JP2003236372A - アンモニアガス用吸着剤、その製法およびそれを用いたガス中のアンモニアを除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、高濃度のアンモニアガスを
吸着できる新規なアンモニアガス用吸着剤、その製法お
よびそれを用いたガス中の高濃度アンモニアを除去する
する方法の提供。 【解決手段】 ヤシ殻活性炭に２価の銅化合物を担持さ
せたことを特徴とするアンモニアガス用吸着剤、その製
造方法およびそのアンモニアガス用吸着剤を充填した吸
着塔にアンモニア含有ガスを通すことを特徴とするガス
中のアンモニアを除去する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニアガス用
吸着剤、その製法およびそれを用いたガス中のアンモニ
アを除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場や畜産ふん尿処理場で発生す
る汚泥や畜産ふん尿をコンポスト化（堆肥化）するとき
には、多量のアンモニアガスが発生し、悪臭の原因とな
っている。このアンモニアガスを除去する手段として
は、（Ａ）スクラバーを用いた水による一過式物理的吸
収による除去方法すなわち水洗法、（Ｂ）スクラバーを
用いた酸（例えば塩酸や硫酸）水溶液による化学的吸収
による除去方法すなわち薬液洗浄法、（Ｃ）アンモニア
ガスの直火燃焼または低温触媒を用いた酸化分解法すな
わち燃焼法などが知られている。

【０００３】しかし、水洗法や薬液洗浄法では多量の水
が必要であるうえ、洗浄により発生した多量の廃液処理
が問題である。また燃焼法では窒素酸化物が発生するな
ど二次汚染の問題が発生する。これらの方法に換えて、
活性炭やゼオライトなどの市販吸着剤による吸着方法を
用いてはどうかという考え方もあるが、実際にはこれら
の吸着剤で吸着できるアンモニアガスの実用的濃度はせ
いぜい数ｐｐｍ程度であり、下水処理場や畜産ふん尿処
理場から発生する汚泥のコンポスト化（堆肥化）により
発生する５０ｐｐｍ以上、とくに８０ｐｐｍ以上の高濃
度アンモニアガスを処理することはできなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、高濃度のアンモニアガスを吸着できる新規なアンモ
ニアガス用吸着剤、その製法およびそれを用いたガス中
の高濃度アンモニアを除去する方法を提供する点にあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、ヤシ殻
活性炭に２価の銅化合物を担持させたことを特徴とする
アンモニアガス用吸着剤に関する。本発明の第２は、２
価の銅化合物を２価の銅としてヤシ殻活性炭１ｇ当り３
０〜６０ｍｇ、好ましくは４０〜６０ｍｇ担持させた請
求項１記載のアンモニアガス用吸着剤に関する。本発明
の第３は、２価の銅化合物水溶液にヤシ殻活性炭を１０
〜５０Ｗ／Ｖ％投入し、３０分間以上浸漬した後、水切
りし、乾燥することを特徴とする請求項１または２記載
のアンモニアガス用吸着剤の製造方法に関する。本発明
の第４は、請求項１または２記載のアンモニアガス用吸
着剤を充填した吸着塔にアンモニア含有ガスを通すこと
を特徴とするガス中のアンモニアを除去する方法に関す
る。本発明の第５は、アンモニア含有ガスが下水処理施
設や畜産ふん尿処理場などのコンポスト発酵槽から発生
するものである請求項４記載のガス中のアンモニアを除
去する方法に関する。本発明の第６は、アンモニア含有
ガスがアンモニア濃度５０ｐｐｍ、以上好ましくは８０
ｐｐｍ以上、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以上（２５
０ｐｐｍの場合でも有効）の高濃度のアンモニアを含有
するものである請求項４または５いずれか記載のガス中
のアンモニアを除去する方法に関する。

【０００６】前記２価の銅化合物をヤシ殻活性炭に担持
させると２価の銅は、下記のようにアンモニアと反応
し、テトラアンミン銅錯化合物に変化してアンモニアを
捕捉するするものと考えられる。

【化１】

【０００７】前記２価の銅化合物としては、塩化第２
銅、硫酸第２銅、ヨウ化第２銅、亜酸化第２銅、酸化第
２銅、炭酸第２銅、硝酸第２銅などの無機銅化合物や酢
酸第２銅のような有機銅化合物を挙げることができる。

【０００８】前記２価の銅化合物は、ヤシ殻活性炭１ｇ
当り３０〜６０ｍｇ、好ましくは４０〜６０ｍｇ担持さ
せる。ヤシ殻活性炭１ｇ当りに担持できる第２銅の量は
実質的に６０ｍｇが目一杯であり、２０重量％の塩化第
２銅水溶液を用いた表１の実験結果などから推定すると
第２銅の担持量は５０ｍｇ前後すなわち４０〜６０ｍｇ
程度がアンモニアガスの吸着量が多く、破過時間が長い
と考えられる。また、含浸の際のヤシ殻活性炭の添加量
は１０〜５０Ｗ／Ｖ％程度が含浸操作の作業性の点で好
ましい範囲である。

【０００９】担体としては、通常ゼオライトや活性炭な
どを思い浮かべるが、ゼオライトは吸湿性があるため、
湿ったガスを相手にするときは不適当であり、また非表
面積や平均細孔径などの物性面においても活性炭より劣
っている。本発明では活性炭のなかでもヤシ殻活性炭
（ヤシ殻破砕活性炭）を使用する。ヤシ殻活性炭は活性
炭のなかでもヨウ素、ＭＢ（メチレンブルー）、ベンゼ
ンなどの化学物質に対する吸着性に優れており、かつ、
本発明におけるアンモニアに対しても優れた吸着性を示
したので、本発明では担体としてとくにヤシ殻活性炭を
選択したものである。

【００１０】本発明の製造方法において、２価の銅化合
物をヤシ殻活性炭に含浸後、銅をヤシ殻活性炭に添着担
持させるためには、乾燥は重要な工程である。含浸工程
により活性炭細孔に吸着された水分の除去は、通常１０
０℃±１０℃程度の温度に保った乾燥機を用いて行う。
乾燥時間は通常１０〜１２時間を要する。

【００１１】ヤシ殻活性炭に２価の銅を担持するのに用
いる２価の銅化合物水溶液における２価の銅化合物の濃
度にとくに制限はないが通常５重量％以上飽和濃度以下
の水溶液を用いることができるが、作業効率などを考慮
すると１０〜３０重量％の濃度のものを使用することが
好ましい。この水溶液濃度に対応して担体に担持される
最高の担持量が決ってくるが、本発明ではアンモニアガ
スを吸着させるのが目的であるから、その破過時間
〔ｔ〕（ｈｒ）や破過吸着量〔ｑ〕（％）が大きいこと
こそ重要である。本発明においては、破過時間が１０時
間以上、好ましくは２０時間以上、とくに好ましくは２
５時間以上であり、破過吸着量は１．５％以上、好まし
くは２％以上、とくに好ましくは２．５％以上である。
なお、破過時間や破過吸着量とは、充填層に一定濃度の
被吸着物を流したとき、一定時間が経過するまでは流出
物中の被吸着物はほぼ一定の低い値に保たれるが、吸着
剤における吸着場所がほぼ満席になったと推測される時
間が経過した後は、急激に流出物中の被吸着物の量が増
大する。この点を破過点といい、その破過点に達するま
での時間が破過時間であり、破過点に達したときの流出
物中の被吸着物濃度が破過吸着量である。

【００１２】破過時間や破過吸着量を測定することによ
り、２価の銅化合物水溶液濃度とそれに含浸して得られ
たヤシ殻活性炭の性能を調べてみた。測定方法と測定条
件は以下に示す。

【００１３】測定条件 ガス流量 ：５４０リットル／時 ガス温度 ：２５℃ アンモニア濃度 ：１００ｐｐｍ ガス線速度 ：０．３ｍ／秒 充填厚さ ：１２８ｍｍ（充填量３８．４ｇ）

【００１４】測定装置は、図１に示す。

【００１５】測定方法は、図１に示す測定装置（吸着試
験装置）を用い、前記測定条件にしたがって、塩化第２
銅含浸炭（ヤシ殻活性炭）を充填した直径２５ｍｍ、高
さ３００ｍｍの吸着塔、１００ｐｐｍ濃度のアンモニア
含有ガス（圧縮エアーを恒温水槽に吹き込んで得られた
１００％湿度の空気とアンモニア標準ガスを混合して調
整する）を流量５４０リットル／時で流し、破過曲線を
画き、破過時間と破過吸着量を求めた。

【００１６】本発明のアンモニアガス用吸着剤を製造す
るのに用いる第２銅化合物水溶液の水溶液濃度がどの程
度が好適であるかを調べるため、５％破過時間とその吸
着量を前記測定装置により測定した。５％破過時間と
は、アンモニアの入口濃度１００ｐｐｍに対して、出口
濃度が５ｐｐｍになるまでの時間である。活性炭はいず
れもヤシ殻活性炭であり、第２銅化合物水溶液として
は、１０重量％塩化第２銅水溶液、２０重量％塩化第２
銅水溶液、３０重量％塩化第２銅水溶液をそれぞれ用
い、含浸時間は６０分、水温２５℃で実施した。その結
果、下記のデータが得られた。なお表中活性炭とはヤシ
殻活性炭を指す。

【００１７】

【表１】

【００１８】前記表からも明らかなように、２価の銅化
合物水溶液の濃度を高くしていくと、ある濃度までは、
２価の銅化合物を吸着したヤシ殻活性炭のアンモニア吸
着処理能力が向上するが、ある濃度に達するとほぼ飽和
状態になる。この目安は、２価の銅化合物水溶液濃度が
２０重量％辺りである。

【００１９】さらに塩化第２銅２０重量％水溶液を用い
てヤシ殻活性炭を含浸（含浸時間６０分、水溶液温度２
５℃）させて得られた本発明のアンモニアガス用吸着剤
の破過曲線と破過時間の関係を求めたのが図２における
黒丸で示すグラフである。なお白丸で示すグラフは、何
も含浸していないヤシ殻活性炭をアンモニアガス用吸着
剤として用いた場合の破過曲線と破過時間の関係を求め
たグラフである。なお、図２の縦軸のＣ／ＣＯにおける
ＣＯはアンモニア入口濃度（初濃度）であり、Ｃはアン
モニア出口濃度（流出濃度）を意味している。また、図
３はアンモニアの吸着量（ｇ／１００ｇ吸着剤）と時間
（ｈｒ）との関係を示すグラフであり、黒丸と白丸の関
係は図２の場合と同じである。

【００２０】つぎに、ヤシ殻活性炭に吸着している第２
銅がアンモニアの吸着によりどのように変化しているか
を調べる目的で、アンモニア吸着前とアンモニア吸着後
の塩化第２銅２０重量％水溶液で含浸処理（含浸時間６
０分、水溶液温度２５℃）したヤシ殻活性炭のそれぞれ
について、銅溶出試験を行った。その結果は表２に示す
とおりである。なお、溶出試験は、試験に供する吸着剤
各３ｇをそれぞれ１００ミリリットルの水と混合し、２
５℃で２０分間超音波処理し、水中に溶出した銅の濃度
を測定することにより行った。

【００２１】

【表２】

【００２２】前記表２に示すように、アンモニア吸着後
における銅の溶出濃度は１ｍｇ／リットルといったよう
にほんの僅かであり、９９．９％以上が銅錯化合物に変
化しており、脱着はおこらなかった。

【００２３】

【実施例】以下に実施例、比較例を挙げて本発明を説明
するのが、本発明はこれにより何ら限定されるものでは
ない。

【００２４】実施例１ ヤシ殻活性炭６００ｋｇを塩化第２銅の２０重量％水溶
液２ｍ^３（２０００リットル）に６０分、水温２５℃で
含浸処理する。含浸中はときどき撹拌する程度とした。
ついで水切り後、乾燥機内において１００℃で１２時間
乾燥し、本発明のアンモニアガス用吸着剤を得た。これ
を吸着塔に充填した。下水処理施設のコンポスト発酵槽
から発生する高濃度アンモニアガスを前記吸着塔へ、表
３の運転条件で通気し、表４に示す結果を得た。表４に
示すように、吸着塔出口のアンモニアガスは通気開始か
ら６ヶ月間、悪臭防止法に規定された限界臭気強度２．
５（１ｐｐｍ）以下の濃度を保持することができた。

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】比較例 表１における１０重量％塩化第２銅水溶液を用いたケー
スに代えて、１０重量％硫酸亜鉛水溶液または１０重量
％硫酸第２鉄水溶液を用いたケースについて、表１の測
定方法と同様にして５％破過時間（ｈｒ）と破過吸着量
（％）を求めた。その結果は表５に示すとおりである。

【００２８】

【表５】 以上の結果から、２価の銅化合物の選択的効果は明白で
ある。

【００２９】

【発明の効果】（１）本発明により、新規なアンモニア
ガス用吸着剤を提供できた。この新規なアンモニアガス
用吸着剤は５０ｐｐｍ、とくに１００ｐｐｍ前後の高濃
度アンモニア含有ガスに対しても６ヶ月程度吸着剤の交
換を必要としないで使用できるという極めて優れた性能
を示す。 （２）また、本発明の吸着剤は銅を含有するため吸着剤
に付着する微生物、たとえばカビの増殖を抑制できる。 （３）本発明の吸着剤を用いれば、吸着操作に必要な装
置は、吸着塔があればよく、運転管理も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における５％破過時間および５％破過吸
着量を求めるための試験装置を示す。

【図２】塩化第２銅の２０重量％水溶液を含浸したヤシ
殻活性炭による破過曲線を示すグラフであり、破過曲線
は５０時間（Ｃ／Ｃ_０＝０．８）で一定となり、吸着保
持量は４．４％であった。

【図３】図２に対応したアンモニア吸着量と時間の関係
を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 進藤 修 東京都豊島区東池袋１丁目７番12号 日産 ビル 扶桑ユニテック株式会社内 Ｆターム(参考） 4D002 AA13 AC10 BA04 CA07 DA11 DA14 DA16 DA17 DA23 DA41 DA61 DA70 GA01 GB02 4G066 AA05B AA05C AA37B BA36 CA29 DA02 FA12 FA21 FA37

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヤシ殻活性炭に２価の銅化合物を担持さ
   せたことを特徴とするアンモニアガス用吸着剤。
2. 【請求項２】 ２価の銅化合物を２価の銅としてヤシ殻
   活性炭１ｇ当り３０〜６０ｍｇ担持させた請求項１記載
   のアンモニアガス用吸着剤。
3. 【請求項３】 ２価の銅化合物水溶液にヤシ殻活性炭を
   １０〜５０Ｗ／Ｖ％投入し、３０分間以上浸漬した後、
   水切りし、乾燥することを特徴とする請求項１または２
   記載のアンモニアガス用吸着剤の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載のアンモニアガス
   用吸着剤を充填した吸着塔にアンモニア含有ガスを通す
   ことを特徴とするガス中のアンモニアを除去する方法。
5. 【請求項５】 アンモニア含有ガスがコンポスト発酵槽
   から発生するものである請求項４記載のガス中のアンモ
   ニアを除去する方法。
6. 【請求項６】 アンモニア含有ガスがアンモニア濃度５
   ０ｐｐｍ以上の高濃度のアンモニアを含有するものであ
   る請求項４または５いずれか記載のガス中のアンモニア
   を除去する方法。