(57)【要約】【課題】既存の散水設備でも水と同様に散布が可能であり、アンモニア除害効率の良好なアンモニア除害液及びアンモニア除害方法を提供する。【解決手段】アンモニア除害液は、水に２重量％〜５重量％のスメクタイトが単位結晶層で分散している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に２重量％〜５重量％のスメクタイトが単位結晶層で分散している、
ことを特徴とするアンモニア除害液。
【請求項２】
ｐＨが１０以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンモニア除害液。
【請求項３】
前記スメクタイトの層間のカチオンがプロトンである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンモニア除害液。
【請求項４】
アンモニアに請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンモニア除害液を散布する、
ことを特徴とするアンモニアの除害方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア除害液及びアンモニアの除害方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニアを使用する工場等には、液化アンモニア貯蔵設備（アンモニアタンク）が設置されている。高圧ガス保安法によれば、アンモニアは可燃性ガス、毒性ガスであることから、アンモニアが漏洩した場合にアンモニアの拡散を防ぐことが要求され、アンモニア貯蔵設備にはアンモニア除害システムが設置される。
【０００３】
高圧ガス保安法によると、アンモニア除害システムは散水設備であり、非常時にアンモニアが漏洩した場合、大量の水を散布してアンモニアを除害することになる（非特許文献１）。例えば、１５トンのアンモニアタンクを工場内に設置する場合、散水設備と１５トンもの水を貯留可能な貯水槽が必要とされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“一般高圧ガス保安規則の機能性基準の運用について”、p.79-78、［online］、経済産業省、［平成２９年１１月１４日検索］、インターネット〈URL：http://www.meti.go.jp/policy/safety_security/industrial_safety/oshirase/2013/01/250110-1-2.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１によるアンモニアの除害方法では、アンモニアタンクとほぼ同容量の大きな貯水槽及び大量の水の貯留が必要となり、アンモニアの除害の効率化が良好であるとは言い難い。
【０００６】
本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、既存の散水設備でも水と同様に散布が可能であり、アンモニア除害効率の良好なアンモニア除害液及びアンモニアの除害方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点に係るアンモニア除害液は、
水に２重量％〜５重量％のスメクタイトが単位結晶層で分散している、
ことを特徴とする。
【０００８】
また、ｐＨが１０以下であることが好ましい。
【０００９】
また、前記スメクタイトの層間のカチオンがプロトンであることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の観点に係るアンモニアの除害方法は、
アンモニアに本発明の第１の観点に係るアンモニア除害液を散布する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るアンモニア除害液は、既存の散水設備でも水と同様に散布が可能であるとともに、アンモニアの除害効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】アンモニアの除害方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施の形態に係るアンモニア除害液は、水とスメクタイトを含有し、水にスメクタイトが単位結晶層で分散した形態をしている。
【００１４】
アンモニア除害液は、例えば、図１に示すように、アンモニアタンク３０から漏洩したアンモニアの除害方法に利用される。アンモニア除害液は、アンモニア除害液貯留槽１０に貯留されている。アンモニア除害液貯留槽１０は散布装置２０に接続されている。アンモニアタンク３０からアンモニアが漏洩した際、不図示のアンモニア検知装置、制御装置に基づいて、散布装置２０からアンモニア除害液が散布される。
【００１５】
アンモニア除害液にアンモニアが吸収され、アンモニア除害液中のスメクタイトに吸着されることにより、漏洩したアンモニアを除害することができる。
【００１６】
アンモニア除害液は、これまでの水と同様に散布できるので、既存の散水設備を利用することができる。そして、アンモニア除害液は、水のアンモニア吸収量（溶解量）に比べて、多くのアンモニアを吸収、吸着できる。したがって、これまでの水によるアンモニアの除害よりも、除害効果が高く散布量を少なくすることができるので、貯留槽を小さくすることができ、コストの低減や空間利用の効率化にも資する。
【００１７】
アンモニア除害液は、水にスメクタイトを添加し、攪拌して分散させることによって調製することができる。スメクタイトとして、モンモリロナイト、ヘクトライト、サポナイト、鉄サポナイト、ソーコナイト、バイデライト、ノントロナイトが挙げられる。
【００１８】
アンモニア除害液中のスメクタイトの含有量が少ないと、アンモニアの吸着量が少なくなり、アンモニア除害効果が低くなる。また、スメクタイトの含有量が少ないと分散安定性が低下する。分散安定性が低い場合、即ち、アンモニア除害液中でスメクタイトが沈降しやすい場合、散布されるアンモニア除害液のスメクタイト濃度の均一性が保てず、一定のアンモニア除害効果が得られなくなってしまう。このため、貯留しているアンモニア除害液を頻繁に攪拌しておかなければならなくなり、管理の容易性が劣ることになる。
【００１９】
一方、スメクタイトの含有量が多いほどアンモニア除害効果が高くなるとともに、分散安定性も高まる。しかしながら、スメクタイトの含有量が多いほど、アンモニア除害液の粘度が高くなり、アンモニア除害液の散布が困難になってしまう。
【００２０】
上記のアンモニアの除害効果、分散安定性、散布の容易性を考慮すると、アンモニア除害液中のスメクタイトの含有量は２〜５重量％、より好ましくは３〜５重量％である。
【００２１】
また、アンモニア除害液のｐＨは、低い方がよりアンモニアの除害効果が高くなるため、１０以下であることが好ましく、４．１以下であることがより好ましい。
【００２２】
また、スメクタイトは、プロトン化されたスメクタイトであることが好ましい。スメクタイトはカチオン（Ｎａ＋、Ｃａ２＋）が層間に存在しているが、このカチオンがプロトン化されたスメクタイトを用いることで、よりアンモニアの除害効果を高めることができる。なお、スメクタイトのプロトン化は、スメクタイトを塩化水素水溶液等の酸性溶液に介在させるなどの手法により行い得る。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
モンモリロナイト（Ｎａモンモリロナイト）（クニピアＦ（商品名）、クニミネ工業株式会社製）を２重量％の割合で水に分散させ、アンモニア除害液を調製した。このアンモニア除害液を除害液Ａ１と記す。
【００２４】
除害液Ａ１のｐＨを測定したところ、９．８であった。なお、ｐＨの測定は、ＣｙｂｅｒＳｃａｎｐＨ３１０  ｐＨ計（ＥＵＴＥＣＨ製）を用いて行った。また、除害液Ａ１の分散安定性を目視で観察し、モンモリロナイトの沈降が確認できるまでの日数を評価した。また、粘度計を用いて、除害液Ａ１の粘度を測定した。
【００２５】
２０℃で、１００ｍｌの除害液Ａ１を入れた２００ｍｌの容器に５０ｍｇの無水アンモニアを加え、アンモニアの除害効果を検証した。
【００２６】
アンモニア除害後における除害液Ａ１のｐＨは１１であった。このｐＨにおけるアンモニア濃度をアンモニア計（Ｔｈｅｒｍｏ  ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ｏｒｉｏｎ  ａｍｍｏｎｉａ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ９５１２０１）により測定した。これらの測定値（ｐＨ及びアンモニア濃度）と塩基解離定数（１．８×１０−５）（シュライバー・アトキンス、田中勝久、平尾一之、北川進訳、無機化学（上）、東京化学同人（2008））を使って、アンモニウムイオン濃度を求めた。
【００２７】
そして、供給アンモニア量、アンモニア濃度、アンモニウムイオン濃度、及び、供給モンモリロナイト量から、モンモリロナイトに吸着しているアンモニア量、及び、除害液中の水中に溶解しているアンモニア量を求めた。また、水中のアンモニア濃度と蒸気圧の関係（Ｐｅｒｍａｎ，Ｊｏｕｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．８３  １１６８（１９０３））から、容器の空間中（１００ｍｌ）のアンモニア量（蒸気圧）を求めた。
【００２８】
また、除害液Ａ１の代わりに水を用いる以外、実施例１と同様に実験を行った。これを比較例１と記す。そして、上記と同様にして、空間中のアンモニア量、アンモニア蒸気圧、水中のアンモニア濃度を求めた。
【００２９】
また、マイクロトラック・ベル株式会社製ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘを用い、種々の圧力におけるモンモリロナイトのアンモニアの吸着量を測定し、アンモニア蒸気圧が１３〜２９Ｐａにおけるアンモニア吸着量を求めた。これを比較例２と記す。
【００３０】
上記実験それぞれの結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
除害液Ａ１は、比較例１（水）に比べ、空間中のアンモニア蒸気圧が大きく低減しており、アンモニアが除害されている。除害液Ａ１では、モンモリロナイトの単位結晶層にアンモニアが吸着し、アンモニアの除害効果が大幅に向上している。なお、比較例２は、除害液Ａ１に比べてアンモニア吸着量が少ないとともに、固体状であるため、水と同等に扱うことはできず、散布によるアンモニアの除害に利用できるものではない。
【００３３】
（実施例２）
アンモニア除害液中のスメクタイト含有量によるアンモニア除害効果への影響について検証した。
【００３４】
水にモンモリロナイト（クニピアＦ（商品名）、クニミネ工業株式会社製）を１重量％、２重量％、３重量％、５重量％、及び、８重量％の各割合で加えて分散させ、アンモニア除害液を調製した。調整したアンモニア除害液をそれぞれ除害液Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、及び、Ｂ５と記す。実施例１と同様の手法にて、各除害液の分散安定性を評価するとともに、粘度、ｐＨを測定した。除害液Ｂ１〜Ｂ５のｐＨは９．８であった。
【００３５】
２０℃で、１００ｍｌの各除害液を入れた２００ｍｌの容器に１２０ｍｇの無水アンモニアを加え、アンモニアの除害効果を検証した。
【００３６】
アンモニアの除害後における除害液のｐＨは１１であった。そして、実施例１と同様の手法にて、各除害液中のアンモニウムイオン濃度、モンモリロナイトに吸着しているアンモニア量、除害液中の水中に溶解しているアンモニア量、空間中（１００ｍｌ）のアンモニア量（蒸気圧）を求めた。その結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
表２を見ると、モンモリロナイト量が多いほど、モンモリロナイトのアンモニア吸着量が増大し、アンモニアの除害効果が高くなることがわかる。また、除害液Ｂ１の分散安定性は７日と短いことから、分散安定性を考慮するとモンモリロナイトの含有量は２重量％以上であることが好ましい。また、除害液Ｂ５の粘度は８００ｍＰａＳと高く、除害液の散布に適していないと言えることから、モンモリロナイトの含有量は５重量％以下であることが好ましい。
【００３９】
（実施例３）
アンモニア除害液のｐＨによるアンモニア除害効果の影響を検証した。
【００４０】
モンモリロナイト（クニピアＦ（商品名）、クニミネ工業株式会社製）を２重量％の割合で水に分散させた。このモンモリロナイト水分散液（約９８ｍｌ）に、ｐＨ調整剤として、酢酸（２．１−２．０ｍｌ）やイオン強度調整剤（ＮａＯＨ／ＣＨ３ＯＨ）を２．０ｍｌ添加後１００ｍｌとし、ｐＨを３．９、４．１、及び、１２．３にそれぞれ調整したアンモニア除害液を調整した。これらのアンモニア除害液をそれぞれ除害液Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と記す。
【００４１】
これらの除害液を２００ｍｌの容器にいれ、５０ｍｇの無水アンモニアをガスで供給した。
【００４２】
アンモニアの除害後における除害液Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３中のｐＨを測定したところ、ｐＨはそれぞれ５．７、７．０、１２．３であった。そして、実施例１と同様に、モンモリロナイトに吸着しているアンモニア量を求めた。その結果を表３に示す。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
アンモニア吸着量は除害液Ｃ３で５．６１ｍｇであり、除害液Ｃ１、Ｃ２や、実施例１の除害液Ａ１（ｐＨ９．８）よりも低くなっていることから、アンモニア除害液のｐＨは１０以下が好ましいと言える。
【００４５】
（実施例４）
プロトン化したモンモリロナイトによるアンモニア除害効果について検証した。
【００４６】
２ｇのモンモリロナイトを塩化水素水溶液（１．１重量％，２００ｍＬ）に入れ、９０℃で２４時間混合しスラリーを得た。このスラリーをろ過し、１Ｌの蒸留水で洗浄した。その後、１１０℃にて空気中で乾燥させて、層状粘土鉱物の層間のカチオンがナトリウムからプロトンに交換されたプロトンモンモリロナイトを得た。
【００４７】
プロトンモンモリロナイトを２重量％の割合で水に分散させ、アンモニア除害液を調整した。このアンモニア除害液を除害液Ｄ１と記す。実施例１と同様の手法にて、除害液Ｄ１の分散安定性を評価するとともに、粘度、ｐＨを測定した。除害液Ｄ１のｐＨは３．８であった。
【００４８】
２０℃で、１００ｍｌの除害液Ｄ１（２重量％）の入った２００ｍｌの容器に５０ｍｇの無水アンモニアを加え、アンモニアの除害効果を検証した。
【００４９】
アンモニアの除害後における除害液のｐＨは９であった。そして、実施例１と同様の手法にて、除害液Ｄ１中のアンモニウムイオン濃度、モンモリロナイトに吸着しているアンモニア量、除害液中の水中に溶解しているアンモニア量、空間中（１００ｍｌ）のアンモニア量（蒸気圧）を求めた。その結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】
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【００５１】
表１、表４を見ると、プロトン化されたモンモリロナイトを用いた除害液Ｄ１は、実施例１の除害液Ａ１（Ｎａモンモリロナイト）に比べ、アンモニア吸着量が２割ほど高くなっており、プロトン化されたスメクタイトを用いることで、よりアンモニアの除害効果を高められることがわかる。
【００５２】
（実施例５）
他のスメクタイト（サポナイト）によるアンモニアの除害効果について検証した。
【００５３】
水にサポナイト（商品名：スメクトンＳＡ、クニミネ工業株式会社製）を１重量％、２重量％、３重量％、５重量％、及び、８重量％の各割合で加えて分散させ、各アンモニア除害液を調製した。調整したアンモニア除害液をそれぞれ除害液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、及び、Ｅ５と記す。実施例１と同様の手法にて、各除害液の分散安定性を評価するとともに、粘度、ｐＨを測定した。除害液Ｅ１〜Ｅ５のｐＨは９．５であった。
【００５４】
２０℃で、１００ｍｌの各除害液Ｅ１〜Ｅ５を入れた２００ｍｌの容器に１２０ｍｇの無水アンモニアを加えた。
【００５５】
アンモニア除害後における除害液のｐＨは１１であった。そして、実施例１と同様の手法にて、各除害液中のアンモニウムイオン濃度、モンモリロナイトに吸着しているアンモニア量、除害液中の水中に溶解しているアンモニア量、空間中（１００ｍｌ）のアンモニア量（蒸気圧）を求めた。その結果を表５に示す。
【００５６】
【表５】
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【００５７】
表５を見ると、１重量％のサポナイト水分散液の安定性は１０日程度であり、実施例２における除害液Ｂ１（モンモリロナイト；１重量％）と同様、分散安定性が劣る。また、サポナイトの含有量が８重量％である除害液Ｅ５では粘度が３０００ｍＰａＳと高い。これらの結果から、サポナイトにおいても、含有量は２〜５重量％が好ましいことがわかる。
【００５８】
（実施例６）
他のスメクタイト（ヘクトライト）によるアンモニアの除害効果について検証した。
【００５９】
水にヘクトライト（商品名：スメクトンＳＷＦ、クニミネ工業株式会社製）を１重量％、２重量％、３重量％、５重量％、及び、８重量％の各割合で加えて分散させ、各アンモニア除害液を調製した。調整したアンモニア除害液をそれぞれ除害液Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、及び、Ｆ５と記す。実施例１と同様の手法にて、各除害液の分散安定性を評価するとともに、粘度、ｐＨを測定した。除害液Ｆ１〜Ｆ５のｐＨは９．６であった。
【００６０】
２０℃で、１００ｍｌの各除害液Ｆ１〜Ｆ５を入れた２００ｍｌの容器に１２０ｍｇの無水アンモニアを加えた。
【００６１】
アンモニア除害後における除害液のｐＨは１１であった。そして、実施例１と同様の手法にて、各除害液中のアンモニウムイオン濃度、モンモリロナイトに吸着しているアンモニア量、除害液中の水中に溶解しているアンモニア量、空間中（１００ｍｌ）のアンモニア量（蒸気圧）を求めた。その結果を表６に示す。
【００６２】
【表６】
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【００６３】
表６を見ると、１重量％の除害液Ｆ１の分散安定性は１２日であり、実施例２における除害液Ｂ１（モンモリロナイト；１重量％）、実施例５における除害液Ｅ１（サポナイト；１重量％）と同様、分散安定性が劣る。また、８重量％の除害液Ｆ５では粘度が５０００ｍＰａＳと高い。これらの結果から、ヘクトライトにおいても、含有量は２〜５重量％が好ましいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、アンモニア除害液及びアンモニアの除害方法は、液化アンモニア貯蔵設備が設置された工場等におけるアンモニアの漏洩に対して利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    アンモニア除害液貯留槽
２０    散水装置
３０    アンモニアタンク
【図１】
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