JP2009132559A - 活性炭の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】廃棄処分となったセルロースアシレートフイルムを活性炭の原料として再利用する。
【解決手段】活性炭製造設備60は炭素化装置62と賦活装置69とを備える。炭素化装置62は加熱炉71を有し、賦活装置69はロータリキルン91とガス供給源92とを有する。炭素化工程では、炭素化すべきチップ63を数回に分けて、加熱炉71にチップ63を供給する第一工程と、供給されたチップ63を炭素化する第2工程とを繰り返し行う。前回の第2工程で生成した炭素化物31が次の供給分の溶融物に取り込まれるように、次回の供給分の量が決定される。炭素化物31は、砕かれた後、ロータリキルン51に送り込まれると、羽根56の回転により攪拌されながら、賦活される。これにより、炭素化物31は活性炭22となる。
【選択図】図3

Description

本発明は、セルロースアシレートから活性炭を製造する活性炭の製造方法に関する。
ポリマーフイルムは、優れた光透過性や柔軟性を有し、軽量薄膜化が可能であることから、光学機能性フイルムとして多岐の光学製品に利用されている。中でも、セルロースアシレートからつくられたセルロースアシレートフイルムは、前述の特性に加えて強靭性や低複屈折率を有していることから、写真感光材料のベース材料として多く使われるとともに、近年市場が拡大している液晶表示装置(LCD)の表示部材であるパネルに組み込まれた偏光板の保護フイルムとして大量に使用されている。
偏光板を製造する偏光板製造工程では、保護フイルムとして使用されるセルロースアシレートフイルムのうち約30%が型取りなどにより不要部分とされて廃棄処分となり、廃棄処分とされるセルロースアシレートフイルム(以下「廃棄フイルム」とする)は、産廃処理費を別途支払って焼却処分または埋め立て処分とされている。近年における環境問題や省資源化などの観点からは、廃棄フイルムを再利用することが望ましいが、古紙や廃プラスチックのリサイクルのような多様な技術が廃棄フイルムについては提案されていない。
廃棄フイルムの再利用としては、新たなセルロースアシレートフイルムの原料としての利用が考えられる。このためには、廃棄フイルムからセルロースアシレートを単体として分離すること、つまり単離が必要となる。一方、偏光板に供するセルロースアシレートフイルムには何種類もの添加剤を含ませておく必要があり、そのため廃棄フイルムも当然に添加剤を含んでいる。しかし、このような混合物から添加剤を除去してセルロースアシレートのみを選択的に単離し、回収することは困難であることから、廃棄フイルムを新たなセルロースアシレートフイルムの原料として利用することは望めない。さらに、セルロースアシレートは、ガラス転移点と分解点とが近く、融点は明確ではないことから、溶融するとほぼ同時に分解し始めるという性質をもつ。このために廃棄フイルムを、フイルム以外の成型品の原料として用いることは難しい。
セルロースの再利用方法としては、廃棄物の一つとされる新聞紙などの古紙を活性炭の原料として再利用する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、紙の廃棄物を炭素化させたとしても、一般には、得られる炭素化物は高い吸着性能をもたないことが多いため、活性炭などの吸着剤として使用することは現実的ではなく、ほとんどが土壌改良剤や燃料などにしか使用されないのが実情である。
なお、フェノール樹脂系の廃棄物を活性炭の原料として利用する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)が、セルロースアシレートに関しては、加熱により溶融しながら分解していくことについて知られている。
そこで、本発明者らは、セルロースアシレートを主成分とする有機物から、吸着性能に優れる活性炭を製造する方法を見いだした(特許文献3)。
特開平11−171524号公報 特開平7−172808号公報 特願2007−013543号
しかしながら、特許文献3で得られる活性炭は粉状である。粉状の活性炭は、周知のように、例えば、染料とされる物質や化学反応前の原料物質等の各種化合物とともに液体中に入れて、この液体を攪拌し、上記の各種化合物の脱色や不純物の吸着を実施する場合に好ましく利用され、中でもバッチ式で実施する場合に好ましく利用される。このように、活性炭は、粉状のものである方が好ましい場合もあるが、使う目的や使い方によっては粒状のものの方が好ましい場合がある。例えば、セルロースアシレートフイルムの溶液製膜工程で気体となった溶媒を、活性炭に吸着させて蒸気で脱着させる公知の吸着装置では、粒状のものの方が好ましいとされる。これは、粉状の活性炭は粒状の活性炭よりも取り扱いが難しい、すなわちハンドリング性が悪く、吸着装置への収容時や吸着に使用している時、蒸気による脱着時等において、粉状の活性炭が舞ってしまったり流れてしまったりすることがあるからである。また、粒径が小さいほど、単位体積あたりの表面積は大きくなるものの、一方で、吸着装置における活性炭の収容部に、より密に収容されることになってしまい、吸着すべき物質、例えば溶液製膜設備の溶媒ガスの通路を十分に確保することができなくなる。このため、結果として、粒径が大きいものを用いた場合、特に、粉状活性炭をバインダで固めた粒状のものを用いた場合に比べて、吸着すべき物質との接触面積の確保が不十分となること、吸着すべき物質が通過する際の抵抗が増大するなどの不都合が発生しやすくなるという問題も生じる。
粉状の活性炭を粒状に固めるためのバインダ成分として代表的なものには、PVAやコーンスターチ、石油ピッチがある。しかし、PVAやコーンスターチを用いると、得られる粒状の活性炭は、耐溶剤性や耐熱性に欠け、溶液製膜設備の吸着装置での使用には適さない。吸着すべき溶剤や、脱着で用いる蒸気により、粒が劣化して砕けてしまうからである。一方、石油ピッチを用いると、PVAやコーンスターチを用いる場合に比べて、耐溶剤性や耐熱性には優れるが、環境への影響が懸念される。
そこで、本発明は、セルロースアシレートから活性炭をつくる活性炭の製造方法、特に、セルロースアシレートから、吸着性能に優れる粒状の活性炭を製造する方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の活性炭の製造方法は、セルロースアシレートを加熱炉の中に入れる第1工程と、前記加熱炉の中で、前記セルロースアシレートを溶融し炭素化して炭素化物とする第2工程とを交互に繰り返す炭素化工程と、前記炭素化物を冷却する冷却工程と、この冷却工程後の炭素化物を砕く砕き工程と、この砕き工程後の炭素化物に微細孔が形成されるまで、炭素化物を酸化する気体の存在下で、炭素化物を加熱する微細孔形成工程とを有することを特徴として構成されている。
2回目以降の前記各第2工程では、溶融させた前記セルロースアシレートで、前回の前記第2工程で生成した前記炭素化物を浸すことが好ましい。そして、2回目以降の前記第1工程を、前回の前記第2工程で気体のカルボン酸が発生している間に開始することが好ましい。
本発明によると、セルロースアシレートから、吸着性能に優れる粒状の活性炭を製造することができる。
以下に、本発明の実施様態について詳細に説明する。ただし、本発明はここに挙げる実施様態に限定されるものではない。
本発明における活性炭の原料(以下、活性炭原料と称する)は、セルロースアシレートであり、産業廃棄物として多いフイルム形状のものに対しても好ましく用いることができる。フイルム形状のものとしては、セルロースアシレート単層からなる単層の廃棄フイルム(以降、単層廃棄フィルムと称する)と、セルロースアシレート層を有する複層の廃棄フイルム(以降、複層廃棄フィルムと称する)とのいずれをも利用することができる。なお、フイルムの主成分であるセルロースアシレートとしては、トリアセチルセルロース(TAC)が好ましいがこれに限定されるものではなく、他の例としてはジアセチルセルロース(DAC)やトリプロピルセルロース等があり、アシル基の置換度やアシル基の種類等は特に限定されない。ここで、「主成分」とは、フイルムを構成する成分中で重量割合が最も大きい成分を意味する。
セルロースアシレートの詳細については、例えば、特開2005−104148号公報の[0140]段落から[0195]段落に記載されており、これら記載のセルロースアシレートは、本発明におけるセルロースアシレートであってもよい。また、セルロースアシレートのフイルムを製造するときにフイルム中に含有される可塑剤、劣化防止剤、紫外線吸収剤(UV剤)、光学異方性コントロール剤、レタデーション制御剤、染料、マット剤、剥離剤、剥離促進剤等の添加剤についても、同じく、特開2005−104148号公報の[0196]段落から[0516]段落に詳細に記載されており、本発明における活性炭原料としてのセルロースアシレートの中には、これらの添加剤が含まれていてもよい。
複層廃棄フイルムから活性炭を製造する方法を説明する。図1の(A),(B)は、ともに、活性炭原料とする複層廃棄フイルムの一例の断面図である。図1の(A)と(B)とにおいて互いに同じ部材、素材については同じ符号を付す。図1の(A)に示す活性炭原料としての複層廃棄フイルム11は、ポリビニルアルコール(PVA)からなるPVA層12と、このPVA層12の両面上に配され、セルロースアシレートからなる第1,第2のセルロースアシレート層13,14とを有する。PVA層12と第1,第2のセルロースアシレート層13,14とは、それぞれ、単層構造のPVAフイルムと単層構造のセルロースアシレートフイルムとを材料とし、複層廃棄フイルム11は、これら単層構造のフイルムを貼り合わせることにより製造される。なお、PVAフイルムとセルロースアシレートフイルムとの製造方法については、公知の方法でよく、特に限定されない。
PVA層12にはヨウ素が含まれていることがある。第1,第2セルロースアシレート層13,14は、単層廃棄フイルムと基本的には同じであり、第1,第2セルロースアシレート層13,14は、セルロースアシレートの他に、可塑剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤やレタデーション制御剤等の各種化合物を含んでもよい。第1セルロースアシレート層13と第2セルロースアシレート層14とは、成分や配合比が同じであっても、あるいは互いに異なっていてもよい。また、第1セルロースアシレート層13のセルロースアシレートと第2セルロースアシレート層14のセルロースアシレートとは、アシル基の種類やアシル基の置換度が互いに異なっていてもよい。
図1(B)に示す活性炭原料としての複層廃棄フイルム17では、PVA層12とセルロースアシレート層13,14との各間に、PVA層12と第1,第2セルロースアシレート層13,14との接着力をそれぞれ高めるための接着剤層18,19が設けられる。
複層廃棄フイルム11,17が偏光板として用いられる場合には、PVA層12は偏光子であり、第1,第2セルロースアシレート層13,14は偏光子を保護する保護層である。活性炭原料となる複層廃棄フイルム11,17としては、PVA層と第1,第2セルロースアシレート層とを有する複層の長尺フイルムから偏光板となる部分をカットした残りの部分や、製造された偏光板のうち品質検査で不良品とされたものもある。なお、本実施形態では、活性炭原料として、PVAとセルロースアシレートが層構造を成して重なる複層廃棄フイルム11,17を用いる場合を例に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例としては、PVAからなる単層フイルムと、セルロースアシレートからなる単層フイルムとを共に用いる場合が挙げられる。これは、例えば偏光板を製造する工程において、単層のまま不要部分としてカットされたものがある場合である。
図2には、本発明の活性炭製造工程のフローを示す。なお、単層廃棄フイルムと複層廃棄フイルム11(図1の(A)参照)と複層廃棄フイルム17(図1の(B)参照)とのいずれを活性炭原料とする場合でも製造工程は基本的に同じであるので、以下の説明においては、図1の(B)に示す複層廃棄フイルム17を活性炭原料として活性炭22を製造する方法を説明する。なお、各工程の詳細については、他の図面を参照しながら後述するものとし、ここでは、活性炭製造フローの概略を述べる。
活性炭製造工程21は、複層廃棄フイルムやこれを細かくしたチップ等を加熱して、溶融及び炭素化させ、炭素化物31とする炭素化工程32と、この炭素化物31を冷却する冷却工程33と、冷却された炭素化物31を砕く砕き工程34とを有する。なお、冷却工程33における冷却の方法は、冷却手段を用いて積極的に温度を下げる方法と放置して自然に温度を下げるいわゆる自然冷却方法とのいずれでもよい。冷却工程33を実施することにより、砕き工程34において炭素化物31が砕きやすくなる。
砕き工程34で得られる粒状の炭素化物31には、粒径にばらつきがあり、しかもそのばらつきが大きい。つまり粒径分布が広い。そして、活性炭の用途によっては、活性炭の粒径が略一定である方が好ましい場合がある。そこで、このような場合を考慮すると、粒径により炭素化物31を分けるといういわゆる分級の工程(以降、分級工程と称する)36を実施することがより好ましい。そして、分級工程36で一定の粒径範囲毎に分けられたそれぞれの炭素化物31を、微細孔形成工程37で賦活する。この微細孔形成工程37で実施する賦活とは、炭素化物31に微細孔が多数形成されるまで、炭素化物31を加熱することであり、この工程37により活性炭22を得る。なお、分級工程36を経ずに、砕き工程34を経た炭素化物31をそのまま微細孔形成工程37に供して活性炭としてもよい。
複層廃棄フイルムのセルロースアシレートがセルロースアセテートである場合には、炭素化工程32で酢酸CHCOOHがガス27として発生する。複層廃棄フイルム17のPVA層にヨウ素が含まれている場合には、酢酸に加えて、ヨウ素とヨウ素の酸化物との少なくともいずれか一方が発生するので、ガス27には酢酸の他にヨウ素やヨウ素酸化物が含まれることになる。そこで、ガス27については、酢酸やヨウ素、ヨウ素酸化物を含むガスから酢酸、ヨウ素、ヨウ素酸化物を除去する公知の方法を用いて清浄化してから大気に放出することが好ましい。
図3は活性炭製造設備の概略図であり、図4は炭素化を実施する工程の説明図である。活性炭製造設備60は、偏光板製造設備61で廃棄対象とされた複層廃棄フイルム17を炭素化する炭素化装置62と、複層廃棄フイルム17を炭素化装置62に供する前にチップ63の形状に予め細かくして、このチップ63を炭素化装置62に供給するための供給装置66と、炭素化装置62での炭素化により得られる炭素化物31を粒状に砕き、砕いた粒を分級する粒化装置68と、粒状の炭素化物31を賦活して活性炭22とする賦活装置69とを備える。なお、本発明における炭素化とは、炭素を含む物質を熱分解して加熱処理することにより、ほぼ炭素原子のみからなる物質にすることをいう。
供給装置66は、ロータリカッタ(図示無し)とホッパ(図示無し)と送出部(図示無し)とを備える。ホッパは、切断刃を備えるロータリカッタの入口部に配され、送出部は、チップ63を炭素化装置62に送るためにロータリカッタの下流側に設けられる。
複層廃棄フイルム17は、ホッパに入れられると、ロータリカッタに案内される。ホッパに入れられる複層廃棄フイルム17は形状及び大きさが一定で有る必要は無く、細長いリボン状、シート状、短冊状等でもよいし、これらが混ざっていてもよい。そして、複層廃棄フイルム17は、ロータリカッタにより、約1cm四方の略矩形に細かく切断されてチップ63となり、このチップ63は、ロータリカッタの下流側に設けられた送出部により炭素化装置62に送られる。なお、複層廃棄フイルム17は、上記のようにチップ63に細かくされずともよく、炭素化装置62に入れることができればよい。ただし、炭素化装置62において炭素化をより効率的かつ効果的に実施するという点と、炭素化装置62に供給すべき量をより調整しやすくするという点とを考慮すると、複層廃棄フイルム17をチップ63のように細かくする方がより好ましい。
炭素化装置62はチップ63を入れて炭素化を行うための加熱炉71と、この加熱炉71の内部が所定の温度となるように加熱と冷却とを行う加熱冷却器72と、この加熱冷却器72の温度を制御するコントローラ73とを備える。
加熱炉71は、チップ63を収容する加熱炉本体71aと着脱自在の底部材71bとを有する。加熱炉本体71aの上部には、開閉自在でありチップ63を供給するための供給口76と、加熱炉本体71aの内部のガスを排出するための開閉自在な排出口77とが設けられる。排出口77には、排出されるガス27における酢酸の濃度を検知する濃度センサ79が設けられる。濃度センサ79はコントローラ73と接続し、排出口77から出るガスの濃度を検知してこの検知結果の信号をコントローラ73に送ると、コントローラ73は送られてきた信号に応じて加熱冷却器72の加熱のオンオフまたは設定温度の調節を行う。
加熱冷却器72は、加熱炉本体71aの外周を覆う第1部材72aと、底部材71bを加熱炉本体71aから外す際に第1部材72aから取り外すことができる第2部材72bとを有する。加熱冷却器72の加熱手段としては、電熱ヒータ方式や、バーナー加熱方式などのものが選択的または併用して用いられる。また。チップ63への加熱は、本実施形態のような加熱炉本体71aなどの部材を介した間接的な加熱であってもよいし、このような間接加熱に代えて、または加えて、チップ63を直接加熱する方法によるものであってもよい。加熱冷却器72の冷却手段としては、送風や冷却媒体の循環によるものを用いることができる。なお、加熱炉本体71aに、加熱中のチップ63を攪拌するための攪拌機74を設けてもよい。これにより、炭素化をより効率的かつ均一に進めることができるようになる。攪拌機74に代えて、または加えて、加熱炉71の中に送風してチップ63を風の力により攪拌する送風手段を用いてもよい。攪拌機74の図示は、図4では略す。
チップ63は、炭素化すべき全量を加熱炉71に入れて一度に炭素化するのではなく、数回に分けて逐次的に供給と炭素化とを実施する。すなわち、炭素化すべき全量の一部のみを第1供給分として加熱炉本体71aに入れて炭素化し、好ましくは第1供給分の炭素化が完了しないうちに、第1供給分の炭素化物31にチップ63の第2供給分を加えてこの第2供給分を炭素化する、というように、炭素化すべき全量を炭素化し終えるまで、加熱炉本体71aへの供給(以下、第1工程と称する)と、新たに供給した供給分を溶融して炭素化する工程(以下、第2工程と称する)とを繰り返し実施する。
炭素化すべき全量を加熱炉71に入れて一度に炭素化する方法は、全量を速く炭素化物にするという単に効率のみの観点では好ましいと考えうるが、一度の炭素化で大量の酢酸が発生してしまい、脆い炭素化物しか得られなくなる。これは、大量の酢酸が一度に発生することにより、加熱により粘性をおびたあるいは液状になったチップ63の中で酢酸が多数の大きな泡となって、このまま炭素化が完了すると、炭素化物は薄い皮膜状の集まりとなるからである。このような脆い炭素化物を賦活した場合には、得られる活性炭は、粒状であっても荷重をかけると粉状につぶれてしまうものであったり、あるいは粒状ではなく粒径が非常に小さな粉状となる。そこで、本発明では、上記のように、第1工程と第2工程とを繰り返し実施することにより、一度に全量を炭素化する場合に比べて、酢酸を少量ずつ発生させるので、溶融したチップ63における酢酸の泡がより細かくなる。これにより、密な炭素化物31が形成されて、一度に全量を炭素化する場合よりも非常に硬い炭素化物31を得ることができる。結果として、この炭素化物31から得られる活性炭22は、一度に全量を炭素化する工程を経た活性炭よりも、硬いものとして得られる。そのため、この方法により得られる活性炭22は、荷重をかけても容易には粉状につぶれず、例えば、溶液製膜設備における吸着装置に収容されても当初の粒径を維持することができる。そして、得られた当初の硬さが硬い活性炭22ほど、溶液製膜設備における吸着と蒸気による脱着を経ても、硬さの点で劣化しにくくなり、スチーム耐性が向上する。
なお、活性炭22の粒の硬さは、粒の耐荷重性を測定することにより評価することができる。耐荷重性の評価では、所定の粒径範囲である粒をサンプリングして、このサンプルに対し荷重をかけて粒が砕けるか否かを確認する。そして、サンプルにかける荷重を変化させて、いくらの荷重まで粒が砕けずに耐えうるかを評価する。このようにして耐荷重性を測定することにより活性炭22の粒の硬さを評価することができるが、粒の硬さの評価方法はこの方法に限定されない。
第1工程と第2工程とからなる炭素化工程は、具体的には次のように実施することがより好ましい。図4の(A)に示すように、炭素化すべき量の一部のチップ63を第1供給分として加熱炉71に入れる。これが1回目の第1工程である。
次に、1回目の第2工程、すなわち第1供給分のチップ63の炭素化を実施する。第2工程では、図3に示す攪拌機74を回転させてチップ63を攪拌することが好ましい。チップ63は、加熱されて溶融し、PVAとセルロースアシレートと接着剤とは分解して炭素化する。このとき、チップ63に含まれていたセルロースアシレートは、溶融しながら分解する。分解が始まると、酢酸が気体で発生し始めるので、第2工程の間には排出口77を開放しておき、酢酸が含まれるガス27を排出させる。なお、ヨウ素やヨウ素イオン、ヨウ素酸化物が発生する場合には、酢酸とともにガス27として排出する。単層廃棄フイルムあるいは複層廃棄フイルム11から活性炭を作る場合には、セルロースアシレート、あるいは、セルロースアシレートとPVAとが炭素化される。
排出口77ではガス27における酢酸の濃度が濃度センサ79で連続して検知され、検知結果の信号は、コントローラ73に送られる。酢酸の濃度は、第1供給分の炭素化を開始してから徐々に大きくなり、ピークに達した後、徐々に低下する。酢酸の濃度が、低いままで、所定値以上に大きくならないときには、コントローラ73は設定温度を上げるように加熱冷却器72を制御することが好ましい。これにより、分解を促進して、炭素化を効果的かつ効率的にすることができる。
2回目の第1工程を、酢酸濃度が徐々に低下してゼロ、つまり分解が完結した後に、開始することは、得られる炭素化物31の硬さをより硬くするという観点のみからは好ましいものの、生産効率の点では必ずしも好ましいとはいえない。そこで、得られる炭素化物31の硬さと生産効率との両方を考慮し、2回目の第1工程は、1回目の第2工程で酢酸が発生している間に開始することが好ましい。これにより、荷重をかけてもつぶれにくい粒状の活性炭22を、効率よく製造することができる。より好ましくは、酢酸濃度がピークに達した後に2回目の第1工程を開始する。酢酸濃度がピークに達する以前に2回目の第1工程を開始すると、2回目の供給分の第2工程において発生する酢酸の量が、第1供給分から発生する酢酸量と併せると多くなりすぎて、炭素化すべき全量を分けて第1工程と第2工程とを繰り返すという効果が小さくなることがあるからである。したがって、酢酸濃度がピークに達した後であって、ゼロとなる前に2回目の第1工程を開始することが製造効率の点でより好ましいことになる。さらに好ましくは、酢酸濃度がピークに達して徐々に低下しはじめた後であって、酢酸濃度が所定値以下となったときに、2回目の第1工程を開始する。以上のように、1回目の第2工程は、炭素化が完全に終わらないうち、つまり完了しないうちに終了させて、2回目の第1工程を開始することが好ましく、2回目の第1工程の開始のタイミングは、酢酸の単位時間における生成量、簡易的には酢酸濃度に基づいて決めることができる。そして、2回目の第1工程の開始タイミングとする酢酸濃度は、1回目の第2工程の酢酸濃度のピークの略60%程度とすることが特に好ましい。つまり、前回の第2工程の酢酸濃度のピークを100としたときに、そのピークから酢酸濃度が略60にまで低下したときに次回の第1工程を開始することが好ましい。
なお、濃度センサ79と供給装置66の送出部とを接続することにより、酢酸濃度がピークに達した後に徐々に低下して所定値以下になった場合には、送出部が濃度センサ79の信号を受けて次の第1工程のチップ63を送り出すようにすることができる。
第2工程における炭素化、つまり分解反応は発熱反応であるため、酢酸濃度と発熱量とはほぼ比例し、かつ、酢酸濃度の上昇と発熱量の増加、酢酸濃度の減少と発熱量の減少とはほぼ同期する。したがって、濃度センサ79を設けずに、加熱炉71の温度変化を検知しながら、この検知温度に基づいて2回目の第1工程の開始タイミングを決定することができる。このように、n(ただし、nは2以上の自然数)回目の第1工程の開始のタイミングは、n−1回目の第2工程における酢酸濃度または加熱炉71の温度に基づき求めることができる。つまり、前回の第2工程の酢酸濃度または加熱炉71の温度に基づき、次の第1工程の開始タイミングを決定することができる。
2回目の第1工程では、図4の(B)に示すように、1回目の第2工程で得られる炭素化物31の上に、新たなチップ63、つまり第2供給分が載るように供給している。第2供給分の量は、第2供給分が2回目の第2工程で溶融したときに、第2供給分に含まれるセルロースアシレートが1回目の第2工程で生成した炭素化物31にしみ入るような程度の量、つまり炭素化物31の隙間に入り込む程度の量とすることが好ましい。このような量よりも少ない量の第2供給分とすると、2回目の第2工程で発生する酢酸の量がその分少なくなるということの前記の利点はあるものの、炭素化すべき全量を炭素化し終わるまで繰り返さなければならない第1工程と第2工程との回数を増やさざるを得なくなるために製造効率が下がることになる。なお、炭素化物31の隙間は、1回目の第2工程における酢酸の発生により、炭素化物31に細かな発泡が起きることにより形成されるものである。そして、この泡については、一度に全量のチップ63を入れて炭素化する方法において発生する泡のように大きくはならずに、小さく細かいものとして発生させることができる。このような第2供給分の供給によって、溶融したセルロースアシレートがこの隙間に入り込むことにより、1回目の第2工程で生成した炭素化物31が第2供給分のセルロースアシレートで浸された状態となる。この「浸された状態」とは、炭素化物31の隙間における露出面の少なくとも一部が、溶融したセルロースアシレートに接触した状態を意味し、溶融したセルロースアシレートで隙間が満たされていなくともよい。すなわち、隙間中に気体が残っている態様も、上記の「浸された状態」に含まれる。ただし、溶融したセルロースアシレートで隙間が満たされる状態であることが特に好ましい。なお、溶融したセルロースアシレートの液の高さが、1回目の第2工程で生成した炭素化物31の塊の上面を超えるレベルになると、2回目の第2工程における酢酸の発生量が多くなるので、該上面を超えないレベルであることがより好ましい。
2回目の第1工程の後に、第2供給分のチップ63を炭素化する。この工程でセルロースアシレートを溶融して、1回目の第2工程で生成した炭素化物31を浸すと、この炭素化物31は形状が崩れ、溶融したセルロースアシレートの中に取り込まれる。加熱を続けると、第2供給分は炭素化し、これとともに、第2供給分に取り込まれ第1供給分から生成した炭素化物31は、炭素割合が2回目の第2工程の開始時よりも高くなり、硬くなる。図4の(C)では、1回目の第2工程で得られる炭素化物31のレベルを符号L1の破線で示し、2回目の第2工程後の炭素化物31のレベルを符号L2の実線で示す。なお、図4では、2回目の第2工程で得られた炭素化物31が1回目の第2工程で得られた炭素化物31の上にあるように図示しているが、2回目の第2工程で新たに生成した炭素化物31は、実際には、1回目の第2工程で生成した炭素化物31の中にも含まれている。また、図3に示す攪拌翼74は、上下方向で変位可能となっており、2回目の第2工程では、第2供給分の中のみならず、第1供給分から生成した炭素化物31中でも攪拌翼が回転するように、図3の攪拌機74を配することが好ましい。
3回目の第1工程は、前回つまり2回目の第1工程と同様に、2回目の第2工程でガス27における酢酸の濃度がゼロとなる前に開始する。3回目の第1工程で新たに供給するチップ63の量は、前回つまり2回目の第2工程で得られた炭素化物31を、溶融したときのセルロースアシレートが浸す量とする。なお、この量は、必要とする最低限の量であり、既に得られているすべての炭素化物31を浸すことができる程の量であることがより好ましい。つまり、少なくともレベルL1とL2との間の炭素化物31が3回目の第2工程で溶融したセルロースアシレートに取り込まれることが好ましく、レベルL2までのすべての炭素化物31が3回目の第2工程で溶融したセルロースアシレートに取り込まれることがより好ましい。また、3回目の第2工程では、少なくとも第2供給分から生成した炭素化物31中で攪拌翼が回転するように、つまり、レベルL2以下の範囲で攪拌翼が回転するように、図3の攪拌機74を配することが好ましい。
以上のようにして、一度生成した炭素化物31が、後の第2工程で溶融したセルロースアシレートに取り込まれて再び固まることにより、得られる炭素化物31ないし活性炭22をより硬くすることができる。すなわち、第1工程と第2工程とを繰り返し行うことが好ましい。なお、第1工程におけるチップ63の各供給分については、2〜3回目の第1工程までは徐々に増える傾向にあるが、その後略一定にし、最終の2〜3回の第1工程で徐々に減らすことができる。ただし、各供給分が徐々に増えるという第1工程の上記回数ならびに徐々に減らしていく上記回数は、炭素化を実施する加熱炉の容量等により変わりうる。なお、最後の第2工程は、酢酸濃度がピークを越えた後に終了させることが好ましく、終了タイミングを酢酸濃度あるいは加熱炉の温度に基づいて決定してよい。
第2工程におけるチップ63への加熱処理では、加熱炉71の内部の温度は、加熱冷却器72により、300℃以上、より好ましくは350℃以上600℃以下の範囲、さらに好ましくは400℃以上600℃以下の範囲にすることが好ましい。また、各第2工程の時間が15分以上60分以下であることが好ましい。この時間内に次の第1工程を開始することができるように、加熱炉71の内部温度と、各第1工程におけるチップ63の供給量とを調整するとよい。15分未満の時間で炭素化しようとすると、分解反応が急速に進みすぎてしまい、泡が加熱炉71の排出口77から吹き出してしまうことがあり、一方、60分よりも長い時間で炭素化することは、生産性が良いとは言えない。
炭素化すべき全量につき炭素化を終えた直後の炭素化物31は概ね300℃以上600℃以下の温度範囲となっている。そして、この炭素化物31は硬く固まった状態で得られる。そこで、加熱炉71に入ったままで炭素化物31を冷却して、底部材71bを外す。そして、加熱炉71の下方から砕いて炭素化物31を取り出す。
粒化装置68は、炭素化物31を砕く砕き部と、砕き部で砕かれた炭素化物31を粒径毎に分ける分級部を有する。砕き部で所定の粒径以下、好ましくは平均粒径が2mm〜20mmの範囲、より好ましくは2mm〜15mmの範囲、さらに好ましくは2mm〜10mmの範囲となるように砕き、粒状にすると、砕かれた炭素化物31は、粒径が大きく異なる粒が混合した状態となる。つまり、粒径分布が広い。そこで、ある粒径範囲毎に分級することが好ましい。活性炭22の用途や使い方に応じて、適する粒径が異なる場合があるからである。なお、分級部には、目の大きさが大きいふるいと小さいふるいとが上から順に備えられており、所定の粒径範囲毎に炭素化物31が分けられる。
なお、分級は賦活工程の後に実施してもよいが、賦活工程の後に代えて、あるいは加えて賦活工程の前に実施することがより好ましい。粒径分布が小さいほど、賦活を効果的かつ効率的に実施することができるからである。
本発明によると、バインダ成分無しで、耐溶剤性や耐熱性に優れ、環境への影響が極めて少ない粒状の活性炭が所望の硬さで得られ、しかも、用途に応じた好ましい粒径の活性炭を容易に得ることができるという利点がある。また、本発明によると、バインダ成分で粉状の活性炭を固めるような造粒工程を実施する必要がないことから、製造効率の点でも粒状活性炭の従来の製造方法よりも優れるという利点がある。さらに、本発明によると、従来は廃棄処分とされていたセルロースアシレートを原料にして活性炭を製造することができるという利点がある。
本実施形態では、炭素化装置62で排出されたガス27は、大気に放出することができる状態となるように、ガス処理部(図示無し)で処理される。このガス処理部は、酢酸を燃焼させる燃焼装置81と、燃焼装置81での燃焼により生じた燃焼ガス42を冷却する第1熱交換器82とを備える。チップ63の中にヨウ素が含まれる場合には、燃焼ガス42中にはヨウ素やヨウ素酸化物が含まれるので、このような燃焼ガス42については、第1熱交換器82を経た後に洗浄装置83に送り込んで、洗浄するとよい。この洗浄装置82には、燃焼ガス42に含まれるヨウ素やヨウ素酸化物を吸収する吸収液が収容される。そして、洗浄装置83からの排ガス28と燃焼装置81で生じた炭酸ガスとを冷却する第2熱交換器85を備えることが好ましく、この第2熱交換器85の下流にはさらに、排ガス28に含まれる微量のヨウ素やヨウ素酸化物を吸着または吸収して除去するための除去装置が設けられることがより好ましい。
燃焼装置81は、内部に送られてきたガス27を燃焼させる燃焼塔を備え、この燃焼塔には、ガス27の燃焼速度を高める補助熱源としてのバーナーが設けられている。燃焼塔内にガス27が送られると、酢酸を850℃以上1000℃以下で燃焼させる。この燃焼工程では、酢酸を十分に酸化させて酢酸ガスを炭酸ガスとする。ヨウ素やヨウ素イオン、ヨウ素酸化物(以下、これらをまとめてヨウ素系物質と称する)がガス27に含まれる場合には、酢酸を上記温度範囲で十分に酸化させる条件下では、ヨウ素系物質も酸化が進む。ガス27には、他の物質も含まれる場合があるが、そのうち、炭素を含む物質については酢酸と同様に炭酸ガスとする。
炭酸ガスとヨウ素系物質とを含む燃焼ガス42の温度は、850℃〜1000℃となっているので、洗浄装置23に供することができる温度になるように第1熱交換器82で冷却する。
洗浄装置83は、炭酸ガスとヨウ素系物質とを吸収する吸収液が収容される液槽(図示無し)と、液槽内の吸収液中に燃焼ガス42を案内する第1パイプ(図示無し)と、液槽の液面よりも高い位置に一端が位置するように設けられ、液槽内のガスを洗浄装置83の外部へ案内する第2パイプとを備える。第1パイプは、吸収液中に一端が位置するように配され、第1熱交換器82を出た燃焼ガス42は、第1パイプから吸収液の中に導かれ、バブリングされる。これにより燃焼ガス42の中に含まれる炭酸ガスとヨウ素系物質とを吸収液に吸収させる。吸収液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等の一般的なアルカリ性溶液が好ましい。
他の態様としては、液槽に代えて周知のスクラバーを用いる方法がある。スクラバーとしては、例えば、燃焼ガス42が適宜送り込まれるガス入口と、このガス入口よりも上方から吸収液を液滴として出すシャワーとが備えられたいわゆる吸収塔が挙げられる。
燃焼ガス42は、吸収液で炭酸ガスとヨウ素系物質とを吸収することにより洗浄されて、大気へ放出される排ガス28となる。この排ガス28の熱エネルギーを有効に用いるために、排ガス28を第2熱交換器85へ送り、流体である伝熱媒体と熱交換させる。
図5は、賦活装置69の概略図である。炭素化物31を賦活する賦活装置67は、ロータリキルン91と、このロータリキルン91の内部に所定のガスを供給するガス供給源92とを備える。ロータリキルン91は断面円形のパイプである装置本体93を備え、この装置本体93の上流端には炭素化物31の入口、下流端には活性炭22の出口が設けられ、これら入口と出口とはシャッタ97,98により開閉自在とされる。賦活の際には、シャッタ97,98により入口及び出口が閉じられてロータリキルン91の内部は密閉状態にされる。
また、装置本体93は、周方向で回転自在となるようにローラ99により支持される。装置本体95には、スプロケットホイル100が取り付けられており、このスプロケットホイル100が駆動機構101により回転し、これにより装置本体93が回転する。装置本体93の回転に伴って、装置本体93の内部に備えられた羽根106が回り、入口から入った炭素化物31が出口方向へ、攪拌されながら送られる。
装置本体93の内部には電気ヒータ103が設置されており、装置本体93の内部を加熱する。装置本体93の内部には温度センサ(図示無し)が設けられ、この温度センサは内部温度を検知する。そして、電気ヒータ103は、この温度センサによる検知結果に基づいて、装置本体93の外部に設けられたコントローラ(図示無し)により温度が制御される。
賦活装置69は、炭素化物31を賦活し、これにより、炭素化物31に、より細かく小さな微細孔を多く形成して、その表面積が賦活前よりも大きくなるようにする。装置本体93に炭素化物31が入ると、装置本体93の内部に備えられた羽根106が回り、炭素化物31はこの羽根106の駆動により攪拌される。電気ヒータ103により装置本体93の内部は加熱され、これにより、攪拌されている間の炭素化物31は、所定の温度に加熱される。
装置本体93では、炭素化物31の温度を750℃以上950℃以下の範囲とすることが好ましい。装置本体93の内部温度を炭素化物31の温度とみなすことができる場合には、装置本体93の内部温度が上記範囲となるように電気ヒータ103を温度調整するとよい。この装置本体93による賦活工程では、炭素化物31を酸化する。より具体的には、炭素化物31の中に残っている炭素以外の原子や原子団を酸化することにより炭素化物31から炭素以外の原子を除去することと、炭素化物31に含まれる炭素の一部だけを酸化することにより炭酸ガスあるいは一酸化炭素として炭素化物31から一部の炭素を除去することとの両方を行う。これにより、炭素化物31はより小さな孔径の微細孔が形成されて活性炭22となる。この賦活工程は、吸熱反応を伴うので、炭素化物31に所定量の熱エネルギーを与えるには、単位時間あたりの熱エネルギー量が小さい場合ほど要する時間が長くなることになる。したがって、装置本体93の内部温度を低くするほど、炭素化物31の賦活に要する時間が長くなり、750℃未満では低すぎて賦活そのものができず十分な吸着性能を有する活性炭22を得ることができなくなる場合がある。一方、炭素化物31の温度を950℃よりも高くすると、ロータリキルン91の設備コストが極端にかさむことになるのに加え、炭素化物31に含まれる炭素のうち、炭酸ガスや一酸化炭素等のようにして酸化されて除去される炭素の数が多くなりすぎてしまう。このように酸化されて除去される炭素の数が多くなるほど、活性炭22の収率が下がってしまう。したがって、装置本体93における炭素化物31の適正な温度範囲は上記の範囲である。
ガス供給源92からの炭酸ガス(CO)105が、装置本体93に取り付けられたガス導入管107により、装置本体93の内部に案内される。送り込む炭酸ガスの量は、炭素化物31の量に応じて決定する。つまり、炭素化物31の量が多いほど送り込む炭酸ガスの量を多くする。炭酸ガスの送り込みは、賦活の開始時のみでもよいし、賦活中連続して実施してもよいし、また、賦活の間に断続的に実施してもよい。なお、装置本体93に送り込むガスは炭酸ガスに限られず、炭素化物31を酸化してそれ自身は還元される性質のガスを意味する。したがって、炭酸ガスに代えて、あるいは加えて、水蒸気、空気、これらのガスの混合物である混合ガスを用いることができる。
賦活を行う時間は、活性炭22の収率が50%となるように、調整される。ここで、活性炭22の収率(%)は、賦活に供した炭素化物31の重量をA、賦活により得られる活性炭の重量をBとするときに、100×B/Aの式で求める値である。また、賦活を行う時間は、電気ヒータ103の加熱能力、装置本体93の回転速度によっても、調整することができる。
賦活装置69により、炭素化物31は賦活され、極微細な粒子等が除去される。このように得られた活性炭22は、多くの微細孔があることから表面積が非常に大きく、炭素化物31に比べて吸着性能が格段に高い。また、ロータリキルン91により炭素化物31は攪拌されながら賦活されるので、ヤシガラを原料とする活性炭と同等レベルの吸着性能をもつ活性炭を効率的に製造することができる。賦活が終了すると装置本体93のシャッタ98により出口が開かれ、活性炭22は、装置本体93の外へ出される。このとき、装置本体93のシャッタ97により入口を開いて、新たな炭素化物31を装置本体93内に送り込んでもよい。
なお、本実施形態では、賦活の際に炭素化物31を攪拌する手段としてロータリキルン91を用いるが、本発明はこれに限定されず、炭素化物31に対する熱伝導効率及び炭酸ガス105との接触効果を望める機能をもつものであればよい。例えば、炭素化物31が入れられた容器内に酸化性のガスを吹き込み、このガスの流れにより炭素化物31を攪拌する方法や、炭素化物31が入れられた容器に振動を与えて炭素化物31を攪拌する方法がある。
以上の方法によると、JIS K1474によるジクロロメタンの吸着性能は、概ね0.6g/gであり、また、溶液製膜設備の吸着装置における蒸気での脱着による劣化や溶媒による劣化もほとんどない。上記吸着性能は、活性炭1gあたりに吸着したジクロロメタンの質量(g)を示す値である。
なお、上記実施形態の炭素化工程において発生するガスは酢酸であるが、これは、複層廃棄フイルム17(図1参照)の第1,第2セルロースアシレート層におけるセルロースアシレートがアセチルセルロースであるからである。したがって、セルロースアシレートがアセチル基とは異なる他のアシル基をもつ場合には、酢酸とは異なる他のカルボン酸が酢酸に代わりあるいは加わり発生することがある。
なお、本発明において活性炭原料とするセルロースアシレートの形状は、フイルム形状あるいはこれを細かくしたチップ形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。他の形状としては、ドープの製造の際にロス分として回収され、乾燥された粒状、粉体等が挙げられる。このように、本発明では、偏光板、偏光板をつくる過程でのセルロースアシレートを含む各廃棄物、偏光板の各材料の廃棄物等を原料として、活性炭を製造することができる。
以下、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。以下の条件で、本発明である実験1,2と本発明に対する比較実験1,2と参考実験1とを実施した。
[比較実験1]
単層のセルロースアシレートフイルムである単層廃棄フイルムを、ロータリカッタにより1cm×1cm程度の大きさのチップとした。このチップを原料として、活性炭を以下の条件で製造した。炭素化工程では、炭素化すべきチップを全量、加熱炉71に入れて一度に全量を炭素化した。加熱炉71の内部温度は350℃以上600℃以下の範囲とし、加熱時間は15分とした。微細孔形成工程37では、900℃で90分間の加熱を実施した。賦活装置69へはガス供給源92から炭酸ガス105を供給した。炭酸ガス105の流量は、1リットル/分とした。また、賦活装置69における羽根106の回転速度は0.75rpmとした。
得られた活性炭の評価は、耐荷重性とスチーム耐性とヨウ素吸着性能とジクロロメタンの吸着性能とについて実施した。耐荷重性は、前記の通り活性炭の粒の硬さを評価するために実施するものであり、スチーム耐性は、例えば吸着後に実施する水蒸気による脱着で活性炭が硬さの点で劣化しないか否かを評価するものである。各評価の評価方法は以下である。
(a)耐荷重性・・・得られた活性炭から粒径が略一定のものをサンプリングし、このサンプルをガラス板の上に密に広げ、その面積が1cmとなるようにした。広げたサンプルの上に面積1cmのステンレス板を載せ、このステンレス板の上に分銅を1分間載せた。サンプルの粒のつぶれ具合を目視で観察した。そして、細かくつぶれた分の重量割合が0%以上10%以下である場合を「○」、10%よりも大きい場合を「×」とし、「○」の評価が得られる分銅の質量の最大値を求めてこれを耐荷重性の評価結果とした。
(b)スチーム耐性・・・得られた活性炭から粒径が略一定のものを約15gサンプリングした。水が透過するように濾紙で作られた箱状容器に、サンプルを入れた。サンプルが飛び散らないように、かつ、サンプルがスチーム(水蒸気)に十分さらされるように、スチーム量を調整し、30分間スチームをサンプルに吹きつけた。吹きつけの後、サンプルの外観を目視で観察し、サンプルのうち細かくなったものの重量割合が50%未満である場合を「○」、50%以上である場合を「×」とした。
(c)ヨウ素の吸着性能・・・JIS(K1474)の方法に従って測定した。この値は、活性炭1gにつき、吸着されたヨウ素の質量(mg)を表す。
(d)ジクロロメタンの吸着性能・・・JIS(K1474)の方法に従って測定した。この値は、活性炭1gにつき、吸着されたジクロロメタンの質量(g)を表す。
なお、吸着と水蒸気による脱着とに供した活性炭につき耐荷重性及び吸着性能を評価する場合には、150℃で1時間乾燥したした後に上記(a),(c),(d)の方法により評価する。
本比較実験1で得られた活性炭の評価結果を表1に示す。表1の「活性炭原料」欄においては、単層廃棄フイルムを単に「単層フイルム」と記す。表1の「炭素化工程の回数」とは、第1工程と第2工程との繰り返し回数を意味する。本比較実験1のように、炭素化すべきチップを全量加熱炉に入れて一度に炭素化した場合には、表1の欄「炭素化工程の回数」には「1回」と記す。なお、表1における(a)〜(d)の符号は上記の評価項目の符号に対応する。本比較実験1の(a)耐荷重性については、得られた活性炭は平均粒径が200μm〜300μmの粉状であったため、測定せず、このため、表1においては「−」と記す。また、(b)スチーム耐性については、スチームによる外観変化は認められなかったが、もともと粉状であるため本発明との比較という意味ではこの結果を対象外としたので、表1においては「−」と記す。なお、表1にはハンドリング性についても記す。本比較実験1で得られた活性炭は粉状であるために、吸着装置への収容時には活性炭が舞ってしまった。また、粉状であるために、吸着装置の収容部には、隙間がほとんど無いように、すなわち密に収容されてしまい、吸着すべき気体の溶剤との接触面積が粒状のものと比べて少なくなっていた。蒸気による脱着をすると、収容部における圧力が上がり、これにより活性炭の一部が収容部から流れ出す現象が見られた。したがって、表1の「ハンドリング性」では「×」の評価とした。
[実験1]
比較実験1の炭素化工程を、以下の方法に代えて実施した。炭素化工程32では、炭素化すべきチップ63を10回にわけ、第1工程と第2工程とを10回繰り返し実施してチップ63を炭素化した。各第2工程における加熱炉91の内部温度は、各回とも350℃以上600℃以下の範囲とし、また各第2工程の時間は15分とした。賦活工程37の条件は比較実験1と同じである。以上の条件により平均粒径が5mmの活性炭を製造した。
本実験1で得られた活性炭22について、比較実験1と同様に(a)〜(d)の評価を実施した。評価結果は表1に示す。なお、本実験1で得られた活性炭は粒状であったので、比較実験1の粉状の活性炭に認められたハンドリング性の悪さはなく、吸着装置への収容や吸着、脱着も良好に実施することができたので、表1の「ハンドリング性」では「○」と評価することができた。
[比較実験2]
比較実験1で得られた粉状の活性炭を、バインダを用いて粒状に固めて平均粒径5mmの粒状活性炭とした。バインダとしてはコーンスターチを用いた。得られた粒状活性炭につき、(a)〜(d)の評価を実施した。評価結果は表1に示す。なお、本比較実験2で得られた活性炭は粒状であったので、ハンドリング性はよく「○」と評価した。また、バインダがコーンスターチであるので、環境への悪影響は少ないといえる。
[実験2]
実験1の単層廃棄フイルムを複層廃棄フイルム17に代えて、この複層廃棄フイルム17を原料として平均粒径が5mmの活性炭22を製造した。この複層廃棄フイルム17は、偏光板の廃棄物である。得られた活性炭22につき、(a)〜(d)の評価を実施した。評価結果は表1に示す。表1の「活性炭原料」欄においては、複層廃棄フイルムを単に「複層フイルム」と記す。なお、本実験2で得られた活性炭は粒状であったので、ハンドリング性に優れており、「○」と評価した。
[参考実験]
ヤシガラを原料にして製造された市販のいわゆるヤシガラ活性炭(商品名;シラサギ,タケダ薬品(株)製)であり、これについて(a)〜(d)の評価を実施した。評価結果は表1に示す。なお、本参考実験のヤシガラ活性炭は粒状であったので、ハンドリング性は優れており、このため表1の「ハンドリング性」は「○」と評価したが、このヤシガラ活性炭のバインダは石油ピッチであるので、環境への影響という点で好ましいものとはいえないことは前述の通りである。
Figure 2009132559
表1に示すように、本発明による活性炭は、市販のヤシガラ活性炭と同等以上の吸着性を有していることがわかる。これにより、セルロースアシレートを原料にして吸着性能に優れた活性炭を製造することができることがわかる。したがって、大量に廃棄処分されてきたセルロースアシレートのフイルムや偏光板を活性炭にして再利用することができる。また、この活性炭は粒状であるので、ハンドリング性がよい。そして、本発明によると、吸着性能のみならず、スチーム耐性や耐荷重性に優れた活性炭をつくることができることがわかる。さらに、本発明によると、環境への影響が極めて少ない活性炭をつくることができる。
(A)は活性炭原料となる複層廃棄フイルムの断面図であり、(B)は別の複層廃棄フイルムの断面図である。 本発明を実施するための活性炭製造工程を示すフローチャートである。 活性炭製造設備を示す概略図である。 炭素化工程の説明図である。 賦活装置の概略図である。
符号の説明
11,17 複層廃棄フイルム
22 活性炭
27 ガス
31 炭素化物
60 活性炭製造設備
62 炭素化装置
68 粒化装置
69 賦活装置

Claims (3)

  1. セルロースアシレートを加熱炉の中に入れる第1工程と、前記加熱炉中で、前記セルロースアシレートを溶融し炭素化して炭素化物とする第2工程とを交互に繰り返す炭素化工程と、
    前記炭素化物を冷却する冷却工程と、
    前記冷却工程後の前記炭素化物を砕く砕き工程と、
    前記砕き工程後の前記炭素化物に微細孔が形成されるまで、前記炭素化物を酸化する気体の存在下で、前記炭素化物を加熱する微細孔形成工程と、
    を有することを特徴とする活性炭の製造方法。
  2. 2回目以降の前記各第2工程では、溶融させた前記セルロースアシレートで、前回の前記第2工程で生成した前記炭素化物を浸すことを特徴とする請求項1記載の活性炭の製造方法。
  3. 2回目以降の前記第1工程を、前回の前記第2工程で気体のカルボン酸が発生している間に開始することを特徴とする請求項1または2記載の活性炭の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101993071A (zh) * 2010-12-15 2011-03-30 南京林业大学 一种超级活性炭的生产方法和生产装置
WO2011059095A1 (ja) * 2009-11-16 2011-05-19 株式会社上原Otec研究所 プラスチック処理装置
JP2014084261A (ja) * 2012-10-25 2014-05-12 Nankai Kogyo Kk 酢酸セルロースの粒子状炭化物の賦活装置
JP2014084262A (ja) * 2012-10-25 2014-05-12 Nankai Kogyo Kk 活性炭の製造方法
JP2014091653A (ja) * 2012-11-05 2014-05-19 Nankai Kogyo Kk 活性炭の製造方法
JP2015160775A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 南開工業株式会社 活性炭の製造方法
CN105759867A (zh) * 2016-04-15 2016-07-13 江苏优华达环保材料科技有限公司 活性炭生产制备自动温控系统及温控方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009032810A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 BLüCHER GMBH Anlage und Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle
JP5465610B2 (ja) 2010-06-08 2014-04-09 本田技研工業株式会社 カーボンの製造方法
CN103072967B (zh) * 2013-01-10 2014-06-25 大连理工大学 用于制备炭分子筛的中间产品炭化料的连续炭化装置及方法
HK1188369A2 (en) * 2013-12-31 2014-04-25 Scion Energy Hong Kong Ltd Method of producing activated carbon from bamboo scaffolding waste, waste wooden pallet and the like and the apparatus therefor
CN105366676B (zh) * 2015-12-15 2016-09-07 宁波中车新能源科技有限公司 一种旧隔膜回收制备超级电容器用活性炭的方法及制得的活性炭在超级电容器的应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61168512A (ja) * 1985-01-18 1986-07-30 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 電極材料
JP2004182507A (ja) * 2002-12-02 2004-07-02 Mitsubishi Gas Chem Co Inc キャパシタ電極用炭素多孔体およびその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6177615A (ja) * 1984-09-21 1986-04-21 Japan Steel Works Ltd:The 廃粉末活性炭の再生方法
JPH07172808A (ja) 1993-12-15 1995-07-11 Sumitomo Bakelite Co Ltd 活性炭
KR100286662B1 (ko) 1995-11-09 2001-04-16 이구택 폐지 및 펄프잔사를 이용한 활성탄소 제조방법
JPH11171524A (ja) 1997-10-03 1999-06-29 Katsuhiro Shimada 古紙を原料とする活性炭およびその製造方法
KR100308584B1 (ko) 1999-06-10 2001-09-24 반봉찬 폐 코크스 냉각분진을 이용한 활성탄 원료대체재 및 활성탄 제조방법
JP4876307B2 (ja) 2000-10-31 2012-02-15 パナソニック電工株式会社 活性炭の製造方法
TWI268909B (en) * 2002-04-02 2006-12-21 Wen-Long Chyn Producing method of activated carbon and apparatus thereof
DE10322182A1 (de) * 2003-05-16 2004-12-02 Blue Membranes Gmbh Verfahren zur Herstellung von porösem, kohlenstoffbasiertem Material
JPWO2005007572A1 (ja) * 2003-07-18 2006-08-31 則幸 山崎 炭化物製造装置及び炭化物製造方法
JP2006334841A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Fujifilm Holdings Corp セルロースアシレートフィルムの製造方法及びそれを用いて製造した液晶表示板用光学補償フィルム
CN101004977B (zh) * 2006-01-18 2010-06-02 中国科学院化学研究所 用于超级电容器的活性炭电极材料及其制备方法
JP5084024B2 (ja) 2007-01-24 2012-11-28 富士フイルム株式会社 活性炭製造方法及び廃棄フイルムのリサイクルシステム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61168512A (ja) * 1985-01-18 1986-07-30 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 電極材料
JP2004182507A (ja) * 2002-12-02 2004-07-02 Mitsubishi Gas Chem Co Inc キャパシタ電極用炭素多孔体およびその製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011059095A1 (ja) * 2009-11-16 2011-05-19 株式会社上原Otec研究所 プラスチック処理装置
JP5254462B2 (ja) * 2009-11-16 2013-08-07 株式会社上原Otec研究所 プラスチック処理装置
CN101993071A (zh) * 2010-12-15 2011-03-30 南京林业大学 一种超级活性炭的生产方法和生产装置
JP2014084261A (ja) * 2012-10-25 2014-05-12 Nankai Kogyo Kk 酢酸セルロースの粒子状炭化物の賦活装置
JP2014084262A (ja) * 2012-10-25 2014-05-12 Nankai Kogyo Kk 活性炭の製造方法
JP2014091653A (ja) * 2012-11-05 2014-05-19 Nankai Kogyo Kk 活性炭の製造方法
JP2015160775A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 南開工業株式会社 活性炭の製造方法
CN105759867A (zh) * 2016-04-15 2016-07-13 江苏优华达环保材料科技有限公司 活性炭生产制备自动温控系统及温控方法
CN105759867B (zh) * 2016-04-15 2017-10-20 江苏优华达环保材料科技有限公司 活性炭生产制备自动温控系统及温控方法

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