(57)【要約】【課題】最適な保水力を有するとともに耐硫酸性が高く、脱硫性能を向上できる活性炭素繊維成形体を提供する。【解決手段】疎水性活性炭素繊維と、ポリオレフィン系樹脂のバインダー繊維とを２０／８０〜８０／２０（重量比）の割合で用い、不織布シートで構成された排煙脱硫用成形体を得る。バインダー繊維は、ポリエチレン系樹脂、例えば、ポリエチレン系樹脂単独、ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂との混合樹脂で構成できる。バインダー繊維は、ポリプロピレン系樹脂の芯と、ポリエチレン系樹脂の鞘の芯鞘構造の繊維であってもよい。不織布シートの密度は０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ３、厚みは０．１〜３ｍｍ程度であり、不織布シートを５０℃の３０重量％硫酸水に１時間浸漬したとき、不織布シートの吸水倍率が２〜６倍である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性活性炭素繊維と、ポリオレフィン系樹脂で構成されたバインダー繊維との不織布シートで構成された脱硫用成形体。
【請求項２】
疎水性活性炭素繊維とバインダー繊維との割合が、２０／８０〜８０／２０（重量比）である請求項１記載の脱硫用成形体。
【請求項３】
不織布シートの密度が０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ３、厚みが０．１〜３ｍｍである請求項１又は２記載の脱硫用成形体。
【請求項４】
バインダー繊維が少なくともポリエチレン系樹脂で構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の脱硫用成形体。
【請求項５】
バインダー繊維が、ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂の両方を含み、前記ポリプロピレン系樹脂の含有量が５０重量％未満である複合繊維で構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の脱硫用成形体。
【請求項６】
バインダー繊維が、ポリプロピレン系樹脂で構成された芯と、この芯を覆うポリエチレン系樹脂で構成された鞘とを備えている芯鞘構造の繊維である請求項１〜３のいずれかに記載の脱硫用成形体。
【請求項７】
不織布シートを５０℃の３０重量％硫酸水に１時間浸漬したとき、不織布シートの吸水倍率が２〜６倍である請求項１〜６のいずれかの項に記載の脱硫用成形体。
【請求項８】
疎水性活性炭素繊維と、ポリオレフィン系樹脂で構成されたバインダー繊維とを抄紙して得られる不織布シートで構成された脱硫用成形体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硫黄酸化物、例えば、硫黄分を含有する燃料（石炭、コークス、重油など）の燃焼装置（ボイラーなど）から生成する排煙中の硫黄酸化物を除去するのに有用な活性炭素繊維の成形体とその製造方法に関する。
【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号公報には、窒素酸化物を含む排ガスを室温〜１５０℃の温度に調整してアンモニアガスを注入し、活性炭あるいはアルミナに金属酸化物が担持又は混合した触媒からなる触媒層中に通過させ、窒素酸化物の一部を窒素に分解し、他の窒素酸化物を硝酸アンモニウム又は亜硝酸アンモニウムとして前記触媒層で捕集除去し、さらに、窒素ガス又は酸素濃度の低い燃焼ガスに低級炭化水素などを含ませた２５０〜４５０℃のガスにより前記触媒を再生するとともに窒素に分解する排ガス処理方法が開示されている。しかし、この方法では、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るため、大きな通風動力を必要とする。そのため、設備の大型化、複雑化ならびに大量の電力消費が避けられない。このような問題は、硫黄酸化物などの有害成分を粒状活性炭やペレット状活性炭の吸着層に透過接触させて吸着除去する方法においても生じる。
【０００３】
一方、ＷＯ９７／０１３８８号公報には、活性炭（活性炭素繊維を含む）を非酸化雰囲気中、６００〜１２００℃で熱処理し、排ガス処理用活性炭を得ることが開示されている。この文献には、熱処理により得られた活性炭が疎水性の高い表面を有し、従来の活性炭法で必要な触媒再生工程を不要とする排煙脱硫方法に利用できることが記載されている。この方法を実装置で実施するには、圧力損失を低減するため、排煙脱硫用活性炭素繊維をハニカム形状に成形する必要がある。また、排煙脱硫用活性炭素繊維がその脱硫性能を十分に発揮するには、活性炭素繊維表面に適度な水分が供給されること、水分との反応により生成した活性炭素繊維表面の硫酸が速やかに除去されることが要求される。しかし、バインダー繊維と活性炭素繊維とを組み合わせてハニカム状成形体としたとき、バインダー繊維の性状により、活性炭素繊維が疎水性であっても成形体としては親水性になり、水による生成硫酸の除去効率が低下する。逆に、成形体として疎水性が強すぎて活性炭素繊維表面への水分の供給効率が低下すると、活性炭素繊維の脱硫性能も低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、最適な保水力を有するとともに耐酸性が高く、脱硫反応及び生成硫酸の脱離を促進でき、脱硫効率を大きく向上できる活性炭素繊維成形体とその製造方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、ハニカム構造に成形が容易であるとともに、圧力損失を低減しつつ脱硫できる活性炭素繊維成形体とその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を達成するため鋭意研究を重ねた結果、疎水性活性炭素繊維とポリオレフィン系樹脂で構成されたバインダー繊維とを組み合わせて不織布シートを形成すると、適度な保水力を有しているとともに、脱硫反応により生成する硫酸に対する耐性も備えており、活性炭素繊維成形体の脱硫性能を大きく改善できることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、活性炭素繊維を含む本発明の脱硫用成形体（又は排煙脱硫用成形体）は、疎水性活性炭素繊維（又は脱硫用活性炭素繊維）と、ポリオレフィン系樹脂で構成されたバインダー繊維との不織布シートで構成されている。疎水性（又は脱硫用）活性炭素繊維とバインダー繊維との割合は、例えば、２０／８０〜８０／２０（重量比）程度であってもよい。また、不織布シートの密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ３程度、厚みは０．１〜３ｍｍ程度であってもよい。さらに、前記バインダー繊維は、少なくともオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂）で構成されていればよく、オレフィン系樹脂単独（例えば、ポリエチレン系樹脂単独）で構成してもよい。例えば、バインダー繊維は、複数のポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂）を含む複合繊維で構成してもよく、この複合繊維において、一方のポリオレフィン系樹脂（例えば、前記ポリプロピレン系樹脂などの高融点樹脂）の含有量は５０重量％未満であってもよい。さらに、バインダー繊維は、芯鞘構造を有する複合繊維であってもよく、芯をポリプロピレン系樹脂で構成し、前記芯を覆う鞘をポリエチレン系樹脂で構成してもよい。前記不織布シートは、脱硫処理において、適度な保水性を有すると共に、硫酸に対する耐性が高い。例えば、不織布シートを５０℃の３０重量％硫酸水に１時間浸漬したとき、不織布シートの吸水倍率は、２〜６倍程度である。
【０００８】
本発明では、疎水性活性炭素繊維と、ポリオレフィン系樹脂で構成されたバインダー繊維とを抄紙して得られる不織布シートで構成された脱硫用成形体（又は排煙脱硫用成形体）を製造する。不織布シートは、乾式抄紙し、加熱成形して得てもよい。
【０００９】
なお、本明細書において、「疎水性活性炭素繊維」を単に「活性炭素繊維」という場合がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
脱硫用成形体（又は排煙脱硫用活性炭素繊維成形体）は、疎水性（又は脱硫用）活性炭素繊維（脱硫性能を有する活性炭素繊維）とバインダー繊維との不織布シート（又は不織布）で構成されており、前記バインダー繊維は、ポリオレフィン系樹脂で構成されている。また、不織布シート（不織布）は、ウェブ構造を有しており、活性炭素繊維とバインダー繊維との交点（又は接触部）は、バインダー繊維の加熱溶融により接着している。
【００１１】
疎水性活性炭素繊維の原料は、特に制限されず、ピッチ系活性炭素繊維（石油又は石炭ピッチ系活性炭素繊維など）、合成樹脂系（例えば、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維など）などであってもよい。これらの活性炭素繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。活性炭素繊維としては、通常、ピッチ系活性炭素繊維やポリアクリロニトリル系活性炭素繊維を用いる場合が多い。
【００１２】
活性炭素繊維の平均繊維直径は、１〜２５μｍ程度の範囲から選択でき、通常、５〜２０μｍ（例えば、８〜２０μｍ）、好ましくは７〜２０μｍ（例えば、１０〜２０μｍ）程度であってもよい。活性炭素繊維は、通常、短繊維として使用され、短繊維の平均繊維長は、０．１〜５０ｍｍ程度の範囲から選択できる。短繊維の平均繊維長は、例えば、０．５〜３０ｍｍ、好ましくは１〜２０ｍｍ（例えば、１〜１５ｍｍ）程度であってもよい。
【００１３】
活性炭素繊維の比表面積（窒素吸着によるＢＥＴ比表面積）は、５００〜２，５００ｍ２／ｇ程度の範囲から選択できる。活性炭素繊維の比表面積は、例えば、７００〜２，５００ｍ２／ｇ、好ましくは１０００〜２０００ｍ２／ｇ程度であってもよい。
【００１４】
疎水性活性炭素繊維は、水蒸気、二酸化炭素、塩化亜鉛などの賦活剤を用いる賦活処理により生成した活性炭素繊維を非酸化性雰囲気（不活性ガス、還元性ガス、又は真空中）で熱処理することにより得ることができる。非酸化性雰囲気としては、通常、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなど）が利用される。熱処理は、活性炭素繊維の表面の親水性基（ヒドロキシル基、カルボキシル基などの酸素含有基など）を除去して疎水化できればよい。熱処理温度は、例えば、５００〜２０００℃程度の範囲から選択でき、通常、６００〜１８００℃（例えば、６００〜１５００℃）、好ましくは６００〜１２００℃、さらに好ましくは７００〜１２００℃（例えば、８００〜１２００℃）程度である。熱処理時間は、通常、０分〜１２時間、好ましくは３０分〜６時間（例えば、３０分〜３時間）程度である。このような疎水化処理により、活性炭素繊維表面（活性点）での硫黄酸化物の吸着と酸素酸化とを円滑に進行させることができる。また、表面が疎水性であるため、活性炭素繊維表面で生成した硫酸の除去効率を高めることができる。
【００１５】
バインダー繊維は、疎水性活性炭素繊維表面に水分を供給するために有用であり、脱硫反応において適度な親水性場を提供するようである。バインダー繊維を構成するポリオレフィン系樹脂としては、α−Ｃ２−１０オレフィンの単独又は共重合体、例えば、ポリエチレン系樹脂［ポリエチレン（低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなど）、エチレン系共重合体（エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体などのエチレン−α−Ｃ３−１０オレフィン共重合体）、エチレンと非オレフィン系単量体との共重合体（エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのエチレンと共重合性単量体との共重合体）、ポリプロピレン系樹脂［ポリプロピレン（結晶性ポリプロピレン、非晶性ポリプロピレン）、プロピレン系共重合体（プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン共重合体などのプロピレン−α−オレフィン共重合体）］、ポリメチルペンテン−１などが例示できる。ポリオレフィン系樹脂は、ランダム共重合体、ブロック共重合体（例えば、エチレン−プロピレンブロック共重合体）、グラフト共重合体（例えば、（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸などがグラフトしたポリエチレン系樹脂など）であってもよい。さらに、バインダー繊維を構成するポリオレフィン系樹脂は架橋していてもよい。これらのポリオレフィン系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましいポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂（ポリエチレン、エチレン−α−Ｃ３−１０オレフィン共重合体）、ポリプロピレン系樹脂（ポリプロピレン、プロピレン−α−オレフィン共重合体）やこれらのブロック共重合体で構成されている。
【００１６】
バインダー繊維は、前記ポリオレフィン系樹脂で構成され、かつ耐酸性を有する限り種々の態様で構成できる。例えば、ポリオレフィン系樹脂と非ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、フッ素樹脂繊維、ポリフェニレンエーテル系繊維など）とを組み合わせて使用してもよい。
【００１７】
好ましいバインダー繊維は少なくともポリエチレン系樹脂（ポリエチレン、エチレン−α−Ｃ３−１０オレフィン共重合体）で構成されている。好ましい態様において、バインダー繊維は、ポリエチレン系樹脂単独（例えば、ポリエチレン単独）で構成してもよく、ポリエチレン系樹脂を含むオレフィン系樹脂組成物（又は混合樹脂）で構成してもよい。このオレフィン系樹脂組成物は、例えば、ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂とで構成できる。ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂との重量割合は特に制限されず、例えば、前者／後者＝１００／０〜５０／５０、好ましくは１００／０〜５５／４５、さらに好ましくは１００／０〜６０／４０程度であってもよい。バインダー繊維が前記混合樹脂で構成された複合繊維である場合、バインダー繊維中のポリプロピレン系樹脂の含有量は、通常、バインダー繊維重量に対して、５０重量％以下（例えば、３０重量％以下）である。なお、ポリプロピレン系樹脂の含有量が多すぎると、不織布シートの疎水性が大きくなり過ぎるため、脱硫反応に必要な水分がシートの活性炭素繊維表面に十分に供給されなくなる。
【００１８】
さらに、バインダー繊維は、芯鞘構造の繊維であってもよい。この芯鞘構造の繊維において、通常、芯には高融点樹脂成分が使用され、鞘には低融点成分が使用される。また、バインダー繊維を補強するため、芯は、機械的強度の大きな樹脂で構成する場合が多い。芯鞘構造の複合繊維において、少なくとも鞘がポリオレフィン系樹脂（特にポリエチレン系樹脂）で構成されているのが好ましい。なお、芯は、非ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂など）で構成してもよい。好ましい芯鞘構造のバインダー繊維は、ポリオレフィン系複合繊維、例えば、ポリプロピレン系樹脂（例えば、ポリプロピレン、プロピレン−α−オレフィン共重合体）で構成された芯と、この芯を覆うポリエチレン系樹脂（例えば、ポリエチレン、エチレン−α−Ｃ３−１０オレフィン共重合体やブロック共重合体）で構成された鞘とを備えている。
【００１９】
なお、特開２００２−１３８３８６号公報には、活性炭繊維と、高融点ポリマーを芯成分として、低融点ポリマーを鞘成分とする複合繊維を主成分とするシートであって、活性炭繊維が複合繊維の鞘成分と融着しており、活性炭繊維を１０〜９０重量％含有し、かつ坪量が２０〜３００ｇ／ｍ２、密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上である活性炭繊維シートが開示されている。さらに、この文献には、湿式抄紙法により抄紙し、所定の温度で熱処理して活性炭素繊維シートを得ることも記載されている。しかし、この特許文献には、疎水性活性炭素繊維や脱硫処理について記載されていない。
【００２０】
芯と鞘との割合は、少なくとも表面の鞘がポリオレフィン系樹脂で構成されている限り特に制限されないが、通常、芯／鞘＝１０／９０〜９０／１０（重量比）、好ましくは２０／８０〜８０／２０（重量比）、さらに好ましくは３０／７０〜７０／３０（重量比）程度の範囲から選択できる。
【００２１】
なお、不織布シートは、必要であれば、補強繊維を含んでいてもよい。バインダー繊維を構成する樹脂は、種々の添加剤、例えば、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤）、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤、離型剤、充填剤、滑剤などを含んでいてもよい。
【００２２】
疎水性活性炭素繊維とバインダー繊維との重量割合は、不織布シート（不織布）に適度な親水性を付与できるとともに耐硫酸性を有する範囲、例えば、前者／後者＝１０／９０〜９０／１０程度の範囲から選択できる。疎水性活性炭素繊維とバインダー繊維との重量割合は、通常、前者／後者＝２０／８０〜８０／２０、好ましくは３０／７０〜７０／３０、さらに好ましくは４０／６０〜７０／３０（例えば、５０／５０〜７０／３０）程度である。
【００２３】
不織布シートの密度は、例えば、０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．１〜０．２５ｇ／ｃｍ３、さらに好ましくは０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３程度である。また、不織布シートの厚みは、０．１〜３ｍｍ程度の範囲から選択でき、通常、０．２〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．３〜２ｍｍ（例えば、０．４〜１．６ｍｍ）程度である。
【００２４】
本発明の不織布シートは、疎水性活性炭素繊維を含んでいても適度の保水性を有している。例えば、不織布シートを５０℃の３０重量％硫酸水に１時間浸漬したとき、不織布シートの吸水倍率は、２〜６倍程度であり、通常、２〜５倍（例えば、２．３〜５倍）程度である。なお、吸水倍率は、浸漬前の不織布シートと浸漬後の不織布シートとの重量比として算出できる。なお、浸漬後の不織布シートの重量は、硫酸水溶液から不織布シートを取り出した後、不織布シート表面に付着した硫酸水を液切りして測定できる。
【００２５】
なお、不織布シート（又は不織布）における脱硫機構は次のように考えられる。先ず、活性炭素繊維は、その細孔内に排ガス中の二酸化硫黄を吸着し、吸着された二酸化硫黄は排ガス中の酸素により酸化され三酸化硫黄となる。次いで、排ガス中の水分により三酸化硫黄は硫酸となり、さらに過剰な水分により、生成した硫酸は活性炭素繊維表面から脱離される。この機構において、硫酸の活性炭素繊維表面からの脱離が脱硫反応の律速段階であると考えられ、この脱離速度を向上させることが、活性炭素繊維による脱硫性能向上に寄与すると思われる。活性炭素繊維表面からの硫酸の脱離速度を高めるには、活性炭素繊維表面を疎水性にすることが有用である。そのため、活性炭素繊維を含む不織布シートでは、シート全体を疎水性にするのが有利であると思われる。しかし、不織布シート内の活性炭素繊維の近傍には脱硫反応に必要な水分も存在する必要がある。すなわち、シート全体が或る程度の親水性を有していることが有用であると思われる。本発明では、活性炭素繊維と特定のバインダー繊維とを組み合わせることにより、疎水性と親水性とのバランスを調製でき、活性炭素繊維が脱硫性能を十分発揮するのに最適な吸水倍率を不織布シートに付与できる。そのため、脱硫処理において、活性炭素繊維の再生処理は必ずしも必要ではない。
【００２６】
このような構成の不織布シートは、ウェブ又は抄紙構造を有しており、被処理ガスとの接触効率が高い。また、不織布シートは、必要とされる機械的強度を有し、かつ適度な保水力を有するとともに、脱硫反応により生成する硫酸に対する耐性も有している。
【００２７】
前記脱硫用成形体（又は排煙脱硫用成形体）は、疎水性活性炭素繊維と、ポリオレフィン系樹脂で構成されたバインダー繊維とを抄紙する工程と、この抄紙工程で生成した不織布シートを所定形状に加熱成形することにより得ることができる。なお、不織布シートは、慣用の抄紙方法、例えば、液体中に分散させた繊維を抄紙する湿式抄紙法や、繊維を空気中で分散して気流や吸引力により抄紙する乾式抄紙法により得ることができる。
【００２８】
加熱成形工程は、生成した不織布シートのうちポリオレフィン系樹脂の融点又は軟化点以上に温度で加熱し、互いに絡み合った繊維の交点部や接触部でポリオレフィン系樹脂を活性炭素繊維に融着させることにより行うことができる。また、加熱成形は、通常、溶融したポリオレフィン系樹脂が活性炭素繊維の細孔を過度に塞ぐのを抑制可能な範囲で行われる。加熱成形は、ポリオレフィン系樹脂の種類や含有量などに応じて、例えば、温度１００〜１８０℃程度、好ましくは１２０〜１７０℃程度で行うことができる。また、加熱成形は、加圧下、例えば、圧力２〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度で加圧しつつ加熱して圧着成形してもよい。例えば、平板状シートは、抄紙した不織布シートを熱処理（又は加熱圧着）し、シート状に成形することにより製造できる。また、所定の形状を有する加工シートは、抄紙した不織布シートを所定の型などに配置し、加圧下で加熱成形することにより製造できる。なお、波板への加工には、通常の段ボールを作製するためのコルゲート加工機を使用できる。
【００２９】
本発明の不織布シートで構成された成形体は、不織布シートをシート状の形態で使用してもよく、所望の形状（例えば、波形状、山形又は三角形状、コ字状などの多角形状）に加工して使用してもよい。好ましい態様では、ハニカム又はコルゲート状の形態で使用される。このような形態の成形体は、波形又は波板状シートと平板状シートとを組み合わせて形成できる。例えば、波形又は波板状シートと平板状シートとを接着剤や機械的接合により接合し、片段状のコルゲート状シート又はハニカム状シートを形成することにより得ることができる。また、ハニカム構造の成形体は、複数の前記コルゲート状又はハニカム状シートの積層体で構成できる。
【００３０】
本発明の成形体は、硫黄酸化物を含有する被処理ガスと接触可能な種々の形態で使用できる。例えば、ハニカム状成形体では、複数のコルゲート状又はハニカム状シートを積層し、両端部にハニカム状開口部（目開き部）を形成し、成形体の目開き方向に被処理ガスを流通させることにより脱硫できる。なお、排煙脱硫装置では、充填層を成形体（片段状ハニカムシート又はハニカム状成形体など）で構成すればよい。例えば、ハニカム状開口部（目開き部）を所定の方向（例えば、上下方向）に向けて片段状ハニカムシート又はハニカム状積層体をケース内に収容（又は充填）し、被処理ガスを充填層のハニカム状開口部の目開き方向（例えば、下方から上方）で流通させることにより脱硫処理できる。また、排煙脱硫装置では、前記充填層をさらに重ねて多段充填層を構成してもよい。例えば、片段状ハニカムシート又はハニカム状成形体が充填された複数のケースを上下方向に積層してもよい。なお、硫黄酸化物を含む被処理ガスにおいて、酸素濃度は、通常、３体積％以上（例えば、３〜２５体積％程度）であってもよく、水分濃度は、相対湿度１００％以上である場合が多い。さらに、被処理ガスは、通常、２０〜１００℃（例えば、２０〜８０℃）程度で脱硫処理することができ、低温（例えば、２０〜５０℃程度）であっても脱硫効率が高い。なお、必要であれば、ハニカムシートに含まれるバインダー繊維の溶融温度以下である限り１００℃以上の温度の被処理ガスを処理してもよい。
【００３１】
本発明では、従来の活性炭素繊維成形体に比べて、活性炭素繊維の有効利用度が大きく向上でき、少量の活性炭素繊維で効率的な脱硫を行うことができる。また、活性炭素繊維成形体の耐硫酸性も大きく向上しており、生成硫酸による成形体の形状変化や性能の低下を防止できる。そのため、種々の脱硫、例えば、工場、火力発電所、石油精製所などから発生する硫黄酸化物を除去する排煙脱硫に有用である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、疎水性活性炭素繊維と特定のバインダー繊維とを組み合わせているため、適度な親水性（又は保水力）を有するとともに耐酸性が高い。そのため、脱硫反応及び生成硫酸の脱離を促進でき、脱硫効率を大きく向上できる。さらに、活性炭素繊維の再生処理を行わなくても、高い脱硫性能が得られる。さらには、ハニカム構造に成形が容易であるとともに、圧力損失を低減しつつ効率よく脱硫できる。
【００３３】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
活性炭素繊維としてのピッチ系活性炭素繊維（アドール（株）製、「Ｈ１５」、繊維直径１４μｍ、繊維長５０〜５００ｍｍ、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積１，５００ｍ２／ｇ）を、非酸化雰囲気中、１１００℃で４時間熱処理し、疎水化処理した。得られた疎水性活性炭素繊維を長さ３ｍｍのチョップにカットし、得られた短繊維６０重量部と、芯がポリプロピレン樹脂、鞘がポリエチレン樹脂であり、かつ芯／鞘の割合が５０／５０（重量比）である芯鞘構造の複合繊維（チッソ（株）製、「ＥＳＣ」、正量繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍ）４０重量部とを混合し、抄紙機を用いて、厚み０．７ｍｍ、密度０．１４３ｇ／ｃｍ３の不織布シートを作製した。
【００３５】
比較例１
実施例１で用いた活性炭素繊維チョップ６７重量部と、バインダー繊維としてのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維（帝人（株）製、正量繊度２．２ｄｔｅｘ、平均繊維長５ｍｍ）３３重量部とを混合し、抄紙機を用いて、厚み０．５５ｍｍ、密度０．１６ｇ／ｃｍ３の不織布シートを作製した。
【００３６】
実施例２
実施例１で用いた活性炭素繊維チョップ６０重量部と、バインダー繊維としてのポリエチレン繊維（三井化学（株）製、「ＰＥ−ＳＷＰ」、正量繊度２．２ｄｔｅｘ、平均繊維長５ｍｍ）４０重量部とを混合し、抄紙機を用いて、厚み０．７ｍｍ、密度０．１４ｇ／ｃｍ３の不織布シートを作製した。
【００３７】
比較例２
実施例１で用いた活性炭素繊維チョップ６０重量部と、親水性の高いポリエチレン系繊維（大和紡（株）製、正量繊度２．２ｄｔｅｘ、平均繊維長５ｍｍ）４０重量部とを混合し、抄紙機を用いて、厚み０．７ｍｍ、密度０．１４ｇ／ｃｍ３の不織布シートを作製した。なお、親水性ポリエチレン系繊維は、実施例２で用いたポリエチレン繊維の表面にポリビニルアルコールが製造工程において付着したものである。
【００３８】
実施例３
実施例１で用いた活性炭素繊維チョップ６０重量部と、バインダー繊維として実施例２で用いたポリエチレン繊維３０重量部及びポリプロピレン繊維（チッソ（株）製、正量繊度２．２ｄｔｅｘ、平均繊維長５ｍｍ）１０重量部とを混合し、抄紙機を用いて、厚み０．７ｍｍ、密度０．１４ｇ／ｃｍ３の不織布シートを作製した。
【００３９】
比較例３
実施例１で用いた活性炭素繊維チョップ６０重量部と、ポリスチレン樹脂繊維４０重量部とを混合し、抄紙機を用いて、厚み０．７ｍｍ、密度０．１４ｇ／ｃｍ３の不織布シートを作製した。
【００４０】
実施例及び比較例で得られた不織布シートの吸水倍率、脱硫率を次のようにして測定した。
【００４１】
不織布シートの重量Ｗ１を予め測定した。一方、不織布シートを温度５０℃の３０重量％硫酸水に１時間浸漬して取り出し、シートの平面方向を鉛直方向に向けてシートを上部２箇所で固定し、３０秒間放置し、液だれしなくなるまで液切りし、不織布シートの重量Ｗ２を測定した。浸漬前後の不織布シートの重量に基づいて吸水倍率［（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００］を求めた。
【００４２】
不織布シートの脱硫性能は次のようにして測定した。すなわち、内径３７ｍｍの固定床流通式装置に所定量の試料を充填し、反応温度５０℃で、入口組成がＳＯ２＝１，０００ｐｐｍ、Ｏ２＝３．８体積％、水分１３．５体積％及び残ガスＮ２からなるガスを導入して脱硫反応を行った。なお、活性炭素繊維重量（ｇ）をガス流量（ｍｌ／ｍｉｎ）で除した量を「活性炭素繊維重量当たりのガス量」と定義し、不織布シート中の活性炭素繊維の重量当たりのガス流量が０．００２５ｇ・ｍｉｎ／ｍｌとなるように上記ガスを流通させた。装置の入口ガス中のＳＯ２濃度を非分散赤外線吸収式ＳＯ２計により測定して入口ＳＯ２濃度Ｓ１を求めた。また、装置の出口ガス中のＳＯ２濃度Ｓ２を上記と同様にして求めた。そして、脱硫性能を脱硫率（（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１×１００）として求めた。
【００４３】
表１に吸水倍率、脱硫率の測定結果を示す。また、図１に不織布シートの脱硫率と吸水倍率との関係を示す。なお、図１には、前記実施例および比較例以外の条件（活性炭素繊維とバインダー繊維との割合など）で作製した不織布シートのデータも記載している。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１及び図１から明らかなように、実施例では高い脱硫効果が得られる。また、不織布シートの脱硫率と吸水倍率との間には相関性があり、活性炭素繊維の脱硫反応を促進するには、不織布シートの吸水倍率を所定の範囲に設定するのが有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例及び比較例で得られた結果を示すグラフである。
【図１】
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