(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流入口及び空気排出口を有し、カーボンナノチューブの表面に金属または金属酸化物触媒が結合されているカーボンナノチューブ‐触媒複合体を含む吸着／触媒焼却剤が充填されている吸着／触媒焼却反応器と、
前記吸着／触媒焼却反応器を加熱するための加熱手段と、
前記空気排出口から排出される空気中の有機化合物の濃度を分析するための分析装置と、が備えられ、
前記分析装置は、乾燥ガス供給源と、前記吸着／触媒焼却反応器の排出口、前記濃度分析器、及び乾燥ガス供給源を選択的に連結させる管路切替用スイッチング弁と、を含むことを特徴とする、空気中の有機化合物除去装置。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブは、シングルウォール（single‐wall）またはマルチウォール（multi‐wall）カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブ‐触媒複合体の金属または金属酸化物触媒のサイズは１〜２０ｎｍであり、前記触媒の含量はカーボンナノチューブ‐触媒複合体の全体重量を基準として１〜７０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項４】
前記触媒は、Ni、Cu、Al、Ti、Au、Ag、Pd、Pt及びこれらの混合物で構成された群から選択される１つまたは２つ以上の元素またはその酸化物を含むことを特徴とする、請求項３に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項５】
前記吸着／触媒焼却反応器にカーボンナノチューブ‐触媒複合体と活性炭とが混合されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項６】
前記空気流入口と前記空気排出口との一部または全部には、多数の微細孔が形成されている微細多孔性部材が提供されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項７】
前記微細多孔性部材は、一対のグラスウール（glass wool）、または一対のステンレススチールメッシュ（stainless steel mesh）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項８】
前記加熱手段は、吸着／触媒焼却反応器を囲む、ニッケル‐クロム（Ni‐Cr）系ワイヤまたは炭素系面状発熱体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項９】
前記吸着／触媒焼却反応器の温度を測定するための温度センサ、及び前記温度センサからの温度を受信して前記加熱手段を制御する自動温度調節手段が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項１０】
前記吸着／触媒焼却反応器に有機化合物を含む空気を吸入する吸入ポンプが備えられることを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項１１】
前記空気流入口に流入される有機化合物を含む空気の流量を調節するための流量調節弁が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の空気中の有機化合物除去装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１から選択される何れか１項に記載の空気中の有機化合物除去装置を用いる空気中の有機化合物除去方法。
【請求項１３】
空気中の有機化合物をカーボンナノチューブの表面に多数の金属または金属酸化物触媒が均一に結合されているカーボンナノチューブ‐触媒複合体と接触させて、空気中の有機化合物をカーボンナノチューブ‐触媒複合体に吸着させる吸着段階と、
カーボンナノチューブ‐触媒複合体を加熱して、それに吸着された空気中の有機化合物を分解させる触媒焼却段階と、を含む請求項１２に記載の空気中の有機化合物除去方法。
【請求項１４】
前記吸着段階の後、管路切替用スイッチング弁を用いて管路を切り替えて、カーボンナノチューブ‐触媒複合体から排出される空気中の有機化合物の濃度を測定する段階と、
前記測定された空気中の有機化合物の濃度が設定値以上である場合、吸着段階を触媒焼却段階に切り替える段階と、をさらに含む請求項１３に記載の空気中の有機化合物除去方法。
【請求項１５】
前記吸着段階は常温で行われることを特徴とする、請求項１３に記載の空気中の有機化合物除去方法。
【請求項１６】
前記触媒焼却段階は１００〜２５０°の温度で行われることを特徴とする、請求項１３に記載の空気中の有機化合物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の有機化合物を吸着／触媒焼却処理する空気中の有機化合物除去装置に関し、より詳細には、カーボンナノチューブに数ナノメートルの触媒粒子が一定なサイズで結合されていることを特徴とするカーボンナノチューブ‐触媒複合体からなる吸着／触媒焼却剤、前記吸着／触媒焼却剤を加熱する手段、及び加熱された吸着／触媒焼却剤が通過するように調節する空気移動調節手段が備えられた空気中の有機化合物除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染物質が大気中に放出されると、気流とともに拡散して処理が困難であり、処理方法の選択によっては相当な処理コストがかかる。このような大気汚染物質のうち揮発性有機化合物は一般の空気浄化装置では完全に除去されないため、汚染物質を正確に把握し、それに応じた除去方法を選定することが重要である。
【０００３】
上述の揮発性有機化合物を除去するための技術としては、発生した揮発性有機化合物を回収する技術として吸着法(adsorption)、吸収法(absorption)、凝縮法(condensation)、膜分離法(membrane  separation)などがある。特に、活性炭、ゼオライトなどの吸着剤を用いて回収する吸着法は、活性炭の表面積が広いことによる高い吸着能力のため最も広く利用されている方法の１つである。しかし、活性炭は発火性を有し、再生が難しく、工程への適用前に湿度を調節（＜５０％ＲＨ）する必要があるという短所がある。そのため、広い表面積、及び熱的安定性を有するとともに湿度調節が不要な疎水性ゼオライトが有効な吸着剤として提示されている状況である。このような方法は設置費用が安価であるためフィルタ類に多く用いられているが、短い寿命及び頻繁な入れ替えのためメンテナンスコストが高い。また、空気中の有機化合物を除去する技術としては、熱焼却法（thermal  incineration）、触媒焼却法（catalytic  incineration）、ＵＶ‐酸化法（ＵＶ‐oxidation）、生物ろ過法（biofiltration）などがある。熱焼却法は空気中の有機化合物を高温（７００〜１１００℃）で直接焼却させて除去する方法であって、多量の空気中の有機化合物を処理することができる。しかし、負荷変動が激しかったり、濃度が低く流量が少なかったりする場合には非経済的である。また、排出ガス中に難分解性の揮発性有機物質が存在する場合、燃焼温度が高くなって相対的に高い運転費がかかり、反応温度が高いため高温燃焼時に空気中の窒素の酸化反応によって２次大気汚染物質であるNOx（Thermal  NOx）が発生する恐れがある。さらに、システムが比較的大きいため広い設置面積が要求されて、設備拡張が困難であるという短所がある。また、触媒酸化による揮発性有機化合物の除去方法は熱焼却法とともに最も効果的に空気中の有害大気汚染物質を人体に無害な物質に変換させる技術として認識されており、理想的な触媒システムの開発及び研究も活発になされている。窒素化合物のような二次汚染物質を発生しないという長所によって、最近その適用先が増加しており、理想的な触媒システムの開発及び研究も活発に行われている。
【０００４】
触媒焼却法は、固定源から発生した空気中の有機化合物を触媒を利用して焼却させて除去する方法であって、高温燃焼法に比べ非常に低い反応温度で空気中の有害大気汚染物質を効果的に除去することができるという特徴があり、反応温度が低いため運転費が安くて経済的であり、NOxがほとんど発生しないという長所がある。また、システムが簡単で、設備拡張が容易であるという長所がある。
【０００５】
吸着／触媒酸化法を利用した空気中の有機化合物除去システムの一例として、米国特許第７０７４２６０号には「Filter  using  carbon  nanotube」が開示されている。
【０００６】
この特許はカーボンナノチューブを含み、カーボンナノチューブに１種以上のナノサイズの金属粒子が固着されているフィルタに関するものであり、ナノ金属粒子のカーボンナノチューブへの固着は、電気放電法またはレーザ蒸着法で純粋なグラファイト棒に孔を開け、それに金属粉末を満たして合成させたり、金属が混合されたグラファイトをターゲットとして用いることによりカーボンナノチューブに金属粒子が固着されている機能性カーボンナノチューブを得る。しかし、この特許は、金属粒子のサイズを一定に調節して均一に分散させることが困難である。
【０００７】
また、吸着／触媒焼却法を利用した空気中の有機化合物除去システムの一例として、韓国特許公開第１０‐２００４‐００１２３６４号には「低濃度ＶＯＣ処理用吸着／触媒酸化ＶＯＣ除去システム」が開示されている。
【０００８】
より具体的には、前記韓国特許公開第１０‐２００４‐００１２３６４号は、疎水性ゼオライト吸着剤とＶＯＣ酸化触媒剤を１つのシステムに具現して、ＶＯＣを疎水性ゼオライト吸着剤層に濃縮させた後昇温し、脱着されたＶＯＣが酸化触媒層で分解除去されるＶＯＣ除去システムを提案している。しかし、上記のＶＯＣ除去システムは、疎水性ゼオライトで構成された吸着剤層に吸着されたＶＯＣを脱着するために吸着剤層だけでなく脱着されたＶＯＣの酸化触媒の分解のために触媒層も加熱するための二重加熱手段が必要である。
【０００９】
特に、吸着／触媒焼却の混成法は、空気中の有機化合物を吸着／触媒で焼却処理する方法であり、前記吸着法と触媒焼却法の長所を全て有するため、有用な吸着／触媒システムの開発とこれを利用した空気中の有機化合物除去装置が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、吸着／触媒焼却法を利用した空気中の有機化合物除去装置を提供することにあり、より詳細には、カーボンナノチューブに数ナノメートルの触媒粒子が一定のサイズで結合されていることを特徴とするカーボンナノチューブ‐触媒複合体からなる吸着／触媒焼却剤を含む吸着／触媒焼却反応器が備えられた揮発性有機化合物除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を果たすための本発明は、空気中の有機化合物（ＶＯＣ）除去装置として、空気流入口及び空気排出口を有し、内部にカーボンナノチューブの表面の一部または全部に金属または金属酸化物触媒が結合されているカーボンナノチューブ‐触媒複合体を含む吸着／触媒焼却剤が充填されている吸着／触媒焼却反応器と、吸着／触媒焼却反応器を加熱するための加熱手段と、を含む空気中の有機化合物（ＶＯＣ）除去装置を提供する。
【００１２】
カーボンナノチューブはシングルウォール（single‐wall）またはマルチウォール（multi‐wall）カーボンナノチューブであり、空気流入口と空気排出口との一部または全部に、カーボンナノチューブ‐触媒複合体のサイズより小さい直径を有する多数の微細孔が形成されている微細多孔性部材が提供されていることを特徴とする。
【００１３】
また、吸着／触媒焼却反応器の温度を測定するための温度センサ、及び温度センサからの温度を受信して前記加熱手段の電力を調節して印加する自動温度調節手段を含むことができ、空気排出口から排出される空気中の揮発性有機化合物の濃度を分析するためのガス分析装置が結合される。ガス分析装置の前方または後方には、ガス分析装置への空気流入のための空気吸入ポンプ及び空気流入口の空気流入量を調節するための空気流れ調節弁が結合されることができる。
【００１４】
カーボンナノチューブ‐触媒複合体は１〜５００ｎｍのサイズを有し、触媒の含量はカーボンナノチューブ‐触媒複合体の全体重量を基準として１〜７０重量％であることが好ましい。また、カーボンナノチューブ‐触媒複合体の他にも、活性炭が前記カーボンナノチューブ‐触媒複合体との混合物の形態で吸着／触媒焼却反応器にさらに含まれることができる。
【００１５】
カーボンナノチューブ‐触媒複合体の触媒として、空気中の揮発性有機化合物を除去するために銅（Cu）、プラチナ（Pt）、ニッケル（Ni）などが用いられることができ、殺菌のために銀（Ag）、アルミニウム（Al）、銅（Cu）、パラジウム（Pd）などが用いられることができ、臭いを除去するために酸化チタン（TiO2）、金（Au）などが用いられることができ、または前記金属または金属化合物が付加機能をさらに行うために提供されることができる。
【００１６】
前記触媒は、カーボンナノチューブ‐触媒複合体の全体重量を基準として０．１〜７０重量％で含まれ、それぞれ１〜２０ｎｍの直径を有する。
【００１７】
吸着／触媒焼却反応器は前記加熱手段によって１００〜２５０℃の温度に維持されて作動し、前記微細多孔性部材は、カーボンナノチューブ‐触媒複合体の両端部にそれぞれ位置する一対のグラスウール（glass  wool）、前記グラスウールの外側にそれぞれ配置されている一対のステンレススチールメッシュ（stainless  steel  mesh）からなることを特徴とする。
【００１８】
前記加熱手段はニッケル‐クロム（Ni‐Cr）系ワイヤからなり、前記カーボンナノチューブ‐触媒複合体を含む吸着／触媒焼却反応器を囲む熱線を有することができる。加熱手段は、炭素系面状発熱体からなり、前記吸着／触媒焼却反応器を囲む発熱面を有する。
【００１９】
本発明の実施例による空気中の有機化合物除去装置は、前記揮発性有機化合物が複数の管路及び管路切替用スイッチング弁内で凝縮されることを防止するための恒温手段をさらに含むことができる。ここで、前記恒温手段は、恒温ブロック及び恒温チューブを含むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上で説明したように本発明によると、カーボンナノチューブ‐触媒複合体からなる吸着／触媒焼却剤を有する吸着／触媒焼却反応器を含む空気中の有機化合物除去装置が小型化及び安定化し、経済的に作動することができて、設備費用の低減が必要な半導体、コーティング、印刷、織物産業などの揮発性有機溶剤が使用される場所の作業環境を改善するために揮発性有機化合物の除去工程に活用されることができる。また、既存の空気浄化装置に単独で用いられたり、空気浄化装置の脱臭／吸着フィルタと組み合わせて用いられることができる。また、軍事用化学作用剤の優れた除去性能を利用して、現在用いられている含浸活性炭に代替して高性能の毒性ガス除去用として軍用ＣＢＲ装備及び物資の代替効果を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１によるカーボンナノチューブ‐触媒複合体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示したものである。
【図２ａ】本発明の実施例２による空気中の有機化合物除去装置の概略的な構成を図示したものであって、空気中の有機化合物を注入して吸着／触媒焼却反応器で吸着／触媒焼却除去させる状態を図示したものである。
【図２ｂ】本発明の実施例２による空気中の有機化合物除去装置の概略的な構成を図示したものであって、モニタリングされた空気中の有機化合物の除去状態を図示したものである。
【図３】本発明の実施例２によるカーボンナノチューブ‐触媒複合体を含む吸着／触媒焼却反応器の概略的な構成を図示したものである。
【図４】本発明の実施例２による空気中の有機化合物除去装置におけるカーボンナノチューブ‐触媒複合体の、代表的な空気中の有機化合物を吸着／触媒焼却によって除去する温度に応じた性能を測定した結果を図示したものである。
【図５】（a）は本発明の実施例２による空気中の有機化合物除去装置における吸着／触媒焼却反応器のカーボンナノチューブ‐触媒複合体に代表的な軍事類似化学作用剤（military  analogous  chemical）であるDMMP（Dimethyl  methyl  phosphonate）を完全に飽和させた後に測定したグラフを図示したものであり、（b）は温度に応じた吸着／触媒焼却除去の性能を測定した結果を図示したものである。
【図６】本発明の実施例２による空気中の有機化合物除去装置で１００ppm軍事類似化学作用剤であるDMMP（Dimethyl  methyl  phosphonate）を連続的に２０mL／minの流速を維持しながら１０時間経過後に測定した結果を図示したものである。
【図７】本発明のカーボンナノチューブ‐触媒複合体を含む吸着／触媒焼却反応器を応用した再生及び省エネルギー型空気浄化器及び正圧維持装置を図示したものである。
【図８】従来技術の防毒マスク用浄化筒を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施例による空気中の有機化合物除去装置について詳細に説明する。添付図面で構成に表記した参照符号を他の図面でも同一の構成に表記する時に、できるだけ同一の図面番号を使用していることに留意すべきである。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知機能または公知構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、図面に提示された特徴は、説明を容易にするために拡大または縮小または単純化されたものであり、図面及びその構成要素が必ずしも適切な比率で図示されているのではない。しかし当業者であればこのような詳細事項を容易に理解するのであろう。
【００２３】
図１は本発明の実施例によるカーボンナノチューブ‐触媒複合体を用いた空気中の有機化合物除去装置を備えるために、実施例１によって製造されたカーボンナノチューブ‐触媒複合体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示したものである。
【００２４】
図２a及び図２bは本発明の実施例による空気中の有機化合物除去装置の概略的な構成を図示したものである。また、図３は本発明の実施例による吸着／触媒焼却反応器の概略的な構成を図示したものである。
【００２５】
本発明の実施例による空気中の有機化合物除去装置は、空気注入部７０と、空気中の有機化合物の流速を調節する空気流れ調節弁２０と、吸着／触媒焼却反応器１０と、空気の吸入のための吸入ポンプ８０と、ガス分析システム９０と、ガス分析システム９０に供給される乾燥ガス供給源９４とで構成され、複数の管路を含む。
【００２６】
空気注入部７０は、空気中の揮発性有機化合物を除去装置の吸着／触媒焼却反応器１０に供給する機能を有し、空気注入部７０と吸着／触媒焼却反応器１０との間に空気流れ調節弁２０が連結される。空気流れ調節弁２０は、注入される空気の流れを調節して吸着／触媒焼却反応器１０に供給する。
【００２７】
吸着／触媒焼却反応器１０は、耐熱性のガラスチューブ１３と、カーボンナノチューブ‐触媒複合体１１と、加熱手段１２と、温度センサ１４と、微細多孔性部材１５と、を含む。
【００２８】
吸着／触媒焼却剤として機能するカーボンナノチューブ‐触媒複合体１１はガラスチューブ１３の内部に満たされており、ガラスチューブ１３の両端には微細多孔性部材１５がそれぞれ配置されてカーボンナノチューブ‐触媒複合体１１を固定する。この際、微細多孔性部材１５の外側には、カーボンナノチューブ‐触媒複合体１１が空気流入口及び空気排出口を通過できないほどのサイズを有する微細孔からなるステンレススチールメッシュ（stainless  steel  mesh）がそれぞれ配置される。また、グラスウール（galss  wool）を外側にそれぞれさらに配置して、カーボンナノチューブ‐触媒複合体１１が空気流入口及び空気排出口を通過できないようにすることもできる。
【００２９】
ガラスチューブ１３の外部には加熱手段１２が設けられる。前記加熱手段１２は、ガラスチューブ１３に満たされたカーボンナノチューブ‐触媒複合体１１に注入される揮発性有機化合物を吸着／触媒焼却処理するために、ガラスチューブ１３の温度を上昇させるために用いられる。
【００３０】
加熱手段１２は、ニッケル‐クロム（Ni‐Cr）ワイヤからなり、ガラスチューブ１３の温度を一定間隔で２５０℃まで上昇させたり、温度を一定に維持させたりするために、温度調節装置を用いる。
【００３１】
温度センサ１４は、ガラスチューブ１３の温度が上昇する時に温度を迅速に検知するために設けられる。
【００３２】
空気中の有機化合物に対する吸着／触媒焼却剤として用いられるカーボンナノチューブ‐触媒複合体１１は実施例１に開示されたものを使用する。
【００３３】
カーボンナノチューブに数ナノメートルの触媒粒子が均一に分散されており、カーボンナノチューブに結合されている触媒粒子のサイズが均一であり、触媒粒子の形態が球形であるカーボンナノチューブ‐触媒複合体１１は、表面積が広いため低い温度条件で空気中の有機化合物を効果的に吸着／触媒焼却処理して揮発性有機化合物を除去することができる。
【００３４】
管路切替用スイッチング弁９２は図２a及び図２bのように６個のポート（port）からなり、前記６個のポートのうち２個ずつはそれぞれ内部管路を介して互いに連結されている。
【００３５】
図２aを参照すると、試料注入口から空気中の有機化合物が吸入ポンプ８０と連結された吸着／触媒焼却反応器１０に注入される。注入された空気中の有機化合物は吸着／触媒焼却反応器１０を通過しながら吸着／触媒焼却除去される。管路切替用スイッチング弁９２は図２bのように管路を切り替えて、注入された空気中の有機化合物が吸着／触媒焼却反応器１０から吸着／触媒焼却除去されたか否かを確認する。
【００３６】
ガス分析器９３は、動作するにあたり乾燥ガス供給源９４から乾燥ガスを受ける。この際、乾燥ガスは例えば高純度の窒素を含み、乾燥ガスを供給するために圧力センサ、流量制御器、及び水分制御器、例えば、モイスチャ トラップ（moisture  trap）などが含まれる。
【００３７】
図４及び図５はカーボンナノチューブ‐触媒複合体１１の温度に応じた吸着／触媒焼却処理による代表的な揮発性有機化合物及び軍事化学作用剤に対する除去性能を具体的に説明するための実験例を図示したものである。
【００３８】
実施例１
揮発性有機化合物に対する吸着／触媒焼却処理による空気中の有機化合物除去装置のカーボンナノチューブ‐プラチナ複合体を次のように製造した。
【００３９】
５００mlの丸い四口フラスコにマルチウォールカーボンナノチューブ（Hanwha  Nanotech製、Multi‐wall  CNT  grade）０．３gを入れ、エチレングリコール（Ethylene  Glycol、Patech  C&T製）２８０mlを丸い四口フラスコ反応器に投入する。撹拌器を装着して３０分間撹拌し、反応器を超音波洗浄器に入れて、超音波を利用してカーボンナノチューブをエチレングリコールに３時間分散させる。この際、反応器の温度は５０度を超えないようにする。超音波処理が終了すると、撹拌器を再度装着し、温度計と冷却用コンデンサを連結する。反応器を撹拌しながらポリビニルピロリドン（ＰＶＰ：Poly  vinylpyrrolidone、Sigma  Aldrich製、重量平均分子量（Mw）：４０，０００）１．６８g、オレイルアミン（Oleylamine、Sigma  Aldrich社）２．８mlを投入し、次にプラチナアセチルアセトネート（Platinum  acetylacetonate、Sigma  Aldrich製）０．２５９gを投入する。反応器に真空ポンプを連結し、反応器内部の空気を除去して窒素で置換させる。窒素を投入し続けて窒素が反応器内部を介して外部に流れるようにすることで、酸素の流入を阻止する。フラスコの下部にマントルを設け、撹拌器を４００rpmの速度で３０分間撹拌させる。反応器の内部温度を２００℃まで４０分かけて昇温し、１時間反応させる。還元反応が終了すると、３時間かけて反応器の温度を常温まで徐々に下げる。合成されたカーボンナノチューブ‐プラチナ複合体を濾過紙を利用して洗浄、濾過して、酢酸エチル（Ethyl  acetate）とヘキサン（Hexane）それぞれ１Lの量で３〜５回洗浄した後、８０℃のオーブンで乾燥させて、カーボンナノチューブプラチナ複合体を得る。図１の製造されたカーボンナノチューブ‐プラチナ複合体の透過型電子顕微鏡（TEM）写真から、プラチナ粒子が球形で、５〜６ｎｍのサイズで均一に分散していることを確認することができた。
【００４０】
実施例２
本実験は添付の図２の実施例の装置構成を利用して空気中の有機化合物の吸着／触媒焼却除去性能を実験したものである。揮発性有機化合物の吸着／触媒剤としてカーボンナノチューブ‐プラチナ複合体粉末を使用し、吸着／触媒反応は、温度調節が可能な揮発性有機化合物吸着／触媒焼却反応器内で連続フローモードで実施した。揮発性有機化合物の流速は２０mL／minであり、反応温度は大気温度から２５０℃までの範囲で温度変化を設定して、反応後、出口ガスをオンラインガスクロマトグラフィ（Agilent社製、７８９０A）の水素炎イオン化検出器（FID）を利用して反応温度に応じた揮発性有機化合物の吸着／触媒焼却除去性能をモニタリングする方式で行った。
【００４１】
この際、プラチナの金属粒子サイズが５ｎｍであるカーボンナノチューブ‐プラチナ複合体（BIONEER社製）１０mgを使用し、代表的な揮発性有機化合物（ＶＯＣs）としてベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン混合物を使用し、軍事類似化学作用剤（military  analogous  chemical）としてＤＭＭＰ（Dimethyl  methyl  phosphonate）を使用した。この際、濃度は１００ppmにした。
【００４２】
添付の図４及び図５はカーボンナノチューブ‐触媒複合体が代表的な揮発性有機化合物を単純に吸着するだけでなく、それを分解して除去できるという結果を示すものである。
【００４３】
添付の図４から分かるように、カーボンナノチューブ‐触媒複合体は低い反応温度で揮発性有機化合物を効果的に完全分解することができる。
【００４４】
また、添付の図５〜６に示すように、カーボンナノチューブ‐触媒複合体は、蒸気圧が低く沸騰点が高い軍事類似化学作用剤に対しても、一般の方法より低い反応温度で完全に分解されることが分かる。結果によって、２００℃の温度維持、２０mL／minの空気流速の条件では、試料の注入と同時に吸着／触媒除去性能が１０時間以上維持されることを確認した。
【００４５】
添付の図４から図５の実施例の結果から分かるように、カーボンナノチューブ‐触媒複合体は、１００℃以下の温度範囲では空気中の有機化合物に対して吸着が有利であり、表面積が大きくて空気中の有機化合物の吸着能力に優れるため、吸着破壊前までは吸着を優先とし、ガス分析システムによって空気中の有機化合物の許容濃度が検出されると、吸着／触媒焼却反応器の温度を高めて吸着／触媒焼却反応器の吸着された有機化合物を完全分解して焼却させて再生し、さらに吸着するサイクルを繰り返して行うことによりリサイクルすることができる。これはエネルギー的に効率的であり、リサイクル度を高めることができる。
【００４６】
現在、含浸活性炭を防毒マスク、保護衣、ガス粒子フィルタ、フィルタユニットなどの軍事用毒ガスの除去に適用して使用しているが、重量が重く、再生が難しいため１回使用した後に廃棄して、莫大な費用の無駄が発生している。また、空気透過性の低下により、長時間着用して作業を遂行することが困難であり、熱疲労が増加して戦闘力が低下する。このような問題を、図７及び図８のような軍事用毒ガスの除去のための防毒マスクの着脱型浄化装置と空気浄化器及び正圧維持装置のフィルタに有用に適用することにより解決することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  空気中の有機化合物吸着／触媒焼却反応器
１１  カーボンナノチューブ‐触媒複合体
１２  加熱手段
１３  ガラスチューブ
１４  温度センサ
１５  微細多孔性部材
２０  空気流れ調節弁
３０  二方弁
４０  二方弁
５０  空気排出口
６０  空気流入口
７０  空気注入部
８０  吸入ポンプ
９０  ガス分析システム
９１  ループ
９２  管路切替用スイッチング弁
９３  ガス分析器
９４  乾燥ガス供給源
１００  三方弁（共通口）
１１０  三方弁（排出口）
【図２ａ】
0005848358.tif 000002
【図３】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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