JPH02253844A - 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 - Google Patents
炭素繊維製吸着剤およびその製造方法Info
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- JPH02253844A JPH02253844A JP1079282A JP7928289A JPH02253844A JP H02253844 A JPH02253844 A JP H02253844A JP 1079282 A JP1079282 A JP 1079282A JP 7928289 A JP7928289 A JP 7928289A JP H02253844 A JPH02253844 A JP H02253844A
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Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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- Inorganic Fibers (AREA)
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。
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、低濃度域の極性ガス、例えばアンモニア等に
対して優れた吸着能を有する炭素繊維製吸着剤およびそ
の製造方法に関する。
対して優れた吸着能を有する炭素繊維製吸着剤およびそ
の製造方法に関する。
［従来の技術と発明が解決しようとする課題］活性炭素
繊維は、一般に粒状活性炭に比べて吸着能に優れている
ことから、種々の用途に使用されている。例えば、活性
炭素繊維の用途は、工場や自動車等から発生する排ガス
中の有毒成分、例えば窒素酸化物の吸着除去用材料や、
溶剤の回収、精製のための気相吸着剤、上下水や排水処
理等の液相吸着剤等、広範に亘っている。このように活
性炭素繊維の用途が拡大するにつれて、活性炭素繊維の
吸着性能を更に高めることが要求されている。そして、
セルロース系活性炭素繊維を空気加熱により酸化処理す
ることにより、水分吸着性能を高めた活性炭素繊維が提
案されている（特開昭５９−３２９２１号公報参照）。
繊維は、一般に粒状活性炭に比べて吸着能に優れている
ことから、種々の用途に使用されている。例えば、活性
炭素繊維の用途は、工場や自動車等から発生する排ガス
中の有毒成分、例えば窒素酸化物の吸着除去用材料や、
溶剤の回収、精製のための気相吸着剤、上下水や排水処
理等の液相吸着剤等、広範に亘っている。このように活
性炭素繊維の用途が拡大するにつれて、活性炭素繊維の
吸着性能を更に高めることが要求されている。そして、
セルロース系活性炭素繊維を空気加熱により酸化処理す
ることにより、水分吸着性能を高めた活性炭素繊維が提
案されている（特開昭５９−３２９２１号公報参照）。
しかしながら、上記の方法では、粒状活性炭よりも高価
な活性炭素繊維を更に処理するため、吸着剤がより一層
高価なものとなる。
な活性炭素繊維を更に処理するため、吸着剤がより一層
高価なものとなる。
また、上記の方法により得られた活性炭素繊維は低濃度
のアンモニアガス等の極性ガスに対する吸着能が十分で
ない。より詳細には、無極性又は極性の弱い各種溶剤に
対する吸着機構は、細孔による物理吸着が支配的である
。従って、活性炭素繊維及び粒状活性炭の比表面積が大
きくなる程、各種溶剤等に対する吸着量が大きくなる。
のアンモニアガス等の極性ガスに対する吸着能が十分で
ない。より詳細には、無極性又は極性の弱い各種溶剤に
対する吸着機構は、細孔による物理吸着が支配的である
。従って、活性炭素繊維及び粒状活性炭の比表面積が大
きくなる程、各種溶剤等に対する吸着量が大きくなる。
これに対して、アンモニアや水等の極性ガスに対する吸
着機構は、活性炭素繊維及び粒状活性炭の表面に存在す
る含酸素基や含窒素基等との水素結合力が大きく関与す
る。従って、この機構による吸着は、その表面の含酸素
基や含窒素基等により左右される。
着機構は、活性炭素繊維及び粒状活性炭の表面に存在す
る含酸素基や含窒素基等との水素結合力が大きく関与す
る。従って、この機構による吸着は、その表面の含酸素
基や含窒素基等により左右される。
一方、非常に低濃度のガスに対する吸着効率は、細孔半
径が小さい程、大きい。しかしながら、高度に賦活処理
した比表面積の大きな活性炭素繊維や粒状活性炭は、比
表面積の小さな活性炭素繊維等に比較して細孔半径が相
対的に大きくなる。
径が小さい程、大きい。しかしながら、高度に賦活処理
した比表面積の大きな活性炭素繊維や粒状活性炭は、比
表面積の小さな活性炭素繊維等に比較して細孔半径が相
対的に大きくなる。
従って、活性炭素繊維を更に加熱酸化した前記従来の活
性炭素繊維は、比表面積が大きいものの、細孔半径が大
きく、低濃度のガス、特に極性ガスに対する吸着能が十
分でない。
性炭素繊維は、比表面積が大きいものの、細孔半径が大
きく、低濃度のガス、特に極性ガスに対する吸着能が十
分でない。
本発明の目的は、低濃度の極性ガスに対する吸着能に優
れた炭素繊維製吸着剤を提供することにある。
れた炭素繊維製吸着剤を提供することにある。
また本発明の他の目的は、上記特性を有する吸着剤を効
率的、かつ安価に製造できる炭素繊維製吸着剤の製造方
法を提供することにある。
率的、かつ安価に製造できる炭素繊維製吸着剤の製造方
法を提供することにある。
［発明の構成］
本発明は、繊維状吸着剤であって、比表面積が３０〜７
００ｒｎ’／ｇ、酸素含有量が３重量％以上である炭素
繊維製吸着剤により、上記課題を解決するものである。
００ｒｎ’／ｇ、酸素含有量が３重量％以上である炭素
繊維製吸着剤により、上記課題を解決するものである。
また本発明は、炭素繊維を、酸素存在下、２５０〜９０
０℃の温度で処理する炭素繊維製吸着剤の製造方法によ
り、上記課題を解決するものである。
０℃の温度で処理する炭素繊維製吸着剤の製造方法によ
り、上記課題を解決するものである。
本発明の吸着剤は、繊維状であり、非常に低濃度の極性
ガスに対する吸着能を高めるため、上記のような特性を
有している。
ガスに対する吸着能を高めるため、上記のような特性を
有している。
本発明の吸着剤の比表面積は、３０〜７００ｒｎ２／ｇ
である。比表面積が３０ ｍ’／ ｇ未満であると吸着
量が十分でなく、７００ ｍ’ ／ ｇを越えると細孔
半径が大きくなり、低濃度の極性ガスに対する吸着効率
が低下する。
である。比表面積が３０ ｍ’／ ｇ未満であると吸着
量が十分でなく、７００ ｍ’ ／ ｇを越えると細孔
半径が大きくなり、低濃度の極性ガスに対する吸着効率
が低下する。
また吸着剤の酸素含有量は３重量％以上、好ましくは３
〜１５重量％程度である。酸素含有量が３重量％未満で
あると極性ガスであるアンモニア等に対する吸着能が十
分でない。また酸素含有量を１５重量％以上にすること
は困難である。なお、吸着剤の他の成分のうち主な成分
である炭素は、通常、８５〜９２重量％程度である。
〜１５重量％程度である。酸素含有量が３重量％未満で
あると極性ガスであるアンモニア等に対する吸着能が十
分でない。また酸素含有量を１５重量％以上にすること
は困難である。なお、吸着剤の他の成分のうち主な成分
である炭素は、通常、８５〜９２重量％程度である。
より好ましい吸着剤は、１ｏｐｐｓの濃度のアンモニア
に対する吸着量が１ｍｇ／ｇ以上、好ましくは２〜１０
ｍｇ／ｇ程度である。
に対する吸着量が１ｍｇ／ｇ以上、好ましくは２〜１０
ｍｇ／ｇ程度である。
このような吸着剤は、炭素繊維を、酸素存在下、加熱処
理することにより得られる。
理することにより得られる。
上記炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系、し、
−ヨン系、セルロース系、フェノール系、ピッチ系等の
種々の炭素繊維が一種又は二種以上使用できる。これら
の炭素繊維は賦活処理が施されていないので、通常、比
表面積が５ｍ”／ｇ以下であり、ベンゼン吸着能を殆ん
ど有していない。
−ヨン系、セルロース系、フェノール系、ピッチ系等の
種々の炭素繊維が一種又は二種以上使用できる。これら
の炭素繊維は賦活処理が施されていないので、通常、比
表面積が５ｍ”／ｇ以下であり、ベンゼン吸着能を殆ん
ど有していない。
なお、本発明では、予め賦活処理した繊維状活性炭では
なく、未賦活の炭素繊維を用いるので、吸着剤を安価に
製造できる。
なく、未賦活の炭素繊維を用いるので、吸着剤を安価に
製造できる。
このような炭素繊維を、酸素存在下、例えば、空気、炭
酸ガス等の酸素含有物質の存在下、好ましくは空気中で
処理する。酸素存在下で処理すると、酸素含有率が向上
し、炭素繊維にカルボニル基、カルボキシル基等の酸素
含有基が生成し、極性ガスに対する吸着能を著しく高め
ることができる。なお、酸素存在下で処理した吸着剤は
、通常、ベンゼンに対する吸着量が０．３ｇ／ｇ以下で
あり、無極性ガスに対する吸着能が著しく低い。
酸ガス等の酸素含有物質の存在下、好ましくは空気中で
処理する。酸素存在下で処理すると、酸素含有率が向上
し、炭素繊維にカルボニル基、カルボキシル基等の酸素
含有基が生成し、極性ガスに対する吸着能を著しく高め
ることができる。なお、酸素存在下で処理した吸着剤は
、通常、ベンゼンに対する吸着量が０．３ｇ／ｇ以下で
あり、無極性ガスに対する吸着能が著しく低い。
処理温度は２００〜９００℃、好ましくは３００〜７５
０℃程度である。処理温度が２００℃未満であると酸化
処理に長時間を要し、生産性が低下する。また９００℃
を越えると極性ガスに対する吸着能が低下すると共に、
吸着性能に優れた吸着剤を歩留りよく製造するのが困難
である。このような温度で加熱処理すると、円滑に酸化
反応が進行し、低濃度の極性ガスに対して優れた吸着能
を示す吸着剤が得られる。
０℃程度である。処理温度が２００℃未満であると酸化
処理に長時間を要し、生産性が低下する。また９００℃
を越えると極性ガスに対する吸着能が低下すると共に、
吸着性能に優れた吸着剤を歩留りよく製造するのが困難
である。このような温度で加熱処理すると、円滑に酸化
反応が進行し、低濃度の極性ガスに対して優れた吸着能
を示す吸着剤が得られる。
上記の条件で炭素繊維を処理すると、炭素繊維の比表面
積が大きくなり、酸化による賦活が進行するが、活性炭
素繊維と比較して比表面積が非常に小さく、細孔半径の
小さな繊維状吸着剤を短時間で得ることができる。なお
、処理時間は、処理温度に依存するので一概に規定でき
ないが、通常３０分〜２時間程度である。
積が大きくなり、酸化による賦活が進行するが、活性炭
素繊維と比較して比表面積が非常に小さく、細孔半径の
小さな繊維状吸着剤を短時間で得ることができる。なお
、処理時間は、処理温度に依存するので一概に規定でき
ないが、通常３０分〜２時間程度である。
なお、上記炭素繊維の加熱処理は、加圧下で行なうこと
もできる。
もできる。
このようにして得られた吸着剤は、低濃度、例えば１０
０ ｐｐｍ以下、特に１０ ｐｐｍ＋以下の活性ガス、
特にアンモニアに対する吸着能に優れている。
０ ｐｐｍ以下、特に１０ ｐｐｍ＋以下の活性ガス、
特にアンモニアに対する吸着能に優れている。
［発明の効果］
以上のように、比表面積が３０〜７００ｔｎ”／ｇ。
酸素含有量が３重量％以上である本発明の炭素繊維製吸
着剤は、低濃度の極性ガス、特にアンモニア、トリメチ
ルアミン等に対する吸着能に優れている。
着剤は、低濃度の極性ガス、特にアンモニア、トリメチ
ルアミン等に対する吸着能に優れている。
また本発明の炭素繊維製吸着剤は、炭素繊維を、酸素存
在下、２５０〜９００℃の温度で処理することにより得
られるので、吸着剤を効率的かつ安価に製造できる。
在下、２５０〜９００℃の温度で処理することにより得
られるので、吸着剤を効率的かつ安価に製造できる。
［実施例］
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する
。
。
実施例
汎用のピッチ系′炭素繊維（■ドナツク製、商品名ドナ
カーボＳ−２００−１０、比表面積３ｔｎ’／ｇ１ベン
ゼン吸着能′、Ｏｇ／ｇ）を、空気中、温度４８０℃で
１時間加熱処理することにより、吸着剤を得た。出発材
料である上記炭素繊維と、得られた吸着剤との物性値を
表１に示す。
カーボＳ−２００−１０、比表面積３ｔｎ’／ｇ１ベン
ゼン吸着能′、Ｏｇ／ｇ）を、空気中、温度４８０℃で
１時間加熱処理することにより、吸着剤を得た。出発材
料である上記炭素繊維と、得られた吸着剤との物性値を
表１に示す。
表 １
比較例１
比表面積１０００ｍ’／ｇのピッチ系繊維状活性炭（■
アドール製、商品名Ａ−１０）を、空気中、温度５００
℃で１時間加熱処理することにより、吸着剤を得た。
アドール製、商品名Ａ−１０）を、空気中、温度５００
℃で１時間加熱処理することにより、吸着剤を得た。
比較例２
上記比較例１の繊維状活性炭に代えて、比表面積１５０
０ｒｎ’／ｇのピッチ系繊維状活性炭（■アドール製、
商品名Ａ−１５）を用いる以外、上記比較例１と同様に
加熱処理することにより、吸着剤を得た。
０ｒｎ’／ｇのピッチ系繊維状活性炭（■アドール製、
商品名Ａ−１５）を用いる以外、上記比較例１と同様に
加熱処理することにより、吸着剤を得た。
比較例３
上記比較例１の繊維状活性炭に代えて、比表面積２００
０ｒｎ’／Ｈのピッチ系繊維状活性炭（■アドール製、
商品名Ａ−２０）を用いる以外、上記比較例１と同様に
加熱処理することにより、吸着剤を得た。
０ｒｎ’／Ｈのピッチ系繊維状活性炭（■アドール製、
商品名Ａ−２０）を用いる以外、上記比較例１と同様に
加熱処理することにより、吸着剤を得た。
そして、実施例及び各比較例で得られた吸着剤のアンモ
ニアに対する吸着量を、次のようにして測定した。
ニアに対する吸着量を、次のようにして測定した。
すなわち、実施例及び各比較例の吸着剤１ｇをガラス製
カラムに充填密度５ Ｏｒ ／ ｍ”となるように充填
し、ガラス製カラムを温度２５℃に調温した恒温槽に設
置した。アンモニアガス及び窒素ガスボンベに接続した
流量コントローラによりアンモニア濃度１０ｐｐｍの混
合ガスを調製し、該混合ガスを１４／分の速度で上記カ
ラムに通過させた。
カラムに充填密度５ Ｏｒ ／ ｍ”となるように充填
し、ガラス製カラムを温度２５℃に調温した恒温槽に設
置した。アンモニアガス及び窒素ガスボンベに接続した
流量コントローラによりアンモニア濃度１０ｐｐｍの混
合ガスを調製し、該混合ガスを１４／分の速度で上記カ
ラムに通過させた。
カラム通過後のガスをコック操作により一定時間毎に熱
イオン化（ＦＴＤ）型検出器を有するガスクロマトグラ
フィー分析装置に導き、カラム出口のアンモニア濃度を
測定した。
イオン化（ＦＴＤ）型検出器を有するガスクロマトグラ
フィー分析装置に導き、カラム出口のアンモニア濃度を
測定した。
結果を、添付の破過曲線図に示すと共に、アンモニアの
５％破過吸着量を表２に示した。
５％破過吸着量を表２に示した。
表 ２
図及び表２より明らかなように、繊維状活性炭を更に加
熱処理した比較例の吸着剤に比べて、炭素繊維を加熱処
理した実施例の吸着剤は、アンモニアに対する吸着能に
著しく優れていた。
熱処理した比較例の吸着剤に比べて、炭素繊維を加熱処
理した実施例の吸着剤は、アンモニアに対する吸着能に
著しく優れていた。
図は実施例及び比較例の結果を示す破過曲線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、繊維状吸着剤であって、比表面積が３０〜７００ｍ
＾２／ｇ、酸素含有量が３重量％以上であることを特徴
とする炭素繊維製吸着剤。 ２、炭素繊維を、酸素存在下、２５０〜９００℃の温度
で処理することを特徴とする炭素繊維製吸着剤の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079282A JP2776545B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079282A JP2776545B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02253844A true JPH02253844A (ja) | 1990-10-12 |
| JP2776545B2 JP2776545B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13685510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1079282A Expired - Fee Related JP2776545B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 炭素繊維製吸着剤およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776545B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113970605A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-25 | 江苏协合转化医学研究院有限公司 | 一种筛选金花葵中活性物质的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51132193A (en) * | 1975-05-14 | 1976-11-17 | Toho Rayon Co Ltd | Process for production of activated charcoal |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1079282A patent/JP2776545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51132193A (en) * | 1975-05-14 | 1976-11-17 | Toho Rayon Co Ltd | Process for production of activated charcoal |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113970605A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-25 | 江苏协合转化医学研究院有限公司 | 一种筛选金花葵中活性物质的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2776545B2 (ja) | 1998-07-16 |
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