JP3631867B2 - 吸着エレメント - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、通気性円筒状支持体に繊維状活性炭の原綿をポリエステル等の織布や不織布でサンドイッチ状に挟んでなる繊維状活性炭シートを巻着積層した吸着エレメントに関し、特に、水蒸気等で脱着再生する溶剤回収装置に好適な吸着エレメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶剤回収用の吸着材として，活性炭が古くから使用されているが，近年は繊維状活性炭を使用する事例が増えている。繊維状活性炭は，粉，粒状活性炭と比較して吸着容量の影響因子である比表面積が大きく，かつ吸着に関与するミクロ孔が吸着材表面に存在するため，吸脱着速度が速いという特長を備えている。また，繊維状活性炭は，フェルトや織物，さらには種々の形状に成形することが可能なため，吸着エレメントとして使用する場合にも応用範囲が広く，有機性ガス等の溶剤回収にも使用されている。
【０００３】
繊維状活性炭を使用した吸着エレメントの多くは，繊維状活性炭シートを通気性円筒状支持体の外周に巻着し，吸着時においては外側より被処理ガスを供給し，吸着層を通して円筒内孔部より処理ガスを取り出し，一方，脱着再生時には，円筒内孔部より吸着層へ加熱空気あるいは加熱蒸気を供給して，吸着物質を脱着し，回収する機構となっている。
しかしながら，このような構造の吸着エレメントは，繊維状活性炭巻着を支持体面で保持し難く，下方にずり落ちる傾向を示す。特に蒸気による脱着時においては，繊維状活性炭巻着層が蒸気の供給により多量の水分を含みやすいので，この傾向が顕著となる。
【０００４】
この繊維状活性炭巻着層のずり落ちを防止するために，実公昭６３−５７６６号公報には，通気性円筒状支持体として外周面に尖頭状突起を有するものを使用し，この通気性円筒状支持体の外周に繊維状活性炭シートを巻着し，その外周面を金属製の網状体で巻着した吸着エレメントが提案されている。
また，特開平８−１０５０６号公報には，上記の吸着エレメントの外周面に尖頭状突起を有する支持板を， 尖頭状突起が突き刺さるように配置した吸着エレメントが提案されている。
【０００５】
これらの吸着エレメントでは，繊維状活性炭巻着層のずり落ちが防止され，繊維状活性炭巻着層の密度が不均一性になるのが防止されるため，吸着エレメント全体を吸着材として有効に活用でき，吸着及び脱着能力を高めることができる。しかしながら，上記した吸着エレメントは，外周面に尖頭状突起物を有する通気性円筒状支持体に繊維状活性炭シートを巻着する際，尖頭状突起物によってシートが破損しするので作業性が悪い等の問題があった。
【０００６】
また，前者の吸着エレメントでは，繊維状活性炭を巻着した外周面に金属製の網状体を巻着して，ずれ落ち防止と繊維状活性炭の巻着密度の均一化を図っている。しかしながら，巻着層方向への密度は均一化できず，装置運転時の圧力損失が大きくなり，また，巻着密度が粗になる外側部で多少ずり落ちる傾向があり，吸着エレメント全体を有効に利用できないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，上記の問題を解決し，通気性円筒状支持体に繊維状活性炭シートを巻着積層した吸着エレメントにおいて，繊維状活性炭シートが均一に巻着され，水分を多量に吸収しても巻着層がずり落ちることがなく，吸着エレメント全体を有効に利用することができる吸着エレメントを提供することを技術的な課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、次の構成を有するものである。
（1）通気性円筒状支持体の外周に繊維状活性炭巻着層を有する吸着エレメントにおいて、繊維状活性炭の原綿をポリエステル等の織布や不織布でサンドイッチ状に挟んでなる繊維状活性炭シートとガラス繊維シートとを、ガラス繊維シートが外側になるように重ねて前記支持体に巻着してなり、
通気性円筒状支持体の外周面に螺旋状に金属線を固設するとともに、繊維状活性炭巻着層の外周面に、尖頭状突起を有する支持棒を突き刺さるように配設し、繊維状活性炭巻着層を内周面及び外周面の両方から支持したことを特徴とする吸着エレメント。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の吸着エレメントの実施態様を示す一部断面説明図である。図1のエレメントは、通気性円筒状支持体１の外周に、繊維状活性炭の原綿をポリエステル等の織布や不織布でサンドイッチ状に挟んでなる繊維状活性炭シート２とガラス繊維シート３とを、ガラス繊維シート３が外側になるように重ねた状態で多層に巻着してガラス繊維が最外層に位置する繊維状活性炭層４を形成するとともに、繊維状活性炭巻着層４を複数本のリング状固定具５で固定し、巻着層4の一方の端面に有孔フランジ6を、他方の端面に無孔フランジ7を配設した構造を有するものである。
【００１０】
図１で示した吸着エレメントは，通気性円筒状支持体１の外周に，繊維状活性炭シート２とガラス繊維シート３とを， ガラス繊維シート３が外側になるように重ねた状態で多層に巻着して繊維状活性炭巻着層４を形成したので，単に繊維状活性炭シート２のみを多層に巻着する場合に比較して，ガラス繊維シート３の補強効果で巻密度を格段に高く， かつ均一に巻着することができる。そして，繊維状活性炭の巻密度は， ６０ｋｇ／ｍ^３ 以上， 特に７０ｋｇ／ｍ^３ 以上が好ましい。
このように，繊維状活性炭巻着層４における繊維状活性炭の巻密度が高いので水分を多量に吸収しても巻着層がずり落ちることがなく，このため，水蒸気等で脱着再生する溶剤回収装置用として好適な吸着エレメントである。
【００１１】
また、図１の吸着エレメントは、通気性円筒状支持体１として、外周面に金属線８を螺旋状に固設したものを使用し、尖頭状突起を有する支持棒９の複数本を繊維状活性炭巻着層４の外周面に円周方向と直交する方向で突き刺さるように配設し、複数本のリング状固定具５で固定したものである。
【００１２】
したがって、図１の吸着エレメントは、通気性円筒状支持体１の外周に、繊維状活性炭の原綿をポリエステル等の織布や不織布でサンドイッチ状に挟んでなる繊維状活性炭シート２とガラス繊維シート３とを、ガラス繊維シート３が外側になるように重ねた状態で多層に巻着して繊維状活性炭巻着層４を形成したのに加えて、金属線８と支持棒９で繊維状活性炭巻着層４を、その内周面側と外周面側から挟持するので、繊維状活性炭巻着層４のずり落ち防止効果が一層向上したものである。
【００１３】
本発明において，繊維状活性炭巻着層４を構成する繊維状活性炭シートの素材は特に限定されるものではなく，石炭ピッチ系，石油ピッチ系，セルロース系，フェノール樹脂系，ポリアクリロニトリル系，ビニロン系等のものを使用することができる。
繊維状活性炭の比表面積は大きいほど高い吸着性能が得られるが，実用的には ５００〜２０００ｍ^２／ｇのものが好ましく，細孔直径は３０Å以下，細孔容積は０．２０〜１．３０ｃｍ^３／ｇ のものが好ましい。
【００１４】
また、繊維状活性炭巻着層を構成する繊維状活性炭繊維シートは、繊維状活性炭の原綿をポリエステル繊維等の織布や不織布でサンドイッチ状に挟んだものを用いる。繊維状活性炭繊維シートの目付は１５０〜５００ｇ／ｍ２、特に２００〜３００ｇ／ｍ２が好ましく、目付が小さいと繊維状活性炭巻着層４における繊維状活性炭量が少なくて吸着性能が低下し、目付が大きいと巻着し難くなる傾向を示す。
【００１５】
繊維状活性炭繊維シートとともに繊維状活性炭巻着層を構成するガラス繊維シートは，ガラス繊維を不織布状に成形したものや織布にしたもの等を用いることができるが，強度のある織布が好ましい。ガラス繊維シートの目付は５〜３００ｇ／ｍ^２， 特に２０〜１００ｇ／ｍ^２ が好ましく，目付が小さいと補強材としての効果が少なく，目付が大きいと圧力損失が高くなる傾向を示す。
【００１６】
本発明において，通気性円筒状支持体としては，図１，２で示したような複数本の棒状体を円周方向に配してリング状体で棒状体の上下両端を固定したものや円筒状体に複数の孔を穿孔したもの等を使用することができる。
また，支持棒は，円柱状あるいは板状の本体に尖頭状突起を有することが，繊維状活性炭巻着層を支持するために好ましい。特に，円柱状のものは，吸着エレメントとの接触面積が最小に抑えられるため，吸着能力の低下を防止することができる。
さらに，リング状固定具としては，針金やバンド等を使用することができる。通気性円筒状支持体，支持棒，リング状固定具等の材質は，耐熱，耐食性の良好な金属，カーボン，合成樹脂等が使用でき，特にステンレスは耐熱性，耐食性及び機械的特性の点で有利である。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１、比較例１
【００１８】
（実施例１の吸着エレメントの製造）
比表面積１５００ｍ^２／ｇの石炭ピッチ系繊維状活性炭を、ポリエステル系不織布（ユニチカ社エルベス）でサンドイッチ状に挟みながらニードルパンチ加工し、繊維状活性炭９５重量％、目付２００ｇ／ｍ^２の繊維状活性炭シートを製造した。
次に、上記で得られた繊維状活性炭シートを内側に、目付５５ｇ／ｍ^２のガラスクロス（ユニチカグラスファイバー社製）を外側にして重ねた長さ４０ｃｍのシート状物を、外周面に螺旋状に金属線を固設した通気性円筒状支持体に何層にも巻着させ、巻着層最外面にガラスクロスが位置するようにして繊維状活性炭巻着層を形成した。
【００１９】
次いで、８本の支持棒を、その尖頭状突起物が繊維状活性炭巻着層内に突き刺すようにして繊維状活性炭層の外周面に円周方向と直交する方向に等間隔で取り付けた後、支持棒を針金で５カ所固定することにより繊維状活性炭巻着層を安定的に固定して実施例１の吸着エレメントを得た。この場合、通気性円筒状支持体、金属線、支持棒、針金等の材質はステンレスを採用した。
上記で得られた吸着エレメントは、繊維状活性炭巻着層が安定的に固定されており、繊維状活性炭の巻密度が７０ｋｇ／ｍ^３の均一な巻着層を持つエレメントであった。
【００２０】
（吸着試験）
実施例１で得られた吸着エレメントをそれぞれ溶剤回収装置に設置し、吸着時間８分、水蒸気脱着時間５分、冷却時間３分で２０００ｐｐｍのジクロロメタンの吸脱着を繰り返した。
３０日後の繊維状活性炭巻着層のずり落ち量は、実施例１の吸着エレメントでは１ｍ高さ当たり５ｍｍであり、吸着量の低下は認められず、ジクロロメタンの除去率は９５％以上であった。
一方、ガラスクロス、支持棒を使用せず、また、円筒状支持体に螺旋状の金属線を配設せずに実施例１と同量の繊維状活性炭シートを巻着し、繊維状活性炭巻着層を５本の針金で固定した比較例１の吸着エレメントでは、１ｍ高さ当たり４０ｍｍ程度ずれ落ちており、１５日後から吸着率の低下が認められた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の吸着エレメントは、繊維状活性炭が安定的に、かつ均一に保持されているので、繊維状活性炭巻着層がずり落ちることがなく、特に、水蒸気を用いて脱着を行う吸脱着処理に際しても、安定した吸着率を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸着エレメントの実施態様を示す一部断面図説明図である。
【符号の説明】
１．通気性円筒状支持体
２．繊維状活性炭シート
３．ガラス繊維シート
４．繊維状活性炭巻着層
５．リング状固定具
６．有孔フランジ
７．無孔フランジ
８．金属線
９．支持棒

Claims (1)

1. 通気性円筒状支持体の外周に繊維状活性炭巻着層を有する吸着エレメントにおいて、繊維状活性炭の原綿をポリエステル等の織布や不織布でサンドイッチ状に挟んでなる繊維状活性炭シートとガラス繊維シートとを、ガラス繊維シートが外側になるように重ねて前記支持体に巻着してなり、
   通気性円筒状支持体の外周面に螺旋状に金属線を固設するとともに、繊維状活性炭巻着層の外周面に、尖頭状突起を有する支持棒を突き刺さるように配設し、繊維状活性炭巻着層を内周面及び外周面の両方から支持したことを特徴とする吸着エレメント。