(57)【要約】活性炭−金属酸化物マトリックスを開示する。活性炭−金属酸化物マトリックスは、炭素物質を予備酸化し；予備酸化した炭素物質を摩砕し；摩砕した予備酸化物質を金属酸化物と混合して炭素混合物を作り；炭素混合物を押出し；押出物を炭化し、そして活性化する工程を含む方法によって得ることができる。この活性炭−金属酸化物マトリックスを用いて、悪臭化合物、酸性ガス、およびガスからの揮発性有機化合物を除くことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭；および
約３から約１５重量％の金属酸化物
を含み、さらに該金属酸化物が該活性炭中に均一に分散している活性炭マトリックス。
【請求項２】
該金属酸化物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびこれらの酸化物の混合物からなる群から選ばれる請求項１記載の活性炭マトリックス。
【請求項３】
該金属酸化物が酸化マグネシウムである請求項２記載の活性炭マトリックス。
【請求項４】
約５から約１０重量％の金属酸化物を含む請求項１記載の活性炭マトリックス。
【請求項５】
炭素物質を予備酸化して予備酸化炭素をつくり；
該予備酸化炭素を摩砕し；
該摩砕した予備酸化炭素と金属酸化物を混合して炭素混合物をつくり；
該炭素混合物を押出して押出物をつくり；
該押出物を炭化して多孔性炭素質混合物をつくり；そして
該多孔性炭素質混合物を活性化すること
を含むガス状物質を濾過するための媒体の調製法。
【請求項６】
該予備酸化炭素を摩砕して顆粒をつくる請求項５記載の方法。
【請求項７】
該炭素混合物を押出す前に該炭素混合物を摩砕することをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
該炭素混合物を押出す前に該炭素混合物を結合剤と混合する請求項７記載の方法。
【請求項９】
該炭素混合物を押出す前に該炭素混合物及び結合剤を溶剤と混合する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
該予備酸化炭素を摩砕して粉末をつくる請求項５記載の方法。
【請求項１１】
該摩砕した予備酸化炭素及び該金属酸化物を結合剤の存在下で混合する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
該結合剤がコールタールピッチである請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
該摩砕した予備酸化炭素、該金属酸化物、および該コールタールピッチを水の存在下で混合して炭素混合物をつくる請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
生成させた該炭素混合物がペーストである請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
該石炭を空気中で約６００°Ｆにおいて予備酸化する請求項５記載の方法。
【請求項１６】
約３から約１５重量％の金属酸化物を、摩砕した予備酸化炭素と混合する請求項５記載の方法。
【請求項１７】
約５から約１０重量％の金属酸化物を、該摩砕した予備酸化炭素と混合する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
該押出物を空気の無い状態で約１０００°Ｆにおいて炭化する請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
該炭素質混合物を約１６００°Ｆから約１７００°Ｆの水蒸気で活性化する請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
該石炭を予備酸化する前に該炭素物質を破砕することをさらに含む請求項５記載の方法。
【請求項２１】
該炭素質混合物を活性化する前に該炭素質混合物を破砕することをさらに含む請求項５記載の方法。
【請求項２２】
予備酸化すべき該炭素物質がやし殻および石炭からなる群から選ばれる請求項５記載の方法。
【請求項２３】
該石炭が低灰分歴青炭である請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
該金属酸化物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびこれらの酸化物の混合物からなる群から選ばれる請求項５記載の方法。
【請求項２５】
該金属酸化物が酸化マグネシウムである請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
炭素物質を予備酸化して予備酸化炭素を作り；
該予備酸化炭素を摩砕して摩砕炭素を作り；
該摩砕炭素、該金属酸化物およびコールタールピッチを混合してペーストを作り；
該ペーストを押出して押出物をつくり；
該押出物を炭化して炭素質混合物を作り；そして
該炭素質混合物を水蒸気で活性化する
ことを含む活性炭−金属酸化物マトリックスの生成法。
【請求項２７】
該摩砕炭素が粉末である請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
該摩砕炭素が顆粒である請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
該摩砕炭素、金属酸化物およびコールタールピッチを混合する行為が、該コールタールピッチと混合する前に、該摩砕炭素と混合した金属酸化物を摩砕することを含む請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
約３から約１５重量％の該金属酸化物を混合する請求項２６記載の方法。
【請求項３１】
約５から約１０重量％の該金属酸化物を混合する請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
該炭素物質を空気中で約６００°Ｆにおいて予備酸化する請求項２６記載の方法。
【請求項３３】
空気の無い状態で約１０００°Ｆにおいて該押出物を炭化する請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
該炭素質混合物を約１６００°Ｆから約１７００°Ｆの水蒸気で活性化する請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
該炭素物質が石炭である請求項２６記載の方法。
【請求項３６】
該金属酸化物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびこれらの酸化物の混合物からなる群から選ばれる請求項２６記載の方法。
【請求項３７】
該金属酸化物が酸化マグネシウムである請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
活性炭−金属酸化物マトリックスを作り（ここで該マトリックスは約０．３ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣを上回る硫化水素破過点容量を有する）；
ガス流を該マトリックスと接触させ；
該有臭化合物を収着させ；そして
該マトリックスから該ガス流を除去する
ことを含むガス流からの有臭化合物の除去法。
【請求項３９】
該マトリックスが約０．４６ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣを上回る硫化水素破過点容量を有する請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
該マトリックスが約０．５４ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣを上回る硫化水素破過点容量を有する請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
該マトリックスが約０．６５ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣを上回る硫化水素破過点容量を有する請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
該金属酸化物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびこれらの酸化物の混合物からなる群から選ばれる請求項３８記載の方法。
【請求項４３】
該金属酸化物が酸化マグネシウムである請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
該ガス流が約９５％ＲＨを下回る水分を含む請求項３８記載の方法。
【請求項４５】
該ガス流が約６０から約９５％ＲＨの水分を含む請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
ガス流を約３から約１５重量％の金属酸化物を含む活性炭物質と接触させ；
該活性炭物質に該有臭化合物を収着させて、低濃度の該有臭化合物を有する生成物流を生じさせ；そして
該活性炭物質から該生成物流を取出す
ことを含むガス流中の有臭化合物の濃度を低下させる方法。
【請求項４７】
該ガス流を約５から約１０重量％の金属酸化物を含む活性炭物質と接触させる請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
該有臭化合物が揮発性有機化合物、酸性ガス、及びスルフィド、ならびにこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項４６記載の方法。
【請求項４９】
該有臭化合物がスルフィドである請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
該スルフィドが硫化水素である請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
該金属酸化物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびこれらの酸化物の混合物からなる群から選ばれる請求項４８記載の方法。
【請求項５２】
該金属酸化物が酸化マグネシウムである請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
該ガス流が約９５％ＲＨ未満の水分を含む請求項４６記載の方法。
【請求項５４】
該水分が約６０から約９５％ＲＨである請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
揮発性有機化合物および硫化水素の少なくとも１種を含むガス状排出物を生じさせ；
該ガス状排出物を、約３から約１５重量％の金属酸化物を含む活性炭−金属酸化物マトリックスと接触させ；
該マトリックスに該スルフィドを収着させて、スルフィド濃度が約０．１ｐｐｍ未満の生成物流を生じさせ；そして
該活性炭−金属酸化物マトリックスから該生成物流を取出す
ことを含む排水処理装置からガス状排出物中に存在するスルフィド濃度を低下させる方法。
【請求項５６】
該ガス状排出物を、約５から約１０重量％の金属酸化物を含む活性炭−金属酸化物マトリックスと接触させる請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
該少なくとも１種の揮発性有機化合物を該マトリックスに収着させることをさらに含む請求項５５記載の方法。
【請求項５８】
該金属酸化物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびこれらの酸化物の混合物からなる群から選ばれる請求項５５記載の方法。
【請求項５９】
該金属酸化物が酸化マグネシウムである請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
該ガス状排出物が約９５％ＲＨ未満の水分を有する請求項５５記載の方法。
【請求項６１】
該水分が約６０から約９５％ＲＨである請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
約３から約１５重量％の金属酸化物を炭素物質と混合して炭素混合物を作り、該混合物を炭化し、そして該混合物を活性化することにより得られた活性炭−金属酸化物マトリックス
を含むガスから硫化水素を除去するための金属酸化物担持活性炭。
【請求項６３】
約５から約１０重量％の金属酸化物を炭素物質と混合する請求項６２記載の金属酸化物担持活性炭。
【請求項６４】
該金属酸化物がＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、およびこれらの酸化物の混合物からなる群から選ばれる請求項６２記載の金属酸化物担持活性炭。
【請求項６５】
該金属酸化物が酸化マグネシウムである請求項６４記載の金属酸化物担持活性炭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は概して臭気抑制用活性炭およびその製法に関し、より詳細にはガス流中の臭気を抑制するための活性炭−金属酸化物マトリックスおよびその製法に関する。
２．関連技術の説明
活性炭は臭気を収着するその能力に関し長年公知である。活性炭は通常物理収着、化学収着及び接触反応によって物質を捕捉する。活性炭中の金属の存在が収着または濾過用途において活性炭の効率及び選択性を向上させ得ることは周知である。活性炭の吸着剤粒子および金属または金属酸化物を含有する多孔性構造材料の製法は従来から知られている。
【０００２】
金属を含浸させた活性炭は典型的には活性炭粉末を金属塩溶液中に分散させることによって生成する。この粉末を濾別し、乾燥し、加熱し、塩を分解して所望の金属または金属酸化物触媒とする。活性炭に担持させた所望の量の触媒を得るには通常多重含浸を必要とする。
【０００３】
活性炭に担持させた触媒の別の製法には炭素表面に触媒金属前駆物質を高蒸気圧で付着させる方法がある。活性炭粒子を金属若しくは金属酸化物粒子及び結合剤とともに押出すことを包含する他の方法も公知である。
【０００４】
Ｓｉｒｅｎは米国特許第４，２４２，２２６号において、金属を活性炭中に均一に分散させた活性炭マトリックス濾材を開示している。このマトリックスは金属を含むカチオンとポリヘキソース誘導体に化学結合させたアニオン基との化学反応によって得られる。反応生成物は分離し、熱分解し、そして活性化する。
【０００５】
Ｔａｃｈｉｂａｎａは米国特許第４，９７０，１８９号において、炭素質混合物中に分散させた微細金属粒子を開示している。金属酸化物粒子を有機物質と混合して、その混合物を非酸化性雰囲気中で炭化して有機物質を多孔性炭素質本体に変え、かつ金属酸化物粒子を炭素質本体中に分散した元素状金属粒子に変えることによって、炭素質混合物を得ることができる。金属酸化物粒子はアニオン界面活性剤を被覆して、有機物質中の金属酸化物分散体に均一性をもたらすことができる。
【０００６】
Ｇａｄｋａｒｅｅらは米国特許第５，４８８，０２３号において、炭素前駆物質と触媒前駆物質を混合し、必要ならば炭素前駆物質を硬化し、炭素前駆物質を炭化し、そして炭素を活性化することを含む活性炭担持触媒の製法を開示している。この活性炭担持触媒は基質上の被膜、粉末、または一体式構造体の形を取ることができる。
【０００７】
活性炭および金属酸化物の他の例には、Ｗｅｎｎｅｒｂｅｒｇに付与された米国特許第４，４８２，６４１号；Ｌａｎｇらに付与された米国特許第４，３８１，００３号；Ｈａｎａｍｏｔｏらに付与された米国特許第５，９４８，３９８号；およびＳｅｋｉｎｅらに付与された米国特許第５，９９７，８２９号がある。発明の要約
本発明は、１つの態様において、約３から約１５重量％の金属酸化物を活性炭中に均一に分散させた活性炭マトリックスに関する。
【０００８】
他の態様はガス状物質を濾過するための濾材の調製法に関する。この方法は炭素物質を予備酸化し；該予備酸化炭素を摩砕し；摩砕した予備酸化炭素と金属酸化物を混合して炭素混合物を作り；炭素混合物を押出し；そして押出物を炭化し、そして活性化することを含む。
【０００９】
他の態様は、炭素物質を予備酸化し；予備酸化した炭素を摩砕して摩砕炭素を作り；その粉末、コールタールピッチ、および金属酸化物を混合してペーストを作り；そのペーストを押出し；そして押出物を炭化し、そして活性化することを含む活性炭−金属酸化物マトリックスの生成法に関する。
【００１０】
他の態様は、活性炭−金属酸化物マトリックスを作り、ここでマトリックスは約０．３ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣを上回る硫化水素破過点容量を有し；ガス流をマトリックスと接触させ；悪臭化合物をマトリックスに収着させ；そしてマトリックスから該流を除くことを含むガス流から悪臭を除く方法に関する。
【００１１】
別の態様は、ガス流を約３から約１５％の金属酸化物を含む活性炭素物質と接触させ；悪臭化合物を活性炭物質に収着させて生成物流を生じさせ；そして生成物流を活性炭物質から取出すことを含むガス流中の悪臭化合物の濃度を減少させる方法に関する。
【００１２】
他の態様は、揮発性有機化合物及びスルフィドを含むガス状排出物を生じさせ；ガス状排出物を活性炭−金属酸化物マトリックスと接触させ；スルフィドをマトリックスに収着させてスルフィド濃度が約０．１ｐｐｍ未満の生成物流を生じさせ；そして活性炭−金属酸化物マトリックスから生成物流を取出すことを含む排水処理装置からガス状排出物中に存在するスルフィドの濃度を低下させる方法に関する。
【００１３】
他の態様は、約３から約１５重量％の金属酸化物を混合し；マトリックスを炭化し、そして活性化することによって得られた活性炭−金属酸化物マトリックスを含むガスから硫化水素を除くための金属酸化物担持活性炭を開示している。
【００１４】
詳細な説明
本発明は活性炭−金属酸化物マトリックスならびにその製法及びその使用法を提供する。活性炭は高炭素含量および大表面積を特徴とする多孔性物質であり、典型的には、均質で明確な物質というよりは無定形炭素と黒鉛結晶の混合物である。「活性炭」という用語は通常木炭、骨炭、糖炭、油製品から得られる炭素、やし炭などのような、熱分解による有機物質の分解後に残留し、かつ熱分解中または後に、活性化処理される黒色固体の炭素質物質を指す。活性化は典型的には、構造物を高温の水蒸気、二酸化炭素、金属塩化物（たとえば、塩化亜鉛）、リン酸、または硫化カリウムに曝露するような公知の方法によって行われる。活性化に十分な温度は通常約８００℃から約１０００℃（１４５０°Ｆから１８５０°Ｆ）にわたる。活性化は高表面積を生成し、さらに構造物に高吸着能力を付与する。
【００１５】
本発明による活性炭−金属酸化物マトリックスは通常炭素物質を予備酸化し；予備酸化炭素物質を摩砕し；摩砕した予備酸化炭素物質と金属酸化物を混合して炭素混合物を作り；炭素混合物を押出して押出物を作り；押出物を炭化して炭素質混合物を作り；そして炭素質混合物を活性化することによって調製することができる。「マトリックス」という用語はあるものに形を与えるものまたはあるものを包囲するのに役立つものと定義される。本明細書で用いるときには、「活性炭−金属酸化物マトリックス」という語句は金属酸化物を活性炭中に均一に分散させた活性炭マトリックスを指す。
【００１６】
非酸化性条件で加熱するときに、多孔性炭素物質を生じさえすれば、本発明において、任意の炭素物質を用いることができる。たとえば、本発明において使用可能な炭素物質には木炭、やし殻、骨炭、糖炭、石炭および他の通常の炭素物質がある。炭素物質は予備酸化前に破砕することができる。炭素物質は摩砕して粉末にすることができる。本明細書で使用する場合に、「粉末」という用語は直径が約１ｍｍよりも小さい固体粒子の緩い集まりまたは凝集と定義される。あるいはまた、炭素を摩砕して顆粒にすることができる。本明細書で使用する場合には、「顆粒」という用語は直径が約１ｍｍから約４ｍｍの固体粒子の緩い集まりまたは凝集と定義される。好ましい態様では、炭素物質は約１ｍｍから約２ｍｍの粒径に摩砕される。摩砕された炭素物質は低温、たとえば約６００°Ｆにおいて空気中で予備酸化する。
【００１７】
本発明において活性炭の収着能力を高める金属酸化物を用いることができる。本明細書で用いる場合に、「収着」という用語は通常物理収着、化学収着及び接触反応による物質の捕捉と定義される。本発明において使用可能な金属酸化物にはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ランタニド系列、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、及びこれらの混合物の酸化物からなる群から選ばれる金属酸化物がある。１つの態様では、金属酸化物がＭｇ、Ｃａ、及びＢａの酸化物から選ばれる。好ましい態様では金属酸化物が酸化マグネシウムである。金属酸化物は、たとえば顆粒または粉体のような形を取ることができる。粉状の金属酸化物は任意の大きさを有し、かつ任意の粒度分布を有することができる。好ましい態様では、金属酸化物粉末は約３２５メッシュ、より好ましくは約２００メッシュ以下である。
【００１８】
炭素物質および金属酸化物を混合して炭素混合物を作る。通常、約３から約１５重量％の金属酸化物を炭素物質と混合する。１つの態様において、約５から約１０重量％の金属酸化物を炭素物質と混合する。好ましい態様では、炭素混合物は約５重量％の金属酸化物を含む。
【００１９】
１つの態様において、炭素物質及び金属酸化物を、結合剤および、必要ならば、押出可能なペーストを作るために当該技術分野で公知の溶剤の存在下で混合することができる。他の態様では、炭素物質および金属酸化物を混合して炭素混合物を作り、結合剤及び、必要ならば溶剤の存在下で混合して押出可能なペーストを作る前に、さらに摩砕して粉末にすることができる。炭素混合物は、業界で公知のように、炭素混合物をメッシュに通すために遠心力を用いるペンドラム型−４リングロールの微粉砕機で摩砕することができる。好ましい態様では、炭素混合物を摩砕し、必要ならば、炭素混合物の約９５％が２００メッシュを通過するように再摩砕する。
【００２０】
結合剤は炭素物質および金属酸化物とともにペーストを作り得る公知の物質であることができる。たとえば、結合剤はモラッセ、アビセール、軟ピッチ、コールタール、コールタールピッチ、およびこれらの混合物であることができる。好ましい態様では、結合剤は約４０％のコールタール及び約６０％のコールタールピッチである。溶剤は炭素物質、金属酸化物、および結合剤とともに押出可能なペーストを作ることができる適当な液体であることができる。たとえば、溶剤は水または有機溶剤であることができる。好ましい態様では、溶剤は水である。
【００２１】
炭素混合物を押出して炭化させることができる押出物を作る。高圧油圧押出機のような押出機が業界では公知である。押出物は、たとえばストランドやリボンのような適当な形状を有することができる。好ましい態様では、炭素混合物を長さ約６から約８ｍｍ、直径約４ｍｍのストランドに押出す。１つの態様では、押出した炭素混合物を以後の加工前に再押出しする。押出物は外界温度に冷却することができる。
【００２２】
押出物は炭素物質を多孔性炭素質混合物に転化させるのに十分な温度及び時間の間炭化する。炭化は通常空気のない状態で約１０００°Ｆの温度において行われる。必要ならば、炭素質混合物を破砕して微粒状物をつくることもできる。ついで炭素質混合物は公知の方法、例えば約１６００°Ｆから約１７００°Ｆの水蒸気の存在下で活性化する。必要ならば、活性化した炭素質混合物は所望の物理的特性を得るようにさらに処理することができる。たとえば、粒度分布によって最終生成物を篩い分けすることができる。
【００２３】
特定理論に限定されないけれども、金属酸化物は活性炭全体に高度に分散し、したがって活性炭の全細孔容積を塞いで減少させることはないと思われる。さらに、前記のように金属酸化物の添加は、明らかに活性炭のマクロ細孔率および全細孔容積を増大させる。
【００２４】
活性炭−金属酸化物マトリックスを用いて、都市源、工業源及び居住源を含む種々の源からの悪臭を収着させることができる。例えば、本発明の活性炭−金属酸化物マトリックスは下水処理プラント、製油所、及び紙パルプ工場で見られる典型的な化学プロセスの悪臭化合物を収着するのに適している。活性炭−金属酸化物マトリックスは、たとえばアルデヒド類及びケトン類のような揮発性有機化合物を含有するガスもしくはガス流および／または、たとえば酪酸、塩化水素および亜硫酸ガスのような酸性ガスから悪臭化合物を除くために用いることもできる。活性炭−金属酸化物マトリックスとの接触によって精製することができる典型的なガスには空気、窒素および二酸化炭素があるが、これらに限定されない。活性炭−金属酸化物マトリックスに凝縮しさえしなければ、ガス中に水分も存在することもできる。１つの態様では、ガスは約６０から約９５％ＲＨの水分を有する。精製しようとするガスは酸素を含有することもできる。たとえば、本発明の活性炭−金属酸化物マトリックスは典型的には下記の発熱反応で硫化水素を酸化する。
２Ｈ２Ｓ＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋２Ｓ
活性炭／金属酸化物マトリックスは、硫化水素を元素硫黄に接触酸化させることによって硫化水素濃度を臭気限界レベル以下に低下させる。
【００２５】
典型的な工業用途は本発明の活性炭−金属酸化物マトリックスとともに充填層または塔を含むことができる。たとえば、下水処理施設に用いられる充填層は直径が約３から約１２フィート、高さが約４から約６フィートにわたり、充填層内の典型的なガスの流速は約２０から約８０ｆｐｍである。好ましい態様ではガスの流速は約６０ｆｐｍである。活性炭−金属酸化物充填層を処理能力に適合する圧力および炭素の発火点以下の温度で操作することができる。
【００２６】
下水処理プラントは悪臭を放つ原因となる硫化水素や他の有機スルフィドを含有する下水ガスを生成する。さらに、下水ガス中の悪臭を生じる殆どの化学化合物は有毒で腐食性がある。下水ガス中の悪臭を生じることが公知の硫黄含有物質の例はアリルメルカプタン、アミルメルカプタン、ベンジルメルカプタン、クロチルメルカプタン、ジメチルスルフィド、エチルメルカプタン、硫化水素、およびとりわけ二酸化硫黄である。活性炭−金属酸化物マトリックスは、効率的にメルカプタン類をそれぞれのジスルフィドに酸化して、さらに吸着可能なものとする。
【００２７】
通常、下水ガスの主成分であって、比較的高濃度で存在する硫化水素を下水ガスの臭気強さおよび腐食性の尺度として使用する。硫化水素は、腐敗卵を連想する強烈な臭気を生じる以外に、極めて危険で、生理的影響を来すことがある。下水ガス中硫化水素の約０．１ｐｐｍ濃度はヒトの鼻で検知でき、それは不快であるけれども、比較的無害ということができる。しかし、硫化水素の濃度が上がるにつれて、曝露に対する種々の身体的影響は、たとえば頭痛、吐き気、ならびに喉および眼の痛みであるかもしれない。下水ガス中硫化水素の約５００ｐｐｍの濃度では、肺浮腫、神経系統の刺戟および呼吸停止のような生命を脅かす影響が起こる。下水ガス中硫化水素の約１，０００から約２，０００ｐｐｍの濃度の曝露は呼吸衰弱、麻痺そして死に至ることがある。
【００２８】
硫化水素を収着する活性炭の能力は炭素１立方センチメートル当たり吸着された硫化水素のグラム数で報告され、硫化水素破過点容量とも云われる。硫化水素破過点容量は深さ９インチの炭素の最密充填層の場合に直径１インチの管を経て１容量％の硫化水素を含有する湿潤流（約８５％ＲＨ）を１４５０ｃｃ／分の速度で通すことによって求められる。該流は５０ｐｐｍｖ硫化水素漏出にモニターされる。この活性炭−金属酸化物マトリックスは、下記実施例に示すように約０．３ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣの最小硫化水素破過点容量を有する。
実施例
下記実施例を参照すれば、本発明はさらによく理解できよう。ただし実施例は説明として使えるにすぎず、本明細書中のクレームに規定するように本発明を限定するためのものではない。
実施例１
まず瀝青炭を破砕し、該炭を約６００°Ｆの空気中で予備酸化することによって活性炭−金属酸化物マトリックスを作った。予備酸化した炭を摩砕して粉末にして、約６％の酸化マグネシウム粉末と混合した。予備酸化した炭と酸化マグネシウムの炭素混合物をコールタールピッチ及び水と混合し；典型的には直径４ｍｍのストランドに押出し；そして空気を存在させずに約１０００°Ｆで炭化した。この炭素質混合物を約１７００°Ｆの水蒸気の存在下で活性化した。得られた活性炭−金属酸化物マトリックスについて硫化水素漏出を試験した。別の試験において、活性炭−金属酸化物マトリックスはそれぞれ０．３０、０．４６、０．５４、および０．６５ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣの硫化水素破過点容量を有した。
【００２９】
いくつかの市販の活性炭についても硫化水素破過点容量を測定した。このような炭素の１つであるＵ．Ｓ．Ｆｉｌｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｌｏｓ  Ａｎｇｅｌｅｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製のＫＯＨを含浸させた活性炭ＵＯＣＨ−ＫＰＴＭは別の試験において０．１４、０．１８、及び０．１７の硫化水素破過点容量を有する。同様に、これもＵ．Ｓ．Ｆｉｌｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製である、ＫＯＨの代わりにＮａＯＨを含浸させたＵＯＣＨ−ＫＰＴＭ形炭素は０．１８ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣの硫化水素破過点容量を有する。別のそのような炭素であるＣａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）製ＣｅｎｔａｕｒＴＭ４×６は０．０９ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣの硫化水素漏出容量を有する。
【００３０】
本発明の活性炭−金属酸化物マトリックスは市販の含浸活性炭の３−５．４倍の硫化水素破過点容量を有する。活性炭−金属酸化物マトリックスは市販の含浸活性炭よりも硫化水素を収着する容量が大きいので、活性炭−金属酸化物マトリックスを含む濾過層は頻繁に変えなくてもよい。さらに、活性炭−金属酸化物マトリックスは硫化水素を効果的に元素状硫黄に酸化して、サルフェート（硫酸）への転化は殆ど無い。このために、マトリックスのｐＨは使用中著しく変わらない。したがって、消費された活性炭−金属酸化物マトリックスは、消費されて、典型的には非常に酸性になる含浸活性炭よりも安全に処理できる。さらに、含浸活性炭に付随する低発火温度、すなわち約１５０℃（３０２°Ｆ）とは対照的に、活性炭−金属酸化物マトリックスは未使用の活性炭の場合と類似の発火温度、すなわち約４５℃（８４２°Ｆ）を有する。その結果、活性炭−金属酸化物マトリックスは含浸活性炭よりも安全に処理できる。
実施例ＩＩ
実施例Ｉの方法によって活性炭−金属酸化物マトリックスを作った。キシレンで十分に飽和させたガス流中で測定したこの活性炭−金属酸化物マトリックスの硫化水素破過点容量は０．２６ｇＨ２Ｓ／ｃｃであった。キシレンで十分に飽和させたガス流中のＵＯＣＨ−ＫＰＴＭ炭素の硫化水素破過点容量は０．０４ｇＨ２Ｓ／ｃｃＣであった。ガス流中のキシレンの存在は含浸炭素の平均硫化水素破過点容量を約７５％減少させ、該マトリックスの硫化水素破過点容量を約４７％減少させる。したがって、該マトリックスはガス流中では有機化合物に対して市販の含浸活性炭ほど敏感ではない。
【００３１】
前記の説明及び実施例は本発明の好ましい態様の単なる事例として利用するつもりである。したがって、本発明は他の技術およびその同等物にしたがって実施することができる。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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