JPH02221109A - 活性炭の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は活性炭の製造方法に関する。この方法によって
製造された活性炭は上水および排水中の有害物質の除去
、ガソリン等の揮発性有機物あるいは臭気を吸収するた
めに使用する。

［従来の技術］ 石炭を原料とした活性炭は、炭化物を製造し、この炭化
物を種々の方法で賦活し製造されている。

この場合、良質活性炭を製造するには原料石炭の選択お
よび炭化物を製造する過程において、石炭が軟化溶融し
、気孔壁が厚く、比表面積の小さい炭化物を形成しない
ように処理することが重要である。

このため、従来から種々の方法が提案されている。すな
わち、特開昭５０−５１９９６号公報は粘結性が弱いか
全く無い石炭、例えば加熱しても軟化溶融しない褐炭の
ような低石炭化度炭を選定し活性炭を製造している。し
かし、これら褐炭を原料とする場合は粘結剤が必要とな
る。また、特開昭５０−１２５９８９号公報には米国ア
ラバマ州産のブラック・クリーク炭を使用した例が示さ
れているが、この場合は水の存在下にナフタリンスルホ
ン酸ホルマリン縮金物又はその塩を粘結剤として使用し
ている。このように、これらの活性炭の製造法において
は何等かの結合剤が使用されている。これら結合剤の使
用は活性炭の製造工程を複雑にし、またコストを高くし
ている。他方、特開昭５＋１−１５２４１９３号公報に
は粘結剤を使用せず、塊成化した造粒炭を酸素含有ガス
で処理する方法が提案されている。

このように現在知られている活性炭の製造方法は炭化過
程で溶融しない石炭を用いる方法、あるいは粘結炭を用
いた場合は酸素含有ガスにより不溶融化した後、炭化賦
活し活性炭を製造する方法である。

さらには、米国特許３４８３１３４号公報には穀物を微
粉炭に１〜１０％添加する方法も開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これら公知の活性炭製造方法では、活性
炭原料石炭の選択範囲が狭められる。また、粘結炭を使
用した場合は酸素含有ガガスによって不溶融化するため
塊成炭表面と内部で酸化の進行状態が異なり均質な不溶
融塊成炭の製造が困難で、もし均質な不溶融塊成炭を製
造しようとすれば、酸化処理時間を長くする必要があり
経済的でない。以上の点から、粘結炭から良質活性炭を
簡素に、しかも安価に製造する方法の確立は重要であり
切望されている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、その目的を達成するために、微粉砕した石炭
に平均粒径１００μｍ以下に粉砕した穀物を、１１重量
％以上、５０重量％未満添加後、炭化炉で炭化し、破砕
整粒した後、賦活することを特徴ヒする。また、微粉砕
した石炭に平均粒径１００μｍ以下に粉砕した穀物を、
１１重量％以上、５０重量％未満添加後、造粒炭として
から、炭化炉で炭化し、その後賦活すること、ないし微
粉砕した石炭に平均粒径１００μｍ以下に粉砕した穀物
を、１１重量％以上、４０重量％未満添加後、造粒炭と
し、該造粒炭を酸素濃度１容積％以上、２２容積％未満
の酸化性ガスを用いて、　１００℃以上、　３１０℃未
満で酸化処理した後、炭化炉で炭化し、その後賦活する
ことを特徴とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

石゛炭系活性炭の原料は、褐炭から無煙炭までの広い範
囲の石炭が使用されている。しかし、高品位の活性炭の
製造は粘結炭を微粉砕し、造粒した造粒炭が使用されて
いる。

このため炭化過程での造粒炭の軟化溶融現象を防止する
ため、造粒炭の不溶融化処理が酸素含有ガスによって行
われ、その処理は回転炉などを使用し、酸素濃度を低く
しているため処理時間が長くなり、しかも均質な不溶融
化処理が困難になる欠点がある。

そこで、本発明は粘結炭の不溶融化処理を造粒炭の内部
から、あるいは内部と外部から同時に行うことにより造
粒炭の不溶融化処理を均質に、しかも短時間で、あるい
は酸素による不溶融化処理を実施することなく安全に行
う研究を種々重ねた結果見出したのである。

本発明による微粉炭は微粘結炭、粘結炭を単独あるい゛
は非粘結炭と粘結炭を配合した石炭等が使用され、粉砕
した石炭であるが、°打ましくは７４μｍより小さく粉
砕された石炭が良い。

微粉砕された穀物を添加するのは穀物の加熱過程におけ
る酸性ガスの発生と軟化溶融しないため石炭粒子相互の
強固な融着を防止し炭化物の賦活時に賦活ガスが容易に
炭化物内部まで拡散するようなマクロ気孔を形成させる
ためである。

石炭への添加量を１１重量％以上５０重量％未満と規定
したのは１１重量％未満では炭化物に充分なマクロ気孔
を形成させることができない。また上限を５０重量％未
溝上したのは５０重量％以上添加すると造粒炭の機械的
強度が低下し、活性炭製造工程で粉化が起こり活性炭歩
留が著しく低下し経済的でないためである。なお穀物の
粉砕粒度が平均粒度で　１００μｍ超では、石炭と接触
面積が小さすぎると共に穀物の偏析が起こるため好まし
くなく１００μｍ以下が良い、好ましくは平均粒径５０
μ諺以下が偏析防止および石炭との反応面積が大きくな
り粘結炭の不溶融化およびマクロ気孔の形成には好まし
い。

さらに穀物の代用としてバルブ、故紙、砂糖製造時の砂
糖きび残量あるいは焼酎製造時のカンショウ等の繊維買
残量等も使用できる。

石炭と微粉砕した穀物の混合炭はそのままあるいは圧縮
して炭化炉に装入し約６００℃にまで昇温し炭化するか
、粘結性が低い場合あるいは緻密な炭化物を必要とする
場合は加圧成型し造粒炭としてから炭化炉で炭化する。

さらには機械的強度が必要なときにはタール、ピッチ等
の結合剤を添加すると良い。

生成した炭化物は目的とする活性炭の粒度に応じて粒度
調整する必要がある。その粒度は５０ｍｓ　Ｎｏ　３１
１１１１が好ましい、また、造粒炭を酸化処理して炭化
する場合には、　１００℃以上、３１０℃未満に保持し
た反応容器に装入し、酸素濃度１容積％以上、２２容積
％未満の酸化性ガスで、造粒炭を酸化する。造粒炭を酸
素濃度１容積％以上２２容積％未満の混合ガスを用いて
酸化処理するのは造粒炭の外面を素早く不溶融化し造粒
炭相互の融結を防止するためと石炭の不溶融化を速める
ためである。この場合、反応処理装置の温度を　１００
℃以上、　３１０℃未満と規定したのは１００℃未満で
は造粒炭の酸化が進み難く、３１０℃以上では酸化反応
が急激に進み発熱が激しくなり温度制御が困難になるの
で好ましくない。また、酸化性ガスの酸素濃度を１容積
％以上、２２容積％未満と規定したのは酸素濃度１％未
満では、酸化反応が緩慢で造粒炭の酸化処理に長時間を
要し経済的でなく、２２容積％以上では酸化反応が急速
に進み、高温となり温度制御が困難になるので好ましく
ない。

このように造粒炭を酸化処理する場合は、反応容器中の
造粒炭温度は１００℃以上３１０℃未満に保持されるよ
う、酸化性ガスの酸素濃度、温度、および反応容器の加
熱条件を調整する必要があるが、本発明は造粒炭内部か
らも石炭の不溶融化が進むため均質な不溶融造粒炭が生
成する。また穀物の残留炭素が石炭粒子相互の融着を防
止すると共に、吸着に適した細孔を形成する。なお反応
容器はバッチ式あるいは回転炉のような連続式のどちら
でもよい。

不溶融化された造粒炭は通常の方法で６００’ｅ程度ま
で炭化し、その後通常の手段でもって賦活し活性炭を製
造する。

本発明は以上のように、微粉砕した石炭に平均粒径１０
０μ−以下に微粉砕した穀物を添加することによって石
炭の不溶融化を簡素にし炭化物を製造するものである。

本発明の方法にょって製造した炭化物を水蒸気あるいは
ＣＯ２等の公知の方法で賦活し活性炭とする。

［実　施　例］ 次に本発明を実施例に基いて説明する。使用した粘結炭
および穀物の性状を表１に示す。

表　　１ 実施例１ 一７４μｍ以下に粉砕した石炭＾５ｏ重量％、石炭８３
０重量％に平均粒径４８μ−に粉砕した穀物を２０重量
％添加し内容積４００＋ｎｆｉの石炭化炉に　２００　
ｇ装入し３℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し
３０分保定後取り出し炭化物とした。このようにして生
成した炭化物を３〜０．５ｎｏ＋に整粒し、５０ｇを内
容積２０００ｄの反応管に装入し、　９００℃でもって
水蒸気量４　ｇ　／ｗｉｎで３時間賦活し活性炭とした
。生成した活性炭の比表面積を測定した結果ｔｘ７ｏｍ
”／ｇであった。

実施例２ 一７４μｍ以下に粉砕した石炭へ８８瓜量％に平均粒径
４８μ場に粉砕した穀物を１２重量％添加し、加圧成型
し塊成化した後５〜０．５ｍｍに整粒し造粒炭とした。

この造粒炭を電気炉に層厚５＋ＤＩ１１程度になるよう
にして装入しＮ２ガスｌＯ文７ｍ１ｎ通しなから　１，
５℃／ａｋｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し炭化物
とした。この炭化物を実施例１と同じ方法で賦活し活性
炭とした。生成した活性炭の比表面積を測定した結果１
０１０ｍ”／ｇであった。

実施例３ 実施例２の条件で製造した造粒炭を酸化温度２５０℃お
よび酸素濃度５容積％でもって２時間酸化処理した後、
電気炉に層厚５ｓ＋ｍ程度になるようにして装入しＮ、
ガスＩＯＱ／ｌｌ１ｉｎ通しながら３℃／ｗｉｎの加熱
速度で６００℃まで昇温し炭化物とした。この炭化物を
実施例１の方法で賦活し活性炭とした。生成した活性炭
の比表面積を測定した結果１３５０ｍ２／ｇであった。

実施例４ 実施例２の条件で製造した造粒炭を酸化温度３００℃お
よび酸素濃度１．５容積％でもって２時間酸化処理した
後、電気炉に層厚５１Ｉｌｌ程度になるようにして装入
しＮ２ガスＩＯＲ／ｗｉｎ通しながら３℃／＋ｉｎの加
熱速度で６００℃まで昇温し炭化物とした。この炭化物
を実施例１の方法で賦活し活性炭とした。生成した活性
炭の比表面積を測定した結果１１３５ｍ２７ｇであった
。

実施例５ 一７４μロ以下に粉砕した石炭Ａ　７０重量％に平均粒
径４８μｍに粉砕した穀物を３０重量％添加し、加圧成
型し塊成化した後５〜０．５ｍｍに整粒し造粒炭とした
。この造粒炭を酸化温度１２０℃および酸素濃度２０容
積％でもフて０．５時間酸化処理した後、電気炉に層厚
５ｍｍ程度になるようにして装入しＮ２ガス１０２／１
ｍ１０通しながら３℃／＋ｉｎの加熱速度で６００℃ま
で昇温し炭化物とした。この炭化物を実施例１の方法で
賦活し活性炭とした。生成した活性炭の比表面積を測定
した結果１３１５ｍ’／ｇであった。

実施例６ 一７４μｍ以下に粉砕した石炭へ６０重量％に平均粒径
４８μｍに粉砕した穀物を４０重量％添加し、加圧成型
し塊成化した後５〜０．５ｍｉに整粒し造粒炭とした。

ご・の造粒炭を内容積４００ｍＪ２の炭化炉に２００ｇ
装人し３℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し３
０分保定後取り出し炭化物とした。このようにして生成
した炭化物を３〜０．５ｍｍに整粒し、５０ｇを内容積
２ＱＯＯＩｆｆｉの反応管に装入し、９００℃でもって
水蒸気量４ｇ／ａｋｉｎで３時間賦活し活性炭とした。

生成した活性炭の比表面積を測定した結果１３２１１ｎ
’／ｇであった。

比較例１ 一７４μｍ以下に粉砕した石炭へ４５重量％に平均粒径
４８μｍに粉砕した穀物を５５重量％添加し内容積２０
０ｍＲの炭化炉に　ｉｏｏ　ｇ装入し２℃／＋ｉｎの加
熱速度で６００℃まで昇温し３０分保定後取り出し炭化
物とした。このようにして生成した炭化物を３〜０．５
ｍｍに整粒し、５０ｇを内容積２０００ｍＮの反応管に
装入し、９００℃でもって水蒸気量４ｇ／ｗｉｎで３時
間賦活し活性炭とした。生成した活性炭の比表面積を測
定した結果１ｔ５ｏｗ２／ｇであったが、はとんどの活
性炭が微粉化し、粒状活性炭となりえなかった。

比較例２ 一７４μｍ以下に粉砕した石炭Ａ−９０重量％に平均粒
径４８μ膿に粉砕した穀物１０重量％添加し内容積２０
０℃愛の炭化炉に　１００ｇ装入し２℃／ｗｉｎの加熱
速度で６００℃まで昇温し３０分保定後取り出し炭化物
とした。このようにして生成した炭化物３〜０．５ｍｍ
に整粒し、５０ｇを内容積２０００ｄの反応管に装入し
、　９００℃でもフて水蒸気量４　ｇ　／ｍｉｎで３時
間賦活し活性炭とした。生成した活性炭の比表面積を測
定した結果ａｓｏｎ＋’／ｇであり、良質の活性炭とな
りえなかった。

比較例３ 実施例２の条件で製造した造粒炭を酸化温度２９０℃お
よび酸素濃度２３容積％でもって酸化処理しようとした
ところ造粒炭が発熱し、活性炭の製造ができなかった。

比較例４ 本発明と比較するため、従来技術の方法により活性炭製
造を試みた。すなわち、−７４μｌ以下に粉砕した粘結
炭Ａを加圧成型後破砕して２〜０．５ｓｍに整粒し造粒
炭とした。この造粒炭を酸化温度２８０℃および酸素濃
度５容積％でもって５時間酸化処理した後、電気炉に層
厚５＋ａｍ程度になるようにして装入しＮ、ガス１０２
／ｌ１ｉｎ通しながら１℃／ｓｉｎの加熱速度で６００
℃まで昇温し炭化物とした。この炭化物を実施例１の方
法で賦活し活性炭とした。生成した活性炭の比表面積を
測定した結果８０３ｍ２７ｇであった。

以上実施例および比較例に示したように、本発明の方法
すなわち、粘結炭に微粉砕した穀物を添加することによ
って、活性炭用炭化物を簡素に製造することができる。

以上説明したように、本発明の方法すなわち、微粉炭に
微粉砕した穀物を添加することによって、活性炭炭化物
を簡素に製造することができ、この炭化物から製造した
活性炭は水処理用活性炭、溶剤吸着、あるいはガソリン
の吸着剤として使用できる。

他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　微粉砕した石炭に平均粒径１００μｍ以下に粉砕し
   た穀物を、１１重量％以上、５０重量％未満添加後、炭
   化炉で炭化し、破砕整粒した後、賦活することを特徴と
   する活性炭の製造方法。 ２　微粉砕した石炭に平均粒径１００μｍ以下に粉砕し
   た穀物を、１１重量％以上、５０重量％未満添加後、造
   粒炭としてから、炭化炉で炭化し、その後賦活すること
   を特徴とする活性炭の製造方法。 ３　微粉砕した石炭に平均粒径１００μｍ以下に粉砕し
   た穀物を、１１重量％以上、４０重量％未満添加後、造
   粒炭とし、該造粒炭を酸素濃度１容積％以上、２２容積
   ％未満の酸化性ガスを用いて、１００℃以上、３１０℃
   未満で酸化処理した後、炭化炉で炭化し、その後賦活す
   ることを特徴とする活性炭の製造方法。