JP4203702B2 - 消化ガス用吸着材 - Google Patents
消化ガス用吸着材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4203702B2 JP4203702B2 JP2000084527A JP2000084527A JP4203702B2 JP 4203702 B2 JP4203702 B2 JP 4203702B2 JP 2000084527 A JP2000084527 A JP 2000084527A JP 2000084527 A JP2000084527 A JP 2000084527A JP 4203702 B2 JP4203702 B2 JP 4203702B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particle size
- adsorbent
- activated carbon
- digestion gas
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理設備などからの汚泥およびごみ処理場のごみを生物学的に処理することにより発生する、メタン、二酸化炭素を主成分とする混合ガス(消化ガス)を効率的に回収/貯蔵するのに用いる吸着材に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来より、上述の生物学的処理を大規模に行う処理施設(以下「大規模処理施設」ということがある)では、消化ガスの一部は燃料としての有効利用が図られている。消化ガスを安定的に利用するために、低圧では水槽式、高圧では球形ホルダーなどの圧力式貯蔵設備を備えているのが一般的である。
【0003】
また、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、有機金属錯体などを吸着材として用いて消化ガスを吸着貯蔵する方法が知られている(特開平11-344200号)。
【0004】
吸着材を用いた一般的なガス吸蔵では、単一成分ガスを対象とするものがほとんどである。しかしながら、消化ガスはメタンと二酸化炭素との物性の異なる2成分系ガスであるため、吸着材としては、単にそれぞれのガス成分に対する吸着能が大きいだけでなく、吸着脱着を繰り返した場合のガス組成が安定しており、しかも性能劣化の小さいことが望まれる。従って、消化ガスを効率的に吸蔵するには適切な細孔設計が必要である。
【0005】
しかしながら、従来の活性炭製造方法では、予め炭化した原料を水蒸気を主成分とする酸化性ガスで賦活しており、比表面積やベンゼン吸着能などの一般的な性能指標についての管理はなされているが、2成分系ガスの吸着特性まで考慮した細孔設計とは言い難かった。
【0006】
本発明の主な目的は、メタンと二酸化炭素を主成分とする消化ガスを効率よく吸着脱着することのできる吸着材を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、メタンと二酸化炭素を効果的に吸着脱着させるには、特定の比表面積、細孔容積、細孔直径を有する活性炭からなる吸着材が有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明は、下記の消化ガス用吸着材を提供するものである。
項1. 比表面積が800〜2400m2/gで、細孔容積が0.4〜1.5cm3/gで、かつ細孔直径が7〜20Åである活性炭からなる消化ガス用吸着材。
項2. 消化ガスの主成分がメタンと二酸化炭素である項1に記載の消化ガス用吸着材。
項3. 25℃かつ1気圧における吸着量が、メタンで25ml/g以上で、二酸化炭素で56ml/g以上で、かつ二酸化炭素の吸着量がメタンの吸着量の2.0〜2.2倍である項1または2に記載の消化ガス用吸着材。
項4. 活性炭が、粒径が1〜1000μmでメディアン径が100〜400μmの単一粒度分布を有する項1〜3のいずれかに記載の消化ガス用吸着材。
項5. 活性炭が、粒径が0.2〜3.5mmでメディアン径が0.8〜2.7mmの大粒径のものと粒径が1〜1000μmでメディアン径が50〜450μmの小粒径のものとの混合物である項1〜3のいずれかに記載の消化ガス用吸着材。
項6. 混合重量比が、大粒径の活性炭:小粒径の活性炭=20〜80:80〜20である項5に記載の消化ガス用吸着材。
項7. 炭化物を破砕または成形した炭素質材料を、水蒸気10〜20容量%、二酸化炭素15〜25容量%および残余が窒素である雰囲気中で、600〜1200℃の温度で賦活することにより得られる活性炭からなる項1〜6のいずれかに記載の消化ガス用吸着材。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の消化ガス用吸着材は、比表面積が800〜2400m2/gで、細孔容積が0.4〜1.5cm3/gで、かつ細孔直径が7〜20Åである活性炭からなる。比表面積は窒素ガス吸着BET法により測定し、細孔容積は窒素ガス吸着法により相対圧0.99での窒素吸着量をもとに算出し、細孔直径は窒素ガス吸着tプロット法により測定することができる。これらのうち、比表面積としては1000〜2000m2/gのものが好ましく、細孔容積としては0.4〜1.0cm3/gのものが好ましく、細孔直径としては7〜14Åのものが好ましい。
【0010】
本発明の消化ガス用吸着材は、複数の成分ガスが混合してなる消化ガスに適用し得る。消化ガスとしては、主成分がメタンと二酸化炭素であるものに好適に用い得る。
【0011】
本発明の消化ガス用吸着材としては、25℃かつ1気圧における吸着量が、メタンで25ml/g以上で、二酸化炭素で56ml/g以上で、かつ二酸化炭素の吸着量がメタンの吸着量の2.0〜2.2倍である活性炭が好ましい。メタンと二酸化炭素の吸着量は、定圧容量法によって測定することができる。メタンの吸着量としては25〜40ml/gのものがより好ましく、二酸化炭素の吸着量としては56〜90ml/gのものがより好ましい。
【0012】
本発明の消化ガス用吸着材としては、単一粒度分布を有する活性炭を用いてもよいし、複数の異なる粒径の活性炭を組み合わせて使用してもよい。
【0013】
単一粒度分布を有する活性炭の場合には、粒径が1〜1000μmでメディアン径が100〜400μmのものが好ましく、粒径が1〜500μmでメディアン径が100〜200μmのものがより好ましい。
【0014】
複数の異なる粒径の活性炭を組み合わせて使用する場合には、粒径が0.2〜3.5mmでメディアン径が0.8〜2.7mmの大粒径のものと粒径が1〜1000μmでメディアン径が50〜450μmの小粒径のものとを混合するのが好ましく、粒径が0.7〜2.8mmでメディアン径が0.8〜2.5mmの大粒径のものと粒径が5〜500μmでメディアン径が80〜400μmの小粒径のものとを混合するのがより好ましい。それらの混合割合(重量比)は、大粒径のもの:小粒径のもの=20〜80:80〜20であるのが好ましく、大粒径のもの:小粒径のもの=40〜70:60〜30であるのがより好ましい。
【0015】
本発明の消化ガス用吸着材の活性炭は、炭化物を破砕または成形した炭素質材料を、水蒸気10〜20容量%、二酸化炭素15〜25容量%および残余が窒素である雰囲気中で、600〜1200℃の温度で賦活することにより製造することもできる。炭素質材料としては、椰子殻、パーム椰子などの植物系原料、石炭系原料、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、イオン交換樹脂などの合成系原料を炭化した炭化物を破砕または成形して得られる。賦活に用いる炭素質材料の形状、サイズは特に限定されないが、0.1〜10mm程度の破砕状物、顆粒状または円柱状の成形物が一般的である。
【0016】
上記の炭素質材料を賦活して活性炭とするには、水蒸気10〜20容量%、二酸化炭素15〜25容量%の酸化性ガスおよび窒素ガスを用いて、600〜1200℃の温度で賦活する。賦活時間は特に限定されないが、平均粒径3mm以上の炭素質材料については1時間以上が好ましく、通常は最長でも50時間までである。
【0017】
上記の製造方法により、消化ガスの吸蔵に適した活性炭を製造することができる理由は明確ではないが、酸化性ガスの組成を一定範囲に規定することにより、賦活反応で形成される細孔の直径が消化ガスの吸蔵に適した大きさに制御されることが寄与していると考えられる。
【0018】
活性炭を吸着塔などの吸着装置に充填する場合、充填密度が大きいことが消化ガスの吸着量を高めるのに有効である。従って、賦活した後に好ましい大きさに破砕整粒した1種類の粒度の活性炭(すなわち単一粒度分布を有する活性炭)を用いるか、または、賦活した後に好ましい大きさに破砕整粒した2種類の粒度の活性炭(すなわち2種類の異なる粒径の活性炭)を混合することにより、充填効率を高めれば、より大きな吸蔵能力を得ることができる。すなわち、活性炭の粒度分布を最適化して吸着装置に効率的に充填することにより、吸蔵能力を高めることができる。
【0019】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【0020】
実施例1〜3
椰子殻または椰子殻炭を窒素ガス中において600℃で完全に炭化した炭化物を粒径1〜3mmの大きさに破砕したものを炭素質材料とし、内径50mmのバッチ式流動賦活炉を用いて、水蒸気10〜15容量%、二酸化炭素15〜20容量%および残余が窒素である雰囲気下において、860℃で賦活した。
【0021】
得られた活性炭の物性を表1に示す。
【0022】
比表面積は窒素ガス吸着BET法により測定し、細孔容積は窒素ガス吸着法により相対圧0.99での窒素吸着量をもとに算出し、細孔直径は窒素ガス吸着tプロット法により測定した。メタンと二酸化炭素の吸着量は、定圧容量法によって測定した25℃かつ1気圧における吸着量である。CO2/CH4は、メタンの吸着量に対する二酸化炭素の吸着量の比である。
【0023】
【表1】
【0024】
実施例4
実施例1により製造された活性炭であって、粒径が0.71〜2.8mm(メディアン径1.7mm)のもの(50重量%)と粒径が5〜500μm(メディアン径195μm)のもの(50重量%)との混合状態の活性炭を用いて、下記条件下での消化ガスの吸着貯蔵量を測定した。その結果、単位体積当たりの消化ガスの貯蔵量は58Ncm3/cm3であった。
[吸着貯蔵条件]
消化ガス組成:CH4(65.3%)+CO2(34.7%)
吸着圧力:1.0MPa(ゲージ圧)
脱着圧力:0MPa(ゲージ圧)
吸着温度:25℃
吸脱着の繰り返し回数:10回以上(定常状態になるまで)
なお、貯蔵量は、メタンと二酸化炭素の混合ガスの吸脱着を繰り返し行って貯蔵量が低下しなくなった時点(定常状態)における量を示す。
【0025】
実施例5
実施例2により製造された活性炭であって、粒径が0.71〜2.8mm(メディアン径1.7mm)のもの(50重量%)と粒径が5〜500μm(メディアン径195μm)のもの(50重量%)との混合状態の活性炭を用いて、実施例4と同様の条件下での消化ガスの吸着貯蔵量を測定した。その結果、単位体積当たりの消化ガスの貯蔵量は57Ncm3/cm3であった。
【0026】
実施例6
実施例3により製造された活性炭であって、粒径が0.71〜2.8mm(メディアン径1.7mm)のもの(50重量%)と粒径が5〜500μm(メディアン径195μm)のもの(50重量%)との混合状態の活性炭を用いて、実施例4と同様の条件下での消化ガスの吸着貯蔵量を測定した。その結果、単位体積当たりの消化ガスの貯蔵量は59Ncm3/cm3であった。
【0027】
実施例7
実施例1により製造された活性炭であって、粒径が1〜500μm(メディアン径126μm)の活性炭を用いて、実施例4と同様の条件下での消化ガスの吸着貯蔵量を測定した。その結果、単位体積当たりの消化ガスの貯蔵量は54Ncm3/cm3であった。
【0028】
比較例1
活性炭を使用しないで圧縮による貯蔵を行った結果、単位体積当たりの消化ガスの貯蔵量は10Ncm3/cm3であった。
【0029】
【発明の効果】
本発明の消化ガス用吸着材は、メタンと二酸化炭素を主成分とする消化ガスを効率よく吸着脱着することができる。
Claims (6)
- 炭化物を破砕または成形した炭素質材料を、水蒸気10〜20容量%、二酸化炭素15〜25容量%および残余が窒素である雰囲気中で、600〜1200℃の温度で賦活することにより得られ、比表面積が800〜2400m2/gで、細孔容積が0.4〜1.5cm3/gで、かつ細孔直径が7〜14Åである活性炭からなる消化ガス用吸着材。
- 消化ガスの主成分がメタンと二酸化炭素である請求項1に記載の消化ガス用吸着材。
- 25℃かつ1気圧における吸着量が、メタンで25ml/g以上で、二酸化炭素で56ml/g以上で、かつ二酸化炭素の吸着量がメタンの吸着量の2.0〜2.2倍である請求項1または2に記載の消化ガス用吸着材。
- 活性炭が、粒径が1〜1000μmでメディアン径が100〜400μmの単一粒度分布を有する請求項1〜3のいずれかに記載の消化ガス用吸着材。
- 活性炭が、粒径が0.2〜3.5mmでメディアン径が0.8〜2.7mmの大粒径のものと粒径が1〜1000μmでメディアン径が50〜450μmの小粒径のものとの混合物である請求項1〜3のいずれかに記載の消化ガス用吸着材。
- 混合重量比が、大粒径の活性炭:小粒径の活性炭=20〜80:80〜20である請求項5に記載の消化ガス用吸着材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000084527A JP4203702B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 消化ガス用吸着材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000084527A JP4203702B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 消化ガス用吸着材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001269570A JP2001269570A (ja) | 2001-10-02 |
JP4203702B2 true JP4203702B2 (ja) | 2009-01-07 |
Family
ID=18600994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000084527A Expired - Lifetime JP4203702B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 消化ガス用吸着材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4203702B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202006016898U1 (de) * | 2006-10-12 | 2007-11-22 | BLüCHER GMBH | Hochleistungsadsorbentien auf der Basis von Aktivkohle mit hoher Mikroporosität |
JP2011173109A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-09-08 | Sanwa Yushi Kk | 吸着材 |
KR20120124068A (ko) * | 2010-01-26 | 2012-11-12 | 닛신 오일리오그룹 가부시키가이샤 | 식물 소성물을 이용한 열전도 부재 및 흡착재 |
KR20140010390A (ko) * | 2011-01-31 | 2014-01-24 | 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 | Co2 포집을 위한 유용성을 갖는 탄소 열분해물 흡착제 및 그의 제조 방법과 사용 방법 |
JP5882820B2 (ja) | 2011-04-26 | 2016-03-09 | 東洋ゴム工業株式会社 | メタン分離膜および二酸化炭素分離膜、並びにそれらの製造方法 |
CN105778270A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-07-20 | 上海树成新材料科技有限公司 | 污水处理用塑料载体及其制备方法 |
JP6471256B1 (ja) * | 2018-05-18 | 2019-02-13 | ユニチカ株式会社 | 脱臭材及び脱臭シート |
-
2000
- 2000-03-24 JP JP2000084527A patent/JP4203702B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001269570A (ja) | 2001-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Manocha | Porous carbons | |
US6113673A (en) | Gas storage using fullerene based adsorbents | |
US5726118A (en) | Activated carbon for separation of fluids by adsorption and method for its preparation | |
KR102130196B1 (ko) | 천연 탄수화물로부터의 미세다공성 탄소 흡착제 | |
JP2735491B2 (ja) | 微細孔活性炭とその製造方法 | |
JPS62500572A (ja) | 高熱容量を有する活性炭吸着剤ペレットの製造方法及び高熱容量を有するペレット化活性炭吸着剤 | |
JP2018531776A (ja) | 微結晶性セルロース熱分解生成物吸着剤並びにこれを作製及び使用する方法 | |
EP1030735A1 (en) | Gas storage carbon with enhanced thermal conductivity | |
JP7029418B2 (ja) | メタン吸蔵用球状フェノール樹脂活性炭、及びその製造方法、並びに該活性炭を用いたメタン吸蔵材、及び該活性炭を用いたメタン吸蔵方法 | |
JP4203702B2 (ja) | 消化ガス用吸着材 | |
JPH08224468A (ja) | 円筒ペレット状炭素系吸着剤 | |
JP2009057239A (ja) | 活性炭の製法 | |
JP2009082765A (ja) | メタン吸着剤またはその製造方法 | |
EP1237643B1 (en) | Gas storage using fullerene based adsorbents | |
Liu et al. | Lignin-derived nitrogen doped hierarchical porous carbon spheres for highly efficient dichloromethane adsorption | |
JPH07277716A (ja) | 活性炭 | |
JP2000264615A (ja) | 酵母類又は酵母類含有材料の炭化物およびガス吸着材 | |
JP7454199B1 (ja) | 分子篩炭素及びその製造方法、並びにガス分離装置 | |
CN1095688C (zh) | 增密炭黑吸附剂及用该吸附剂吸附气体的方法 | |
JP7423839B1 (ja) | 水素精製用多孔質材料及びその製造方法、並びに水素精製装置 | |
RU2264253C1 (ru) | Способ получения пористого углеродного материала | |
JP2003172499A (ja) | 水素貯蔵装置 | |
JP2006248890A (ja) | 活性炭構造体およびその製造方法 | |
JP2003225563A (ja) | 水素吸蔵用炭素材料、その製造方法およびそれを用いた水素貯蔵装置 | |
JP2003277037A (ja) | 水素貯蔵用多孔質活性炭およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050609 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20050609 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20050704 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050720 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050913 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051012 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051206 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060116 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20060217 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080930 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4203702 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141024 Year of fee payment: 6 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |