JPH07277716A - 活性炭 - Google Patents

活性炭

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JPH07277716A
JPH07277716A JP6069686A JP6968694A JPH07277716A JP H07277716 A JPH07277716 A JP H07277716A JP 6069686 A JP6069686 A JP 6069686A JP 6968694 A JP6968694 A JP 6968694A JP H07277716 A JPH07277716 A JP H07277716A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 石炭を原料として硬度を高く維持したまま細
孔径を大きくして、細孔容積を増し、表面積を広くして
通気圧損を低くした活性炭とすること。 【構成】 石炭を原料とする活性炭であって、該活性炭
は、硬度が90%以上、表面積が500〜1000m2
/ccで、該活性炭の表面に存在する細孔のうち細孔の
直径が24〜60Åである容積は0.1cc/cc以上
であり、該活性炭の平均粒径が0.5〜2.5mmの細
粒ペレットであることを特徴とする活性炭。気体の吸脱
着性を保持して長寿命の活性炭となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気体中に含まれる揮発
性物質の蒸気の吸着・脱着用に有用な活性炭に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、揮発性物質の気相吸着用の活性炭
(以下エバポ用活性炭という)は、木炭、石炭などを原
料として200メッシュ以下に微粉砕し、これにピッチ
などの粘結剤を配合して加熱しながら混練し、その後粉
砕する。この成形物を常温からおよそ700℃まで昇温
加熱して乾留させ、緻密で硬い炭化物とする。この際急
速な加熱等により粒子にひび割れや変形などの不具合が
生じやすい。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、脱灰、乾燥して製品としている。
【0003】このエバポ用活性炭は、揮発性物質、たと
えばガソリンなどの吸着だけではなく吸着物の活性炭よ
りの脱離のしやすさも重要な能力となるため、表面に細
孔径が24〜60Åと比較的大きな径の部分が多く存在
することが必要となる。上記のようにエバポ用活性炭
は、大きな細孔径の部分を多く有することが必要である
が、石炭を原料とする活性炭では製造時に賦活を進める
ことにより硬度が低下しやすい。すなわち、細孔を多く
しかつ細孔直径を大きくすると活性炭の硬度が低下する
と共に機械的強度も低下して粉末化しやすくなる。ま
た、石炭系活性炭は、吸着性能を向上するために表面積
を増すように粒度を小さくしたり、粒度分布を広くした
りするとガス通気性が低下して通気圧損が高くなる不具
合がある。一方、比較的大きな細孔直径を多くもってい
る木炭系の活性炭は、もとより硬度が低い。
【0004】そこでエバポ用活性炭は、硬度を維持した
ままで大きな細孔直径の部分を多くして細孔の総容積を
増し、吸脱着面の面積を広くして通気圧損を低くしたも
のとすることが望まれている。
【0005】
【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、石炭を原料として用い硬度を高
く維持したままで細孔直径を大きくし細孔容積を増し、
表面積を広くしてかつ通気圧損を高くしない活性炭とす
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の活性炭は、石炭
を原料とする活性炭であって、該活性炭は、硬度が90
%以上、表面積が500〜1000m2 /ccで、該活
性炭の表面に存在する細孔のうち細孔の直径が24〜6
0Åである容積は0.1cc/cc以上であり、該活性
炭の平均粒直径が0.5〜2.5mmの細粒ペレットで
あることを特徴とする。
【0007】本発明の活性炭は、主として気化した気体
を吸着・脱着用に使用されるもので気体中に存在する気
化成分を回収するのに使用されるものである。そのため
に活性炭は、表面積が大きく機械的強度を有し、集積さ
れた活性炭中を気体が透過しやすい形状のものとしたも
のである。またこの活性炭はひび割れやクラックの原因
となる欠陥を潜在的に有していないことが使用時に粉末
化が避けられるので好ましい。
【0008】そのために活性炭の硬度は、JIS K
1474の試験法に基づき90%以上であることが必要
である。この硬度が80%未満であると活性炭が使用時
に破砕され粉末化しやすく、気体の透過時の通気圧損が
高くなるので好ましくない。また気体の吸着性能を維持
するためには、活性炭の表面積は500〜1000m2
/ccの範囲にあることが必要である。表面積が500
2 /cc未満であると吸着性能が不十分で好ましくな
い。また1000m2 /ccを超えると活性炭の硬度が
低下して粉末化しやすくなりガスの通気圧損が高くなる
ので好ましくない。さらに活性炭の表面に存在する細孔
のうち細孔直径が24〜60Åである容積が0.1cc
/cc以上であることが必要である。すなわち、全細孔
容積中の細孔直径が24〜60Åである細孔が占める容
積の割合が少なくなると、ガス吸脱着の性能が低下す
る。そのため細孔の直径が24〜60Åの細孔の容積は
0.1cc/cc以上あることが必要である。たとえ
ば、図1に示す実施例と比較例の細孔直径とその細孔直
径をもつ孔の数(量)を示す細孔の口径分布のグラフで
あり、実施例では細孔直径が24〜60Åの範囲にあ
り、比較例では細孔直径が12〜23Åの範囲である。
このように実施例の活性炭は細孔直径が24〜60Åの
範囲にある細孔が多くその体積も大きくなりガスの吸着
・脱離が容易となる。
【0009】また、図2には活性炭にガソリン(ブタン
ガスで測定)吸着と脱離を繰り返した際の吸着量の変化
の模式グラフを示した。図2によると、細孔径が大きい
実施例の活性炭では吸着・脱離の回数を繰り返しても活
性炭の吸脱着量は略同じで変化がないが、細孔径が小さ
い活性炭では吸着したブタンが脱離できずその脱離量が
少なくなる。そのため2回目以降の再吸着量も減少し、
その結果脱離量が次第に少なくなり活性炭は気体の吸着
脱着の性能が低下する。したがって、気体の吸脱着をお
こなうエバポ用活性炭は、大きな細孔径の容積が大きい
ことが必要である。
【0010】また、活性炭は、平均粒直径が0.5〜
2.5mmの細粒ペレットであることがカラムなどに活
性炭を充填して気体を流した時の通気圧損を高めないた
めに必要である。より好ましくは活性炭の平均粒直径が
0.5〜2.5mm、長さが0.5〜10mmの円柱状
である。たとえば、図3のグラフに示すように、本発明
の条件を満たした実施例では同程度の粒径をもつ従来品
の比較例より通気圧損が少ない。このように本発明のよ
うな表面積と細孔をもつことで吸着脱着の性能に優れ所
定の硬度をもち、気体の吸着・脱着用のエバポ用活性炭
として利用することができる。
【0011】この活性炭の製造法としては、たとえば、
微粉砕した石炭にピッチなどのバインダーを加えて混練
した後、成形機または押出機で押出し1.0〜3.0m
mの円柱状とする。この円柱状の成形物をそのまま乾留
し、酸化性ガス雰囲気中で賦活することにより平均粒直
径が0.5〜2.5mm細粒ペレットが得られる。
【0012】
【作用】本発明の活性炭は、硬度、表面積、細孔の直径
特に大きな細孔径の容積を特定することにより、硬度が
保持でき吸脱着の性能を保持することができる。また、
硬度が高いので使用時に粉砕することがなく、平均粒直
径が0.5〜2.5mm、長さが0.5〜10mmの円
柱状細粒ペレットがガスを透過させる際の通気圧損を少
なくすることができる。
【0013】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 (実施例)200メッシュ通過90%以上に微粉砕した
石炭原料100重量部に対し、ピッチ系バインダー30
重量部を混合した。この混合物を押出成形機で混合物の
温度を100℃に保持して加熱混練した後、ディスクペ
レッターにより押出し直径が約1.8mmφの円柱状の
成形物を作製した。
【0014】この成形物は、窒素雰囲気中で常温から7
00℃まで(25℃/min)昇温速度で加熱して炭化
乾留した。次いで炭化物を水蒸気雰囲気中で950℃で
5時間処理して賦活処理してエバポ用活性炭を得た。こ
の活性炭の平均粒直径は1.1mmであった。 (比較例1)実施例と同じ原料を用いて同じ組成で同様
に混合して直径が5mmφ成形物を形成した。この形状
のまま実施例と同様の条件で乾留・賦活処理をおこない
活性炭とした。この活性炭は平均粒直径が3.6mmで
あった。 (比較例2)実施例と同じ原料を用いて同じ組成で同様
に混合して直径が5mmφ成形物を形成した。この成形
物をロール粉砕機にて粉砕し、篩い分けし7から20メ
ッシュ通過の粒径に整粒した後、実施例と同様の条件で
乾留・賦活処理をおこない活性炭を得た。この活性炭は
平均粒直径が1.3mmであった。 (比較例3)実施例と同じ原料を用いて同じ組成で同様
に混合して直径が5mmφ成形物を形成した。この成形
物をロール粉砕機にて粉砕し、篩い分けし10から28
メッシュ通過の粒径に整粒した後、実施例と同様の条件
で乾留・賦活処理をおこない活性炭を得た。この活性炭
は平均粒直径が0.8mmであった。
【0015】これらの活性炭の物性値を表1に示す。こ
れらは公知の測定法により行った。なお、硬さはJIS
K1474に記載されるように試料を鋼球と共に入れ
た硬さ試験用皿を振とうした後、ふるい分け、ふるいの
上に残った試料の重量を求め、元の試料の重量比から硬
さを求めた。表1に示すように実施例の活性炭は、硬度
が80%以上で、表面積が500〜1000m2 /cc
の範囲にあり、細孔直径24〜60Åの容積が0.11
cc/ccで製品粒度も10〜20メッシュで揃ってお
り、平均粒直径は1.1で本発明の条件を満たしてい
る。
【0016】
【表1】 充填密度は実施例と比較例ともに略同じでありその吸脱
着性能は以下のようにことなる。ブタン吸脱着量は、表
1に示すように実施例は8.1g/dlと比較例3の
8.2g/dlが高いが、比較例1の6.2g/dl、
比較例2の7.7g/dlは低い。ベンゼン吸着量は比
較例1が22.0g/dlが特に低いが他は25g/d
l前後で顕著な差はない。吸脱着性能が、実施例および
比較例3が高いのは、活性炭の比表面積が600m2
cc以上で、細孔容積も0.31cc/ccと大きいこ
とによることを示している。しかし、比較例3は、硬度
が82.1%と一段と低く本発明の目的に適合しない。
一方、硬度の高い比較例1(99.2%)は平均粒直径
が3.6mm大きいが比表面積は480m2 /ccと少
なく細孔容積(0.25)も小さく吸脱着性能が低い。
比較例1のように製品粒度が大きく平均粒直径も大きい
場合は、硬度は高いが吸脱着性能が不足する。比較例3
の場合は比表面積および細孔容積は実施例とほぼ同じで
吸脱着の性能はほぼ類似しているが硬度が低い。
【0017】また、図3に示すように活性炭をカラムに
充填して気体を透過させると比較例3では通気圧損が通
過気体の流速の増加と共に最も大きくなる。図3では容
積100ccのカラムに活性炭を75mmの高さまで充
填しカラム内を透過するガスの流速を増加させた時の流
速を横軸に縦軸に通気圧損をとりその関係を線グラフと
したものである。通気圧損は活性炭の粒径が大きい比較
例1の場合が少なく次いで製品粒径の幅が狭い実施例と
なり、比較例2、3の活性炭は粒径が小さく通気圧損が
大きくなることを示している。
【0018】図4、5、6は実施例と比較例1、2、3
の活性炭のそれぞれの粒径分布を比較して示した。この
グラフは、横軸に活性炭の粒径を縦軸には分布をとり粒
径の分布度合いを示している。図4の比較例1は粒径分
布が3.1〜4.8の範囲で実施例の0.5〜1.5よ
り著しく大きい。図5では比較例2は実施例と重なって
いるが分布範囲が実施例より広い。図6では比較例3は
実施例より小粒径のものがあるが分布は広い。このこと
は表1に示す性能および通気圧損の結果と一致してい
る。
【0019】
【発明の効果】本発明の活性炭は、硬度を特定したこと
により細粒ペレットにおいても、破断、破砕に対する抵
抗性が高まり粉末化が抑制できる。また本活性炭は細孔
の大きくな部分の細孔径を特定したので吸脱着の性能が
たかまる。また、通気圧損が少なくできるのでエバポ用
の活性炭として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この図は細孔直径と細孔の量との分布を示す
グラフである。
【図2】 この図は活性炭にブタンガスを繰り返し吸脱
着した場合のブタンガスの吸着量を示す模式グラフであ
る。
【図3】 この図は活性炭をカラムに充填して気体を透
過した際の通気圧損を調べたグラフである。
【図4】 実施例および比較例1の活性炭の粒度分布の
グラフである。
【図5】 実施例および比較例2の活性炭の粒度分布の
グラフである。
【図6】 実施例および比較例3の活性炭の粒度分布の
グラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭を原料とする活性炭であって、該活
    性炭は、硬度が90%以上、表面積が500〜1000
    2 /ccで、該活性炭の表面に存在する細孔のうち細
    孔の直径が24〜60Åである容積は0.1cc/cc
    以上であり、該活性炭の平均粒直径が0.5〜2.5m
    mの細粒ペレットであることを特徴とする活性炭。
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