專利名稱:吸附劑用的藻類顆粒制造方法
本發(fā)明是關(guān)于用于香煙過濾嘴、空氣濾器、防毒面具、冰箱的脫臭劑等吸附并除去包含在香煙的煙和空氣中的有害物質(zhì)及惡臭的吸附劑。
從來，作為這種吸附劑是根據(jù)其的使用目的而各有不同，主要使用的有活性炭、氧化鋁、硅膠、沸石等。但是，例如在香煙的煙中除了含有尼古丁、焦油、一氧化碳以外，也含有3，4-苯并芘等帶有致癌性的有毒物質(zhì)，還有，在廢氣中也含有氮的氧化物和硫的氧化物，更甚的就是在冰箱中由各種食品散發(fā)出來的臭氣交融在一起而產(chǎn)生的惡臭。
然而，在氣體中混有象這樣各種各樣的有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)時，僅用上述的活性炭等吸附劑就很難把這些有毒的物質(zhì)和惡臭物質(zhì)全部吸附除去，此外，它的吸附性能也不完善。
因而將上述活性炭、氧化鋁、硅膠、沸石等與另外的對某種特定的有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)能夠發(fā)揮出良好的吸附性能吸附性的物質(zhì)相配合，開始進(jìn)行試制具有優(yōu)越性能的能夠發(fā)揮這兩者的特征的吸附劑。
作為這種新型吸附劑所使用的吸附性物質(zhì)有小球藻粉末和螺線藻粉末等藻類粉末。眾所周知，這些藻類粉末對于致癌物質(zhì)即以3，4-苯并芘為主的許多有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)能夠發(fā)揮較好的吸附性能(美國專利第4，269，204號及日本公開專利公報156584/1980)。
但是，這些藻類粉末，如小球藻的直徑是2～10μ左右，螺線藻的大小則是8μ+400μ左右，在把它直接作為吸附劑使用的時候，上述有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)就不能順利地進(jìn)到藻類粉末中，即使這種藻類粉末具有良好的吸附性能也不可能把它的機(jī)能充分地發(fā)揮出來。
特別是把這些藻類粉末作為煙草的過濾吸附劑使用的時候，由于吸煙時的吸引力使微細(xì)的藻類粉末穿通過濾嘴的基本材料的纖維質(zhì)體內(nèi)，從而產(chǎn)生致使煙味改變的問題。
這種情況在把這些藻類粉末和活性炭、氧化鋁、硅膠、沸石等原來的吸附劑配合使用時也是同樣的，比重和粒度差異的兩者引起偏析，也就使配合藻類粉末變成沒有意義了。
本發(fā)明的目的是提供一種方法即在活性炭和從小球藻以及/或者螺線藻所得的藻類粉末的混合物里添加水系溶劑，經(jīng)過造粒干燥使其變?yōu)轭w粒，使小球藻粉末和螺線藻粉末等藻類粉末能夠充分發(fā)揮出其具有的良好吸附性能。
本發(fā)明是一種在占總重量5～90%的粒徑2mm以下的活性炭和占重量10～95%的由小球藻以及/或者螺線藻而組成的藻類粉末之混合物里添加水系溶劑，經(jīng)過造粒干燥后使它成為平均粒度為0.1～10mm的顆粒的吸附劑用的藻類顆粒制造方法。
小球藻通常是直徑在10μ以下的球形或橢圓形的單細(xì)胞綠藻類，含有大量蛋白質(zhì)，以干燥重量計(jì)為重量的55～65%，而螺線藻則是青綠色螺線狀的藻類，粗約8μ，長約300～500μ之大型的毛狀藻體，其含有相當(dāng)豐富的蛋白質(zhì)，以干燥重量計(jì)約占重量的60～75%。
這些藻類粉末是在收取后經(jīng)干燥作成粉末狀才使用的。這些藻類粉末可以直接使用，也可以用酒精提取等手段來除去色素，提高蛋白質(zhì)含量之后才使用。
還有，作為和這些藻類粉末一起使用的活性炭，沒有什么特別的限定，可以用以木材、鋸屑、椰子的果實(shí)的殼和褐煤、泥煤等煤類以及石油殘?jiān)?、石油焦炭、石油瀝青等石油類為原料制成的粉末顆粒狀等物質(zhì)，這種活性炭的粒徑一般在2mm以下，最好是在0.15～0.7mm之間。
關(guān)于上述活性炭和藻類粉末的配合比例，活性炭一般為重量的5～90%，最好是20～50%，而藻類粉末是重量的10～90%，最好是50～80%。如果藻類粉末的配合比例少于重量的10%的話，其配合效果就比較差，而反之如果多于重量的95%的話，不但使配合活性炭變得毫無意義，而且還會造成產(chǎn)品成本增高，亦不理想。
以下就是將上述活性炭與藻類粉末相混合，然后用水系溶劑造粒成顆粒狀。
作為把活性炭與藻類粉末混合物制粒的方法，可以采用通常制造顆粒時所使用的原來已知的方法，例如擠壓造粒法與流動層法。
用擠壓造粒法造粒時，往活性炭和藻類粉末混合物添加水系溶劑，用捏和機(jī)等攪拌器進(jìn)行混合之后由擠壓造粒機(jī)擠出、進(jìn)行干燥、除去上述酒精水溶液，通過自然崩潰或切斷手段，按所定的規(guī)格進(jìn)行破碎造粒。
采用這種擠壓造粒方法，活性炭和藻類粉末的混合可以在添加水系溶劑后進(jìn)行調(diào)和時同時進(jìn)行，但是為了提高產(chǎn)品的均勻性，最好在添加水系溶劑之前就將活性炭與藻類粉末充分混合，把整體造成均勻的混合物。
還有，作為在這種擠壓制粒法中所用的水系溶劑，以酒精水溶液為好，例如可使用甲醇、乙醇、丙醇等沸點(diǎn)較低的低級酒精水溶液。尚有，例如在用于香煙濾嘴和冰箱脫臭劑等的吸附劑的情形，由于上述酒精水溶液干燥之后會殘留于吸附劑中，所以從安全性方面來考慮還是用乙醇為佳。作為水系溶劑而使用酒精水溶液時，該酒精濃度一般為重量的30～70%，最好是重量的40～50%。特別是在使用占重量45～50%的酒精水溶液時，由擠壓造粒機(jī)擠出之股繩狀混合物會自然崩潰，而且大小適合，毋需使用切斷手段。
另有，上述水系溶劑之使用量，一般是對于100重量份的活性炭和藻類粉末混合物使用50～300重量份的水系溶劑，最好是使用140～160重量份。水系溶劑使用量過少的話，有時在擠出之時不能造粒，而過多的話，擠出時就會變成流狀而無法進(jìn)行造粒。
從擠壓造粒機(jī)擠壓出的股繩狀混合物在自然崩潰或根據(jù)需要采用切斷手段進(jìn)行粉碎之后就被移送到以下的干燥工序。
以下是采用流動層法作為對活性炭和藻類粉末的混合物進(jìn)行制粒的方法的情形，上述活性炭與藻類粉末混合物在造粒機(jī)內(nèi)形成流動層，采用把水系溶劑噴在這種流動層上的方法就可以進(jìn)行造粒。這種情形，活性炭和藻類粉末的混合比例與上述擠壓造粒法的情形是一樣的，但是有關(guān)水系溶劑是以單獨(dú)水或者水再加上必要量的粘合劑為好。作為用于此目的之粘合劑，例如可以使用馬鈴薯淀粉、小麥淀粉、玉米淀粉等各種淀粉類。格哇橡膠、阿拉伯橡膠等各種橡膠類。此外，還可以使用糊精，羧甲基纖維素等歷來已知的粘合劑。
采用這種流動層法，除了可以用同一裝置進(jìn)行造粒和干燥以外，還具有所制造的顆粒表面積大于用上述擠壓造粒法生產(chǎn)的顆粒表面積及吸附性能優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。而另一方面，在少量生產(chǎn)的時候就有生產(chǎn)成本較高的問題，所以只有在大量生產(chǎn)時才能湊效。
以上述擠壓造粒法制成的顆粒被送到干燥器而轉(zhuǎn)入干燥工序，而用流動層法制成的顆粒則是直接被送到干燥工序，進(jìn)行干燥至水份含量在10%以下，最好為7%以下。造粒方法為擠壓造粒法時，一般是在70～100℃干燥4～7小時，有關(guān)在造粒工序中所使用的酒精類實(shí)際上就全部消除掉。
通過上述方法形成的藻類顆粒接著就為調(diào)整其粒徑而過篩進(jìn)行整粒。藻類顆粒的粒徑根據(jù)其不同的使用目的而各有差異，但通常平均是0.1～10mm，如是用于香煙濾嘴的話最好調(diào)整至平均0.4～5mm左右。藻類顆粒的粒度平均大于10mm的話，作為吸附劑使用時會降低吸附性能而不理想，另外，如果平均小于0.1mm，作為吸附劑使用時通氣性就降低，有害物質(zhì)與惡臭物質(zhì)就不能順利地進(jìn)入藻類顆粒中，因而也就不能使其充分發(fā)揮出吸附性能，實(shí)際上使制粒成顆粒狀變得沒有意義。
實(shí)施例的說明以下根據(jù)實(shí)施例就本發(fā)明的方法進(jìn)行具體的說明。
把均勻混合后粒徑為0.18～0.59mm的活性炭與小球藻粉末以表1所示的比例混合，再往100重量份的這種混合物添加150重量份的占重量50%的甲醇水溶液，用捏和機(jī)充分調(diào)合為均勻的混合物，然后再把這種混合物裝入擁有若干個口徑為φ1mm的擠出口的擠壓造粒機(jī)，從該擠壓出口擠出股繩狀混合物，同時使它自然崩潰，并把它鋪開成1～2cm的厚度插入干燥器，以70～80℃干燥5～8小時，用0.5mm及1.41mm的篩子篩選整粒，所得的顆粒就是吸附劑用的小球藻顆粒制品。
還有，至于上述范圍以外的顆粒就再回收至活性炭和小球藻粉末的混合物中，作為吸附劑用的小球藻顆粒的制造原料而加以利用。所得的小球藻顆粒的原材料利用率為重量90%。
把所得的小球藻顆粒0.1g均勻地分散在卷成長20mm、直徑φ8mm的香煙用的醋酸纖維濾嘴中，并在這種香煙濾嘴上接上φ8mm×180mm的香煙，以吸煙流量1.75ml/sec，吸煙長度40mm為基準(zhǔn)，用自動吸煙機(jī)(海拿波格瓦特Heiner BOrgwald公司制造)2秒間歇式吸煙30秒，進(jìn)行吸煙以測定通過這種香煙濾嘴的煙中的尼古丁，焦油、3，4-苯并芘(以上測定使用0.1μ的東洋過濾紙TM5)以及一氧化碳(采用NDIR法CO測定機(jī)進(jìn)行測定)的通過量與上述香煙濾嘴以及/或者香煙的通氣阻抗。測定重復(fù)進(jìn)行五次，取其平均值作為測定值。結(jié)果如表1和表2所示。
采用本發(fā)明的方法制造的藻類顆粒是微細(xì)的藻類粉末和活性炭一起形成表面積很大的有所定規(guī)格粒度的藻類顆粒，還有，在這種藻類顆粒的表面，活性炭與藻類粉末都分別顯露于外面，因而這種藻類顆粒作為吸附劑使用時，除了流體，特別是氣體的通氣阻抗變小以外，在流體中所含的有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)與上述藻類顆粒中的活性炭和藻類粉末的接觸機(jī)會也變多了，除了對這些有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)發(fā)揮出良好的吸附性能外，活性炭和藻類粉末本身所具有的各種特征都能有效地發(fā)揮，對多種有害物質(zhì)和惡臭物質(zhì)發(fā)揮出優(yōu)越的吸附性能。
勘誤表
權(quán)利要求
1.吸附劑用的藻類顆粒制造方法，其特征為，在粒徑2mm以下占重量5～90%的活性炭和由小球藻及/或者螺線藻制成的占重量10～95%的藻類粉末的混合物中添加水系溶劑，經(jīng)過造粒干燥成為平均為0.1～10mm的顆粒制品。
2.權(quán)利要求
第1項(xiàng)記載的吸附劑用的藻類顆粒制造方法，其特征為作為水系溶劑的添加量為對于100重量份的活性炭和藻類粉末混合物添加50～300重量份的重量30～70%的酒精水溶液，混合之后，由擠出口徑為φ0.5～5mm的擠壓造粒機(jī)擠出，然后通過自然崩潰或切斷手段按所定的大小破碎、干燥，除去上述酒精水溶液后篩選而制成顆粒。
3.權(quán)利要求
第2項(xiàng)記載的吸附劑用的藻類顆粒制造方法，其特征為酒精水溶液為重量40～60%的甲醇水溶液，其添加量是對于100重量份的活性炭和藻類粉末添加100～200重量份甲醇水溶液。
專利摘要
本發(fā)明是提供一種吸附劑用的藻類顆粒制造方法，即在粒徑為2mm以下占重量5～90％的活性炭和由小球藻及/或者螺線藻制成的占重量10～95％的藻類顆?；旌衔镏刑砑铀等軇ㄟ^制粒干燥制成平均為0.1～10mm的顆粒，使小球藻粉末和螺線藻粉末等藻類粉末本身所具有的良好的吸附性能充分地發(fā)揮出來。
文檔編號B01J20/22GK85104064SQ85104064
公開日1987年1月28日 申請日期1985年5月24日
發(fā)明者高梨清司 申請人:C·S·工業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan