JPH08143310A - 粘土層間架橋体 - Google Patents
粘土層間架橋体Info
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- JPH08143310A JPH08143310A JP28624294A JP28624294A JPH08143310A JP H08143310 A JPH08143310 A JP H08143310A JP 28624294 A JP28624294 A JP 28624294A JP 28624294 A JP28624294 A JP 28624294A JP H08143310 A JPH08143310 A JP H08143310A
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】粘土層間架橋体において、各種物質、特に有機
物質の吸着特性を、顕著に向上させること。 【構成】層状ケイ酸塩1が支柱2によって架橋されてお
り、隣り合う支柱2間に細孔3が形成されている。層状
ケイ酸塩1の平均間隔aが6〜200オングストローム
である。平均間隔aを支柱の平均距離bで除した値が
0.1〜0.8(更に好ましくは0.2〜0.7、一層
好ましくは0.3〜0.6)である。細孔3に有機物質
を捕捉する場合は、支柱2が、光の照射時にこの有機物
質の分解を触媒する半導体材料からなることが好まし
い。また、粘土層間架橋体を、目的物質の存在を検出す
る検知管内に充填する充填剤として使用できる。
物質の吸着特性を、顕著に向上させること。 【構成】層状ケイ酸塩1が支柱2によって架橋されてお
り、隣り合う支柱2間に細孔3が形成されている。層状
ケイ酸塩1の平均間隔aが6〜200オングストローム
である。平均間隔aを支柱の平均距離bで除した値が
0.1〜0.8(更に好ましくは0.2〜0.7、一層
好ましくは0.3〜0.6)である。細孔3に有機物質
を捕捉する場合は、支柱2が、光の照射時にこの有機物
質の分解を触媒する半導体材料からなることが好まし
い。また、粘土層間架橋体を、目的物質の存在を検出す
る検知管内に充填する充填剤として使用できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粘土層間架橋体に関す
るものである。
るものである。
【0002】
【従来の技術】粘土の二次元ケイ酸塩層は、厚さが分子
レベルであり、適度に剛直であるので、水に良く膨潤す
る粘土を使用し、ケイ酸塩層間に無機陽イオン等の支柱
を立て、この支柱の間に細孔(マイクロポア)を形成
し、粘土層間架橋体を作成している。具体的には、粘土
層間に多核の無機イオンを導入しており、まず前駆体と
なる多核金属水酸化物イオンを粘土層間にイオン交換に
よって挿入し、次いで余分な前駆体イオンを水洗によっ
て除去し、層状ケイ酸塩の間に取り込まれた前駆体イオ
ンを加熱によって脱水させ、酸化物支柱を形成する。
レベルであり、適度に剛直であるので、水に良く膨潤す
る粘土を使用し、ケイ酸塩層間に無機陽イオン等の支柱
を立て、この支柱の間に細孔(マイクロポア)を形成
し、粘土層間架橋体を作成している。具体的には、粘土
層間に多核の無機イオンを導入しており、まず前駆体と
なる多核金属水酸化物イオンを粘土層間にイオン交換に
よって挿入し、次いで余分な前駆体イオンを水洗によっ
て除去し、層状ケイ酸塩の間に取り込まれた前駆体イオ
ンを加熱によって脱水させ、酸化物支柱を形成する。
【0003】例えば、アルミナ架橋体においては、多核
水酸化アルミニウムイオン〔Al1 3 O4 (O
H)2 4 〕7 + を架橋前駆体イオンとして使用し、これ
を粘土の水分散液に加え、イオン交換を行う。この混合
物を加熱して前駆体イオンを脱水させると、層状ケイ酸
塩の底面間隔が約17オングストロームのアルミナ架橋
多孔体が得られる。層状ケイ酸塩の厚さは約9.6オン
グストロームであるから、アルミナ支柱の高さは約7〜
8オングストロームである。ジルコニア支柱を有する粘
土層間架橋体についても研究されている。
水酸化アルミニウムイオン〔Al1 3 O4 (O
H)2 4 〕7 + を架橋前駆体イオンとして使用し、これ
を粘土の水分散液に加え、イオン交換を行う。この混合
物を加熱して前駆体イオンを脱水させると、層状ケイ酸
塩の底面間隔が約17オングストロームのアルミナ架橋
多孔体が得られる。層状ケイ酸塩の厚さは約9.6オン
グストロームであるから、アルミナ支柱の高さは約7〜
8オングストロームである。ジルコニア支柱を有する粘
土層間架橋体についても研究されている。
【0004】この他、正に荷電したCr2 O3 やTiO
2 のようなゾル粒子を、層状ケイ酸塩の間に直接イオン
交換によって挿入することも知られており、これによっ
て、Ai2 O3 等からなる支柱を形成したときよりも、
層間距離が大きな架橋体を得ることができる。また、こ
のような粘土層間架橋体によって、例えば、窒素や1,
3,5─トリメチルベンゼン等の有機化合物を吸着しう
ることが知られており、このために新たなタイプの吸着
剤ないし分子ふるいとして注目されている(文献名「化
学総説」No.21、日本化学会、第39頁「層状ケイ
酸塩の層間架橋と細孔構造の設計」山中昭司)。
2 のようなゾル粒子を、層状ケイ酸塩の間に直接イオン
交換によって挿入することも知られており、これによっ
て、Ai2 O3 等からなる支柱を形成したときよりも、
層間距離が大きな架橋体を得ることができる。また、こ
のような粘土層間架橋体によって、例えば、窒素や1,
3,5─トリメチルベンゼン等の有機化合物を吸着しう
ることが知られており、このために新たなタイプの吸着
剤ないし分子ふるいとして注目されている(文献名「化
学総説」No.21、日本化学会、第39頁「層状ケイ
酸塩の層間架橋と細孔構造の設計」山中昭司)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、粘土層間
架橋体を、各種の吸着剤として、特に各種水処理や各種
排ガス処理に適用するために、研究を続けてきた。例え
ば、上水や家庭浄水では、トリハロメタン類を除去する
ことが必要であり、下水、産業排水処理分野では有機ハ
ロゲン系溶剤(トリクロロエチレン等や農薬類(シマジ
ン等)を除去する技術が望まれている。しかし、これら
の有機化合物類を効果的に低コストで吸着処理できるよ
うにするためには、多量の水から有機化合物類を高い効
率で吸着できる粘土層間架橋体を提供する必要がある。
架橋体を、各種の吸着剤として、特に各種水処理や各種
排ガス処理に適用するために、研究を続けてきた。例え
ば、上水や家庭浄水では、トリハロメタン類を除去する
ことが必要であり、下水、産業排水処理分野では有機ハ
ロゲン系溶剤(トリクロロエチレン等や農薬類(シマジ
ン等)を除去する技術が望まれている。しかし、これら
の有機化合物類を効果的に低コストで吸着処理できるよ
うにするためには、多量の水から有機化合物類を高い効
率で吸着できる粘土層間架橋体を提供する必要がある。
【0006】本発明の課題は、粘土層間架橋体におい
て、各種物質、特に有機物質の吸着特性を向上させるこ
とである。
て、各種物質、特に有機物質の吸着特性を向上させるこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る粘土層間架
橋体は、層状ケイ酸塩が支柱によって架橋されており、
隣り合う支柱間に細孔が形成されており、層状ケイ酸塩
の平均間隔が6〜200オングストロームであり、前記
平均間隔と前記支柱の平均距離との比が0.1〜0.8
であることを特徴とする。ただし、この比は、平均間隔
よりも支柱の平均距離の方が大きい場合には、平均間隔
を支柱の平均距離で除した値であり、支柱の平均距離よ
りも平均間隔の方が大きい場合には、支柱の平均距離を
平均間隔で除した値である。
橋体は、層状ケイ酸塩が支柱によって架橋されており、
隣り合う支柱間に細孔が形成されており、層状ケイ酸塩
の平均間隔が6〜200オングストロームであり、前記
平均間隔と前記支柱の平均距離との比が0.1〜0.8
であることを特徴とする。ただし、この比は、平均間隔
よりも支柱の平均距離の方が大きい場合には、平均間隔
を支柱の平均距離で除した値であり、支柱の平均距離よ
りも平均間隔の方が大きい場合には、支柱の平均距離を
平均間隔で除した値である。
【0008】
【作用】本発明者は、各種の粘土層間架橋体によって有
機物質を吸着する研究を続けていたが、この過程で、特
に、細孔の全体形状が重要であることを見いだした。即
ち、粘土層間架橋体の層状ケイ酸塩の間隔については、
ゼオライトよりも大きくできることが知られており、前
述したように研究が行われている。しかし、本発明者が
発見したところでは、こうした層状ケイ酸塩の間隔だけ
ではなく、有機化合物や蛋白質のように所定の分子骨格
を有する物質については、細孔全体の形状が重要であ
り、その吸着特性に大きな影響を及ぼしていた。
機物質を吸着する研究を続けていたが、この過程で、特
に、細孔の全体形状が重要であることを見いだした。即
ち、粘土層間架橋体の層状ケイ酸塩の間隔については、
ゼオライトよりも大きくできることが知られており、前
述したように研究が行われている。しかし、本発明者が
発見したところでは、こうした層状ケイ酸塩の間隔だけ
ではなく、有機化合物や蛋白質のように所定の分子骨格
を有する物質については、細孔全体の形状が重要であ
り、その吸着特性に大きな影響を及ぼしていた。
【0009】この点について、図面を参照しつつ、更に
説明する。図1(a)は、粘土層間架橋体の構成を模式
的に示す斜視図であり、図1(b)は、粘土層間架橋体
の一部分の断面を模式的に示す断面図である。層状ケイ
酸塩1は、所定間隔aを置いて、層状に積み重なってい
る。各層状ケイ酸塩の形状は、通常は図1(b)に示す
ように若干湾曲している。隣り合う層状ケイ酸塩1の間
に支柱2が挿入され、形成されており、層状ケイ酸塩1
と各支柱2の間にそれぞれ細孔3が形成されている。
説明する。図1(a)は、粘土層間架橋体の構成を模式
的に示す斜視図であり、図1(b)は、粘土層間架橋体
の一部分の断面を模式的に示す断面図である。層状ケイ
酸塩1は、所定間隔aを置いて、層状に積み重なってい
る。各層状ケイ酸塩の形状は、通常は図1(b)に示す
ように若干湾曲している。隣り合う層状ケイ酸塩1の間
に支柱2が挿入され、形成されており、層状ケイ酸塩1
と各支柱2の間にそれぞれ細孔3が形成されている。
【0010】本発明においては、層状ケイ酸塩の平均間
隔aと支柱の平均距離bとの比R(平均間隔a<支柱の
平均距離bの場合には、平均間隔を支柱の平均距離で除
した値a/bであり、支柱の平均距離b<平均間隔aの
場合には、支柱の平均距離bを平均間隔aで除した値b
/aである。)を0.1〜0.8とすることによって、
各種の構造分子、特に有機物質の吸着量を顕著に増大さ
せることに成功した。
隔aと支柱の平均距離bとの比R(平均間隔a<支柱の
平均距離bの場合には、平均間隔を支柱の平均距離で除
した値a/bであり、支柱の平均距離b<平均間隔aの
場合には、支柱の平均距離bを平均間隔aで除した値b
/aである。)を0.1〜0.8とすることによって、
各種の構造分子、特に有機物質の吸着量を顕著に増大さ
せることに成功した。
【0011】
【実施例】この観点から見て、上記の比率を0.2〜
0.7とすると更に吸着量が増大し、0.3〜0.6と
すると前記吸着量が、一層顕著に増大してくる。
0.7とすると更に吸着量が増大し、0.3〜0.6と
すると前記吸着量が、一層顕著に増大してくる。
【0012】また、層状ケイ酸塩の平均間隔aは、6〜
200オングストロームの間で変更することができる
が、これは吸着すべき物質の分子の寸法に応じて、変化
させることができる。しかし、一般的には、8〜100
オングストロームとするのが更に好ましい。
200オングストロームの間で変更することができる
が、これは吸着すべき物質の分子の寸法に応じて、変化
させることができる。しかし、一般的には、8〜100
オングストロームとするのが更に好ましい。
【0013】支柱の平均距離bは、6〜200オングス
トロームとすることが好ましく、8〜100オングスト
ロームとすることが更に好ましい。
トロームとすることが好ましく、8〜100オングスト
ロームとすることが更に好ましい。
【0014】層状ケイ酸塩の平均間隔aは、粉末X線回
折測定法によって、直接測定することができる。支柱の
平均距離bを測定するためには、粘土層間架橋体につい
て窒素の吸着等温線を測定し、細孔3の比表面積Sと細
孔3の容積Vとを測定する。そして、図1(c)に示す
ような理想的な直方体4を想定する。この直方体4は、
細孔3の全体形状を示すものである。そして、次の等式
から支柱の距離bの平均値を測定する。S、Vおよびa
が既知であるから、支柱の平均距離bを算出することが
できる。むろん、図1(c)のような理想的な直方体を
想定するのは、支柱の距離の平均値を算出するためであ
る。
折測定法によって、直接測定することができる。支柱の
平均距離bを測定するためには、粘土層間架橋体につい
て窒素の吸着等温線を測定し、細孔3の比表面積Sと細
孔3の容積Vとを測定する。そして、図1(c)に示す
ような理想的な直方体4を想定する。この直方体4は、
細孔3の全体形状を示すものである。そして、次の等式
から支柱の距離bの平均値を測定する。S、Vおよびa
が既知であるから、支柱の平均距離bを算出することが
できる。むろん、図1(c)のような理想的な直方体を
想定するのは、支柱の距離の平均値を算出するためであ
る。
【0015】
【数1】S=2c(a+b) V=abc V/S=ab/2(a+b)
【0016】本発明の粘土層間架橋体は、特に有機物質
の吸着、更には有害有機物質の吸着に対してきわめて効
果的であるが、無機化合物や気体の吸着に対しても有用
に使用することができる。こうした有機物質としては、
次のものを例示することができる。
の吸着、更には有害有機物質の吸着に対してきわめて効
果的であるが、無機化合物や気体の吸着に対しても有用
に使用することができる。こうした有機物質としては、
次のものを例示することができる。
【0017】まず、分子径5〜6オングストロームの有
害有機化合物としては、トリクロロメタン、トリブロモ
メタン等のジハロメタン、トリハロメタンを例示するこ
とができる。分子径6〜8オングストロームの有害有機
化合物としては、有機ハロゲン系溶剤類ないしフロン類
(トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエチレン、ジクロロエタン、トリクロロフルオロエタ
ン、ジクロロジフルオロエタン等)を例示することがで
きる。また、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族
系有機溶剤を例示することができる。
害有機化合物としては、トリクロロメタン、トリブロモ
メタン等のジハロメタン、トリハロメタンを例示するこ
とができる。分子径6〜8オングストロームの有害有機
化合物としては、有機ハロゲン系溶剤類ないしフロン類
(トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエチレン、ジクロロエタン、トリクロロフルオロエタ
ン、ジクロロジフルオロエタン等)を例示することがで
きる。また、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族
系有機溶剤を例示することができる。
【0018】また、分子径10〜20オングストローム
の有害有機化合物としては、農薬等の生物除去剤(ダイ
オキシン、シマジン、チウラム、ダイアノジン等)を例
示することができる。更に、分子径数十オングストロー
ム以上の有機物質としては、蛋白質およびウイルスを例
示することができる。
の有害有機化合物としては、農薬等の生物除去剤(ダイ
オキシン、シマジン、チウラム、ダイアノジン等)を例
示することができる。更に、分子径数十オングストロー
ム以上の有機物質としては、蛋白質およびウイルスを例
示することができる。
【0019】層状ケイ酸塩としては、特に制限はない
が、スメクタイト、バーミキュライト、マイカをいずれ
も使用することができる。特にスメクタイトは、普通
は、例えばカルサイトやドロマイト等で汚染された形で
産出しており、特にベントナイトと呼ばれるコロイド粘
土が代表的である。このような自然に産出する粘土か
ら、自然沈降法や遠心分離法を採用することによって、
モンモリロナイト等の目的の層状ケイ酸塩を得ることが
できる。
が、スメクタイト、バーミキュライト、マイカをいずれ
も使用することができる。特にスメクタイトは、普通
は、例えばカルサイトやドロマイト等で汚染された形で
産出しており、特にベントナイトと呼ばれるコロイド粘
土が代表的である。このような自然に産出する粘土か
ら、自然沈降法や遠心分離法を採用することによって、
モンモリロナイト等の目的の層状ケイ酸塩を得ることが
できる。
【0020】スメクタイトとしては、更にパイロフェラ
イト、タルク、モンモリロナイト、ヘクトライト、パイ
デライト、サボナイト等を例示できる。また、スメクタ
イトの間にマイカ層が挿入された混合層鉱物からなる粘
土(レクトライト等)や、四ケイ素雲母のような合成フ
ッ素雲母を使用できる。
イト、タルク、モンモリロナイト、ヘクトライト、パイ
デライト、サボナイト等を例示できる。また、スメクタ
イトの間にマイカ層が挿入された混合層鉱物からなる粘
土(レクトライト等)や、四ケイ素雲母のような合成フ
ッ素雲母を使用できる。
【0021】粘土層間架橋体を製造する際には、架橋前
駆体イオンを粘土の水分散液に加えてイオン交換を行
い、この水分散液を加熱して架橋前駆体イオンを脱水し
て支柱を形成する。この支柱のうち、酸化物支柱として
は、Al2 O3 、Ga2 O3 、ZrO2 、Fe2 O3 、
Cr2 O3 、TiO2 、ZrO2 −Al2 O 3 、Bi2
O3 、V2 O5 、SiO2 、Al2 O3 −SiO2 を例
示することができる。また、Cr2 O3 、TiO2 、S
iO2 −TiO2 、SiO2 −Fe2O3 、イモゴライ
トのようなゾル粒子を層状ケイ酸塩間に挿入することが
できる。
駆体イオンを粘土の水分散液に加えてイオン交換を行
い、この水分散液を加熱して架橋前駆体イオンを脱水し
て支柱を形成する。この支柱のうち、酸化物支柱として
は、Al2 O3 、Ga2 O3 、ZrO2 、Fe2 O3 、
Cr2 O3 、TiO2 、ZrO2 −Al2 O 3 、Bi2
O3 、V2 O5 、SiO2 、Al2 O3 −SiO2 を例
示することができる。また、Cr2 O3 、TiO2 、S
iO2 −TiO2 、SiO2 −Fe2O3 、イモゴライ
トのようなゾル粒子を層状ケイ酸塩間に挿入することが
できる。
【0022】細孔を制御する方法としては、架橋前駆体
イオンやゾル粒子の種類やサイズを変化させる方法、あ
るいは、粘土材料を架橋する際に、有機物を添加する方
法がある。架橋前駆体イオンやゾル粒子の種類やサイズ
を変化させる方法では、例えば、多核水酸化アルミニウ
ムイオンを用いてアルミナ架橋を行うよりも、チタニア
ゾルを用いて架橋した方が、層状ケイ酸塩の層間間隔の
大きな架橋体を得ることができることが知られている。
そこで、例えば、平均粒径が異なるチタニアゾルを用い
れば、粒径に対応して、層間間隔を制御することが可能
である。つまり、粒径の大きなチタニアゾルを用いれ
ば、層間間隔を大きくすることが可能である。また、有
機物を添加する方法では、例えば、ポリビニルアルコー
ルを粘土材料に添加してアルミナ架橋を行ったり、オク
タデシルトリメチルアンモニウムを添加して、ゾル粒子
による層間架橋体を合成する方法がある。これらの製法
では、支柱を形成した後、加熱することによって、添加
した有機物のみを除去して細孔を形成している。そこ
で、例えば、ゾル粒子に対するオクタデシルトリメチル
アンモニウムの添加量を変化させることで、ゾル粒子か
ら形成される支柱の距離を変化させることが可能とな
る。つまり、オクタデシルトリメチルアンモニウムの添
加量が大きいほど、支柱の距離は大きくなる。また、例
えば、重合度の異なるポリビニルアルコールを添加する
ことによっても、支柱の距離を制御することが可能とな
る。つまり、重合度が大きく、嵩高いポリビニルアルコ
ールを用いれば、支柱の距離は大きくなる。
イオンやゾル粒子の種類やサイズを変化させる方法、あ
るいは、粘土材料を架橋する際に、有機物を添加する方
法がある。架橋前駆体イオンやゾル粒子の種類やサイズ
を変化させる方法では、例えば、多核水酸化アルミニウ
ムイオンを用いてアルミナ架橋を行うよりも、チタニア
ゾルを用いて架橋した方が、層状ケイ酸塩の層間間隔の
大きな架橋体を得ることができることが知られている。
そこで、例えば、平均粒径が異なるチタニアゾルを用い
れば、粒径に対応して、層間間隔を制御することが可能
である。つまり、粒径の大きなチタニアゾルを用いれ
ば、層間間隔を大きくすることが可能である。また、有
機物を添加する方法では、例えば、ポリビニルアルコー
ルを粘土材料に添加してアルミナ架橋を行ったり、オク
タデシルトリメチルアンモニウムを添加して、ゾル粒子
による層間架橋体を合成する方法がある。これらの製法
では、支柱を形成した後、加熱することによって、添加
した有機物のみを除去して細孔を形成している。そこ
で、例えば、ゾル粒子に対するオクタデシルトリメチル
アンモニウムの添加量を変化させることで、ゾル粒子か
ら形成される支柱の距離を変化させることが可能とな
る。つまり、オクタデシルトリメチルアンモニウムの添
加量が大きいほど、支柱の距離は大きくなる。また、例
えば、重合度の異なるポリビニルアルコールを添加する
ことによっても、支柱の距離を制御することが可能とな
る。つまり、重合度が大きく、嵩高いポリビニルアルコ
ールを用いれば、支柱の距離は大きくなる。
【0023】本発明の粘土層間架橋体によれば、特に各
種の有害有機物質の吸着量を増大させることができる。
そこで、粘土層間架橋体の細孔に有機物質を捕捉するの
に際して、支柱を、この有機物質の分解を触媒する材料
によって形成することが好ましい。例えば、加熱により
有機物の分解を触媒する酸化物材料や、貴金属を担持し
た酸化物材料で形成してもよいし、あるいは、光の照射
時にこの有機物質の分解を触媒する半導体材料によって
形成してもよい。
種の有害有機物質の吸着量を増大させることができる。
そこで、粘土層間架橋体の細孔に有機物質を捕捉するの
に際して、支柱を、この有機物質の分解を触媒する材料
によって形成することが好ましい。例えば、加熱により
有機物の分解を触媒する酸化物材料や、貴金属を担持し
た酸化物材料で形成してもよいし、あるいは、光の照射
時にこの有機物質の分解を触媒する半導体材料によって
形成してもよい。
【0024】即ち、半導体触媒を使用し、これに光を照
射することによって有機物質を分解できることは、知ら
れている。そこで、粘土層間架橋体の支柱として、この
ような触媒活性を有する半導体材料を使用すると共に、
吸着が終了した後で、粘土層間架橋体に対して光を照射
することによって、粘土層間架橋体内で有害有機物質を
分解することが可能になることを確認した。この分解に
よって、有害有機物質は二酸化炭素等の気体に分解さ
れ、粘土層間架橋体から除去されるので、このまま粘土
層間架橋体を吸着剤として再使用することができる。従
って、この方法による場合の作用効果が特に顕著であ
る。
射することによって有機物質を分解できることは、知ら
れている。そこで、粘土層間架橋体の支柱として、この
ような触媒活性を有する半導体材料を使用すると共に、
吸着が終了した後で、粘土層間架橋体に対して光を照射
することによって、粘土層間架橋体内で有害有機物質を
分解することが可能になることを確認した。この分解に
よって、有害有機物質は二酸化炭素等の気体に分解さ
れ、粘土層間架橋体から除去されるので、このまま粘土
層間架橋体を吸着剤として再使用することができる。従
って、この方法による場合の作用効果が特に顕著であ
る。
【0025】こうした半導体材料としては、ルチルTi
O2 、アナターゼTiO 2 、CdS、SrTiO3 、Z
nO、WO3 、α─Fe2 O3 を例示することができ
る。また、半導体材料からなる支柱の表面に、白金、ロ
ジウム、パラジウムといった貴金属触媒を担持させるこ
とも可能である。
O2 、アナターゼTiO 2 、CdS、SrTiO3 、Z
nO、WO3 、α─Fe2 O3 を例示することができ
る。また、半導体材料からなる支柱の表面に、白金、ロ
ジウム、パラジウムといった貴金属触媒を担持させるこ
とも可能である。
【0026】これによって分解可能な有害有機物質とし
ては、ジハロメタン、トリハロメタン、有機ハロゲン系
溶剤類、フロン類、芳香族系有機溶剤、クロロフェノー
ル類、有機リン系農薬、ポリ塩化ビフェニールを例示す
ることができる。また、人工光源も使用できるが、水処
理の場合には太陽光を使用すると好ましい。
ては、ジハロメタン、トリハロメタン、有機ハロゲン系
溶剤類、フロン類、芳香族系有機溶剤、クロロフェノー
ル類、有機リン系農薬、ポリ塩化ビフェニールを例示す
ることができる。また、人工光源も使用できるが、水処
理の場合には太陽光を使用すると好ましい。
【0027】また、粘土層間架橋体に直接光を照射する
場合には、層状ケイ酸塩として、透明度が高いものを使
用することが好ましい。こうした層状ケイ酸塩として
は、スメクタイト類、バーミキュライトを例示すること
ができる。また、粘土層間架橋体の寸法が大きいと、光
が粘土層間架橋体の内部まで透過しにくく、内部に挿入
された有害有機物質が残留し易いので、この観点から
は、粘土層間架橋体の粒径は50μm以下とすることが
好ましい。
場合には、層状ケイ酸塩として、透明度が高いものを使
用することが好ましい。こうした層状ケイ酸塩として
は、スメクタイト類、バーミキュライトを例示すること
ができる。また、粘土層間架橋体の寸法が大きいと、光
が粘土層間架橋体の内部まで透過しにくく、内部に挿入
された有害有機物質が残留し易いので、この観点から
は、粘土層間架橋体の粒径は50μm以下とすることが
好ましい。
【0028】また、粘土層間架橋体を水等の分散媒体の
中に収容して放置し、その内部に吸着された有害有機物
質を分散媒体中へと放出させることができる。この場合
には、この分散媒体中に放出された有害有機物質を無害
化処理する必要がある。この処理方法としては、前記半
導体触媒を分散媒体中へと投入して光を照射したり、分
散媒体全体を加熱して有害有機物質を熱分解させる方法
がある。
中に収容して放置し、その内部に吸着された有害有機物
質を分散媒体中へと放出させることができる。この場合
には、この分散媒体中に放出された有害有機物質を無害
化処理する必要がある。この処理方法としては、前記半
導体触媒を分散媒体中へと投入して光を照射したり、分
散媒体全体を加熱して有害有機物質を熱分解させる方法
がある。
【0029】更に、本発明の粘土層間架橋体によれば、
特に各種の有機物質の吸着量を増大させることができ
る。そこで、目的物質、特に有機物質の存在を検出する
検知管内に充填する充填剤として、本発明の粘土層間架
橋体を使用することによって、実用的な高精度の検知管
を提供できる。
特に各種の有機物質の吸着量を増大させることができ
る。そこで、目的物質、特に有機物質の存在を検出する
検知管内に充填する充填剤として、本発明の粘土層間架
橋体を使用することによって、実用的な高精度の検知管
を提供できる。
【0030】具体的には、ガラス管中に本発明の粘土層
間架橋体を吸着剤として充填し、この吸着剤に、目的と
する物質と反応して発色する検知剤をしみ込ませる。検
知管としては、シリンダー式の真空方式の検知管、シリ
ンダー式の送入方式の検知管、蛇腹形の検知管がある。
また、検知方式としては、目的物質を含有する分散液ま
たは溶液中に気体を通すか、またはこれを加熱すること
によって、液中の目的物質を揮発させ、揮発した目的物
質を検知することができる。また、目的物質を含有する
分散液または溶液を検知管内に注入して、検知できる。
間架橋体を吸着剤として充填し、この吸着剤に、目的と
する物質と反応して発色する検知剤をしみ込ませる。検
知管としては、シリンダー式の真空方式の検知管、シリ
ンダー式の送入方式の検知管、蛇腹形の検知管がある。
また、検知方式としては、目的物質を含有する分散液ま
たは溶液中に気体を通すか、またはこれを加熱すること
によって、液中の目的物質を揮発させ、揮発した目的物
質を検知することができる。また、目的物質を含有する
分散液または溶液を検知管内に注入して、検知できる。
【0031】この目的物質が一酸化炭素である場合に
は、検知剤として硫酸パラジウムまたはモリブデン酸ア
ンモニウムを使用できる。目的物質がアンモニアである
場合には、検知剤として硫酸変性のチモールブルーを使
用できる。目的物質が塩素である場合には、検知剤とし
てo−トリジン硫酸塩を使用できる。目的物質が塩化水
素である場合には、検知剤としてHgCl2 とメチルオ
レンジとの混合物を使用できる。目的物質が硫化水素で
ある場合には、検知剤としてPb(OAc)2 またはP
b(NO3 )2 を使用できる。更に、有機物質について
は、次の組み合わせを例示できる。
は、検知剤として硫酸パラジウムまたはモリブデン酸ア
ンモニウムを使用できる。目的物質がアンモニアである
場合には、検知剤として硫酸変性のチモールブルーを使
用できる。目的物質が塩素である場合には、検知剤とし
てo−トリジン硫酸塩を使用できる。目的物質が塩化水
素である場合には、検知剤としてHgCl2 とメチルオ
レンジとの混合物を使用できる。目的物質が硫化水素で
ある場合には、検知剤としてPb(OAc)2 またはP
b(NO3 )2 を使用できる。更に、有機物質について
は、次の組み合わせを例示できる。
【0032】
【表1】
【0033】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。 (実験1:吸着能力の評価)ベントナイトを脱イオン水
中に投入して膨潤させ、ミキサー内で攪拌してベントナ
イトを分散させた。この分散液を遠心分離して、モンモ
リロナイトからなる上澄み液を得た。このモンモリロナ
イトを水中に分散させ、この中にチタニアゾルを滴下
し、攪拌した後、オクタデシルトリメチルアンモニウム
を滴下し、攪拌した。これを遠心分離し、得られた固体
を水洗し、150度で10時間乾燥させ、粉砕した。
る。 (実験1:吸着能力の評価)ベントナイトを脱イオン水
中に投入して膨潤させ、ミキサー内で攪拌してベントナ
イトを分散させた。この分散液を遠心分離して、モンモ
リロナイトからなる上澄み液を得た。このモンモリロナ
イトを水中に分散させ、この中にチタニアゾルを滴下
し、攪拌した後、オクタデシルトリメチルアンモニウム
を滴下し、攪拌した。これを遠心分離し、得られた固体
を水洗し、150度で10時間乾燥させ、粉砕した。
【0034】この際、各試料の層状ケイ酸塩の平均間隔
は、滴下するチタニアゾルの平均粒径を変更することに
よって、制御した。また、チタニア支柱の平均距離は、
チタニアゾルに対するオクタデシルトリメチルアンモニ
ウムの比を変化させることで、制御した。
は、滴下するチタニアゾルの平均粒径を変更することに
よって、制御した。また、チタニア支柱の平均距離は、
チタニアゾルに対するオクタデシルトリメチルアンモニ
ウムの比を変化させることで、制御した。
【0035】そして、粉末X線回折によって各試料の層
状ケイ酸塩の平均間隔aを測定した。また、窒素の吸着
等温線を測定し、前記したようにして、支柱の平均距離
bを算出した。これらの値を表2に示す。これらの各試
料を、吸着剤として、内径30mm、長さ100mmの
ガラス管内に充填して充填剤層を形成した。
状ケイ酸塩の平均間隔aを測定した。また、窒素の吸着
等温線を測定し、前記したようにして、支柱の平均距離
bを算出した。これらの値を表2に示す。これらの各試
料を、吸着剤として、内径30mm、長さ100mmの
ガラス管内に充填して充填剤層を形成した。
【0036】濃度10ppmの1,1,1−トリクロロ
エタン水溶液を、前記ガラス管の充填剤層に通過させ
た。この供給を開始してから1分経過後に、充填剤層通
過後の水溶液(処理水)中の1,1,1−トリクロロエ
タンの濃度Cを、ヘッドスペース式ガスクロマトグラフ
法によって測定し、次式によって吸着効率(%)を求め
た。吸着効率=〔1−処理水における濃度C(ppm)
/10ppm〕×100%。これらの測定結果を表2に
示す。
エタン水溶液を、前記ガラス管の充填剤層に通過させ
た。この供給を開始してから1分経過後に、充填剤層通
過後の水溶液(処理水)中の1,1,1−トリクロロエ
タンの濃度Cを、ヘッドスペース式ガスクロマトグラフ
法によって測定し、次式によって吸着効率(%)を求め
た。吸着効率=〔1−処理水における濃度C(ppm)
/10ppm〕×100%。これらの測定結果を表2に
示す。
【0037】
【表2】
【0038】表2からわかるように、層状ケイ酸塩の平
均間隔aが本発明の範囲外の試料17、18では、吸着
効率が顕著に減少している。また、試料16では、層状
ケイ酸塩の平均間隔aが本発明の範囲内であるが、前記
平均距離bと前記平均間隔aとの比率Rが0.1未満で
あるので、やはり目的物質が細孔内に吸着されにくい。
試料15では、細孔がほぼ正方形であるわけだが、しか
し吸着効率は本発明の範囲内の試料に比べると顕著に減
少している。
均間隔aが本発明の範囲外の試料17、18では、吸着
効率が顕著に減少している。また、試料16では、層状
ケイ酸塩の平均間隔aが本発明の範囲内であるが、前記
平均距離bと前記平均間隔aとの比率Rが0.1未満で
あるので、やはり目的物質が細孔内に吸着されにくい。
試料15では、細孔がほぼ正方形であるわけだが、しか
し吸着効率は本発明の範囲内の試料に比べると顕著に減
少している。
【0039】これに対して、主として試料1〜7からわ
かるように、Rが0.1〜0.8であれば、吸着効率が
90%以上となり、比較試料に比べて顕著に上昇してい
た。更にはRが0.2〜0.7であれば、吸着効率が9
5%を越えて大きく上昇し、更にRが0.3〜0.6で
あれば、吸着効率が99%以上にも達した。この範囲内
では、これ以上の吸着効率の向上は見られない。
かるように、Rが0.1〜0.8であれば、吸着効率が
90%以上となり、比較試料に比べて顕著に上昇してい
た。更にはRが0.2〜0.7であれば、吸着効率が9
5%を越えて大きく上昇し、更にRが0.3〜0.6で
あれば、吸着効率が99%以上にも達した。この範囲内
では、これ以上の吸着効率の向上は見られない。
【0040】また、試料8〜14からわかるように、層
状ケイ酸塩の平均間隔aが6〜200オングストローム
の範囲内であれば、吸着効率は90%以上を維持でき、
顕著な減少は見られない。
状ケイ酸塩の平均間隔aが6〜200オングストローム
の範囲内であれば、吸着効率は90%以上を維持でき、
顕著な減少は見られない。
【0041】(実験2:半導体触媒を利用した光分解機
能の向上)層状ケイ酸塩の架橋用の支柱として、半導体
材料であるTiO2 を使用した。即ち、実験1と同様に
してモンモリロナイトの上澄み液を得、この中にチタニ
アゾルを滴下し、攪拌した後、オクタデシルトリメチル
アンモニウムを滴下し、攪拌下。これを遠心分離し、得
られた固体を水洗し、150度で10時間乾燥させ、粉
砕した。
能の向上)層状ケイ酸塩の架橋用の支柱として、半導体
材料であるTiO2 を使用した。即ち、実験1と同様に
してモンモリロナイトの上澄み液を得、この中にチタニ
アゾルを滴下し、攪拌した後、オクタデシルトリメチル
アンモニウムを滴下し、攪拌下。これを遠心分離し、得
られた固体を水洗し、150度で10時間乾燥させ、粉
砕した。
【0042】この際、各試料の層状ケイ酸塩の平均間隔
は、滴下するチタニアゾルの平均粒径を変更することに
よって、制御した。また、チタニア支柱の平均距離は、
チタニアゾルに対するオクタデシルトリメチルアンモニ
ウムの比を変化させることで、制御した。
は、滴下するチタニアゾルの平均粒径を変更することに
よって、制御した。また、チタニア支柱の平均距離は、
チタニアゾルに対するオクタデシルトリメチルアンモニ
ウムの比を変化させることで、制御した。
【0043】そして、各試料について、層状ケイ酸塩の
平均間隔a、支柱の平均距離bを、実験1と同様にして
測定した。この値を表3に示す。これらの各試料につい
て、図2に模式的に示す測定装置を使用して、有機化合
物の吸着および光分解の効率を測定した。
平均間隔a、支柱の平均距離bを、実験1と同様にして
測定した。この値を表3に示す。これらの各試料につい
て、図2に模式的に示す測定装置を使用して、有機化合
物の吸着および光分解の効率を測定した。
【0044】即ち、各試料を、内径30mm、長さ10
0mmの透明石英管8内に充填して充填剤層7を形成
し、透明石英管8を所定の枠に保持した。透明石英管8
と平行にブラックライト6を配置した。ブラックライト
を点灯しないままで、濃度5.00ppmの1,1,1
−トリクロロエタン水溶液を、入口9から供給し、透明
石英管8の充填剤層7に通過させ、出口10から排出さ
せた。そして、充填剤による1,1,1−トリクロロエ
タンの吸着が飽和状態に達するまで、即ち、入口9にお
ける水溶液の濃度と出口10における濃度とが等しくな
るまで、通水した。
0mmの透明石英管8内に充填して充填剤層7を形成
し、透明石英管8を所定の枠に保持した。透明石英管8
と平行にブラックライト6を配置した。ブラックライト
を点灯しないままで、濃度5.00ppmの1,1,1
−トリクロロエタン水溶液を、入口9から供給し、透明
石英管8の充填剤層7に通過させ、出口10から排出さ
せた。そして、充填剤による1,1,1−トリクロロエ
タンの吸着が飽和状態に達するまで、即ち、入口9にお
ける水溶液の濃度と出口10における濃度とが等しくな
るまで、通水した。
【0045】この後、ブラックライトを点灯し、充填剤
層7へと光を照射し続け、出口10での濃度を測定し
た。この出口濃度も表3に示す。
層7へと光を照射し続け、出口10での濃度を測定し
た。この出口濃度も表3に示す。
【0046】
【表3】
【0047】表3からわかるように、有機化合物を吸着
しながら光分解する装置においても、やはり本発明の範
囲内の試料21〜26を充填剤として使用すれば、出口
濃度を継続的に顕著に減少させることができる。本発明
の範囲内でも、更にRを0.2〜0.7、更には0.3
〜0.6とすると、飛躍的に分解効率が向上していた。
しながら光分解する装置においても、やはり本発明の範
囲内の試料21〜26を充填剤として使用すれば、出口
濃度を継続的に顕著に減少させることができる。本発明
の範囲内でも、更にRを0.2〜0.7、更には0.3
〜0.6とすると、飛躍的に分解効率が向上していた。
【0048】(実験3:検知管による有機化合物の検出
機能の向上)実験2で製造した各試料を、再び使用し、
これらの各試料を検知管の充填剤として使用し、図3に
模式的に示す検知装置によって、その性能を検査した。
機能の向上)実験2で製造した各試料を、再び使用し、
これらの各試料を検知管の充填剤として使用し、図3に
模式的に示す検知装置によって、その性能を検査した。
【0049】即ち、内径30mm、長さ100mmのガ
ラス管11内に、表4に示す各試料を充填して充填剤層
12を形成した。濃度5.00ppmの1,1,1−ト
リクロロエタン水溶液14を、散気筒13内に採取し
た。散気筒13に対して、即座に検知管11を挿入し、
エアポンプ15を作動させて空気を供給し、気化した
1,1,1−トリクロロエタンを検知管11に導入し
た。水溶液14内の1,1,1−トリクロロエタンがす
べて気化するまで、10分間程度空気の供給を続けた。
検知管11の発色した部分の長さから、検量線方式によ
って濃度に換算した。
ラス管11内に、表4に示す各試料を充填して充填剤層
12を形成した。濃度5.00ppmの1,1,1−ト
リクロロエタン水溶液14を、散気筒13内に採取し
た。散気筒13に対して、即座に検知管11を挿入し、
エアポンプ15を作動させて空気を供給し、気化した
1,1,1−トリクロロエタンを検知管11に導入し
た。水溶液14内の1,1,1−トリクロロエタンがす
べて気化するまで、10分間程度空気の供給を続けた。
検知管11の発色した部分の長さから、検量線方式によ
って濃度に換算した。
【0050】
【表4】
【0051】表4からわかるように、有機化合物を吸着
して測定する検知管においても、やはり本発明の範囲内
の試料31〜36を充填剤として使用すれば、吸着量が
多く、充填剤層中に目的の化合物が浸透し易いので、正
確に測定をすることができる。
して測定する検知管においても、やはり本発明の範囲内
の試料31〜36を充填剤として使用すれば、吸着量が
多く、充填剤層中に目的の化合物が浸透し易いので、正
確に測定をすることができる。
【0052】更に、従来検知管用途で多用されているシ
リカゲルを充填剤として使用したが、検知管11での指
示濃度は5.2±0.5ppmであった。
リカゲルを充填剤として使用したが、検知管11での指
示濃度は5.2±0.5ppmであった。
【0053】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、粘
土層間架橋体において、各種物質、特に有機物質の吸着
特性を、顕著に向上させることができる。
土層間架橋体において、各種物質、特に有機物質の吸着
特性を、顕著に向上させることができる。
【図1】(a)は、粘土層間架橋体の構造を模式的に示
す斜視図であり、(b)は、粘土層間架橋体の構造を模
式的に示す断面図であり、(c)は、支柱の平均距離b
の測定方法を説明するための概念図である。
す斜視図であり、(b)は、粘土層間架橋体の構造を模
式的に示す断面図であり、(c)は、支柱の平均距離b
の測定方法を説明するための概念図である。
【図2】半導体触媒を利用した有機化合物の光分解の実
験装置を模式的に示す模式図である。
験装置を模式的に示す模式図である。
【図3】検知管の性能を検査するための実験装置を模式
的に示す模式図である。
的に示す模式図である。
1 層状ケイ酸塩 2 支柱 3 細孔 6
ブラックライト 7、12 充填剤層 8 透明石
英管 11 検知管 13散気筒 14 水溶液
a 層状ケイ酸塩の平均間隔 b 支柱の平均距
離
ブラックライト 7、12 充填剤層 8 透明石
英管 11 検知管 13散気筒 14 水溶液
a 層状ケイ酸塩の平均間隔 b 支柱の平均距
離
Claims (3)
- 【請求項1】層状ケイ酸塩が支柱によって架橋されてお
り、隣り合う支柱間に細孔が形成されており、前記層状
ケイ酸塩の平均間隔が6〜200オングストロームであ
り、前記平均間隔と前記支柱の平均距離との比が0.1
〜0.8であることを特徴とする、粘土層間架橋体。 - 【請求項2】前記細孔に有機物質を捕捉するための粘土
層間架橋体であって、前記支柱が、光の照射時にこの有
機物質の分解を触媒する半導体材料からなることを特徴
とする、請求項1記載の粘土層間架橋体。 - 【請求項3】前記細孔に目的物質を捕捉するための粘土
層間架橋体であって、前記目的物質の存在を検出する検
知管内に充填する充填剤であることを特徴とする、請求
項1記載の粘土層間架橋体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28624294A JPH08143310A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 粘土層間架橋体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28624294A JPH08143310A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 粘土層間架橋体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08143310A true JPH08143310A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=17701829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28624294A Pending JPH08143310A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 粘土層間架橋体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08143310A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007098252A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Tokuyama Corp | ダイオキシン類捕捉剤およびダイオキシン類除去方法 |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP28624294A patent/JPH08143310A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007098252A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Tokuyama Corp | ダイオキシン類捕捉剤およびダイオキシン類除去方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000208 |