(57)【要約】【課題】二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料において、必要最低量の脱臭材量で脱臭効率の高い脱臭体を提供する。【解決手段】少なくとも二酸化マンガンと活性炭が担体に担持された脱臭体において、前記二酸化マンガンと活性炭の担体への担持量が３０ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下であることにより、脱臭に寄与していなかった二酸化マンガンや活性炭を省くことができ、少量の二酸化マンガンと活性炭で脱臭性能を維持することが可能な脱臭体とした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二酸化マンガンと活性炭が担体に担持された脱臭体において、前記二酸化マンガンと活性炭の担体への担持量が３０ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする脱臭体。
【請求項２】
請求項１に記載の脱臭体において、前記二酸化マンガンの粒子径１μｍ以下の重量比率を１０％以上としたことを特徴とする脱臭体。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２に記載の脱臭体において、前記担体の細孔径が前記二酸化マンガンと前記活性炭の粒子径より小さいことを特徴とする脱臭体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、必要最小限の脱臭材料で高い脱臭性能を有する脱臭体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料は、硫化水素やメチルメルカプタンなどの臭気成分と反応し、硫酸、メタンスルホン酸、二硫化メチル、三硫化メチル及び四硫化メチルを生成後、硫酸やメタンスルホン酸は金属酸化物と結合し、二硫化メチル、三硫化メチル及び四硫化メチルは活性炭に物理吸着される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料の性能向上のため、ニ酸化マンガン以外の最適な金属酸化物種の選定や、二酸化マンガンと二酸化マンガン以外の金属酸化物と活性炭の配合比の選定（例えば、特許文献２、３）、あるいは活性炭の粒子径やニ酸化マンガンの粒子径が選定されている（例えば、特許文献４）。
【０００４】
上記ニ酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料は、各種担持体の表面に担持した状態や、又は各種バインダーと共に混練し、成形乾燥した状態で使用されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料を成形する方法には以下のような例がある。
二酸化マンガンと活性炭を含んだ材料を、押出し加工により、ハニカム成形体、ペレット成形体、ペレット状成形体、抄紙状成形体又はコルゲート成形体などの種々の形状に成形したものがあり、成形体の材料構成比は、一例として、ハニカム成形した脱臭部材の全重量に対して二酸化マンガンを２２％、活性炭を５５％、酸化銅を８％、粘土鉱物系無機バインダーを１７％配合した実施例が記載されている。これは、ハニカムを構成している二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料の重量比は、二酸化マンガン２２％＋活性炭５５％＋酸化銅８％＝計８５％となる（例えば、特許文献２）。
【０００６】
また、炭素質原料を粒状、ハニカム状または繊維状に成形し炭化後、金属酸化物を添着したものがあり、成形体の材料構成比は、一例として、活性炭担体５０ｇに金属添着量２重量％の金属酸化物添着活性炭が実施例に記載されている。これは、成形体を構成している二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料の重量比は１００％となる（例えば、特許文献３）。
【０００７】
【特許文献１】
ＷＯ９６−２９０９９
【特許文献２】
特開平７−１６４６５
【特許文献３】
特開平７−８０２９９
【特許文献４】
特開平８−３３６５７５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来例は成形体を構成している二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料の重量比が高い。
しかしながら、脱臭材料と脱臭対象ガスは成形体の表面近傍で反応するため、肉厚の厚い成形体では反応に寄与しない部分が出てくると共に、成形体の強度維持のためにバインダーや添加物を要するため、脱臭性能低下の要因ともなりうる。
本発明の課題は、二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料において、必要最低量の脱臭材量で脱臭効率の高い脱臭体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、少なくとも二酸化マンガンと活性炭が担体に担持された脱臭体において、前記二酸化マンガンと活性炭の担体への担持量が３０ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする。
【００１０】
二酸化マンガンと活性炭が担体に担持された脱臭体は、硫化水素やメチルメルカプタンと主に脱臭体表面で反応するが、硫化水素やメチルメルカプタンや生成物である硫酸、メタンスルホン酸や二硫化メチル、三硫化メチル、四硫化メチルは脱臭体内部へと拡散していく。しかし、脱臭体内部へ向かってある一定距離しか拡散していかないため、ニ酸化マンガンや活性炭を担体へ一定量以上担持した場合やバインダーと共に混練し成形乾燥する場合に、反応に寄与しない二酸化マンガンや活性炭があった。
【００１１】
本発明により、脱臭に寄与していなかった二酸化マンガンや活性炭を省くことができるため、少量の二酸化マンガンと活性炭で脱臭性能を維持することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記二酸化マンガンの粒子径１μｍ以下の重量比率を１０％以上としたことを特徴とする。
【００１３】
二酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体は、ニ酸化マンガンが硫化水素やメチルメルカプタンと反応し、生成した硫酸やメタンスルホン酸を二酸化マンガンが吸着し、二硫化メチル、三硫化メチル、四硫化メチルを活性炭が吸着する。二酸化マンガンの近傍に活性炭が位置すれば、活性炭は二硫化メチル、三硫化メチル、四硫化メチルを吸着できるが、二酸化マンガンの近傍に活性炭がなければ、二硫化メチル、三硫化メチル、四硫化メチルを放出してしまう。また、脱臭体の中で活性炭の露出部分が多くなると、ニ酸化マンガンと比べ脱臭効率の低い活性炭が硫化水素やメチルメルカプタンと接触するため、脱臭体の脱臭効率が低下してしまう。
【００１４】
活性炭の表面に二酸化マンガンをむらなくコーティングするか、あるいは二酸化マンガンの表面に活性炭をむらなくコーティングすることにより、硫化水素やメチルメルカプタンの除去効率が高く、二硫化メチル、三硫化メチル、四硫化メチルの放出量の少ない脱臭体を提供することができる。
【００１５】
本発明は、二酸化マンガンの微粒子を活性炭に担持させ、活性炭の表面に二酸化マンガンをむらなくコーティングさせる方法であり、容易に硫化水素やメチルメルカプタンの除去効率を上げ、二硫化メチル、三硫化メチル、四硫化メチルの放出量の少なくすることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の脱臭体において、前記担体の細孔径が前記二酸化マンガンと前記活性炭の粒子径より小さいことを特徴とする。
【００１７】
二酸化マンガンと活性炭の粒子径が担体の細孔径に比べて大きい場合、二酸化マンガンと活性炭の粒子が担体細孔内へと担持される。脱臭体の断面は、二酸化マンガンと活性炭のみから構成される表層部と、二酸化マンガンと活性炭と担体から構成される下層部からなる。前記構成において二酸化マンガンと活性炭を３０ｇ／ｍ２担持した脱臭体と、細孔のない担体へ二酸化マンガンと活性炭を３０ｇ／ｍ２担持した脱臭体とでは、前者のほうが脱臭体表面から脱臭に寄与しない担体までの距離が短いため脱臭効率が低くなる。
【００１８】
よって、本発明の構成により、少ない担持量でより高い脱臭体を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、添付図面により詳細に説明する。
【００２０】
図１に本発明の二酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体１の構造図を示す。ステアタイトやコージュライト等による担体３の外表面に二酸化マンガンと活性炭の混合粉体２を担持ものであり、担体３の細孔径が二酸化マンガンと活性炭の混合粉体２の粒径より小さいため、担体内部へニ酸化マンガンと活性炭は担持されていない。
【００２１】
図２に担体内部と担体外表面の双方に二酸化マンガンと活性炭の混合粉体５が担持された脱臭体の構造図を示す。ステアタイトやコージュライト等による担体６の細孔径は、二酸化マンガンと活性炭の混合粉体５の粒径より大きいため、担体内部へもニ酸化マンガンと活性炭が担持されている。
【００２２】
図３に本発明の二酸化マンガンと活性炭が担持されたハニカム脱臭体の断面図を示す。ステアタイトやコージュライト等による担体の外表面にニ酸化マンガンと活性炭が担持されているが、担体８の細孔径は二酸化マンガンと活性炭の混合粉体９の粒径より小さいため、担体内部には担持されていない。硫化水素やメチルメルカプタンガスが開口セル内１０を流れ、二酸化マンガンと活性炭の混合粉体９と反応し脱臭される。
【００２３】
図４及び図５は、図１の拡大断面図を示し、二酸化マンガンが１μｍの微粒子を含む場合、含まない場合を示す。
【００２４】
図４に１μｍ以下の粒径を含んだ二酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体１１の拡大断面図である。ステアタイトやコージュライト等による担体１５上に活性炭１４と粒径１μｍ以上の二酸化マンガン１２と粒径１μｍ以下の二酸化マンガン１３が担持されている。
【００２５】
図５に１μｍ以下の粒径を含有していないニ酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体の拡大断面図である。ステアタイトやコージュライト等による担体１９上に活性炭１８と粒径１μｍ以上の二酸化マンガン１７が担持されている。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により更に本発明を詳細に説明するが、本発明はその主旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。
【００２７】
実施例１：二酸化マンガンの全重量に対し粒子径１μｍ以下の前記二酸化マンガンを１０％含有した二酸化マンガンと、１μｍ以下の粒子径を含有しない二酸化マンガンを作成した。いずれも、二酸化マンガンの比表面積は３００ｍ２／ｇであった。
【００２８】
実施例２：実施例１で作成した二酸化マンガンを用いて、二酸化マンガン１７重量％、酸化銅１２重量％、活性炭６８重量％、メチルセルロースバインダー３重量％の水溶液と、二酸化マンガンを２９重量％、酸化銅１９重量％、活性炭４９重量％、メチルセルロースバインダー３重量％の水溶液を作成した。作成した水溶液にステアタイトで構成される外形寸法５３．５ｍｍ×３１．５ｍｍ×４８ｍｍｔ、セル数４８０／ｉｎ２、目開き０．９ｍｍ角のハニカムを含浸、エアーブロー、乾燥を繰返しおこない脱臭体を作成した。
【００２９】
実施例３：実施例２で作成した各水溶液を、コージェライトで構成される外形寸法５３．５×３１．５×４８ｔ、セル数４８０／ｉｎ２、目開き０．９ｍｍ角のハニカムに含浸、エアーブロー、乾燥を繰返しおこない脱臭体を作成した。
【００３０】
実施例２あるいは実施例３で作成した脱臭体に硫化水素５ｐｐｍ、メチルメルカプタン５ｐｐｍの混合ガスを温度２０℃、湿度６０％、風量２００リットル／分で４時間供給し、硫化水素ガスの除去率とメチルメルカプタンガスの除去率とジメチルジサルファイドの発生量を測定した。その結果を表１、表２、表３に示す。
【００３１】
表１は二酸化マンガンの全重量に対し、粒子径１μｍ以下の前記二酸化マンガンを１０％含有した二酸化マンガンを用いて、Ｍｎ０２：ＣｕＯ：活性炭＝１７：１２：６８に配合した触媒でステアタイトに担持したサンプルの測定結果であり、担持量とＨ２Ｓ除去率、ＣＨ３ＳＨ除去率、ＤＭＤＳ［（ＣＨ３）２Ｓ２］発生量との関係を示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
上記表１の結果のごとく、ＤＭＤＳの発生量は担持量に関係なく一定である。
Ｈ２Ｓ除去率とＣＨ３ＳＨ除去率は、担持量３０ｇ／ｍ２以下においては担持量の増加に伴い上昇傾向にあり、担持量３０ｇ／ｍ２以上担持量１００ｇ／ｍ２以下においてはほとんど変化がなく、担持量１００ｇ／ｍ２以上においては担持量の増加に伴い下降傾向にある。
【００３４】
表２は二酸化マンガンの全重量に対し、粒子径１μｍ以下の前記二酸化マンガンを１０％含有した二酸化マンガンを用いて、ＭｎＯ２：ＣｕＯ：活性炭＝１９：１９：４９に配合した触媒でステアタイトに担持したサンプルの測定結果であり、担持量とＨ２Ｓ除去率、ＣＨ３ＳＨ除去率、ＤＭＤＳ発生量との関係を示す。
【００３５】
【表２】
2005021239.tif 000004
【００３６】
上記表２の結果のごとく、ＤＭＤＳの発生量は担持量に関係なく一定である。
Ｈ２Ｓ除去率とＣＨ３ＳＨ除去率は、担持量３０ｇ／ｍ２以下においては担持量の増加に伴い上昇傾向にあり、担持量３０ｇ／ｍ２以上担持量１００ｇ／ｍ２以下においてはほとんど変化がなく、担持量１００ｇ／ｍ２以上においては担持量の増加に伴い下降傾向にある。
【００３７】
表３は二酸化マンガンの全重量に対し、粒子径１μｍ以下の前記二酸化マンガンを１０％含有した二酸化マンガンと０％含有した二酸化マンガンを用いて、ＭｎＯ２：ＣｕＯ：活性炭＝２９：１９：４９に配合した触媒でステアタイトに担持したサンプルの測定結果であり、担持量とＨ２Ｓ除去率、ＣＨ３ＳＨ除去率、ＤＭＤＳ発生量との関係を示す。
【００３８】
【表３】
2005021239.tif 000005
【００３９】
上記表３の結果のごとく、Ｈ２Ｓ除去率とＣＨ３ＳＨ除去率は粒子径１μｍ以下の二酸化マンガンの含有率が高いほどＨ２Ｓ除去率、ＣＨ３ＳＨ除去率が高くなっていることがわかる。。
【００４０】
表４は二酸化マンガンの全重量に対し、粒子径１μｍ以下の前記二酸化マンガンを１０％含有した二酸化マンガンを用いて、ＭｎＯ２：ＣｕＯ：活性炭＝２９：１９：４９に配合した触媒でステアタイトとコージェライトに担持したサンプルの測定結果であり、担持量とＨ２Ｓ除去率、ＣＨ３ＳＨ除去率、ＤＭＤＳ発生量との関係を示す。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
上記結果のごとく、Ｈ２Ｓ除去率とＣＨ３ＳＨ除去率は担体材料がステアタイトのほうが高いことがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
二酸化マンガンを含んだ金属酸化物と活性炭を含んだ脱臭材料において、二酸化マンガンの全重量に対し粒子径１μｍ以下の二酸化マンガンを１０％以上含有させ、脱臭材料の粒子径よりも細孔径の小さい担体へ脱臭材料を３０ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下担持させることにより、必要最低量の脱臭材量で脱臭効率の高い脱臭体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体１の構造図
【図２】二酸化マンガンと活性炭が担体内部と担体表面双方に担持された脱臭体の構造図
【図３】本発明の二酸化マンガンと活性炭が担持されたハニカム脱臭体の断面図
【図４】１μｍ以下の粒径を含んだ二酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体１１の拡大断面図
【図５】１μｍ以下の粒径を含有していないニ酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体の拡大断面図
【符号の説明】
１…二酸化マンガンと活性炭が担体表面のみに担持された脱臭体
２，５，９…二酸化マンガンと活性炭の混合粉体層
３，１５，１９…担体
４…二酸化マンガンと活性炭が担体内部と担体表面双方に担持された脱臭体
６…二酸化マンガンと活性炭が内部に含浸された担体
７…二酸化マンガンと活性炭が担持されたハニカム脱臭体
８…ハニカム担体
１０…ハニカム開口セル
１１…１μｍ以下の粒径を含んだ二酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体
１２，１７…粒径１μｍ以上の二酸化マンガン
１３…粒径１μｍ以下の二酸化マンガン
１４，１８…活性炭
１６…１μｍ以下の粒径を含んでいない二酸化マンガンと活性炭が担持された脱臭体
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005021239.tif 000009
【図４】
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【図５】
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