JP4100735B2

JP4100735B2 - 脱臭材

Info

Publication number: JP4100735B2
Application number: JP13095097A
Authority: JP
Inventors: 宏之高原; 智彦松永; 英行菊池
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2017-05-21
Also published as: JPH10314283A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷蔵庫等に使用され、冷蔵庫内の悪臭の原因となるメチルメルカプタン及びトリメチルアミン等の除去に使用される脱臭材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫及びトイレ等の悪臭を取り除くために種々の脱臭材が使用されている。例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、マンガン酸化物及び銅酸化物を混合して成形された脱臭材並びにＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、マンガン酸化物及び銅酸化物をセラミック担持体に担持させた脱臭材が提案されている（特開平６-７１１６８号公報）。この公報に記載されている技術によれば、ＳｉＯ₂、マンガン酸化物及び銅酸化物が脱臭触媒効果を有し、Ａｌ₂Ｏ₃が成形体の強度を確保するので、各成分を混合して成形された脱臭材及び各成分をセラミック担持体に担持させた脱臭材のいずれにおいても、脱臭効果が優れると同時に、必要とされる強度が確保されている。
【０００３】
また、鉄、クロム又はニッケル等を含有する金属酸化物を活性炭に担持させた脱臭材が提案されている（特開平７-８０２９９号公報）。この公報に記載された脱臭材の製造方法を以下に示す。先ず、特定のガス中で賦活された活性炭を所定量の鉄、クロム又はニッケル等の金属塩が溶解された水溶液に入れることにより、活性炭に金属塩を十分に吸収させる。次に、この活性炭を高温で熱処理することにより、金属塩を金属酸化物にする。このようにして得られた脱臭材によれば、活性炭が吸着材として悪臭を吸着し、金属酸化物が触媒として悪臭を分解するので、多様な悪臭を除去できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６-７１１６８号公報に記載された脱臭材は所期の目的は達成したものの、各成分を混合して成形された脱臭材においては、脱臭効果を有する成分は成形体の表面においては悪臭を分解できるが、内部においては悪臭を分解することが困難である。また、各成分をセラミック担持体に担持させた脱臭材においては、十分な効果を示す量の成分を担持させると、圧力損失が上昇することがある。
【０００５】
一方、特開平７-８０２９９号公報に記載された脱臭材においては、活性炭に金属塩を吸収させた後に、高温で熱処理しているので、製造工程が煩雑であると共に、活性炭が燃焼してしまう場合がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、容易に製造することができ、少量の触媒によってトリメチルアミン、メチルメルカプタン、ジメチルジサルファイド及びエタノール等の多様な悪臭ガスを除去できる脱臭材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る脱臭材は、活性炭吸着材及び鉱物を有するハニカム基材の表面に、二酸化マンガン及びマンガン酸化物以外の金属酸化物が無機バインダにより担持されており、前記活性炭吸着材は前記ハニカム基材の全質量あたり１５乃至８０質量％であり、前記鉱物は前記ハニカム基材の全質量あたり２０乃至８５質量％であり、前記二酸化マンガンは、脱臭材全質量あたり０．４乃至８質量％であり、前記金属酸化物は、脱臭材全質量あたり０．４乃至８質量％であり、前記無機バインダの含有量をＣ ₁ 、前記二酸化マンガンの含有量をＣ ₂ 、前記金属酸化物の含有量をＣ ₃ としたとき、Ｃ ₁ ／（Ｃ ₂ ＋Ｃ ₃ ）が０．０５乃至０．９であることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、悪臭を吸着する活性炭吸着材及び強度を確保する鉱物を有するハニカム基材の表面に、悪臭を分解する二酸化マンガン及びマンガン酸化物以外の金属酸化物が無機バインダにより担持されているので、多様な悪臭ガスを除去することができると共に、脱臭材として必要とされる強度を有する。また、金属塩をハニカム基材に吸着させた後に金属塩を金属酸化物にするための高温での熱処理を行う必要がないので、容易に製造することができる。
【００１１】
更に、前記無機バインダはＡｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂からなる群から選択された少なくとも１種の無機物を主成分とすることが望ましい。
【００１２】
更にまた、前記金属酸化物は銅酸化物、鉄酸化物、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、バナジウム酸化物、白金酸化物及び金酸化物からなる群から選択された少なくとも１種であることが望ましい。
【００１３】
また、前記鉱物はアタパルジャイト、セピオライト及び活性アルミナからなる群から選択された少なくとも１種であることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が前記課題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、活性炭吸着材を鉱物からなるバインダでハニカム状に成形されたハニカム基材を先ず作製し、そのハニカム基材の表面に触媒として二酸化マンガン及びマンガン酸化物以外の金属酸化物（以下、マンガン酸化物以外の金属酸化物を金属酸化物という）を無機バインダにより担持させることにより、容易に製造することができ、脱臭効果及び強度が優れた脱臭材を得ることができることを見出した。
【００１５】
以下、本発明に係る脱臭材に含有される化学成分及びその組成限定理由について説明する。
【００１６】
活性炭吸着材の含有量：１５乃至８０重量％
活性炭吸着材の含有量が１５重量％未満であると、トリメチルアミン等の吸着材により除去される悪臭に対する悪臭除去性能が低下しやすくなる。一方、活性炭吸着材の含有量が８０重量％を超えると、相対的にバインダである鉱物の含有量が少なくなり、強度が低下すると共に、粉化しやすくなる。また、悪臭除去性能はそれ以上向上せず、無駄である。従って、活性炭吸着材の含有量は１５乃至８０重量％であることが好ましい。
【００１７】
鉱物の含有量：２０乃至８５重量％
鉱物は活性炭吸着材を結合させてハニカム形状に成形するためのバインダとなる成分である。鉱物の含有量が２０重量％未満であると、必要とされる強度が不足することがある。一方、鉱物の含有量が８５重量％を超えると、悪臭除去性能が不足することがある。また、強度はそれ以上向上せず、無駄である。従って、鉱物の含有量は２０乃至８５重量％であることが好ましい。
【００１８】
鉱物としては、例えばアタパルジャイト、セピオライト、活性アルミナ又はこれらを混合したものが使用される。
【００１９】
二酸化マンガンの含有量：０．４乃至８重量％
二酸化マンガンは触媒として、メチルメルカプタン等を分解する成分である。二酸化マンガンの含有量が０．４重量％未満であると、この触媒として悪臭を分解する効果が不足することがある。一方、二酸化マンガンの含有量が８重量％を超えても、悪臭除去性能はそれ以上向上せず、無駄である。従って、二酸化マンガンの含有量は０．４乃至８重量％であることが好ましい。
【００２０】
金属酸化物の含有量：０．４乃至８重量％
金属酸化物も触媒として、メチルメルカプタン等を分解する成分である。二酸化マンガン以外の金属酸化物の含有量が０．４重量％未満であると、この触媒として悪臭を分解する効果が不足することがある。一方、金属酸化物の含有量が８重量％を超えても、悪臭除去性能はそれ以上向上せず、無駄である。従って、金属酸化物の含有量は０．４乃至８重量％であることが好ましい。
【００２１】
金属酸化物としては、例えば銅酸化物、鉄酸化物、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、バナジウム酸化物、白金酸化物、金酸化物又はこれらを混合したものが使用される。
【００２２】
（無機バインダの含有量Ｃ ₁ ）／（二酸化マンガンの含有量Ｃ ₂ ＋金属酸化物の含有量Ｃ ₃ ）：０．０５乃至０．９
無機バインダはハニカム基材の表面で二酸化マンガン及び金属酸化物を担持する成分である。（無機バインダの含有量Ｃ₁）／（二酸化マンガンの含有量Ｃ₂＋金属酸化物の含有量Ｃ₃）が０．０５未満であると、二酸化マンガン及び金属酸化物がハニカム基材から剥離してしまう。一方、Ｃ₁／（Ｃ₂＋Ｃ₃）が０．９を超えると、無機バインダが触媒の表面を覆って悪臭除去性能が不足することがある。従って、（無機バインダの含有量Ｃ₁）／（二酸化マンガンの含有量Ｃ₂＋金属酸化物の含有量Ｃ₃）は０．０５乃至０．９であることが好ましい。
【００２３】
無機バインダとしては、例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂又はその双方の無機物を主成分とするものが使用される。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００２５】
第１実施例
先ず、活性炭吸着材及び鉱物からなるハニカム基材に二酸化マンガン及びマンガン酸化物以外の金属酸化物を無機バインダにより担持させることにより、下記表１に示す組成を有する脱臭材を作製した。以下、ハニカム基材に担持される二酸化マンガン、金属酸化物及び無機バインダを担持物という。
【００２６】
【表１】

【００２７】
次に、各実施例及び比較例について、脱臭効率、圧縮強度及び担持物の剥離性を評価した。
【００２８】
図３は圧縮強度σの測定方法を示す模式図である。圧縮強度の測定方法については、図３に示すように、ハニカム成形された横が２０ｍｍ、縦が２０ｍｍ、厚さが１０ｍｍのサンプル１を使用し、通気方向に荷重を印加して、サンプル１が破壊するときのサンプルの断面積Ａ（ｃｍ²）に対する最大荷重Ｐ（ｋｇ）を測定した。そして、サンプル１の圧縮強度σを下記数式１により算出した。
【００２９】
【数１】
圧縮強度σ＝Ｐ／Ａ（ｋｇ／ｃｍ²）
【００３０】
図４は脱臭効率の測定方法を示す模式図である。試験材２１は、測定治具２２内にその内部のガスの流れに対して堰となるように設置される。この測定治具２２の一方の端部は悪臭ガスボンベに連結されており、この悪臭ガスボンベから濃度が１００ｐｐｍの悪臭ガスが流量を１．７リットル／分として測定治具２２の一端部に供給され、他端部から排出される。この場合に、測定治具２２におけるガス入口濃度測定点Ａで悪臭ガスの入り口濃度が測定され、試験材２１を通過して脱臭されたガスの濃度が出口濃度測定点Ｂにて測定される。そして、このように測定された入口濃度及び出口濃度を下記数式２に代入することにより、脱臭効率を評価した。なお、第１実施例においては、悪臭ガスを供給してから３０分間経過した後の脱臭効率を評価した。
【００３１】
【数２】
脱臭効率＝（１−出口濃度／入口濃度）×１００（％）
【００３２】
担持物の剥離性の評価方法としては、重量が１１ｇの各実施例及び比較例の脱臭材を約１０ｍｍの高さから３回樹脂板に落下させることにより、脱臭材からの担持物の剥離量を測定した。そして、剥離量が１００ｍｇ未満であるものを○、剥離量が１００ｍｇ以上であるものを×として評価した。これらの結果を下記表２に示す。
【００３３】
【表２】

【００３４】
上記表２に示すように、実施例１乃至３においては、適切な成分を有するので、脱臭効率、圧縮強度及び担持物の剥離性が優れている。
【００３５】
一方、比較例８においては、活性炭の含有量が本発明範囲の上限を超えており、鉱物の含有量が本発明範囲の下限未満であるので、圧縮強度が低く輸送中に割れることがある。また、実施例と比して、あまり脱臭効率が向上しておらず、活性炭が無駄となっている。比較例９においては、活性炭の含有量が本発明範囲の下限未満であり、鉱物の含有量が本発明の上限を超えているので、トリメチルアミンに対する脱臭効率が低い。また、実施例と比して、あまり圧縮強度が向上しておらず、鉱物が無駄となっている。
【００３６】
比較例１０においては、二酸化マンガンの含有量が本発明範囲の上限を超えているので、実施例と比して、メチルメルカプタンに対する脱臭効率があまり向上しておらず、二酸化マンガンが無駄となっている。一方、比較例１１では、二酸化マンガンの含有量が本発明範囲の下限未満であるので、メチルメルカプタンに対する脱臭効率が低い。
【００３７】
比較例１２においては、金属酸化物の含有量が本発明範囲の上限を超えているので、実施例と比して、メチルメルカプタンに対する脱臭効率があまり向上しておらず、金属酸化物が無駄となっている。一方、比較例１３では、金属酸化物の含有量が本発明範囲の下限未満であるので、メチルメルカプタンに対する脱臭効率が低い。
【００３８】
比較例１４においては、無機バインダの含有量が本発明範囲の上限を超えているので、二酸化マンガン及び金属酸化物の表面を覆ってしまいメチルメルカプタンに対する脱臭効率が低い。一方、比較例１５では、無機バインダの含有量が本発明範囲の下限未満であるので、担持物の剥離量が多い。
【００３９】
第２実施例
先ず、活性炭吸着材、アタパルジャイト及び活性アルミナを含有するハニカム基材を作製した。そして、無機バインダとしてＳｉＯ₂を、金属酸化物としてＣｕＯを使用して、二酸化マンガンを含有する担持物を作製した。なお、この担持物中のＳｉＯ₂の含有量は３０重量％である。この担持物をハニカム基材に担持させることにより、下記表３に示す組成を有する本発明の実施例に係る脱臭材（実施例４）を作製した。
【００４０】
【表３】

【００４１】
次に、比較例２０として活性炭吸着材のみからなる脱臭材を作製して、実施例４及び比較例２０の圧縮強度を第１実施例と同様にして測定した。この結果を下記表４に示す。
【００４２】
【表４】

【００４３】
上記表４に示すように、実施例４においては、ハニカム基材中の鉱物であるアタパルジャイト及び活性アルミナが無機バインダの効果を有しており、圧縮強度σが高い。
【００４４】
一方、比較例２０においては、活性炭吸着材のみであり無機バインダを含有していないので、圧縮強度σが低い。
【００４５】
第３実施例
先ず、担持物中の無機バインダの含有量が２０重量％の脱臭材（実施例５）及び５重量％の脱臭材（実施例６）を作製した。そして、重量が１１ｇの実施例４乃至６の脱臭材を約１０ｍｍの高さから３回樹脂板に落下させることにより、脱臭材からの粉落ち量を測定した。この結果を下記表５に示す。なお、表５中のＣ₁／（Ｃ₂＋Ｃ₃）は、（無機バインダの含有量Ｃ₁）／（二酸化マンガンの含有量Ｃ₂＋金属酸化物の含有量Ｃ₃）の値を示している。
【００４６】
【表５】

【００４７】
上記表５に示すように、実施例４乃至６においては、無機バインダの含有量が本発明で規定した範囲内であるので、粉落ち量が少ない。
【００４８】
第４実施例
先ず、担持物中の無機バインダの含有量が５０重量％の脱臭材（比較例２１）を作製した。そして、実施例４及び比較例２１において、メチルメルカプタンの脱臭効率を第１実施例と同様にして測定した。なお、第４実施例においては、メチルメルカプタンを供給してから５、１０及び１５分間経過した後の脱臭効率を測定した。
【００４９】
【表６】

【００５０】
上記表６に示すように、実施例４においては、無機バインダの量が本発明で規定した範囲内にあるので、メチルメルカプタンを測定治具２２内に流入させてから１５分経過した後にも、脱臭効率が高い。
【００５１】
一方、比較例２１においては、無機バインダの量が本発明範囲の上限を超えているので、触媒表面を無機バインダが覆ってしまい、経過時間と共に脱臭効率が低下している。
【００５２】
第５実施例
先ず、１個（１１ｇ）当たり０．５６ｇの触媒を含有する本発明の実施例に係る脱臭材（実施例７）及び１個（１３ｇ）当たり２．１ｇの触媒を練り込んで成形した脱臭材（比較例２２）を作製した。そして、第４実施例と同様にして、実施例７及び比較例２２のメチルメルカプタンに対する脱臭効率を評価した。この結果を図１に示す。図１は横軸に時間をとり、縦軸にメチルメルカプタンの脱臭効率をとって両者の関係を示すグラフ図である。なお、図１において、■は実施例７の結果を示し、●は触媒を練り込んだ比較例２２の結果を示している。
【００５３】
図１に示すように、実施例７においては、ハニカム基材に触媒が無機バインダにより担持されているので、触媒が練り込まれた比較例２２と比して、少量の触媒によっても脱臭効率が高い。
【００５４】
第６実施例
本発明の実施例に係る脱臭材（実施例７）及び活性炭吸着材のみからなる脱臭材（比較例２３）について、第４及び第５実施例と同様にして、メチルメルカプタンに対する脱臭効率を評価した。この結果を図２に示す。図２は横軸に時間をとり、縦軸にメチルメルカプタンの脱臭効率をとって両者の関係を示すグラフ図である。なお、図２において、■は実施例７の結果を示し、●は活性炭のみからなる比較例２３の結果を示している。
【００５５】
図２に示すように、実施例７においては、脱臭触媒がハニカム基材に担持されているので、活性炭吸着材のみからなる比較例２３と比して、脱臭効率が極めて高い。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、活性炭吸着材がバインダでハニカム状に成形されたハニカム基材の表面に二酸化マンガン及びマンガン酸化物以外の金属酸化物を無機バインダにより担持させているので、悪臭を吸着すると共に、分解することができる。このため、多様な悪臭を効率よく除去することができる。また、金属酸化物を担持させるために高温で熱処理する必要がないので、簡単な工程で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】横軸に時間をとり、縦軸にメチルメルカプタンの脱臭効率をとって両者の関係を示すグラフ図である。
【図２】横軸に時間をとり、縦軸にメチルメルカプタンの脱臭効率をとって両者の関係を示すグラフ図である。
【図３】圧縮強度σの測定方法を示す模式図である。
【図４】脱臭効率の測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１；サンプル
２１；試験材
２２；測定治具

Claims

活性炭吸着材及び鉱物を有するハニカム基材の表面に、二酸化マンガン及びマンガン酸化物以外の金属酸化物が無機バインダにより担持されており、前記活性炭吸着材は前記ハニカム基材の全質量あたり１５乃至８０質量％であり、前記鉱物は前記ハニカム基材の全質量あたり２０乃至８５質量％であり、前記二酸化マンガンは、脱臭材全質量あたり０．４乃至８質量％であり、前記金属酸化物は、脱臭材全質量あたり０．４乃至８質量％であり、前記無機バインダの含有量をＣ ₁ 、前記二酸化マンガンの含有量をＣ ₂ 、前記金属酸化物の含有量をＣ ₃ としたとき、Ｃ ₁ ／（Ｃ ₂ ＋Ｃ ₃ ）が０．０５乃至０．９であることを特徴とする脱臭材。
前記無機バインダはＡｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂からなる群から選択された少なくとも１種の無機物を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の脱臭材。
前記金属酸化物は銅酸化物、鉄酸化物、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、バナジウム酸化物、白金酸化物及び金酸化物からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の脱臭材。
前記鉱物はアタパルジャイト、セピオライト及び活性アルミナからなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の脱臭材。