JP4707366B2 - インジケータ機能を有する粒状吸着剤 - Google Patents
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Description
(1)前記3価の鉄は、前記粒状成形担体100重量部当り、Fe2O3換算で5重量部以上の量で担持されていること、
(2)前記3価の鉄及び硫酸根が下記式(1)、
m=SO3/Fe2O3 ・・・(1)
式中、mは、酸化第二鉄(Fe2O3)に対する硫酸根(SO3)のモル比
である、
で表される、mの値が2.0を越えること、
(3)前記3価の鉄及び硫酸根がポリ硫酸第二鉄であること、
(4)レーザ回折法で測定して、前記シリカは、10乃至100μmの体積平均粒径(D50)を有し、前記活性白土は、2乃至10μmの体積平均粒径(D50)を有していること、
が好ましい。
Al2O3 12.0 〜 23.0 重量%
Fe2O3 2.0 〜 3.5 重量%
MgO 3.0 〜 7.0 重量%
CaO 1.0 〜 4.0 重量%
K2O 0.3 〜 2.0 重量%
Na2O 0.3 〜 2.0 重量%
灼熱減量 5.0 〜 10.0 重量%
全細孔容積(ml/g)=(W2−W1)/W1 ・・・(2)
このような3価の鉄及び硫酸根としては、3価の鉄の硫酸塩が使用でき、特にポリ硫酸第二鉄が好ましい。また、3価の鉄塩、例えば3価の鉄の硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩もしくは塩化物と、硫酸根として硫酸または硫酸アルミニウムを併用しても良い。即ち、この硫酸根によって、アンモニアやアミンに対して高い吸着性が得られるだけでなく、3価の鉄の存在により、インジケータ機能が発現する。即ち、アンモニア等の吸着により、3価の鉄イオン(Fe3+)が生成し、乳白色からかなり濃い茶色に変色する。この結果、このような変色によって、アンモニア等の吸着成分が飽和したことを認識することができる。また、このような3価の鉄及び硫酸根が担持されている本発明の粒状吸着剤は、アンモニアやアミン等の塩基性成分に選択的に作用し、硫化水素などの酸性ガスに対しては吸着性も変色も生じないという利点がある。即ち、塩基性成分と酸性ガスとの混合ガスを吸着処理に供した場合、酸性ガスによって変色が生じないため、アンモニア等の吸着性能が残存しているか否かを、上記の変色によって正確に認識することができる。また、アンモニア等の吸着により生成するのは、中性の硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩であるため、使用済み製品を肥料などに再利用できるという利点もある。
m=SO3/Fe2O3 ・・・(1)
式中、mは、酸化第二鉄(Fe2O3)に対する硫酸根(SO3)のモル比
である、
で表される、mの値が2.0を越えて、好ましくは2.0を越えて40以下、さらに好ましくは20以下であることが、アンモニアやアミンに対する吸着性能だけでなく、インジケータ機能の点からも好ましい。
試料(粒状成形担体)約5gを110℃で3時間乾燥後、デシケーター中で放冷して乾燥試料重量(W1)を精秤する。この乾燥試料をイオン交換水100ml中に投入し、200mmHgの真空下で1時間脱気する。ついで試料を取出し、表面を濾紙でふき取り、重量(W2)を精秤し、以下の式(2)で全細孔容積を求めた。
全細孔容積(ml/g)=(W2−W1)/W1 ・・・(2)
MASTERSIZER S(MALVERN社製)で測定した。
ASAP2010(マイクロメリティックス社製)を使用し、窒素吸着等温線を測定した。比表面積はBET法により、細孔容積はBJH法脱離側で細孔径17Å〜3000Åのトータル細孔容積を積算して求めた。
JIS K−6220−1(2001)の7.7項に準拠して測定した。
1.8L密閉容器に吸着剤試料0.10gを入れ、初期アンモニア濃度が1.0%となる量のアンモニアガスを注入した後、ガス検知管(ガステック社製3HM)を用いて残存するガス濃度を測定した。残存濃度の平衡到達時点における初期濃度との差からアンモニア吸着量を求めた。また同時にアンモニア吸着による吸着剤試料の色相変化を目視で観察し、以下のように評価した。
○ 明瞭に判別できる
△ 不明瞭で判別が難しい
× 全く判別できない
1.8L密閉容器に吸着剤試料0.10gを入れ、初期硫化水素濃度が500ppmとなる量の硫化水素ガスを注入した後、ガス検知管(ガステック社製4HM)を用いて残存するガス濃度を測定した。残存濃度の平衡到達時点における初期濃度との差から硫化水素吸着量を求めた。また同時に硫化水素吸着による吸着剤試料の色相変化の有無を観察した。
100Lテドラーバッグに2.4%アンモニアガスを調製し、定量ポンプを用いてアンモニアガスをガラスカラムに充填した試料中に通過させ、カラム出口のアンモニア濃度が1ppmになった時点を破過とし、単位時間当りのアンモニアガス流量×時間からアンモニア吸着量を求めた。尚、出口アンモニア濃度は臭気センサー(新コスモス電気社製XP−329N)で測定した。さらに、吸着剤の充填高さに対するアンモニア吸着による変色部分の割合(変色率(%))と、静的アンモニア吸着量に対する動的吸着量の割合(動的/静的吸着量比(%))を比較した。
その他の条件は、空間速度623hr−1、試料量10ml、吸着試験雰囲気温度25℃、サンプル粒度20〜32メッシュとした。
Bタイプシリカ(水澤化学工業製)をアトマイザー(不二パウダル社製U15)で粉砕してシリカ粉末を得た。この粉末の体積平均粒径(D50)は42.3μm、比表面積は302m2/g、N2吸着細孔容積は1.40ml/g、嵩密度は0.37g/mlであった。
活性白土(水澤化学工業製ガレオンアースV2)を原料として風力分級機(安川商事YACA132MP)を使用して分級し、微粉活性白土を得た。この粉末の体積平均粒径(D50)は4.9μm、比表面積は310m2/g、N2吸着細孔容積は0.44ml/gであった。
シリカ粉末5kg(乾物基準)、微粉活性白土5kg(乾物基準)をニーダー(不二パウダル社製KDHJ―60)で15分間混合した後、水11kgを加えて30分間混練熟成した。次に、この混練物をダイス径1.5mmの成形板を装着したペレッター(不二パウダル社製EXD−60)で押出成形し、2時間風乾後、キルン乾燥機で乾燥して粒状成形担体(S−1とする)を得た。この成形担体の全細孔容積は1.12ml/gであった。
ポリ硫酸第二鉄溶液(日鉄鉱業社製ポリテツ)40mlを原料溶液とした。粒状成形担体(S−1)40gを糖衣機に入れ、回転下で原料溶液40mlをスプレーし、100℃で3時間乾燥して粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーにポリ硫酸第二鉄溶液(日鉄鉱業社製ポリテツ)20mlと硫酸アルミニウム溶液(Al2O3 7.7%、SO3 18%)26.2g(20ml)を加えて攪拌混合して40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に、動的アンモニア吸着試験結果を表2に示す。表2より、変色率と動的/静的吸着量比はほぼ一致した。
100mlビーカーにポリ硫酸第二鉄溶液(日鉄鉱業社製ポリテツ)20mlと硫酸(和光試薬特級)11.0gを加えて攪拌混合し、イオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーに硫酸第二鉄n水和物(和光試薬特級)14.6gと適量のイオン交換水を加え、攪拌下で硫酸(和光試薬特級)2.53gを滴下して完全溶解させ、さらにイオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーに硝酸第二鉄九水和物(和光試薬特級)20.4gと適量のイオン交換水を加え、攪拌下で硫酸(和光試薬特級)10.2gを滴下して完全溶解させ、さらにイオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーに塩化第二鉄六水和物(和光試薬特級)13.7gと適量のイオン交換水を加え、攪拌下で硫酸(和光試薬特級)10.2gを滴下して完全溶解させ、さらにイオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
含鉄硫酸アルミニウム溶液(Fe2O3 1.0%、Al2O3 5.0%、SO3 21%)53.2g(40ml)のみを原料溶液として、以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーに硝酸第二鉄九水和物(和光試薬特級)20.4gと適量のイオン交換水を加え、攪拌下で硝酸(和光試薬特級)5.10gを滴下して完全溶解させ、さらにイオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーに塩化第二鉄六水和物(和光試薬特級)13.7gと適量のイオン交換水を加えて完全溶解させ、さらにイオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーに硫酸第一鉄七水和物(和光試薬特級)13.9gと適量のイオン交換水を加え、攪拌下で硫酸(和光試薬特級)5.09gを滴下して完全溶解させ、さらにイオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーに塩化第一鉄四水和物(和光試薬特級)9.94gと適量のイオン交換水を加え、攪拌下で硫酸(和光試薬特級)10.2gを滴下して完全溶解させ、さらにイオン交換水でメスアップして40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
40%硫酸52.0g(40ml)のみを原料溶液として、以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
粒状吸着剤として塩基性ガス用活性炭(太平化学産業社製ブロコールGY)を用いた。この吸着剤の性能評価結果を表1に示す。
100mlビーカーにリン酸第二鉄n水和物(和光試薬)16.6gと62%リン酸52.7gを加え、攪拌下で加熱溶解させて40mlの原料溶液を得た。以下、実施例1と同様にして粒状吸着剤を得た。この吸着剤のアンモニア吸着による色相変化は乳白色から黄色であり視認性に劣った。また水滴との接触によって成形体が崩壊し、使用に耐えられるものではなかった。
Claims (5)
- シリカと活性白土とを25:75乃至75:25の重量比で含有する混合物の粒状成形担体からなり、該粒状成形担体は、0.8乃至2.0ml/gの全細孔容積を有しており、且つ該粒状成形担体には、3価の鉄及び硫酸根が担持されていることを特徴とする粒状吸着剤。
- 前記3価の鉄は、前記粒状成形担体100重量部当り、Fe2O3換算で5重量部以上の量で担持されている請求項1に記載の粒状吸着剤。
- 前記3価の鉄及び硫酸根が下記式(1)、
m=SO3/Fe2O3 ・・・(1)
式中、mは、酸化第二鉄(Fe2O3)に対する硫酸根(SO3)のモル比
である、
で表される、mの値が2.0を越えることを特徴とする請求項1または2に記載の粒状吸着剤。 - 前記3価の鉄及び硫酸根がポリ硫酸第二鉄である請求項1乃至3に記載の粒状吸着剤。
- レーザ回折法で測定して、前記シリカは、10乃至100μmの体積平均粒径(D50)を有し、前記活性白土は、2乃至10μmの体積平均粒径(D50)を有している請求項1乃至4に記載の粒状吸着剤。
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