JP4378449B2 - 吸着材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中のガス状汚染物質を除去する吸着材に関し、さらに詳しくは、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドに対して、高い除去性能を持つ吸着材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室内や車内などの生活空間においては、悪臭や有害ガスなどの様々なガス状汚染物質が発生するが、生活環境の向上に伴い、これらガス状汚染物質を除去し、快適な生活環境を維持することに多くの関心が持たれており、空気清浄フィルターが使用されている。
【０００３】
シート状活性炭とは活性炭を含有するフェルトやペーパーであり、例示すると、活性炭素繊維のフェルトや活性炭素繊維や微粒状活性炭を湿式抄紙法でシート化したものや、微粒状活性炭シートを乾式法でシート化したものなどがあり、これらはプリーツ加工などをされて、ガス状汚染物質を除去する空気清浄フィルターとして使用されている。
【０００４】
生活空間で発生する主なガス状汚染物質としては、アンモニアを代表とする塩基性ガス、酢酸を代表とする酸性ガスやアセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドがあげられる。これらのうち、アンモニアなどの塩基性ガスは鉱酸や有機酸をシート状活性炭に添着して中和反応により、また、酢酸やその他多くの有機ガス状汚染物質はシート状活性炭への物理吸着により除去されるが、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドは他のガス状汚染物質に比べ除去が難しい物質である。
【０００５】
この課題に対して、低級脂肪族アルデヒドの除去性能を向上した吸着剤の検討がすすめられてきた。低級脂肪族アルデヒドは、アンモニア誘導体などの求核試薬の攻撃を受けて求核付加反応を起こすことが知られており、アミンが低級脂肪族アルデヒドの化学吸着に有効であることが推定でき、アミンやアミン塩を多孔質体に添着した吸着剤が種々提案されている。
【０００６】
特開昭５６−５３７４４号には活性炭にアニリンを添着した吸着剤、特開昭５６−５３７４４号には活性炭に塩酸ヒドロキシルアミンや硫酸ヒドロキシルアミンを添着した吸着剤、特開昭５９−１８６６４１号には活性炭にポリエチレンイミンを添着した吸着剤、特開昭６０−１３２６４５号には粘土鉱物にアニリン、トルイジン、メタニル酸（ｍ−アミノベンゼンスルホン酸）、スルファニル酸（ｐ−アミノベンゼンスルホン酸）やベンジルアミン及びその塩を担持した吸着剤、特開平７−１３６５０２号には活性炭素繊維にアミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤が開示されている。
【０００７】
しかしながら、従来の吸着剤のうち、アニリン、塩酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、ポリエチレンイミン、トルイジンやベンジルアミンを添着した吸着剤では、これらアミンが空気中の酸素や酸性ガスと反応し易く、これにより低級脂肪族アルデヒドの化学吸着作用の有効性が失われていくため、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が大きく、長期間の保存や使用に耐えないという問題がある。
【０００８】
また、アミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤では、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化こそ他のアミンを添着した吸着剤に比べて小さいものの、アミノベンゼンスルホン酸は水やアルコールなどの溶媒に対して難溶性であるため、極低濃度のアミノベンゼンスルホン酸添着溶液しか調整できず、その結果、シート状活性炭を添着溶液に浸漬したり、シート状活性炭に添着溶液を噴霧などしてもアミノベンゼンスルホン酸の添着量が多い吸着材を得ることは難しい。従って、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒドの除去性能の経時劣化が小さい吸着材及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る吸着材の特徴構成は、シート状活性炭に、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が添着されていることにある。
【００１１】
一般に、シート状活性炭に薬剤を添着した吸着材は、薬剤を水やアルコールなどの適当な溶媒に溶解して添着溶液を調整し、シート状活性炭を添着溶液に浸漬した後乾燥する方法や、シート状活性炭に添着溶液を噴霧した後乾燥する方法により得られる。
【００１２】
ところが、前述したように、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸は水に対して難溶性であり、また、アルコール、エーテル、ベンゼンなどに対しても難溶性であり、アミノベンゼンスルホン酸の添着溶液として十分な濃度が得られる適当な溶媒が見当たらず、アミノベンゼンスルホン酸のみを溶媒に加えて添着溶液を調整し、前記した方法でシート状活性炭に添着しても、短時間の処理ではアミノベンゼンスルホン酸の添着量が少なく、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い実用的な吸着材は得られない。
【００１３】
そこで、本発明者は低級脂肪族アルデヒドとの反応性が高く、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい薬剤を求めて鋭意検討した結果、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を見出した。アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は水溶性であるので、高濃度で溶解した添着溶液を調整することができ、この添着溶液を用いて前述したような浸漬法や噴霧法でシート状活性炭に添着すれば、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量が多い吸着材が得られるのである。
【００１４】
その結果、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着材を提供することができる。
【００１５】
本発明に係る吸着材の製造方法の特徴構成は、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の水溶液をシート状活性炭に添着して製造することにある。
【００１６】
この構成によれば、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着材の製造方法を提供することができる。
【００１７】
加える前記アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は水１００重量部に対して２〜５０重量部である。
【００１８】
アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が水１００重量部に対して２重量部未満であると、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を多孔質体に添着することができず、また、５０重量部を越えて含ませても、量の増加に見合った効果が得られない。
【００１９】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に詳しく説明する。本実施形態に係る吸着材は、シート状活性炭に、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が添着されて構成されている。この吸着材は、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の水溶液をシート状活性炭に添着して製造される。
【００２０】
シート状活性炭とは、繊維状や微粒状の活性炭をフェルトやペーパーなどのシート状に成形したものであり、例示すると、活性炭素繊維のフェルトや活性炭素繊維や微粒状活性炭を湿式抄紙法でシート化したものや、微粒状活性炭シートを乾式法でシート化したものなどがある。
【００２１】
シート状活性炭の目付は３０〜１０００ｇ／ｍ2、好ましくは５０〜５００ｇ／ｍ2、より好ましくは１００〜２００ｇ／ｍ2であり、この範囲未満では、充分な吸着除去量が得られず、この範囲を超えると、シート状活性炭が厚くなってプリーツ加工などの加工がし難くなる。
【００２２】
シート状活性炭に含有される活性炭含有率は、３０〜１００重量％、好ましくは４０〜９０重量％、より好ましくは５０〜７０重量％である。この範囲未満では吸着除去性能が低く、この範囲を超えるとシートの強度が弱くなり、プリーツなどの加工性が劣る。
【００２３】
シート状活性炭に含有される活性炭の比表面積としては５００〜３０００ｍ2／ｇ、好ましくは７００〜３０００ｍ2/ｇ、より好ましくは１０００〜３０００ｍ2／ｇであり、比表面積の大きな活性炭を使用した方が、低級脂肪族アルデヒドとの反応に有効な面積を大きくすることができ、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られる。
【００２４】
シート状活性炭へのアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量としては、活性炭１ｇ当たりに０．０３〜０．３ｇ、好ましくは０．０５〜０．２５ｇ、さらに好ましくは０．１〜０．２ｇである。この範囲未満では、高い低級アルデヒド除去性能が得られず、この範囲を超えて添着してもアルデヒド除去性能は向上しない。
【００２５】
アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は、アミノベンゼンスルホン酸とアンモニアとの反応生成物として得ることができ、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着溶液は、あらかじめアミノベンゼンスルホン酸とアンモニアとの反応生成物として得たものを水に溶解したり、アンモニア水にアミノベンゼンスルホン酸を加えたり、水にアミノベンゼンスルホン酸と炭酸アンモニウムや炭酸水素アンモニウムあるいはカルバミド酸アンモニウムなどのアンモニウム塩を加えたりして調整できる。
【００２６】
添着溶液中のアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は、水１００重量部に対して２〜５０重量部、好ましくは４〜３０重量部、より好ましくは５〜２０重量部である。この範囲未満では、シート状活性炭へのアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量が少なくなって、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着材が得難く、また、この範囲を越えた添着溶液を使用しても、低級脂肪族アルデヒド除去性能が大きく向上しない。
【００２７】
アミノベンゼンスルホン酸にはｏ−アミノベンゼンスルホン酸、ｍ−アミノベンゼンスルホン酸、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の３つの異性体があり、これらのいずれのアンモニウム塩も使用できるが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が低級脂肪族アルデヒドとの反応性が強く特に好ましい。
【００２８】
本発明の吸着材には、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩以外に、リンゴ酸、クエン酸などの低級脂肪族アルデヒド以外のガス成分と反応する薬剤や抗菌性を持たせるための抗菌剤などの薬剤をさらに添着することができる。しかし、この場合には、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の低級脂肪族アルデヒドとの反応性を著しく低下させないように、薬剤や添着法を選択する必要がある。また、本発明の吸着材は、単独で使用するだけでなく、他の除塵濾材などと積層一体化したりして使用することができる。
【００２９】
以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３０】
【実施例】
まず、本実施例で用いた吸着材の試験方法を以下に示す。
【００３１】
（１）アルデヒド除去性能
シート状活性炭の吸着材を直径９０ｍｍの円板に打ち抜き、濾過面積４５．３ｃｍ2のフィルターホルダーに装着した。温度２５℃、相対湿度５０％に調整した３０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含む空気を風量５Ｌ／ｍｉｎでフィルターホルダーに供給した。フィルターホルダーの出口のアセトアルデヒド濃度を７分ごとに測定し、除去率（η［−］）を次式にアセトアルデヒド入口濃度（Ｃｉ［ｐｐｍ］）、アセトアルデヒド出口濃度（Ｃｏ［ｐｐｍ］）を代入して算出した。なお、アセトアルデヒド濃度はＦＩＤ付きガスクロマトグラフで測定した。
【００３２】
【数１】
【００３３】
この除去率が１０％に低下するまで試験を継続し、この試験中に７分毎に測定したフィルターホルダー出口のアセトアルデヒド濃度から算出した除去率と、フィルターホルダーの入口のアセトアルデヒド濃度および風量から７分毎のアセトアルデヒド吸着量を求め、それらを積算して濾過面積で除して、吸着容量とした。この吸着容量により、吸着材のアルデヒド除去性能を評価した。
【００３４】
（２）劣化処理後のアルデヒド除去性能
シート状活性炭吸着材のアルデヒド除去性能の経時劣化をみるため、劣化処理による加速試験を行った。ここで、劣化処理とはシート状活性炭吸着材を８０℃の雰囲気下で１５０時間放置することであり、この劣化処理は、２０℃の雰囲気下で約１年の保管期間に相当する。劣化処理を行ったシート状活性炭吸着材について、（１）のアルデヒド除去性能試験を行い、吸着容量を求めてアルデヒド除去性能を評価した。
【００３５】
（実施例１）
濃度２．８重量％のアンモニア水１００重量部にｐ−アミノベンゼンスルホン酸２５重量部を加えた後、水分を蒸発させて反応生成物であるｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を得た。水９８ｇにこのｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径３００μｍで比表面積１０５０ｍ2／ｇの微粒状ヤシガラ活性炭を補強繊維としてレーヨン繊維，ポリエステル系熱融着繊維，ポリビニルアルコール繊維およびバインダーとして粉末ポリビニルアルコールとともに湿式抄紙法でシート化した活性炭ペーパー（目付２８５ｇ／ｍ2，活性炭含有率７０重量％）を１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１９ｇ／ｍ2であった。
【００３６】
（実施例２）
水９５ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は３８ｇ／ｍ2であった。
【００３７】
（実施例３）
水９０ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は６４ｇ／ｍ2であった。
【００３８】
（比較例１）
水９８ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１１ｇ／ｍ2であった。
【００３９】
（比較例２）
水９５ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１０ｇ／ｍ2であった。
【００４０】
（比較例３）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１２ｇ／ｍ2であった。
【００４１】
（比較例４）
水９５ｇに２−アミノエタノール５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は３１ｇ／ｍ2であった。
【００４２】
（比較例５）
水９５ｇにモルホリン５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は３３ｇ／ｍ2であった。
【００４３】
（実施例４）
水９８ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、繊維径２０μｍで比表面積１４５０ｍ2／ｇの活性炭素繊維フェルト（目付２００ｇ／ｍ2，活性炭含有率１００重量％）を１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は２６ｇ／ｍ2であった。
【００４４】
（実施例５）
水９５ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は４９ｇ／ｍ2であった。
【００４５】
（実施例６）
水９０ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は８３ｇ／ｍ2であった。
【００４６】
（比較例６）
水９８ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１３ｇ／ｍ2であった。
【００４７】
（比較例７）
水９５ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１３ｇ／ｍ2であった。
【００４８】
（比較例８）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１２ｇ／ｍ2であった。
【００４９】
上記吸着材について、先に説明した方法により劣化処理前のアルデヒド除去性能と劣化処理後のアルデヒド除去性能を測定した。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
ｐ−アミノベンゼンスルホン酸をシート状活性炭に添着した比較例１〜３および７〜９は、劣化処理によるアルデヒド除去性能の低下は小さいが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸が水難溶性であるため、添着液へのｐ−アミノベンゼンスルホン酸の添加量を増やしても高い溶解濃度の添着液にならず添着量が増えないため、アルデヒド除去性能が低い。また、２−アミノエタノール、モルホリンを活性炭に添着した比較例４，５は、劣化処理前のアルデヒド除去性能は高いが、劣化処理後のアルデヒド除去性能の低下が大きい。
【００５２】
これらに対して、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を添着した実施例１〜６は、高いアルデヒド除去性能を持つとともに、劣化処理によるアルデヒド除去性能の低下も小さいことがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいシート状活性炭の吸着材およびその製造方法を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中のガス状汚染物質を除去する吸着材に関し、さらに詳しくは、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドに対して、高い除去性能を持つ吸着材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室内や車内などの生活空間においては、悪臭や有害ガスなどの様々なガス状汚染物質が発生するが、生活環境の向上に伴い、これらガス状汚染物質を除去し、快適な生活環境を維持することに多くの関心が持たれており、空気清浄フィルターが使用されている。
【０００３】
シート状活性炭とは活性炭を含有するフェルトやペーパーであり、例示すると、活性炭素繊維のフェルトや活性炭素繊維や微粒状活性炭を湿式抄紙法でシート化したものや、微粒状活性炭シートを乾式法でシート化したものなどがあり、これらはプリーツ加工などをされて、ガス状汚染物質を除去する空気清浄フィルターとして使用されている。
【０００４】
生活空間で発生する主なガス状汚染物質としては、アンモニアを代表とする塩基性ガス、酢酸を代表とする酸性ガスやアセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドがあげられる。これらのうち、アンモニアなどの塩基性ガスは鉱酸や有機酸をシート状活性炭に添着して中和反応により、また、酢酸やその他多くの有機ガス状汚染物質はシート状活性炭への物理吸着により除去されるが、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドは他のガス状汚染物質に比べ除去が難しい物質である。
【０００５】
この課題に対して、低級脂肪族アルデヒドの除去性能を向上した吸着剤の検討がすすめられてきた。低級脂肪族アルデヒドは、アンモニア誘導体などの求核試薬の攻撃を受けて求核付加反応を起こすことが知られており、アミンが低級脂肪族アルデヒドの化学吸着に有効であることが推定でき、アミンやアミン塩を多孔質体に添着した吸着剤が種々提案されている。
【０００６】
特開昭５６−５３７４４号には活性炭にアニリンを添着した吸着剤、特開昭５６−５３７４４号には活性炭に塩酸ヒドロキシルアミンや硫酸ヒドロキシルアミンを添着した吸着剤、特開昭５９−１８６６４１号には活性炭にポリエチレンイミンを添着した吸着剤、特開昭６０−１３２６４５号には粘土鉱物にアニリン、トルイジン、メタニル酸（ｍ−アミノベンゼンスルホン酸）、スルファニル酸（ｐ−アミノベンゼンスルホン酸）やベンジルアミン及びその塩を担持した吸着剤、特開平７−１３６５０２号には活性炭素繊維にアミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤が開示されている。
【０００７】
しかしながら、従来の吸着剤のうち、アニリン、塩酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、ポリエチレンイミン、トルイジンやベンジルアミンを添着した吸着剤では、これらアミンが空気中の酸素や酸性ガスと反応し易く、これにより低級脂肪族アルデヒドの化学吸着作用の有効性が失われていくため、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が大きく、長期間の保存や使用に耐えないという問題がある。
【０００８】
また、アミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤では、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化こそ他のアミンを添着した吸着剤に比べて小さいものの、アミノベンゼンスルホン酸は水やアルコールなどの溶媒に対して難溶性であるため、極低濃度のアミノベンゼンスルホン酸添着溶液しか調整できず、その結果、シート状活性炭を添着溶液に浸漬したり、シート状活性炭に添着溶液を噴霧などしてもアミノベンゼンスルホン酸の添着量が多い吸着材を得ることは難しい。従って、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒドの除去性能の経時劣化が小さい吸着材及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る吸着材の特徴構成は、シート状活性炭に、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が添着されていることにある。
【００１１】
一般に、シート状活性炭に薬剤を添着した吸着材は、薬剤を水やアルコールなどの適当な溶媒に溶解して添着溶液を調整し、シート状活性炭を添着溶液に浸漬した後乾燥する方法や、シート状活性炭に添着溶液を噴霧した後乾燥する方法により得られる。
【００１２】
ところが、前述したように、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸は水に対して難溶性であり、また、アルコール、エーテル、ベンゼンなどに対しても難溶性であり、アミノベンゼンスルホン酸の添着溶液として十分な濃度が得られる適当な溶媒が見当たらず、アミノベンゼンスルホン酸のみを溶媒に加えて添着溶液を調整し、前記した方法でシート状活性炭に添着しても、短時間の処理ではアミノベンゼンスルホン酸の添着量が少なく、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い実用的な吸着材は得られない。
【００１３】
そこで、本発明者は低級脂肪族アルデヒドとの反応性が高く、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい薬剤を求めて鋭意検討した結果、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を見出した。アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は水溶性であるので、高濃度で溶解した添着溶液を調整することができ、この添着溶液を用いて前述したような浸漬法や噴霧法でシート状活性炭に添着すれば、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量が多い吸着材が得られるのである。
【００１４】
その結果、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着材を提供することができる。
【００１５】
本発明に係る吸着材の製造方法の特徴構成は、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の水溶液をシート状活性炭に添着して製造することにある。
【００１６】
この構成によれば、酸素や酸性ガスによる低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着材の製造方法を提供することができる。
【００１７】
加える前記アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は水１００重量部に対して２〜５０重量部である。
【００１８】
アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が水１００重量部に対して２重量部未満であると、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を多孔質体に添着することができず、また、５０重量部を越えて含ませても、量の増加に見合った効果が得られない。
【００１９】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に詳しく説明する。本実施形態に係る吸着材は、シート状活性炭に、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が添着されて構成されている。この吸着材は、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の水溶液をシート状活性炭に添着して製造される。
【００２０】
シート状活性炭とは、繊維状や微粒状の活性炭をフェルトやペーパーなどのシート状に成形したものであり、例示すると、活性炭素繊維のフェルトや活性炭素繊維や微粒状活性炭を湿式抄紙法でシート化したものや、微粒状活性炭シートを乾式法でシート化したものなどがある。
【００２１】
シート状活性炭の目付は３０〜１０００ｇ／ｍ2、好ましくは５０〜５００ｇ／ｍ2、より好ましくは１００〜２００ｇ／ｍ2であり、この範囲未満では、充分な吸着除去量が得られず、この範囲を超えると、シート状活性炭が厚くなってプリーツ加工などの加工がし難くなる。
【００２２】
シート状活性炭に含有される活性炭含有率は、３０〜１００重量％、好ましくは４０〜９０重量％、より好ましくは５０〜７０重量％である。この範囲未満では吸着除去性能が低く、この範囲を超えるとシートの強度が弱くなり、プリーツなどの加工性が劣る。
【００２３】
シート状活性炭に含有される活性炭の比表面積としては５００〜３０００ｍ2／ｇ、好ましくは７００〜３０００ｍ2/ｇ、より好ましくは１０００〜３０００ｍ2／ｇであり、比表面積の大きな活性炭を使用した方が、低級脂肪族アルデヒドとの反応に有効な面積を大きくすることができ、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られる。
【００２４】
シート状活性炭へのアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量としては、活性炭１ｇ当たりに０．０３〜０．３ｇ、好ましくは０．０５〜０．２５ｇ、さらに好ましくは０．１〜０．２ｇである。この範囲未満では、高い低級アルデヒド除去性能が得られず、この範囲を超えて添着してもアルデヒド除去性能は向上しない。
【００２５】
アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は、アミノベンゼンスルホン酸とアンモニアとの反応生成物として得ることができ、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着溶液は、あらかじめアミノベンゼンスルホン酸とアンモニアとの反応生成物として得たものを水に溶解したり、アンモニア水にアミノベンゼンスルホン酸を加えたり、水にアミノベンゼンスルホン酸と炭酸アンモニウムや炭酸水素アンモニウムあるいはカルバミド酸アンモニウムなどのアンモニウム塩を加えたりして調整できる。
【００２６】
添着溶液中のアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩は、水１００重量部に対して２〜５０重量部、好ましくは４〜３０重量部、より好ましくは５〜２０重量部である。この範囲未満では、シート状活性炭へのアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の添着量が少なくなって、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着材が得難く、また、この範囲を越えた添着溶液を使用しても、低級脂肪族アルデヒド除去性能が大きく向上しない。
【００２７】
アミノベンゼンスルホン酸にはｏ−アミノベンゼンスルホン酸、ｍ−アミノベンゼンスルホン酸、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の３つの異性体があり、これらのいずれのアンモニウム塩も使用できるが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が低級脂肪族アルデヒドとの反応性が強く特に好ましい。
【００２８】
本発明の吸着材には、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩以外に、リンゴ酸、クエン酸などの低級脂肪族アルデヒド以外のガス成分と反応する薬剤や抗菌性を持たせるための抗菌剤などの薬剤をさらに添着することができる。しかし、この場合には、アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の低級脂肪族アルデヒドとの反応性を著しく低下させないように、薬剤や添着法を選択する必要がある。また、本発明の吸着材は、単独で使用するだけでなく、他の除塵濾材などと積層一体化したりして使用することができる。
【００２９】
以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３０】
【実施例】
まず、本実施例で用いた吸着材の試験方法を以下に示す。
【００３１】
（１）アルデヒド除去性能
シート状活性炭の吸着材を直径９０ｍｍの円板に打ち抜き、濾過面積４５．３ｃｍ2のフィルターホルダーに装着した。温度２５℃、相対湿度５０％に調整した３０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含む空気を風量５Ｌ／ｍｉｎでフィルターホルダーに供給した。フィルターホルダーの出口のアセトアルデヒド濃度を７分ごとに測定し、除去率（η［−］）を次式にアセトアルデヒド入口濃度（Ｃｉ［ｐｐｍ］）、アセトアルデヒド出口濃度（Ｃｏ［ｐｐｍ］）を代入して算出した。なお、アセトアルデヒド濃度はＦＩＤ付きガスクロマトグラフで測定した。
【００３２】
【数１】
この除去率が１０％に低下するまで試験を継続し、この試験中に７分毎に測定したフィルターホルダー出口のアセトアルデヒド濃度から算出した除去率と、フィルターホルダーの入口のアセトアルデヒド濃度および風量から７分毎のアセトアルデヒド吸着量を求め、それらを積算して濾過面積で除して、吸着容量とした。この吸着容量により、吸着材のアルデヒド除去性能を評価した。
【００３４】
（２）劣化処理後のアルデヒド除去性能
シート状活性炭吸着材のアルデヒド除去性能の経時劣化をみるため、劣化処理による加速試験を行った。ここで、劣化処理とはシート状活性炭吸着材を８０℃の雰囲気下で１５０時間放置することであり、この劣化処理は、２０℃の雰囲気下で約１年の保管期間に相当する。劣化処理を行ったシート状活性炭吸着材について、（１）のアルデヒド除去性能試験を行い、吸着容量を求めてアルデヒド除去性能を評価した。
【００３５】
（実施例１）
濃度２．８重量％のアンモニア水１００重量部にｐ−アミノベンゼンスルホン酸２５重量部を加えた後、水分を蒸発させて反応生成物であるｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を得た。水９８ｇにこのｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径３００μｍで比表面積１０５０ｍ2／ｇの微粒状ヤシガラ活性炭を補強繊維としてレーヨン繊維，ポリエステル系熱融着繊維，ポリビニルアルコール繊維およびバインダーとして粉末ポリビニルアルコールとともに湿式抄紙法でシート化した活性炭ペーパー（目付２８５ｇ／ｍ2，活性炭含有率７０重量％）を１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１９ｇ／ｍ2であった。
【００３６】
（実施例２）
水９５ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は３８ｇ／ｍ2であった。
【００３７】
（実施例３）
水９０ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は６４ｇ／ｍ2であった。
【００３８】
（比較例１）
水９８ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１１ｇ／ｍ2であった。
【００３９】
（比較例２）
水９５ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１０ｇ／ｍ2であった。
【００４０】
（比較例３）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１２ｇ／ｍ2であった。
【００４１】
（比較例４）
水９５ｇに２−アミノエタノール５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は３１ｇ／ｍ2であった。
【００４２】
（比較例５）
水９５ｇにモルホリン５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例１で用いたものと同じ活性炭ペーパーを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は３３ｇ／ｍ2であった。
【００４３】
（実施例４）
水９８ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、繊維径２０μｍで比表面積１４５０ｍ2／ｇの活性炭素繊維フェルト（目付２００ｇ／ｍ2，活性炭含有率１００重量％）を１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は２６ｇ／ｍ2であった。
【００４４】
（実施例５）
水９５ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は４９ｇ／ｍ2であった。
【００４５】
（実施例６）
水９０ｇに実施例１で得たｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は８３ｇ／ｍ2であった。
【００４６】
（比較例６）
水９８ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１３ｇ／ｍ2であった。
【００４７】
（比較例７）
水９５ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１３ｇ／ｍ2であった。
【００４８】
（比較例８）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、実施例４で用いたものと同じ活性炭素繊維フェルトを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着材を作製した。得られた吸着材の薬剤添着量は１２ｇ／ｍ2であった。
【００４９】
上記吸着材について、先に説明した方法により劣化処理前のアルデヒド除去性能と劣化処理後のアルデヒド除去性能を測定した。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
ｐ−アミノベンゼンスルホン酸をシート状活性炭に添着した比較例１〜３および７〜９は、劣化処理によるアルデヒド除去性能の低下は小さいが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸が水難溶性であるため、添着液へのｐ−アミノベンゼンスルホン酸の添加量を増やしても高い溶解濃度の添着液にならず添着量が増えないため、アルデヒド除去性能が低い。また、２−アミノエタノール、モルホリンを活性炭に添着した比較例４，５は、劣化処理前のアルデヒド除去性能は高いが、劣化処理後のアルデヒド除去性能の低下が大きい。
【００５２】
これらに対して、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩を添着した実施例１〜６は、高いアルデヒド除去性能を持つとともに、劣化処理によるアルデヒド除去性能の低下も小さいことがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいシート状活性炭の吸着材およびその製造方法を提供することができる。
Claims (2)
- 目付が３０〜１０００ｇ／ｍ２のシート状活性炭に、活性炭１ｇ当たり０．０９５〜０．４１５ｇのアミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩が、浸漬法や噴霧法により添着されていることを特徴とする吸着材。
- アミノベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩の水溶液を、目付が３０〜１０００ｇ／ｍ２のシート状活性炭に浸漬法や噴霧法により添着して製造することを特徴とする請求項１に記載の吸着材の製造方法。
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