JP2022116822A - 吸着剤及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】劇物や空気中で酸化されやすい化合物を使用せずに、薬剤を水に溶解させて担体に噴霧及び/又は散布することで製造した場合にも、アルデヒド吸着性能が高い吸着剤を提供する。【解決手段】活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている、吸着剤。【選択図】なし
Description
本発明は、吸着剤及びその製造方法に関する。
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等に代表されるアルデヒド化合物は、いずれも特異な刺激臭をもつ有毒ガスであり、その有害性と臭気から効果的な除去が求められている。
従来のアルデヒド化合物の吸着剤としては、例えば、活性炭やゼオライト等の多孔質材にアルデヒド化合物と反応する化合物を担持させた吸着剤が用いられてきた。例えば、特許文献1には、飽和環状第二アミン(ピペリジン等)を多孔質担体に担持した吸着剤が提案されている。
他にも、特許文献2には、活性炭にアニリンを添着した吸着剤が記載されており、特許文献3には、活性炭素材(活性炭素繊維等)にアミノベンゼンスルホン酸及び必要に応じて芳香族アミン(トルイジン等)を添着した吸着剤が記載されており、特許文献4には、多孔質体に、炭酸アンモニウムと炭酸水素アンモニウムの少なくともどちらか一方の塩基性物質と、アミノベンゼンスルホン酸との混合物を担持した吸着剤が記載されており、特許文献5には、多孔質材料に、特定のアミン類(アミノベンゼンスルホン酸等、ただし、塩ではない)と酸類とを担持させた吸着剤が記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載の飽和環状第二アミンは、空気中で酸化されやすいため、アルデヒド化合物の除去性能の経時劣化が大きく、長時間の使用に耐えるものではないため、アルデヒド化合物の除去が求められる空気清浄機用脱臭フィルターや、キャビンエアフィルター等の脱臭フィルター等の用途には、交換の頻度が増えるために実用に耐えない。
また、特許文献2に記載のアニリンや、特許文献3に記載の芳香族アミンに関しては、アニリンは劇物であるため、アルデヒド化合物の除去が求められる空気清浄機用脱臭フィルターや、キャビンエアフィルター等の脱臭フィルター等の用途には、人体への悪影響も懸念されるために使用が困難である。
一方、アミノベンゼンスルホン酸は劇物ではなく、空気中で酸化されにくいために長時間の使用にも耐えることができ、特許文献3にも記載のように、アミノベンゼンスルホン酸を担持した吸着剤は、アルデヒド化合物に対して良好な吸着特性を示す。しかしながら、アミノベンゼンスルホン酸は水への溶解度が極めて低いため、多孔質体への添着方法として最も一般的に使用されている噴霧法での添着が困難である。
さらには、特許文献5には、アミノベンゼンスルホン酸を溶解又はエマルジョン化させた場合には吸着量が低下することが示されているため、アミノベンゼンスルホン酸を溶解又はエマルジョン化させることは想定されていない。このため、特許文献3のように、水溶性のために、アミノベンゼンスルホン酸と芳香族アミンとを反応させてアミノベンゼンスルホン酸の塩を形成したとしても、アルデヒド化合物の除去性能が劇的に劣化する。さらに、特許文献4のように、アミノスルホン酸化合物と、炭酸アンモニウムと炭酸水素アンモニウムの少なくともどちらか一方の塩基性物質とを併用しても、アミノベンゼンスルホン酸単独の場合と比較してアルデヒド化合物の除去性能が劣化してしまう。
本発明は、以上のような課題を解決しようとするものであり、劇物や空気中で酸化されやすい化合物を使用せずに、薬剤を水に溶解させて担体に噴霧及び/又は散布することで製造した場合にも、アルデヒド吸着性能が高い吸着剤を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とを併用して担持させた材料は、劇物や空気中で酸化されやすい化合物を使用しておらず、また、薬剤を水に溶解させて担体に噴霧及び/又は散布することで製造した場合にも、アルデヒド吸着性能が高いため、上記目的を達成できることを見出した。本発明者らは、さらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の構成を包含する。
項1.活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている、吸着剤。
項2.前記芳香族アミノスルホン酸化合物が、アミノベンゼンスルホン酸である、項1に記載の吸着剤。
項3.前記塩が、アルカリ金属塩又はアンモニウム塩である、項1又は2に記載の吸着剤。
項4.前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が、アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムである、項1~3のいずれか1項に記載の吸着剤。
項5.前記無機酸が、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種である、項1~4のいずれか1項に記載の吸着剤。
項6.前記無機酸の添着量が、前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩1モルに対して0.30モル以上である、項1~5のいずれか1項に記載の吸着剤。
項7.前記活性炭の表面の少なくとも一部において、前記アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持している、項1~6のいずれか1項に記載の吸着剤。
項8.アルデヒド吸着剤である、項1~7のいずれか1項に記載の吸着剤。
項9.項1~8のいずれか1項に記載の吸着剤の製造方法であって、
(1)活性炭の表面に無機酸を添着する工程、及び
(2)前記工程(1)で得られた無機酸担持活性炭の表面に芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を添着する工程
を備える、製造方法。
(1)活性炭の表面に無機酸を添着する工程、及び
(2)前記工程(1)で得られた無機酸担持活性炭の表面に芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を添着する工程
を備える、製造方法。
項10.前記工程(1)が、
(1A)前記無機酸を含む水溶液を前記活性炭に噴霧及び/又は散布する工程
であり、且つ、
前記工程(2)が、
(2A)前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液を前記無機酸担持活性炭に噴霧及び/又は散布する工程
である、項9に記載の製造方法。
(1A)前記無機酸を含む水溶液を前記活性炭に噴霧及び/又は散布する工程
であり、且つ、
前記工程(2)が、
(2A)前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液を前記無機酸担持活性炭に噴霧及び/又は散布する工程
である、項9に記載の製造方法。
項11.項1~8のいずれか1項に記載の吸着剤を用いた工業製品。
項12.項1~8のいずれか1項に記載の吸着剤を用いた脱臭フィルター。
項13.活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている吸着剤に、アルデヒド化合物を接触させる、アルデヒド化合物の吸着方法。
項14.前記活性炭の表面の少なくとも一部において、前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持している、項13に記載の吸着方法。
項15.前記アルデヒド化合物の沸点が100℃以下である、項13又は14に記載の吸着方法。
項16.活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている吸着剤の、アルデヒド化合物を吸着するための使用。
項17.前記活性炭の表面の少なくとも一部において、前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持している、項16に記載の使用。
項18.前記アルデヒド化合物の沸点が100℃以下である、項16又は17に記載の使用。
本発明によれば、劇物や空気中で酸化されやすい化合物を使用しておらず、また、薬剤を水に溶解させて担体に噴霧及び/又は散布することで製造した場合にも、アルデヒド吸着性能が高い吸着剤を提供することができる。
本明細書において、「添着」とは、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩、無機酸等の薬品を活性炭等の多孔質担体に担持することをいう。
また、本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。
また、本明細書において、数値範囲を「A~B」で示す場合、A以上B以下を意味する。
1.芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている。
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている。
このような構成を備えていることにより、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)を用いることで、劇物や空気中で酸化されやすい化合物を使用せずに、薬剤を水に溶解させて担体に噴霧及び/又は散布することで製造した場合にも、アルデヒド吸着性能を向上させることができる。
なお、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)の形状及び平均粒子径については、後述する活性炭の形状及び平均粒子径と、それぞれ同等である。
以下、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)の各成分について説明する。
(1-1)活性炭
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、活性炭を含有している。この活性炭は、後述の芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸を担持(添着)させる担体である。
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、活性炭を含有している。この活性炭は、後述の芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸を担持(添着)させる担体である。
活性炭は、ゼオライト、アルミナ等の無機系多孔質担体とは違って雑然とした細孔構造を有しているので、アルデヒド化合物のように、他の無機系多孔質担体では吸着しにくい臭気物質であっても吸着し得るサイトを備えている。また、活性炭は、自由に動く陽イオンを有していないので、添着成分である芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸との陽イオン交換(塩基交換)が発生する虞もない。
活性炭としては、種々の活性炭を使用することができる。例えば、木材、木粉、やし殻、パルプ製造時の副産物、バガス、廃糖蜜、石炭(泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭等)、無煙炭、石油蒸留残渣成分、石油ピッチ、コークス、コールタール等の植物系原料又は化石系原料;フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール樹脂、セルロイド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の各種合成樹脂;ポリブチレン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン等の合成ゴム;その他合成木材;合成パルプ等を原料とする活性炭等が挙げられる。これらのなかでは、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)を気相吸着しやすいという観点から、石炭活性炭又はやし殻活性炭が好ましく、やし殻活性炭がより好ましい。これらの活性炭は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
活性炭は、これらの原料を必要に応じて炭化又は不融化した後、賦活処理することにより得ることができる。炭化方法、不融化方法、賦活方法は、特には限定されず、慣用の方法が利用できる。例えば、賦活は、炭素原料(又はその炭化物若しくは不融化物)を賦活ガス(水蒸気、二酸化炭素等)中、500~1000℃程度で熱処理するガス賦活法、炭素原料(又はその炭化物若しくは不融化物)を賦活剤(リン酸、塩化亜鉛、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等)と混合し、300~800℃程度で熱処理する化学的賦活法等により行うことができる。
活性炭(「芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸を担持(添着)させる前の活性炭」又は「元炭」ともいう)は、市販品を使用することもできる。
活性炭の形状としては、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸を担持させやすく、またフィルター化した際に脱落しにくいため、例えば、粒状、ペレット状、繊維状、ハニカム状等から適宜採用することができる。
活性炭のBET比表面積は、600~2200m2/gが好ましく、900~2000m2/gがより好ましい。BET比表面積をこの範囲とすることにより、アルデヒド化合物の吸着性能と硬さとをよりバランスすることができる。活性炭の比表面積は、BET法により測定する。
(1-2)芳香族アミノスルホン酸化合物の塩
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が活性炭に担持(添着)している。
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が活性炭に担持(添着)している。
本発明で使用される芳香族アミノスルホン酸化合物の塩における芳香族アミノスルホン酸化合物としては、特に制限されるわけではないが、2-アミノベンゼンスルホン酸(オルタニル酸)、3-アミノベンゼンスルホン酸(メタニル酸)、4-アミノベンゼンスルホン酸(スルファニル酸)等のアミノベンゼンスルホン酸の他、2-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸、4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸等の多環式芳香族アミノスルホン酸化合物等が挙げられる。なかでも、水に対する溶解度、無機酸と組合せた際のアルデヒド化合物等の臭気物質の吸着性能等の観点から、アミノベンゼンスルホン酸が好ましい。これらの芳香族アミノスルホン酸化合物は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
本発明で使用される芳香族アミノスルホン酸化合物の塩は、単独で使用した場合には、芳香族アミノスルホン酸化合物と比較すると、アルデヒド化合物等の臭気物質の吸着性能が著しく劣化してしまう。しかしながら、この芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を無機酸と併用した場合には、意外にも、芳香族アミノスルホン酸化合物と比較しても、アルデヒド化合物等の臭気物質の吸着性能を向上させることが可能である。ここで、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩における塩としては、特に制限されるわけではないが、水に対する溶解度、無機酸と組合せた際のアルデヒド化合物等の臭気物質の吸着性能等の観点から、アルカリ金属塩又はアンモニウム塩が好ましく、水に対する溶解度及び製造上の観点から、アンモニウム塩がより好ましい。なお、アルカリ金属塩としては、特に制限はなく、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。つまり、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩としては、アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム、アミノベンゼンスルホン酸カリウム、アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム等が挙げられ、アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが好ましい。これらの芳香族アミノスルホン酸化合物の塩は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。また、これらの芳香族アミノスルホン酸化合物の塩は、公知又は市販品を用いることができる。
芳香族アミノスルホン酸化合物の塩の担持量(添着量)は、特に制限されるわけではないが、活性炭100質量部(乾燥品基準)に対して1~30質量部が好ましく、5~15質量部がより好ましい。芳香族アミノスルホン酸化合物の塩の担持量(添着量)が上記範囲内であることによって、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が活性炭の孔を埋めにくく、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)が本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)中の反応サイトに到達しやすく、後述の無機酸と併用することによるアルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能の相乗効果が得られやすい。
(1-3)無機酸
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、上記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩以外に、無機酸が活性炭に担持(添着)している。
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、上記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩以外に、無機酸が活性炭に担持(添着)している。
無機酸は、単独では、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能を有していないが、上記した芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と併用して活性炭に担持させることにより、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能を飛躍的に向上させることが可能である。
このような無機酸としては、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と組合せることにより、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質等の吸着性能が飛躍的に向上し、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩との併用による相乗効果が得られやすいうえに水に対する溶解度にも優れる観点から、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸等が好ましく、硫酸、リン酸等がより好ましい。これらの無機酸は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。また、これらの無機酸は、公知又は市販品を用いることができる。
無機酸の担持量(添着量)は、特に制限されるわけではないが、活性炭100質量部(乾燥品基準)に対して1~15質量部が好ましく、2~10質量部がより好ましい。無機酸の担持量(添着量)が上記範囲内であることによって、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が活性炭の孔を埋めにくく、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)が本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭中の反応サイトに到達しやすく、上記の芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と併用することによるアルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能の相乗効果が得られやすい。
無機酸の担持量(添着量)は、特に制限されるわけではないが、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩1モルに対して0.30モル以上が好ましく、0.50~1.80モルがより好ましく、0.70~1.10モルがさらに好ましい。無機酸の担持量(添着量)が上記範囲内であることによって、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が活性炭の孔を埋めにくく、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)が本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)中の反応サイトに到達しやすく、上記の芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と併用することによるアルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能の相乗効果が得られやすい。
(1-4)芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)において、活性炭と上記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸との間に他の成分が介在しないことが好ましく、活性炭と上記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸とが直接接するように担持(添着)されていることが好ましい。ただし、後述のように、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能の相乗効果が得られやすい観点からは、活性炭に対しては、活性炭の表面に無機酸を添着した後に、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を添着することが好ましいため、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)の構造上、活性炭の表面の少なくとも一部において、前記アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持(添着)していることが好ましい。
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)において、活性炭と上記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸との間に他の成分が介在しないことが好ましく、活性炭と上記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸とが直接接するように担持(添着)されていることが好ましい。ただし、後述のように、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能の相乗効果が得られやすい観点からは、活性炭に対しては、活性炭の表面に無機酸を添着した後に、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を添着することが好ましいため、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)の構造上、活性炭の表面の少なくとも一部において、前記アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持(添着)していることが好ましい。
以上のような本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、アルデヒド化合物等の臭気物質の吸着性能に特に優れているため、吸着剤(特にアルデヒド吸着剤)として有用である。なお、吸着対象となるアルデヒド化合物としては、吸着性能の観点から、沸点が100℃以下(特に-20~20℃)のアルデヒド化合物が好ましく、具体的には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等の炭素数1~4、特に炭素数1~2のアルデヒド化合物が好ましい。
2.芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)の製造方法
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)の製造方法(芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸の担持(添着)方法ともいう)は、前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸が前記活性炭に担持(添着)している芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭の製造方法であって、
(1)活性炭の表面に無機酸を添着する工程、及び
(2)前記工程(1)で得られた無機酸担持活性炭の表面に芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を添着する工程
を備える方法が好ましい。
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)の製造方法(芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸の担持(添着)方法ともいう)は、前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸が前記活性炭に担持(添着)している芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭の製造方法であって、
(1)活性炭の表面に無機酸を添着する工程、及び
(2)前記工程(1)で得られた無機酸担持活性炭の表面に芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を添着する工程
を備える方法が好ましい。
当該方法によれば、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能に特に優れた吸着剤(特にアルデヒド吸着剤)を得ることができる。
また、このようにして得られる本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、空気中で酸化されやすい化合物を使用していないため、繰り返し使用に耐えることができる材料である。
工程(1)において、活性炭に無機酸を担持する方法としては、
(1A)前記無機酸を含む水溶液を活性炭に噴霧及び/又は散布する方法、
(1B)前記無機酸を含む水溶液中に、活性炭を浸漬する方法、
等が挙げられる。
(1A)前記無機酸を含む水溶液を活性炭に噴霧及び/又は散布する方法、
(1B)前記無機酸を含む水溶液中に、活性炭を浸漬する方法、
等が挙げられる。
また、工程(2)において、無機酸担持活性炭に芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を担持する方法としては、
(2A)前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液を無機酸担持活性炭に噴霧及び/又は散布する方法、
(2B)前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液中に、無機酸担持活性炭を浸漬する方法、
等が挙げられる。
(2A)前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液を無機酸担持活性炭に噴霧及び/又は散布する方法、
(2B)前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液中に、無機酸担持活性炭を浸漬する方法、
等が挙げられる。
特に、添着後に乾燥することが不要であり、添着後に残存溶液の処理をすることが不要であり、簡便であり、短時間で添着できる観点からは、工程(1A)及び(2A)、つまり、噴霧及び/又は散布によって添着することが好ましい。
これらの方法により、活性炭全体に芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸を担持(添着)させることができる。また、上記のように、活性炭に対して、まず無機酸を担持(添着)させ、次いで、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を担持(添着)させるため、活性炭の表面の少なくとも一部において、前記アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持(添着)している芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭が得られやすく、アルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等)等の臭気物質の吸着性能に特に優れた吸着剤(特にアルデヒド吸着剤)を得ることができる。
また、使用する無機酸を含む水溶液及び芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液の温度は、特に制限はないが、通常、15~30℃とすることができ、担持(添着)時間は、特に制限はないが、20分~1時間とすることができる。
芳香族アミノスルホン酸化合物の塩の使用量は、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩の担持(添着)量が活性炭100質量部(乾燥品基準)に対して1~30質量部、特に5~15質量部となるように設定することが好ましい。また、無機酸の使用量は、無機酸の担持(添着)量が活性炭100質量部(乾燥品基準)に対して1~15質量部、特に2~10質量部となるように設定することが好ましい。例えば、上述の工程(1A)及び(2A)の方法で、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸を活性炭に担持(添着)させる場合、使用する無機酸を含む溶液及び芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む溶液中の無機酸及び芳香族アミノスルホン酸化合物の塩の含有量が、そのまま担持(添着)量となるので、1~15質量部の無機酸を含む溶液と、1~30質量部の芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む溶液を、100質量部の乾燥活性炭に噴霧及び/又は散布することにより、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩の担持(添着)量が活性炭100質量部(乾燥品基準)に対して1~30質量部であり、無機酸の担持(添着)量が活性炭100質量部(乾燥品基準)に対して1~15質量部である芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭が得られる。
なお、前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩及び無機酸を担持(添着)させる前に、前記活性炭を改質(熱処理)してもよい。前記改質における熱処理の各条件(温度、時間、雰囲気、装置等)については、常法にしたがって行うことができる。
3.芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)を使用した臭気物質(アルデヒド化合物等)の吸着方法
本発明の吸着方法は、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)と臭気物質(アルデヒド化合物等)とを接触させることを特徴とする。上記吸着方法によれば、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)が臭気物質(アルデヒド化合物等)を効率よく吸着するので、臭気物質(アルデヒド化合物等)を効率的に除去することができる。
本発明の吸着方法は、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)と臭気物質(アルデヒド化合物等)とを接触させることを特徴とする。上記吸着方法によれば、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)が臭気物質(アルデヒド化合物等)を効率よく吸着するので、臭気物質(アルデヒド化合物等)を効率的に除去することができる。
4.工業製品への適用
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、工業製品に配合して使用することができる。当該工業製品は、本発明を包含する。
本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)は、工業製品に配合して使用することができる。当該工業製品は、本発明を包含する。
工業製品とは、従来より広く知られている工業製品及び工業原料を指す。具体的には、塗料、接着剤、インキ、シーリング剤、紙製品、バインダー、樹脂エマルション、パルプ、木質材料、木質製品、プラスチック製品、フィルム、壁紙、建材(石膏ボード、内装材、天井材、床材等)、繊維製品、フィルター(特に空気清浄機用脱臭フィルターやキャビンエアフィルター等の脱臭フィルター等)等が挙げられる。また、これらの複合材料も工業製品に含まれる。複合材料としては、例えば、木材とプラスチックとの複合材料等が挙げられる。本発明の吸着方法では、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)が配合された上述の工業製品を、臭気物質(アルデヒド化合物等)と接触させることによって、本発明の芳香族アミノスルホン酸化合物塩担持活性炭(吸着剤)と臭気物質(アルデヒド化合物等)とが接触し、その結果臭気物質(アルデヒド化合物等)を効率よく吸着除去することができる。
工業製品としてフィルター(特に脱臭フィルター)を採用する場合、その構造としては、従来から知られている公知の構造を採用することができる。
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例の態様に限定されない。
実施例1
水15質量部に、98%硫酸5.66質量部(硫酸を5.55質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム1モルに対して1モル含有)を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、硫酸担持活性炭を得た。その後、水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、上記硫酸担持活性炭に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム及び硫酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウムが、硫酸を介して担持(添着)している。
水15質量部に、98%硫酸5.66質量部(硫酸を5.55質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム1モルに対して1モル含有)を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、硫酸担持活性炭を得た。その後、水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、上記硫酸担持活性炭に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム及び硫酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウムが、硫酸を介して担持(添着)している。
実施例2
水15質量部に、85%リン酸2.35質量部(リン酸を2質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して0.35モル含有)を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、リン酸担持活性炭を得た。その後、水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、上記リン酸担持活性炭に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
水15質量部に、85%リン酸2.35質量部(リン酸を2質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して0.35モル含有)を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、リン酸担持活性炭を得た。その後、水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、上記リン酸担持活性炭に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
比較例1
水300質量部に、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部及び4-アミノベンゼンスルホン酸10質量部を仕込み(液温は25℃)、1時間攪拌後に濾過及び乾燥を行い、4-アミノベンゼンスルホン酸が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。なお、4-アミノベンゼンスルホン酸は水への溶解度が低いために水を大量に使用しており、それでもなお溶解しないために噴霧ではなく浸漬により担持(添着)させた。
水300質量部に、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部及び4-アミノベンゼンスルホン酸10質量部を仕込み(液温は25℃)、1時間攪拌後に濾過及び乾燥を行い、4-アミノベンゼンスルホン酸が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。なお、4-アミノベンゼンスルホン酸は水への溶解度が低いために水を大量に使用しており、それでもなお溶解しないために噴霧ではなく浸漬により担持(添着)させた。
比較例2
水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウムが担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。
水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸ナトリウムが担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。
比較例3
水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸10質量部及び炭酸水素アンモニウム4.56質量部を混合し、得られた液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸及び炭酸水素アンモニウムが担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。
水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸10質量部及び炭酸水素アンモニウム4.56質量部を混合し、得られた液(液温は25℃)を、BET比表面積1000m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸及び炭酸水素アンモニウムが担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。
試験例1:アセトアルデヒド流通試験
25℃に保たれた恒温層内に、図1に示す装置を設置した。具体的には、吸着剤F(実施例1~2及び比較例1~3で得た吸着剤)を内径20mmのカラムGに20mmの高さで充填した。また、マスフローコントローラBにより流量を制御しながら、コンプレッサAにより空気を水が充填された水蒸気発生瓶Cに供給して得られる相対湿度60%の空気と、アセトアルデヒドガスボンベDから供給されるアセトアルデヒドガスとを、混合瓶Eにおいて混合して20ppmの試験ガスを形成した。このガスを流量:2L/minの条件で24時間(いずれの吸着剤においても破過に至るまでの十分な時間)流通し、出口ガス濃度をガスクロマトグラフにて測定、破過曲線からアセトアルデヒド平衡吸着容量を求めた。
25℃に保たれた恒温層内に、図1に示す装置を設置した。具体的には、吸着剤F(実施例1~2及び比較例1~3で得た吸着剤)を内径20mmのカラムGに20mmの高さで充填した。また、マスフローコントローラBにより流量を制御しながら、コンプレッサAにより空気を水が充填された水蒸気発生瓶Cに供給して得られる相対湿度60%の空気と、アセトアルデヒドガスボンベDから供給されるアセトアルデヒドガスとを、混合瓶Eにおいて混合して20ppmの試験ガスを形成した。このガスを流量:2L/minの条件で24時間(いずれの吸着剤においても破過に至るまでの十分な時間)流通し、出口ガス濃度をガスクロマトグラフにて測定、破過曲線からアセトアルデヒド平衡吸着容量を求めた。
結果を表1に示す。
実施例1~2及び比較例1から、芳香族アミノスルホン酸の塩と無機酸が担持(添着)された吸着剤は、芳香族アミノスルホン酸単体を担持(添着)させた吸着剤よりも、アセトアルデヒド吸着性能が著しく向上していることが理解できる。
また、実施例1及び比較例2から、無機酸を加えることで芳香族アミノスルホン酸の塩単体よりも著しく性能が向上していることも理解できる。
また、実施例1~2及び比較例3から、過去に報告されているアミノベンゼンスルホン酸及び炭酸水素アンモニウム混合物を担持(添着)させた吸着剤と比較しても、アセトアルデヒド吸着性能が著しく向上していることが理解できる。
実施例3
水15質量部に、85%リン酸2.35質量部(リン酸を2質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して0.35モル含有)を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1500m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、リン酸担持活性炭を得た。その後、水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、上記リン酸担持活性炭に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
水15質量部に、85%リン酸2.35質量部(リン酸を2質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して0.35モル含有)を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、BET比表面積1500m2/gの活性炭(大阪ガスケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭)100質量部に噴霧添着させ(添着時間30分)、リン酸担持活性炭を得た。その後、水15質量部に4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム10質量部を溶解し、得られた溶液(液温は25℃)を、上記リン酸担持活性炭に噴霧添着させ(添着時間30分)、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
実施例4
リン酸を2.35質量部ではなく、4.71質量部(リン酸を4質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して0.71モル含有)としたこと以外は実施例3と同様に、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
リン酸を2.35質量部ではなく、4.71質量部(リン酸を4質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して0.71モル含有)としたこと以外は実施例3と同様に、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
実施例5
リン酸を2.35質量部ではなく、7.06質量部(リン酸を6質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して1.06モル含有)としたこと以外は実施例3と同様に、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
リン酸を2.35質量部ではなく、7.06質量部(リン酸を6質量部含有;4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム1モルに対して1.06モル含有)としたこと以外は実施例3と同様に、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウム及びリン酸の双方が担持(添着)した活性炭(吸着剤)を得た。得られた吸着剤は、活性炭の表面の少なくとも一部において、4-アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムが、リン酸を介して担持(添着)している。
試験例2:アセトアルデヒド流通試験
25℃に保たれた恒温層内に、図1に示す装置を設置した。具体的には、吸着剤F(実施例3~5及び比較例1で得た吸着剤)を内径20mmのカラムGに20mmの高さで充填した。また、マスフローコントローラBにより流量を制御しながら、コンプレッサAにより空気を水が充填された水蒸気発生瓶Cに供給して得られる相対湿度60%の空気と、アセトアルデヒドガスボンベDから供給されるアセトアルデヒドガスとを、混合瓶Eにおいて混合して20ppmの試験ガスを形成した。このガスを流量:2L/minの条件で24時間(いずれの吸着剤においても破過に至るまでの十分な時間)流通し、出口ガス濃度をガスクロマトグラフにて測定、破過曲線からアセトアルデヒド平衡吸着容量を求めた。
25℃に保たれた恒温層内に、図1に示す装置を設置した。具体的には、吸着剤F(実施例3~5及び比較例1で得た吸着剤)を内径20mmのカラムGに20mmの高さで充填した。また、マスフローコントローラBにより流量を制御しながら、コンプレッサAにより空気を水が充填された水蒸気発生瓶Cに供給して得られる相対湿度60%の空気と、アセトアルデヒドガスボンベDから供給されるアセトアルデヒドガスとを、混合瓶Eにおいて混合して20ppmの試験ガスを形成した。このガスを流量:2L/minの条件で24時間(いずれの吸着剤においても破過に至るまでの十分な時間)流通し、出口ガス濃度をガスクロマトグラフにて測定、破過曲線からアセトアルデヒド平衡吸着容量を求めた。
結果を表2に示す。
実施例3~5及び比較例1から、芳香族アミノスルホン酸の塩1モルに対して、無機酸が0.30モル以上添着されている場合、芳香族アミノスルホン酸担体を担持(添着させた)吸着剤と比較してアセトアルデヒド吸着性能が著しく向上していることが理解できる。
A コンプレッサ
B マスフローコントローラ
C 水蒸気発生瓶
D アセトアルデヒドガスボンベ
E 混合瓶
F 吸着剤
G カラム
H フロートメータ
B マスフローコントローラ
C 水蒸気発生瓶
D アセトアルデヒドガスボンベ
E 混合瓶
F 吸着剤
G カラム
H フロートメータ
Claims (15)
- 活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている、吸着剤。
- 前記芳香族アミノスルホン酸化合物が、アミノベンゼンスルホン酸である、請求項1に記載の吸着剤。
- 前記塩が、アルカリ金属塩又はアンモニウム塩である、請求項1又は2に記載の吸着剤。
- 前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が、アミノベンゼンスルホン酸アンモニウムである、請求項1~3のいずれか1項に記載の吸着剤。
- 前記無機酸が、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~4のいずれか1項に記載の吸着剤。
- 前記無機酸の添着量が、前記アミノスルホン酸化合物の塩1モルに対して0.30モル以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の吸着剤。
- 前記活性炭の表面の少なくとも一部において、前記アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持している、請求項1~6のいずれか1項に記載の吸着剤。
- アルデヒド吸着剤である、請求項1~7のいずれか1項に記載の吸着剤。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の吸着剤の製造方法であって、
(1)活性炭の表面に無機酸を添着する工程、及び
(2)前記工程(1)で得られた無機酸担持活性炭の表面に芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を添着する工程
を備える、製造方法。 - 前記工程(1)が、
(1A)前記無機酸を含む水溶液を前記活性炭に噴霧及び/又は散布する工程
であり、且つ、
前記工程(2)が、
(2A)前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩を含む水溶液を前記無機酸担持活性炭に噴霧及び/又は散布する工程
である、請求項9に記載の製造方法。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載の吸着剤を用いた工業製品。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の吸着剤を用いた脱臭フィルター。
- 活性炭に対して、芳香族アミノスルホン酸化合物の塩と無機酸とが担持されている吸着剤に、アルデヒド化合物を接触させる、アルデヒド化合物の吸着方法。
- 前記活性炭の表面の少なくとも一部において、前記芳香族アミノスルホン酸化合物の塩が、前記無機酸を介して担持している、請求項13に記載の吸着方法。
- 前記アルデヒド化合物の沸点が100℃以下である、請求項13又は14に記載の吸着方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115739008A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-07 | 山东东华科技有限公司 | 一种赤泥制备VOCs吸附剂的工艺及制备*** |
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2021
- 2021-01-29 JP JP2021013206A patent/JP2022116822A/ja active Pending
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN115739008A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-07 | 山东东华科技有限公司 | 一种赤泥制备VOCs吸附剂的工艺及制备*** |
CN115739008B (zh) * | 2022-12-08 | 2024-06-04 | 山东东华科技有限公司 | 一种赤泥制备VOCs吸附剂的工艺及制备*** |
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