ceramic powders by gas adsorption using the BET method)」為標準之測定方法。
Va =(Vm ．C．p)/[(p0 -p){1+(C-1)(p/p0 )}] (1)
[p/{Va (p0 -p)}] =[(C-1)/(C．Vm )](p/p0 )+[1/(C．Vm )] (1')
Vm =1/(s+i) (2-1)
C=(s/i)+1 (2-2)
asBET =(Vm ．L．σ)/22414 (3)
其中，Va ：吸附量
Vm ：單分子層之吸附量
p：氮之平衡時之壓力
p0 ：氮之飽和蒸汽壓
L：亞佛加厥數
σ：氮之吸附剖面積。
於藉由氮BET法而算出細孔體積Vp 之情形時，例如直線內插所求出之吸附等溫線之吸附資料，而求出於算出細孔體積之相對壓下設定之相對壓下之吸附量V。根據該吸附量V，基於式(4)可算出細孔體積Vp (參照NIPPON BEL股份有限公司製造之BELSORP-mini及BELSORP分析軟體之指南、第62頁~第65頁)。再者，以下，有時將基於氮BET法獲得之細孔體積簡稱為「細孔體積」。
Vp =(V/22414)×(Mg /ρg ) (4)
其中，V：相對壓下之吸附量
Mg ：氮之分子量
ρg ：氮之密度。
孔之孔徑例如可基於BJH法，根據相對於其孔徑之細孔 體積變化率算出而作為細孔之分佈。BJH法係廣泛用作孔徑分佈分析法之方法。於基於BJH法而進行孔徑分佈分析之情形時，首先，藉由使本發明之吸附劑等吸附脫附氮作為吸附分子，而求出脫附等溫線。繼而，根據所求出之脫附等溫線，求出自細孔由吸附分子(例如氮)充滿之狀態至吸附分子階段性地脫附時之吸附層之厚度、及此時所產生之孔之內徑(核心半徑之2倍)，並根據式(5)算出細孔半種rp ，根據式(6)算出細孔體積。繼而，根據細孔半徑及細孔體積，將相對於孔徑(2rp )之細孔體積變化率(dVp /drp )進行繪圖，藉此獲得孔徑分佈曲線(參照NIPPON BEL股份有限公司製造之BELSORP-mini及BELSORP分析軟體之指南、第85頁~第88頁)。
rp =t+rk (5)
Vpn =Rn ．dVn -Rn ．dtn ．c．ΣApj (6)
其中， Rn =rpn 2 /(rkn -1+dtn )2 (7)
此處，rp ：細孔半徑
rk ：於該壓力下厚度t之吸附層吸附於細孔半徑rp 之細孔之 內壁之情形時的核心半徑(內徑/2)
Vpn ：產生氮之第n次脫附時之細孔體積
dVn ：此時之變化量
dtn ：產生氮之第n次脫附時的吸附層之厚度tn 之變化量
rkn ：此時之核心半徑
c：固定值
rpn ：產生氮之第n次脫附時之細孔半徑。
又，ΣApj 係表示自j=1至j=n-1為止之細孔之壁面面積之累計值。
微孔之孔徑例如可基於MP法，根據相對於其孔徑之細孔體積變化率算出而作為細孔之分佈。於藉由MP法進行孔徑分佈分析之情形時，首先，藉由使本發明之吸附劑等吸附氮而求出吸附等溫線。繼而，將該吸附等溫線轉換為相對於吸附層之厚度t之細孔體積(對t進行繪圖)。繼而，根據該繪圖之曲率(相對於吸附層之厚度t之變化量的細孔體積之變化量)可獲得孔徑分佈曲線(參照NIPPON BEL股份有限公司製造之BELSORP-mini及BELSORP分析軟體之指南、第72頁~第73頁、第82頁)。
於JIS Z8831-2：2010「粉體(固體)之孔徑分佈及細孔特性-第2部分：利用氣體吸附之中孔及大孔之測定方法」、及JIS Z8831-3：2010「粉體(固體)之孔徑分佈及細孔特性-第3部分：利用氣體吸附之微孔之測定方法」所規定之非定域化密度泛函法(NLDFT法)中，使用附屬於NIPPON BEL股份有限公司製造之自動比表面積/孔徑分佈測定裝置「BELSORP-MAX」之軟體作為分析軟體。作為前提條件，將樣本設為圓筒形狀而假定碳黑(CB，Carbon Black)，使孔徑分佈參數之分佈函數為「no-assumption」，而對所獲得之分佈資料實施10次平滑化(smoothing)。
再者，本發明之吸附劑等只要於減壓下，以120℃進行3 小時加熱處理後，對二氧化矽之基於氮BET法之比表面積及各種細孔之體積進行測定即可。
[實施例1]
實施例1係關於本發明之第1態樣及第2態樣之吸附劑及其製造方法。實施例1之吸附劑包含：以含有矽之源自植物之材料為原料之二氧化矽、及對二氧化矽之表面進行改性之矽烷偶合劑。並且，二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，二氧化矽之利用BJH法獲得之細孔之體積為0.1 cm3 /g以上，較佳為0.2 cm3 /g以上。或者，二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，在二氧化矽之藉由非定域化密度泛函法(NLDFT法)而求出之孔徑分佈中，具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計為0.1 cm3 /g以上，且具有於5 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計所佔之比例為具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計之0.2以上，較佳為0.5以上，更佳為0.7以上。並且，實施例1之吸附劑可有效地吸附有機物(有機分子)。
於實施例1中，將作為二氧化矽之原料的含有矽之源自植物之材料設為米(稻子)之稻穀殼。並且，於實施例1之吸附劑之製造方法中，藉由將含有矽之源自植物之材料煅燒而獲得二氧化矽後，以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性。再者，以下，為方便起見，有時將以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性稱為「矽烷偶合處理」。
於實施例1之吸附劑之製造中，首先，將作為含有矽之 源自植物之材料的稻穀殼具體於大氣中，以500℃煅燒3小時，藉此獲得二氧化矽。再者，將該二氧化矽稱為「參考例1」。
繼而，將參考例1之二氧化矽0.5克添加至100毫升之甲苯中，進而添加5.0克3-胺基丙基三乙氧基矽烷，並於80℃下攪拌5小時。其後，過濾而獲得固相後，利用100毫升之甲苯進行清洗，藉此獲得包含表面經矽烷偶合劑改性之二氧化矽之實施例1之吸附劑。
另一方面，將WAKO股份有限公司製造之矽膠[商品名：Silica Gell，Small Granular(White)]作為「比較例1A」。又，對於比較例1A之矽膠，與實施例1同樣地以矽烷偶合劑對其表面進行改性，藉此獲得「比較例1B」之試樣。
將對實施例1、參考例1、比較例1A、比較例1B之試樣求出基於非定域化密度泛函法(NLDFT法)之孔徑分佈之結果示於圖1。相對於具有在1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計，具有於5 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計所佔之比例係如下述表1所述。再者，於表1中，以「體積-A」(單位：cm3 /g)表示具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計，以「體積-B」(單位：cm3 /g)表示具有於5 nm至20 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計，以「比例」表示相對於體積-A之體積-B所佔之比例。又，對該等試樣之比表面積及細孔體積進行測定，獲得表2所示之結果。再者，於表2中，「比表面積」及「總細孔體積」係指利用氮BET法獲得之 比表面積及總細孔體積之值，單位為m2 /g及cm3 /g。又，「BJH法」、「MP法」係表示利用BJH法之細孔(中孔~大孔)之體積測定結果、利用MP法之細孔(微孔)之體積測定結果，單位為cm3 /g。再者，於測定時，於減壓下，以120℃進行3小時加熱處理作為試樣之預處理。
分析之結果，於對參考例1進行有矽烷偶合處理之實施例1中，矽烷偶合劑吸附於二氧化矽之表面，結果比表面積、總細孔體積、BJH法之值減少，但並未大幅減少。又，幾乎未發現「比例」發生變化。可認為其原因在於實施例1之二氧化矽之特異之細孔形狀(結構)。另一方面，於對比較例1A之矽膠進行有矽烷偶合處理之比較例1B中，矽烷偶合劑吸附於表面，結果比表面積、總細孔體積、BJH法之值大幅減少。
選取實施例1、參考例1、比較例1A及比較例1B之試樣各10毫克，添加至濃度0.01克/升之茜素綠水溶液40毫升中，於100 rpm下攪拌1小時。其後，根據使用紫外可見分光光度計之比色法，測定相對於茜素綠水溶液每1克之茜素綠吸附量(毫克)，獲得下述表3所示之結果。
於實施例1之吸附劑中，由於將含有矽之源自植物之材料作為原料，因此製造成本較低廉。並且，由於已規定吸附劑之比表面積之值、細孔之體積之值及孔徑分佈，並且二氧化矽之表面經矽烷偶合劑而改性，因此可對吸附劑賦予較高之吸附能力。
[實施例2]
實施例2係實施例1之變形。於實施例2之吸附劑中，矽烷偶合劑之末端具有與所需之金屬離子(具體而言為鉻離子)鍵結之官能基。或者，於對矽烷偶合劑實施酸處理後，對矽烷偶合劑之末端賦予與所需之金屬離子(具體而言為鉻離子)鍵結之官能基。具體而言，將實施例1之吸附劑0.2克投入至pH值為1.0之鹽酸水溶液(100 cm3 )中，攪拌1小時後，過濾而獲得固相。繼而，將該固相投入至使3.8克FeCl3 ．6H2 O溶解於150毫升之水中而成之水溶液中，攪 拌1小時。其後，過濾而獲得固相後，以純水進行清洗，藉此獲得對矽烷偶合劑之末端賦予有與所需之金屬離子鍵結之官能基的實施例2之吸附劑。此處，官能基具有鐵配位於胺基之結構。
選取實施例2、參考例1、比較例1A及比較例1B之試樣各10毫克，添加至濃度0.01%之鉻酸鈉水溶液5毫升中，攪拌1小時。其後，根據使用紫外可見分光光度計之比色法，測定相對於鉻酸鈉水溶液每1克之鉻酸吸附量(毫克)，結果於實施例2中吸附量為6.7毫克。另一方面，於參考例1、比較例1A、比較例1B中無法確認到吸附。
[實施例3]
實施例3係關於本發明之口罩及吸附片。實施例3之口罩包含實施例1~實施例2之吸附劑。又，實施例3之吸附片包括：包含實施例1~實施例2之吸附劑之片狀構件、及支持片狀構件之支持構件。
將口罩之模式圖示於圖2A，將口罩之本體部分(吸附片)之模式剖面結構示於圖2B，實施例3之口罩之本體部分具有如下結構：於包含纖維素之不織布與不織布之間夾持有片狀化之實施例1~實施例2之吸附劑。為使實施例1~實施例2之吸附劑形成為片狀，例如採用形成以羧基硝化纖維素作為黏合劑之吸附劑/聚合物複合體之方法即可。再者，碳/聚合物複合體包含實施例1~實施例2之吸附劑及黏合劑，黏合劑例如包含羧基硝化纖維素。另一方面，實施例3之吸附片包括：包含實施例1~實施例2之吸附劑之片狀 構件(具體為將羧基硝化纖維素作為聚合物(黏合劑)之吸附劑/聚合物複合體)、及支持片狀構件之支持構件(具體為作為夾持片狀構件之支持構件之不織布)。可認為，藉由將本發明之吸附劑應用於口罩中之吸附劑，例如可使花粉之蛋白部位被吸附劑吸附，從而可有效地吸附花粉。
[實施例4]
實施例4係關於本發明之水淨化用吸附劑(水淨化劑)。實施例4之水淨化用吸附劑包含實施例1~實施例2的吸附劑，用於例如水之淨化，廣而言之用於流體之淨化。或者，可將超氧化物、羥基自由基、過氧化氫、單態氧等活性氧種(氧化應力物質)自水中去除。
將實施例4中之淨水器之剖面圖示於圖3。實施例4中之淨水器為連續式淨水器，且為將淨水器本體直接安裝於水管之水龍頭之前端部的水龍頭直接連結型之淨水器。實施例4中之淨水器包含：淨水器本體10、配置於淨水器本體10之內部且填充有實施例1~實施例2之吸附劑11之第1填充部12、及填充有棉13之第2填充部14。自水管之水龍頭排出之自來水係自設置於淨水器本體10之流入口15通過吸附劑11、棉13，而自設置於淨水器本體10之流出口16排出。
或者，亦可如將模式性之部分剖面圖示於圖4A般，將實施例1~實施例2之吸附劑組入至附有蓋構件30之瓶(所謂寶特瓶(PET bottle))20中。具體而言，將實施例1~實施例2之吸附劑(過濾介質40)配置於蓋構件30之內部，以過濾介質40不流出之方式將過濾器31、32配置於蓋構件30之液體流 入側及液體排出側。繼而，使瓶20內之液體或水(飲用水或化妝水等)21通過配置於蓋構件30之內部之過濾介質40而進行飲用或使用，藉此將例如液體(水)淨化、清洗。再者，蓋構件30通常使用未圖示之蓋進行封閉。
或者，亦可如將模式性之剖面圖示於圖4B般，採用如下形態：將實施例1~實施例2之吸附劑(過濾介質40)存儲於具有透水性之袋50中，並將該袋50投入至瓶20內之液體或水(飲用水或化妝水等)21中。再者，參考編號22係用以封閉瓶20之口部之蓋。
或者，亦可如將模式性之剖面圖示於圖5A般，將實施例1~實施例2之吸附劑(過濾介質40)配置於吸管構件60之內部，以吸附劑(過濾介質40)不流出之方式將未圖示之過濾器配置於吸管構件之液體流入側及液體排出側。繼而，使瓶20內之液體或水(飲用水)21通過配置於吸管構件60之內部的實施例1~實施例2之吸附劑(過濾介質40)而進行飲用，藉此將例如液體(水)淨化、清洗。再者，參考編號61係用以將瓶20之口部封閉之蓋。
或者，亦可如將切下一部分而成之模式圖示於圖5B般，將實施例1~實施例2之吸附劑(過濾介質40)配置於噴霧構件70之內部，以吸附劑(過濾介質40)不流出之方式將未圖示之過濾器配置於噴霧構件70之液體流入側及液體排出側。繼而，藉由按壓設置於噴霧構件70上之按鈕71使瓶20內之液體或水(飲用水或化妝水等)21通過配置於噴霧構件70之內部的實施例1~實施例2之吸附劑(過濾介質40)而自 噴霧孔72進行噴霧，藉此將例如液體(水)淨化、清洗。再者，參考編號73係用以將瓶20之口部封閉之蓋。
以上，根據較佳之實施例對本發明進行了說明，但本發明並不限定於該等實施例，可進行各種變形。於實施例中說明之口罩、吸附片及淨水器等之構成、結構為例示，可進行適當變更。又，關於本發明之吸附劑，對基於氮BET法或NLDFT法之比表面積、孔徑之值、及孔徑分佈說明了適當之範圍，但該說明並非完全地否定比表面積之值、孔徑之值、及孔徑分佈為上述範圍外之可能性。即，上述適當之範圍為於澈底獲得本發明之效果之方面尤佳之範圍，只要可獲得本發明之效果，則比表面積之值等亦可稍微偏離上述範圍。
10‧‧‧淨水器本體
11‧‧‧吸附劑
12‧‧‧第1填充部
13‧‧‧棉
14‧‧‧第2填充部
15‧‧‧流入口
16‧‧‧流出口
20‧‧‧瓶
21‧‧‧液體或水(飲用水或化妝水等)
22‧‧‧蓋
30‧‧‧蓋構件
31‧‧‧過濾器
32‧‧‧過濾器
40‧‧‧吸附劑(過濾介質)
50‧‧‧袋
60‧‧‧吸管構件
61‧‧‧蓋
70‧‧‧噴霧構件
71‧‧‧按鈕
72‧‧‧噴霧孔
73‧‧‧蓋
圖1係表示實施例1、參考例1、比較例1A及比較例1B之吸附劑等之試樣的根據非定域化密度泛函法而獲得之孔徑分佈之測定結果之圖表。
圖2A及圖2B分別為實施例3之口罩之模式圖、及表示口罩之本體部分之模式剖面結構之圖。
圖3係實施例4中之淨水器之模式剖面圖。
圖4A及圖4B係實施例4中之瓶之模式性部分剖面圖及模式性剖面圖。
圖5A及圖5B係實施例4中之瓶之變形例的模式性部分剖面圖及切下一部分而成之模式圖。

Claims (9)

  1. 一種吸附劑，其包含：以含有矽之源自植物之材料為原料之二氧化矽、及對二氧化矽之表面進行改性之矽烷偶合劑，且二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，二氧化矽之利用BJH法獲得之細孔之體積為0.1 cm3 /g以上。
  2. 一種吸附劑，其包含：以含有矽之源自植物之材料為原料之二氧化矽、及對二氧化矽之表面進行改性之矽烷偶合劑，且二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，在二氧化矽之藉由非定域化密度泛函法而求出之孔徑分佈中，具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計為0.1 cm3 /g以上，且具有於5 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計所佔之比例為具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計之0.2以上。
  3. 如請求項1或2之吸附劑，其中對矽烷偶合劑實施酸處理，且矽烷偶合劑之末端具有與特定之金屬離子鍵結之官能基。
  4. 一種吸附劑之製造方法，其係二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，二氧化矽之利用BJH法獲得之細孔之體積為0.1 cm3 /g以上的吸附劑之製造方法，且 於藉由將含有矽之源自植物之材料煅燒而獲得二氧化矽後，以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性。
  5. 一種吸附劑之製造方法，其係如下吸附劑之製造方法：二氧化矽之利用氮BET法獲得之比表面積之值為10 m2 /g以上，在二氧化矽之藉由非定域化密度泛函法而求出之孔徑分佈中，具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計為0.1 cm3 /g以上，且具有於5 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計所佔之比例為具有於1 nm至25 nm之範圍內之孔徑之細孔之體積之合計之0.2以上；且該方法係藉由將含有矽之源自植物之材料煅燒而獲得二氧化矽後，以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性。
  6. 如請求項4或5之吸附劑之製造方法，其中於以矽烷偶合劑對二氧化矽之表面進行改性後，對矽烷偶合劑實施酸處理，進而對矽烷偶合劑之末端賦予與特定之金屬離子鍵結之官能基。
  7. 一種水淨化用吸附劑，其包含如請求項1至3中任一項之吸附劑。
  8. 一種口罩，其包含如請求項1至3中任一項之吸附劑。
  9. 一種吸附片，其包括：包含如請求項1至3中任一項之吸附劑之片狀構件、及支持片狀構件之支持構件。
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