JP2014189431A - 繊維状カーボン材料の回収システムおよび回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から回収された繊維状カーボン材料中に不純物として含まれる、粒子状基材から剥がれ落ちた触媒の一部を除去して、繊維状カーボン材料を効率よく回収することが可能な、繊維状カーボン材料の回収システムを提供する。
【解決手段】回収システムは、粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子１の第１分散液５を得るための撹拌槽３と、第１分散液５に振動を付与して、分散媒中において、合成粒子１から繊維状カーボン材料を分離するための振動付与手段と、振動付与後の第１分散液を通過させて、当該第１分散液から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得るための多孔部材８と、第２分散液中に不純物として残存する金属を含む触媒を分離するための磁力を有する部材９と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子より繊維状カーボン材料を回収するシステムおよび方法に関する。

従来から、粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる粒子状の触媒担持体を、反応ガスと接触させて、触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子を得る手法が広く用いられている（特許文献１）。この手法には、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等が用いられる。

特表平４−５０４４４５号公報

しかし、上記の合成粒子から繊維状カーボン材料を分離し、回収する際に、粒子状基材の表面から触媒の一部が剥がれ落ちてしまう。このため、回収された繊維状カーボン材料中に、剥がれ落ちた触媒の一部（触媒殻）が不純物として含まれてしまうという不具合を生じる。

そこで、本発明は、上記従来の問題を解決するため、触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から繊維状カーボン材料を分離し、回収する際に、回収された繊維状カーボン材料中に不純物として含まれる、粒子状基材から剥がれ落ちた触媒の一部を除去して、繊維状カーボン材料を効率よく回収することが可能な、繊維状カーボン材料の回収システムおよび回収方法を提供することを目的とする。

本発明は、粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から繊維状カーボン材料を回収するシステムに関する。
本発明の請求項１に係る回収システムは、
合成粒子と、所定の分散媒とを投入し、撹拌して、合成粒子の第１分散液を得るための撹拌槽と、
第１分散液を撹拌しながら、第１分散液に振動を付与して、分散媒中において、合成粒子から繊維状カーボン材料を分離するための振動付与手段と、
振動付与後の第１分散液を通過させて、当該第１分散液から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得るための多孔部材と、
第２分散液中に不純物として残存する金属を含む触媒を分離するための磁力を有する部材と、
を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る回収システムは、請求項１に記載の回収システムにおいて、
振動付与手段が、第１分散液に超音波を照射する手段であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る回収システムは、請求項１または２に記載の回収システムにおいて、
磁力を有する部材が、電磁石であり、
さらに、電磁石が所定の磁場を有するように、電磁石を構成する磁性材料の芯の周りを捲回する導線に供給する電流の大きさを制御するコントローラを備えることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る回収システムは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回収システムにおいて、
触媒が、Ｆｅを含み、
繊維状カーボン材料が、カーボンナノコイルであることを特徴とする。

また、本発明は、粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から繊維状カーボン材料を回収する方法に関する。
本発明の請求項５に係る回収方法は、
（１）合成粒子を所定の分散媒に投入して、合成粒子の第１分散液を得る工程と、
（２）第１分散液を撹拌しながら第１分散液に振動を付与して、分散媒中において、合成粒子から繊維状カーボン材料を分離する工程と、
（３）工程（２）後の第１分散液を、所定の多孔部材に通過させて、当該第１分散液から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得る工程と、
（４）第２分散液を、金属を含む触媒を吸着可能な磁力を有する部材の間に通過させて、第２分散液から不純物として残存する金属を含む触媒を分離し、第３分散液を得る工程と、
（５）第３分散液から繊維状カーボン材料を回収する工程と、
を含むことを特徴とする。

本発明の請求項６に係る回収方法は、請求項５に記載の回収方法において、超音波を照射することで、分散液に振動を付与することを特徴とする。

本発明の請求項７に係る回収方法は、請求項５または６に記載の回収方法において、
磁力を有する部材が、電磁石であり、
さらに、電磁石が所定の磁場を有するように、電磁石を構成する磁性材料の芯の周りを捲回する導線に供給する電流の大きさを制御する工程を含むことを特徴とする。

本発明の請求項８に係る回収方法は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の回収方法において、
工程（３）にて、第１分散液を上方より吸い上げながら多孔部材に通過させることを特徴とする。

本発明の請求項９に係る回収方法は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の回収方法において、
工程（３）にて、遠心分離法により、第１分散液中の金属を含む触媒の大部分、および粒子状基材を下方に沈殿させることを特徴とする。

本発明の請求項１０に係る回収方法は、請求項５〜９のいずれか１項に記載の回収方法において、
工程（５）にて、第３分散液から繊維状カーボン材料が回収された後のものを、工程（１）の分散媒に用いることを特徴とする。
本発明の請求項１１に係る回収方法は、請求項５〜１０のいずれか１項に記載の回収方法において、
触媒が、Ｆｅを含み、
繊維状カーボン材料が、カーボンナノコイルであることを特徴とする。

本発明によれば、触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から繊維状カーボン材料を分離し、回収する際に、回収された繊維状カーボン材料中に不純物として含まれる、粒子状基材から剥がれ落ちた触媒の一部を除去して、繊維状カーボン材料を効率よく回収することが可能な、繊維状カーボン材料の回収システムおよび回収方法を提供する。

本発明の繊維状カーボン材料の回収システムの一例を示す概略構成図である。 本発明の繊維状カーボン材料の回収システムを用いた回収方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の繊維状カーボン材料の回収方法における超音波照射回数と単位面積あたりの触媒殻数との関係を示す図である。 本発明の繊維状カーボン材料の回収方法における超音波照射回数とコイル質および収率との関係を示す図である。 本発明の繊維状カーボン材料の回収方法における工程（１）で分散媒に投入する合成粒子の一例を示すＳＥＭ像である。 本発明の繊維状カーボン材料の回収方法における工程（３）で得られた第２分散液からの回収物の一例を示すＳＥＭ像である。 本発明の繊維状カーボン材料の回収方法における工程（５）で得られた第３分散液からの回収物の一例を示すＳＥＭ像である。 本発明の繊維状カーボン材料の回収方法における工程（４）で分離された不純物である触媒殻を示すＳＥＭ像である。

本発明は、粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から繊維状カーボン材料を回収するシステムに関する。繊維状カーボン材料としては、例えば、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノコイル（ＣＮＣ）が挙げられる。粒子状基材の表面を覆う触媒は、繊維状カーボン材料の作製時にある程度炭化するが、Ｆｅ等の金属を含んでいる。

本発明の回収システムは、
合成粒子と、所定の分散媒とを投入し、撹拌して、合成粒子の第１分散液を得るための撹拌槽と、
第１分散液を撹拌しながら、第１分散液に振動を付与して、分散媒中において、合成粒子から繊維状カーボン材料を分離するための振動付与手段と、
振動付与後の第１分散液を通過させて、当該第１分散液から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得るための多孔部材と、
第２分散液中に不純物として残存する金属を含む触媒を分離するための磁力を有する部材と、
を備える。

振動付与は、例えば、超音波照射により行われる。超音波照射には、市販の超音波照射装置を用いればよい。例えば、（株）サワーコーポレーションの「サワーナノコレクター」が用いられる。

超音波の照射時間は、好ましくは１〜６００秒間、より好ましくは２０〜６０秒間である。超音波の照射回数は、好ましくは１〜１００回、より好ましくは３〜３０回である。超音波の照射強度は、好ましくは１００〜３０００Ｗ、より好ましくは３００〜１５００Ｗである。超音波の周波数は、好ましくは１〜４００ｋＨｚ、より好ましくは１０〜２００ｋＨｚである。
超音波の照射回数（照射時間）、照射強度、周波数を変えることで、回収される繊維状カーボン材料の繊維長さを調整することができる。超音波の照射回数（照射時間）および照射強度を増やすことで、繊維状カーボン材料の収率を高めることができる。

多孔部材は、繊維状カーボン材料を通過し、触媒担持体を通さないサイズの多数の孔を有する。多孔部材の孔径は、好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは３０〜１００μｍである。多孔部材には、例えば、金属メッシュのような網状部材が用いられる。

振動付与により、粒子状基材の大部分が触媒で覆われた状態で、合成粒子から繊維状カーボン材料が分離されるが、触媒の一部は、繊維状カーボン材料の分離の際、粒子状基材から剥がれ落ちる。粒子状基材から剥がれ落ちた触媒（触媒殻）の一部は、繊維状カーボン材料とともに多孔部材を通過して、第２分散液中に不純物として含まれる。
第２分散液中に不純物として含まれる触媒殻はＦｅ等の金属を含むので、その触媒殻を、磁力を有する部材に吸着させることで、第２分散液から触媒殻を効率良く除去することができる。その結果、合成粒子から繊維状カーボン材料を効率良く回収することができる。

磁力を有する部材としては、電磁石、永久磁石が用いられる。永久磁石としては、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、ＫＳ鋼、ＭＫ鋼が挙げられる。

また、本発明は、合成粒子から繊維状カーボン材料を回収する方法に関する。
本発明の繊維状カーボン材料の回収方法は、
（１）合成粒子を所定の分散媒に投入して、合成粒子の第１分散液を得る工程と、
（２）第１分散液を撹拌しながら第１分散液に振動を付与して、分散媒中において、合成粒子から繊維状カーボン材料を分離する工程と、
（３）工程（２）後の第１分散液を、所定の多孔部材に通過させて、当該第１分散液から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得る工程と、
（４）第２分散液を、金属を含む触媒を吸着可能な磁力を有する部材の間に通過させて、第２分散液から不純物として残存する金属を含む触媒を分離し、第３分散液を得る工程と、
（５）第３分散液から繊維状カーボン材料を回収する工程と、
を含む。

工程（２）において、粒子状基材の大部分が触媒で覆われた状態で、合成粒子から繊維状カーボン材料が分離されるが、触媒の一部は、繊維状カーボン材料の分離の際、粒子状基材から剥がれ落ちる。よって、工程（３）において、粒子状基材から剥がれ落ちた触媒（触媒殻）の一部は、繊維状カーボン材料とともに多孔部材を通過して、第２分散液中に不純物として含まれる。
第２分散液中に不純物として含まれる触媒殻はＦｅ等の金属を含むので、工程（４）において、その触媒殻を、磁力を有する部材に吸着させることで、第２分散液から触媒殻を効率良く除去することができる。その結果、工程（５）において繊維状カーボン材料を効率良く回収することができる。
不純物（触媒殻）をより確実に除去するためには、工程（４）を繰り返し実施するのが好ましい。

上記の合成粒子は、公知のものであればよく、公知の手法により作製すればよい。
例えば、公知の手法により、粒子状基材としてのアルミナ粒子（例えば、粒径０．１〜１０ｍｍ程度）に所定の金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体を、所定の流動床方式のＣＶＤ炉内に投入し、一定の条件下で、７００〜８００℃で加熱しながら所定の反応ガスを供給することで、例えば、図５に示すような、粒子状の触媒担持体の表面にＣＮＣが形成された合成粒子が得られる。
ここで、図６および７は、図５に示すＣＮＣ合成粒子に対して、本発明の回収システムおよび回収方法を用いた場合における、第２分散液を濾過して得られた回収物（工程（４）を実施する前の回収物）および第３分散液を濾過して得られた回収物（工程（４）を実施した後の回収物）のＳＥＭ像を示す。図６に示すように、工程（４）を実施する前の第２分散液からの回収物中には不純物として触媒殻が含まれるが、図７に示すように、工程（４）を実施した後の第３分散液からの回収物中には不純物として触媒殻が含まれず、工程（４）の実施により、図８に示すように触媒殻が不純物として除去されていることがわかる。

ＣＮＣの作製に対して用いられる触媒は、少なくともＦｅを含むのが好ましく、Ｆｅと、ＩｎおよびＳｎの少なくとも一方と、を含むのがより好ましい。また、触媒には、例えば、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、およびＣを含む合金微粒子が用いられる。この合金微粒子における混合比は、モル数で、Ｆｅが３、Ｓｎが０〜２．０、Ｉｎが０〜２．０、Ｃが０．５〜２．０であるのが好ましい。ここで、ＳｎとＩｎとの比は、モル数で、０：１〜１：０である。合金微粒子における混合比は、Ｆｅが３、Ｓｎが０．８〜１．２、Ｉｎが０．８〜１．２、Ｃが０．８〜１．５であるのがより好ましい。ここで、ＳｎとＩｎとの比は、モル数で、１：０〜０．２：０．８である。

触媒担持体を用いてＣＮＣを作製した後の合成粒子からＣＮＣを回収する際に、不純物として除去された触媒殻の１つについて、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて観察し、触媒殻中に含まれるＦｅ等の各成分の重量比を調べた。触媒には、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、およびＣを、Ｆｅ：Ｉｎ：Ｓｎ：Ｃ＝３：０．８〜１．２：０．８〜１．２：０．８〜１．５のモル比で含む合金微粒子を用いた。その結果、合成粒子から剥がれ落ちた、炭化した触媒殻は、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｃ、およびＯを、Ｆｅ：Ｉｎ：Ｃ：Ｏ＝４８．４７：０．６７：２２．６９：４．０７の重量比で含み、Ｓｎをわずかに含み、触媒殻中のＦｅの含有比率が高いことが確かめられた。磁力を有する部材を用いて不純物である触媒殻を回収する本発明の回収システムおよび回収方法は、触媒がＦｅのような磁性を有する成分を多く含む場合に好適に用いられる。

以下、本発明の繊維状カーボン材料の回収システムの一例を、図１および２を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。
図１および２に示すように、回収システムは、
合成粒子１と、所定の分散媒２ａとを投入し、撹拌して、合成粒子１の第１分散液５を得るための撹拌槽３と、
第１分散液５を撹拌しながら、第１分散液５に振動を付与して、第１分散液５中にて合成粒子１から繊維状カーボン材料を分離するための超音波照射手段（振動付与手段）と、
振動付与後の第１分散液５を通過させて、第１分散液５から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得るための網状部材８（多孔部材）と、
第２分散液中に不純物として残存する金属を含む触媒を分離して、第３分散液を得るための電磁石９（磁力を有する部材）と、
を備える。

分散媒２ａには、有機系分散媒、水、またはこれらの混合分散媒が用いられる。
有機系分散媒には、例えば、イソプロピルアルコール、エタノール、グリセリンエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ソルビトールのような１価または多価のアルコールが用いられる。また、有機系分散媒には、ベンゼン、ヘキサン、クロロホルム、アセトン等を用いてもよい。
水には、例えば、イオン交換水が用いられる。
混合分散媒中の有機系分散媒の濃度は、２０〜７０重量％が好ましい。

回数システムは、分散媒貯蔵タンク２と、有機系分散媒貯蔵タンク１５と、水貯蔵タンク１６と、を備える。

回収システムは、
分散媒貯蔵タンク２から撹拌槽３へ分散媒２ａを供給するための配管と、その配管内を流れる分散媒の流量を調整するバルブＶ１と、
撹拌槽３から振動付与槽６へ第１分散液５を供給するための配管と、その配管内を流れる第１分散液３の流量を調整するバルブＶ２と、
有機系分散媒貯蔵タンク１５から分散媒貯蔵タンク２へ有機系分散媒を供給するための配管と、その配管内を流れる有機系分散媒の流量を調整するバルブＶ３と、
水貯蔵タンク１６から分散媒貯蔵タンク２へ水を供給するための配管と、その配管内を流れる水の流量を調整するバルブＶ４と、
を備える。

回収システムは、
分散媒貯蔵タンク２から撹拌槽３へ供給される分散媒２ａの流量が所定量となるように、バルブＶ１の開度を制御し、
撹拌槽３から振動付与槽６へ供給される第１分散液５の流量が所定量となるように、バルブＶ２の開度を制御し、
分散媒貯蔵タンク２内の分散媒２ａ中の有機系分散媒の濃度Ｃ１に応じて、有機系分散媒貯蔵タンク１５から分散媒貯蔵タンク２へ供給される有機系分散媒の流量が所定量となるように、バルブＶ３の開度を制御し、
分散媒貯蔵タンク２内の分散媒２ａ中の有機系分散媒の濃度Ｃ１に応じて、水貯蔵タンク１６から分散媒貯蔵タンク２へ供給される水の流量が所定量となるように、バルブＶ４の開度を制御する、
コントローラ１７を備える。

回収システムは、撹拌槽３内の第１分散液５を撹拌する撹拌装置４を備える。
コントローラ１７は、さらに、撹拌槽３への合成粒子１の投入量；撹拌時間および撹拌速度等の撹拌槽３での撹拌条件；超音波の照射回数（時間）、照射強度、および周波数等の超音波の照射条件；を制御可能である。

超音波照射は、第１分散液５を、撹拌槽３から振動付与槽６へ移動させて行う。
回収システムは、振動付与槽６内の第２分散液を撹拌する撹拌装置７を備える。

網状部材８は、振動付与槽６内の第１分散液５の上面付近に設けられている。
回収システムは、網状部材８を通してポンプ等により第１分散液５を上方へ吸い上げ可能に構成されている。網状部材８を通過した後の第２分散液は、配管を経由して上方より不純物除去容器１０内へ送られる。

不純物除去容器１０内に棒状の電磁石９が複数設置されている。電磁石９により対象物を引き付ける力は、例えば０．０１〜５ｋｇｆ、好ましくは０．５〜３ｋｇｆである。複数の電磁石９が、その長手方向が上下方向に向くように並列に配置されている。互いに隣り合う電磁石９同士は、Ｎ極とＳ極とが対向するように配置する。
上方より不純物容器１０内へ投入された第２分散液は、電磁石９が配置された領域（互いに隣り合う電磁石９の間）を通過して、不純物容器１０の下方より送り出される。
コントローラ１７は、電磁石９が所定の磁場を有するように、電磁石９を構成する磁性材料の芯の周りに巻かれた導線に供給する電流の大きさを制御可能である。コントローラ１７により、不純物の量およびサイズに応じて磁場の強さを調整することができる。

システムは、第３分散液を不純物除去容器１０に繰り返し投入可能なように、不純物除去容器１０の下方より送り出された第３分散液を、不純物除去容器１０の上方より再度投入するための、ポンプを備えた配管（図示しない）を備えるのが好ましい。
第３分散液を不純物除去容器１０に繰り返し投入する場合、コントローラ１７により、第３分散液の投入する回数に応じて電流の大きさ（磁場の強さ）を変えることで、幅広いサイズの不純物を効率良く除去することができる。

回収システムは、第３分散液を濾過して、第３分散液から繊維状カーボン材料を分離および回収するための所定の濾過膜１３と、濾過膜１３を収納する濾過容器１１と、不純物回収容器１０の下方から送り出された第３分散液を濾過容器１１の上方より投入するための、ポンプ１２を備えた配管と、を備える。

回収システムでは、第３分散液から繊維状カーボン材料が回収された後の濾液１４が、撹拌槽３に投入される分散媒２ａとして用いられる。回収システムは、第３分散液から繊維状カーボン材料が回収された後の濾液１４を貯蔵する回収タンクを別途設けてもよい。

以下、回収システムの動作を説明する。
撹拌槽３に投入する所定量の合成粒子１を準備し、撹拌槽３の分散媒２ａ中に所定量の合成粒子１を投入する（Ｓ１）。コントローラ１７を用いて、分散媒貯蔵タンク２から撹拌槽３へ供給される分散媒２ａの流量が所定量となるように、バルブＶ１の開度を制御する（Ｌ１）。コントローラ１７を用いて、撹拌槽３への合成粒子１の投入量を制御する（Ｌ５）。
撹拌装置４を用いて、合成粒子１の第１分散液５を撹拌する（Ｓ２）。
コントローラ１７を用いて、撹拌時間および撹拌速度等の撹拌槽３での撹拌条件を制御する（Ｌ６）。

撹拌槽３から振動付与槽６へ第１分散液５を供給する。コントローラ１７を用いて、撹拌槽３から振動付与槽６へ供給される第１分散液５の流量が所定量となるように、バルブＶ２の開度を制御する（Ｌ２）。

振動付与槽６に供給された第１分散液５を撹拌しながら第１分散液５に超音波を照射して、分散媒中において、合成粒子１から繊維状カーボン材料を分離する（Ｓ３）。コントローラ１７を用いて、超音波の照射回数（照射時間）、照射強度、および周波数等の超音波の照射条件を制御する（Ｌ７）。

（Ｓ３）の後の第１分散液５を、ポンプ等により上方より吸い上げて、所定の網状部材８に通過させて、第１分散液５から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得る（Ｓ４）。

（Ｓ４）において、粒子状基材の大部分は触媒で覆われた状態で（触媒担持体として）分離されるが、触媒の一部は、繊維状カーボン材料の分離に伴い、粒子状基材から剥がれ落ちる。
粒子状基材から剥がれ落ちた触媒（触媒殻）のうち、比較的重い（大きな）ものは、粒子状基材（触媒担持体）とともに下方へ移動するため、繊維状カーボン材料と分離できる。

また、（Ｓ４）の代わりに、遠心分離法により、（Ｓ３）後の第１分散液において、触媒殻のうち比較的重いもの、および粒子状基材（触媒担持体）を下方に沈殿させた後、上方の分散液（触媒殻のうち比較的軽いもの、および繊維状カーボン材料を含む分散液）を、網状部材８に通すことで第２分散液を得てもよい。

触媒殻のうち比較的軽い（小さい）ものは、繊維状カーボン材料とともに上方へ移動し、網状部材８を通過する。よって、第２分散液は、不純物として触媒殻を含む。

第２分散液を電磁石９の間に通過させて、第２分散液から不純物（触媒殻）を分離し、第３分散液を得る（Ｓ５）。ここで、（Ｓ５）を繰り返し実施する、すなわち、第３分散液を不純物除去容器１０内に再度投入する工程を繰り返すのが好ましい（Ｓ８）。
コントローラ１７を用いて、電磁石９が所定の磁場を有するように、電磁石９を構成する磁性材料の芯の周りに巻かれた導線に供給する電流の大きさを制御する（Ｌ８）。第３分散媒を不純物除去容器１０に繰り返し投入する場合、その投入する回数に応じてコントローラ１７により電流値（磁場の強さ）を変えることで、幅広いサイズの不純物を効率良く除去することができる。

第３分散液を濾過容器１１内に投入し（Ｓ６）、繊維状カーボン材料を回収した後、乾燥する（Ｓ７）。濾過容器１１内の濾過膜１３で第３分散液を濾過して、第３分散液から繊維状カーボン材料を分離する。乾燥方法は、自然乾燥でも、加熱乾燥でもよい。

（Ｓ６）において、第３分離液から繊維状カーボン材料が回収された後の廃液（濾液１４）を、（Ｓ２）で撹拌槽３に投入する分散媒２ａに用いる（Ｓ９）。

また、分散媒貯蔵タンク２での分散媒２ａの調製は、以下の工程を含む。
有機系分散媒貯蔵タンク１５内の有機系分散媒を分散媒貯蔵タンク２へ供給する。コントローラ１７を用いて、分散媒貯蔵タンク２内の分散媒２ａ中の有機系分散媒の濃度Ｃ１に応じて、有機系分散媒貯蔵タンク１５から分散媒貯蔵タンク２へ供給される有機系分散媒の流量が所定量となるように、バルブＶ３の開度を制御する（Ｌ３）。
水貯蔵タンク１６内の水を分散媒貯蔵タンク２へ供給する。コントローラ１７を用いて、分散媒貯蔵タンク２内の分散媒２ａ中の有機系分散媒の濃度Ｃ１に応じて、水貯蔵タンク１６から分散媒貯蔵タンク２へ供給される水の流量が所定量となるように、バルブＶ４の開度を制御する（Ｌ４）。

ここで、図３は、本発明の回収システムおよび回収方法を用いて、図５に示すＣＮＣ合成粒子からＣＮＣを回収する場合における、超音波の照射回数と、単位面積あたりの触媒殻数との関係を示す。
超音波照射１回あたりの照射時間３０秒間とし、照射回数を変えた以外は、所定の同じ条件で、図１および２の回収システムを用いてＣＮＣを回収し、回収されたＣＮＣを、電子走査顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。単位面積あたりの触媒殻数は、ＳＥＭで観察した約５００μｍ×３５０μｍの単位面積内に、不純物として存在する触媒殻の数を指す。
１３回目までは触媒殻がわずかに存在したが、１６回目からは、触媒殻は存在しないことがわかる。この結果は、超音波をある程度繰り返し照射することで、不純物をより確実に除去できることを示す。
１０回目で触媒殻の数が最も多くなったが、これは、超音波の照射回数がある程度に達するまでは、回数が増えるにつれて、粒子状基材から剥がれる触媒の量が多くなったためと考えられる。

また、図４は、超音波の照射回数と、回収されたＣＮＣのコイル質および収率との関係を示す。
ＣＮＣの収率は、ＣＮＣ合成粒子の重量に対する回収されたＣＮＣ量の割合を指す。また、コイル質の数値は、回収されたＣＮＣのＳＥＭ像を用いて、ＣＮＣの繊維長さ、その形状のばらつき（均一性）、および不純物の存在割合を調べ、その結果に基づいて得られる値である。任意の１０箇所について調べ、それらの値を平均したものである。コイル質の数値が大きいほど、ＣＮＣが長く、その形状のばらつきが大きく、不純物の存在割合が多いことを示す。
超音波の照射回数（照射時間）が増大するにつれて、ＣＮＣの収率が増大するが、ＣＮＣが短くなる傾向がみられる。この結果は、超音波の照射回数（照射時間）によりコイルの長さを調整することができることを示す。

１ 合成粒子
２ 分散媒貯蔵タンク
２ａ 分散媒
３ 撹拌槽
４、７ 撹拌装置
５ 第１分散液
６ 振動付与槽
８ 網状部材
９ 電磁石
１０ 不純物除去容器
１１ 濾過容器
１２ ポンプ
１３ 濾過膜
１４ 濾液
１５ 有機系分散媒貯蔵タンク
１６ 水貯蔵タンク
１７ コントローラ

Claims (11)

1. 粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から繊維状カーボン材料を回収するシステムであって、
   合成粒子と、所定の分散媒とを投入し、撹拌して、合成粒子の第１分散液を得るための撹拌槽と、
   第１分散液を撹拌しながら、第１分散液に振動を付与して、分散媒中において、合成粒子から繊維状カーボン材料を分離するための振動付与手段と、
   振動付与後の第１分散液を通過させて、当該第１分散液から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得るための多孔部材と、
   第２分散液中に不純物として残存する金属を含む触媒を分離するための磁力を有する部材と、
   を備えることを特徴とする繊維状カーボン材料の回収システム。
2. 振動付与手段が、第１分散液に超音波を照射する手段であることを特徴とする請求項１に記載の繊維状カーボン材料の回収システム。
3. 磁力を有する部材が、電磁石であり、
   さらに、電磁石が所定の磁場を有するように、電磁石を構成する磁性材料の芯の周りを捲回する導線に供給する電流の大きさを制御するコントローラを備える、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の繊維状カーボン材料の回収システム。
4. 触媒が、Ｆｅを含み、
   繊維状カーボン材料が、カーボンナノコイルである、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維状カーボン材料の回収システム。
5. 粒子状基材に金属を含む触媒を担持してなる触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料が形成された合成粒子から繊維状カーボン材料を回収する方法であって、
   （１）合成粒子を所定の分散媒に投入して、合成粒子の第１分散液を得る工程と、
   （２）第１分散液を撹拌しながら第１分散液に振動を付与して、分散媒中において、合成粒子から繊維状カーボン材料を分離する工程と、
   （３）工程（２）後の第１分散液を、所定の多孔部材に通過させて、当該第１分散液から粒子状基材、および金属を含む触媒の大部分を分離し、第２分散液を得る工程と、
   （４）第２分散液を、金属を含む触媒を吸着可能な磁力を有する部材の間に通過させて、第２分散液から不純物として残存する金属を含む触媒を分離し、第３分散液を得る工程と、
   （５）第３分散液から繊維状カーボン材料を回収する工程と、
   を含むことを特徴とする繊維状カーボン材料の回収方法。
6. 超音波を照射することで、分散液に振動を付与することを特徴とする請求項５に記載の繊維状カーボン材料の回収方法。
7. 磁力を有する部材が、電磁石であり、
   さらに、電磁石が所定の磁場を有するように、電磁石を構成する磁性材料の芯の周りを捲回する導線に供給する電流の大きさを制御する工程を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の繊維状カーボン材料の回収方法。
8. 工程（３）において、第１分散液を上方より吸い上げながら多孔部材に通過させることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の繊維状カーボン材料の回収方法。
9. 工程（３）において、遠心分離法により、第１分散液中の金属を含む触媒の大部分、および粒子状基材を下方に沈殿させることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の繊維状カーボン材料の回収方法。
10. 工程（５）において、第３分散液から繊維状カーボン材料が回収された後のものを、工程（１）の分散媒に用いることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載の繊維状カーボン材料の回収方法。
11. 触媒が、Ｆｅを含み、
    繊維状カーボン材料が、カーボンナノコイルである、
    ことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の繊維状カーボン材料の回収方法。