JP2002020110A

JP2002020110A - 竹活性炭

Info

Publication number: JP2002020110A
Application number: JP2000194433A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Murakami; 光正村上
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】形状の大きい竹炭を用いて、表面積が大で、
かつ吸着性能にすぐれた竹活性炭を提供する。【解決手段】焼成して得た竹炭を、その形状を保持し
たまま７００〜９５０℃でガス賦活を行って、竹炭の表
面に多数のひび割れ４を形成させ、この多数のひび割れ
４と竹炭内部の微孔１を連通するようにした１０〜２０
０ｍｍ長さの竹活性炭Ｂを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水もしくはガス
の浄化に用いる吸着材に関し、さらに詳しくは、家庭、
病院、公共施設などに良好な水を供給し、あるいはそれ
ら内部の空間の空気浄化を行うために用いる吸着材とし
て有用な竹活性炭に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、活性炭としては、主として木炭を
活性化したものを粒状または粉状にして用いられてい
る。これは、微小な形状にするほど活性炭の表面積が大
きくなり、結果として吸着性能が向上するためである。
例えば、同じ幾何形状の場合、その径に反比例して表面
積は大きくなる。活性炭の場合、吸着物質が表面から細
孔を通って内部まで到達するのに時間がかかる。水の場
合は、表面近くの部分のみが吸着にあずかると考えられ
ている。しかして、活性炭は、粉状または粒状として利
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉状ま
たは粒状など形状が小さな活性炭を使用するときには、
これらの形状の活性炭を容器（例えば、ネット）に入れ
るか、あらかじめ分散してから濾過しなければならない
という制約があった。

【０００４】ネットに粒状活性炭を入れて使用する場合
には、必ずしも１００％その性能が発揮できるとは限ら
ない。活性炭粒が小さくなるほどネット内部の活性炭に
水やガスを接触させることが難しくなる。そのため、塔
のなかに活性炭粒を詰めて強制的に水やガスを流すこと
が必要になる。水を流す場合、その水の中に懸濁物質や
有機物が含まれていると、細菌を繁殖させ、これによっ
て目詰まりを引き起こす場合がある。

【０００５】一方、木炭は形状が大きいため、利用する
のは簡単である。即ち、飲み水を浄化するには、木炭を
そのまま水に入れるなどの簡単な方法で利用されてい
る。部屋の空気の浄化には、木炭をバットに入れておく
という簡便な方法で利用されている。しかしながら、そ
の表面積が小さいことと、表面活性が低いために吸着性
能が悪いという問題がある。

【０００６】上記したように、吸着材として使用しやす
いのは形状の大きな木炭そのものであり、吸着性能が高
いのは活性炭である。そこで、形状が大きくて、しかも
吸着性能が高いという活性炭であれば、その使用頻度は
非常に高いものと考えられる。このような観点から、こ
の発明は活性炭の素材として平たい構造の竹に注目し、
鋭意検討した結果、形状が大きくて、しかも吸着性能が
高い竹活性炭を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、焼成して得られた竹炭をその形状を保持したまま７
００〜９５０℃でガス賦活を行って、上記竹炭の表面に
０．１〜１０ｍｍ幅の多数のひび割れを生じさせてなる
長さが約１０〜２００ｍｍの竹活性炭を特徴とし、請求
項２に記載の発明は、上記請求項１の発明において、上
記賦活に使用するガスが水蒸気であることを特徴とす
る。

【０００８】形状が大きくて、しかも吸着性能が高いと
いう活性炭を得るに際し、上記したように、形状が大き
いということは表面積の減少につながるのである。そこ
で、この発明では活性炭素材として、平たい構造である
竹炭に注目した。竹は縦方向に多くの大きな孔が空いて
いるため、木炭より吸着面積が大きいと考えられてい
る。しかしながら、竹の表面は内外とも緻密な組織であ
る。従って、このような竹を炭化しても表面には切り口
以外大きな孔はない。このため、竹炭をそのまま活性炭
化しても同様に制限がある。

【０００９】そこで、この発明においては、竹炭の表面
にひび割れを形成させることによって、このひび割れと
竹炭内部の孔とを連通させるようにした。このようにす
るならば、竹炭が平板であることによる表面積の増大以
上に、内部の吸着面積を大幅に増加させることができ、
吸着材としてすぐれた吸着性能を有する竹活性炭を得る
ことができるのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】炭のひび割れは、炭化後さらにガ
スによって表面を分解するときに見られる。消し炭は、
そのような割れ目の多い構造になっており、木炭を半分
燃焼させるとひび割れが見られることがある。空気は活
性炭を作るときの賦活ガスの一種であるから、これを用
いると、ひび割れと同時に賦活させることができる（こ
こで賦活とは水蒸気または空気を用いて高温化処理する
ことをいう）。しかしながら、空気だけでは燃焼のため
収率が落ちることに留意しなければならない。収率よく
割れ目を作って吸着面積を広くし、活性が高くなる賦活
方法として、水蒸気あるいは水蒸気と空気を用いて賦活
させる。

【００１１】ガスを用いた賦活では水蒸気による場合
が、収率を考慮したとき最も活性を高めるとされてい
る。この発明では、焼成した竹炭の活性化とひび割れが
同時に行われる賦活温度として、７００〜９５０℃（好
ましくは８００〜９００℃）が適当である。そしてこの
賦活温度は、他の活性炭製造、例えば木炭の水蒸気賦活
における１０００〜１２００℃の標準的賦活温度に比べ
て低いことが特徴である。

【００１２】このように賦活温度が標準的温度条件に比
べて低いのは、温度が９５０℃以上になると、竹炭表面
のひび割れが発生しにくくなる。一般に、賦活温度が高
いほど炭は焼結され堅くなる。しかし、竹活性炭の場合
には、これが欠点となるのである。即ち、焼結は割れ目
をふさぐ作用がある。確かに、表面は反応により微細部
分が除去され、繊維が筋状に浮き上がるようになり活性
化されるが、形状が大きい場合の表面積を増加させるに
は問題がある。また、この発明で賦活温度が７００℃を
下回ると賦活そのものが進まない。

【００１３】なお、上記した賦活温度による賦活時間
は、通常の粒状活性炭の賦活条件より長いことが好まし
い。その時間は賦活炉の構造と条件によって異なるの
で、予め時間を変えて取り出し、表面のひび割れ構造と
賦活活性具合から決定すればよい。

【００１４】竹活性炭は賦活のときに原型のままで行う
ため、賦活が不充分になりやすい。通常の活性炭の場合
には、粒状あるいは粉状にしてから賦活する。このこと
は、竹活性炭が性能的にいくらか劣る原因になる。それ
だけに、表面のひび割れが重要である。上記したよう
に、この発明における賦活時間が通常の粒状活性炭の賦
活条件より長いのは、竹活性炭表面にひび割れを進行さ
せる必要があるからである。通常の粒状活性炭ではその
ような必要はなく、むしろ機械的強度を高めるため、賦
活温度を高くし、時間も長くしすぎないように留意する
のである。

【００１５】この竹活性炭表面に生じさせるひび割れの
幅は、０．１〜１０ｍｍ（好ましくは０．３〜５ｍｍ）
が適当である。これは０．１ｍｍ幅以下では竹活性炭内
部の多孔部分との連通が不充分であり、かつ表面の強度
が低下するためであり、また１０ｍｍ幅以上になると、
表面の吸着量が低下するためである。

【００１６】水蒸気賦活は吸熱反応であるから、別に熱
を供給する必要があり、水蒸気に空気を混ぜて送入する
方法も行われる。

【００１７】竹活性炭の形状は竹炭の大きさにより制約
を受ける。竹炭が１ｍを越える場合もあるが、そのまま
活性炭化した後カットすることができる。また、予め所
定の大きさにカットしたものを活性炭化することもでき
る。

【００１８】その竹活性炭の大きさは１０ｍｍより大き
いことが望ましい。これより小さいと粒状活性炭として
の使い方になる。その場合は、さらに小粒子化すること
で能力を上げることが考えられるが、本発明とは区別さ
れる。

【００１９】竹活性炭の最大外径は、実用的な制約と処
理するガスや水との接触のしやすさからの制約を受け
る。実用的には処理装置が大きい場合、外径は大きくて
もよい。しかし、２００ｍｍを越える大きさになると、
均一充填が困難となり、部分的に処理できていないとこ
ろが発生しやすくなる。特に水などを流して処理する場
合、偏流や短絡流が発生してはならないので、均一充填
に留意する必要がある。結局、１０〜２００ｍｍの大き
さが最も適当な大きさである。

【００２０】

【実施例】以下、この発明を実施例によって詳細に説明
する。なお、この発明はこれらの実施例によって何ら限
定されるものではない。

【００２１】実施例１図１はこの発明で竹活性炭を得るに用いる焼成された竹
炭Ａの部分断面図であり、１は竹炭の内部に長さ方向に
有する多数の微孔、２は竹炭の表面側、３は内面側を示
している。マッフル炉を用いて、多数の微孔１を有する
図１のような形状の竹炭１５ｇ当り、窒素５リットル／
分、水蒸気０．４１ｇ／分を通じて賦活活性化を行っ
た。賦活条件は、賦活温度７００℃、８００℃、９００
℃、１０００℃の各温度で１、２、３時間行った。な
お、８００℃で賦活して得た竹活性炭Ｂの表面状態は図
２のようであり、４は賦活により表面に生じた微細なひ
び割れである。また、図３は１０００℃で賦活して得た
竹活性炭Ｃの表面状態を示し、５は表面に生じた繊維束
である。

【００２２】上記で賦活後、それぞれの竹活性炭をブロ
ック状に切りだし、賦活による吸着性能の変化をよう素
吸着性能の測定によってみたところ、図４に示す結果を
得た。この図から、８００℃での賦活が最もすぐれた吸
着性を示していた。また、７００℃、９００℃の賦活温
度でもかなりよい結果が得られたが、この発明の範囲外
である１０００℃の賦活温度ではひび割れが焼結によっ
て埋められたために吸着性能は低い値であった。

【００２３】実施例２上記の実施例１のうち、８００℃で３時間賦活活性化し
た竹活性炭について、市販されている活性炭の中で性能
の高いヤシガラ粒状活性炭および竹炭そのものとのよう
素吸着量の比較テストを行ったところ、図５に示す結果
を得、ヤシガラ粒状活性炭には若干劣るが、竹炭そのも
のよりは遙かに高性能であることが認められた。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の竹活性
炭は、竹炭の形状を保持したまま賦活活性化させて、そ
の表面に多くのひび割れを生じさせて、竹炭内部の多孔
と連通させたことにより、竹炭そのものに比べて数倍の
吸着性能を与えることができた。これにより、竹活性炭
として特に浄水や部屋の空気浄化に簡単に使用すること
ができ、有用な活性炭である。また、この発明により、
竹材の応用、利用範囲が広がり、竹産地の地域産業の振
興にも多大に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】竹炭の部分断面図である。

【図２】８００℃で賦活した竹活性炭の表面状態を示す
図である。

【図３】１０００℃で賦活した竹活性炭の表面状態を示
す図である。

【図４】この発明の竹活性炭の吸着性能を示す線図であ
る。

【図５】この発明の竹活性炭と市販活性炭との吸着性能
を示す線図である。

【符号の説明】

１竹炭内部の微孔２竹炭の表面側３竹炭の内面側４竹活性炭表面に生じた微細なひび割れ５竹活性炭表面に生じた繊維束

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼成して得られた竹炭をその形状を保持
したまま７００〜９５０℃でガス賦活を行って、上記竹
炭の表面に０．１〜１０ｍｍ幅の多数のひび割れを生じ
させてなる長さが約１０〜２００ｍｍの竹活性炭。
【請求項２】上記賦活に使用するガスが水蒸気である
請求項１に記載の竹活性炭。