JPS6211582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、たばこの香喫味に悪影響を及ぼすこ
となく喫煙時に発生するたばこ煙から一酸化炭素
を選択的に除去する除去剤に関する。 一般に、炭素や含炭素化合物の不完全燃焼によ
つて発生する一酸化炭素（以下単にCOともい
う）は、血液中のヘモグロビンと強固に結合し、
血液の酸素吸収及び運搬の役割を著しく阻害する
ため、頭痛、めまいなどの急性中毒症状をひき起
し、甚だしい場合には死に至らしめる。又、CO
に長期的に暴露された場合には慢性心臓疾患を喚
起するといわれている。 このCOは喫煙者がたばこを喫煙した際に直接
吸入する煙いわゆる主流煙中にも数パーセント含
有されており、これは人体の肺に達するまでに同
時に吸入される空気により大幅に希釈されるもの
の、喫煙者の血中CO結合ヘモグロビンの慢性的
な濃度上昇に寄与しているとされ、たばこ煙中か
らのCOの低減は喫煙者の健康上の観点から早急
に解決をはかるべき重要な課題とされている。 〔従来の技術〕 従来、かかる観点からたばこ主流煙中のCO濃
度を低減させようとする試みが盛んに行なわれ、
特許明細書等において多くの提案がなされてい
る。 これらの提案は大別すると以下のように分類す
ることができる。 (1) COの生成の少ない原料を選択して使用する
方法。 (2) フイルター部分に開孔を設け、あるいは巻紙
に高気孔度のものを使用してCOの生成を抑制
したり、生成したCOを巻紙からの拡散によつ
て低減する方法。 (3) 酸化触媒や酸化剤あるいは吸着剤をフイルタ
ー部分又はシガレツトホルダー等に充填あるい
は保持してCOを酸化又は捕促して低減する方
法。 上記(1)〜(3)の方法の中、(1)、(2)の方法について
は現在までに広範な検討がなされており、その一
部については製品化もなされている。 しかし、(3)の方法については未だ決定的に有効
なものが見出されていないのが現状である。その
理由としては、たばこ煙と上記酸化触媒その他の
充填剤との接触時間が極めて短時間であること、
周囲環境に水分やタールなどの阻害成分が共存す
ること、充填剤自体の毒性を配慮する必要がある
ことのほかにたばこの香喫味が損なわれることな
ど多くの問題点が存することが挙げられる。 上記(3)の方法によりたばこ煙中のCOの低減す
る目的で提案された物質としては、例えば、酸化
銅と酸化マンガンの複合物を主体とした、いわゆ
るホプカリツト系複合酸化物触媒（特開昭51−
72988号、特開昭53−96399号）や、酸化マンガン
などの金属酸化物触媒（Brit.Pat.第1315374号）
があるが、いずれも水分による失活が著しく、追
試の結果では殆ど除去効果が認められない。又、
貴金属担持触媒についても多くの開示（特開昭55
−73344号、同53−149192号、同55−137039号）
があるが、追試した結果、煙中COの除去に関し
ては充分な効果を期待し得ないことが明らかとな
つた。 しかし、一方、エチレンを原料とし、気相中の
酸素を利用してアセトアルデヒドを合成する目的
で開発された、いわゆるワツカー（Wacker）型
の触媒は、COの酸化に対して高活性であり、
又、水を酸化還元（レドツクス）系内に有効に取
り込み、気相中の酸素によつてCOを酸化すると
いう機構が提案されている（ジヤーナル・エア・
ポリユーシヨン・コントロール・アソシエーシヨ
ン（J.Air Pollution Control Assoc.）28、253
（1978））。 このワツカー型触媒は、基本的には基質に対す
る活性化合物としてPdX₂又はM₂PdX₂（Ｘはハロ
ゲン原子、Ｍは周期律表におけるａ族金属）を
使用し、又、それに対するレドツクス対として
CuX₂（Ｘはハロゲン原子）が用いられる。 一般に金属酸化物を用いた低温でのCOの酸化
において望ましくないとされる水分の存在が、こ
の系の触媒では逆に有効に働くため、たばこ煙中
のCO低減のように多湿な条件下での使用に際し
て格好の触媒ということができる。 このようなワツカー型触媒をCOの低減用に使
用した発明には、COによつて還元されたパルジ
ウム塩の再酸化を促進するために、ハロゲン化銅
以外の銅塩（主として硝酸銅）を第３成分として
添加して活性を高める方法（特開昭50−33990号
公報）や、同様に再酸化促進のためにスズイオン
等を添加する例（特開昭54−110400号公報）、１
価の銅塩を共存させた例（特開昭55−97252号公
報）がある。これらのCO酸化に関する発明にみ
られるワツカー型触媒は、溶液としての均一系、
あるいはアルミナ、シリカ、アルミノケイ酸塩、
モレキユラーシーブ、活性炭などの各種担体に担
持させた不均一系触媒として用いられている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、かかる従来の発明によるワツカー型触
媒を触媒担体として公知である上述の担体に担持
させた触媒を、たばこ主流煙中のCOを低減する
目的で使用した場合には、その効果は必ずしも充
分でなく、一方、担体としてγ−アルミナを用い
た場合にはCOの酸化活性が高く、たばこのフイ
ルター部分に充填した場合のたばこ煙中のCO低
減率も極めて高いが、たばこ煙の香喫味を著しく
低下させるという欠点がある。これは、γ−アル
ミナ表面の物理、化学的性質によるものと考えら
れる。又、活性炭のみを担体とした場合には、た
ばこ香喫味へ及ぼす悪影響は認められなかつたも
のの、充分なCOの低減効果が得られないという
欠点がある。 本発明は従来のCO低減用触媒の上述した問題
点に鑑がみてなされたもので、たばこ煙中のCO
低減効果が高く、かつ、たばこ煙の香喫味に悪影
響を及ぼさないCO除去剤を提供することを目的
とする。 〔問題点を解決するための手段〕 CO除去剤を実際にたばこ、主としてシガレツ
トに適用するに際しては、CO除去剤を構成する
CO酸化触媒を担体に保持させてシガレツトのフ
イルターやホルダー内に充填して使用する必要が
ある。そこで、本発明者らは塩化パラジウムと塩
化第二銅の組合せからなるワツカー型触媒につい
て、これを担持すべき担体の種類とCOの酸化活
性との関係及びたばこ煙の香喫味に及ぼす影響等
について詳細に研究を行なつた結果、ベントナイ
トで固めた活性炭を担体とした場合に、高活性で
しかも香喫味に悪影響を及ぼさないCO除去触媒
が得られることを見出し本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、ベントナイトと活性炭と
の混合組成物から成る担体に、塩化第二銅及び塩
化パラジウムの混合物を担持させたことを特徴と
するたばこ煙中の一酸化炭素除去剤である。 本発明において、担体の一組成物として使用さ
れる活性炭は特に制限はなく、ヤシガラ炭、パー
ム炭、針葉樹炭等の植物系活性炭もしくは石炭系
活性炭が好適に使用される。又、これらの活性炭
の比表面積はB.E.T.測定法による約500〜1300
m²／ｇを有するものであることが望ましい。 次に活性炭と混合使用されるベントナイトにつ
いても特に制限はないが、モンモリロナイト、ヘ
クトライトもしくは酸性白土等のいわゆる２：１
型の層状ケイ酸塩を主成分とした粘度鉱物の使用
が好ましい。 次に活性炭をベントナイトで固める方法として
は公知の方法でよく、例えば活性炭粉末とベント
ナイト粉末とをポリビニルアルコール等の水溶性
高分子水溶液で練り固め、10〜30メツシユ程度の
粒状に成型、予備乾燥したのち約100℃以上の温
度で加熱処理する等の方法が採用され得る。 この場合、活性炭とベントナイトの混合組成物
中に含有されるベントナイトの配合量は、活性炭
に対し10〜90重量％が好ましく、更に好ましくは
30〜70重量％が良い。 次に、本発明のCO除去剤中に含有される触媒
金属成分の担持量は、塩化パラジウムについては
0.01〜0.2ｍmol／ｇの範囲が良く、又、塩化第二
銅については0.1〜2.0ｍmol／ｇ、好ましくは0.4
〜1.0ｍmol／ｇの範囲が良い。 上記の金属塩触媒をベントナイトで固めた活性
炭担体へ担持させる方法としては、予め担体の細
孔容積をB.E.T.法等で測定しておき、その容積
にほぼ等しい体積の水に塩化パラジウム及び塩化
第二銅を溶解し、この全量を担体の細孔内に吸収
させる、いわゆるポアフイリング法や、塩化パラ
ジウムと塩化第二銅の混合水溶液中に担体を浸漬
した後、ロータリーエバポレータ等を用いて溶液
を濃縮し担体上に塩類を析出させる、いわゆる含
浸法などの方法を適用することができるが、後者
の含浸法の方が簡便さの点、および活性成分の溶
液の濃度に特に制限を設ける必要がないことなど
から優れている。 以上のようにして調製された本発明のCO除去
剤はたばこのフイルター部分あるいはシガレツト
ホルダー等に充填して使用に供する。 〔発明の効果〕 以下実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明す
るが、本発明のCO除去剤を使用すればたばこ煙
中のCOを顕著に低減することが可能となるのみ
ならず、たばこ煙の香喫味にも悪影響を与えず、
むしろ煙の刺激を軽減するなど優れた効果を有す
ることが判明した。 〔実施例〕 実施例 １ 担体として、ヤシガラ活性炭とベントナイトの
10：７（重量比）混合組成物（以下単にヤシガラ
活性炭−ベントナイトと称する）、ヤシガラ活性
炭、γ−アルミナ、シリカおよびベントナイトを
それぞれ用い、これらの担体に塩化パラジウム担
持量を一定値0.07ｍmol／ｇとし、塩化第二銅の
比率を変えて担持させた場合の活性の差異を求め
た。 試験条件としては、まず、塩化パラジウム
0.1mol／および塩化第二銅0.1mol／の水溶液
をそれぞれ調製し、所定の担持量となるようにそ
れぞれの担体に前述の含浸法によつて含浸させ
た。 すなわち、担体それぞれ10ｇに対して前記塩化
パラジウム水溶液10mlをそれぞれ採取し、これに
前記塩化第二銅水溶液３ml、５ml、15mlおよび20
mlをそれぞれ加えた混液を調製した。次にそれぞ
れの混液にそれぞれの担体10ｇを別々に浸漬し、
水を減圧下で留去した後一夜風乾した。塩類の担
持量は原子吸光光度法で求めた。 又、活性の測定には、25℃において水蒸気で飽
和した標準ガス（CO：３％、O₂：15％、He：82
％）を使用した。 試験は上記のようにしてそれぞれの担体に担持
させた触媒各100mgを内径６mmのガラス管に詰
め、上記標準ガスのパルス10mlを、毎分80mlの流
速に調節したヘリウムガスをキヤリヤーガスとし
て使用し触媒層を通過させた。触媒層通過後のガ
ス中のCO濃度を非分散型赤外分光光度計（ND−
IR）を使用して求めた。試験はすべて室温（25
℃）で行ない、一分間隔での３回のパルスによる
平均値からCO除去率を算出して求めた値を触媒
の担持量についてプロツトした結果は第１図に示
すとおりであつた。 第１図の結果から明らかなように、ヤシガラ活
性炭−ベントナイトを担体として使用した本発明
の触媒はγ−アルミナを担体とした触媒と同程度
で最高CO除去率90％以上の活性を示した。これ
に対し、ヤシガラ活性炭およびベントナイトをそ
れぞれ単独で用いた担体では、活性はいずれも30
％以下であり、活性炭とベントナイトとを混合し
た場合に相乗効果が発揮され、優れた担体が得ら
れることがわかる。さらに、塩化パラジウム担持
量を0.07ｍmol／ｇとしたときの最適な塩化第二
銅の担持量は、いずれの担体についても約0.5ｍ
mol／ｇから0.7ｍmol／ｇの範囲であつた。 実施例 ２ ヤシガラ活性炭−ベントナイトを担体とし、こ
れに塩化パラジウムと塩化第二銅の混合物を実施
例１と同様にして担持させた本発明の触媒につい
て、塩化パラジウムと塩化第二銅の担持量を夫々
変化させた場合のCO除去率を求めた結果は第２
図に示すとおりであつた。 なお、活性の測定法は触媒使用量を実施例１の
半量すなわち50mgとした以外は実施例１と同様の
条件で行なつた。 第２図の結果から、塩化パラジウム担持量が多
い程活性が向上することがわかる。又、塩化第二
銅の担持量は塩化パラジウム量が少なくなるにつ
れ、最適な担持量はやや少なくなる傾向がみられ
るが、CO除去率が最大となる担持量は約0.5ｍ
mol／ｇと0.9ｍmol／ｇの間にあることがわか
る。 実施例 ３ 担体としての活性炭の種類を変えて調製した触
媒についてCO低減率を測定した結果を第１表に
示した。 なお、CO低減率の測定は実施例１と同様の条
件で実施した。

【表】 第１表の結果から、いずれの試料においてもベ
ントナイトを用いて固めた活性炭を担体とした本
発明の触媒は、活性炭のみを担体とした触媒に比
し、活性炭の種類に関係なく著しく高いCO低減
率を示すことがわかる。 実施例 ４ 第１表に示した試料触媒のうち、１−１、１−
２および１−３の担体および触媒をそれぞれ200
ｇはかりとり、これを内径５mm、長さ25mmのガラ
ス管に充填し、ガラス管の両端をガラスウールで
押えた。 このガラス管の一端を製品シガレツト（商品名
ハイライト）のフイルター部分にセロハンテープ
を用いて接続した。又、このガラス管の他端を自
動喫煙装置に接続し、標準喫煙条件（35ml吸引／
１パフ、２秒／１パフ、１パフ／分、すいがら長
30mm）で吸煙させ、得られた主流煙ガス中のCO
濃度をND−IRを用いて測定した結果、１−３の
本発明の試料を充填したガラス管を取付けたシガ
レツトでは１−１、１−２の試料に比しそれぞれ
28％及び20％減少した。 実施例 ５ 実施例３の第１表に示される試料のうち、２−
１及び２−２の触媒各400mgをはかりとり、内径
６mm、長さ50mmのガラス管に充填し、ガラス管の
両端をグラスウールで押えた。このガラス管の一
端にゴム製の吸い口を取付け、シガレツト（商品
名ハイライト）のフイルター部を挿入した。この
ガラス管の他端を自動喫煙装置に取付け、前記と
同様の標準喫煙条件で吸煙させた。一本のシガレ
ツトの吸煙終了後、主流煙ガス中のCO濃度をND
−IRで測定した。測定終了後２本目のシガレツ
トを取付け、同様に吸煙、測定を繰り返し、一つ
のガラス管につき合計10本のシガレツトの吸煙を
行なわせた。又、別に第１表の試料２−２と同一
の担体を用いたもので塩化パラジウムと塩化第二
銅を担持させないものをコントロールとした。 この結果、１本目のシガレツトについてみる
と、本発明の２−２の試料を通過した主流煙中の
COは２−１の試料に比し24％、コントロールに
比し52％の減少がみられた。又、２本目では２−
１の試料に比し26％、コントロールに比し40％
と、それぞれ減少しており、10本目においても２
−２の試料では２−１の試料に比し14％、コント
ロールに比し26％の減少が夫々認められた。 実施例 ６ γ−アルミナを担体として、これに塩化パラジ
ウム0.07ｍmol／ｇ、塩化第二銅0.7ｍmol／ｇの
比率で触媒を担持させたγ−アルミナ担持触媒
と、ヤシガラ活性炭−ベントナイト担体に塩化パ
ラジウムと塩化第二銅とを同様の比率で担持させ
た本発明のヤシガラ活性炭−ベントナイト担体触
媒とを夫々200mgを製品シガレツト（商品名ハイ
ライト）のフイルター部分にトリプルフイルター
型式で充填した。一方、触媒無担持のヤシガラ炭
200mgを同様にフイルター部分に充填したシガレ
ツトを対照品として、訓練された専門官能検査パ
ネル10名によるたばこ煙の香喫味評価を行なつた
結果を第２表に示した。

【表】 第２表の評価にみられるように、本発明のヤシ
ガラ活性炭−ベントナイト担体触媒はたばこ煙の
香喫味に与える悪影響はほとんどなく、パネル全
員が対照品と差がなく香喫味が優れていると評価
した。一方、γ−アルミナ担持触媒はたばこの香
喫味に著しく負の影響を与えることがわかる。 以上、実施例を含めて詳細に説明したように、
活性炭−ベントナイト担体に塩化パラジウムと塩
化第二銅とからなる触媒を担持させて成る本発明
のCO除去剤は、たばこ煙の香喫味を低下させる
ことなく、煙中のCOを顕著に低減させることが
でき、喫煙者の健康管理上極めて有益な発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種担体を使用し、塩化パラジウムに
対する塩化第二銅の比率を変化させた場合のCO
除去率を示すグラフ、第２図はヤシガラ活性炭−
ベントナイトを担体として使用し、塩化パラジウ
ムと塩化第二銅の担持量を変化させた場合のCO
除去率を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベントナイトと活性炭との混合組成物から成
   る担体に、塩化第二銅及び塩化パラジウムの混合
   物を担持させたことを特徴とするたばこ煙中の一
   酸化炭素除去剤。