(57)【要約】【課題】低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、なおかつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さな吸着剤を提供する。【解決手段】比表面積が大きい多孔質体に、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物が添着されている吸着剤であり、該吸着剤はアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の水溶液を使用することを特徴とする。上記水溶液を使用する事で、多孔質体への添着量を、従来手法より大幅に増大させる事が可能となった。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質体に、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物が添着されていることを特徴とする吸着剤。
【請求項２】
塩基性有機窒素化合物の分子量が６００以下であることを特徴とする請求項１記載の吸着剤。
【請求項３】
アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の水溶液を多孔質体に添着して製造することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の吸着剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中のガス状汚染物質を除去する吸着剤に関し、さらに詳しくは、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドに対して、高い除去性能を持つ吸着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室内や車内などの生活空間においては、悪臭や有害ガスなどの様々なガス状汚染物質が発生するが、生活環境の向上に伴い、これらガス状汚染物質を除去し、快適な生活環境を維持することに多くの関心が持たれている。生活空間で発生する主なガス状汚染物質としては、アンモニアを代表とする塩基性ガス、酢酸を代表とする酸性ガスやアセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドがあげられる。これらのうち、アンモニアなどの塩基性ガスは鉱酸や有機酸を添着した吸着剤で中和反応により、また、酢酸などの多くのガス状汚染物質は活性炭などの多孔質吸着剤への物理吸着により除去されるが、アセトアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドは他のガス状汚染物質に比べ除去が難しい物質である。
【０００３】
この課題に対して、低級脂肪族アルデヒドの除去性能を向上した吸着剤の検討がすすめられてきた。低級脂肪族アルデヒドは、アンモニア誘導体などの求核試薬の攻撃を受けて求核付加反応を起こすことが知られており、アミンが低級脂肪族アルデヒドの化学吸着に有効であることが推定でき、アミンやアミン塩を多孔質体に添着した吸着剤が種々提案されている。
【０００４】
特開昭５６−５３７４４公号報には活性炭にアニリンを添着した吸着剤、特開昭５６−５３７４４には活性炭に塩酸ヒドロキシルアミンや硫酸ヒドロキシルアミンを添着した吸着剤、特開昭５９−１８６６４１公号報には活性炭にポリエチレンイミンを添着した吸着剤、特開昭６０−１３２６４５公号報には粘土鉱物にアニリン、トルイジン、メタニル酸（ｍ−アミノベンゼンスルホン酸）、スルファニル酸（ｐ−アミノベンゼンスルホン酸）やベンジルアミン及びその塩を担持した吸着剤、特開平７−１３６５０２公号報には活性炭素繊維にアミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤が開示されている。
【０００５】
しかしながら、従来の吸着剤のうち、アニリン、塩酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、ポリエチレンイミン、トルイジンやベンジルアミンを添着した吸着剤では、これらアミンが空気中の酸素により酸化され易く、これにより低級脂肪族アルデヒドの化学吸着作用の有効性が失われていくため、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が大きく、長期間の保存や使用に耐えないという問題がある。
【０００６】
また、アミノベンゼンスルホン酸を添着した吸着剤では、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化こそ他のアミンを添着した吸着剤に比べて小さいものの、アミノベンゼンスルホン酸は水やアルコールなどの溶媒に対して難溶性であるため、極低濃度のアミノベンゼンスルホン酸添着溶液しか調整できず、その結果、多孔質体を添着溶液に浸漬したり、多孔質体に添着溶液を噴霧などしてもアミノベンゼンスルホン酸の添着量が多い吸着剤を得ることは難しい。従って、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られないという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、酸化による低級脂肪族アルデヒドの除去性能の経時劣化が小さい吸着剤及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る吸着剤の特徴構成は、多孔質体に、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物が添着されていることにある。
【０００９】
一般に、多孔質体に薬剤を添着した吸着剤は、薬剤を水やアルコールなどの適当な溶媒に溶解して添着溶液を調整し、多孔質体を添着溶液に浸漬した後、取り出して乾燥する方法や、多孔質体に添着溶液を噴霧した後乾燥する方法により得られる。
【００１０】
ところが、前述したように、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸は水に対して難溶性であり、また、アルコール、エーテル、ベンゼンなどに対しても難溶性であり、アミノベンゼンスルホン酸の添着溶液として十分な濃度が得られる適当な溶媒が見当たらず、アミノベンゼンスルホン酸のみを溶媒に加えて添着溶液を調整し、前記した方法で多孔質体に添着しても、短時間の処理ではアミノベンゼンスルホン酸の添着量が少なく、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い実用的な吸着剤は得られない。
【００１１】
そこで、本発明者は低級脂肪族アルデヒドとの反応性が高く、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい薬剤を求めて鋭意検討した結果、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物を見出した。アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物は水溶性であるので、高濃度で溶解した添着溶液を調整することができ、この添着溶液を用いて前記したような浸漬法や噴霧法で多孔質体に添着すれば、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の添着量が多く、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着剤が得られるのである。
【００１２】
その結果、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ、低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤を提供することができる。
【００１３】
使用する塩基性有機窒素化合物の分子量は６００以下、好ましくは３００以下、より好ましくは１００以下である。
【００１４】
分子量がこれを超える塩基性有機窒素化合物を使用すると、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られない。
【００１５】
本発明に係る吸着剤の製造方法の特徴構成は、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の水溶液を多孔質体に添着して製造することにある。
【００１６】
この構成によれば、酸化による低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さいアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の添着量を多くでき、これにより低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤の製造方法を提供することができる。
【００１７】
加える前記アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物は水１００重量部に対して３〜５０重量部である。
【００１８】
アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物が水１００重量部に対して３重量部未満であると、低級脂肪族アルデヒドを除去するのに十分な量のアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物を多孔質体に添着することができず、また、５０重量部を越えて含ませても、量の増加に見合った効果が得られない。
【００１９】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に詳しく説明する。本実施形態に係る吸着剤は、多孔質体に、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物が添着されて構成されている。この吸着剤は、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の水溶液を多孔質体に添着して製造される。
【００２０】
多孔質体は、比表面積１００ｍ２／ｇ以上の固体物質であり、シリカゲルやゼオライト、活性炭などの細孔構造を有するものやモンモリロナイト、ベントナイト、パリゴルスカイト、セピオライトなどの層状構造を有するものなどがあげられる。
【００２１】
これら比表面積が大きな物質に、低級脂肪族アルデヒドと反応するアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物を添着することにより、反応に有効な面積を大きくすることができ、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られる。多孔質体としては、比表面積が極めて大きい活性炭を使用することが特に好ましい。
【００２２】
塩基性有機窒素化合物としては、脂肪族アミンやその誘導体、芳香族アミン、複素環窒素化合物の中で塩基性を示すものが使用でき、例えば、エチレンジアミン、エタノールアミン、ポリエチレンイミン、アニリン、フェネチジン、トルイジン、アニシジン、フェニレンジアミン、アミノフェノール、ピロリジン、チアゾリン、ピペリジン、ピリジン、モルホリンなどが使用できる。
【００２３】
このような塩基性有機窒素化合物を水に難溶性であるアミノベンゼンスルホン酸と反応させと、その反応生成物は水溶性になり、溶解濃度の高い添着溶液を調整できる。
【００２４】
使用する塩基性有機窒素化合物の分子量は６００以下、好ましくは３００以下、より好ましくは１００以下である。
【００２５】
分子量がこれを超える塩基性有機窒素化合物を使用すると、高い低級脂肪族アルデヒド除去性能が得られない。
【００２６】
アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の添着溶液は、あらかじめアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物とを反応させて生成物として得たものを水に溶解したり、水にアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物を加えたりして調整できる。
【００２７】
添着溶液中のアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物は、水１００重量部に対して３〜５０重量部、好ましくは４〜３０重量部、より好ましくは５〜２０重量部である。この範囲未満では、多孔質体へのアミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の添着量が少なくなって、低級脂肪族アルデヒド除去性能の高い吸着剤が得難く、また、この範囲を越えた添着溶液を使用しても、低級脂肪族アルデヒド除去性能が大きく向上しない。
【００２８】
アミノベンゼンスルホン酸にはｏ−アミノベンゼンスルホン酸、ｍ−アミノベンゼンスルホン酸、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸の３つの異性体があり、これらのいずれの塩基性有機窒素化合物との生成物も使用できるが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物が低級脂肪族アルデヒドとの反応性が強く特に好ましい。
【００２９】
本発明の吸着剤には、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物以外に、リンゴ酸、クエン酸などの低級脂肪族アルデヒド以外のガス成分と反応する薬剤や抗菌性を持たせるための抗菌剤などの薬剤をさらに添着することができる。しかし、この場合には、アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物の低級脂肪族アルデヒドとの反応性を著しく低下させないように、薬剤と添加量を選択する必要がある。また、本発明の吸着剤は、単独で充填層などとして使用するだけでなく、他の吸着剤と混合したり、併用したりして使用することができる。
【００３０】
以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例）
まず、本実施例で用いた吸着剤の試験方法を以下に示す。
【００３２】
（１）アルデヒド除去性能
吸着剤を３ｇ計量して内径１２．５ｍｍのガラス製カラムに充填した。温度２５℃、相対湿度５０％に調整した３０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含む空気を風量５Ｌ／ｍｉｎでカラムに供給した。カラムの出口のアセトアルデヒド濃度を７分ごとに測定し、除去率（η［−］）を次式にアセトアルデヒド入口濃度（Ｃｉ［ｐｐｍ］）、アセトアルデヒド出口濃度（Ｃｏ［ｐｐｍ］）を代入して算出した。なお、アセトアルデヒド濃度はＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）付きガスクロマトグラフで測定した。
【００３３】
【数式１】
2004009026.tif 000002
【００３４】
この除去率が１０％に低下するまで試験を継続し、この試験中に７分毎に測定したカラム出口のアセトアルデヒド濃度から算出した除去率と、カラムの入口のアセトアルデヒド濃度および風量から７分毎のアセトアルデヒド吸着量を求め、それらを積算してカラムに充填した吸着剤重量で除して、吸着容量とした。この吸着容量により、吸着剤のアルデヒド除去性能を評価した。
【００３５】
（２）劣化処理後のアルデヒド除去性能
吸着剤のアルデヒド除去性能の経時劣化をみるため、劣化処理による加速試験を行った。ここで、劣化処理とは吸着剤を８０℃の雰囲気下で１５０時間放置することであり、この劣化処理は、２０℃の雰囲気下で約１年の保管期間に相当する。劣化処理を行った吸着剤について、（１）のアルデヒド除去性能試験を行い、吸着容量を求めてアルデヒド除去性能を評価した。
【００３６】
（実施例１）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）とｐ−アニシジン３．５６ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）を加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１６１ｇであった。
【００３７】
（実施例２）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）とアニリン２．６９ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）を加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１５６ｇであった。
【００３８】
（実施例３）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）とモルホリン２．５２ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）を加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１４４ｇであった。
【００３９】
（実施例４）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）と２−アミノエタノール１．７６ｇ（０．０２８９ｍｏｌ）を加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１５２ｇであった。
【００４０】
（比較例１）
水９５ｇに２−アミノエタノール５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０９５２ｇであった。
【００４１】
（比較例２）
水９５ｇに平均分子量３００のポリエチレンイミン５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．１０２ｇであった。
【００４２】
（比較例３）
水９５ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸５ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６３８ｇであった。
【００４３】
（比較例４）
水９０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸１０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６６５ｇであった。
【００４４】
（比較例５）
水８０ｇにｐ−アミノベンゼンスルホン酸２０ｇを加えて添着溶液を調整した。この添着溶液に、粒径８〜３２メッシュで比表面積１０５０ｍ２／ｇのヤシガラ活性炭２０ｇを１分間浸漬して取り出した後、８０℃の熱風乾燥機中で３時間乾燥して吸着剤を作製した。得られた吸着剤１ｇ中の薬剤添着量は０．０６５４ｇであった。
【００４５】
上記吸着剤について、先に説明した方法により劣化処理前のアルデヒド除去性能と劣化処理後のアルデヒド除去性能を測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2004009026.tif 000003
【００４７】
２−アミノエタノール、ポリエチレンイミンを活性炭に添着した比較例１及び２は、劣化処理前のアルデヒド除去性能は高いが、劣化処理後のアルデヒド除去性能の低下が大きい。また、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸を活性炭に添着した比較例３〜５は、劣化処理によるアルデヒド除去性能の低下は小さいが、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸が水難溶性であることから、添着液へのｐ−アミノベンゼンスルホン酸の添加量を増やしても高い溶解濃度の添着液にならず添着量が増えないため、アルデヒド除去性能が低い。
【００４８】
これらに対して、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸と塩基性有機窒素化合物との生成物を添着した実施例１〜４は、高いアルデヒド除去性能を持つとともに、劣化処理によるアルデヒド除去性能の低下も小さいことがわかる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低級脂肪族アルデヒドの除去性能が高く、かつ低級脂肪族アルデヒド除去性能の経時劣化が小さい吸着剤およびその製造方法を提供することができる。