JPH0316908A

JPH0316908A - 浄水の高度処理用活性炭

Info

Publication number: JPH0316908A
Application number: JP1153145A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Suzuki; 正之鈴木; Masamori Matsumoto; 松本　全司; Teruo Fukui; 福井　輝男
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1991-01-24
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2828268B2

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】（イ）産業上の利用分野この発明は浄水の高度処理用活性炭に関する。

さらに詳しくは、浄水の原水に含まれるフミン質で代表
されるごとき有機物質の吸着に好適な活性炭に関する。

（ロ）従来の技術及び課題水道原水に含まれるフミン質で代表される有機物質（以
下、フミン質等という）は、異臭味の原因となるばかり
でなく消毒のために添加される残留塩素との反応によっ
て、発癌性の疑惑のあるトリハロメタンを生戒するもの
であって、浄水の過程でこれを有効に吸着除去できる活
性炭が求められている。

一方活性炭は、その吸着能力が単に細孔総容積のみなら
ず被吸着物質の分子の大きさと活性炭細孔径の大きさに
も左右されるため、上記目的に用いる活性炭としては、
大きい細孔径を有するよう細孔分布が凋節されたものが
望まれる。このようなものとしては特開昭５４−７８３
９５号公報に記載のものがある。これはアルカリ金属、
アルカリ土類金属、遷移金属等の単体、酸化物、硫化物
もしくは塩のｌ種又は２種以上を、炭素質材料に対し金
属として０．００１−１重量％を添加して賦活すること
により、活性炭の特定域（トラジショナル域：細孔５０
〜１０００人）の一部または全域の細孔容積を増大させ
るよう調節された活性炭である。ところが本発明者の知
見によれば、浄水の処理において上記細孔径が調節され
た従来の活性炭、ことにコバルト、鉄、ニッケル等の遷
移金属を用いて得られた活性炭（同公報の実施例に相当
のもの）を用いても、フミン質等の除去に効果的ではな
かった。

一方本願出願人は、先に、炭素質原料にカリウム化合物
及びナトリウム化合物のいずれか一方または双方（第１
威分）及びカルシウム化合物（第２成分）を特定量添加
して賦活することにより、細孔直径が大きくされかつ種
々の細孔分布を有するよう調節された活性炭の製造方法
を提案している（特公昭６０−５０７２４号公報）。し
かし、この方法により得られた活性炭も浄水の処理にお
けるフミン質等の除去にはやはり有効なものではなかっ
た。

上記のことからフミン質等を有効に吸着除去できる活性
炭が求められていた。

この発明の発明者らは、種々研究した結果、炭素質原料
にカルシウム化合物のすくなくとも１つを混合して成型
、炭化をおこない、ガス賦活することによって、フミン
質の吸着に優れた活性炭を製造できることを見い出し、
この発明を完成した。

（ハ）課題を解決するための手段及び作用かくしてこの
発明によれば、炭素質原料１００重量部にカルシウム化
合物の少なくとも１つを０２〜１．５重量部（カルシウ
ム換算値）の割合て混合して炭化・賦后処理してなる浄
水の高度処理用活性炭が提供される。

炭素質原料としては、従来活性炭の原料として用いられ
ているものであればいかなるものでもよく、例えば、瀝
青炭、亜炭、褐炭、無煙炭、木炭、椰子穀炭、石浦ピッ
チ、アスファルトなどがあげられるが、なかでも瀝青炭
が好ましく用いられる。

この発明に用いられるカルシウム化合物としては、最終
的に得られる活性炭内に所定量のカルシウムを供与でき
るものであればいずれのものであってもよく例えば、炭
酸カルシウム、ホウ酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、
塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸
化カルシウム、水酸化カルシウムなどの無機カルシウム
化合物、酢酸カルシウム、シュウ酸カルシウムなどの有
機カルシウム化合物などがあげられるが、水酸化カルシ
ウム、炭酸カルシウムが好ましく用いられる。

また上記カルンウム化合物は粉末、水溶液等いずれの形
態で用いられてもよく、炭素質原料と均一に混合できる
形態が好ましい。この点て水溶性の３一４カルシウム化合物であれば後述する成型時の造粒水等に
予め溶解させておくことができ、好ましいものである。

しかし一方、戊形時には水が少ない方が良く難溶性のカ
ルシウム化合物を微粉砕して用いることも好ましい。

炭素質原料に混合するカルシウム化合物の量は、炭素質
原料１００重量部に対して、金属として０．２〜１．５
重量部、より好ましくは０．３〜ＥＯ重量部の範囲であ
る。カルシウム化合物の添加量が上記の範囲を越えて、
過剰になると活性炭の機械的強度が失われてしまい、過
少になるとこの発明の効果が得られない。なお、炭素質
原料によっては、もともとカルソウム化合物を含むもの
もあるが、量的には、通常金属として０１重量％以下で
あって、そのままではこの発明の効果を得るには充分な
ものではない。また炭素質原料によっては、ナトリウム
、カリウム等を含むものがあるが、そのままこの発明に
おける炭素質原料として使用することができる。

活性炭は炭素質原料を炭化・賦活処理して製造されるが
、通常該処理の前段で威型工程に付される。従って成型
、炭化、賦活の順に工程をすすめる場合、上記のカルシ
ウム化合物は、賦活前であればいずれの工程で添加され
てもよく、成型工程で添加されることが好ましい。

この発明において成型方法は、押し出し戊型、転勤造球
、圧縮成型など当該分野で公知のいずれの方法も用いる
ことができるが、いずれにおいても炭素質原料は、予め
微粉砕（例えば２００メッシュ通過８０％）したものが
用いられる。カルシウム化合物は、炭素質原料を微粉砕
する際に所定の量投入して混合粉砕することが好ましい
。水溶性のカルシウム化合物であれば、造粒水に予め溶
解させておいてもよい。

カルノウム化合物を含んだ成型物は、必要に応じて乾燥
したあと、常法により２００〜７００℃の温度で炭化工
程に付される。この場合炭化における昇温速度あるいは
滞留時間は用いる炭素質原料によって異なる。

上記炭化工程につづいて常広の賦活工程に付される。該
工程に用いる賦活ガスとしては例えば水蒸気、酸素、二
酸化炭素、重油、灯油の燃焼ガス等が挙げられる。また
賦活条件としては例えば、８００〜ｌ２００℃の温度で
５〜２０時間等が挙げられる。

９００℃前後で水蒸気賦活する方法が一般的である。

以上の工程により得られた活性炭は、必要に応じて洸浄
されるが、この発明においては上記賦活工程で得られる
活性炭はｐＨが高くフミン質等除去のための凝集作用も
兼ねることができるので、洗浄に付さないほうが好まし
い。

以上により、この発明の浄水の高度処理用活性炭が得ら
扛る。

この発明によれば、フミン質等の吸着に適した細孔構造
と表面特性を有した活性炭が得られることとなる。

以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これに
よりこの発明は限定されるものではない。

（二）実施例実施例ｌ原料炭：２００メッシュ通過が８０％である瀝青７炭の微粉砕品カルシウム化合物：水酸化カルシウム原料炭とカルシウム化合物の混合：水分含有量５％以下に乾燥した上記の瀝青炭（微粉砕品）に水酸化カルシウムを加え、ワーナー型混合機とアトマイザーを用いて充分混合する。

威　型：　水酸化カルシウムを混合した原料炭は、内径
４０ｘｉ’の金型を用いて、２〜４　ｔｏｎ／　ｃｍ２
の圧力をかけて押し出し成型される。押し出し戚型によ
って得られた板状の成型物は、ロール型粉砕機と篩別器を用いて７〜２０メッシュに整粒する。

炭　化．　前記の７〜２０メッシュに整粒された成型物
を回転数１　ｒｐｍ．で回転している内径１５０ｉｇ’
、長さ２５０朋の円筒状の回転炉内へ入れ、窒素ガスを
毎分５ｇで通じながら２００℃から６００℃まで１．７℃／分の割
合で昇温して炭化を行った。

−８− 賦　活：　炭化物を前記の回転炉を用いて次の条件で賦
活した。

賦活ガス　水蒸気賦活温度　９００’Ｃ炭化物仕込量　　２００９水蒸気供給量　　３．３　ｇ−ＨｔＯｌ分／２００　ｇ
一炭化物仕込量炉回転数　１　ｒｐｍ．賦活収率　　３５±１％（炭化物からの収率）活性炭二
　上記の製造法において水酸化カルシウムの添加量を以
下の如く変えることによって各活性炭（活性Ｎｏ．１〜５）重量部（金属換
算）（評価）フミン酸保存液フミン酸（和光純薬、試薬化学用）、０．８ｇを採りＯ．ｌＮ−ＮａＯ　Ｈ５０ｉ＋２を加え
、還流冷却しながら、沸とう水浴中で３時間加熱する。

冷却後、ｄｉｌＨｃｌで中和（ｐｉ｛＝７．０）　Ｌ，
た後、蒸留水で１００村とし、５０００ｒｐｍ．で１０
分遠心分離する。上澄液を分取し、１μＭＦ次いで０．
２２μＭＦで吸弓ロ過しロ液をフミン酸保存液とする。

フミン酸試験液：フミン酸保存液を蒸留水で１００倍に希釈した。フミン
酸試験液の紫外部吸光度（λ−２７０ｎｍ）を測定する
（Ｅ　Ｈｏ＝　１．７）。

吸着処理一定量のフミン酸試験ｉ　（５０ｉ１２）に、一定量（
０．０５〜０．２ｇ）の活性炭＊を加え、室温で３時間
振とうしたのち、０．４５μＭＦで吸引ロ遇する。口液
の紫外部吸光度（λ＝２７０ｎｍ）を測定する。

＊活性炭は予め、３５０メッシュ通過１００％に微粉砕
して乾燥する。

フミン酸吸着量；紫外部吸光度の吸着前後の差にｔＬ量を剰じ、加えた活
性炭量で除した値をフミン酸吸着量とする。

上記活性炭Ｎ’ｏ．１〜５について、上記の方法によっ
て求めたフミン酸吸着等温線を第１図に示す。

該図から、活性炭Ｎｏ．１は水酸化カルシウム無添加、
活性炭Ｎｏ．２はｌ＃量添加（いずれも比較例に相当）
であり、フミン酸吸着量は乏しいこと、また、活性炭Ｎ
ｏ．５はカルシウムを過剰に添加したもの（比較例に相
当）であり、フミン酸吸着は良好だが、硬度が他に比し
て著しく劣る（活性炭Ｎｏ．５のＪＩＳ硬度：　８６．
’％）ことが判明した。

実施例２カルシウム化合物をそれぞれ炭酸カルシウム、塩化カル
シウムおよび酢酸カルシウムとしたほかは、実施例ｌと
同様の方広で各活性炭（下表活性炭Ｎｏ．６〜８）を調
製し、それぞれのフミン酸吸着量を測定して吸着等温線
を求めた。この結果を第２図に示す。

（以下余白）＊原料炭１００重量部に対するカルシウム化合物の重量
部（金属換算）同図中の活性炭Ｎｏ．Ｌと活性炭Ｎｏ．４は、実施例ｌ
で調製した活性炭であって、前者はカルシウム化合物無
添加、後者は水酸化カルシウムを１．０８重量部添加し
た活性炭である。同図から、水酸化カルシウムの効果を
筆頭にいずれのカルンウム化合物を混入して調製した活
性炭もカルシウム化合物を含まない活性炭に比べて、フ
ミン酸吸着力に優れることがあきらかである。

実施例３（原料〜戊型）椰子穀炭微粉砕（２５０メッンユ通過　７０％）１００
重量部に、粘結用パルプ廃液ｌ２重量部、水８重量部を
加えて回分式捏和機で３０分捏和する。捏和物を皿型造
粒機で水を結合肢としてｌ２〜１６メッシュの球状物に
造粒し、乾燥する。

上記の戊型物を実施例１と同様の方法で、炭化、賦活化
して活性炭Ｎｏ．９を調製した。

また、上記の威型（造粒）工程において、原料炭（椰子
穀炭微粉砕品）１００重量部に対してカルシウム添加量
が金属換算で０，５４重量部になるように水酸化カルシ
ウムを加えたほかは、上記と全く同一の方法で后性炭Ｎ
　ｏ．　１０を調製した。

上記で得られた活性炭Ｎｏ．９．　１０それぞれに対し
て、実施例ｌと同様の方法でフミン酸廖肢吸着等温線を
求めたところ、第３図に示す結果が得られた。同図から
カルシウム化合物を含有して戊形された活性炭（Ｎｏ．
ＬＯ）は、フミン酸吸着力が優れていることがわかる。

以上の実施例で得られた活性炭Ｎｏ．ｌ〜ＩＯについて
、平均細孔径を肢体窒素を用いるＢＥＴ法により測定し
たところ、下記に示す結果を得た。

（以下余白）単ｆ立（人）上記結果から、カルシウムを所定範囲で含有するこの発
明の活性炭（　Ｎｏ．３．４．６−８．１０）は、細孔
径が太き、く調節されており、大きい分子を吸着するの
に適していることが分かる。

また発明者らによれば、この発明の活性炭表面でカルシ
ウムによるフミン質の凝集作用が生ずるという知見が初
めて得られている。これは、フミン質がカルシウムによ
り凝集することは従来から知られているが、カルシウム
を含有することで活性炭の表面特性が何等かの改質を受
けたものと考えられる。

（ホ）発明の効果この発明によれば、従来のものに比べてフミン質等の吸
着に適した細孔構造と表面特性とを有する活性炭を得る
ことができる。ざらにフミン質等に対する吸着力が従来
のものに比べて数ｌ００％に達する活性炭で、浄水の高
度処理用として最適な活性炭を提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカルシウム含量が異なるこの発明の活性炭のフ
ミン酸溶液吸着等温線を比較例と共に示すグラフ図、第
２図はカルシウム化合物が異なるこの発明の活性炭のフ
ミン酸溶液吸着等温線を比較例と共に示すグラフ図、第
３図は原料炭が異なるこの発明の活性炭のフミン酸溶液
吸着等温線を比較例と共に示すグラフ図である。ｌ５

Claims

【特許請求の範囲】

１、炭素質原料１００重量部にカルシウム化合物の少な
くとも１つを０．２〜１．５重量部（カルシウム換算値
）の割合で混合して、炭化・賦活処理してなる浄水の高
度処理用活性炭。