JP2002519280A - 都市の廃棄物から活性炭を製造する方法 - Google Patents

都市の廃棄物から活性炭を製造する方法

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JP2002519280A
JP2002519280A JP2000556992A JP2000556992A JP2002519280A JP 2002519280 A JP2002519280 A JP 2002519280A JP 2000556992 A JP2000556992 A JP 2000556992A JP 2000556992 A JP2000556992 A JP 2000556992A JP 2002519280 A JP2002519280 A JP 2002519280A
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バーマン，ヤコブ
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カツ，ラウル
バーマン，ヤコブ
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Abstract

(57)【要約】 都市廃棄物から活性炭を製造するための方法。廃棄物はまず貯蔵して異物を除去し、廃棄物粒子のサイズを小さくする。廃棄物を嫌気的条件下で100℃から150℃の範囲の温度で乾燥し、約140℃〜400℃の温度で部分的熱分解を行う。得られた産物を顆粒状とし、その顆粒を嫌気的条件下で約120℃〜500℃の温度で炭化する。炭化した顆粒を蒸気および燃焼ガスの存在下で750℃〜900℃で活性化する。最後に、活性化した顆粒をHCl水溶液で洗浄することによって精製し、次いで活性炭を乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は都市廃棄物から活性炭を製造するための改良された方法およびその方
法によって製造された活性炭に関する。
【０００２】発明の背景 日々生ずる都市の廃棄物の量が増加しているので、従来からの廃棄物処理法で
ある埋め立ておよび焼却に対して、改良された解決法を見出す必要性が生まれた
。
【０００３】 改良された解決法として現在のところ大規模に応用されているのは、廃棄物中
の特定の構成物、例えば金属、ガラス、およびプラスチックなどの再利用のため
のリサイクルである。しかしこの種のリサイクルでは、廃棄物中の主たる構成物
、すなわち、植物を起源とする廃棄物(廃木、果物、野菜、食品、草木など)およ
び紙製品廃棄物でありそれらはプラスチック廃棄物とともに都市の廃棄物の有機
物画分をなしているものであるが、それに対する解決法は提供し得ない。都市廃
棄物の有機物画分リサイクルのための効果的解決法は、有機廃棄物を経済的に価
値のある産物に転換する転換工程においてその画分を原料として用いることであ
る。そのような工程は、有機廃棄物に熱を加えて、主産物としての炭ならびに熱
分解ガスおよび液体として知られている商業的な価値の低いその他の副産物へと
転換させる熱分解である。
【０００４】 米国特許第4,077,847号は都市廃棄物を分別し、廃棄物の有機画分から炭およ
び熱分解油を瞬間熱分解によって産生させる固体廃棄物処理システムを開示して
いる。EP69,159号では炭および熱分解産物を産生する有機廃棄物の熱分解方法に
ついて開示しており、それらの産物は熱分解工程中での使用のためにリサイクル
される。熱分解工程で産生される炭は活性炭を製造するための原料として用いる
ことができる。しかし、上述の方法で製造した炭は灰分含量が高いのでそのよう
な炭から製造した活性炭は軟らかでもろいという特徴があり、品質が悪い。
【０００５】 活性炭の品質を決定する特性としては、灰分含量、孔容積、および硬度が挙げ
られる。硬質で灰分の比率が低く、孔容積の大きい活性炭が高品質であるとされ
ている。熱分解によって製造される炭の灰分含量は炭から製造される活性炭の品
質に直接的な影響を及ぼす。灰分が10%〜20%の炭が優れた品質の炭であるとされ
ている。この炭から製造された活性炭も最上級の品質である。
【０００６】 都市廃棄物の改良された熱分解方法を提供することが本発明の1つの目的であ
る。 さらに、都市廃棄物から低灰分含量の炭を製造するための改良された方法を提
供することも本発明の目的である。 さらに、活性炭の製造のための改良された方法を提供することも本発明の目的
である。 さらにまた、都市廃棄物から低灰分含量の顆粒状活性炭を製造するための改良
された方法を提供することも本発明の目的である。 さらにまた、都市廃棄物から高品質の顆粒状活性炭を製造するための改良され
た方法を提供することも本発明の目的である。 本発明のその他の目的については説明が進むにつれて明らかとなろう。
【０００７】本発明の要旨 本発明によると、都市廃棄物の有機物画分は改良された熱分解工程によって活
性炭に転換される。産生された活性炭は灰分含量が低く、細孔容積が大きく硬度
が高い。従って本発明の活性炭は優れた特性を有している。
【０００８】 1態様においては、本発明は都市廃棄物から活性炭を製造するための方法を示
そうとするものであり、その方法は下記の工程を含む： a) 廃棄物を分別して異物を除去し； b) 廃棄物粒子のサイズを小さくし； c) 嫌気的条件下で温度を約100℃〜150℃として廃棄物を乾燥し； d) 工程(c)の廃棄物を約140℃以上の温度で熱分解し； e) 上記の工程(d)で得られた産物を顆粒状とし； f) 上記の工程(e)で得られた顆粒を嫌気的条件下で温度を約110℃以上として
炭化し； g) 上記の工程(f)の炭化顆粒を蒸気および燃焼ガスの存在下で約750℃〜900
℃で活性化し； ならびに h) 上記工程(g)の活性化顆粒を酸性水溶液中で洗うことによって精製し、次
いで粒子の水分含量が4%〜8%の範囲となるようにその活性炭を乾燥する。
【０００９】 特に示さない限りは、本明細書中に記した百分率表示は全て重量百分率であり
、種々の方法での構成成分の比は全て重量比である。 本明細書中で都市廃棄物と呼んでいるものには都市環境中で生み出される種々
のタイプの廃棄物が含まれる。本発明では、都市廃棄物とは家庭からの廃棄物お
よび商業廃棄物は含むが産業廃棄物は含まない廃棄物と定義する。この文脈にお
いて家庭廃棄物とは、食物廃棄物、紙製品および包装、プラスチック製品、木材
、ガラスおよび金属を含む平均的な通常の家庭内で生ずる廃棄物である。商業廃
棄物とは商業界で生ずる廃棄物である。商業廃棄物の多くは食品関係営業店、マ
ーケット、食品雑貨店(グローサリーストア)などによって生ずるものである。
【００１０】 「異物」とは、金属およびガラスなどの、本発明の方法を妨害する可能性のあ
る熱分解し得ない材料を指す。 本発明の上述の、およびその他の特徴と利点は、本発明の好ましい実施形態に
ついての下記の例証的および非限定的詳細説明を通じ、付属の図面を参照するこ
とによって、よりよく理解されることとなろう。
【００１１】発明の詳細な説明 本発明の好ましい実施形態による1つの方法について一般的な用語で説明する
が、本明細書に記載した種々の条件は説明のためのみに提示したものであり、限
定することを意図したものではないことは理解すべきである。
【００１２】 最初の段階では、異物を除去するために廃棄物を分別する。次いで廃棄物を約
2cm x 2cm x 2cmの粒子の大きさに細断し、約110℃の温度で乾燥する。次いで乾
燥した粒子状廃棄物を熱分解容器に移し、その中での熱分解は2段階の工程で、
温度は好ましくは140℃〜500℃の範囲で行うが、初回の熱分解は約160℃で起こ
り、第2段階では温度は390℃に達する。熱分解工程は約2時間を要する。任意で
、重合物質、典型的にはプラスチックおよびゴムであるが、それらを熱分解工程
のうちのいずれか一方の段階の前および/または後に除去する。熱分解で製造し
た炭を破砕して平均粒子サイズが約0.01mm以下のものとする。この熱分解工程で
製造した炭は灰分含量が9%〜20%である。この炭を、炭:水:油の比を約1:0.7:0.1
5として押出機で顆粒化する。その後の炭化は、温度を好ましくは110℃〜600℃
の範囲で行う。次いで顆粒化炭を嫌気的条件下で約180℃で炭化する。その後の
活性化は蒸気および燃焼ガスの存在下で約790℃で行う。この段階で用いる燃焼
ガスは乾燥工程からのガスと混合する。
【００１３】 活性炭の最終精製は酸性水溶液、好ましくは5%〜20%のHCl溶液で灰分含量が2%
〜5%となるまで洗い、次いで水抽出液のpHが3.5〜5となるまで水で洗うことによ
って行う。洗浄済みの活性炭は最終的に約100℃で乾燥して最終の水分含量を4%
〜8%の範囲とする。
【００１４】 本発明の方法で得られた活性炭は、Kuleshkin, D.A.およびMichaelova, C.C.,
"Activated Carbon", Leningrad Chem., 1972に従って測定した場合に、灰分含
量が2%〜5%、平均細孔容積が0.95〜1.2mL/gであり、Russian standard GOST 161
88-70の方法に従って測定した場合に85〜95の範囲の硬度を有する。
【００１５】発明の好ましい実施形態の詳細な説明 下記の実施例は、本発明の好ましい実施形態を、その方法のブロックダイアグ
ラムである図1を参照しつつ説明するものである。下記の実施例は限定するもの
と解釈すべきではなく、当業者であれば該方法に対して多数の自明な改変を行い
うることは理解されるべきである。
【００１６】実施例1 1100kgの都市廃棄物を分別して異物を除去した(図１、工程1)。次いで、残っ
た廃棄物を細断して約2cm x 2cm x 2cmの小片とした(図1、工程2)。次いで、外
部加熱ジャケットを用いて110℃に加熱した回転ドラム中にその細断した廃棄物
を入れ、嫌気的条件下で90分間処理した(図1、工程3)。部分乾燥廃棄物の熱分解
を、初回は約160℃で、次いで約390℃で約2時間行った(図1、工程4)。熱分解産
物である炭の重量は100kgで、それを押出機(型式：LUK 2.5K, WERNER & PFLEIDE
RER, ドイツ製)に、70kgの油および14Lの水と共にロードした(図1、工程5)。平
均粒子径が1.2mmの顆粒状炭184kgが得られた。次いでこの顆粒を、嫌気的条件下
で約180℃で約50〜75分間かけて炭化して、110kgの乾燥粒子を得た(図1、工程6)
。活性化は蒸気と燃焼ガスの存在下で約790℃で約80〜110分間行った。燃焼ガス
は初回乾燥段階の間に放出されたガスと混合した(図1、工程7)。加熱工程は全て
同一の回転ドラム中で行った。70kgの活性化粒子が得られた。次いで活性炭顆粒
を10% HCl水溶液で灰分含量が2.1%〜4.5%となるまで洗った(図1、工程8)。次い
でその顆粒を、水抽出液のpHが3.5〜5となるまで水で洗った(図1、工程8)。最後
に活性炭を粒子の水分含量が4%〜8%となるまで約100℃で乾燥した(図1、工程9)
。下記の特性を有する活性炭55kgが産生された。
【００１７】
【表１】 本発明の好ましい実施形態および実施例についての上述の説明の全ては、説明
の目的で提示したものであり、本発明をどのような点においても限定することを
意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この図は都市廃棄物から活性炭を製造する方法のブロックダイアグラムである
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4D004 AA03 AA04 AA07 AA12 AA46 BA10 CA04 CA07 CA14 CA24 CA26 CA40 CA42 CC01 CC03 CC12 CC15 DA03 DA06 DA09 DA10 DA20 4G046 HA09 HC09 HC14 HC26 4H012 HA01

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 都市廃棄物から活性炭を製造するための方法であって： a) 該廃棄物を分別して異物を除去し； b) 該廃棄物粒子のサイズを小さくし； c) 嫌気的条件下、約100℃〜150℃の間の温度で該廃棄物を乾燥し； d) 工程(c)の廃棄物を約140℃以上の温度で熱分解し； e) 上記の工程(d)で得られた産物を顆粒状とし； f) 上記の工程(e)で得られた顆粒を嫌気的条件下で温度を約110℃以上にし
    て炭化し； g) 上記の工程(f)の炭化顆粒を、蒸気および燃焼ガスの存在下で750℃〜900
    ℃で活性化し； および、 h) 上記工程(g)の活性化顆粒を酸性水溶液中で洗浄することによって精製し
    、次いでその活性炭を乾燥する、 ことを含む、前記方法。
  2. 【請求項２】 該廃棄物が約110℃の温度で乾燥される、請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 熱分解が2つの段階からなる工程であり、その第１熱分解が
    約160℃で起こり、第２段階では約2時間、温度が390℃にまで達する、請求項１
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 熱分解において産出される炭が約0.01mm以下の平均粒子サイ
    ズとなるまで破砕される、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 熱分解工程で産出される炭の灰分含量が9%〜20%の範囲内で
    ある、請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 顆粒化が押出機中で炭:水:油の比が約1:0.7:0.15で行われる
    、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 炭化が約180℃で嫌気的条件下で行われる、請求項１記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 活性化が蒸気および燃焼ガスの存在下で約790℃で約80〜100
    分間行われる、請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 燃焼ガスが乾燥工程からのガスと混合される、請求項８記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 工程(f)の活性炭が、粒子の水分含量が4%〜8%の範囲とな
    るまで乾燥される、請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 洗浄用の酸性水溶液が5%〜20%のHCl水溶液である、請求項
    １記載の方法。
  12. 【請求項１２】 洗浄された活性炭が約100℃で乾燥される、請求項１記載
    の方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜12のいずれか1つに記載の方法によって得られ
    る活性炭。
  14. 【請求項１４】 灰分含量が5%以下で、平均細孔容積が0.95〜1.2mL/gの範
    囲にあり、硬度が85〜95の範囲にある、請求項１３記載の活性炭。
  15. 【請求項１５】 熱分解が140℃〜500℃の温度範囲で行われる、請求項１記
    載の方法。
  16. 【請求項１６】 炭化が110℃〜600℃の温度範囲で行われる、請求項１記載
    の方法。
  17. 【請求項１７】 重合物質が乾燥工程後に除去される、請求項１記載の方法
    。
  18. 【請求項１８】 重合物質が熱分解工程の第1および/または第2段階後に除
    去される、請求項３記載の方法。
  19. 【請求項１９】 本質的に記載および説明したとおりの、ならびに実施例を
    特に参照して示されるとおりの、活性炭を製造するための方法。
JP2000556992A 1998-06-29 1999-06-28 都市の廃棄物から活性炭を製造する方法 Pending JP2002519280A (ja)

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