JPH0369575A - カーボン又は活性炭担持セラミックスの製造方法 - 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］ 本発明はカーボン又は活性炭担持セラミックスに係り、
特に多孔質セラミックスに液状炭素質原料を用いてカー
ボン又は活性炭を二次的に担持させるカーボン又は活性
炭担持セラミックスの製造力イ去に関する。

［従来の技術］ 多孔質カーボン又は活性炭は、カーボン又は活性炭自体
が有する生物化学ＩＡ埋作用等の処理作用に加えて、多
孔質であることによる高処理効率から、各種産業分野に
おいて、その右用性に期待がよせられている。

従来、炭素質原料より５孔質セラミックス或いは活性炭
を製造するには、原料としてコーキング過程で溶融しな
い物質、例えは木粉、ヤシ殻、褐炭、無煙炭、熱硬化性
フェノール樹脂が使用されており、瀝青炭、ポリ塩化ビ
ニル、コールタールピッチ、熱可塑性樹脂などのように
炭化する前に溶融軟、化する炭素質原料は使用されてい
ない。即ち、このような炭素質原料では、一定した形状
の炭化物又は活性炭を得るのは殆ど不可能であるため、
実用的ではない。

［発明が解決しようとする課題］ これに対して、従来使用できていなかった液状ないし加
熱溶融型の炭素質原料を用いて、容易にカーボン又は活
性炭担持多孔体を得ることかてきるならば、原料供給面
、製品特性又は形状の）様化等の面で極めて有利である
。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、コー
ルタールピッチ又はフェノール樹脂、特に熱可塑性フェ
ノール樹脂などの、常温で液状又は数百℃の加熱によっ
て波状を呈する炭素質原料にセラミックス多孔体を含浸
させてコーキング処理、或いは更に賦活処理することに
よってセラミックスの多孔質カーホン又は活性炭担持体
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）のカーボン担持セラミックスの製造方法は
、多孔質セラミックスを、コーキング処理によりカーボ
ンを残留せしめる溶液に含浸させ、その後コーキング処
理することを特徴とする 請求項（２）の活性炭担持セラミックスの製造方法は、
請求項（１）のカーボン担持セラミックスを賦活処理す
ることを特徴とする 請求項（３）の活性炭担持セラミックスの製造方法は、
コーキング処理によりカーボンを残留せしめる溶液に多
孔質セラミックスを含浸させ、その後コーキング処理及
び賦活処理することを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明において用いられる多孔質セラミックスの形態と
しては特に制限はなく、例えは、多孔質中実セラミック
ス、多孔質中空セラミックス、多孔質ハニカム状セラミ
ックス等が挙げられる。

これらのうち、セラミックス多孔体の中実粒はシリカ質
、粘土質、アルミナ貿等のセラミックス原料に木粉、コ
ーヒーかず、プラスチック粉なとの気孔形成剤及び有機
質増粘剤を適量配合して均一に混練した後、押し出し造
粒したものを焼成することにより製造することがてきる
。ここて用いる気孔形成剤の粒度は０２〜Ｑ、５ｍｍの
ものか比較的大きい気孔か得られる点て好ましく、その
添加量はセラミックス原料に対して５〜１０ｗｔ％とす
るのが好ましい。即ち、気孔形成剤の添加量か５ｗｔ％
未満ては得られる多孔質中実セラミックスの気孔量か少
なずき、１０ｗｔ％を超えると気孔量は充分に多くなる
反面強度か不足する。

また、セラミックスハニカム多孔体は、上記と同様の原
料に上記と同様の気孔形成剤てあって、粒度０．０５〜
０．２ｍｍ程度のものをセラミックス原料に対して３〜
５ｗｔ％添加してハニカム形状に押し出し成形したもの
を焼成することにより製造することがてきる。この場合
、用いる気孔形成剤が上記中実粒の場合に比べて小さく
、またその添加量か少ないのは、ハニカムのリブ強度を
考慮してのことであるが、気孔形成剤の粒度が０．０５
ｍｍより小さく、また添加量か３ｗｔ％未満では多孔体
としての機能が損なわれ、好ましくない。

更に、セラミックス多孔体の中空球は、特願平１−９６
２１６号に記載の「耐火中空球の製造方７去」によって
製造することができる。この場合、使用するセラミック
ス原料や気孔形成剤は上記と同様のものを用いることが
でき、気孔形成剤の添加量はセラミックス原料に対して
３〜５ｗｔ％とするのか好ましい。

本発明においては、多孔質セラミックスとして特に多孔
質中空セラミックス又は多孔質ハニカム状セラミックス
を用いるのか好適である。そして、その見掛気孔率は２
５〜４５％、嵩比重は１４〜２．０ｇ／ｃｍ’の範囲の
ものか好ましい。

本発明では、このような多孔質セラミックスを基材とし
て用い、また、コーキング処理によりカーボンを残留せ
しめる溶７夜を炭素質原料として用い、この炭素質原料
に基材を含浸させることにより、二次的にカーボンを残
留せしめて複合体をなすが、ここで炭素質原料として用
いられるコーキング処理によりカーホンを残留せしめる
溶液としては、コールタールピッチ、フェノール樹脂等
が挙げられる。これらの溶液を用いて多孔質セラミック
スを含浸させる方法としては、具体的には次のような方
法が挙げられる。

■　多孔質セラミックス基材を、残留炭素３０〜５５ｗ
ｔ％、軟化点４０〜９０℃のタールピッチを１５０〜２
００℃に加熱溶融した中にドブ漬は含浸或いは真空含浸
する。

■　多孔質セラミックス基材を、残留炭素２５〜４５ｗ
ｔ％の熱硬化性又は熱可塑性フェノール樹脂、好ましく
は熱可塑性樹脂に常温にてドブ漬り含浸或いは真空含浸
する。

■の方法において、タールピッチとして残留炭素３０ｗ
ｔ％未溝のものを使用した場合、含浸は容易であるが、
カーボン残留量が少ないのて、含浸とコーキング処理を
数回繰り返すことが必要となり、製造能率上好ましくな
い。一方、残留炭素５５ｗｔ％を超えるものを使用する
場合には、２００ｔ：程度の加熱では含浸に適する十分
に粘度の低いものが得られず、高粘性な溶融液となるた
め好ましくない。

また、■の方法において、用いるフェノール樹脂として
は、含浸が可能て残留炭素分の多いものとして、残留炭
素分２５〜４５ｗｔ％のものが好ましい。

なお、本発明においては、炭素質原料として上記したタ
ールピッチ、フェノール樹脂の他に、常温で液状又は数
百℃、好ましくは２００℃程度までの加熱によって７夜
状となり得るものて、コーキング処理によりカーホンが
残留するものであれば、いずれも使用することができる
。

請求項（１）の方法においては、このようにして、炭素
質原料であるコーキング処理によりカーボンを残留せし
めるｍ７夜に、基材の多孔質セラミックスを含浸させた
後、例えば無酸化炉にて５００〜１０００℃て加熱焼成
することによりコーキング処理する。

請求項（２）の方法においては、上記コーキング処理に
より得られたカーボン担持セラミックスを更に常法に従
って賦活処理する。

請求項（３）の方法においては、炭素質原料に基材を含
浸させた後、例えはＣＯ２ガス雰囲気又は水蒸気雰囲気
にて８００〜１０００℃で加熱焼成することによりコー
キング処理及び賦活処理する。

なお、上記コーキング及び／又は賦活処理に際しては、
必要に応じて予め３００〜６００℃の温度てベーキング
処理を行なって揮発分を除去しておくことが好ましい。

このようにして得られるカーボン担持セラミックス又は
活性炭担持セラミックスは、通常の場合、カーボン又は
活性炭担持量１５〜３５ｗｔ％、見掛気孔率２５〜３５
％、嵩比重１．５〜１．９ｇ／ｃｍ’の高特性カーボン
又は活性炭担持セラミックスである。

［作用コ 請求項（１）〜（３）の方法によれば、従来使用し得な
かった、常温にて液状又は加熱により溶融して液状とな
る炭素質原料を用いて、カーボン又は活性炭を担持した
多孔質体が製造される。

本発明の方法により製造されたカーボン又は活性炭担持
セラミックスを微生物担体として使用した場合、その多
孔質により微生物との親和性が高められ、微生物か剥離
し難く、また、増殖効果が高く、微生物保持に優れた担
体となる。また、０３分解剤として使用した場合には、
カーボンや活性炭が酸化消失しても、基材の多孔質セラ
ミックスは崩壊することかないため、圧力損失の上昇等
をまねくことがなく、取り扱い性に優れた０３分解剤と
して極めて有効である。

本発明の方法により得られるカーホン又は活性炭担持セ
ラミックスは、その他、水の浄水器に充填することによ
り悪臭成分の吸着分離剤として、或いは香料に含浸させ
て使用する芳香剤担持体等として、その大きな比表面積
から極めて効率の高い高機能材料を提供する。

［実施例］ 以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する
か、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。

実施例１ シャモット微粉９０　ｗ　ｔ％及び粘土１０ｗｔ％に、
木粉（粒度０．２〜０．５ｍｍ）７ｗｔ％（外掛）、小
麦粉５ｗｔ％（外掛）、水分３５ｗｔ％（外掛）をニー
ダ−にて混練後、押し出し、造粒機にて５ｍｍφ×３〜
７ｍｍの円柱状成形体を作り、乾燥後、１２００℃で３
時間焼成した。得られた円柱状シャモット貿中実多孔体
基材をタールピッチ（残留炭素４５ｗｔ％）を２００℃
に加熱溶融した中にドブ漬けして含浸させた。

含浸後３００℃でベーキングを行なって揮発分を除去し
、無酸化炉にて１ｏｏｏ℃で４時間コーキング処理した
。

得られたカーボン担持セラミックス多孔体は、カーボッ
１２２．０ｗｔ％、見掛気孔率３０％、嵩比重１．６ｇ
／ｃｒｎ’であった。

このカーボン担持セラミックス中実多孔体を汚水の生物
化学処理用担体として実使用テストした結果、カーボン
担持する前の同質中実多孔体に比較して付着した微生物
の重量は８５％も多く、カーボン担持により処理効率が
大幅に向上したことが確認された。

実施例２ 発泡ビーズ（３ｍｍφ）にＰＶＡ　（ポリビニルアルコ
ール）バインダーを添加混練した後、シャモット微粉９
０ｗｔ％及び粘土１０ｗｔ％に、木粉（粒度０．２〜０
．５ｍｍ）４ｗｔ％（外掛）を混合した微粉を添加して
一様にまぶし付け、乾燥後、１２００℃で３時間焼成し
てシャモット貿多孔質中空球を得た。得られた中空球は
、直径略４ｍｍ、充填嵩比重０．３ｇ／ｃｍ’であった
。

この中空球をタールピッチ（残留炭素３０ｗｔ％）を１
５０℃に加熱溶融した中に、真空含浸した。含浸後３０
０℃でベーキングを行なって揮発分を除去し、更に９０
０℃で４時間、ＣＯ２ガス雰囲気で賦活処理した。

得られた活性炭担持セラミックス中空球は、３２．７ｗ
ｔ％の活性炭を中空球内部及び殻の部分に含み、充填嵩
比重０．３６ｇ／ｃｒｎ’、比表面積１６５ｒｎ’／ｇ
であった。

この活性炭担持セラミックス中空球を０３分解剤として
プラスチック強化用電子線照射装置に使用 　２ 用して、従来の粉末活性炭−粘土混合０３分解用成形ペ
レット（活性炭５０ｗｔ％、粘土５゜ｗｔ％）の使用結
果と比較した結果、従来品では０３分解率は７５％で比
較的良好であるものの、同時に発生するＮＯｘと空気中
の湿気より生ずるＨＮＯ３によって、ベレットの崩壊か
起こるのに対し、本実施例の活性炭担持セラミックス中
空球では０３分解率８１％と非常に高く、しかも、ＨＮ
Ｏｓによる崩壊は見られないことが判明した。

実施例３ 粘土質ハニカム押し出し用練土に木粉（粒度０．２〜０
．０５ｍｍ）を外掛で４ｗｔ％添加混練して６０×１０
０穴、リブ厚さ１．５ｍｍ、長さ５０ｍｍのハニカムを
オーガーて押し出し成形し、焼成した。得られた成形体
は見掛気孔率３７％、嵩比重１　、６５　ｇ／　ｃｍ’
、開口率６１％であった。

得られた多孔質ハニカムを、タールピッチ（残留炭素３
０ｗｔ％）を１５０ｔに加熱溶融した中にドブ漬けして
含浸させた。含浸後８００℃で４時間コーキングＩＡ理
した。

得られたカーボン担持セラミックスハニカムは、カーボ
ン担持ｉ１６．２ｗｔ％、見掛気孔率３１％、嵩比重１
．７４　ｇ／　ｃ　ｍ’、開口率６１％であった。

このカーボン担持セラミックスハニカムを汚水の生物化
学処理用担体として実使用テストした結果、カーボン担
持する前の同質、同形状のハニカムに比較して、微生物
の付着量は重量比にして７５％増となり、ＩＡ埋効果が
著しく高く、しかも、洗浄テストにおいても生物膜が剥
離し難いことが判明した。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、請求項（１）〜（３）の方法によれ
ば、多孔質セラミックスにカーボン又は活性炭を担持し
てなる高機能材料を容易かつ効率的に製造することがで
きる。

本発明の方法により製造されたカーボン又は活性炭担持
セラミックスは、微生物担体、０３分解剤、 各種成分の吸着分離剤等として工業的に極めて有用であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コーキング処理によりカーボンを残留せしめる溶
   液に多孔質セラミックスを含浸させ、その後コーキング
   処理することを特徴とするカーボン担持セラミックスの
   製造方法。
2. （２）請求項（１）の方法で製造されたカーボン担持セ
   ラミックスを賦活処理することを特徴とする活性炭担持
   セラミックスの製造方法。
3. （３）コーキング処理によりカーボンを残留せしめる溶
   液に多孔質セラミックスを含浸させ、その後コーキング
   処理及び賦活処理することを特徴とする活性炭担持セラ
   ミックスの製造方法。