JPH07155587A - 高吸着性炭素材料およびその製造方法 - Google Patents
高吸着性炭素材料およびその製造方法Info
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- JPH07155587A JPH07155587A JP5309387A JP30938793A JPH07155587A JP H07155587 A JPH07155587 A JP H07155587A JP 5309387 A JP5309387 A JP 5309387A JP 30938793 A JP30938793 A JP 30938793A JP H07155587 A JPH07155587 A JP H07155587A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は細孔容積２.5〜4.0 ml/gで、かつ平
均細孔半径21〜40Åであり比表面積 1600 〜2500m2/gで
ある高吸着性炭素材料を提供するものである。 【構成】 比表面積が少なくとも100m2/g の細孔を有す
る炭素質材料に、第８金属化合物を添加し、酸化性ガス
雰囲気下で、５００〜１２００℃で賦活処理する。 【効果】 本発明の炭素材料は高比表面積を有し、特
に、平均細孔半径および細孔容積の大きく高い吸着性能
を有する。
均細孔半径21〜40Åであり比表面積 1600 〜2500m2/gで
ある高吸着性炭素材料を提供するものである。 【構成】 比表面積が少なくとも100m2/g の細孔を有す
る炭素質材料に、第８金属化合物を添加し、酸化性ガス
雰囲気下で、５００〜１２００℃で賦活処理する。 【効果】 本発明の炭素材料は高比表面積を有し、特
に、平均細孔半径および細孔容積の大きく高い吸着性能
を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高吸着性炭素材料およ
びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は細
孔容積が２．５〜４．０ｍｌ／ｇでかつ平均細孔半径が
２１〜４０Åである平均細孔半径および細孔容積の大き
な吸着性能の優れた炭素材料およびその製造方法に関す
る。本発明の炭素材料は大きな平均細孔半径および細孔
容積を有し吸着性能に優れているので、特に高分子物質
等の吸着用活性炭として有用なものである。
びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は細
孔容積が２．５〜４．０ｍｌ／ｇでかつ平均細孔半径が
２１〜４０Åである平均細孔半径および細孔容積の大き
な吸着性能の優れた炭素材料およびその製造方法に関す
る。本発明の炭素材料は大きな平均細孔半径および細孔
容積を有し吸着性能に優れているので、特に高分子物質
等の吸着用活性炭として有用なものである。
【０００２】
【従来技術】従来、吸着性能に優れている炭素材料とし
て市販の活性炭が知られているが、近年、中でも高吸着
性に優れているものとして、炭素質材料をアルカリ蒸気
賦活する高比表面積活性炭およびその製造方法が知られ
ている。これらは、例えば特公昭６２−６１５２９号公
報、米国特許第３６２４００４号、米国特許第３６４２
６５７号、米国特許第３８１７８７４号、米国特許第３
８３３５１４号、米国特許第４０８２６９４号、特開平
１−２３０４１４号公報、特開平２−９７４１４号公報
等に提案されている。また、炭素粒子に金属触媒を添着
して賦活する方法が特開平１−１４１８１４号公報、特
開平１−１４１８１５号公報に報告されている。
て市販の活性炭が知られているが、近年、中でも高吸着
性に優れているものとして、炭素質材料をアルカリ蒸気
賦活する高比表面積活性炭およびその製造方法が知られ
ている。これらは、例えば特公昭６２−６１５２９号公
報、米国特許第３６２４００４号、米国特許第３６４２
６５７号、米国特許第３８１７８７４号、米国特許第３
８３３５１４号、米国特許第４０８２６９４号、特開平
１−２３０４１４号公報、特開平２−９７４１４号公報
等に提案されている。また、炭素粒子に金属触媒を添着
して賦活する方法が特開平１−１４１８１４号公報、特
開平１−１４１８１５号公報に報告されている。
【０００３】上記のアルカリ蒸気賦活による方法で得ら
れる炭素材料（活性炭）は、細孔容積２．９ｍｌ／ｇ程
度のもので、その平均細孔半径は約１２Åであり、いわ
ゆるミクロポアの細孔を多く占める炭素材料である。こ
のような炭素材料は通常の活性炭に比べ吸着性能は高い
が、高吸着性炭素材料というには今一つ十分でない。
れる炭素材料（活性炭）は、細孔容積２．９ｍｌ／ｇ程
度のもので、その平均細孔半径は約１２Åであり、いわ
ゆるミクロポアの細孔を多く占める炭素材料である。こ
のような炭素材料は通常の活性炭に比べ吸着性能は高い
が、高吸着性炭素材料というには今一つ十分でない。
【０００４】このようなアルカリ蒸気賦活による方法
は、炭素質材料に対して水酸化カリウム等のアルカリ金
属化合物を好適には２倍以上の大過剰を添加する必要が
あるため焼成工程での装置の腐食をまねき、かつ炭素質
原料とアルカリ金属化合物との混合物が焼成中に粘着し
流動性がわるく装置を詰まらせる等の問題があり取扱が
難しく連続化が困難である。また、大過剰のアルカリを
用いるため経済面から残存アルカリを回収再使用する必
要があり製造工程が複雑になる等の欠点がある。
は、炭素質材料に対して水酸化カリウム等のアルカリ金
属化合物を好適には２倍以上の大過剰を添加する必要が
あるため焼成工程での装置の腐食をまねき、かつ炭素質
原料とアルカリ金属化合物との混合物が焼成中に粘着し
流動性がわるく装置を詰まらせる等の問題があり取扱が
難しく連続化が困難である。また、大過剰のアルカリを
用いるため経済面から残存アルカリを回収再使用する必
要があり製造工程が複雑になる等の欠点がある。
【０００５】さらに、このような炭素材料を製造するに
は、メソカーボンマイクロビーズのような特殊な原料を
使用しなければならず原料的に制約があり、そのうえ原
料のメソカーボンマイクロビーズを得るのに煩雑な製造
工程が必要である等工業的には有利な方法でない。
は、メソカーボンマイクロビーズのような特殊な原料を
使用しなければならず原料的に制約があり、そのうえ原
料のメソカーボンマイクロビーズを得るのに煩雑な製造
工程が必要である等工業的には有利な方法でない。
【０００６】一方、入手が容易な石油コ−クスを原料と
した場合は、通常、細孔容積１．８ｍｌ／ｇ、平均細孔
半径１１Å程度となり平均細孔半径２０Å以上の細孔容
積が大きな炭素材料が得られない。
した場合は、通常、細孔容積１．８ｍｌ／ｇ、平均細孔
半径１１Å程度となり平均細孔半径２０Å以上の細孔容
積が大きな炭素材料が得られない。
【０００７】また、特開平１−１４１８１４号公報に
は、炭素粒子に金属触媒を添着して賦活する方法によ
り、吸着能の高い活性炭を短い賦活時間で製造すること
ができることが開示されている。しかしながらこのよう
な方法により得られる活性炭もその吸着能力は公知の吸
着用活性炭と呼ばれるものと大差がなく、これまた高吸
着性炭素材料というには充分とはいい難い。
は、炭素粒子に金属触媒を添着して賦活する方法によ
り、吸着能の高い活性炭を短い賦活時間で製造すること
ができることが開示されている。しかしながらこのよう
な方法により得られる活性炭もその吸着能力は公知の吸
着用活性炭と呼ばれるものと大差がなく、これまた高吸
着性炭素材料というには充分とはいい難い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に鑑み、比較的廉価であって入手し易い炭素質材料
を原料として使用し、平均細孔半径および細孔容積の極
めて大きな吸着性能の優れた炭素材料および製造装置の
腐食を招かない工業的に有利な製造方法を提供するもの
である。
現状に鑑み、比較的廉価であって入手し易い炭素質材料
を原料として使用し、平均細孔半径および細孔容積の極
めて大きな吸着性能の優れた炭素材料および製造装置の
腐食を招かない工業的に有利な製造方法を提供するもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、平均細孔半
径および細孔容積の大きい吸着性能に優れた高吸着性炭
素材料につき多角的に研究を重ねた結果、比較的廉価に
生産されている炭素質材料に第８族金属化合物を添加し
て賦活することにより従来に類を見ない高吸着性炭素材
料が得られることを見い出し本発明を為した。
径および細孔容積の大きい吸着性能に優れた高吸着性炭
素材料につき多角的に研究を重ねた結果、比較的廉価に
生産されている炭素質材料に第８族金属化合物を添加し
て賦活することにより従来に類を見ない高吸着性炭素材
料が得られることを見い出し本発明を為した。
【００１０】すなわち、本発明は、細孔容積２．５〜
４．０ｍｌ／ｇで、かつ平均細孔半径２１〜４０Åの細
孔を有し、比表面積１６００〜２５００ｍ2 ／ｇである
高吸着性炭素材料およびその製造方法に関する。
４．０ｍｌ／ｇで、かつ平均細孔半径２１〜４０Åの細
孔を有し、比表面積１６００〜２５００ｍ2 ／ｇである
高吸着性炭素材料およびその製造方法に関する。
【００１１】上記の細孔特性を有する本発明の高吸着性
炭素材料は、比表面積が少なくとも１００ｍ2 ／ｇであ
る炭素質材料に第８族金属化合物を添加し、賦活するこ
とにより得ることができる。
炭素材料は、比表面積が少なくとも１００ｍ2 ／ｇであ
る炭素質材料に第８族金属化合物を添加し、賦活するこ
とにより得ることができる。
【００１２】本発明における原料炭素質材料は、上記の
ように、少なくとも比表面積が１００m2/gの細孔を有し
ていることが必要である。このような本発明において原
料として使用される炭素質材料は、ヤシガラ、麦ガラ、
もみがら、のこくず、木材、及び、パルプ廃液などの植
物系、および 石炭、石油、それらのコ−クス、並びに
ピッチなどの重質歴青物系の活性炭であって上記の要件
を満たすものが使用できる。これら原料として使用され
る炭素質材料は、粉末状、破砕状、顆粒状および円柱状
のいずれでも使用できる。
ように、少なくとも比表面積が１００m2/gの細孔を有し
ていることが必要である。このような本発明において原
料として使用される炭素質材料は、ヤシガラ、麦ガラ、
もみがら、のこくず、木材、及び、パルプ廃液などの植
物系、および 石炭、石油、それらのコ−クス、並びに
ピッチなどの重質歴青物系の活性炭であって上記の要件
を満たすものが使用できる。これら原料として使用され
る炭素質材料は、粉末状、破砕状、顆粒状および円柱状
のいずれでも使用できる。
【００１３】また原料として使用される炭素質材料の粒
度は、１〜３００メッシュ通過の大きさの粒径範囲のも
ので粗粒または細粒のいずれも使用できるが、粒径が小
さいほど賦活時間を短くするこができ好ましい。しかし
ながら粒径が大きくても賦活時間を充分長くすれば本発
明の高吸着性炭素材料を得ることができる。
度は、１〜３００メッシュ通過の大きさの粒径範囲のも
ので粗粒または細粒のいずれも使用できるが、粒径が小
さいほど賦活時間を短くするこができ好ましい。しかし
ながら粒径が大きくても賦活時間を充分長くすれば本発
明の高吸着性炭素材料を得ることができる。
【００１４】本発明の高吸着性炭素材料は、上記の少な
くとも比表面積１００ｍ2 ／ｇである炭素質材料に第８
族金属化合物を添加し、酸化性ガス雰囲気下で賦活処理
に供されるが、本発明においては第８族金属化合物の添
加は、目的とする大きな平均細孔半径と細孔容積とを有
する炭素材料を得るために必要不可欠な工程である。
くとも比表面積１００ｍ2 ／ｇである炭素質材料に第８
族金属化合物を添加し、酸化性ガス雰囲気下で賦活処理
に供されるが、本発明においては第８族金属化合物の添
加は、目的とする大きな平均細孔半径と細孔容積とを有
する炭素材料を得るために必要不可欠な工程である。
【００１５】本発明における第８族金属化合物の種類と
しては、、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジ
ウム、パラジウム、白金等の酸化物、水酸化、ケイ化
物、硫化物、窒化物、リン化物、炭化物、ハロゲン化
物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、炭酸塩などの無機酸塩、
ギ酸塩、酢酸塩、安息香酸、乳酸塩、クエン酸、シュウ
酸などの有機酸塩、錯化合物等から選ばれた少なくとも
１種が使用される。
しては、、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジ
ウム、パラジウム、白金等の酸化物、水酸化、ケイ化
物、硫化物、窒化物、リン化物、炭化物、ハロゲン化
物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、炭酸塩などの無機酸塩、
ギ酸塩、酢酸塩、安息香酸、乳酸塩、クエン酸、シュウ
酸などの有機酸塩、錯化合物等から選ばれた少なくとも
１種が使用される。
【００１６】代表的な金属化合物の例としては、水酸化
鉄、塩化鉄、フッ化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、過塩素酸
鉄、硫化鉄、窒化鉄、リン化鉄、炭化鉄、硫酸鉄、硝酸
鉄、炭酸鉄、燐酸鉄、ケイ酸鉄、等の無機酸塩、酢酸
鉄、七安息香酸二水酸化三鉄、乳酸鉄、クエン酸鉄、シ
ュウ酸鉄等の有機酸塩、ヘキサシアノ鉄酸塩、トリス
（２，２´−ビピリジン）鉄塩、ジシアノビス（２，２
´−ビピリジン）鉄塩、トリス（１，１０−フェナント
ロリン）鉄塩、ジシアノビス（１，１０−フェナントロ
リン）鉄塩、鉄カルボニル、等の鉄化合物、
鉄、塩化鉄、フッ化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、過塩素酸
鉄、硫化鉄、窒化鉄、リン化鉄、炭化鉄、硫酸鉄、硝酸
鉄、炭酸鉄、燐酸鉄、ケイ酸鉄、等の無機酸塩、酢酸
鉄、七安息香酸二水酸化三鉄、乳酸鉄、クエン酸鉄、シ
ュウ酸鉄等の有機酸塩、ヘキサシアノ鉄酸塩、トリス
（２，２´−ビピリジン）鉄塩、ジシアノビス（２，２
´−ビピリジン）鉄塩、トリス（１，１０−フェナント
ロリン）鉄塩、ジシアノビス（１，１０−フェナントロ
リン）鉄塩、鉄カルボニル、等の鉄化合物、
【００１７】塩化コバルト、硫酸コバルト、硝酸コバル
ト、炭酸コバルト等の無機酸塩、ギ酸コバルト、酢酸コ
バルト等の有機酸塩、ヘキサフルオロコバルト酸塩、ト
リス（１，１０−フェナントロリン）コバルト塩等の錯
化合物等のコバルト化合物、
ト、炭酸コバルト等の無機酸塩、ギ酸コバルト、酢酸コ
バルト等の有機酸塩、ヘキサフルオロコバルト酸塩、ト
リス（１，１０−フェナントロリン）コバルト塩等の錯
化合物等のコバルト化合物、
【００１８】塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケ
ル、炭酸ニッケル等の無機酸塩、ギ酸ニッケル、酢酸ニ
ッケル等の有機酸塩、トリフルオロニッケル酸塩、トリ
ス（１，１０−フェナントロリン）ニッケル塩等の錯化
合物等のニッケル化合物、
ル、炭酸ニッケル等の無機酸塩、ギ酸ニッケル、酢酸ニ
ッケル等の有機酸塩、トリフルオロニッケル酸塩、トリ
ス（１，１０−フェナントロリン）ニッケル塩等の錯化
合物等のニッケル化合物、
【００１９】塩化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パ
ラジウム等の無機酸塩、ギ酸パラジウム、酢酸パラジウ
ム等の有機酸塩、ビス（エチレンジアミン）パラジウム
塩、ビス（１，１０−フェナントロリン）パラジウム塩
等のパラジウム化合物等が挙げられる。
ラジウム等の無機酸塩、ギ酸パラジウム、酢酸パラジウ
ム等の有機酸塩、ビス（エチレンジアミン）パラジウム
塩、ビス（１，１０−フェナントロリン）パラジウム塩
等のパラジウム化合物等が挙げられる。
【００２０】これらの金属化合物は粉末あるいは溶液の
状態いずれでも使用し得るが、均一に含浸させるには溶
液の状態が好ましく、通常水溶液として使用されるので
水溶性の化合物が好適に使用される。水不溶性の第８族
金属化合物の場合は、酸に溶解して使用するすることが
できる。
状態いずれでも使用し得るが、均一に含浸させるには溶
液の状態が好ましく、通常水溶液として使用されるので
水溶性の化合物が好適に使用される。水不溶性の第８族
金属化合物の場合は、酸に溶解して使用するすることが
できる。
【００２１】これら第８族金属化合物の添加量は、一般
的には炭素質材料に対して重量比で１：０．００１〜
１：０．１の範囲であり、好ましくは１：０．０１〜
１：０．０９の範囲が好適である。上記した範囲より少
ない添加量では、充分な賦活処理を行っても本発明にお
ける如きの大きな細孔容積および平均細孔半径を持つ炭
素材料が得られない。また、上記の範囲を超える多量を
添加た場合は、細孔容積は大きくなるものの炭素材料の
脆化を招き収量も著しく低下し好ましくない。
的には炭素質材料に対して重量比で１：０．００１〜
１：０．１の範囲であり、好ましくは１：０．０１〜
１：０．０９の範囲が好適である。上記した範囲より少
ない添加量では、充分な賦活処理を行っても本発明にお
ける如きの大きな細孔容積および平均細孔半径を持つ炭
素材料が得られない。また、上記の範囲を超える多量を
添加た場合は、細孔容積は大きくなるものの炭素材料の
脆化を招き収量も著しく低下し好ましくない。
【００２２】本発明において第８族金属化合物を原料の
炭素質材料に添加するに際しては、原料炭素質材料に第
８族金属化合物を添加する前に、予め原料炭素質材料の
細孔内を脱気し存在する吸着物質および溶質物質等を充
分に除去しておくことが好ましい。この除去方法として
は煮沸による方法、真空による脱気などが一般的であ
る。煮沸による方法は原料炭素質材料に所定量、例えば
２〜５倍量の水を加え攪伴下で１０分ないし３時間、好
ましくは２０分ないし２時間の範囲で煮沸処理を行う。
炭素質材料に添加するに際しては、原料炭素質材料に第
８族金属化合物を添加する前に、予め原料炭素質材料の
細孔内を脱気し存在する吸着物質および溶質物質等を充
分に除去しておくことが好ましい。この除去方法として
は煮沸による方法、真空による脱気などが一般的であ
る。煮沸による方法は原料炭素質材料に所定量、例えば
２〜５倍量の水を加え攪伴下で１０分ないし３時間、好
ましくは２０分ないし２時間の範囲で煮沸処理を行う。
【００２３】上記の前処理を行った後、煮沸中の混合液
に所定量の第８族金属化合物の粉末あるいは水溶液を添
加し溶解混合させた後、攪伴下、放冷しながら細孔内全
体に均一に含浸させる。
に所定量の第８族金属化合物の粉末あるいは水溶液を添
加し溶解混合させた後、攪伴下、放冷しながら細孔内全
体に均一に含浸させる。
【００２４】含浸時間は、炭素質材料と水の混合割合あ
るいは金属化合物の添加量や濃度の条件により異なり、
一慨には決めることはできないが炭素質材料に金属化合
物が含浸擦るに充分な時間であればよい。通常は、１０
分〜３０時間の範囲で充分であり、好ましくは３０分〜
２４時間の範囲である。
るいは金属化合物の添加量や濃度の条件により異なり、
一慨には決めることはできないが炭素質材料に金属化合
物が含浸擦るに充分な時間であればよい。通常は、１０
分〜３０時間の範囲で充分であり、好ましくは３０分〜
２４時間の範囲である。
【００２５】次いで混合液をろ過し水洗し乾燥して第８
族金属化合物が含浸された炭素質材料が得られる。な
お、炭素質材料に含浸されない余剰の金属は、ろ液を循
環させて再使用することもできる。また、ろ過後、必ず
しも水または溶媒による洗浄、乾燥の必要はなく、ろ過
後に次の賦活処理工程に供することもできる。また、第
８族金属化合物を含浸後、ろ過をしないで乾固してもよ
い。
族金属化合物が含浸された炭素質材料が得られる。な
お、炭素質材料に含浸されない余剰の金属は、ろ液を循
環させて再使用することもできる。また、ろ過後、必ず
しも水または溶媒による洗浄、乾燥の必要はなく、ろ過
後に次の賦活処理工程に供することもできる。また、第
８族金属化合物を含浸後、ろ過をしないで乾固してもよ
い。
【００２６】本発明における賦活処理は、酸化性ガス雰
囲気下で加熱下に実施される。ここに使用される酸化性
ガス雰囲気としては、水蒸気、二酸化炭素、空気、酸
素、オゾン、および、二酸化窒素などが挙げられる。こ
れらの酸化性ガスは所望により燃焼ガスあるいは不活性
ガスとを混合して用いこともできる。特に、水蒸気、二
酸化炭素、及びこれらのガスと燃焼ガスあるいは不活性
ガスとを混合して用いて使用することが好ましい。
囲気下で加熱下に実施される。ここに使用される酸化性
ガス雰囲気としては、水蒸気、二酸化炭素、空気、酸
素、オゾン、および、二酸化窒素などが挙げられる。こ
れらの酸化性ガスは所望により燃焼ガスあるいは不活性
ガスとを混合して用いこともできる。特に、水蒸気、二
酸化炭素、及びこれらのガスと燃焼ガスあるいは不活性
ガスとを混合して用いて使用することが好ましい。
【００２７】上記の賦活工程における加熱温度は、通常
５００゜Ｃ〜１２００゜Ｃの範囲であり、好ましくは７
００゜Ｃ〜１１００゜Ｃの範囲である。加熱温度が５０
０゜Ｃよりも低い場合は充分な賦活処理を行っても所望
する大きさの細孔容積を有するものが得られず好ましく
ない。また、１２００゜Ｃを超える高温では賦活収量が
低下し好ましくない。
５００゜Ｃ〜１２００゜Ｃの範囲であり、好ましくは７
００゜Ｃ〜１１００゜Ｃの範囲である。加熱温度が５０
０゜Ｃよりも低い場合は充分な賦活処理を行っても所望
する大きさの細孔容積を有するものが得られず好ましく
ない。また、１２００゜Ｃを超える高温では賦活収量が
低下し好ましくない。
【００２８】また賦活時間は、通常は３０分〜５時間の
範囲で充分であるが、１〜４時間の範囲が好適である。
賦活時間が３０分よりも短い場合は、得られる炭素材料
の細孔容積は小さく高吸着性能を有する炭素材料を得る
ことができない。また、５時間を超えるような長時間で
は、細孔容積が増加するものの賦活収量が低下し生産効
率の面からも好ましくない。
範囲で充分であるが、１〜４時間の範囲が好適である。
賦活時間が３０分よりも短い場合は、得られる炭素材料
の細孔容積は小さく高吸着性能を有する炭素材料を得る
ことができない。また、５時間を超えるような長時間で
は、細孔容積が増加するものの賦活収量が低下し生産効
率の面からも好ましくない。
【００２９】賦活処理は、静置式でもよいが、混合物が
均一に加熱される方式であることが好ましく移動式、回
転式、および流動式で、加熱方法は内熱式または外熱式
で実施するのがよい。また、賦活処理は、バッチ式でも
よいが、特に混合物が流動性に優れている場合、操作性
が容易なことから連続式で実施することが工業的に実用
的である。
均一に加熱される方式であることが好ましく移動式、回
転式、および流動式で、加熱方法は内熱式または外熱式
で実施するのがよい。また、賦活処理は、バッチ式でも
よいが、特に混合物が流動性に優れている場合、操作性
が容易なことから連続式で実施することが工業的に実用
的である。
【００３０】賦活終了後は、生成物を洗浄、乾燥して製
品とされる。 本発明の方法は、使用される原料炭素質
材料の形状を維持し状態の炭素材料が得られるため、必
ずしも成型する必要がなく使用する原料の形状を選択す
ることで製品の形状を任意に変えることができるため工
業的に有利な製造方法である。
品とされる。 本発明の方法は、使用される原料炭素質
材料の形状を維持し状態の炭素材料が得られるため、必
ずしも成型する必要がなく使用する原料の形状を選択す
ることで製品の形状を任意に変えることができるため工
業的に有利な製造方法である。
【００３１】なお、本発明の方法において細孔容積およ
び細孔半径の形成は、原料炭素質材料の細孔内に第８族
金属化合物が均一に含浸された状態で賦活処理するこに
より形成されることから、金属が主に触媒的な作用を示
して原料炭素質材料と酸化性ガスとの間での反応を促進
して細孔が形成され、形成された細孔が発達して細孔容
積を拡大するものと考えられる。
び細孔半径の形成は、原料炭素質材料の細孔内に第８族
金属化合物が均一に含浸された状態で賦活処理するこに
より形成されることから、金属が主に触媒的な作用を示
して原料炭素質材料と酸化性ガスとの間での反応を促進
して細孔が形成され、形成された細孔が発達して細孔容
積を拡大するものと考えられる。
【００３２】本発明の高吸着性炭素材料は、市販の活性
炭が、平均細孔半径１０Å以下のミクロポアが主として
発達しているのに対して、２１Å以上のメソポアが主で
あるため分子サイズの大きいビタミンＢ12、アッシドブ
ル−９０などの吸着分離、着色成分、ＣＯＤ源物質の吸
着除去に好適に使用できる。
炭が、平均細孔半径１０Å以下のミクロポアが主として
発達しているのに対して、２１Å以上のメソポアが主で
あるため分子サイズの大きいビタミンＢ12、アッシドブ
ル−９０などの吸着分離、着色成分、ＣＯＤ源物質の吸
着除去に好適に使用できる。
【００３３】さらに、過酸化水素、ヒドラジン等の無機
物質または有機物質の分解に高活性を示し、市販活性炭
の数十倍の分解性能がある。 またその他の有機物の分
解も酸素発生剤存在下で高分解活性を示し、廃水中など
のＣＯＤの低減化に有効である。
物質または有機物質の分解に高活性を示し、市販活性炭
の数十倍の分解性能がある。 またその他の有機物の分
解も酸素発生剤存在下で高分解活性を示し、廃水中など
のＣＯＤの低減化に有効である。
【００３４】この他、オゾンおよびＮＯX の分解、ＳＯ
2 、ＣＯ、ＣＯ2 等の有害物質の吸着除去、溶存金属の
吸着回収、メタンの吸蔵、ガソリン吸着用キャニスタ
−、電気二重層型コンデンサ−、電池の電極用、およ
び、医薬用などに用いることができる。
2 、ＣＯ、ＣＯ2 等の有害物質の吸着除去、溶存金属の
吸着回収、メタンの吸蔵、ガソリン吸着用キャニスタ
−、電気二重層型コンデンサ−、電池の電極用、およ
び、医薬用などに用いることができる。
【００３５】
【実施例】次に本発明の方法を実施例によりさらに具体
的に説明する。各炭素材料の物性は、７７゜Ｋにおける
Ｎ2 ガス吸着法による吸着脱離等温線を求め、ＢＥＴ比
表面積は、Ｐ／ＰO ＝０．０２〜０．３の範囲でＢＥＴ
プロット（多点法）により求めた。（湯浅アイオニクス
社製のオ−トソ−ブ−６により測定）
的に説明する。各炭素材料の物性は、７７゜Ｋにおける
Ｎ2 ガス吸着法による吸着脱離等温線を求め、ＢＥＴ比
表面積は、Ｐ／ＰO ＝０．０２〜０．３の範囲でＢＥＴ
プロット（多点法）により求めた。（湯浅アイオニクス
社製のオ−トソ−ブ−６により測定）
【００３６】実施例１ ５００ｍｌ容積三角フラスコに原料として１２〜３２メ
ッシュ通過の大きさの市販の活性炭（比表面積１４０ｍ
2 ／ｇ）１０ｇを採り、これにイオン交換水２５０ｇを
入れ煮沸させる。 その後、Ｆｅ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ2
Ｏ ０．９ｇを添加し攪拌しながら６０分を要して冷却
した。冷却後混合液を濾過し水洗した後、真空乾燥器で
１ｍｍＨｇ下、１１０゜Ｃ、２時間乾燥し、鉄化合物が
含浸された炭素質材料を得た。
ッシュ通過の大きさの市販の活性炭（比表面積１４０ｍ
2 ／ｇ）１０ｇを採り、これにイオン交換水２５０ｇを
入れ煮沸させる。 その後、Ｆｅ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ2
Ｏ ０．９ｇを添加し攪拌しながら６０分を要して冷却
した。冷却後混合液を濾過し水洗した後、真空乾燥器で
１ｍｍＨｇ下、１１０゜Ｃ、２時間乾燥し、鉄化合物が
含浸された炭素質材料を得た。
【００３７】この炭素質材料２ｇを石英製反応管に仕込
み二酸化炭素気流中で昇温速度２５゜Ｃ／分で１０００
゜Ｃまで加熱し同温度で６０分保持して賦活を行い高吸
着性炭素材料を得た。得られた炭素材料の物性は、細孔
容積３．８ml/g 、平均細孔半径３５Å、比表面積２１
７０m2/g、Ｎ2 吸着ガス量２４５５cc/gである。
み二酸化炭素気流中で昇温速度２５゜Ｃ／分で１０００
゜Ｃまで加熱し同温度で６０分保持して賦活を行い高吸
着性炭素材料を得た。得られた炭素材料の物性は、細孔
容積３．８ml/g 、平均細孔半径３５Å、比表面積２１
７０m2/g、Ｎ2 吸着ガス量２４５５cc/gである。
【００３８】実施例２ Ｆｅ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ2 Ｏに代えて、Ｃｏ（ＮＯ3 ）
2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｐｄ（Ｎ
Ｏ3)2 をそれぞれ０．５０ｇ使用すること以外は実施例
１と同様に実施し高吸着性炭素材料を得た。得られた炭
素材料の物性を以下に示す。
2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ、Ｐｄ（Ｎ
Ｏ3)2 をそれぞれ０．５０ｇ使用すること以外は実施例
１と同様に実施し高吸着性炭素材料を得た。得られた炭
素材料の物性を以下に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】実施例３ Ｆｅ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ2 Ｏに代えて、（ＣＯＯ）2 Ｆ
ｅ・２Ｈ2 Ｏ、（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 Ｎｉをそれぞれ０．
６ｇ使用する以外は実施例１と同様に実施し高吸着性炭
素材料を得た。得られた炭素材料の物性を以下に示す。
ｅ・２Ｈ2 Ｏ、（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 Ｎｉをそれぞれ０．
６ｇ使用する以外は実施例１と同様に実施し高吸着性炭
素材料を得た。得られた炭素材料の物性を以下に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】実施例４ Ｆｅ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ2 Ｏを０．０１ｇ、０．３ｇ、
０．６ｇおよび１．０ｇ使用する以外は実施例１と同様
に実施し高吸着性炭素材料を得た。得られた炭素材料の
物性を以下に示す。
０．６ｇおよび１．０ｇ使用する以外は実施例１と同様
に実施し高吸着性炭素材料を得た。得られた炭素材料の
物性を以下に示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】比較例１ 実施例１で使用した原料を未処理のまま賦活時間４０分
で行うこと以外は実施例１と同様の賦活条件で行って炭
素材料を得た。得られた炭素材料は、細孔容積０．９ m
l/g 、平均細孔半径１１Å、比表面積２０６０m2/g お
よび吸着ガス量５９９cc/gであった。
で行うこと以外は実施例１と同様の賦活条件で行って炭
素材料を得た。得られた炭素材料は、細孔容積０．９ m
l/g 、平均細孔半径１１Å、比表面積２０６０m2/g お
よび吸着ガス量５９９cc/gであった。
【００４５】実施例５ 実施例１および比較例１で得られた炭素材料を用いて、
ビタミンＢ12の吸着性能を測定した。ビタミンＢ12濃度
３００ｐｐｍの水溶液１００ｍｌ中に炭素材料２５ｍｇ
を入れて２５゜Ｃ、２４時間振とうした後、溶液中のビ
タミンＢ12の残留濃度を比色計で（波長３３０ｎｍ、１
０ｍｍ石英セル）測定した。
ビタミンＢ12の吸着性能を測定した。ビタミンＢ12濃度
３００ｐｐｍの水溶液１００ｍｌ中に炭素材料２５ｍｇ
を入れて２５゜Ｃ、２４時間振とうした後、溶液中のビ
タミンＢ12の残留濃度を比色計で（波長３３０ｎｍ、１
０ｍｍ石英セル）測定した。
【００４６】
【表４】
【００４７】比較例２ 比表面積８４ｍ2 ／ｇのヤシガラ木炭を原料として用い
ること以外は実施例１と同様にして炭素材料を得た。得
られた炭素材料の物性は、細孔容積０．８ml/g、平均細
孔半径１２．５Å、比表面積１２６９m2/g、吸着ガス量
５１４cc/gである。
ること以外は実施例１と同様にして炭素材料を得た。得
られた炭素材料の物性は、細孔容積０．８ml/g、平均細
孔半径１２．５Å、比表面積１２６９m2/g、吸着ガス量
５１４cc/gである。
【００４８】比較例３ Ｆｅ（ＮＯ3 ）3 ・９Ｈ2 Ｏに代えてＭｇ（ＮＯ3 ）・
６Ｈ2 Ｏ １．０ｇ添加すること以外は実施例１と同様
にして行い炭素材料を得た。得られた炭素材料の物性
は、細孔容積１．５ml/g、平均細孔半径１３Å、比表面
積２３５６m2/g、吸着ガス量９８０cc/gである。この結
果、周期律表第８族金属化合物以外の添加は、本発明の
高吸着性炭素材料が得られないことが明かである。
６Ｈ2 Ｏ １．０ｇ添加すること以外は実施例１と同様
にして行い炭素材料を得た。得られた炭素材料の物性
は、細孔容積１．５ml/g、平均細孔半径１３Å、比表面
積２３５６m2/g、吸着ガス量９８０cc/gである。この結
果、周期律表第８族金属化合物以外の添加は、本発明の
高吸着性炭素材料が得られないことが明かである。
【００４９】
【発明の効果】以上の如く、比表面積１００ｍ2 ／ｇ以
上の細孔を有する原料炭素質材料に、第８族金属化合物
を添加し賦活を行うことにより、細孔容積および平均細
孔半径が大きい細孔を持ち、高い吸着性能を示す高吸着
性炭素材料が得られる。本発明の炭素材料は、主として
メソポアの大きさの細孔からなり、大きな細孔容積およ
び平均細孔半径を有する高吸着性炭素材料でり、高分子
物質の吸着性能に優れていることから物質分離剤として
有用である。また、無機化合物及び有機化合物に対して
高い分解活性を有しＣＯＤ低減化触媒として有用であ
る。本発明の炭素材料は、原料炭素質材料として、市販
の活性炭が使用できるため広範に大量に入手可能で工業
的に有利であり、また本発明の製造方法は、アルカリ蒸
気を使用しないため装置の腐食がなく、流動性もよく、
しかも工程も少なく極めて容易な製造方法であり工業的
に有利な方法である。
上の細孔を有する原料炭素質材料に、第８族金属化合物
を添加し賦活を行うことにより、細孔容積および平均細
孔半径が大きい細孔を持ち、高い吸着性能を示す高吸着
性炭素材料が得られる。本発明の炭素材料は、主として
メソポアの大きさの細孔からなり、大きな細孔容積およ
び平均細孔半径を有する高吸着性炭素材料でり、高分子
物質の吸着性能に優れていることから物質分離剤として
有用である。また、無機化合物及び有機化合物に対して
高い分解活性を有しＣＯＤ低減化触媒として有用であ
る。本発明の炭素材料は、原料炭素質材料として、市販
の活性炭が使用できるため広範に大量に入手可能で工業
的に有利であり、また本発明の製造方法は、アルカリ蒸
気を使用しないため装置の腐食がなく、流動性もよく、
しかも工程も少なく極めて容易な製造方法であり工業的
に有利な方法である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】賦活終了後は、生成物を洗浄、乾燥して製
品とされる。本発明の方法は、使用される原料炭素質材
料の形状を維持した状態の炭素材料が得られるため、必
ずしも成型する必要がなく使用する原料の形状を選択す
ることで製品の形状を任意に帰ることができるため工業
的に有利な製造方法である。
品とされる。本発明の方法は、使用される原料炭素質材
料の形状を維持した状態の炭素材料が得られるため、必
ずしも成型する必要がなく使用する原料の形状を選択す
ることで製品の形状を任意に帰ることができるため工業
的に有利な製造方法である。
Claims (4)
- 【請求項１】 細孔容積２．５〜４．０ｍｌ／ｇで、か
つ平均細孔半径２１〜４０Åであり、比表面積１６００
〜２５００ｍ2 ／ｇである高吸着性炭素材料。 - 【請求項２】 比表面積が少なくとも１００m2/gの細孔
を有する炭素質材料に第８族金属化合物を、重量比で
１：０．００１〜１：０．１の範囲で添加し、酸化性ガ
ス雰囲気下、５００〜１２００℃で賦活処理することを
特徴とする請求項１記載の高吸着性炭素材料の製造方
法。 - 【請求項３】 第８族金属化合物が、鉄またはニッケル
の無機酸塩、または有機酸塩である請求項２記載の製造
方法。 - 【請求項４】 炭素質材料に対する第８族金属化合物の
添加量が、重量比で１：０．０１〜０．１の範囲である
請求項２記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30938793A JP3367534B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高吸着性炭素材料およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30938793A JP3367534B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高吸着性炭素材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07155587A true JPH07155587A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3367534B2 JP3367534B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=17992403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30938793A Expired - Fee Related JP3367534B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高吸着性炭素材料およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367534B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0840713A (ja) * | 1994-05-26 | 1996-02-13 | Tousou Sangyo Kk | 活性炭およびその製造方法並びに水処理用に該活性炭を使用する方法 |
| JP2005517522A (ja) * | 2001-08-23 | 2005-06-16 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | 水フィルタ及び水フィルタを使用する方法 |
| JP2005324155A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Japan Pionics Co Ltd | 不活性ガスの精製剤及び精製方法 |
| JP2007307563A (ja) * | 2001-08-23 | 2007-11-29 | Procter & Gamble Co | 水フィルタの製造方法 |
| WO2007145147A1 (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-21 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | 鉄含有炭素材料の製造方法 |
| KR101272200B1 (ko) * | 2012-05-23 | 2013-06-07 | 한국에너지기술연구원 | 다공성 탄소 주형틀을 이용한 용융함침 기반 고담지, 고분산 산화금속/탄소 나노촉매 담지체의 제조 방법 및 그 고담지, 고분산 산화금속/탄소 나노촉매 담지체 |
| WO2014126296A1 (ko) * | 2013-02-12 | 2014-08-21 | 한국화학연구원 | 다공성 탄소물질을 이용한 금속 함유 입자 형성방법 |
| CN104162406A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-11-26 | 宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司 | 一种用于吸附天然气的微孔材料的组成与构型 |
| CN110915041A (zh) * | 2017-06-29 | 2020-03-24 | 日铁化学材料株式会社 | 固体高分子型燃料电池催化剂载体、固体高分子型燃料电池催化剂载体的制造方法、固体高分子型燃料电池用催化剂层、及燃料电池 |
| CN113727943A (zh) * | 2019-04-26 | 2021-11-30 | 株式会社可乐丽 | 碳质材料及其制造方法、净水用过滤器和净水器 |
-
1993
- 1993-12-09 JP JP30938793A patent/JP3367534B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0840713A (ja) * | 1994-05-26 | 1996-02-13 | Tousou Sangyo Kk | 活性炭およびその製造方法並びに水処理用に該活性炭を使用する方法 |
| JP2005517522A (ja) * | 2001-08-23 | 2005-06-16 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | 水フィルタ及び水フィルタを使用する方法 |
| JP2007307563A (ja) * | 2001-08-23 | 2007-11-29 | Procter & Gamble Co | 水フィルタの製造方法 |
| JP2005324155A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Japan Pionics Co Ltd | 不活性ガスの精製剤及び精製方法 |
| WO2007145147A1 (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-21 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | 鉄含有炭素材料の製造方法 |
| JP2008021638A (ja) * | 2006-06-16 | 2008-01-31 | Osaka City | 鉄含有炭素材料の製造方法 |
| KR101272200B1 (ko) * | 2012-05-23 | 2013-06-07 | 한국에너지기술연구원 | 다공성 탄소 주형틀을 이용한 용융함침 기반 고담지, 고분산 산화금속/탄소 나노촉매 담지체의 제조 방법 및 그 고담지, 고분산 산화금속/탄소 나노촉매 담지체 |
| WO2014126296A1 (ko) * | 2013-02-12 | 2014-08-21 | 한국화학연구원 | 다공성 탄소물질을 이용한 금속 함유 입자 형성방법 |
| KR20140102356A (ko) * | 2013-02-12 | 2014-08-22 | 한국화학연구원 | 다공성 탄소물질을 이용한 금속 함유 입자 형성방법 |
| CN104162406A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-11-26 | 宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司 | 一种用于吸附天然气的微孔材料的组成与构型 |
| CN110915041A (zh) * | 2017-06-29 | 2020-03-24 | 日铁化学材料株式会社 | 固体高分子型燃料电池催化剂载体、固体高分子型燃料电池催化剂载体的制造方法、固体高分子型燃料电池用催化剂层、及燃料电池 |
| US11394034B2 (en) | 2017-06-29 | 2022-07-19 | Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. | Support for polymer electrolyte fuel cell catalyst, method of producing support for polymer electrolyte fuel cell catalyst, catalyst layer for polymer electrolyte fuel cell, and fuel cell |
| CN113727943A (zh) * | 2019-04-26 | 2021-11-30 | 株式会社可乐丽 | 碳质材料及其制造方法、净水用过滤器和净水器 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |