JP4090534B2 - ガス吸収剤の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物として処理されているコーヒー豆残渣を原料とするガス吸収剤の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭素系ガス吸収剤、例えば活性炭は、石炭、やし殻、木炭等を原料とし、少量のアルミナ、塩化アルミニウム、酸化銅等の粘結防止剤および、タール、ピッチなどを用いて形成し、炭化、賦活する方法により製造されている。
【０００３】
一方、コーヒー成分が抽出された後のコーヒー豆残渣は、その有効な利用法が無く、各方面で前記技術を応用した活性炭化技術、コンポスト化技術などが研究され、例えば特開昭５１−８７１９３、５１−１７１９８あるいは特開平６−９２０７などの製造技術が提案されているが、未だ有効な実用技術はなく、大量に産出される産業廃棄物の一つとして処理されているのが現状である。この大きな理由は、例えばこれまでのコーヒー豆残渣から活性炭あるいは活性炭類似物質を製造する技術には、従来の活性炭製造技術と大きな違いがないためである。すなわち、これまでに検討されてきたコーヒー豆残渣からなる活性炭は、コーヒー豆残渣を非酸化性雰囲気中で熱処理（６００℃〜１１００℃）し成形、賦活されて製品となるが、得られる活性炭の活性の高さの割りには処理費用が大きく、これまでに市販されている非常に高活性な活性炭と比較すると技術面、コスト面で競争するのは大変難しく、実用域に達する技術に成長し得なかったのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、産業廃棄物であるコーヒー豆残渣の新しい処理方法としてガス吸収剤を製造する技術を提供しようとすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コーヒー成分抽出後のコーヒー豆残渣を、そのままあるいは乾燥後、酸素濃度が１〜１０容量％の酸化性雰囲気下３００℃〜４５０℃の温度で熱処理することを特徴とするガス吸収剤の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明方法のコーヒー豆残渣の熱処理方法は、従来の熱処理が非酸化性雰囲気で行なわれていたものが酸化性雰囲気すなわち酸素が１〜１０容量％存在する雰囲気下で行なわれる。また熱処理温度も従来は６００〜１１００℃であるが本発明は３００〜４５０℃の低温での処理で十分な能力を有するガス吸収剤を得ることができる。すなわち本発明方法は、従来法とは、まったく異なる方法によって本発明提案の材料を熱処理し高効率なガス吸収剤を製造するものである。
【０００７】
コーヒー豆残渣とは、焙煎、粉砕したコーヒー豆から熱湯等で、コーヒー有効成分を抽出した後の残渣である。通常コーヒー豆は、抽出に先立ち、１３０〜２００℃程度の温度で焙煎されるが、本発明に用いるコーヒー豆残渣は、その焙煎温度を特に限定するものではない。
【０００８】
本発明においてコーヒー豆残渣が処理される酸化性雰囲気とは、酸素濃度が１〜１０容量％であればよく、各種燃料の燃焼排ガス、例えばボイラー排ガス、工業用熱処理装置の排ガス等を用いることができる。
【０００９】
コーヒー豆残渣の処理ガス中に含まれる前記酸素は、コーヒー豆残渣中に含まれる油状物質を除去するために有効であって、１容量％以下では除去が充分行われ難く、１０容量％を超えると、油状物質の除去のみならずコーヒー豆残渣中の非油状の炭素化合物をも燃焼し、歩留りを低下させるので好ましくない。
【００１０】
熱処理の終点は、油状物質が消失する時点が好ましく前記酸素濃度および熱処理温度によって処理時間は異る。およその処理時間は上記２條件を決めた上で、例えば実験室的に処理後のガス中に煙を認めなくなるまでの時間を測定することによって決めることができる。
【００１１】
本発明によるガス吸収剤をバインダーを用いて成形し好みの粒径にして用いることもできる。
【００１２】
【実施例】
実施例１〜実施例４
コーヒー豆から成分抽出後、湿潤状態（水分量約７０％）にあるコーヒー豆残渣を、そのまま流動式炭化炉に投入し酸素濃度３容量％の酸化性雰囲気中で３００℃（実施例１）、３５０℃（実施例２）、４００℃（実施例３）、４５０℃（実施例４）の温度で各々１時間処理した。
このようにして得られた顆粒状吸収剤の製品歩留まり（容積比）、比表面積、充填密度などの物性およびアンモニアガス吸収性能は、表１に示した。また３５０℃１時間空気気流下において熱処理したコーヒー豆残渣の粒径分布を表２に示す。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

アンモニア吸収能は、次のようにして測定した。熱処理後のコーヒー豆残渣（吸収剤）３０ｍｌを直径２７ｍｍ、長さ３００ｍｍのガラスカラムに充填した。次に窒素ガスで希釈した１％アンモニアガスをＳＶ（空塔速度）２０００ｈ^-1の速度で通過させカラム出口のアンモニアガスを測定した。吸収剤の性能は、通ガス後、カラム出口にアンモニアが検知されるに要する時間（秒）を吸収剤１ｍｌ当たりで表示した。なお供試吸収剤の粒径は、各実施例および比較例とも０．５〜１ｍｍであった。
【００１５】
さらに、実施例２の吸収剤については硫化水素吸収性能を、次のようにして測定した。
供試用コーヒー豆残渣吸収剤を一定容量（３０ｍｌ）を直径２７ｍｍ、長さ３００ｍｍのガラスカラムに充填し、窒素ガスで２４００ｐｐｍに希釈した硫化水素ガスをＳＶ（空塔速度）２０００ｈ^-1の速度で、５ｌ通過させた時点のカラム出口の硫化水素ガスを測定しカラム入口、出口で測定した硫化水素濃度から脱硫化水素率を算出して評価した。
【００１６】
実施例５
実施例２において酸化性雰囲気の酸素濃度を５容量％に変えた以外は、実施例と同様にコーヒー豆残渣を処理し、得られた吸収剤の物性および性能等を同様に測定して表１に示した。
【００１７】
実施例６〜実施例７
前処理（事前乾燥など）の効果を把握するためコーヒー豆から成分抽出後、湿潤状態（水分量約７０％）のコーヒー豆残渣を、８０℃（実施例６）および２００℃（実施例７）の酸化性雰囲気（酸素濃度５容量％）中で熱処理を１時間行ない、その後３５０℃１時間再度酸化性雰囲気中で熱処理を行った。このようにして得られた顆粒状吸収剤の物性およびアンモニア吸収性能等を実施例１と同様に測定し結果を表１に示した。
【００１８】
比較例１〜比較例４
処理温度を２００℃（比較例１）、２５０℃（比較例２）、５００℃（比較例３）、６００℃（比較例４）に変えた以外は、実施例１〜４と同様にして吸収剤を得、実施例１〜５と同様に物性の測定、性能評価等を行い、表１に結果を示した。
【００１９】
比較例５
酸素濃度が約１５％である酸化性雰囲気の中で温度３５０℃で処理した以外は比較例１〜４と同様にして吸収剤を得、物性の測定、性能評価等を行い、表１に示した。
【００２０】
比較例６〜比較例９
熱処理を非酸化性雰囲気で行い、処理温度・時間は２００℃，１時間（比較例６）、３５０℃，１時間（比較例７）、４００℃，１時間（比較例８）、９００℃，３０分（比較例９）として、実施例１〜５と同様のコーヒー豆残渣を同じ流動式炭化炉で処理し、吸収剤を得た。これらについて実施例１〜５と同様に物性の測定、性能評価等を行い、表１に結果を示した。
【００２１】
比較例１０〜比較例１２
市販の活性炭Ａ（比較例１０）、活性炭Ｂ（比較例１１）、ゼオライト（比較例１２）について、熱処理を行うことなく実施例１〜５と同様のアンモニア吸収能等の性能試験を行い、結果を表１に示した。但し、表中「熱処理後の物性」は供試品の物性と読み替えるものとする。
【００２２】
表１より、本願発明の吸収剤は、
（１）酸化性雰囲気中で３００℃〜４５０℃で処理すると、この範囲以下の温度で処理するものよりも性能がすぐれていること、および上記温度以上で処理すると歩留りが極端に低下して適当でないこと
（２）非酸化性雰囲気中で同温度の処理品よりも吸収性能が優れていること
（３）市販品と比較して優れた性能を有するものが得られること
が明らかである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明の方法によれば、産業廃棄物であるコーヒー豆残渣を酸化性雰囲気下で３００〜４５０℃で熱処理し優れたアンモニアなどの吸収能力を有するガス吸収剤が得られる。

Claims (2)

1. コーヒー成分抽出後のコーヒー豆残渣を、そのままあるいは乾燥後、酸素濃度が１〜１０容量％の酸化性雰囲気下３００℃〜４５０℃の温度で熱処理することを特徴とするアンモニアガスを吸収する能力を有するガス吸収剤の製造方法。
2. 酸化性雰囲気が、ボイラー排ガスである請求項１記載の製造方法。