(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程と、
前記乾燥後の活性炭をヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、
前記ヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【請求項２】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥せずにヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、
前記ヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【請求項３】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程と、
前記乾燥後の活性炭にヨウ素のオキソ酸の水溶液をスプレーして、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、
前記ヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【請求項４】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程と、
前記乾燥後の活性炭を無機酸の溶液に浸漬して、無機酸を前記活性炭に添着させる工程と、
前記無機酸が添着された活性炭をヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、
前記無機酸およびヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【請求項５】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程と、
前記乾燥後の活性炭を、無機酸とヨウ素のオキソ酸との混合溶液に浸漬して、無機酸およびヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程、および
前記無機酸とヨウ素酸とが添着された活性炭を乾燥する工程を具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【請求項６】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥せずに無機酸の溶液に浸漬して、無機酸を前記活性炭に添着させる工程と、
前記無機酸が添着された活性炭をヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、
前記無機酸およびヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【請求項７】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥せずに、無機酸とヨウ素のオキソ酸との混合溶液に浸漬して、無機酸とヨウ素酸とを前記活性炭に添着させる工程、および
前記無機酸とヨウ素酸とが添着された活性炭を乾燥する工程を具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【請求項８】
活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程、
前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程、
前記乾燥後の活性炭に無機酸とヨウ素のオキソ酸との混合溶液をスプレーして、無機酸とヨウ素酸とを前記活性炭に添着する工程、および
前記無機酸とヨウ素酸とが添着された活性炭を乾燥する工程を具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱臭剤およびその製造方法に係り、特に、下水道管渠、下水道処理施設またはし尿処理施設から発生する悪臭ガスの悪臭成分を吸着除去するための脱臭剤の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水道処理施設などで発生する硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル、およびアンモニアなどの悪臭ガスの処理には通常、土壌脱臭、生物脱臭、薬品洗浄、および活性炭吸着などの処理技術が用いられている。これらの処理は、単独または組み合わせて採用される。一般的には、悪臭ガスの濃度が高い場合は生物脱臭または薬品洗浄により、また悪臭ガスの濃度が低い場合は活性炭吸着によって、悪臭ガスが除去される。
【０００３】
悪臭ガス除去用（脱臭用）の脱臭剤としては活性炭が一般に用いられており、この活性炭は、ヤシ殻などの炭を賦活処理（高温の水蒸気などにより、炭素を一酸化炭素ガスに酸化させる）を施すことによって、微小な細孔を形成させたものである。活性炭は、こうして形成された広大な細孔表面の物理的な力（ファンデルワールスの力）や細孔内への内部拡散、毛細管凝縮などの作用により、臭気成分を吸着保持することができる。しかしながら、通常の活性炭では、下水処理場で発生する硫化水素やアンモニアのような低分子量の極性物質に対しては吸着力が低く、十分な脱臭効果が発揮できない。
【０００４】
酸性成分やアルカリ成分を含有する臭気ガスを吸着するためには、活性炭に薬液（酸・アルカリ等）を添着保持させた添着活性炭が使用される。この添着活性炭は、活性炭が有している物理的吸着に加え、添着物質と臭気成分との化学反応（中和の反応）の吸着効果で脱臭を行なうものである。
【０００５】
なお、特公昭６２−９３７７号公報、特公平５−６４０６６号公報には、活性炭にヨウ素の酸化物および／またはヨウ素酸を添着した脱臭剤が記載されている。こうした脱臭剤は、硫化水素による悪臭の脱臭処理に優れた効果を発揮し、しかも長寿命であるという利点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の脱臭剤は、硫化水素などの酸性ガスを対象としたものであり、その吸着能力を安定して発揮できるのは、酸性ガスである硫化水素などに限られてしまう。中性ガスである硫化メチルおよび二硫化メチル、アルカリ性ガスであるアンモニアおよびトリメチルアミンなどに対しては、従来の脱臭剤は安定した吸着能力を発揮できないという問題がある。
【０００７】
ところで、特開平１１−１２８７３７号公報には、臭素添着活性炭において、活性炭に含まれる不純物、特に活性炭表面に存在する酸化物が臭素添着活性炭の吸着性能の低下を及ぼすので、その含量を制限することが記載されている。具体的には、一酸化炭素、二酸化炭素、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物の含量を、臭素添着活性炭に対して一定量以下に制限する必要があり、酸素として２．５ｗｔ％以下が好ましく、２．０ｗｔ％以下がより好ましく、１．５ｗｔ％以下が最も好ましいことが記載されている。
【０００８】
この文献においては、原料活性炭を酸素不存在の下、５００〜１０００℃の高温で熱処理することによって、臭素添着前の担体活性炭における表面酸化物の含量を酸素として２．０ｗｔ％以下に抑制している。熱処理に当たっては、高温熱分解法、高温水素還元法、および液相還元法が挙げられ、効率的に担体活性炭の表面酸化物の含量を制限する方法としては、高温熱分解法および高温水素還元法が好ましいとされている。
【０００９】
こうした高温での処理が必要となるので、従来の方法では、不純物を除去して、吸着性能の低下を極力防止した脱臭剤を容易に製造するのが困難であった。
【００１１】
本発明は、中性ガスである硫化メチルおよび硫化メチル、アルカリ性ガスであるアンモニアおよびトリメチルアミンなど、およそ下水処理設備において発生する悪臭ガス全般について安定した除去性能を発揮する脱臭剤を容易に製造し得る方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程と、前記乾燥後の活性炭をヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、前記ヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００１３】
また本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥せずにヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、前記ヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００１４】
また本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程と、前記乾燥後の活性炭にヨウ素のオキソ酸の水溶液をスプレーして、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、前記ヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００１５】
さらに本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程と、前記乾燥後の活性炭を無機酸の溶液に浸漬して、無機酸を前記活性炭に添着させる工程と、前記無機酸が添着された活性炭をヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、前記無機酸およびヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００１６】
またさらに本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程、前記乾燥後の活性炭を、無機酸とヨウ素のオキソ酸との混合溶液に浸漬して、無機酸およびヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程、および前記無機酸とヨウ素酸とが添着された活性炭を乾燥する工程を具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００１７】
さらに本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程と、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥せずに無機酸の溶液に浸漬して、無機酸を前記活性炭に添着させる工程と、前記無機酸が添着された活性炭をヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬して、ヨウ素酸を前記活性炭に添着させる工程と、前記無機酸およびヨウ素酸が添着された活性炭を乾燥する工程とを具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００１８】
さらに本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥せずに、無機酸とヨウ素のオキソ酸との混合溶液に浸漬して、無機酸とヨウ素酸とを前記活性炭に添着させる工程、および、前記無機酸とヨウ素酸とが添着された活性炭を乾燥する工程を具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００１９】
またさらに本発明は、活性炭を洗浄してカリウム含有量を０．１ｗｔ％以下に低減する工程、前記カリウム含有量が０．１ｗｔ％以下に低減された活性炭を乾燥する工程、前記乾燥後の活性炭に無機酸とヨウ素のオキソ酸との混合溶液をスプレーして、無機酸とヨウ素酸とを前記活性炭に添着する工程、および、前記無機酸とヨウ素酸とが添着された活性炭を乾燥する工程を具備する中性ガス吸着能力を高めた脱臭剤の製造方法を提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
本発明の脱臭剤は、ヨウ素のオキソ酸および／またはヨウ素の酸化物等の添着・担持に先立って活性炭を洗浄することによって、不純物含有量を低減したことを特徴とするものである。すなわち、本発明の脱臭剤の製造方法においては、まず、活性炭を洗浄することによって、活性炭の表面に含まれる不純物含有量を低減する。不純物としては、主にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物が考えられるが、カリウムの酸化物を除去することが本発明において特に重要である。
【００２４】
この場合、特にカリウムの酸化物として、活性炭の表面に存在しているものを除去することが望ましい。具体的には、カリウムの残量を原料のヤシガラ活性炭中に存在している１％程度に対して、０．５ｗｔ％以下、望ましくは０．１ｗｔ％以下とした後に、ヨウ素のオキソ酸および／またはヨウ素の酸化物が添着・担持されることが望ましい。
【００２５】
不純物含有量を低減するための洗浄には水を用いることができ、この水洗浄は、例えば、水を収容した容器に活性炭を浸漬して攪拌洗浄する操作、あるいは網などで中空に保持した活性炭に流水を上から流す操作などによって達成することができる。本発明においては、内部ポアー内の表面を含む活性炭表面が全て水で洗浄されて、不純物を洗い流すことができれば、洗浄操作は特に限定されるものではない。よって、活性炭の内部に気泡が保持されており、表面に水を接触させて内部を十分水で置き換えるためには、十分に活性炭を水に浸漬させるか、十分に流水にさらす必要がある。
【００２６】
酸および水で活性炭を順次洗浄することによっても、活性炭表面に含まれるカリウム等の不純物含有量を低減することができる。このように予め酸で洗浄した場合には、水洗浄のみの場合よりも水の使用量を低減することができる。用いられる酸としては、塩酸、硫酸、シュウ酸、硝酸、およびリン酸などほとんど全ての酸が挙げられる。ただし、酢酸などの有機酸は、活性炭に吸着されるおそれがあるため好ましくない。
【００２７】
酸を用いた活性炭の洗浄も、上述したような水洗浄と同様の操作により行なうことができ、洗浄後の活性炭におけるカリウムの濃度なども、すでに説明したとおりである。
【００２８】
上述したように水洗浄または酸洗浄＋水洗浄による前処理を施すことによって、活性炭における不純物含有量は、例えばカリウムの場合には０．１ｗｔ％以下に低減することができる。こうして不純物含有量が低減された活性炭は、乾燥させて後段のヨウ素等の添着工程に供する。この場合の乾燥温度は、添着されていないため温度を厳密に管理する必要はない。ただし、あまり高温で乾燥させると発火するおそれがあり、また発火しないまでも活性炭の表面に二酸化炭素などの酸化物が付着するおそれがあるので望ましくない。
【００２９】
あるいは、前処理としての洗浄後の乾燥を省略して添着を行なうことも可能である。その場合は、スプレー添着では活性炭の細孔内部の水を添着溶液で置き換えるのが難しいため、含浸添着による方が容易である。また、含浸添着においても、活性炭内に保持されている水分量を見越して、ヨウ素酸溶液、無機酸溶液、ヨウ素酸と無機酸との混合溶液の濃度を定める必要がある。
【００３０】
含浸によりヨウ素酸等の添着を行なう場合には、乾燥後の活性炭は、次いで、ヨウ素のオキソ酸の水溶液に浸漬される。ここで用いられるヨウ素のオキソ酸の水溶液の濃度は、０．０１〜０．５ｍｏｌ／Ｌ程度であることが好ましい。ヨウ素のオキソ酸の水溶液の濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、活性炭に添着されるヨウ素のオキソ酸の量が少なく、活性炭の吸着性能を十分に向上させることが困難となる。一方、０．５ｍｏｌ／Ｌを越えると、活性炭の細孔の多くがヨウ素のオキソ酸によって塞がれ、活性炭の吸着能が低下するおそれがある。このヨウ素酸溶液への浸漬は、活性炭微細孔内へのヨウ素酸の十分な浸透を図るために、３０分以上行なうことが望まれる。
【００３１】
ヨウ素のオキソ酸の水溶液への浸漬に先立って、活性炭を無機酸の溶液に浸漬して、無機酸を添着してもよい。無機酸としては塩酸が望ましく、無機酸の濃度は０．１〜５Ｎが好ましく、０．５〜２Ｎがより好ましい。濃度が０．１Ｎ未満の場合には、活性炭にヨウ素化合物と無機酸とをともに添着させた相乗効果を充分に発揮させることが困難となる。一方、２Ｎを越えると、酸濃度が高くなって、弱酸であるヨウ素酸がヨウ素に分解されるおそれがある。
【００３２】
無機酸溶液への浸漬処理は、約３０分以上行なうことが好ましい。浸漬処理時間が短い場合には、活性炭の細孔内に無機酸溶液が十分に浸透しないため、活性体に十分に無機酸を添着することが困難になる。
【００３３】
またさらに、無機酸とヨウ素のオキソ酸の水溶液との混合溶液に浸漬することもできる。この場合、用いられる無機酸およびヨウ素のオキソ酸の水溶液の濃度、および浸漬処理時間は上述したとおりである。
【００３４】
なお、無機酸およびヨウ素酸を活性炭に添着するに当たっては、これらの溶液を活性炭に順次スプレーすることもでき、あるいは混合溶液をスプレーしてもよい。
【００３５】
ヨウ素酸、またはヨウ素酸と無機酸とが添着された活性炭は、８０〜１６０℃の雰囲気で乾燥される。この乾燥処理温度が低い場合には乾燥処理に長時間を要し、一方、乾燥処理温度が高いと、添着させたヨウ素化合物等が活性炭から脱離してしまうといった不都合が生じるおそれがある。特に、１２０℃以下で乾燥して、乾燥後の活性炭における含水率が５％以下とすることが好ましい。
【００３６】
こうした乾燥処理の際、活性炭に添着されていたヨウ素のオキソ酸（ＨＩＯ３、ＨＩＯ４）の一部は、脱水されて、五酸化二ヨウ素（Ｉ２Ｏ５）になると考えられる。
【００３７】
【実施例】
以下に、実施例に沿って本発明の脱臭剤およびその製造方法をさらに詳細に説明する。
【００３８】
市販のヤシガラ活性炭に、所定の前処理を施すことにより不純物含有量を低下させた後、乾燥させた。乾燥後の活性炭を、ヨウ素酸と無機酸との混合溶液に浸漬させて添着し、次いで再度乾燥させて、本発明の脱臭剤（試料ＡおよびＢ）を調製した。
【００３９】
ここで、添着操作においては、ヨウ素酸と無機酸としての塩酸とを含有する混合溶液に、前処理・乾燥された活性炭を含浸添着させ、活性炭に添着したヨウ素の濃度が８％程度（ヨウ素換算量）となるようにした。ここで用いたヨウ素酸と塩酸との混合溶液における塩酸濃度は、１Ｎとした。添着後の活性炭は、１２０℃で２時間乾燥させた。
【００４０】
さらに、前処理を行なわない以外は、上述と同様の手法によりヨウ素酸等を活性炭に添着して、比較例の脱臭剤を得た。
【００４１】
なお、原料活性炭としては、試料Ａ、Ｂおよび比較例のいずれにおいても同一のものを用いた。原料活性炭の嵩比重は約４５０ｇ／Ｌであり、添着後の活性炭の嵩比重は５５０ｇ／Ｌ程度であった。
【００４２】
本発明の脱臭剤（試料Ａ、Ｂ）および比較例の脱臭剤の製造条件を、下記表１にまとめる。
【００４３】
【表１】
0003634263.tif 000002
【００４４】
こうして得られた本発明の脱臭剤（試料Ａ、Ｂ）および比較例の脱臭剤について、図１に示す装置を用いて悪臭物質に対する吸着性能を測定した。
【００４５】
図示する装置においては、コンプレッサー１、減圧弁４、流量調整弁５および流量計６を経て、吸収瓶７を通過させることによって、コンプレッサー導入空気（湿度１００％）が得られる。一方、空気ボンベ２および悪臭標準ガスボンベ３からは、それぞれ減圧弁４および流量計６を経て空気および悪臭標準ガスが導入され、前述のコンプレッサー導入空気とともに、活性炭１１が収容されたカラム１０に供給する。この際、コンプレッサー導入空気（湿度１００％）と空気ガス（乾燥空気）とを４：１で混合することによって、相対湿度８０％のガスを生成させる。
【００４６】
カラム１０の入口側および出口側には、サンプリング口９ａおよび９ｂがそれぞれ設けられている。これらのサンプリング口からガスサンプルを採取して、入口ガス濃度および出口ガス濃度を、ガスクロマトグラフおよび検知管により測定する。
【００４７】
ここで、吸収性能の測定条件を下記表２に示す。
【００４８】
【表２】
0003634263.tif 000003
【００４９】
本発明（試料ＡおよびＢ）および比較例の脱臭剤を、それぞれカラム１０内に収容して、図１に示した装置において上述した条件で原臭ガスを吸収させ、入口ガス濃度および出口ガス濃度を測定した。こうして得られた吸収性能の測定結果を、各脱臭剤におけるカリウム濃度と併せて下記表３に示す。
【００５０】
ここでは、出口ガス濃度が入口ガス濃度の５％となったときを破過として、そのときまでの通気時間および積算吸着量を、それぞれ破過時間および吸着量として示した。
【００５１】
【表３】
0003634263.tif 000004
【００５２】
表３に示されるように、ヨウ素酸等の添着に先立って洗浄することより前処理を施した本発明の脱臭剤（試料ＡおよびＢ）においては、不純物としてのカリウム濃度は、０．１０ｗｔ％以下に低減されている。したがって、本発明の脱臭剤（試料ＡおよびＢ）は、中性ガスである硫化メチルの吸着能力が向上するとともに、酸性ガスである硫化水素の吸着能力も向上することが、表３の結果に明確に示されている。
【００５３】
これに対して、洗浄を行なわずに従来の方法により製造された比較例の脱臭剤は、カリウム濃度が０．９８ｗｔ％と高い。このために、中性ガスである硫化メチルの吸着量は、本発明の脱臭剤の半分程度にとどまっており、酸性ガスである硫化水素の吸着量も本発明の脱臭剤より低いことがわかる。すなわち、添着に先立って活性炭の洗浄を行なうことにより不純物含有量を低減することによって、酸性ガスのみならず中性ガスについての吸着性能も、著しく向上できることが判明した。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中性ガスである硫化メチルおよび二硫化メチル、アルカリ性ガスであるアンモニアおよびトリメチルアミンなど、およそ下水処理設備において発生する悪臭ガス全般について安定した除去性能を発揮する脱臭剤を容易に製造し得る方法が提供される。
【００５５】
本発明により、従来の手法によって調製されたヨウ素のオキソ酸および／またはヨウ素の酸化物を添着・保持した活性炭において不十分とされた硫化アルキル類に対する吸着性能を改善することができるとともに、その吸着性能のバラツキを低減して、硫化水素などの酸性ガスの除去性を何等損なうことなく、安定して硫化アルキル類の除去性能を高めることが可能となった。かかる本発明は、下水道管渠、下水道処理施設またはし尿処理施設から発生する悪臭ガスの悪臭成分の吸着除去に有効であり、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱臭剤を用いた脱臭装置の構成を表わす概略図。
【符号の説明】
１…コンプレッサー
２…空気ボンベ
３…悪臭標準ガス
４…減圧弁
５…流量調整弁
６…流量計
７…吸収瓶
８…恒温槽
９ａ，９ｂ…サンプリング口
１０…カラム
１１…活性炭
【図１】
0003634263.tif 000005