JP2021159411A - 消臭方法及び消臭装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、活性炭などの吸着剤は、水洗いすることで消臭性能を一部回復させることができるが、十分な消臭性能を発現させることはできないため、交換が必要となる。
まず、本実施形態に係る消臭方法について説明する。
そして、ミセルが形成された界面活性剤溶液に、シリカ源を添加する。
また、界面活性剤が形成するミセルは、ミセル表面にシリカ源を静電気的に集積させる分子鋳型として機能する。このことに鑑みると、シリカ源1モルに対して、0.01〜5.0モルの界面活性剤を添加するのが好ましく、より好ましくは0.05〜1.0モルである。
なお、シリカ源としてケイ酸ナトリウムを単独で又は併用して用いる場合、界面活性剤溶液について、200℃以下で20〜2時間、加熱還流する操作をする。
例えば、縮合触媒として塩基性水溶液を添加し、攪拌することにより、シリカ源を縮合させることができる。攪拌は、例えば、1時間以上行う。塩基性水溶液の添加により、ミセルの表面に集積したシリカ源が脱水縮合し、シリカの壁を形成する。
なお、焼成は、界面活性剤の分解温度以上で行い、好ましくは、400〜600℃で焼成する。
なお、近年、自動車にあっても、前述した活性種を利用した空気清浄機能を装備するものが知られているが、そのような装備を備えた自動車の車室内において、シリカ細孔壁のシロキサン結合中に金属原子Mが導入されたメソポーラスシリカを内装材の表面に担持させ、上記と同様にして本実施形態を適用できるのは、いうまでもない。
これに対して、本実施形態にあっては、臭気物質がメソポーラスシリカの細孔にトラップされ、化学吸着されるまでに要する時間が短く、速効性に優れた消臭性能を繰り返し発現することができる。そして、再生処理に際しては、共存させる活性種の濃度などの諸条件を適宜調整することによって、シリカ細孔壁のシロキサン結合中に導入された金属原子Mと臭気物質との化学結合を切断するとともに、臭気物質を分解することもできる。
一方、活性種と共存させて、臭気物質との化学結合を切断して、臭気物質を離脱させる際には、元の白色又は薄水色に戻る色調の変化で、再生処理の進行を目視で確認することもできる。
次に、本実施形態に係る消臭装置について説明する。
図1は、本実施形態に係る消臭装置の一例を示す説明図である。
マイクロメリティックス社製フローソーブII2300形を使用し、1点法で液体窒素温度にて、比表面積を測定した。
スガ試験機株式会社製SMカラーコンピューター(SM−4)を用いてL*値、a*値、b*値を測定した。明度はL*値、彩度は√(a*2+b*2)で算出した。明度は数値が大きいほど白色であることを示す。彩度は数字が小さいほど無彩色であることを示す。
試料約50mgを精確に量りとり、4mlの塩酸で溶解した後に、水溶液中の銅及びアルミニウム濃度をThermo Scientific社製のICP−OESにて測定した。塩酸で処理することにより、メソポーラスシリカに含まれる銅及びアルミニウムは、シリカの骨格内に取り込まれている成分の全て塩酸に溶解するものと考えられる。そこで、測定結果に基づき、メソポーラスシリカ中に存在する銅の全含有量及びアルミニウムの全含有量を、それぞれ「銅含有量」及び「アルミニウム含有量」として算出した。
直径10mmのテフロン(登録商標)チューブ内部に各消臭剤40mgを担持させたシリカウールを充填して消臭剤サンプルチューブを作成した。パーミエーターを使用して14ppmの濃度の硫化水素を連続的に発生させ、パーミエーターの硫化水素ガス発生口に作製した消臭剤サンプルチューブを転結して試験を開始した。消臭剤サンプルチューブ出口から排出されるガスを3分後に500ml採取して、検知管にて硫化水素濃度を計測した。この計測は硫化水素濃度が7ppm未満になった時点で試験終了とした、7ppm未満になるまでの試験時間と硫化水素量を用いて、消臭剤1gあたりの消臭容量mg/gを算出した。
直径10mmのテフロン(登録商標)チューブ内部に各消臭剤40mgを担持させたシリカウールを充填して消臭剤サンプルチューブを作成した。パーミエーターを使用して90ppmの濃度のアンモニアを連続的に発生させ、パーミエーターのアンモニアガス発生口に作製した消臭剤サンプルチューブを転結して試験を開始した。消臭剤サンプルチューブ出口から排出されるガスを3分後に500ml採取して、検知管にて硫化水素濃度を計測した。この計測はアンモニア濃度が50ppm以上になった時点で試験終了とした、50ppm以上になるまでの試験時間とアンモニア量を用いて、消臭剤1gあたりの消臭容量mg/gを算出した。
パーミエーターを使用して12ppmの濃度の硫化水素を連続的に発生させ、各消臭剤を0.5g〜1g充填したナスフラスコに流量1L/分で硫化水素を48時間以上吹き付けて破過させた。この処理を「硫化水素破過処理」とした。硫化水素破過処理の程度は、硫化水素吸着試験にて、破過直後の消臭剤の消臭容量が破過前の消臭剤の消臭容量に対して80%以上減少していることを確認した。足りない場合は、上記破過処理をもう一度実施することとした。
パーミエーターを使用して90ppmの濃度のアンモニアを連続的に発生させ、各消臭剤を0.5g〜1g充填したナスフラスコに流量1L/分でアンモニアを48時間以上吹き付けて破過させた。この処理を「アンモニア破過処理」とした。アンモニア破過処理の程度は、アンモニア吸着試験にて、破過直後の消臭剤の消臭容量が破過前の消臭剤の消臭容量に対して80%以上減少していることを確認した。足りない場合は、上記破過処理をもう一度実施することとした。
未処理、硫化水素破過処理後、及びアンモニア破過処理後の各消臭剤をプレシャーレに広げて、オゾン発生装置(岩崎電気株式会社製:OC−250615−D−A)を用いて、166ppmのオゾンと各消臭剤を60分間共存させて、オゾンによる処理を実施した。処理後の各消臭剤を硫化水素の吸着試験を実施し、「オゾンによる処理後の消臭容量」を得た。
未処理、硫化水素破過処理後、及びアンモニア破過処理後の各消臭剤を不織布製の小袋に収容し、各消臭剤を含む小袋とヒドロキシラジカル発生装置(パナソニック株式会社製:MS−DM10−M)から発生したヒドロキシラジカルとを共存させて、ヒドロキシラジカルによる処理を実施した。処理後の各消臭剤を硫化水素の吸着試験を実施し、「ヒドロキシラジカルによる処理後の消臭容量」を得た。
溶媒としての水に、界面活性剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、銅塩として塩化銅、アルミニウム塩として塩化アルミニウムを加え、100℃で1時間攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、ミセルが形成された溶液に、シリカ源としてテトラエトキシシランを加え、均一になるまで攪拌した。次に、添加直後のpHが9となるように、縮合触媒として水酸化ナトリウムを加え、室温で20時間攪拌した。各化合物の添加量は、テトラエトキシシラン1モルに対して、それぞれ以下の量とした。
・ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド:0.225モル
・塩化銅:0.0204モル
・塩化アルミニウム:0.0482モル
・水:125モル
・水酸化ナトリウム:0.195モル
溶媒としての水に、界面活性剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、アルミニウム塩として塩化アルミニウムを加え、100℃で1時間攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、ミセルが形成された溶液に、シリカ源としてテトラエトキシシランを加え、均一になるまで攪拌した。次に、添加直後のpHが9となるように、縮合触媒として水酸化ナトリウムを加え、室温で20時間攪拌した。各化合物の添加量は、テトラエトキシシラン1モルに対して、それぞれ以下の量とした。
・ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド:0.225モル
・塩化アルミニウム:0.0482モル
・水:125モル
・水酸化ナトリウム:0.195モル
溶媒としての水に、界面活性剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、マンガン塩として塩化マンガン、アルミニウム塩として塩化アルミニウムを加え、100℃で1時間攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、ミセルが形成された溶液に、シリカ源としてテトラエトキシシランを加え、均一になるまで攪拌した。次に、添加直後のpHが9となるように、縮合触媒として水酸化ナトリウムを加え、室温で20時間攪拌した。各化合物の添加量は、テトラエトキシシラン1モルに対して、それぞれ以下の量とした。
・ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド:0.225モル
・塩化マンガン:0.0102モル
・塩化アルミニウム:0.0241モル
・水:125モル
・水酸化ナトリウム:0.195モル
溶媒としての水に、界面活性剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、コバルト塩として塩化コバルト、アルミニウム塩として塩化アルミニウムを加え、100℃で1時間攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、ミセルが形成された溶液に、シリカ源としてテトラエトキシシランを加え、均一になるまで攪拌した。次に、添加直後のpHが9となるように、縮合触媒として水酸化ナトリウムを加え、室温で20時間攪拌した。各化合物の添加量は、テトラエトキシシラン1モルに対して、それぞれ以下の量とした。
・ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド:0.225モル
・塩化コバルト:0.0242モル
・塩化アルミニウム:0.0528モル
・水:125モル
・水酸化ナトリウム:0.195モル
溶媒としての水に、界面活性剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、鉄塩として塩化鉄(III)、アルミニウム塩として塩化アルミニウムを加え、100℃で1時間攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、ミセルが形成された溶液に、シリカ源としてテトラエトキシシランを加え、均一になるまで攪拌した。次に、添加直後のpHが9となるように、縮合触媒として水酸化ナトリウムを加え、室温で20時間攪拌した。各化合物の添加量は、テトラエトキシシラン1モルに対して、それぞれ以下の量とした。
・ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド:0.225モル
・塩化鉄:0.0110モル
・塩化アルミニウム:0.0240モル
・水:125モル
・水酸化ナトリウム:0.195モル
製造例1で得たメソポーラスシリカ「TB−2」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施し、吸着試験にて破過処理の程度を確認した。更に、オゾン処理を行った後、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、破過処理後及びオゾン処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例1で得たメソポーラスシリカ「TB−2」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施し、吸着試験にて破過処理の程度を確認した。更に、ヒドロキシラジカル処理を行った後、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、破過処理後及びヒドロキシラジカル処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例1で得たメソポーラスシリカ「TB−2」を用いて、硫化水素での破過処理とオゾン処理の処理を2回繰り返して実施した。2回繰り返し処理後に硫化水素での吸着試験を行い、「2回繰り返し再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示す。
また、破過処理後及び2回繰り返し再生処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例1で得たメソポーラスシリカ「TB−2」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施し、吸着試験にて破過処理の程度を確認した。更に、低濃度オゾン処理を行った後、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、破過処理後及び低濃度オゾン処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例2で得たメソポーラスシリカ「CB−16」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施し、吸着試験にて破過処理の程度を確認した。更に、オゾン処理を行った後、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、破過処理後及びオゾン処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例3で得たメソポーラスシリカ「B−301」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施し、吸着試験にて破過処理の程度を確認した。更に、オゾン処理を行った後、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、破過処理後及びオゾン処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例4で得たメソポーラスシリカ「CB−16」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施し、吸着試験にて破過処理の程度を確認した。更に、オゾン処理を行った後、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、破過処理後及びオゾン処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例1で得たメソポーラスシリカ「TB−2」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施せずに、オゾン処理を行った後、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、オゾン処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
製造例1で得たメソポーラスシリカ「TB−2」を用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「初期の消臭容量」を得た。次に、硫化水素での破化処理を実施し、吸着試験にて破過処理の程度を確認した。更に、破過処理後のメソポーラスシリカを0.1重量%になるように水で調整し、マグネチックスターラーにて300rpm2時間攪拌して水洗い処理を実施し、吸引ろ過にてメソポーラスシリカを回収し、65℃2時間乾燥を行った。水洗い処理後のメソポーラスシリカを用いて、硫化水素での吸着試験を実施し、「再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表2に示した。
また、破過処理後及びオゾン処理後の分光測色を行い、呈色変化を確認した。結果を表3に示した。
臭気をアンモニアに変更した以外は、実施例1と同様に実施した。結果を表4と表5に示した。
臭気をアンモニアに変更した以外は、実施例2と同様に実施した。結果を表4と表5に示した。
製造例1で得たメソポーラスシリカ「TB−2」を用いて、アンモニアでの破過処理とオゾン処理の処理を2回繰り返して実施した。2回繰り返し処理後にアンモニアでの吸着試験を行い、「2回繰り返し再生処理後の消臭容量」を得た。結果を表4と表5に示した。
臭気をアンモニアに変更した以外は、実施例4と同様に実施した。結果を表4と表5に示した。
製造例2で得たメソポーラスシリカ「TCB−1」を用いた以外は、実施例8と同様に実施した。結果を表4と表5に示した。
臭気をアンモニアに変更した以外は、参考例1と同様に実施した。結果を表4と表5に示した。
臭気をアンモニアに変更した以外は、比較例1と同様に実施した。結果を表4と表5に示した。
Claims (7)
- シリカ細孔壁のシロキサン結合中に金属原子が導入されたメソポーラスシリカを吸着剤として用いて、
前記金属原子が臭気物質に結合する化学吸着によって消臭性能を発現させ、
活性種と共存させることにより、前記金属原子と前記臭気物質との化学結合を切断して、前記金属原子から前記臭気物質を離脱させることによって、繰り返し消臭性能を発現させることを特徴とする消臭方法。 - 活性種と共存させることにより、前記金属原子と前記臭気物質との化学結合を切断するとともに、前記臭気物質を分解する請求項1に記載の消臭方法。
- 前記活性種が、ヒドロキシラジカル、スーパーオキサイド、一酸化窒素ラジカル、酸素ラジカル又はオゾンである請求項1又は2に記載の消臭方法。
- ヒドロキシラジカル、スーパーオキサイド、一酸化窒素ラジカル、酸素ラジカルからなる群から選択される少なくとも一種のラジカルを含むマイナスに帯電している帯電微粒子水と共存させることにより、前記金属原子と前記臭気物質との化学結合を切断するとともに、前記臭気物質を離脱又は分解する請求項1〜3のいずれか一項に記載の消臭方法。
- 前記金属原子が銅、マンガン、鉄、及び亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種である請求項1〜4のいずれか一項に記載の消臭方法。
- シリカ細孔壁のシロキサン結合中に金属原子が導入されたメソポーラスシリカを担持し、前記金属原子が臭気物質に結合する化学吸着によって消臭性能を発現する消臭部と、
活性種を生成する活性種生成部と
を備え、
前記活性種生成部から生成された活性種と共存させることにより、前記金属原子と前記臭気物質との化学結合を切断して、前記金属原子から前記臭気物質を離脱又は分解させることによって繰り返し消臭性能を発現することを特徴とする消臭装置。 - 前記メソポーラスシリカが、前記金属原子が前記臭気物質に結合する化学吸着により呈色反応を示し、
前記消臭部が、該呈色反応を測定する色変化測定部を備え、
前記活性種生成部が、前記色変化測定部の測定結果に応じて、前記活性種生成部から生成された活性種を選択的に共存させることを特徴とする請求項6に記載の消臭装置。
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