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技術説明


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ゼオライトとは
 18世紀にアイスランドでスウェーデンの学者によって発見されたのが、「天然ゼオライト」です。この天然ゼオライトは、太古の昔火山活動によって生じた火山灰が堆積し、地殻変動によって大きな変圧を受け、約500万年から 1000万年の長い年月をかけて生成した鉱石のことです。
 ゼオライトは水晶のような結晶で、主にアルミニウムとケイ素からなっています。結晶はたいへん小さく、目でその形や大きさを見ることはできません。拡大して見ると、スポンジのように小さな孔がたくさんあることが確認できます。
 この孔は、オングストローム(100億分の1メートル)という極微小の連続した空洞を有し、この空洞がガスや水分を強力に吸着する特性があります。今まで自然界に40種類以上発見されています。

 吸着機能に代表されるゼオライトの特徴をさらに活かすため、化学の知識・技術を駆使して人間が作り出したのが「合成ゼオライト」です。工業的につくられた「合成ゼオライト」は、能力が高く「天然ゼオライト」にはない種類のものが多数ありますが、欠点は高コストであることです。

 第3のゼオライトとして登場したのが「人工ゼオライト」です。石炭を焼却によって発生するゴミと考えられていた物質「石炭灰」、この石炭灰を苛性ソーダなどとともに高温、高圧で化学処理することにより、規則正しい化学構造をもつ人工ゼオライトができます。
 配合や反応条件を調整することにより天然ゼオライトより高性能な人工ゼオライトを造ることができるのです。
 
(左写真) 石炭灰
表面もつるつるな状態
(右写真) 人工ゼオライト
規則的空洞や分子レベルの細孔を持っている状態
 
人工ゼオライトの特徴
この小さな孔をたくさん持った人工ゼオライト、大きく分けて3つの特徴があります。
    
(1) 高い吸着機能
 「ゼオライトとは」に書いたようにとても小さな空洞が広がっています。1gの人工ゼオライトは50m2以上の表面積を持っています。
この小さな孔は、活性炭に比べてとても小さく(大体1/4〜1/80以下)分子サイズでの吸着が可能であり、活性炭では不可能であった「選択吸着」「分子ふるい」が可能です。
(2) 陽イオン交換機能
 人工ゼオライトは天然ゼオライトの約2〜3倍という高い陽イオン交換機能をもっています。
イオン交換とは・・・電解質の水溶液中に、ある物質を浸しておくと、その物質から溶液中にイオンが放出され、同時に溶液から放出量と等量のイオンを取り込む現象が見られることで、人工ゼオライトは色々な陽イオン化された物質を選んで担持することが出来ます。
このことにより、ただ単に小さな孔で吸着させる「物理吸着」だけでなく、担持した物質により、化学反応を利用した「化学吸着」も可能となるのです。
(3) 触媒機能
 以上2つの機能「分子ふるい」と「物質の担持」そして、固体であるにもかかわらず酸性を示す固体酸であるため、反応の際に酸触媒として機能できることこれらのの特徴が、ゼオライトの触媒としての画期的な機能を導き出す要因になっていることが解ってきました。
 現在数多くの科学者が、この触媒機能について研究がなされています。
 
 
 
 


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