JP2008104845A - Deodorizer, its manufacture method, and deodorizing filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はアセトアルデヒド、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類を効率的に除去しうる脱臭材、その製造方法および脱臭フィルタに関する。 The present invention relates to a deodorizing material capable of efficiently removing aldehydes such as acetaldehyde and formaldehyde, a method for producing the same, and a deodorizing filter.
近年、室内や車内の快適性の向上を目的として、生活空間等で発生する不快臭を除去する要求が強くなっており、その中でも特にたばこ臭などに含まれるアルデヒド類の効率的な除去に対する要求が高まっている。一方、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドなどの低級脂肪族アルデヒドは、その蒸気圧が高いため代表的な脱臭剤である活性炭などへの吸着性が低いこと、また中性成分であるため酸やアルカリを添着した吸着剤で化学吸着することも難しいことから、アルデヒド類に対する効果的な除去法の開発が大きな技術課題となっている。 In recent years, there has been a strong demand for removing unpleasant odors generated in living spaces, etc., for the purpose of improving the comfort of indoors and cars, and in particular, there is a demand for efficient removal of aldehydes contained in tobacco odors. Is growing. On the other hand, lower aliphatic aldehydes such as acetaldehyde and formaldehyde have low vapor adsorption due to their high vapor pressure, and adsorbed with acids and alkalis because they are neutral components. Since it is difficult to chemisorb with chemicals, the development of effective removal methods for aldehydes has become a major technical issue.
従来より低級脂肪族アルデヒドの除去性能を高めた脱臭剤あるいは空気浄化剤が種々提案されている。例えば、特許文献1には、活性炭にアニリンを添着したものが、また特許文献2や特許文献3には、活性炭にアミノ酸やアミノ安息香酸を添着したものが提案されている。さらに、活性炭以外では、特許文献4にゼオライトなどのアルミノシリケートが、特許文献5に活性炭素繊維にアミノベンゼンスルホン酸を添着したものが提案されている。これらの脱臭剤は薬剤とアルデヒドの化学反応を利用した脱臭剤であり、アルデヒド除去性能は高いが、添着薬剤がアルデヒドと化学反応して消費されてしまうと脱臭性能が低下するという問題がある。 Conventionally, various deodorizing agents or air purifying agents having improved removal performance of lower aliphatic aldehydes have been proposed. For example, Patent Document 1 proposes an activated carbon impregnated with aniline, and Patent Document 2 and Patent Document 3 propose an activated carbon impregnated with an amino acid or aminobenzoic acid. In addition to activated carbon, Patent Document 4 proposes an aluminosilicate such as zeolite, and Patent Document 5 proposes an activated carbon fiber impregnated with aminobenzenesulfonic acid. These deodorizers are deodorizers utilizing a chemical reaction between a drug and an aldehyde and have high aldehyde removal performance. However, there is a problem in that the deodorization performance is reduced when the attached drug is consumed by a chemical reaction with an aldehyde.
一方、薬剤とアルデヒドとの化学反応を利用するのではなく、触媒作用を利用してアルデヒドの除去を行う技術が検討されている。例えば、特許文献6にはジルコニアを主成分とする担体に白金を担持した触媒が提案されている。60℃以上の比較的低温においてアルデヒドを除去できるとされているが、室温でアセトアルデヒドを除去することは難しく、また白金という高価な貴金属を用いるため脱臭剤価格が高くなるという問題がある。また、特許文献7には活性炭にパラジウムを担持した触媒を用いることで、室温でホルムアルデヒドを除去する方法が開示されているが、アセトアルデヒドに対する効果は十分ではなく、また白金と同様に高価なパラジウムを用いるため脱臭剤の価格が高くなるという課題があった。 On the other hand, a technique for removing an aldehyde using a catalytic action instead of using a chemical reaction between a drug and an aldehyde has been studied. For example, Patent Document 6 proposes a catalyst in which platinum is supported on a support mainly composed of zirconia. Although it is said that aldehyde can be removed at a relatively low temperature of 60 ° C. or higher, it is difficult to remove acetaldehyde at room temperature, and there is a problem that the price of a deodorant is high because an expensive noble metal such as platinum is used. Patent Document 7 discloses a method of removing formaldehyde at room temperature by using a catalyst in which palladium is supported on activated carbon, but the effect on acetaldehyde is not sufficient, and expensive palladium is used in the same manner as platinum. Since it used, there existed a subject that the price of a deodorizing agent became high.
また、特許文献8には、銅マンガン複合酸化物または鉄マンガン複合酸化物にルテニウムを担持させた脱臭触媒が提案されている。しかしながら、これらの複合酸化物を用いた場合、アセトアルデヒドの除去性能は向上するが、ホルムアルデヒドの除去性能は必ずしも十分でない問題がある。 Patent Document 8 proposes a deodorization catalyst in which ruthenium is supported on a copper manganese composite oxide or an iron manganese composite oxide. However, when these composite oxides are used, the removal performance of acetaldehyde is improved, but the removal performance of formaldehyde is not always sufficient.
また、特許文献9には、被処理気体の上流側にマンガン酸化物からなる触媒を、下流側にルテニウムからなる触媒を直列的に配した脱臭用触媒が提案されている。しかしながら、ルテニウムがマンガン酸化物に直接担持されていないために、本願発明に係る脱臭材のような2種類の物質による相互作用に基づく触媒作用の向上効果が得られず、アルデヒド類の除去性能が十分でない問題がある。 Patent Document 9 proposes a deodorizing catalyst in which a catalyst made of manganese oxide is arranged upstream of the gas to be treated and a catalyst made of ruthenium is arranged in series downstream. However, since ruthenium is not directly supported on the manganese oxide, an improvement effect of the catalytic action based on the interaction by two kinds of substances such as the deodorizing material according to the present invention cannot be obtained, and the performance of removing aldehydes is not improved. There is not enough problem.
また、特許文献10には、光触媒と金属酸化物系の常温触媒とを基材に担持した脱臭触媒(請求項1参照)が提案されている。そして、光触媒としてルテニウム錯体が、常温触媒として酸化マンガンが、それぞれ多くの代替物質のうちの一物質として例示されているものの、ルテニウム錯体と酸化マンガンとを具体的に組み合わせた脱臭触媒は開示されていない。しかも、光触媒の光活性性能を確保するために、光触媒と常温触媒との合計重量に対して、常温触媒の重量割合を22%以下に制限するとされており(請求項3、段落[0024]参照)、仮に光触媒としてルテニウム錯体を、常温触媒として酸化マンガンをそれぞれ選択し、これらを組み合わせ得たとしても、ルテニウム錯体より酸化マンガンのほうを少なく配合するものであり、マンガン酸化物にルテニウム化合物を少量担持させることで触媒作用を向上させるものである、本願請求項1〜3に係る発明の脱臭材とは、まったく技術思想を異にするものである。
本発明はかかる現状に対してなされたもので、白金やパラジウムなどの高価な触媒を用いることなく、室温でアセトアルデヒド、ホルムアルデヒドを含む低級アルデヒド類を高性能に除去しうる脱臭材、その製造方法および脱臭フィルタを提供することを目的とする。 The present invention has been made for such a current situation, and without using an expensive catalyst such as platinum or palladium, a deodorizing material capable of removing acetaldehyde and lower aldehydes including formaldehyde with high performance at room temperature, a method for producing the same, and An object is to provide a deodorizing filter.
請求項1に記載の発明は、基材としてのマンガン酸化物に、ルテニウム化合物を担持してなる触媒を含むことを特徴とする脱臭材である。 Invention of Claim 1 is a deodorizing material characterized by including the catalyst formed by carrying | supporting a ruthenium compound in the manganese oxide as a base material.
請求項2に記載の発明は、前記基材が、さらに、銅マンガン複合酸化物、鉄マンガン複合酸化物、活性炭およびゼオライトからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む請求項1に記載の脱臭材である。 The invention according to claim 2 is the deodorization according to claim 1, wherein the base material further contains at least one selected from the group consisting of a copper manganese composite oxide, an iron manganese composite oxide, activated carbon, and zeolite. It is a material.
請求項3に記載の発明は、脱臭材に対する、前記ルテニウム化合物中のルテニウム元素の担持量が0.1質量%以上0.6質量未満である請求項1または2に記載の脱臭材である。 Invention of Claim 3 is a deodorizing material of Claim 1 or 2 with which the load of the ruthenium element in the said ruthenium compound with respect to a deodorizing material is 0.1 mass% or more and less than 0.6 mass.
請求項4に記載の発明は、ルテニウム化合物の水溶液を前記基材にスプレーすることにより、マンガン酸化物にルテニウム化合物を担持させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の脱臭材の製造方法である。 The invention according to claim 4 is characterized in that the ruthenium compound is supported on the manganese oxide by spraying an aqueous solution of the ruthenium compound onto the base material. It is a manufacturing method of a deodorizing material.
請求項5に記載の発明は、基材としてのマンガン酸化物に、リン酸塩化合物を担持してなる触媒を含むことを特徴とする脱臭材である。 The invention according to claim 5 is a deodorizing material characterized by including a catalyst obtained by supporting a phosphate compound on manganese oxide as a base material.
請求項6に記載の発明は、前記リン酸塩化合物が、リン酸鉄である請求項5に記載の脱臭材である。 The invention according to claim 6 is the deodorizing material according to claim 5, wherein the phosphate compound is iron phosphate.
請求項7に記載の発明は、脱臭材に対する前記リン酸塩化合物の担持量が0.1質量%以上20質量%以下である請求項5または6に記載の脱臭材。
である。
The invention according to claim 7 is the deodorizing material according to claim 5 or 6, wherein the supported amount of the phosphate compound with respect to the deodorizing material is 0.1 mass% or more and 20 mass% or less.
It is.
請求項8に記載の発明は、前記基材が、さらに、銅マンガン複合酸化物、鉄マンガン複合酸化物、活性炭およびゼオライトからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む請求項5〜7のいずれか1項に記載の脱臭材である。 The invention according to claim 8 is any one of claims 5 to 7, wherein the base material further contains at least one selected from the group consisting of a copper manganese composite oxide, an iron manganese composite oxide, activated carbon and zeolite. 2. The deodorizing material according to item 1.
請求項8に記載の発明は、ハニカム状に形成された請求項1〜3、5〜8のいずれか1項に記載の脱臭材を用いた脱臭フィルタである。 Invention of Claim 8 is a deodorizing filter using the deodorizing material of any one of Claims 1-3, 5-8 formed in the honeycomb form.
本発明によれば、マンガン酸化物にルテニウム化合物またはリン酸塩化合物を担持した触媒を用いることで、白金やパラジウムなどの高価な触媒を用いることなく、アセトアルデヒドはもちろん、さらに低級のホルムアルデヒドをも含めた低級アルデヒド類を高性能に除去できるようになり、低コストで脱臭性能に優れた脱臭材およびそれを用いた脱臭フィルタを提供できるようになった。 According to the present invention, by using a catalyst in which a ruthenium compound or a phosphate compound is supported on a manganese oxide, not only acetaldehyde but also lower formaldehyde is used without using an expensive catalyst such as platinum or palladium. It has become possible to remove low-grade aldehydes with high performance, and to provide a deodorizing material excellent in deodorizing performance at a low cost and a deodorizing filter using the same.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[実施形態1]
本発明の実施形態1に係る脱臭材には、基材としてのマンガン酸化物にルテニウム化合物を担持した触媒を使用する。基材として使用するマンガン酸化物の比表面積は吸着性能の面から高いことが好ましく、BET比表面積で200m2/g以上のものが好適に利用できる。担持するルテニウム化合物としてはルテニウム酸カリウムや塩化ルテニウムなどが使用できる。マンガン酸化物へのルテニウム化合物の担持方法は特に限定されないが、たとえば、ルテニウム化合物の水溶液をスプレーにより酸化マンガンに担持させるスプレー法が利用できる。そして、スプレー後の試料はデシケータの中で室温にて1日程度乾燥した後、乾燥器により80〜120℃程度で乾燥させることが望ましい。なお、マンガン酸化物へのルテニウム化合物の担持方法として、マンガン酸化物にルテニウム化合物とバインダを添加して混練後、ペレット形状やハニカム形状に押出成形する方法を用いてもよいが、上記スプレー法を用いるほうが、マンガン酸化物とルテニウム化合物とのより緊密な接触状態が得られるのでより推奨される。
[Embodiment 1]
For the deodorizing material according to Embodiment 1 of the present invention, a catalyst in which a ruthenium compound is supported on a manganese oxide as a base material is used. The specific surface area of the manganese oxide used as the substrate is preferably high in terms of adsorption performance, and a BET specific surface area of 200 m 2 / g or more can be suitably used. As the ruthenium compound to be supported, potassium ruthenate, ruthenium chloride or the like can be used. The method for supporting the ruthenium compound on the manganese oxide is not particularly limited. For example, a spray method in which an aqueous solution of a ruthenium compound is supported on manganese oxide by spraying can be used. And after spraying the sample, it is desirable to dry at about 80-120 degreeC with a dryer, after drying at room temperature for about 1 day in a desiccator. As a method for supporting the ruthenium compound on the manganese oxide, a method of extruding into a pellet shape or a honeycomb shape after adding a ruthenium compound and a binder to the manganese oxide and kneading may be used. The use is more recommended because it provides a closer contact between the manganese oxide and the ruthenium compound.
上記特許文献8に記載の脱臭材のように、マンガン酸化物の替わりに、銅マンガン複合酸化物または鉄マンガン複合酸化物を用いた場合、アセトアルデヒドの除去性能は向上するが、ホルムアルデヒド除去性能は必ずしも高くない(後記実施例中の比較例参照)。より低級なホルムアルデヒドを含めた低級アルデヒド類を効率的に除去するためにはマンガンと他金属元素との複合酸化物ではなく、マンガン酸化物を用いるのが有効である。 When the copper manganese complex oxide or the iron manganese complex oxide is used instead of the manganese oxide as in the deodorizing material described in Patent Document 8, the acetaldehyde removal performance is improved, but the formaldehyde removal performance is not necessarily limited. Not high (see comparative examples in Examples below). In order to efficiently remove lower aldehydes including lower formaldehyde, it is effective to use manganese oxide instead of complex oxide of manganese and other metal elements.
ここで、マンガン酸化物と、マンガンと銅、鉄など他金属元素との複合酸化物との間にホルムアルデヒドの除去性能に差が生じるのは以下の理由によるものと考えられる。 Here, it is considered that the difference in formaldehyde removal performance between the manganese oxide and the composite oxide of manganese and other metal elements such as copper and iron is due to the following reason.
すなわち、アルデヒドの除去は、アルデヒドが触媒作用によって、アルデヒド→酸→二酸化炭素+水という過程を経て酸化され、最終的に二酸化炭素と水に分解されることにより行われる。ここで、アセトアルデヒドはホルムアルデヒドに比べて酸への酸化が難しく、この酸への酸化反応過程にはマンガンと他金属元素との複合酸化物が有効な触媒となる。一方、ホルムアルデヒドについては、酸(ギ酸)への酸化は比較的容易であることから、ギ酸から二酸化炭素+水への酸化分解過程が全体反応を律速する。そして、このギ酸の酸化分解反応に対しては酸化マンガンが有効な触媒となる。 That is, the aldehyde is removed by oxidation of the aldehyde through a process of aldehyde → acid → carbon dioxide + water, and finally decomposition into carbon dioxide and water. Here, acetaldehyde is difficult to oxidize to acid as compared to formaldehyde, and complex oxides of manganese and other metal elements are effective catalysts in the oxidation reaction process to acid. On the other hand, since formaldehyde is relatively easily oxidized to acid (formic acid), the oxidative decomposition process from formic acid to carbon dioxide + water controls the overall reaction. Manganese oxide is an effective catalyst for this oxidative decomposition reaction of formic acid.
ただし、マンガンと他金属元素(例えば銅や鉄)との複合酸化物を利用することはアルデヒド以外の臭気成分であるメルカプタンなどに対する脱臭性能を向上させるのには有効であるため、マンガン酸化物に、マンガンと他金属元素との複合酸化物を添加した基材に、ルテニウム化合物を担持した脱臭剤を用いることにより多種類の臭気を同時に脱臭することが可能となる。 However, the use of complex oxides of manganese and other metal elements (such as copper and iron) is effective in improving the deodorization performance against mercaptans, which are odor components other than aldehydes. By using a deodorizing agent carrying a ruthenium compound on a base material to which a complex oxide of manganese and other metal elements is added, it is possible to deodorize many kinds of odors simultaneously.
脱臭材に対する、ルテニウム化合物中のルテニウム元素の担持量は、0.1質量%以上0.6質量未満とするのが望ましい。上記担持量が0.1質量%未満では触媒作用の向上効果が十分に発揮されず、一方、上記担持量が0.6重量%以上になると脱臭材のコストが高くなる上に、本来酸化マンガンが持っていたアルデヒドに対する脱臭性能が、担持されたルテニウム化合物により阻害され、脱臭材トータルでのアルデヒド脱臭性能が却って低下してしまう結果となるためである。 The supported amount of ruthenium element in the ruthenium compound with respect to the deodorizing material is preferably 0.1% by mass or more and less than 0.6% by mass. When the supported amount is less than 0.1% by mass, the effect of improving the catalytic action is not sufficiently exhibited. On the other hand, when the supported amount is 0.6% by weight or more, the cost of the deodorizing material is increased, and the manganese oxide is inherently used. This is because the deodorizing performance with respect to the aldehyde possessed by is hindered by the supported ruthenium compound, and the aldehyde deodorizing performance of the deodorizing material as a whole deteriorates.
上記のようにしてルテニウム化合物を担持した脱臭材はバインダを用いてペレット状に成形して使用することも可能であるが、バインダを用いてハニカム状に押出成形したり、脱臭材をバインダによりコルゲートに添着しコルゲートハニカムとしたりして用いることも可能である。ハニカム形状にすることで使用時の圧力損失を低く抑え、かつ高性能な脱臭フィルタとして使用できる。空気清浄機用の脱臭フィルタとして用いる場合は、アルデヒド以外の悪臭成分についても幅広く脱臭できるよう、上述したように、酸化マンガンに加えて、さらに活性炭やゼオライト、銅マンガン複合酸化物、鉄マンガン複合酸化物などの吸着剤や脱臭触媒を添加した基材に、ルテニウム化合物を担持させた脱臭材を使用することも可能である。あるいは、酸化マンガンにルテニウム化合物を担持した後に、活性炭やゼオライト、銅マンガン複合酸化物、鉄マンガン複合酸化物などの吸着剤や脱臭触媒を添加したものを脱臭材として用いてもよい。 The deodorizing material carrying the ruthenium compound as described above can be used after being molded into a pellet using a binder, but it can be extruded into a honeycomb using a binder, or the deodorizing material can be corrugated with a binder. It is also possible to use it as a corrugated honeycomb by attaching it to the above. By using a honeycomb shape, the pressure loss during use can be kept low, and the filter can be used as a high-performance deodorizing filter. When used as a deodorizing filter for air purifiers, in addition to manganese oxide, activated carbon, zeolite, copper manganese composite oxide, ferromanganese composite oxidation, in addition to manganese oxide, can be widely deodorized for malodorous components other than aldehydes. It is also possible to use a deodorizing material in which a ruthenium compound is supported on a base material to which an adsorbent such as a product or a deodorizing catalyst is added. Alternatively, after a ruthenium compound is supported on manganese oxide, an adsorbent or a deodorizing catalyst such as activated carbon, zeolite, copper manganese composite oxide, or iron manganese composite oxide may be used as a deodorizing material.
[実施形態2]
本発明の実施形態2に係る脱臭材には、基材としてのマンガン酸化物にリン酸塩化合物を担持した触媒を使用する。上記実施形態1のルテニウム化合物に代えてリン酸塩化合物を担持させることで、さらにコストの低減が可能となる。基材として使用するマンガン酸化物の比表面積は、上記実施形態1と同様、吸着性能の面から高いことが好ましく、BET比表面積で200m2/g以上のものが好適に利用できる。担持するリン酸塩化合物としてはリチウム、マグネシウム、カルシウム、鉄などのリン酸塩が利用可能であるが、特にリン酸鉄を酸化マンガンに担持した脱臭材のアルデヒド除去性能が高い。マンガン酸化物へのリン酸塩化合物の担持方法は特に限定されないが、たとえば、マンガン酸化物にリン酸塩化合物とバインダを添加して混練後、ペレット形状やハニカム形状に押出成形する方法が採用できる。また、マンガン酸化物、リン酸塩化合物およびバインダが混合されたスラリーにコルゲートハニカムをディッピングすることでハニカム表面に脱臭材成分を添着後、ハニカムを乾燥して脱臭フィルタとすることも可能である。
[Embodiment 2]
For the deodorizing material according to Embodiment 2 of the present invention, a catalyst in which a phosphate compound is supported on manganese oxide as a base material is used. By supporting the phosphate compound instead of the ruthenium compound of the first embodiment, the cost can be further reduced. The specific surface area of the manganese oxide used as the substrate is preferably high in terms of adsorption performance, as in Embodiment 1, and a BET specific surface area of 200 m 2 / g or more can be suitably used. As the phosphate compound to be supported, phosphates such as lithium, magnesium, calcium, and iron can be used. Particularly, the deodorizing material having iron phosphate supported on manganese oxide has high aldehyde removal performance. The method for supporting the phosphate compound on the manganese oxide is not particularly limited. For example, a method in which a phosphate compound and a binder are added to the manganese oxide and kneaded and then extruded into a pellet shape or a honeycomb shape can be employed. . It is also possible to drip the corrugated honeycomb into a slurry in which a manganese oxide, a phosphate compound and a binder are mixed to attach a deodorizing material component to the honeycomb surface and then dry the honeycomb to form a deodorizing filter.
脱臭材に対するリン酸塩化合物の担持量は、0.1質量%以上20質量以下とするのが望ましい。上記担持量が0.1質量%未満では触媒作用の向上効果が十分に発揮されず、一方、上記担持量が20重量%を超えると、本来酸化マンガンが持っていたアルデヒドに対する脱臭性能が、担持されたリン酸塩化合物により阻害され、脱臭材トータルでのアルデヒド脱臭性能が却って低下してしまう結果となるためである。なお、リン酸塩化合物の担持量の下限は、後記実施例で述べるように、0.5質量%とするのがさらに望ましい。 The amount of the phosphate compound supported on the deodorizing material is preferably 0.1% by mass or more and 20% by mass or less. When the supported amount is less than 0.1% by mass, the effect of improving the catalytic action is not sufficiently exhibited. On the other hand, when the supported amount exceeds 20% by weight, the deodorizing performance with respect to the aldehyde originally possessed by manganese oxide is not supported. This is because the aldehyde deodorizing performance of the deodorizing material as a whole is deteriorated by being inhibited by the phosphate compound. The lower limit of the amount of the phosphate compound supported is more preferably 0.5% by mass, as will be described in Examples below.
上記のようにしてリン酸塩化合物を担持した脱臭材は、上記実施形態1と同様、バインダを用いてペレット状に成形して使用することも可能であるが、バインダを用いてハニカム状に押出成形したり、脱臭材をバインダによりコルゲートに添着しコルゲートハニカムとしたりして用いることも可能である。ハニカム形状にすることで使用時の圧力損失を低く抑え、かつ高性能な脱臭フィルタとして使用できる。空気清浄機用の脱臭フィルタとして用いる場合は、上記実施形態1と同様、アルデヒド以外の悪臭成分についても幅広く脱臭できるよう、酸化マンガンに加えて、さらに活性炭やゼオライト、銅マンガン複合酸化物、鉄マンガン複合酸化物などの吸着剤や脱臭触媒を添加した基材に、リン酸塩化合物を担持させた脱臭材を使用することも可能である。あるいは、酸化マンガンにリン酸塩化合物を担持した後に、活性炭やゼオライト、銅マンガン複合酸化物、鉄マンガン複合酸化物などの吸着剤や脱臭触媒を添加したものを脱臭材として用いてもよい。 The deodorizing material carrying the phosphate compound as described above can be used after being molded into a pellet shape using a binder, as in the first embodiment, but is extruded into a honeycomb shape using a binder. It is also possible to use it by molding or attaching a deodorizing material to a corrugate with a binder to form a corrugated honeycomb. By using a honeycomb shape, the pressure loss during use can be kept low, and the filter can be used as a high-performance deodorizing filter. When used as a deodorizing filter for an air purifier, in addition to manganese oxide, in addition to manganese oxide, activated carbon, zeolite, copper manganese composite oxide, ferromanganese are used in addition to manganese oxide so that malodorous components other than aldehydes can be widely deodorized. It is also possible to use a deodorizing material in which a phosphate compound is supported on a base material to which an adsorbent such as a composite oxide or a deodorizing catalyst is added. Or after carrying | supporting a phosphate compound to manganese oxide, you may use what added adsorbents and deodorizing catalysts, such as activated carbon, a zeolite, copper manganese complex oxide, and iron manganese complex oxide.
[実施形態1に関する確証試験]
本発明の実施形態1に係る脱臭材の効果を確証するために以下の試験を実施した。マンガン酸化物としてはBET比表面積の異なる2種類の酸化マンガン(酸化マンガン(1):BET比表面積280m2/g、酸化マンガン(2):BET比表面積225m2/g)を用いた。また、比較材として、銅マンガン複合酸化物粉末、鉄マンガン複合酸化物粉末、やし殻原料の粉末活性炭を使用した。
[Confirmation test regarding Embodiment 1]
In order to confirm the effect of the deodorizing material according to Embodiment 1 of the present invention, the following test was performed. As the manganese oxide, two types of manganese oxides having different BET specific surface areas (manganese oxide (1): BET specific surface area 280 m 2 / g, manganese oxide (2): BET specific surface area 225 m 2 / g) were used. In addition, copper-manganese composite oxide powder, iron-manganese composite oxide powder, and powdered activated carbon of coconut shell material were used as comparative materials.
上記の各種粉末に、バインダとしてのシリカゾル(日産化学製スノーテックス)を30質量%と適量の水分を添加し、混練後、押出成形することによりペレット状の成形品試料(以下、「ペレット基材」という。)を作製した。 To each of the above powders, a silica sol (Nissan Chemical Snowtex) as a binder is added with 30% by mass and an appropriate amount of water. ").
ルテニウム化合物の担持は、希釈したルテニウム酸カリウム水溶液を乾燥させたペレット基材にスプレーすることで行い、ルテニウム担持量はルテニウム酸カリウム水溶液の希釈率を変えることで調整した。ルテニウム担持後のペレットはデシケータ中で1日室温乾燥した後、80℃で一晩乾燥し評価材とした。 The ruthenium compound was supported by spraying a diluted potassium ruthenate aqueous solution onto a dried pellet substrate, and the ruthenium loading was adjusted by changing the dilution rate of the potassium ruthenate aqueous solution. The pellet after supporting ruthenium was dried at room temperature in a desiccator for 1 day, and then dried overnight at 80 ° C. to obtain an evaluation material.
アルデヒド除去性能測定は、以下の臭気ガス流通試験により行った。臭気ガスとしては、アセトアルデヒド濃度2ppmまたはホルムアルデヒド濃度10ppm、相対湿度60%の模擬ガスを用い、空間速度(GHSV)180000h−1の条件で、各評価材が充填されたサンプルホルダ(内径8mm×長さ12mm)内を流通させ、サンプルホルダ出口におけるアルデヒド濃度を測定した。除去性能は次式により求め、アルデヒド除去率を算出し、評価材間の比較を行った。 The aldehyde removal performance was measured by the following odor gas flow test. As the odor gas, a sample holder (inner diameter 8 mm × length) filled with each evaluation material under the condition of space velocity (GHSV) 180,000 h −1 using a simulated gas having an acetaldehyde concentration of 2 ppm or a formaldehyde concentration of 10 ppm and a relative humidity of 60%. The aldehyde concentration at the outlet of the sample holder was measured. The removal performance was determined by the following formula, the aldehyde removal rate was calculated, and the evaluation materials were compared.
アルデヒド除去率(%)=[(Ci−Co)/Ci]×100
[ただし、Ci:サンプルホルダ入口におけるアルデヒド濃度、Co:サンプルホルダ出口におけるアルデヒド濃度]
Aldehyde removal rate (%) = [(Ci-Co) / Ci] × 100
[Ci: aldehyde concentration at sample holder inlet, Co: aldehyde concentration at sample holder outlet]
表1に、試験した各評価材の試験開始から30分経過後および60分経過後のアセトアルデヒド除去率およびホルムアルデヒド除去率をそれぞれ示した。 Table 1 shows the acetaldehyde removal rate and the formaldehyde removal rate after 30 minutes and 60 minutes from the start of the test of each evaluation material tested.
〔触媒の種類および組み合わせの影響〕
酸化マンガンをバインダで成形しただけのサンプル(比較例1、比較例2)と比較して、この酸化マンガンの成形品にルテニウムを担持することでアセトアルデヒドだけでなく、ホルムアルデヒドについても脱臭性能の著しい向上が認められる(実施例1、実施例2)。
[Influence of catalyst type and combination]
Compared to the samples (Comparative Example 1 and Comparative Example 2) in which manganese oxide is simply molded with a binder, ruthenium is supported on the molded product of manganese oxide, so that not only acetaldehyde but also formaldehyde is significantly improved in deodorizing performance. Is observed (Example 1, Example 2).
また、比較例3に示すように、活性炭にルテニウム化合物を担持したサンプルのアルデヒド除去性能は、酸化マンガンをバインダで成形しただけのサンプル(比較例1、比較例2)と比較しても、アセトアルデヒド除去率は同程度にすぎず、ホルムアルデヒド除去率は大幅に低いことが分かる。 In addition, as shown in Comparative Example 3, the aldehyde removal performance of the sample in which the ruthenium compound is supported on the activated carbon is acetaldehyde even when compared with the sample (Comparative Example 1 and Comparative Example 2) in which manganese oxide is simply formed with a binder. It can be seen that the removal rate is only comparable and the formaldehyde removal rate is significantly lower.
銅マンガン複合酸化物(比較例4)、鉄マンガン複合酸化物(比較例5)にルテニウム化合物をそれぞれ担持したサンプルにおいては、アセトアルデヒド除去性能は酸化マンガンにルテニウム化合物を担持した場合と同程度まで向上するが、ホルムアルデヒド除去性能は酸化マンガンだけの場合(比較例1、2)と同程度しか得られないことが分かる。 In the sample in which the ruthenium compound was supported on the copper manganese composite oxide (Comparative Example 4) and the iron manganese composite oxide (Comparative Example 5), the acetaldehyde removal performance was improved to the same extent as when the ruthenium compound was supported on manganese oxide. However, it can be seen that the formaldehyde removal performance can be obtained only to the same extent as in the case of manganese oxide alone (Comparative Examples 1 and 2).
以上より、ホルムアルデヒドをも含めて低級アルデヒド類を効果的に除去するためにはマンガン酸化物にルテニウム化合物を担持させることが有効であることが確認できた。 From the above, it was confirmed that it is effective to support a ruthenium compound on a manganese oxide in order to effectively remove lower aldehydes including formaldehyde.
〔ルテニウム担持量の影響〕
ルテニウム担持量を増やすことでアルデヒド除去性能は向上するが(実施例1、実施例5〜7)、一定量(0.6質量%)以上担持すると逆にアルデヒド除去性能が低下し(実施例8、9)、また担持量を増やすとルテニウムの材料コストも高くなるため、ルテニウム担持量は0.1質量%以上0.6質量%未満とするのが望ましい。
Aldehyde removal performance is improved by increasing the amount of ruthenium supported (Examples 1 and 5 to 7). However, if a certain amount (0.6% by mass) or more is supported, the aldehyde removal performance decreases (Example 8). 9) Further, since the material cost of ruthenium increases as the loading amount increases, the loading amount of ruthenium is preferably 0.1% by mass or more and less than 0.6% by mass.
〔基材に他の触媒等を含有させる効果〕
脱臭材として、酸化マンガン(2):30質量%、銅マンガン複合酸化物:18質量%、ゼオライト(ZSM−5型):27質量%、バインダ(シリカゾル):25質量%からなる基材にルテニウム化合物を担持した脱臭材と、同じ基材にルテニウム化合物を担持しない脱臭材とを、それぞれ350セルのコルゲートに添着し、アセトアルデヒド除去性能を調査する試験を実施した。ルテニウム化合物の担持は、上記と同様のスプレー法にて担持させる方法を採用し、脱臭材量の0.2質量%を担持させた。また、コルゲートに対する脱臭材の添着量は0.23g/cm3とした。試験結果を下記表2に示す。
[Effect of adding other catalyst to the base material]
As a deodorizing material, ruthenium is applied to a base material comprising manganese oxide (2): 30% by mass, copper manganese composite oxide: 18% by mass, zeolite (ZSM-5 type): 27% by mass, binder (silica sol): 25% by mass. A deodorizing material supporting a compound and a deodorizing material not supporting a ruthenium compound on the same base material were attached to a corrugate of 350 cells, respectively, and a test for investigating acetaldehyde removal performance was performed. The ruthenium compound was supported by the same spraying method as described above, and 0.2% by mass of the deodorizing material amount was supported. The amount of deodorizing material attached to the corrugate was 0.23 g / cm 3 . The test results are shown in Table 2 below.
表2から明らかなように、酸化マンガンに銅マンガン複合酸化物およびゼオライトを添加した基材においても、ルテニウム化合物を担持することで、ホルムアルデヒド脱臭性能に加えて、アセトアルデヒド脱臭性能も顕著に向上することが確認できた。
[実施形態2に関する確証試験]
次に、本発明の実施形態2に係る脱臭材の効果を確証するために以下の試験を実施した。
[Confirmation test concerning Embodiment 2]
Next, the following tests were conducted to confirm the effect of the deodorizing material according to Embodiment 2 of the present invention.
〔触媒の種類および組み合わせの影響〕
マンガン酸化物としては、上記[実施形態1に関する確証試験]で用いた2種類の粉末のうち、BET比表面積が225m2/gの酸化マンガン(2)を用いた。
[Influence of catalyst type and combination]
As the manganese oxide, manganese oxide (2) having a BET specific surface area of 225 m 2 / g among the two types of powders used in the above [Verification Test Regarding Embodiment 1] was used.
上記の酸化マンガン粉末に、種々のリン酸塩化合物を評価材(脱臭材)全体に対して7質量%と、バインダとしてのシリカゾル(日産化学製スノーテックス)を30質量%と、適量の水分を添加し、混練後、押出成形することによりペレット状の脱臭性能評価材を作製した。またリン酸鉄については、その担持量の影響についても評価するため、リン酸鉄担持量を0.1〜7質量%(バインダ量は固定、酸化マンガン量はリン酸鉄の担持量見合いで調整)の範囲で変化させた試験も実施した。 To the above-mentioned manganese oxide powder, various phosphate compounds are 7% by mass with respect to the entire evaluation material (deodorizing material), silica sol (Snowtex manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) as a binder is 30% by mass, and appropriate amounts of water After adding, kneading and extruding, a pellet-shaped deodorizing performance evaluation material was produced. For iron phosphate, the amount of iron phosphate supported is 0.1 to 7% by mass (the amount of binder is fixed and the amount of manganese oxide is adjusted according to the amount of iron phosphate supported in order to evaluate the effect of the amount supported. ) Was also performed in the range of
アセトアルデヒド除去性能測定は、上記[実施形態1に関する確証試験]と同様の条件で行った。 The acetaldehyde removal performance measurement was performed under the same conditions as the above [Verification Test for Embodiment 1].
表3に、試験した各評価材の試験開始から30分経過後および60分経過後のアセトアルデヒド除去率を示した。 Table 3 shows the acetaldehyde removal rate after 30 minutes and 60 minutes from the start of the test for each of the evaluated evaluation materials.
酸化マンガンをバインダで成形しただけのサンプル(比較例11)と比較して、酸化マンガンにリン酸塩化合物を担持した脱臭材を用いることでアセトアルデヒの脱臭性能は向上し、特にリン酸鉄を担持した場合に脱臭性能の顕著な向上が認められる(実施例11〜14)。 Compared with the sample (Comparative Example 11) in which manganese oxide is simply molded with a binder, the deodorizing performance of acetaldehyde is improved by using a deodorizing material in which a phosphate compound is supported on manganese oxide, especially iron phosphate. When it does, the remarkable improvement in deodorizing performance is recognized (Examples 11-14).
また、リン酸鉄(リン酸塩化合物)の担持量は、0.1質量%以上で脱臭性能向上の効果が認められるが、0.5質量%以上で特にその効果が大きい(実施例14〜17)。
〔基材に他の触媒等を含有させる効果〕
脱臭材として、酸化マンガン(2):69質量%、ゼオライト(ZSM−5型):16質量%、バインダ(シリカゾル):15質量%からなる基材にリン酸鉄を担持した脱臭材と、同じ基材にリン酸鉄を担持しない脱臭材とを、それぞれ350セルのコルゲートに添着し、アセトアルデヒドおよびホルムアルデヒドの除去性能を調査する試験を実施した。リン酸鉄を担持する場合の担持量は、脱臭材量の7質量%とした。また、コルゲートに対する脱臭材の添着量は0.22g/cm3とした。試験結果を下記表4に示す。なお、ホルムアルデヒドの除去性能評価試験の条件は、ホルムアルデヒド濃度10ppmとし、その他の条件はアセトアルデヒドの除去評価試験の条件と同じとした。
[Effect of adding other catalyst to the base material]
As a deodorizing material, the same as the deodorizing material in which iron phosphate is supported on a base material consisting of manganese oxide (2): 69% by mass, zeolite (ZSM-5 type): 16% by mass, binder (silica sol): 15% by mass. The deodorizing material which does not carry | support iron phosphate on a base material was each attached to the corrugate of 350 cells, and the test which investigates the removal performance of acetaldehyde and formaldehyde was implemented. The amount of iron phosphate supported was 7% by mass of the amount of deodorizing material. The amount of deodorizing material attached to the corrugate was 0.22 g / cm 3 . The test results are shown in Table 4 below. The conditions for the formaldehyde removal performance evaluation test were set to a formaldehyde concentration of 10 ppm, and the other conditions were the same as the conditions for the acetaldehyde removal evaluation test.
表4から明らかなように、酸化マンガンにゼオライトを添加した基材においても、リン酸鉄を担持することで、ホルムアルデヒド脱臭性能に加えて、アセトアルデヒド脱臭性能も顕著に向上することが確認できた。
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