[發(fā)明專利]用于低分子量有機氣體的吸收劑材料以及使用該吸收劑材料的燃料蒸氣處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780001998.5
• 申請日: 2007-01-04
• 公開（公告）號: CN101365533A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 望月雄二
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社科特拉
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01D53/14;B01J20/02;B01J20/32;F02M25/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對于多種低分子量有機氣體具有優(yōu)異吸收性的低分子量有機氣體吸收劑材料。本發(fā)明還涉及裝配有該低分子量有機氣體吸收劑材料作為吸收劑材料的燃料蒸氣處理裝置。

背景技術(shù)

汽車廢氣以及工業(yè)廢氣(例如由于油漆工業(yè)中有機溶劑在干燥過程中蒸發(fā)而產(chǎn)生的)已成為環(huán)境問題。因而需要有效回收這種有機氣體。

汽車所用燃料汽油是高揮發(fā)性的。因此，當(dāng)汽車在灼熱的太陽下運行或停放時，汽油在燃料箱中蒸發(fā)，并且汽油蒸氣被排放到大氣中。在加油過程中也產(chǎn)生汽油蒸氣。

因此，為了防止汽油蒸氣從汽車中排出，在汽車中提供了濾罐，并且將裝在濾罐中的活性炭等用作吸收劑材料。例如，日本專利公開(Kokai)2005-35812A指出，通過使有機物質(zhì)吸附在具有寬范圍孔徑大小的起始活性炭上，使得孔徑小的孔被選擇性地封堵，則所獲活性炭具有優(yōu)異的吸附/解吸性質(zhì)。專利文獻(xiàn)1也描述了使用這種活性炭的濾罐抑制了被吸附成分泄露。

但是，已開發(fā)出了用于吸附并除去有機氣體的具有孔的多孔材料，例如活性炭，并投入使用。據(jù)報道，這種有機氣體的吸附機理是有機氣體在高壓下在多孔材料的微孔內(nèi)被液化，并通過吸附在微孔內(nèi)而被保留。

因此，吸附劑材料的孔徑大小根據(jù)待吸附的有機氣體的分子量、濃度等而優(yōu)化。為了吸附較低分子量的有機氣體，例如丁烷，具有大量的直徑為5nm或更小的微孔的多孔材料是優(yōu)選的。相反，對于具有直徑為10nm或更大的大孔的多孔材料，有機氣體難以在高壓下在孔內(nèi)液化，因而低分子量氣體就不能通過吸附而被保留。

發(fā)明內(nèi)容

日本專利公開(Kokai)2005-35812A描述的吸附劑材料使用了看上去平均孔徑大小接近2至5nm的活性炭。但是，其中沒有使用具有平均孔徑大小為約10至200nm的大孔的多孔材料吸附或吸收低分子量有機氣體的實施例。

因此，本發(fā)明的目的是提供低分子量有機氣體吸收劑材料，即使對于具有大孔的、通常不能吸附低分子量有機氣體(例如丁烷等)的多孔材料，所述低分子量有機氣體吸收劑材料也充分吸收并除去低分子量有機氣體。

利用低分子量氣體溶于有機溶劑的溶解作用，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過附著和/或浸漬具有較高分子量的有機物質(zhì)，低分子量有機氣體甚至可溶于具有大孔的、通常不能吸附低分子量有機氣體(例如丁烷等)的多孔材料中。結(jié)果，通過吸附除去了低分子量有機氣體。因此，這種材料可用作有效的低分子量有機氣體吸收劑材料。基于此發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人實現(xiàn)了本發(fā)明。

具體而言，第一，本發(fā)明涉及低分子量有機氣體吸收劑材料，其特征在于包含平均孔徑大小為10至200nm的多孔材料，基于該多孔材料，該多孔材料以10重量％的比例附著和/或浸漬有一種或多種具有10個或更多個(優(yōu)選10至100個)碳原子的有機化合物。結(jié)果，本發(fā)明的低分子量吸收劑材料具有優(yōu)異的低分子量有機氣體吸收性能，其在25℃可以具有例如20g/L或更高、甚至40g/L或更高的飽和正丁烷吸附量。20g/L或更高的飽和吸附量不僅對丁烷表現(xiàn)出來，對其它低分子量有機物(例如苯、甲苯等)也表現(xiàn)出來。

從不同的方面考察本發(fā)明的低分子量有機氣體吸收劑材料，在200℃在氮氛下該吸收劑材料的揮發(fā)物含量優(yōu)選不超過3重量％。此外，在900℃該吸收劑材料的揮發(fā)物含量優(yōu)選不超過8重量％。

在本發(fā)明中，附著和/或浸漬在多孔材料中的有機化合物的優(yōu)選示例包括：(1)沸點為200℃或更高的有機物；(2)分子量為200或更高的有機物；和(3)在常溫下為液體或半固體的有機物。更特別地，優(yōu)選的有機化合物包括選自脂族烴、醇、羧酸、酮、醚、酯和芳族烴中的一種或多種，它們都具有10或更多個碳原子。

在本發(fā)明中，可以使用各種無機材料和/有機材料作為用作低分子量有機氣體吸收劑材料主材料的多孔材料。可以使用硅膠或各種高分子量多孔材料。對材料的形狀沒有限制。優(yōu)選的例子包括可裝入濾罐等中的形狀，例如，直徑為0.5至4.0mm的圓柱粒形，或空隙率為30％或更高的蜂巢形。

第二，本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的燃料蒸氣處理裝置，其使用上述低分子量有機氣體吸收劑材料。雖然對燃料蒸氣處理裝置的構(gòu)造沒有特別限制，但優(yōu)選地，至少在接近空氣口的截面中使用所述吸收劑材料(其為吸附劑材料)。此外，燃料蒸氣處理裝置是多層結(jié)構(gòu)的情況也包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

對燃料蒸氣處理裝置沒有特別限制，只要它處理由內(nèi)燃機產(chǎn)生的低分子量有機氣體等即可。具體例子可包括汽車濾罐等。