JP3790536B2 - 陰イオン吸着炭素材料ならびにその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)木質チップ2を700℃で1時間加熱し炭化させて得られた木炭
(2)木質チップ2を700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、1mol/LのFeCl3 溶液に浸漬し水洗いして得られた塩化鉄木炭
(3)陰イオン交換樹脂
(4)木質チップ2を10重量%のBaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させて得られたBaCl2 炭
(5)木質チップ2を10重量%のBaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、5mol/LのHCl溶液に浸漬処理して得られたHCl処理BaCl2 炭
(6)木質チップ2を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させて得られたCaCl2 炭
(7)木質チップ2を10重量%のCaCl2 溶液に浸漬した後700℃で1時間加熱し炭化させ、その後、5mol/LのHCl溶液に浸漬処理して得られたHCl処理CaCl2 炭
の計七つのサンプルを2組用意した。なお、(4)〜(7)のサンプルは上記炭素材料1に相当するものであり、(1)〜(3)のサンプルは炭素材料1と比較するためのものである。
初回 …9.5mg/g
再生一回目…9.0mg/g
再生二回目…9.1mg/g
再生三回目…8.8mg/g
であった。以上のことから、硝酸性窒素の吸着に使用した炭素材料1(CaCl2 炭)は、濃いKCl(またはNaCl)溶液で洗浄しさらに水洗いすれば再生することが確認された。これは、硝酸性窒素を吸着したCaCl2 炭をKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、CaCl2 炭から硝酸性窒素が除去され、この除去された硝酸性窒素に代わってCl- が官能基に結合されるためであると考えられる。また、上記再生試験の結果から、炭素材料1(CaCl2 炭)は、KCl(またはNaCl)溶液を用いた洗浄と水洗いとを行うことにより再生させれば、硝酸性窒素の吸着に複数回使用することができることも確認された。なお、前記炭素材料1(CaCl2 炭)を亜硝酸性窒素の吸着に使用した場合でも、再生する原理は同じである。
初回 …11.0mg/g
再生一回目…11.0mg/g
再生二回目…10.8mg/g
再生三回目…10.8mg/g
であった。以上のことから、炭化後にHCl溶液に浸漬処理して得られる炭素材料1(HCl処理CaCl2 炭)についても、硝酸性窒素の吸着に使用後、濃いKCl(またはNaCl)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが確認された。また、HCl溶液への浸漬処理によって向上したHCl処理CaCl2 炭の硝酸性窒素吸着能は、KCl(またはNaCl)溶液を用いた洗浄と水洗いとを行ってHCl処理CaCl2 炭を繰り返し再生させても持続すること(向上したままであること)が確認された。
初回 …22.5mg/g
再生一回目…22.4mg/g
再生二回目…21.7mg/g
再生三回目…21.9mg/g
であった。以上のことから、フッ化物イオンの吸着に使用した炭素材料1(CaCl2 炭)は、濃い塩酸(または硫酸)で洗浄しさらに水洗いすれば再生することが確認された。これは、フッ化物イオンを吸着したCaCl2 炭を塩酸(または硫酸)で洗浄し、さらに水洗いすることにより、CaCl2 炭からフッ化物イオンが除去され、この除去されたフッ化物イオンに代わってCl- (またはSO4 2- )が官能基に結合されるためであると考えられる。また、上記再生試験の結果から、炭素材料1(CaCl2 炭)は、塩酸(または硫酸)を用いた洗浄と水洗いとを行うことにより再生させれば、フッ化物イオンの吸着に複数回使用することができることも確認された。
初回 …32.0mg/g
再生一回目…31.5mg/g
再生二回目…31.4mg/g
再生三回目…31.2mg/g
であった。以上のことから、炭化後にHCl溶液に浸漬処理して得られる炭素材料1(HCl処理CaCl2 炭)についても、フッ化物イオンの吸着に使用後、塩酸(または硫酸)溶液で洗浄し、さらに水洗いすることにより、再生することが確認された。また、HCl溶液への浸漬処理によって向上したHCl処理CaCl2 炭のフッ化物イオン吸着能は、塩酸(または硫酸)を用いた洗浄と水洗いとを行ってHCl処理CaCl2 炭を繰り返し再生させても持続すること(向上したままであること)が確認された。
2 植物からなる原料
3 金属塩化物を含む溶液
13 酸(または水)
NO3 - 吸着対象の陰イオン
Cl- 吸着対象の陰イオンとイオン交換可能な陰イオン
Ca2+ 金属イオン
Claims (11)
- 炭化物に含有させた金属塩化物の塩化物イオンとのイオン交換により陰イオンを吸着する陰イオン吸着炭素材料であって、金属塩化物を含む溶液を接触させた植物からなる原料を炭化することにより、この炭化物の微細孔壁表面に引き出された多数の官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換可能な塩化物イオンが、金属イオンを介してまたは直接結合されていることを特徴とする陰イオン吸着炭素材料。
- 前記炭化物に水を接触させることにより、余分な金属塩化物の結晶が除去されている請求項1に記載の陰イオン吸着炭素材料。
- 前記炭化物に酸を接触させることにより、余分な金属塩化物の結晶が除去されていると共に、前記微細孔壁から引き出した官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンが、金属イオンを介してまたは直接結合されている請求項1または2に記載の陰イオン吸着炭素材料。
- 前記炭化物内に結合される金属塩化物を灰分として2%〜25%含有させてなる請求項1〜3の何れかに記載の陰イオン吸着炭素材料。
- 前記炭化の温度が400℃〜1000℃である請求項1〜4の何れかに記載の陰イオン吸着炭素材料。
- 前記金属塩化物がCaCl2 またはBaCl2 である請求項1〜5の何れかに記載の陰イオン吸着炭素材料。
- 吸着対象の陰イオンを吸着した請求項1〜6の何れかに記載の陰イオン吸着炭素材料から、吸着した陰イオンが除去されるとともに、次の吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを前記除去した陰イオンに替えて結合させてなる陰イオン吸着炭素材料。
- 炭化物に含有させた金属塩化物の塩化物イオンとのイオン交換により陰イオンを吸着する陰イオン吸着炭素材料の製造方法であって、植物からなる原料に金属塩化物を含む溶液を接触させた後に炭化することにより、この炭化物の微細孔壁表面に多数の官能基を引き出し、この官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な塩化物イオンを、金属イオンを介してまたは直接結合させるようにしたことを特徴とする陰イオン吸着炭素材料の製造方法。
- 炭化物に含有させた金属塩化物の塩化物イオンとのイオン交換により陰イオンを吸着する陰イオン吸着炭素材料の製造方法であって、金属塩化物を含む溶液を接触させた植物からなる原料を炭化することにより、この炭化物の微細孔壁表面に多数の官能基を引き出し、この官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な塩化物イオンを、金属イオンを介してまたは直接結合させるようにしたことを特徴とする陰イオン吸着炭素材料の製造方法。
- 前記炭化物に水を接触させることにより、余分な金属塩化物の結晶を除去するようにした請求項8または9に記載の陰イオン吸着炭素材料の製造方法。
- 前記炭化物に酸を接触させることにより、余分な金属塩化物の結晶を除去すると共に、前記微細孔壁から引き出した官能基に、吸着対象の陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンを金属イオンを介してまたは直接結合させるようにした請求項8〜10の何れかに記載の陰イオン吸着炭素材料の製造方法。
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