JPH0421511A - 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買の除去
、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、以下に記述するように、従来から種々の方法
が提案されている。

■　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が必要となる
。

■　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
。

■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。しかし、この方法
では、造粒炭を酸素含有ガスで酸化する場合に処理時間
が長くなる欠点がある。

■　特開昭５７−１００９１０号公報には石炭から活性
度の高い半成コークスを製造してから石炭および粘結剤
と混合し、ロガ指数を２０〜３０％の範囲に調整した後
、炭化賦活する方法が開示されている。この方法は活性
度の高い半成コークスを用いるため、半成コークスを製
造する繁雑さがあると共に、粘結剤が必要である。

■　特開昭５７−１２３８０９号、特開昭５７−１２３
８１０号および特開昭５７−１２９８１３号公報には、
石炭の配合調整によって特性値を調整し、粘結剤を添加
混合し、成形した後、炭化・賦活する脱硫用炭素材の製
造方法が開示されている。末法においても粘結剤が必要
である。

■　特開平１−１２６２１４号公報には、非粘結炭に粘
結性の低い微粘結炭および弱粘結炭を４０重量％以下混
合し、１０μｍ以下に粉砕した後、バインダーを使用し
造粒し、炭化および賦活することが開示されている。し
かし、末法による活性炭の機械的強度は、粘結性の低い
微粘結炭および弱粘結炭の４０％以下の配合と１０μｍ
以下に粉砕することによって発現させようとしている。

このため、微粉砕とバインダーの添加が必要である。さ
らには、粘結性の低い微粘結炭および弱粘結炭を使用し
、その配合量が４０重量％以下であるため機械的強度が
、粘結性の高い粘結炭のみからの活性炭に比較して高く
できない欠点がある。

以上の様に、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非粘結炭を原料としバインダーを
用いて造粒炭とし炭化賦活する方法。■粘結炭を用い酸
素含有ガスにより不溶融化した後、炭化賦活し活性炭を
製造する方法あるいは■非粘結炭に粘結性の低い微粘結
炭、弱粘結炭および粘結剤を配合し、造粒炭としてから
炭化賦活するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 非粘結炭とバインダー（粘結剤）を原料として製造する
方法は、バインダーの使用により活性炭の最も重要な比
表面積を小さくする事および非粘結炭とバインダーの収
縮率の差が大きいことおよび相溶性が低いため炭化時に
粒子間の結合が不十分になり機械的強度が低くなる欠点
がある。

他方、バインダーを使用せず微粉砕した粘結炭を加圧成
形し造粒炭としてから酸素含有ガスにより不溶融化した
後、炭化賦活する方法では、酸素含有ガスによって不溶
融化するため造粒炭の外部と内部で酸化の進行状態が異
なり均質な不溶融造粒炭の製造が困難で、もし造粒炭内
部まで十分に不溶融化した不溶融造粒炭を製造しようと
すれば、酸化処理時間を長くする必要があり経済的でな
いばかりか、造粒炭表面の不溶融化が進み過ぎ造粒炭を
構成する石炭粒子相互の結合が弱くなり機械的強度か低
下してくる欠点がある。

本発明は、従来技術の欠点である機械的強度不足、バイ
ンダー使用による比表面積の低下および粘結炭を原料と
した場合の造粒炭の不溶融化に要する長時間酸化を解決
し機械的強度が強く比表面積の大きい活性炭を製造しよ
うとするものである。

［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、微粉砕したロガ
指数８０以上の強粘結炭に、微粉砕した揮発分４５％（
ｄ、）以上の非粘結炭を１０重量％以上５０重量％未満
配合し、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。

本発明はロガ指数８０以上の強粘結炭を微粉化し、粘結
炭の比表面積を大きくすると共に強粘結炭の酸素含有の
酸化性ガスによる不溶融化処理を軽減するため、酸素含
有量の多い揮発分４５％（ｄ、）以上の非粘結炭を使用
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見出したのである。

本発明による強粘結炭は、ロガ指数８０以上の微粉砕さ
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。強粘結炭に配合する揮発分４５％（
ｄ、）以上の非粘結炭は、強粘結炭の粉砕粒度と同等で
良いが、強粘結炭よりも小さいほうが好ましい。

この場合、ロガ指数８０以上の強粘結炭と規定したのは
、ロガ指数８０未満の粘結炭では、造粒炭の不溶融化処
理および炭化時に造粒炭が破損し炭化歩留まりが低下す
ると共に活性炭の機械的強度が低下するためである。な
お、好ましくはロガ指数８０以上の粘結炭は、揮発分が
２２％（ｄ、）以上３８％（ｄ、）未満の石炭が最適で
ある。なぜなら揮発分がこの範囲である石炭からの炭化
物は賦活によって２０人より大きな細孔の生成が容易で
あるためである。

さらに、揮発分４５％（ｄ、）以上の非粘結炭を配合す
るのは加熱過程における酸化性ガスおよび酸性液状物の
発生と非粘結炭自身が軟化溶融しないため強粘結炭粒子
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。この場合、揮発分４５％（ｄ、）未
満の非粘結炭では、酸素含有量が２０％（ｄ、）未満と
なるため加熱過程における酸化性ガスおよび酸性液状物
の発生が減少し強粘結炭の粘着性を低下させる作用が弱
くなると共に細孔が発達しにくくなる。

強粘結炭への揮発分４５％（ｄ、）以上の非粘結炭の添
加量を１０重量％以上５０重量％未満と規定したのは、
１０重量％未満では炭化物に充分なマクロ気孔を形成さ
せる事が出来ない。

また上限を５０重量％未満としたのは、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まり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、強粘結炭への揮発分４５％（ｄ、
）以上の非粘結炭の添加量は好ましくは２０重量％以上
４０重量％未満が良い。

微粉砕された強粘結炭と揮発分４５％（ｄ、）以上の非
粘結炭の混合炭は粘結剤を使用することなく加圧成形し
、造粒炭とする。混合炭から造粒炭を製造する場合、粘
結剤を使用しないのは、粘結剤および粘結剤と粘結炭と
の相溶応反応によった生成した炭化物は、賦活により細
孔の発達しにくいカーボンとなるためである。

粘結剤を使用することなく加圧成形した造粒炭は、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
処理する。この酸化処理は、１００℃以上３７０℃未満
の温度で行うことが最適である。酸化温度を１００℃以
上３７０℃未満の範囲としたのは、１００℃未満では酸
化反応が進み難く、３７０℃以上では酸化反応か急激に
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。

なお、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％未満の範囲が通している。

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
酸化反応が急激に進み、高温となり温度制御が困難にな
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が、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４５％（ｄ
、）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、吸着に通した細孔を形成
する。

本発明による造粒炭は、加圧成形した造粒炭をそのまま
用いても良いが、造粒炭が大台い場合は、活性炭の使用
目的に合フた粒度に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、
６００〜７００℃程度まで炭化し、その後通常の手段の
水蒸気、炭酸ガス、水蒸気と炭酸ガスの混合ガスあるい
は炭酸ガスで賦活した後水蒸気で賦活する２段賦活等に
よって賦活し、活性炭を製造する。

本発明は以上のように、微粉砕したロガ指数８０％以上
の強粘結炭に揮発分４５％（ｄ、）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。

［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、）はＪＩＳ　Ｍ８８１２−
１９７２に従って測定した値で、ロガ指数はＪＩＳＭ８
８０１−１！１７９に従って測定した値である。

表　　１ 平均粒度２４および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、加圧成形し塊成炭
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２２００　ｍｊ！の炭化炉
に４００ｇ装入し、酸素濃度８容積％の混合ガスを用い
て２８０℃で６０　＋ｎｉｎ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２００ｇを内容積２２００ｍｕの反応管に装入し
、９００℃でもって水蒸気量７ｇ／ｍｉｎて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
。

なお、表３のマイクロ強度は、内径２５ｍｍ、長さ３０
５＋ｎｍのステンレス管に、直径８ｍｍのステンレス鋼
球１０個と０．６ｍｍ以上の活性炭１０ｇを入れ、回転
数２５　ｒｐｍで４０分間回転させた後の活性炭の０．
３５ｍ＋ｎ以上の歩留まりであり、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１０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は上限は５０
重量％未満である。

表 ［発明の効果コ 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％（ｄ、）以
上の非粘結炭を１０重量％以上５０重量％未満添加する
ことによって、粘結剤を使用せず簡素に活性炭用炭化物
を製造することができ、木炭化物を賦活することによフ
て。

機械的強度の高い活性炭を製造することかてきる。

本発明で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。

他４名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　微粉砕したロガ指数８０以上の強粘結炭に、微粉砕
   した揮発分４５％（ｄ．）以上の非粘結炭を１０重量％
   以上５０重量％未満配合し、粘結剤を使用することなく
   、加圧成形した造粒炭とし、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。