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公開番号2024155879
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2024068288
出願日2024-04-19
発明の名称ペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所,フタムラ化学株式会社
代理人個人
主分類B01J 20/20 20060101AFI20241024BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】活性炭から吸着された物質の脱離に有効な高温溶媒による脱離方法によって吸着されたペル及びポリフルオロアルキル化合物を高効率で脱離させることが可能となる物性を備えた吸脱着活性炭を提供する。
【解決手段】ペル及びポリフルオロアルキル化合物を脱離可能に吸着する活性炭のうち、吸着された前記ペル及びポリフルオロアルキル化合物が、0.1MPa以上の高圧下で130℃以上とされた溶媒により脱離回収されるための活性炭であって、前記活性炭は、BET比表面積が1100～1800m²/gであり、窒素ガスの吸着等温線のt-plotからMP法により測定された細孔直径のモード径が0.50～0.70nmであり、Boehmの方法を適用して求めた酸性官能基が0.10～0.50meq/gである。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ペル及びポリフルオロアルキル化合物を脱離可能に吸着する活性炭のうち、
吸着された前記ペル及びポリフルオロアルキル化合物が、０．１ＭＰａ以上の高圧下で１３０℃以上とされた溶媒により脱離回収されるための活性炭であって、
前記活性炭は、
ＢＥＴ比表面積が１１００～１８００ｍ
２
／ｇであり、
窒素ガスの吸着等温線のｔ－ｐｌｏｔからＭＰ法により測定された細孔直径のモード径が０．５０～０．７０ｎｍであり、
Ｂｏｅｈｍの方法を適用して求めた酸性官能基が０．１０～０．５０ｍｅｑ／ｇである
ことを特徴とするペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記溶媒が水である請求項１に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項３】
前記溶媒が水と有機溶媒の混合溶媒である請求項１に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項４】
前記有機溶媒がエタノールである請求項３に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項５】
前記溶媒が有機溶媒である請求項１に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項６】
前記有機溶媒がエタノールである請求項５に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項７】
前記活性炭の窒素ガスの吸着等温線からＨＫ法により解析して求めた全細孔容積が０．４０～０．７５ｃｍ
３
／ｇである請求項１ないし６のいずれか１項に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項８】
前記活性炭のポリスチレン標準品を用いて測定した排除限界分子量が１０１３以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項９】
前記活性炭のポリスチレン標準品を用いて測定した排除限界分子量が１０１３以下である請求項７に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
【請求項１０】
前記排除限界分子量が４５３以下である請求項８に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペル及びポリフルオロアルキル化合物を脱離可能に吸着する活性炭のうち、吸着された前記ペル及びポリフルオロアルキル化合物が高温溶媒により脱離回収されるためのペル及びポリフルオロアルキル化合物吸脱着活性炭に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
有機フッ素化合物（ＰＦＣｓ）であるペル及びポリフルオロアルキル化合物は、高い熱安定性、高い化学的安定性、高い表面修飾活性を有するフッ素置換された脂肪族化合物類である。ペル及びポリフルオロアルキル化合物は、前記特性を生かし表面処理剤や包装材、液体消火剤等の工業用途及び化学用途等幅広く使用されている。
【０００３】
ペル及びポリフルオロアルキル化合物の一部は、非常に安定性の高い化学物質であることから、環境中に放出されると、自然条件下では分解されにくい。このため、近年では、ペル及びポリフルオロアルキル化合物は残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）として認識され、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）（ＩＵＰＡＣ名：１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８－ヘプタデカフルオロオクタン－１－スルホン酸）が２０１０年より残留性有機物汚染物質に関するストックホルム条約（ＰＯＰｓ条約）において、製造や使用が規制されることとなった。
【０００４】
特に、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）及びペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）（ＩＵＰＡＣ名：２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８－ペンタデカフロオロオクタン酸）は、世界中で規制対象となっており、日本国内においても令和２年４月１日より水質管理目標設定項目にペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）及びペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）の合算値が５０ｎｇ／Ｌ以下とする基準値が追加された。
【０００５】
なお、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）やペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）等が含まれるペルフルオロアルキル化合物は完全にフッ素化された直鎖アルキル基を有しており、化学式（ｉ）で示される物質である。また、ポリフルオロアルキル化合物はアルキル基の水素の一部がフッ素に置き換わったものを示し、化学式（ｉｉ）で示される物質である。例えば、フルオロテロマーアルコール等がある。
【０００６】
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26
170
【０００７】
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【０００８】
このように、ペル及びポリフルオロアルキル化合物は自然界（水中、土壌中、大気中）に残存し続けることから、各環境下において適宜除去することが求められる。例えば、水中等の有害物質を除去する際には、活性炭を使用した浄水器等が広く使用される。そこで、有害物質としてＰＦＯＳやＰＦＯＡ等が注目されることから、ＰＦＯＳやＰＦＯＡ等の有害物質の除去を目的とした活性炭が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、大気中等の有害物質を除去するエアフィルター等に使用される吸着材に、ＰＦＯＳやＰＦＯＡ等を吸着可能な活性炭を適用することも可能である。この種の活性炭を用いてＰＦＯＳやＰＦＯＡ等の有害物質を吸着・除去した後、使用済みの活性炭はＰＦＯＳ含有廃棄物やＰＦＯＡ含有廃棄物等の廃棄物として廃棄処理される。
【０００９】
これらの廃棄物の廃棄処理は、環境省が掲げる「ＰＦＯＳ及びＰＦＯＡ含有廃棄物の処理に関する技術的留意事項」に沿って実施される。すなわち、ＰＦＯＳ等及びＰＦＯＡ等が確実に分解される方法で実施することが求められ、その分解処理方法としてＰＦＯＳ含有廃棄物の場合は約８５０℃以上、ＰＦＯＡ含有廃棄物の場合は約１０００℃以上（約１１００℃以上を推奨）の焼却処理が提示されており、ＰＦＯＳ及びＰＦＯＡ等の分解効率が９９．９９９％以上であること等が要件とされる。
【００１０】
しかるに、焼却に際して活性炭がＰＦＯＡ等の揮発を抑制して燃焼分解反応を促進させる可能性は認められている。しかしながら、燃焼による活性炭中のＰＦＯＳやＰＦＯＡ等の変化に関する調査は十分になされているとは必ずしもいうことができず、分解によって生じる無機フッ化物を含む他の化合物や有害なガスの生成等の可能性が指摘されている（例えば、非特許文献１参照）。
（【００１１】以降は省略されています）

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