JPH05155673A - 多孔質炭素材とその製造方法 - Google Patents

多孔質炭素材とその製造方法

Info

Publication number
JPH05155673A
JPH05155673A JP3320430A JP32043091A JPH05155673A JP H05155673 A JPH05155673 A JP H05155673A JP 3320430 A JP3320430 A JP 3320430A JP 32043091 A JP32043091 A JP 32043091A JP H05155673 A JPH05155673 A JP H05155673A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pitch
carbon material
softening point
fibers
porous carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3320430A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumihiro Miyoshi
史洋 三好
Yukihiro Osugi
幸広 大杉
Seiji Hanatani
誠二 花谷
Minoru Yoshida
稔 吉田
Masayuki Sumi
誠之 角
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP3320430A priority Critical patent/JPH05155673A/ja
Publication of JPH05155673A publication Critical patent/JPH05155673A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空隙率を任意に調整し、均質な細孔を有する
高機能性多孔質炭素材及び吸着用炭素材ならびにその製
造方法の提案。 【構成】 タールピッチを原料とした軟化点 150℃以上
の光学的等方性ピッチに、それより炭化収率の小さい繊
維を添加し、ピッチの軟化点以上の温度で溶融し、得ら
れたピッチ塊を所望の形に成形した後、不融化処理を行
い、さらに炭素化処理又は賦活化処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生物的処理剤の担体、
触媒の担体、吸着材等の分野に用いることのできる多孔
質炭素材ならびに吸着用炭素材およびこれらの製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、多孔質炭素材としては、炭素原料
が粒状のものから構成されるもの、炭素繊維シートから
構成されるもの、活性炭素繊維シートから構成されるも
のが用いられている。特開昭61-12918号公報には、炭素
繊維製造用有機繊維とパルプを抄紙して得られたシート
に有機高分子物質の溶液を含浸し、乾燥、加熱炭化させ
ることにより多孔質炭素板を製造する方法が、また特開
昭54-64105号公報には、活性炭素繊維及び他の繊維材料
を水中に分散して抄紙する吸着性シートを製造する方法
が開示されている。更に、塊状の活性炭素繊維集合体は
特開平2-38374号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の多孔質炭素材は、炭素原料の構成粒子により多孔
質炭素製品の空隙率が規定されるため、任意の空隙率の
製品を製造することは困難であった。また、これを吸着
材として使用するには、炭素原料を賦活化処理するわけ
であるが、任意の空隙率の均質な細孔を有する多孔質吸
着炭素材を製造することはできなかった。
【0004】また、塊状の活性炭素繊維集合体を使用す
る場合、充填容器に装入しやすいなど取扱いが容易とな
るが、空隙率の比較的大きいものしか製造できないとい
う問題があった。そこで、本発明は、従来の多孔質炭素
材の欠点を解消し、空隙率を任意に調製し、均質な細孔
を有する高機能性多孔質炭素材及び吸着用炭素材ならび
にその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、光学的等方性ピッチに
該ピッチより炭化収率の小さい繊維を添加した後にピッ
チの軟化点以上の温度で溶融し、得られたピッチ塊を破
砕、もしくは造粒、もしくは板状に成形した後に酸化性
雰囲気で不融化し、炭素化処理することにより、多孔質
炭素材の空隙率を任意に調製できることを、さらに多孔
質炭素材を賦活化処理することにより、均質な多孔質吸
着材を製造できることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
【0006】本発明は平均直径が50μm以下で、かつ平
均長さが 100μm以上の繊維状空孔をもつ多孔質炭素材
又は多孔質吸着用炭素材であり、またタールピッチを原
料として軟化点 150℃以上の光学的等方性ピッチを調製
し、このピッチに該ピッチより炭化収率の小さい望まし
くは平均直径が50μm以下で、かつ平均長さが 100μm
以上の繊維を添加した後にピッチの軟化点以上の温度で
溶融し、得られたピッチ塊を破砕、もしくは造粒、もし
くは板状に成形した後に酸化性雰囲気で不融化した後、
炭素化処理又は賦活化処理した多孔質炭素材又は多孔質
吸着用炭素材の製造方法である。
【0007】
【作 用】本発明によれば、繊維の炭化収率がマトリク
スのピッチの炭化収率より小さいため、炭化処理する
と、繊維が収縮、炭化する時に、図1に示したような繊
維状の空孔が形成される。繊維の添加割合等を調製する
ことにより、空隙率を任意に調製することが可能とな
り、この形成された繊維状の空孔が多孔質炭素材として
好ましい性質を附与する。
【0008】また、この多孔質炭素材を賦活化すること
により、好ましい吸着特性を附与することができる。以
下、本発明の多孔質炭素材、もしくは多孔質吸着用炭素
材の製造方法を詳細に説明する。本発明に用いる原料と
して、合成樹脂なども考えられるが、安価であり、炭化
収率、もしくは賦活化収率が高いため、ピッチを原料と
するのが好ましい。ここで用いられるピッチは、不融
化、炭化、もしくは賦活化に適したように重質化された
軟化点が 150℃以上の高軟化点のものが好ましい。さら
に好ましくは、軟化点が 200℃以上のものである。軟化
点が 150℃未満のピッチを用いると不融化処理に多大な
時間を要し、実用的でない。このようなピッチの製造方
法としては、コールタールピッチに精製、溶剤抽出、蒸
留、熱処理等を施して高軟化点の光学的等方性のピッチ
を調整する。
【0009】つぎに、高軟化点のピッチに該ピッチより
炭化収率の小さい繊維を添加した後にピッチの軟化点以
上の温度で溶融する。繊維としては、セルロース繊維、
ポリアクリロニトリル繊維、フェノール繊維などが考え
られるが、炭化収率が低く、ピッチの溶融時に形態保持
性の良いセルロース繊維が好ましい。用いる繊維の平均
繊維径としては直径1μm以上50μm以下が好ましい。
繊維径が小さいと、多孔質炭素材としての細孔としての
効果が小さくなり、また、賦活化処理が困難になる。繊
維径が大きいと、繊維により形成される孔径が大きくな
り、粒内の表面積が小さくなり、吸着材としての効果が
小さくなる。用いる繊維の平均繊維長としては 100μm
以上が好ましい。繊維長が小の場合、空隙内拡散の面か
ら好ましくない。
【0010】繊維の添加割合は、高軟化点のピッチ 100
重量部に対して繊維1重量部以上、50重量部以下が好ま
しい。繊維1重量部以下添加すると、形成される繊維状
空孔が少なく、多孔質炭素材としての効果が小さくな
る。また、繊維50重量部以上添加すると、形成される空
隙が繊維状ではなくなり、多孔質炭素材としての効果が
小さくなる。
【0011】得られた繊維を含むピッチ塊を破砕、もし
くは造粒、もしくは板状に成形した後に酸化性雰囲気で
不融化処理する。不融化処理は、得られたピッチ繊維を
高温で炭化、もしくは賦活化処理する際にも形状が保持
できるように、酸化性雰囲気下で、 150〜 350℃程度の
温度で加熱処理することにより実施される。該温度が15
0 ℃より低いと不融化反応が進行せず、また 350℃より
高いと燃焼反応が進行してしまい好ましくない。酸化性
の雰囲気には、酸化性ガス、例えば、空気、酸素、二酸
化窒素などやこれらの混合ガス雰囲気が含まれる。ま
た、薬品による不融化処理を行ってもよい。
【0012】破砕、もしくは造粒する場合は、粒径は5
mm以下が好ましい。板状に成形する場合には、板厚みは
5mm以下が好ましい。粒径が5mm超、もしくは板厚みが
5mm超の場合は、不融化が内部まで行われず、さらには
賦活化が内部まで均一に行われず、製品の吸着性能が劣
ってしまう。炭素化処理は窒素、アルゴン等の不活性雰
囲気下、 700℃以上3000℃以下で熱処理することが望ま
しい。 700℃未満では得られる成形体に所望の強度が得
られず、3000℃超では装置的な問題等により工業的に容
易ではないからである。
【0013】成形体の賦活化処理としては、該成形体を
水蒸気、二酸化炭素、酸素またはこれらを一種類以上含
む混合ガスにより通常の方法で賦活化する方法を用いる
こともできる。賦活化処理を薬品で行う場合には、例え
ば塩化亜鉛、リン酸、硫化カリウム、水酸化カリウム等
が用いられる。通常、ガス賦活化法では、吸着炭素材の
特性を、賦活化処理の温度、時間等を制御することによ
り制御することができる。ガス賦活化する場合の好まし
い賦活化条件としては、賦活化温度が 700〜1000℃で、
賦活化時間が0〜 480分であるが、要求される特性にあ
わせて条件を選択する必要がある。
【0014】
【実施例】以下、本発明を次の実施例および比較例によ
り説明する。 実施例1 タールピッチを原料とし、ベンゼン不溶分を56重量%含
む全面光学的等方性ピッチ 100重量部にセルロース繊維
(平均直径15μm、平均繊維長 120μm)10重量部を添
加、混合し、 300℃不活性雰囲気下でピッチを溶融させ
た後固化させた。全面光学的等方性ピッチの1000℃にお
ける炭化収率は73重量%、セルロース繊維の1000℃にお
ける炭化収率は10重量%であった。得られた繊維を含む
ピッチ塊を平均粒径2mmに破砕した後、これを空気流通
下で 300℃まで昇温し、不融化処理した。
【0015】得られた不融化成形体を不活性雰囲気にて
1000℃迄焼成し、多孔質炭素材を得た。得られた多孔質
炭素材の空隙率は0.20であった。多孔質炭素材を樹脂に
埋め込んで研磨した後断面を観察したところ平均直径が
13μm、平均長さが 100μmの繊維状の空孔が観察され
た。
【0016】なお、空隙率は、マイクロメリティクス社
製Auto Pore9220を用い、水銀圧入法で測定し〔空隙率
=粒子内の空隙体積/粒子の体積〕の式を用いて算出し
た。但し、粒子内の空隙体積とは粒子間の空隙を除いた
ものである。また炭化収率は、試料を窒素雰囲気下、3
℃/min の昇温速度で1000℃まで昇温した後の試料重量
の加熱前の重量に対する比より求めた。
【0017】実施例2 実施例1で得られた繊維を含むピッチ塊を2mmに破砕し
た後、これを、空気流通下で 300℃まで昇温し、不融化
処理した。得られた不融化成形体を窒素バランスの50%
二酸化炭素ガスを流通させながら昇温し、この中で1000
℃で、滞留時間3時間保持することにより賦活化処理し
た。
【0018】得られた多孔質吸着用炭素材の空隙率は0.
25であった。比表面積(マイクロメリティクス社製、ア
サップ2400を用いて窒素ガス吸着法で測定し、BET法
にて解析)は、1960m2 /gであった。得られた多孔質
吸着用炭素材を樹脂に埋め込んで研磨した後、断面を観
察したところ平均直径が14μm、平均長さが 110μmの
繊維状の空孔が観察された。
【0019】実施例3 実施例1で得られた繊維を含むピッチ塊を2mmに造粒し
た後、これを、空気流通下で 300℃まで昇温し、不融化
処理した。得られた不融化成形体を窒素バランスの50%
二酸化炭素ガスを流通させながら昇温し、この中で1000
℃で、滞留時間3時間保持することにより賦活化処理し
た。
【0020】得られた多孔質吸着用炭素材の空隙率は0.
28であった。比表面積(マイクロメリティクス社製、ア
サップ2400を用いて窒素ガス吸着法で測定し、BET法
にて解析)は、1960m2 /gであった。得られた多孔質
吸着炭素材を樹脂に埋め込んで研磨した後断面を観察し
たところ平均直径が14μm、平均長さが 110μmの繊維
状の空孔が観察された。
【0021】比較例1 実施例1の全面光学的等方性ピッチを平均粒径2mmに粉
砕した後、これを空気流通下で 300℃まで昇温し、不融
化処理した。得られた不融化成形体を窒素バランスの50
%二酸化炭素ガスを流通させながら昇温し、この中で10
00℃で、滞留時間3時間保持することにより賦活化処理
した。
【0022】得られた吸着用炭素材は、空隙率が0.05で
あった。比表面積は1220m2 /gであった。得られた吸
着炭素材を樹脂に埋め込んで研磨した後断面を観察した
ところ繊維状の空孔は観察されなかった。 比較例2 実施例1の全面光学的等方性ピッチを平均粒径2mmに造
粒した後、これを空気流通下で 300℃まで昇温し、不融
化処理した。
【0023】得られた不融化成形体を窒素バランスの50
%二酸化炭素ガスを流通させながら昇温し、この中で10
00℃で、滞留時間3時間保持することにより賦活化処理
した。得られた吸着用炭素材は、空隙率が0.04であっ
た。比表面積は1180m2 /gであった。得られた吸着用
炭素材を樹脂に埋め込んで研磨した後断面を観察したと
ころ繊維状の空孔は観察されなかった。
【0024】
【発明の効果】本発明による多孔質炭素材は、均質な細
孔を有しており、生物的処理剤の担体等の分野に用いる
ことができ、また本発明による吸着用炭素剤は、繊維状
の空孔を含むため、従来のミクロ粒子から成る活性炭よ
りも、均一に賦活化されており、また、従来の塊状の活
性炭素繊維集合体よりも、空隙率を小さく調製すること
もできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多孔質炭素材料の内部構造を示す説明図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 稔 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 角 誠之 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均直径が50μm以下で、かつ平均長さ
    が 100μm以上の繊維状空孔をもつことを特徴とする多
    孔質炭素材。
  2. 【請求項2】 平均直径が50μm以下で、かつ平均長さ
    が 100μm以上の繊維状空孔をもつことを特徴とする多
    孔質吸着用炭素材。
  3. 【請求項3】 タールピッチを原料として軟化点 150℃
    以上の光学的等方性ピッチを調製し、このピッチに該ピ
    ッチより炭化収率の小さい繊維を添加した後にピッチの
    軟化点以上の温度で溶融し、得られたピッチ塊を破砕、
    もしくは造粒、もしくは板状に成形した後に酸化性雰囲
    気で不融化した後、炭素化処理することを特徴とする多
    孔質炭素材の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3において、添加する繊維の平均
    直径を50μm以下、平均長さを 100μm以上としたこと
    を特徴とする多孔質炭素材の製造方法。
  5. 【請求項5】 タールピッチを原料として軟化点 150℃
    以上の光学的等方性ピッチを調製し、このピッチに該ピ
    ッチより炭化収率の小さい繊維を添加した後にピッチの
    軟化点以上の温度で溶融し、得られたピッチ塊を破砕、
    もしくは造粒、もしくは板状に成形した後に酸化性雰囲
    気で不融化した後、賦活化処理することを特徴とする多
    孔質吸着用炭素材の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5において、添加する繊維の平均
    直径を50μm以下、平均長さを 100μm以上としたこと
    を特徴とする多孔質吸着用炭素材の製造方法。
JP3320430A 1991-12-04 1991-12-04 多孔質炭素材とその製造方法 Pending JPH05155673A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3320430A JPH05155673A (ja) 1991-12-04 1991-12-04 多孔質炭素材とその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3320430A JPH05155673A (ja) 1991-12-04 1991-12-04 多孔質炭素材とその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05155673A true JPH05155673A (ja) 1993-06-22

Family

ID=18121364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3320430A Pending JPH05155673A (ja) 1991-12-04 1991-12-04 多孔質炭素材とその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05155673A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1176617A2 (en) * 2000-07-25 2002-01-30 Kuraray Co., Ltd. Activated carbon, process for producing the same, polarizable electrode, and electric double layer capacitor
CN113549335A (zh) * 2021-08-31 2021-10-26 苏州科技大学 一种低碳排放沥青
CN113667316A (zh) * 2021-08-31 2021-11-19 苏州科技大学 一种碳减排沥青
KR102396077B1 (ko) * 2021-06-18 2022-05-10 한국화학연구원 다공성 탄소 구조체의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체
WO2023018542A1 (en) * 2021-08-09 2023-02-16 Phillips 66 Company Methods for preparing nano-ordered carbon products from refinery hydrocarbon streams
WO2023018544A1 (en) * 2021-08-09 2023-02-16 Phillips 66 Company Methods for preparing hard carbon products by sulfurization and oxidation processes

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1176617A2 (en) * 2000-07-25 2002-01-30 Kuraray Co., Ltd. Activated carbon, process for producing the same, polarizable electrode, and electric double layer capacitor
EP1176617A3 (en) * 2000-07-25 2006-08-16 Kuraray Co., Ltd. Activated carbon, process for producing the same, polarizable electrode, and electric double layer capacitor
KR102396077B1 (ko) * 2021-06-18 2022-05-10 한국화학연구원 다공성 탄소 구조체의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 다공성 탄소 구조체
WO2023018542A1 (en) * 2021-08-09 2023-02-16 Phillips 66 Company Methods for preparing nano-ordered carbon products from refinery hydrocarbon streams
WO2023018544A1 (en) * 2021-08-09 2023-02-16 Phillips 66 Company Methods for preparing hard carbon products by sulfurization and oxidation processes
CN113549335A (zh) * 2021-08-31 2021-10-26 苏州科技大学 一种低碳排放沥青
CN113667316A (zh) * 2021-08-31 2021-11-19 苏州科技大学 一种碳减排沥青
CN113549335B (zh) * 2021-08-31 2024-01-30 苏州科技大学 一种低碳排放沥青

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Novel activation process for preparing highly microporous and mesoporous activated carbons
US4946663A (en) Production of high surface area carbon fibres
JPH0566886B2 (ja)
Miura et al. Production of high density activated carbon fiber by a hot briquetting method
US7781370B2 (en) Process for producing spherical activated carbon
CN106629719A (zh) 活性炭制备工艺
JPH05155673A (ja) 多孔質炭素材とその製造方法
JP4776530B2 (ja) フレームが挿入された活性炭成形体の製造方法
KR100343334B1 (ko) 활성탄소섬유 및 그의 제조방법
JP2524442B2 (ja) 多孔質炭素材の製造方法
JPH11240707A (ja) 活性炭
JP3310348B2 (ja) 分子ふるい炭素の製造方法
KR100501830B1 (ko) 구형 활성탄의 제조방법
KR100244912B1 (ko) 고연화점 광학적 등방성 핏치의 제조방법
KR100328093B1 (ko) 복합활성탄소섬유의 제조방법
Monika et al. Porous structure improvement of coal activated carbon using steam activation in pilot scale
JPH06142503A (ja) 球状繊維塊分子ふるい炭素の製造方法
JP2556598B2 (ja) 球状繊維塊活性炭の製造方法
KR100396078B1 (ko) 제올라이트 복합 활성탄소섬유 및 그 제조방법
JP2515919B2 (ja) 球状繊維塊活性炭の製造方法
JPS6252116A (ja) 成型活性炭の製造方法
JPH07299357A (ja) 球状繊維塊分子ふるい炭素の製造方法
JPH06144818A (ja) 分子ふるい炭素の製造方法
KR20020051383A (ko) 활성알루미나 복합활성탄소섬유 및 그의 제조방법
RU2138443C1 (ru) Способ получения гранулированного активного угля