JP2901212B2 - 有機ハロゲン化合物除去用活性炭 - Google Patents

有機ハロゲン化合物除去用活性炭

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JP2901212B2 JP3328217A JP32821791A JP2901212B2 JP 2901212 B2 JP2901212 B2 JP 2901212B2 JP 3328217 A JP3328217 A JP 3328217A JP 32821791 A JP32821791 A JP 32821791A JP 2901212 B2 JP2901212 B2 JP 2901212B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトリハロメタン等水中に
含まれる有機ハロゲン化合物除去用活性炭に関するもの
で、更に詳しく述べると、特定の条件下で有機ハロゲン
化合物特にトリハロメタンの吸着性を高める様に調製し
た活性炭である。
【0002】
【従来の技術】従来から水道水中に存在する種々の有害
物質特に、トリクロロメタン、クロロブロモメタン等の
有機塩素化合物を除去する方法の一つとして、活性炭が
注目されていた。
【0003】しかし、水道水中のトリクロロメタン、ク
ロロブロモメタン等は分子量が小さく、且つ比較的沸点
が低い他、その濃度が極めて希薄であるため、従来の活
性炭はこれらの化合物を充分に除去出来る程の高い吸着
性は持っていない。僅かに低賦活度で比較的比表面積の
小さい活性炭が、濃度が極めて低いこれらの化合物に対
して、相対的に高い吸着性を示す傾向が知られていたの
みである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年水道水の水質悪化
に伴い、有害性が大きいトリハロメタン等、有機塩素化
合物等の除去が強く要請されている。この様な状況に鑑
み、これらの化合物を常温で容易に吸着除去出来る様な
高い吸着性を有する活性炭を開発、提供しようとするも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】通常の活性炭は水道水
中に含まれている極めて希薄なトリクロロメタン、クロ
ロブロモメタン等の有機塩素化合物を充分に除去できる
程の吸着性はない。しかし、本発明者等は低賦活度で比
較的比表面積が小さい活性炭が、濃度が希薄なこれらの
化合物に対し、相対的に高い吸着性を示す性質を有す
る点に注目して、低賦活度の範囲における賦活条件と
これらの物質に対する吸着性との関係を検討した。その
結果特定の条件下で賦活し、更にそのままの雰囲気中で
一定温度以下迄冷却することにより、希薄な濃度の有機
塩素化合物に対して高い吸着性を有する活性炭が得られ
ることを見出し、これに基づいて本発明に到達した。
【0006】すなわち、炭素質原料を炭化し、水蒸気含
15%(容量%、以下単に%という)以下の雰囲気
でBET比表面積300〜1500m/gとなる迄賦
活した後、そのままの雰囲気またはそれより酸素、水蒸
気の含有率が低い組成のガス中300℃以下まで冷却
して得られる、水中の有機ハロゲン化合物除去用活性炭
である。
【0007】更にまたBET比表面積が300〜150
0m/gである活性炭を、素及び/または水蒸気の
含有率が2%以下である窒素ガス及び/または炭酸ガス
500℃以上で処理した後、そのままの雰囲気中
300℃以下まで冷却して得られる、水中の有機ハロゲ
ン化合物の除去用活性炭である。
【0008】ここでBET比表面積とはBrunauer、Emme
tt及びTellerによって提案された、多孔性物質の表面積
測定法による測定値である。この方法は等温吸着線によ
って単分子層吸着量を求め、吸着分子の断面積を乗じて
その表面積を算出するもので、活性炭の場合通常低温の
窒素ガスを使用して測定される。
【0009】下、本発明について詳しく説明する。
【0010】本発明に使用出来る炭素質原料は、ヤシ殻
またはその他木材の炭化物、及び石炭等の炭素材が広く
使用出来る。或いは更にこれらの炭素材をフェノール樹
脂、タール、ピッチなどのバインダーを用いて成型した
後、炭化して使用することも出来る。またその形態は、
粒状、粉末状の他に繊維状、ハニカム状等任意の形状と
してもよい。
【0011】炭素質原料を賦活する際その雰囲気は、水
蒸気の他、二酸化炭素ガスを含むが、水蒸気含有率は1
5%下にする必要がある。実施例17及び比較例15
〜17に示すように水蒸気含有率が高い条件で賦活され
た場合は、明らかにトリハロメタン吸着性が低下するこ
とが認められる。この様な水蒸気含有率が低い賦活ガス
の組成が活性炭の吸着性に及ぼす影響は明らかでない
が、かかる条件下で得られた活性炭は、表面に結合した
酸素原子を保持しない状態であることがその一要因とし
て指摘出来る。
【0012】また活性炭の賦活度はその比表面積が300
m2/g以上、1500m2/g以下の範囲に止める必要がある。賦
活度はより好ましくは700 m2/g以上、1200m2/g以下であ
る。比表面積が1500m2/g以上になると、トリハロメタン
吸着性が低下することが認められる。また平均細孔形が
やや大きくなる傾向を示す。
【0013】本発明で賦活された活性炭を高温のまま系
外へ取り出し、水蒸気、水素ガス、あるいは酸素ガスを
多量に含むガスと接触させると吸着能力は急激に低下す
る。本発明において、賦活後の活性炭はそのままの雰囲
気、またはそれより酸素、水蒸気の含有率が低い組成の
ガス中で、温300℃以下に冷却した後、系外へ取り
出すことが必要である。賦活用ガスと冷却用ガスの組成
は必ずしも同一でなくてもよい。300℃以上で空気中
に取り出すと低濃度の有機ハロゲン化合物に対する活性
炭の吸着能力が著しく低下することは、実施例1、比較
例1及び表1に示す通りである。
【0014】また前記の様な条件で得られた活性炭は賦
活度が低いことも相まって、通常の条件で得られた活性
炭に比べて賦活収率はかなり高い。
【0015】通常の活性炭は炭素質原料を水蒸気、燃焼
ガス等の混合ガスを使用して、水蒸気含有率が40〜50%
の雰囲気中で、比表面積1400〜2000m2/g迄賦活される。
しかし、この様な活性炭を本発明に使用してもトリハロ
メタン等有機塩素化合物に対する吸着性はあまり高くな
い。
【0016】本発明は前記の様に特定の組成のガスで賦
活され、且つ特定の組成のガス中で冷却された活性炭を
用いることが特徴であり、かかる活性炭は水中に希薄な
濃度で存在する、クロロホルムやブロムホルムなど低沸
点の有機塩素化合物に対して高い吸着性を示す。
【0017】更に本出願に水中の有機ハロゲン化合物
の除去用活性炭のその他の発明も含まれている。この発
明の原料には空気などに触れて酸化され吸着性が低下し
た廃活性炭、或いは常法により製造された活性炭で、比
表面積が300〜1500m/gである活性炭が使用
出来る。これらの活性炭を駿素及び/または水蒸気の
有率が2%以下である、窒素ガス及び/または炭酸ガス
中で500℃以上で処理し、そのガス中で温度300℃
以下に冷却することにより得られた活性炭である。
【0018】ここで、活性炭はヤシ殻炭、石炭等広範囲
の炭素材から得られたものが使用出来る。また活性炭の
比表面積が300〜1500m/gである必要がある
が、400m/g以上、1200m/g以下であれ
ばより好ましい。比表面積が1500m/g以上にな
ると、平均細孔がやや大きくなる傾向を示す。またト
リハロメタン吸着性が低下することが認められる。
【0019】更に熱処理温度500℃以上とする必要
がある。500℃以下では充分な有機塩素化合物に対す
る吸着性が付与出来ない。処理時間は温度500℃の場
合は通常、20〜180分であり、800℃では数分で
よい。
【0020】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。
【0021】
【実施例】
(実施例1〜3、比較例1〜3)10〜20メッシュに粉砕
した石炭を乾留した後、プロパン燃焼ガス( ガス組成:
窒素80%、酸素0.2 %、炭酸ガス9.8 %、水蒸気10%)
を用いて、900 ℃で比表面積500m2/g になるまで賦活し
た後、窒素で置換した容器内に活性炭を取り出し、窒素
ガス中で300 ℃以下になる迄冷却して活性炭を調製した
(実施例1)。
【0022】次に、実施例1において、比表面積500m2/
g になるまで賦活した活性炭を窒素中に取り出し、500
℃になるまで冷却した後、空気中に取り出して、放置冷
却した(比較例1)。
【0023】更に、比較例1で得られた活性炭を700 ℃
において、窒素ガス50%、炭酸ガス50%、の気流中で10
分間処理した後、窒素ガス中に取り出し、室温まで冷却
した(実施例2)。
【0024】また比較例1で得られた活性炭を900 ℃の
窒素ガス中で5分間処理した後、窒素中で室温まで冷却
した(実施例3)。
【0025】これらの活性炭及び賦活後の活性炭を空気
中で冷却する、通常の方法で得られた比表面積がそれぞ
れ1000m/g(比較例2)及び1500m/g
(比較例3)活性炭について、トリクロルメタン、ト
リブロムメタン等の有機ハロゲン化合物の吸着量を測定
した。濃度10ppbのハロゲン化合物の水溶液中にお
ける30℃の吸着量を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】表1より、比表面積が小さく(500m
/g)、且つ賦活後窒素ガス中で冷却した活性炭に比べ
て、比表面積が大きく且つ空気中で冷却した活性炭(比
較例2、3)は、有機ハロゲン化合物の吸着性が低いこ
とが認められる。
【0028】(実施例4〜10、比較例4〜10)種々の原
料炭素材を使用して、比表面積が異なる活性炭を調製
し、賦活後窒素ガス中で冷却した活性炭(実施例4〜1
0)と、空気中で冷却した活性炭(比較例4〜10)を調
製した。
【0029】これらの活性炭について、前記と同様に、
濃度10ppbハロゲン化合物の水溶液中における、
トリクロルメタン、トリブロムメタン等の有機ハロゲン
化合物の吸着量を測定した(30℃)。その結果を表2
に示す。
【0030】
【表2】
【0031】表2より、賦活後空気中で冷却した活性炭
(比較例4〜10)は、窒素ガス中で冷却した活性炭に比
べて(実施例4〜10) 、有機ハロゲン化合物の吸着性が
低いことが認められる。
【0032】(実施例11〜16、比較例11〜14)炭素材の
原料として椰子がら及び竹を使用して活性炭を調製する
際、炭化、賦活後、窒素ガス中で冷却した後、空気中に
取り出すときの温度を種々に変化させた活性炭(実施例
11〜16、比較例11〜14) を調製した。
【0033】これらの活性炭について、前記と同様に、
濃度10ppb ハロゲン化合物の水溶液中における、トリク
ロルメタン、トリブロムメタン等の有機ハロゲン化合物
の吸着量を測定した(30℃) 。その結果を表3に示す。
【0034】
【表3】
【0035】表3より、活性炭の有機ハロゲン化合物に
対する吸着性は、冷却後初めて空気に接触する温度に依
存し、300 ℃以上になると吸着性は大幅に低下すること
が認められる。
【0036】 (実施例17、比較例15〜17) 炭素材の原料として椰子がらを使用して活性炭を調製す
る際、賦活ガスの水蒸気分圧が異なる種々の賦活ガスを
使用して、900℃で比表面積750m/gになるま
で賦活した後、窒素ガス置換した容器内に活性炭を取
り出し300℃以下になる迄冷却して活性炭を調製した
(実施例17、比較例15、16、17)。
【0037】これらの活性炭について、前記と同様に、
濃度10ppbハロゲン化合物の水溶液中における、
トリクロルメタン、トリブロムメタン等の有機ハロゲン
化合物の吸着量を測定した(30℃)。その結果を表4
に示す。
【0038】
【表4】
【0039】表4より、賦活時の水蒸気濃度が15%以下
になると、有機ハロゲン化合物の吸着量が高く、水蒸気
分圧が15%以上になると吸着量が低下することが認めら
れる。
【0040】
【発明の効果】本発明により得られた活性炭は通常の活
性炭に比べ、常温において有機ハロゲン化合物に対して
相当高い吸着性を示す。従って、本発明の活性炭を使用
することにより、最近発ガン性物質として問題となって
いる、水道水中のトリハロメタン等有機ハロゲン化合物
を容易に除去することが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 31/10 C02F 1/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素質原料を炭化し、水蒸気含有15
    %(容量)以下の雰囲気でBET比表面積300〜15
    00m/gとなる迄賦活した後、そのままの雰囲気ま
    たはそれより酸素、水蒸気の含有率が低い組成のガス中
    300℃以下まで冷却して得られる、水中の有機ハロ
    ゲン化合物除去用活性炭。
  2. 【請求項2】 BET比表面積が300〜1500m
    /gである活性炭を、素及び/または水蒸気の含有率
    が2%(容量)以下である、窒素ガス及び/または炭酸
    ガス中500℃以上で処理した後、そのままの雰囲気
    300℃以下まで冷却して得られる、水中の有機ハ
    ロゲン化合物の除去用活性炭。
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JP3537581B2 (ja) * 1996-03-04 2004-06-14 クラレケミカル株式会社 水銀吸着剤
JP3436190B2 (ja) * 1999-06-24 2003-08-11 松下電器産業株式会社 流水処理用活性炭の製造方法及びその方法で得られた流水処理用活性炭
KR20190081468A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 한국해양과학기술원 활성탄소를 이용한 수중 유해물질 제거시스템

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