JPH03293032A - 空気清浄力を有する組成物およびその製造方法 - Google Patents

空気清浄力を有する組成物およびその製造方法

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JPH03293032A
JPH03293032A JP2406147A JP40614790A JPH03293032A JP H03293032 A JPH03293032 A JP H03293032A JP 2406147 A JP2406147 A JP 2406147A JP 40614790 A JP40614790 A JP 40614790A JP H03293032 A JPH03293032 A JP H03293032A
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acid
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purifying power
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Yozo Takemura
竹村 洋三
Tamio Noda
多美夫 野田
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[0001]
【産業上の利用分野】
本発明は、NOxやSOxやOガス等の有毒ガス、NH
3をはじめとする窒素化合物系ガス、H2Sをはじめと
する硫黄化合物系ガス、アセトアルデヒドをはじめとす
るカルボキシル基系ガス、酢酸をはじめとするカルボン
酸系ガス等を含有する汚染空気を清浄化する空気清浄材
として、あるいは燃焼排ガス、有毒ガスの清浄材として
使用する事ができる組成物に関する。また本発明の組成
物は、食品鮮度保持剤としても使用することができる。 [0002]
【従来の技術】
空気中のNOxガスやSOxガスや03ガスは、呼吸器
疾患を起こすために低減することが望ましく、発生を防
止しあるいは低減するための各種の燃料装置やガス洗浄
装置や化学処理装置が用いられている。しかし汚染され
た空気から、簡易な設備を用いて、これ等の有害ガスを
効率よく除去する方法は、−膜化されていない。 [0003] また悪臭を伴う空気中の窒素化合物系ガスや硫黄化合物
系ガスは、活性炭を用いる吸着法や、他の香料を用いる
マスキング法や、臭気ガスを化学反応させる化学法で、
悪臭の処理が行われている。しかし従来の脱臭剤は、脱
臭力が短期間で劣化するという問題点がある。 [0004] 本発明者等は、金属と多塩基酸との反応生成物が空気清
浄化に極めて効果があることを発明して、先に特願平1
−280776号で特許出願した。 本発明者等は更に広範囲に亘って研究した結果、空気清
浄力を有する新たな組成物とその製造方法を見い出して
本発明をなすに至った。 [0005]
【発明が解決しようとする課題】
空気を清浄化するには、有害なNOxガスやSOxガス
や03ガスを除去することが可能で、同時に悪臭を伴う
カルボキシル基系ガス、カルボン酸系ガス、窒素化合物
系ガス、硫黄化合物系ガス等も除去することが可能な、
空気清浄材が望まれる。一方内燃機関の排ガス中に含ま
れる有毒ガスとか、化学プラント等で発生する悪臭、有
毒ガスを除去する吸収能力の大きい清浄材が望まれてい
る(本明細書では、これ等の有毒ガスもまた悪臭ガスも
除去できる性能を、空気清浄力と略記する)。また長期
間に亘って使用しても、強い空気清浄力を発揮する空気
清浄材が望まれる。 [0006]
【課題を解決するための手段および作用】本発明者等は
、Fe、Mn、Cr、Ni、Zn、AI、Cuから選ば
れる金属あルイはこれ等の金属の二種以上の混合粉ある
いはこれ等の二種以上の合金等(以下鉄等と略記する)
とタンニン酸とを反応させて大気中で乾燥させると、金
属とタンニン酸との反応生成物が、大気中の酸素と湿分
の下で、硫黄系化合物や窒素系化合物や低級脂肪酸や、
SOx、NOx、03.CO2,Co等の有毒ガスや悪
臭ガスと反応して空気清浄力を発揮することを見い出し
た。また、空気清浄に際して、金属と該反応生成物とを
共存させると、化学変化した反応生成物(老化反応生成
物)は大気中の酸素と湿分と更に反応して、空気清浄力
の強い反応生成物が再生されて、長期間に亘って使用し
ても強い空気清浄力を有する空気清浄材となることを見
い出した。 [0007] まな没食子酸もタンニン酸と同様の効果を発揮すること
を見い出した。 金属と反応生成物とが共存する効果は、金属と酸とを予
め反応させておき、その反応生成物を含む液に別の金属
を浸漬乾燥させあるいはその反応生成物を含む液を別の
金属に吹付は乾燥しても同等の効果が得られる。 [0008] 先に述べた特願平1−280776号は、アスコルビン
酸、クエン酸、酒石酸グルコン酸から選ばれる一または
二以上の酸を用いる。この際の空気清浄材は、例えば硫
化水素ガスを脱臭する際は、塩基の共存を好ましいとす
る空気清浄材であった。 しかしタンニン酸や没食子酸やこれ等を混合した酸を用
いた本発明の反応生成物は、塩基を共存させないでも、
例えば硫化水素ガスも充分に脱臭する。 [0009] アスコルビン酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸にタン
ニン酸や没食子酸を含有させた酸を用いて、これ等の酸
と、鉄等とを反応させると、タンニン酸や没食子酸やこ
れ等を混合した酸を単独で用いた場合と同様に、塩基を
共存させないでも、硫化水素ガスを含めた広範囲の有毒
ガスや悪臭ガスに対して、強い空気清浄力を発揮する。 この際にも金属を過量に用いて、反応生成物と金属とを
共存させると、長期間に亘って使用しても強い空気清浄
力を有する空気清浄材が得られる[0010] 混合した酸を用いた本発明の反応生成物は、酸を混合し
なくても、まずアスコルビン酸、クエン酸、酒石酸、グ
ルコン酸から選ばれる一または二以上の酸と金属とを反
応させ、大気中で一旦反応生成物を生成させた後、更に
タンニン酸または没食子酸に浸漬乾燥しあるいは吹付は
乾燥することによっても安定な反応生成物が得られる。 [0011] 本発明者等は、本発明の空気清浄材において、タンニン
酸や没食子酸は下記の如き作用を有すると想定している
。 本発明ではタンニン酸、およびまたは没食子酸、あるい
はタンニン酸、没食子酸の何れかあるいは両方を含有す
るアスコルビン酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸から
選ばれる一または二以上の酸を使用する。これ等の酸を
以下タンニン酸等と略記する。 [0012] 後で述べるが、本発明の組成物は鉄等にタンニン酸等を
接触させ、乾燥して製造する。この接触によって鉄等の
表面や結晶粒界は、タンニン酸等によって腐食されある
いは粒界腐食されて、微細な凹凸が生じ、その表面積が
拡大する。更に時間の経過と共に反応が進み亀裂が増加
し表面積が更に増大する。腐食された表面は、鉄等とタ
ンニン酸等との反応生成物(錯体中Fe2+に[OH]
が配位結合し、連鎖状となったものと想定される)で掩
われている。この際の反応生成物の構造は下記の化1の
如くに想定される。 [0013]
【化1】 [0014] 本発明の組成物は鉄等と反応生成物との接触表面積が広
いために、後で述べる鉄等と反応生成物との間の化学反
応は円滑に進行する。更に反応生成物が粒界に差し込み
アンカー効果を発揮し、反応生成物が脱落せず、鉄等に
密着しているので再生効果が発揮できる。Fe等をタン
ニン酸等と接触させる前にHCI。 H2SO4を添加して接触させるとこの効果はさらに良
くなる。 [0015] 本発明の空気清浄化機構を本発明者等は次のように想定
している。 ■、窒素化合物系ガス(例えばNH3)は鉄等の表面の
反応生成物に一次的に前記反応生成物中の金属イオンM
 に配位結合し、アンミン錯塩となる。 反応生成物干NH−+M  ((NH3)m■、吸着し
たNH3は、反応生成物直下の活性な鉄が触媒となり錯
塩中のOHイオンの一部及び大気中Oとアンミン錯塩中
のNH3が反応して0゜十NH3−N2+H20で反応
生成物が一部再生される。 ■、活性な鉄等が大気中の02、湿分のもとて還元剤と
して働き、タンニン酸等の酸化還元のサイクリック機構
が成立する。 老化タンニン酸等十金属還元−再生タンニン酸等■、再
生タンニン酸等は鉄等と大気中酸素、湿分、NOx、S
Ox、03等の酸化剤と反応し新しい反応生成物を作り
つつ有害ガスを分解し活性酸素を生成する。 再生タンニン酸等+(酸化剤、湿分)−新しい反応生成
物+S、N、十活性酸素■、カルボキシル基系ガス(例
えばアセトアルデヒド)、NH3,H2Sは活性酸素で
酸化分解される。 0+R−CHO,NHHS−+R−COOH(酢酸)、
N  S、H2O3′22・ ■、上記で生成した酢酸又はその他の低級脂肪酸は固定
される。 ■、HSの一部は酸化鉄等の触媒反応によって H2S
 +H5+S、  H3→H+Sの如くに分解析出する
。 [0016] 鉄等がある限り再生機構が作りあげられ、清浄化効果が
持続しつつ、タンニン酸等は金属の中心部に向かって腐
食反応を進めるため、ミクロ的に金属に腐食割れが進行
し、反応生成物の表面積は増大し長期に亘って空気の清
浄化効果が続くものと想定している。 [0017] 本発明で空気清浄力が優れて共存物は、鉄等を1gr原
子とした際のタンニン酸等の割合を0.005〜0.5
モルとする事によって得られる。タンニン酸等の割合が
0.005モル以下では反応生成物の量が不充分である
。また0、5モル以上の割合でタンニン酸等を用いると
、タンニン酸等が過剰なために、鉄等や反応生成物はタ
ンニン酸等に埋めこまれた状態となって、鉄等や反応生
成物の表面はタンニン酸によって覆われるが、このよう
な状態では空気清浄力が弱い。 [0018] 特にタンニン酸については天然から得られるものである
ので分子量の明確なものと分子量が不明確なものがある
が、分子量が不明確なものについては推定分子量として
350を使用して濃度計算すれば、はゾ目的とする効果
が得られる。 タンニン酸は、例えば製紙工業で発生するクラフト黒液
やニス・ピー廃液はタンニン酸を含有している。従って
クラフト黒液やニス・ピー廃液を用いた酸も本発明のタ
ンニン酸に含まれる。 [0019] 本発明で鉄等は、高純度なものは不必要で、通常の不純
物を含有するもの例えば通常の鋼やフェロマンガン等が
使用でき、また例えば鉄等の製造工程から回収される金
属の屑や粉末等を使用しても十分な効力を発揮する。 [0020] 請求項4は圧延や押出しや引抜き等の塑性加工によって
製造した鉄等、例えば鋼板や鋼線や鋼管や箔等を用いて
製造した空気清浄力を有する塑性物である。また塑性加
工によって製造したこれ等の成形品を更に二次加工した
二次加工品である、例えば網状物やハニカム状物やファ
イバー状物や微小片物を用いて製造した空気清浄力を有
する組成物である。これ等の鉄等にタンニン酸等を例え
ば塗着し乾燥して製造した空気清浄力を有する組成物は
、格別に成形加工を行わないで、空気清浄エレメントと
して使用できる。 [002月 請求項5は鉄等の粉末を用いて製造した、空気清浄力を
有する組成物である。 鉄等の粉末をタンニン酸等の溶液に浸漬し、取り出して
乾燥すると、この組成物が得られる。この組成物は粉末
状であるため、これに更に結合剤例えばラテックスを混
じて成形すると、粉末状の組成物よりなる、空気清浄力
を有する成形品となるが、本発明はこれを含む。また鉄
等の粉末に予め結合剤例えばラテックス等を混じて成形
し、その後でこの成形品にタンニン酸等を塗布し乾燥す
ると、空気清浄力を有する成形品が得られるが、本発明
はこれを含む。粉末を用いた成形体は、前記以外にも、
例えば非金属の担持体の表面にラテックス等を用いて粉
末を塗着させても得られるが、本発明の金属粉末を結合
剤を用いて成形した成形物には、これらの公知の粉末を
用いた成形物が含まれる。これ等の鉄等の粉末やその成
形品を用いた組成物は、表面積が大きく、多量の反応生
成物を共存させる事ができるために、好ましい。 [0022] 請求項6は、非金属のあるいは金属の担持体に、鉄等を
溶射あるいはメッキしたものを用いた、空気清浄力を有
する組成物である。非金属の担持体としては例えばセラ
ミックスや有機質多孔体例えばウレタンフオーム、有機
、無機繊維からなる不織布、紙等を用いる事ができる。 また金属の担持体としては、鉄等の金属の担持体でもよ
いし、鉄等と異なる材質の金属の担持体でもよい。この
際は溶射されあるいはメッキされた鉄等を、鉄等として
作用させる。この空気清浄力を有する組成物は、例えば
軽量であり、あるいは腐蝕に強−い。 [0023] 請求項7は、焼結して得られた鉄等を用いた組成物であ
る。焼結体の形状としては板状物や管状物や粒状物や中
空状物や塊状物等があるが、これ等の焼結体は例えばC
MC等を用いて鉄等の混線物を成形し、以後この混練し
た成形物を焼結する事によって容易に得られる。また、
本発明には三次元多孔体の焼結体が含まれるが、例えば
ウレタンフオームの骨格に鉄等とCMCとの混線物を塗
着し、これを焼結すると、ウレタンフオームは焼結の間
に熱分解して消失し、骨格に塗着した鉄等が焼結して、
三次元多孔体の焼結体が得られる。焼結体を用いた空気
清浄力を有する組成物は、例えば脱臭用エレメントとし
てそのま\使用できる。 また三次元多孔体の焼結体を用いた組成物は三次元に連
通孔を有しかつ連通孔の表面に反応生成物が配されてい
るため、格別に成形加工を行わないで、例えば空気清浄
用フィルターとして用いることができる。 [0024] 請求項8は、焼結体が気孔率を15%以上とした焼結体
の鉄等を用いた組成物である。焼結体の組織がミクロ空
孔やマクロ空孔が多いとその表面積が大きくなり多量の
反応生成物をその表面に形成する事ができる。鉄等の粉
末に例えばプラスチック屑の粉末を混じて、これをCM
Cと混練して成形し、その後焼結すると焼結に際してプ
ラスチック屑の粉末が熱分解して消失するが、熱分解し
て消失した跡や熱分解ガスの流路がミクロ空孔やマクロ
空孔となって、気孔率が15%以上の鉄等の焼結体を製
造することができる。 [0025] 請求項9は、粉状、箔状、ファイバー状の鉄等を、合成
繊維やガラス繊維や天然繊維やセルローズや炭素繊維か
ら選ばれる一または二以上と混合・接着して形成した不
織布を、鉄等として用いた組成物である。この際、粉状
、箔状、ファバー状の鉄等は、予めタンニン酸等に例え
ば浸漬し取出し乾燥して共存物としたものを不織布に成
形してもよいし、不織布に成形した後で不織布をタンニ
ン酸等に浸漬して取出し乾燥して共存物を生成させても
よい。不織布は取扱いが簡単な形状であるため、例えば
シート状の空気清浄用エレメントとして好ましい。 [0026] 請求項10は、請求項1〜請求項9の空気清浄力を有す
る組成物に更に水酸化鉄およびまたは硫化金属を共存せ
しめた組成物である。 本発明者等の実験によると、金属と水酸化鉄が共存する
と触媒作用によりH2Sの分解が起る。又金属と硫化金
属が共存すると触媒作用によりメチルメルカプタンが酸
化分解さねやすい事が判った。従って基本的脱臭能力の
ある請求項1〜9の組成物に水酸化鉄及び又は硫化金属
を共存させるとH2S、メルカプタンの除去能力が向上
する。 [0027] 水酸化鉄の共存させ方は、水酸化鉄又は水酸化アルカリ
例えばCa (OH)2 。 NaOH等と鉄塩例えばF e S OF e C12
を混合反応せしめた水酸化鉄含有物を4′ タンニン酸等に混合した液に金属を浸漬する事等によっ
て実施出来る。 [0028] 硫化金属の共存のさせ方としては例えば硫化鉄粉末をタ
ンニン酸等と金属を反応せしめた後、反応液が中性近く
なった後添加した液に、金属担持体を浸漬する事によっ
ても出来る。又金属とタンニン酸等との反応生成物と未
反応金属の共存物に例えば硫化鉄粉末を有機溶剤等と混
合吹付する事によってもできる。 [0029] 請求項11は、反応生成物を形成するに際して、濃度が
0.01〜5モルのタンニン酸等の水溶液を用いる。鉄
等はこの水溶液中に浸漬し、取り出し、乾燥して組成物
とし、あるいはこの水溶液を鉄等に吹きつけて乾燥し、
反応生成物を形成する。本発明者等の知見では、濃度が
0.01モル以下のタンニン酸等の水溶液では反応生成
物の生成速度が遅いため反応生成物の量が不十分となり
易い。また濃度が5モル以上の水溶液では、未反応のタ
ンニン酸等が多量に残り、反応生成物の表面が酸等で覆
われるために空気清浄力が低下し易い。 [0030]
【実施例1】 表1のNo1〜No6に示した金属を用い、その製造方
法の欄に記載の方法で、本発明の組成物を製造した。表
1のNo5は比較例で特願平1−280776号に記載
の銑鉄粉末をアスコルビン酸で処理し、固体塩基を配し
ない組成物である。また表1のNo6は比較例で汎用の
ヤシガラ活性炭の例である。 No1〜No6の組成物5grを、NH3濃度が500
ppmの容器内に装入し24時間放置し、各組成物のN
H3ガスの吸着量(重量%)を測定した。表1の1回目
吸着量、NH3欄にその結果を示した。その後これ等の
組成物の試料を大気中に5時間放置した。大気中に放置
した各試料を再度、NH3濃度が500ppmの容器内
に装入して24時間放置したがこの際のNH3ガスの吸
着量を表1の第[0031] *1:lOμ粉末を結合剤と混練しウレタンフオームに
塗着後焼結した三次元多孔体*2:タンニン酸は富士化
学工業■製、タンニン酸AL*3:アスコルビン酸は武
田薬品■製、■、−アスコルビン酸[0032] 表1の第1回目吸着量、H2S欄は、別途採取したNo
l〜No6の組成物5 grをH2S濃度が500pp
mの容器内に装入して24時間放置した際の、H2Sの
吸着量である。また表1の第2回目吸着量、H3欄は、
第1回目吸着量、H2S欄の測定に使用した各試料を大
気中に5時間放置し、その後再度H2S濃度が500 
p pmの容器内に装入して24時間放置した際のH2
Sの吸着量である。 [0033] 本発明のNol〜No4は、比較例No5に比べて、N
H3ガスに対しては時間等の空気清浄力を有するが、H
Sガスに対する空気清浄力が極めて犬きり)。尚N。 またNo6は第2回目吸着量はNH3ガスに対してもH
2Sガスに対してもOで、大気中に放置してもガス吸着
力が再生する事はない。一方Nol〜No5は大気中に
放置する事によりガス吸着力が再生し、第1回目吸着量
と略同量の吸着ガス量を第2回目吸着量で示した。 [0034]
【実施例2】 銑鉄粉末(平均10μ径)をCMCバインダーと水で混
練し、ウレタンフオームに添着した後1150℃で焼結
し鉄条孔体を作り、表2に示す薬液処理を実施した。 上記サンプルを図1に示した1m3密閉型脱臭テスト器
でテストしたところ、30分後の器内濃度は表3に示す
結果となり、サンプルB、Cはメチルメルカプタン除去
率が向上し、CはH2S除去率も向上した。 [0035]
【表2】 [0036] [0037]
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の空気清浄力を有する組成物は
、有害なNOxガスやSOxガスや03ガスを除去する
事が可能で、また悪臭を伴う窒素化合物系ガスや硫黄化
合物系ガスや低級脂肪酸を除去することもできる。 [0038] 本発明の空気清浄力を有する組成物は、長期間に亘って
使用しても、強い空気清浄力を発揮する。 [0039] 本発明の空気清浄力を有する組成物は、特願平1−28
0076号とは異なり固体塩基を配さないでも、H2S
ガス等に対して強い空気清浄力を有する。 [0040] 本発明者等の知見によると、本発明の空気清浄力を有す
る組成物は、食品鮮度保持力を併せ備えている。
【図面の簡単な説明】
【書類名】図面
【図1】

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Fe、Mn、Cr、Ni、Zn、Al、C
    uから選ばれる一または二以上の金属とタンニン酸およ
    び/または没食子酸との反応生成物が未反応の該金属と
    共存している共存物であることを特徴とする、空気清浄
    力を有する組成物。
  2. 【請求項2】Fe、Mn、Cr、Ni、Zn、Al、C
    uから選ばれる一または二以上の金属とアスコルビン酸
    、クエン酸、酒石酸、グルコン酸から選ばれる一または
    二以上でタンニン酸および/または没食子酸を含有する
    酸との反応生成物が、未反応の該金属と共存している共
    存物であることを特徴とする、空気清浄力を有する組成
    物。
  3. 【請求項3】共存物が、金属1gr原子に対して酸が0
    .005〜0.5モルで形成された共存物である、請求
    項1または2に記載の、空気清浄力を有する組成物。
  4. 【請求項4】金属が、塑性加工により成形した成形品あ
    るいは該成形品の二次加工品である、請求項1または2
    または3に記載の、空気清浄力を有する組成物。
  5. 【請求項5】金属が金属粉末または金属粉末を結合剤を
    用いて成形した成形物である、請求項1または2または
    3に記載の、空気清浄力を有する組成物。
  6. 【請求項6】金属が非金属のあるいは金属の担持体に溶
    射あるいはメッキされた金属である、請求項1または2
    または3に記載の、空気清浄力を有する組成物。
  7. 【請求項7】金属が、板状または管状または粒状または
    中空状または塊状の焼結体であり、あるいは三次元多孔
    体の焼結体である、請求項1または2または3に記載の
    、空気清浄力を有する組成物。
  8. 【請求項8】焼結体が、焼結に際してガスを発生する熱
    分解材を用いて気孔率を15%以上とした焼結体である
    、請求項7に記載の、空気清浄力を有する組成物。
  9. 【請求項9】金属が、合成繊維、ガラス繊維、天然繊維
    、セルローズ、炭素繊維から選ばれる一または二以上と
    混合・接着して不織布を形成している、粉状、箔状、フ
    ァイバー状の金属である、請求項1または2または3に
    記載の、空気清浄力を有する組成物。
  10. 【請求項10】共存物が、更に水酸化鉄およびまたは硫
    化金属を共存せしめた共存物である、請求項1または2
    または3または4または5または6または7または8ま
    たは9に記載の空気清浄力を有する組成物。
  11. 【請求項11】金属と金属および酸との反応生成物との
    共存が、濃度が0.01〜5モルの酸の水溶液に金属を
    浸漬し取り出し、あるいは水溶液を金属に吹きつけて、
    以後乾燥した共存である事を特徴とする、請求項1また
    は2または3または4または5または6または7または
    8または9または10に記載の、空気清浄力を有する組
    成物の製造方法。
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