JP3822888B2 - Anion adsorption carbon material production equipment - Google Patents

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Description

この発明は、硝酸イオンやフッ化物イオンなどの陰イオンを吸着する陰イオン吸着炭素材料の製造装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for producing an anion-adsorbing carbon material that adsorbs anions such as nitrate ions and fluoride ions.

重金属、農薬、有機塩素化合物による水質や土壌の汚染は、環境を破壊するものとして問題になっている。これらの有害物質は活性炭やゼオライト等の吸着材で吸着除去することができるが、陰イオンの形態で存在する硝酸性窒素または亜硝酸性窒素、フッ素、ヒ素、シアン等は吸着材による処理が難しいのが現状である。   Water and soil contamination by heavy metals, pesticides and organochlorine compounds are problematic as they destroy the environment. These harmful substances can be adsorbed and removed by adsorbents such as activated carbon and zeolite, but nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, fluorine, arsenic, cyanide, etc. present in the form of anions are difficult to treat with adsorbents. is the current situation.

すなわち、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素は、茶畑やゴルフ場芝地等で用いられる肥料に含まれ、現在、大きな問題となっている地下水汚染の一因となっている。これは、硝酸イオンおよび亜硝酸イオンが、マイナス電荷を持ち、他の化学物質と結合して難溶性の塩にならないため、マイナスに荷電している土壌から最も溶脱しやすいためである。そして、上記問題の対策が必要であるが、例えば、硝酸イオンおよび亜硝酸イオンを除去するための脱窒菌などを利用した微生物処理では嫌気条件が必要であるなどの制限があり、また、その他の方法も同様であり有効な対策は見出されていない。その上、最近では、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素が環境ホルモンである疑いまで出てきている。   In other words, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen are contained in fertilizers used in tea fields, golf course turf, and the like, and contribute to groundwater contamination, which is currently a major problem. This is because nitrate ions and nitrite ions have a negative charge and do not form a sparingly soluble salt by combining with other chemical substances, so that they are most easily leached from the negatively charged soil. And measures against the above problems are necessary. For example, there are restrictions such as the need for anaerobic conditions in microbial treatment using denitrifying bacteria to remove nitrate ions and nitrite ions, etc. The method is the same and no effective countermeasure has been found. In addition, recently, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen have been suspected of being environmental hormones.

また、フッ素は半導体、ガラス、メッキ工場などの排水に含まれており、工場排水中のフッ素はカルシウム化合物を添加しフッ化カルシウムとして除去する方法がとられているが、さらに活性アルミナやフッ素用の陰イオン交換樹脂による吸着塔の設置が必要でコストがかかっている。しかも、環境基準０．８ｍｇ／Ｌ以下にしようとすると、高価な専用の陰イオン交換樹脂が必要となる。その他、工場排水や地下水に含まれるヒ素やシアンなどの処理にも別途高価な陰イオン交換樹脂が必要である。   Fluorine is contained in wastewater from semiconductors, glass, plating plants, etc., and fluorine in factory effluent is removed by adding calcium compounds as calcium fluoride. It is necessary and expensive to install an adsorption tower using anion exchange resin. In addition, if the environmental standard is 0.8 mg / L or less, an expensive dedicated anion exchange resin is required. In addition, expensive anion exchange resins are also required for the treatment of arsenic and cyanide contained in factory wastewater and groundwater.

上述のように、硝酸イオンをはじめとする上記陰イオンを吸着する安価な材料は、現在のところなく、そのため、これらの陰イオンによる汚染は広まる傾向にあり、また、前記陰イオンに一度汚染されるとその修復には多大なコストが必要となる。
特開平１０−１６５８２４号公報 As described above, there is no inexpensive material that adsorbs the anions such as nitrate ions at present, and therefore, contamination by these anions tends to spread and is once contaminated by the anions. Then, a great cost is required for the repair.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-165824

そこで安価で環境にやさしい陰イオン吸着素材が求められている。活性炭とともに多孔質材料の代表である木炭は、調湿材や河川浄化、土壌改良材として広く普及しており、例えば排ガス中の塩素系ガスや硫黄酸化物などの除去にも利用されているが、これは活性炭と同様に多孔質炭素材料の内部の微細孔による吸着特性だけを利用しているに過ぎず、陰イオンの形態で存在する硝酸性窒素または亜硝酸性窒素、フッ素、ヒ素、シアンなどはほとんど吸着しない。   Therefore, there is a need for an anion adsorption material that is inexpensive and environmentally friendly. Charcoal, which is a representative porous material together with activated carbon, is widely used as a humidity control material, river purification, and soil improvement material. For example, it is used to remove chlorine-based gases and sulfur oxides in exhaust gas. This, like activated carbon, uses only the adsorption characteristics due to the fine pores inside the porous carbon material, but also nitrate nitrogen or nitrite nitrogen existing in the form of anion, fluorine, arsenic, cyanide Almost no adsorption.

そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、植物からなる原料を炭化する前に、当該原料に予め金属塩化物を含む溶液、例えばＣａＣｌ2 を含む溶液を接触させて原料内にＣａＣｌ2 を導入しておき、その後、このＣａＣｌ2 を導入した原料を炭化すれば、これにより得られる炭化材料が優れた陰イオンの吸着性能を有することを知見するに至った。 Accordingly, the present invention intensively studied, before carbonizing a raw material consisting of plants, a solution containing a pre-metal chlorides in the raw materials, for example the CaCl 2 in the raw material by contacting a solution containing CaCl 2 If the raw material into which the CaCl 2 was introduced was carbonized after introduction, the carbonized material obtained thereby was found to have excellent anion adsorption performance.

この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、安価で環境にやさしく、陰イオン吸着性に優れた陰イオン吸着炭素材料の製造装置を提供することである。   The present invention has been made in consideration of the above-described matters, and an object thereof is to provide an apparatus for producing an anion-adsorbing carbon material that is inexpensive, environmentally friendly, and excellent in anion adsorption.

上記目的を達成するために、第１発明の陰イオン吸着炭素材料の製造装置は、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を製造する装置であって、金属塩化物を含む溶液に接触させた植物からなる原料を炭化する炭化炉を有することを特徴としている（請求項１）。この場合、炭化炉として、炭化温度を設定可能なものが用いられている。 In order to achieve the above object, an apparatus for producing an anion adsorbing carbon material according to a first aspect of the present invention includes an anion adsorbing carbon material that adsorbs an anion by ion exchange with a chloride ion of a metal chloride contained in a carbide. An apparatus for manufacturing is characterized by having a carbonization furnace for carbonizing a raw material made of a plant brought into contact with a solution containing a metal chloride. In this case, as the carbonization furnace, those capable of setting a carbonization temperature is used.

第２発明の陰イオン吸着炭素材料の製造装置は、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を製造する装置であって、植物からなる原料を金属塩化物を含む溶液に接触させる手段と、接触後の前記原料を炭化する炭化炉を有することを特徴としている（請求項２）。この場合、炭化炉として、炭化温度を設定可能なものが用いられている。また、金属塩化物を含む溶液を前記植物からなる原料に接触させる手段としては、前記溶液の滴下手段、塗布手段、吹付け手段、噴霧手段なども考えられるが、前記原料を前記溶液に浸漬させる浸漬手段が最も効率的である。 The apparatus for producing an anion adsorbing carbon material of the second invention is an apparatus for producing an anion adsorbing carbon material that adsorbs anions by ion exchange of metal chlorides contained in carbides with chloride ions, And a carbonization furnace for carbonizing the raw material after contact. (Claim 2) In this case, as the carbonization furnace, those capable of setting a carbonization temperature is used. Further, as means for bringing the solution containing metal chloride into contact with the raw material comprising the plant, dropping means, coating means, spraying means, spraying means, etc. of the solution can be considered, but the raw material is immersed in the solution. The dipping means is the most efficient.

前記原料としては、植物体であれば何でもよいが、天然繊維や木質材料の１種以上からなり、かつ炭化物が微細孔を有するものが好ましく、例えば、間伐材、伐採木、廃木材等全ての木質材料や麻等の天然繊維を挙げることができる。特に、前記原料として、吸水性の高い檜や杉等の針葉樹を例えば５０ｍｍ以下のサイズにチップ化した木質チップを用いるのが好ましい。さらに、前記木質チップの他に、竹、おが屑、籾殻、椰子、ビンロウジュ、ジュート、藁、ミカンやリンゴの皮、ミカンやリンゴの搾りかす等の農産廃棄物を用いてもよい。また、植物体の中で特に通道組織（道管、仮道管または師管）を有する部分が好ましい。   The raw material may be anything as long as it is a plant body, but is preferably composed of one or more kinds of natural fibers and woody materials, and a carbide having fine pores, such as thinned wood, felled wood, waste wood, etc. Mention may be made of natural fibers such as woody materials and hemp. In particular, it is preferable to use, as the raw material, a wood chip in which coniferous trees such as birch and cedar having high water absorption are chipped to a size of 50 mm or less, for example. In addition to the wood chips, agricultural waste such as bamboo, sawdust, rice husk, coconut, areca, jute, cocoon, mandarin orange and apple peel, mandarin orange and apple pomace may be used. Moreover, the part which has a passage tissue (a road pipe, a temporary path pipe, or a master pipe) in a plant body is especially preferable.

前記原料に予め金属塩化物を含む溶液を接触させてある場合には、請求項１に示すように、陰イオン吸着炭素材料の製造装置に、金属塩化物を含む溶液に原料を接触させる手段を必要としていないが、請求項２のように、陰イオン吸着炭素材料の製造装置が金属塩化物を含む溶液に原料を接触させる手段を有する場合には、任意の植物からなる原料を使用することができる。   In the case where a solution containing a metal chloride is brought into contact with the raw material in advance, as shown in claim 1, means for bringing the raw material into contact with a solution containing a metal chloride is provided in the anion-adsorbing carbon material manufacturing apparatus. Although not required, as in claim 2, when the anion-adsorbing carbon material production apparatus has means for bringing the raw material into contact with a solution containing a metal chloride, a raw material made of any plant can be used. it can.

また、前記炭化物内に結合される金属化合物とは、炭化物内に単に付着している金属塩化物を除く金属塩化物であり、炭化物内に結合しているため、水や酸で洗い流した後に溶解せずに残留する金属塩化物をいう。そして、金属塩化物の含有量は２％を下回ると陰イオン吸着能が劣り、２５％を上回っても陰イオン吸着能は向上しない傾向がある。したがって、炭化物内に結合される金属塩化物を灰分として２％〜２５％含有させることが望ましい。   The metal compound bonded to the carbide is a metal chloride except for the metal chloride simply adhered to the carbide, and since it is bonded to the carbide, it is dissolved after being washed away with water or acid. It refers to the metal chloride that remains without. And if content of a metal chloride is less than 2%, anion adsorption ability will be inferior, and even if it exceeds 25%, there exists a tendency for anion adsorption ability not to improve. Therefore, it is desirable to contain 2% to 25% of the metal chloride bonded in the carbide as ash.

陰イオン吸着炭素材料を得るための中間体を乾燥する乾燥エリアを備え、この乾燥エリアで炭化炉の排熱を利用して前記中間体を乾燥するように構成してあってもよい（請求項３）。 A drying area for drying the intermediate for obtaining the anion-adsorbing carbon material may be provided, and the intermediate may be dried using the exhaust heat of the carbonization furnace in the drying area. 3).

前記炭化炉が、植物からなる原料を炭化して、その内部に微細孔を形成し、その微細孔壁表面に多数の官能基を引き出すと共に、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ものであってもよい（請求項４）。なお、陰イオン吸着炭素材料が吸着可能な陰イオンは、炭素材料の微細孔壁表面に予め結合させてある陰イオンとイオン交換が可能な陰イオンであり、当然、前記炭素材料の微細孔壁表面の官能基に予め金属イオンを介してまたは直接結合させてある金属塩化物に含まれる陰イオン以外の陰イオンである。 The carbonization furnace carbonizes the plant material, forms micropores inside it, draws out a large number of functional groups on the surface of the micropore walls, and ion exchanges with the anions to be adsorbed on these functional groups It is also possible to bind a chloride ion capable of binding via a metal ion or directly (Claim 4). The anion that can be adsorbed by the anion-adsorbing carbon material is an anion that can be ion-exchanged with the anion previously bonded to the surface of the microporous wall of the carbon material. An anion other than the anion contained in the metal chloride previously bonded to the functional group on the surface via a metal ion or directly.

前記炭化炉による炭化温度が４００℃〜１０００℃であってもよい（請求項５）。なお、この炭化温度は好ましくは５００℃〜９００℃であり、最も好ましいのは６５０℃〜７５０℃である。 The carbonization temperature in the carbonization furnace may be 400 ° C. to 1000 ° C. (Claim 5). The carbonization temperature is preferably 500 ° C to 900 ° C, and most preferably 650 ° C to 750 ° C.

特に金属塩化物としてＣａＣｌ2 を用いた場合には、電子顕微鏡で観察すると、炭化炉が特に約６５０℃〜７５０℃の炭化温度を１時間持続させた後に自然冷却させるものであるときに、より多くの官能基を形成でき、金属塩化物の微粒子が炭化物の微細孔壁面に半ば析出するように均一に分散させることができることを知見するに至った。 In particular, when CaCl 2 is used as a metal chloride, when observed with an electron microscope, when the carbonization furnace is one that is naturally cooled after maintaining a carbonization temperature of about 650 ° C. to 750 ° C. for 1 hour, It has been found that a large number of functional groups can be formed and the metal chloride fine particles can be uniformly dispersed so as to be semi-precipitated on the fine pore wall surfaces of the carbide.

前記炭化炉で生成した炭化物を水および／または酸溶液に接触させることにより、炭化物に付着した余分な金属塩化物の結晶を除去し、陰イオンの吸着能を高める手段を備えてなってもよい（請求項６）。なお、水および／または酸を前記炭化物に接触させる方法としては、水および／または酸の滴下、塗布、吹付け、噴霧などが可能であるが、前記炭化物を水および／または酸に浸漬させることが最も効率的である。 The carbide generated in the carbonization furnace may be contacted with water and / or an acid solution to remove excess metal chloride crystals adhering to the carbide, and may be provided with means for increasing the anion adsorption capacity. (Claim 6). In addition, as a method of bringing water and / or acid into contact with the carbide, water and / or acid can be dropped, applied, sprayed, sprayed, etc., but the carbide is immersed in water and / or acid. Is the most efficient.

第１，２発明の陰イオン吸着炭素材料の製造装置によって形成される陰イオン吸着炭素材料は、炭化物内に含有する金属塩化物の塩化物イオンが陰イオン交換能を発現するため、炭化物は陰イオン吸着炭素材料として機能するのである。なお、前記金属塩化物として特に、ＣａＣｌ2 またはＢａＣｌ2 が挙げられる。 In the anion-adsorbing carbon material formed by the anion-adsorbing carbon material manufacturing apparatus according to the first and second inventions, since the chloride ion of the metal chloride contained in the carbide expresses anion exchange ability, the carbide is an anion. It functions as an ion-adsorbing carbon material. In particular, examples of the metal chloride include CaCl 2 and BaCl 2 .

つまり、前記植物からなる原料を、金属塩化物として例えばＣａＣｌ2 を含む溶液に浸漬して、原料にＣａイオンとＣｌイオンとを導入処理し、その後、このＣａＣｌ2 導入材を炭化して得られたＣａＣｌ2 導入炭には、優れた陰イオン吸着能が認められる。 That is, the plant raw material is obtained by dipping in a solution containing, for example, CaCl 2 as a metal chloride, introducing Ca ions and Cl ions into the raw material, and then carbonizing the CaCl 2 introducing material. In addition, excellent anion adsorption ability is recognized in the CaCl 2 -introduced coal.

図５（Ａ）に示すように、原料としての木質チップ２をＣａＣｌ2 溶液３に浸漬してＣａＣｌ2 溶液３に接触させると、ＣａＣｌ2 溶液３中のＣａイオンとＣｌイオンが木質チップ２に導入され、同図（Ｃ）に示すように、ＣａＣｌ2 導入チップ５が得られる。これは、同図（Ｂ）に示すように、木質チップ２中の組織、特に通道組織にＣａＣｌ2 溶液３が染み込むからである。なお、原料の前処理（接触処理）に用いる前記ＣａＣｌ2 溶液３の濃度としては、ＣａＣｌ2 ０．１重量％〜５０重量％が好ましく、１重量％〜２０重量％がコスト的により好ましい。０．１重量％を下回ると高い陰イオン吸着能は発現されず、５０重量％を越えても陰イオン吸着能は向上しない。 As shown in FIG. 5 (A), the wood chips 2 as a raw material when immersed in CaCl 2 solution 3 is brought into contact with the CaCl 2 solution 3, Ca ions and Cl ions in CaCl 2 solution 3 in wood chips 2 As shown in FIG. 5C, the CaCl 2 introduction chip 5 is obtained. This is because the CaCl 2 solution 3 soaks into the tissue in the wood chip 2, particularly the passage tissue, as shown in FIG. As the concentration of the CaCl 2 solution 3 used in the pretreatment of the raw material (contact treatment), CaCl 2 0.1 wt% to 50 wt% by weight, and cost more preferably 1 wt% to 20 wt%. When the amount is less than 0.1% by weight, a high anion adsorption ability is not exhibited, and even when the amount exceeds 50% by weight, the anion adsorption ability is not improved.

陰イオン吸着炭素材料を得るための中間体を乾燥する乾燥エリアを備え、この乾燥エリアで炭化炉の排熱を利用して前記中間体を乾燥するように構成してある場合（請求項３）には、この中間体を炭化するときに必要な加熱時間を短くすることができる。また、炭化物からなる中間体を後述する水および／または酸溶液に接触させた場合にも、これを乾燥させることにより、軽量で取扱い容易な陰イオン吸着炭素材料を得ることができる。なお、乾燥エリアでは排熱を利用して乾燥を行なうので、エネルギーを効率よく用いることができる。 A case in which a drying area for drying an intermediate for obtaining an anion-adsorbing carbon material is provided, and the intermediate is dried in this drying area by utilizing the exhaust heat of the carbonization furnace (Claim 3). The heating time required for carbonizing this intermediate can be shortened. Also, when an intermediate made of carbide is brought into contact with water and / or an acid solution described later, an anion-adsorbing carbon material that is light and easy to handle can be obtained by drying the intermediate. In addition, since it dries using waste heat in a drying area, energy can be used efficiently.

前記炭化炉が、植物からなる原料を炭化して、その内部に微細孔を形成し、その微細孔壁表面に多数の官能基を引き出すと共に、この官能基に、吸着対象の陰イオン（例えばＮＯ3 - ）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ものである場合（請求項４）には、金属塩化物を接触させた植物からなる原料の炭化によって、陰イオンの吸着能力を効率的に引き上げることができる。 The carbonization furnace carbonizes a plant raw material to form micropores therein, draws out a large number of functional groups on the surface of the micropore walls, and to these functional groups, anions to be adsorbed (for example, NO) 3 -) and chloride ions capable of ion exchange, if one intends to bind to or directly through the metal ions (claim 4), the carbonization of the raw material consisting of plants contacting the metal chloride, The anion adsorption capacity can be increased efficiently.

つまり、例えば前記ＣａＣｌ2 導入チップ５を、図６（Ａ）に示すように炭化すると、同図（Ｃ）に示すように炭素材料１が得られる。この炭化の過程では、ＣａＣｌ2 導入チップ５中の有機物が熱で分解するのと同時に、ＣｌイオンおよびＣａイオンがＣａＣｌ2 導入チップ５の微細孔壁表面に析出する。このとき、同図（Ｂ）に示すように、ＣｌイオンおよびＣａイオンはＣａＣｌ2 導入チップ５の微細孔壁表面に微細で高分散状態に析出し、多くの官能基を微細孔壁の隅々から引き出す。その結果、同図（Ｃ）に示すように、Ｃｌイオンが、微細孔壁表面に引き出された多数の官能基に金属イオン（この場合Ｃａ2+）を介してまたは直接結合された状態になると考えられる。 That is, for example, when the CaCl 2 introduction chip 5 is carbonized as shown in FIG. 6A, the carbon material 1 is obtained as shown in FIG. In this carbonization process, organic substances in the CaCl 2 introduction chip 5 are decomposed by heat, and simultaneously, Cl ions and Ca ions are deposited on the surface of the fine pore wall of the CaCl 2 introduction chip 5. At this time, as shown in FIG. 5B, Cl ions and Ca ions are precipitated in a fine and highly dispersed state on the surface of the fine pore wall of the CaCl 2 introduction chip 5, and many functional groups are formed at every corner of the fine pore wall. Pull out from. As a result, as shown in FIG. 3C, when Cl ions are bonded to a large number of functional groups drawn on the surface of the microporous wall via metal ions (in this case, Ca 2+ ) or directly. Conceivable.

前記炭化炉による炭化温度が４００℃〜１０００℃である場合（請求項５）には、この発明の製造装置によって形成された陰イオン吸着炭素材料の陰イオン吸着能を高めることができる。この炭化処理温度が４００℃を下回ると微細孔が発達せず吸着材としての性能が劣り、前記温度が１０００℃を超えると炭素化が進みすぎることにより吸着特性が得られないためである。 When the carbonization temperature in the carbonization furnace is 400 ° C. to 1000 ° C. (Claim 5), the anion adsorption ability of the anion adsorption carbon material formed by the production apparatus of the present invention can be enhanced. If the carbonization temperature is lower than 400 ° C., the fine pores are not developed and the performance as an adsorbent is inferior, and if the temperature exceeds 1000 ° C., the carbonization proceeds excessively, so that the adsorption characteristics cannot be obtained.

前記炭化炉で生成した炭化物を水および／または酸溶液に接触させることにより、炭化物に付着した余分な金属塩化物の結晶を除去し、陰イオンの吸着能を高める手段を備えてなる場合（請求項６）には、陰イオン吸着炭素材料の陰イオンの吸着能力を高めることができるので好ましい。 When the carbide generated in the carbonization furnace is brought into contact with water and / or an acid solution to remove excess metal chloride crystals adhering to the carbide and to have a means for increasing the adsorption capacity of anions (claims) Item 6) is preferable because the anion adsorption capacity of the anion adsorption carbon material can be enhanced.

すなわち、図５および図６に示したようにして得られた炭素材料（ＣａＣｌ2 炭）１を、図７（Ａ）に示すように、例えば塩酸１３や硫酸等の酸に浸漬（接触）させると、炭素材料１に付着していた余分な金属塩化物の結晶が除去される。しかも、酸として塩酸１３を用いた場合は、前記炭素材料１の官能基と結合するＣｌイオンが新たに増加し、図７（Ｂ）から図７（Ｃ）に示す状態に変わり、これらのことから、製造した陰イオン吸着炭素材料の陰イオン吸着能が高まって好ましい。なお、前記炭化物に塩酸１３等の酸ではなく水を接触させた場合にも、炭素材料１に付着していた余分な金属塩化物の結晶が除去され、陰イオン吸着能を高めることができる。 That is, the carbon material (CaCl 2 charcoal) 1 obtained as shown in FIGS. 5 and 6 is immersed (contacted) in an acid such as hydrochloric acid 13 or sulfuric acid as shown in FIG. 7A. Then, excess metal chloride crystals adhering to the carbon material 1 are removed. Moreover, when hydrochloric acid 13 is used as the acid, Cl ions bonded to the functional group of the carbon material 1 are newly increased, and the state changes from FIG. 7 (B) to FIG. 7 (C). Therefore, the anion adsorption ability of the produced anion adsorption carbon material is preferably increased. Even when the carbide is brought into contact with water instead of acid such as hydrochloric acid 13, excess metal chloride crystals adhering to the carbon material 1 are removed, and the anion adsorption ability can be enhanced.

この発明では、陰イオン交換樹脂と同等あるいはそれ以上に優れた陰イオン吸着特性を持つ陰イオン吸着炭素材料が得られる。さらに、前記陰イオン吸着炭素材料は、植物からなる原料を主体としており、環境にやさしいものとなっている。   In the present invention, an anion-adsorbing carbon material having an anion adsorption property equivalent to or better than that of an anion exchange resin can be obtained. Furthermore, the anion-adsorbing carbon material is mainly made of plant materials and is environmentally friendly.

図１〜図８は、この発明の一実施の形態を示す。図１は、この発明の一実施の形態に係る陰イオン吸着炭素材料（以下、炭素材料という）１を製造する装置の一例を概略的に示すもので、この図において、２は原料植物で、この実施例では木質チップである。この木質チップ２は、例えば、吸水性の高い檜や杉等の針葉樹を５０ｍｍ以下の適宜のサイズにチップ化したものである。   1 to 8 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 schematically shows an example of an apparatus for producing an anion adsorbing carbon material (hereinafter referred to as carbon material) 1 according to an embodiment of the present invention. In this figure, 2 is a raw material plant, In this embodiment, it is a wood chip. The wood chip 2 is formed by chipping a softwood such as a ridge or a cedar having high water absorption into an appropriate size of 50 mm or less.

そして、前記木質チップ２は、適宜濃度の金属塩化物溶液（この実施の形態ではＣａＣｌ2 溶液）３を収容した処理槽４（金属塩化物を含む溶液に接触させる手段）に送られ、この処理槽４内において木質チップ２に対する金属塩化物（この実施の形態ではＣａＣｌ2 ）の導入処理が行われ、金属塩化物導入チップ５が形成される。なお、６は処理槽４内に設けられる攪拌用羽根で、モータ（図示していない）によって回転駆動され、処理槽４内の液等を攪拌する際に用いられる。なおここで、金属塩化物溶液に対して、Ｃａ（ＯＨ）2 を僅かに加えておくことが、陰イオン吸着能を向上させる上で好ましい。 Then, the wood chip 2 is sent to a treatment tank 4 (means for contacting with a solution containing metal chloride) containing a metal chloride solution 3 (CaCl 2 solution in this embodiment) having an appropriate concentration. In the tank 4, the metal chloride (CaCl 2 in this embodiment) is introduced into the wood chip 2 to form the metal chloride introduction chip 5. Reference numeral 6 denotes a stirring blade provided in the processing tank 4, which is rotationally driven by a motor (not shown) and is used when stirring the liquid or the like in the processing tank 4. Here, in order to improve the anion adsorption ability, it is preferable to add Ca (OH) 2 slightly to the metal chloride solution.

上記のようにして得られた金属塩化物導入チップ５は、乾燥機７によって乾燥処理された後、炭化炉８に送られ、炭化処理される。なお、前記乾燥機７は、炭素材料１を得るための中間体としての金属塩化物導入チップ５を乾燥する乾燥エリアの一例であり、炭化炉８から排出される排熱を前記乾燥処理に利用するように構成されている。 The metal chloride introduction chip 5 obtained as described above is dried by the dryer 7 and then sent to the carbonization furnace 8 to be carbonized. The dryer 7 is an example of a drying area for drying the metal chloride introduction chip 5 as an intermediate for obtaining the carbon material 1, and the exhaust heat discharged from the carbonization furnace 8 is used for the drying process. Is configured to do.

前記炭化炉８の内部には、適宜の熱源９によって加熱される炭化炉本体１０が収容されている。そして、金属塩化物導入チップ５は、導入部１１を経て前記炭化炉本体１０内に供給され、適宜の温度（後述する）および適宜の時間（後述する）の加熱により炭化されて炭化物となり、この炭化物が炭素材料１として排出部１２から炭化炉本体１０外に排出される。 A carbonization furnace main body 10 heated by an appropriate heat source 9 is accommodated in the carbonization furnace 8. The metal chloride introduction chip 5 is supplied into the carbonization furnace main body 10 through the introduction part 11, and is carbonized by heating at an appropriate temperature (described later) and an appropriate time (described later). Carbide is discharged out of the carbonization furnace body 10 from the discharge unit 12 as the carbon material 1.

その後、前記炭素材料１は、水またはＨＣｌ溶液（塩酸）１３を収容した処理槽１４（陰イオンの吸着能を高める手段）に送られ、この処理槽１４内において炭素材料１の水またはＨＣｌ溶液１３に対する接触（浸漬）処理が行われる。なお、１５は処理槽１４内に設けられる攪拌用羽根で、モータ（図示していない）によって回転駆動され、処理槽１４内の液等を攪拌する際に用いられる。酸への接触処理を行った後に水への接触処理を行うこともあり、またその逆の手順で行ってもよい。   Thereafter, the carbon material 1 is sent to a treatment tank 14 (means for increasing the adsorption capacity of anions) containing water or an HCl solution (hydrochloric acid) 13, and the water or HCl solution of the carbon material 1 is contained in the treatment tank 14. The contact (immersion) process with respect to 13 is performed. Reference numeral 15 denotes an agitation blade provided in the processing tank 14, which is rotationally driven by a motor (not shown), and is used when the liquid in the processing tank 14 is agitated. After the contact treatment with the acid, the contact treatment with water may be performed, and vice versa.

続いて、前記炭素材料１は、乾燥機１６に送られ、乾燥処理された後、適宜径の粒体（ペレット）１ａやより細かな粉体１ｂに形成される。なお、前記乾燥機１６は、ペレット１ａや粉体１ｂに整粒される前の中間体としての炭素材料１を乾燥する乾燥エリアの一例であり、炭化炉８から排出される排熱を前記乾燥処理に利用するように構成されている。 Subsequently, the carbon material 1 is sent to a dryer 16 and dried, and then formed into particles (pellets) 1a having a proper diameter or finer powder 1b. The dryer 16 is an example of a drying area for drying the carbon material 1 as an intermediate before being sized into pellets 1a and powder 1b, and exhaust heat exhausted from the carbonization furnace 8 is dried. It is configured to be used for processing.

なお、図２（Ａ）には、長さが１０ｍｍ程度のチップ状に形成された炭素材料１を示し、図２（Ｂ）には、前記チップ状の炭素材料１を適宜径の粒体（ペレット）１ａに形成した例を示している。   2A shows the carbon material 1 formed in a chip shape having a length of about 10 mm, and FIG. 2B shows the chip-shaped carbon material 1 in a particle having an appropriate diameter ( An example of forming the pellets 1a is shown.

次に、図１に示した装置を用いて、原料植物２から炭素材料１を得る手順の一例を、図１および図３を参照しながら詳細に説明する。まず、檜や杉等の針葉樹を１０ｍｍ以下の適宜のサイズにチップ化した木質チップ２を用意する（ステップＳ１）。   Next, an example of a procedure for obtaining the carbon material 1 from the raw material plant 2 using the apparatus shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3. First, a wood chip 2 in which conifers such as birch and cedar are chipped to an appropriate size of 10 mm or less is prepared (step S1).

続いて、前記木質チップ２を処理槽４内の１〜２０重量％に調整されたＣａＣｌ2 溶液３内に例えば、３時間以上浸漬する。この木質チップ２の浸漬中に、攪拌羽根６を回転させることが好ましい。これによって、ＣａＣｌ2 溶液３が木質チップ２に染み込むことができ、木質チップ２にＣａイオンおよびＣｌイオンが導入された金属塩化物導入チップ５が得られる（ステップＳ２）。 Subsequently, the wood chip 2 is immersed in the CaCl 2 solution 3 adjusted to 1 to 20% by weight in the treatment tank 4 for 3 hours or more, for example. It is preferable to rotate the stirring blade 6 during the immersion of the wood chip 2. As a result, the CaCl 2 solution 3 can permeate into the wood chip 2, and the metal chloride introduction chip 5 in which Ca ions and Cl ions are introduced into the wood chip 2 is obtained (step S2).

そして、前記金属塩化物導入チップ５は、乾燥機７に送られて乾燥処理される（ステップＳ３）。   Then, the metal chloride introduction chip 5 is sent to the dryer 7 and dried (Step S3).

その後、前記木質チップ２は、炭化炉８の炭化炉本体１０に供給され、４００℃〜１０００℃の温度範囲（この実施の形態では７００℃）で１時間程度加熱され炭化処理される（ステップＳ４）。これによって、炭素材料１が得られる。 Thereafter, the wood chip 2 is supplied to the carbonization furnace main body 10 of the carbonization furnace 8 and heated for about 1 hour in a temperature range of 400 ° C. to 1000 ° C. (700 ° C. in this embodiment) (step S4). ). Thereby, the carbon material 1 is obtained.

前記炭素材料１は、処理槽１４に供給され、処理槽１４内の０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜１１ｍｏｌ／Ｌ（例えば５ｍｏｌ／Ｌ）に調整されたＨＣｌ溶液１３に浸漬処理される（ステップＳ５）。この場合、攪拌羽根１５を回転させるのが好ましく、これによって、炭素材料１内に残留する余分な金属塩化物（ＣａＣｌ2 ）の結晶を除去することができるとともに、塩化物イオンをさらに付加させることができ、所望の炭素材料１が得られる。 The carbon material 1 is supplied to the treatment tank 14 and immersed in the HCl solution 13 adjusted to 0.01 mol / L to 11 mol / L (for example, 5 mol / L) in the treatment tank 14 (step S5). In this case, it is preferable to rotate the stirring blade 15, whereby it is possible to remove excess metal chloride (CaCl 2 ) crystals remaining in the carbon material 1 and to further add chloride ions. The desired carbon material 1 can be obtained.

そして、前記浸漬処理後の炭素材料１は、一般的には乾燥機１６において乾燥処理される（ステップＳ６）。この場合、炭素材料１をそのまま乾燥機１６に送るようにしてもよいが、適宜のアルカリ溶液に浸漬するなどして中和処理したり、さらには、中和処理後に水洗いしてもよい。なお、炭素材料１を湿潤状態で使用するときは、乾燥処理をしないこともある。   And the carbon material 1 after the said immersion process is generally dried in the dryer 16 (step S6). In this case, the carbon material 1 may be sent to the dryer 16 as it is, but may be neutralized by immersing it in an appropriate alkaline solution, or may be washed with water after the neutralization. In addition, when using the carbon material 1 in a wet state, a drying process may not be performed.

そして、前記乾燥処理後の炭素材料１は、チップ状のまま使用することもできるが、この実施例では適宜の加工機を用いて適宜径の粒体（ペレット）１ａやより細かな粉体１ｂに形成してある（ステップＳ７）。また、前記炭素材料１は、単体で使用される以外に、例えば、不織布に添着した状態で使用されることも考えられる。   The carbon material 1 after the drying treatment can be used in the form of chips, but in this embodiment, an appropriate diameter machine (pellet) 1a or finer powder 1b is used with an appropriate processing machine. (Step S7). The carbon material 1 may be used in a state of being attached to a non-woven fabric, for example, in addition to being used alone.

なお、前記炭素材料１は、上記ステップＳ１からステップＳ７までが全て同一工場内で行われて製造されるものに限られない。例えば、他の工場等にて上記ステップＳ１〜Ｓ７のうちのあるステップまで製造されている場合、途中のステップから始めて炭素材料１を製造すればよい。   In addition, the said carbon material 1 is not restricted to what the said step S1 to step S7 is performed within the same factory. For example, when it is manufactured up to a certain step among the above steps S1 to S7 in other factories or the like, the carbon material 1 may be manufactured starting from an intermediate step.

前記炭素材料１は、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を吸着するので、例えば、以下に示す三つの用途に利用することが考えられる。まず、炭素材料１は、図４（Ａ）に示すように、水質浄化のために用いることができる。この場合、微生物担体としても機能する。また、炭素材料１は、図４（Ｂ）に示すように、畜産による汚染の防止のために用いることができる。具体的には、畜産糞尿堆積地や堆肥化設備近傍等糞尿の流出するおそれのある地域への適用が考えられる。さらに、炭素材料１は、図４（Ｃ）に示すように、農業用として過剰施肥汚染防止のために用いることができる。すなわち、過剰施肥により植物に利用されなかった窒素分を吸着させることができ、その後の炭素材料１を緩効性肥料として利用することもできる。また、特に火災が発生した場合には大量の窒素肥料、アミノ酸の散布など窒素汚染が激しく、そのような地域への適用も可能である。   Since the carbon material 1 adsorbs nitrate nitrogen and nitrite nitrogen, it can be considered to be used for the following three applications, for example. First, the carbon material 1 can be used for water purification as shown in FIG. In this case, it also functions as a microbial carrier. Moreover, the carbon material 1 can be used for the prevention of the contamination by livestock as shown in FIG. 4 (B). Specifically, it can be applied to areas where manure is likely to flow out, such as livestock manure deposits and composting facilities. Furthermore, as shown in FIG. 4C, the carbon material 1 can be used for agriculture to prevent excessive fertilization contamination. That is, it is possible to adsorb nitrogen that has not been used by plants due to excessive fertilization, and the subsequent carbon material 1 can also be used as a slow-acting fertilizer. In addition, especially in the event of a fire, nitrogen pollution is severe, such as the application of a large amount of nitrogen fertilizer and amino acids, and application to such areas is also possible.

また、炭素材料１は、フッ素を吸着するので、図４（Ｄ）に示すように、排水（廃水）処理のために用いることができる。具体的には、フッ酸による洗浄を行っている半導体工場、ガラス工場、メッキ工場等に設けられた最終処理設備への適用が考えられる。   Further, since the carbon material 1 adsorbs fluorine, it can be used for waste water (waste water) treatment as shown in FIG. Specifically, it can be applied to a final processing facility provided in a semiconductor factory, a glass factory, a plating factory or the like where cleaning with hydrofluoric acid is performed.

なお、この発明は上記の実施の形態に限られず、種々に変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、金属塩化物として、最も高性能な陰イオン吸着炭素材料が得られるＣａＣｌ2 を挙げているが、ＢａＣｌ2 やＭｎＣｌ2 等でもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, in the above embodiment, as the metal chloride, CaCl 2 from which the highest-performance anion-adsorbing carbon material is obtained is exemplified, but BaCl 2 , MnCl 2, or the like may be used.

また、上記実施の形態では、処理槽１４内において炭素材料１のＨＣｌ溶液１３に対する接触処理を行っているが、ＨＣｌ溶液１３に代えて水を用いてもよい。この場合、塩化物イオンの付加は行われず、炭素材料１内に残留する余分な金属塩化物の結晶を除去するのみとなる。   Moreover, in the said embodiment, although the contact process with respect to the HCl solution 13 of the carbon material 1 is performed in the processing tank 14, it may replace with the HCl solution 13 and water may be used. In this case, chloride ions are not added, and only the excess metal chloride crystals remaining in the carbon material 1 are removed.

さらに、上記実施の形態では、金属塩化物導入チップ５を炭化炉８にて炭化処理して炭素材料１を得た後、処理槽１４へと送っているが、処理槽１４へと送らなくてもよい。この場合、前記炭素材料１を乾燥機１６に送る必要がないので、炭素材料１の製造方法は、上記ステップＳ５，Ｓ６が省かれたものとなる。また、この場合、炭素材料１の製造方法としては、ステップＳ１〜Ｓ４で終了してもよいし、その後ステップＳ７を行ってもよい。 Furthermore, in the said embodiment, after carbonizing the metal chloride introduction | transduction chip | tip 5 in the carbonization furnace 8 and obtaining the carbon material 1, it is sent to the processing tank 14, However, It does not send to the processing tank 14. Also good. In this case, since it is not necessary to send the carbon material 1 to the dryer 16, the manufacturing method of the carbon material 1 is one in which the steps S5 and S6 are omitted. Moreover, in this case, as a manufacturing method of the carbon material 1, you may complete | finish by step S1-S4, and you may perform step S7 after that.

次に、前記炭素材料１の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能を調べるために行った試験について説明する。硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験方法および試験結果について説明すると、以下の通りである。   Next, a test carried out for examining the adsorption performance of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of the carbon material 1 will be described. The test method and test results for the adsorption performance of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen will be described as follows.

まず、以下に示す計七つのサンプル（１）〜（７）をそれぞれ２００ｍｇずつ２組用意した。すなわち、
（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。 First, two sets of 200 mg each were prepared for a total of seven samples (1) to (7) shown below. That is,
(1) Charcoal obtained by heating and carbonizing wood chip 2 at 700 ° C. for 1 hour (2) Heating and carbonizing wood chip 2 at 700 ° C. for 1 hour, and then dipping in 1 mol / L FeCl 3 solution Iron chloride charcoal obtained by washing with water (3) Anion exchange resin (4) BaCl 2 charcoal obtained by dipping the wood chip 2 in a 10% by weight BaCl 2 solution and then carbonizing it by heating at 700 ° C. for 1 hour (5) The wood chip 2 is immersed in a 10 wt% BaCl 2 solution, heated at 700 ° C. for 1 hour to be carbonized, and then immersed in a 5 mol / L HCl solution to obtain an HCl-treated BaCl 2 charcoal ( 6) CaCl 2 charcoal obtained by dipping the wood chip 2 in a 10 wt% CaCl 2 solution and then carbonizing it by heating at 700 ° C. for 1 hour. (7) The wood chip 2 was dipped in a 10 wt% CaCl 2 solution. After 1 hour at 700 ° C Two sets of a total of seven samples of HCl-treated CaCl 2 charcoal obtained by heating and carbonizing and then dipping in a 5 mol / L HCl solution were prepared. The samples (4) to (7) correspond to the carbon material 1, and the samples (1) to (3) are for comparison with the carbon material 1.

そして、一方の組の各サンプルを、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（第１標準液）に個別に投入し、また、他方の組の各サンプルを、亜硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の亜硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（第２標準液）に個別に投入した。その後、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、第１標準液中の硝酸性窒素の濃度および第２標準液中の亜硝酸性窒素の濃度をそれぞれ測定し、各サンプルによる硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を計算した。   Then, each sample of one set is individually put into 50 mL (first standard solution) of a nitrate nitrogen solution having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L (50 ppm), and each sample of the other set is The nitrite nitrogen concentration was individually added to 50 mL (second standard solution) of nitrite nitrogen solution having a concentration of 50 mg / L (50 ppm). Then, after shaking for 10 hours under the conditions of 200 rpm and 20 ° C., the concentration of nitrate nitrogen in the first standard solution and the concentration of nitrite nitrogen in the second standard solution were measured, respectively. The amount of adsorbed nitrogen and nitrite nitrogen was calculated.

図９は、上記試験によって得られた各サンプルの硝酸性窒素吸着能および亜硝酸性窒素吸着能の比較結果を表す。なお、この図では、各サンプルの硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着量を一対の棒グラフで示しており、左側の棒グラフが硝酸性窒素吸着量、右側の棒グラフが亜硝酸性窒素吸着量を示している。この図に示す結果から、本発明のサンプルはいずれも高い硝酸性窒素吸着能および亜硝酸性窒素吸着能を持つことがわかる。さらに、（４）のＢａＣｌ2 炭と（５）のＨＣｌ処理ＢａＣｌ2 炭の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を比較し、また、（６）のＣａＣｌ2 炭と（７）のＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着量を比較することにより、炭素材料１の硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着能をより高めるためには、炭素材料１をＨＣｌ溶液に浸漬する処理（ＨＣｌ処理）を行ったほうがよいことがわかる。しかし、ＨＣｌ処理を行わなくても十分に高い硝酸性窒素・亜硝酸性窒素吸着能を持った炭素材料１が得られ、この場合には、ＨＣｌ溶液の接触処理を行わない分だけ低いコストで炭素材料１を製造することができる。 FIG. 9 shows a comparison result of nitrate nitrogen adsorption ability and nitrite nitrogen adsorption ability of each sample obtained by the above test. In this figure, the nitrate and nitrite adsorption amounts of each sample are shown as a pair of bar graphs. The left bar graph shows the nitrate nitrogen adsorption amount and the right bar graph shows the nitrite nitrogen adsorption amount. ing. From the results shown in this figure, it can be seen that all the samples of the present invention have high nitrate nitrogen adsorption ability and nitrite nitrogen adsorption ability. Further, the adsorption amounts of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of (4) BaCl 2 charcoal and (5) HCl-treated BaCl 2 charcoal were compared, and (6) CaCl 2 charcoal and (7) HCl adsorbed. In order to further increase the nitrate nitrogen / nitrite nitrogen adsorption capacity of the carbon material 1 by comparing the adsorption amounts of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of the treated CaCl 2 charcoal, the carbon material 1 is added to the HCl solution. It can be seen that it is better to perform a dipping treatment (HCl treatment). However, the carbon material 1 having sufficiently high nitrate nitrogen / nitrite nitrogen adsorption ability can be obtained without performing HCl treatment. In this case, the cost is low because the contact treatment of the HCl solution is not performed. The carbon material 1 can be manufactured.

ここで、前記炭素材料１が例えば硝酸イオンを吸着するのは、図８（Ａ）に示すように、炭素材料（ＣａＣｌ2 炭）１を硝酸溶液１７に浸漬すると、炭素材料１の表面の官能基にＣａイオンを介してまたは直接結合されたＣｌイオン（同図（Ｂ）参照）と硝酸溶液１７中のＮＯ3 イオンが交換され（同図（Ｃ）参照）、ＮＯ3 イオンが炭素材料１に吸着される（同図（Ｄ）参照）からであると考えられる。 Here, the carbon material 1 adsorbs nitrate ions, for example, when the carbon material (CaCl 2 charcoal) 1 is immersed in the nitric acid solution 17 as shown in FIG. Cl ions (see (B) in the same figure) directly bonded to the group via Ca ions or NO 3 ions in the nitric acid solution 17 are exchanged (see (C) in the same figure), and the NO 3 ions are converted into the carbon material 1. It is thought that this is because it is adsorbed on the surface (see FIG. 4D).

また、図８（Ｅ）は、ＮＯ3 イオンを吸着して図８（Ｄ）に示す状態となった炭素材料１を、高濃度の塩化物溶液（例えばＫＣｌやＮａＣｌの金属塩化物溶液、またはＨＣｌ溶液）に浸漬した後の状態を示す。すなわち、炭素材料１に吸着されたＮＯ3 イオンは、塩化物溶液によってＣｌイオンと交換され、これにより炭素材料１が再生され、ＮＯ3 イオンなどの陰イオンを吸着可能な状態となる。すなわち、この発明の炭素材料１は、上記製造方法により常に新たに得られるものに限られず、前記製造方法により得られ、陰イオン（例えばＮＯ3 イオン）を吸着した炭素材料１から、吸着した陰イオン（ＮＯ3 イオン）が除去されるとともに、次の吸着対象の陰イオン（例えばＮＯ3 イオン）とイオン交換が可能な陰イオン（この実施の形態ではＣｌイオン）を前記除去した陰イオン（ＮＯ3 イオン）に替えて結合させることによって得られたもの（すなわち再生されたもの）でもよい。また、上記塩化物溶液に代えて硫酸を用いた場合は、ＮＯ3 イオンは、上記Ｃｌイオンに代えてＳＯ4 イオンとイオン交換されることとなる。 Further, FIG. 8E shows that the carbon material 1 that has adsorbed NO 3 ions to the state shown in FIG. 8D is converted into a high-concentration chloride solution (for example, a metal chloride solution of KCl or NaCl, or The state after being immersed in HCl solution) is shown. That is, NO 3 ions adsorbed on the carbon material 1 are exchanged with Cl ions by the chloride solution, whereby the carbon material 1 is regenerated, and anions such as NO 3 ions can be adsorbed. That is, the carbon material 1 of the present invention is not limited to a material that is always newly obtained by the above production method, but is obtained by the production method and adsorbed from the carbon material 1 that adsorbs anions (for example, NO 3 ions). In addition to removing ions (NO 3 ions), the anions (NO ions in this embodiment) capable of ion exchange with the next anions (for example, NO 3 ions) to be adsorbed (NO ions in this embodiment) are removed. What was obtained by combining instead of 3 ion) (namely, what was regenerated) may be used. When sulfuric acid is used instead of the chloride solution, NO 3 ions are ion-exchanged with SO 4 ions instead of the Cl ions.

次に、上記ステップＳ２において木質チップ２を浸漬する金属塩化物溶液（ＣａＣｌ2 溶液）３の濃度が、製造後の炭素材料１の陰イオン吸着能に与える影響を調べるために行った試験について述べる。上記試験は、木質チップ２をＣａＣｌ2 溶液３に浸漬した後、７００℃で１時間の加熱により炭化し、水洗いして得た炭素材料１を、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（標準液）に投入し、前記炭素材料１の硝酸性窒素の吸着能を調べたもので、前記ＣａＣｌ2 溶液３として、濃度が１重量％、３重量％、５重量％、７重量％、１０重量％、１２重量％、１４重量％、１７重量％、２０重量％のものが用いられた。また、比較のために、木質チップ２を１０重量％のＣａＣｌ2 溶液３に浸漬した後、７００℃で１時間の加熱により炭化し、ＨＣｌ処理して得た炭素材料１の硝酸性窒素の吸着能についても調べた。上記試験の結果を図１０に示す。 Next, the test conducted to examine the influence of the concentration of the metal chloride solution (CaCl 2 solution) 3 in which the wood chip 2 is immersed in the above step S2 on the anion adsorption ability of the carbon material 1 after production will be described. . In the above test, the carbon material 1 obtained by immersing the wood chip 2 in the CaCl 2 solution 3 and then carbonizing it by heating at 700 ° C. for 1 hour and washing it with water, the concentration of nitrate nitrogen is 50 mg / L (50 ppm). Was added to 50 mL (standard solution) of nitrate nitrogen solution, and the adsorption ability of nitrate nitrogen of the carbon material 1 was examined. As the CaCl 2 solution 3, the concentration was 1 wt%, 3 wt%, 5 wt%. %, 7%, 10%, 12%, 14%, 17% and 20% by weight were used. For comparison, the adsorption of nitrate nitrogen of the carbon material 1 obtained by immersing the wood chip 2 in a 10 wt% CaCl 2 solution 3 and carbonizing it by heating at 700 ° C. for 1 hour and treating with HCl. I also examined Noh. The results of the above test are shown in FIG.

図１０に示す結果から明らかなように、炭素材料１の陰イオン吸着能はＣａＣｌ2 溶液の濃度に比例して高くなるわけではなく、コスト面等から考えれば、１０重量％程度とすることが最も好ましいといえる。また、この図１０に示す結果からも、炭素材料１の陰イオン吸着能をより高めるためには、炭素材料１をＨＣｌ処理したほうがよいことがわかる。 As is apparent from the results shown in FIG. 10, the anion adsorption capacity of the carbon material 1 does not increase in proportion to the concentration of the CaCl 2 solution, and is about 10% by weight from the viewpoint of cost. Most preferred. In addition, the results shown in FIG. 10 also show that the carbon material 1 should be treated with HCl in order to further enhance the anion adsorption ability of the carbon material 1.

次に、硝酸性窒素の吸着に使用された炭素材料１をＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液によって再生し、再生された炭素材料１の硝酸性窒素吸着能を調べるために行った再生試験について説明する。   Next, a regeneration test performed to regenerate the carbon material 1 used for adsorption of nitrate nitrogen with a KCl (or NaCl) solution and examine the nitrate nitrogen adsorption ability of the regenerated carbon material 1 will be described.

まず、炭素材料１として、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 炭を２００ｍｇ用意した。そして、このＣａＣｌ2 炭を、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の硝酸性窒素溶液５０ｍＬ（標準液）に投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中の硝酸性窒素の濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量を計算した（初回）。 First, as the carbon material 1, 200 mg of CaCl 2 charcoal obtained by immersing the wood chip 2 in a 10 wt% CaCl 2 solution and heating and carbonizing at 700 ° C. for 1 hour was prepared. Then, this CaCl 2 charcoal was put into 50 mL (standard solution) of a nitrate nitrogen solution having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L (50 ppm), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, The concentration of nitrate nitrogen in the standard solution was measured, and the amount of nitrate nitrogen adsorbed by the CaCl 2 charcoal was calculated (first time).

続いて、前記ＣａＣｌ2 炭を１ｍｏｌ／ＬのＫＣｌ（またはＮａＣｌ）溶液で洗浄し、さらに水洗いして再生した。その後、新たに用意した標準液（すなわち、硝酸性窒素の濃度が５０ｍｇ／Ｌの硝酸性窒素溶液５０ｍＬ）に再生したＣａＣｌ2 炭を投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中の硝酸性窒素の濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量を計算した。そして、このＣａＣｌ2 炭の再生から硝酸性窒素の吸着量の計算までの処理を計３回行った（再生一回目〜三回目）。 Subsequently, the CaCl 2 charcoal was washed with a 1 mol / L KCl (or NaCl) solution and further regenerated by washing with water. Thereafter, the regenerated CaCl 2 charcoal is added to a newly prepared standard solution (that is, a nitrate nitrogen solution 50 mL having a nitrate nitrogen concentration of 50 mg / L) and shaken for 10 hours under the conditions of 200 rpm and 20 ° C. Thereafter, the concentration of nitrate nitrogen in the standard solution was measured, and the amount of nitrate nitrogen adsorbed by the CaCl 2 charcoal was calculated. Then, the process from the reproduction of the CaCl 2 charcoal up to the calculation of the amount of adsorbed nitrate nitrogen was carried out three times (reproducing first time - third time).

上記再生試験の結果、すなわち、ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量は、
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。 As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of nitrate nitrogen by CaCl 2 charcoal is
First time: 9.5mg / g
The first regeneration ... 9.0mg / g
Second regeneration: 9.1 mg / g
The third regeneration ... 8.8mg / g
Met. From the above, it was confirmed that the carbon material 1 (CaCl 2 charcoal) used for adsorption of nitrate nitrogen was regenerated by washing with a concentrated KCl (or NaCl) solution and further with water. This is because the nitrate nitrogen is removed from the CaCl 2 charcoal by washing the CaCl 2 charcoal having adsorbed nitrate nitrogen with a KCl (or NaCl) solution and then washing with water. This is thought to be because Cl - is bonded to a functional group. From the results of the regeneration test, carbon material 1 (CaCl 2 charcoal) can be used multiple times for adsorption of nitrate nitrogen if it is regenerated by washing with KCl (or NaCl) solution and washing with water. It was also confirmed that it could be done. Even when the carbon material 1 (CaCl 2 charcoal) is used for adsorption of nitrite nitrogen, the principle of regeneration is the same.

次に、炭素材料１として、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 炭を用い、このＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭について上記と同様に再生試験を行った結果を示す。 Next, as the carbon material 1, the wood chip 2 was immersed in a 10% by weight CaCl 2 solution, heated at 700 ° C. for 1 hour to be carbonized, and then immersed in a 5 mol / L HCl solution. using the processing CaCl 2 charcoal, this HCl processed CaCl 2 charcoal shows the results of similarly regeneration test as described above.

上記再生試験の結果、すなわち、ＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭による硝酸性窒素の吸着量は、
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。 As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of nitrate nitrogen by the HCl-treated CaCl 2 charcoal,
First time ... 11.0mg / g
The first regeneration ... 11.0mg / g
Second regeneration: 10.8mg / g
The third regeneration ... 10.8mg / g
Met. From the above, carbon material 1 (HCl-treated CaCl 2 charcoal) obtained by immersing in an HCl solution after carbonization is also washed with a concentrated KCl (or NaCl) solution after being used for adsorption of nitrate nitrogen, Regeneration was confirmed by washing with water. Further, the nitrate nitrogen adsorption ability of the HCl-treated CaCl 2 charcoal improved by the immersion treatment in the HCl solution is obtained by repeatedly regenerating the HCl-treated CaCl 2 charcoal by washing with KCl (or NaCl) solution and washing with water. Has also been confirmed to remain (still improved).

次に、前記炭素材料１のフッ化物イオンの吸着性能を調べるために行った試験について説明する。まず、この試験を行うために、上述した硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の吸着性能の試験で用いた計七つのサンプル（１）〜（７）をそれぞれ５０ｍｇずつ１組用意した。そして、各サンプルを、フッ化物イオン濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の溶液５０ｍＬ（標準液）に個別に投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、標準液中のフッ化物イオンの濃度をそれぞれ測定し、各サンプルによるフッ化物イオンの吸着量を計算した。   Next, a test carried out for examining the fluoride ion adsorption performance of the carbon material 1 will be described. First, in order to perform this test, 50 mg each of a total of seven samples (1) to (7) used in the above-described adsorption performance test for nitrate nitrogen and nitrite nitrogen were prepared. Each sample was individually added to 50 mL (standard solution) of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L (50 ppm), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, and then subjected to the fluoride in the standard solution. The concentration of fluoride ion was measured, and the amount of fluoride ion adsorption by each sample was calculated.

図１１は、上記試験によって得られた各サンプルのフッ化物イオン吸着能の比較結果を表す。この図に示す結果から、本発明のサンプルはいずれも高いフッ化物イオン吸着能を持つことがわかる。さらに、（４）のＢａＣｌ2 炭と（５）のＨＣｌ処理ＢａＣｌ2 炭のフッ化物イオンの吸着量を比較し、また、（６）のＣａＣｌ2 炭と（７）のＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭のフッ化物イオンの吸着量を比較することにより、炭素材料１のフッ化物イオン吸着能をより高めるためには、炭素材料１をＨＣｌ溶液に浸漬する処理（ＨＣｌ処理）を行ったほうがよいことがわかる。しかし、ＨＣｌ処理を行わなくても十分に高いフッ化物イオン吸着能を持った炭素材料１が得られ、この場合には、ＨＣｌ溶液の接触処理を行わない分だけ低いコストで炭素材料１を製造することができる。 FIG. 11 shows a comparison result of fluoride ion adsorption ability of each sample obtained by the above test. From the results shown in this figure, it can be seen that all the samples of the present invention have high fluoride ion adsorption ability. Furthermore, the adsorption amounts of fluoride ions of (4) BaCl 2 charcoal and (5) HCl-treated BaCl 2 charcoal were compared, and (6) CaCl 2 charcoal and (7) HCl-treated CaCl 2 charcoal were compared. By comparing the adsorption amounts of fluoride ions, it is understood that it is better to perform a treatment (HCl treatment) in which the carbon material 1 is immersed in an HCl solution in order to further enhance the fluoride ion adsorption ability of the carbon material 1. . However, the carbon material 1 having sufficiently high fluoride ion adsorption ability can be obtained without performing the HCl treatment. In this case, the carbon material 1 is manufactured at a low cost because the contact treatment with the HCl solution is not performed. can do.

次に、フッ化物イオンの吸着に使用された炭素材料１を塩酸（または硫酸）によって再生し、再生された炭素材料１のフッ化物イオン吸着能を調べるために行った再生試験について説明する。   Next, a regeneration test performed for regenerating the carbon material 1 used for adsorption of fluoride ions with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and examining the fluoride ion adsorption ability of the regenerated carbon material 1 will be described.

まず、炭素材料１として、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 炭を２００ｍｇ用意した。そして、このＣａＣｌ2 炭を、フッ化物イオンの濃度が５０ｍｇ／Ｌ（５０ｐｐｍ）の溶液５０ｍＬ（標準液）に投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中のフッ化物イオンの濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量を計算した（初回）。 First, as the carbon material 1, 200 mg of CaCl 2 charcoal obtained by immersing the wood chip 2 in a 10 wt% CaCl 2 solution and heating and carbonizing at 700 ° C. for 1 hour was prepared. Then, this CaCl 2 charcoal was put into 50 mL (standard solution) of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L (50 ppm), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, and then in the standard solution. The concentration of fluoride ions was measured, and the amount of fluoride ions adsorbed by the CaCl 2 charcoal was calculated (first time).

続いて、前記ＣａＣｌ2 炭を１ｍｏｌ／Ｌの塩酸（または硫酸）で洗浄し、さらに水洗いして再生した。その後、新たに用意した標準液（すなわち、フッ化物イオンの濃度が５０ｍｇ／Ｌの溶液５０ｍＬ）に再生したＣａＣｌ2 炭を投入し、２００ｒｐｍ、２０℃の条件下で、１０時間振とう後、前記標準液中のフッ化物イオンの濃度を測定し、前記ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量を計算した。そして、このＣａＣｌ2 炭の再生からフッ化物イオンの吸着量の計算までの処理を計３回行った（再生一回目〜三回目）。 Subsequently, the CaCl 2 charcoal was washed with 1 mol / L hydrochloric acid (or sulfuric acid) and further regenerated by washing with water. Thereafter, the regenerated CaCl 2 charcoal was added to a newly prepared standard solution (that is, 50 mL of a solution having a fluoride ion concentration of 50 mg / L), shaken at 200 rpm and 20 ° C. for 10 hours, The concentration of fluoride ions in the standard solution was measured, and the adsorption amount of fluoride ions by the CaCl 2 charcoal was calculated. Then, the processing up to the calculation of the adsorption amount of fluoride ions from the reproduction of the CaCl 2 charcoal was carried out three times (reproducing first time - third time).

上記再生試験の結果、すなわち、ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量は、
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。 As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of fluoride ions by CaCl 2 charcoal,
First time ... 22.5mg / g
The first reproduction… 22.4mg / g
Second regeneration: 21.7 mg / g
The third regeneration ... 21.9mg / g
Met. From the above, it was confirmed that the carbon material 1 (CaCl 2 charcoal) used for adsorption of fluoride ions was regenerated by washing with concentrated hydrochloric acid (or sulfuric acid) and further with water. This is because the fluoride ions are removed from the CaCl 2 charcoal by washing the CaCl 2 charcoal on which the fluoride ions have been adsorbed with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and then washing with water, and instead of the removed fluoride ions, Cl - (Or SO 4 2- ) is considered to be bonded to the functional group. Further, from the result of the regeneration test, the carbon material 1 (CaCl 2 charcoal) is used for adsorption of fluoride ions multiple times if it is regenerated by washing with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and washing with water. It was also confirmed that it was possible.

次に、炭素材料１として、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 炭を用い、このＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭について上記と同様に再生試験を行った結果を示す。 Next, as the carbon material 1, the wood chip 2 was immersed in a 10% by weight CaCl 2 solution, heated at 700 ° C. for 1 hour to be carbonized, and then immersed in a 5 mol / L HCl solution. using the processing CaCl 2 charcoal, this HCl processed CaCl 2 charcoal shows the results of similarly regeneration test as described above.

上記再生試験の結果、すなわち、ＨＣｌ処理ＣａＣｌ2 炭によるフッ化物イオンの吸着量は、
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。 As a result of the regeneration test, that is, the adsorption amount of fluoride ions by the HCl-treated CaCl 2 charcoal,
First time… 32.0mg / g
First reproduction: 31.5mg / g
Second regeneration: 31.4mg / g
The third regeneration ... 31.2mg / g
Met. From the above, carbon material 1 (HCl-treated CaCl 2 charcoal) obtained by immersion treatment in HCl solution after carbonization is also used for adsorption of fluoride ions, then washed with hydrochloric acid (or sulfuric acid) solution, and further washed with water. By doing so, it was confirmed that it was reproduced. Further, the fluoride ion adsorption ability of the HCl-treated CaCl 2 charcoal improved by the immersion treatment in the HCl solution can be obtained by repeatedly regenerating the HCl-treated CaCl 2 charcoal by washing with hydrochloric acid (or sulfuric acid) and washing with water. It was confirmed that it persisted (it remained improved).

この発明の一実施の形態に係る陰イオン吸着炭素材料を製造する装置の構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the structure of the apparatus which manufactures the anion adsorption | suction carbon material which concerns on one embodiment of this invention. （Ａ）は、陰イオン吸着炭素材料の一例を示す図、（Ｂ）は、前記陰イオン吸着炭素材料の加工例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of an anion adsorption carbon material, (B) is a figure which shows the example of a process of the said anion adsorption carbon material. 前記製造装置を用いて前記炭素材料を製造する工程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing the said carbon material using the said manufacturing apparatus. （Ａ）〜（Ｄ）は、前記炭素材料の適用例を示す図である。(A)-(D) are figures which show the example of application of the said carbon material. （Ａ）〜（Ｃ）は、図３におけるステップＳ２の工程の詳細を示す図である。(A)-(C) is a figure which shows the detail of the process of step S2 in FIG. （Ａ）〜（Ｃ）は、図３におけるステップＳ４の工程の詳細を示す図である。(A)-(C) is a figure which shows the detail of the process of step S4 in FIG. （Ａ）〜（Ｃ）は、図３におけるステップＳ５の工程の詳細を示す図である。(A)-(C) is a figure which shows the detail of the process of step S5 in FIG. （Ａ）〜（Ｄ）は、上記実施形態における硝酸イオン吸着の詳細を示す図、（Ｅ）は、再生後の炭素材料を示す図である。(A)-(D) is a figure which shows the detail of nitrate ion adsorption | suction in the said embodiment, (E) is a figure which shows the carbon material after reproduction | regeneration. 前記炭素材料および比較材料の硝酸性窒素・亜硝酸性窒素の吸着量の比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of the adsorption amount of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen of the said carbon material and a comparison material. ステップＳ２におけるＣａＣｌ2 溶液の濃度を変えて作成された炭素材料およびＨＣｌ処理して得られた炭素材料の硝酸性窒素の各吸着量を示すグラフである。It is a graph showing the adsorption amount of nitrate nitrogen of the carbon material obtained by CaCl 2 solution carbon materials and HCl treatment were prepared by varying the concentration of the step S2. 前記炭素材料および比較材料のフッ化物イオンの吸着量の比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of the adsorption amount of the fluoride ion of the said carbon material and a comparison material.

符号の説明Explanation of symbols

１，５ 中間体
２ 植物からなる原料原料
３ 金属塩化物を含む溶液
４ 金属塩化物を含む溶液に接触させる手段
７，１６ 乾燥エリア
８ 炭化炉
１４ 陰イオンの吸着能を高める手段
ＣａＣｌ2 金属塩化物 Ｃａ2+ 金属イオン
Ｃｌ- 陰イオン
ＮＯ3 - 吸着対象の陰イオン

















1,5 Intermediate 2 Raw material made of plant 3 Solution containing metal chloride 4 Means of contacting with solution containing metal chloride 7,16 Drying area 8 Carbonization furnace 14 Means for increasing anion adsorption capacity CaCl 2 metal chloride things Ca 2+ metal ions Cl - anions NO 3 - adsorption target anion

















Claims (6)

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を製造する装置であって、金属塩化物を含む溶液に接触させた植物からなる原料を炭化する炭化炉を有することを特徴とする陰イオン吸着炭素材料の製造装置。 An apparatus for producing an anion-adsorbing carbon material that adsorbs anions by ion exchange with chloride ions of metal chlorides contained in carbides, comprising a plant material that has been contacted with a solution containing metal chlorides. An apparatus for producing an anion-adsorbing carbon material comprising a carbonizing furnace for carbonization . 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を製造する装置であって、植物からなる原料を金属塩化物を含む溶液に接触させる手段と、接触後の前記原料を炭化する炭化炉を有することを特徴とする陰イオン吸着炭素材料の製造装置。 An apparatus for producing an anion adsorbing carbon material that adsorbs anions by ion exchange of metal chlorides contained in carbides with chloride ions, and means for bringing plant raw materials into contact with a solution containing metal chlorides And an apparatus for producing an anion-adsorbing carbon material, comprising a carbonization furnace for carbonizing the raw material after contact. 陰イオン吸着炭素材料を得るための中間体を乾燥する乾燥エリアを備え、この乾燥エリアで炭化炉の排熱を利用して前記中間体を乾燥するように構成してある請求項１または２に記載の陰イオン吸着炭素材料の製造装置。 3. A drying area for drying an intermediate for obtaining an anion-adsorbing carbon material is provided, and the intermediate is dried in the drying area using exhaust heat of a carbonization furnace. An apparatus for producing the anion-adsorbing carbon material described. 前記炭化炉が、植物からなる原料を炭化して、その内部に微細孔を形成し、その微細孔壁表面に多数の官能基を引き出すと共に、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ものである請求項１〜３の何れかに記載の陰イオン吸着炭素材料の製造装置。 The carbonization furnace carbonizes the plant material, forms micropores inside it, draws out a large number of functional groups on the surface of the micropore walls, and ion exchanges with the anions to be adsorbed on these functional groups The apparatus for producing an anion-adsorbing carbon material according to any one of claims 1 to 3, wherein chloride ions capable of being bonded are bonded directly or via metal ions. 前記炭化炉による炭化温度が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の製造装置。 The carbonization temperature by the said carbonization furnace is 400 to 1000 degreeC, The manufacturing apparatus of the anion adsorption carbon material in any one of Claims 1-4. 前記炭化炉で生成した炭化物を水および／または酸溶液に接触させることにより、炭化物に付着した余分な金属塩化物の結晶を除去し、陰イオンの吸着能を高める手段を備えてなる請求項１〜５の何れかに記載の陰イオン吸着炭素材料の製造装置。 2. A means for removing an excess metal chloride crystal adhering to the carbide by bringing the carbide generated in the carbonization furnace into contact with water and / or an acid solution, thereby increasing anion adsorption capacity. The manufacturing apparatus of the anion adsorption carbon material in any one of -5.
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