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JP2003010612A - Hazardous substance removal filter - Google Patents

Hazardous substance removal filter

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Publication number
JP2003010612A
JP2003010612A JP2002100826A JP2002100826A JP2003010612A JP 2003010612 A JP2003010612 A JP 2003010612A JP 2002100826 A JP2002100826 A JP 2002100826A JP 2002100826 A JP2002100826 A JP 2002100826A JP 2003010612 A JP2003010612 A JP 2003010612A
Authority
JP
Japan
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phase
fiber
silica
filter
oxide
Prior art date
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Granted
Application number
JP2002100826A
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Japanese (ja)
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JP3812481B2 (en
Inventor
Hiroyuki Yamaoka
裕幸 山岡
Yoshikatsu Harada
義勝 原田
Hidekuni Hayashi
英邦 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter capable of removing harmful substances and collecting dust, PM, or the like, at the same time. SOLUTION: This filter is characterized in that a woven textile is made of a silica-group composite oxide fiber, that such fiber is composed of an oxide phase (a first phase) including a silica component as a main constituent and a metal oxide phase (a second phase) other than silica, that the existence ratio of at least one constituent component of the second phase increases in a gradient manner toward the surface layer of the fiber, and that the fiber has an optical and/or thermal function.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大気中及び水中の
有害物質を除去するフィルターに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a filter for removing harmful substances in the air and water.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境保全に対する関心の高まりと
ともに、有害物質を浄化する触媒やフィルターが求めら
れるようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, with increasing interest in environmental protection, catalysts and filters for purifying harmful substances have been required.

【0003】自動車エンジン等の内燃機関、工業プラン
ト等から発生する窒素酸化物は人体や環境に有害な大気
汚染物質であり、その低減が望まれている。窒素酸化物
を除去する技術としてガソリンエンジンでの三元触媒
法、工業プラント等でのアンモニアによる選択的接触還
元法が実用化されている。
Nitrogen oxides generated from internal combustion engines such as automobile engines and industrial plants are atmospheric pollutants harmful to human bodies and the environment, and their reduction is desired. As a technology for removing nitrogen oxides, a three-way catalyst method in a gasoline engine and a selective catalytic reduction method using ammonia in an industrial plant have been put into practical use.

【0004】また、デーゼルエンジンから排出される黒
煙粒子状物質(PM)は、人体に深刻な影響を及ぼすと
して最近特に注目されている。PMを捕集する材料とし
ては、炭化ケイ素系繊維からなるフィルターが実用化さ
れている。
Further, black smoke particulate matter (PM) discharged from a diesel engine has recently been particularly noted as having a serious influence on the human body. As a material for collecting PM, a filter made of silicon carbide fiber has been put into practical use.

【0005】さらに、水の浄化に関しては、例えば特開
平8−103631号に示されているように、ガラスフ
ィルター状に酸化チタンをコーティングすることにより
得られるフィルターを用いて光触媒反応により水の浄化
を行う方法が提案されている。
Further, regarding the purification of water, as shown in, for example, JP-A-8-103631, a filter obtained by coating titanium oxide on a glass filter is used to purify water by a photocatalytic reaction. Suggested ways to do it.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の環境浄化技術は実用化において様々な問題点を抱えて
いる。窒素酸化物の浄化に関しては、三元触媒法は、デ
ィーゼルエンジン排ガスのように高濃度の酸素が含まれ
ている場合、還元剤(COや炭化水素)の酸化反応が優
先的に生じるために適用が難しい。また、アンモニアに
よる選択的接触還元法では、毒性や腐食性の高いアンモ
ニアガスを取り扱わなければならない。さらに、これら
の方法では、排ガス中のばいじん等の捕集を行うために
別途フィルター等の集塵装置を設置する必要がある。P
Mの捕集に関しては、現状の炭化ケイ素系繊維製のフィ
ルターは効果が大きいものの、PMと同時に排出される
窒素酸化物を浄化する機能は無い。水の浄化に関して
は、ガラスフィルター状にコーティングした酸化チタン
が水との接触により脱落し、水中に酸化チタンが混入す
るという問題点がある。
However, these environmental purification technologies have various problems in practical use. Regarding the purification of nitrogen oxides, the three-way catalyst method is applied because the oxidation reaction of reducing agents (CO and hydrocarbons) occurs preferentially when high-concentration oxygen is contained like diesel engine exhaust gas. Is difficult. In addition, the selective catalytic reduction method using ammonia must handle ammonia gas, which is highly toxic and corrosive. Further, in these methods, it is necessary to separately install a dust collecting device such as a filter in order to collect dust and the like in the exhaust gas. P
Regarding the collection of M, the current filter made of silicon carbide fiber has a great effect, but it does not have the function of purifying nitrogen oxides discharged at the same time as PM. Regarding the purification of water, there is a problem that titanium oxide coated in a glass filter is removed by contact with water, and titanium oxide is mixed into the water.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決し、有害物質の浄化とばいじんやPM等の捕集を同
時に行うことが可能であるフィルターを提供するもので
ある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above problems and provides a filter capable of simultaneously purifying harmful substances and collecting soot and PM.

【0008】すなわち、本発明は、シリカ成分を主体と
する酸化物相(第1相)とシリカ以外の金属酸化物相
(第2相)との複合酸化物相からなる繊維であって、繊
維の表層に向かって第2相の少なくとも1つの構成成分
の存在割合が傾斜的に増大しており、かつ、光及び/又
は熱的触媒機能を有するシリカ基複合酸化物繊維の織布
からなることを特徴とする有害物質除去フィルターに関
するものである。
That is, the present invention relates to a fiber comprising a composite oxide phase of an oxide phase (first phase) mainly containing a silica component and a metal oxide phase (second phase) other than silica, A woven fabric of silica-based composite oxide fibers having an increasing proportion of at least one constituent component of the second phase toward the surface layer of the above, and having a light and / or thermal catalytic function. The present invention relates to a harmful substance removing filter characterized by:

【0009】本発明のシリカ基複合酸化物繊維におい
て、シリカ成分を主体とする酸化物相(第1相)とは、
非晶質であっても結晶質であっても良く、またシリカと
固溶体或いは共融点化合物を形成し得る金属元素或いは
金属酸化物を含有していても良い。シリカと固溶体を形
成し得る金属元素(A)あるいはその酸化物がシリカと
特定組成の化合物を形成し得る金属元素(B)としては
特に限定されるものではないが、例えば(A)としてチ
タン、また(B)としてアルミニウム、ジルコニウム、
イットリウム、リチウム、ナトリウム、バリウム、カル
シウム、ホウ素、亜鉛、ニッケル、マンガン、マグネシ
ウム、鉄等があげられる。
In the silica-based composite oxide fiber of the present invention, the oxide phase (first phase) having a silica component as a main component means
It may be amorphous or crystalline, and may contain a metal element or a metal oxide capable of forming a solid solution or a eutectic point compound with silica. The metal element (A) capable of forming a solid solution with silica or the metal element (B) whose oxide can form a compound having a specific composition with silica is not particularly limited, but, for example, titanium as (A), Further, as (B), aluminum, zirconium,
Examples thereof include yttrium, lithium, sodium, barium, calcium, boron, zinc, nickel, manganese, magnesium and iron.

【0010】この第1相は、本発明で得られる繊維の内
部相を形成しており、力学的特性を負担する重要な役割
を演じている。繊維全体に対する第1相の存在割合は9
8〜40重量%であることが好ましく、目的とする第2
相の機能を十分に発現させ、なお且つ高い力学的特性を
も発現させるためには、第1相の存在割合を50〜95
重量%の範囲内に制御することが好ましい。
This first phase forms the internal phase of the fibers obtained according to the invention and plays an important role in bearing the mechanical properties. The ratio of the first phase to the whole fiber is 9
It is preferably 8 to 40% by weight, and the target second
In order to fully express the function of the phase and also to express the high mechanical characteristics, the existence ratio of the first phase is 50 to 95.
It is preferable to control within the range of weight%.

【0011】一方、第2相を構成する金属酸化物は、光
及び/又は熱的触媒機能を発現させる上で重要な役割を
演じるものである。金属酸化物相を構成する金属として
は、Ti、Al、V等が挙げられる。これらの金属酸化
物は、単体でもよいし、その共融点化合物やある特定元
素により置換型の固溶体を形成したもの等でもよい。こ
の繊維の表層部を構成する第2相の存在割合は、酸化物
の種類により異なるが、2〜60重量%が好ましく、そ
の機能を十分に発現させ、また高強度をも同時に発現さ
せるには5〜50重量%の範囲内に制御することが好ま
しい。
On the other hand, the metal oxide constituting the second phase plays an important role in exhibiting a light and / or thermal catalytic function. Examples of the metal forming the metal oxide phase include Ti, Al, V and the like. These metal oxides may be a simple substance, a eutectic compound thereof, a substitutional solid solution formed by a specific element, or the like. The proportion of the second phase constituting the surface layer portion of the fiber varies depending on the type of oxide, but is preferably 2 to 60% by weight, and in order to sufficiently exhibit its function and also to exhibit high strength at the same time. It is preferable to control the content within the range of 5 to 50% by weight.

【0012】この第2相を構成する少なくとも1つの構
成成分の存在割合は、繊維の表面に向って傾斜的に増大
しており、その組成の傾斜が明らかに認められる領域の
厚さは5〜500nmの範囲に制御することが好ましい
が、繊維直径の約1/3に及んでも良い。尚、上記第2
層の「存在割合」とは、繊維全体に含有されている割合
を意味している。
The abundance ratio of at least one constituent constituting the second phase increases in a gradient toward the surface of the fiber, and the thickness of the region where the composition gradient is clearly recognized is 5 to 5. It is preferable to control in the range of 500 nm, but it may extend to about 1/3 of the fiber diameter. In addition, the second
"Abundance ratio" of a layer means the ratio contained in the whole fiber.

【0013】また、このシリカ基複合酸化物繊維は、光
及び/又は熱的触媒機能を有すると同時に優れた耐熱性
を有している。例えば、加熱空気中に1時間保持した後
に元の繊維強度の90%以上残存する温度が1000℃
である。
Further, this silica-based composite oxide fiber has a light and / or thermal catalytic function and, at the same time, has excellent heat resistance. For example, the temperature at which 90% or more of the original fiber strength remains after being kept in heated air for 1 hour is 1000 ° C.
Is.

【0014】このシリカ基複合酸化物繊維からなる織布
の編織形式については特別の制限は無く、平織、朱子
織、模紗織、綾織、からみ織、袋織、フェルト等のそれ
自体公知の編織形式であることができる。この織布の目
付け10〜500g/mである。この目付けを調整す
ることにより濾過性能を調整することができる。本発明
のフィルター形状物は、平面状で使用しても良いし、ま
た円筒状、封筒状、円錐状等の種々の形態で使用でき
る。
There is no particular limitation on the weaving method of the woven fabric made of the silica-based composite oxide fiber, and there are known weaving methods such as plain weave, satin weave, imitation weave, twill weave, leno weave, bag weave, felt and the like. Can be The basis weight of this woven fabric is 10 to 500 g / m 2 . The filtration performance can be adjusted by adjusting the basis weight. The filter-shaped article of the present invention may be used in a planar shape, or may be used in various shapes such as a cylindrical shape, an envelope shape and a conical shape.

【0015】また、本発明においては、フィルターを構
成する前記シリカ基複合酸化物繊維の一部を、他の無機
繊維、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、
炭化ケイ素繊維等で構成してもよい。例えば、光の当た
るフィルター表面の触媒機能を発揮する部分を前記シリ
カ基複合酸化物繊維で構成し、それ以外の部分をガラス
繊維等の安価な繊維で構成することもできる。
Further, in the present invention, a part of the silica-based composite oxide fiber constituting the filter is replaced with another inorganic fiber such as glass fiber, carbon fiber, alumina fiber,
It may be made of silicon carbide fiber or the like. For example, the silica-based composite oxide fiber may be used for the portion of the filter surface that is exposed to the light to exhibit the catalytic function, and the other portions may be used for the inexpensive fiber such as glass fiber.

【0016】次に、本発明のシリカ基複合酸化物繊維の
製造方法について説明する。本発明においては、主とし
て一般式
Next, the method for producing the silica-based composite oxide fiber of the present invention will be described. In the present invention, the general formula

【化1】 (但し、式中のRは水素原子、低級アルキル基又はフェ
ニル基を示す。)で表される主鎖骨格を有する数平均分
子量が200〜10,000のポリカルボシランを、有
機金属化合物で修飾した構造を有する変性ポリカルボシ
ラン、或いは変性ポリカルボシランと有機金属化合物と
の混合物を溶融紡糸し、不融化処理後、空気中又は酸素
中で焼成することにより、シリカ基複合酸化物繊維を製
造することができる。
[Chemical 1] (However, R in the formula represents a hydrogen atom, a lower alkyl group or a phenyl group.) Polycarbosilane having a main chain skeleton and a number average molecular weight of 200 to 10,000 is modified with an organometallic compound. The modified polycarbosilane having the above structure, or a mixture of the modified polycarbosilane and the organometallic compound is melt-spun, and after the infusibilization treatment, the silica-based composite oxide fiber is produced by firing in air or oxygen. can do.

【0017】第1工程は、シリカ基複合繊維を製造する
ための出発原料として使用する数平均分子量が1,00
0〜50,000の変性ポリカルボシランを製造する工
程である。上記変性ポリカルボシランの基本的な製造方
法は、特開昭56−74126号に極めて類似している
が、本発明では、その中に記載されている官能基の結合
状態を注意深く制御する必要がある。これについて以下
に概説する。
In the first step, the number average molecular weight used as a starting material for producing the silica-based composite fiber is 1,00.
This is a step of producing 0 to 50,000 modified polycarbosilane. The basic method for producing the modified polycarbosilane is very similar to that in JP-A-56-74126, but in the present invention, it is necessary to carefully control the bonding state of the functional groups described therein. is there. This is outlined below.

【0018】出発原料である変性ポリカルボシランは、
主として一般式
The modified polycarbosilane which is the starting material is
Mainly general formula

【化2】 (但し、式中のRは水素原子、低級アルキル基又はフェ
ニル基を示す。)で表される主査骨格を有する数平均分
子量が200〜10,000のポリカルボシランと、一
般式、M(OR')n或いはMR''m(Mは金属元素、R'は
炭素原子数1〜20個を有するアルキル基またはフェニ
ル基、R"はアセチルアセトナート、mとnは1より大
きい整数)を基本構造とする有機金属化合物とから誘導
されるものである。
[Chemical 2] (However, R in the formula represents a hydrogen atom, a lower alkyl group or a phenyl group.) A polycarbosilane having a main skeleton represented by a number average molecular weight of 200 to 10,000 and a general formula, M (OR ') n or MR''m (M is a metal element, R'is an alkyl or phenyl group having 1 to 20 carbon atoms, R'is acetylacetonate, m and n are integers greater than 1) It is derived from an organic metal compound having a structure.

【0019】ここで、本発明の傾斜組成を有する繊維を
製造するには、上記有機金属化合物の一部のみがポリカ
ルボシランと結合を形成する緩慢な反応条件を選択する
必要がある。その為には280℃以下、好ましくは25
0℃以下の温度で不活性ガス中で反応させる必要があ
る。この反応条件では、上記有機金属化合物はポリカル
ボシランと反応したとしても、1官能性重合体として結
合(即ちペンダント状に結合)しており、大幅な分子量
の増大は起こらない。この有機金属化合物が一部結合し
た変性ポリカルボシランは、ポリカルボシランと有機金
属化合物の相溶性を向上させる上で重要な役割を演じ
る。
Here, in order to produce the fiber having the graded composition of the present invention, it is necessary to select a slow reaction condition in which only a part of the organometallic compound forms a bond with polycarbosilane. Therefore, 280 ° C or lower, preferably 25
It is necessary to react in an inert gas at a temperature of 0 ° C or lower. Under this reaction condition, even if the organometallic compound is reacted with polycarbosilane, it is bonded (that is, pendantly bonded) as a monofunctional polymer, and a large increase in molecular weight does not occur. The modified polycarbosilane in which the organometallic compound is partially bonded plays an important role in improving the compatibility between the polycarbosilane and the organometallic compound.

【0020】尚、2官能以上の多くの官能基が結合した
場合は、ポリカルボシランの橋掛け構造が形成されると
共に顕著な分子量の増大が認められる。この場合は、反
応中に急激な発熱と溶融粘度の上昇が起こる。一方、上
記1官能しか反応せず未反応の有機金属化合物が残存し
ている場合は、逆に溶融粘度の低下が観察される。
When a large number of bifunctional or higher functional groups are bonded, a polycarbosilane crosslinked structure is formed and a marked increase in the molecular weight is observed. In this case, a rapid heat generation and a rise in melt viscosity occur during the reaction. On the other hand, when only the above-mentioned monofunctional compound is reacted and the unreacted organometallic compound remains, a decrease in melt viscosity is observed.

【0021】本発明では、未反応の有機金属化合物を意
図的に残存させる条件を選択することが望ましい。本発
明では、主として上記変性ポリカルボシランと未反応状
態の有機金属化合物或いは2〜3量体程度の有機金属化
合物が共存したものを出発原料として用いるが、変性ポ
リカルボシランのみでも、極めて低分子量の変性ポリカ
ルボシラン成分が含まれる場合は、同様に本発明の出発
原料として使用できる。
In the present invention, it is desirable to select conditions under which unreacted organometallic compound is intentionally left. In the present invention, the above modified polycarbosilane and an unreacted organometallic compound or an organometallic compound in the range of about 2-3 trimers are mainly used as a starting material, but the modified polycarbosilane alone has an extremely low molecular weight. When the modified polycarbosilane component of 1 is contained, it can be similarly used as the starting material of the present invention.

【0022】第2工程においては、前記第1工程で得ら
れた変性ポリカルボシラン、或いは変性ポリカルボシラ
ンと低分子量の有機金属化合物の混合物を溶融させて紡
糸原液を造り、場合によってはこれをろ過してミクロゲ
ル、不純物等の紡糸に際して有害となる物質を除去し、
これを通常用いられる合成繊維紡糸用装置により紡糸す
る。紡糸する際の紡糸原液の温度は原料の変性ポリカル
ボシランの軟化温度によって異なるが、50〜200℃
の温度範囲が有利である。上記紡糸装置において、必要
に応じてノズル下部に加湿加熱筒を設けても良い。尚、
繊維径は、ノズルからの吐出量と紡糸機下部に設置され
た高速巻き取り装置の巻き取り速度を変えることにより
調整される。
In the second step, the modified polycarbosilane obtained in the first step or a mixture of the modified polycarbosilane and a low molecular weight organometallic compound is melted to prepare a spinning dope, which may be prepared. Filter to remove substances that are harmful to spinning such as microgels and impurities,
This is spun by a commonly used synthetic fiber spinning device. The temperature of the spinning dope during spinning varies depending on the softening temperature of the modified polycarbosilane as a raw material, but is 50 to 200 ° C.
The temperature range of is preferred. In the above spinning device, a humidification heating cylinder may be provided below the nozzle, if necessary. still,
The fiber diameter is adjusted by changing the discharge amount from the nozzle and the winding speed of a high-speed winding device installed in the lower part of the spinning machine.

【0023】第2工程は、前記溶融紡糸の他に、前記第
1工程で得られた変性ポリカルボシラン、或いは変性ポ
リカルボシランと低分子量の有機金属化合物の混合物
を、例えばベンゼン、トルエン、キシレンあるいはその
他該変性ポリカルボシランと低分子量有機金属化合物を
溶融することのできる溶媒に溶解させ、紡糸原液を造
り、場合によってはこれをろ過してマクロゲル、不純物
等紡糸に際して有害な物質を除去した後、前記紡糸原液
を通常用いられる合成繊維紡糸装置により乾式紡糸法に
より紡糸し、巻き取り速度を制御して目的とする繊維を
得ることができる。
In the second step, in addition to the melt spinning, the modified polycarbosilane obtained in the first step, or a mixture of the modified polycarbosilane and a low molecular weight organometallic compound, such as benzene, toluene or xylene, is used. Alternatively, the modified polycarbosilane and the low molecular weight organometallic compound are dissolved in a solvent capable of melting to prepare a spinning stock solution, which may be filtered to remove macrogels, impurities and other harmful substances during spinning. The target fiber can be obtained by spinning the stock solution for spinning by a dry spinning method using a synthetic fiber spinning device which is usually used, and controlling the winding speed.

【0024】これらの紡糸工程において、必用ならば、
紡糸装置に紡糸筒を取り付け、その筒内の雰囲気を前記
溶媒のうち少なくとも1つの気体との混合雰囲気とする
か、或いは空気、不活性ガス、熱空気、熱不活性ガス、
スチーム、アンモニアガス、炭化水素ガス、有機ケイ素
化合物ガスの雰囲気とすることにより、紡糸筒中の繊維
の固化を制御することができる。
In these spinning steps, if necessary,
A spinning cylinder is attached to the spinning device, and the atmosphere in the cylinder is a mixed atmosphere with at least one gas of the solvents, or air, an inert gas, hot air, a heat inert gas,
By setting the atmosphere of steam, ammonia gas, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas, the solidification of the fibers in the spinning cylinder can be controlled.

【0025】第3工程においては、前記紡糸繊維を酸化
雰囲気中で、張力または無張力の作用の下で予備加熱を
行い、前記紡糸繊維の不融化を行う。この工程は、後工
程の焼成の際に繊維が溶融せず、且つ隣接繊維と接着し
ないことを目的として行うものである。処理温度並びに
処理時間は、組成により異なり、特に規定しないが、一
般に50〜400℃の範囲内で、数時間〜30時間の処
理上条件が選択される。また、上記酸化雰囲気中には、
水分、窒素酸化物、オゾン等、紡糸繊維の酸化力を高め
るものが含まれていても良く、酸素分圧を意図的に変え
ても良い。
In the third step, the spun fiber is preheated in an oxidizing atmosphere under the action of tension or no tension to infusibilize the spun fiber. This step is performed for the purpose of preventing the fibers from being melted and adhering to the adjacent fibers at the time of firing in the subsequent step. The treatment temperature and the treatment time differ depending on the composition and are not particularly specified, but generally, a treatment condition of several hours to 30 hours is selected within the range of 50 to 400 ° C. Also, in the oxidizing atmosphere,
It may contain water, nitrogen oxides, ozone, etc. that enhance the oxidizing power of the spun fiber, and the oxygen partial pressure may be intentionally changed.

【0026】ところで、原料中に含まれる低分子量物の
割合によっては、紡糸繊維の軟化温度が50℃を下回る
場合もあり、その場合は、あらかじめ上記処理温度より
も低い温度で、繊維表面の酸化を促進する処理を施す場
合もある。尚、同第3工程並びに第2工程の際に、原料
中に含まれている低分子量化合物の繊維表面へのブリー
ドアウトが進行し、目的とする傾斜組成の下地が形成さ
れるものと考えている。
By the way, depending on the proportion of low molecular weight substances contained in the raw material, the softening temperature of the spun fiber may be lower than 50 ° C. In that case, the oxidation of the fiber surface may be carried out at a temperature lower than the above treatment temperature in advance. In some cases, a process for promoting It is considered that, in the third step and the second step, bleeding out of the low molecular weight compound contained in the raw material to the fiber surface progresses to form an underlayer having a desired gradient composition. There is.

【0027】第4工程においては、前記不融化した繊維
を、張力または無張力下で、500〜1800℃の温度
範囲で酸化雰囲気中において焼成し、目的とする、シリ
カ成分を主体とする酸化物相(第1相)とシリカ以外の
金属酸化物相(第2相)との複合酸化物相からなり、表
層に向かって第2相の少なくとも1つの構成成分の存在
割合が傾斜的に増大するシリカ基複合酸化物繊維を得
る。この工程において、不融化繊維中に含まれる有機物
成分は基本的には酸化されるが、選択する条件によって
は、炭素や炭化物として繊維中に残存する場合もある。
このような状態でも、目的とする機能に支障を来さない
場合はそのまま使用されるが、支障を来す場合は、更な
る酸化処理が施される。その際、目的とする傾斜組成並
びに結晶構造に問題が生じない温度、処理時間が選択さ
れなければならない。
In the fourth step, the infusibilized fiber is fired under tension or no tension in an oxidizing atmosphere in the temperature range of 500 to 1800 ° C. to obtain a desired oxide mainly composed of a silica component. It is composed of a composite oxide phase of a phase (first phase) and a metal oxide phase other than silica (second phase), and the abundance ratio of at least one constituent component of the second phase gradually increases toward the surface layer. A silica-based complex oxide fiber is obtained. In this step, the organic component contained in the infusibilized fiber is basically oxidized, but it may remain in the fiber as carbon or carbide depending on the selected conditions.
Even in such a state, if the intended function is not hindered, it is used as it is, but if it is hindered, further oxidation treatment is performed. At that time, the temperature and the treatment time must be selected so that the intended graded composition and crystal structure do not cause any problems.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 参考例1 5リットルの三口フラスコに無水トルエン2.5リット
ルと金属ナトリウム400gとを入れ窒素ガス気流下で
トルエンの沸点まで加熱し、ジメチルジクロロシラン1
リットルを1時間かけて滴下した。滴下終了後、10時
間加熱還流し沈殿物を生成させた。この沈殿をろ過し、
まずメタノールで洗浄した後、水で洗浄して、白色粉末
のポリジメチルシラン420gを得た。ポリジメチルシ
ラン250gを水冷還流器を備えた三口フラスコ中に仕
込み、窒素気流下、420℃で30時間加熱反応させて
数平均分子量が1200のポリカルボシランを得た。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Reference Example 1 2.5 liters of anhydrous toluene and 400 g of sodium metal were placed in a 5 liter three-necked flask and heated to the boiling point of toluene under a nitrogen gas stream, and dimethyldichlorosilane 1 was added.
L was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was heated under reflux for 10 hours to generate a precipitate. This precipitate is filtered,
First, it was washed with methanol and then with water to obtain 420 g of white powdery polydimethylsilane. 250 g of polydimethylsilane was charged into a three-necked flask equipped with a water-cooled reflux device, and heated and reacted at 420 ° C. for 30 hours under a nitrogen stream to obtain polycarbosilane having a number average molecular weight of 1200.

【0029】実施例1 参考例1の方法により合成されたポリカルボシラン16
gにトルエン100gとテトラブトキシチタン64gを
加え、100℃で1時間予備加熱させた後、150℃ま
でゆっくり昇温してトルエンを留去させてそのまま5時
間反応させ、更に250℃まで昇温して5時間反応して
変性ポリカルボシランを合成した。この変性ポリカルボ
シランに意図的に低分子量の有機金属化合物を共存させ
る目的で5gのテトラブトキシチタンを加えて、変性ポ
リカルボシランと低分子量有機金属化合物の混合物を得
た。
Example 1 Polycarbosilane 16 synthesized by the method of Reference Example 1
To 100 g of toluene, 100 g of toluene and 64 g of tetrabutoxytitanium were added, preheated at 100 ° C. for 1 hour, then slowly heated to 150 ° C., toluene was distilled off, the reaction was continued for 5 hours, and further heated to 250 ° C. And reacted for 5 hours to synthesize a modified polycarbosilane. To this modified polycarbosilane, 5 g of tetrabutoxytitanium was intentionally added for the purpose of allowing a low-molecular weight organometallic compound to coexist to obtain a mixture of the modified polycarbosilane and the low-molecular weight organometallic compound.

【0030】この変性ポリカルボシランと低分子量有機
金属化合物の混合物をトルエンに溶解させたのちガラス
製の紡糸装置に仕込み、内部を十分に窒素置換してから
昇温してトルエンを留去させて、180℃で溶融紡糸を
行った。紡糸繊維を、空気中、段階的に150℃まで加
熱し不融化させた後、1200℃の空気中で1時間焼成
を行いチタニア/シリカ繊維を得た。
A mixture of this modified polycarbosilane and a low molecular weight organometallic compound was dissolved in toluene and charged into a glass spinning apparatus, and the inside was sufficiently replaced with nitrogen, and then the temperature was raised to distill off the toluene. Melt spinning was performed at 180 ° C. The spun fiber was heated in air stepwise to 150 ° C. to make it infusible and then fired in air at 1200 ° C. for 1 hour to obtain a titania / silica fiber.

【0031】得られた繊維(平均直径:13μm)は、
X線回折の結果、非晶質シリカとアナターゼのチタニア
からなっており、繊維全体のTi/Si(モル比)は
0.17であった。また、EPMAによる構成原子の分
布状態を調べたところ、最外周部から1μmの領域でT
i/Si(モル比)=0.87、最外周から3〜4μm
の領域でTi/Si(モル比)=0.15、中心部でT
i/Si(モル比)=0.04と、表面に向ってチタン
が増大する傾斜組成になっていることを確認した。同繊
維の引張り強度は1.5GPaで、従来しられているゾ
ルゲル法により得られたアナターゼ型チタニア/シリカ
繊維に比べて極めて高強度を示すものであった。
The obtained fiber (average diameter: 13 μm) is
As a result of X-ray diffraction, it consisted of amorphous silica and titania of anatase, and the Ti / Si (molar ratio) of the whole fiber was 0.17. Moreover, when the distribution state of constituent atoms by EPMA was examined, it was found that T
i / Si (molar ratio) = 0.87, 3 to 4 μm from the outermost periphery
In the region of Ti / Si (molar ratio) = 0.15, T in the center
It was confirmed that i / Si (molar ratio) = 0.04 and the composition was graded such that titanium increased toward the surface. The tensile strength of the fiber was 1.5 GPa, which was significantly higher than that of the anatase-type titania / silica fiber obtained by the conventional sol-gel method.

【0032】得られたチタニア/シリカ繊維を長さ50
mmの短繊維にした後、ニードルパンチを行うことによ
り目付け100g/mのチタニア/シリカ繊維製フェ
ルトを得た。このフェルトを300mm×300mm、
厚さ1mmの平面状フィルターとした。
The titania / silica fiber obtained was made to have a length of 50.
After making it into mm short fibers, needle punching was performed to obtain a titania / silica fiber felt having a basis weight of 100 g / m 2 . This felt is 300mm x 300mm,
A flat filter having a thickness of 1 mm was used.

【0033】このフィルターの片面から5ppmのNO
を含む空気を10リットル/分の流量で流した。このと
きフィルターの反対面から300〜400nmの紫外光
を照射した。フィルター通過後の空気をサンプリングし
てNO濃度を化学発光法で測定したところ5ppb以下
であった。
5 ppm NO from one side of this filter
Containing air was flowed at a flow rate of 10 l / min. At this time, ultraviolet rays of 300 to 400 nm were irradiated from the opposite surface of the filter. When the air after passing through the filter was sampled and the NO concentration was measured by the chemiluminescence method, it was 5 ppb or less.

【0034】また、ディーゼルエンジンからの排ガスを
このフィルターに通過させたところ、排ガス中の黒煙粒
子状物質(PM)は95%捕集された。PMを捕集した
フィルターを大気中1000℃で30分間加熱すること
によりPMを酸化除去し、フィルターを再生した。再生
後のフィルターに損傷は認められなかった。
When exhaust gas from the diesel engine was passed through this filter, 95% of black smoke particulate matter (PM) in the exhaust gas was collected. The filter that trapped PM was heated in the atmosphere at 1000 ° C. for 30 minutes to oxidize and remove the PM, and the filter was regenerated. No damage was found on the filter after regeneration.

【0035】実施例2 実施例1と同様にして得られたチタニア/シリカ繊維製
フェルトを直径200mm、長さ300mmの円筒型の
フィルター形状物とし、外側より魚類を飼育した水を1
0リットル/分の流量で循環濾過した。このとき、フィ
ルターの内側から300〜400nmの紫外光を照射し
た。循環濾過前の水の大腸菌群数を調べたところ、10
000個/ミリリットルであった。さらに植物プランク
トンが発生しており水の濁りが認められた。1時間循環
濾過した水をサンプリングし、大腸菌群数を調べたとこ
ろ、10個/ミリリットル以下であり、大腸菌をほぼ完
全に死滅させることができた。また、水に濁りは認めら
れず、フィルターにより水中の植物プランクトンをほぼ
完全に捕集することができた。
Example 2 A titania / silica fiber felt obtained in the same manner as in Example 1 was used as a cylindrical filter shape having a diameter of 200 mm and a length of 300 mm, and water fed with fish from the outside was used as 1
Circulation filtration was performed at a flow rate of 0 liter / min. At this time, ultraviolet light of 300 to 400 nm was irradiated from the inside of the filter. When the number of coliform bacteria in the water before circulation filtration was examined, it was 10
It was 000 pieces / milliliter. In addition, phytoplankton was generated and turbidity of water was observed. The water that had been circulated and filtered for 1 hour was sampled, and the number of coliform bacteria was examined. As a result, the number was 10 / ml or less, and it was possible to almost completely kill the coliform bacteria. No turbidity was observed in the water, and the phytoplankton in the water could be collected almost completely by the filter.

【0036】比較例1 チタンテトライソプロポキシド120gを1000ml
のイソプロパノールで希釈し、攪拌しながらジイソプロ
パノールアミン40gと水10gを添加し、さらに分子
量1000のポリエチレングリコール10gを添加して
透明なチタニアゾル液を調整した。
Comparative Example 1 1000 ml of 120 g of titanium tetraisopropoxide
Was diluted with isopropanol, and 40 g of diisopropanolamine and 10 g of water were added with stirring, and further 10 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1000 was added to prepare a transparent titania sol liquid.

【0037】このチタニアゾル液にガラス繊維織布を含
浸し、引き上げた後、乾燥し、大気中600℃で焼成す
ることにより、表面にチタニアを有するガラス繊維織布
を得た。この織布の目付けは100g/mであった。
このフェルトを300mm×300mm、厚さ1mmの
平面状フィルターとした。さらに、このフィルターを用
いて実施例1と同様の試験を行った。
A glass fiber woven fabric was impregnated with this titania sol solution, pulled up, dried and fired at 600 ° C. in the atmosphere to obtain a glass fiber woven fabric having titania on the surface. The fabric weight of this woven fabric was 100 g / m 2 .
This felt was used as a flat filter having a size of 300 mm × 300 mm and a thickness of 1 mm. Further, the same test as in Example 1 was conducted using this filter.

【0038】その結果、フィルター通過後のNO濃度は
5ppb以下であった。また、PMの捕集率は80%で
あった。PMを捕集したフィルターを再生させるため
に、大気中1000℃で30分間加熱したところ、フィ
ルターに溶損が認められた。
As a result, the NO concentration after passing through the filter was 5 ppb or less. The PM collection rate was 80%. When the filter that trapped PM was regenerated in the air at 1000 ° C. for 30 minutes, the filter was found to be melted.

【0039】比較例2 比較例1で得た表面にチタニアを有するガラス繊維織布
を直径200mm、長さ300mmの円筒型のフィルタ
ーとして、実施例2と同様の試験を行った。
Comparative Example 2 The same test as in Example 2 was carried out using the glass fiber woven fabric having titania on the surface obtained in Comparative Example 1 as a cylindrical filter having a diameter of 200 mm and a length of 300 mm.

【0040】その結果、循環濾過後の水の大腸菌群数は
100個/mlであり、実施例1と比較して大腸菌の死
滅効果は小さかった。また、フィルターにより植物プラ
ンクトンはほぼ完全に捕集されていたものの、水中にフ
ィルターから脱落したチタニア粒子が観察された。
As a result, the number of coliform bacteria in the water after circulation filtration was 100 / ml, and the killing effect of E. coli was smaller than that in Example 1. In addition, although the phytoplankton was almost completely collected by the filter, titania particles dropped from the filter were observed in the water.

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Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリカ成分を主体とする酸化物相(第1
相)とシリカ以外の金属酸化物相(第2相)との複合酸
化物相からなる繊維であって、繊維の表層に向かって第
2相の少なくとも1つの構成成分の存在割合が傾斜的に
増大しており、かつ、光及び/又は熱的触媒機能を有す
るシリカ基複合酸化物繊維の織布からなることを特徴と
する有害物質除去フィルター。
1. An oxide phase mainly comprising a silica component (first
Phase) and a complex oxide phase of a metal oxide phase other than silica (second phase), wherein the abundance ratio of at least one constituent component of the second phase gradually increases toward the surface layer of the fiber. A harmful substance removing filter comprising a woven fabric of silica-based complex oxide fibers having an increased number of light and / or thermal catalytic functions.
【請求項2】繊維全体に対する第1相の存在割合が98
〜40重量%、第2相の存在割合が2〜60重量%であ
る請求項1に記載の有害物質除去フィルター。
2. The abundance ratio of the first phase to the whole fiber is 98.
The toxic substance removal filter according to claim 1, wherein the presence ratio of the second phase is 2 to 60% by weight.
【請求項3】金属酸化物相を構成する金属が、Ti、A
l及びVから選ばれる少なくとも一種である請求項1又
は2記載の有害物質除去フィルター。
3. The metal constituting the metal oxide phase is Ti or A.
The harmful substance removing filter according to claim 1 or 2, which is at least one selected from l and V.
【請求項4】シリカ成分を主体とする酸化物相(第1
相)とシリカ以外の金属酸化物相(第2相)との複合酸
化物相からなる繊維であって、繊維の表層に向かって第
2相の少なくとも1つの構成成分の存在割合が傾斜的に
増大しており、かつ、光及び/又は熱的触媒機能を有す
るシリカ基複合酸化物繊維、及び無機繊維の織布からな
ることを特徴とする有害物質除去フィルター。
4. An oxide phase mainly composed of a silica component (first
Phase) and a complex oxide phase of a metal oxide phase other than silica (second phase), wherein the abundance ratio of at least one constituent component of the second phase gradually increases toward the surface layer of the fiber. A harmful substance removing filter comprising a woven fabric of silica-based composite oxide fibers having an increasing number of and having a light and / or thermal catalytic function, and an inorganic fiber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276019A (en) * 2003-02-26 2004-10-07 Ohmoto Gumi Co Ltd Treatment of contaminated water, contaminated mud, and other contaminated objects
WO2008114597A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 Ube Industries, Ltd. Silica-based composite oxide fiber, catalyst fiber comprising the same, and process for producing the same
JPWO2008038529A1 (en) * 2006-09-27 2010-01-28 宇部興産株式会社 Silica-based composite photocatalyst and method for producing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276019A (en) * 2003-02-26 2004-10-07 Ohmoto Gumi Co Ltd Treatment of contaminated water, contaminated mud, and other contaminated objects
JPWO2008038529A1 (en) * 2006-09-27 2010-01-28 宇部興産株式会社 Silica-based composite photocatalyst and method for producing the same
WO2008114597A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 Ube Industries, Ltd. Silica-based composite oxide fiber, catalyst fiber comprising the same, and process for producing the same
JPWO2008114597A1 (en) * 2007-03-19 2010-07-01 宇部興産株式会社 Silica-based composite oxide fiber, catalyst fiber using the same, and production method thereof

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