CN117980064A - 气体吸附剂以及使用其的气体吸附片材、滤材和空气过滤器 - Google Patents

气体吸附剂以及使用其的气体吸附片材、滤材和空气过滤器 Download PDF

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Abstract

课题在于，得到气体成分的吸附容量优异、且其吸附容量的长期稳定性优异、作为空气过滤器使用后的臭气的再释放也少的气体吸附剂、气体吸附片材、滤材和空气过滤器，本发明的气体吸附剂的主旨在于，包含酸添载活性炭、碱添载活性炭和醛吸附剂。

Description

气体吸附剂以及使用其的气体吸附片材、滤材和空气过滤器
技术领域
本发明涉及气体吸附剂以及使用其的气体吸附片材、滤材和空气过滤器。
背景技术
为了去除家庭内的粉尘、臭气气体成分而使用空气净化器。近年来，作为针对家庭用空气净化器的脱臭功能的要求性能，要求针对使用空气净化器的居住环境中产生的挥发性有机化合物(VOC)的脱臭性能。其中，甲醛等VOC示出对人体的不优选的影响，各国法律法规规定将室内环境浓度管理为一定以下。期待空气净化器作为针对该VOC的去除机器的性能。此外，要求针对被认为是病住宅综合征的原因的有从壁纸等建筑材料中释放风险的甲醛的去除效率高、以及长寿命化。脱臭效率高是指降低规定空间内的气体浓度所需要的空气净化器的运转时间短。长寿命化是指在吸附规定量的气体后，也维持上述的脱臭效率。脱臭效率作为空间净化能力(CADR:Clean Air Delivery Rate)、寿命作为累积净化量(CCM:Cumulate Clean Mass)由GB/T 188012015(中国国家基准)等示出评价基准。
为了满足这些要求性能，作为空气净化器中使用的空气过滤器，提出了负载有活性炭、和通过与醛的化学反应性而吸附的吸附剂的混合物的空气过滤器(例如参照专利文献1)。
此外，作为过滤器使用的过程中，作为抑制将吸附的气体再释放的现象(2次发臭)的方法，提出了在空气流出侧配置碱性脱臭剂，在空气流入侧配置中性或/和酸性脱臭剂的滤材(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-148804号公报
专利文献2：日本特开2016-171875号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，根据发明人等的见解，实际上基于上述设计思想而得到的空气过滤器发生在空气过滤器上吸附的臭气成分从空气过滤器脱离而向空间释放(2次发臭)的问题。
因此，本发明鉴于上述情况，提供长时间维持甲醛等臭气成分的去除能力，且可以抑制因使用而吸附的气体成分从空气过滤器脱离、即对2次发臭的抑制有效果的吸附剂。
用于解决课题的手段
解决上述课题的本发明的气体吸附剂包含(A1)酸添载活性炭、(A2)碱添载活性炭和(B)醛吸附剂。
本发明的气体吸附剂优选满足以下的(1)～(4)。
(1)(A1)酸添载活性炭和(A2)碱添载活性炭的总计质量(MA)与(B)醛吸附剂的质量(MB)的比率为(MA):(MB)＝95:5～25:75。
(2)(A1)酸添载活性炭的平均粒径为40～500μm、(A2)碱添载活性炭的平均粒径为40～500μm，
将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A1)酸添载活性炭的平均粒径为95～600、将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A2)碱添载活性炭的平均粒径为95～600。
(3)(A1)酸添载活性炭的通过MP法算出的细孔直径为0.4～2.0nm的细孔的细孔容积的比例相对于(A1)酸添载活性炭的通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积为75～100％，和/或(A2)碱添载活性炭的通过MP法算出的细孔直径为0.4～2.0nm的细孔的细孔容积的比例相对于(A2)碱添载活性炭的通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积为75～100％。
(4)(A1)酸添载活性炭和/或(A2)碱添载活性炭的比表面积为400～1300m2/g。
本发明的气体吸附片材包含本发明的气体吸附剂。
本发明的滤材中，在通过2层以上的无纺布形成的1个以上的层间中的至少1个中保持本发明的气体吸附剂。
本发明的空气过滤器具有本发明的滤材。
发明的效果
根据本发明，可以提供能够抑制在空气过滤器上吸附的醛、氨、乙酸等气体成分从空气过滤器脱离、即抑制2次发臭、和抑制醛吸附剂的随时间劣化、对甲醛气体的去除性能的长寿命化有效果的气体吸附剂。
具体实施方式
本发明针对前述课题，即提供在能够抑制暂时在空气过滤器上吸附的醛、氨、乙酸等臭气成分从空气过滤器脱离，即抑制2次发臭，同时能够将甲醛气体的去除性能长寿命化的气体吸附剂进行深入研究的结果而得到。以下，针对本发明详细说明。
首先，本发明的气体吸附剂包含(A1)酸添载活性炭、(A2)碱添载活性炭和(B)醛吸附剂。通常，未添载酸或碱的活性炭因其细孔结构，利用通过与空气中的气体的接触而产生的分子间力，在细孔表面吸附气体，即仅具有物理吸附作用。因此，在吸附超过活性炭所具有的物理吸附容量的气体的情况下，发生与所吸附的气体相同的成分的再释放。
(A1)酸添载活性炭是指在未添载的活性炭中添载包含酸的药剂，通过使酸存在于活性炭的细孔表面上，从而除了活性炭本来的物理吸附作用之外，还赋予了通过中和反应使氨等碱性气体变化为与吸附前不同的不挥发性成分的作用、即化学吸附作用的活性炭。
针对本发明的气体吸附剂中使用的(A1)酸添载活性炭的酸，没有特别限定，可以举出磷酸、盐酸、硫酸、硝酸、硼酸等无机酸；柠檬酸、草酸、苹果酸等有机酸。其中，选自磷酸、盐酸、硫酸和硝酸中的无机酸在脱臭效果方面更优选。
(A2)碱添载活性炭是指在未添载的活性炭中添载包含碱的药剂，通过使碱存在于活性炭的细孔表面上，从而除了活性炭本来的物理吸附作用之外，还赋予了通过中和反应使乙酸等酸性气体变化为与吸附前不同的不挥发性成分的作用、即化学吸附作用的活性炭。
针对本发明的气体吸附剂中使用的(A2)碱添载活性炭的碱，没有特别限定，可以举出钾、钙、钠、镁等碱金属和碱土金属离子的氢氧化物或盐，可以举出氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠等。其中，碳酸氢钾、碳酸氢钠等碳酸氢盐难以因潮解现象而引起活性炭的细孔闭塞，故而优选。
此外，作为酸或碱药剂的添载方法，没有特别限定，优选为对活性炭喷酸或碱的水溶液、水分散体，干燥而去除水分，由此在活性炭细孔中固结药剂成分的方法。
本发明中的(A1)酸添载活性炭和/或(A2)碱添载活性炭优选具有以下的细孔结构。即，优选满足下述中至少任一者：(A1)酸添载活性炭的通过MP法算出的细孔直径为0.4～2.0nm的细孔的细孔容积的比例相对于(A1)酸添载活性炭的通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积为75～100％；和(A2)碱添载活性炭的通过MP法算出的细孔直径为0.4～2.0nm的细孔的细孔容积的比例相对于(A2)碱添载活性炭的通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积为75～100％。
像这样，(A1)酸添载活性炭和/或(A2)碱添载活性炭所具有的细孔之中、细孔直径为0.4～2nm的细孔的细孔容积的比例相对于细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积为75～100％、更优选为80～100％，即细孔直径大于2nm的细孔的细孔容积相对于细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积的比率小于25％、更优选小于20％，由此具有该活性炭的吸附剂的甲苯等有机气体成分的物理吸附和酸性气体或碱性气体的化学吸附性能优异，进一步抑制暂时吸附的气体成分从吸附剂再释放。
针对得到该效果的机制，推测如下。即，(A1)酸添载活性炭和(A2)碱添载活性炭所具有的细孔之中，在细孔直径为0.4～2nm的细孔中添载有酸或碱的细孔与乙酸等酸性气体或氨等碱性气体的分子尺寸接近，因此具有的特征在于，物理吸附的性能优异，进一步在该细孔内暂时吸附等的臭气成分难以从该细孔内脱离。另一方面，细孔直径大于2nm的细孔推测抑制在细孔内吸附的臭气成分的脱离的性能(以下有时记作脱离抑制性能)差。并且，具有通过MP法算出的细孔直径为0.4～2nm的细孔的细孔容积相对于通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积的比率为75～100％的细孔结构的(A1)酸添载活性炭和/或(A2)碱添载活性炭中，这些活性炭中存在的臭气成分的脱离抑制性能优异的细孔的量相对于细孔直径为0.4nm以上的细孔的量的比率为特定以上。换言之，为臭气成分的脱离抑制性能差的细孔的总计的量的比率小于特定值的细孔结构。推测由此具有该活性炭的气体吸附剂的臭气成分的脱离抑制性能优异。
作为活性炭所具有的细孔直径的细孔直径和细孔容积的分析法，有MP(MICROPORE)法、BJH(Barrett-Joyner-Halenda)法等。本发明中，活性炭所具有的细孔之中，不引起毛细管凝聚的细孔直径为0.4～2nm的微孔的分析采用MP法。此外，本发明中，活性炭所具有的细孔之中，细孔直径为2nm以上的大孔的分析采用BJH法。在此，本发明中的活性炭的通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积是指MP法中得到的细孔容积的值和BJH法中得到的细孔容积的值的总计值。
(A1)酸添载活性炭和/或(A2)碱添载活性炭的比表面积优选为400～1300m2/g的范围，更优选为600～1000m2/g的范围。酸添载活性炭和/或碱添载活性炭的比表面积为上述的范围，由此能够进一步兼顾药剂对空气中的气体成分的化学吸附性能、和活性炭细孔的物理吸附性能，故而优选。应予说明，在此所称的比表面积可以按照JIS R 1626-1996中规定的BET多点法(6.1容量法所述的定容法，实施加热前处理，以N2为吸附质，利用定容法测定)测定。作为用于得到上述比表面积的酸或碱的药剂添载量，相对于添载活性炭整体优选为2～40质量％、更优选为5～25质量％。
具有上述那样的细孔结构的活性炭作为原料，可以由椰子壳、木炭、煤沥青、酚醛树脂等公知的物质中任意选择，通过利用水蒸气的高温处理、利用磷酸、氯化锌等药品处理而形成细孔的赋活条件的调整，从而得到。其中，以椰子壳作为原料，选择利用水蒸气的赋活方法容易得到细孔尺寸更小的活性炭，因此更优选。
(B)醛吸附剂是指以无机颗粒为载体，对其赋予了具有与乙醛、甲醛之类的醛成分的化学反应性的药剂的化学吸附剂。作为无机颗粒，优选为与添载的药剂的反应小的无机颗粒。
作为本发明中采用的无机颗粒的比表面积，优选为50～1200m2/g、更优选为100～1000m2/g。通过将无机颗粒的比表面积设为50～1200m2/g，具有机械强度，且得到对于负载的化学吸附剂与醛气体的接触而言有效的接触面积，反应速度提高，故而优选。比表面积可以按照JIS R 1626-1996中规定的BET多点法(6.1容量法所述的定容法，实施加热前处理，以N2作为吸附质，利用定容法测定)测定。
此外，作为无机颗粒，细孔容积优选为0.3～2.5cc/g、更优选为1.0～2.0cc/g。通过将无机颗粒的细孔容积设为0.3～2.5cc/g，可以在增加药剂的添载量的同时，保持与空气中的醛气体的反应优异的细孔，能够提高作为醛吸附剂的吸附效率、吸附容量，故而优选。在此所称的细孔容积可以通过上述BJH法测定。
此外，作为无机颗粒，颗粒中的细孔的平均直径优选为0.5～100nm的范围、更优选为2～50nm。通过将无机颗粒的细孔的平均直径设为0.5～100nm，即使是多孔质体也确保机械强度，同时可以增大用于负载药剂的比表面积，且药剂容易浸透至细孔内部，故而优选。此外，直径2～50nm的细孔被称为中孔，具有中孔的颗粒在以良好的效率进行添载的药剂与乙醛的反应的方面是优异的。在此所称的细孔的平均直径可以由上述比表面积(S)和上述的细孔容积(V)，根据下式作为平均细孔直径(D)算出。应予说明，将细孔的形状假定为圆筒状。
D＝4V/S
作为本发明中采用的无机颗粒，可以根据目的选自多孔质二氧化硅(二氧化硅)、沸石、海泡石、活性氧化铝、硅酸铝、硅胶、氧化铝凝胶、活性白土、磷酸锆、聚三磷酸铵等层状化合物、多孔性粘土矿物，优选为与药剂的反应小的无机颗粒，其中，多孔质二氧化硅(二氧化硅)能够廉价地调配具有上述的优选的细孔的平均直径、比表面积、和细孔容积的物质，是优选的。
作为本发明中采用的具有与醛成分的化学反应性的药剂，可以使用伯至叔胺化合物，可以优选举出己二酸二酰肼、十二烷二酸二酰肼、丁二酸二酰肼等酰肼化合物；对氨基苯磺酸、亚乙基脲缩合体药剂、三(羟基甲基)氨基甲烷等。尤其是己二酸二酰肼在醛类的吸附性能方面是优选的。作为本发明中的己二酸二酰肼的使用量，平均无机颗粒1g优选为7mg～120mg、更优选为35～90mg。通过将己二酸二酰肼的使用量设为上述的范围，作为气体吸附剂，可以得到甲醛的吸附速度和吸附容量的平衡优异的醛吸附剂。
作为本发明的气体吸附剂由上述2种药剂添载活性炭和醛吸附剂构成的理由，主要有2点。第1点，将气体吸附剂用作空气过滤器时，空气中的气体由极其大量成分构成，但其中氨所代表的碱性气体、乙酸所代表的酸性气体、乙醛、甲醛所代表的醛气体的由人感受为臭气的浓度阈值低，作为抑制这些气体从吸附剂再释放的方法，将利用酸、碱和醛吸附剂的化学吸附全都采用，针对除了酸性、碱性之外的多种多样的气体，利用活性炭的物理吸附作用吸附是最有效的。另一方面，如果使酸和碱添载在同一活性炭内，则因两者的中和反应而导致各自的效果消失，即使在使酸和碱各自添载在单独的活性炭中的情况下，如果在一个气体吸附剂内处于彼此接触状态，则两者的中和反应仍然发生，化学吸附性能缓慢降低。因此，通过使不具有酸性、碱性的无机颗粒夹杂于两者之间，抑制酸、碱各自的活性炭的接触，可以实现化学吸附性能的长寿命化。
第2点，无机颗粒中添载的与醛成分反应的药剂在pH为弱酸性至中性附近的情况下，大多与空气中的醛气体的反应性高，因此与将醛吸附剂和酸添载活性炭或碱添载活性炭中仅任一者组合使用的情况相比，通过将醛吸附剂与两者组合使用，能够维持适当的pH，因此发挥本药剂本来具有的醛吸附性能，此外也能够在长期保管后维持其性能。
本发明的气体吸附剂中使用的(A1)酸添载活性炭和(A2)碱添载活性炭的总计质量(MA)与(B)醛吸附剂的质量(MB)的比率优选为(MA):(MB)＝95:5～25:75的范围、更优选为(MA):(MB)＝90:10～35:65的范围。通过在该范围内配合气体吸附剂，用作过滤器时的吸附的气体的再释放量减少，且能够抑制因(A1)酸添载活性炭和(A2)碱添载活性炭的接触而导致的彼此性能降低。通过将(MA)的比率设为95以下，能够减少在气体吸附剂内因(A1)酸添载活性炭和(A2)碱添载活性炭的接触而导致的中和反应，能够抑制彼此的化学吸附性能的降低，故而优选。相反，通过将(MA)的比率设为25以上，空气中的酸性、碱性气体的吸附性能更充分，将在(B)醛吸附剂的表面上附着的这些气体成分进行化学吸附，能够抑制不愉快的臭气的产生，故而优选。
此外，本发明的气体吸附剂的pH优选为3～7、更优选为5～7。通过将pH设为3～7，酸性气体、碱性气体和甲醛等无极性气体的吸附-脱离特性方面不发生偏倚，故而优选。应予说明，气体吸附剂的pH可以用玻璃电极式pH计测定在温度20℃的超纯水5g中投入气体吸附剂0.3g而得到的水中的pH。
本发明的气体吸附剂中使用的(A1)酸添载活性炭的平均粒径优选为40～500μm，(A2)碱添载活性炭的平均粒径优选为40～500μm。此外，将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A1)酸添载活性炭的平均粒径优选为95～600，将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A2)碱添载活性炭的平均粒径优选为95～600。
通过将(A1)酸添载活性炭的平均粒径设为40μm以上、优选为50μm以上、(A2)碱添载活性炭的平均粒径设为40μm以上、优选为50μm以上，能够适度抑制活性炭的颗粒数，(A1)酸添载活性炭与(A2)碱添载活性炭彼此的接触频率变少，因此能够抑制性能降低。此外，通过将(A1)酸添载活性炭的平均粒径设为500μm以下、优选为400μm以下、(A2)碱添载活性炭的平均粒径设为500μm以下、优选为400μm以下，能够减少一个活性炭颗粒与周围的活性炭颗粒的接触程度，因此能够抑制性能降低。此外，(A1)酸添载活性炭的平均粒径和(A2)碱添载活性炭的平均粒径的比优选接近，具体而言，将(A1)酸添载活性炭的平均粒径记作100，(A2)碱添载活性炭的平均粒径优选为80～120。
此外，通过将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A1)酸添载活性炭的平均粒径设为95以上、优选为100以上，将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A2)碱添载活性炭的平均粒径设为95以上、优选为100以上，由此能够使形成为片材状后的通气性更充分，通过将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A1)酸添载活性炭的平均粒径设为600以下、优选为500以下，将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A2)碱添载活性炭的平均粒径设为600以下、优选为500以下，与活性炭的颗粒数相比而言无机颗粒的颗粒数更适合，能够使得作为抑制(A1)酸添载活性炭和(A2)碱添载活性炭的接触的中间颗粒的作用更充分。
应予说明，在此所称的平均粒径是指通过JIS-Z-8815(1994)测定粒径分布，针对粒状的(A1)酸添载活性炭、(A2)碱添载活性炭和(B)醛吸附剂各自，设为与总质量的50质量％通过的筛目大小相当的粒径。此外，作为(A1)酸添载活性炭、(A2)碱添载活性炭和(B)醛吸附剂的形状，可以各自任意选自球状、破碎状、柱状等公知的形状。
本发明的气体吸附剂优选形成为片材状使用。即，本发明的气体吸附剂适合用于气体吸附片材。在此所称的气体吸附剂形成为片材状，可以举出使气体吸附剂颗粒分散于布帛的纤维间而形成片材状的方法；将复合气体吸附剂的表面用粘接剂等连结，并形成为片材状的方法。在此，布帛的形态没有特别限定，可以任意选自机织物、针织物、成型网、无纺布等。其中，无纺布可以任意选择所使用的纤维的纤维直径、纤维长度等，通过复合能够容易地得到期望的物性，故而优选。无纺布可以举出化学粘合无纺布、湿式证纸无纺布、纺粘无纺布、熔喷无纺布、水刺无纺布和气流成网无纺布等。
本发明的气体吸附剂形成为片材状时的气体吸附剂的单位面积重量优选为15～400g/m2的范围。进一步，如果为30～300g/m2的范围，则气体吸附容量高，且将所得片材状滤材加工为空气过滤器时的褶皱(折叠弯曲)加工性优异，故而更优选。
气体吸附剂优选由颗粒状形成，作为形状，可以由球状、破碎状、柱状等公知的形状任意选择。
本发明的气体吸附剂适合用于滤材。该滤材包含2层以上的无纺布和本发明的气体吸附剂。在由2层以上的无纺布形成的1个以上的层间的至少1个中保持本发明的气体吸附剂。
本发明的滤材中的气体吸附剂的使用量从得到用作滤材时的气体的去除效率和吸附容量的观点出发，优选为40～400g/m2的范围，更优选为100～200g/m2。
上述的滤材所具有的无纺布优选为驻极体无纺布。通过为驻极体无纺布，上述的滤材可以以更高效率捕集空气中的粉尘，故而优选。
作为滤材的具体的制造方法，可以举出例如下述方法：在一个无纺布上定量均匀撒布气体吸附剂颗粒和粉末状的热粘接树脂颗粒，用加热器对热粘接树脂颗粒进行加热熔融后，将另一个无纺布通过层叠压接而一体化的方法；在一个无纺布上喷雾加热熔融树脂，同时撒布气体吸附剂颗粒后，通过将另一个无纺布进行层叠压接而一体化的方法等，但不限于此。
上述无纺布的厚度从具有一定的强度、且进行褶皱折叠加工时增加能够容纳于一定容积的面积的观点出发，优选为0.08～0.60mm，其下限更优选为0.15mm以上，其上限更优选为0.50mm以下。应予说明，上述的滤材具有2层以上的无纺布，这些无纺布的厚度可以相同或不同。
作为上述的无纺布中使用的纤维，可以使用天然纤维、合成纤维或玻璃纤维或金属纤维等无机纤维，其中，优选为能够熔融纺丝的热塑性树脂的合成纤维。
本发明的空气过滤器具有本发明的气体吸附片材或本发明的滤材和外框。滤材的四角优选被固定在外框上而构成。在此，气体吸附片材或滤材可以直接使用片材状，或以经褶皱加工的状态而形成具有山谷的立体形状。
实施例
以下，通过实施例更具体示出本发明的作用效果，但本发明不仅限于下述实施例。
[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]
将气体吸附剂和聚乙烯系粘接粉末(AbiforAG公司制Abifor1200)(以下记作粘接粉末)以气体吸附剂2:粘接粉末1的质量比例共混，将其在包含聚酯纤维的纺粘无纺布(东丽株式会社制アクスター(注册商标)H2070-1S、厚度0.27mm)上以规定量均匀撒布，在加热炉内加热至110℃～130℃，由此使粘接粉末熔融，在其撒布面上层叠驻极体熔喷无纺布(单位面积重量30g/m2、厚度0.25mm)后，通过夹辊加压，得到规定的厚度的片材状的滤材。
[测定方法]
(1)甲苯的饱和吸附量(g/m2)
将上述[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]中得到的使用气体吸附剂的片材状滤材采集为10cm×10cm的四边形，将其加入加热至80℃的干燥机内，进行2小时干燥处理，用电子天平测定取出的滤材的质量(g)。将所得测定值记作m1(g)。接着，在湿度管理为50％RH的10L的保干器内使甲苯饱和，在其中投入质量测定后的滤材，放置24小时。并且，用电子天平测定从上述的保干器内取出后的滤材的质量(g)。将所得测定值记作m2(g)。接着，由下述计算式，算出滤材的单位面积的甲苯饱和吸附容量。
·甲苯饱和吸附容量＝(m2-m1)/(0.1×0.1)(g/m2)。
(2)甲苯的脱离率(％)
从上述[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]中得到的使用气体吸附剂的片材状滤材，采集直径6cm的圆径的滤材样品(面积28.3cm2)，将其加入加热至80℃的干燥机内，进行2小时干燥处理后取出。接着，准备2个通风直径4cm和主体部长度15cm的圆筒形风洞，将其分别安装在滤材样品的一个面侧和另一个面侧。接着，从滤材样品的一个面侧向另一个面侧的方向，以风速20cm/sec通过温度调整为20℃、相对湿度调整为50％的包含浓度80ppm的甲苯气体的空气。对滤材样品通甲苯气体120秒后，对滤材样品的下游侧(滤材样品的另一个面侧)的空气的甲苯浓度(ppm)使用红外吸光式气体浓度计(日本サーモ株式会社制MIRANSapphlRe)，以10秒间隔测定25分钟，停止气体的通过，根据至此从下游侧检测的空气中的甲苯的浓度，计算滤材的单位面积(1m2)的甲苯的累积吸附量(g/m2)。
对测定甲苯的累积吸附量后的滤材样品，以风速0.06m/秒仅通过温度为20℃、湿度为50％RH的空气。对滤材样品通空气20秒后，对滤材样品的下游侧(滤材样品的另一个面侧)的空气的甲苯浓度(ppm)使用上述相同的红外吸光式气体浓度计，以2秒间隔测定5分钟，由所检测的空气中的甲苯的浓度测定甲苯的累积脱离量，由所得测定结果计算滤材的单位面积(1m2)的甲苯的累积脱离量(g/m2)。
由所得单位面积(1m2)的甲苯的累积吸附量(g/m2)和单位面积(1m2)的甲苯的累积脱离量(g/m2)，用以下的式算出甲苯的脱离率(％)。
甲苯的脱离率(％)＝单位面积(1m2)的甲苯的累积脱离量(g/m2)/单位面积(1m2)的甲苯的累积吸附量(g/m2)×100。
(3)氨的饱和吸附量(g/m2)
从上述[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]中得到的使用气体吸附剂的片材状滤材，采集直径6cm的圆径的滤材样品(面积28.3cm2)，将其加入加热至80℃的干燥机内，进行2小时干燥处理后取出。接着，准备2个通风直径4cm和主体部长度15cm的圆筒形风洞，将其分别安装在滤材样品的一个面侧和另一个面侧。接着，从滤材样品的一个面侧向另一个面侧的方向，以风速20cm/sec通过温度调整为20℃、相对湿度调整为50％的包含浓度10ppm的氨气的空气。对滤材样品通氨120秒后，对滤材样品的下游侧(滤材样品的另一个面侧)的空气的氨浓度(ppm)使用红外吸光式气体浓度计(日本サーモ株式会社制MIRANSapphlRe)，以10秒间隔测定60分钟，测定直至样品下游侧的氨气浓度达到9ppm、即滤材的氨吸附效率达到10％，由所得测定结果计算滤材的单位面积(1m2)的氨的累积吸附量(g/m2)，记作饱和吸附量。
(4)乙酸的脱离率(％)
从上述[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]中得到的使用气体吸附剂的片材状滤材，采集直径6cm的圆径的滤材样品(面积28.3cm2)，将其加入加热至80℃的干燥机内，进行2小时干燥处理后取出。接着，准备2个通风直径4cm和主体部长度15cm的圆筒形风洞，将其分别安装在滤材样品的一个面侧和另一个面侧。接着，从滤材样品的一个面侧向另一个面侧的方向，以风速20cm/sec通过温度调整为20℃、相对湿度调整为50％的包含浓度80ppm的乙酸气体的空气。对滤材样品通乙酸气体120秒后，对滤材样品的下游侧(滤材样品的另一个面侧)的空气的乙酸浓度(ppm)使用红外吸光式气体浓度计(日本サーモ株式会社制MIRANSapphlRe)，以10秒间隔测定25分钟，停止气体的通过，根据至此从下游侧检测的空气中的乙酸的浓度，计算滤材的单位面积(1m2)的乙酸的累积吸附量(g/m2)。
对测定乙酸的累积吸附量后的滤材样品，以风速0.06m/秒仅通过温度为20℃、湿度为50％RH的空气。对滤材样品通空气20秒后，对滤材样品的下游侧(滤材样品的另一个面侧)的空气的乙酸浓度(ppm)使用上述相同的红外吸光式气体浓度计，以2秒间隔测定5分钟，由所检测的空气中的乙酸的浓度测定乙酸的累积脱离量，由所得测定结果计算滤材的单位面积(1m2)的乙酸的累积脱离量(g/m2)。
由所得单位面积(1m2)的乙酸的累积吸附量(g/m2)和单位面积(1m2)的乙酸的累积脱离量(g/m2)，用以下的式算出乙酸的脱离率(％)。
乙酸的脱离率(％)＝[单位面积(1m2)的乙酸的累积脱离量(g/m2)/单位面积(1m2)的乙酸的累积吸附量(g/m2)]×100。
(5)甲醛的空间净化能力(F-CADR)新品(m3/hr)
将上述[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]中得到的使用气体吸附剂的片材状滤材制作成宽度289mm、长度7.8m，使用往复式褶皱加工机(ホップテック株式会社制W650)，针对滤材的长度方向以折叠高度58mm进行66个褶的褶皱加工后，将该滤材暂时展开，在滤材正反各面上，使用热熔涂布机(ITWダイナテック株式会社制Dynamelt)，将加热至180℃而熔融的聚烯烃系树脂(日立化成聚合物(株)制ハイボン9500)使用压缩空气喷嘴，以粗细3mm、相对于滤材宽度方向5cm间隔总计连续涂布6根后，再次对齐褶皱加工的折痕并折叠起来，以相邻的褶皱顶部彼此的间隔达到5.6mm的方式，将线状的热熔树脂彼此粘接固定，得到近似长方体的褶皱形状的滤材。
将单位面积重量260g/m2、厚度1mm的聚酯热粘无纺布裁切为宽度60mm得到的外框用辊涂布器(株式会社エピック制R2)使用在200℃下加热、熔融的聚烯烃系粘接剂(日立化成聚合物(株)制ハイボンYH450-1)，粘贴在上述褶皱形状的滤材的四角上，作为面宽尺寸，以纵372mm、横291mm得到高度60mm的空气过滤器。
将上述空气过滤器安装在市售的空气净化器(额定风量450m3/小时)上后，设置在30m3的试验室内，通过按照“GB/T 18001-2015Aircleaner”的方法，测定甲醛的CADR(m3/hr)。
(6)甲醛的空间净化能力(F-CADR)长期保管后(m3/hr)
将通过与上述(5)相同的方法得到的空气过滤器在温度60℃、相对湿度60％RH的环境下放置30天后，安装在与上述(5)相同的空气净化器上，通过与上述(5)相同的试验方法，测定甲醛的CADR(m3/hr)。
(7)2次发臭的臭气强度(点)和愉快不愉快度(点)
将通过与上述(5)相同的方法得到的空气过滤器安装在市售的空气净化器(额定风量450m3/小时)上。接着，将该空气净化器设置在容积1m3的透明亚克力制的试验室内，在该试验室内燃烧香烟(MEVIUS 10mg)5根后，开启空气净化器，使空气过滤器捕集燃烧烟30分钟。重复进行10次该作业，捕集总计50根量的香烟燃烧烟。
将上述香烟燃烧烟捕集后的空气净化器在容积30m3的试验室内不启动地放置24小时，其后启动空气净化器，按照表1和表2所示的判定基准，由5人的专门小组对排出的空气的臭气强度、和愉快不愉快度进行评分，求出其平均值。
[表1]
[表2]
(8)活性炭的细孔的细孔容积
将活性炭0.10g加入玻璃小室中，在150℃下脱气5小时后，使用日本ベル株式会社制的装置BELSORP-18PLUS，在液氮温度77K、装置内温度设定为35℃、饱和蒸气压设定为101.3kPa的条件下，将活性炭投入装置，测定氮气的等温吸附、脱附过程。由测定结果，通过MP法计算细孔直径0.4～2nm的细孔的细孔容积，通过BJH法计算细孔直径0.4nm以上的细孔的细孔容积。
[实施例1]
使用以酸添载活性炭:碱添载活性炭:醛吸附剂＝10:10:80的质量比率配合得到的气体吸附剂，其中，作为酸添载活性炭，为对粒状活性炭(满荣工业株式会社制MNC30/60-O、基于JISZ8815法的平均粒径300μm、通过BET多点法测定的比表面积1200m2/g)以达到整体的40质量％的方式将柠檬酸进行添载处理得到的比表面积为450m2/g的添载活性炭，作为碱添载活性炭，为对与上述添载活性炭相同的粒状活性炭以达到整体的7质量％的方式将碳酸钾添载得到的比表面积为800m2/g的添载活性炭，作为醛吸附剂，为对多孔质二氧化硅颗粒(通过BJH法测定的细孔容积1.0cc/g、通过BET多点法测定的比表面积500m2/g、基于JISZ8815法的平均粒径400μm)以达到整体的7质量％的方式将己二酸二酰肼(日本化成株式会社制)添载得到的吸附剂。使用该气体吸附剂，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂100g/m2，因此酸添载活性炭达到10g/m2、碱添载活性炭达到10g/m2、醛吸附剂达到80g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝20:80的质量比率。此外，该滤材的厚度为0.9mm。
使用所得滤材，进行上述(1)～(8)的测定。
[实施例2]
使用将与实施例1相同的酸添载活性炭、碱添载活性炭和醛吸附剂以酸添载活性炭:碱添载活性炭:醛吸附剂＝30:30:90的质量比率配合得到的气体吸附剂。使用该气体吸附剂，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂150g/m2，因此酸添载活性炭达到30g/m2、碱添载活性炭达到30g/m2、醛吸附剂达到90g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝40:60的质量比率。此外，该滤材的厚度为1.1mm。
使用所得滤材，进行上述(1)～(8)的测定。
[实施例3]
使用将与实施例1相同的酸添载活性炭、碱添载活性炭和醛吸附剂以酸添载活性炭:碱添载活性炭:醛吸附剂＝36:36:8的质量比率配合得到的气体吸附剂。使用该气体吸附剂，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂80g/m2，因此酸添载活性炭达到36g/m2、碱添载活性炭达到36g/m2、醛吸附剂达到8g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝90:10的质量比率。此外，该滤材的厚度为0.7mm。
使用所得滤材进行上述(1)～(8)的测定。
[实施例4]
使用以酸添载活性炭:碱添载活性炭:醛吸附剂＝30:30:90的质量比率配合得到的气体吸附剂，其中，作为酸添载活性炭，为对粒状活性炭(满荣工业株式会社制MNC30/60-O、基于JISZ8815法的平均粒径300μm、通过BET多点法测定的比表面积1200m2/g)以达到整体的20质量％的方式将正磷酸进行添载处理得到的比表面积为700m2/g的添载活性炭，作为碱添载活性炭，为对与上述添载活性炭相同的粒状活性炭以达到整体的7质量％的方式将碳酸氢钠添载得到的比表面积为950m2/g的添载活性炭，作为醛吸附剂，为与实施例1相同的吸附剂。使用该气体吸附剂，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂150g/m2，因此酸添载活性炭达到30g/m2、碱添载活性炭达到30g/m2、醛吸附剂达到90g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝40:60的质量比率。此外，该滤材的厚度为1.2mm。
使用所得滤材，进行上述(1)～(8)的测定。
[实施例5]
使用以酸添载活性炭:碱添载活性炭:醛吸附剂＝30:30:90的质量比率配合得到的气体吸附剂，其中，配合与实施例4相同的酸添载活性炭、碱添载活性炭，作为醛吸附剂，为对多孔质二氧化硅颗粒(通过BJH法测定的细孔容积1.0cc/g、通过BET多点法测定的比表面积500m2/g、基于JISZ8815法的平均粒径280μm)以达到整体的7质量％的方式将己二酸二酰肼(日本化成株式会社制)添载得到的吸附剂。使用该气体吸附剂，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂150g/m2，因此酸添载活性炭达到30g/m2、碱添载活性炭达到30g/m2、醛吸附剂达到90g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝40:60的质量比率。此外，该滤材的厚度为1.1mm。
使用所得滤材，进行上述(1)～(8)的测定。
[实施例6]
使用以酸添载活性炭:碱添载活性炭:醛吸附剂＝20:40:90的质量比率配合得到的气体吸附剂，其中，作为酸添载活性炭，为对粒状活性炭(株式会社クラレ制クラレコール(注册商标)GW30/60D、基于JISZ8815法的平均粒径300μm，通过BET多点法测定的比表面积950m2/g)以达到整体的20质量％的方式将与实施例4相同的正磷酸添载处理得到的比表面积为600m2/g的添载活性炭，作为碱添载活性炭，为对与上述添载活性炭相同的粒状活性炭以达到整体的5质量％的方式将与实施例4相同的碳酸氢钠添载得到的比表面积为850m2/g的添载活性炭，作为醛吸附剂，为与实施例5相同的吸附剂。使用该气体吸附剂，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂150g/m2，因此酸添载活性炭达到20g/m2、碱添载活性炭达到40g/m2、醛吸附剂达到90g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝40:60的质量比率。此外，该滤材的厚度为1.2mm。
使用所得滤材，进行上述(1)～(8)的测定。
[比较例1]
不使用碱添载活性炭，使用以酸添载活性炭:醛吸附剂＝60:90的质量比率配合得到的气体吸附剂，其中，作为酸添载活性炭，为与实施例1相同的柠檬酸添载粒状活性炭，作为醛吸附剂，为与实施例5相同的吸附剂。使用该气体吸附剂150g/m2，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂150g/m2，因此酸添载活性炭达到60g/m2、醛吸附剂达到90g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝40:60的质量比率。此外，该滤材的厚度为1.0mm。
使用所得滤材进行上述(1)～(8)的测定。
[比较例2]
不使用酸添载活性炭，使用以碱添载活性炭:醛吸附剂＝60:90的质量比率配合得到的气体吸附剂，其中，作为碱添载活性炭，为与实施例1相同的碳酸钾添载粒状活性炭，作为醛吸附剂，为与实施例5相同的吸附剂。使用该气体吸附剂150g/m2，通过上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法，制造具有气体吸附剂的滤材。使用气体吸附剂150g/m2，因此碱添载活性炭达到60g/m2、醛吸附剂达到90g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝40:60的质量比率。此外，该滤材的厚度为1.0mm。
使用所得滤材进行上述(1)～(8)的测定。
[比较例3]
不使用醛吸附剂，使用将作为酸添载活性炭的与实施例1相同的柠檬酸添载粒状活性炭、作为碱添载活性炭的与实施例1相同的碳酸钾添载粒状活性炭以酸添载活性炭:碱添载活性炭＝50:100的质量比率配合得到的气体吸附剂。使用该气体吸附剂总计150g/m2，通过与上述的[使用气体吸附剂的滤材的制造方法]所述的方法相同的方法，制造滤材。使用气体吸附剂150g/m2，因此酸添载活性炭达到50g/m2、碱添载活性炭达到100g/m2，故而达到添载活性炭总计:醛吸附剂＝100:0的质量比率。此外，该滤材的厚度为1.0mm。
使用所得滤材，进行上述(1)～(8)的测定。
针对实施例1～6的气体吸附剂、使用实施例1～6的气体吸附剂的滤材和空气过滤器，总结于表3、4中，针对比较例1～3的气体吸附剂、使用比较例1～3的气体吸附剂的滤材和空气过滤器，总结于表5、6中。
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[表6]
实施例1中，使用将酸添载活性炭、碱添载活性炭和醛吸附剂复合得到的气体吸附剂，因此吸附后的脱离率低。此外，用作酸的柠檬酸利用酸·碱反应而吸附空气中的氨气，因此氨的吸附容量优异，用作碱的碳酸钾利用酸·碱反应而吸附空气中的乙酸气体，因此乙酸吸附后的脱离率低。进一步，通过夹杂无机颗粒，抑制因在活性炭中的添载成分、即柠檬酸和碳酸钾的接触而导致的中和反应，因此长期保管后也维持了氨气和乙酸气体的吸附性能。此外，将所得滤材加工为过滤器，安装在空气净化器上时的甲醛的净化能力(F-CADR)的性能也良好，香烟臭气吸附后的2次发臭的臭气强度小，且难以感到不愉快的臭气，即为长寿命的空气过滤器。
实施例2和3与实施例1相比均增加了酸添载活性炭、碱添载活性炭的使用量和气体吸附剂在整体中所占的比例，因此与实施例1相比，氨的饱和吸附量增加，乙酸吸附后的脱离率减少。因此，将所得滤材加工为过滤器，安装在空气净化器上时的香烟臭气吸附后的2次发臭的臭气强度小，使用者难以感到不愉快，即为长寿命的空气过滤器。
实施例4中，与实施例1相比使用添载了与空气中的氨气的反应性优异的正磷酸的活性炭，因此氨的饱和吸附量提高。此外，通过使用与实施例1相比活性炭的细孔难以堵塞的碳酸氢钠，形成物理吸附能力高的碱添载活性炭，乙酸的脱离量低，且甲苯的饱和吸附量提高。因此，将所得滤材加工为过滤器，安装在空气净化器上时的香烟臭气吸附后的2次发臭的臭气强度小，使用者难以感到不愉快，即为长寿命的空气过滤器。
实施例5中，使用包含无机颗粒的醛吸附剂的平均粒径与酸添载活性炭和碱添载活性炭的平均粒径几乎相同的物质，因此通过无机颗粒的夹杂，抑制因在活性炭中的添载成分、即正磷酸和碳酸氢钠的接触而导致的中和反应，因此长期保管后也维持了氨气和乙酸气体的吸附性能。此外，将所得滤材加工为过滤器，安装在空气净化器上时的甲醛的净化能力(F-CADR)的性能也良好，香烟臭气吸附后的2次发臭的臭气强度小，且难以感到不愉快的臭气，即为长寿命的空气过滤器。
实施例6中，与实施例1～5相比，使用相对于酸添载活性炭和碱添载活性炭的全部细孔的细孔容积，细孔直径为0.4～2nm的细孔的细孔容积的比例高的物质，因此与实施例1～5相比，甲苯、乙酸吸附后的脱离率减少。此外，将所得滤材加工为过滤器，安装在空气净化器上时的甲醛的净化能力(F-CADR)的性能也良好，香烟臭气吸附后的2次发臭的臭气强度小，且难以感到不愉快的臭气，即为长寿命的空气过滤器。
比较例1不含碱添载活性炭，因此空气中的乙酸气体全部通过活性炭的物理吸附特性而被吸附，吸附后的脱离率显著高。因此，加工为过滤器，安装在空气净化器上，香烟臭气吸附后的2次发臭的臭气强度高，感到不愉快度高的臭气。
比较例2不含酸添载活性炭，因此氨的饱和吸附容量显著低。因此，加工为过滤器，安装在空气净化器上，包含高浓度的氨成分的香烟臭气吸附后的2次发臭的臭气强度高，感到不愉快度高的臭气。此外，因碱添载活性炭的影响，气体吸附剂整体的pH变化为碱侧，可以认为甲醛吸附性能降低，发现甲醛净化能力(F-CADR)的降低。
比较例3未使用醛化学吸附剂，因此加工为过滤器，安装在空气净化器上时的甲醛的净化能力(F-CADR)的性能低。此外，酸添载活性炭和碱添载活性炭密合，因添载药剂的中和反应而导致氨、乙酸的吸附性能降低，因此加工为过滤器，安装在空气净化器上时的香烟臭气吸附后的气体成分的再释放量变多，2次发臭的强度强，感到不愉快度高的臭气。
工业实用性
根据本发明所述的气体吸附剂主要安装于家庭用空气净化器上，在用于将室内空气净化的空气过滤器和滤材中使用。

Claims (8)

1.气体吸附剂，其包含(A1)酸添载活性炭、(A2)碱添载活性炭和(B)醛吸附剂。
2.根据权利要求1所述的气体吸附剂，其中，(A1)酸添载活性炭和(A2)碱添载活性炭的总计质量(MA)与(B)醛吸附剂的质量(MB)的比率为(MA):(MB)＝95:5～25:75。
3.根据权利要求1或2所述的气体吸附剂，其中，(A1)酸添载活性炭的平均粒径为40～500μm，(A2)碱添载活性炭的平均粒径为40～500μm，将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A1)酸添载活性炭的平均粒径为95～600，将(B)醛吸附剂的平均粒径记作100，(A2)碱添载活性炭的平均粒径为95～600。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体吸附剂，其满足下述中至少任一者：(A1)酸添载活性炭的通过MP法算出的细孔直径为0.4～2.0nm的细孔的细孔容积的比例相对于(A1)酸添载活性炭的通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积为75～100％，和(A2)碱添载活性炭的通过MP法算出的细孔直径为0.4～2.0nm的细孔的细孔容积的比例相对于(A2)碱添载活性炭的通过MP法和BJH法算出的细孔直径为0.4nm以上的细孔的细孔容积为75～100％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体吸附剂，其中，(A1)酸添载活性炭的比表面积为400～1300m2/g，和/或(A2)碱添载活性炭的比表面积为400～1300m2/g。
6.气体吸附片材，其包含权利要求1～5中任一项所述的气体吸附剂。
7.滤材，其包含2层以上的无纺布和气体吸附剂，其中，该气体吸附剂为权利要求1～5中任一项所述的气体吸附剂，在由2层以上的无纺布形成的1个以上的层间中的至少1个中保持该气体吸附剂。
8.空气过滤器，其具有权利要求7所述的滤材。
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