JP5048328B2 - タングステンベースの含浸剤を含み、空気または他の気体から汚染物質を濾過するのに有用である広範囲フィルタシステム - Google Patents
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Description
耐用寿命
所与の成分濃度および流れのガスチャレンジ(gas challenge)が、レスピレータキャニスタの収着媒ベッドに特定レベルまで浸透する(penetrate)のに必要な時間は、レスピレータキャニスタの耐用寿命と呼ばれる。耐用寿命は、チャレンジから成分ガスを除去する、キャニスタ内に収容された収着媒のキャパシティの表示である。チャレンジがキャニスタを出るとき、経時的に成分ガスの濃度を監視することによって、収着媒の吸着キャパシティを測定することができる。レスピレータキャニスタ内に収容された候補収着媒の耐用寿命テストを、米国連邦規則集第42編(the United States Code of Federal Regulations Title 42)、第1巻、2002年10月1日改正、第I章パート84−−呼吸保護デバイスの認可、サブパートI−−ガスマスク、84.126項−−キャニスタベンチテスト;最小要件(CHAPTER I PART 84−−APPROVAL OF RESPIRATORY PROTECTIVE DEVICES, Subpart I−−Gas Masks, section 84.126−−Canister bench tests; minimum requirements)(42CFR84.126)に記載された方法に従って行った。耐用寿命テストに使用されたガスは、塩基性ガスチャレンジ−アンモニアNH3、酸性ガスチャレンジ−二酸化硫黄SO2、有機蒸気ガスチャレンジシクロヘキサン、および軍用ガスチャレンジ−シアン化水素HCNを含む。チャレンジ濃度は、アンモニアについて1000ppm、二酸化硫黄について500ppm、シクロヘキサンについて1000ppm、シアン化水素について1000ppmであった。各チャレンジとともに使用されたキャリヤガスは、70%RHであるHCNチャレンジ以外は、50%の相対湿度(RH)における空気であった。16lpmである有機蒸気チャレンジ、および30lpmであるHCNチャレンジ以外は、1分あたり32リットル(lpm)の総チャレンジ流量を評価に用いた。チャレンジの各々についての耐用寿命の終わりにおける浸透(penetration)濃度またはブレイクスルー濃度は、それぞれ、NH3、SO2、シクロヘキサン、およびHCNについて、50、5、5、および10ppmであった。耐用寿命は、ブレイクスルー濃度に達する分で報告した。
処理された収着媒の共役活性(CA)は、収着媒性能の便利な比較尺度である。共役活性は、1組のさまざまな組成ガスに対してテストされた収着媒の、個別のチャレンジについての耐用寿命時間(SLT)を合計することによって定められる。モル効率(ME)は、含浸された成分の追加(add−on)に対する処理された収着媒の有効性の尺度である。モル効率は、処理された収着媒の共役活性と、含浸された材料の、収着媒の単位重量あたりのモルローディングとの間の関係に基く。
共役活性、CA[=]分
ガスgについての耐用寿命時間、SLTg[=]分
収着媒モルローディング、SML[=]モル/g
モル効率、ME[=]分・g/モル。
本発明の処理された収着媒の例を、活性炭を含浸溶液と接触させ、混合物を高温で乾燥させることによって製造した。ケベック州ラシーヌのユニバール・カナダ・リミテッド(Univar Canada Ltd., Lachine PQ)によって、オクラホマ州プライヤーのノリット・アメリカズ・インコーポレイテッド(Norit Americas Inc., Pryor, Oklahoma)から入手可能な、活性炭、タイプ12X40 GACを、収着媒処理のためのキャリヤとして使用した。活性炭は、また、収着媒の有機蒸気吸着キャパシティを提供した。ベース溶液(base solution)を付加的な活性成分と混合することによって、含浸のための溶液を調製した。ベース溶液の組成は、18%のアンモニア、11%の炭酸アンモニウム(NH4)2CO3、11%の硫酸アンモニウム(NH4)2SO4、45%の脱イオン水、および15%の塩基性炭酸銅CuCO3・Cu(OH)2であった。メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6(H2W12O40)・4H2O 2pph(parts per hundred)(ベース溶液の重量pph)を、ベース溶液に溶解することによって、含浸溶液の配合物を完成させた。処理された炭素を調製するために、含浸溶液3541グラムを、炭素2000グラムとともに、ニュージャージー州リトルフォールズのポール・オー・アッベ・インコーポレイテッド(Paul O. Abbe Inc., Little Falls, NJ)、07424から入手可能な、回転円錐形真空ドライヤ、モデル12RCVDロータコーン(rotacone)に投入した。混合物をロータコーン内で30分間2rpmの回転速度でブレンドした。4rpmで回転させる間、混合物を182Cの温度に加熱し、その温度で16から18時間維持した。加熱段階後、混合物を45Cの温度に冷却し、ロータコーンから排出した。次に、処理された炭素をカートリッジ内に構成し、耐用寿命テスト方法で説明されたような評価を行った。耐用寿命テストの結果、共役活性およびモル効率の値、ならびに炭素上のタングステンの重量測定された収着媒モルローディングは、それぞれ、表2および表1に示されている。
実施例2を、1.5pphのバナジン酸アンモニウムNH4VO3をメタタングステン酸アンモニウム(NH4)6(H2W12O40)・4H2O1.5pphとブレンドする以外は、実施例1のように調製した。耐用寿命テストの結果、共役活性およびモル効率の値、ならびに炭素上のバナジン酸塩およびタングステン酸塩の重量測定された収着媒モルローディングは、それぞれ、表2および表1に示されている。
比較例を、メタタングステン酸アンモニウムを含浸溶液に加えない以外は、実施例1のように調製した。耐用寿命テストの結果および共役活性の値は、表2に示されている。
比較例を、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6(H2W12O4)・4H2Oの代わりに3pphのモリブデン酸アンモニウム(NH4)6Mo7O24・4H2Oを使用する以外は、実施例1のように調製した。耐用寿命テストの結果、共役活性およびモル効率の値、ならびに炭素上のモリブデン酸塩の重量測定された収着媒モルローディングは、それぞれ、表2および表1に示されている。
比較例を、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6(H2W12O40)・4H2Oの代わりに6pphのモリブデン酸アンモニウム(NH4)6Mo7O24・4H2Oを使用する以外は、実施例1のように調製した。耐用寿命テストの結果、共役活性およびモル効率の値、ならびに炭素上のモリブデン酸塩の重量測定された収着媒モルローディングは、それぞれ、表2および表1に示されている。
比較例を、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6(H2W12O40)・4H2Oの代わりに3pphのモリブデン酸アンモニウム(NH4)6Mo7O24・4H2Oおよび1pphの塩化亜鉛ZnCl2を使用する以外は、実施例1のように調製した。耐用寿命テストの結果、共役活性およびモル効率の値、ならびに炭素上のモリブデン酸塩および亜鉛の重量測定された収着媒モルローディングは、それぞれ、表2および表1に示されている。
比較例を、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6(H2W12O40)・4H2Oの代わりに3pphのバナジン酸アンモニウムNH4VO3を使用する以外は、実施例1のように調製した。耐用寿命テストの結果、共役活性およびモル効率の値、ならびに炭素上のバナジン酸塩の重量測定された収着媒モルローディングは、それぞれ、表2および表1に示されている。
実施例3を、パラタングステン酸アンモニウム(NH4)6(H2W12O42)・4H2O 3pph(ベース溶液の重量pph)をベース溶液中にブレンドする以外は、実施例1のように調製し評価し、これは、収着媒ベース上に0.0089モル/gのモルローディングをもたらした。含浸された収着媒の耐用寿命を、HCNチャレンジについて12分であることを定めた。
Claims (8)
- フィルタシステムであって、
(a)拡大表面積基材と、
(b)フィルタ媒体にHCN汚染物質に対する濾過効力を与えるのを助けるのに有効な量で前記基材上に提供された、タングステン含有材料を含む第1の含浸剤と、
(c)前記フィルタ媒体に塩基性汚染物質に対する濾過効力を与えるのを助けるのに有効な量の、前記基材上の酸性の硫酸塩含有含浸剤と、
(d)前記フィルタ媒体に酸性汚染物質に対する濾過効力を与えるのを助けるのに有効な量の、前記基材上の銅含有含浸剤と、を含むフィルタシステム。 - 前記タングステン含有材料が、メタタングステン酸塩を含む成分から誘導される、請求項1に記載のフィルタシステム。
- 前記基材上に含浸されたZn含有材料をさらに含む、請求項1に記載のフィルタシステム。
- 前記基材上に含浸されたモリブデン含有材料をさらに含む、請求項1に記載のフィルタシステム。
- 前記フィルタシステムが前記基材に含まれる第1の複数のフィルタ媒体粒子を含み、前記第1の複数のフィルタ媒体粒子が第1の濾床に組入れられ、前記フィルタシステムが、第2の複数のフィルタ媒体粒子を含む第2の濾床を含み、前記第1および第2の濾床が、前記システムを通って搬送される流体媒体が各濾床と接触するように、前記フィルタシステム内に作動的に位置決めされる、請求項1に記載のフィルタシステム。
- フィルタ媒体であって、
(a)基材と、
(b)前記フィルタ媒体に酸性汚染物質に対する濾過効力を与えるのを助けるのに有効な量で前記基材上に提供された銅含有含浸剤と、
(c)前記フィルタ媒体にHCN汚染物質に対する濾過効力を与えるのを助けるのに有効な量で前記基材上に提供されたタングステン含有含浸剤と、
(d)前記フィルタ媒体に塩基性汚染物質に対する濾過効力を与えるのを助けるのに有効な量で前記基材上に提供された酸性の硫酸塩含有含浸剤と、を含むフィルタ媒体。 - 前記基材が複数の基材粒子を含み、基材粒子1グラムあたりのタングステン含有含浸剤が0.0001から0.025モル未満である、請求項6に記載のフィルタ媒体。
- フィルタ媒体を製造する方法であって、
(a)炭酸塩、酸性硫酸塩の前駆体、塩基性材料、銅含有材料、およびタングステン含有材料を含む成分を、1つ以上の混合物に組入れる工程であって、前記成分の少なくとも1つがアンモニウム成分を含む工程と、
(b)前記1つ以上の混合物を基材と含浸接触させ、それにより、含浸された基材が形成される工程と、
(c)前記含浸された基材を乾燥させる工程であって、前記乾燥の少なくとも一部を真空中で行い、前記乾燥の少なくとも一部を、酸性硫酸塩化合物が現場で前記基材上に形成されるように十分に高い温度で行う工程と、を含む方法。
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