JPS6115732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は空気浄化剤に関し、その目的とすると
ころは、アンモニア、有機アミン等の悪臭ガスに
対する脱臭作用を有すると共に、NOxなどの有
害ガスを分解除去する作用を有する空気浄化剤を
提供するところにある。 悪臭は生活環境を不快にするのみならず、人間
の健康を損なう場合が多い。従来、アンモニア、
硫酸水素、メルカプタン、アミン等の悪臭は代表
的なものとして知られ、これらの悪臭を除去する
方法が数多く提案されている。例えば可熱性臭気
を高温処理する燃焼法、白金系触媒を用いて熱処
理する接触酸化触媒法、活性炭、シリカゲル等の
吸着物質で処理する吸着法、オゾン酸化法、ある
いは薬液洗浄法等、対象悪臭と環境条件の相違に
より適合される脱臭方法が採用される。 従来、薬液洗浄法は液体でガスと反応させるの
が普通であるが、ランニングコストが高く、設備
費もかかることより希薄ガスの脱臭には適さな
い。又、薬液交換等の取り扱いも不便で廃液の処
理にも問題がある。 一般に広く吸着系脱臭剤として使用されている
活性炭はアンモニウム等の低分子量のガスに対し
ては脱臭効果が小さいとされている。又、ゼオラ
イトも同様にアンモニアガスの脱臭には有効であ
るが、やはり単独では吸着容量が小さく、しかも
吸着ガスの飽和又は環境変化によつて吸着しても
脱着する性質がある。 特に、活性炭を始め従来の脱臭剤は、アンモニ
ア、硫化水素、メルカプタンなどの複合臭につい
ては、一度に脱臭できず、多段の脱臭操作を余儀
無くされた。のみならずNOxやSOxなどの有害ガ
スをも同時に除去できるものについては殆んど開
発されていない。 現在、アンモニア、アミン等の塩基性ガスを除
去する為に市販されている代表的な脱臭剤として
固形のスルホン化炭あるいは硫酸鉄系脱臭剤があ
り、これらはアンモニア吸収能70〜100mg／ｇ程
度であるが、脱臭剤自身が吸湿変色あるいは変質
などを起し、成型された粒の崩壊を起すものがあ
る。脱臭剤充填器内において吸湿、崩壊を起した
場合、圧損失が大きく取り扱いも困難になる為、
脱臭効率は著しく低下する。又、脱臭能力の再生
が困難なものもあり脱臭剤自身の含有成分によつ
ては使用後の廃棄に問題を生じる場合もある。 一方、脱臭成分を担持したものを固形化する場
合、脱臭能力、強度、成形性等の観点より総合的
に検討してバインダーの選択を行なわなければな
らず、好適なバインダーの選択は予想以上にむず
かしい。 本発明者らは上記の様な諸問題に鑑み主にアン
モニア、アミン等の塩基性悪臭ガスの脱臭につい
て研究していたところリン酸や酸性リン酸塩と前
記ガスとの反応に注目して無機質担体にリン酸と
リン酸塩の１種又は２種以上を添加して固形化し
た脱臭剤を開発した（特願昭54−69940号）。 他方、大気汚染物質の中でも特に問題となつて
いるNOxやSOxガスの除去方法は非常に数多くの
提案がなされているが、環境濃度の汚染ガスの除
去については経済的又は機能的に不適な場合が多
い。 従来より、NOxやSOxなどの環境濃度の大気汚
染物質を除去する方法として幾つか知られている
が、例えば、ベントナイトを使用して除去する方
法（特開昭51−129885号）があるが除去能は不充
分である。 本発明者らは、先に上記の事実に鑑み過マンガ
ン酸カリウム、ベントナイトおよびゼオライトを
有効成分とする改良された空気浄化剤の開発に成
功した（特願昭53−61046号）。しかしながら、一
般的には悪臭ガスとNOxなどの有害ガスは共存
する場合が現実の汚染空気であることを認識、本
発明者らは、更に改良すべく鋭意研究したとこ
ろ、過マンガン酸カリウムとリン酸を担持したも
のが優れた空気浄化能を有することを知見し、本
発明を完成した。すなわち、本発明は、２種以上
の成分で構成される無機質粉末担体に過マンガン
酸カリウムとリン酸または／および酸性リン酸塩
を担持成型してなることを特徴とする空気浄化剤
に関する。 本発明において、使用できる無機質担体は過マ
ンガン酸カリウムに対して実質的に不活性であ
り、また、リン酸等を含浸または固定して、いわ
ゆる担持させる為の無機質基材である。この基材
は過マンガン酸カリウムと同様リン酸等に対して
も、不活性の場合はもちろん、リン酸と反応して
酸性リン酸塩になるものであつてもよい。かかる
担体としては、例えば、天然または合成ゼオライ
ト、活性白土、珪藻土カオリン、ベントナイト、
ボールクレー、天然または合成黄土、アルミナ、
珪酸等があげられる。これらのうち、それ自体に
ガス吸着能のあるものがより適当でリン酸等との
相乗効果が期待でき、本発明において特にモルデ
ナイト系のゼオライト、ベントナイト、天然また
は合成黄土が好適である。また、これは２種以上
の混合物でもよく、その性質上、特に上記に限定
されるものでもない。 また、これらの担体は多くの場合粉体である
が、一部短繊維状の物理的改質あるいは酸処理等
の化学的改質を行つたものであつてもよい。本発
明における無機質担体は上記の如き無機質基材が
２成分以上で構成されたものであることが必要で
ある。この理由は１種類のみの基材では後述する
薬剤を担持して成型する場合、成型性に劣るもの
が多いばかりでなく、仮に成型されたとしても、
成型強度が小さく、使用に耐えないからである。 従つて、所望の成型強度と空孔容積をもつた担
体とするには、２種以上の基材とその配合を適宣
選択して調製することができるからである。この
ように、本発明にかかる空気浄化剤は、無機質担
体に過マンガン酸カリウムとリン酸等を担持させ
たものであるが、このうち、過マンガン酸カリウ
ムとリン酸を担持したものは、空気浄化能は極め
て良好であるから、効果的な成型体が調製できれ
ば優れた空気浄化剤の一つとしてあげられる。 しかし、多くの場合、成型性に問題が生じ易い
ので酸性リン酸塩単独または該塩との併用が一般
的となろう。かかる酸性リン酸塩としてはアンモ
ニア等の吸収能にすぐれ、かつ粘結性をも有した
ものがよく、例えば、Na，Ｋ，Zn，Mg，Al，
Pb，Fe，Mn等の酸性リン酸金属塩、リン酸珪素
または酸性リン酸アンモニウム等があげられ、そ
れらは１種または２種以上併用しても差支えな
い。それらの酸性リン酸塩は前記したようにリン
酸と同様に脱臭能にすぐれ、かつ結合剤的作用も
あるので担体に担持させ易く、それらのうち
Al，Fe又はZnの酸性リン酸塩は好適である。 この場合、使用する塩は、上記酸性リン酸塩は
勿論であるが、中性リン酸塩であつても担体にお
いて、酸性リン酸塩として存在すればよいからリ
ン酸との併用にあつては当初の原料は中性リン酸
塩であつてもよい。 なお、本発明において、リン酸とは、多くの場
合、一般のオルトリン酸をいうが、他にメタリン
酸、縮合リン酸、無水リン酸等であつてもよい。 過マンガン酸カリウムとリン酸等の配合割合は
特に限定はないが多くの場合、P₂O₅／KMnO₄の
重量比で0.2〜２の範囲が好ましい。この理由は
約0.2以下では、塩基性ガスに対する除去率が低
下する傾向にあり、一方、約２以上では成型性に
問題があるからである。 また、無機質担体に対する前記有効成分の担持
量についても同様、成型性に問題がなければ多い
程好ましいが、多くの場合、過マンガン酸カリウ
ムは、KMnO₄／担体の重量比で0.05〜0.3の範囲
であり、またリン酸等はP₂O₅／担体の重量比で
0.04〜0.16の範囲が好ましい。 この理由は、いずれも上限を越えると成型性が
悪くなり、一方、下限以下の場合は空気浄化剤が
不充分となる傾向となるからである。 ところで、過マンガン酸カリウムの酸化電位は
アルカリ性で＋0.564V、中性で0.588V、そして
酸性で＋1.695Vとなつて酸性側では著しく該電
位が高く、酸化力が大きいので、悪臭ガスや
NOxの酸化による無臭化および無害化能力は、
過マンガン酸カリウム単独にくらべてはるかに大
きい。また、一般的に、過マンガン酸カリウムは
二酸化マンガンが共存すると自己分解する性質が
あるが、本発明者らの実験によつてリン酸が存在
するとその分解を抑制することを確認しており
（特願昭53−85682号、特願昭53−85683号）、従つ
て、過マンガン酸カリウム自体の寿命を延長させ
るのみならず、悪臭ガス等の酸化によつて生じる
二酸化マンガンも活性で、かつ酸性雰囲気ではな
お酸化電位が1.23Vあるので硫化水素やメルカプ
タン等の悪臭物質を吸収除去する能力は依然とし
て消失することなく持続し、実質的に酸化力の寿
命が著しく延長できる。 一方、リン酸等は他の鉱酸と比べて、アンモニ
ア、アミンなどの塩基性悪臭ガスの吸収能にすぐ
れ、過マンガン酸カリウムと相俟つて相乗的に空
気浄化能を向上させることができる。 本発明に係る空気浄化剤は公知の方法で適当な
造粒機を用いて造粒し調製できる。この造粒は多
くの場合、そのまま造粒できるが、所望により水
又は有機もしくは無機の結合剤を適宣使用して造
粒する。造粒後、一定の成型強度があれば、その
まま製品とするが、一般的には乾燥して成型強度
を得て製品とする。 かくして、本発明に係る空気浄化剤は、活性炭
やゼオライト等の物理吸着による場合と異なり、
大気汚染物質、悪臭物質を化学反応で無臭、無害
に変化させて吸収又は吸着する一方的反応である
から、物理吸着に比べて吸着平衡による能力低下
はなく、更に一旦吸着したガス分子を放出するよ
うな脱着もない。 活性炭では殆んど除去できない。SO₂，NO，
NO₂の除去はもちろんのこと、悪臭物質として例
えばアンモニア、アミン類の含窒素有機化合物
（インドール、スカトール、カダベリン等）、硫化
水素、メルカプタン類の含硫黄有機化合物、硫化
カルボニル（COS）、アルデヒド類、フエノール
類、スチレン、アクロレン、エチレン、アセチレ
ン等の不飽和有機化合物等を除去することが可能
である。 又一部細菌、ビールス等に対する殺菌、消毒効
果も期待できる。 このように、本発明に係る空気浄化剤を使用す
ると、ワンパスで大部分の塩基性、酸性悪臭ガス
が除去できるが、更に活性炭フイルターを併用後
置すれば、本発明の空気浄化剤で除去率の低い有
機酸、有機溶剤等の有機化合物を含む殆んどの大
気汚染物質、悪臭物質の除去が可能となる。 本発明にかかる成型物の使用に当つては、適当
な容器に充填して使用することができるが、例え
ば、上下に金網を設けた直方体の簡単な箱形容器
を作製して、これに空気浄化剤を充填してフイル
ターとすることができる。このフイルターを用い
て空気浄化すると被処理気体との接触時間が一般
的な方法に比べ、非常に短かくてすみ、装置の小
型化または圧力損失の低減などの利点があり、経
済的にも実用性に富んだ方法であると言える。 以下、実施例を挙げて本発明を例証する。 実施例 KMnO₄の微粉末結晶、85％リン酸又は／及び
50％重リン酸アルミニウムおよび担体としてゼオ
ライト、ベントナイトの各所定量の各材料を少量
の水と共によく混練したのち押出成型機にて直径
３mmの円柱状に押出し、これを長さ約10mmにカツ
トし、乾燥して表１に示す空気浄化剤を得た。 （表１のサンプルNo.１〜No.７は本願による実施
例、No.８〜No.11は参考のための比較例である。）

【表】 (i) 〔NH₃ガスの除去例〕 上記で得られた空気浄化剤を用い、NH₃ガスと
空気で濃度調整した試料NH₃ガス（10ppm，
90ppm）について、SV（１／Ｈ）10000，20000
および50000に変えた場合の各浄化剤のNH₃ガス
除去率は表２の結果となつた。 （SV＝通過風量（ｍ^３／Ｈ）／浄化剤の充填容積（ｍ
^３））

【表】

【表】 (ii) 〔NOxガスの除去例１〕 NH₃ガスの除去法と同様に試料NOxガスについ
て除去率を調べたところ、表３の結果が得られ
た。〔NOx＝NO＋NO₂を表わす〕

【表】 (iii) 〔NOxガス除去例２〕 NOxガス除去例１で処理された排ガスについ
て更に活性炭を充填したフイルターを通過させて
排ガス処理を行つたところ、NOxの最初からの
除去率（％）は表４の結果となつた。

【表】

【表】 なお、試料ガスの測定において、NOxガスは
化学発光法、NH₃ガスはインドフエノール法また
は北沢式ガス検知管法による。 (iv) 〔SOxガス除去例〕 表１のNo.７の試料と比較試料としてベントナイ
トおよび活性炭をそれぞれガラス管に充填し、亜
硫酸ガス（SO₂）に対する除去率を測定したとこ
ろ、表５の結果になつた。

【表】 (v) 〔硫化水素、メルカプタン、アルデヒドの除
去例〕 表１のNo.７の試料をガラス管に充填し、それぞ
れ硫化水素、メルカプタン、アルデヒドを通過さ
せたときの入口、出口のピーク高さまたは濃度よ
り除去率を求めたところ、以下表６，７，８のと
おりとなつた。

【表】

【表】

【表】 (vi) 〔Ｎ養老院における実施例〕 寝たきり老人６人が在室している部屋（気積35
m³）空気浄化機（５m³／分）１台を設置して、運
転停止時と運転中の部屋内部の悪臭ガス濃度を測
定した。

【表】

【表】 (vii) 〔Ｓ地下駐車場内料金微収所における実施
例〕 地下駐車場内の料金微収所の室内は自動車の入
出庫の際に出す排気ガスが入りこんで窒素酸化
物、炭化水素等の有害ガス濃度が上昇し、人体に
悪影響を与える。この室内（気積約60m³）に空気
浄化機（10m³／分）１台を設置して、運転停止時
と設置４ケ月後の運転中の部屋内の悪臭ガス濃度
を測定した。

【表】

【表】 (viii) 〔Ｔ社動物飼育室における実施例〕 ラツト約750匹を収容する飼育室（気積約160
m³）に空気浄化機（４m³／分）２台設帯置して、
運転停止時と運転開始後30分後の部屋内の悪臭ガ
ス濃度を測定した。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２種以上の成分から構成される無機質担体に
   過マンガン酸カリウムとリン酸または／および酸
   性リン酸塩を担持成型していることを特徴とする
   空気浄化剤。 ２ 無機質担体が天然又は合成ゼオライト類、ベ
   ントナイト、ボールクレー、カオリン、活性白土
   又は珪酸カルシウムなどの珪酸カルシウムなどの
   珪酸塩系化合物、合成黄土、アルミナなどから選
   らばれた少なくとも２種以上の担体であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気浄化
   剤。 ３ 過マンガン酸カリウムとリン酸または／およ
   び酸性リン酸塩との重量比（P₂O₅／KMnO₄）が
   0.2乃至２の範囲であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の空気浄化剤。 ４ 酸性リン酸塩がアルミニウム、鉄又は亜鉛の
   酸性リン酸意塩であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の空気浄化剤。