(57)【要約】【課題】一般生活における温湿度領域で長期にわたって十分な除去性能を発現できる酸性ガスた除去フィルターを提供する。【解決手段】活性マンガン酸化物を有した酸性ガス除去フィルターにおいて、該活性マンガン酸化物がγ型およびε型で構成されている酸性ガス除去フィルター。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性マンガン酸化物を有した酸性ガス除去フィルターにおいて、該活性マンガン酸化物がγ型およびε型で構成されている酸性ガス除去フィルター。
【請求項２】
アルカリ物質、活性炭および活性マンガン酸化物から構成され、アルカリ物質／活性炭の重量構成比率が０．０５〜０．２であり、活性炭／活性マンガン酸化物の重量構成比が１．５〜１０．０である請求項１に記載の酸性ガス除去フィルター。
【請求項３】
アルカリ物質、活性炭、マンガン酸化物が少なくとも１種類以上のバインダーと共にハニカムに成型されている請求項１または２記載の酸性ガス除去フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性ガス、特に、二酸化硫黄などの硫黄酸化物や二酸化窒素などの窒素酸化物の吸着・除去性能に優れた酸性ガス吸着・除去剤を用いた除去フィルターに関する。さらに詳しくは、一般生活における温湿度領域において、長期にわたって除去性能を発現できる酸性ガス吸着・除去剤を用いた除去フィルターに関する。ここで言う、一般生活における温湿度領域とは、温度範囲でおおよそ−３０〜５０℃、湿度範囲でおおよそ２０〜９５ＲＨ％のことである。
【背景技術】
【０００２】
大気中の酸性ガス、特に、硫黄酸化物や窒素酸化物等の有害ガスを除去するために、活性炭の吸着作用を利用した吸着除去手法が知られている。また、活性炭を用いる際には、活性炭に薬剤を添着し、活性炭に化学吸着能を付与する手法も知られている。
【０００３】
硫黄酸化物や窒素酸化物等の酸性ガス除去性能向上を目的として、活性炭に薬剤を添着した例としては、活性炭にアルカリ薬剤、特に水酸化カリウムを添着した脱硝剤（例えば、特許文献１）やアミノ基含有有機物を添着した酸性ガス除去剤（例えば、特許文献２） が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に開示される薬剤添着活性炭では、硫黄酸化物や窒素酸化物等の酸性ガスの吸着性能が不十分であり、また吸着性能にも限界があるため、長期間にわたって、硫黄酸化物や窒素酸化物等の酸性ガス吸着・除去性能を維持することは困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、活性炭やアルミナ等の多孔質体に触媒を担持し、吸着した硫黄酸化物や窒素酸化物等の酸性ガスを分解、または反応させて除去する手法が知られている。
【０００６】
多孔質担体に触媒を担持した例としては、炭素を主成分とし、アルカリ金属の１種又は２種以上と、セリウム、トリウム、マンガン、鉄、銅、亜鉛、および錫からなる群から選ばれた１種または２種以上を含有し、かつ硫黄化合物からなる表面層を有する窒素酸化物吸着剤（例えば、特許文献３）や白金、パラジウム、ロジウムおよびルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、マンガン、ニッケル、コバルトおよび鉄からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素がアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、シリカ−アルミナ、アルミナ−ジルコニア、アルミナ−チタニア、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニアおよびチタニア−ジルコニアからなる群から選ばれる少なくとも１種に担持された窒素酸化物除去剤（例えば、特許文献４）が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献３に開示される窒素酸化物吸着剤は２００〜４００℃の範囲内の温度ではガス中の窒素酸化物除去には効果は見られるが、一般生活における温湿度領域において長期にわたって十分な除去性能を発現できないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献４に開示される窒素酸化物除去剤は、白金、パラジウム、ロジウムおよびルテニウムを使用しているため、非常に高価であり、コスト的に不利であるという問題がある。
【０００９】
上述のとおり、長期間にわたって硫黄酸化物や窒素酸化物等の酸性ガス吸着・除去性能を維持できる酸性ガス吸着・除去剤は見当たらないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１２６１６２号公報
【特許文献２】特開平６−７６３４号公報
【特許文献３】特公平６−２０２号公報
【特許文献４】特開平１１−５７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記従来技術の課題を背景になされたものであり、一般生活における温湿度領域で長期にわたって十分な除去性能を発現できる酸性ガス除去フィルターを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。すなわち本発明は、以下の通りである。
（１）活性マンガン酸化物を有した酸性ガス除去フィルターにおいて、該活性マンガン酸化物がγ型およびε型で構成されている酸性ガス除去フィルター。
（２）アルカリ物質、活性炭および活性マンガン酸化物から構成され、アルカリ物質／活性炭の重量構成比率が０．０５〜０．２であり、活性炭／活性マンガン酸化物の重量構成比が１．５〜１０．０である（１）に記載の酸性ガス除去フィルター。
（３）アルカリ物質、活性炭、マンガン酸化物が少なくとも１種類以上のバインダーと共にハニカムに成型されている（１）または（２）記載の酸性ガス除去フィルター。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による酸性ガス除去フィルターは、一般生活における温湿度領域で長期にわたって十分な除去性能を発現することが可能であるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コルゲート型酸性ガス除去フィルターハニカムのハニカム断面図である。
【図２】展長型酸性ガス除去フィルターハニカムのハニカム断面図である。
【図３】酸性ガス評価装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明を詳細に説明する。
本発明は活性マンガン酸化物を有した酸性ガス除去フィルターであって、該活性マンガン酸化物がγ型およびε型で構成されていることを特徴とする酸性ガスフィルターである。活性マンガン酸化物はその製造方法によりα、β、γ、δ、εなどの結晶構造形態をとるが市販品は概ねα型で構成されたものとγ型およびε型で構成されたものが存在する。酸性ガス、特に二酸化硫黄や二酸化窒素を含んだ大気で酸性ガス濃度が５０ｐｐｍ以下の低濃度領域での破過特性に優れており、さらに触媒の構成としては活性炭・アルカリを含有した混合系ですぐれた能力を発揮する。ここで使用される活性炭は公知の素材と方法で製造される粒子径２０μｍ以下の粉末状活性炭で、比表面積は好ましくは１０００ｍ２／g、より好ましくは１２００ｍ２／ｇ以上のものが使用される。アルカリ物質はナトリウム、カリウムのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムのアルカリ土類金属の炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化物であるが特に炭酸カリウムや炭酸ナトリウムといったアルカリ金属の炭酸塩が活性炭やバインダーとの混合性などの点から好適に用いられる。活性マンガン酸化物は先述のγ型およびε型で構成される要件の他に比表面積がある。具体的には比表面積が１００ｍ２／ｇ以上あれば酸性ガスに反応する際の吸着に好ましい影響を与える点で好適である。
【００１６】
アルカリ物質／活性炭の重量構成比率は０．０５〜０．２であり、好ましくは０．０７〜０．１５である。重量構成比率が０．０５未満である場合、アルカリによる酸性ガスの吸収効果が低減し、酸性ガスの破過特性が悪化する。また、０．２を超えると活性炭へのアルカリの被覆が大きくなり活性炭への吸着効果が阻害されＮＯ２の吸着性能が低下破過特が低下する。さらには活性炭／活性マンガン酸化物の重量構成比が１．５〜１０．０であり、好ましくは１．７〜８．０であることがあらゆる濃度領域において安定な除去特性を得る上で好適である。活性炭／活性マンガン酸化物の重量構成比が１．５未満の場合、活性マンガン酸化物の量が相対的に多くなるため活性炭への吸着が減少し、低濃度領域における二酸化窒素の吸着破過特性が低下する。また１０．０より大きい場合、活性マンガン酸化物の割合が減少するため二酸化硫黄の吸着破過特性が低下する。
【００１７】
本発明は酸性ガスを長期間にわたって効率的に除去するフィルターであるため、大気を効率的にフィルター内に流通させ、吸着・反応を起こさせる必要がある。そのためには各々粉末である活性炭、活性マンガン酸化物、アルカリを所定の割合で混合し、何らかの型になる様に成型し、フィルター化する。この場合、これら混合物に少なくとも１種類以上のバインダー成分を入れ、水と共にスラリー化して基台に含浸し、乾燥させることで成型が可能となる。バインダー成分とは一般的に公知な材質、例えばポリビニルアルコール系、ポリ酢酸ビニル系、ポリビニルピロリドン系、合成ゴム系といったものやグアーガムやアルギン酸ナトリウムといった増粘多糖類などを利用することも出来る。活性炭・アルカリ・活性マンガン酸化物の触媒成分に対するバインダー成分の混率はバインダー成分の接着性が異なるため一概に規定できないが触媒成分を含む総固形分の１〜２０重量％くらいである。基台との接着性を強化するためバインダー成分を多く設定すると触媒成分を覆ってしまい、除去能力が著しく低下するため混率には充分な配慮が必要である。バインダーの形態としては概ね水に溶ける粉末や液体、または均一に分散できる水性エマルジョンがスラリーを形成する上で好適に用いられる。
【００１８】
スラリーは基台となる多孔質ペーパーに含浸、乾燥させて添着ペーパーとし、これをコルゲート加工してハニカム化することが出来る。また、従来からあるハニカム、特に耐水性の多孔質ハニカムやアルミ金属ハニカムなどに直接スラリーを含浸し乾燥することで添着ハニカムとすることが出来る。形態としては空気を効率よく触媒成分に接触させるためにハニカム化することが好ましい。ハニカムの目開きは1インチあたりの貫通する孔数、すなわちセル数が公知の技術で製造可能な９０〜１２００の範囲でよい。フィルターとして使用される条件、例えば風量や許容寸法、大気を送り込むための通気抵抗の許容値にしたがってにセル数は設計される。
【００１９】
本発明における酸性ガス除去フィルターは、脱臭フィルターとして、屋内、乗り物内、壁紙、家具、内装材、樹脂成形体、電気機器等で、酸性ガスを低減する目的で広く用いることができる。特に空気中に含有される酸性ガスの除去目的で用いることが好ましく、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、健康住宅、ペット対応マンション、高齢者入所施設、病院、オフィス等で使用される空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター、産業用クリーンルーム用フィルターとして用いられることがより好ましい。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示す。下記実施例は本発明方法を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿って設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２１】
（基本となる酸性ガス除去フィルターの製造）
各実施例で述べるとおりに活性マンガン酸化物、活性炭、アルカリ物質を設定された割合で混合し、水を入れた容器に分散させる。さらにバインダーを追加して３時間攪拌しスラリーを形成する。活性炭＋活性マンガン酸化物＋アルカリ物質＋バインダー（固体成分）の合計量を２４０ｇとし、水を入れて合計１ｋｇのスラリーとする。無機繊維ペーパーで構成されたコルゲートハニカム１９０セル（８０ｍｍ角奥行き２０ｍｍ）を用意し、作成されたスラリーに全体が含浸されるようにハニカムを含浸させる。スラリーからハニカムを引き上げ、高圧エアーハニカム開口面より吹き付けて余剰なスラリーを除去した後、１２０℃で３時間程度乾燥させる。ハニカムに添着された固形分の量がハニカム容積１Ｌあたり１８０〜２００ｇに調製されたものを評価に用いる。
使用活性炭：比表面積１５００ｍ２／ｇ、平均粒子直径：１５μｍ
アルカリ：炭酸カリウム（試薬１級）
バインダー：アルギン酸ナトリウム『ダックアルギン（ＮＳＰＬＬ）』紀文フードケミファ株式会社製
活性マンガン酸化物：γ・ε型『ＡＭＤ−ＢＥＴ２００』日本重化学工業株式会社製
α型『ＣＭＤ−Ｋ２００』中央電気工業株式会社製
【００２２】
（酸性ガス除去剤除去性能の評価方法）
評価のため製造された添着ハニカムを２５ｍｍφにくり抜き、長さ１００ｍｍ、内径２５ｍｍの円筒の管に詰める。円筒の管は上下にガスサンプリング口が設置された円筒管を取り付け、エアーポンプを取り付ける。空間速度６０００ｈｒ−１になる様ポンプの空気量を調整し、上流側から酸性ガスを供給する。酸性ガスの濃度が目的の評価濃度になるように酸性ガス量を調整する。上流側と下流側の濃度を測定し、下式にしたがって除去率を算出する。繰り返し除去率を測定し、除去率が８０％をきった時点の時間を破過時間とする。
二酸化硫黄：評価濃度４００ｐｐｍおよび１００ｐｐｍ
濃度はガステック検知管（５Ｍおよび５Ｌ）
二酸化窒素：評価濃度４００ｐｐｍおよび３０ｐｐｍ
濃度は北川式ガス検知管（１１７ＳＡおよび１１７ＳＢ）
【００２３】
（除去率計算法）
除去効率（％）＝｛１−（下流側濃度）／（上流側濃度）｝×１００
【００２４】
＜実施例１〜５＞
実施例１〜５までは活性炭、活性マンガン酸化物、アルカリ、バインダーを表１に記載された量で混合し、フィルターを製造した。活性マンガン酸化物はγ・ε型を使用した。
【００２５】
＜比較例１＞
活性炭、活性マンガン酸化物、アルカリ、バインダーを表１に記載された量で混合し、フィルターを製造した。活性マンガン酸化物はα型を使用した。
【００２６】
＜比較例２〜５＞
比較例２〜５までは活性炭、活性マンガン酸化物、アルカリ、バインダーを表１に記載された量で混合し、フィルターを製造した。活性マンガン酸化物はγ・ε型を使用した。
【００２７】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明による酸性ガス除去フィルターは、一般生活における温湿度領域で長期にわたって十分な除去性能を発現することが可能であり、産業界への寄与大である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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