米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）纳米材料研究部[研究部主任佐佐木刚]纳米粒子功能设计小组首席研究员高桥健、首席研究员南贵贵、研究小组组长河本彻和关东化学株式会社[总裁兼首席执行官野泽学]（以下简称“关东化学”）正在共同致力于从大气中提取空气氨此外，该系统还实际应用于养猪场和牲畜粪便堆肥设施，并证明了其有效性。
在畜牧业中，从防止周围产生难闻气味的角度来看，需要去除氨。此外，通过改善畜舍内部环境，预计将提高生产效率。这次开发的技术是之前开发的普鲁士蓝使用类似物的氨吸附剂被制成颗粒，易于处理，并且可以轻松回收和再利用。由于它在实际田间条件下有效，因此有望为畜牧业做出贡献。它还有望解决广泛的问题，包括厕所、护理设施、体育设施等的恶臭对策，以及半导体制造工厂和博物馆中微量氨引起的腐蚀对策。
这项技术的详细信息将于 2019 年 1 月 30 日至 2 月 1 日在东京国际展示场（东京江东区）举行纳米技术2019年在第十八届国际纳米技术展览会和技术会议上发表。
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| 猪舍氨吸附设备概述及除氨示范试验结果 |
氨是肥料的重要物质，全世界每年大量生产氨，产量为 17 亿吨（2016 年）。另一方面，特定恶臭物质这也是产生难闻气味的原因，尤其是在必须处理排泄物的牲畜生产场所和厕所。氨的浓度为10ppmv在气味强度表示工作环境中有相当于4级的强烈气味允许浓度为 25 ppmv。也在畜牧业动物福利的观点来看，需要将畜舍内的浓度抑制在25ppmv以下。此外，释放到大气中的氨是造成PM25等全球环境问题的一个原因。在日本，排放到大气中的氨有60%以上来自畜牧业（1994年），因此采取对策成为紧迫问题。迄今为止，生物除臭已被用作去除畜舍和畜禽粪便堆肥设施排放的恶臭物质的技术生物过滤器是啊土壤除臭已在一些设施中引入，但为了处理大量氨，需要增加尺寸和面积，并且需要更紧凑的装置。
AIST 正在对吸附剂进行研究和开发，目的是回收和再利用氨，这种物质既有害又有用。其中，他们发现普鲁士蓝，也称为颜料，表现出超过市售吸附剂的氨吸附性能，并且是一种可以通过稀酸洗涤重复使用的吸附剂。AIST 新闻稿于 2016 年 5 月 10 日发布）。普鲁士蓝即使在人类无法检测到的极低浓度（01 ppmv 或更低）下也能吸附氨，预计可用于极低浓度氨就能发挥作用的博物馆和加氢站。从那时起，我们一直致力于针对特定用途优化材料，将其系统化，并进行示范测试，以便这种吸附剂能够真正在社会上使用。
这项开发得到了国家农业和食品研究组织生物研究支持中心的“创新技术开发和紧急部署项目（包括区域战略项目）”的部分支持。
去除氨的吸附剂必须具有高吸附性能，以去除猪圈和堆肥设施中不断产生的氨。此外，吸附后还必须能够再生并重复使用。此外，由于水分子和氨分子具有相似的性质，因此即使在水以水蒸气的形式共存于空气中的实际条件下，也需要能够吸附氨。
首先，我们致力于选择最佳的普鲁士蓝类似物并将其造粒以用于吸附装置。普鲁士蓝具有铁离子与碳和氮像攀爬架一样三维连接的结构，并且具有小于1纳米大小的均匀孔。普鲁士蓝类似物是构成普鲁士蓝的两个铁离子被其他金属离子取代的类似物。在本研究中，我们合成并评估了70多种普鲁士蓝类似物，旨在开发一种可重复使用且低成本的氨吸附剂，供养猪场使用。结果，其中一个铁离子被铜离子取代的普鲁士蓝类似物（普鲁士铜蓝）是合适的。
接下来，为了将普鲁士蓝铜附着在装置上并有效地吸附大气中的氨，我们将普鲁士蓝铜粉末与粘合剂混合并将其造粒，开发出直径约3至5毫米的颗粒状吸附剂。颗粒状吸附剂所要求的性能是具有高的吸附性能、足够的机械强度以及在再生工作时不破裂，这些都得到了验证。
在实验室中测量粉末的氨吸附量，在猪圈中测量粒状吸附剂的氨吸附量，并将结果换算成25℃下含有10ppmv氨的空气的理论吞吐量（L）并进行比较。粉末状吸附剂每1克可处理空气量为5,200升，而粒状吸附剂每1克可处理空气量超过3,900升，证实其吸附能力比粉末状高出74%（图1）。粉末试验是在实验室中氨浓度为10 ppmv、湿度为0%的空气中进行的，粒状吸附剂试验是在福岛县的实际养猪场、与抑制氨吸附的水蒸气共存的空气（氨浓度为12 ppmv、湿度为80%）中进行的。
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| 图1铜普鲁士蓝粉末和颗粒的氨吸附测试结果，颗粒吸附剂的照片和结构图像 |
已吸附氨的粒状吸附剂可通过用稀酸洗涤以除去氨而再次用作氨吸附剂。为了验证颗粒吸附剂在反复氨吸附和再生后的耐久性，我们反复从猪舍空气中吸附氨，并通过稀酸洗涤去除氨。通过检查洗涤过程中氨去除量的变化，我们发现它可以重复使用最多30个循环。此外，30次循环后吸附剂的形状没有受到特别破坏，并且证实其强度足以承受回收和再利用。
将该粒状吸附剂放入宽50cm×高60cm×厚5cm、带有多孔板的通气孔的不锈钢箱内，制成氨吸附过滤器（图2（a））。通过将该氨吸附过滤器与风机相结合，我们开发了一种使用铜普鲁士蓝颗粒吸附剂的氨吸附装置。为了验证所开发的吸附装置的有效性，我们将所开发的氨吸附装置安装在猪圈内8 m宽×6 m深×2 m高的封闭区域，饲养40头猪，并测量该区域的氨浓度（图3）。此外，我们还设置了未安装氨吸附装置的区域，并比较了是否安装吸附装置时氨浓度的差异。没有吸附设备的区域氨浓度较高，达到约 30 ppmv。另一方面，在安装吸附装置的区域，作为臭气强度指标的臭气强度几乎低于5 ppmv的浓度，相当于35，证实了臭气去除的有效性（图4）。
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| 图2 氨吸附过滤器的照片(a)和其中填充的铜普鲁士蓝颗粒吸附剂(b)、电子显微镜图像(c)、晶体结构(d) |
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| 图3猪圈内安装的氨吸附装置 |
畜禽粪便堆肥设施排放的废气的恶臭也是由氨引起的，氨浓度在数百ppmv以上，比猪圈高一个数量级。此外，堆肥设施排出的废气湿度较高（接近100%），现有的氨吸附剂很难吸附。当我们尝试增加过滤器的数量并使用类似于猪舍中使用的装置吸附氨时，我们发现当废气中的氨浓度为100 ppmv时，使用一个过滤器时，氨浓度会降至40 ppmv，而使用三个过滤器时，氨浓度几乎降至0 ppmv（图5）。这次开发的氨吸附系统被发现可以有效消除堆肥设施的恶臭。
一位正在参与示范实验的养猪户表示，“堆肥设施在去除异味方面往往是一个问题。如果能用在堆肥设备中，我认为它的使用量将会增加。”这项技术备受期待，需求量很大。
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| 图4 有吸附装置与无吸附装置氨浓度变化对比 |
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| 图5用于在堆肥设施中去除废气中氨的吸附系统（上）以及排放废气前后的氨浓度（下） |
此外，此次开发的技术预计不仅可用于畜牧生产场所，还可用于因氨产生而产生恶臭的厕所、护理设施、体育馆等。此外，由于氨是一种腐蚀性气体，因此其去除在多种情况下都是一个挑战，包括维持半导体制造工厂的质量、维护博物馆的展品以及提炼用作能源的氢气。预计这项技术将有助于解决此类问题。
我们将继续去除猪圈中的氨并评估提高猪生长效率的效果。此外，我们还将考虑如何将回收的氨用于其他用途，例如肥料。