科學研究 - 產綜研開發可再利用的氨吸附劑，可用於豬欄除臭等

日本產業技術綜合研究所（簡稱」產綜研「）與關東化學公司共同開發了可從大氣中有效去除氨氣的吸附劑和吸附裝置，還將其實際應用於豬欄和家畜糞便的堆肥設施，驗證了效果。

用於豬欄的氨氣吸附裝置的概要和除氨驗證試驗的結果

產綜研爲了回收利用既是有害物質同時也是有用物質的氨氣，推進了吸附劑的研究開發。在這一程序中發現，常見顏料普魯士藍具有超過市售吸附劑的氨氣吸附性能，是一種利用稀酸清洗後即可二次利用的吸附劑。普魯士藍能吸附人感覺不到的極低濃度（0.1ppmv以下）氨氣，還有望應用於受極低濃度氨氣影響的美術館和氫化站等。隨後，爲了將這種吸附劑實際應用於社會，產綜研展開了具體的研究，包括根據用途對材料進行最適化和系統化、實施驗證試驗等。

產綜研在實驗室測量了粉末狀吸附劑、在豬欄測量了粒狀吸附劑的氨氣吸附量，換算成含10ppmv氨氣的25 ℃空氣的理論處理量（L）進行了比較。1g粉末狀吸附劑能處理的空氣量爲5,200L，而1g粒狀吸附劑能處理的空氣量爲3,900L以上，應答粒狀材料的吸附性能爲粉末狀材料的74％以上（圖1）。粉狀吸附劑的試驗在實驗室進行，空氣中的氨氣濃度爲10ppmv，溼度爲0％，粒狀吸附劑的試驗在福島縣的豬欄内進行，空氣中存在妨礙氨氣吸附的水氣等（氨氣濃度爲12ppmv，溼度爲80％）。

圖1：銅普魯士藍的粉末狀材料和粒狀材料的氨氣吸附測試結果及粒狀吸附劑的照片和結構示意圖

吸附了氨氣的粒狀吸附劑利用稀酸清洗進行解吸後，可以繼續操作作爲氨氣吸附劑重複利用。爲驗證反復進行氨氣吸附和再生時的粒狀吸附劑的耐久性，產綜研反復實施從豬欄空氣中吸附氨氣，再利用稀酸進行清洗解吸這一程序，應答了清洗時的氨氣解吸量的變化，發現最多可以重複使用30次。另外還應答，重複使用30次後，吸附劑的形狀也沒有明顯破損，保持了能繼續操作再生和再利用的強度。

圖2：氨氣吸附過濾器（a）及其中填充的銅普魯士藍粒狀吸附劑的照片（b）、電子顯微鏡影像（c）、晶體結構（d）

產綜研在寬50cm×高60cm×厚5cm並設置了孔狀通氣口的不鏽鋼箱體中放入該粒狀吸附劑，作爲氨氣吸附過濾器使用（圖2（a））。然後結合該氨氣吸附過濾器和清洗扇，製成了採用銅普魯士藍粒狀吸附劑的氨氣吸附裝置。爲驗證新開發的吸附裝置的效果，在豬欄中圈出長8m×寬6m×高2m的區域設置了新開發的氨氣吸附裝置，飼養了40頭豬，測量了該區域内的氨氣濃度（圖3）。另外還圈出未設置氨氣吸附裝置的區域，與設置吸附裝置的區域比較了氨氣的濃度差異。未設置吸附裝置的區域氨氣濃度比較高，約達到30ppmv。而設置吸附裝置的區域，氨氣濃度基本低於5ppmv，表示臭味強度的指標——臭氣強度相當於3.5，應答了惡臭去除效果（圖4）。

圖3：豬欄内設置的氨氣吸附裝置

圖4：設置和未設置吸附裝置時的氨氣濃度變化比較

家畜糞便的堆肥設施中排放的廢氣之所以有惡臭也是因爲含有氨氣，其氨氣濃度高達數百ppmv，比豬欄内高出一位數以上。而且由於堆肥設施排放的廢氣溼度較高（幾乎100％），很難利用現有的氨吸附劑進行吸附。因此，產綜研試着利用與豬欄内相同的裝置並增加過濾器數量進行吸附，當廢氣中的氨氣濃度爲100ppmv時，使用一個過濾器也能將其降到40ppmv，使用3個過濾器基本能降到0ppmv（圖5）。由此應答，此次開發的氨氣吸附系統作爲堆肥設施的除臭對策也非常有效。