JP4484232B1 - 低級アルデヒド類の吸着剤およびその製造法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】尿素および不揮発酸を含む極少量の水溶液を40〜95℃に加温・溶解して多孔質担体1g当たり尿素を150〜800mgおよび不揮発酸を10〜300mg添着することで前記課題を解決した。
【選択図】なし
Description
ホルムアルデヒドの発生源としては、ホルムアルデヒドの製造工場および尿素、メラミン、フェノールなどを原料とした樹脂の製造工場のほか、これらの樹脂の加工工場、さらにこれらの樹脂を使用した建材、家具など製造工場などが挙げられる。また、消毒剤としてのホルムアルデヒドや石油類の不完全燃焼排ガス、たばこの副流煙にも含まれている。最近では、室内においても新建材や家具などから発生するホルムアルデヒドが問題になっている。
アセトアルデヒドの発生源としては、アセトアルデヒドおよびその誘導体の製造工場のほか、下水汚泥の加熱処理時にも発生し、またたばこの主流煙中にも含まれている。
従来から低級アルデヒド類の吸着剤としては、活性炭、活性アルミナ、シリカゲルなどが挙げられ、なかでも活性炭が広く使用されてきたが、これらの吸着剤自体は、その特性上、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどの低級アルデヒド類に対する吸着容量が小さく、寿命が短いという欠点がある。
この改善策として、前記の吸着剤に低級アルデヒド類と反応する化合物、たとえば、脂肪族アミン類、芳香族アミン類などの有機化合物を担持させたものや、触媒として白金族化合物を前記の吸着剤に担持させたものなどが提案されている。
触媒を担持させたものは、触媒が高価な上、常温では低級アルデヒド類の除去効果が低い。
このように従来の技術は、いずれも低級アルデヒド類の除去に対して満足できるものではなかった。
これらの多孔質担体の中でも疎水性であり、大気中の水分の影響を受けにくい活性炭が特に好ましい。活性炭としては、木炭、コークス、石炭、ヤシ殻、樹脂などを原料として通常の方法により賦活されたものであれば、いかなるものでもよい。
活性炭の表面を予め酸化処理することで低級アルデヒド類の吸着性能が向上する。活性炭の表面を予め酸化する方法としては、たとえば、硝酸、窒素酸化物(NOx)、硫酸、硫黄酸化物(SOx)、三酸化硫黄、二酸化塩素、過酸化水素、オゾン、酸素含有ガス(たとえば、空気、燃焼排ガスなど)などの酸化剤で、液相あるいは気相で酸化するなどの方法が挙げられる。NOxやSOxなどの場合は、活性炭にNOxやSOx含有ガスの吸着、脱着を繰り返すなど方法で活性炭を酸化してもよい。また、酸素含有ガスによる気相酸化などのように活性炭に対する酸化力が弱い場合などでは、ガス中の酸素濃度にもよるが、常温以上の温度、たとえば、200℃以上、好ましくは200〜800℃、さらに好ましくは250〜600℃の温度で行うのが効率的である。
これらの酸化処理により、活性炭表面に、例えばカルボニル基、カルボキシル基、フェノール性水酸基などの酸素含有基が生成する。この表面酸素含有基は、酸素原子として活性炭全体の1重量%以上、好ましくは、2〜25重量%以上、さらに好ましくは3〜20重量%である。
本発明では、多孔質担体1g当たり尿素を150〜800mg、好ましくは200〜500mg、および不揮発酸を10〜300mg、好ましくは30〜200mg添着するのが最大の特徴である。このようにすることによって、低級アルデヒド類の吸着性能が飛躍的に向上する。従来技術では、尿素の添着量は多孔質担体1g当たり高々120mgである。
また、多孔質担体に尿素および不揮発酸を添着する際にこれらを含む水溶液を40〜95℃に加温することも本発明の大きな特徴である。この加温によって多孔質担体1g当たり100〜800μLの極少量の水溶液に薬品必要量を完全に溶解できるので、加温下で多孔質担体に接触させることによって、多量の尿素および不揮発酸を瞬時に多孔質担体に均一に添着できて、かつ、添着後に乾燥しなくてもそのままで低級アルデヒド類を非常によく吸着する吸着剤を得ることができる。
本発明においては、上記のようにして得られたアルデヒド類吸着剤を空間内、装置内などに存在させて、アルデヒド類を効率よく除去する方法なども含まれる。アルデヒド類吸着剤を空間内に存在させる場合には、たとえば、アルデヒド類吸着剤をシート状などにしたり、建材に含ませたり、通常よく行われる方法などが挙げられる。また、装置内などに存在させる場合は、塔、容器などに充填したりして、これらにアルデヒド類を含むガスを通気する方法などが考えられる。
試料No.1:尿素120mgを燐酸で調整したpH1.5の水溶液5000μL(温度25℃)に完全に溶解した後、活性炭Aの1gを1時間浸漬した。ろ過した活性炭を100℃で2時間乾燥した。
試料No.2:水400μLに尿素150mgおよびクエン酸90mgを入れ、80℃に加温してこれらを完全に溶解した。この溶液を活性炭Aの1gに均一に添着し、大気中で12時間放置した。
試料No.3:尿素300mgおよびクエン酸90mgを使用し、水溶液の温度を60℃にした以外は試料No.2の調製法に準じた。
試料No.4:尿素500mgおよび酒石酸90mgを使用し、水溶液の温度を60℃にした以外は試料No.2の調製法に準じた。
試料No.5:尿素300mgおよび燐酸50mg(90%正燐酸30μL)を使用し、水溶液の温度を45℃にした以外は試料No.2の調製法に準じた。
試料No.6:尿素300mgおよび硫酸10mg(98%濃硫酸5.6μL)を使用し、水溶液の温度を40℃にした以外は試料No.2の調製法に準じた。
試料No.7:尿素300mgおよびリンゴ酸300mgを使用し、水溶液の温度を95℃にした以外は試料No.2の調製法に準じた。
これらの各試料200mgを3Lのテトラバッグに量り込み、空気で満たした。各テトラバッグに所定量のアセトアルデヒド水溶液を注入して、各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C0)を550ppmとした。24時間後の各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C)を測定した。アセトアルデヒド除去性能として次式で求めた値を表1に示した。
アセトアルデヒド除去性能=(1−C/C0)×100(%)
ホルムアルデヒド除去性能=(1−C/C0)×100(%)
試料No.8:尿素120mgを燐酸で調整したpH1.5の水溶液5000μL(温度25℃)に完全に溶解した後、活性白土焼成ペッレトBの1gを1時間浸漬した。ろ過した活性白土焼成ペッレトを100℃で2時間乾燥した。
試料No.9:水400μLに尿素150mgおよび燐酸50mg(90%正燐酸30μL)を入れ、80℃に加温してこれらを完全に溶解し、活性白土焼成ペッレトBの1gに均一に添着し、大気中で12時間放置した。
試料No.10:尿素300mgおよびクエン酸80mgを使用した以外は試料No.9の調製法に準じた。
これらの各試料400mgを3Lのテトラバッグに量り込み、空気で満たした。各テトラバッグに所定量のアセトアルデヒド水溶液を注入して、各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C0)を550ppmとした。24時間後の各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C)を測定した。アセトアルデヒド除去性能として次式で求めた値を表3に示した。
アセトアルデヒド除去性能=(1−C/C0)×100(%)
酸化処理をした活性炭D、E、FおよびGについて、次の方法で測定した表面酸化物又は酸素含有基の酸素量は、それぞれ5.5重量%、8.9重量%、12.3重量%および16.1重量%であった。なお、酸化処理をしない活性炭Cの酸素量は0.7重量%であった。
「活性炭の表面酸化物の測定法」
直径20mm×長さ1000mmの石英カラムに試料活性炭3gを入れ、試料の前後は十分に乾燥させた石英ガラスウールに固定し、電気環状炉にセットした。また石英カラムにはゴム栓で前後に蓋をして窒素を導入するための孔と排出するための孔を空ける。100mL/分の流速で窒素を石英カラムに流しながら、100℃まで加熱昇温し、次いで、出口ガスをテトラバックに接続し、400℃/時間の昇温速度で900℃まで加熱昇温した。900℃になってから、さらに30分間900℃で保持した後、テトラバックを外し、捕集したガス量を測定するとともに、捕集されたガスにおけるCOとCO2の総濃度を、メタンコンバータ付きのFID検出器付ガスクロマトグラフィーで測定し、表面酸素の含量を算出した。
これらの各活性炭1gに対して水400μLに尿素300mgおよびクエン酸80mgを溶解した80℃の水溶液を用いて均一に添着し、大気中で12時間放置した。
このようにして得られたこれらの吸着剤各100mgを3Lのテトラバッグに量り込み、空気で満たした。各テトラバッグに所定量のアセトアルデヒド水溶液を注入して、各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C0)を550ppmとした。24時間後の各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C)を測定した。アセトアルデヒド除去性能として次式で求めた結果を表4に示した。
アセトアルデヒド除去性能=(1−C/C0)×100(%)
活性炭AおよびHの1gに対して水400μLに尿素300mgおよび酒石酸100mgを溶解した80℃の水溶液を用いて均一に添着し、大気中で12時間放置した。
このようにして得られたこれらの吸着剤各100mgを3Lのテトラバッグに量り込み、空気で満たした。各テトラバッグに所定量のアセトアルデヒド水溶液を注入して、各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C0)を550ppmとした。24時間後の各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C)を測定した。アセトアルデヒド除去性能として次式で求めた結果を表5に示した。
アセトアルデヒド除去性能=(1−C/C0)×100(%)
活性炭CおよびIについて実施例5と同様な方法で、それぞれ活性炭CおよびIの1gに対して水400μLに尿素300mgおよび乳酸50mgを溶解した80℃の水溶液を用いて均一に添着し、大気中で12時間放置した。
このようにして得られたこれらの吸着剤各100mgを3Lのテトラバッグに量り込み、空気で満たした。各テトラバッグに所定量のアセトアルデヒド水溶液を注入して、各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C0)を550ppmとした。24時間後の各テトラバッグ中のアセトアルデヒド濃度(C)を測定した。アセトアルデヒド除去性能として次式で求めた結果を表6に示した。
アセトアルデヒド除去性能=(1−C/C0)×100(%)
Claims (5)
- 多孔質担体1g当たり尿素を150〜800mgおよび不揮発酸を10〜300mg添着させた低級アルデヒド類吸着剤。
- 不揮発酸が1〜3塩基オキシ酸である請求項1記載の低級アルデヒド類吸着剤。
- 多孔質担体が活性炭である請求項1記載の低級アルデヒド類吸着剤。
- 活性炭が予め酸化処理した活性炭である請求項3記載の低級アルデヒド類吸着剤。
- 多孔質担体1gに対し尿素150〜800mgおよび不揮発酸10〜300mgを含む40〜95℃に加熱した水溶液100〜800μLを接触させ添着する低級アルデヒド類吸着剤の製造法。
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