JP6070850B2 - ガス吸着剤およびガス吸着シートならびにエアフィルター - Google Patents

ガス吸着剤およびガス吸着シートならびにエアフィルター Download PDF

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Description

本発明は、アルデヒド類を高効率で除去することができるガス吸着剤、ガス吸着シートおよびそのガス吸着シートを用いてなるエアフィルターに関するものである。
空気中の汚染物質についてその種類は多岐に渡るが、それらの中でも、特にアセトアルデヒド等のアルデヒド類が汚染物質として大きな問題となっている。アセトアルデヒドは、タバコ煙や自動車の排気ガス中に含まれる代表的な悪臭成分であり、低濃度でも臭気を感じ易い。
従来、空気中の悪臭成分の除去には、大きな表面積と細孔容積を有する活性炭が一般に使用されているが、アセトアルデヒドの活性炭への平衡吸着量は他の悪臭成分に比べて著しく小さく、実用性能を有していない。
そこで、活性炭によるアセトアルデヒドの吸着除去性能を向上させる手段として、アミン類を活性炭に添着してその性能を向上させる方法が提案されている（特許文献１参照。）。しかしながら、この提案の場合、エアフィルターのようなエア（空気）が流通している動的な条件下においての性能は、なお不十分であった。
また別に、エアが流通している動的な条件下におけるアセトアルデヒドの吸着除去手段として、多孔質シリカにシステイン類を担持させたアルデヒドガス吸着剤が提案されている（特許文献２参照。）。しかしながら、この提案のアルデヒドガス吸着剤も、活性炭同様に動的な条件下において性能が不十分であるとともに、経時劣化を起こすという課題を抱えている。
そこでさらに、エアが流通している動的な条件下におけるアセトアルデヒドの吸着除去手段として、多孔質シリカに第一級アミノ基を有する化合物を担持させたアルデヒドガス吸着剤が提案されている（特許文献３参照。）。
特開平５−３１７７０３号公報 特開２０１２−１２０９４６号公報 特開２００２−２００１４９号公報
しかしながら、特許文献３で提案されているアルデヒドガス吸着剤は、動的な条件下で高い性能を発揮するが、長期保存をした際、性能が徐々に低下していくという課題を抱えていた。
このため、動的な条件下においてアセトアルデヒドの除去性能を有し、かつ保存期間中に経時劣化を起こさないエアフィルター用途に適したアルデヒドガス吸着剤が要望されていた。
そこで本発明の目的は、アルデヒド類を高効率で除去することが可能で、かつ保存期間中のアルデヒド除去性能の経時劣化を抑制することができるガス吸着剤を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題を解決するため、鋭意検討した結果、遂に次のとおりの本発明を完成するに至った。
本発明のガス吸着剤は、無機多孔質体に、少なくとも水溶性の酸ヒドラジド化合物および官能基にチオール基を有する化合物が担持されてなるガス吸着剤である。
本発明のガス吸着剤の好ましい態様によれば、前記の官能基にチオール基を有する化合物はアミノ基を有することである。
本発明のガス吸着剤の好ましい態様によれば、前記の官能基にチオール基を有する化合物はシステインである。
本発明のガス吸着剤の好ましい態様によれば、本発明のガス吸着剤は、水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨ（水素イオン指数）が３．０〜７．５のガス吸着剤である。
本発明のガス吸着剤の好ましい態様によれば、前記の無機多孔質体に、さらに有機酸および無機酸からなる群から選ばれた少なくとも１種の酸を担持させてなることである。
本発明のガス吸着剤の好ましい態様によれば、前記の無機多孔質体は多孔質シリカである。
本発明のガス吸着シートは、前記のガス吸着剤が２枚の通気性を有するシート状物で挟み込まれており、そして、前記のガス吸着剤が熱可塑性樹脂によって前記のシート状物に固定されているガス吸着シートである。
本発明においては、前記のガス吸着シートを用いてエアフィルターを製造することができる。
本発明のガス吸着剤の製造方法は、前記のシステインと水溶性の酸ヒドラジド化合物を水に溶解し、これを無機多孔質体に添着し乾燥させるガス吸着剤の製造方法である。
本発明によれば、アルデヒド類との反応速度と吸着容量に優れるため、動的な環境下において優れたアルデヒド除去性能を発揮することができるとともに、保存期間中の経時劣化を抑制させることが可能となるため、長期間に渡って優れたアルデヒド除去性能を発揮することができるガス吸着剤が得られる。
また、本発明のアルデヒドガス吸着剤を含むガス吸着シートおよびエアフィルターについても同様に、アルデヒド類との反応速度と吸着容量に優れるため、動的な環境下において優れたアルデヒド除去性能を発揮することができるとともに、保存期間中の経時劣化を抑制させることが可能となるため、長期間に渡って優れたアルデヒド除去性能を発揮することができる。
本発明のガス吸着剤は、無機多孔質体に、少なくとも水溶性の酸ヒドラジド化合物および官能基にチオール基を有する化合物が担持されてなることが重要である。
本発明では、まず、無機多孔質体を用いることにより、処理エアと接触可能な表面積を得るとともに、後述する薬剤を十分な量として担持させることができ、動的な状態におけるアルデヒド除去効率を高めることができる。
本発明で採用する無機多孔質体としては、ゼオライト、活性アルミナ、多孔質シリカ、活性白土、ケイ酸アルミニウム、およびケイ酸マグネシウム等が挙げられ、これらの中から、目的に応じて適宜選択することができる。これらの中でも、細孔表面にシラノール基を有し、水溶性の酸ヒドラジド化合物との親和性に優れていることから、多孔質シリカが好ましく用いられる。
無機多孔質体の粒径としては、粒径分布が５０μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましい。無機多孔質体の粒径が小さすぎると吸着速度は速くなるが、飛散しやすく取り扱い性や加工性が低下する傾向にある。このため、粒径分布は好ましくは５０μｍ以上であり、より好ましくは１００μｍ以上である。一方、粒径が大きすぎると製造が難しく、また強度的にも脆弱となるため破壊されやすくなり、逆に粉塵が発生し易くなる。従って、粉塵の発生を抑制する等の観点から、粒径分布は好ましくは８００μｍ以下であり、より好ましくは５００μｍ以下である。
本発明で採用する無機多孔質体の細孔径は、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、上限について、より好ましくは５０ｎｍ以下である。細孔径を１００ｎｍ以下とすることにより、無機多孔質体の機械的強度の大幅に低下させることなく比表面積を大きくすることができる。また、細孔径を０．５ｎｍ以上とすることにより、添着させる薬品や対象ガス成分を細孔内部に進入し易くすることができる。
本発明で採用する無機多孔質体の比表面積は、ＢＥＴ比表面積で５０．０ｍ２／ｇ以上１２００．０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、下限について、より好ましくは１００．０ｍ２／ｇ以上であり、上限について、より好ましくは１０００．０ｍ２／ｇ以下である。ＢＥＴ比表面積を５０．０ｍ２／ｇ以上とすることにより、添加する薬品の反応場として実効的な面積が得られ、除去しようとするガス成分との実効的な反応速度が得られる。また、ＢＥＴ比表面積を１２００．０ｍ２／ｇ以下とすることにより、無機多孔質体の機械的強度の低下による取り扱い性の低下を抑制することができる。
次に、本発明においては、無機多孔質体に水溶性の酸ヒドラジド化合物が担持されることにより、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒド等のアルデヒド類に対する化学吸着能が飛躍的に向上し、アルデヒド類を選択的に吸着することができる。
酸ヒドラジド化合物は、カルボン酸とヒドラジンとから誘導される−ＣＯ−ＮＨＮＨ２で表される酸ヒドラジド基を有する化合物であり、ヒドラジド末端のα位に、更に非共有電子対を有する窒素原子が結合しており、これにより求核反応性が著しく向上している。
この非共有電子対がアルデヒド類のカルボニル炭素原子を求核的に攻撃して反応し、アルデヒド類をヒドラジン誘導体として固定化することにより、アルデヒド類の除去性能を発現するものと考えられる。
アルデヒド類の中でもアセトアルデヒドは、カルボニル炭素のα位に電子供与性のアルキル基を有するために、カルボニル炭素の求電子性が低く化学吸着されにくいが、本発明のガス吸着剤において採用される酸ヒドラジド類は前述のとおり求核反応性が高いため、アセトアルデヒドに対しても良好な化学吸着性能を発現する。
本発明で用いられる酸ヒドラジド化合物としては、例えば、分子中に１個の酸ヒドラジド基を有する酸モノヒドラジドとしてホルムヒドラジド、アセトヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジドおよび安息香酸ヒドラジド等、分子中に２個の酸ヒドラジド基を有する酸ジヒドラジドとしてカルボジヒドラジド、グルタミン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジドおよびテレフタル酸ジヒドラジド等、および分子中に３個以上の酸ヒドラジド基を有する酸ポリヒドラジドとしてポリアクリル酸ヒドラジド等が挙げられる。
本発明において採用する酸ヒドラジド化合物は、これらの中でも水溶性の酸ヒドラジド化合物である。ここで、「水溶性」とは、２５℃の温度の中性の水に対し、５質量％以上（５ｇ／１００ｇ）溶解する特性のことをいい、中でも、吸着性能の観点から、カルボジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、およびアジピン酸ジヒドラジドのアルデヒド類が好ましく用いられる。また、アルデヒド性能を上げる目的で、アジピン酸ジヒドラジドとコハク酸ジヒドラジドを併用することにより、特にアセトアルデヒドの吸着容量に優れた効果を発揮する。
また、本発明のガス吸着剤には、官能基にチオール基を有する化合物が担持されていることが重要である。チオール基（Ｓ−Ｈ）は、アルデヒド類との反応に寄与するとともに、無機多孔質体の細孔表面に存在する金属との反応性を有しているため、ガス吸着剤の有するアルデヒド類除去性能の経時劣化の主要因となりうる金属の触媒作用による水溶性の酸ヒドラジド化合物の分解反応を抑制することができると考えられる。さらに、チオール基は、自身が酸化されやすい性質を有するため、チオール基を有する化合物が担持されることにより、アルデヒド類との反応性に優れる水溶性の酸ヒドラジド化合物が酸化分解されるのを防ぐ効果があると考えられる。
また、官能基にチオール基を有する化合物は、さらに官能基にアミノ基（ＮＨ２）を有していると、アミノ基がアルデヒド類との反応性に寄与するため好ましく用いられる。
本発明で使用する官能基にチオール基とアミノ基を有する化合物としては、システイン類が挙げられる。システイン類としては、具体的に、Ｌ−システイン、Ｄ−システイン、Ｄ、Ｌ−システイン、および、これらの塩、並びに、これらのシステインに含まれているカルボキシル基のエステルおよびカルボキシル基のアミド等のシステイン誘導体等から選ばれる１種または２種以上が挙げられる。これらの中でも、安価で入手しやすいことから、Ｌ−システインが好ましく用いられる。
次に、本発明で採用する水溶性の酸ヒドラジド化合物の担持量は、無機多孔質体１００質量部に対して０．５質量部以上３０質量部以下であることが好ましく、下限について、より好ましくは２．０質量部以上であり、上限について、より好ましくは２０質量部以下である。水溶性の酸ヒドラジド化合物の担持量を０．５質量部以上とすることにより、アルデヒド類の除去効率およびアルデヒド類の吸着容量の向上の実効を得ることができる。一方で、水溶性の酸ヒドラジド化合物の担持量を３０質量部以下とすることにより、水溶性の酸ヒドラジド化合物が結晶化し、無機多孔質体の細孔を塞いでしまい、吸着速度が低下するとともに粉落ちの原因となることを抑制することができる。
また、官能基にチオール基を有する化合物の担持量は、無機多孔質体１００質量部に対して、０．５質量部以上２０質量部以下であることが好ましく、下限についてより好ましくは１．０質量部以下であり、上限について、より好ましくは１０質量部以下である。官能基にチオール基を有する化合物の担持量を０．５質量部以上とすることにより、細孔表面に付着している金属成分と十分に反応することができる。一方で、過剰な添加は無機多孔質体の細孔を塞ぎ、吸着速度の低下を招くとともにチオール基由来の硫黄臭を発するため、担持量は２０質量部以下とすることが好ましい態様である。
また、水溶性の酸ヒドラジド化合物および官能基にチオール基を有する化合物を無機多孔質体に担持させる方法としては、水溶性の酸ヒドラジド化合物および官能基にチオール基を有する化合物を水に溶解させ、得られた水溶液を無機多孔質体に添着させ、次に、前記の無機多孔質体を乾燥させる方法が挙げられる。この場合、乾燥温度はチオール基の分解を抑制する観点から、１００℃以下で行なうことが好ましい。
さらに、本発明のガス吸着剤は、２５℃の水１００ｇに５ｇ分散させた際の水溶液のｐＨ（水素イオン指数）が３．０〜７．５の範囲であることが好ましい態様である。このようにすることにより、アルデヒド類の除去性能が向上する。水溶液のｐＨが７．５以下であることにより、酸ヒドラジド化合物の非共有電子対によるアルデヒド類のカルボニル炭素原子への求核的攻撃による反応から生成した中間体が、酸性の反応場においてプロトン化され脱水し易く、誘導体への固定化反応が十分に進む。水溶液のｐＨは、より好ましくは６．５以下である。また、水溶液のｐＨが３．０以上であることにより、酸ヒドラジド化合物の非共有電子対がアルデヒド類のカルボニル炭素原子を求核的に攻撃する活性を十分に維持することができる。水溶液のｐＨは、より好ましくは４．０以上である。
ｐＨは、２５℃の温度の純水にガス吸着剤が５質量％となるよう浸漬し、軽く攪拌した後１０分間放置し、液のｐＨをｐＨ計にて測定した値をいう。ｐＨの測定は３回行い、平均値を採用する。
ガス吸着剤のｐＨは、有機酸および無機酸からなる群から選ばれた少なくとも１種の酸を、ガス吸着剤に担持させることにより調整することができる。有機酸および無機酸としては、それ自体は臭気を発生しない酸であることが好ましい。また、ガス吸着剤に、有機酸および無機酸からなる群から選ばれた少なくとも１種の酸を担持させる方法としては、水溶性の酸ヒドラジド化合物およびチオール基を有する化合物を水分散体として含浸加工する場合には、有機酸および無機酸からなる群から選ばれた少なくとも１種の酸もこの水分散体に混合させて添加することが好ましい。
有機酸の具体的な例としては、アジピン酸、スルファニル酸、リンゴ酸およびクエン酸等が挙げられ、アジピン酸ジヒドラジドを水分散体として無機多孔質体に含浸加工する場合には、アジピン酸を好ましく採用することができる。アジピン酸は、上記の分散液のバランスを安定に保ち、また臭気の発生や吸湿性の発現を伴わないため好ましく用いられる。
一方、無機酸としては、リン酸を使用することが好ましい。リン酸は、チオール基の酸化を促進する鉄などの溶存重金属と難溶塩を形成して、重金属を不溶化できることから、好ましく用いられる。
次に、本発明のガス吸着剤は、通気性を有するシート状物で挟み込むことによりガス吸着シートとすることができ、ガス吸着剤はバインダー樹脂である熱可塑性樹脂により通気性を有するシート状物に固定されている。
通気性を有するシート状物としては、繊維構造物が好ましく、具体的には綿状物、編織物、不織布、紙およびその他の三次元網状体等を挙げることができる。また、これらの積層体を用いることもできる。これらのような構造をとることにより、通気性を確保しつつ、表面積を大きくとることができる。エアフィルターとして用いる観点からは、不織布が好ましく用いられる。
シート状物としての繊維構造物を形成する繊維としては、天然繊維、合成繊維、およびガラス繊維や金属繊維等の無機繊維が挙げられ、中でも溶融紡糸が可能な熱可塑性樹脂からなる合成繊維が好ましく用いられる。合成繊維を形成する熱可塑性樹脂の例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル、ビニロン（ポリビニルアルコール）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、およびポリ乳酸等を挙げることができ、用途等に応じて選択できる。また、複数種を組み合わせて使用することもできる。
繊維構造物を構成する繊維の繊維径は、エアフィルターとして使用する用途において目標とする通気性や集塵性能に応じて選択することができるが、好ましくは１μｍ以上２０００μｍ以下である。繊維径を１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上とすることにより、ガス吸着剤が繊維構造物表面で目詰まりすることを防ぎ、通気性の低化を防ぐことができる。また、繊維径を２０００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下とすることにより、繊維表面積の減少によるガス吸着剤の担持能力の低下や処理エアとの接触効率の低下を防ぐことができる。
通気性を有するシート状物の目付としては、１０ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。目付けを１０ｇ／ｍ２以上とすることにより、ガス吸着剤を担持するための加工に耐える十分な強度が得られ、エアを通気させた際にフィルター構造を維持する上で必要な剛性が得られる。また、目付けを５００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは２００ｇ／ｍ２以下とすることにより、通気性を有するシート状物の内部までガス吸着剤を均一に担持させることができ、またプリーツ形状やハニカム形状に二次加工する際の取扱い性にも優れる。
通気性を有するシート状物の少なくとも１枚は、エレクトレット処理されていることが好ましい態様である。エレクトレット処理がされていることにより、通常では除去しにくいサブミクロンサイズやナノサイズの微細塵を静電気力により捕集することができる。
このようなエレクトレット処理された不織布等のシート状物を構成する材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレートおよびポリテトラフルオロエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル系樹脂、およびポリカーボネート樹脂等の高い電気抵抗率を有する材料が好ましく用いられる。
本発明のガス吸着シートのガス吸着剤の担持量は、５ｇ／ｍ２以上３００ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。担持量を５ｇ／ｍ２以上、好ましくは１０ｇ／ｍ２以上とすることにより、アルデヒド類の除去効率および吸着容量の向上の実向を得ることができる。また、担持量を３００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは２００ｇ／ｍ２以下とすることにより、ガス吸着剤が通気性を有するガス吸着シート状物表面で目詰まりすることを防ぎ、通気性の低下を抑えることができる。
また、本発明のガス吸着シートは、本発明のガス吸着剤とは別に粒状活性炭を担持させることも可能である。粒状活性炭を担持させることにより、アルデヒドガス以外のＶＯＣガスを除去することが可能となり、ＶＯＣガス全般を吸着除去することが可能となる。
ガス吸着剤の通気性を有するシート状物への固定化方法としては、本発明のガス吸着剤と熱可塑性樹脂の混合粉体を、不織布等の通気性を有するシート状物に散布した後、さらに他の通気性を有する不織布等のシート状物を重ね合わせて熱プレスを行い一体化する方法が好ましく用いられる。この方法を採用することにより、本発明のガス吸着剤の表面が熱可塑性樹脂に覆われて機能低下することを防ぐことができ、吸着速度の点で有利となり、極めて効果的に吸着能を発現させることができる。
本発明のガス吸着剤を、不織布等の通気性を有するシート状物に固定化する熱可塑性樹脂としては、ＥＶＡ系、ポリエステル系、ポリアミド系および低密度ポリエチレン系などの熱可塑性樹脂を用いることができる。
熱可塑性樹脂の粒径分布は、１０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。粒径分布を、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上とすることにより、通気性を有するシート状物からの脱落を防ぐとともに飛散を防ぐことができる。また、粒径分布を、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは７００μｍ以下とすることにより、通気性を有するシート状物に固定化した後の表面平滑性が低下することを防ぐことができる。
本発明のエアフィルターは、本発明のガス吸着シートを用いて構成されたものである。その形状としては、そのまま平面状で使用してもよいが、プリ−ツ型やハニカム型を採用することが好ましい態様である。プリーツ型は直行流型フィルターとしての使用において、またハニカム型は平行流型フィルターとしての使用において、それぞれ処理エアの接触面積を大きくして捕集効率を向上させるとともに、低圧損化を同時に図ることができる。
また、本発明のエアフィルターは、枠体に納めて使用することが、エアの処理効率や取扱い性の点で好ましい態様である。
本発明によるガス吸着剤を用いたガス吸着シートは、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、健康住宅、ペット対応マンション、高齢者入所施設、病院、オフィス等で使用される空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター、および産業用クリーンルーム用フィルター等のエアフィルターガス吸着シートとして好ましく使用される。
［測定方法］
（１）水溶性の酸ヒドラジド化合物の担持量および官能基にチオール基を有する化合物の担持量（質量部）：
水溶性の酸ヒドラジド化合物および官能基にチオール基を有する化合物を混合分散させた液を、無機多孔質体に含浸させて乾燥させた後のガス吸着剤の質量と、含浸・乾燥前の無機多孔質体の質量との差から、総担持量を算出し、当該総担持量に各成分の仕込み量比を掛け、ガス吸着剤全体に対する担持量に換算して算出した。
（２）ガス吸着剤のｐＨ（水素イオン指数）：
２５℃の温度の純水１００ｇに対して、ガス吸着剤が５質量％となるように浸漬し、軽く攪拌した後１０分間放置し、得られた水溶液のｐＨをラコム社テスターｐＨ計（品名：Ｅｃｏｓｃａｎ ｐＨ５）によって測定した。測定は３回行い、その平均値を採用した。
（３）ガス吸着剤および熱可塑性樹脂の担持目付（ｇ／ｍ２）：
ガス吸着剤および熱可塑性樹脂を混合攪拌した混合粉体を、通気性を有するシート状物に散布した後、さらに他の通気性を有するシート状物を重ね合わせて熱プレスを行い一体化し総目付を測定し、総目付から２枚の通気性を有するシート状物の目付を差し引いた値に各成分の仕込み量比を掛け、ガス吸着シート全体に対するガス吸着剤および熱可塑性樹脂のそれぞれの担持量とした。
（４）アセトアルデヒドの除去性能：
１２ｃｍ角サイズの平板状のガス吸着シートを、１０ｃｍ角サイズの実験用のダクトに取り付け、ダクトに温度が２３℃で湿度が５０％ＲＨの空気を、０．２ｍ／ｓｅｃの速度で送風した。さらに上流側から、標準ガスボンベによりアセトアルデヒドを上流濃度１０ｐｐｍとなるように添加し、ガス吸着シートの上流側と下流側とにおいてエアをサンプリングし、赤外吸光式連続モニターを使用して、それぞれのアセトアルデヒド濃度を経時的に測定し、次式によって除去効率を算出した。
・除去効率（％）＝［（Ｃ０−Ｃ）／Ｃ０］×１００
ここに、Ｃ０：上流側のアセトアルデヒド濃度（＝１０ｐｐｍ）
Ｃ：下流側のアセトアルデヒド濃度（ｐｐｍ）
アセトアルデヒドの添加開始から１００秒後の除去効率を初期除去効率とし、１００秒後以降の除去効率を経時的に測定した。また、上流側の濃度と下流側の濃度との差が５％になるまでの吸着量を吸着容量として評価した。
（５）経時劣化確認試験：
平板状のガス吸着シートを、温度が２３℃で湿度が５０％ＲＨに設定した環境において、サンプル作製後８ヶ月間静置した後、実験用のダクトに取り付け、上記（４）に記載の方法でアセトアルデヒド除去性能を評価した。
（６）無機多孔質体の比表面積：
無機多孔質体のＢＥＴ比表面積は、ユアサアイオニクス社製ＮＯＶＡ２２００ｅを用いて、ＪＩＳ Ｒ １６２６（１９９６）に規定のＢＥＴ多点法に従って測定した。
（７）無機多孔質体の平均細孔径：
無機多孔質体の細孔の形状を円筒状と仮定し、ＢＥＴ比表面積測定の際に得られた比表面積（Ｓ）と細孔容積（Ｖ）から、次式により平均細孔径（Ｄ）を算出した。
・Ｄ＝４Ｖ／Ｓ
［ガス吸着剤Ａの作製］
（無機多孔質体）
ＪＩＳ Ｚ ８８０１（２００６）により粒径１５０〜３５５μｍに分粒された、比表面積が６５０ｍ２／ｇで、平均細孔径が６．０ｎｍの多孔質シリカ（ＡＧＣエスアイテック社製）を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
水への溶解度が８．０％のアジピン酸ジヒドラジド（大塚化学社製）を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
Ｌ−システイン（トモケミカル社製）を用いた。
（ガス吸着剤Ａ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のアジピン酸ジヒドラジド８．０質量％と前記のＬ−システイン６．０質量％を均一分散させた水溶液とを、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ａを得た。得られたガス吸着剤Ａを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、７．２であった。
［ガス吸着剤Ｂの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品を用いた。
（ガス吸着剤Ｂ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記アジピン酸ジヒドラジド８．０質量％と前記Ｌ−システイン２．５質量％を均一分散させた水溶液を前記無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥し、ガス吸着剤Ｂを得た。得られたガス吸着剤Ｂを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは７．３であった。
［ガス吸着剤Ｃの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（アジピン酸ジヒドラジド）を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（Ｌ−システイン）を用いた。
（有機酸）
有機酸として、アジピン酸（ナカライテスク社製）を用いた。
（ガス吸着剤Ｃ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のアジピン酸ジヒドラジド８．０質量％と前記のＬ−システイン２．５質量％および前記のアジピン酸０．１質量％とを均一分散させた水溶液を、前記無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｃを得た。得られたガス吸着剤Ｃを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、５．４であった。
［ガス吸着剤Ｄの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（アジピン酸ジヒドラジド）を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（Ｌ−システイン）を用いた。
（無機酸）
無機酸として、リン酸（ナカライテスク社製）を用いた。
（ガス吸着剤Ｄ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のアジピン酸ジヒドラジド８．０質量％と前記のＬ−システイン２．５質量％および前記のリン酸０．１質量％とを均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｄを得た。得られたガス吸着剤Ｄを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、５．９であった。
［ガス吸着剤Ｅの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
水への溶解度が２７．３％のコハク酸ジヒドラジド（日本ファインケム社製）を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（Ｌ−システイン）を用いた。
（無機酸）
ガス吸着剤Ｄと同一の製品（リン酸）を用いた。
（ガス吸着剤Ｅ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のコハク酸ジヒドラジド１２．０質量％と前記のＬ−システイン６．０質量％および前記のリン酸０．１質量％とを均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｅを得た。得られたガス吸着剤Ｅを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、６．１であった。
［ガス吸着剤Ｆの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
水への溶解度が３１．９％のカルボジヒドラジド（日本ファインケム社製）を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（Ｌ−システイン）を用いた。
（無機酸）
ガス吸着剤Ｄと同一の製品（リン酸）を用いた。
（ガス吸着剤Ｆ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のコハク酸ジヒドラジド２０．０質量％と前記のＬ−システイン６．０質量％および前記のリン酸０．１質量％とを均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｆを得た。得られたガス吸着剤Ｆを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは５．８であった。
［ガス吸着剤Ｇの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（アジピン酸ジヒドラジド）を用いた。
（ガス吸着剤Ｇ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のアジピン酸ジヒドラジド８．０質量％を均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｇを得た。得られたガス吸着剤Ｇを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、７．１であった。
［ガス吸着剤Ｈの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（Ｌ−システイン）を用いた。
（ガス吸着剤Ｈ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のＬ−システイン８．０質量％を均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｈを得た。得られたガス吸着剤Ｈを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、７．３であった。
［ガス吸着剤Ｉの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（アミン系薬剤）
分子構造中にアミノ基を有する水への溶解度が１１０％のスルファミン酸グアニジン（三和ケミカル社製）を用いた。
（ガス吸着剤Ｉ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のスルファミン酸グアニジン８．０質量％を均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｉを得た。得られたガス吸着剤Ｉを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、７．３であった。
［ガス吸着剤Ｊの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（水溶性の酸ヒドラジド化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（アジピン酸ジヒドラジド）を用いた。
（アミン系薬剤）
ガス吸着剤Ｉと同一の製品（スルファミン酸グアニジン）を用いた。
（有機酸）
ガス吸着剤Ｃと同一の製品（アジピン酸）を用いた。
（ガス吸着剤Ｊ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のアジピン酸ジヒドラジド８．０質量％と前記のスルファミン酸グアニジン８．０質量％および前記のアジピン酸０．１質量％とを均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１１０℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｊを得た。得られたガス吸着剤Ｊを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは６．１であった。
［ガス吸着剤Ｋの作製］
（無機多孔質体）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（多孔質シリカ）を用いた。
（官能基にチオール基を有する化合物）
ガス吸着剤Ａと同一の製品（Ｌ−システイン）を用いた。
（無機酸）
ガス吸着剤Ｄと同一の製品（リン酸）を用いた。
（ガス吸着剤Ｋ）
分散水溶液を１００質量％とした場合に、前記のＬ−システイン８．０質量％および前記のリン酸０．１質量％を均一分散させた水溶液を、前記の無機多孔質体に含浸させ、１００℃の温度で５時間乾燥してガス吸着剤Ｋを得た。得られたガス吸着剤Ｋを水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨは、５．８であった。
［実施例１］
（通気性を有するシート状物Ａ）
エアの流れに対して上流側に位置する通気性を有するシート状物Ａには、単繊維繊度が１．５ｄｔｅｘのビニロン（ポリビニルアルコール）繊維１６．５質量％、単繊維繊度が７．１ｄｔｅｘのビニロン（ポリビニルアルコール）繊維２２質量％、単繊維繊度が２．０ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維１６．５質量％、およびリン系難燃剤含有アクリル樹脂バインダー４５質量％からなる、目付けが５０ｇ／ｍ２のケミカルボンド不織布を用いた。
（通気性を有するシート状物Ｂ）
もう一方の通気性を有するシート状物Ｂには、ポリプロピレン繊維のエレクトレット加工メルトブロー不織布からなる、目付が２０ｇ／ｍ２の帯電繊維シートを用いた。
（ガス吸着剤）
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ａを用いた。
（熱融着樹脂）
熱融着樹脂として、５０〜３００μｍに分粒した低密度ポリエチレン（融点９８℃、ＭＩ２００ｇ／１０ｍｉｎ（ＪＩＳ Ｋ７２１０（１９９９）））を用いた。
（ガス吸着シートの製造方法）
ガス吸着剤Ａと熱融着樹脂（低密度ポリエチレン）の質量比率が２：１となるように混合し均一になるまで攪拌し、これを通気性を有するシート状物Ｂの上に散布し、さらにその上から通気性を有するシート状物Ａを被せ、熱プレスしてガス吸着シートＡを作製した。結果を、表１に示す。
［実施例２］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｂを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＢを作製した。結果を、表１に示す。
［実施例３］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｃを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＣを作製した。結果を、表１に示す。
［実施例４］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｄを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＤを作製した。結果を、表２に示す。
［実施例５］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｅを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＥを作製した。結果を、表２に示す。
［実施例６］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｆを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＦを作製した。結果を、表２に示す。
［比較例１］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｇを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＧを作製した。結果を、表３に示す。
［比較例２］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｈを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＨを作製した。結果を、表３に示す。
［比較例３］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｉを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＩを作製した。結果を、表３に示す。
［比較例４］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｊを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＪを作製した。結果を、表４に示す。
［比較例５］
ガス吸着剤として、前記で作成したガス吸着剤Ｋを用いたこと以外は、実施例１と同じ通気性を有するシート状物と熱融着樹脂を使用し、実施例１と同じ製造方法によってガス吸着シートＫを作製した。結果を、表４に示す。
＜まとめ＞
実施例１〜実施例６と比較例１〜比較例５のアセトアルデヒド除去効率と吸着容量を表１および２（実施例）と表３および４（比較例）に示す。なお、総合評価については表１の性能低下率に記載の式で計算した場合の性能低下率が４０％以下で、かつ、サンプル作製後８ヶ月のアセトアルデヒド吸着量が０．４０ｇ／ｍ２以上を総合評価「Ａ」、性能低下率が４０％以下で、かつ、サンプル作製後８ヶ月のアセトアルデヒド吸着量が０．２５ｇ／ｍ２以上０．４０ｇ／ｍ２未満を総合評価「Ｂ」、サンプル作製後８ヶ月のアセトアルデヒド吸着量が０．２５ｇ／ｍ２未満を総合評価「Ｃ」とし、判定を行なった。実施例１〜実施例６および比較例１と比較例４のサンプル作製直後のアセトアルデヒドの初期除去効率は、いずれも水溶性の酸ヒドラジド化合物を担持しているため５０％を超えており、吸着量も０．３０ｇ／ｍ２以上と高い値を示した。また、比較例１の水溶性の酸ヒドラジド化合物のみを担持させた場合に較べ、実施例１〜実施例６では、官能基にチオール基を有する化合物を担持させたことによりサンプル作製直後のアセトアルデヒドの吸着量も高い値となっている。
さらに、実施例３〜６は、その他の実施例に比べ有機酸または無機酸が添加されており、ｐＨを弱酸性に調整してあるため、アセトアルデヒドと酸ヒドラジド化合物の反応速度が速く、サンプル作製直後のアセトアルデヒドの除去効率および吸着量が、ともに優れている。
一方、比較例２、比較例３および比較例５では、水溶性の酸ヒドラジド化合物が担持されていないため、サンプル作製直後のアセトアルデヒドの初期除去効率は、それぞれ２４．２％、３６．２％および２３．８％と、５０％を超えておらず、加えて、サンプル作製直後のアセトアルデヒドの吸着量も、それぞれ０．１２ｇ／ｍ２、０．２３ｇ／ｍ２および０．１１ｇ／ｍ２と、動的なアルデヒド除去性能を有していない。
次に、８ヶ月経過後のサンプルによってアセトアルデヒド除去性能を確認した結果、実施例１〜実施例６のように、官能基にチオール基を有する化合物を担持させた場合は、吸着量の低下率が２０〜３０％の範囲に抑えられており、サンプル作製後８ヶ月経過後のアセトアルデヒドの吸着量が０．３０ｇ／ｍ２以上と、高い性能を保持することができている。
一方、比較例１と比較例４では、官能基にチオール基を有する化合物が担持されていないため、吸着量の低下率が６０％を超えており、そして、サンプル作製後８ヶ月経過後のアセトアルデヒドの吸着量は０．１４ｇ／ｍ２、０．２１ｇ／ｍ２まで低下していることが確認された。
Figure 0006070850
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Claims (9)

  1. 無機多孔質体に、少なくとも水溶性の酸ヒドラジド化合物および官能基にチオール基を有する化合物が担持されてなるガス吸着剤。
  2. 前記官能基にチオール基を有する化合物がさらに官能基にアミノ基を有する請求項１記載のガス吸着剤。
  3. 前記官能基にチオール基およびアミノ基を有する化合物がシステインである請求項２記載のガス吸着剤。
  4. 水１００ｇに５ｇ分散させた際のｐＨが３．０〜７．５である請求項１〜３のいずれかに記載のガス吸着剤。
  5. 前記無機多孔質体に、さらに有機酸および無機酸からなる群から選ばれた少なくとも１種の酸を担持させてなる請求項１〜４のいずれかに記載のガス吸着剤。
  6. 前記無機多孔質体が、多孔質シリカである請求項１〜５のいずれかに記載のガス吸着剤。
  7. 請求項１〜６のいずれかに記載のガス吸着剤が２枚の通気性を有するシート状物で挟み込まれており、前記ガス吸着剤が熱可塑性樹脂によって前記シート状物に固定されているガス吸着シート。
  8. 請求項７に記載のガス吸着シートを用いたエアフィルター。
  9. システインと水溶性の酸ヒドラジド化合物を水に溶解し、これを無機多孔質体に添着し乾燥させることを特徴とするガス吸着剤の製造方法。
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