JPH0380105A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は活性炭の製造方性に関する。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、排ガス中の有毒ガスある
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号公報は粘結性か弱いか
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か必要とな
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
ン酸ホルマリン縮合物又はその塩を粘結剤として使用し
ている。この様に、これらの活性炭の製造法においては
何等かの結合剤か使用されている。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５０−１５２９９３号公報には粘結
炭を微粉砕し、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、高強
度、高比表面積の活性炭が製造できない。また、粘結炭
を使用した場合は酸素含有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か異なり均質な不
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。更に高い比表面積の活性炭を得ようと
すれば賦活時間を長くし賦活歩留を減少させなくてはな
らない。

以上の点から、粘結炭を主体として、比表面積の高い良
質活性炭を簡素に、しかも安価な製造方法の確立は重要
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、微粉粉砕した粘結
炭に、微粉砕した揮発分４５Ｊ（ｄ、、ａ。

ｆ、）以上の非粘結炭を１５重量％以上８０重量％未満
添加後、粘結剤を添加することなく、加圧成形し造粒炭
とし、そのまま、または整粒してから、この造粒炭を酸
素含有の酸化性ガスを用いて、　１００℃以上３５０℃
未満て酸化処理した後、炭化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、褐炭あるいは無煙炭が一般に使
用されている。しかし、機械的強度の強く、かつ比表面
積の高い活性炭の製造は困難である。このため機械的強
度の高い活性炭の製造には、高価な粘結剤を使用するか
粘結炭を微粉砕し、造粒した造粒炭が使用されている。

このため活性炭原料コストが高くなる。また、粘結炭を
使用した場合には、炭化過程での造粒炭の軟化溶融現象
を防止する必要がある。

このため造粒炭の不溶融化処理が酸素含有カスによって
行われ、そのＩＡ埋は回転炉などが使用されているが、
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。

そこで、本発明は粘結炭を微粉砕し粘結炭の比表面積を
犬きくすると共に粘結炭の不溶融化処理を軽減するため
、酸素含有量の多い揮発分４５ｋ（ｄ、ａ、ｆ、）の非
粘結炭を使用し、造粒炭の内部からも実質的に造粒炭の
不溶融化処理を行わせ、粘結炭の不溶融化処理を均質に
、しかも短時間に行う事。さらには造粒炭内部に多数の
マクロ気孔を形成させる研究を種々重ねた結果を見出し
たのである。

本発明による粘結炭は、微粉砕された石炭であるが、好
ましくは７４μｍより小さく粉砕された石炭がよい。

粘結炭に配合する揮発分４５！ｋ（ｄ、ａ、ｆ、）以上
の非粘結炭は、粘結炭の粉砕粒度と同等で良いが、粘結
炭よりも小さいほうか好ましい。なお、揮発分４５！Ｉ
ｔ（ｄ、ａ、ｆ、）以上の非粘結炭の配合量が粘結炭よ
り多い場合は、粘結炭の粒度を揮発分４５ｋ（ｄ、ａ、
ｆ、）以上の石炭より小さくする事が好ましい。

揮発分４５！６（ｄ、ａ、ｆ、）以上の非粘結炭を配合
するのは加熱過程における酸性ガスおよび酸性液状物の
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。

なお、揮発分４５Ｊｄ、ａ、ｆ、）未満の非粘結炭は、
炭化時の収縮量が小さく、かつ賦活による細孔が発達し
にくい。

粘結炭への揮発分４５％；（ｄ、ａ、ｆ、）以上の非粘
結炭の添加量を１５重量％以上８０重畳量未満と規定し
たのは、１５重量％未満では炭化物に十分なマクロ気孔
を形成させる事ができない。また上限を８０重量％未満
としたのは、８０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。

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、かつ造粒炭の機械的強度を十
分確保するためには、粘結炭への揮発分４５％（ｄ、ａ
、ｆ、）以上の非粘結炭の添加量は好ましくは２０重量
％以上６０重量％未満が良い。

微粉砕された粘結炭と揮発分４５！ｊ；（ｄ、ａ、ｆ、
）以上の非粘結炭の混合炭は加圧成形し、造粒炭として
から、回転炉あるいは流動床で酸素含有の酸化性ガスを
用いて酸化温度１００℃以上３５０℃未満の温度で酸化
処理する。この場合、酸化温度１００℃以上３５０℃未
満と規定したのは、　１００℃未満では酸化反応が推み
難く、　３５０℃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ためである。好ましく
は造粒炭温度は１６０℃以上、３２０℃未満が良い。

他方、造粒炭を酸素含有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
止するためである。この場合、酸素含有ガスの酸素濃度
は１容積％以上、２２容積％未満の範囲が適している。

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
る事がある。

以上のような条件で、造粒炭を酸化処理する時の反応容
器中の造粒炭温度は、　１００℃以上３５０℃未満に保
持されるよう、酸素含有ガスの酸素濃度、温度、および
反応容器の加熱条件を調整する必要があるか、本発明は
、造粒炭内部からも粘結炭は実質的に不溶融化が進むた
め均質な不溶融造粒炭が生成する。また揮発分４５９６
（ｄ、ａ、ｆ、）以上の非粘結炭は、炭化による残留炭
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。

なお造粒炭は加圧成型した造粒炭をそのまま用いても良
いが、造粒炭が大きい場合は破砕整粒して使用する。

酸化処理された造粒炭は連続あるいはバッチ式の既存の
炭化炉で、７００℃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、微粉砕した粘結炭に揮発分４５
Ｊ　（ｄ、ａ、ｆ、）以上の非粘結炭を添加することに
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。本発明の方法によって製造した炭化物を水蒸気
あるいは００２等の公知の方法で賦活し活性炭とする。

なお、賦活速度をより速めるためには公知のカリウム、
ナトリウム等触媒を添加すれば良い。さらには、揮発分
４５！ｋ（ｄ、ａ、ｆ、）以上の非粘結炭を多量に使用
し、機械的強度が低下する場合には、公知の方法にある
ようにタールあるいはピッチ等を添加すると良い。

［実　施　例］ 次に本発明を実施例に基いて説明する。本発明の方法に
使用した粘結炭および非粘結炭の性状を表１に示す。

なお、表１の揮発分（％：、ｄ、ａ、ｆ、）とはＪＩＳ
Ｍ８８１２−１９７２に従って測定した揮発分を純炭ベ
ースに換算した値である。

表　　１ 平均粒度２０μｍに粉砕した粘結炭と非粘結炭とを表２
に示す配合割合で混合し、加圧成型し塊成炭とした後、
表２に示すように粒度調整した。

表 ２ 粒度調整した造粒炭を内容積２２０ＤｍＪ２の炭化炉に
３００ｇ装入し、酸素濃度８容積％の混合ガスを用いて
２８０℃で６０ｍ１ｎ酸化処理した後６５０℃まで昇温
し３０分保定後取り出し炭化物とした。

生成した炭化物１５０ｇを内容積２２００　ｍｆ！、の
反応管に装入し、　９００℃でもって水蒸気量７ｇ／ｍ
ｉｎで４時間賦活し活性炭とした。生成した活性炭の性
状を表３に示した。

表 なお、マイクロ強度は、内径２５＋＋ｏｎ、長さ３０５
ｍｍのステンレス管に、直径８ｍｍのステンレス鋼球１
０個と０．６　ｍｍ以上の活性炭ｌｏｇを入れ、回転数
２５ｒｐｍで４０分間回転させた後の活性炭の０．３５
ｍｍ以上の歩留であり、活性炭の機械的強度をあられす
指数である。

表３の結果から比表面積は非粘結炭の配合量が増加する
ことにより大きくなり活性炭としては好ましい。しかし
、マイクロ強度は非粘結炭の配合量が増加することによ
り低下する。比較１ の市販活性炭と比較すると比表面積からは非粘結炭の配
合量の下限は１５重量％以上であり、マイクロ強度の面
からは非粘結炭の配合量の上限は８０重量％未満である
。

［本発明の効果］ 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、微粉砕した粘結炭に揮発分４５！ｌ；（ｄ、
ａ、ｆ、）以上の非粘結炭を１０重量％以上９０重量％
未満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。

本発明の方法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、ガソリン、あるいは脱臭剤として使用
できる。

化４名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　微粉粉砕した粘結炭に、微粉砕した揮発分４５％（
   ｄ．ａ．ｆ．）以上の非粘結炭を１５重量％以上８０重
   量％未満添加後、粘結剤を使用することなく加圧成形し
   造粒炭とし、そのまま、または整粒してから、この造粒
   炭を酸素含有の酸化性ガスを用いて、１００℃以上３５
   ０℃未満で酸化処理した後、炭化賦活することを特徴と
   する活性炭の製造方法。