(57)【要約】【課題】ゲルキャスティング成形法を応用し、揮発性有機物質を含むガスを効率良く分解できる触媒として適用できる多孔体を製造するための有用な方法、およびこうした多孔体を用いた揮発性有機ガス分解用フィルタを提供する。【解決手段】本発明の製造方法は、水酸アパタイト粉末、分散剤、水、架橋剤、重合性樹脂、重合開始剤およびアニオン性界面活性剤を添加して泡沫状スラリーを調製した後、乾燥および焼成して多孔体を製造することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸アパタイト粉末、分散剤、水、架橋剤、重合性樹脂、重合開始剤およびアニオン性界面活性剤を添加して泡沫状スラリーを調製した後、乾燥および焼成して多孔体を製造することを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項２】
前記水酸アパタイト粉末は、ＣａとＰのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．６７〜２．５０である請求項１に記載の多孔体の製造方法。
【請求項３】
前記分散剤は、ポリカルボン酸系界面活性剤であり、前記架橋剤はポリビニルアルコールであり、前記重合性樹脂は水溶性エポキシ樹脂である請求項１または２に記載の多孔体の製造方法。
【請求項４】
前記重合開始剤は、トリエチルテトラミンである請求項１〜３のいずれかに記載の多孔体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の多孔体から得られる揮発性有機ガス分解用フィルタ。
【請求項６】
前記多孔体の平均気孔率が６５〜９５体積％である請求項５に記載の揮発性有機ガス分解用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や化学工場から排出されるガス中に含まれる揮発性有機物質を燃焼触媒法によって分解する際に用いる多孔体を含む揮発性有機ガス分解用フィルタを製造するための有用な方法、および揮発性有機ガス分解用フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や化学工場から排出されるガス中には、トルエン、酢酸エチル、イソプロパノール等、各種の揮発性有機物質（ＶＯＣ：ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）が含まれており、人体に影響のある浮遊粒子状物質や光化学オキシダントの原因となる。このようなＶＯＣの多くは、大気汚染防止法によってその排出量が規制され、様々なＶＯＣ排出削減の取り組みが行なわれている。
【０００３】
ガス中の有害成分の分解方法としては、燃焼法（直接燃焼法、触媒燃焼法）、吸着法、プラズマ分解法、光触媒法等、様々な方法が知られている。これらの方法のうち、燃焼法は、基本的に対象とするガスを加熱・燃焼させることによって有害成分を分解除去する方法である。
【０００４】
この燃焼法は、直接燃焼法、触媒燃焼法に大別される。直接燃焼法は、対象とするガス中成分を約８００℃以上の高温雰囲気で直接的に加熱分解するものである。しかしながら、この方法では、有害成分を分解するための装置が大型化するばかりか、窒素化合物が生成する懸念がある。
【０００５】
これに対し触媒燃焼法では、触媒を用いることによって、比較的低温の加熱（例えば５００℃以下）であっても分解が進行するので、窒素化合物が生成することがなく、直接燃焼法を実施する装置と比べて小規模になるという利点がある。また、吸着剤を用いた吸着法での吸着剤の交換頻度よりも、触媒燃焼法における触媒の交換頻度が低いという利点もある。
【０００６】
これまでの触媒燃焼法で用いられている触媒は、基本的に高価な貴金属元素が用いられており、こうした元素を、ゼオライトやジルコニアを主成分とする担体に担持させたものが一般的である。このような技術として、例えば特許文献１には、「白金族元素を少なくとも１種以上含有した金属酸化物を前段に、白金族元素を少なくとも１種以上含有した金属酸化部およびゼオライトの混合物を後段に配置した有機化合物燃焼除去触媒。」につい
て開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記のような触媒では、高価な金属元素を含有するものであるので、コストが高くなるばかりか、触媒使用後に再利用することは困難な状況である。また、触媒として使用した後に、使用済み触媒をそのまま廃棄することは環境に悪影響を及ぼすことになる。
【０００８】
触媒を用いてガスを処理する方法として、光触媒を用いる方法（光触媒法）も知られている。この方法は、光触媒作用を有する金属酸化物を利用して、加熱することなくガスを処理するものである。このような技術で用いる光触媒として、例えば特許文献２には、「光触媒作用を有する金属酸化物および抗菌性を有する金属イオンがアパタイト結晶構造中に組み込まれている光触媒アパタイトからなる光触媒アパタイト組成物。」が開示されている。
【０００９】
一方、環境への影響を考慮し、水酸アパタイトを触媒として用いる技術も提案されている。こうした技術として、例えば特許文献３には、「トリクロロエチレンガスまたはテトラクロロエチレンガスを水酸アパタイトと加熱状態で接触反応させるトリクロロエチレンガスまたはテトラクロロエチレンガスの分解除去方法。」が提案されている。この技術は、基本的にトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等の有機系塩素化合物を除去するための技術であり、ＶＯＣに対する除去効果については確認されていない。
【００１０】
また、水酸アパタイトに関する技術として、下水汚泥焼却灰から回収されたリン資源を有効利用することが報告されている（例えば、非特許文献１）。この文献では、下水汚泥焼却灰には、水酸アパタイトとリン酸水素カルシウムが含まれることが開示されており、これらの物質の有効な再利用が期待されている。
【００１１】
ところで触媒を用いてガスを処理する場合には、使用する触媒の性状として、粉体では取り扱いが難しいという問題がある。また、処理ガスとの接触効率が悪く、ガス浄化能力にも問題がある。こうしたことから、多孔体に成形した触媒の実現が望まれている。しかしながら、ＶＯＣを効果的に分解除去できるような多孔体は実現できていないのが実状である。
【００１２】
一方、セラミックス焼成体を製造する方法として、いわゆるゲルキャスティング成形法が知られている。この方法は、有機モノマー（重合性樹脂）水溶液にセラミックス粒子を分散させてスラリーとし、このスラリーを型に流し込み、有機モノマーの重合反応を進行させてセラミックス粒子を含んだ湿潤ポリマーゲル状の成形体を得る方法である。そして、この成形体を乾燥、焼成することによって、セラミックス焼成体を得ることができる。
【００１３】
こうしたゲルキャスティング成形法を応用した技術として、例えば特許文献４には、「セラミックス、モノマーおよび架橋剤並びに金属源をイオン、キレート、およびミセルの状態で溶解させた溶液を混合したスラリーを作製して型に入れ、これに開示剤および触媒を加えゲル状にした成型物を型から出し、乾燥させ、更に還元焼成を行う」ことによって、金属内包型導電性セラミックスを製造する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２１９０５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２６０５８７号公報
【特許文献３】特公平６−５９３８６号公報
【特許文献４】特開２００７−１５３６４６号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】岐阜県保健環境研究所報  第１８号（２０１０）  第１３〜１７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、ゲルキャスティング成形法を応用し、揮発性有機物質を含むガスを効率良く分解できる触媒として適用できる多孔体を製造するための有用な方法、およびこうした多孔体を用いた揮発性有機ガス分解用フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成することのできた本発明の多孔体の製造方法とは、水酸アパタイト粉末、分散剤、水、架橋剤、重合性樹脂、重合開始剤およびアニオン性界面活性剤を添加して泡沫状スラリーを調製した後、乾燥および焼成して多孔体を製造することを特徴とする。
【００１８】
本発明方法で用いる水酸アパタイト粉末としては、ＣａとＰのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．６７〜２．５０のものが好ましいものとして挙げられる。また本発明で用いる分散剤としては、ポリカルボン酸系界面活性剤、架橋剤としてはポリビニルアルコール、重合性樹脂としては水溶性エポキシ樹脂、等が好ましいものとして挙げられる。更に、本発明で用いる重合開始剤としては、トリエチルテトラミンが好ましいものとして挙げられる。
【００１９】
本発明方法によって得られる多孔体は、揮発性有機ガスを効果的に分解できる揮発性有機ガス分解用フィルタの素材として有用である。また揮発性有機ガス分解用フィルタとして用いる場合には、多孔体の平均気孔率は６５〜９５体積％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、粉末、分散剤、水、架橋剤、重合性樹脂、重合開始剤およびアニオン性界面活性剤を添加して気泡させた泡沫状スラリーを調製した後、乾燥および焼成して多孔体を製造するようにしたので、揮発性有機ガス分解用フィルタとして有用な多孔体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１で得られた各試料における光学顕微鏡による気孔観察像を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図２】実施例１で得られた各試料におけるＸ線ＣＴスキャンによる気孔観察像を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図３】図２に示した気孔観察像を用いた気孔径の分布測定結果を示すグラフである。
【図４】実施例１で得られた各試料Ａ〜Ｃにおける気体流量（リットル／分）と差圧ΔＰ（ｋＰａ）の関係を示すグラフである。
【図５】各試料Ａ〜Ｃに流した気体の流速（気体流速ｖ：ｍ／秒）と圧力降下（試料長さ当たりの圧力降下量：ΔＰ／Ｌ）の関係を示すグラフである。
【図６】試料Ａ〜Ｃにおいて求められたＤａｒｃｙ透過率Ｋ1および非Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ2と、気孔率との関係を示すグラフである。
【図７】アニオン性界面活性剤を用いて製造した多孔体（試験Ｎｏ．６相当品）の気孔観察像を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図８】両性界面活性剤を用いて製造した多孔体の気孔観察像を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図９】ノニオン性界面活性剤を用いて製造した多孔体の気孔観察像を示す図面代用顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明者らは、触媒燃焼法によってＶＯＣを効率的に分解できる方法についてかねてより研究を進めてきた。その研究の一環として、触媒燃焼法で用いる触媒として水酸アパタイトを用いれば、触媒燃焼法によってＶＯＣを効率的に分解できることを見出し、同一出願人によって先に出願している（特願２０１２−０５５１２５号）。この技術では、触媒燃焼法で用いる触媒として水酸アパタイトを用いることによって、ＶＯＣを効率的に分解できることを示している。
【００２３】
本発明者らは、上記技術が完成された後においても、揮発性有機ガスを効果的に分解できる揮発性有機ガス分解用フィルタの素材として有用な多孔体を得るための方法について更に検討を進めた。
【００２４】
揮発性有機ガス分解用フィルタの素材としての多孔体に要求される特性は、できるだけ高い気孔率を有することが必要である。また水酸アパタイト粉末を原料として、ゲルキャスティン成形法を適用し多孔体を製造するに際しては、スラリー中に添加される水酸アパタイト粉末はできるだけ多くして、スラリー中で均等に分散した状態とする必要がある。また、多孔体を製造するには、スラリー中に多数の気泡を発生させる必要がある。
【００２５】
こうした着想の下で、多孔体を製造するための製造条件について様々な角度から検討した。その結果、水酸アパタイト粉末、水（分散媒）、架橋剤、重合性樹脂、重合開始剤を基本成分としてスラリーを調製するに際して、分散剤を添加して水酸アパタイト粉末を適切に分散させると共に、アニオン性界面活性剤を添加して発泡させて、泡沫状スラリーを調製すれば、希望する特性を発揮できる多孔体が製造できることを見出し、本発明を完成した。
【００２６】
本発明用いる原料成分は、水酸アパタイト粉末、分散剤、架橋剤、重合性樹脂、重合開始剤およびアニオン性界面活性剤であり、これらを水に添加することによって、スラリーとする。
【００２７】
水酸アパタイト粉末は、水酸アパタイトと水酸化カルシウムの複合体である。この水酸アパタイト粉末は、一般式［Ｃａ10（ＨＰＯ4）6（ＯＨ）2］で示され化合物である。この水酸アパタイト粉末は、製造方法等の条件の違いによって、ＣａとＰのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．５５〜２．５の範囲で様々異なるものが生成することは知られている。
【００２８】
水酸アパタイト粉末におけるＣａとＰのモル比（Ｃａ／Ｐ）は、化学量論的には１．６７程度となる。触媒燃焼法でＶＯＣを分解するために用いる触媒として好ましい水酸アパタイトは、ＣａとＰのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．６７〜２．５０のものである。このモル比（Ｃａ／Ｐ）は、１．７１〜２．５０であることがより好ましい。但し、上記モル比（Ｃａ／Ｐ）が、２．５０を超えると、水酸アパタイトとしての結晶構造を維持できず、触媒としての機能を発揮しにくくなる。
【００２９】
水酸アパタイト粉末は、スラリー中の分散性を考慮すれば、平均粒径が１００ｎｍ程度以下のものが好ましい。また、水酸アパタイト粉末のスラリー中への配合割合（体積割合）は、スラリー全体に対して５．０〜５０体積％程度が好ましく、より好ましくは２５〜４５体積％程度である。尚、水酸アパタイト粉末をより微細化するためには、ボールミルで粉砕する方法が挙げられる。
【００３０】
本発明で用いる分散剤は、水酸アパタイト粉末のスラリー中での分散を良好なものとする。こうした分散剤としては、ポリカルボン酸系界面活性剤が好ましいものとして挙げられる。具体的には、「セレナ  Ｄ−３０５」（商品名：中京油脂株式会社製）が挙げられる。分散剤の配合量は、水酸アパタイト粉末１００質量部に対して０．５〜２０質量部程度であることが好ましい（より好ましくは２．０〜１０質量部程度）。
【００３１】
本発明で用いる架橋剤は、重合性樹脂を架橋させるためのものであり、例えばポリビニルアルコールが好ましいものとして挙げられ、具体的には、「ポリビニルアルコール（重合度約５００）」（商品名：和光純薬株式会社製）が挙げられる。架橋剤の配合量は、重合性樹脂１００質量部に対して０．０５〜２．０質量部程度であることが好ましい（より好ましくは０．２〜１．０質量部程度）。
【００３２】
重合性樹脂は、多孔体の骨格を形成するものであり、水溶性エポキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。尚、この「水溶性」とは、「水分散性」をも含む意味である。こうした水溶性エポキシ樹脂としては、具体的には、「デコナール  ＥＸ−１４１０」（商品名：ナガセケムテックス株式会社製）が挙げられる。重合性樹脂の配合量は、スラリー全体に対して０．５〜２０体積％程度であることが好ましい（より好ましくは２．０〜１０体積％程度）。
【００３３】
重合開始剤は、重合性樹脂の重合を開始させるためのものであり、例えばトリエチルテトラミン（ＴＥＴＡ）が挙げられる。
【００３４】
本発明では、スラリー中に気泡を発生させて、泡沫状スラリーを調製する必要があるが、そのためには、アニオン性界面活性剤をスラリー中に配合させる必要がある。このアニオン性界面活性剤を用いることによって、スラリー中に大きな径の気泡を多数発生させて泡沫状スラリーとすることができる。その結果、最終的に得られる多孔体の平均気孔率や気孔径を大きくすることができる。これに対して、ノニオン性界面活性剤や両性界面活性剤を用いた場合には、気泡を発生が不十分となり、平均気孔率や気孔径を大きくした多孔体を得ることができない（後記実施例３参照）。
【００３５】
本発明で用いるアニオン性界面活性剤としては、具体的には「ラテムル  ＡＤ−２５」（商品名：花王株式会社製）が挙げられる。アニオン性界面活性剤の配合量は、スラリー全体に対して０．２〜５．０質量％程度であることが好ましい（より好ましくは０．５〜３．０質量％程度）。
【００３６】
尚、泡沫状スラリーを調製するときの配合原料の添加順序については何ら限定するものではないが、要するに重合性樹脂の固化（重合）が終了するめでに、スラリー中に気泡が発生するように、アニオン性界面活性剤の添加時期を調整すれば良い。また、アニオン性界面活性剤を添加する前に、原料粉末中に存在していた気体をスラリー中から除去するという観点から（粉末の分散性が良好になる）、スラリーの脱気を行うことも好ましい。
【００３７】
上記のようにして調整した泡沫状スラリーを、乾燥および焼成することによって多孔体を製造することができる。このときの乾燥条件および焼成条件については、常法に従えば良い。このようにして得られる多孔体は、揮発性有機ガスを効果的に分解できる揮発性有機ガス分解用フィルタの素材として有用である。またこの多孔体の平均気孔率は、６５〜９５体積％であるものが、揮発性有機ガス分解用フィルタの素材とし最適である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３９】
（実施例１）
Ｃａ／Ｐモル比が１．６７の水酸アパタイト粉末（「ＨＡＰ−１００」商品名：太平化学産業株式会社製）を使用し、分散媒を蒸留水としてゲルキャスティング成形用スラリーの調製を行った。このとき重合性モノマー（ゲル化剤）は、水溶性エポキシ樹脂モノマー（「デコナール  ＥＸ−１４１０」商品名：ナガセケムテックス株式会社製）、架橋剤に平均分子量約５００のポリビニルアルコール（「ポリビニルアルコール（重合度約５００）」商品名：和光純薬株式会社製）、重合開始剤にトリエチルテトラミン（ＴＥＴＡ）を使用した。また分散剤としては、ポリカルボン酸系界面活性剤（「セルナ  Ｄ−３０５」商品名：中京油脂株式会社製）を用いた。このときの原料成分の配合割合（質量％および体積％）を下記表１に示す。
【００４０】
【表１】
2014177363.tif 000002
【００４１】
ポリカルボン酸系界面活性剤（分散剤）を蒸留水に溶解させた後、水酸アパタイト粉末を投入し、ボールミルによって混練した。１ｋｇのスラリーを調製するに当たり、ポリスチレン樹脂製の容量１リットルの容器を用い、水酸アパタイト粉末と同質量の直径５ｍｍジルコニアボール（６１３ｇ）と、直径２５ｍｍのジルコニアボール５個を投入し、回転数を６０ｒｐｍとして混練した。水酸アパタイト粉末の投入は４回に分けて行い、１回目で全質量の１／２を、２回目は全質量の１／４を、３、４回目は夫々全質量の１／８となる分量を投入した。水酸アパタイト粉末の各分量投入後は、３０分間ボールミル混練を行った後に、次の分量の投入を行った。また水酸アパタイト粉末を全量投入した後には、１２時間の混練を行った。次に、ポリビニルアルコールを加え、１時間混練した後、重合性モノマー（ゲル化剤）を加え、更に３０分の撹拌を行った。
【００４２】
得られたスラリーから自公転式攪拌機により脱気した後、２９６．４ｇを分取し、アニオン性界面活性剤（「ラテムル  ＡＤ−２５」商品名：花王株式会社製）と、重合開始剤としてのトリエチルテトラミン（ＴＥＴＡ）３．５６ｇを加え、ハンドミキサーで撹拌して、スラリー中に気泡を発生させ、気泡含有スラリー（泡沫状スラリー）を調製した。このときアニオン性界面活性剤の添加量を０．３ｇ（試料Ａ）、１．０ｇ（試料Ｂ）０．７ｇ（試料Ｃ）と変えることで、３種類の気泡含有スラリーを調製した。
【００４３】
気泡含有スラリーを、塩化ビニール製の型（内径２５ｍｍφ×長さ２０ｍｍの円筒形）に流し込み、４０℃にて２４時間静置した後、固化（重合）の完了を確認してから型より取り出した。得られた成形体を、恒温恒湿槽内にて、温度を２５℃の一定とし、湿度を９０％から５０％まで１２時間毎に１０％ずつ低下させながら乾燥させた。その後、乾燥後の成形体を、大気雰囲気下、１０００℃で焼成して多孔体を得た。
【００４４】
得られた多孔体（試料Ａ〜Ｃ）を切削し、直径１９ｍｍφの円柱状（長さ２０ｍｍ）に加工して特性評価用試料とした。この試料を用い、下記の方法によって気孔率の測定および気孔形状の観察を行うと共に、気体透過率の測定を行った。
【００４５】
（気孔率および気孔の平均径の測定）
光学顕微鏡およびＸ線ＣＴスキャン装置「ｉｎｓｐｅＸｉｏ  ＳＭＸ−９０ＣＴ」（商品名：株式会社島津製作所製）を用いて撮像した画像により、気孔形状の観察および気孔径分布の測定を行った。このとき画像解像度を５μｍ／ｐｉｘとし、直径が２０μｍ以上の気孔について測定を行い、気孔率および気孔の平均径を算出した。尚、気孔の平均径は、気孔サイズ（面積）の小さいものから、気孔数をカウントしたときに、気孔数が全体の５０％（面積基準積算頻度が５０％）に相当するときの気孔の径（メディアン径：以下「Ｄ５０」と記載することがある）を意味する。
【００４６】
（気体透過率の測定）
気体（高純度窒素）の流量をマスフローコントローラーにより変化させ、試料の長さ方向（２０ｍｍ）に流したときの差圧を測定した。試料形状と測定項目を下記表２に示す。
【００４７】
【表２】
2014177363.tif 000003
【００４８】
各試料における光学顕微鏡による気孔観察像を、図１（ａ）〜（ｃ）に示す。またＸ線ＣＴスキャンによる気孔観察像を、図２（ａ）〜（ｃ）に示す［（ａ）〜（ｃ）は、夫々試料Ａ〜Ｃに対応している］。
【００４９】
この結果から明らかなように、試料ごとに明確な気孔構造の違いが確認できる。図２に示した気孔観察像を用いた気孔径の分布測定結果を図３に示す。また、各試料Ａ〜Ｃにおいて、気孔率と気孔径分布測定から得られた気孔の平均径（気孔径：Ｄ５０）の値を、気孔率（体積％）と共に下記表３に示す。
【００５０】
【表３】
2014177363.tif 000004
【００５１】
これらの結果から、次の様に考察できる。試料Ａは、中程度の気孔率、気孔径（Ｄ５０）を示し、他の試料Ｂや試料Ｃよりもやや広い気孔径分布を示している。また試料Ｂが最も気孔率、気孔径とも大きくなっており、試料Ｃはどちらも最小となっている。即ち、気孔率は、スラリーの調製段階で導入した気泡の量に依存することになり、アニオン性界面活性剤の添加量の増減および攪拌時間によって気泡量を制御することによって、異なる気孔率の試料（多孔体）とすることができる。スラリーのゲル化過程においては、複数の気泡が集まって一つになることによって、気泡径は大きくなっていく。高い気孔率ほど気泡の集まりが起きやすいため、試料Ｂが最も大きい気孔径（Ｄ５０）となったものと考えられる。
【００５２】
気体透過率測定の結果について、各試料Ａ〜Ｃにおける気体流量（リットル／分）と差圧ΔＰ（ｋＰａ）の関係を図４に示す。夫々の試料Ａ〜Ｃで異なる関係が得られていることが分かる。気孔率の最も高い試料Ｂが最も気体が流通しやすく、試料Ｃが流れにくいことが分かる。この結果からすれば、気体流量と差圧の関係は直線的でないことが明らかである。即ち、多孔体における気体透過率（Ｋ1）は、下記（１）式で示されるダルシー則（Ｄａｒｃｙ則）では近似できないことが予測される。尚、上記Ｄａｒｃｙ則については、「粉体の材料化学」荒井康夫（著）、倍風館（１９８７年９月１０日出版）Ｐ１８４−１８８に詳細に説明されている。
ΔＰ＝（μＬ／Ｋ1）ｖ                            …（１）
【００５３】
そこで、上記（１）式を修正し、下記（２）式で示される気体透過率(Ｋ2)によって、多孔体の性状を評価した。
（ΔＰ／Ｌ）＝（μ／Ｋ1）ｖ＋（ρ／Ｋ2）ｖ2        …（２）
【００５４】
上記（２）式において、右辺第一項［（μ／Ｋ1）ｖ］はＤａｒｃｙ項であり、流体の粘性および流路の大きさに依存するものである。また右辺第二項（（ρ／Ｋ2）ｖ2：以下、「非Ｄａｒｃｙ項」と呼ぶ)は、流路の形状抵抗に依存しており、レイノルズ数が高くなるにつれ（つまり、気体の流れが乱流へ近づくにつれ）、影響が強くなる。尚、上記非Ｄａｒｃｙ項については、「Ｊｏｕｒ  ＨＴＳＴ」，ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１５４，４７−４８（伝熱学会誌）に詳細に説明されている。
【００５５】
試料に流した気体の流速（気体流速ｖ：ｍ／秒）と圧力降下（試料長さ当たりの圧力降下量：ΔＰ／Ｌ）の関係を図５に示す。図５に示した気体流速ｖに対する圧力降下（ΔＰ／Ｌ）のプロットに対して二次式の近似を行い、前記（２）式から透過率Ｋ1（Ｋ1を「Ｄａｒｃｙの透過率」と呼ぶ）および透過率Ｋ2（Ｋ2を「非Ｄａｒｃｙ透過率」と呼ぶ）を求めた。その結果、近似式による曲線と、実測値はよく一致していた。算出されたＤａｒｃｙ透過率Ｋ1および非Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ2の値を、下記表４に示す。どちらの値も、大きいほど気体透過時の抵抗が小さいことを示している。
【００５６】
【表４】
2014177363.tif 000005
【００５７】
試料Ａ〜Ｃにおいて求められたＤａｒｃｙ透過率Ｋ1および非Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ2と、気孔率の関係（前記表４）を、図６に示す。Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ1の値は、各試料Ａ〜Ｃで大きく異なり、試料Ｂ＞試料Ａ＞試料Ｃの順で小さくなっており、気孔率の高い試料ほど、大きな値となっている。また非Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ2の値は、試料Ｂ＞試料Ｃ＞試料Ａの順で小さくなっており、試料Ａの気孔形状による抵抗が、他の試料Ｂ、Ｃよりも極端に大きくなっていることが分かる。このことから、試料Ｂは大きい気孔が優先的に流路となり、気泡が連通した部分の直径も大きいため、流路の形状変化が少なく、乱流が発生しにくい構造と予想される。
【００５８】
これに対して、試料Ｃでは、気孔径そのものが小さく気体透過の律速となる（Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ1の値が小さい)ため、流路形状の影響が出にくく、非Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ2が小さくなっていると考えられる。試料Ａでは、Ｘ線ＣＴスキャンの画像解析および気孔径分布から分かるように、種々のサイズの気孔が混在しており、流路の形状変化が大きく、乱流が発生しやすい。このため非Ｄａｒｃｙ透過率Ｋ2が小さくなっている（流路抵抗が大きい）と考えられる。図５に示した近似式をもとに計算を行うと、気体流速が５ｍ／秒を超えるあたりから、試料Ａと試料Ｃの圧力降下（ΔＰ／Ｌ）の大小関係が逆転し、試料Ａの透過抵抗が最も大きくなることが予想される。
【００５９】
以上の結果より、作製した試料Ａ〜Ｃについて、気孔構造に起因する気体透過挙動の差異が明らかとなった。気孔内部を触媒の反応場として考えた場合、触媒となる多孔体壁面との接触時間および気体の流れの状態が反応率へ影響することが考えられる。
【００６０】
（実施例２）
ＣａとＰのモル比（Ｃａ／Ｐ）［Ｃａ／Ｐ比率］が異なる各種水酸アパタイトを準備し、これにアニオン性界面活性剤の量を様々変えてスラリーを調製し（他の原料については、種類およびその量については実施例１と同じ：合計が１００％を超えても良い）、以下、後に明記する条件を除いて基本的に実施例１と同様にして各種多孔体（試料）を作製した。このときのスラリー組成（水酸アパタイト粉末のＣａ／Ｐ比率、アニオン性界面活性剤の配合量）およびスラリー撹拌時間を下記表５に示す（試験Ｎｏ．１〜１１）。
【００６１】
【表５】
2014177363.tif 000006
【００６２】
得られた各試料について、気孔率と気孔径（Ｄ５０）を実施例１と同様にして測定した。また得られた各試料（直径１９ｍｍφ、長さ２０ｍｍの円柱状）について、ＶＯＣ（酢酸エチル）を２５ｐｐｍに調整したガスを連続的に長さ方向に流して接触させた。また、分解時の温度（加熱温度）は５００℃とした。そして、反応前・後におけるＶＯＣ濃度に基づき、ＶＯＣ成分の分解率（これを「ＶＯＣ無機化率」と呼ぶ）を測定した。
【００６３】
その結果を、多孔体製造時の焼成温度と共に、下記表６に示す。尚、表６において、「測定不可」とは、通気抵抗が大きく安定的に測定できないことを意味する。
【００６４】
【表６】
2014177363.tif 000007
【００６５】
この結果から明らかなように、アニオン性界面活性剤を適量含有させて泡沫状スラリーを調製し、この泡沫状スラリーから、多孔体を製造することによって、適切な気孔率および気孔径（Ｄ５０）を有する多孔体が得られる。このような多孔体は揮発性有機ガス分解用フィルタの素材として有用である。
【００６６】
（実施例３）
実施例２の試験Ｎｏ．６で示したスラリーを調製する際に、アニオン性界面活性剤を用いる代りに、両性界面活性剤（「アンヒトール  ２４Ｂ」商品名：花王株式会社製）、またはノニオン性界面活性剤（「エマルゲン  ４２０」商品名：花王株式会社製）を用いて、泡沫状スラリーを調製し、乾燥、焼成することによって各種多孔体を製造した（他の成分については、実施例１、２と同じ）。このときの焼成温度は、いずれも８００℃とした。各界面活性剤の添加量は、スラリー全体（１００g）に対して０．３ｇ（０．３質量％）とした。
【００６７】
得られた各多孔体について、光学顕微鏡によって気孔の形状を観察した。アニオン性界面活性剤を用いて製造した多孔体（試験Ｎｏ．６相当品）の気孔観察像を図７（図面代用顕微鏡写真）に、両性界面活性剤を用いて製造した多孔体の気孔観察像を図８（図面代用顕微鏡写真）に、ノニオン性界面活性剤を用いて製造した多孔体の気孔観察像を図９（図面代用顕微鏡写真）に夫々示す。尚、図７〜９において、（ａ）で示した観察像は倍率２５のときのものであり、（ｂ）で示した観察像は倍率５０のときのものである。
【００６８】
図７〜９において、気泡の大きさと、気泡と気泡の間にある壁の厚さからして、次のように考察できる。ノニオン性界面活性剤を用いたものでは（図９）、気泡が微細であるが、気泡と気泡の間にある壁の厚さが厚く、気体透過試験ができないほどの多孔体であり、フィルタとしては不適である。また、両性界面活性剤を用いたものでは（図８）、気泡と気泡の間にある壁の厚さが薄く、連続気泡を形成しやすいが、アニオン性界面活性剤を用いたもの（図７）に比べて、気泡が大きく傾向があり、そのため気体の接触時間が短くなることが懸念される。
【００６９】
この結果から明らかなように、アニオン性界面活性剤を用いて気泡を発生させて泡沫状スラリーとし、この泡沫状スラリーから多孔体を製造したものでは、多孔体の表面に適度の大きさの気孔が形成されていることが分かる。これに対して、両性界面活性剤やノニオン性界面活性剤を用いて気泡を発生させて泡沫状スラリーとし、この泡沫状スラリーから多孔体を製造したものでは、気孔径が小さくなりすぎたり、大きくなりすぎたりしており、揮発性有機ガス分解用フィルタとして適用しにくい形態のものとなっていることが分かる。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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