JPH0796175A - 吸着剤 - Google Patents

吸着剤

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JPH0796175A
JPH0796175A JP5242821A JP24282193A JPH0796175A JP H0796175 A JPH0796175 A JP H0796175A JP 5242821 A JP5242821 A JP 5242821A JP 24282193 A JP24282193 A JP 24282193A JP H0796175 A JPH0796175 A JP H0796175A
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JP
Japan
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adsorbent
apatite
gaseous pollutants
transition metal
adsorption
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JP5242821A
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English (en)
Inventor
Toru Tsuyoshi
徹 津吉
Koji Maeda
貢司 前田
Hiroshi Miura
比呂志 三浦
Senji Kasahara
泉司 笠原
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物等のガス
状汚染物質を効果的に除去する吸着剤を提供する。 【構成】1種又は2種以上の遷移金属を含有するアパタ
イト化合物からなる吸着剤

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガスに含まれる窒素
酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物等のガス状汚染物質を
除去する吸着剤に関するものであり、更に詳しくは排ガ
スからガス状汚染物質を除去するアパタイト系吸着剤に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、排ガスからガス状汚染物質を吸着
除去する方法として、活性炭を用いる方法やゼオライト
を用いる方法が知られている。活性炭は、かなり多くの
ガス状汚染物質を吸着除去できるが、一酸化炭素等の臨
界温度または沸点の低いガスを有効に吸着除去できな
い。さらに、活性炭は、高温で燃焼してしまうので、高
温に曝される場所では使用できないという問題点があっ
た。
【0003】またゼオライトは、一般に数オングストロ
ーム程度の細孔径を有する結晶性アルミノシリケート構
造であり、ガス吸着は、主にこのミクロ細孔の内部で行
われる。したがって、細孔径よりも大きな分子は吸着除
去できない。更に、細孔内は拡散速度が他の吸着剤と比
較して遅い為、空間速度が速い場合には吸着性能が著し
く低下する。また、高温水蒸気下では、ゼオライト構造
を保てないため、その様な雰囲気では使用できないとい
う問題点があった。
【0004】一方、アパタイトによるガス状汚染物質の
吸着除去は、ヒドロキシアパタイト(特開平3ー146
132号公報)等で提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】既述したように、アパ
タイトが、ガス状汚染物質を吸着する事は明らかである
が、従来の技術では、吸着量が十分でなく、また、使用
条件が限定される等の問題があった。本発明の目的は、
排ガスから排出される窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸
化物等のガス状汚染物質を効果的に除去する吸着剤を提
供するところにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
状況に鑑み、鋭意検討した結果、アパタイト化合物に1
種又は2種以上の遷移金属を含有させた吸着剤が、ガス
状汚染物質を効果的に吸着除去することを見いだし、本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、1種又
は2種以上の遷移金属を含有するアパタイト化合物であ
ることを特徴とするガス状汚染物質の吸着剤を提供する
ものである。
【0007】以下に、本発明を詳細に説明する。
【0008】上記アパタイトとは、一般式 M10-y・(HZO4y・(ZO46-y・X2-y (Mは1〜3価の陽イオン、Zは3〜7価の陽イオン、
Xは1〜3価の陰イオンを表す。また、yは0〜1の組
成範囲をとりうる。)で表される特有の構造を持つ化合
物であり、XRDによって容易に確認する事ができる。
また、アパタイトの代表的なものは、 M=Ca2+、Z=P5+、X=OH- であるヒドロキシアパタイトである。
【0009】本発明のアパタイト化合物のM、Z、X及
びyは特に限定されるものではない。
【0010】アパタイトは、種々の方法により合成でき
ることが知られているが、本発明におけるアパタイトの
製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、固相
反応法、水熱反応法、沈殿反応法、加水分解法等により
合成されたものが使用できる。
【0011】本発明のアパタイト系吸着剤は、1種又は
2種以上の遷移金属を含有することが必須であるが、M
の一部または全部が、1種または2種以上の遷移金属、
好ましくは周期律表の1B族及び/または8族から選ば
れた1種または2種以上の遷移金属、更に好ましくは、
銅、コバルト、ニッケル及び/または鉄から選ばれた1
種または2種以上の遷移金属である。
【0012】その含有方法は、特に限定されず、アパタ
イト合成時に上記遷移金属を存在させる方法、または合
成後に上記遷移金属を含有させる方法等が用いられる。
【0013】直接合成する方法としては、アパタイト製
造時の原料のM源の一部または全部として上記遷移金属
の化合物を用いて、例えば固相反応法、水熱反応法、沈
殿反応法等により合成することができる。具体的には、
例えば、燐酸カルシウム系のアパタイトに上記遷移金属
を含有させるには、固相反応法であれば、カルシウム
源、リン源および上記遷移金属のうち所望の金属源を所
定割合で混合し、水蒸気雰囲気下で1000℃以上で加
熱することにより本発明のアパタイト系吸着剤を得るこ
とができる。また、沈殿法であれば、カルシウム源を溶
解した水溶液、燐酸源を溶解した水溶液、および上記遷
移金属のうち所望の金属源を溶解した水溶液を塩基性ま
たは中性条件で混合することにより本発明のアパタイト
系吸着剤を得ることができる。混合する際の液温は、室
温〜90℃程度、液のpHは7〜11程度に保持し、数
十分〜数十時間程度熟成するとよい。燐酸カルシウム系
のアパタイト吸着剤の合成原料としては、一般に二燐酸
三カルシウム、燐酸水素カルシウム、水酸化カルシウ
ム、炭酸カルシウム等がカルシウム源として、燐酸、燐
酸水素アンモニウム等がリン源として用いられる。上記
遷移金属の化合物としては特に限定はされないが、該金
属の酢酸塩、炭酸塩、水酸化物、燐酸塩等が使用でき
る。
【0014】合成後に遷移金属を含有させる方法として
は、特に限定されるものではなく、例えば、イオン交換
法、含浸法などがあげられるが、好ましくは、イオン交
換法を用いると良い。
【0015】イオン交換の方法としては、アパタイトの
スラリーへ上記遷移金属の化合物を投入し撹拌する、ま
たは、上記遷移金属の化合物の溶液にアパタイトを投入
し撹拌する、等の一般的なイオン交換方法でよい。イオ
ン交換時の液温は、室温〜90℃程度でよく、処理時間
は数十分〜数十時間程度でよい。上記遷移金属の化合物
としては特に限定はされないが、該金属の酢酸塩、炭酸
塩、水酸化物、燐酸塩等が使用できる。
【0016】遷移金属の含有量は、特に限定するもので
はないが、0.5から10wt%含有したものが望まし
い。遷移金属の含有量が0.5wt%未満であると十分
な吸着性能が得られず、また10wt%を越えるとアパ
タイト構造が不安定となり、吸着剤の熱安定性が低下す
るだけではなく、吸着性能も低下する。
【0017】本発明において遷移金属を含有したアパタ
イトは、粉末のまま吸着剤として使用してもよいが、成
形しても一向に差し支えない。また、あらかじめ成形
し、その成形体に上記遷移金属をイオン交換操作で含有
させることもできる。
【0018】成形する場合その成形方法に特に制限はな
く、押出成形法、圧縮成形法、噴霧乾燥造粒法等を利用
すればよい。また、成形する場合、その機械的強度を向
上させるために、バインダーとして、粘土類、シリカ、
アルミナ、シリカーアルミナ等の金属酸化物、PVA等
の有機添加剤を加えても一向に差し支えない。
【0019】また、コージェライト製あるいは金属製等
のハニカム状基材にアパタイトをウォッシュコートして
用いることもできる。
【0020】本発明において、吸着除去の可能なガス状
汚染物質には特に制限はない。例えば、窒素酸化物、一
酸化炭素、硫黄酸化物、炭化水素等があげられるが、こ
のうち、窒素酸化物、一酸化炭素が吸着除去の可能なガ
ス状汚染物質として好ましい。
【0021】本発明においてガス状汚染物質の吸着処理
条件には特に制限はない。例えば、吸着処理温度は、数
百℃以下、好ましくは40℃以下で行えばよい。また、
吸着処理時のガス状汚染物質の濃度は、数十ppm以上
の濃度条件であれば一向に差し支えない。吸着圧力は、
10-4気圧の減圧から数十気圧の圧力条件であれば、ガ
ス状汚染物質の吸着除去ができる。また、吸着方法とし
ては、ガス状汚染物質を吸着剤の入った密閉容器内で吸
着除去する静的吸着法、またはガス状汚染物質を流通さ
せながら吸着除去する動的吸着法のどちらの方法を用い
ても一向に差し支えない。
【0022】本発明においては、吸着条件より圧力を低
下させる及び/または温度を上昇させることにより簡単
に吸着されたガス状汚染物質を除去することが可能であ
る。また、ガス状汚染物質が脱離したアパタイト吸着剤
は、再度ガス状汚染物質を吸着する吸着剤として使用で
きる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0024】実施例1<吸着剤1の調製> 酢酸カルシウム36.1gを350mlの蒸留水に溶解
した水溶液に、あらかじめ2.5%のアンモニア水を添
加してpH=8.5に調整した燐酸水素アンモニウム水
溶液(15.9g/250ml)を撹拌しながらゆっく
りと滴下した。得られたスラリーを60℃で2時間熟成
し、固液分離後、十分洗浄し、110℃で12時間乾燥
後、500℃で5時間空気焼成し、ヒドロキシアパタイ
トを得た。上記ヒドロキシアパタイト10gを0.1m
ol/リットルの酢酸銅水溶液に投入後、2.5%アン
モニア水を添加してpH=10.5に調整し、30℃で
20時間撹拌し、イオン交換操作を行った。この操作を
2回繰り返し、固液分離後、十分洗浄し、110℃で1
2時間乾燥後、吸着剤1とした。
【0025】この吸着剤の組成を化学分析で調べたとこ
ろ、Cu、PO4及びCaの含有量は、それぞれ2.8
3、56.5、37.3wt%であった。
【0026】実施例2<吸着剤2の調製> 酢酸銅水溶液の代わりに硝酸コバルト水溶液を用い、ア
ンモニア水によるpH調整を行わなかった以外は、実施
例1と同様にして、吸着剤2を得た。
【0027】この吸着剤の組成を化学分析で調べたとこ
ろ、Co、PO4及びCaの含有量は、それぞれ2.7
6、59.4、34.2wt%であった。
【0028】実施例3<吸着剤3の調製> 硝酸コバルト水溶液の代わりに硝酸ニッケル水溶液を用
いた以外は、実施例2と同様にして、吸着剤3を得た。
【0029】この吸着剤の組成を化学分析で調べたとこ
ろ、Ni、PO4及びCaの含有量は、それぞれ2.6
7、60.0、33.7wt%であった。
【0030】比較例1<吸着剤4の調製> 硝酸コバルト水溶液の代わりに硝酸バリウム水溶液を用
いた以外は、実施例2と同様にして、吸着剤4を得た。
【0031】この吸着剤の組成を化学分析で調べたとこ
ろ、Ba、PO4及びCaの含有量は、それぞれ9.7
9、42.8、42.3wt%であった。
【0032】比較例2<吸着剤5の調製> 市販のヒドロキシアパタイト(キシダ化学製)を吸着剤
5とした。
【0033】比較例3<吸着剤6の調製> 市販のヒドロキシアパタイト7.75gを0.18mo
l/リットルの硝酸バリウム水溶液に添加し、60℃で
20時間撹拌し、イオン交換操作を行った。この操作を
2回繰り返し、固液分離後、十分洗浄し、110℃で1
2時間乾燥後、吸着剤6とした。この吸着剤の組成を化
学分析で調べたところ、Ba、PO4及びCaの含有量
は、それぞれ3.05、41.7、50.2wt%であ
った。
【0034】実施例4<一酸化窒素吸着性能評価> 吸着剤を500℃で1時間真空排気処理後、降温し、2
5℃で0.4気圧の一酸化窒素を導入し、静的吸着法に
より、吸着剤に吸着した一酸化窒素量を測定した。その
結果を表1に示す。
【0035】実施例5<一酸化炭素吸着性能評価> 吸着剤を500℃で1時間真空排気処理後、降温し、2
5℃で0.4気圧の一酸化炭素を導入し、静的吸着法に
より、吸着剤に吸着した一酸化炭素量を測定した。その
結果を表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、排ガス中に含まれる酸
化窒素、一酸化炭素等のガス状汚染物質を吸着除去が可
能であるため、本発明は、工業的見地から極めて有意義
なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/50 53/81 53/56 53/62 B01D 53/34 129 A 135 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1種又は2種以上の遷移金属を含有するア
    パタイト化合物であることを特徴とするガス状汚染物質
    の吸着剤。
JP5242821A 1993-09-29 1993-09-29 吸着剤 Pending JPH0796175A (ja)

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JP5242821A JPH0796175A (ja) 1993-09-29 1993-09-29 吸着剤

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