JP2005319350A

JP2005319350A - 水処理用活性炭及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005319350A
Application number: JP2004137333A
Authority: JP
Inventors: Mika Jingu; 美香神宮; Norio Makita; 則夫槙田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】マイクロポア、メソポア、マクロポアの何れも幅広く有し、十分な強度を有する水処理用活性炭とその製造方法を提供する。
【解決手段】石炭を主原料とし、それにデンプン又は別の種類の石灰を配合して製造した水処理用活性炭としたものであり、該活性炭は、比較的分子量の小さい物質の除去に寄与するマイクロポア（０．７〜２ｎｍ）の細孔容積を０．５〜０．７ｍＬ／ｇと多く有し、さらに比較的分子量の大きい物質の除去に寄与するメソポア（２〜４０ｎｍ）の細孔容積を０．２０〜０．４０ｍＬ／ｇ、吸着速度に寄与するマクロポア（４０〜１０００ｎｍ）の細孔容積を０．１〜０．３ｍＬ／ｇ程度有し、硬さ９６％以上の強度を持つことができ、前記石炭は、マイクロポアを多く有し強度も大きい活性炭になる原料石炭がよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、水処理用活性炭に係り、特に、工業用水処理、浄水処理、上水の高度浄水処理の分野で使用する水処理用活性炭とその製造方法に関する。

従来の活性炭処理では、異臭味成分やトリハロメタン、農薬など比較的分子量の小さい物質の除去を目的としてマイクロポアを多く有し、また強度的にも硬いヤシ殻系の活性炭が用いられていた。近年、水道水源の水質悪化に伴い、上記の有機物質に加えてトリハロメタン前駆物質であるフミン質などの比較的分子量の大きい有機物質の汚染が問題となっており、オゾン処理、活性炭処理などを複合させたいわゆる高度浄水処理を付加する施設が増えている。高度浄水処理では、フミン質などの比較的分子量の大きい有機物質の除去を目的としてメソポアを多く有する石炭系の活性炭が用いられている。

しかし、石炭系の活性炭は、ヤシ殻系の活性炭と比べるとマイクロポアが少なく強度的にも劣る。カビ臭などの異臭味成分は、前段のオゾン処理で分解されると言われているが、冬場などの低水温時には分解効率が低下し、吸着による除去が必要となる場合もある。また、高度処理では、トリハロメタン低減のため前塩素処理を行わないのが基本であるが、季節によっては殺藻や凝集効果改善の目的から、前塩素処理が必要となることもある。この場合、前塩素処理により生じたトリハロメタンの除去も活性炭で行う必要があり、これらの除去に寄与するマイクロポアも多いことが望まれる。

また、活性炭処理においては、吸着容量だけでなく吸着速度も大きいことが重要であり、吸着速度との関与が深いと言われているマクロポアも多く有することが望まれる。
一方、高度処理において、活性炭の寿命は数年とされているが、コストの面を考えると繰り返し再生して使用せざるを得ない。また、有機物質の他、マンガンや鉄などによる汚染などから、再生の前処理が必要になる場合もあり、再生の際、過酷な状況にさらされるため強度の劣化が予想される。石炭系の活性炭は、ヤシ殻系の活性炭と比較して強度的にも劣るため、強度の増加が必要である。
特開２００２−２９７２５号公報特開平７−２１５７１１号公報

本発明は、上記従来技術に鑑み、マイクロポア、メソポア、マクロポアの何れも幅広く有し、十分な強度を有する水処理用活性炭及びその製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明では、石炭を主原料とし、それにデンプン又は別の種類の石炭を配合して製造したことを特徴とする水処理用活性炭としたものである。
前記水処理用活性炭は、比較的分子量の小さい物質の除去に寄与するマイクロポア（０．７〜２ｎｍ）の細孔容積を０．５〜０．７ｍＬ／ｇと多く有し、さらに比較的分子量の大きい物質の除去に寄与するメソポア（２〜４０ｎｍ）の細孔容積を０．２０〜０．４０ｍＬ／ｇ、吸着速度に寄与するマクロポア（４０〜１０００ｎｍ）の細孔容積を０．１〜０．３ｍＬ／ｇ程度有し、硬さ９６％以上の強度を持つことができる。本発明に用いる石炭は、マクロポアを多く有し強度も大きい活性炭になるような特徴を持つものがよい。
また、本発明では、前記活性炭の製造方法として、マイクロポアを多く有し強度も大きい活性炭になる原料石炭を主原料とし、それにデンプン又は別の種類の石炭を配合して、混練、成型した後、粉砕して賦活することとしたものである。

本発明によれば、石炭系の原料を用いて、マイクロポア、メソポア、マクロポアの何れも幅広く有し、十分な強度を有する活性炭を提供できた。

一般に活性炭は、賦活度を上げることにより、また、一般的な原料石炭に添加物を加えることにより、細孔容積を増加させようとすると、強度の低下を招いてしまう。
このため、本発明では、マイクロポアを多く有し強度も大きい活性炭になるような原料石炭の種類を主原料とし、それにデンプンを添加したもの、又は、別な種類の石炭を配合したものを原料に用いることにより、マイクロポアを０．５〜０．７ｍＬ／ｇとヤシ殻活性炭なみに有し、メソポアを０．２０〜０．４０ｍＬ／ｇ、マクロポアを０．１〜０．３ｍＬ／ｇ有し、強度も大きいという特徴を持つ活性炭を製造することができた。
主原料となる石炭は、粘結性のある高度瀝青炭がよい。配合する別な種類の石炭は、揮発分の多い褐炭がよい。デンプン及び別な種類の石炭は製造過程で揮発し、メソポア、マクロポアを多くすることが目的で添加するものである。

具体的な製法を以下に述べる。
まず、粒径７５μｍ以下（７５μｍふるい通過９０％以上）に粉砕する。これにデンプンを石炭重量に対して１〜１０重量％の混合比で添加し混練するか、又は、別な種類の石炭を等量の配合比で添加し混練する。その後、板状に圧縮成型し、それを粒径１．１８〜３．３５ｍｍに粉砕する。これを炭化した後、賦活を行う。また、原料石炭が灰分の多い場合には、石炭を脱灰処理し灰分を２％以下にするとよい。

実施例１
石炭を脱灰処理し、灰分を２％以下にする。その後、粒径７５μｍ以下（７５μｍふるい通過９０％以上）に粉砕する。これにデンプンを、石炭重量に対して５重量％の混合比で添加し混練する。その後、板状に圧縮成型し、それを粒径１．１８〜３．３５ｍｍに粉砕する。これを炭化した後、賦活を行う。
以上の製法により製造された活性炭の性状を、市販されている一般的な石炭系活性炭の性状と共に、表１に示す。また、本活性炭と一般的な石炭系の活性炭について、フミン質溶液の通水試験結果を図１に、トリハロメタンの通水試験結果を図２に示す。

実施例２
石炭を脱灰処理し、灰分を２％以下にする。その後、粒径７５μｍ以下（７５μｍふるい通過９０％以上）に粉砕する。これに別な種類の石炭を、等量の配合比で添加し混練する。その後、板状に圧縮成型し、それを粒径１．１８〜３．３５ｍｍに粉砕する。これを炭化した後、賦活を行う。
以上の製法により製造された活性炭の性状を、市販されている一般的な石炭系活性炭の性状と共に、表２に示す。また、本活性炭と一般的な石炭系の活性炭について、フミン質溶液の通水試験結果を図３に、２−メチルイソボルネオールの通水試験結果を図４に示す。

実施例１のフミン質溶液の試験結果を示すグラフ。実施例１のトリハロメタン通水試験結果を示すグラフ。実施例２のフミン質溶液の通水試験結果を示すグラフ。実施例２の２−メチルイソボルネオールの通水試験結果を示すグラフ。

Claims

石炭を主原料とし、それにデンプン又は別の種類の石炭を配合して製造したことを特徴とする水処理用活性炭。
前記水処理用活性炭は、比較的分子量の小さい物質の除去に寄与するマイクロポア（０．７〜２ｎｍ）の細孔容積を０．５〜０．７ｍＬ／ｇと多く有し、さらに比較的分子量の大きい物質の除去に寄与するメソポア（２〜４０ｎｍ）の細孔容積を０．２０〜０．４０ｍＬ／ｇ、吸着速度に寄与するマクロポア（４０〜１０００ｎｍ）の細孔容積を０．１〜０．３ｍＬ／ｇ程度有し、硬さ９６％以上の強度を持つことを特徴とする請求項１記載の水処理用活性炭。
前記石炭が、マイクロポアを多く有し強度も大きい活性炭になるような特徴を持つ原料石炭であることを特徴とする請求項１又は２記載の水処理用活性炭。
マイクロポアを多く有し強度も大きい活性炭になるような特徴を持つ原料石炭を主原料とし、それにデンプン又は別な種類の石炭を配合して、混練、成型した後、粉砕して賦活することを特徴とする水処理用活性炭の製造方法。