JP3282238B2 - 薬品賦活活性炭の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薬品賦活活性炭の製造方
法に関するものであり、詳しくは、気相でのガソリン、
有機溶剤等の吸着性能に優れた薬品賦活活性炭の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のキャブレター部、あるいはガソ
リンタンクから大気中にガソリンが蒸散するのを防止す
るために、従来より活性炭を用いたガソリン蒸散捕集装
置（キャニスター）が自動車に搭載されている。また、
有機溶剤使用時、使用者の有機溶剤による中毒を防止す
るために、従来より活性炭を用いた防毒マスクが用いら
れている。更に、近年では工場や研究設備から発生する
悪臭を除去するために活性炭を充填した脱臭設備の設置
が増加している。これらの設備をよりコンパクトなもの
とするためにガソリン、有機溶剤等の蒸気捕集性能の高
い活性炭の製造が求められている。また、これらの設備
では活性炭を再生使用するが、繰り返し再生すると活性
炭の持つ吸着性能が低下してくる。この低下が起こりに
くい活性炭の製造が求められている。

【０００３】従来、この様な目的で使用されている活性
炭の製造方法としては、椰子殻或いは石炭等を原料と
し、これらを炭化した後、水蒸気により賦活する方法又
は椰子殻または木材等の木質を原料とし、これに塩化亜
鉛または燐酸を含浸させ５００〜７００℃まで加熱焼成
し、洗浄、乾燥する薬品賦活法が知られている。しかし
ながら、これら活性炭においては、吸着設備の小型化の
ため、また、繰り返し脱着再生のため、より高い吸着性
能が求められているが、従来技術による製造では必ずし
も十分でないとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑み、特定の径の細孔を発達させ、気相でのガソリン、
有機溶剤等の吸着能を向上させた薬品賦活活性炭の製造
方法を得るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の目的
を達成すべく種々検討を重ねた結果、加熱処理における
酸素濃度を調節すると、得られる活性炭の細孔分布が改
善され、その結果気相でのガソリン、有機溶剤等の吸着
性能が極めて向上することを見いだした。即ち、本発明
の要旨は、木質系原料に薬品賦活剤を含浸混練し、つい
でこれを必要に応じて造粒した後、５００〜７００℃の
温度まで加熱焼成し、活性炭を製造する方法において、
焼成時２００〜４００℃の温度範囲における焼成時の雰
囲気ガス中の酸素濃度を５ｖｏｌ％以上とし、かつ４０
０℃を超える温度における焼成時の雰囲気中の酸素濃度
を５ｖｏｌ％未満に調整することを特徴とする薬品賦活
活性炭の製造方法に存する。

【０００６】以下、本発明の構成につき詳細に説明す
る。本発明において用いられる木質系原料は木屑、椰子
殻等のセルロース質あるいは、粟、稗等の澱粉質であ
り、好ましくは粒度が５ｍｍ以下の物が用いられる。薬
品賦活剤としては燐酸、塩化亜鉛、硫酸、塩化カルシウ
ム、苛性ソーダ等、いわゆる薬品賦活法において使用さ
れる薬品が用いられる。たとえば、燐酸を用いる場合は
オルト燐酸基準で４０〜８５ｗｅｔ％の濃度のものが用
いられ、木質原料との混合割合は乾燥固形物重量比で
〔燐酸〕／〔木質原料〕が２／１〜１／１程度である。

【０００７】薬品賦活剤と木質原料との混練は、通常ニ
ーダーが用いられ、温度は通常、常温〜２００℃、時間
は５分から８時間程度の範囲で行われる。造粒物を製造
する場合には、混練の温度、時間を調整し、混練物の粘
度をコントロールした後、成型が実施される。成型機と
しては、押し出し成型機或いは、プレス成型機等が使用
され、５０〜１００℃に加温しながら成型する方法、或
いは混練物を常温まで冷却した後常温で成型する方法が
用いられる。造粒物の形状は、押し出し成型では直径１
〜５ｍｍφ程度のペレット状プレス成型では成型後破砕
して１〜５ｍｍ程度の破砕状となる。

【０００８】この造粒物（又は破砕物）を最高温度５０
０〜７００℃の温度まで昇温加熱し活性炭とされるが、
昇温条件として２００〜４００℃を第１段階の反応と
し、４００℃から最終温度までを第２段階として捕らえ
ることができる。このとき、２００〜４００℃、好まし
くは２５０〜３５０℃の第１段階を通過する際のガス雰
囲気を実質的に酸素濃度５ｖｏｌ％以上、好ましくは１
０〜２５ｖｏｌ％のガス雰囲気に調整し、保持時間を通
常１時間以上、好ましくは１時間３０分〜８時間とし、
４００℃から最終温度までを第２段階を通過する際のガ
ス雰囲気を酸素濃度５ｖｏｌ％未満、好ましくは第１段
階の雰囲気ガス中の酸素濃度に対して、５０％以下、特
に２０％以下とする。そして、この昇温速度は５℃／分
以上、好ましくは１０〜２０℃／分にするのがよい。こ
れにより、気相でのガソリン、有機溶剤等の吸着に適し
た直径１５〜５０Åの細孔量が飛躍的に増加し、気相で
のガソリン、有機溶剤等の吸着能が極めて向上する。

【０００９】更に詳しく本発明を説明すると、昇温過程
における薬品賦活剤と木質との反応は木質のセルロー
ス、リグニン等が薬品賦活剤により脱水分解されるので
あるが、４００℃以上では木質の熱分解反応が顕著にな
り、木質特有のミクロ構造が破壊され、細孔の発達が阻
害されると考えられる。このため、第１段階では４００
℃以下、５％以上の酸素雰囲気で木質特有のミクロ構造
を維持しつつ、脱水反応を促進させ、細孔構造を発達さ
せるとともに、低温での縮重合反応をすすめ熱的に不活
性化させる。

【００１０】第２段階では、４００を超えて７００℃程
度まで酸素濃度５％未満で揮発分の脱離、焼き締めを実
施するが、第１段階で充分な脱水反応、縮重合反応をす
すめることにより、急激な熱分解反応が生じることが無
く木質特有のミクロ構造を保持することが可能となる。
酸素濃度が５％以上では製品の粉化等による製品収率の
低下があり、不適である。

【００１１】焼成方法自体は、常法によりトンネル炉、
ロータリーキルン等を使用しうる。加熱焼成後、常法に
より焼成物を湯洗浄して薬品賦活剤を除去し、乾燥する
ことにより本発明の活性炭が得られる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例を挙げて更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例の記述に制約されるものではない。尚、吸着性能
の指標としては、ｎ−ブタンの飽和有効吸着量を測定し
た。ｎ−ブタンはガソリン蒸気成分の一つであり、ｎ−
ブタンの飽和有効吸着量はガソリン蒸気吸着性能の代表
的な指標とされている。これらの測定法は下記の通りで
ある。

【００１３】（ｎ−ブタンの飽和有効吸着量） （１）試料を１５０℃、３時間乾燥し、デシケータ中で
放冷する。 （２）内径１５．４ｍｍφのガラスカラムに、層高５．
４ｃｍで試料を充填する。 （３）カラムを密栓して重量を測定する。（Ａｇ） （４）２５℃の恒温水槽にセットし、ｎ−ブタン（純度
９９．９％以上）を１０５．４ｍｌ／分の流速で１５分
間上向流で流通させる。 （５）カラムを取り外し秤量する。（Ｂｇ） （６）吸着後のカラムを再度装置にセットし、下降流で
２５℃の乾燥空気を１００ｍｌ／分の流速で２０分間流
通する。 （７）カラムを取り外し秤量する。（Ｃｇ） （８）以上の測定データより、飽和有効吸着量を計算す
る。

【００１４】

【数１】 ｎ−ブタン飽和有効吸着量〔ｇ／ｄｌ〕＝（Ｂ−Ｃ）×
（１００÷１０） ｎ−ブタン飽和吸着量 〔ｇ／ｄｌ〕＝（Ｂ−Ａ）×
（１００÷１０） ｎ−ブタン飽和残存吸着量〔ｇ／ｄｌ〕＝（Ｃ−Ａ）×
（１００÷１０）

【００１５】実施例１ ２．０ｍｍ以下の木屑乾燥品１．０ｋｇと８５ｗｅｔ％
濃度の燐酸水溶液２．０ｋｇをバッチ式ニーダーを使用
し、室温で３０分混練した。この混練物を直径２．５ｍ
ｍφのダイスを有するディスクペレッターにより、押し
出し造粒し、長さ３〜５ｍｍ程度のペレットとした。こ
のペレットを外熱式のロータリーキルンで窒素と空気の
混合ガスを通気して焼成を行うに当たり、酸素濃度を０
％とし、１００℃から２５０℃まで１２℃／分で昇温
後、酸素濃度を２１％とし、２５０〜３５０℃を２時間
掛けて昇温し、この後、酸素濃度を４％にして１２℃／
分の速度で昇温し、５５０℃に到達後直ちに冷却した。
この焼成品を常法に従って湯洗し、燐酸を除去した後乾
燥した。得られた活性炭についてｎ−ブタン飽和有効吸
着量の測定を実施し、〔表１〕に示す結果を得た。

【００１６】実施例２〜３ 焼成条件が異なる以外は実施例１と同一条件で製造した
物について、各物性の測定を実施し、〔表１〕に示す結
果を得た。

【００１７】比較例１〜３ 焼成条件が異なる以外は実施例１〜３と同一条件で製造
した物について、各物性の測定を実施し、〔表１〕に示
す結果を得た。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、特定の細孔が発達する
ため、気相でのガソリン、有機溶剤等の吸着性能が極め
て向上し、気相でのガソリン、有機溶剤等の吸着用とし
て高吸着性能の活性炭が収率よく得られる。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 31/12 B01J 20/20 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質系原料に薬品賦活剤を含浸混練し、
   ついでこれを必要に応じて造粒した後、５００〜７００
   ℃の温度まで加熱焼成し、活性炭を製造する方法におい
   て、２００〜４００℃の温度における焼成時の雰囲気ガ
   ス中の酸素濃度を５ｖｏｌ％以上とし、且つ、４００℃
   を超える温度における焼成時の雰囲気中の酸素濃度を５
   ｖｏｌ％未満に調整することを特徴とする薬品賦活活性
   炭の製造方法。