JP2002211912A - 活性炭の改質方法、改質された活性炭及びそれを用いた吸着材 - Google Patents

活性炭の改質方法、改質された活性炭及びそれを用いた吸着材

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JP2002211912A
JP2002211912A JP2001002866A JP2001002866A JP2002211912A JP 2002211912 A JP2002211912 A JP 2002211912A JP 2001002866 A JP2001002866 A JP 2001002866A JP 2001002866 A JP2001002866 A JP 2001002866A JP 2002211912 A JP2002211912 A JP 2002211912A
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activated carbon
hydroxide
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reforming
modifying
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Yasushi Nemoto
泰 根本
Hisashi Mori
久 森
Tadashi Kuwabara
正 桑原
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Bridgestone Corp
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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性炭に分子サイズの大きな芳香族アミン化
合物を添着することなく安定してアルデヒド類及び炭化
水素等を吸着することができるようにするための活性炭
の改質方法、改質された活性炭及びそれを用いた吸着材
を提供する。 【解決手段】 孔径が10〜100オングストロームで
あって、その微細孔の容積が0.2〜1.5cc/gで
ある活性炭を、pHが7以上の溶媒中で、40〜200
℃の温度で熱処理する活性炭の改質方法、上記の改質方
法によって改質された活性炭及びこのように改質された
活性炭を使用した吸着材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子サイズの大き
な芳香族アミン化合物を添着することなく、安定した吸
着性能を得るための活性炭の改質方法、改質された活性
炭及びそれを用いた吸着材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】活性炭を吸着材として利用した脱臭フィ
ルターは、空気清浄器等に搭載されて広く利用されてい
る。ここで、活性炭自体の吸着性能は、吸着しようとす
る物質の分子サイズ、分子構造、官能基種類、立体因
子。凝固点、沸点等の性質によって様々であり、容易に
吸着除去できる物質もあれば吸着除去が困難な化合物も
ある。
【0003】中でも強い臭気物質であるアルデヒド類は
活性炭単体では除去しにくく、これを安定して吸着する
ために従来から様々な検討がなされている。例えば、特
開平5−23588号公報、特開平7−136502号
公報、特開平10−71193号公報、特開平10−9
9418号公報等に開示されているように、芳香族酸ア
ミン化合物を活性炭に添着する技術がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の公開公報が開示する分子サイズの大きな芳香族アミン
化合物を添着する方法でアルデヒド吸着効果を得るため
には、添着量の制御が必要であり、添着量が多過ぎると
活性炭の微細孔の閉塞、吸着サイトの減少、アルデヒド
以外のガス吸着性の低下をきたすという問題がある。一
方、添着量が少な過ぎると十分なアルデヒド吸着効果が
得られない。
【0005】そこで本発明は、分子サイズの大きな芳香
族アミン化合物を添着することなく安定してアルデヒド
類及び炭化水素等を吸着することができるようにするた
めの活性炭の改質方法、改質された活性炭及びそれを用
いた吸着材を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するためになされたものであって、その要旨は、第
1に、孔径が10〜100オングストロームであって、
その微細孔の容積が0.2〜1.5cc/gである活性
炭を、pHが7以上の溶媒中で、40〜200℃の温度
で熱処理する活性炭の改質方法に係るものである。
【0007】そして好ましくは、改質溶媒がアルカリ金
属化合物、アルカリ土類金属化合物及びアミン化合物か
らなる群の少なくとも一つを含む水溶液であり、より好
ましくは、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化セシウム、水酸化カルシウム、水酸化
マグネシウム、アンモニア、ピリジン、アルコキシアミ
ン、アルキルアミンからなる群の少なくとも一つを含む
水溶液である活性炭の改質方法に係るものである。
【0008】なお、改質溶媒が水酸化リチウム、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸
化マグネシウム及び水酸化アンモニウムからなる群の少
なくとも一つを含む水溶液である場合、その濃度は0.
01〜10規定又は0.01〜10規定相当量であるこ
とが好ましい。
【0009】また、熱処理の温度は100〜150℃の
範囲であることが好ましく、熱処理後に水洗浄を行い、
アルカリ触媒を除去することが好ましい。
【0010】本発明の要旨の第2は、上記の改質方法に
よって改質された活性炭に係るものであり、要旨の第3
は、このように改質された活性炭を使用した吸着材に係
るものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の改質方法に使用する活性
炭は、孔径が10〜100オングストロームであって、
その微細孔の容積が0.2〜1.5cc/gのものであ
る。孔径が10オングストローム未満であったり、微細
孔の容積が0.2cc/g未満であると、たとえ改質し
ても吸着材として十分な性能を発揮できないからであ
り、孔径が100オングストロームを越えたり、微細孔
の容積が1.5cc/gを越えても、もはや吸着性能の
向上が見込めないからである。
【0012】なお、活性炭の原料は、椰子殻等の天然物
や石油ピッチ等の有機化合物のいずれでもよいが、吸着
性の面で天然物由来の活性炭が好ましい。また、活性炭
粒子の形状としては、球状、破砕状、繊維状等のいかな
る形状でも使用でき、粒子径もいかなるメッシュサイズ
でもよく、繊維径や目付もいかなるものも使用可能であ
る。
【0013】次に、本発明に使用する活性炭の改質溶媒
は、特徴的に、pHが7以上でなければならない。pH
7未満であると、溶媒中で熱処理しても吸着性能が向上
しないからである。ここで、pHが7以上の溶媒は特に
限定されず、活性炭を水系溶媒中に投入した際に活性炭
中に含有される灰化成分によってpHが7以上になれ
ば、そのまま熱処理することも可能である。
【0014】但し、改質効果がより高く得られるのは、
アルカリ触媒となる化合物を添加した水溶液を用いた場
合である。アルカリ触媒となる化合物としては、特に限
定されないが、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属
化合物及びアミン化合物が例示でき、中でも水酸化リチ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシ
ウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、アンモ
ニア、ピリジン、アルコキシアミン、アルキルアミン等
を使用した場合に改質効果がより顕著に得られるので好
ましい。
【0015】また、アルカリ触媒の添加量としては、例
えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム又は水酸
化アンモニウムを使用した場合、これらの0.01〜1
0規定又は0.01〜10規定相当量であることが好ま
しい。この範囲を外れると十分な改質効果が得られない
からである。
【0016】一方、熱処理の温度は、40〜200℃で
なければならない。この範囲を外れると吸着性能が向上
しないからであり、熱処理温度の規定が本発明のもう一
つの特徴である。なお、処理時間の短縮やより高い吸着
性能の向上効果を得るためには、100〜150℃の範
囲とすることが好ましい。
【0017】ここで、熱処理の際には還流装置によって
溶媒中の揮発成分を還流させてもよく、また、揮発成分
を逐次添加することや、耐圧容器等を使用して完全密閉
空間とし内部を加圧状態として揮発成分の蒸散を防止す
ることも可能である。即ち、有機化学分野でアミノ基の
保護のために結合させたアセチル基を外す操作や、生化
学分野等でタンパク質を加水分解する操作であって、か
つ、酸性触媒ではなくアルカリ性触媒で使用できる機器
であれば本発明の実施に転用が可能である。
【0018】また、本発明における溶媒中で熱処理する
ことには、活性炭を溶媒に浸漬することだけでなく、実
質的に浸漬せずに湿潤状態で加熱処理を行うことも含
む。
【0019】なお、本発明ではアルカリ触媒が活性炭中
に残留することかあるが、目的とするレベル以下まで吸
着性が低下することがなければそのまま使用することも
可能である。但し、吸着性を高いレベルで維持するた
め、熱処理後に水洗浄を行い、アルカリ触媒を除去して
おくことが好ましい。
【0020】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施の形態の具体例
を説明する。活性炭の改質のために、2.0規定水酸化
ナトリウム水溶液80mL中に60メッシュサイズ椰子
柄由来活性炭3.0gを投入した。その後、耐圧耐熱性
の滅菌ビン中へ移し、高圧蒸気滅菌器を使用して120
℃の下、60分間熱処理した。ろ過回収後に活性炭を約
1.0Lの精製水で10回洗浄し、110℃で2時間乾
燥させて本発明の活性炭を得た。
【0021】得られた活性炭1.0gを14φのガラス
管中に充填し、ここにガス洗浄瓶を使用したバブリング
法により、空気をキャリアーとして60ppmアセトア
ルデヒドガスを毎分1Lの風量で通気し、活性炭の前後
でアセトアルデヒド濃度を測定した。なお、アセトアル
デヒド除去率(%)は、(ブランク濃度−測定濃度)/
ブランク濃度×100で求め、アセトアルデヒド吸着性
を評価した。同様に、50ppmトルエンでも評価を行
った(ガス発生法は、ガステック社のガス発生器PD−
1Bによる)。また、未処理の活性炭でも同様に、アセ
トアルデヒド除去率及びトルエン除去率を求めた。
【0022】本発明の方法により改質された活性炭と、
未処理の活性炭とを比較した結果を図1及び図2に示
す。アセトアルデヒド除去率は、図1の通り、本発明の
活性炭が60分以上の通気まで除去率100%を維持し
ていたのに対し、未処理の活性炭は10分過ぎから除去
率が低下した。また、トルエン除去率は、図2の通り、
本発明の活性炭が500分以上通気しても除去率100
%であるのに対し、未処理の活性炭は400分頃から除
去率が低下し、500分では除去率0%になってしまっ
た。このように、本発明の方法により活性炭を改質する
ことで、アセトアルデヒド吸着性及びトルエン吸着性が
顕著に改善されることが確認できた。
【0023】次に、本発明に使用する改質溶媒のpH
値、及び、熱処理温度の根拠を明らかにするために比較
例1〜3を用意した。即ち、溶媒又は熱処理温度を本発
明の範囲外に変更した以外は、実施例に記載した方法に
準拠して椰子柄由来20メッシュサイズ活性炭を処理し
た。比較例1〜3の溶媒と熱処理温度を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】比較例1〜3を使用し、実施例と同様の方
法でアセトアルデヒド除去性能を評価した。図3に示す
通り、熱処理温度が低い比較例1のアセトアルデヒド除
去率は、未処理の活性炭と同程度でしかなかった。ま
た、改質溶媒が範囲外の比較例2及び比較例3のアセト
アルデヒド除去率も、未処理の活性炭と同程度でしかな
かった。
【0026】
【発明の効果】本発明の活性炭の改質方法は、特徴的
に、所定の活性炭をpHが7以上の溶媒中で40〜20
0℃の温度で熱処理するものであるので、分子サイズの
大きな芳香族アミン化合物を添着することなく、安定し
てアルデヒド類及び炭化水素等を吸着することができる
活性炭を得ることできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の方法によって改質された活性
炭のアセトアルデヒド除去率を示す図である。
【図2】図2は、本発明の方法によって改質された活性
炭のトルエン除去率を示す図である。
【図3】図3は、比較例のアセトアルデヒド除去率を示
す図である。
フロントページの続き Fターム(参考) 4C080 AA05 BB02 CC02 HH05 JJ04 KK08 MM05 4G046 HA01 HA07 HC03 HC06 HC14 4G066 AA05C AA13B AA16B AA17B AA52B AB12B AB13B BA09 BA16 BA23 BA25 CA51 CA52 DA03 FA03 FA20 FA21 FA34 FA35 FA36 FA37

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 孔径が10〜100オングストロームで
    あって、その微細孔の容積が0.2〜1.5cc/gで
    ある活性炭を、pHが7以上の溶媒中で、40〜200
    ℃の温度で熱処理することを特徴とする活性炭の改質方
    法。
  2. 【請求項2】 改質溶媒が、アルカリ金属化合物、アル
    カリ土類金属化合物及びアミン化合物からなる群の少な
    くとも一つを含む水溶液であることを特徴とする請求項
    1に記載の活性炭の改質方法。
  3. 【請求項3】 改質溶媒が、水酸化リチウム、水酸化ナ
    トリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化カ
    ルシウム、水酸化マグネシウム、アンモニア、ピリジ
    ン、アルコキシアミン、アルキルアミンからなる群の少
    なくとも一つを含む水溶液であることを特徴とする請求
    項2に記載の活性炭の改質方法。
  4. 【請求項4】 水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水
    酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム
    及び水酸化アンモニウムからなる群の少なくとも一つを
    含む水溶液の濃度が、0.01〜10規定又は0.01
    〜10規定相当量であることを特徴とする請求項3に記
    載の活性炭の改質方法。
  5. 【請求項5】 熱処理の温度が、100〜150℃の範
    囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項
    に記載の活性炭の改質方法。
  6. 【請求項6】 熱処理後に水洗浄を行い、アルカリ触媒
    を除去することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1
    項に記載の活性炭の改貿方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の方
    法により改質されていることを特徴とする活性炭。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の活性炭を使用している
    ことを特徴とする吸着材。
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