ES3036508T3 - Activated carbon and production method thereof - Google Patents

Activated carbon and production method thereof

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ES3036508T3 ES18893544T ES18893544T ES3036508T3 ES 3036508 T3 ES3036508 T3 ES 3036508T3 ES 18893544 T ES18893544 T ES 18893544T ES 18893544 T ES18893544 T ES 18893544T ES 3036508 T3 ES3036508 T3 ES 3036508T3
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Hiroaki Kitatomi
Mitsunori Nishita
Mitsunori Hitomi
Takayuki Yamada
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Abstract

Se describe un carbón activado con excelente rendimiento de decoloración en fase líquida y su método de producción. Se describe un carbón activado que, especialmente incluso en fase líquida con una viscosidad relativamente alta, como una solución de azúcar, presenta un excelente rendimiento de decoloración y su método de producción. Se mide la isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K, y el volumen de poro calculado mediante análisis de MP no supera los 0,58 mL/g, y el volumen de poro de los poros con un diámetro de 10-10 000 nm, medido mediante inyección de mercurio, es de al menos 0,35 mL/g. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
CARBÓN ACTIVADO Y UN MÉTODO PARA SU PRODUCCIÓN
La presente invención se refiere al carbón activado, al uso del carbón activado y a un método para su producción.
El carbón activado tiene una excelente capacidad de adsorción y se usa ampliamente en tratamientos de fase líquida, como la eliminación de impurezas de una fase líquida o el ajuste de la concentración de un componente disuelto en una fase líquida.
La capacidad de adsorción del carbón activado en un tratamiento en fase líquida depende en gran medida de si las propiedades del propio carbón activado utilizado, como el volumen y la distribución de los poros, se adaptan a las propiedades de la sustancia adsorbente que se va a tratar.
Por ejemplo, D1 divulga carbón activado para decoloración que ha desarrollado poros en rangos de macroporos de 200 a 1000 nm y 600 a 1000 nm, y divulga que este carbón activado se produce mezclando y moliendo dos tipos de materiales carbonosos a base de carbón, formando a presión el polvo de mezcla obtenido, triturando el producto formado a presión, sometiendo el producto triturado a un tratamiento de calentamiento y, posteriormente, activando el producto tratado.D2 divulga un nuevo carbón activado granular y un método para su fabricación. D3 divulga un material de carbón poroso solidificado y un método para su producción.
DOCUMENTOS DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
DOCUMENTOS DE PATENTE
Documento de patente 1: JP-A-2006-104002
Documento de patente 2: EP 2960206 A1
Documento de patente 3: WO 2017/146044 A1
Sin embargo, con respecto al carbón activado obtenido en el Documento de patente 1, pueden requerirse rendimientos más altos (por ejemplo, un mayor rendimiento de decoloración de disolución de azúcar, y similares) desde el punto de vista del uso práctico.
La presente invención se realizó en vista de las circunstancias anteriores, y un problema de la presente invención es proporcionar carbón activado que tenga un alto rendimiento de decoloración en una fase líquida, especialmente incluso en una fase líquida que tenga una viscosidad relativamente alta, como una disolución de azúcar y un método para su producción. Además, un problema de la presente invención es proporcionar carbón activado que tenga un alto rendimiento de decoloración en una fase líquida que tenga una viscosidad relativamente alta, tal como una disolución de azúcar, y un método para producir su producción.
Los actuales inventores han encontrado la importancia de desarrollar los volúmenes de poros especificados de los poros incluyendo mesoporos a macroporos para mejorar un rendimiento de decoloración del carbón activado, y han llegado a la presente invención, como resultado de estudios intensivos para resolver los problemas anteriores. La presente invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjunto.
De acuerdo con la presente invención, se puede proporcionar carbón activado que tiene un alto rendimiento de decoloración en fase líquida y un método para producirlo. Además, se puede proporcionar carbón activado que tiene un alto rendimiento de decoloración, especialmente en una fase líquida que tiene una viscosidad relativamente alta, tal como una disolución de azúcar, y un método para su producción.
A continuación, se explican realizaciones de la presente invención. Sin embargo, el alcance de la presente invención no se limita a las realizaciones que se explican a continuación.
[Carbón activado]
El carbón activado de la presente invención tiene un volumen de poro, que se calcula midiendo una isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K y realizando el análisis del método MP, de 0,58 mL/g o menos, y un volumen de poro a un diámetro de poro de 10 a 10000 nm medido mediante el uso de un dispositivo de medición de volumen de poro por método de intrusión de mercurio adoptando una presión de mercurio de 0,69 kPa a 420580,19 kPa de 0,35 mL/g o más.
El volumen de poro calculado midiendo una isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K y realizando el análisis del método MP (en adelante, también se denomina "volumen de poro MP") es un volumen de poro de un microporo. El microporo es un poro que participa principalmente en la adsorción de una sustancia que tiene un peso molecular pequeño, tal como un componente gaseoso, y no participa mucho en la adsorción de una sustancia colorante y similares. Por lo tanto, es probable que el carbón activado en el que solo se ha desarrollado el volumen de poro MP no sea adecuado para aplicaciones de decoloración. El carbón activado que tiene un volumen de poro MP desarrollado superior a 0,58 mL/g no tiene el rendimiento de decoloración deseado, ya que tiene volúmenes de poro relativamente pequeños de un mesoporo o un poro que tiene un diámetro de poro mayor que el del mesoporo que participan principalmente en una adsorción de una sustancia colorante y similares. El volumen de poro de MP mencionado es preferiblemente 0,50 mL/g o menos, más preferiblemente 0,40 mL/g o menos. Cuando el volumen de poro de MP es el valor anterior o menor, el rendimiento de decoloración deseado se puede obtener más fácilmente. El límite inferior del volumen de poro del MP no está especialmente limitado, pero normalmente es de 0,2 mL/g. El volumen de poro de MP se puede medir mediante el método descrito en los ejemplos mencionados a continuación.
El volumen de poro especificado mencionado anteriormente se puede ajustar ajustando el contenido del elemento potasio del carbón activado materia prima a 0,5 % en masa o menos, ajustando el contenido del elemento calcio del carbón activado materia prima a 0,4 a 4 % en masa o menos, y activando el carbón activado materia prima después de los ajustes, como se describe más adelante. Se debe seleccionar adecuadamente un rendimiento de activación para obtener el volumen de poro especificado.
El poro con un diámetro de 10 a 10000 nm no solo sirve como sitio de adsorción, sino también como camino de tránsito de una sustancia hacia un poro más pequeño. Por lo tanto, cuando el volumen de poro en un diámetro de poro de 10 a 10000 nm es menor a 0,35 mL/g, se impide el movimiento de una sustancia adsorbente hacia el interior del carbón activado y, por lo tanto, no se puede obtener el rendimiento de decoloración deseado o la velocidad de llegada de la decoloración. El volumen de poro en un diámetro de poro de 10 a 10000 nm es preferiblemente 0,4 mL/g o más, más preferiblemente 0,6 mL/g o más, especialmente preferiblemente 1,0 mL/g o más. El límite superior del volumen de poro con un diámetro de poro de 10 a 10000 nm es normalmente 1,9 mL/g desde el punto de vista del deterioro del rendimiento de decoloración debido al deterioro de la densidad de empaquetamiento y al deterioro de la dureza. El volumen de poro con un diámetro de poro de 10 a 10000 nm mediante el método de intrusión de mercurio se puede medir mediante el método descrito en los ejemplos mencionados a continuación.
En el carbón activado de la presente invención, una relación de un volumen de poro en un diámetro de poro de 10 a 50 nm es preferiblemente 28 % o más, más preferiblemente 33 % o más, especialmente preferiblemente 35 % o más, en el volumen de poro en un diámetro de poro de 10 a 10000 nm medido por el método de intrusión de mercurio. El poro que tiene un diámetro de 10 a 50 nm sirve como sitio de adsorción. Por lo tanto, cuando la relación anterior es el valor anterior o mayor, el rendimiento de decoloración deseado se puede obtener más fácilmente. El límite superior de la relación anterior no está especialmente limitado, pero normalmente es del 80 %.
En el carbón activado de la presente invención, una relación de un volumen de poro en un diámetro de poro de 1000 a 10000 nm es preferiblemente 19 % o menos, más preferiblemente 13 % o menos, especialmente preferiblemente 10 % o menos, en el volumen de poro en un diámetro de poro de 10 a 10000 nm medido por el método de intrusión de mercurio. El poro con un diámetro de 1000 a 10000 nm no solo sirve como sitio de adsorción, sino también como camino de tránsito de una sustancia hacia un poro más pequeño. Sin embargo, cuando la relación anterior es demasiado grande, puede producirse más fácilmente una disminución de una superficie específica o una disminución de la relación de un poro que puede servir como sitio de adsorción. Cuando la relación anterior es el valor anterior o menor, se puede obtener más fácilmente el área superficial específica deseada y se puede formar más fácilmente un poro con un diámetro de poro menor a 1000 nm que puede servir como sitio adsorbido y, por lo tanto, se puede obtener más fácilmente el rendimiento de decoloración deseado o la tasa de llegada de la decoloración deseados. El límite inferior de la relación anterior no está especialmente limitado, pero suele ser del 4 %.
El volumen de poro especificado mencionado anteriormente se puede ajustar ajustando el contenido del elemento potasio del carbón activado materia prima a 0,5 % en masa o menos, ajustando el contenido del elemento calcio del carbón activado materia prima a 0,4 a 4 % en masa o menos, y activando el carbón activado materia prima después de los ajustes, como se describe más adelante. Se debe seleccionar adecuadamente un rendimiento de activación para obtener el volumen de poro especificado.
En el carbón activado de la presente invención, una relación de un volumen de poro en un diámetro de poro de 10 a 30 nm es preferentemente 30 % o más, más preferentemente 35 % o más, aún más preferentemente 45 % o más, en un volumen de poro en un diámetro de poro de 2 a 30 nm calculado midiendo una isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K y realizando el análisis del método CI. El volumen de poro con un diámetro de poro de 2 a 30 nm es un volumen de poro de un mesoporo y sirve principalmente como sitio de adsorción de una sustancia con un tamaño molecular grande, como una sustancia colorante. La relación del volumen de poro de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 a 30 nm en el volumen de poro de los mesoporos es el valor anterior o más, el rendimiento de decoloración deseado se puede obtener más fácilmente. El límite superior de la relación anterior no está especialmente limitado, pero normalmente es del 70 %.
El volumen de poro especificado mencionado anteriormente se puede ajustar ajustando el contenido del elemento potasio del carbón activado materia prima a 0,5 % en masa o menos, ajustando el contenido del elemento calcio del carbón activado materia prima a 0,4 a 4 % en masa o menos, y activando el carbón activado materia prima después de los ajustes, como se describe más adelante. Se debe seleccionar adecuadamente un rendimiento de activación para obtener el volumen de poro especificado.
El carbón activado de la presente invención es útil para un tratamiento en fase líquida, ya que tiene los volúmenes de poro especificados en los diámetros de poro especificados. Por lo tanto, en una realización de la presente invención, el carbón activado de la presente invención se utiliza en un tratamiento en fase líquida. En la presente invención, la fase líquida puede ser cualquier fase líquida siempre que exista como fase líquida en condiciones normales de procesamiento. Los ejemplos de la fase líquida incluyen una solución, una dispersión, una emulsión, una microemulsión, una suspensión, un aceite y un alcohol.
Los ejemplos del tratamiento en fase líquida incluyen un tratamiento de eliminación de impurezas de una fase líquida y un ajuste de una concentración de un componente disuelto en una fase líquida. En una realización de la presente invención, el tratamiento en fase líquida anterior es un tratamiento de eliminación (tratamiento de decoloración) de un componente colorante de una fase líquida.
Se puede realizar un tratamiento de una fase líquida que tiene una viscosidad relativamente alta además de un tratamiento de una fase líquida que tiene una viscosidad baja mediante el uso del carbón activado de la presente invención. En una realización de la presente invención, una viscosidad de una fase líquida medida a una temperatura durante el tratamiento de la fase líquida mediante el uso del DV-I+VISCOMETER fabricado por BROOKFIELD (husillo: LV-1, velocidad de rotación: 20 rpm) es de 1 a 50 mPâ s. Las fases líquidas que tienen tal viscosidad pueden incluir, entre otras, una disolución de azúcar, salsa de soja y glicerina. La temperatura durante el tratamiento en fase líquida difiere dependiendo de la fase líquida objetivo. Por lo general, por ejemplo, cuando la fase líquida es una disolución de azúcar, la temperatura es de aproximadamente 40 a 60 °C, cuando la fase líquida es salsa de soja, la temperatura es de aproximadamente 15 a 35 °C y la fase líquida es glicerina, la temperatura es de aproximadamente 70 °C.
El rendimiento de decoloración del carbón activado de la presente invención se puede evaluar, por ejemplo, mediante el uso de una disolución de azúcar o salsa de soja mediante el método descrito en los ejemplos mencionados a continuación. El rendimiento de decoloración de la disolución de azúcar es preferiblemente del 20 % o más, más preferiblemente del 30 % o más, aún más preferiblemente del 40 % o más, aún más preferiblemente más del 50 %. El rendimiento de decoloración de la salsa de soja es preferiblemente del 65 % o más, más preferiblemente del 80 % o más, aún más preferiblemente más del 90 %. Estos rendimientos de decoloración se pueden obtener ajustando un equilibrio del volumen de microporos y el volumen de mesoporos, concretamente ajustando el volumen de poros MP al valor especificado o menos y ajustando el volumen de poros en el diámetro de poro especificado medido por el método de intrusión de mercurio al valor especificado o más.
El carbón activado utilizado para el tratamiento en fase líquida y que por tanto tiene un rendimiento de adsorción reducido (rendimiento de decoloración) se puede reciclar mediante el tratamiento predeterminado y se puede reutilizar.
[Método para producir carbón activado]
El carbón activado de la presente invención se puede obtener mediante un método de producción que comprende:
• Un paso de reducción de un elemento potasio contenido en el carbón activado materia prima (en adelante, también se denominará "paso de reducción de potasio"),
• un paso de puesta en contacto de carbón activado materia prima con una fuente de suministro de calcio (en adelante, también se denomina "paso de contacto con calcio"),
• un paso de activación del carbón activado materia prima después de ajustar el contenido de elementos potasio y calcio (en adelante, también se denomina "un segundo paso de activación"), y
• un paso de lavado con ácido del carbón activado materia prima después de la activación (en adelante, también se denomina "paso de lavado con ácido").
En la presente especificación, "carbón activado" significa carbón activado obtenido a través de los cuatro pasos del método de producción mencionado anteriormente, y "carbón activado materia prima" significa carbón activado obtenido al realizar un tratamiento de activación (un primer tratamiento de activación) de un precursor de carbón activado, que es carbón activado materia prima para el carbón activado de la presente invención y es carbón activado que no ha pasado por los cuatro pasos mencionados anteriormente (es decir, que se encuentra en medio del proceso de producción mencionado anteriormente).
El carbón activado de la presente invención se puede producir, por ejemplo, mediante un método de producción que comprende:
• un paso de ajuste del contenido de elemento potasio del carbón activado materia prima a 0,5 % en masa o menos,
• un paso de ajuste del contenido de elemento calcio del carbón activado materia prima entre el 0,4 y el 4 % en masa, y
• un paso de activación de la materia prima de carbón activado después de los pasos de ajuste.
Por tanto, una realización de la presente invención se refiere al carbón activado producido mediante el método de producción que comprende:
• un paso de ajuste del contenido de elemento potasio del carbón activado materia prima a 0,5 % en masa o menos,
• un paso de ajuste del contenido de elemento calcio del carbón activado materia prima entre el 0,4 y el 4 % en masa, y
• un paso de activación de la materia prima de carbón activado después de los pasos de ajuste.
El carbón activado materia prima es, preferentemente, carbón activado derivado de un carbón. Por lo tanto, en una realización preferible de la presente invención, un carbón activado materia prima de la presente invención es carbón activado derivado de un carbón.
Cuando el carbón activado materia prima se deriva de un carbón, el carbón activado materia prima tiene una superficie detallada en comparación con el carbón activado materia prima derivado de una planta como la cáscara de coco. Por lo tanto, un componente que contiene elementos de calcio se puede colocar en la superficie del carbón activado materia prima en grandes cantidades, una reacción en la superficie del carbón activado materia prima ocurre principalmente durante el segundo paso de activación y, por lo tanto, la tasa de desarrollo de los poros formados es más rápida que la del carbón activado materia prima derivado de la planta, lo que es ventajoso en términos de costo de fabricación.
El carbón utilizado como materia prima no está particularmente limitado y entre sus ejemplos se incluyen carbón bituminoso, lignito, lignito, semiantracita y antracita. Los carbones se pueden utilizar solos o en combinación de dos o más.
El carbón activado materia prima utilizado en la presente invención se puede obtener, por ejemplo, mediante el tratamiento de activación (el primer tratamiento de activación) de dicho precursor de carbón activado (carbón). El tratamiento de activación es un tratamiento de formación de poros en la superficie del precursor de carbón activado y modificación del precursor de carbón activado a un material carbonoso poroso. Este tratamiento puede proporcionar al carbón activado (el carbón activado materia prima) una gran superficie específica y un gran volumen de poros. En un caso en el que no se realiza el primer tratamiento de activación y se utiliza el precursor de carbón activado como carbón activado materia prima, el área superficial específica y los volúmenes de poro del material carbonoso obtenido no son suficientes. Por lo tanto, cuando se utiliza un material carbonoso para el tratamiento en fase líquida, es difícil lograr un efecto suficiente en el tratamiento en fase líquida, como el tratamiento de eliminación de impurezas de la fase líquida y el ajuste de una concentración del componente disuelto en la fase líquida. Por lo tanto, en tal caso, no se puede obtener el carbón activado de la presente invención.
El primer tratamiento de activación se puede realizar tratando el precursor de carbón activado a 850 °C o más, preferiblemente de 850 a 1000 °C, bajo una atmósfera de gas mixto de vapor de agua, nitrógeno y dióxido de carbono mediante el uso de un lecho fluidizado, un horno de múltiples pasos o un horno rotatorio.
La presión parcial de gas en ese momento no está especialmente limitada, pero preferiblemente es una presión parcial de vapor de agua de 7,5 a 40 %, una presión parcial de dióxido de carbono de 10 a 50 % y una presión parcial de nitrógeno de 30 a 80 %. La presión total del gas suele ser de 1 atm (aproximadamente 0,1 MPa).
La cantidad total suministrada de gas mezclado durante el primer tratamiento de activación es de aproximadamente 1 a 50 L/minuto por cada 100 g de material a activar. Cuando la cantidad total suministrada de gas de activación está dentro del rango mencionado anteriormente, es fácil hacer que la reacción de activación se desarrolle de manera más eficiente.
La superficie específica del carbón activado materia prima de la presente invención que se calcula mediante el método BET (en adelante, también se denomina "área de superficie específica BET") es preferiblemente de 900 m2/g a 1500 m2/g. Cuando el área de superficie específica BET del carbón activado materia prima está dentro del rango mencionado anteriormente, se puede obtener más fácilmente carbón activado con suficientes propiedades físicas para las aplicaciones de tratamiento en fase líquida.
<Paso de reducción de potasio>
En el método de producción de la presente invención, el elemento potasio en el carbón activado materia prima se reduce al 0,5 % en masa o menos. La razón es que, cuando el elemento potasio existe en grandes cantidades, el desarrollo del volumen de microporos se acelera antes que el de los volúmenes de mesoporos a macroporos adecuados para el tratamiento en fase líquida en el segundo paso de activación después del paso de contacto de la fuente de suministro del elemento calcio. Por lo tanto, cuando el elemento potasio en el carbón activado materia prima excede el 0,5 % en masa, los volúmenes de poro especificados de los diámetros de poro especificados no se pueden obtener en el carbón activado de la presente invención. El contenido de elemento potasio del carbón activado materia prima es preferiblemente del 0,3 % en masa o menos. Cuando el contenido del elemento potasio es el valor anterior o menor, los volúmenes de poro deseados se pueden obtener más fácilmente. El contenido del elemento potasio se puede medir mediante el método descrito en los ejemplos mencionados a continuación. El límite inferior del contenido del elemento potasio es 0,0 % en masa, que es el límite de detección del método de medición.
El método para reducir el elemento potasio no está particularmente limitado, y ejemplos del mismo incluyen lavar con un líquido de lavado que contiene un ácido, intercambiar un componente de potasio por otro componente (por ejemplo, un componente de calcio) mediante una acción de intercambio de iones, y similares.
<Paso de contacto con calcio>
El carbón activado materia prima que tiene el contenido del elemento potasio reducido por el paso de reducción de potasio mencionada anteriormente se pone en contacto con la fuente de suministro del elemento calcio. En este paso, la fuente de suministro del elemento calcio se adhiere a la superficie del carbón activado materia prima y a los poros del carbón activado materia prima. El contenido de elemento calcio contenido en el carbón activado materia prima después del paso de contacto es de 0,4 a 4 % en masa. Cuando el contenido del elemento calcio no se encuentra dentro del rango anterior, los volúmenes de poro especificados de los diámetros de poro especificados no se pueden obtener en el carbón activado de la presente invención incluso cuando se realizan el siguiente segundo paso de activación y el paso de tratamiento ácido. El contenido de elemento calcio contenido en el carbón activado materia prima después del paso de contacto es preferiblemente de 0,5 a 3 % en masa. Cuando el contenido del elemento calcio está dentro del rango mencionado anteriormente, los volúmenes de poro deseados se pueden obtener más fácilmente. El contenido del elemento calcio se puede medir mediante el método descrito en los ejemplos mencionados a continuación.
La fuente de suministro del elemento calcio no está particularmente limitada y se puede utilizar un compuesto de calcio insoluble en agua o un compuesto de calcio soluble en agua como fuente de suministro del elemento calcio. Los compuestos de calcio pueden utilizarse solos o en combinación de dos o más.
Ejemplos del compuesto de calcio insoluble en agua incluyen carbonato de calcio e hidróxido de calcio. Desde el punto de vista de la seguridad en la manipulación, se utiliza preferiblemente carbonato de calcio.
Desde el punto de vista de poder entrar en contacto con la fuente de suministro del elemento calcio en forma de una solución acuosa y así adherir fácilmente y de manera uniforme la fuente de suministro del elemento calcio, se utiliza preferentemente el compuesto de calcio soluble en agua. Los ejemplos concretos del compuesto de calcio soluble en agua incluyen cloruro de calcio, nitrato de calcio, acetato de calcio y similares. Entre ellos, es preferible el nitrato de calcio, ya que es muy soluble, está fácilmente disponible y es económico. Desde el punto de vista del bajo impacto ambiental en vistas al tratamiento de líquidos residuales, se utiliza preferentemente cloruro de calcio o acetato de calcio.
El método para contactar la fuente de suministro del elemento calcio puede ser cualquier método siempre que la fuente de suministro del elemento calcio pueda adherirse al carbón activado materia prima. Ejemplos de los mismos incluyen, por ejemplo, un método en el que se rocía una solución acuosa de la fuente de suministro del elemento calcio sobre el carbón activado materia prima, un método en el que el carbón activado materia prima se sumerge en una solución de la fuente de suministro del elemento calcio, y un método en el que se mezclan el carbón activado materia prima y la fuente de suministro del elemento calcio en polvo. Entre ellos, es preferible el método en el que la fuente de suministro del elemento calcio en forma de solución acuosa se pone en contacto con el carbón activado materia prima, como el método de pulverización o el método de inmersión, ya que la fuente de suministro del elemento calcio puede adherirse más fácilmente a la superficie del carbón activado materia prima y en los poros del carbón activado materia prima de manera uniforme.
En el método de inmersión, que es uno de los métodos de contacto con calcio, el componente de potasio en el carbón activado materia prima se puede intercambiar por el componente de calcio mediante la acción de intercambio de iones y descargarse en la solución acuosa y, por lo tanto, los dos pasos de el paso de reducción de potasio y el paso de contacto con calcio se pueden realizar simultáneamente.
Cuando la fuente de suministro de elementos de calcio se utiliza en forma de una solución acuosa en el paso de contacto con calcio, el carbón activado materia prima después del contacto con la fuente de suministro de elementos de calcio generalmente se seca antes del segundo paso de activación, pero puede someterse al segundo tratamiento de activación sin secado después de eliminar adecuadamente el líquido del carbón activado materia prima.
<Segundo paso de activación>
El carbón activado materia prima, después de someterse al paso de reducción de potasio y al paso de contacto con calcio, se somete al segundo tratamiento de activación. Este segundo tratamiento de activación se realiza de la misma manera que en el primer tratamiento de activación excepto que el material a activar es el carbón activado después de ajustar el contenido del elemento potasio y el contenido del elemento calcio.
<Paso de lavado con ácido>
Después del segundo paso de activación, el carbón activado materia prima se lava con un líquido de lavado que contiene un ácido, eliminando así las impurezas, como los componentes metálicos, que contiene el carbón activado como materia prima. El lavado con ácido se puede realizar, por ejemplo, sumergiendo el carbón activado materia prima después del segundo paso de activación en el líquido de lavado que contiene un ácido. En el paso de lavado con ácido, el carbón activado como materia prima se puede lavar con agua después del lavado con ácido, o el lavado con ácido y el lavado con agua se pueden combinar de manera apropiada, por ejemplo, repitiendo el lavado con ácido y el lavado con agua. Además, el componente ácido puede eliminarse mediante calentamiento.
Como el ácido contenido en el líquido de lavado, se utilizan preferiblemente ácidos inorgánicos como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico y ácido nítrico, o ácidos orgánicos como ácidos carboxílicos saturados como ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido oxálico, ácido tartárico y ácido cítrico o ácidos carboxílicos aromáticos como ácido benzoico y ácido tereftálico. Entre ellos, se utiliza con mayor preferencia el ácido clorhídrico que no oxida el carbón activado como materia prima. Cuando se utiliza ácido clorhídrico como líquido de lavado que contiene un ácido, la concentración de ácido clorhídrico es preferiblemente de 0,1 a 10 % en masa, más preferiblemente de 0,3 a 6 % en masa. Cuando la concentración de ácido clorhídrico es demasiado baja, es necesario aumentar el número de veces que se lava con ácido para eliminar las impurezas. Por el contrario, cuando la concentración de ácido clorhídrico es demasiado alta, la cantidad residual de ácido clorhídrico se vuelve alta. Por lo tanto, cuando la concentración está dentro del rango anterior, el paso de lavado con ácido se puede realizar de manera eficiente, lo que es preferible en vista de la productividad.
La temperatura del líquido durante el lavado con ácido o con agua no está particularmente limitada, pero preferiblemente se encuentra entre 0 y 100 °C, más preferiblemente entre 10 y 100 °C y aún más preferiblemente entre 15 y 95 °C. Es preferible que la temperatura del líquido de lavado durante la inmersión del carbón activado como materia prima se encuentre dentro del rango mencionado, ya que el lavado puede realizarse en un tiempo práctico suprimiendo al mismo tiempo la carga en el aparato.
El carbón activado de la presente invención se puede obtener secando el carbón activado después del paso de lavado con ácido. El método de secado no está particularmente limitado y se puede utilizar cualquier método de secado conocido. El secado puede realizarse mediante el uso de un secador de temperatura constante por convección natural, un secador de temperatura constante por convección forzada, un secador fluidizado por vibración o similar. La temperatura de secado es preferiblemente de 80 a 150 °C. La pérdida de peso del carbón activado después del secado es preferiblemente del 5 % en masa o menos.
El carbón activado de la presente invención producido de esta manera tiene los volúmenes de poros desarrollados especificados, incluidos los mesoporos y los macroporos. Por lo tanto, el carbón activado de la presente invención puede exhibir altos rendimientos (tales como el rendimiento de eliminación de impurezas y el rendimiento para ajustar una concentración de un componente disuelto) en el tratamiento de fase líquida y, en particular, el rendimiento de decoloración mejorado y equilibrado en una fase líquida que tiene una viscosidad relativamente alta, tal como una disolución de azúcar, además de una fase líquida que tiene una viscosidad baja.
EJEMPLOS
A continuación, la presente invención se explicará con más detalle mediante los Ejemplos. Sin embargo, los ejemplos no pretenden limitar el alcance de la presente invención.
Se determinó un área superficial específica BET y un contenido de elementos metálicos del carbón activado materia prima, y un volumen de poros del carbón activado mediante los siguientes métodos.
< área de superficie específica BET del carbón activado materia prima >
Se determinó el área de superficie específica BET del carbón activado materia prima mediante un dispositivo de medición de área superficial / distribución de poros de alta precisión ("BELSORP 28 SA" fabricado por MicrotracBEL Corporation). Después de desgasificar la muestra de medición a 300 °C durante 5 horas al vacío, se midió una isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K. Utilizando la isoterma de adsorción obtenida, se realizó un análisis multipunto mediante la ecuación BET. Se calculó un área superficial específica a partir de una línea recta en el rango de una presión relativa P/P0 de 0,01 a 0,1 de la curva obtenida.
<Diámetro medio de partícula>
Cuando se evalúa un contenido de elementos metálicos del carbón activado materia prima y el rendimiento de decoloración del carbón activado, el carbón activado como materia prima o el carbón activado deben molerse para tener un diámetro de partícula promedio predeterminado. Por lo tanto, se midió un diámetro de partícula promedio del carbón activado materia prima o del carbón activado después de la molienda mediante el método de medición de difracción láser para confirmar si el carbón activado como materia prima o el carbón activado tiene el diámetro de partícula promedio predeterminado.
Específicamente, el carbón activado materia prima en polvo o el carbón activado en polvo a ser medido, el surfactante y el agua desionizada se mezclaron para obtener una dispersión, y el diámetro promedio de partícula en la dispersión se midió mediante el método de penetración mediante el uso del analizador de distribución del diámetro de partículas por dispersión/difracción láser ("MT3000N" fabricado por MicrotracBEL Corporation). Se ajustó la concentración del carbón activado en polvo en la dispersión para que estuviera dentro del rango de concentración de medición del analizador. Se utilizó polioxietileno (10) octilfenil éter fabricado por Wako Pure Chemical Corporation como surfactante durante la preparación de la dispersión y el surfactante se agregó en una cantidad adecuada que no generó burbujas que afectaran la medición.
Las condiciones de análisis se muestran a continuación.
Número de mediciones: una vez
Tiempo de medición: 30 segundos
Indicación de distribución: volumen
Clasificación del diámetro de partículas: estándar
Modo de cálculo: MT3000II
Nombre del disolvente: AGUA
Límite superior de medición: 2000 pm
Límite inferior de medición: 0,021 pm
Relación de residuos: 0,00
Relación de material de paso: 0,00
Conjunto de proporción de residuos: inhabilitación
Permeabilidad de partículas: permeancia
Índice de refracción de la partícula: 1,81
Forma de la partícula: no esférica
Índice de refracción del disolvente: 1,333
Valor DV: 0,0150 a 0,0700
Tasa de permeabilidad (TR): 0,700 a 0,950
El valor D50 se adoptó como diámetro promedio de partícula en el resultado de la medición.
<Contenido de elementos metálicos en el carbón activado materia prima>
En primer lugar, se prepararon curvas de calibración relacionadas con el contenido del elemento potasio y el contenido del elemento calcio mediante el uso de la solución estándar con concentraciones conocidas.
A continuación, después de que el carbón activado materia prima molido hasta tener un diámetro de partícula promedio de 20 pm o menos se secó a 115 ± 5 °C durante 3 horas, se agregaron 0,1 g de carbón activado materia prima al recipiente especificado. A este recipiente se le añadieron además 10 ml de ácido nítrico (60,0 a 62,0 % en masa) y, a continuación, se realizó un pretratamiento a una temperatura de 210 °C durante 1 hora mediante el uso del dispositivo de pretratamiento de muestras de microondas ("MARS 6" fabricado por la corporación CEN Japón) para descomponer el carbón activado materia prima.
Se retiró la solución obtenida y se agregó agua desionizada a la solución obtenida para preparar 200 mL de una solución de medida. La solución de medida se analizó mediante el uso del analizador de emisiones ICP de tipo múltiple ("ICPE-9820" fabricado por Shimadzu Corporation). Se determinó una concentración de cada uno de los elementos metálicos mediante el uso de los valores obtenidos y las curvas de calibración preparadas, y se obtuvo un contenido de elementos potasio y un contenido de elementos calcio mediante el uso de la siguiente fórmula matemática.
[Fórmula matemática 1]
Contenido metal elemental [% en masa]
Concentración metal elemental [mg/L] x 10-3 x 0,2[L] x g
Masa de carbón activado materia prima [g]
<Volumen de poro del carbón activado>
Se midió un volumen de poro por masa de carbón activado de acuerdo con el método de intrusión de mercurio mediante el uso del dispositivo de medición de volumen de poro por método de intrusión de mercurio ("MicroActive AutoPore V 9600" fabricado por Micromeritics Instrument Corporation). Se adoptó una presión de mercurio de 0,10 psia (aproximadamente 0,69 kPa) a 61000,00 psia (aproximadamente 420580,19 kPa). Además, se midió un volumen de poro según el método de adsorción de nitrógeno mediante el uso del dispositivo de medición de área superficial / distribución de poros de alta precisión ("BELSORP 28 SA" fabricado por MicrotracBEL Corporation). Concretamente, después de desgasificar la muestra de medición a 300 °C durante 5 horas al vacío, se midió una isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K y, utilizando la isoterma de adsorción obtenida, se calculó cada uno de los volúmenes de poro mediante todo tipo de métodos de análisis (el análisis del método MP y el análisis del método CI).
Ejemplo 1
(1) Preparación del carbono activado materia prima
El carbón bituminoso que tiene una propiedad de apelmazamiento débil y un índice de botón de 1 medido según el método de ensayo de expansión en crisol de JIS M 8801 6 se molió utilizando un molino de bolas. El producto molido obtenido se llenó en un recipiente con un diámetro de 4 cm y una longitud de 15 cm utilizando una máquina de moldeo a presión, y el moldeo a presión se realizó a 100 °C bajo una presión de 280 kg/cm2. El producto moldeado a presión obtenido se trituró con una trituradora de mandíbulas y se dimensionó en un diámetro de partícula de 0,5 a 2,0 mm. Este producto de tamaño adecuado se colocó en un horno rotatorio de calentamiento externo y se calentó a 300 °C bajo una atmósfera de gas oxidante y la temperatura se mantuvo durante 2 horas. Luego, el producto obtenido se calentó a 650 °C bajo una atmósfera de gas reductor y se enfrió para obtener un producto carbonizado. Este producto carbonizado (75 g) se colocó en un horno fluidizado, se suministró un gas mixto que tenía una presión parcial de vapor de agua de 16 %, una presión parcial de dióxido de carbono de 12 % y una presión parcial de nitrógeno de 72 % a una presión total de gas de 1 atm y un caudal de 21,7 L/minuto al horno, se realizó la activación bajo una condición de una temperatura de activación de 950 °C y el producto obtenido se clasificó por tamaño mediante el uso de un tamiz de malla 10 a 30 (norma JIS) para obtener carbón activado como materia prima que tenía un área de superficie específica de 1390 m2/g.
(2) Preparación de carbón activado
El carbón activado materia prima obtenido (500 g), se sumergió en una solución acuosa de nitrato de calcio (55,1 g de nitrato de calcio tetrahidratado, 1125 g de con iones intercambiados), se agitó a temperatura ambiente durante 6 horas, se filtró y luego se secó en un secador de convección natural a temperatura constante a 115 ± 5 °C durante 5 a 7 horas. El contenido del elemento potasio y el contenido del elemento calcio del carbón activado obtenido al que se unió calcio fueron 0,0 % en masa y 1,4 % en masa, respectivamente. Después de ajustar el contenido de elementos potasio y calcio (450 g), el carbón activado materia prima se colocó en un horno fluidizado; se suministró al horno fluidizado un gas mixto con una presión parcial de vapor de agua del 16 %, una presión parcial de dióxido de carbono del 12 % y una presión parcial de nitrógeno del 72 % a una presión total de gas de 1 atm y un caudal de 108,4 L/minuto, y se realizó la activación a una temperatura de activación de 920 °C para obtener un rendimiento de activación del 41,7 %. Se midió la densidad de empaquetamiento del producto activado obtenido de acuerdo con JIS K1474, se añadieron 1800 mL de ácido clorhídrico (1 N) a 410 mL (en términos de volumen) del producto activado, y el producto activado se lavó con calor durante 1 hora, se lavó suficientemente con agua de intercambio iónico para obtener un pH de 5 a 7, y se secó a 115 ± 5 °C durante 4 horas para obtener carbón activado.
Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 2
El carbón activado se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto que el rendimiento de activación fue del 58,0 %. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 3
El carbón activado se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto que el rendimiento de activación fue del 83,0 %. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 4
El carbón activado materia prima (500 g) obtenido de la misma manera que en el Ejemplo 1 se sumergió en una solución acuosa de cloruro de calcio (26,9 g de cloruro de calcio, 1125 g de agua desionizada), se agitó a temperatura ambiente durante 6 horas, se filtró y luego se secó en un secador de convección natural a temperatura constante a 115 ± 5 °C durante 5 a 7 horas. El contenido de elementos potasio y de elementos calcio del carbón activado obtenido al que se unió calcio fue del 0,1 % en masa y del 1,2 % en masa, respectivamente. El carbón activado se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto que este carbón activado después de ajustar el contenido del elemento potasio y el contenido del elemento calcio se utilizó de manera de obtener un rendimiento de activación del 44,1 %. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 5
El carbón activado se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 4 excepto que el rendimiento de activación fue del 59,1 %. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 1
Se mezclaron carbón bituminoso con una propiedad de apelmazamiento débil y un índice de botón de 1 según el método de ensayo de expansión en crisol de JIS M 8801 6 y carbón bituminoso con una propiedad de apelmazamiento leve y un índice de botón de 0,5 en una proporción de masa de 3:7. A continuación, a 100 partes en masa de esta mezcla obtenida, se añadieron 20 partes en masa de un carbón fuertemente aglomerante con un índice de botón de 9, y se realizó la mezcla y molienda mediante el uso de un molino de bolas. El producto molido obtenido se llenó en un recipiente con un diámetro de 4 cm y una longitud de 15 cm mediante el uso de una máquina de moldeo a presión, y el moldeo a presión se realizó a 100 °C bajo una presión de 280 kg/cm2. El producto moldeado a presión obtenido se trituró con una trituradora de mandíbulas y se dimensionó en un diámetro de partícula de 0,1 a 2,0 mm. Este producto de tamaño adecuado se colocó en un horno rotatorio de tipo calentamiento externo y se calentó a 300 °C bajo una atmósfera de gas oxidante y la temperatura se mantuvo durante 2 horas. Después, el producto obtenido se calentó a 650 °C bajo una atmósfera de gas reductor y se enfrió para obtener un producto carbonizado. Este producto carbonizado (75 g) se colocó en un horno fluidizado, se suministró un gas mixto que tenía una presión parcial de vapor de agua de 16 %, una presión parcial de dióxido de carbono de 12 % y una presión parcial de nitrógeno de 72 % a una presión total de gas de 1 atm y un caudal de 21,7 L/minuto al horno, y se realizó la activación bajo una condición de una temperatura de activación de 950 °C para obtener un rendimiento de activación de 50,0 %. En cuanto al producto activado obtenido, se realizó una medición de densidad de empaque, lavado con ácido, lavado con agua y secado de la misma manera que en el Ejemplo 1 para obtener carbón activado. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 2
El carbón activado se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto que el rendimiento de activación fue del 92,8 %. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 3
El carbón activado se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 4 excepto que el rendimiento de activación fue del 78,6 %. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 4
El carbón preparado a partir de cáscara de coco cultivado en Filipinas (una superficie específica: 370 m2/g) se activó a 850 °C mediante el uso de gas de combustión de propano y vapor de agua (presión parcial de vapor de agua total: 35 %) en un horno rotatorio, y se obtuvo carbón activado como materia prima con una superficie específica de 1141 m2/g.
Se pulverizó una solución acuosa de nitrato de calcio (23 g de nitrato de calcio tetrahidratado, 117 g de agua desionizada) sobre el carbón activado como materia prima obtenida (500 g) y el secado se realizó en un secador de convección natural a temperatura constante a 115 ± 5 °C durante 5 a 7 horas. El contenido de elemento potasio y el contenido de elemento calcio del carbón activado obtenido que contiene elemento calcio fueron 0,7 % en masa y 0,7 % en masa, respectivamente. El carbón activado se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto que se utilizó el carbón activado obtenido que contenía el elemento calcio y el rendimiento de activación fue del 36,8 %. Las propiedades físicas del carbón activado obtenido se muestran en la Tabla 1.
Para evaluar el rendimiento de decoloración del carbón activado de los ejemplos y ejemplos comparativos, primero se molió cada uno de los carbones activados para obtener un diámetro de partícula promedio de 5 a 20 pm. A continuación, se midió el rendimiento de decoloración de disolución de azúcar y el rendimiento de decoloración de salsa de soja de cada uno de los carbones activados de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos mediante el procedimiento mencionado a continuación. Estos resultados se muestran en la Tabla 1.
<Rendimiento de decoloración de la disolución de azúcar>
Se mezclaron 350 g de azúcar sin refinar (azúcar moreno blando fabricado por Mitsui Sugar Co., Ltd.) y 300 ml de agua desionizada a temperatura normal para disolver el azúcar sin refinar. A continuación, el pH de esta solución acuosa de azúcar sin refinar se ajustó a 6,5 a 7,5 con una solución acuosa de hidróxido de sodio o ácido clorhídrico que tenía una concentración de 0,1 mol/L, y se confirmó mediante el uso del medidor de concentración de azúcar ("Medidor de concentración de azúcar de bolsillo PAL-2" fabricado por Atago Co., Ltd.) si la concentración de azúcar era del 50,0 % para obtener una disolución de azúcar sin refinar. En un caso en el que la concentración de azúcar no fuera del 50,0 %, se agregó azúcar sin refinar o agua desionizada para ajustar la concentración de azúcar al 50,0 %, y luego, el líquido obtenido se utilizó como disolución de azúcar sin refinar. Posteriormente, se agitaron 300 g de un azúcar granulado ("azúcar granulado" fabricado por Mitsui Sugar Co., Ltd.) y 300 mL de agua desionizada a temperatura normal para disolver el azúcar granulado. Se ajustó el pH y se confirmó la concentración de azúcar de la misma manera que la disolución de azúcar sin procesar, con lo que se obtuvo una disolución de azúcar purificado.
Se confirmó con una celda de cuarzo (una longitud de recorrido de luz de 10 mm) mediante el uso del espectrofotómetro de luz ultravioleta-visible ("UV-1800" fabricado por Shimadzu Corporation) si la absorbancia a una longitud de onda de 420 nm dla disolución de azúcar crudo era de 0,75 a 0,78, y la disolución de azúcar crudo se utilizó como líquido de prueba de azúcar. Se utilizó agua desionizada para la corrección del punto cero cuando se midió la absorbancia. En un caso en el que el valor de absorbancia medido fue mayor que el rango especificado anteriormente (mayor que 0,78), se agregó la disolución de azúcar purificado para ajustar el valor de absorbancia medido al rango especificado anteriormente, y el líquido obtenido se utilizó como líquido de prueba de azúcar. Por el contrario, en un caso en el que el valor de absorbancia medido fue inferior al rango especificado anteriormente (inferior a 0,75), la preparación se realizó nuevamente mediante el uso de un azúcar sin refinar con otro lote de producción, y el líquido obtenido que tenía una absorbancia dentro del rango especificado anteriormente se utilizó como líquido de prueba de azúcar. La viscosidad del líquido de prueba de azúcar a una temperatura durante un tratamiento en fase líquida (50 °C) fue de 7 mPâ s.
El carbón activado en polvo que se iba a medir se secó a 115 ± 5 °C durante 3 horas y se dejó enfriar en un desecador. Después de enfriar, se pesaron 0,092 g del carbón activado en polvo y se colocaron en un matraz cónico de 100 mL con tapón. A este matraz se le añadieron 50 mL del líquido de prueba de azúcar, se agitó a una amplitud de agitación de 140 veces/minuto durante 1 hora en un baño de agua a 50 ± 1 °C, se filtró con un papel de filtro 5C, se descartaron los primeros 15 mL del filtrado y el filtrado posterior se utilizó como solución de muestra. Además, el procedimiento anterior se realizó sin ningún carbón activado en polvo y el filtrado obtenido se utilizó como líquido de control. Se midieron los valores de absorbancia en longitudes de onda de 420 nm y 750 nm de cada líquido, y se calculó el rendimiento de decoloración dla disolución de azúcar mediante el uso de la siguiente fórmula. La disolución de azúcar purificado se utilizó para la corrección del punto cero cuando se midieron los valores de absorbancia.
[Fórmula matemática 2]
Rendimiento de decoloración de la disolución de azúcar [%]
(absorbancia a 420 nm de líquido muestra) -(absorbancia a 750 nm de líquido muestra)
(absorbancia a 420 nm de líquido control) -(absorbancia a 750 nm de líquido control) .
El rendimiento de decoloración de la disolución de azúcar se evaluó de acuerdo con los siguientes criterios. A: más del 50 %
B: 40 % o más, 50 % o menos
C: 30 % o más, menos del 40 %
D: 20 % o más, menos del 30 %
E: menos del 20 %
<Medición del rendimiento de decoloración de la salsa de soja>
La salsa de soja ("salsa de soja entera especialmente seleccionada" fabricada por Kikkoman Corporation) se diluyó aproximadamente 10 veces con agua desionizada para ajustar la absorbancia a una longitud de onda de 550 nm a 0,47 a 0,55, y el líquido obtenido se utilizó como líquido de prueba de salsa de soja. La viscosidad del líquido de prueba de salsa de soja a una temperatura durante un tratamiento en fase líquida (25 °C) fue de 2 mPa^s. Para la medición de la absorbancia se utilizó una celda de cuarzo (longitud de trayectoria de luz de 10 mm) y se utilizó el espectrofotómetro de luz ultravioleta-visible ("UV-1800" fabricado por Shimadzu Corporation). Se utilizó agua desionizada para la corrección del punto cero cuando se midieron los valores de absorbancia.
El carbón activado en polvo que se iba a medir se secó a 115 ± 5 °C durante 3 horas y se dejó enfriar en un desecador. Después de enfriar, se pesaron 0,20 g del carbón activado en polvo y se colocaron en un matraz cónico de 100 mL con tapón.
A este matraz se le añadieron 40 mL del líquido de prueba de salsa de soja, se agitó a una amplitud de agitación de 160 veces/minuto durante 15 minutos en un baño de agua a 25 ± 1 °C, se filtró con un papel de filtro 5C, se descartaron los primeros 15 mL del filtrado y el filtrado posterior se filtró nuevamente para utilizar el filtrado obtenido como solución de muestra. Además, el procedimiento anterior se realizó sin ningún carbón activado en polvo y el filtrado obtenido se utilizó como líquido control. Se midió la absorbancia a una longitud de onda de 550 nm de cada líquido y se calculó el rendimiento de decoloración de la salsa de soja mediante el uso de la siguiente fórmula. Se utilizó agua desionizada para la corrección del punto cero cuando se midieron los valores de absorbancia.
[Fórmula matemática 3]
Rendimiento de decoloración de la salsa de soja [%]
' (absorbancia a 550 nm del líquido muestra) ^
. (absorbancia a 550 nm del líquido blank)
El rendimiento de decoloración de la salsa de soja se evaluó de acuerdo con los siguientes criterios.
A: más del 90 %
B: 80 % o más, 90 % o menos
C: 65 % o más, menos del 80 %
D: 55 % o más, menos del 65 %
E: menos del 55 %
Como se muestra en la Tabla 1, en los casos en que se utilizó el carbón activado obtenido en los Ejemplos 1 a 5, se exhibieron rendimientos altos de decoloración con respecto al disolución de azúcar y la salsa de soja. Por el contrario, en los casos en los que se utilizó el carbón activado obtenido en los ejemplos comparativos 1, 3 y 4, el carbón activado tuvo rendimientos de decoloración de la disolución de azúcar que no causaron prácticamente ningún problema, pero los rendimientos de decoloración de la salsa de soja fueron extremadamente inferiores a los de los ejemplos que fueron insuficientes. Además, en un caso en el que se utilizó el carbón activado obtenido en el ejemplo comparativo 2, el rendimiento de decoloración de la disolución de azúcar y el rendimiento de decoloración de la salsa de soja fueron extremadamente inferiores a los de los ejemplos. Cuando se comparan el carbón activado obtenido en el ejemplo comparativo 2 y el carbón activado obtenido en el ejemplo 3, que se obtuvieron de la misma manera excepto por sus rendimientos de activación, se muestra que el carbón activado obtenido en el ejemplo 3 tuvo un rendimiento de decoloración de disolución de azúcar y un rendimiento de decoloración de salsa de soja mejor (superior) que los del carbón activado obtenido en el ejemplo comparativo 2.
El carbón activado de la presente invención es útil para aplicaciones de tratamiento en fase líquida, ya que tiene excelentes rendimientos de decoloración. Además, se puede utilizar preferentemente como carbón activado para tratar varias fases líquidas, ya que exhibe mejores (más altos) rendimientos de decoloración en una fase líquida que tiene una viscosidad relativamente alta, tal como la disolución de azúcar, así como una fase líquida que tiene una viscosidad baja, tal como la salsa de soja. Además, el carbón activado de la presente invención se puede producir mediante el método simple de cambiar un equilibrio de cantidades de los dos elementos metálicos y realizar la activación en el proceso de producción, lo cual es industrialmente útil.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Carbón activado, en donde el carbón activado tiene un volumen de poro, que se calcula midiendo una isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K y realizando el análisis del método MP como se describe en la descripción, de 0,58 mL/g o menos, y un volumen de poro en un diámetro de poro de 10 a 10000 nm medido mediante el uso de un dispositivo de medición de volumen de poro por el método de intrusión de mercurio adoptando una presión de mercurio de 0,69 kPa a 420580,19 kPa de 0,35 mL/g o más.
2. El carbón activado según la reivindicación 1, en el que una relación de un volumen de poro con un diámetro de poro de 10 a 50 nm del carbón activado es del 28 % o más en el volumen de poro con un diámetro de poro de 10 a 10000 nm medido por el método de intrusión de mercurio.
3. El carbón activado según la reivindicación 1 o 2, en el que una relación de un volumen de poro con un diámetro de poro de 1000 a 10000 nm del carbón activado es del 19 % o menos en el volumen de poro con un diámetro de poro de 10 a 10000 nm medido por el método de intrusión de mercurio.
4. El carbón activado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una relación de un volumen de poro a un diámetro de poro de 10 a 30 nm del carbón activado es del 30 % o más en un volumen de poro a un diámetro de poro de 2 a 30 nm calculado midiendo una isoterma de adsorción de nitrógeno a 77 K y realizando el análisis del método CI.
5. El carbón activado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que una materia prima de dicho carbón activado es carbón activado derivado de un carbón.
6. El carbón activado según la reivindicación 5, en el que el carbón es uno o más seleccionados del grupo que consiste en carbón bituminoso, lignito, carbón pardo, semiantracita y antracita.
7. Uso del carbón activado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en un tratamiento en fase líquida.
8. Un método para producir el carbón activado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende: un paso de ajuste del contenido de elemento potasio del carbón activado como materia prima a 0,5 % en masa o menos,
un paso de ajuste del contenido de elemento calcio del carbón activado como materia prima entre el 0,4 y el 4 % en masa, y
un paso de activación del carbón activado como materia prima después de los pasos de ajuste, en donde el contenido de elementos metálicos se mide como se describe en la descripción.
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