JP2005263521A - Zeolite combined carbonized material and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゼオライトが複合されてなる炭化物及び活性炭化物、並びにそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to carbides and activated carbides obtained by complexing zeolite, and methods for producing them.
ダイオキシン類のような有害な粒子状物質を含む排ガスや臭気成分を含む有害ガスなどを浄化するために、あるいは調湿によって快適な空間を得るために、従来より様々な吸着剤（吸着材の概念を含む。以下同じ。）が用いられている。このような吸着剤としては、無機質又は有機質の多孔質材料が挙げられ、前者では、セピオライト、ゼオライト、珪藻土などが、後者では、炭、活性炭などがよく知られている。 In order to purify exhaust gas containing harmful particulate matter such as dioxins and harmful gases containing odorous components, or to obtain a comfortable space by humidity control, various adsorbents (adsorbent concept) The same shall apply hereinafter). Examples of such adsorbents include inorganic or organic porous materials. In the former, sepiolite, zeolite, diatomaceous earth and the like are well known, and in the latter, charcoal, activated carbon and the like are well known.
これらの吸着剤の吸着性能は被吸着成分により異なり、例えば親水性で知られるゼオライトやセピオライトは、アンモニア、アセトンなどに対しての吸着性能は優れているが、親水性の低いトルエン、スチレン、アセトアルデヒドなどに対する吸着性能は低い。一方、疎水的な吸着特性を示すことが知られている活性炭は、トルエン、スチレン、アセトアルデヒドなどに対する吸着性能は優れているが、アンモニア、アセトンなどに対しての吸着性能は低い。 The adsorption performance of these adsorbents varies depending on the adsorbed components. For example, zeolite and sepiolite, which are known to be hydrophilic, have excellent adsorption performance for ammonia, acetone, etc., but have low hydrophilicity such as toluene, styrene, and acetaldehyde. The adsorption performance for such is low. On the other hand, activated carbon, which is known to exhibit hydrophobic adsorption characteristics, has excellent adsorption performance for toluene, styrene, acetaldehyde and the like, but has low adsorption performance for ammonia, acetone and the like.
そのため、吸着すべき成分が複数存在する場合には、上記無機質の吸着剤及び有機質の吸着剤を適宜組み合わせて使用することが多い。また、セピオライト、ゼオライト、珪藻土等の無機質と、泥炭、廃糖蜜等の有機質の粉体又は液体とを混合して炭化・賦活して得られる吸着剤も提案されている（特許文献１参照）。 Therefore, when there are a plurality of components to be adsorbed, the inorganic adsorbent and the organic adsorbent are often used in appropriate combination. In addition, an adsorbent obtained by carbonizing and activating by mixing inorganic substances such as sepiolite, zeolite, diatomaceous earth and the like and organic powders or liquids such as peat and molasses has also been proposed (see Patent Document 1).
一方、近年の環境資源問題を鑑みて、廃棄物を原料とする吸着剤、例えば、可燃性粗大ゴミ又は建築廃材等の木質系産業廃棄物の破砕物を原料とした活性炭が提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、吸着すべき成分が複数存在する場合に、無機質の吸着剤及び有機質の吸着剤を組み合わせたり、無機質と有機質の粉体又は液体とを混合したりすることは、作業的に煩雑であるとともに、コストを増大させるという問題があった。 However, when there are a plurality of components to be adsorbed, combining an inorganic adsorbent and an organic adsorbent or mixing inorganic and organic powders or liquids is cumbersome in terms of work. There was a problem of increasing the cost.
また、木質系産業廃棄物を原料とした吸着剤においては、廃棄物を活用することにより原料コストは大幅に低減できるものと考えられるが、アンモニア、アセトンなどの親水性成分を効果的に吸着・除去することができるものではなかった。 In addition, for adsorbents made from wood-based industrial waste, it is thought that the cost of raw materials can be greatly reduced by utilizing waste. It was not something that could be removed.
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、ダイオキシン類等の有害な粒子状物質や、親水性、疎水性等の各種揮発性有機化合物に対して高い吸着性能を示すとともに、調湿機能をも有し、さらには廃棄物を原料とすることもできる炭化物及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and exhibits high adsorption performance for harmful particulate substances such as dioxins and various volatile organic compounds such as hydrophilicity and hydrophobicity, An object of the present invention is to provide a carbide having a humidity control function, and further capable of using waste as a raw material, and a method for producing the same.
上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明者らは、無機質と可燃物とを含有する原料から、ゼオライト複合（活性）炭化物が得られること、そしてそのゼオライト複合（活性）炭化物においては、炭素及びゼオライトの両者によって、種々の成分に対して優れた吸着性能が発揮されることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have obtained a zeolite composite (active) carbide from a raw material containing an inorganic substance and a combustible material, and the zeolite composite (active) carbide. In the present invention, it was found that both carbon and zeolite exhibit excellent adsorption performance for various components, and the present invention has been completed.
すなわち、第１に本発明は、炭素及び灰分を含有する炭化物であって、前記炭化物中における前記炭素の含有量は１質量％以上であり、前記灰分中におけるＳｉＯ２の含有量は１０〜９０質量％、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．１〜２５質量％であり、かつ前記灰分にはゼオライトが含まれていることを特徴とするゼオライト複合炭化物を提供する（請求項１）。なお、本明細書におけるゼオライトは、通常はアルカリアルミノケイ酸塩であることが多いが、必ずしもその形態に限定されるものではない。また、灰分中におけるＳｉＯ２の含有量及びＡｌ２Ｏ３の含有量は、ゼオライト中に含まれるＳｉＯ２分及びＡｌ２Ｏ３分を含むものとする。 That is, first, the present invention is a carbide containing carbon and ash, wherein the carbon content in the carbide is 1% by mass or more, and the SiO 2 content in the ash is 10 to 90. The zeolite composite carbide is characterized in that the mass% and the content of Al 2 O 3 are 0.1 to 25 mass%, and the ash contains zeolite. In addition, although the zeolite in this specification is usually an alkali aluminosilicate in many cases, it is not necessarily limited to the form. Further, the content of SiO 2 and the content of Al 2 O 3 in the ash content include the SiO 2 content and the Al 2 O 3 content included in the zeolite.
第２に本発明は、ゼオライトを構成し得る元素を含む無機質と可燃物とを含有する原料を炭化処理し、得られた炭化物をアルカリ処理して炭化物中にゼオライトを生成することを特徴とするゼオライト複合炭化物の製造方法を提供する（請求項２）。 Secondly, the present invention is characterized in that a raw material containing an inorganic substance containing an element that can constitute zeolite and a combustible material is carbonized, and the resulting carbide is alkali-treated to produce zeolite in the carbide. A method for producing a zeolite composite carbide is provided (claim 2).
上記発明（請求項２）においては、前記炭化処理を、９００℃以下で行うことが好ましい（請求項３）。 In the said invention (invention 2), it is preferable to perform the said carbonization process at 900 degrees C or less (invention 3).
第３に本発明は、炭素及び灰分を含有する活性炭化物であって、前記活性炭化物中における前記炭素の含有量は１質量％以上であり、前記灰分中におけるＳｉＯ２の含有量は１０〜９０質量％、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．１〜２５質量％であり、かつ前記灰分にはゼオライトが含まれていることを特徴とするゼオライト複合活性炭化物を提供する（請求項４）。 Third, the present invention is an activated carbide containing carbon and ash, wherein the content of the carbon in the activated carbide is 1% by mass or more, and the content of SiO 2 in the ash is 10 to 90. The zeolite composite activated carbide is characterized in that the mass% and the content of Al 2 O 3 are 0.1 to 25 mass%, and the ash contains zeolite.
第４に本発明は、ゼオライトを構成し得る元素を含む無機質と可燃物とを含有する原料を炭化処理した後、賦活処理し、得られた活性炭化物をアルカリ処理して活性炭化物中にゼオライトを生成することを特徴とするゼオライト複合活性炭化物の製造方法を提供する（請求項５）。 Fourthly, in the present invention, after carbonizing a raw material containing an inorganic substance containing an element that can constitute zeolite and a combustible material, activation treatment is performed, and the obtained activated carbide is alkali-treated to obtain zeolite in the activated carbide. A method for producing a zeolite composite active carbide characterized in that it is produced is provided.
上記発明（請求項５）においては、前記炭化処理及び賦活処理を、９００℃以下で行うことが好ましい（請求項６）。 In the said invention (invention 5), it is preferable to perform the said carbonization process and activation process at 900 degrees C or less (invention 6).
本発明のゼオライト複合炭化物、特に本発明のゼオライト複合活性炭化物は、ダイオキシン類、窒素酸化物、硫黄酸化物、塩化水素、アンモニア、各種揮発性有機化合物（トルエン、キシレン、アセトン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、エチルベンゼン、スチレン等）などの種々の成分に対して高い吸着性能を示すとともに、優れた調湿機能をも発揮する。すなわち、本発明のゼオライト複合炭化物、特に本発明のゼオライト複合活性炭化物は、不特定な複合的ガス成分（ダイオキシン類、ＮＯＸ、ＳＯＸ、臭気成分など）の浄化に優れており、また、空気中の湿度が高い場合は水蒸気を吸湿し、空気が乾燥している場合は水蒸気を排出することができる。 The zeolite composite carbide of the present invention, particularly the zeolite composite active carbide of the present invention is composed of dioxins, nitrogen oxides, sulfur oxides, hydrogen chloride, ammonia, various volatile organic compounds (toluene, xylene, acetone, acetaldehyde, formaldehyde, ethylbenzene). In addition to exhibiting high adsorption performance for various components such as styrene, etc., it also exhibits an excellent humidity control function. That is, the zeolite composite carbide of the present invention, particularly the zeolite composite active carbide of the present invention is excellent in purification of unspecified composite gas components (dioxins, NO X , SO X , odor components, etc.), and air Water vapor can be absorbed when the humidity is high, and water vapor can be discharged when the air is dry.
さらに、本発明のゼオライト複合炭化物及びゼオライト複合活性炭化物は、廃棄物を原料として使用することもできるため、その場合には原料コストを大幅に低減することができる。 Furthermore, since the zeolite composite carbide and the zeolite composite activated carbide of the present invention can use waste as a raw material, in that case, the raw material cost can be greatly reduced.
以下、本発明の一実施形態に係るゼオライト複合活性炭化物及びその製造方法について説明する。 Hereinafter, a zeolite composite activated carbide and a method for producing the same according to an embodiment of the present invention will be described.
本実施形態に係るゼオライト複合活性炭化物の原料としては、炭化物となり得る可燃物と、ゼオライトを構成し得る元素を含む無機質とを含有するものであることが必要であり、ゼオライトを構成し得る元素を含む無機質としては、ＳｉＯ２等のシリコン化合物及びＡｌ２Ｏ３等のアルミニウム化合物の他、ＣａＯ等のアルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物などが挙げられる。このような原料であれば、バージン原料を使用してもよいし、廃棄物を使用してもよいが、昨今の資源環境問題を鑑みれば、廃棄物を用いるのが好ましい。 As a raw material of the zeolite composite active carbide according to the present embodiment, it is necessary to contain a combustible material that can become a carbide and an inorganic material that includes an element that can constitute the zeolite, and an element that can constitute the zeolite. Examples of the inorganic material include silicon compounds such as SiO 2 and aluminum compounds such as Al 2 O 3 , alkaline earth metal compounds such as CaO, and alkali metal compounds. If it is such a raw material, a virgin raw material may be used or a waste may be used, but it is preferable to use a waste in view of recent resource environmental problems.
可燃性の廃棄物としては、例えば、廃木材、剪定くず、廃プラスチック、廃タイヤなどを使用することができる。また、無機質の廃棄物としては、例えば、各種焼却灰、焼却飛灰、フライアッシュ、建設汚泥、下水汚泥などを使用することができる。なお、都市ゴミ、製紙スラッジ、食品廃棄物などは、可燃物及び無機質の両者を含むため、本製造方法における原料として好適である。 As the combustible waste, for example, waste wood, pruning waste, waste plastic, waste tire, and the like can be used. As the inorganic waste, for example, various incineration ash, incineration fly ash, fly ash, construction sludge, sewage sludge and the like can be used. Municipal waste, paper sludge, food waste, and the like are suitable as raw materials in this production method because they contain both combustible materials and inorganic materials.
本製造方法では、最初に、上記原料に対して炭化処理を行う。処理方式は連続式でもよいし、バッチ式でもよい。また、加熱方法は外熱式、内熱式のいずれの方法でもよい。この炭化処理は９００℃以下で行うのが好ましく、特に４００〜８００℃で行うのが好ましい。９００℃を超える温度で炭化処理を行うと、灰分の鉱物組成として、安定なゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）が生成し、ゼオライトが生成し難くなるため、ゼオライトによる吸着性能が低下するおそれがある。また、８００℃を超える温度で炭化処理を行うと、炭素が結晶化して黒炭になりやすく、炭素分の賦活が難しくなる場合がある。 In this production method, first, carbonization is performed on the raw material. The treatment method may be a continuous method or a batch method. The heating method may be either an external heating method or an internal heating method. This carbonization treatment is preferably performed at 900 ° C. or less, particularly preferably at 400 to 800 ° C. When carbonization is performed at a temperature exceeding 900 ° C., stable gelenite (2CaO.Al 2 O 3 .SiO 2 ) is generated as a mineral composition of ash, and it is difficult to generate zeolite, so the adsorption performance by zeolite decreases. There is a risk. Moreover, when carbonization treatment is performed at a temperature exceeding 800 ° C., carbon is likely to be crystallized to become black coal, and activation of the carbon content may be difficult.
また、炭化処理を行う炉内の雰囲気は、酸素の存在しない嫌気性雰囲気又は酸素濃度が１０％以下の部分酸化雰囲気が好ましい。炉内雰囲気を嫌気性とすることで原料の燃焼が抑えられ、炭化物の回収率が向上する。一方、部分酸化雰囲気では原料の一部が燃焼するため炭化物の回収率は低下するが、原料の燃焼分の熱量を利用できるため、新規に使用する熱量を低く抑えることができる。 Further, the atmosphere in the furnace for performing the carbonization treatment is preferably an anaerobic atmosphere in which oxygen does not exist or a partially oxidized atmosphere having an oxygen concentration of 10% or less. By making the furnace atmosphere anaerobic, combustion of the raw material is suppressed, and the carbide recovery rate is improved. On the other hand, in the partially oxidized atmosphere, a part of the raw material is combusted, so that the carbide recovery rate is lowered. However, since the amount of heat of the raw material combusted can be used, the amount of heat to be newly used can be kept low.
なお、炭化処理の前処理として、原料である可燃性廃棄物を粉砕してもよく、また可燃性廃棄物に水分が含まれる場合には乾燥処理を行ってもよい。粉砕・乾燥処理を行うことにより、均質かつ効率的に炭化することができる。 Note that as a pretreatment for the carbonization treatment, combustible waste as a raw material may be pulverized, and when the combustible waste contains moisture, a drying treatment may be performed. By carrying out the pulverization / drying treatment, carbonization can be performed uniformly and efficiently.
次に、上記のようにして得られた炭化物に対して賦活処理を行う。賦活処理の処理方式は、連続式、バッチ式を問わず、また、加熱方法は外熱式及び内熱式のいずれであってもよい。賦活処理において炭化物が加熱温度帯に留まっている間は、その雰囲気に水又は水蒸気を供給するのが好ましく、その場合、炭化物１質量部に対して２〜５質量部の水又は水蒸気を供給するのが好ましい。 Next, activation treatment is performed on the carbide obtained as described above. The treatment method of the activation treatment may be a continuous method or a batch method, and the heating method may be either an external heat method or an internal heat method. While the carbide remains in the heating temperature zone in the activation treatment, it is preferable to supply water or steam to the atmosphere. In that case, 2 to 5 parts by mass of water or steam is supplied to 1 part by mass of the carbide. Is preferred.
賦活処理の処理時間としては、水又は水蒸気の供給量により賦活処理の進行度合がほぼ決まってくるため、画一的に規定することは適切ではないが、最低でも３０分を超える程度に設定することが好ましい。 As the processing time of the activation process, since the progress of the activation process is almost determined by the supply amount of water or steam, it is not appropriate to prescribe it uniformly, but it is set at least about 30 minutes. It is preferable.
賦活処理の処理温度は、９００℃以下であるのが好ましく、特に８００〜９００℃であるのが好ましい。賦活温度が９００℃を超えると、炭化物の炭素が分解して、得られる活性炭化物の炭素量が著しく減少し、活性炭化物による吸着性能が低下するおそれがある。また、それと同時に、灰分の鉱物組成として、安定なゲーレナイトが生成し、ゼオライトが生成し難くなるため、ゼオライトによる吸着性能が低下するおそれがある。一方、賦活温度が８００℃未満であると、炭化物を活性化するための十分なエネルギーが得られないおそれがある。 The treatment temperature for the activation treatment is preferably 900 ° C. or less, and particularly preferably 800 to 900 ° C. When the activation temperature exceeds 900 ° C., carbon of the carbide is decomposed, the amount of carbon of the obtained active carbide is remarkably reduced, and the adsorption performance by the activated carbide may be reduced. At the same time, as the mineral composition of ash, stable gehlenite is generated, and it is difficult to generate zeolite, so that the adsorption performance by zeolite may be reduced. On the other hand, if the activation temperature is less than 800 ° C., there is a possibility that sufficient energy for activating the carbide cannot be obtained.
続いて、上記のようにして得られた活性炭化物に対してアルカリ処理を行う。なお、このアルカリ処理の前に活性炭化物を粒径１０〜５０μｍ程度まで粉砕してもよい。アルカリ処理の手段としては、従来公知の方法を用いることができるが、活性炭化物をアルカリ水溶液中に投入して攪拌する方法が好ましく、加熱しながら攪拌する方法が特に好ましい。かかるアルカリ処理に使用する装置は、開放型、密閉構造型（オートクレーブ）のいずれであってもよいが、開放型の場合には、加熱により水が蒸発し、スラリー濃度が変動するおそれがあるため、蒸発した分の水を装置内に供給するか蒸気を冷却還流して循環させることが好ましい。 Subsequently, the activated carbide obtained as described above is subjected to alkali treatment. The activated carbide may be pulverized to a particle size of about 10 to 50 μm before the alkali treatment. As a means for the alkali treatment, a conventionally known method can be used. However, a method in which activated carbide is introduced into an aqueous alkali solution and stirred is preferable, and a method in which stirring is performed while heating is particularly preferable. The apparatus used for the alkali treatment may be either an open type or a closed structure type (autoclave). However, in the case of the open type, water may evaporate by heating and the slurry concentration may fluctuate. It is preferable to supply the evaporated water into the apparatus or to circulate by cooling and refluxing the steam.
アルカリ処理に用いるアルカリとしては、苛性ソーダ、ケイ酸ソーダ（水ガラス）などを使用することができるが、廃アルカリであっても所定の濃度が得られているものであれば、その使用は制限されない。 As the alkali used for the alkali treatment, caustic soda, sodium silicate (water glass) and the like can be used, but the use thereof is not limited as long as a predetermined concentration is obtained even with waste alkali. .
上記アルカリは通常水溶液として使用し、その濃度は１〜１０Ｎであることが好ましく、アルカリ水溶液の使用量は、活性炭化物１質量部に対して５〜２０質量部であることが好ましい。また、使用するアルカリ水溶液のｐＨは１２〜１４であることが好ましい。 The alkali is usually used as an aqueous solution, and the concentration thereof is preferably 1 to 10 N, and the amount of the aqueous alkali solution used is preferably 5 to 20 parts by mass with respect to 1 part by mass of the activated carbide. Moreover, it is preferable that pH of the aqueous alkali solution to be used is 12-14.
アルカリ処理の反応温度は、５０〜１００℃であることが好ましく、反応時間は１〜２０時間であることが好ましい。なお、常圧でアルカリ処理を行うと比較的長い反応時間を要するが、処理圧力を高く、例えば５〜２０ａｔｍ程度にすることにより、反応時間を短縮することができる。 The reaction temperature for the alkali treatment is preferably 50 to 100 ° C., and the reaction time is preferably 1 to 20 hours. In addition, when alkali treatment is performed at normal pressure, a relatively long reaction time is required, but the reaction time can be shortened by increasing the treatment pressure, for example, about 5 to 20 atm.
上記のように活性炭化物に対してアルカリ処理を行うことにより、灰分として活性炭化物に含まれるＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３が活性化し、それぞれケイ酸イオン及びアルミン酸イオンになり、活性炭化物中にゼオライトが生成し、ゼオライト複合活性炭化物が生成することとなる。 By performing an alkali treatment on the activated carbide as described above, SiO 2 and Al 2 O 3 contained in the activated carbide as ash are activated to become silicate ions and aluminate ions, respectively, and the zeolite is contained in the activated carbide. Is produced, and a zeolite composite activated carbide is produced.
なお、上記ゼオライト複合活性炭化物中のゼオライトを構成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、アルカリ処理に使用するアルカリ由来であってもよいし、原料中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が含まれている場合には、それら原料中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物由来であってもよい。 The alkali metal or alkaline earth metal constituting the zeolite in the zeolite composite activated carbide may be derived from an alkali used for alkali treatment, or the raw material contains an alkali metal or alkaline earth metal compound. In such a case, it may be derived from an alkali metal or alkaline earth metal compound in the raw materials.
上記アルカリ処理が終了したら、フィルタープレス、デカンターなどの装置を用いて固液分離し、回収した固形分を１００℃程度で乾燥させることにより、目的とするゼオライト複合活性炭化物が得られる。 When the alkali treatment is completed, solid-liquid separation is performed using an apparatus such as a filter press or a decanter, and the recovered solid content is dried at about 100 ° C., thereby obtaining the target zeolite composite activated carbide.
なお、固液分離によって回収されるアルカリ廃液については、濃度を調整して再度上記アルカリ処理に循環利用することができる。 In addition, about the alkali waste liquid collect | recovered by solid-liquid separation, a density | concentration can be adjusted and it can be recycled and utilized for the said alkali treatment again.
上記のようにして得られたゼオライト複合活性炭化物は、炭素と灰分とを含有し、炭素の含有量は１質量％以上であり、好ましくは５質量％以上であり、特に好ましくは１０質量％以上である。また、灰分中にはゼオライトが含まれており、灰分中におけるＳｉＯ２の含有量（ゼオライト中に含まれるＳｉＯ２分を含む）は１０〜９０質量％、好ましくは６０〜７０質量％であり、Ａｌ２Ｏ３の含有量（ゼオライト中に含まれるＡｌ２Ｏ３分を含む）は０．１〜２５質量％、好ましくは１０〜２５質量％である。 The zeolite composite activated carbide obtained as described above contains carbon and ash, and the carbon content is 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, particularly preferably 10% by mass or more. It is. Further, zeolite is contained in the ash, and the content of SiO 2 in the ash (including SiO 2 contained in the zeolite) is 10 to 90% by mass, preferably 60 to 70% by mass, the content of Al 2 O 3 (including the Al 2 O 3 minutes contained in the zeolite) is 0.1 to 25 wt%, preferably from 10 to 25 wt%.
得られたゼオライト複合活性炭化物中の炭素の含有量が１質量％未満である場合には、トルエン、キシレン、アセトアルデヒドなどの比較的疎水性のガスに対する吸着性能が十分なものとならない。 When the carbon content in the obtained zeolite composite activated carbide is less than 1% by mass, the adsorption performance for relatively hydrophobic gases such as toluene, xylene, acetaldehyde and the like is not sufficient.
ゼオライト複合活性炭化物の灰分中におけるＳｉＯ２の含有量が１０質量％未満である場合には、生成されるゼオライトの絶対量が不足して不活性な領域が多くなり、一方、ＳｉＯ２の含有量が９０質量％を超える場合には、シリカ成分が過剰となり、その過剰なシリカ成分はゼオライトを構成せずに、そのまま不活性な状態となる。また、灰分中におけるＡｌ２Ｏ３の含有量が０．１質量％未満である場合には、ゼオライトを構成するためのアルミナ成分が不足してゼオライトが生成されず、一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２５質量％を超える場合には、アルミナ成分が過剰となり、その過剰なアルミナ成分はゼオライトを構成せずに、そのまま不活性な状態となる。 When the content of SiO 2 in the ash content of the zeolite composite active carbide is less than 10% by mass, the absolute amount of the produced zeolite is insufficient and the inactive region increases, while the content of SiO 2 When the amount exceeds 90% by mass, the silica component becomes excessive, and the excess silica component does not constitute zeolite and is in an inactive state as it is. Further, when the content of Al 2 O 3 in the ash is less than 0.1% by mass, the alumina component for constituting the zeolite is insufficient and no zeolite is produced, while the Al 2 O 3 When the content exceeds 25% by mass, the alumina component becomes excessive, and the excess alumina component does not constitute zeolite and is in an inactive state as it is.
上記ゼオライト複合活性炭化物は、ゼオライト部と炭素部とを有する。ゼオライト部はミクロポアを多く有し、親水性であるため、アンモニアやアセトンなどの吸着に優れる。また、ゼオライト部は、結晶水を多く含んだ状態で比較的安定しているが、乾燥して結晶水を除去することで吸着性能が活性化する。一方、炭素部はミクロポア領域からメソポア領域までの細孔を有し、ダイオキシン類、窒素酸化物、硫黄酸化物、塩化水素などの吸着や、トルエン、キシレン、アセトン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、エチルベンゼンなどの比較的疎水性のガスの吸着に優れる。 The zeolite composite activated carbide has a zeolite part and a carbon part. Since the zeolite part has many micropores and is hydrophilic, it is excellent in adsorption of ammonia, acetone and the like. Further, the zeolite part is relatively stable in a state containing a large amount of crystal water, but the adsorption performance is activated by drying and removing the crystal water. On the other hand, the carbon part has pores from the micropore region to the mesopore region. Excellent adsorption of hydrophobic gas.
また、上記ゼオライト複合活性炭化物においては、アルカリ処理によってアルカリ成分がゼオライト複合活性炭化物の表面に残存しているため、酸性ガスを効果的に浄化することもできる。
すなわち、上記ゼオライト複合活性炭化物は、様々な複合ガス成分に対する吸着・除去機能を効果的に発揮し得る。
Moreover, in the said zeolite composite activated carbide, since an alkali component remains on the surface of a zeolite composite activated carbide by an alkali treatment, an acidic gas can also be effectively purified.
That is, the zeolite composite activated carbide can effectively exhibit an adsorption / removal function for various composite gas components.
さらに、上記ゼオライト複合活性炭化物は、調湿機能に優れており、空気中の湿度が高い場合は水蒸気を吸湿し、空気が乾燥している場合は水蒸気を排出することができる。 Furthermore, the zeolite composite activated carbide has an excellent humidity control function, and can absorb water vapor when the humidity in the air is high, and can discharge water vapor when the air is dry.
なお、上記ゼオライト複合活性炭化物の製造方法における賦活処理は、ゼオライト複合活性炭化物を得るためには必須の処理工程であるが、当該賦活処理を省略することにより、ゼオライト複合炭化物を得ることができる。かかるゼオライト複合炭化物は、上記ゼオライト複合活性炭化物に比して吸着性能は劣るものの、上記ゼオライト複合活性炭化物と同様の目的で使用することができる。 In addition, although the activation process in the manufacturing method of the said zeolite composite activated carbide is an essential process process in order to obtain a zeolite composite activated carbide, a zeolite composite carbide can be obtained by abbreviate | omitting the said activation process. The zeolite composite carbide can be used for the same purpose as the zeolite composite active carbide, although the adsorption performance is inferior to that of the zeolite composite active carbide.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
〔実施例１〜７，比較例１〜８〕
表１に示す原料を表２に示す配合比で調整し、蓋付き坩堝で１時間、表３に示す炭化温度により炭化処理して、炭化物を得た。得られた炭化物５ｇをバッチ式管状炉内に封入し、窒素と水蒸気との混合ガス（水蒸気濃度：２５ｖｏｌ％）を４０Ｌ／ｈ（２０℃換算）で供給して、表３に示す賦活温度により２時間加熱し、活性炭化物を得た。
[Examples 1-7, Comparative Examples 1-8]
The raw materials shown in Table 1 were adjusted with the compounding ratio shown in Table 2, and carbonized at a carbonization temperature shown in Table 3 for 1 hour in a crucible with a lid to obtain a carbide. 5 g of the obtained carbide was enclosed in a batch type tubular furnace, a mixed gas of nitrogen and water vapor (water vapor concentration: 25 vol%) was supplied at 40 L / h (20 ° C. conversion), and the activation temperature shown in Table 3 was used. Heated for 2 hours to obtain activated carbide.
上記活性炭化物をディスク型振動ミルにより粒径２０μｍ程度以下にまで粉砕し、得られた粉砕物１０ｇと３．５Ｎに調整したＮａＯＨ水溶液８０ｇとを三角フラスコ内に投入し、９０℃で２０時間攪拌した後、５Ｃ濾紙で濾過した。ただし、比較例８については、このアルカリ処理を行わなかった。得られた固形分を１００℃で乾燥し、処理物として回収した。この処理物を、以下試料として使用した。 The activated carbide is pulverized to a particle size of about 20 μm or less by a disk type vibration mill, and 10 g of the obtained pulverized product and 80 g of NaOH aqueous solution adjusted to 3.5 N are put into an Erlenmeyer flask and stirred at 90 ° C. for 20 hours. And then filtered through 5C filter paper. However, in Comparative Example 8, this alkali treatment was not performed. The obtained solid content was dried at 100 ° C. and recovered as a processed product. This treated product was used as a sample below.
原料中における可燃分及び灰分の含有量と、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＣａＯの含有量（酸化物換算）とを表１に、原料の配合比率と生成物中の炭素量並びに灰分中のＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量とを表２に、各例における炭化温度条件、賦活温度条件及びアルカリ処理の有無について表３に示す。 Table 1 shows the combustible content and ash content in the raw material, and the contents of SiO 2 , Al 2 O 3 and CaO (as oxides). The mixing ratio of the raw material, the carbon content in the product, and the ash content Table 2 shows the contents of SiO 2 and Al 2 O 3 , and Table 3 shows the carbonization temperature conditions, activation temperature conditions, and presence / absence of alkali treatment in each example.
試料中に含まれる鉱物の同定は、Ｘ線回折装置（理学電気社製，商品名：ＲＩＮＴ）を使用して行った。また、試料の比表面積をＢＥＴ法により測定するとともに、ＪＩＳ−Ｋ１４７４に準拠してガス吸着試験（ガスの種類：トルエン及びアンモニア）を行った。 The mineral contained in the sample was identified using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, trade name: RINT). In addition, the specific surface area of the sample was measured by the BET method, and a gas adsorption test (gas types: toluene and ammonia) was performed in accordance with JIS-K1474.
さらに、調湿機能確認試験として、ＪＩＳ−Ｋ１４７４で規定される溶剤蒸気吸着試験装置を用い、６５℃の飽和水蒸気ガス（６０Ｌ／ｈ）を供給して、試料１ｇ当たりの水蒸気吸着飽和後の重量を測定し、水蒸気の吸着限界量を確認した。また、水蒸気を吸着した試料について、乾燥窒素ガスをパージさせることにより試料から水蒸気を放出させ、水蒸気放出後の試料重量を測定し、水蒸気ガス放出性を確認した。
各測定・試験結果を表３及び表４に示す。
Further, as a humidity control function confirmation test, a saturated vapor gas (60 L / h) at 65 ° C. is supplied using a solvent vapor adsorption test apparatus defined in JIS-K1474, and the weight after water vapor adsorption saturation per 1 g of sample. The water vapor adsorption limit amount was confirmed. Moreover, about the sample which adsorb | sucked water vapor | steam, water vapor | steam was discharge | released from the sample by purging dry nitrogen gas, the sample weight after water vapor | steam discharge | release was measured, and water vapor | steam gas discharge | release property was confirmed.
Tables 3 and 4 show the measurement and test results.
表２及び表３に示すように、実施例１〜７の試料については、目的とするゼオライトが活性炭化物中に生成しているため、トルエン吸着性能及びアンモニア吸着性能に優れているとともに、調湿機能にも優れている。一方、比較例１〜８の試料については、ゼオライトが十分に生成していないか、炭素含有量、ＳｉＯ２含有量又はＡｌ２Ｏ３含有量が不適当であるため、トルエン吸着性能及び／又はアンモニア吸着性能が低く、また特にゼオライトが生成していないものは調湿機能にも劣っている。 As shown in Tables 2 and 3, for the samples of Examples 1 to 7, since the target zeolite is produced in the activated carbide, the toluene adsorption performance and the ammonia adsorption performance are excellent, and the humidity is controlled. Excellent functionality. On the other hand, with respect to the samples of Comparative Examples 1 to 8, since the zeolite is not sufficiently formed or the carbon content, the SiO 2 content or the Al 2 O 3 content is inappropriate, the toluene adsorption performance and / or Ammonia adsorption performance is low, and in particular, those in which no zeolite is produced are inferior in humidity control function.
本発明のゼオライト複合炭化物及びゼオライト複合活性炭化物は、工場排ガスの浄化から家屋で問題となる揮発性有機成分の除去、さらには調湿まで幅広い環境及び用途に有用である。
The zeolite composite carbide and the zeolite composite activated carbide of the present invention are useful for a wide range of environments and applications from purification of factory exhaust gas to removal of volatile organic components which are problematic in homes, and humidity control.
Claims (6)
前記炭化物中における前記炭素の含有量は１質量％以上であり、
前記灰分中におけるＳｉＯ２の含有量は１０〜９０質量％、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．１〜２５質量％であり、かつ前記灰分にはゼオライトが含まれている
ことを特徴とするゼオライト複合炭化物。 A carbide containing carbon and ash,
The carbon content in the carbide is 1% by mass or more,
The content of SiO 2 in the ash is 10 to 90% by mass, the content of Al 2 O 3 is 0.1 to 25% by mass, and the ash contains zeolite. Zeolite composite carbide.
前記活性炭化物中における前記炭素の含有量は１質量％以上であり、
前記灰分中におけるＳｉＯ２の含有量は１０〜９０質量％、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．１〜２５質量％であり、かつ前記灰分にはゼオライトが含まれている
ことを特徴とするゼオライト複合活性炭化物。 An activated carbide containing carbon and ash,
The carbon content in the activated carbide is 1% by mass or more,
The content of SiO 2 in the ash is 10 to 90% by mass, the content of Al 2 O 3 is 0.1 to 25% by mass, and the ash contains zeolite. Zeolite composite activated carbide.
The said carbonization process and activation process are performed at 900 degrees C or less, The manufacturing method of the zeolite composite activated carbide of Claim 5 characterized by the above-mentioned.
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