JPS584303B2

JPS584303B2 - 一酸化炭素分析計の妨害ガス除去用フイルタ

Info

Publication number: JPS584303B2
Application number: JP51090913A
Authority: JP
Inventors: 金子康典; 小林郁夫; 鶴田邦弘; 牧正雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1976-07-29
Publication date: 1983-01-25
Also published as: JPS5316689A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は一酸化炭素分析計、とくに煙道ガスの測定器の
防害ガスによる分析誤差を無くするための妨害ガス除去
フィルタに関する。

一酸化炭素分析計として現在広く利用されている装置は
、大型のタイプでは、赤外線分光光度計、あるいはガス
クロマトグラフィーなどあるが、もう少し簡便なポータ
ブルなタイプとしては、ホプカライトまたは白金などの
触媒を用いて、一酸化炭素を接触酸化してその際の燃焼
熱を利用するもの、または、二酸化炭素に変えた後の熱
伝導率の変化を利用するもの、あるいは、吸収液の電気
抵抗の変化を利用するもの、その他、金属酸化物半導体
表面への一酸化炭素の吸着による表面電位の変化を利用
するものなどが知られている。

これらの方法は、とくに煙道ガスの測定用として、適用
する場合に、その電子構造、物性などの面で一酸化炭素
とその物理的、化学的性質が類似した一酸化窒素あるい
は二酸化窒素の著しい防害を受ける。

燃焼排ガスなどで１００ｐｐｍ度の一酸化炭素の測定を
目的とする場合、通常、この様な系では、１００ｐｐｍ
程度の窒素酸化物も共存するため、測定値は著しい妨害
を受け、全く測定不能の状態となってしまう。

そこで、この窒素酸化物ＮＯｘの妨害を避けるために、
ＮＯｘの除去のためのフィルタが必要となる。

この種のフィルタとして、従来は、乾式の方法としては
、活性炭、モレキュラーシープ、シリカゲルなどの吸着
剤を用いる方法、あるいは、湿式法として亜塩素酸アル
カリ水溶液、過マンガン酸アルカリ水溶液を用いる方法
などが種々試みられたが、いずれも多くの技術的問題を
含んでいて、実用化には至っていなかった。

先ず湿式法であるが、これは液を用いるため、分析機器
のポータブル性の特徴である持ち運びが容易であるとい
うメリットが失われてしまうことや、水溶液中でガスを
バブリングするため、非常に腐食性の強いミストが飛散
し、サンプリング流路を汚染するなどの問題があった。

また乾式法については、煙道排ガスのＮＯｘの大部分（
８０〜９０％以上）を占める一酸化窒素（Ｎｏ）が、ほ
とんど除去できず用をなさなかった。

一方では、両者の折衷案として、先の水溶液をエチレン
グリコールなどの湿潤剤と共に多孔質担体に含有させる
方法なども試みられたが、この構成のフィルタの場合、
初期性能は優れているが、その寿命が短く、頻繁にフィ
ルタの交換を実施しないといけないというメンテナンス
上の難点があった。

本発明のフィルタは、一酸化炭素分析計のガス吸引サン
プリング流路に設けるもので、当然妨害ガスの除去フィ
ルタとして用いるので、分析部の前流に設けられる。

分析計の種類によっては、水蒸気のトラップが必要であ
ったり、また当然、粉じんの除去装置を設けたりする訳
であるが、本発明のものは、化学吸収剤であるため、目
づまりによる性能劣化を防止する観点から、また吸湿し
て成分が溶解したりする懸念を防止する目的で、このフ
ィルタの前流路に、これらのフィルタを設けるのが良い
。

通常のポータブル型一酸化炭素分析計では、ガスサンプ
リング流量は０．１〜２ｌ／分程度であり、１００ｐｐ
ｍレベルのＮＯｘの処理の場合、５００ｍｌ程度の容量
のフィルタを用いて、２０００〜４００００時間の寿命
が得られる。

これは、使い捨てという形となるが、分析装置に用いる
フィルタとしては十分な長寿命である。

本発明のフィルタがＮＯｘを除去するのは、次の例のよ
うな化学吸着反応による。

１アルカリ存在下での亜塩素酸塩とＮＯとの反応４ＮＯ＋３ＮａＣｌＯ２＋４ＮａＯＨ→４ＮａＮＯ３＋
３ＮａＣｌ＋２Ｈ２Ｏ２過マンガン酸塩とＮＯとの反
応ＮＯ＋ＫＭｎＯ４→ＫＮＯ３＋ＭｎＯ２３アルカリとＮＯ２との反応２ＮＯ２＋Ｋ２ＣＯ３→ＫＮＯ３＋ＫＮＯ２＋ＣＯ２上
記の反応はいずれも液相反応であるが、本発明の場合に
は、混練造粒成型品の表面での固体−液体−気体が関係
する極めて複雑な化学反応によると考えられる。

本発明の特徴は、２種の組成物系を組合せて、煙道ガス
中に含まれ、一酸化炭素の分析の妨害となるＮＯｘをほ
ぼ完全に除去し、しかも一酸化炭素自体と反応しないこ
とである。

第１の組成物は、アルカリ金属の亜塩素酸塩又は過マン
ガン酸塩とアルカリ及びセメント材よりなる硬化物で構
成される。

この硬化物は水との混練物を造粒成型することによって
作ることができる。

亜塩素酸塩と過マンガン酸塩の比較では造粒性の優れて
いる前者の方が扱い易い。

アルカリとしては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）２などが適用できる。

このうちＣａ（ＯＨ）２はセメント材としての機能も有
し、特に亜塩素酸塩が分解した場合に生成するＣｌＯ２
を吸収固定するので、亜塩素酸塩との組合せに適してい
る。

セメント材としてはベントナイト、アルミナセメント、
アルミナゾル、シリカゾル、ケイソウ土、粘土、焼石こ
う（硫酸カルシウム）、ポルトランドセメント、リン酸
アルミニウム、カオリン、水ガラスなどを用いることが
できる。

第２の組成物は、亜塩素酸塩、過マンガン酸塩の代わり
に、粉末活性炭を用いたことを特徴とする。

アルカリおよびセメント材としては、第１の組成物と同
様のものが使用可能である。

第１の組成物は、とくにＮＯｘのうちのＮＯの除去能力
が優れている。

但し、酸化吸収法であるため、操作条件によっては、Ｎ
ＯをＮＯ２へ酸化するが、ＮＯ２が完全に吸収できずに
、排出される場合がある。

第２の組成物は、ＮＯ２の除去能力が優れており、ＮＯ
２をほぼ１００％除去する。

アルカリによるＮＯｘの吸収反応は、先きに示したＮＯ
２との反応の他にＮ２Ｏ３との反応があり、後者の方が
反応速度が速い。

一方活性炭はＮＯ２を還元してＮ２Ｏ３として吸着する
性質を有するので、ＮＯ２は活性炭に吸着されてＮ２Ｏ
３に変換され、これがアルカリに吸収されるので、ＮＯ
２が効率的に除去できるものと思われる。

この活性炭と組合せるアルカリとしては、吸収反応生成
物であるＣａ（ＮＯ２）２、Ｃａ（ＮＯ３）２など溶解
度の小さいＣａ（ＯＨ）２、Ｋ２ＣＯ３が好適である。

第１、第２の組成物の組合せ方としては、第１の組成物
の充填層をサンプリング流路の前流側に、第２の組成物
の充填層をその後流に設けるフィルタ構成をとる。

これによって一酸化炭素の分析の妨害となるＮＯ及びＮ
Ｏ２をほぼ完全に除去することができる。

また、第１の組成物中の亜塩素酸塩、過マンガン酸カリ
ウムは酸化剤であり、一方第２の組成物の活性炭は還元
剤であるから、両者が接触すると活性炭が燃焼し、場合
によっては爆発する危惧があるが、これらは別々に硬化
物としてあるので、そのような危惧はない。

次に本発明の実施例を説明する。

第１の組成物としてＮａＣｌＯ２とＣａ（ＯＨ）２とＣ
ａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏとを重量比で４／３／３の割合
で混合したもの、第２の組成物としてＫ２ＣＯ３とＣａ
（ＯＨ）２とＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏと活性炭粉末と
を重量比で３／３／２／２の割合で混合したものを原料
とし、それぞれ水と混練して柱状に押出成型し、乾燥し
て硬化させた後粉砕した４〜８メッシュの粒度のものを
用いた。

これらを５ｍｌづつ採取して直径２０ｍｍの円筒容器内
に、空気流に対して、前流に第１の組成物、後流に第２
の組成物を充填し、充填層温度を３１℃として、ここに
放熱器を通して冷却させた燃焼排ガスを導入して、フィ
ルタ層入口側および出口側で採取して、化学発光式のＮ
Ｏｘ分析計に導き、ＮＯｘ濃度を分析した。

また、この燃焼排ガスにボンベよりＮＯガスを添加して
、更に高濃度のガスを作成し、併せて、フィルタ出口側
のＮＯｘ濃度を分析した。

これらの実験結果を図に示す。図から分かる様に、相当
のＮＯｘの濃度範囲にわたり、ほぼ１００％に近いＮＯ
ｘ除去特性を示す。

ここで、ＮＯｘ発生源として用いた燃焼機器はストーブ
で、そのＮＯｘ濃度は２２．５ｐｐｍ、うちＮＯは１８
．２ｐｐｍであった。

この様な性能から、ポータブル型一酸化炭素分析計の妨
害ガス除去フィルタとして、本発明のものはほぼ完全に
ＮＯｘの妨害の影響を克服することができる。

尚、このフィルタの１つの特徴は、常温で完全に作用す
ることである。

但し亜塩素酸塩を用いる場合には、これが熱分解する懸
念がある。

ＮａＣｌ０２→ＮａＣｌ＋Ｏ２この分解反応の温度依存性はＮａＣｌＯ２／Ｃａ（ＯＨ
）２／ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏの比が４／３／３組成
物の場合、８０℃では１万時間は安定であることを確認
している。

通常使用で、フィルタ層温度が上昇するとしても、８０
℃を越えることはないと考えられるので、フィルタの使
い方としては、フィルタ充填層の面倒な温度コントロー
ルなどは、全く必要としないので極めて、簡便な流路構
成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例に用いたフィルタの種種のＮＯ
ｘ濃度に対するＮＯｘ除去率を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１一酸化炭素分析計のガスサンプリング流路に、アル
カリ金属の亜塩素酸塩もしくは過マンガン酸塩とアルカ
リ及びセメント材より構成された硬化物からなる第１の
組成物を充填するとともに、その後流にアルカリとセメ
ント材及び粉末活性炭より構成された硬化物からなる第
２の組成物を充填したことを特徴とする一酸化炭素分析
計の妨害ガス除去用フィルタ。２第１の組成物が亜塩素酸ナトリウムと水酸化カルシ
ウム及びセメント材からなり、第２の組成物のアルカリ
が炭酸カリウム及び水酸化カルシウムの群から選択され
たものである特許請求の範囲第１項記載の一酸化炭素分
析計の妨害ガス除去フィルタ。３第１及び第２の組成物のセメント材が硫酸カルシウ
ムである特許請求の範囲第２項記載の一酸化炭素分析計
の妨害ガス除去用フィルタ。