BR112021016013A2

BR112021016013A2 - Carbono ativado e método para a produção do mesmo

Info

Publication number: BR112021016013A2
Application number: BR112021016013-2A
Authority: BR
Inventors: Mitsunori Nishita; Mitsunori Hitomi; Takayuki Yamada
Original assignee: Kuraray Co., Ltd
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-10-05
Also published as: JPWO2020179745A1; KR20210133223A; CN113474287A; EP3936478A1; US20220135410A1; WO2020179745A1; EP3936478A4; CA3130076A1; MX2021010687A

Abstract

carbono ativado e método para a produção do mesmo. a presente invenção refere-se a um carbono ativado, com uma área de superfície específica bet (a) de 1.250 a 1.800 m2/g, determinada a partir de uma isoterma de adsorção de dióxido de carbono, e uma razão (b)/(c) de 0,640 ou inferior entre um volume de poros (b) ml/g a um diâmetro de poros de 0,4 a 0,7 nm e um volume de poros (c) ml/g a um diâmetro de poros de 0,7 a 1,1 nm, conforme determinado pela realização de uma simulação canônica de monte carlo sobre uma isoterma de adsorção-dessorção de dióxido de carbono.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CAR- BONO ATIVADO E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DO MESMO".

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção relaciona-se com um carbono ativado e a um método de produção do mesmo.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Por exemplo, nos automóveis, são utilizados recipientes capazes de adsorver e desorver o combustível evaporado para inibir a liberação do combustível evaporado para o exterior a partir dos tan- ques de combustível dos veículos. Nesses recipientes, um carbono ativado é geralmente utilizado como adsorvente, e o carbono ativado adsorve temporariamente ou retém o combustível evaporado proveni- ente de um tanque de combustível quando o veículo está parado, e adsorve o combustível evaporado adsorvido, substituindo-o pelo ar fresco de admissão quando o veículo é conduzido. O combustível evaporado desabsorvido é queimado em um motor de combustão in- terna.

[003] Como o carbono ativado em tais recipientes, aqueles que têm poros finos para adsorção de combustível evaporado são ampla- mente utilizados.

[004] Em relação a tais carbonos ativados, por exemplo, o Do- cumento de Patente 1 revela um carbono ativado de alta atividade e alta densidade produzido a partir de lignocelulose, que tem uma capa- cidade de trabalho de butano de 15 a 25 g/100 cm3 e, com base em um volume total de poros, uma porosidade de 50% ou superior para poros com um diâmetro de 1,8 a 50 nm e uma porosidade de 20% ou inferior para poros com um diâmetro superior a 50 nm. Este documen- to revela que o carbono ativado pode ser produzido ajustando o teor de humidade e a temperatura de aquecimento de um material carbo- náceo e subsequentemente pelotizando o material carbonáceo utili-

zando uma máquina de moldagem por extrusão e um misturador de pinos, seguido de calcificação por calor. No entanto, no método de produção descrito no Documento de Patente 1, é difícil produzir um carbono ativado com uma qualidade estável, mantendo ao mesmo tempo uma alta produtividade; portanto, para resolver este problema, o Documento de Patente 2 revela um método de produção de um carbo- no ativado, o método incluindo: a etapa de plastificação e densificação da plastificação e densificação de uma mistura de um material de ma- deira e um composto de ácido fosfórico utilizando uma amassadeira de extrusão de parafuso simples ou duplo parafuso em condições de amassamento e aquecimento até que uma perda em 30 minutos de aquecimento a 140°C seja superior a 10% em massa mas inferior a 25% em massa, de modo a obter um material carbonoso; a etapa de ajustamento da obtenção de um material carbonáceo tratado termica- mente através do tratamento térmico do material carbonáceo obtido pela etapa de plastificação e densificação até uma perda em aqueci- mento de 30 minutos a 140°C é superior a 3% em massa mas inferior a 12% em massa; e a etapa de tratamento de ativação da ativação do material carbonáceo obtido pela etapa de ajustamento sob uma condi- ção de aquecimento de 400°C a 600°C. O Documento de Patente 2 também revela um carbono ativado produzido por este método.

[005] Além disso, o Documento de Patente 3 revela um carbono ativado quimicamente e moldado, adequado para adsorção e dessor- ção de compostos orgânicos hidrofóbicos, que tem uma densidade de embalagem de 0,25 a 0,6 g/cm3, um volume de poros de 0,5 a 1, 2 cm3/g, um valor [densidade de embalagem × volume de poros] de 0,25 a 0,4 cm3/cm3, uma superfície de 1.000 m2/g ou maior, um valor [den- sidade de embalagem × superfície] não inferior a 400 m2/cm3, um ta- manho médio de poros de 18 a 35 Å, e uma quantidade de adsorção efetiva de butano de 5,0 a 15 g/100 mL.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE

[006] [Documento de Patente 1] Publicação Japonesa de Patente Aberta No. H6-56416

[007] [Documento de Patente 2] WO 2018/21246

[008] [Documento de Patente 3] Publicação Japonesa de Patente Aberta No. H2-167809

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO

[009] Um carbono ativado para um recipiente é necessário para ter um alto desempenho de adsorção, de modo a poder reter o com- bustível evaporado a ser gerado. Contudo, os carbonos ativados reve- lados nos Documentos de Patentes 2 e 3 não têm um desempenho de adsorção saturado de butano suficiente, e há uma procura de um car- bono ativado com um desempenho de adsorção superior.

[0010] Um carbono ativado para um recipiente é também necessá- rio ter uma pequena quantidade de combustível residual evaporado após a dessorção. Particularmente, em comparação com um resíduo que é irreversivelmente adsorvido na fase inicial dos ciclos de adsor- ção-dessorção, um resíduo que permanece através de ciclos repetidos de adsorção-dessorção é facilmente liberado na atmosfera por uma mudança de temperatura do ar, deslocamento adsorvente (desloca- mento entre o combustível evaporado e o resíduo), ou semelhante; portanto, como índice para avaliar o excelente desempenho de des- sorção, os inventores atuais concentraram-se em uma pequena quan- tidade residual de butano, mesmo após ciclos repetidos de adsorção- dessorção.

[0011] Consequentemente, um objetivo da presente invenção é fornecer: um carbono ativado que tem uma alta taxa de adsorção satu- rada de butano em combinação com uma pequena quantidade residu-

al de butano mesmo após ciclos repetidos de adsorção-dessorção; e um método de produção do mesmo.

MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS

[0012] Os inventores atuais estudaram intensivamente para des- cobrir que o problema acima descrito pode ser resolvido por um car- bono ativado com valores específicos de uma área de superfície espe- cífica BET (A) e uma relação de volume de poros (B)/(C), completando assim a presente invenção.

[0013] A presente invenção engloba as seguintes concretizações preferidas.

[0014] [1] Um carbono ativado, com uma área de superfície espe- cífica BET (A) de 1.250 a 1.800 m2/g, determinada a partir de uma iso- terma de adsorção de dióxido de carbono, e uma razão (B)/(C) de 0,640 ou inferior entre um volume de poros (B) mL/g a um diâmetro de poros de 0,4 a 0,7 nm e um volume de poros (C) mL/g a um diâmetro de poros de 0,7 a 1,1 nm, conforme determinado pela realização de uma simulação canônica de Monte Carlo sobre uma isoterma de ad- sorção-dessorção de dióxido de carbono.

[0015] [2] O carbono ativado de acordo com [1], em que a área de superfície específica BET (A), o volume de poros (B), e o volume de poros (C) satisfazem uma relação representada pela seguinte fórmula: (A) × (B)/(C) ≤ 1,050.

[0016] [3] O carbono ativado de acordo com [1] ou [2], em que o volume do poro (B) é 0,135 mL/g ou menos.

[0017] [4] O carbono ativado de acordo com qualquer um de [1] a

[3], em que o volume de poro (D) a um diâmetro de poro de 0,6 a 0,7 nm, que é determinado pela realização da simulação canônica de Monte Carlo sobre a isoterma de adsorção-dessorção de dióxido de carbono, é de 0,050 mL/g ou menos.

[0018] [5] O carbono ativado de acordo com qualquer um de [1] a

[4], que se apresenta sob a forma de pelotas.

[0019] [6] O carbono ativado de acordo com qualquer um de [1] a

[5], que é um ácido fosfórico-carbono ativado.

[0020] [7] Um método de produzir o carbono ativado de acordo com [6], o método compreendendo: (i) a etapa de mistura da serragem com um composto de ácido fosfórico; (ii) a etapa de aquecimento da mistura resultante para re- duzir a massa de ácido fosfórico e serragem na mistura em 5 a 20% em massa, com base em uma massa total de ácido fosfórico e serra- gem em estado seco; (iii) a etapa de moldagem da mistura assim reduzida em massa; (iv) a etapa de oxidação do produto moldado assim obtido por aquecimento na presença de oxigênio; (v) a etapa de calcinação do produto moldado assim oxida- do em uma atmosfera de um gás inerte ou de um gás que não reage com o produto moldado oxidado a uma temperatura de calcinação; e (vi) a etapa de lavagem com água e depois a secagem do produto moldado assim calcinado.

[0021] [8] O método de acordo com [7], compreendendo a amas- sadura da mistura obtida na etapa (i) em simultâneo com o aqueci- mento na etapa (ii), em uma etapa independente entre a etapa (ii) e a etapa (iii), ou imediatamente antes da moldagem na etapa (iii).

[0022] [9] O carbono ativado de acordo com qualquer um de [1] a

[6], que é um carbono ativado para um recipiente de automóvel.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0023] De acordo com a presente invenção, pode ser fornecido um carbono ativado que tem uma alta taxa de adsorção saturada de buta- no em combinação com uma pequena quantidade residual de butano mesmo após ciclos repetidos de adsorção-dessorção, e um método de produção do mesmo.

MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[0024] As concretizações da presente invenção serão agora des- critas em detalhe. Note-se aqui, contudo, que o escopo da presente invenção não se restringe às concretizações abaixo descritas, e uma variedade de modificações pode ser feita dentro de uma faixa que não prejudique a essência da presente invenção. Carbono ativado

[0025] No carbono ativado da presente invenção, uma área de su- perfície específica BET (A) determinada a partir de uma isoterma de adsorção de dióxido de carbono [a seguir, pode ser simplesmente refe- rida como "área de superfície específica BET (A)"] é de 1.250 a 1.800 m2/g, e uma razão (B)/(C) entre um volume de poro (B) mL/g a um di- âmetro de poro de 0,4 a 0,7 nm e um volume de poros (C) mL/g a um diâmetro de poros de 0,7 a 1,1 nm, que é determinado pela realização de uma simulação canônica grandiosa de Monte Carlo em uma iso- terma de adsorção-dessorção de dióxido de carbono, é 0,640 ou infe- rior.

[0026] Ao ter uma certa área de superfície específica BET (A) de- terminada a partir de uma isoterma de adsorção de dióxido de carbo- no, bem como uma certa relação volume de poros (B)/(C), o carbono ativado da presente invenção pode ter uma alta taxa de adsorção satu- rada de butano em combinação com uma pequena quantidade residu- al de butano, mesmo após ciclos repetidos de adsorção-dessorção.

[0027] A razão pela qual os inventores atuais se concentraram em uma análise utilizando uma isoterma de adsorção-desabsorção de dió- xido de carbono é a seguinte.

[0028] A fim de obter um excelente desempenho de adsorção de butano (elevada taxa de adsorção saturada de butano), é importante permitir o desenvolvimento de microporos entre os poros de um car- bono ativado. Entretanto, em um carbono ativado no qual microporos extremamente pequenos (poros com um diâmetro de poro de 0,7 nm ou menor, que são chamados de ultramicroporos) são desenvolvidos, é pouco provável que o combustível evaporado seja dessorvido do carbono ativado quando o carbono ativado é utilizado em um recipien- te. Assim, a fim de realizar o desempenho desejado de dessorção de butano para além do desempenho desejado de adsorção de butano, é necessário permitir o desenvolvimento de microporos enquanto se ini- be a formação de poros ultramicroporos. Por conseguinte, a atenção foi centrada em uma análise utilizando uma isoterma de adsorção- dessorção de dióxido de carbono como método de avaliação de mi- croporos, particularmente poros de 1 nm ou menores.

[0029] Em seguida, será descrita a quantidade residual de butano após ciclos de adsorção-dessorção de acordo com a presente inven- ção.

[0030] Na presente invenção, conforme descrito abaixo na seção de Exemplos, até 100 ciclos de adsorção-dessorção, nos quais um processo de permitir a adsorção e depois a dessorção de butano a partir de um carbono ativado é definido como um ciclo, e a taxa de aumento da quantidade residual de butano após os ciclos de adsor- ção-dessorção do carbono ativado é determinada utilizando um valor médio no 2º ao 6º ciclo e um valor médio no 96º ao 100º ciclo (ver a fórmula abaixo). Uma baixa taxa de aumento da quantidade residual de butano significa que o carbono ativado tem um excelente desem- penho de dessorção. Fórmula 1

Taxa de aumento do montante residual de butano (%) = {("Valor médio da quantidade residual de butano no 96º ao 100º ciclo" - "Valor médio da quantidade residual de butano no 2º ao 6º ci- clo")/"Valor médio da quantidade residual de butano no 2º ao 6º ciclo"} × 100

[0031] O comportamento de adsorção-dessorção no 1º ciclo é normalmente muito diferente do comportamento de adsorção- dessorção no 2º ciclo e ciclos posteriores; por conseguinte, é conside- rado inadequado utilizar o comportamento de adsorção-dessorção no 1º ciclo para a avaliação de um carbono ativado para um recipiente. Assim, na presente invenção, foi dada ênfase à quantidade de aumen- to da quantidade residual de butano em média durante a fase posterior do ciclo 96º ao 100º ciclo, em relação a um valor médio da quantidade residual de butano na fase inicial do ciclo (do 2º ao 6º ciclo) excluindo o 1º ciclo. Além disso, a fim de reduzir o erro de medição, foi utilizado um valor médio do montante residual de butano durante cinco ciclos em cada uma das fases iniciais do ciclo e na fase posterior do ciclo, em vez do montante residual de butano de um único ciclo em cada uma das fases iniciais do ciclo e na fase posterior do ciclo.

[0032] Por exemplo, quando um carbono ativado é avaliado com base na taxa de redução de desempenho de adsorção, conforme des- crito no Documento Citado 2, a quantidade residual de butano pode variar mesmo que a taxa de redução de desempenho de adsorção se- ja a mesma. Além disso, o método de avaliação utilizado neste docu- mento é um método de avaliação de um carbono ativado com base em um valor de desempenho de adsorção de gasolina após 200 ciclos em relação a um valor inicial de desempenho de adsorção de gasolina (valor no 1º ciclo) que é diferente do desempenho de adsorção de ga- solina no 2º ciclo e ciclos posteriores.

[0033] O método de avaliação da presente invenção é diferente do método de avaliação descrito no Documento Citado 2, na medida em que o método de avaliação da presente invenção pode avaliar com maior precisão o desempenho de adsorção-dessorção de um carbono ativado.

[0034] O carbono ativado da presente invenção tem uma área de superfície específica BET (A), que é determinada a partir de uma iso- terma de adsorção de dióxido de carbono, de 1.250 a 1.800 m2/g.

[0035] Quando a área de superfície específica BET (A) é conside- ravelmente menor do que 1.250 m2/g, não é possível obter um desem- penho de adsorção suficiente devido a uma pequena quantidade de poros aos quais o butano pode adsorver. A quantidade de poros aos quais o butano pode adsorver aumenta à medida que a área de super- fície específica BET (A) aumenta para 1.250 m2/g; contudo, acredita-se que, quando a área de superfície específica BET (A) é inferior a 1.250 m2/g, são desenvolvidos poros nos quais o butano adsorvido é facil- mente fixado (ou seja, a partir dos quais é improvável que o butano adsorvido seja dessorvido), e isto leva a um aumento da quantidade residual de butano. Além disso, acredita-se que ciclos repetidos de ad- sorção-dessorção causam poros bloqueados por butano residual em uma quantidade significativa, em resultado do qual a quantidade de adsorção de butano nos ciclos subsequentes também é reduzida.

[0036] Por outro lado, quando a área de superfície específica BET (A) determinada a partir de uma isoterma de adsorção de dióxido de carbono é de 1.800 m2/g ou maior, acredita-se que os poros acima descritos a partir dos quais é improvável que o butano adsorvido seja dessorvido estão consideravelmente desenvolvidos, e isto contribui para um aumento da área de superfície específica BET (A), em resul- tado do qual a quantidade residual de butano é aumentada e a quanti- dade de adsorção de butano após ciclos repetidos de adsorção- dessorção é reduzida. Além disso, uma vez que a densidade da emba-

lagem é excessivamente reduzida e isto torna difícil assegurar uma elevada capacidade de trabalho do butano (doravante, também referi- do como "BWC"), tal área de superfície específica BET (A) não é pre- ferida para um carbono ativado a ser utilizado em um recipiente.

[0037] A superfície específica BET (A) é, de preferência, 1.275 m2/g ou maior, mais de preferência, 1.300 m2/g ou maior, ainda mais de preferência, 1.400 m2/g ou maior, mas de preferência, 1.775 m2/g ou menor, mais de preferência, 1.750 m2/g ou menor. Quando a área de superfície específica BET (A) se encontra nesta faixa, é provável que se obtenha o desempenho desejado de adsorção, desempenho de dessorção, e densidade de embalagem.

[0038] No carbono ativado da presente invenção, uma razão (B)/(C) entre um volume de poros (B) mL/g a um diâmetro de poros de 0,4 a 0,7 nm e um volume de poros (C) mL/g a um diâmetro de poros de 0,7 a 1,1 nm é de 0,640 ou inferior.

[0039] Uma relação de volume de poros (B)/(C) superior a 0,640 significa que ou o volume de poros (B) é excessivamente maior, ou o volume de poros (C) é excessivamente pequeno e, em qualquer dos casos, o desempenho de dessorção desejado não pode ser obtido. A relação volume de poros (B)/(C) é, de preferência, 0,600 ou inferior, mais de preferência, 0,570 ou inferior. Quando a razão do volume de poros (B)/(C) é igual ou inferior ao valor limite superior acima descrito, o desenvolvimento de poros a partir dos quais é improvável que o bu- tano adsorvido seja dessorvido é inibido, enquanto que os poros que adsorvem e dessorvem o butano de uma forma favorável são desen- volvidos; portanto, um aumento da quantidade residual de butano, bem como uma redução da quantidade de adsorção de butano após ciclos repetidos de adsorção-dessorção são susceptíveis de ser inibidos.

[0040] A relação de volume de poros (B)/(C) é, de preferência, 0,450 ou superior, mais de preferência, 0,470 ou superior. Uma baixa relação de volume de poros (B)/(C) significa que ou o volume de poros (B) é pequeno, ou o volume de poros (C) é grande. Quando a relação de volume de poros (B)/(C) é igual ou superior ao valor limite inferior acima descrito, é provável que se obtenha o desempenho de adsorção desejado.

[0041] A área de superfície específica BET (A), a relação de volu- me de poros (B)/(C), e os volumes de poros (B), (C) e (D) abaixo des- critos podem ser ajustados aos valores desejados ajustando, por exemplo, a relação de massa de um composto de ácido fosfórico e serragem na etapa (i), a taxa de redução de massa na etapa (ii), e/ou as condições de oxidação na etapa (iv) no método abaixo descrito de produzir um carbono ativado. Particularmente, satisfazendo uma taxa específica de redução de massa e condições específicas de oxidação no método abaixo descrito de produção de um carbono ativado, a área de superfície específica BET (A) e a relação específica de volume de poros (B)/(C) de acordo com a presente invenção pode ser obtida. A área de superfície específica de BET (A), a relação de volume de po- ros (B)/(C), e os volumes de poros (B), (C) e (D) abaixo descritos po- dem ser determinados pelos respectivos métodos descritos abaixo na seção de Exemplos.

[0042] Em uma concretização preferencial, a área de superfície específica BET (A), o volume dos poros (B), e o volume dos poros (C) satisfazem uma relação representada pela seguinte fórmula: (A) × (B)/(C) ≤ 1,050. O valor de [(A) × (B)/(C)] é, de preferência, 1.000 ou menor, mais de preferência, 950 ou menor. Quando este valor é igual ou inferior ao valor limite superior acima descrito, acredita-se que a quantidade de poros em que o butano permanece é pequena, e é pro- vável que se obtenha uma baixa taxa de aumento da quantidade resi- dual de butano mesmo após ciclos de adsorção-dessorção. O valor de [(A) × (B)/(C)] é, de preferência, 800 ou maior, mais de preferência,

825 ou maior. Quando este valor for igual ou superior ao valor limite inferior acima descrito, a quantidade de adsorção desejada é susceptí- vel de ser obtida.

[0043] O volume do poro (B) a um diâmetro de poro de 0,4 a 0,7 nm é, de preferência, 0,135 mL/g ou menos, mais de preferência, 0,125 mL/g ou menos, particularmente de preferência, 0,120 mL/g ou menos. Quando o volume de poros (B) é igual ou inferior ao valor aci- ma descrito, acredita-se que o desenvolvimento excessivo de poros dos quais é improvável que o butano adsorvido seja dessorvido, e um aumento da quantidade residual de butano, bem como uma redução da quantidade de adsorção de butano após ciclos repetidos de adsor- ção-dessorção, tendem a ser inibidos.

[0044] O volume do poro (B) é, de preferência, 0,100 mL/g ou maior, mais de preferência, 0,110 mL/g ou maior. Quando o volume do poro (B) é igual ou superior ao valor acima descrito, a quantidade de adsorção de butano desejada é susceptível de ser obtida.

[0045] A quantidade de poros que adsorvem e dessorvem butano de uma forma favorável tende a aumentar à medida que o volume de poros (C) a um diâmetro de poros de 0,7 a 1,1 nm é aumentado. No entanto, um volume de poros excessivamente grande (C) significa uma deslocação da distribuição do tamanho dos poros para o lado maior e uma redução do volume de poros (B), o que leva a uma redução da relação de volume de poros (B)/(C). Consequentemente, é pouco pro- vável que se obtenha o desempenho de adsorção desejado. Além dis- so, um volume de poros excessivamente grande (C) leva a uma redu- ção na área de superfície específica BET (A) e a uma redução na den- sidade da embalagem. Uma redução excessiva na densidade da em- balagem provoca uma redução no BWC, que não é preferível para um carbono ativado a ser usado em um recipiente.

[0046] O volume de poros (D) a um diâmetro de poros de 0,6 a 0,7 nm é, de preferência, 0,050 mL/g ou menos, mais de preferência, 0,047 mL/g ou menos, particularmente de preferência, 0,045 mL/g ou menos. O volume do poro (D) é, por exemplo, 0,030 mL/g ou maior, de preferência, 0,035 mL/g ou maior, mais de preferência, 0,040 mL/g ou maior.

[0047] Quando o carbono ativado da presente invenção tem um volume de poros (D) não superior ao valor limite superior acima des- crito, além da área de superfície específica BET (A) e a razão específi- ca do volume de poros (B)/(C), acredita-se que a quantidade de poros que provoca um aumento da quantidade residual de butano durante o processo de repetição dos ciclos de adsorção-dessorção é ainda mais reduzida, de modo que é provável que se obtenha uma baixa taxa de aumento da quantidade residual de butano.

[0048] Do ponto de vista da redução do peso do carbono ativado, a densidade da embalagem do carbono ativado da presente invenção é, de preferência, 0,330 g/mL ou inferior, mais de preferência, 0,315 g/mL ou inferior, ainda mais de preferência, 0,300 g/mL ou inferior. Do ponto de vista da resistência do carbono ativado, a densidade da em- balagem é, de preferência, 0,220 g/mL ou superior. A densidade da embalagem pode ser ajustada para um valor não superior ao valor li- mite superior acima descrito e não inferior ao valor limite inferior acima descrito ajustando a taxa de redução de massa na etapa (ii), a condi- ção de pressão de moldagem na etapa (iii), e/ou as condições de oxi- dação na etapa (iv) no método abaixo descrito de produzir um carbono ativado. A densidade da embalagem pode ser medida de acordo com a norma ASTM D2854.

[0049] A forma do carbono ativado da presente invenção não é particularmente limitada, e pode ser qualquer uma das formas esma- gada, granulada, e em pelotas (por exemplo, esférica, cilíndrica, ou em forma de placa), ou pode ser uma mistura de diferentes formas. Do ponto de vista da facilidade de obtenção de excelente desempenho de adsorção, desempenho de dessorção, permeabilidade ao ar ou baixo teor de pó fino, o carbono ativado da presente invenção é, de prefe- rência, sob a forma de pelotas. Assim, em uma concretização preferida da presente invenção, o carbono ativado está sob a forma de pelotas. Quanto às dimensões do carbono ativado na forma de pelotas, do pon- to de vista da facilidade de obtenção da permeabilidade ao ar e densi- dade da embalagem preferida: quando o carbono ativado tem uma forma esférica, a dimensão média das partículas é preferencialmente de 1 a 9 mm, mais preferencialmente de 2 a 7 mm; ou quando o car- bono ativado tem uma forma cilíndrica, o diâmetro externo médio do cilindro e o comprimento médio do cilindro são preferencialmente de 1 a 9 mm e 2 a 12 mm, mais preferencialmente, de 2 a 7 mm e 4 a 10 mm, respectivamente. A dimensão média das partículas, o diâmetro exterior médio do cilindro, e o comprimento médio do cilindro podem ser medidos por um método comum (por exemplo, um método de me- dição utilizando um paquímetro).

[0050] Em uma concretização da presente invenção, o carbono ativado da presente invenção é um carbono ativado obtido através da ativação com um composto de ácido fosfórico. Por conseguinte, nesta concretização, o carbono ativado é um ácido fosfórico ativado com ácido carbono-carbono. A ativação com um composto de ácido fosfóri- co será descrita abaixo na seção do [Método de Produção de Carbono ativado].

[0051] A "taxa de adsorção saturada de butano" do carbono ativa- do da presente invenção refere-se ao desempenho de adsorção de butano (atividade do butano, unidade: % em massa) prescrito na ASTM D5228, e pode ser medida de acordo com a ASTM D5228. A taxa de adsorção saturada de butano é, de preferência, 63,5% ou su- perior, mais de preferência, 68,0% ou superior. A taxa de adsorção saturada de butano pode ser ajustada para o valor acima descrito ou superior, por exemplo, ajustando a relação de massa de um composto de ácido fosfórico e serragem, a taxa de redução de massa, as condi- ções de oxidação, o grau de ativação ou algo semelhante em um mé- todo de produção. O carbono ativado da presente invenção tem uma elevada taxa de adsorção saturada de butano. Isto permite obter uma capacidade de adsorção suficiente enquanto reduz o peso de um reci- piente quando o carbono ativado é embalado no recipiente, mesmo com uma baixa densidade de embalagem.

[0052] A taxa de aumento da quantidade residual de butano do carbono ativado da presente invenção é, de preferência, 15,0% ou in- ferior, mais de preferência, 10,0% ou inferior. Uma menor taxa de au- mento da quantidade residual de butano significa um desempenho su- perior de dessorção, o que é preferível na presente invenção. A taxa de aumento da quantidade residual de butano pode ser ajustada para o valor acima descrito ou inferior, por exemplo, ajustando a relação de massa de um composto de ácido fosfórico e serragem, a taxa de redu- ção de massa, as condições de oxidação, o grau de ativação ou algo semelhante em um método de produção. A taxa de aumento da quan- tidade residual de butano pode ser determinada pelo método descrito abaixo, na seção de Exemplos.

[0053] Como descrito acima, o carbono ativado da presente inven- ção tem uma alta taxa de adsorção saturada de butano em combina- ção com uma baixa taxa de aumento da quantidade residual de buta- no, mesmo após repetidos ciclos de adsorção-dessorção. Portanto, o carbono ativado da presente invenção pode ser preferencialmente uti- lizado como um carbono ativado para um recipiente de automóveis. Assim, em uma concretização, o carbono ativado da presente inven- ção é um carbono ativado para um recipiente de automóveis. Note-se aqui que o carbono ativado da presente invenção também pode ser utilizado para vários combustíveis evaporados, tais como gasolinas comuns que são combustíveis comuns para automóveis, e gasolinas que contêm álcool. Método de Produção de Carbono Ativado

[0054] O carbono ativado da presente invenção pode ser produzi- do, por exemplo, através de um método de produção compreendendo: (i) a etapa de mistura da serragem com um composto de ácido fosfórico; (ii) a etapa de aquecimento da mistura resultante para re- duzir a massa de ácido fosfórico e serragem na mistura em 5 a 20% em massa, com base em uma massa total de ácido fosfórico e serra- gem em estado seco; (iii) a etapa de moldagem da mistura assim reduzida em massa; (iv) a etapa de oxidação do produto moldado assim obtido por aquecimento na presença de oxigênio; (v) a etapa de calcinação do produto moldado assim oxida- do em uma atmosfera de um gás inerte, ou de um gás que não reage com o produto moldado oxidado a uma temperatura de calcinação; e (vi) a etapa de lavagem com água e depois a secagem do produto moldado assim calcinado. Etapa (i)

[0055] Como a serragem, por exemplo, pode ser utilizada serra- gem de uma árvore de folha larga como a zelkova japonesa, serragem de uma árvore conífera como o cedro japonês ou o pinheiro, ou serra- gem de bambu. Também pode ser utilizada uma mistura destas serra- gens. Quanto ao teor de humidade da serragem, pode ser utilizada uma grande variedade de serragem, desde serragem seca da qual a humidade foi evaporada até serragem contendo humidade, tal como serragem com um teor de humidade de cerca de 60%.

[0056] Como o composto de ácido fosfórico, pode ser utilizado ácido fosfórico, ácido polifosfórico, ácido pirofosfórico, ácido metafos- fórico, um sal (por exemplo, fosfato de sódio ou fosfato de cálcio), ou uma mistura do mesmo. Quando o ácido fosfórico é utilizado como composto de ácido fosfórico, pode ser utilizado sob a forma de uma solução aquosa de ácido fosfórico, e a sua concentração pode ser, por exemplo, de 50 a 90% em massa.

[0057] O composto de ácido fosfórico e a serragem são mistura- dos de tal forma que a relação de massa de ácido fosfórico contida no composto de ácido fosfórico no estado seco e a serragem no estado seco (ácido fosfórico/pó de serragem) é, de preferência, 1,4 a 2,2, mais de preferência, 1,5 a 2,0. A mistura pode ser efetuada de modo uniforme utilizando um agitador comum. A temperatura da mistura re- sultante durante a mistura não é particularmente limitada, e a mistura pode ser executada com ou sem aquecimento. Quando o aquecimento é realizado, a mistura pode ser realizada com aquecimento de modo a que a mistura resultante tenha uma temperatura de, por exemplo, 30 a 100°C. Etapa (ii)

[0058] Posteriormente, a mistura assim obtida é aquecida para re- duzir a massa de ácido fosfórico e serragem na mistura a uma taxa de redução de 5% em massa ou superior, de preferência, 8% em massa ou superior, mais de preferência, 10% em massa ou superior, particu- larmente, de preferência, 11% em massa ou superior, mas 20% em massa ou inferior, de preferência, 19% em massa ou inferior, mais de preferência, 18% em massa ou inferior, particularmente de preferência, 17% em massa ou inferior, com base em uma massa total de ácido fosfórico e serragem em estado seco (isto é, uma massa total de ácido fosfórico no estado seco e serragem no estado seco).

[0059] A massa de ácido fosfórico e de serragem no estado seco será agora descrita.

Em um caso em que o composto de ácido fosfóri- co é utilizado sob a forma de solução aquosa, a concentração de ácido fosfórico na solução aquosa do composto de ácido fosfórico é medida, e a massa de ácido fosfórico contida na solução aquosa, que é calcu- lada a partir da concentração assim medida, é definida como a massa de ácido fosfórico no estado seco.

Do mesmo modo, em um caso em que o composto de ácido fosfórico é utilizado sob a forma de uma so- lução de ácido fosfórico em que é utilizado um solvente diferente da água, como um álcool, mede-se a concentração de ácido fosfórico na solução do composto de ácido fosfórico, e a massa de ácido fosfórico contida na solução, que é calculada a partir da concentração assim medida, é definida como a massa de ácido fosfórico no estado seco.

Em um caso em que o composto de ácido fosfórico é utilizado em uma forma não-solúvel, por exemplo, (I) quando o composto de ácido fosfó- rico é utilizado como um sólido que é um hidrato (ou seja um composto de ácido fosfórico contendo humidade), uma certa quantidade da mesma substância que o composto de ácido fosfórico a ser utilizado é pesada e dissolvida em água para preparar uma solução aquosa, me- de-se a concentração de ácido fosfórico na solução aquosa de ácido fosfórico assim obtida, a massa de ácido fosfórico por uma determina- da quantidade do composto de ácido fosfórico é calculada a partir da concentração assim medida, a massa de ácido fosfórico contida no composto de ácido fosfórico a utilizar é calculada a partir do valor as- sim calculado, e o valor assim obtido é definido como a massa de áci- do fosfórico em estado seco; ou (II) quando o composto de ácido fosfó- rico é utilizado como um sólido que não contém humidade (por exem- plo, quando o composto de ácido fosfórico é um sal de ácido fosfórico como o fosfato de cálcio), um valor obtido subtraindo a massa da fra- ção salina da massa do sal de ácido fosfórico é definido como a massa de ácido fosfórico em estado seco.

A "massa de serragem em estado seco" refere-se à massa de serragem em estado seco (por si só) a uma massa constante (secura completa) a 115°C ± 5°C. Note-se aqui que a massa pode ser considerada constante quando a variação na redução da massa ao longo do tempo devido à secagem é inferior a 0,5% em massa em um período de 2 horas.

[0060] Como aparelho de aquecimento, qualquer aparelho de aquecimento pode ser utilizado desde que não cause um grande envi- esamento na redução da massa, gerando desigualdades extremas de temperatura na mistura. Exemplos de tais aparelhos incluem um seca- dor de circulação, um forno, e um forno rotativo. Para conseguir um aquecimento uniforme, a mistura pode ser aquecida com agitação, conforme o caso. A mistura e o aquecimento do composto de ácido fosfórico e serragem causam desidratação e condensação da celulose ou lignina contida na serragem; por conseguinte, a massa é mais re- duzida do que um caso em que o composto de ácido fosfórico e a ser- ragem são secados individualmente por calor.

[0061] Não é preferível uma temperatura de aquecimento excessi- vamente baixa, uma vez que não facilita uma reação de desidratação- condensação da serragem pelo composto de ácido fosfórico, que é necessário para a formação de uma quantidade prescrita de uma es- trutura carbonada da serragem, e o produto de reação resultante tem uma baixa densidade, e é inadequado para moldagem. Além disso, a redução da massa leva tempo, e a eficiência de produção é assim bai- xa. Por outro lado, quando a temperatura de aquecimento é excessi- vamente elevada, é provável que se gerem desníveis de aquecimento, sendo assim mais provável que se verifique uma redução excessiva da massa. Assim, do ponto de vista de permitir que a reação prossiga de forma uniforme e eficiente, bem como do ponto de vista de controlar a quantidade da estrutura carbonada da serragem para ser adequada à moldagem na etapa abaixo descrita (iii), a temperatura de aquecimen-

to é preferencialmente de 110 a 180°C, mais preferencialmente de 115 a 175°C, particularmente de 140 a 175°C.

[0062] Em uma concretização da presente invenção, a mistura ob- tida na etapa (i) é amassada em simultâneo com o aquecimento na etapa (ii), em uma etapa independente entre a etapa (ii) e a etapa (iii), ou imediatamente antes da moldagem na etapa (iii).

[0063] Com esta amassadura, a serragem é pulverizada e a ho- mogeneização da mistura é facilitada. Para a amassadura, pode ser utilizada uma amassadeira comum. A temperatura da mistura durante a amassadura não é particularmente limitada. Quando a amassadura é efetuada simultaneamente com o aquecimento na etapa (ii), a tempe- ratura de aquecimento pode ser a descrita acima. Quando a amassa- dura é executada em uma etapa independente entre a etapa (ii) e a etapa (iii), a amassadura pode ser executada em um estado em que a temperatura é abaixada após o tratamento térmico da etapa (ii) (por exemplo, a uma temperatura inferior à temperatura de aquecimento, ou à temperatura normal), ou a amassadura pode ser executada a uma temperatura superior à temperatura normal por aquecimento no- vamente após a temperatura ser reduzida após o tratamento térmico. A amassadura a ser executada imediatamente antes da moldagem na etapa (iii) é, por exemplo, a amassadura com o uso de um granulador de extrusão de amassadura ou similar. Etapa (iii)

[0064] Posteriormente, a mistura é moldada. Para esta moldagem, pode ser utilizado um granulador de extrusão comum ou uma máquina de mesa. A fim de moldar uniformemente a mistura sem formar vazios dentro do produto moldado resultante, a moldagem pode ser executa- da em múltiplas fases. Do ponto de vista da facilidade de obtenção de excelente desempenho de adsorção, desempenho de dessorção, per- meabilidade ao ar, ou baixo teor de pó fino, o produto moldado é prefe-

rencialmente sob a forma de grânulos com um tamanho uniforme, par- ticularmente de preferência sob a forma de pelotas. Quando o carbono ativado está na forma de pelotas, as suas dimensões são as descritas acima na seção de [Carbono Ativado]. Etapa (iv)

[0065] O produto moldado assim obtido é aquecido na presença de oxigênio e assim oxidado. Para esta oxidação, pode ser utilizado um aparelho de aquecimento comum, tal como um forno rotativo ou um forno de aquecimento. Como um gás contendo oxigênio circula no aparelho de aquecimento, o ar pode ser utilizado. Um gás de circula- ção circula a uma velocidade de, por exemplo, 5 a 75 mL/min, de pre- ferência, 10 a 50 mL/min, em relação a 1 g do produto moldado. A temperatura de oxidação é, por exemplo, de 180 a 450°C, de prefe- rência, 225 a 350°C. O tempo de oxidação varia dependendo da tem- peratura de oxidação e similares; no entanto, é normalmente de 0,5 a 4 horas, de preferência, 1 a 3,5 horas.

[0066] Na presente invenção, a taxa de redução de massa na eta- pa (ii) não é inferior a 5% em massa, de preferência, não inferior a 8% em massa, mais de preferência, não inferior a 10% em massa, particu- larmente de preferência não inferior a 11% em massa, mas é de 20% em massa ou menos, de preferência, 19% em massa ou menos, mais de preferência, 18% em massa ou menos, particularmente de prefe- rência, 17% em massa ou menos, a partir da base acima descrita, e esta taxa de redução de massa é superior às taxas de redução de massa de aquecimento nos Documentos de Patentes 2 e 3. Nestes Documentos de Patentes, um material contendo humidade ou um componente volátil que é volatilizado até certo ponto no aquecimento é moldado, e adiciona-se água para melhorar a moldabilidade quando a taxa de redução da massa de aquecimento é aumentada; contudo, na presente invenção, mesmo sem adição de água, a forma final pode ser mantida realizando a etapa de oxidação de pôr o produto moldado em contato com oxigênio a uma temperatura razoavelmente elevada. Além disso, ao combinar a etapa de aquecimento (ii) que produz uma alta taxa de redução de massa com a etapa de oxidação acima descri- ta (iv), é possível obter um carbono ativado com características de po- ros que podem alcançar tanto um alto desempenho de adsorção de butano como uma baixa taxa de aumento da quantidade residual de butano. Etapa (v)

[0067] O produto moldado assim oxidado é calcinado em uma at- mosfera de um gás inerte ou de um gás que não reage com o produto moldado oxidado a uma temperatura de calcinação. Esta etapa de cal- cinação (v) pode ser executada continuamente a partir da etapa de oxidação (iv) trocando o gás contendo oxigênio circulado no aparelho de aquecimento, tal como um forno rotativo utilizado para executar a etapa de oxidação (iv) por um gás inerte (por exemplo, nitrogênio, ar- gônio, ou uma mistura do mesmo), ou um gás que não reage com o produto moldado oxidado à temperatura de calcinação (por exemplo, dióxido de carbono, monóxido de carbono, ou uma mistura do mes- mo), e este método é preferido do ponto de vista da produtividade. Es- cusado será dizer que a calcinação pode ser realizada utilizando um aparelho de aquecimento comum diferente do utilizado na etapa de oxidação (iv). A calcinação é preferencialmente realizada a uma tem- peratura de 450 a 550°C durante 1 a 2,5 horas. Quando a etapa de oxidação e a etapa de calcinação são executadas no mesmo aparelho de aquecimento e a temperatura de calcinação é superior à temperatu- ra de oxidação, a calcinação pode ser executada, por exemplo, au- mentando a temperatura dentro do aparelho de aquecimento a uma taxa de aumento de temperatura de 1 a 10°C/min (por exemplo, 4°C/min). Após a conclusão da calcinação, o produto moldado é permi-

tido arrefecer na atmosfera de um gás inerte, ou de um gás que não reage com o produto moldado oxidado à temperatura de calcinação, e subsequentemente retirado quando a temperatura no interior do apare- lho de aquecimento for reduzida para 100°C ou inferior. Etapa (vi)

[0068] O produto assim calcinado moldado é lavado com água pa- ra remover o composto de ácido fosfórico. Se necessário, o produto moldado pode ser lavado com água a ferver para facilitar a remoção do composto de ácido fosfórico. O produto moldado é lavado repeti- damente com água, de modo a que a água utilizada para a lavagem tenha eventualmente um pH de 6 ou superior.

[0069] O carbono ativado da presente invenção pode ser obtido através da secagem do produto moldado assim lavado com água. Um método de secagem não é particularmente limitado, e a secagem pode ser realizada sob uma atmosfera de ar, um gás inerte (por exemplo, nitrogênio), ou uma mistura do mesmo, utilizando um secador comum. Do ponto de vista da eficiência e segurança da produção, a temperatu- ra de secagem é normalmente de 60 a 150°C, de preferência, 70 a 140°C. O tempo de secagem varia dependendo da temperatura de se- cagem e afins; contudo, é normalmente de 0,1 a 36 horas, de prefe- rência, de 0,5 a 24 horas.

[0070] O carbono ativado da presente invenção que é obtido da forma acima descrita tem a área de superfície específica BET (A) e a relação específica de volume de poros (B)/(C) e, portanto, pode ter uma alta taxa de adsorção saturada de butano em combinação com uma pequena quantidade residual de butano mesmo após repetidos ciclos de adsorção-dessorção.

EXEMPLOS

[0071] A presente invenção será agora descrita em mais detalhe através de Exemplos da mesma; no entanto, a presente invenção não se limita a estes por qualquer meio. As propriedades e desempenho de cada carbono ativado obtido em Exemplos e Exemplos Comparati- vos foram determinadas como se segue. Área de Superfície Específica BET (A) Determinada de Isoterma de Adsorção de Dióxido de Carbono.

[0072] Para cada carbono ativado, foi obtido uma isoterma de ad- sorção-dessorção através da medição da adsorção e dessorção de dióxido de carbono a 273 K sob uma pressão relativa (p/p0) de 0,00075 a 0,030 utilizando um aparelho de medição de adsorção de gás (AUTOSORB-iQ MP-XR, fabricado pela Quantachrome Corpora- tion). A isoterma de adsorção assim obtida foi analisada pelo método BET utilizando os dados obtidos em um intervalo (p/p0) de 0,0247 a 0,0285 para calcular a área de superfície específica BET (A).

[0073] Volume dos poros (B) no diâmetro dos poros de 0,4 a 0,7 nm, Volume dos poros (C) no diâmetro dos poros de 0,7 a 1,1 nm, e Volume dos poros (D) no diâmetro dos poros de 0,6 a 0,7 nm.

[0074] A isoterma de adsorção-dessorção obtida da forma acima descrita foi analisada de acordo com um grande método canônico de Monte Carlo, aplicando "CO2 a 273 K sobre carbono" como modelo de cálculo para determinar a distribuição do tamanho dos poros, e os vo- lumes de poros (B) a (D) nas respectivas faixas de diâmetro de poros foram calculados. Área de Superfície Específica BET (A) Determinada a partir de Isoter- ma de Adsorção de Nitrogênio.

[0075] Para cada carbono ativado, foi obtida uma isoterma de ad- sorção através da medição da adsorção de nitrogênio a 77 K sob uma pressão relativa (p/p0) de 0,001 a 0,95 utilizando um aparelho de me- dição de adsorção de gás (BELSORP 28SA, fabricado pela Micro- tracBEL Corp.). A isoterma de adsorção assim obtida foi analisada pe- lo método BET utilizando os dados obtidos em uma faixa (p/p0) de

0,05 a 0,15 para calcular a área de superfície específica BET (E). Densidade da Embalagem

[0076] A densidade da embalagem foi medida de acordo com a norma ASTM D2854. Taxa de Adsorção Saturada de Butano.

[0077] A taxa de adsorção saturada de butano foi medida de acor- do com a norma ASTM D5228.

[0078] Taxa de aumento da quantidade residual de butano e Taxa de redução da quantidade de adsorção de butano.

[0079] Cada carbono ativado foi pesado em uma quantidade de 250 mL com base na densidade da embalagem do carbono ativado que foi medida de acordo com a ASTM D2854. O carbono pesado ati- vado foi embalado em um recipiente de lata com uma proporção do comprimento L em relação ao diâmetro D, L/D, de 3,5, e foi medida uma massa total W1 do carbono ativado e do recipiente de lata. Sub- sequentemente, a uma temperatura de 25°C, um gás de adsorção (um gás misto de n-butano e ar, que tinha uma relação de volume de n- butano de 50%) foi circulado para o recipiente de lata através de uma porta P1 a uma taxa de 300 mL/min, e o gás de adsorção foi autoriza- do a adsorver ao carbono ativado. A circulação do gás de adsorção foi terminada quando a concentração de butano descarregado de uma porta P2 no lado oposto da porta P1 atingiu 5.000 ppm, e uma massa total W2 do carbono ativado e do recipiente de lata após a operação de adsorção foi medida. Uma diferença na massa total (W2 - W1) cor- responde à quantidade de adsorção de butano no primeiro ciclo.

[0080] Depois, a trajetória do fluxo de gás foi trocada de adsorção para dessorção, e um gás de dessorção (ar) circulou no recipiente de lata através da porta P2 a uma temperatura de 25°C e uma taxa de 2,6 L/min para realizar a dessorção do butano adsorvido. Uma massa total W3 do recipiente de lata e o carbono ativado foi medida quando 300 volumes de gás de dessorção tinham circulado. Uma diferença na massa total (W3 - W1) corresponde à quantidade residual de butano no primeiro ciclo.

[0081] Foram realizados até 100 ciclos de adsorção-dessorção, em que o processo acima descrito, desde a adsorção à dessorção, incluindo a medição da massa total, foi definido como um ciclo. O de- sempenho da dessorção do carbono ativado foi avaliado com base na taxa de aumento da quantidade residual de butano calculada através da seguinte fórmula. Fórmula 2 Taxa de aumento do montante residual de butano (%) = {("Valor médio da quantidade residual de butano no 96º ao 100º ci- clo" - "Valor médio da quantidade residual de butano no 2º ao 6º ci- clo")/"Valor médio da quantidade residual de butano no 2º ao 6º ciclo"} × 100

[0082] Além disso, a taxa de redução da quantidade de adsorção de butano foi calculada através da seguinte fórmula. Fórmula 3 Taxa de redução do montante de adsorção de butano (%) = {("Valor médio da quantidade de adsorção de butano no 2º ao 6º ciclo" - "Valor médio da quantidade de adsorção de butano no 96º ao 100º ciclo")/"Valor médio da quantidade de adsorção de butano no 2º ao 6º ciclo"} × 100 Exemplo 1

[0083] Uma mistura, que foi obtida misturando 576,9 g (100 partes em massa em termos de massa sólida seca) de serragem de pinho (teor de humidade: 48% em massa) e 564,7 g [160 partes em massa em termos de massa sólida seca (concentração: 100% em massa)] de uma solução aquosa de ácido fosfórico (concentração: 85% em mas- sa) [relação de massa de ácido fosfórico e serragem (ácido fosfóri-

co/pó de serragem) = 1,6], foi aquecido em um secador de circulação fixado a 175°C, de modo que a taxa de redução de massa da massa sólida utilizada como referência (100 partes por massa + 160 partes por massa = 260 partes por massa) foi de 16,0% por massa. O aque- cimento foi realizado durante cerca de 5 horas enquanto se agitava a mistura a intervalos de hora a hora.

[0084] A mistura assim reduzida em massa foi amassada. A serra- gem foi pulverizada e homogeneizada por esta amassadura e, uma vez que a mistura começou a exibir coesão, a mistura foi moldada na forma de pelotas utilizando um granulador de extrusão.

[0085] As pelotas assim obtidas foram carregadas para um forno rotativo, e a temperatura foi aumentada para 300°C a uma taxa de 4°C/min enquanto circulava ar a uma taxa de 25 mL/min por 1 g de pelotas, e, subsequentemente, mantidas durante 3 horas para oxidar as pelotas.

[0086] Depois, o gás em circulação foi trocado de ar para nitrogê- nio, e a temperatura foi ainda aumentada para 500°C a uma taxa de 4°C/min enquanto que o nitrogênio em circulação a uma taxa de 25 mL/min por 1 g das pastilhas, e, subsequentemente, mantido durante 2 horas para calcinar as pelotas.

[0087] As pelotas assim calcinadas foram lavadas com água e se- cos, obtendo-se assim um carbono ativado. Exemplos 2 a 7 e Exemplos Comparativos 1 e 2

[0088] Cada carbono ativado foi obtido da mesma forma que no Exemplo 1, exceto que a temperatura de aquecimento na redução de massa, a taxa de redução de massa, e/ou a temperatura de oxidação foram alteradas como se mostra na Tabela 1. Exemplo Comparativo 3

[0089] Um carbono ativado foi obtido da mesma forma que no Exemplo 1, exceto que a relação de massa de ácido fosfórico e serra-

gem, a temperatura de aquecimento na redução de massa, e a taxa de redução de massa foram alteradas como se mostra na Tabela 1. Uma vez que o aquecimento não reduziu a massa abaixo da massa de refe- rência, a taxa de redução da massa a partir da massa de referência é expressa em um valor negativo. Exemplo Comparativo 4

[0090] Como um carbono ativado, foi utilizado um carbono granu- lar derivado de madeira ativado com ácido fosfórico, "BAX-1500" fabri- cado pela Westvaco Corporation.

[Tabela 1] Condições de Produ- Propriedades da estrutura de poro Desempenho de adsorção-dessorção ção

Valor médio da quantidade de adsor-

Valor médio da quantidade de adsor- Taxa de adsorção saturada de buta-

ção de butano nos 96º a 100º ciclos Taxa de aumento do montante resi- Valor médio da quantidade residual

Valor médio da quantidade residual Taxa de redução de massa a partir

Taxa de redução da quantidade de Área de superfície específica BET

Área de superfície específica BET Razão de Volume de poro (B)/(C)

de butano nos 96º a 100º ciclos ção de butano no 2º ao 6º ciclo Temperatura de Aquecimento de butano no 2º ao 6º ciclo Densidade de embalagem Ácido Fosfórico/Serragem

Temperatura de oxidação adsorção de butano Volume de poro (C)

Volume de poro (D) Volume de poro (B)

dual de butano de referência

(A) × (B)/(C) (A)

(E)

no

29/31 % por % por - °C °C m2/g mL/g mL/g - m2/g mL/g m2/g g/mL g g % g g % massa massa

1 1,6 175 16,0 300 1,733 0,118 0,228 0,518 897 0,045 2,639 0,252 72,0 12,93 13,23 2,3 16,35 16,32 0,2

2 1,6 150 13,0 300 1,547 0,121 0,222 0,545 843 0,045 2,371 0,283 63,9 13,66 14,36 5,1 16,36 15,69 4,1

3 1,6 140 5,7 350 1,744 0,131 0,220 0,595 1,038 0,050 2,657 0,234 72,8 13,00 14,24 9,5 14,79 14,68 0,7

Exemplo 4 1,6 115 8,3 250 1,499 0,118 0,214 0,551 827 0,047 2,353 0,270 66,5 14,52 16,01 10,3 16,40 16,20 1,2

5 1,6 150 19,6 300 1,756 0,135 0,226 0,597 1,049 0,057 2,460 0,267 69,7 15,26 17,08 11,9 16,90 16,37 3,1

6 1,6 175 5,1 300 1,674 0,132 0,220 0,600 1,004 0,053 2,642 0,264 71,0 15,20 17,17 13,0 16,66 16,43 1,4

7 1,6 140 5,7 225 1,454 0,128 0,205 0,624 908 0,052 2,280 0,241 73,1 13,26 14,99 13,0 14,52 13,82 4,8

Taxa de redução da quantidade de 12,9 4,8

8,8

0,2 %

adsorção de butano Valor médio da quantidade de adsor- 13,88

14,44

12,69

16,52 Desempenho de adsorção-dessorção g ção de butano nos 96º a 100º ciclos Valor médio da quantidade de adsor- 14,58

15,84

14,57

16,55 g ção de butano no 2º ao 6º ciclo Taxa de aumento do montante resi- 10,6 17,1

18,7

20,6 %

dual de butano Valor médio da quantidade residual 16,36

18,32

17,51

16,26 g de butano nos 96º a 100º ciclos Valor médio da quantidade residual 13,97

15,44

14,52

14,70 g de butano no 2º ao 6º ciclo massa % por

Taxa de adsorção saturada de buta- 300 1,934 0,145 0,264 0,549 1,062 0,058 2,636 0,249 63,1

300 1,830 0,136 0,228 0,596 1,092 0,053 2,225 0,297 63,0

300 1,634 0,151 0,234 0,645 1,054 0,060 2,432 0,363 57,4

1,228 0,108 0,164 0,659 809 0,043 2123 0,316 59,5 no m2/g mL/g m2/g g/mL

Densidade de embalagem Área de superfície específica BET Propriedades da estrutura de poro

(E) Volume de poro (D) (A) × (B)/(C) Razão de Volume de poro (B)/(C) - °C m2/g mL/g mL/g Volume de poro (C) Volume de poro (B) Área de superfície específica BET (A) Temperatura de oxidação Condições de Produ-

- massa % por Taxa de redução de massa a partir

11,5

21,3

-3,9

- de referência ção

100

200

115

Petição 870210074164, de 13/08/2021, pág. 43/47 Temperatura de Aquecimento

°C

- 1 1,6

Exemplo 2 1,6

3 1,2 Ácido Fosfórico/Serragem

-

- 4 Comparati- vo

[0091] Como se mostra na Tabela 1, os carbonos ativados com a área de superfície específica BET (A) e a relação específica de volume de poros (B)/(C) (Exemplos 1 a 7) apresentaram uma alta taxa de ad- sorção saturada de butano em combinação com uma pequena quanti- dade residual de butano (uma baixa taxa de aumento da quantidade residual de butano) mesmo após os repetidos ciclos de adsorção- dessorção.

[0092] Por outro lado, os carbonos ativados que não tinham a área de superfície específica BET (A) ou a relação específica do volume de poros (B)/(C) (Exemplos Comparativos 1 a 4) exibiam uma taxa de ad- sorção saturada de butano inferior e uma taxa de aumento da quanti- dade residual de butano superior à dos carbonos ativados dos Exem- plos.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0093] O carbono ativado da presente invenção tem uma alta taxa de adsorção saturada de butano e uma baixa taxa de aumento da quantidade residual de butano, exibindo assim um excelente desem- penho de dessorção, além de um excelente desempenho de adsorção. Portanto, o carbono ativado da presente invenção é útil como adsor- vente para adsorção de gás. Além disso, o carbono ativado da presen- te invenção mantém um excelente desempenho de dessorção mesmo após repetidos ciclos de adsorção-dessorção em particular; por con- seguinte, é útil como adsorvente para, por exemplo, recipientes de au- tomóveis.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Carbono ativado, caracterizado pelo fato de apresentar uma área de superfície específica BET (A) de 1.250 a 1.800 m2/g, de- terminada a partir de uma isoterma de adsorção de dióxido de carbo- no, e uma razão (B)/(C) de 0,640 ou inferior entre um volume de poro (B) mL/g a um diâmetro de poro de 0,4 a 0,7 nm e um volume de poro (C) mL/g a um diâmetro de poro de 0,7 a 1,1 nm, determinada através da realização de uma simulação canôica de Monte Carlo sobre uma isoterma de adsorção-dessorção de dióxido de carbono.

2. Carbono ativado, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a área de superfície específica BET (A), o volume dos poros (B), e o volume dos poros (C) satisfazem uma rela- ção representada pela seguinte fórmula: (A) × (B)/(C) ≤ 1,050.

3. Carbono ativado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o volume do poro (B) é de 0,135 mL/g ou menos.

4. Carbono ativado, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que um volume de poros (D) a um diâmetro de poros de 0,6 a 0,7 nm, que é determinado pela realização da simulação canônica grandiosa Monte Carlo na isoterma de adsorção-dessorção de dióxido de carbono, é de 0,050 mL/g ou menos.

5. Carbono ativado, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que se apresenta sob a forma de pelotas.

6. Carbono ativado, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que é um ácido fosfórico- carbono ativado.

7. Método de produção do carbono ativado como definido na reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender: (i) a etapa de mistura da serragem com um composto de ácido fosfórico; (ii) a etapa de aquecimento da mistura resultante para re- duzir a massa de ácido fosfórico e serragem na mistura em 5 a 20% em massa, com base em uma massa total de ácido fosfórico e serra- gem em estado seco; (iii) a etapa de moldagem da mistura assim reduzida em massa; (iv) a etapa de oxidação do produto moldado assim obtido por aquecimento na presença de oxigênio; (v) a etapa de calcinação do produto moldado assim oxida- do em uma atmosfera de um gás inerte, ou de um gás que não reage com o produto moldado oxidado a uma temperatura de calcinação; e (vi) a etapa de lavagem com água e depois a secagem do produto moldado assim calcinado.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de compreender amassar a mistura obtida na etapa (i) em simultâneo com o aquecimento na etapa (ii), em uma etapa indepen- dente entre a etapa (ii) e a etapa (iii), ou imediatamente antes da mol- dagem na etapa (iii).

9. Carbono ativado, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que é um carbono ativa- do para um recipiente de automóveis.