JPS6345859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、処理ガス中の被吸着成分たとえば溶
剤蒸気等を吸着除去する為の素子に関し、特に優
れた吸着性能を発揮すると共に、脱着再生により
優れた吸着性能を回復し得る吸着素子に関するも
のである。

処理ガス中の有害成分を除去する為の比較的新
しいタイプの吸着素子として、活性炭等の吸着性
素材を含有するシート状物を波状或はハネカム状
に形成し、これを多数積層してなる吸着素子が知
られている。この素子は処理ガスとの接触有効面
積が広く除去効率が優れており、且つ脱着・再生
処理が比較的簡単である等の利点を有している。

ところでこの吸着素子の再生は、加熱空気や加
熱窒素等の加熱ガス或は水蒸気によつて行なうの
が通例であり、特に脱着した成分を回収する場合
は主として水蒸気による脱着・再生が行なわれ
る。一方吸着性素材の吸着性能はその含水率に影
響される場合が多く、含水率が高い程吸着性能は
低下する。従つて吸着素子中の吸着性素材は極力
乾燥状態とし、且つ処理ガスの相対湿度も極力低
くして処理することが望まれる。ところがこれら
の条件を守り得たとしても前述の如き水蒸気再生
を行なうので、再生段階で吸着性素材の含水率が
高まり、吸着性能が大幅に低下する。従つて再生
後の吸着性能を実質的意味において回復させる為
には、脱着後吸着性素材中の水分を乾燥除去する
必要があり、再生の為の手間は極めて大きいもの
であつた。

本発明者等は前述の様な事情に着目し、吸着性
素材に対する水分の付着を可及的にに抑制すると
共に、仮に付着したとしても簡単に除去し得る様
にすれば、再生後の乾燥工程を簡略化若しくは省
略し得ると共に、未乾燥状態の処理ガスをそのま
ま供給した場合でも高い吸着性能が発揮できるで
あろうと考え、かかる着想を実現すべく鋭意研究
を進めてきた。その結果以下に示す吸着素子を使
用すれば上記の目的が見事に達成されることを知
り、茲に本発明の完成をみた。

即ち本発明に係る吸着素子の構成とは、吸着能
を有するシート状物を組合わせて多数の気体通路
を画成してなる吸着素子において、処理ガス接触
面に、珪酸アルカリ水溶液又は珪酸コロイド溶液
を付着・熱処理することによつて生成したシロキ
サン結合を有する高分子多孔皮膜を形成し、吸着
素子に対する水分の付着を抑制すると共に、付着
した水分を簡単に除去できる様にしたところに要
旨が存在する。

本発明において吸着能を有するシート状物と
は、粉状、粒状、繊維状等の吸着性素材を含有若
しくは付着させたシート状物で、吸着性素材の具
体例としては活性炭、活性アルミナ、シリカゲ
ル、ゼオライト、イオン交換樹脂、粘土系吸着材
等が挙げられる。これらのうち例えば繊維状活性
炭を用いて吸着性能を有するシート状物を得る為
の具体的手段としては、それ自身でシート状に形
成したり、或はパルプやアスベスト等の繊維状物
と共に混抄してシート状物に形成する方法が採用
される。また粉粒状の吸着性素材を使用する場合
は、パルプやアスベスト等の繊維状物と共に懸濁
して抄き込んだり或は予め作製したシート状物の
表面に付着させる方法等が採用される。このシー
ト状物を用いて吸着素子を製造する方法は、たと
えば第１，２図に示す如く、シート状物１を片面
段ボール成形機にかけて片面段ボール状シート物
２を作り、次いでこの波形頂面に接着剤を付着さ
せて第３図の如くロール状に巻き取り、或は第４
図の如く多数積層し、多数の気体通路を画成して
吸着素子とする。そしてこの素子３を使用するに
当つては、一方の開口部から処理ガスＧを流入さ
せて他端開口部から流出させるが、素子３内を通
過する過程で処理ガスＧ中の溶剤等は吸着性素材
に吸着される。尚処理ガスＧの種類や処理量等に
応じて波の形状、高さ及びピツチ並びにガスの通
過方向長さ等を適宜調整すれば、処理ガスＧ中の
有害成分をほぼ完全に除去することができる。

ところでこの種の吸着素子３では、吸着量が飽
和状態に達すると吸着性能は急激に低くなるか
ら、その後は脱着・再生を行なわねばならない
が、前述の如く脱着・再生に水蒸気等を使用する
と、吸着素子３の吸着能が大幅に低下する。しか
も従来の吸着素子３では処理段階でも処理ガスＧ
中の水分を吸収し、吸着性能がすみやかに低下す
る。

これに対し本発明の吸着素子では、処理ガスと
の接触面に後述の処理によつて形成したシロキサ
ン結合を有する高分子多孔皮膜が形成されてお
り、その撥水作用によつて吸着層に対する水分の
浸入を可及的に防止している。従つて水蒸気等で
再生処理した場合でも吸湿による吸着性能の低下
が起こらず、吸着成分の脱着によつてただちに高
い吸着性能が回復される。また処理ガスとして未
乾燥ガスを適用する場合でも水分の吸収が起こら
ないから、吸着性能の経時的低下速度は極めて緩
慢である。更に吸着素子はそれ自体撥水作用を有
しているから、水分を多少吸収した場合でも僅か
な加熱で簡単に除去することができ、再生処理を
著しく簡素化できる。

ところで吸着素子に前記撥水性皮膜を形成する
に当たつては、第３，４図の如く組み付けを終え
た吸着素子３、或はこの構成要素であるシート状
物１（第１図）や片面段ボール状シート物２（第
２図）を、珪酸アルカリ水溶液又は珪酸コロイド
溶液に含浸した後熱処理する、この方法であれ
ば、、吸着素子を構成するシート状物の層内部迄
前記溶液が浸透し、個々の吸着性素材の表面にポ
リシロキサン系の撥水性多孔皮膜が形成されるの
で極めて有効である。このときの含浸率は格別限
定されないが2.5〜50重量％の範囲が最も好まし
い。しかして2.5重量％未満では十分な撥水性が
発揮されず、一方50重量％を越えると撥水層が厚
くなりすぎて吸着性能が阻害される傾向がある。
また含浸後の熱処理温度は50℃以上好ましくは
100〜250℃の範囲がよく、熱処理温度が低すぎる
とシロキサン結合が不十分になつて十分な撥水性
が得られず、一方高すぎると特にパルプを基材と
する場合にこれを熱変質させる傾向があるので好
ましくない。

この合様に本発明の吸着素子は、その処理ガス
との接触面にポリシロキサン系の高分子多孔皮膜
を形成し、吸着面に撥水性を付与したところに最
大の特徴があり、その具体的な形状や構造、吸・
脱着手段等は何ら限定されず、この種の公知の吸
着素子及びそれらの改善素子のすべてに適用でき
る。またこの吸着素子が適用される処理装置の構
成も何ら制限されず、吸着と脱着・再生を連続的
且つ並行的に実施するタイプ、或は吸着と脱着・
再生を間欠的且つ交互に実施するタイプ等のすべ
てに適用できる。

たとえば第５図は後者のタイプを示す概略説明
図である。即ち第３，４図に示した様な吸着素子
（撥水処理されている）を内蔵する吸着ユニツト
Ａ、Ｂを並列に配置し、夫々のユニツトＡ、Ｂに
は排ガス管路４ａ，４ｂ、清浄化ガス管路５ａ，
５ｂ、脱着用蒸気管路６ａ，６ｂ及び脱着ガス管
路７ａ，７ｂを連結すると共に、上記各管路には
それらの管路を交互に切換えるための切換弁４
ｃ，５ｃ，６ｃ，７ｃを設ける。また脱着ガス管
路切換弁７ｃの後位には、たとえば脱着された溶
媒を蒸気から分離回収する為の分離装置ｃ等を所
望に応じて配置する。

有害成分を含む排ガスが排ガス管路４ａ、吸着
ユニツトＡ、清浄化ガス管路５ａを通つて吸着処
理されているとき、吸着ユニツトＢでは管路６ｂ
から送給される蒸気によつて脱着・再生が行なわ
れ、これらは切換弁４ｃ，５ｃ，６ｃ，７ｃの切
換えによつて交互に行なわれる。そして脱着ガス
管路７ｂからのガスは分離装置Ｃに送られ、この
部分で水蒸気から分離回収したり、或は分離装置
Ｃに代えて燃焼装置を配置し脱着された有害成分
を燃焼除去する。

従つて吸着ユニツトＡ，Ｂの吸着性能（吸着飽
和容量）に応じて、切換弁を周期的に切換えてや
れば、吸着と脱着・再生を連続的に実施すること
ができる。尚吸着ユニツトは２個に限らず３個以
上併用した場合でも同様に理解すればよく、更に
は１個の吸着ユニツトを用いて吸着と脱着・再生
を交互に実施することもできる。

本発明の吸着素子はたとえば上記の様な装置に
適用されるが、本発明の特徴はあくまでも吸着素
子の吸湿による性能劣化を防止するために撥水処
理を施した点にあるから、装置の形状、構造、
吸・脱着操作法等については公知の技術或は今後
開発されるであろうすべての技術が適用できる。

本発明は概略以上の様に構成されており、その
効果を要約すれば下記の通りである。

ポリシロキサン系の高分子多孔皮膜によつて
撥水性を付与しているから、再生ガスとして水
蒸気等を用いた場合でも吸着性能が殆んど低下
しない。また未乾燥状態の処理ガスを使用した
場合でも吸着性能の低下が起こらず、飽和吸着
容量に応じた吸着性能を確保することができ
る。

ポリシロキサン系皮膜は撥水性と共に優れた
耐熱性も保有しており、吸着素子の湿潤軟化を
防止すると共に熱劣化も抑制する。従つて繰り
返し使用回数即ち寿命を大幅に延長できる。

ポリシロキサン系皮膜は、吸着素子又はその
構成要素であるシート状物を珪酸コロイド溶液
等に含浸し熱処理することによつて簡単に形成
できるから、製造上の負担も少ない。

吸着素子の形状や構造は一切制限されないか
ら、この種のあらゆる吸着素子に不都合なく適
用できる。

次に本発明の実施例を示すが、下記は特許請求
の範囲に記載した実施態様と同様本発明を限定す
る性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿つて
適当に変更することも可能であり、それらはすべ
て本発明の範囲に含まれる。

実施例 １ セルロース繊維を前駆体とする活性炭素繊維70
重量部とアスベスト繊維30重量部及びごく少量の
ポリビニルアルコール繊維を混合し、通常の湿式
抄紙法で抄紙して、坪量50ｇ／m²、厚さ0.25mmの
活性炭素繊維含有紙を得た。この紙を用いて、ピ
ツチ3.1mm、波高さ2.0mmの片面段ボールシートを
作製した。これをシリカゾル20％水溶液中に10分
間浸漬した後水分を切り、140℃で10時間熱処理
して撥水処理を行なつた（無水珪酸の付着量：45
重量％）。

この段ボールシートを幅40cm、長さ45cmに切断
した後、200枚ずつを第４図の様に積層して２個
の吸着素子を得た（40cm×40cm×45cm）。この吸
着素子を夫々の吸着装置に充填し、第５図の要領
で並列に配置し、、交番吸・脱着処理を行なつた。
尚処理ガスとしては500ppmのトルエンを含む空
気を用い、積層体断面での速度1.5m／秒で一方
の槽に７分間流し、他方の槽には120℃の水蒸気
を４分間送給して再生を行なつた。また脱着され
たトルエンは分離器によつて凝縮水から分離回収
した。

この操作を繰り返しながら連続運転した結果、
処理ガス中のトルエン92％が吸着除去され、且つ
このトルエンは凝縮水から殆んど全て回収するこ
とができた。またこの処理を50時間継続して行な
つたが、処理効率の低下は殆んどみられなかつ
た。

比較例 １ シリカゾル処理を省略した他は実施例１と同様
にして吸着素子の作用及び吸・脱着試験を行なつ
た。その結果、初期には92％トルエンを除去でき
たが、経時的に除去効率が大幅に低下し５時間後
には75％、20時間後には50％まで低下することが
確認された。これは吸着素子が水蒸気による再生
処理で湿潤し、吸着性能が低下した為と思われ
る。しかも20時間運転した後の吸着素子は多量の
水分を吸収して軟弱になつており、形態保持性を
失ないかけていることが確認された。

実施例 ２ 実施例１で用いた活性炭素繊維含有片面段ボー
ルシートを、幅300mmで外径130mm、内径40mmに巻
き上げ、円筒状吸着素子を作製した。これを珪酸
ソーダの15％水溶液に15分間浸漬し、十分に水分
を切つた後140℃で10時間熱処理して撥水加工し
た。

この素子を吸着装置内に充填し、トルエン
150ppmを含む空気を空塔速度1.5m／秒で流して
トルエンを吸着除去する。そして素子の吸着能が
飽和した後、120℃の水蒸気を30分間流して脱着
再生を行なう。この吸・脱着処理を50回繰り返し
て行なつたが、吸着素子の形態変化は見られず、
また初期洩れは3ppm、吸着帯厚みは30cmと短く、
この吸着性能の経時的低下は殆んど認められなか
つた。

一方珪酸ソーダ処理を省略した他は上記と同様
にして吸・脱着試験を行なつたところ、５回繰り
返した時点で素子の水分吸着量は150％に達して
吸着帯厚みも正確に測定できず、また吸着性能も
吸着初期より30ppm以上の洩れがみられた。更に
この吸着素子の形態保持性も大幅に低下してお
り、僅かな外力で簡単に変形した。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は吸着素子の組み立て例を示す見取
り図、第４図は他の吸着素子を示す見取り図、第
５図は本発明の吸着素子を用いた吸・脱着処理法
を例示する説明図である。 １……シート状物、２……片面段ボールシート
物、３……吸着素子、Ａ，Ｂ……吸着ユニツト、
４ａ，４ｂ……排ガス管路、５ａ，５ｂ……清浄
化ガス管路、６ａ，６ｂ……脱着用蒸気管路、７
ａ，７ｂ……脱着ガス管路、４ｃ，５ｃ，６ｃ，
７ｃ……切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸着能を有するシート状物を組合わせて多数
   の気体通路を画成してなる吸着素子において、処
   理ガス接触面に珪酸アルカリ水溶液又は珪酸コロ
   イド溶液を付着・熱処理することによつて生成し
   たシロキサン結合含有高分子多孔皮膜を形成して
   なることを特徴とする吸・脱着性能の優れた吸着
   素子。