(57)【要約】【課題】  煩雑な工程を必要とせず、製造コストの面でも有利な有機ガス吸収剤及びその製造方法、並びにそれを用いた有機ガス吸収用マスクを提供すること。【解決手段】  関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５％以下で、かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上の活性炭からなる有機ガス吸収剤及びその製造方法、並びにそれを用いた有機ガス吸収用マスクにより上記課題を達成することができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５％以下で、かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上の活性炭からなる有機ガス吸収剤。
【請求項２】
該活性炭のアルカリ金属含有量が０．２重量％以下である請
求項１記載の有機ガス吸収剤。
【請求項３】
該活性炭が、炭素質材料を炭化、賦活して得た活性炭を酸水
洗又は水洗処理した後、水蒸気、炭酸ガス、水素、これらを含む不活性ガス、又
は不活性ガス中で熱処理して得た活性炭である請求項１又は２記載の有機ガス吸
収剤。
【請求項４】
該炭素質材料が椰子殻又はパーム殻である請求項３記載の有機ガス吸収剤。
【請求項５】
炭素質材料を炭化、賦活して得た活性炭を酸水洗又は水洗
処理した後、乾燥し、水蒸気、炭酸ガス、水素、酸素、これらを含む不活性ガス、
又は不活性ガス中で熱処理する有機ガス吸収剤の製造方法。
【請求項６】
関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５％以下で、
かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上の活性炭を吸収剤層とする有機ガス吸収用マスク。
【請求項７】
該活性炭のアルカリ金属含有量が０．２重量％以下である請求項６記載の有機ガス吸収用マスク。
【請求項８】
該活性炭が、炭素質材料を炭化、賦活して得た活性炭を酸水
洗又は水洗処理した後、水蒸気、炭酸ガス、水素、これらを含む不活性ガス、又
は不活性ガス中で熱処理して得た活性炭である請求項６又は７記載の有機ガス吸収用マスク。
【請求項９】
該炭素質材料が椰子殻又はパーム殻である請求項８記載の有機ガス吸収用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ガス吸収剤及びその製造方法、並びに有機ガス吸収用マスクに関する。さらに詳しくは、関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５％以下で、かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上の活性炭からなる有機ガス吸収剤及びその製造方法、並びにそれを用いた有機ガス吸収用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
活性炭は吸着性能に優れているので従来から有毒ガスや悪臭ガスの吸着除去に多く使用されている。しかしながら、有毒ガスや悪臭ガスの種類は非常に多いためガスの性状に応じた活性炭が開発され各種用途に使用されている。例えば、活性炭繊維を用いたものとして、硬化ノボラック樹脂繊維にビニル単量体を含有させ該ビニル単量体を繊維中で重合せしめた後炭化賦活して一般及び防毒マスクに使用することが開示されている（特許文献１）。また、柿果汁液を添着した活性炭繊維がアンモニアなどの脱臭効果に優れていることが知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特願平１−３９１１３号公報
【特許文献２】特開平５−３１７７０２号公報
【０００３】
しかしながら、活性炭繊維は充填密度が低いため絶対的に吸着量が小さい。したがって、かかる点で粒状活性炭を用いることが好ましいが、粒状活性炭を用いた吸収剤も多く知られている。例えば、窒素酸化物や硫黄酸化物の除去に優れたマスクとして、鉄化合物を担持させた活性炭を吸着層とするもの（特許文献３）、金属及び／又は金属酸化物粒子を吸着材粒子とバインダで結合させたもの（特許文献４）が知られている。また、活性炭をプラズマ処理して二硫化炭素の吸着に優れた吸収剤とするもの（特許文献５）、活性炭に銅の酸化物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類化合物、及びＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＣｄまたはＰｄの一種以上を添着してメタノールの吸着に優れた吸収剤とするもの（特許文献６）などが知られている。
【特許文献３】特開平５−３３７２１０号公報
【特許文献４】特開平１０−１０８９１５号公報
【特許文献５】特開平９−５２０４２号公報
【特許文献６】特開２００３−１５４０２７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらに記載のマスクや吸収剤は粒状活性炭を使用するものではあるが、添着処理、バインダ処理、プラズマ処理など煩雑な工程を必要とするものであり製造コストの面でも有利なものとは言い難い。したがって、本発明の目的は、煩雑な工程を必要とせず、製造コストの面でも有利な有機ガス吸収剤とそれを用いた有機ガス吸収用マスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、有機溶剤は一般に疎水性のものが多いこと、及び有機溶剤を含有する空気中には数１０％の水分が存在していることに着目して鋭意検討を重ね、活性炭における空気中の水分吸収を抑制することにより上記目的を達成することができることを見出し本発明に到達した。すなわち本発明は、関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５％以下で、かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上の活性炭からなる有機ガス吸収剤である。
【０００６】
本発明の別の発明は、炭素質材料を炭化、賦活して得た活性炭を酸水洗又は水
洗処理した後、水蒸気、炭酸ガス、水素、これらを含む不活性ガス、又は不活性ガス中で熱処理する有機ガス吸収剤の製造方法である。
【０００７】
さらに本発明のもう一つの発明は、関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５％以下で、かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上の活性炭を吸収剤層とする有機ガス吸収用マスクである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有機ガス吸収剤は水分平衡吸着量が小さく、かつシクロヘキサン平衡吸着量が大きいので有機ガスの吸収に優れている。したがって、本発明の有機ガス吸収剤は有機ガスを吸収する装置に好ましく使用され、とくにガスマスクとして有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に使用する活性炭の原料となる炭素質材料としては、賦活することによって活性炭を形成するものであればとくに制限はなく、植物系、鉱物系、天然素材及び合成素材などから広く選択することができる。具体的には、植物系の炭素質材料として、木材、木炭、もみ殻、椰子殻、パーム殻などの果実殻、鉱物系の炭素質材料として、石油系及び／又は石炭系ピッチ、コークス、天然素材として、木綿、麻などの天然繊維、レーヨン、ビスコースレーヨンなどの再生繊維、アセテート、トリアセテートなどの半合成繊維、合成素材として、ナイロンなどのポリアミド系、ビニロンなどのポリビニルアルコール系、アクリルなどのポリアクリロニトリル系、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系、ポリウレタン、フェノール系樹脂、塩化ビニル系樹脂などを例示することができる。
【００１０】
本発明の有機ガス吸収剤は、関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５％以下で、かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上の活性炭からなるが、活性炭のｐＨが小さいものは残留する酸や表面酸化物により水分を吸着しやすくなるだけでなく腐蝕の問題も生じることがあり、またｐＨが大きいものはアルカリ金属を多く含むため水分の吸着が多くなるので、好ましくはｐＨ５．０〜９．６とするのがよい。
【００１１】
活性炭におけるアルカリ金属の含有量があまり多いと、アルカリは親水性であるため水の吸着量が大きくなり、疎水性の有機溶剤の吸着能力が低下することがあるので、アルカリ金属含有量は０．２重量％以下であるのが好ましい。かかる点で椰子殻やパーム殻は、洗浄することによってアルカリ金属を容易に除去することができるので炭素質材料として好ましい。また、低濃度領域の有機溶剤の吸着量の点からは細孔径は小さいことが好ましく、かかる点でも椰子殻又はパーム殻が好ましい。
【００１２】
炭素質材料及び該炭素質材料を賦活して得られる活性炭の形状は、繊維状よりも破砕炭、顆粒炭、球状炭などの粒状とするのが好ましい。
【００１３】
炭素質材料は炭化、賦活されて活性炭となるが、炭化処理は、炭素質材料の炭化度を高めるために行うものであり、炭化条件としては、炭素質材料を乾燥し、例えば回分式ロータリーキルンなどを使用して少量の不活性ガスを流しながら６００℃程度で処理するなどの条件を採用することができる。また賦活処理は、炭素質材料の細孔構造を成長させて吸着能力を向上させるために行うものであり、賦活方法としては、ガス賦活、薬剤賦活などを挙げることができる。
【００１４】
薬剤賦活で使用される薬剤としては、硫酸、燐酸、硝酸などの酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物、塩化カルシウム、塩化亜鉛などの金属塩化物などを挙げることができる。賦活温度としては、使用する薬剤にもよるが、通常、３００℃〜８００℃の範囲で実施される。
【００１５】
また、ガス賦活で使用されるガスとしては、水蒸気、炭酸ガス、酸素、ＬＰＧ燃焼排ガス、又はこれらの混合ガスなどを挙げることができる。賦活温度は、通常７００℃〜１１００℃、好ましくは８００〜１０００℃で実施される。
【００１６】
本発明の有機ガス吸収剤は、好ましくは、炭素質材料を炭化、賦活して得た活
性炭を酸水洗又は水洗処理した後、乾燥し、水蒸気、炭酸ガス、水素、酸素、これらを含む不活性ガス、又は不活性ガス中で熱処理することによって製造される。
【００１７】
酸水洗処理は、０．２〜２Ｎ、好ましくは０．５〜１．５Ｎの塩酸水溶液が用いられ、重量比で活性炭に対して２〜１０倍、好ましくは３〜１０倍の浴比で洗浄後、活性炭に対して容積比で１０〜４０倍、好ましくは２０〜４０倍の水で洗浄する。乾燥条件はとくに限定されないが、通常１２０〜２００℃、２〜６時間程度で行われる。
【００１８】
熱処理は、水蒸気、炭酸ガス、水素、酸素、これらを含む窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス中、又は不活性ガス中５００〜１１００℃で実施され、不活性ガス中に含まれる水蒸気、炭酸ガス、水素、酸素は通常１０〜３０容量％程度で実施される。
【００１９】
得られた活性炭は、関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５重量％以下、好ましくは２．５重量％以下で、かつシクロヘキサン平衡吸着量が３０重量％以上、好ましくは３５重量％以上を示し、有機ガス吸収剤として使用される。なお、本発明でいうシクロヘキサン平衡吸着量とは、ＪＩＳ  Ｋ１４７４に準拠する測定でシクロヘキサンの希釈倍率１０倍における吸着量をいう。
【００２０】
本発明の有機ガス吸収剤は有機溶剤蒸気が存在する環境下で有機ガス吸収装置などに好ましく使用されるが、とくに有機ガス吸収用マスク（ガスマスク）として好適である。本発明の有機ガス吸収剤が有機ガスの吸収に効力を発揮する理由を必ずしも明確に説明することはできないが、活性炭中に含有される水分を低減できたことにより相対的に有機ガスの吸収能力が高まったことが想定される。
【００２１】
図１は本発明の有機ガス吸収剤を吸収剤層としたガスマスクの一例であり、１は吸収缶、２はハウジング、３及び４はガスマスクを顔面に固定するための固定紐である。以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。    
【００２２】
試料の調製：
調製例１
クラレケミカル株式会社製の椰子殻活性炭ＧＧを８／１４メッシュに篩分した活性炭１００ｇを試料とした。該活性炭を１Ｎの塩酸水溶液２００〜４００ミリリットル（ｍＬ）に浸漬し、時々攪拌しながら１時間放置した。その後、水を切り５００ｍＬの水で攪拌しながら洗浄し水を切った後再度水洗した。かかる処理を１０回行い１２０〜１３０℃で乾燥した。
【００２３】
調製例２
調製例１と同じ活性炭を使用し、５００ｍＬの水で攪拌しながら洗浄し水を切った後再度水洗することによって水洗処理を行った。かかる処理を１０回行い１２０〜１３０℃で乾燥した。
【００２４】
調製例３
炭素質材料としてパーム殻を水蒸気で賦活して得た活性炭を８／１４メッシュに篩分したもの１００ｇを試料とし、１Ｎの塩酸水溶液２００〜４００ｍＬに浸漬し、時々攪拌しながら１時間放置した。その後、水を切り５００ｍＬの水で攪拌しながら洗浄し水を切った後再度水洗した。かかる処理を１０回行い１２０〜１３０℃で乾燥した。
【００２５】
調製例４
調製例３と同じ活性炭を使用し、５００ｍＬの水で攪拌しながら洗浄し水を切った後再度水洗することによって水洗処理を行った。かかる処理を１０回行い１２０〜１３０℃で乾燥した。
【００２６】
実施例１〜１０、比較例１〜２
調製例１〜４で得られた活性炭について、表１に示す条件で熱処理を行い、実施例１〜１０の活性炭を得た。また、酸水洗も水洗も行わないで熱処理しないものを比較例１、酸水洗を行わないで熱処理のみ行ったものを比較例２とした。
【００２７】
【表１】
2006167621.tif 000002
【００２８】
得られた活性炭をＡＳＴＭ  Ｄ２８５４０８３に従ってみかけ密度を測定した。吸収缶に１００ｍＬの試料を充填した場合の充填質量をみかけ密度から算出し、算出した質量分の試料を株式会社重松製作所製吸収缶ＣＡ−７１０に投入し、平らに敷き詰めた後、缶体を測定治具に設置した。
【００２９】
破過時間の測定：
シクロヘキサン濃度が３００ｐｐｍの試験ガスを３０．０Ｌ／分で缶体に通流し缶体を通過してくる試験ガスの濃度が５ｐｐｍになるまでの所要時間を測定した。シクロヘキサンの濃度は島津製作所製の炭化水素計ＨＣＭ−１Ｂを用い、温度２０±１℃、関係湿度５０±１％で測定した。結果を表２に示すが、関係湿度５０％における水分平衡吸着量が５．５重量％以下で、かつシクロヘキサン吸着量が３０重量％以上の活性炭は有機溶剤に対して高い吸着能を示すことがわかる。
【００３０】
【表２】
2006167621.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の有機ガス吸収剤は水分平衡吸着量が小さく、かつシクロヘキサン平衡吸着量が大きいので有機ガスの吸収に優れている。したがって、本発明の有機ガス吸収剤は有機ガスを吸収する装置に好ましく使用され、とくにガスマスクとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ガスマスクの模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  吸収缶
２  ハウジング
３  固定紐
４  固定紐
【図１】
2006167621.tif 000004