【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明はし尿処理場、下水処理場あるいはゴミ
処理場より発生する臭気ガス中からアンモニアお
よびアミン類などの塩基性ガスを選択的に吸着除
去する事が出来る脱臭用吸着剤に関する。従来、
これらの塩基性ガスの除去方法としては
水又は酸水溶液との気液接触による洗浄方法
触媒を用いての触媒酸化方式
活性白土、ゼオライト等を造粒して吸着剤と
する吸着方法
活性炭に不揮発性の酸を添着もしくは担持さ
せた添着炭、スルホン化炭を吸着剤とする吸着
方法
などが知られている。しかしながらこれらの方法
には一長一短があり、例えばの洗浄方法の場
合、被処理ガス中の塩基性ガス濃度が高い場合に
は除去率が高く有効であるが、塩基性ガス濃度が
低い場合には除去率が低下し、仕上げ用に吸着剤
の手助けをかりなければ完全脱臭が出来ないこと
がしばしば起こる。又、この洗浄方式の場合、多
量な排液を放出するために排液処理という二次的
な問題も生じる。
次にの触媒酸化方式の場合には、通常300℃
以上の高温下で触媒とガスを接触させるため、濃
度がかなり高い場合以外が燃料費が高くかかりす
ぎ、又排ガスにNOxを副成するため、二次公害を
引き起こす恐れもある。又、被処理ガス中に塩基
性ガスと共存する硫化水素、メチルメルカプタン
などのイオウ化合物により触媒が被毒され易く、
その結果触媒劣化を起こす欠点を有する。
の吸着剤を用いる吸着方法の場合は、元来活
性白土、ゼオライト等の塩基性ガスに対する吸着
容量は、それほど大きくないために、造粒物の吸
着剤の吸着量も十分に大きいとは言い難く、その
結果脱臭装置に充填した場合には吸着寿命が短か
く、吸着剤の交換頻度が多くなる欠点がある。
の添着炭、スルホン化炭などの吸着剤を用い
る吸着法の場合、被処理ガス中に共存する種々の
炭化水素を母体活性炭が同時に吸着するため、塩
基性ガスの除去能力が著しく低下する。
さらに活性炭は、相対湿度60%以上の被処理ガ
スの場合(例、下水処理場などの脱臭では相対斜
度は平均80%以上となる。)には、水分も併せて
吸着し、その結果吸着剤層の圧力損失が上昇し、
被処理ガス量(m3/min)が低下したり、添着し
ていた不揮発酸が活性炭の凝集水に溶出し、PH値
の低い酸水溶液を流出し、脱臭装置本体へ腐食な
どの影響を及ぼすという欠点も有する。
本発明者は、鋭意研究の結果、従来法の上記欠
点を克服し、吸着量が非常に大きく、かつ経済的
にも非常に安価な吸着剤を発明するに至つた。即
ち、本発明は従来技術からは吸着剤としての使用
の予測もつかないオキシ硫酸チタニウム
(TiOSO4)を用いることを特徴とする塩基性ガス
脱臭用吸着剤に関するものである。オキシ硫酸チ
タニウムは単独又は活性白土などの天然粘度鉱物
と一定比率で混合し、造粒成形して使用する。
本発明で使用するオキシ硫酸チタニウムは、チ
タンを含む原鉱石であるイルメナイトから硫酸法
で酸化チタンを製造する際にイルメナイトより不
純物の鉄分を硫酸鉄として取除いた後の中間生成
物を使用する方がより経済的である。造粒に用い
る結合剤は、酢酸ビニル、アクリル樹脂、スチレ
ンなどの単一又は混合エマルジヨン、ポリビニル
アルコール、カルボキシメチルセルロースナトリ
ウム、アルギン酸ナトリウムなどの水溶性結合
剤、メラミン樹脂、ユリア樹脂などのメチロール
化された熱硬化性樹脂を使用する。又、塩基性ガ
スとは、アンモニア及びアミン類を指し、例えば
メチルアミン、エチルアミンなどのモノアルキル
アミン類、ジメチルアミン、ジエチルアミンなど
のジアルキルアミン類、トリメチルアミン、トリ
エチルアミンなどのトリアルキルアミン類、メチ
レンジアミン、エチレンジアミンなどのアルキレ
ンジアミン類、メタノールアミン、エタノールア
ミンなどのヒドロキシアルキルアミン類などの1
分子に1個以上の窒素原子を有するアミン類を指
す。
本発明の吸着剤は吸着量が非常に大きいため、
使用量が従来のものに比べて極めて少量で良くか
つ、安価であるため塩基性ガス吸着単価が低くな
り、当分野に経済上画期的な効果をもたらすもの
である。
以下実施例および比較例をもつて本発明を詳細
に説明する。
実施例 1
硫酸チタニウムの粉末(300メツシユ以下)100
gに市販の酢酸ビニルエマルジヨン20gを均一に
混合してペースト状とし、これを造粒成形機でペ
レツト状に造粒し、80℃で2時間乾燥させ吸着剤
を得た。このものの8mlを内径10mmφのカラムに
充填し、アンモニア100ppmおよびトリメチルア
ミン50ppmを含有する被処理ガスを線速度30
cm/secで通過させ、吸着カラム出口でのアンモ
ニア1ppmおよびトリメチルアミン0.5ppmになる
まで吸着させ、吸着量を測定した結果、アンモニ
アに対しては5.2mol/およびトリメチルアミン
に対しては1.3mol/になつた。又、原材料単価
より算出したアンモニア1molあたりの吸着単価
は62.6円となつた。
吸着単価の計算根拠は下記の通りである。
The present invention relates to a deodorizing adsorbent that can selectively adsorb and remove basic gases such as ammonia and amines from odor gases generated from human waste treatment plants, sewage treatment plants, or garbage treatment plants. Conventionally,
Methods for removing these basic gases include: Cleaning method using gas-liquid contact with water or acid aqueous solution Catalytic oxidation method using a catalyst Adsorption method using granulated activated clay, zeolite, etc. as an adsorbent Non-volatile activated carbon Adsorption methods using impregnated charcoal or sulfonated charcoal as adsorbents are known. However, these methods have advantages and disadvantages; for example, the cleaning method has a high removal rate and is effective when the basic gas concentration in the gas to be treated is high, but it is effective when the basic gas concentration is low. It often happens that the deodorization rate is reduced and complete deodorization cannot be achieved without the aid of adsorbents for finishing. Moreover, in the case of this cleaning method, a secondary problem of waste liquid treatment occurs because a large amount of waste liquid is discharged. In the case of the following catalytic oxidation method, the temperature is usually 300℃.
Because the catalyst and gas are brought into contact at such high temperatures, fuel costs are too high unless the concentration is extremely high, and NO x is produced as a by-product in the exhaust gas, which may cause secondary pollution. In addition, the catalyst is easily poisoned by sulfur compounds such as hydrogen sulfide and methyl mercaptan that coexist with basic gas in the gas to be treated.
As a result, it has the disadvantage of causing catalyst deterioration. In the case of an adsorption method using an adsorbent, since the adsorption capacity of activated clay, zeolite, etc. for basic gases is not so large, it is difficult to say that the adsorption amount of the adsorbent of the granules is sufficiently large. As a result, when filled in a deodorizing device, the adsorption life is short and the adsorbent has to be replaced frequently. In the case of an adsorption method using an adsorbent such as impregnated carbon or sulfonated carbon, the base activated carbon simultaneously adsorbs various hydrocarbons coexisting in the gas to be treated, resulting in a significant decrease in basic gas removal ability. Furthermore, activated carbon also adsorbs moisture when the gas to be treated has a relative humidity of 60% or more (for example, in deodorizing a sewage treatment plant, the relative slope is 80% or more on average). The pressure drop in the agent layer increases,
The amount of gas to be treated (m 3 /min) decreases, the attached non-volatile acid dissolves into the activated carbon coagulation water, and an acid aqueous solution with a low PH value flows out, causing corrosion and other effects on the deodorizing device itself. It also has the disadvantage of As a result of intensive research, the present inventors have overcome the above-mentioned drawbacks of conventional methods and have invented an adsorbent that has a very large adsorption amount and is economically very inexpensive. That is, the present invention relates to an adsorbent for basic gas deodorization characterized by using titanium oxysulfate (TiOSO 4 ), which cannot be predicted to be used as an adsorbent based on the prior art. Titanium oxysulfate is used alone or mixed with a natural clay mineral such as activated clay in a certain ratio and granulated. The titanium oxysulfate used in the present invention is produced by using an intermediate product obtained by removing iron impurities from ilmenite as iron sulfate when producing titanium oxide using a sulfuric acid method from ilmenite, which is a raw ore containing titanium. is more economical. Binders used for granulation include single or mixed emulsions such as vinyl acetate, acrylic resin, and styrene, water-soluble binders such as polyvinyl alcohol, sodium carboxymethylcellulose, and sodium alginate, and methylolated binders such as melamine resin and urea resin. Use thermosetting resin. In addition, basic gas refers to ammonia and amines, such as monoalkylamines such as methylamine and ethylamine, dialkylamines such as dimethylamine and diethylamine, trialkylamines such as trimethylamine and triethylamine, methylene diamine, 1 such as alkylene diamines such as ethylenediamine, hydroxyalkylamines such as methanolamine and ethanolamine, etc.
Refers to amines having one or more nitrogen atoms in the molecule. Since the adsorbent of the present invention has a very large adsorption amount,
The amount used is extremely small compared to conventional ones, and since it is inexpensive, the basic gas adsorption unit cost is low, and it brings about an economical breakthrough effect in this field. The present invention will be explained in detail below using Examples and Comparative Examples. Example 1 Titanium sulfate powder (300 mesh or less) 100
g and 20 g of commercially available vinyl acetate emulsion were uniformly mixed to form a paste, which was granulated into pellets using a granulator and dried at 80° C. for 2 hours to obtain an adsorbent. Fill 8 ml of this material into a column with an inner diameter of 10 mmφ, and feed the gas to be treated containing 100 ppm of ammonia and 50 ppm of trimethylamine at a linear velocity of 30 mm.
cm/sec and adsorbed until ammonia was 1 ppm and trimethylamine was 0.5 ppm at the outlet of the adsorption column, and the amount of adsorption was measured, and the result was 5.2 mol/cm/sec for ammonia and 1.3 mol/cm/sec for trimethylamine. Ta. In addition, the adsorption unit price per 1 mol of ammonia calculated from the raw material unit price was 62.6 yen. The basis for calculating the adsorption unit price is as follows.
【表】
従つて、本願の吸着剤のKg当りの単価は427.27
円/Kgとなる。得られた吸着剤の嵩比重は0.761
であり、1Kgは1.314となるから、1あたり
の単価は325.17円/となる。
又、この吸着剤1当りのNH3吸着剤は
5.2mol/であるから、NH31mol当りの吸着単価
は325.17÷5.2=62.53円→62.6円となる。
実施例 2
硫酸チタニウムの粉末(300メツシユ以下)20
gと市販活性白土の粉末(300メツシユ以下)80
gを均一に混合し、次に市販のアクリルエマルジ
ヨン20gを均一に混合して実施例1と同様に吸着
剤を得た。
実施例1と同様にして8mlを10mmφのカラムに
充填し、アンモニア100ppmにてアンモニア吸着
量を測定した結果、0.96mol/であり、原材料
単価より算出したアンモニア1mol当りの吸着単
価は96.9円となる。
吸着単価の計算根拠は下記の通りである。[Table] Therefore, the unit price per kg of the adsorbent of the present application is 427.27
Yen/Kg. The bulk specific gravity of the obtained adsorbent is 0.761
Since 1 kg is 1.314, the unit price per unit is 325.17 yen/. Also, the NH 3 adsorbent per 1 adsorbent is
Since it is 5.2 mol/, the adsorption unit price per 1 mol of NH 3 is 325.17 ÷ 5.2 = 62.53 yen → 62.6 yen. Example 2 Titanium sulfate powder (300 mesh or less) 20
g and commercially available activated clay powder (300 mesh or less) 80
Then, 20 g of a commercially available acrylic emulsion was uniformly mixed to obtain an adsorbent in the same manner as in Example 1. In the same manner as in Example 1, 8 ml was packed into a 10 mmφ column and the ammonia adsorption amount was measured at 100 ppm of ammonia. The result was 0.96 mol/, and the adsorption unit price per 1 mol of ammonia calculated from the raw material unit price was 96.9 yen. . The basis for calculating the adsorption unit price is as follows.
【表】
従つて、本願の吸着剤のKg当りの単価は184.44
円となる。得られた吸着剤の嵩比重は0.504であ
り、1Kgは1.983となる。
従つて、吸着剤1当りの単価は93.01円/
となる。この吸着剤のNH3吸着量は0.96mol/
であるからNH31mol当りの吸着単価は93.01÷
0.96=96.88円→96.9円となる。
比較例 1
活性白土の粉末(300メツシユ以下)100gと実
施例1と同じ酢酸ビニルエマルジヨン20gを用
い、実施例同様吸着剤を作りアンモニアの吸着量
を測定した結果、0.23mol/であり原材料単価
より算出されたアンモニア1mol当りの吸着単価
は237.3円となる。
吸着単価の計算根拠は[Table] Therefore, the unit price per kg of the adsorbent of this application is 184.44
It becomes a yen. The bulk specific gravity of the obtained adsorbent is 0.504, and 1 kg is 1.983. Therefore, the unit price per adsorbent is 93.01 yen/
becomes. The amount of NH 3 adsorbed by this adsorbent is 0.96mol/
Therefore, the adsorption unit price per 1 mol of NH 3 is 93.01÷
0.96 = 96.88 yen → 96.9 yen. Comparative Example 1 Using 100 g of activated clay powder (300 mesh or less) and 20 g of the same vinyl acetate emulsion as in Example 1, an adsorbent was made in the same manner as in Example 1, and the amount of ammonia adsorbed was measured, and the result was 0.23 mol/unit price of raw materials. The adsorption unit price per 1 mol of ammonia calculated from this is 237.3 yen. The basis for calculating the adsorption unit price is
【表】
従つて、Kg当りの単価は130.91円/Kgとなる。
この吸着剤の嵩比重は0.417であり、1Kgは2.398
となる。
従つて、吸着剤1当りの単価は54.58円/
となる。この吸着剤のNH3吸着量は0.23mol/
であるからNH31モル当りの吸着単価は54.58÷
0.23=237.30円となる。
比較例 2
一般市販の造粒活性炭にリン酸を重量比で20%
となる様に添着し、乾燥後添着炭を得た。この添
着炭を実施例と同様にしてアンモニアの吸着量を
測定した結果0.86mol/であつた。原材料単価
より算出されたアンモニア1mol当りの吸着単価
は412.3円となる。
吸着単価の計算根拠は[Table] Therefore, the unit price per kg is 130.91 yen/Kg.
The bulk specific gravity of this adsorbent is 0.417, and 1 kg is 2.398
becomes. Therefore, the unit price per adsorbent is 54.58 yen/
becomes. The amount of NH 3 adsorbed by this adsorbent is 0.23mol/
Therefore, the adsorption unit price per mole of NH 3 is 54.58÷
0.23=237.30 yen. Comparative Example 2 Adding phosphoric acid to commercially available granulated activated carbon at a weight ratio of 20%
After drying, impregnated carbon was obtained. The amount of ammonia adsorbed on this impregnated carbon was measured in the same manner as in the example, and the result was 0.86 mol/. The adsorption unit price per 1 mol of ammonia calculated from the raw material unit price is 412.3 yen. The basis for calculating the adsorption unit price is
【表】
従つて、添着炭Kg当りの単価は449.92円/Kgと
なる。得られた吸着剤の嵩比重は0.788であり、
1Kgは1.269となり、吸着剤1当りの単価は
354.55円/となる。
この添着炭のNH3の吸着量は0.86mol/であ
るからNH31mol当りの吸着単価は354.55÷0.86=
412.27円→412.3円となる。[Table] Therefore, the unit price per kg of impregnated coal is 449.92 yen/kg. The bulk specific gravity of the obtained adsorbent was 0.788,
1Kg is 1.269, and the unit price per adsorbent is
It becomes 354.55 yen/. Since the adsorption amount of NH 3 in this impregnated carbon is 0.86 mol/, the adsorption unit price per 1 mol of NH 3 is 354.55÷0.86=
412.27 yen → 412.3 yen.