吸附炭材料的制作方法
【專利說(shuō)明】吸附炭材料
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年3月15日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2013-053042的優(yōu)先權(quán)，將其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及吸附材料。
【背景技術(shù)】
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中將椰殼或石油瀝青用作原材料的活性碳已經(jīng)被用作用于各種過(guò)濾器的材料并且作為具體地吸附揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的吸附劑已經(jīng)受到關(guān)注。此外，活性碳已經(jīng)用于去除難聞的氣味以改善房間或汽車中的舒適性。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]PTL 1:日本待審查專利申請(qǐng)公開第2008-104845號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問(wèn)題
[0009]然而，例如，根據(jù)日本待審查專利申請(qǐng)公開第2008-104845號(hào)，活性炭可能不足以吸附揮發(fā)性有機(jī)化合物。此外，作為難聞氣味的來(lái)源的氣味成分經(jīng)常附著于空氣中的水蒸氣(水分子)。然而，在活性炭可能不能有效吸附水蒸氣并且這類氣味成分附著于空氣中的水蒸氣(水分子)的條件下，難以利用活性炭去除氣味成分。
[0010]因此，期望提供能夠高效地吸附各種揮發(fā)性有機(jī)化合物或水蒸氣的吸附材料。
[0011]問(wèn)題的解決方案
[0012]根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式，提供了一種用于空氣凈化器的過(guò)濾器的吸附材料，其由源自植物的多孔炭材料制成并且其中顆粒孔隙率epsilonp的值為0.7以上。進(jìn)一步，在根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的吸附材料中，優(yōu)選的是，顆粒表觀密度rhop是0.5g/mL以下。優(yōu)選的是，顆粒孔隙率epsilonp被定義為如下。
[0013]顆?？紫堵蔱psilonp= alpha*beta*rho p，
[0014]在此，
[0015]rhop是顆粒表觀密度(單位:克/毫升)并且由I/(1/rho t+alpha*beta)計(jì)算。
[0016]^10,是顆粒真實(shí)密度(單位:克/毫升)并且由(樣品質(zhì)量/樣品體積)計(jì)算。
[0017]alpha 是每濕重的水含量(g-water/g-wet)，
[0018]beta是干重的轉(zhuǎn)換因子(g-wet/g-dry)。
[0019]根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式，提供了一種用于空氣凈化器的過(guò)濾器的吸附材料，其由源自植物的粒狀多孔炭材料制成并且其中填充密度rhob的值為0.2g/mL以下。優(yōu)選的是，通過(guò)獲得具有0.25mm至0.50mm顆粒直徑的5.0Og干燥多孔炭材料的體積V5。。并且通過(guò)將干燥多孔炭材料的質(zhì)量值除以其體積V5。。來(lái)計(jì)算填充密度rho b。優(yōu)選的是，粒狀多孔炭材料的長(zhǎng)寬比是20以下?；谟糜谕ㄟ^(guò)SEM觀察來(lái)測(cè)量任意顆粒的10個(gè)晶粒的長(zhǎng)寬比并且將其平均值設(shè)置為長(zhǎng)寬比的方法可獲得粒狀多孔炭材料的長(zhǎng)寬比。
[0020]根據(jù)本公開的第三實(shí)施方式，提供了一種用于空氣凈化器的過(guò)濾器的吸附材料，其由源自植物的多孔炭材料制成，并且其中具有20nm以上直徑的細(xì)孔體積基于水蒸氣吸附法為1.0mL/g以上。
[0021]根據(jù)本公開的第四實(shí)施方式，具有一種用于空氣凈化器的過(guò)濾器的吸附材料，其由源自植物的粒狀多孔炭材料制成并且其中具有Inm以上直徑的細(xì)孔體積基于甲醇法是 0.6mL/g 以上，在 “ Industrial Chemistry Journal (Kogyo KagakuKaishi) ”Vol.73，Νο.9，1911 至 1915(1970)或 “Surface (Hyomen) ” Vol.13，pp.588 至592，pp.650 至 656，和 pp.738 至 745 (1975)中描述了甲醇法。
[0022]根據(jù)本公開的第五實(shí)施方式，提供了一種吸附丙酮的吸附材料，其由源自植物的多孔炭材料制成并且其中在包含3vol%丙酮的空氣氣氛中的丙酮平衡吸附量(equilibrium adsorpt1n amount)是 0.29mg/g 以上。
[0023]根據(jù)本公開的第六實(shí)施方式，提供了一種吸附甲苯的吸附材料，其由源自植物的多孔炭材料制成并且其中在包含1.5vol%甲苯的空氣氣氛中的甲苯平衡吸附量是0.5mg/g以上。
[0024]根據(jù)本公開的第七實(shí)施方式，提供了一種吸附水蒸氣的吸附材料，其由源自植物的多孔炭材料制成并且其中在具有40攝氏度的溫度和84%相對(duì)濕度的空氣氣氛中的水蒸氣平衡吸附量是0.50mg/g以上。
[0025]根據(jù)本公開的第八實(shí)施方式，提供了一種吸附氨的吸附材料，其由源自植物的多孔炭材料制成，并且其中當(dāng)含有8ppm氨氣且具有20攝氏度的溫度和50%相對(duì)濕度的空氣以5X 12/小時(shí)的空間速率通風(fēng)時(shí)，從通風(fēng)開始過(guò)去了一個(gè)小時(shí)之后積累的氨氣的去除速率是0.3微摩爾/g以上。
[0026]根據(jù)本公開的第九實(shí)施方式，提供了一種吸附乙醛的吸附材料，其由源自植物的多孔炭材料制成，其中當(dāng)包含0.14ppm乙醛蒸氣且具有20攝氏度的溫度和50%相對(duì)濕度的空氣以1.5X 14/小時(shí)的空間速率通風(fēng)時(shí)從通風(fēng)開始過(guò)去了一個(gè)小時(shí)之后積累的乙醛蒸氣的去除速率是0.2微摩爾/g以上。
[0027]根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種包括多孔炭材料的吸附材料，該多孔炭材料源自包含源自植物的材料的原材料，其中，多孔炭材料包括多個(gè)細(xì)孔，并且其中，多孔炭材料具有0.5g/mL以下的顆粒表觀密度(rhop)和0.7以上的顆?？紫堵?epsilonp)中的至少一個(gè)。
[0028]根據(jù)本公開的又一實(shí)施方式，提供了一種包括吸附材料的過(guò)濾器，該吸附材料包括多孔炭材料，多孔材料源自包含源自植物的材料的原材料，其中，多孔炭材料包括多個(gè)細(xì)孔，并且其中，多孔炭材料具有0.5g/mL以下的顆粒表觀密度(rhop)和0.7以上的顆?？紫堵?epsilonp)中的至少一個(gè)。
[0029]發(fā)明的有益效果
[0030]根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式至第九實(shí)施方式的吸附材料由源自植物的多孔炭材料制成。進(jìn)一步，在本公開的第一實(shí)施方式的吸附材料中，定義多孔炭材料的顆?？紫堵?particle porosity) epsilonjtl值。在本公開的第二實(shí)施方式的吸附材料中，定義填充密度(filling density)rhob的值。在根據(jù)本公開的第三實(shí)施方式的吸附材料中，基于水蒸氣吸附法定義細(xì)孔體積的值。在根據(jù)本公開的第四實(shí)施方式的吸附材料中，基于甲醇法定義細(xì)孔體積的值，并且因此可以提供能夠高效率地有效吸附各種揮發(fā)性有機(jī)化合物或水蒸氣的吸附材料。此外，在根據(jù)本公開的第五實(shí)施方式的吸附材料中，通過(guò)在預(yù)定條件下定義丙酮的平衡吸附量指定吸附材料，并且因此可以提供能夠高效率地有效吸附丙酮的吸附材料。此外，在根據(jù)本公開的第六實(shí)施方式的吸附材料中，通過(guò)在預(yù)定條件下定義甲苯的平衡吸附量指定吸附材料，并且因此可以提供能夠高效率地有效吸附甲苯的吸附材料。此外，在根據(jù)本公開的第七實(shí)施方式的吸附材料中，通過(guò)在預(yù)定條件下定義水蒸氣的平衡吸附量指定吸附材料，并且因此可以提供能夠高效率地有效吸附水蒸氣的吸附材料。此外，在根據(jù)本公開的第八實(shí)施方式的吸附材料中，通過(guò)在預(yù)定條件下定義累積的氨氣的去除速率指定吸附材料，并且因此可以提供能夠高效率地有效吸附氨的吸附材料。而且，在根據(jù)本公開的第九實(shí)施方式的吸附材料中，通過(guò)在預(yù)定條件下定義累積的乙醛蒸氣的去除速率指定吸附材料，并且因此可以提供能夠高效率地有效吸附乙醛的吸附材料。
【附圖說(shuō)明】
[0031][圖1]圖1是示出在實(shí)施例1中組成吸附材料的多孔炭材料的示意圖。
[0032][圖2]圖2是示出在實(shí)施例1中吸附材料的丙酮的平衡吸附量的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。
[0033][圖3]圖3是示出在實(shí)施例2中吸附材料的甲苯的平衡吸附量的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。
[0034][圖4]圖4是示出在實(shí)施例3中吸附材料的水蒸氣的平衡吸附量的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。
[0035][圖5]圖5是示出在實(shí)施例4中吸附材料的累積的氨氣的去除量的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。
[0036][圖6]圖6是示出在實(shí)施例5中吸附材料的累積的乙醛蒸氣的去除量的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]在下文中，將參考附圖基于實(shí)施例描述本公開，但是本公開不限于此，并且實(shí)施例中的各種數(shù)值表達(dá)式和材料僅是實(shí)例。此外，將按以下順序描述本公開。
[0038]1.與根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式至第九實(shí)施方式的總吸附材料有關(guān)的描述
[0039]2.實(shí)施例1 (根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式至第五實(shí)施方式的吸附材料)
[0040]3.實(shí)施例2 (根據(jù)本公開的實(shí)施例1的變形例和第六實(shí)施方式的吸附材料)
[0041]4.實(shí)施例3 (根據(jù)本公開的實(shí)施例1的變形例和第七實(shí)施方式的吸附材料)
[0042]5.實(shí)施例4 (根據(jù)本公開的實(shí)施例1的變形例和第八實(shí)施方式的吸附材料)
[0043]6.實(shí)施例5 (根據(jù)本公開的實(shí)施例1的變形例和第九實(shí)施方式的吸附材料)等
[0044]<與根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式至第九實(shí)施方式的總吸附材料有關(guān)的描述>
[0045]在根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式至第九實(shí)施方式的吸附材料(在下文中，也被簡(jiǎn)單地統(tǒng)稱為“本公開的吸附材料”)中，多孔炭材料使用源自植物的材料作為原材料。在此，源自植物的材料的實(shí)例可包括諸如稻糠、大麥、小麥、黑麥、稗子(barnyard millet)或粟的谷殼(chaff);麥桿；咖啡豆；茶葉(例如綠茶茶葉或茶葉)；甘鹿(更具體地，甘鹿經(jīng)過(guò)濾的殘?jiān)?；玉米(更具體地，玉米芯)；果皮(例如柑橘果皮，如橘子皮、柚子皮和中國(guó)柑橘皮或香蕉皮)；蘆_ ;以及裙帶菜莖(wakame seaweed stem)。然而，源自植物的材料不限于這些，材料的其他實(shí)例可以包括在陸地上生存的維管植物、蕨類植物、苔蘚植物、藻類以及海藻。此外，作為原材料，可以單獨(dú)使用這些材料或使用其多種材料用作混合物。此外，不具體地限制源自植物的材料的形狀或形式，例如，可以使用谷殼或麥桿或可以使用其干燥加工的產(chǎn)物。此外，在啤酒、洋酒等的食物或飲料加工中，也可使用經(jīng)受各種處理(諸如發(fā)酵處理、烘焙處理和提取處理)的成分。特別地，從促進(jìn)工業(yè)廢物再循環(huán)的觀點(diǎn)優(yōu)選使用已通過(guò)脫粒等加工的谷殼和麥桿。這種加工過(guò)的谷殼和麥桿可容易地從例如農(nóng)業(yè)合作社、酒精飲料制造公司、食品公司和食品加工公司大量獲得。
[0046]本公開的吸附材料可廣泛地用作用于氣體凈化的空氣凈化器。本公開的吸附材料可由單獨(dú)的多孔炭材料或包括多孔炭材料和聚合物的復(fù)合多孔炭材料/聚合物制成。在此，組成復(fù)合多孔炭材料/聚合物的粘合劑的實(shí)例可以包括羧基硝化纖維、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯類樹脂、間笨二酚類樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚(甲基)丙烯酸樹脂、聚(甲基)丙烯酸酯樹脂、(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物樹脂、乙烯-乙酸乙酯共聚物樹脂、酸酯乙烯_(甲基)丙烯酸樹脂和乙烯-酸酯乙烯_(甲