JP2776545B2 - 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 - Google Patents
炭素繊維製吸着剤およびその製造方法Info
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- JP2776545B2 JP2776545B2 JP1079282A JP7928289A JP2776545B2 JP 2776545 B2 JP2776545 B2 JP 2776545B2 JP 1079282 A JP1079282 A JP 1079282A JP 7928289 A JP7928289 A JP 7928289A JP 2776545 B2 JP2776545 B2 JP 2776545B2
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低濃度域の極性ガス、例えばアンモニア等
に対して優れた吸着能を有する炭素繊維製吸着剤および
その製造方法に関する。
に対して優れた吸着能を有する炭素繊維製吸着剤および
その製造方法に関する。
［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 活性炭素繊維は、一般に粒状活性炭に比べて吸着能に
優れていることから、種々の用途に使用されている。例
えば、活性炭素繊維の用途は、工場や自動車等から発生
する排ガス中の有毒成分、例えば窒素酸化物の吸着除去
用材料や、溶剤の回収、精製のための気相吸着剤、上下
水や排水処理等の液相吸着剤等、広範に亘っている。こ
のように活性炭素繊維の用途が拡大するにつれて、活性
炭素繊維の吸着性能を更に高めることが要求されてい
る。そして、セルロース系活性炭素繊維を空気加熱によ
り酸化処理することにより、水分吸着性能を高めた活性
炭素繊維が提案されている（特開昭59−32921号公報参
照）。
優れていることから、種々の用途に使用されている。例
えば、活性炭素繊維の用途は、工場や自動車等から発生
する排ガス中の有毒成分、例えば窒素酸化物の吸着除去
用材料や、溶剤の回収、精製のための気相吸着剤、上下
水や排水処理等の液相吸着剤等、広範に亘っている。こ
のように活性炭素繊維の用途が拡大するにつれて、活性
炭素繊維の吸着性能を更に高めることが要求されてい
る。そして、セルロース系活性炭素繊維を空気加熱によ
り酸化処理することにより、水分吸着性能を高めた活性
炭素繊維が提案されている（特開昭59−32921号公報参
照）。
しかしながら、上記の方法では、粒状活性炭よりも高
価な活性炭素繊維を更に処理するため、吸着剤がより一
層高価なものとなる。
価な活性炭素繊維を更に処理するため、吸着剤がより一
層高価なものとなる。
また、上記の方法により得られた活性炭素繊維は低濃
度のアンモニアガス等の極性ガスに対する吸着能が十分
でない。より詳細には、無極性又は極性の弱い各種溶剤
に対する吸着機構は、細孔による物理吸着が支配的であ
る。従って、活性炭素繊維及び粒状活性炭の比表面積が
大きくなる程、各種溶剤等に対する吸着量が大きくな
る。これに対して、アンモニアや水等の極性ガスに対す
る吸着機構は、活性炭素繊維及び粒状活性炭の表面に存
在する含酸素基や含窒素基等との水素結合力が大きく関
与する。従って、この機構による吸着は、その表面の含
酸素基や含窒素基等により左右される。
度のアンモニアガス等の極性ガスに対する吸着能が十分
でない。より詳細には、無極性又は極性の弱い各種溶剤
に対する吸着機構は、細孔による物理吸着が支配的であ
る。従って、活性炭素繊維及び粒状活性炭の比表面積が
大きくなる程、各種溶剤等に対する吸着量が大きくな
る。これに対して、アンモニアや水等の極性ガスに対す
る吸着機構は、活性炭素繊維及び粒状活性炭の表面に存
在する含酸素基や含窒素基等との水素結合力が大きく関
与する。従って、この機構による吸着は、その表面の含
酸素基や含窒素基等により左右される。
一方、非常に低濃度のガスに対する吸着効率は、細孔
半径が小さい程、大きい。しかしながら、高度に賦活処
理した比表面積の大きな活性炭素繊維や粒状活性炭は、
比表面積の小さな活性炭素繊維等に比較して細孔半径が
相対的に大きくなる。
半径が小さい程、大きい。しかしながら、高度に賦活処
理した比表面積の大きな活性炭素繊維や粒状活性炭は、
比表面積の小さな活性炭素繊維等に比較して細孔半径が
相対的に大きくなる。
従って、活性炭素繊維を更に加熱酸化した前記従来の
活性炭素繊維は、比表面積が大きいものの、細孔半径が
大きく、低濃度のガス、特に極性ガスに対する吸着能が
十分でない。
活性炭素繊維は、比表面積が大きいものの、細孔半径が
大きく、低濃度のガス、特に極性ガスに対する吸着能が
十分でない。
本発明の目的は、低濃度の極性ガスに対する吸着能に
優れた炭素繊維吸着剤を提供することにある。
優れた炭素繊維吸着剤を提供することにある。
また本発明の他の目的は、上記特性を有する吸着剤を
効率的かつ安価に製造できる炭素繊維製吸着剤の製造方
法を提供することにある。
効率的かつ安価に製造できる炭素繊維製吸着剤の製造方
法を提供することにある。
［発明の構成］ 本発明は、比表面積が30〜700m2/g、酸素含有量が３
〜15重量％である炭素繊維製極性ガス吸着剤により、上
記課題を解決するものである。
〜15重量％である炭素繊維製極性ガス吸着剤により、上
記課題を解決するものである。
また本発明は、賦活処理が施されていない比表面積5m
2/g以下の炭素繊維を、酸素存在下、250〜900℃の温度
で酸化処理し、その後の工程で賦活処理することなく炭
素繊維製極性ガス吸着剤を製造する方法により、上記課
題を解決するものである。
2/g以下の炭素繊維を、酸素存在下、250〜900℃の温度
で酸化処理し、その後の工程で賦活処理することなく炭
素繊維製極性ガス吸着剤を製造する方法により、上記課
題を解決するものである。
本発明の吸着剤は、繊維状であり、非常に低濃度の極
性ガスに対する吸着能を高めるため、上記のような特性
を有している。
性ガスに対する吸着能を高めるため、上記のような特性
を有している。
本発明の吸着剤の比表面積は、30〜700m2/gである。
比表面積が30m2/g未満であると吸着量が十分でなく、70
0m2/gを越えると細孔半径が大きくなり、低濃度の極性
ガスに対する吸着効率が低下する。
比表面積が30m2/g未満であると吸着量が十分でなく、70
0m2/gを越えると細孔半径が大きくなり、低濃度の極性
ガスに対する吸着効率が低下する。
また吸着剤の酸素含有量は３〜15重量％である。酸素
含有量が３重量％未満であると極性ガスであるアンモニ
ア等に対する吸着能が十分でない。また酸素含有量を15
重量％以上にすることは困難である。なお、吸着剤の他
の成分のうち主な成分である炭素は、通常、85〜92重量
％程度である。
含有量が３重量％未満であると極性ガスであるアンモニ
ア等に対する吸着能が十分でない。また酸素含有量を15
重量％以上にすることは困難である。なお、吸着剤の他
の成分のうち主な成分である炭素は、通常、85〜92重量
％程度である。
より好ましい吸着剤は、10ppmの濃度のアンモニアに
対する吸着量が1mg/g以上、好ましくは２〜10mg/g程度
である。
対する吸着量が1mg/g以上、好ましくは２〜10mg/g程度
である。
このような吸着剤は、炭素繊維を、酸素存在下、加熱
処理することにより得られる。
処理することにより得られる。
上記炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系、レ
ーヨン系、セルロース系、フェノール系、ピッチ系等の
種々の炭素繊維が一種又は二種以上使用できる。これら
の炭素繊維は賦活処理が施されていないので、通常、比
表面積が5m2/g以下であり、ベンゼン吸着能を殆んど有
していない。なお、本発明では、予め賦活処理した繊維
状活性炭ではなく、未賦活の炭素繊維を用いるので、吸
着剤を安価に製造できる。
ーヨン系、セルロース系、フェノール系、ピッチ系等の
種々の炭素繊維が一種又は二種以上使用できる。これら
の炭素繊維は賦活処理が施されていないので、通常、比
表面積が5m2/g以下であり、ベンゼン吸着能を殆んど有
していない。なお、本発明では、予め賦活処理した繊維
状活性炭ではなく、未賦活の炭素繊維を用いるので、吸
着剤を安価に製造できる。
このような炭素繊維を、酸素存在下、例えば、空気、
炭酸ガス等の酸素含有物質の存在下、好ましくは空気中
で処理する。酸素存在下で処理すると、酸素含有率が向
上し、炭素繊維にカルボニル基、カルボキシル基等の酸
素含有基が生成し、極性ガスに対する吸着能を著しく高
めることができる。なお、酸素存在下で処理した吸着剤
は、通常、ベンゼンに対する吸着量が0.3g/g以下であ
り、無極性ガスに対する吸着能が著しく低い。
炭酸ガス等の酸素含有物質の存在下、好ましくは空気中
で処理する。酸素存在下で処理すると、酸素含有率が向
上し、炭素繊維にカルボニル基、カルボキシル基等の酸
素含有基が生成し、極性ガスに対する吸着能を著しく高
めることができる。なお、酸素存在下で処理した吸着剤
は、通常、ベンゼンに対する吸着量が0.3g/g以下であ
り、無極性ガスに対する吸着能が著しく低い。
処理温度は250〜900℃、好ましくは300〜750℃程度で
ある。処理温度が250℃未満であると酸化処理に長時間
を要し、生産性が低下する。また900℃を越えると極性
ガスに対する吸着能が低下すると共に、吸着性能に優れ
た吸着剤を歩留りよく製造するのが困難である。このよ
うな温度で加熱処理すると、円滑に酸化反応が進行し、
低濃度の極性ガスに対して優れた吸着能を示す吸着剤が
得られる。
ある。処理温度が250℃未満であると酸化処理に長時間
を要し、生産性が低下する。また900℃を越えると極性
ガスに対する吸着能が低下すると共に、吸着性能に優れ
た吸着剤を歩留りよく製造するのが困難である。このよ
うな温度で加熱処理すると、円滑に酸化反応が進行し、
低濃度の極性ガスに対して優れた吸着能を示す吸着剤が
得られる。
上記の条件で炭素繊維を処理すると、炭素繊維の比表
面積が大きくなり、酸化による賦活が進行するが、活性
炭素繊維と比較して比表面積が非常に小さく、細孔半径
の小さな繊維状吸着剤を短時間で得ることができる。な
お、処理時間は、処理温度に依存するので一概に規定で
きないが、通常30分〜２時間程度である。
面積が大きくなり、酸化による賦活が進行するが、活性
炭素繊維と比較して比表面積が非常に小さく、細孔半径
の小さな繊維状吸着剤を短時間で得ることができる。な
お、処理時間は、処理温度に依存するので一概に規定で
きないが、通常30分〜２時間程度である。
なお、上記炭素繊維の加熱処理は、加圧下で行なうこ
ともできる。
ともできる。
このようにして得られた吸着剤は、低濃度、例えば10
0ppm以下、特に10ppm以下の活性ガス、特にアンモニア
に対する吸着能に優れている。
0ppm以下、特に10ppm以下の活性ガス、特にアンモニア
に対する吸着能に優れている。
［発明の効果］ 以上のように、本発明の炭素繊維製吸着剤は、炭素繊
維を、賦活処理することなく酸素存在下での酸化処理に
より得られた吸着剤であり、低濃度の極性ガス、特にア
ンモニア、トリメチルアミンなどに対する吸着能に優れ
ている。
維を、賦活処理することなく酸素存在下での酸化処理に
より得られた吸着剤であり、低濃度の極性ガス、特にア
ンモニア、トリメチルアミンなどに対する吸着能に優れ
ている。
また本発明の炭素繊維製吸着剤は、未賦活の炭素繊維
を、酸素存在下、250〜900℃の温度で処理し、その後の
工程で賦活処理することなく得られるので、吸着剤を効
率的かつ安価に製造できる。
を、酸素存在下、250〜900℃の温度で処理し、その後の
工程で賦活処理することなく得られるので、吸着剤を効
率的かつ安価に製造できる。
［実施例］ 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明す
る。
る。
実施例 汎用のピッチ系炭素繊維（（株）ドナック製、商品名
ドナカーボＳ−200−10、比表面積3m2/g、ベンゼン吸着
能≒0g/g）を、空気中、温度480℃で１時間加熱処理す
ることにより、吸着剤を得た。出発材料である上記炭素
繊維と、得られた吸着剤との物性値を表１に示す。
ドナカーボＳ−200−10、比表面積3m2/g、ベンゼン吸着
能≒0g/g）を、空気中、温度480℃で１時間加熱処理す
ることにより、吸着剤を得た。出発材料である上記炭素
繊維と、得られた吸着剤との物性値を表１に示す。
比較例１ 比表面積1000m2/gのピッチ系繊維状活性炭（（株）ア
ドール製、商品名Ａ−10）を、空気中、温度500℃で１
時間加熱処理することにより、吸着剤を得た。
ドール製、商品名Ａ−10）を、空気中、温度500℃で１
時間加熱処理することにより、吸着剤を得た。
比較例２ 上記比較例１の繊維状活性炭に代えて、比表面積1500
m2/gのピッチ系繊維状活性炭（（株）アドール製、商品
名Ａ−15）を用いる以外、上記比較例１と同様に加熱処
理することにより、吸着剤を得た。
m2/gのピッチ系繊維状活性炭（（株）アドール製、商品
名Ａ−15）を用いる以外、上記比較例１と同様に加熱処
理することにより、吸着剤を得た。
比較例３ 上記比較例１の繊維状活性炭に代えて、比表面積2000
m2/gのピッチ系繊維状活性炭（（株）アドール製、商品
名Ａ−20）を用いる以外、上記比較例１と同様に加熱処
理することにより、吸着剤を得た。
m2/gのピッチ系繊維状活性炭（（株）アドール製、商品
名Ａ−20）を用いる以外、上記比較例１と同様に加熱処
理することにより、吸着剤を得た。
そして、実施例及び各比較例で得られた吸着剤のアン
モニアに対する吸着量を、次のようにして測定した。
モニアに対する吸着量を、次のようにして測定した。
すなわち、実施例及び各比較例の吸着剤1gをガラス製
カラムに充填密度50kg/m3となるように充填し、ガラス
製カラムを温度25℃に調温した恒温槽に設置した。アン
モニアガス及び窒素ガスボンベに接続した流量コントロ
ーラによりアンモニア濃度10ppmの混合ガスを調製し、
該混合ガスを１／分の速度で上記カラムに通過させ
た。カラム通過後のガスをコック操作により一定時間毎
に熱イオン化（FTD）型検出器を有するガスクロマトグ
ラフィー分析装置に導き、カラム出口のアンモニア濃度
を測定した。
カラムに充填密度50kg/m3となるように充填し、ガラス
製カラムを温度25℃に調温した恒温槽に設置した。アン
モニアガス及び窒素ガスボンベに接続した流量コントロ
ーラによりアンモニア濃度10ppmの混合ガスを調製し、
該混合ガスを１／分の速度で上記カラムに通過させ
た。カラム通過後のガスをコック操作により一定時間毎
に熱イオン化（FTD）型検出器を有するガスクロマトグ
ラフィー分析装置に導き、カラム出口のアンモニア濃度
を測定した。
結果を、添付の破過曲線図に示すと共に、アンモニア
の５％破過吸着量を表２に示した。
の５％破過吸着量を表２に示した。
図及び表２より明らかなように、繊維状活性炭を更に
加熱処理した比較例の吸着剤に比べて、炭素繊維を加熱
処理した実施例の吸着剤は、アンモニアに対する吸着能
に著しく優れていた。
加熱処理した比較例の吸着剤に比べて、炭素繊維を加熱
処理した実施例の吸着剤は、アンモニアに対する吸着能
に著しく優れていた。
図は実施例及び比較例の結果を示す破過曲線図である。
フロントページの続き (72)発明者 堺 啓二 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−132193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 20/00 - 20/34
Claims (2)
- 【請求項１】比表面積が30〜700m2/g、酸素含有量が３
〜15重量％である炭素繊維製極性ガス吸着剤。 - 【請求項２】賦活処理が施されていない比表面積5m2/g
以下の炭素繊維を、酸素存在下、250〜900℃の温度で処
理し、その後の工程で賦活処理することなく炭素繊維製
極性ガス吸着剤を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079282A JP2776545B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079282A JP2776545B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02253844A JPH02253844A (ja) | 1990-10-12 |
| JP2776545B2 true JP2776545B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13685510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1079282A Expired - Fee Related JP2776545B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776545B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113970605A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-25 | 江苏协合转化医学研究院有限公司 | 一种筛选金花葵中活性物质的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51132193A (en) * | 1975-05-14 | 1976-11-17 | Toho Rayon Co Ltd | Process for production of activated charcoal |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1079282A patent/JP2776545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02253844A (ja) | 1990-10-12 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |