JPH0568845A - ガス吸着・脱離制御方法 - Google Patents

ガス吸着・脱離制御方法

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JPH0568845A JP3262878A JP26287891A JPH0568845A JP H0568845 A JPH0568845 A JP H0568845A JP 3262878 A JP3262878 A JP 3262878A JP 26287891 A JP26287891 A JP 26287891A JP H0568845 A JPH0568845 A JP H0568845A
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玲司 相沢
Yutaka Hinuma
豊 肥沼
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 混合ガスのうちの特定成分の吸着効率を増大
させ、それ以外の成分の吸着効率を低減させる選択的吸
着を可能とする。また、吸着剤に吸着された２種類以上
のガス成分のうち特定成分のみを選択的に脱離させる。 【構成】 ２種類以上の混合ガスに対しマイクロ波照射
又は高周波電圧印加を行い、誘電損失係数の大きな成分
の吸着を抑制し、誘電損失係数の小さな成分を選択的に
吸着させる。また、吸着剤に吸着された２種類以上の混
合ガスに対しマイクロ波又は高周波電圧印加を行い、誘
電損失係数の大きな成分の吸着分子を直接励起して該成
分を選択的に脱離させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電損失を利用したガ
ス吸着・脱離制御方法に関し、詳しくは吸着法を用いた
ガス状成分の回収、濃縮、除去工程に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のガス吸着は、活性炭、シリカゲ
ル、アルミナ、ゼオライト等を吸着剤とし、固定層、移
動層、流動層等の装置を用いて行われている。吸着操作
は比較的低温かつガス濃度の高いところで行い、脱離再
生操作は高温あるいはガス濃度の低いところで行われて
いる。このように従来のガス吸着・脱離技術は、本質的
には、吸着質に対する吸着剤の選定と、温度、圧力
の制御とに基づいている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には以下のような問題点があった。すなわち、従
来技術では吸着質に対する吸着剤が選定されると、２成
分系以上の混合ガスの吸着において、操作中には温度、
圧力以外に吸着の選択性を変更することが出来ない。例
えば、フロンと水の共存する混合ガスをゼオライトに吸
着させる場合、温度と圧力（濃度）が決定するとそれぞ
れの吸着量が一義的に決まり変更することが出来ない。
これは、混合ガスのうちの特定成分（例えばフロン）の
除去を目的とする場合にその吸着効率が限定されるため
好ましくない。
【０００４】また、吸着剤がある吸着質単独に対して優
れた能力を有していても、共存する他の物質によって吸
着阻害が生じ、有効な利用が出来ないことがある。例え
ば、吸着剤としてゼオライトを用いた場合、低圧で活性
炭より多くフロンを吸着するが、ゼオライトは水の吸着
力が強いため、水が共存する系での低濃度フロンの吸着
効率が非常に低下する。
【０００５】さらに、温度、圧力による制御は、吸着、
脱離の効果が遅いという欠点がある。すなわち、温度、
圧力による制御を行った場合、吸着、脱離に要する推進
力は直接吸着分子に伝わらず、吸着ガス、脱離ガス、吸
着筒、吸着剤を通じて吸着分子に伝わるため、吸着、脱
離に遅延が生じる。
【０００６】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、混合ガスのうちの特定成分の吸着
効率を増大させるとともにそれ以外の成分の吸着効率を
低減させる選択的吸着が可能なガス吸着制御方法を提供
することを目的とする。
【０００７】また、本発明は、吸着剤に吸着された２種
類以上のガス成分のうちの一方を選択的に脱離させるガ
ス脱離制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】さらに、本発明は、吸着・脱離の速度・エ
ネルギー効率を向上させるガス脱離制御方法を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決すべく本
発明者らは鋭意検討を重ねた結果、混合ガスの各成分間
の誘電率の違いに着目し、マイクロ波照射あるいは高周
波電圧印加を行いながら各成分の吸着、脱離の状況の変
化を調べた結果、マイクロ波照射あるいは高周波電圧印
加をしない場合と比べ、吸着に関しては誘電損失係数の
大きな成分の吸着が抑制され、結果として誘電損失係数
の小さな成分の吸着が促進されること、及び脱離に関し
ては誘電損失係数の大きな成分が選択的に脱離されるこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１０】すなわち、本発明によれば、２種類以上の
混合ガスに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行
い、誘電損失係数の大きな成分の吸着を抑制することに
より、誘電損失係数の小さな成分を選択的に吸着させる
ことを特徴とするガス吸着制御方法が提供される。
【００１１】また、本発明によれば、吸着剤に吸着され
た２種類以上の混合ガスに対しマイクロ波照射又は高周
波電圧印加を行い、誘電損失係数の大きな成分の吸着分
子を直接励起して当該成分を脱離させることを特徴とす
るガス脱離制御方法が提供される。
【００１２】さらに、本発明によれば、吸着剤に吸着さ
れた誘電損失係数の大きなガスに対しマイクロ波照射又
は高周波電圧印加を行い、吸着分子を直接励起させるこ
とによって、効率的に脱離させることを特徴とするガス
脱離制御方法が提供される。
【００１３】誘電体（吸着分子）がマイクロ波が照射さ
れた雰囲気中あるいは高周波電圧が印加された雰囲気中
におかれると、摩擦損失が生じ次の式数１にしたがって
発熱する。
【００１４】
【数１】Ｐ＝0.556 × 10-10・ｆ・Ｅ2・ε・tan δ 上記の式において、Ｐは単位体積当りの吸収エネルギ
ー、ｆはマイクロ波あるいは高周波の周波数、Ｅは電界
の強さ、εは比誘電率、tan δは誘電体損失角である。
ε・tan δを誘電損失係数と呼ぶ。
【００１５】本発明は、マイクロ波照射あるいは高周波
電圧印加によって、吸着分子に直接エネルギーを作用さ
せ、上記の関係から誘電損失係数の大きな分子を励起さ
せ、その分子の吸着を抑制することにより誘電損失係数
の小さな分子を選択的に吸着させるものである。また、
吸収剤に吸着した吸着分子を直接励起させ、誘電損失係
数の大きな分子を選択的に脱離させるものである。
【００１６】本発明は吸着対象あるいは脱離対象とする
混合ガス中の各成分間に誘電損失係数の差があれば適用
可能であるが、その差が50倍以上のときに特に有効であ
る。また、照射あるいは印加するマイクロ波、高周波の
周波数は1MHz〜25GHzが好ましく、5MHz〜5GHzがより好
ましい。印加周波数の決定は半減深度（電波浸透性の尺
度）と誘電損失係数を基に行うことが出来る。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図１は本発
明の実施例において使用する装置の概念図である。図中
１は市販の電子レンジを利用したマイクロ波照射ボック
ス（2.45GHz,500W）、２は石英製吸着管、３は吸着剤で
NaY ゼオライトを使用している。４は吸着管２を取り囲
む冷却筒であり、この冷却筒４内には吸着剤３の温度を
一定に保つために冷媒（誘電損失係数の小さな液体）を
流してある。５、６はそれぞれ吸着ガスの入口及び出口
である。
【００１８】上記構成の装置を用い、マイクロ波を照射
しながらフロン−CFC113(1060ppm)と水(0.86%) の混合
ガスを500cc/minで流通させ、該混合ガスの吸着を25℃
で行った。続いてこれにより吸着したCFC113を500cc/mi
nのN2ガスを流通させながら5℃/minの速度で120℃まで
昇温する条件のもとで脱離させた。その結果を図２のＡ
として示す。また、比較のために、上記構成の装置を用
い、マイクロ波を照射しないで上記と同じ混合ガスの吸
着を25℃で行った後、吸着したCFC113を同様の条件で脱
離させた。その結果を図２のＢとして示す。Ａ及びＢの
いずれにおいても、横軸は流出時間（分）、縦軸は吸着
管の入口ガス濃度(1060ppm) を１としたときの出口ガス
濃度である。図２より、Ｂのマイクロ波を照射しないと
きは水分の影響でCFC113が殆ど吸着していないことが分
かり、Ａのマイクロ波を照射したときはCFC113の大きな
脱離ピークからCFC113の吸着が大きく促進されているこ
とが分かる。
【００１９】また、図１の装置を用い、50℃でCFC113(1
060ppm) と水（0.86%)の混合ガスを500cc/minで流通さ
せて混合ガスの吸着を行い、破過に達した後、さらに混
合ガスを流通させながら、マイクロ波の照射を行った。
その結果を図３に示す。図中ＣがCFC113の出口ガス濃度
（最大値が１となっている）、Ｄが水の出口ガス濃度
（最大値が１となっている）である。また、ｓ，ｓ’は
マイクロ波照射開始時点を示し、ｅ，ｅ’がマイクロ波
照射停止時点を示す。横軸は経過時間（分）である。マ
イクロ波を照射すると水の出口ガス濃度は上昇してい
る。この時、CFC113の出口ガス濃度は減少している。マ
イクロ波の照射を停止した直後付近はCFC113の出口濃度
が減少している。このことから、マイクロ波の照射によ
り、水の脱離が大きくなり、CFC113の吸着が促進されて
いることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ていることから、以下に記載されるような効果を奏す
る。 混合ガスのうちの特定成分の吸着効率を増大させると
ともにそれ以外の成分の吸着効率を低減させた選択的吸
着が可能となる。したがって、特定成分の回収を目的と
する場合に他の成分による吸着阻害が防止できる。この
ため、吸湿性が強かったゼオライト等を空気中の排ガス
処理等に使用出来る等、従来前処理工程を必要としてい
た系において前処理工程を不要とすることが出来る。 吸着剤に吸収されている２種類以上のガスのうち特定
の成分のみを選択的に脱離させることが可能となる。 吸着分子に直接吸着に要する推進力が伝わるので吸
着、脱離の効果が速い。 従来の吸着は、温度、圧力によってのみ制御されてい
たため、バルブの開閉など物理的操作を必要としていた
が、本発明によれば、電気的制御が可能となり、微妙な
操作が出来、操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に用いた装置の要部の概略図である。
【図２】本発明による選択的吸着の効果を示す図であ
る。
【図３】本発明による選択的脱離の効果を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ マイクロ波照射ボックス ２ 吸着管 ３ 吸着剤 ４ 冷却筒 ５ 吸着ガス入口 ６ 吸着ガス出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相沢 玲司 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 公害資源研究所内 (72)発明者 肥沼 豊 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 公害資源研究所内 (72)発明者 大内 日出夫 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 公害資源研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２種類以上の混合ガスに対しマイクロ波
    照射又は高周波電圧印加を行い、誘電損失係数の大きな
    成分の吸着を抑制することにより、誘電損失係数の小さ
    な成分を選択的に吸着させることを特徴とするガス吸着
    制御方法。
  2. 【請求項２】 吸着剤に吸着された２種類以上の混合ガ
    スに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行い、誘
    電損失係数の大きな成分の吸着分子を直接励起して当該
    成分を脱離させることを特徴とするガス脱離制御方法。
  3. 【請求項３】 吸着剤に吸着された誘電損失係数の大き
    なガスに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行
    い、吸着分子を直接励起させることによって、効率的に
    脱離させることを特徴とするガス脱離制御方法。
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