JP2878552B2 - 活性炭およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は活性炭およびその製造方
法に係り、さらに詳しくは、ＣＥＣ（塩基置換容量）が
大で、保肥力が抜群となる活性炭ならびにその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】活性炭は多孔性炭素物質であって大きな
比表面積と吸着能をもち、吸着剤として各種の目的に、
広く利用されている。すなわち、活性炭はガス、蒸気の
吸着、溶媒の回収、ガスの精製、脱臭、廃水の処理、溶
液の脱色、精製などに、更には触媒担体として用いられ
る。従来、活性炭は木材または褐炭を活性化剤、例え
ば、塩化亜鉛、リン酸などで処理し、次いで乾留するこ
とにより、又は木炭を水蒸気で活性化することにより製
造されてきた。例えば、木炭、ココナッツ殻などを十分
に炭化し、水蒸気で高温処理する。又は、その活性炭を
塩化亜鉛で浸漬、活性化し、次いで高温焼成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような活性炭は通
常８００−１２００ｍ²／ｇの比表面積、０．２−３cm³
／ｇの空孔容積、１−４nmの孔径を有する。また、活性
炭は主として炭素、少量の水素、酸素及び無機成分とか
ら成る。その化学構造としては主としてグラファイトか
らなり、無定形で、表面にヒドロキシ基、キノン基など
の官能基を有する。ところで、このような通常の活性炭
は、ＣＥＣすなわち塩基置換容量が１〜７程度である。
このＣＥＣはミリグラム当量（ＭＥ）で表わされ、その
意味としては、１００ｇの土壌当り何ミリグラム当量の
塩基を保持できるかの数字を表わすものであって、農業
分野において、土壌の保肥力として用いられているもの
である。すなわち、肥料は一般に塩基成分から成るの
で、ＣＥＣの大きい土壌は大量の肥料成分を吸着して保
持するため、作物に対する肥料の継続的供給機能を有す
る。

【０００４】そこで活性炭の吸着性を利用し、保肥剤と
して肥料とともに土壌に配合する試みは従来もなされて
いるが、上記の如く、塩基置換容量ＣＥＣがあまり大と
はいえないので、従来は特筆すべき結果は見られない。
また、活性炭の粒度についても、従来の製造手段による
と、その粒度分布が非常にばらついており、たとえば１
００メッシュの活性炭に整粒するには、かなりの分級工
程が必要であり、極めて煩雑であった。そこで本発明の
目的は、分級を行なわずとも粒度分布が整粒状で、かつ
ＣＥＣの高い値を有する活性炭およびその製造方法を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためなされたものであって、その要旨とするところ
は、実質的に９０〜１１０メッシュの整粒分布をなし、
かつＣＥＣ（塩基置換容量）が３０〜４０であることを
特徴とする活性炭、ならびに金属線を含む廃タイヤを４
００°〜９００℃で酸素の存在下、およびＣＯ₂ならび
に水蒸気の存在下で燃焼せしめ、発生する可燃ガスをさ
らに燃料の付加により８００°〜９００℃に再加熱した
のち、水管ボイラを経て熱交換された１８０℃〜２５０
°の排気を電気集じん機に導入し、活性炭の回収を行う
ことを特徴とする活性炭の製造方法にある。

【０００６】

【作用】本発明においては、金属線を含む廃タイヤを４
００°〜９００℃で燃焼せしめ、発生した可燃ガスをさ
らに重油などの燃料の吹き込みにより、８００°〜９０
０℃に再加熱したのち、ボイラで熱交換が行なわれて１
８０°〜２５０℃となった排気ガスを電気集じん機に導
入すると、理由は明らかではないが、一般の知見と大い
に異なり、活性炭を効率良く回収することが可能となる
ものである。しかもこの場合、得られる活性炭は１００
メッシュを中心として実質的に９０〜１１０メッシュに
整粒分布したものとなり、さらにＣＥＣも市販の活性炭
のものと比較して数１０倍にも達する値となる極めて低
比重の活性炭が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、実施例により本発明について詳細に説
明する。最初に本発明の活性炭を得るための手段につい
て説明する。まず、原料としては産業廃棄物として近年
増加の傾向にある自動車用などの廃タイヤを使用するも
のである。このような廃タイヤは鋼線等の金属線を含む
ものであり、燃焼雰囲気の適切な制御等により、廃タイ
ヤのゴム部分の燃焼に伴って、酸化、分散することがで
きる。これらのタイヤは炉内において、４００°〜９０
０℃、好ましくは７００°〜８００℃で、酸素の存在
下、およびＣＯ₂ならびに水蒸気の存在下で燃焼され
る。

【０００８】この場合、燃焼用の空気としては、好まし
くは高湿度、たとえば、相対湿度が少なくとも６０％で
あり、必要に応じて燃焼雰囲気中に水を適当な手段で添
加することが有効である。上記の燃焼によって、廃タイ
ヤのゴムの分解等により可燃ガスが発生するが、本発明
においては、この可燃ガスにさらに燃料の付加を行なう
ことにより、８００°〜９００℃に再加熱したのち、熱
交換手段として設けられる水管ボイラに導かれる。な
お、この場合付加される燃料としては、重油、軽油、天
然ガスなど各種考えられるが、作業性等を考慮すると、
重油が最も望ましい。

【０００９】次に、水管ボイラを経た排気は、その熱交
換作用によって温度が降下し、１８０°〜２５０℃の排
気となって電気集じん機に導入される。この電気集じん
機の集じん原理は、排気中のダストにコロナ放電極から
電荷を与え、集じん極板との間に働く電気力すなわちク
ーロン力によって、集じん極板に前記の如く帯電したダ
ストを捕促し、含有有効成分を回収するものである。

【００１０】ところで、一般の知見によれば、活性炭の
如き炭素は、上記の原理で集じん極板に吸着させること
は不可能とされており、従って前記の製造手段によって
廃タイヤの燃焼から得られる活性炭をコットル式の如き
乾式電気集じん機によって回収することはできない、と
いうのがこれ迄の通説である。しかしながら実験の結
果、従来の知見とは大いに異なり、理由は今のところ明
らかではないが、本発明の手段により得られる活性炭
は、電気集じん機により効率良く回収することが可能で
あり、これは従来に例を見ない画期的な知見と言うべき
である。

【００１１】次にこのようにして得られた本発明の活性
炭の構成について述べる。本発明の活性炭について他の
活性炭には見られない特性の一つは、本発明活性炭が電
気集じん機により回収されたなりの姿において、特に分
級工程などを一切実施することなく、すでに整粒分布の
状態にあり、その範囲も１００メッシュを中心として９
０〜１１０メッシュの範囲内に実質的に分布している点
にある。すなわち、このことはとりもなおさず、煩雑な
分級工程を省略し得ることに他ならず、これに伴なう経
済効果も当然ながら大ということができる。

【００１２】また、本発明の活性炭について他の活性炭
には見られない他の特性としては、ＣＥＣ（塩基置換容
量）が市販の活性炭のものと比較して、数１０倍にも達
する値を示す点である。すなわち、市販の活性炭、たと
えばココナッツ殻炭のＣＥＣは、前記の如く、１００ｇ
の土壌に対し、せいぜい１〜７ミリグラム当量程度であ
るのに対し、本発明によって得られた活性炭について
は、そのＣＥＣは１００ｇの土壌に対し３０〜４０ミリ
グラム当量となり、正に市販の活性炭の数１０倍にも達
する大きな値を示すものである。本発明の活性炭がこの
ように大きな値のＣＥＣを示す理由は現状では明らかで
はないが、本発明の活性炭は通常のものと比較して比重
が極めて小さく、これは多孔質体である活性炭粒子の孔
径が大きく、かつ空孔容積が特に大であることを意味す
るので、これが一因であると考えられる。

【００１３】本発明の活性炭はこのようにＣＥＣが大で
あるため、大量の肥料成分を吸着することが可能であ
り、このような高い保肥力を利用して、農業分野におけ
る土壌改良をはじめとする各種考え得る用途全般に適用
することができる。また、本発明の活性炭は、活性炭と
して具備すべき吸着性能その他はすべて当然ながら有し
ているので、公知の活性炭が使用される用途にはすべて
適用することが可能である。たとえばエンジン排ガス中
のＮＯｘ、ＳＯｘを早い速度で吸着することが可能であ
り、大気汚染さらにはこれに起因する酸性雨の発生など
を防止するフィルター材として用い得る他、化学成分的
に有害物質を含有していないところから、河川の清流化
などの水質の改良、脱色、さらには一般的な脱臭、吸着
等の用途全般に広く利用することができる。

【００１４】次に本発明によって得られた活性炭の一例
の諸特性および成分例を示せば次の通りである。 （ａ）諸特性 比重：０．３２ 粒度分布：９９％が９０〜１１０メッシュ、５０％以上
が１００メッシュ 塩基交換容量（ＣＥＣ）：３５．３me／１００ｇ〔保肥
力抜群〕 脱色（メチレンブルー）：非常に速い（瞬間的に７０％
以上脱色） 吸着性能： 油 - - - - - 吸着する かび - - - - - 吸着する アンモニア臭 - - - - - 吸着する 脱臭速度：非常に速い

【００１５】（ｂ）成分例 Ｚｎ １０ppm Ｐｂ 検出せず Ａｓ 検出せず Ｃｄ 検出せず 以上述べた諸元の内、（ａ）の諸特性については、いず
れの特性も市販の活性炭よりも優れており、本発明の活
性炭の優位は明らかである。また、（ｂ）の成分例につ
いては、Ｚｎの存在が見られるが、欧米各国において
は、むしろ、微量のＺｎを健康上の理由から薬剤として
積極的に摂取し、或いは家畜の飼料に配合し、または肥
料と共に農作物に散布するなどして、その効果を認識す
る傾向にあり、前述の程度のＺｎ含有量であれば、保肥
剤等として前記活性炭を使用することは全く問題ないも
のということができる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、分
級工程を用いることなく、粒度分布が整粒であり、しか
もＣＥＣ（塩基置換容量）の高い値を有する活性炭を、
従来の知見とは全く異なり、乾式電気集じん機により回
収して得ることが可能となるものであって、その効果は
従来全く例を見ない極めて顕著なものである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に９０〜１１０メッシュの整粒分
   布をなし、かつＣＥＣ（塩基置換容量）が３０〜４０で
   あることを特徴とする活性炭。
2. 【請求項２】 金属線を含む廃タイヤを４００°〜９０
   ０℃で酸素の存在下、およびＣＯ₂ならびに水蒸気の存
   在下で燃焼せしめ、発生する可燃ガスをさらに燃料の付
   加により８００°〜９００℃に再加熱したのち、水管ボ
   イラを経て熱交換された１８０°〜２５０℃の排気を電
   気集じん機に導入し、活性炭の回収を行うことを特徴と
   する活性炭の製造方法。