特開 2023-1632 消臭剤及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023001632

(43)【公開日】2023-01-06

(54)【発明の名称】消臭剤及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61L 9/014 20060101AFI20221226BHJP

   C01F 7/42 20220101ALI20221226BHJP

   B09B 3/70 20220101ALI20221226BHJP

   B09B 3/00 20220101ALI20221226BHJP

   B01J 20/08 20060101ALI20221226BHJP

   B01J 20/30 20060101ALI20221226BHJP

【ＦＩ】

A61L9/014

C01F7/42

B09B3/00 304D

B09B3/00 ZAB

B01J20/08 A

B01J20/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021102468

(22)【出願日】2021-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】501362021

【氏名又は名称】株式会社エコ・プロジェクト

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】弁理士法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 正男

(72)【発明者】

【氏名】高橋 朋弘

(72)【発明者】

【氏名】松井 瑛

(72)【発明者】

【氏名】岡林 誠治

(72)【発明者】

【氏名】時田 孝至

【テーマコード（参考）】

4C180

4D004

4G066

4G076

【Ｆターム（参考）】

4C180AA02

4C180BB03

4C180CC04

4C180CC15

4C180EA27X

4D004AA44

4D004AB05

4D004BA10

4D004CA13

4D004CA30

4D004CA34

4D004CA42

4D004CB21

4D004CB31

4D004CC01

4D004CC02

4D004CC03

4D004DA03

4D004DA06

4D004DA09

4D004DA17

4G066AA11D

4G066AA14D

4G066AA20B

4G066AA43D

4G066AA76A

4G066BA26

4G066BA36

4G066CA24

4G066FA03

4G066FA11

4G066FA17

4G066FA21

4G066FA22

4G066FA38

4G076AA10

4G076AB16

4G076AB28

4G076BA33

4G076BA38

4G076BA44

4G076BB01

4G076BC07

4G076BC08

4G076BD02

4G076CA02

4G076CA28

4G076CA40

4G076DA25

(57)【要約】

【課題】アルミニウムドロスの新たな用途を提供する。
【解決手段】アルミニウムドロスを水中で撹拌後、固形分を分離して焼成することにより消臭剤を製造する。アルミニウムドロスを水中で撹拌する際に、水中にオゾンを供給してもよく、炭酸カルシウムが添加されたアルミニウムドロスを水中で撹拌してもよい。消臭剤の比表面積は６０ｍ^２／ｇ以上であり、ＪＩＳ Ｍ ８８５３に基づく定量分析法による強熱減量が２０％以上であり、吸着開始後２４時間における硫化水素静的吸着容量が２０ｇ－Ｈ_２Ｓ/１００ｇ試料以上である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウムドロスを水中で撹拌後、固形分を分離して焼成することを特徴とする消臭剤の製造方法。

【請求項2】

アルミニウムドロスを水中で撹拌する際に、水中にオゾンを供給することを特徴とする請求項１に記載の消臭剤の製造方法。

【請求項3】

炭酸カルシウムが添加されたアルミニウムドロスを水中で撹拌することを特徴とする請求項１または２に記載の消臭剤の製造方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載の消臭剤の製造方法により得られたことを特徴とする消臭剤。

【請求項5】

比表面積が６０ｍ^２／ｇ以上であることを特徴する請求項４に記載の消臭剤。

【請求項6】

ＪＩＳ Ｍ ８８５３に基づく定量分析法による強熱減量が２０％以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の消臭剤。

【請求項7】

吸着開始後２４時間における硫化水素静的吸着容量が２０ｇ－Ｈ_２Ｓ/１００ｇ試料以上であることを特徴とする請求項４～６のいずれかに記載の消臭剤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウムドロスを原料に用いた消臭剤とその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム製品の製造工程においてアルミニウムを溶解すると、溶解したアルミニウムが空気と反応して酸化物や窒化物などが生成する。この酸化物などが含まれる副産物は、アルミニウムドロスと呼ばれ、鉄鋼製造用の副資材として有効利用されてきた。しかし、近頃、鉄鋼スラグからのフッ素等の溶出による水質汚染、土壌汚染が引き金となり、アルミニウムドロスの利用を取りやめる企業が出始めている。

【0003】

こうした背景において、鉄鋼製造用の副資材として有効利用されないアルミニウムドロスが増加し、その大半は、産業廃棄物として埋め立て処分されている。しかし、アルミニウムドロスを埋め立て処分した場合は、アルミニウムと水の反応による水素の発生、窒化アルミニウムと水の反応によるアンモニアの発生、塩化物による塩害、フッ化物による環境汚染などのおそれがあった。

【0004】

このため、アルミニウムドロスの新たな用途の開拓が望まれていた。

【0005】

なお、アルミニウムドロスには、ハロゲンが含まれるため、有効利用する場合には、ハロゲンを除去することが望まれる。ハロゲンの除去方法としては、アルミニウムドロスを湿式処理する方法が知られており、さらに、特許文献１には、湿式処理中に発生するアンモニアをオゾンで酸化する方法が開示されている。また、特許文献１には、処理済みのアルミニウムドロスの用途として、鉄鋼プロセス以外の他の用途、例えば、建材などの各種セラミック製品の原料が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－１４２１９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで、本発明は、アルミニウムドロスの新たな用途を提供すること目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、アルミニウムドロスの新たな用途を見出すために鋭意検討したところ、アルミニウムドロスを水中で撹拌後、固形分を分離して焼成することにより、消臭性能に優れた消臭剤が得られることを見出し、本発明に想到した。

【0009】

すなわち、本発明の消臭剤の製造方法は、アルミニウムドロスを水中で撹拌後、固形分を分離して焼成することを特徴とする。

【0010】

また、アルミニウムドロスを水中で撹拌する際に、水中にオゾンを供給する。

【0011】

また、炭酸カルシウムが添加されたアルミニウムドロスを水中で撹拌する。

【0012】

本発明の消臭剤は、本発明の消臭剤の製造方法により得られたことを特徴とする。

【0013】

また、比表面積が６０ｍ^２／ｇ以上であることを特徴する。

【0014】

また、ＪＩＳ Ｍ ８８５３に基づく定量分析法による強熱減量が２０％以上であることを特徴とする。

【0015】

また、吸着開始後２４時間における硫化水素静的吸着容量が２０ｇ－Ｈ_２Ｓ/１００ｇ試料以上であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の消臭剤及びその製造方法によれば、アルミニウムドロスを原料に用いて、消臭性能に優れた消臭剤を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施例における処理前のアルミニウムドロスのＸ線回折のグラフである。

【図2】本発明の一実施例におけるオゾン水処理後のアルミニウムドロスのＸ線回折のグラフである。

【図3】本発明の一実施例における炭酸カルシウムのＸ線回折のグラフである

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の消臭剤の製造方法は、アルミニウムドロスを水中で撹拌後、固形分を分離して焼成するものである。

【0019】

アルミニウムドロスは、アルミニウム製品の製造工程においてアルミニウムを溶解したときに生成する副産物であり、酸化アルミニウムなどの酸化物、窒化アルミニウムなどの窒化物のほか、金属アルミニウム、ハロゲンなどが含まれる。

【0020】

本発明において用いられるアルミニウムドロスの組成は、特定の組成に限定されるものではなく、本発明においては種々の組成のアルミニウムドロスを使用することができ、アルミニウムドロス中の任意の成分を調整したものであってもよい。また、本発明において用いられるアルミニウムドロスの形態は、特定の形態に限定されるものではないが、水との反応性の高さの点から粉末であることが好ましい。

【0021】

また、金属アルミニウムの粉末を含有するアルミニウムドロスは、発火のおそれがある。このため、安全管理のために、不燃性粉体として炭酸カルシウムをアルミニウムドロスに添加する場合がある。本発明においては、このような炭酸カルシウムが添加されたアルミニウムドロスも用いることができる。

【0022】

アルミニウムドロスを水中で撹拌すると、アルミニウムドロスに含まれる金属アルミニウムが水と反応して水酸化アルミニウムと酸素が生成し、アルミニウムの窒化物が水と反応して、水酸化アルミニウムとアンモニアを生成する。この撹拌工程での水和反応処理におけるアルミニウムドロスと水の混合比、温度、撹拌時間等の条件については、特定の条件に限定されるものではないが、アルミニウムドロスに含まれるアルミニウムの窒化物と水の反応が効率的に進みむように設定するのが好ましい。また、撹拌工程は、アンモニアの発生が実質的に停止するまで行うのが好ましい。

【0023】

また、撹拌の方法については、特定の方法に限定されるものではないが、水中に空気をバブリングすることによって撹拌を行えば、撹拌と空気の供給を同時に行うことができるため、水中の酸化反応を促進させることができる。なお、空気をバブリングする場合は、酸化反応をより促進させるために気泡が細かい方が好ましい。

【0024】

また、アルミニウムドロスを水中で撹拌する際に、水中にオゾンを供給すると、発生するアンモニアとオゾンが反応して、硝酸、水、酸素が生成し、アンモニアの大気への放出が防止される。したがって、製造工程中の悪臭の発生を防止するために、撹拌工程において水中にオゾンを供給してもよい。このオゾン水による水和反応処理におけるオゾンの供給方法や供給量等の条件については、特定の条件に限定されるものではないが、アンモニアの大気への放出が防止されるように設定するのが好ましい。また、撹拌にバブリングを用いる場合は、水中にバブリングする空気とともにオゾンを供給するようにしてもよい。

【0025】

撹拌工程の終了後、固形分を分離する。この分離工程は、ろ過などの公知の方法を用いて行うことができる。得られた固形分は、水和反応処理によって原料のアルミニウムドロスから金属アルミニウム、窒化アルミニウム、ハロゲンが除去され、主成分として水酸化アルミニウムを含むものであり、化学的に安定した組成になっている。

【0026】

分離工程の終了後、固形分を焼成する。分離工程後の水酸化アルミニウムは、付着水や結晶水が残存しているため比表面積が小さく、このままでは消臭剤として機能しない。そこで、この焼成工程において、適度の熱処理を行うことで付着水や結晶水をなくして、比表面積を大きくする。この焼成工程の熱処理における温度、時間等の条件については、特定の条件に限定されるものではないが、熱処理後の比表面積が大きくなるように設定するのが好ましい。好ましくは、３００～４００℃の温度で固形分を焼成する。なお、焼成工程の前に、固形分を乾燥させてもよい。なお、熱処理の温度が３００℃未満であると、水酸化アルミニウムから付着水や結晶水が完全になくならず、熱処理後の水酸化アルミニウムの比表面積を大きくすることができないおそれがある。また、熱処理の温度が４００℃を超えると、水酸化アルミニウムから水が取れて酸化アルミニウムに変換される。完全に酸化アルミニウムに変換されてしまうと、比表面積が低下するため、消臭剤として機能の低下があり、好ましくない。

【0027】

本発明の消臭剤の製造方法により得られた消臭剤は、比表面積が大きく、６０ｍ^２／ｇ以上である。比表面積が大きいほど、消臭剤としての高い吸着性能が期待できる。

【0028】

また、本発明の消臭剤の製造方法により得られた消臭剤は、ＪＩＳ Ｍ ８８５３に基づく定量分析法による強熱減量が２０％以上である。 ＪＩＳ Ｍ ８８５３に基づく定量分析法による強熱減量が多いことは、消臭剤における水酸基の数が多いことを示し、水酸基の数が多いほど、消臭剤としての高い吸着性能が期待できる。

【0029】

また、本発明の消臭剤の製造方法により得られた消臭剤は、硫化水素の吸着性能が極めて高く、吸着開始後２４時間における硫化水素静的吸着容量が２０ｇ－Ｈ_２Ｓ/１００ｇ試料以上である。

【0030】

以上のように、本発明の消臭剤の製造方法によって得られた消臭剤は、極めて優れた消臭性能を有する。したがって、本発明の消臭剤及びその製造方法によれば、アルミニウムドロスを原料に用いて、消臭性能に優れた消臭剤を提供することができる。

【0031】

以下、本発明の消臭剤及びその製造方法の実施形態について、具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態によって限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。

【実施例0032】

［試料の調整］
（１）水和反応処理を行った試料の調整
アルミニウムメーカーより入手したアルミニウムドロスの粉末４５ｇを４５０ｍｌの純水中に分散させ、５０℃にて４８時間、空気のバブリングにより撹拌した。その後、濾過により固形分を分離し、１１０℃で乾燥させた。こうして得られた粉末を４００℃にて２時間焼成することより、硫化水素静的吸着試験用の試料を得た。

【0033】

（２）オゾン水による水和反応処理を行った試料の調整
アルミニウムメーカーより入手したアルミニウムドロスの粉末４５ｇを４５０ｍｌの純水中に分散させ、５０℃にて４８時間、空気のバブリングにより撹拌した。このとき、バブリングする空気を経由して、オゾンを２ｇ／時の速度で水中に供給しながら撹拌した。その後、濾過により固形分を分離し、１１０℃にて乾燥させた。こうして得られた粉末を４００℃にて２時間焼成することより、硫化水素静的吸着試験用の試料を得た。

【0034】

（３）炭酸カルシウム添加後の水和反応処理を行った試料の調整
アルミニウムメーカーより入手したアルミニウムドロスの粉末４５ｇを４５０ｍｌの純水中に分散させ、これにアルミニウムドロス１００部に対して市販の炭酸カルシウム２０部を添加し、５０℃にて４８時間撹拌した。その後、濾過により固形分を分離し、１１０℃で乾燥させた。こうして得られた粉末を４００℃にて２時間焼成することより、硫化水素静的吸着試験用の試料を得た。

【0035】

（４）炭酸カルシウム添加後のオゾン水による水和反応処理を行った試料の調整
アルミニウムメーカーより入手したアルミニウムドロスの粉末４５ｇを４５０ｍｌの純水中に分散させ、これにアルミニウムドロス１００部に対して市販の炭酸カルシウム２０部を添加し、５０℃にて４８時間、空気のバブリングにより撹拌した。このとき、バブリングする空気を経由して、オゾンを２ｇ／時の速度で水中に供給しながら撹拌した。その後、濾過により固形分を分離し、１１０℃にて乾燥させた。こうして得られた粉末を４００℃にて２時間焼成することより、硫化水素静的吸着試験用の試料を得た。

【0036】

［試験と分析］
（１）比表面積の測定
マイクロメリテック社製ＴｒｉＳｔａｒ II ３０２０を使用して、１１０℃にて脱気乾燥した試料０．３ｇについて、通常のＢＥＴ法により比表面積を算出した。

【0037】

（２）定量分析及び定性分析
セラミックス用アルミノケイ酸塩質原料の化学分析法として規定されたＪＩＳ Ｍ８８５３：１９９８に基づき、定量分析を行った。また、理学電機工業株式会社製蛍光Ｘ線分析装置ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ IIを使用して定性分析を行った。

【0038】

（３）硫化水素静的吸着試験
粉末試料０．２５～０．５gを容量１０Ｌのテドラバッグに投入し、このテドラバッグに濃度１体積％の硫化水素１０Ｌを注入し、試験を開始した。試験開始後６時間、２４時間、４８時間、７２時間の時点でそれぞれテドラバッグから１００ｍＬの気体を採取し、株式会社ガステック製の硫化水素検知管を使用して硫化水素の残存濃度を測定した。そして、初期濃度と残存濃度から硫化水素静的吸着容量を算出した。

【0039】

（４）Ｘ線回折測定
株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ－Ｕｌｔｉｍａ IIIを使用して測定を行った。

【0040】

［結果］
調製した試料について、試験と分析の結果を以下の表１～５、図１、２に示す。なお、実施例１～５、比較例１、２の試料は、以下の処理を行ったものである。
実施例１：オゾン水による水和反応処理
実施例１－２：実施例１と同じ（試験での使用量のみ異なる）
実施例２：水和反応処理
実施例３：オゾン水による水和反応処理（実施例１、２とは異なるロットのアルミニウムドロスを使用）
実施例４：炭酸カルシウム添加後の水和反応処理
実施例５：炭酸カルシウム添加後のオゾン水にとる水和反応処理
比較例１：未処理
比較例２：炭酸カルシウムとの混合のみ
また、使用した炭酸カルシウムについて、定性分析結果を表６に、Ｘ線回折測定結果を図３に示す。

【0041】

【表1】

【0042】

【表2】

【0043】

【表3】

【0044】

【表4】

【0045】

【表5】

【0046】

【表6】

【0047】

［まとめ］
表１の比表面積測定結果より、水和反応処理またはオゾン水による水和反応処理のいずれかの処理を行った場合に、極めて比表面積が大きくなった。特に、炭酸カルシウム添加後に処理を行った場合に、比表面積が大きくなった。

【0048】

また、表２の強熱減量の数値から明らかなように、水和反応処理またはオゾン水による水和反応処理のいずれかの処理を行った場合に、強熱減量の数値が大きくなった。

【0049】

また、表５の硫化水素静的吸着容量の数値から明らかなように、水和反応処理またはオゾン水による水和反応処理のいずれかの処理を行った場合に、極めて高い硫化水素吸着性能を有することが分かった。そして、炭酸カルシウムを添加して処理した場合は、さらに高い吸着性能が確認された。炭酸カルシウムは、単体では吸着性能を示さないため、炭酸カルシウムを添加して処理した場合に吸着性能が向上したのは予想外であった。

【0050】

また、図１、２より、オゾン水による水和反応処理後において、金属アルミニウム、窒化アルミニウムのピークがほぼ消滅し、主成分として水酸化アルミニウムが生成したことが確認された。

【図1】

【図2】

【図3】