JP2014122158A - 活性炭 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の活性炭は、平均メソポアサイズが、賦活剤である、アルカリ土類金属酸化物又はアルカリ土類金属化合物より生成されたアルカリ土類金属酸化物の結晶子サイズの平均径であるところに特徴を有する。本発明はまた、賦活剤である、アルカリ土類金属酸化物又はアルカリ土類金属化合物より生成されたアルカリ土類金属酸化物の表面が、比表面積が400〜2000m2/gである炭素で被覆されたことを特徴とする活性炭も提供する。
【選択図】図2
Description
有機質樹脂としてPVA粉末(東京化成工業社製の試薬、ポリビニルアルコール、平均重合度2000)、賦活剤としてMgO粉末(関東化学社製の試薬)を使用し、これらを下記表1に示す比率で均一に混合した後、これをアルミナ製の焼成ボートに入れて電気炉へ装入する。次いで炉内をアルゴンガスで置換し、更にアルゴンガスを50〜100mL/minの速度で吹き込みながら10℃/minの速度で900℃まで昇温し、同温度で1時間加熱を続ける。この加熱処理によりPVC粉末は熱分解して炭化し、粉末状の酸化マグネシウムと炭化物の混合粉末が得られる。
賦活剤として水酸化マグネシウム(関東化学社製の試薬)を、PVAに対し質量比で1/1の比率で使用した以外は前記実施例1と同様にして活性炭粉末を得た。得られた活性炭粉末の比表面積は650m2/gであった。
賦活剤として酢酸マグネシウム四水和物(キシダ化学社製の試薬)を、無水物換算でPVAに対し質量比で1/4,1/1および7/3の比率で使用した以外は前記実施例1と同様にして活性炭粉末を得た。得られた活性炭粉末の比表面積は495m2/g,1085m2/gおよび1749m2/gであった。
賦活剤として塩基性炭酸マグネシウム(和光純薬社製の試薬)を、PVAに対し質量比で1/1の比率で使用した以外は前記実施例1と同様にして活性炭粉末を得た。得られた活性炭粉末の比表面積は1300m2/gであった。
賦活剤として酢酸マグネシウム4水和物(キシダ化学社製の試薬)を使用し、炭素源としてヒドロキシプロピルセルロース(HPC)粉末(東京化成工業社製)を水に質量比で3/1、5/1または7/1で溶解、乾燥して得られた混合粉末を使用した以外は前記実施例1と同様にして活性炭粉末を得た。得られた活性炭粉末の比表面積は、夫々1470m2/g、1330m2/gまたは1160m2/gであった。
有機質樹脂としてPET粉末(ユニチカ社製、商品名「SA2106」)、賦活剤として関東化学社製のMgO粉末を使用し、これらを質量比で1/1の比率で使用すると共に、加熱条件を、昇温速度10℃/min、900℃、1時間とした以外は前記実施例1と同様にして活性炭粉末を得た。得られた活性炭粉末の比表面積は750m2/gであった。
有機質樹脂としてPVA粉末(同前)、賦活剤として和光純薬社製のCaO粉末を使用し、これらを質量比で1/1の比率で使用すると共に、加熱条件を、昇温速度10℃/min、900℃、1時間とした以外は前記実施例1と同様にして活性炭粉末を得た。得られた活性炭粉末の比表面積は475m2/gであった。
上記実施例1において、マグネシウム化合物を使用せず、若しくは、酸化マグネシウムに代えて塩化ナトリウムを使用し、PVAとの配合比率を1:1、昇温速度および加熱条件を5℃/min、700℃(または900℃)1時間とした以外は前記実施例1と同様の条件で炭化処理を行い、炭化終了後、塩化ナトリウムを水洗除去し乾燥することによって粉末状の活性炭を得た。得られた活性炭の比表面積を、実験条件と共に表2に一括して示す。
アルカリ土類金属化合物として、MgO粉末(関東化学社製の試薬)、水酸化マグネシウム(関東化学社製の試薬)、酢酸マグネシウム四水和物(キシダ化学社製の試薬)、有機質樹脂としてPVA粉末(東京化成工業社製の試薬、平均重合度2000)を使用し、下記の方法で活性炭の製造を行い、得られた炭素コートMgOの結晶子サイズと活性炭の平均細孔径を調べた。なお、MgOの結晶子サイズは、粉末XRD回折装置(リガク社製の商品名「RINT2500」;CuKα 40kV−100mA)を用いた回折線の半値幅からシェラー(scherrer)の式によって算出し、活性炭の平均細孔径は、窒素ガスによる77Kでの吸着等温線からBJH法(Barrett-Joyner-Halenda法)によって算出した。
有機質樹脂としてPVA粉末(同前、平均分子量2000)、HPC粉末(同前)またはPET粉末(同前)を使用し、夫々をMgO粉末(同前)と質量比(50/50)で混合し、アルゴンガス雰囲気下に900℃で1時間焼成した後、1モル濃度の硫酸で洗浄してMgOを溶出し、十分に水洗してから乾燥して活性炭粉末を得た。得られた各活性炭のBET比表面積を前記と同様の方法で測定すると共に、窒素ガスを用いた77Kでの吸着等温線からBJH法(Barrett-Joyner-Halenda法)によってミクロポアとメソポアの分布を調べたところ、表4および図1,2に示す結果が得られた。
Claims (10)
- 平均メソポアサイズが、賦活剤である、アルカリ土類金属酸化物又はアルカリ土類金属化合物より生成されたアルカリ土類金属酸化物の結晶子サイズの平均径であることを特徴とする活性炭。
- 前記平均メソポアサイズが、前記賦活剤の結晶子サイズの平均径に対して±20%の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の活性炭。
- 前記平均メソポアサイズが、前記賦活剤の結晶子サイズの平均径に対して−1%〜+17%の範囲であることを特徴とする請求項2に記載の活性炭。
- 比表面積が400〜2000m2/gであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の活性炭。
- 窒素ガスを用いた77Kでの吸着等温線からBJH法(Barrett−Joyner−Halenda法)によって算出されるメソポアの分布において、5nm〜50nmの範囲における細孔体積が0.25ml/g以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の活性炭。
- 窒素ガスを用いた77Kでの吸着等温線からBJH法(Barrett−Joyner−Halenda法)によって算出されるミクロポアとメソポアの細孔体積において、ミクロポア体積がメソポア体積を上回っている請求項1〜5のいずれか1項に記載の活性炭。
- 賦活剤である、アルカリ土類金属酸化物又はアルカリ土類金属化合物より生成されたアルカリ土類金属酸化物の表面は、比表面積が400〜2000m2/gである炭素で被覆されたことを特徴とする活性炭。
- 前記炭素のミクロポア体積が0.25mL/g以上であることを特徴とする請求項7に記載の活性炭。
- 前記アルカリ土類金属化合物がアルカリ土類金属酸化物であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の活性炭。
- 前記アルカリ土類金属酸化物が、酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項9に記載の活性炭。
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