JPH06100311A - 活性炭の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強粘結炭を用いた活性炭の製造方法におい
て、乾留時にふくれなどの発生を抑制して高品質の活性
炭を製造すること。 【構成】 るつぼ膨張指数が３．５以上の強粘結炭とフ
エノール樹脂との微粉砕物を混合して成形する成形炭と
する成形工程と、該成形炭を乾留して乾留炭とする乾留
工程と、該乾留炭を酸化性ガス雰囲気中で賦活して活性
炭とする活性化工程と、からなることを特徴とする活性
炭の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強粘結炭を原料とし
て、気体または液体中に含まれる有害物質などの吸着除
去に有用な活性炭の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭を原料とした活性炭は、まず成形炭
を製造し、この成形炭を乾留・賦活して製造されてい
る。成形炭を形成するには、原料の石炭を微粉砕してタ
ールピッチなどの粘結剤と混和した後、造粒機で一定の
粒形に成形して、常温からおよそ７００℃まで昇温加熱
して乾留させる。次いで乾留された生成物を焼成炉でガ
ス賦活をおこない、篩分けして製品としている。

【０００３】石炭には、褐炭、瀝青炭、無煙炭等の原料
が使用されているが、褐炭、瀝青炭、無煙炭の中の低粘
結なものは、粘結剤を加えて成形炭とし、この成形炭を
乾留・賦活する方法、強粘結炭を一次乾留し、粘結性を
無くしてから粉砕し、粘結剤を加え成形、乾留・賦活す
る方法、粘結炭を粘結剤なしあるいは少量の粘結剤を加
え成形した後、酸素含有ガスにより不溶融化した後乾留
・賦活する方法、非粘結炭に粘結性の低い微粘結炭およ
び粘結剤を配合して成形炭とし、次いで成形炭を乾留・
賦活する方法などが知られている。

【０００４】非粘結炭と粘結剤を原料とする方法では、
粘結剤の使用により得られる活性炭の比表面積及び細孔
容積が小さくなること、粘結剤と非粘結炭との収縮差が
大きいことおよび粘結剤と非粘結炭との相溶性が低いた
め、乾留時の粒子間の結合が不十分で活性炭の機械的強
度が低いという不具合がある。また粘結剤を使用しない
で粘結炭を成形した後、酸素含有ガスで不溶融化して、
乾留賦活する方法は、酸素含有ガスで不溶融化するので
成形炭の表面と内部とでの酸化の進行に差ができやす
く、内部まで均一に不溶融化しがたいという不具合があ
る。また、粘結炭は、乾留時に溶融化し同時に揮発分が
発生して乾留炭中に残存して大きな気泡ができ、ふくれ
と呼ばれる現象がおきる。そのため活性炭の品質が著し
く低下するので、このふくれを防止することが求められ
ている。

【０００５】このふくれの発生を防ぐには、成形炭を予
め低温で時間を掛け加熱して不溶融化を促進させておく
必要がある。この不溶融化は、通常１５０℃〜３００℃
の範囲に加熱した状態で長時間保持するため工程負荷が
大きくなる。これらの問題を解消する方法として、特開
平４−２１５１１号公報には、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％以上の非粘
結炭を配合し、粘結剤を用いることなく加圧成形して成
形炭とし、酸化性ガスで処理して不溶融化し、次いで乾
留・賦活する方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、強粘結炭を用いた活性炭の製造
方法において、ふくれ現象を防止する不溶融化工程をお
こなわずに高品質の活性炭を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、強粘結炭にフ
エノール樹脂を配合することにより、強粘結炭のふくれ
を防止することができるという発見に基づいてなされた
ものである。すなわち、本発明の活性炭の製造方法は、
るつぼ膨張指数が３．５以上の強粘結炭とフェノール樹
脂との微粉砕物を混合して成形炭とする成形工程と、該
成形炭を乾留して乾留炭とする乾留工程と、該乾留炭を
酸化性ガス雰囲気中で賦活して活性炭とする活性化工程
と、からなることを特徴とする。

【０００８】本発明の活性炭の製造方法は、強粘結炭と
フェノール樹脂との微粉砕物を混合して成形炭にする成
形工程と、成形炭を乾留する乾留工程と、乾留炭を賦活
して活性炭とする活性化工程とからなる。本発明で用い
る強粘結炭は、るつぼ膨張指数（ＪＩＳ Ｍ−８８０１
で規定されている）が３．５以上のいわゆる瀝青炭が使
用できる。

【０００９】フェノール樹脂は、強粘結炭のふくれを防
止するものである。フェノール樹脂としてはストレート
フェノール樹脂および変性フエノール樹脂など公知のフ
ェノール樹脂群が使用できる。このフェノール樹脂は、
粉末として強粘結炭の微粉砕物に配合して使用される。
フェノール樹脂を配合した強粘結炭の微粉末は容易に成
形することができる。そして成形された成形炭は予め不
溶融化処理をすることなく、直接乾留処理される。この
乾留処理においてふくれを生じることなく乾留炭が得ら
れる。

【００１０】フェノール樹脂の強粘結炭への配合割合
は、強粘結炭１００重量部に対して１〜３０重量部の範
囲が好ましい。フェノール樹脂の量が１重量部未満であ
ると添加効果が認められず好ましくない。またフェノー
ル樹脂の量が３０重量部を超えると活性炭中の粘結炭成
分が少なくなり活性能力（吸着性能）の保持が不十分と
なるので好ましくない。

【００１１】成形工程では、強粘結炭とフェノール樹脂
はそれぞれ別々に粉砕して混合することも可能である
が、両者を混合した後粉砕する方が粉砕工程を一度で済
ますことができるのでより好ましい。強粘結炭とフェノ
ール樹脂の粉砕物粒度は、数μｍから数十μｍの範囲と
することが取扱性および成形性の点で好ましい。粉砕さ
れた混合物は、たとえば通常の加圧成形により所定の形
状に成形することができる。成形炭は、通常１〜３ｍｍ
程度の粒状とするのが好ましい。

【００１２】乾留工程では、成形炭を直接乾留する。た
とえば、２．５〜５℃／ｍｉｎの昇温速度で６００℃ま
でに加熱することで乾留炭が得られる。活性化工程で
は、乾留炭を酸化性ガス雰囲気で９５０℃で１８０分間
加熱保持することで、乾留炭は賦活されて活性炭が得ら
れる。この工程手順により、乾留炭にふくれの発生がな
く、吸着性能が優れ、機械的強度の高い活性炭が製造で
きる。

【００１３】

【作用】本発明の活性炭の製造方法によれば、強粘結炭
に微粉砕したフェノール樹脂を混合することにより得ら
れる成形炭は、ふくれを発生させることなく乾留するこ
とができる。 （試験例）以下に強粘結炭単独と、強粘結炭にフェノー
ル樹脂を混合した配合炭についてふくれ現象の有無を確
認するために各工程でるつぼ膨張指数およびボタン指数
（ＪＩＳ Ｍ−８８０１に準拠して）を測定して比較し
た。

【００１４】強粘結炭単独および強粘結炭にフェノール
樹脂を５重量％混合した配合炭をそれぞれ粉砕して２５
０μｍ以下とした２種類の粉末を得た。これらの２種類
の粉末をそれぞれるつぼにいれて１分３０秒で８００±
１０℃に急速に昇温させ、８２０±５℃で１分保持し
た。冷却後炭化した残渣の膨張形状を標準形状と比較し
てるつぼ膨張指数、ボタン指数を求めた。強粘結炭のる
つぼ膨張指数は７．５で、強粘結炭にフェノール樹脂を
配合したものは６．５となり、フェノール樹脂を混合す
ることにより膨張が少なくなった。

【００１５】次にこの２種の粉末を所定の形状に加圧成
形して、成形炭を上記と同様の条件で加熱してその炭化
残渣の膨張形状からボタン指数を算定した。強粘結炭の
ボタン指数は７．５と成形前と変わらないが、フェノー
ル樹脂を配合した強粘結炭のボタン指数は４と膨張の度
合いが少なくなっていた。さらにこの２種の成形炭を
２．５℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱して２００℃まで昇
温させた後で、ボタン指数を測定したところ、強粘結炭
のボタン指数は４であったが、フェノール樹脂を配合し
た強粘結炭ではボタン指数は１で膨張を示さなかった。
すなわち、ボタン指数が１であることは殆どふくれが発
生せず、炭化する前の形状と同じであることを示してい
る。ところが、フェノール樹脂を含まない場合は、この
程度の加熱ではまだ膨張がおきふくれが発生することを
示唆している。

【００１６】上記の２種の成形炭を２００℃に昇温させ
た後、２時間この温度で熱処理をした後のボタン指数は
強粘結炭が１となり、フェノール樹脂を含む場合は０で
粉末状になった。このことからフェノール樹脂を含む強
粘結炭は、特に熱処理をしなくても乾留工程でふくれが
発生しないことを示唆している。これを確認するためフ
ェノール樹脂を含む強粘結炭の成形炭を直接乾留した乾
留炭には、ふくれは認められなかった。一方、強粘結炭
のみの成形炭を直接乾留したところふくれが発生してい
た。強粘結炭の場合は、乾留前の加熱処理がふくれ防止
に必要である。

【００１７】上記の各段階でのるつぼ膨張指数およびボ
タン指数をまとめて表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【実施例】

（実施例）以下、実施例により具体的に説明する。 （成形工程）るつぼ膨張指数が７．５の強粘結炭（以下
この強粘結炭を強粘結炭Ａと呼ぶ）１００重量部にフェ
ノール樹脂５重量部を添加した混合物をバンタムミル
（微粉砕機）で数μｍ〜数十μｍに微粉砕した。この微
粉砕混合物を１．２〜１．４ｇ／ｃｍ² の圧力を負荷し
て約１〜３ｍｍ程度の粒状に整粒した成形炭を作製し
た。 （乾留工程）上記の成形炭を２．５〜５℃／ｍｉｎの昇
温速度で６００℃まで上げて乾留した。得られた乾留炭
にはふくれは認められなかった。 （活性化工程）乾留工程で得られた乾留炭に９５０℃の
水蒸気を５．５ｍｌ／ｍｉｎの条件で注入し、これを１
８０分間続けて賦活した。その後乾燥などの処理をして
得られた活性炭の硬度（ｋｎｏｏｐ ｈａｒｄｎｅｓｓ
法による測定）は、９５％であった。上記の成形工程で
測定したボタン指数を表２に示した。 （比較例１）実施例の強粘結炭Ａのみを使用し、実施例
と同じ粒度に微粉砕した。この粉砕炭を実施例と同じ条
件で成形した後に測定したボタン指数は７．５と成形す
る前と変わらなかった。

【００２０】この成形炭は、２．５〜５℃／ｍｉｎの昇
温速度で６００℃まで上げて乾留すると得られた乾留炭
には、ふくれが発生していた。乾留炭はふくれが発生し
たので特に活性化処理はしなかった。成形工程でのボタ
ン指数を表２に示した。なお、この成形炭は、試験例で
示したように２００℃で少なくとも２時間以上保持しな
いと乾留工程中で発生するふくれを防止できない。 （比較例２）強粘結炭Ａ１００重量部に、粘結剤のピッ
チを１０重量部配合して微粉砕した。この成形炭のるつ
ぼ膨張指数は、強粘結炭Ａと同じ７．５であった。次い
で実施例と同様な条件で成形して１〜３ｍｍ程度の粒状
に整粒して成形炭とした。この成形炭のボタン指数も粉
砕混合物と同じで７．５で変わらなかった。

【００２１】この成形炭を加熱処理することなく直接
２．５〜５℃／ｍｉｎの昇温速度で６００℃まで上げる
乾留工程にかけた。得られた乾留炭はふくれが発生して
いた。このため、特に賦活処理はしなかった。成形工程
でのボタン指数を表２に示した。比較例１、２で示すよ
うに、従来の強粘結炭のみ、または公知の粘結剤の配合
した強粘結炭では、乾留前に低温での加熱処理による不
溶融化処理をおこなわないと、乾留工程でふくれが発生
するのが防止できない。

【００２２】一方、本発明の製造方法では実施例に示す
ように加熱処理による不溶融化処理をおこなはなくて
も、乾留工程でふくれの発生がない。したがって、高品
質の活性炭を製造することができる。 （比較例３）強粘結炭Ａと、非粘結炭Ｂ（粉砕粉末のる
つぼ膨張指数１）とを７：３の割合で混合して微粉砕し
た。この粉砕混合物について測定したるつぼ膨張指数は
５．５であった。この粉末混合物を実施例と同じ条件で
成形して１〜３ｍｍ程度の粒状に整粒して成形炭とし
た。この成形炭について測定したボタン指数は４であっ
た。

【００２３】この成形炭を２．５〜５℃／ｍｉｎの昇温
速度で６００℃まで上げて乾留した。得られた乾留炭に
はふくれは認められなかった。この乾留物を９５０℃の
水蒸気５．５ｍｌ／ｍｉｎの条件で注入して１８０分処
理して賦活した。得られた活性炭の硬度は７５％で実施
例の９５％に比べて小さい。すなわち、フェノール樹脂
の変わりに非粘結炭を配合すると、直接乾留してもふく
れは防止できるが得られる活性炭の硬度が低くい。

【００２４】この比較例３のるつぼ膨張指数、ボタン指
数、乾留炭のふくれの有無および硬度をまとめて表２に
示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】したがって、本発明の製造方法によれば、
フェノール樹脂を強粘結炭に配合して成形した成形炭
は、直接乾留してもふくれは発生せず、かつ硬度の高い
高品質の活性炭が形成できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の活性炭の製造方法においては、
強粘結炭にフェノール樹脂を混合している。このフェノ
ール樹脂を強粘結炭と混合した粉砕物は、通常の成形法
により成形できる。そしてこの成形炭は、成形後そのま
ま乾留処理してもふくれは発生しない。さらに賦活化し
て形成された活性炭は、従来の非粘結炭を配合した場合
より硬度の高いものが得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 るつぼ膨張指数が３．５以上の強粘結炭
   とフェノール樹脂との微粉砕物を混合して成形炭とする
   成形工程と、該成形炭を乾留して乾留炭とする乾留工程
   と、該乾留炭を酸化性ガス雰囲気中で賦活して活性炭と
   する活性化工程と、からなることを特徴とする活性炭の
   製造方法。