[发明专利]用于低分子量有机气体的吸收剂材料以及使用该吸收剂材料的燃料蒸气处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及对于多种低分子量有机气体具有优异吸收性的低分子量有机气体吸收剂材料。本发明还涉及装配有该低分子量有机气体吸收剂材料作为吸收剂材料的燃料蒸气处理装置。

背景技术

汽车废气以及工业废气(例如由于油漆工业中有机溶剂在干燥过程中蒸发而产生的)已成为环境问题。因而需要有效回收这种有机气体。

汽车所用燃料汽油是高挥发性的。因此，当汽车在灼热的太阳下运行或停放时，汽油在燃料箱中蒸发，并且汽油蒸气被排放到大气中。在加油过程中也产生汽油蒸气。

因此，为了防止汽油蒸气从汽车中排出，在汽车中提供了滤罐，并且将装在滤罐中的活性炭等用作吸收剂材料。例如，日本专利公开(Kokai)2005-35812A指出，通过使有机物质吸附在具有宽范围孔径大小的起始活性炭上，使得孔径小的孔被选择性地封堵，则所获活性炭具有优异的吸附/解吸性质。专利文献1也描述了使用这种活性炭的滤罐抑制了被吸附成分泄露。

但是，已开发出了用于吸附并除去有机气体的具有孔的多孔材料，例如活性炭，并投入使用。据报道，这种有机气体的吸附机理是有机气体在高压下在多孔材料的微孔内被液化，并通过吸附在微孔内而被保留。

因此，吸附剂材料的孔径大小根据待吸附的有机气体的分子量、浓度等而优化。为了吸附较低分子量的有机气体，例如丁烷，具有大量的直径为5nm或更小的微孔的多孔材料是优选的。相反，对于具有直径为10nm或更大的大孔的多孔材料，有机气体难以在高压下在孔内液化，因而低分子量气体就不能通过吸附而被保留。

发明内容

日本专利公开(Kokai)2005-35812A描述的吸附剂材料使用了看上去平均孔径大小接近2至5nm的活性炭。但是，其中没有使用具有平均孔径大小为约10至200nm的大孔的多孔材料吸附或吸收低分子量有机气体的实施例。

因此，本发明的目的是提供低分子量有机气体吸收剂材料，即使对于具有大孔的、通常不能吸附低分子量有机气体(例如丁烷等)的多孔材料，所述低分子量有机气体吸收剂材料也充分吸收并除去低分子量有机气体。

利用低分子量气体溶于有机溶剂的溶解作用，本发明人发现，通过附着和/或浸渍具有较高分子量的有机物质，低分子量有机气体甚至可溶于具有大孔的、通常不能吸附低分子量有机气体(例如丁烷等)的多孔材料中。结果，通过吸附除去了低分子量有机气体。因此，这种材料可用作有效的低分子量有机气体吸收剂材料。基于此发现，发明人实现了本发明。

具体而言，第一，本发明涉及低分子量有机气体吸收剂材料，其特征在于包含平均孔径大小为10至200nm的多孔材料，基于该多孔材料，该多孔材料以10重量％的比例附着和/或浸渍有一种或多种具有10个或更多个(优选10至100个)碳原子的有机化合物。结果，本发明的低分子量吸收剂材料具有优异的低分子量有机气体吸收性能，其在25℃可以具有例如20g/L或更高、甚至40g/L或更高的饱和正丁烷吸附量。20g/L或更高的饱和吸附量不仅对丁烷表现出来，对其它低分子量有机物(例如苯、甲苯等)也表现出来。

从不同的方面考察本发明的低分子量有机气体吸收剂材料，在200℃在氮氛下该吸收剂材料的挥发物含量优选不超过3重量％。此外，在900℃该吸收剂材料的挥发物含量优选不超过8重量％。

在本发明中，附着和/或浸渍在多孔材料中的有机化合物的优选示例包括：(1)沸点为200℃或更高的有机物；(2)分子量为200或更高的有机物；和(3)在常温下为液体或半固体的有机物。更特别地，优选的有机化合物包括选自脂族烃、醇、羧酸、酮、醚、酯和芳族烃中的一种或多种，它们都具有10或更多个碳原子。

在本发明中，可以使用各种无机材料和/有机材料作为用作低分子量有机气体吸收剂材料主材料的多孔材料。可以使用硅胶或各种高分子量多孔材料。对材料的形状没有限制。优选的例子包括可装入滤罐等中的形状，例如，直径为0.5至4.0mm的圆柱粒形，或空隙率为30％或更高的蜂巢形。

第二，本发明涉及用于内燃机的燃料蒸气处理装置，其使用上述低分子量有机气体吸收剂材料。虽然对燃料蒸气处理装置的构造没有特别限制，但优选地，至少在接近空气口的截面中使用所述吸收剂材料(其为吸附剂材料)。此外，燃料蒸气处理装置是多层结构的情况也包括在本发明的保护范围内。

对燃料蒸气处理装置没有特别限制，只要它处理由内燃机产生的低分子量有机气体等即可。具体例子可包括汽车滤罐等。