JP3134330B2 - 空気の浄化剤及びその製造方法 - Google Patents

空気の浄化剤及びその製造方法

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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気中のハロゲン化物や
硫酸等の酸性成分を除去する空気の浄化剤とその製造方
法に係り、特に活性炭にアルカリ成分を担持する際の強
度低下や割れの発生の少ない空気浄化剤及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】空気中のフッ化水素、塩化水素、二酸化
硫黄等の酸性ガスは、絵画等の美術品の退色、通信設
備、電子機器等の部品の腐食等の問題を起こす。さら
に、半導体の製造工程等では、クリーンルーム内におい
て洗浄やエッチング等でフッ化水素、塩化水素等を使用
している。従来、クリーンルームでは、このような薬品
等の漏れによる装置の損傷やHEPAフィルタの損傷を
防止するため、ガスを除去するガス吸収フィルタが設置
されている。
【0003】すなわち、フッ化水素ガスはHEPAフィ
ルタに接触すると、フィルタを構成するガラス繊維を腐
食させ、ガラス内に含まれるボロン化合物の極微粒子を
放出する危険性があり、ボロン化合物はシリコン半導体
のウエハに付着し、LSLの性能や歩留りを悪くする。
このため、フッ化水素を効果的に除去するためのガス吸
収フィルタが必要となる。したがって、フッ化水素等の
酸性ガスを空気中から除去することが種々の分野で大き
な課題となっている。
【0004】これらの空気中の酸性ガスを除去する方法
としては、KMnO4 とベントナイトとの混練成形物
(特公昭52−152661号公報)や活性炭、さら
に、活性炭にKOHを担持した浄化剤を用いることが知
られている。しかし、これらの浄化剤はいずれも円柱状
や活性炭の破砕物であり、通風時の圧力損失が高く、通
風動力が大きい欠点があった。
【0005】このような欠点を解決するため、格子状構
造に成形した活性炭や、格子状構造の活性炭にKOH等
のアルカリを担持する方法が考えられている。アルカリ
成分を活性炭に担持する方法としては、活性炭をアルカ
リに溶解した液に浸漬後、水切りし、乾燥する方法が採
用されている。このような手段によって、低圧損で、空
気中の酸性ガスを効率良く除去できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、活性炭にKO
Hを担持したものは脆くなり、特に格子状構造に成形さ
れた活性炭の場合には製造時にひび割れが生じたり、割
れてしまうなどの問題点があった。本発明の目的は、上
記した従来技術の課題を解決し、空気中のHF、HC
l、SO2 等の有害ガスの除去性能に優れ、かつ、活性
炭へのアルカリの担持の際に強度が低下しない空気の浄
化剤及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、格子状活性炭成形物をカリウムの炭酸塩溶
液に浸漬した後、水切りし、乾燥温度が70〜100℃
の範囲から選んだ所定の最高温度になるまで徐々に昇温
し、前記最高温度で加熱乾燥させて、前記格子状活性炭
成形物にカリウムの炭酸塩を担持させたことを特徴とす
る。また、本発明は前記目的を達成するために、格子状
活性炭成形物をカリウムの炭酸塩溶液に浸漬した後、水
切りし、乾燥温度が70〜100℃の範囲から選んだ所
定の最高温度になるまで徐々に昇温すると共に、前記格
子状活性炭成形物の水分含有率が10%以下になるまで
前記最高温度で加熱乾燥させることを特徴とする。
【0008】本発明において、アルカリ金属の炭酸塩と
しては、特に、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが用いら
れるが、ナトリウム塩は溶解度(490g/l.so
l)が低いため高濃度に活性炭に担持できないのでカリ
ウム塩(900g/l.sol)の方が好適である。ま
た、カリウムの炭酸塩としてはK2 CO3 、KHCO3
等が好適に用いられる。
【0009】活性炭を含浸液のK2 CO3 等の炭酸塩の
濃度は濃い方が高濃度に活性炭に担持できるが、あまり
濃度が濃いと粘性が高くなり活性炭の細孔に溶液が浸入
しないため、K2 CO3 等の炭酸塩の溶液の濃度は30
0〜700g/l.好ましくは450〜500g/l.
が好適である。本発明において、活性炭としては椰子
殻、石炭などを不活性ガス雰囲気中で加熱し、炭化処理
を行ったものや、これを、さらに、水蒸気賦活して比表
面積を増加させたものが好適に用いられる。
【0010】活性炭へのK2 CO3 等の炭酸塩の担持方
法としては、活性炭をK2 CO3 等の炭酸塩の溶液に浸
漬し後、水切りし、加熱乾燥する。この場合、活性炭は
水分の吸収によって膨張し、乾燥時に収縮するため、活
性炭の応力がかかり、ヒビ割れが生じる。そこで、活性
炭の急激な収縮を防止するため、活性炭の乾燥温度は徐
々に増加させることが望ましく、例えば、20℃つづ2
時間おきに昇温し、活性炭各部の温度分布を均一にして
歪みを生じさせないように乾燥するのが好適である。特
に、空気浄化剤の水分含有率は、10%以下にすること
が望ましい。この理由は、空気浄化剤中の水分量を多す
ぎると、水が空気浄化剤の細孔中に残留し、この細孔内
への酸性ガスの進入が妨害されるためである。したがっ
て、空気浄化剤の水分含有率を10%以下とするために
は、最終的には乾燥温度を80℃×2時間とすることが
望ましい。
【0011】
【作用】本発明によれば、カリウムの炭酸塩の溶液を格
子状活性炭成形物に担持した後、乾燥する際に発熱反応
が起こらず、活性炭の結合の破壊がなく、かつ、活性炭
の炭素の一部の燃焼することがなく強度低下を防止でき
る。本発明の空気浄化剤のこのような作用を図面に基づ
いて説明する。図1において(a)椰子殻活性炭を原料
とした破砕炭を水に含浸したもの、(b)石炭を原料と
した破砕炭を水に含浸したもの、(c)椰子殻活性炭を
原料とした格子状活性炭を水に含浸したもののそれぞれ
の示差熱測定結果を示している。
【0012】図2において、(d)椰子殻活性炭を原料
とした破砕炭をKOH溶液に含浸したもの、(e)石炭
を原料とした破砕炭をKOH溶液に含浸したもの、
(f)椰子殻活性炭を原料とした格子状活性炭をKOH
溶液に含浸したもののそれぞれの示差熱測定結果を示し
ている。図3において、(g)椰子殻活性炭を原料とし
た破砕炭をNaOH溶液に含浸したもの、(h)石炭を
原料とした破砕炭をK2 CO3 溶液に含浸したもの、
(i)椰子殻活性炭を原料とした格子状活性炭をKHC
3 溶液に含浸したもののそれぞれの示差熱測定結果を
示している。
【0013】図1から、(a)〜(c)のいずれも発熱
が認められず、したがって、活性炭のみに水を含浸した
場合には発熱反応が認められないことを示している。ま
た、図2から、椰子殻活性炭を原料とした格子状活性炭
をKOH溶液に含浸したもの(f)では、80℃付近よ
り発熱反応が始まり、120℃付近に発熱のピークが認
められる。さらに、図3から椰子殻活性炭を原料とした
破砕炭をNaOH溶液に含浸したもの(g)は、120
℃付近で顕著に発熱する傾向が認められるが、石炭を原
料とした破砕炭をK2 CO3 溶液に含浸したもの(h)
及び椰子殻活性炭を原料とした格子状活性炭をKHCO
3溶液に含浸したもの(i)は、いずれも発熱量は極め
て僅かである。
【0014】このように、NaOH、KOH等のアルカ
リ金属の水酸化物を含浸させた活性炭は、乾燥時に活性
炭に含まれるH、N、O等の揮発分が水酸化物と反応し
て発熱、燃焼し、活性炭の結合が破壊され、さらに、こ
の燃焼により活性炭の炭素の一部も燃焼するものとみら
れる。しかし、本発明のようにカリウム等のアルカリ金
属の炭酸塩を含浸させた活性炭は、上記したような発熱
反応がなく、担持による活性炭の強度低下は起こらな
い。
【0015】
【実施例】格子状に成形した活性炭をK2 CO3 7規定
溶液に含浸した後、脱水、乾燥した。乾燥条件は、10
〜20℃づつ2時間毎に昇温し、最高温度70℃、80
℃、90℃、100℃で、それぞれ4時間乾燥した。最
高温度100℃まで昇温した場合について、雰囲気温度
と活性炭内部の温度の経時変化を図4に示す。なお、活
性炭内部の温度は活性炭内部に熱電対を挿入して測定し
た。図4から明らかなように雰囲気温度と活性炭内部温
度はほぼ同等であり、したがって、活性炭の発熱は認め
られないことが判明した。
【0016】次に格子状に成形した活性炭をK2 CO3
7規定溶液に含浸した後、脱水、乾燥した活性炭につい
て、クラックの発生頻度を図6に示してしている。クラ
ック発生頻度は、試料数50個で測定した。図6から明
らかなように、水酸化カリウムを含浸した活性炭に比較
し、クラックの発生頻度が極めて少なく、水含浸の活性
炭とほぼ同等のクラックの発生頻度をしている。
【0017】比較例比較のため、実施例と同じ格子状に
成形した活性炭をKOH7規定溶液に浸漬した後、脱
水、乾燥した。乾燥条件は、10〜20℃づつ2時間毎
に昇温し、最高温度60℃、70℃、80℃、85℃
で、それぞれ4時間乾燥した。最高温度85℃まで昇温
した場合について、雰囲気温度と活性炭内部の温度の経
時変化を図5に示す。図5から明らかなようにいずれの
温度の場合も、活性炭内部温度は雰囲気温度よりも高く
なり、80℃を超えると、活性炭が発火している。した
がって、活性炭の発熱が生じることを示している。
【0018】このような活性炭の発熱によって、実施例
と同じ格子状に成形した活性炭をKOH7規定溶液に浸
漬した後、脱水、乾燥した活性炭は、図6から明らかな
ようにクラックの発生頻度が極めて多くなっているもの
とみられる。次に本発明の空気浄化剤を用いた格子構造
状活性炭の例を図7、図8に示す。図7において、活性
炭40は全体として直方体状に形成されており、かつ、
多数の貫通した格子状孔42を有し、格子孔42は例え
ば、開口径l=0.7〜1.2mm、壁厚t=0.2〜
0.4mmで構成されている。なお、活性炭40は、格
子状に限らず、ハニカム状構造でもよい。
【0019】このように構成された活性炭40は、図7
に示すように発泡スチロール性中枠44内に複数個整列
して配置されている。各活性炭40の間にはポリエステ
ル繊維製緩衝材46が配置されており、活性炭40同士
が直接接触しないようになっている。これにより、活性
炭40同士の接触によって生じる微粒子の発生を防止で
きる。更に、活性炭40の上面、下面にはポリエステル
繊維製保護シート48、50が設けられている。
【0020】更に、このように構成された活性炭40に
は、下枠52、下側エキスパンドメタル54、粗フィル
タ56、上側エキスパンドメタル58、上枠60が重ね
られ、ボルト62に一体にされてガス吸収フィルタを構
成している。このようなガス吸収フィルタを、例えば、
半導体製造設備におけるクリーンルーム内の清浄作業域
周囲の天井のHEPAフィルタの送風経路をなす循環通
路入口に設置すると、粒状活性炭を使用したガス吸収フ
ィルタに比較して圧力損失が少なく、かつ、活性炭同士
の接触による発塵が少なくなると共にフッ化水素等の酸
性ガスを精度よく吸収除去することができるため、HE
PAフィルタの損傷を防止でき、ボロン化合物等がシリ
コン半導体ウエハに付着することを未然に防ぐことが可
能となる。利点がある。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、格子状活
性炭成形物をカリウムの炭酸塩溶液に浸漬した後、水切
りし、乾燥温度が70〜100℃の範囲から選んだ所定
の最高温度になるまで徐々に昇温し、前記最高温度で加
熱乾燥させて、前記格子状活性炭成形物にカリウムの炭
酸塩を担持させたので、空気の浄化に有効な成分を担持
した強固な活性炭成形体を得ることができ、空気浄化剤
の使用時における発塵量を抑制し、かつ、成形体のヒビ
割れを未然に防止することができる。また、空気浄化剤
の水分含有率を10%以下にするので、水が空気浄化剤
の細孔中に残留することなく、この細孔内への酸性ガス
の進入が妨害されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】水含浸活性炭の示差熱測定結果を示すグラフで
ある。
【図2】水酸化カリウム含浸活性炭の示差熱測定結果を
示すグラフである。
【図3】活性炭に水酸化ナトリウム、炭酸カリウム及び
炭化水素カリウムを各々担持したときの示差熱測定結果
を示すグラフである。
【図4】炭酸カリウム含浸活性炭の乾燥温度と炭酸カリ
ウム含浸活性炭の内部温度の関係を示すグラフである。
【図5】水酸化カリウム含浸活性炭の乾燥温度と水酸化
カリウム含浸活性炭の内部温度の関係を示すグラフであ
る。
【図6】水、炭酸カリウム、水酸化カリウムを各々含浸
した活性炭の乾燥温度とクラック発生頻度の関係を示す
グラフである。
【図7】本発明の空気浄化剤を用いた格子構造状活性炭
を示す要部斜視図である。
【図8】図7に示す格子構造状活性炭を用いたガス吸収
フィルタを示す分解図である。
【符号の説明】
40 格子構造状活性炭 42 格子状孔 44 中枠 46 緩衝材 48 保護シート 50 保護シート 52 下枠 54 下側エキスパンドメタル 56 粗フィルタ 58 上側エキスパンドメタル 60 上枠 62 ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高石 優 山梨県中巨摩郡竜王町西八幡4617番地 日立製作所 甲府工場内 (72)発明者 小田切 幸成 山梨県中巨摩郡竜王町西八幡4617番地 日立製作所 甲府工場内 (72)発明者 小塩 良次 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 大沼 務 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 鈴木 道夫 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 斉木 篤 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 浅見 欽一郎 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 小島 清二 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 河西 正隆 東京都豊島区北大塚1丁目13番4号 株 式会社 エイチ・ピー・シー産業内 (56)参考文献 特開 平4−90849(JP,A) 特開 平2−268829(JP,A) 特開 昭54−35188(JP,A) 特開 昭63−130138(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 20/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 格子状活性炭成形物をカリウムの炭酸塩
    溶液に浸漬した後、水切りし、乾燥温度が70〜100
    ℃の範囲から選んだ所定の最高温度になるまで徐々に昇
    温し、前記最高温度で加熱乾燥させて、前記格子状活性
    炭成形物にカリウムの炭酸塩を担持させたことを特徴と
    する空気の浄化剤。
  2. 【請求項2】前記格子状活性炭成形物は多数の格子状孔
    を有し、該格子状孔の開口径が0.7〜1.2mm、壁
    厚が0.2〜0.4mmであることを特徴とする請求項
    1記載の空気の浄化剤。
  3. 【請求項3】 格子状活性炭成形物をカリウムの炭酸塩
    溶液に浸漬した後、水切りし、乾燥温度が70〜100
    ℃の範囲から選んだ所定の最高温度になるまで徐々に昇
    温すると共に、前記格子状活性炭成形物の水分含有率が
    10%以下になるまで前記最高温度で加熱乾燥させる
    とを特徴とする空気の浄化剤の製造方法。
JP03068411A 1991-04-01 1991-04-01 空気の浄化剤及びその製造方法 Expired - Fee Related JP3134330B2 (ja)

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JP5144016B2 (ja) * 2006-02-24 2013-02-13 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 酸性ガス吸収剤の製造方法
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