JPH0421512A - 成形活性炭の製造方法 - 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、気相および液相において優れた吸着性能を発
揮する成形活性炭の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

現在、吸着剤として各種用途に汎用されている活性炭に
は、粉末、粒状、繊維状等の形態がある。

このうち粉末活性炭は最も優れた吸着性能を示すものの
、本質的に汚染性の強い微細なカーボン粒子で構成され
ているため、ハンドリング過程で容易に飛散して環境汚
染を招く難点がある。この点炭素繊維を活性化して得ら
れる繊維状の活性炭は、汚染性が少ないうえに可撓性が
あるためハンドリングに至便であるが、吸着容量が小さ
いという性能上の欠点がある。

したがって、吸着能に優れている粉末活性炭をその性能
を保持したままブロック状等に成形することができれば
機能的に用途範囲が著しく拡大す要素がある。

この種の成形活性炭については、例えばレーヨン、パル
プ、ヤシ殻炭等を抄造して何層かに抄き合わせた成形体
（特開昭６２−７２５０９号公報９、あるいは活性炭粉
末をフェノール樹脂、フラン樹脂、ユリア樹脂、シリコ
ン樹脂、メチルセルロース、リグニン主原料樹脂、ポリ
ビニルアルコール、下節粘土、活性白土、石油系または
石炭系ピッチのようなバインダー成分を用いて成形する
方法（特開昭５０−１４５９５号公報、同５１−３９５
９４号公報、同５３−１２５２９２号公報、同５５−１
６７１１８号公報、同５７９５８１６号公報、同５’Ｊ
−２１３６１０号公報）などが提案されている。しかし
、前者では成形体中に占める活性炭量が制限されるため
に十分な吸着性能を確保することが困難となり、また後
者の方法ではバインダーの使用が概して気孔閉塞の因と
なり易く、そのうえバインダー自体が比較的高価である
関係でコスト面から用途が制約される問題点がある。

このほか、特開昭５３−１２５２９２号公報にはフェノ
ール樹脂等に活性炭と発泡剤を混入して作製した多孔質
の成形体が開示されているが、この場合にも相対的に活
性炭の量比が減少するため高度の吸着性能を期待するこ
とが困難となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記した従来技術とは異なる成分組成ならび
に工程によって粉末活性炭と同等の高吸着性能を示すブ
ロンク状等の成形活性炭を得る方法を確立したものであ
る。

したがって、本発明の目的は気相および液相において優
れた吸着性能を発揮し、汚染性が少なくハンドリング性
の良好な成形活性炭の製造方法を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明による成形活性炭の
製造方法は、粒度５０μｍ以下の活性炭粉末または／お
よび窒素吸着比表面積１２００ｍ！／ｇ以上のカーボン
ブラック、フィブリル化性のフッ素樹脂、発泡スチロー
ルからなる原料成分を、グリセリンを混練助剤として前
記フッ素樹脂がフィブリル化するまで混練し、混練物を
所定形状に成形したのちグリセリン成分を溶出除去し、
次いで不活性雰囲気に保持された温度３００℃近傍の炉
により加熱処理することを構成上の特徴とする。

本発明の主原料には、例えば椰子殻、おが屑、パルプ、
石炭、カーボンブラックなどの原料炭を賦活化した粉末
状の活性炭が用いられる。これら活性炭粉末は粒径５０
μｍ以下の微粉状態で適用する必要があり、５０μｍを
越す粒径になるとフ・ノ素樹脂の円滑なフィブリル化が
円滑に進行しなくなる。

このほかに、窒素吸着比表面積１２０（１ｍ”７ｇ以上
の性状を有する超微粒グレードのカーボンブラックも主
原料として用いることができ、該カーボンブラックは前
記の活性炭粉末と適宜な割合で混合使用することもでき
る。

フィブリル化性のフッ素樹脂とは、混練処理によって繊
維状に転化するフッ素樹脂を指し、このような性質をも
つフッ素樹脂の種類としてはポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリトリフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデンな
どが挙げられる。このうち、本発明の目的にはポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が最も存効に通用され
、好ましくは前記した主原料に対し１〜５重量％の範囲
で配合される。この配合量が１Ｍ量％未満では繊維化に
よる絡合形成が不十分となって成形体は脆弱となり、ま
た５重量％を土建ると活性炭量が少なくなって吸着容量
を低下するうえ、撥水性が高まって濡れを悪化させる虞
れが生しる。

発泡スチロールとしては、ＩＩ！当たり３００〜６００
万個の独立気泡構造からなり、体積の９７〜９８％が気
孔である組織の球状微粒径のものが好適に使用される。

成形体組織の比表面積を高めるためには、粒径０．７〜
１．０５ｍ−の球状発泡スチロールを主原料に対し３０
〜５０重量％の範囲で配合する条件を設定することが望
ましい。

上記３成分系の原料は、混練助剤と共に混練する。混練
助剤には後工程での溶出除去が容易なグリセリンを用い
、好ましくは主原料１００重量部当たり３０〜８０重量
部の割合で配合する。混練処理にはプラストミルのよう
な高い剪断応力が付加されるブレンド装置を適用し、フ
ィブリル化性のフン素樹脂成分が繊維状態に転化するま
で混練する。

混練物は、モールド成形、押出し成形など常用の成形手
段により所定の形状に成形する。引き続き、成形体を温
水中に浸漬して混練助剤であるグリセリン成分を組織内
から溶出除去する。

次いで成形体を乾燥したのち、窒素ガスあるいはアルゴ
ンガス等の不活性雰囲気に保持された温度３００″Ｃ近
辺の炉に移して加熱処理する。この加熱処理により、成
形体中の発泡スチロール成分は揮散し、同時にフィブリ
ル化したフッ素樹脂が硬化する。

このようにして得られる成形活性炭は、実質的に炭素成
分とフィブリル化フッ素樹脂とから構成された一体成形
構造を呈しており、その骨格は５ｇ／ｃｃ未溝の均質多
孔組織を備えている。

〔作　用〕

本発明の製造プロセスによれば、３成分系の原料を混練
する過程でフィブリル化性のフッ素樹脂が直径３〜２０
μ鋼、長さ１００〜２００μ麟程度の微細繊維に転化し
、この繊維が次の成形段階において絡合網目ｍｌを形成
して内部に主原料および発泡スチロール成分を捕捉した
状態で一体に成形化される。ついで、おこなわれる溶出
および加熱処理を通して成形体組織からグリセリン成分
、発泡スチロール成分が完全に除去され、その後に均一
に分布する微細な気孔が形成される。

このような作用を介して、主原料成分が有する本来的な
高吸着性能と前記発泡スチロール揮散に伴う微細気孔と
が混在する特有の多孔成形組織が形成される。したがっ
て、常に取扱いに至便な非汚染性で、あらゆる条件で優
れた吸脱着性能を示す成形活性炭の製造が可能となる。

また、本発明の成形活性炭は最終的に炭素成分とフッ素
樹脂から構成されているから、耐高温性および耐薬品性
の面でも優れている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。

実施例、比較例 （１）成形活性炭の製造 粒径４０μｍ以下の活性炭粉末〔関東化学■製、特級活
性炭〕９５ｇ、フィブリル化性のポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）粉末〔三片デュポンフロロケミカル
■製、６Ｃ−Ｊ）　５ｇ、粒径０．７〜１．０５ｍｍの
球状発泡スチロール（三菱油化■製“スチロボール°”
　）　３０ｇを配合し、これに混練助剤としてグリセリ
ン５０ｇを添加して軽く攪拌混合したのち、プラストミ
ル型混練機に投入して回転数５．Ｏｒｐｍ、混練時間１
５分の条件で混線処理を施した。

混線物を金型に充填し、５０°Ｃの温度と３０ｋｇ／ｃ
ｍ”の圧力を適用してモールド成形をおこない、高さ３
００ｍｍ　、長さ５００ｍｍ　、幅３００ｍ１１のブロ
ンク状成形体を形成した。

ついで、成形体を６０°Ｃの温水に浸漬して成形組織か
らグリセリン成分を溶出し、水洗した。引続き成形体を
乾燥したのち、窒素ガス雰囲気に保持された３００°Ｃ
の電気炉に移して加熱処理を施し、発泡スチロール成分
を揮散させるとともにフィブリル化したポリテトラフル
オロエチレン樹脂を硬化させて成形活性炭を得た。

（２）特性評価 得られた成形活性炭は、容易に破壊粉化することのない
強固な成形組織を備えており、ハンドリングに際しての
汚染性は問題とならないことが認められた。

また、本成形活性炭の各種特性は表１に示すとおり優れ
たものであった。

なお、比較例として示した成形活性炭は同一の活性炭粉
末をフェノール樹脂バイングーで成形した従来技術によ
る製品である。

表 （３）吸着性能 実施例の成形活性炭から直径２０ｍｍ、高さ３０ｍｍの
円柱を切り出し、これをビレット型カラムの底部にセッ
トした。この状態で、脱気槽、冷却槽および恒温槽（２
５“Ｃ）を順次通過させたメチレンブルー水溶液（Ｃｏ
、０．２ｐｐｍ）を線流速９　＋＊／ｈｒで通水させた
。

この通水実験により得られた破過曲線を図に示した。図
示の破過曲線は、主原料に用いた活性炭粉末を同等の高
吸着性能を示すものであった。

〔発明の効果］ 以上のとおり、本発明に従えば粉末活性炭に劣らない優
れた吸着性能を備え、気相、液相、高低温下の条件下で
使用が可能であり、取扱いに至便な非汚染性の成形活性
炭を製造することができる。

したがって、上下水をはじめとする各種液体の浄化精製
、排ガスに含有されるＳＯ，、Ｎｏ、ほかの有毒成分を
対象とする吸着処理等に有用である。

【図面の簡単な説明】

図は実施例による本発明の成形活性炭を用いたメチレン
ブルー水溶液の破過曲線である。 出願人　　東海カーボン株式会社 代理人　弁理士　高　畑　正　也

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒径５０μｍ以下の活性炭粉末または／および窒素
   吸着比表面積１２００ｍ＾２／ｇ以上のカーボンブラッ
   ク、フィブリル化性のフッ素樹脂、発泡スチロールから
   なる原料成分を、グリセリンを混練助剤として前記フッ
   素樹脂がフィブリル化するまで混練し、混練物を所定形
   状に成形したのちグリセリン成分を溶出除去し、次いで
   不活性雰囲気に保持された温度３００℃近傍の炉により
   加熱処理することを特徴とする成形活性炭の製造方法。 ２、粒径５０μｍ以下の活性炭粉末または／および窒素
   吸着比表面積１２００ｍ＾２／ｇ以上のカーボンブラッ
   クに対し、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）１
   〜５重量％、粒径０．７〜１．０５ｍｍの球状発泡スチ
   ロール３０〜５０重量％の範囲で配合する請求項１記載
   の成形活性炭の製造方法。