(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維と高密度ポリエチレン繊維との複合シートである芯材シートと、該芯材シートの両面に密着せしめてなる活性炭素繊維抄紙シートとからなる三層積層構造であることを特徴とする活性炭素繊維成型体。
【請求項２】
活性炭素繊維抄紙シート中の活性炭素繊維が、繊維直径８〜２０μｍ、繊維長０．１〜５０mm、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積７００〜２，５００m2/gの範囲のものである請求項１に記載の活性炭素繊維成型体。
【請求項３】
芯材シートの密度が０．１〜０．８g/mlで、厚みが０．０５〜３mmである請求項１に記載の活性炭素繊維成型体。
【請求項４】
活性炭素繊維抄紙シートが、活性炭素繊維５０〜９５重量部と、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維及びポリプロピレン繊維の少なくとも一種のバインダー成分５〜５０重量部とからなり、その密度が０．０５〜０．３g/mlで、厚みが０．１〜２mmである請求項１に記載の活性炭素繊維成型体。
【請求項５】
芯材シートと活性炭素繊維抄紙シートとを、加熱下で加圧プレスして、バインダー成分を熱融着させることにより密着せしめてなり、その厚みが０．２５〜５mmである請求項１に記載の活性炭素繊維成型体。
【請求項６】
芯材シート中の高密度ポリエチレン繊維と活性炭素繊維シート中のバインダー成分とが、同一の高分子材料である請求項５に記載の活性炭素繊維成型体。
【請求項７】
請求項１に記載の活性炭素繊維成型体をコルゲート加工した波板状の成型体と平板状の成型体とを交互に積層させて多層構造としたことを特徴とする活性炭素繊維成型体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の活性炭素繊維成型体を用いることを特徴とする排煙中の有害物質の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラー等の排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質の除去用として好適な活性炭素繊維成型体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性炭法による排煙処理として、例えば、特開昭５５−８８８０号には、粒状活性炭及びペレット状活性炭に処理ガスを透過接触させ、窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害成分を吸着除去する方法が記載されている。しかしながら、このような方法では、活性炭層を処理ガスが透過流通する際に、過大な圧力損失を生じ、それを補う大量の通風機動力を必要とし、その結果として設備の大型化・複雑化も避けられない。
【０００３】
また、特開昭６４−１１６２６号には、圧力損失を低減する目的で活性炭素繊維を用いハニカム状の成型体を作り、これを用いて排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等を処理する方法が提案されているが、活性炭素繊椎の通常の抄紙シートをそのまま用いるために、機械的強度が不十分で、耐熱性に乏しく、排煙中の水分の付着に弱い、等の問題点があった。さらに、この活性炭素繊維抄紙成型体には、ハニカムの内面に並行に処理ガスを流す場合、ハニカムを形成する活性炭素繊維の抄紙シートの極表面近傍のみしか吸着反応に寄与せず、高価な活性炭素繊維の大部分が利用されていないという問題点もあり、この場合、活性炭素繊維の有効利用度を向上させるべく、抄紙シートを薄くすると、機械的強度が低下し、抄紙や成型加工ができなかった。
【０００４】
一方、特開平８−１０３６３２号には、ハニカム状の成型活性炭を用い、窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質を除去する方法が記載されている。しかしながら、ここに記載の成型体は、粉末活性炭と結合剤を練合し、ハニカム状に成型し、炭化、賦活するために、成型後の機械的強度が弱く、又排煙処理に大量に用いるには高価な成型体であるという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、活性炭素繊維の有効ガス接触面積が増大しており、且つ機械的強度が向上している活性炭素繊維成型体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、活性炭素繊維の抄紙シートと他材料の芯材シートとを組み合わせた特定構造の成型体が、活性炭素繊維の有効ガス接触面積が増大していること、機械的強度が向上していること、排煙処理において効率的な触媒ないし吸着体として機能すること、比較的容易に製作可能であること等を見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、下記の活性炭素繊維成型体に係るものである。
【０００８】
１．無機繊維及び高分子繊維の少なくとも一種からなる芯材シートと、該芯材シートの両面に密着せしめてなる活性炭素繊維抄紙シートとからなる三層積層構造であることを特徴とする活性炭素繊維成型体。
【０００９】
２．活性炭素繊維抄紙シート中の活性炭素繊維が、繊維直径８〜２０μｍ、繊維長０．１〜５０ｍｍ、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積７００〜２，５００ｍ２／ｇの範囲のものである上記１に記載の活性炭素繊維成型体。
【００１０】
３．芯材シートが、ガラス繊維と高密度ポリエチレン繊維との複合シートであって、その密度が０．１〜０．８ｇ／ｍｌで、厚みが０．０５〜３ｍｍである上記１に記載の活性炭素繊維成型体。
【００１１】
４．活性炭素繊維抄紙シートが、活性炭素繊維５０〜９５重量部と、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維及びポリプロピレン繊維の少なくとも一種のバインダー成分５〜５０重量部とからなり、その密度が０．０５〜０．３ｇ／ｍｌで、厚みが０．１〜２ｍｍである上記１に記載の活性炭素繊維成型体。
【００１２】
５．芯材シートと活性炭素繊維抄紙シートとを、加熱下で加圧プレスして、バインダー成分を熱融着させることにより密着せしめてなり、その厚みが０．２５〜５ｍｍである上記１に記載の活性炭素繊維成型体。
【００１３】
６．芯材シート中の高分子繊維と活性炭素繊維シート中のバインダー成分とが、同一の高分子材料である上記５に記載の活性炭素繊維成型体。
【００１４】
７．上記１に記載の活性炭素繊維成型体をコルゲート加工した波板状の成型体と平板状の成型体とを交互に積層させて多層構造としたことを特徴とする活性炭素繊維成型体。
【００１５】
また、本発明は、上記１〜７のいずれかに記載の活性炭素繊維成型体を用いることを特徴とする排煙中の有害物質の除去方法にも係る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、更に詳細に説明する。
【００１７】
本発明活性炭素繊維成型体における芯材シートは、無機繊維及び高分子繊維の少なくとも一種からなるものである。該シートは、無機繊維と高分子繊維の複合シートであるのが好ましいが、これらのいずれか一方からなるシートも使用可能である。
【００１８】
原料として用いる無機繊雑と高分子繊維の種類には、特に制限が無く、排煙処理時の耐熱性、耐酸化性、機械的強度等を満たすものであれば良い。好適な無機繊維としては、シリカ繊維、アルミナ繊維、ガラスチョップドストランド等のガラス繊維等を挙げることができるが、価格の面でガラス繊維が最も好適である。また、好適な高分子繊維としては、高密度ポリエチレン繊維、ポリスチレン繊維、ポリプロピレン繊維等を挙げることができるが、機械的強度等の点から高密度ポリエチレン繊維が最も好適である。特に、上記ガラス繊維と高密度ポリエチレン繊維との複合シートを用いると、機械的強度、耐酸化性等の優れた芯材シートとなることから、好ましい。
【００１９】
芯材シートは、常法に従って、成型して得ることができ、通常、その密度を０．１〜０．８ｇ／ｍｌ程度に、厚みを０．０５〜３ｍｍ程度にするのが好ましい。
【００２０】
本発明活性炭素繊維成型体における活性炭素繊維抄紙シートは、通常、活性炭素繊維にバインダー成分を混合して抄紙することにより、得られる。
【００２１】
原料として用いる活性炭素繊維の種類としては、特に制限はなく、ピッチ系、ポリアクリロニトリル系、フェノール系、セルロース系等の公知の活性炭素繊維をいずれも用いることができる。また、市販品を用いることができる。更に、活性炭素繊維には、必要に応じて、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ等の金属元素を担持させても良い。
【００２２】
抄紙原料としての活性炭素繊維は、繊推直径が８〜２０μｍ、繊維長が０．１〜５０ｍｍ、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積が７００〜２，５００ｍ２／ｇの範囲のものが適している。
【００２３】
上記の活性炭素繊維は、通常、単独ではシート状に抄紙できないので、バインダー成分と混抄する。活性炭素繊推とバインダー成分との抄紙配合比は、通常、該繊維が５０〜９５重量部、バインダー成分が５〜５０重量部の範囲内であるのが好ましい。バインダー成分としては、熱可塑性を有する高分子繊維のポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等から選ばれる一種の繊維又は二種以上を含有する複合繊維等が好適である。無機質繊維を少量配合することも強度増加の観点から有効である。
【００２４】
活性炭素繊維抄紙シートは、常法に従って、抄紙することによって、得ることができる。抄紙後の密度が０．０５〜０．３ｇ／ｍｌ程度、厚みが０．１〜２ｍｍ程度であれば、市販の抄紙機で製作可能である。
【００２５】
本発明の活性炭素繊維成型体は、無機繊維及び高分子繊維の少なくとも一種からなる芯材シートと、該芯材シートの両面に密着せしめてなる活性炭素繊維抄紙シートとからなる三層積層構造とすることに最大の特徴を有しており、かかる積層構造に基づいて、活性炭素繊維の有効ガス接触面積の増大や、機械的強度の向上等の効果が得られる。
【００２６】
図１に、本発明活性炭素繊維成型体の断面図を示す。図１に示される通り、本発明成型体は、芯材シートの表裏両面に活性炭素繊維抄紙シートを密着せしめてなる三層積層構造を有している。
【００２７】
本発明活性炭素繊維成型体は、通常、上記芯材シートを上記活性炭素繊維抄紙シートで挟み、加熱下で加圧プレスして、バインダー成分を熱融着させ、密着させることにより、容易に製造でき、目的の三層積層構造とすることができる。
【００２８】
ここで、芯材シート中の高分子繊維と活性炭素繊維抄紙シート中のバインダー成分とを同一の高分子材料とすることにより、三層積層時に同一材科の熱融着が起こり、強度をより高めた活性炭素繊維成型体を得ることができる。
【００２９】
上記加熱温度は、バインダー成分の種類により変動するが、通常、１２０〜２００℃程度であるのが適当である。また、圧力は、通常、２〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度とするのが適当である。
【００３０】
本発明成型体の全体の厚みは、通常、０．２５〜５ｍｍ程度とするのが適当である。また、中間層の芯材シートの厚みは、０．０５〜３ｍｍ程度であり、外面層の活性炭素繊維抄紙シートの厚みは０．１〜２ｍｍ程度であるのが適当である。
【００３１】
本発明の上記三層積層構造の活性炭素繊維成型体は、段ボール紙を製造するコルゲート加工機により、波板状にコルゲート加工することができ、その加工後に波板形状を強固に保持することができる。また、このコルゲート加工した波板状成型体と加工していない平板状成型体を、交互に積層させることにより、多層構造の活性炭素繊維成型体とすることができる。かかる多層構造活性炭素繊維成型体は、排煙等の各種ガス処理用として極めて好適に使用できる。
【００３２】
図２に、多層構造活性炭素繊維成型体の斜視図を示す。図２に示される通り、多層構造活性炭素繊維成型体は、本発明の三層積層構造の活性炭素繊維成型体をコルゲート加工した波板状成型体と平板状成型体とが交互に積層されてなっている。
【００３３】
本発明の活性炭素繊維成型体は、芯材シートの表裏両面に活性炭素繊維抄紙シートを密着せしめてなる三層積層構造を有することにより、活性炭素繊維抄紙シートのみの成型体よりも機械的強度が飛躍的に向上しており、又耐熱性、耐酸化性等も向上している。更に、コルゲート等の形状加工後の形状保持性も大幅に向上している。
【００３４】
本発明活性炭素繊維成型体、特に多層構造の成型体は、有効ガス接触面積が大きく増大しており、しかも機械的強度が高いので、高効率で排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質を除去することができる。従って、重油、石炭等の燃焼機器（ボイラー、火力発電所等）、化学品製造プラント、金属処理工場、焼結工場、製紙工場等から発生する排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質の除去に好適に利用することができる。ここで、処理する排煙が水分を含んでいても構わない。また、この際の反応処理温度は、特に限定されないが、例えば大気温度〜１５０℃程度の広い温度範囲が適用できる。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより一層具体的に説明する。
【００３６】
実施例１〜３
活性炭素繊維としてピッチ系活性炭素繊維（「品名：１５Ａ」、アドール（株）製、繊維直径１５μｍ、繊維長５０〜５００ｍｍ、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積１，５００ｍ２／ｇ）を用い、これを長さ３ｍｍのチョップにカットしたものを、各５０、８０、９５重量部、これに対応するバインダー成分として、ポリエチレンとポリプロピレンの複合繊維を各５０、２０、５重量部混合し、湿式抄紙機を用い、厚みが０．３ｍｍ、密度０．２ｇ／ｍｌの抄紙シート３種を製作した。
【００３７】
また、ガラス繊維５０重量部、ポリエチレン繊維５０重量部から成り、厚み０．４５ｍｍ、密度０．５０ｇ／ｍｌの複合繊維シートを製作し、芯材シートとした。前記活性炭素繊維抄紙シートをこの芯材シートの表裏に張り合わす形で、温度１７０℃下で圧力５ｋｇｆ／ｃｍ２でプレスし、厚みが１．０ｍｍの三層積層活性炭素繊維成型体３種を得た。これらの成型体の引張強度と曲げ強度を測定した。
【００３８】
比較例１〜３
実施例１〜３と同じ活性炭素繊維チョッブを用い、バインダー成分も同一のものを同混合比率で用い、厚み１．０ｍｍ、密度０．２ｇ／ｍｌの抄紙シート３種を製作した。これらのシートである成型体の引張強度と曲げ強度を測定した。
【００３９】
表１に実施例１〜３と比較例１〜３の強度試験結果を示す。
【００４０】
【表１】
0003605714.tif 000002
【００４１】
表１に示す通り、実施例１〜３の芯材シートを中間層とする本発明活性炭素繊維成型体は、芯材シートを欠く従来品に相当する比較品に比べ、機械的強度が大幅に向上していることが判る。
【００４２】
また、実施例１〜３の成型体により、表面層である抄紙シートの活性炭素繊維の混合比が９５％まで高められた成型体を実用に供し得ることが判る。
【００４３】
更に、これらの成型体を、段ボール加工に用いるコルゲート加工機に通し、Ａ段と呼ばれるピッチ７ｍｍ、山高さ５ｍｍの波板状に加工した際に、実施例１〜３の成型体はその形状を強固に保持したのに対し、比較例１〜３のシートは時間が経つとその形状が崩れた。
【００４４】
実施例４〜６
実施例１〜３で得られた活性炭素繊維成型体を模凝排煙脱硫反応に用い、各々の脱硫性能を調べた。脱硫反応は、入口組成でＳＯ２＝１，０００ｐｐｍ、０２＝５ｖｏｌ％、水分１０ｖｏｌ％及び残部Ｎ２からなるガスを用いた。また、装置として内径２０ｍｍの固定床流通式装置を用い、成型体中の活性炭素重量当たり０．００２５ｇ・ｍｉｎ／ｍｌとなるように上記ガスを流通させた。反応温度は３０℃とした。装置出口ガス中のＳＯ２濃度を非分散赤外式ＳＯ２計により測定し、脱硫率を求めた。脱硫反応開始７２時間後の結果を表２に示す。
【００４５】
比較例４〜６
比較例１〜３の活性炭素繊維シートを上記と同様の方法で脱硫反応に用い、脱硫率を求めた。脱硫反応開始７２時問後の結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
0003605714.tif 000003
【００４７】
表２に示す通り、成型体中の活性炭素繊維の重量を一定とし、脱硫反応試験を行った場合、実施例１〜３の本発明活性炭素繊維成型体の方が、比較例４〜６の従来品の抄紙シートに比べ、脱硫性能が向上していることが判る。
【００４８】
これは、従来品の抄紙シートではその極表面近傍のみしか脱硫反応に寄与せず、シート厚み方向内部の活性炭素繊維が無駄になっており、一方本発明の活性炭素繊椎成型体ではその表面のみに薄い活性炭素繊椎層が積層しており、活性炭素繊維の有効利用度が大きく向上していることによる。従って、本発明成型体によれば、活性炭素繊維単位重量当たりの処理ガス量が大きくとれ、効率的な排煙処理が行える。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の活性炭素繊維抄紙成型体によれば、芯材シートの両面に活性炭素繊維抄紙シートを密着せしめた特定の三層積層構造であることに基づいて、活性炭素繊維の有効ガス接触面積が増大していること、機械的強度が向上していること、排煙処理において効率的な触媒ないし吸着体として機能すること、比較的容易に製作可能であること等の顕著な効果が得られる。
【００５０】
従って、本発明の成型体においては、ボイラー等の排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質を除去する過酷な条件において必要とされる機械的強度、耐熱性、耐酸化性等が従来技術に比べ大きく改善されており、高効率で排煙中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害物質を除去することができる。また、コルゲート等の形状加工後の形状保持性も大幅に向上している。
【００５１】
また、本発明の活性炭素繊維抄紙成型体は、成型体の表面層のみに薄く活性炭素繊維を積層していることにより、従来の活性炭素繊維抄紙成型体に比して、高価な活性炭素繊維の有効利用度が大きく向上しており、又機械的強度が十分であり成型加工も容易なため、少量の活性炭素繊維で効率的な排煙処理が行える。特に、多層構造活性炭素繊維成型体とすることにより、排煙中の有害物質を極めて高い効率で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の活性炭素繊維成型体の断面図を示すものである。
【図２】図２は、本発明の多層構造活性炭素繊維成型体の斜視図を示すものである。
【図１】
0003605714.tif 000004
【図２】
0003605714.tif 000005