ゼオライトとは？合成・天然の種類、細孔径・粒径・吸着容量で選ぶ業務用原料

この記事の答え

ゼオライトは、分子ほどの細孔を持つ結晶性の材料です。脱水・吸着分離・触媒に使います。選ぶ順は、取りたい成分、結晶型と細孔径、粉末か成形品か、実際の条件での吸着性能です。天然品は鉱物組成も確認します。

ゼオライトとは

ゼオライトは、規則的な細孔を持つ結晶性アルミノケイ酸塩です。沸石とも呼び、細孔に入れる分子をふるい分ける働きから、モレキュラーシーブとも呼ばれます。ガスや溶媒の脱水、VOCの吸着、液中のイオン除去、触媒の材料に使います（東ソーの解説）⁠。

メーカー比較には、業務用の粉末・粒・ペレットを品番や規格ごとに載せています。シリカゲル、家庭用だけの脱臭剤・猫砂、完成した水処理装置は含めません。

合成品と天然品の違い

合成品は、結晶型・陽イオン・シリカアルミナ比を選べます。脱水向けの親水性材料と、有機成分を吸着する疎水性材料を分けます
天然品は、採掘した鉱石を粉砕・分級して使います。モルデナイトやクリノプチロライトを含み、他の鉱物も混じります。粒径と一緒に鉱物組成・試験成績書を確認します
ジークライトの板谷産原料は、クリノプチロライトが主体で、少量のモルデナイトを伴います。日東ゼオライトはモルデナイト系です

出典は東ソー、ジークライト、日東粉化工業です。

細孔径と粒径を分けて読む

細孔径は分子が通る穴の大きさです。粒径は粉や粒そのものの大きさで、吸着塔への充填や樹脂への配合に関わります。

水澤化学工業のミズカシーブス3A-48Bは、細孔径3Å、粒径2.36〜4.75mmの球状品です
東ソーのゼオラムA-3 CGSは、細孔径3Åのペレットです。直径1.5mm・3mmの規格があります
東ソーのHSZ-822HOAは、細孔径5.8Å、粒子5μmの水素型ZSM-5粉末です。比表面積は330m²/gで、BET法の値です

出典は水澤化学工業の物性表と東ソーのグレード一覧です。結晶の大きさと粉末粒子の大きさも、別の項目として読みます。

脱水用とVOC吸着用を使い分ける

水を取りたい工程には親水性、有機成分を取りたい湿ったガスには疎水性のハイシリカゼオライトを検討します。製品名だけで置き換えず、対象成分と共存成分をメーカーに伝えます。

シルトンMT-100は、平均粒径4μmのNa-MFI型粉末です。水中の有機成分や、水蒸気を含む排気中のVOCの吸着に使います
HiSiv 3000は、メタノール・エタノール・アセトンなど、比較的小さい分子の溶剤の吸着向けです。比較ページでは直径1.6mmのペレットを載せています
USKY-700は、トルエン・メチルイソブチルケトンなどの吸着向けです。粉末は樹脂に練り込んだり、ハニカムに添着したりして使います

出典は水澤化学工業とレゾナックユニバーサルです。同社が示す「吸着しやすい溶剤の分子径」を⁠、ゼオライトの細孔径に読み替えないでください。

ゼオライトの効果・吸着容量・再生・寿命の確かめ方

脱水・吸着の効果を確かめるには、実際に処理するガスや液体で試験します。吸着容量は、対象物と温度・湿度・圧力が変われば変わります。BASF 4Aの国内供給資料では、水蒸気の平衡吸着量は25℃・80%RHで21%です。陽イオン交換容量のCECや比表面積は、この吸着量とは別の指標です（エヌ・イーケムキャット）⁠。