【発明の詳細な説明】
発明の名称
水酸化カリウムおよび／または水酸化ナトリウムまたはその塩で亜炭を処理する
ことによる活性炭およびそれによる吸着
ｌ」−処理１
本発明は、高い作業能力、低い見掛は密度、さらにガス、蒸気および液体に対す
る除去能力の向上した活性炭を得るために、水酸化カリウムおよび水酸化すトリ
ウムまたはそのカリウム塩およびナトリウム塩を使用する、有機蒸気、ガス、ま
たは液体吸着用の改良された活性炭に関する。
兄−謂−の」」
本発明は、改良された吸着物質に３いて優れた吸着作業能力および他の望ましい
特徴を達成するために、安価な亜炭（かつ炭）から活性炭の製造を含む。
この活性炭は、有機ガス、蒸気および液体を除去、吸着、または蓄積するのに有
用であり、特別の使用は自動車における蒸発損失制御吸収化、インラインフィル
ター、溶剤回収フィルター、および他の用途を含むが、これらに限定されない、
たとえば、活性炭を自動車の蒸発損失吸収缶に使用するときは、活性炭は可能な
限り最高の炭化水素作業能力および可能な限り最低の見掛は密度をもつべきであ
る。これらの目的のため活性化前にカリウム含浸の使■を含む活性炭処方物が知
られているが、既知処方物は望ましい（作業）吸着容量に欠けており、多くの用
途に望ましいその他の吸収物質の使用を必要とし、および／または製造するのに
高価であり得る。輸送機関燃料系における蒸発制御装置で使用されるカーボンフ
ィルターまたはベッドの場合には、上記既知の燃料蒸気制御カーボンに関連した
欠点は顕著である。
本発明の活性炭は、非含浸活性炭を使用しては除去されないガス、蒸気および液
体除去のために、特定の含浸剤のさらなる使用を含むことができる。
カリウムイオンの使用により、活性炭の性質を増強する試みがなされてきた。た
とえば、Ｋａｒｌのドイツ特許公開第３．８３４．７４５号においては、湿った
かつ炭をカリウムで含浸する。 Ｋａｒｌの活性炭は、活性化前に、ＫＯＨで含
浸した湿ったかつ炭（未処理）を加熱または水蒸気活性化により製造される。
Ｅａｒｌは、約４６乃至５９％の水分水準と、約２％までのＫＯＨ水準をもつカ
ーボンの使用を開示している。６０口乃至１１００嘗ｇ／ｇのヨウ素吸着性をも
つ活性炭が、約１４％（乾燥基準で）の最終活性収率で、かつ炭から製造された
。また、５ｃｈａｆｅｒの米国特許第４．０３９．４７３号は、さらなる活性度
を達成するために、カリウムで処理し、炭化しそして浸出しくカリウム除去のた
め）、所望により水蒸気活性化するカーボン（亜炭）を記載している。
これらおよび他の既知カーボンの欠点は容易に理解される。これらは、単位容積
当りの吸着作業能力が劣るから、空間を多く必要とする。燃料蒸発損失制御吸収
化および他の用途において要求される寸法および重量制限に合格するためには、
最小の充填容量を使う必要があるから、活性炭は単位容量当り著しく高い作業能
力をもつ必要がある。
亜炭（かつ炭）を使用して、本発明によって優れた作業能力がもたらされる改良
された独特の細孔構造をもつ活性炭が得られ、価格、重量、空間の節約に寄与す
る一層有効なカーボンが生成する。一層安価な原料（亜炭）の使用により、本発
明は直接的な価格の節約をもたらす。
従って、本発明は、自動車用機器および工業用途に用いられる、ガスおよび／ま
たは蒸気および液体の除去および／または蓄積に有効な、一層有効な、一層コン
パクトな、一層安価な活性炭を提供することを意図している。
本発明の亜炭（かつ炭）の処理に使用される水酸化カリウムおよび／または水酸
化カリウムおよびその塩は効率のよい、信頼性のある、価格的に有効な方式で、
炭化および活性化前に、施用される。
光」Ｌの−Ｉ丑
本発明は、亜炭に水酸化カリウムおよび／または水酸化ナトリウムまたはその塩
の溶液を含浸し、ついで炭化し、その後活性化することにより、亜炭（かつ炭）
から製造した活性炭を含む。本発明のこの目的に対し、 ［１ＩＩｉ炭Ｊおよび
「かっ炭」の用語は、約１５乃至１７％より大きく、約３０％までの酸素含量を
もつ低品位炭を意味する。
本発明は、比較的安価な原料に水酸化カリウム右よび／または水酸化ナトリウム
および／またはその塩を使うことによりその性能を改良できるから、一層高価な
カーボンの使用に要求される問題を解決する。さらに、本発明のカーボンは、一
層大きな炭化水素作業能力、−最小さい見掛は密度および炭化水素容量の増加を
達成できる。
本発明の活性炭は、優れた作業能力をもたらす改良された独特の細孔構造を有し
、このカーボンは価格を節約し、環境的利点と優れた性能をもたらす。
本発明の活性炭は、活性化前にＫＯＨで含浸した既知の水蒸気活性化木材ベース
のペレットカーボン、またはかり炭右よび坑湿潤亜炭を含め、既知のＫ ＯＨ含
浸炭素質物質から製造した既知カーボンよりも著しく安価に製造でき、一層大き
な作業能力をもつ。
ある商業的木材ベースのカーボンは、３４ｇ／ｌのガソリン作業能力をもっこと
がわかった。かつ炭カーボンは。
２９、４ｇ／ｌのガソリン作業能力をもっことがわかった６本発明のカーボンは
、５７．０ｇ／ｌより大きいガソリン作業能力を達成できる。従って、本発明の
活性炭は、上記かつ炭カーボンより少なくとも９１％大きい作業能力の増加、上
記木材ベースのカーボンより少なくとも６７％大きい作業能力の増加を達成でき
る。木材ベースのカーボンは、本発明の亜炭（かつ炭）ベースのカーボンより、
高価な物質であり、有効でない、他方、既知のかつ炭または坑？１！潤亜炭代替
品は、その高い水含量のために輸送には「重」く、一層有効でない活性炭を生成
する。
本発明の活性炭の作業能力増加によって、吸着性のより低いカーボンと同一の作
業能力をより少ないカーボンＩ遇物質の量で達成できる０本発明の活性炭を充填
した一層小さい吸収缶を使用することによって、著しい価格の節約を達成できる
。
本発明の活性炭はまた、坑湿潤物質の不必要に過剰の重量を避け、処理装置に利
点を与える１本発明の製品は。
（最も望ましくはン加圧成形により、結合剤なしに粒状化、ペレット化、または
他の形に「成形」でき、または結合剤と共に製造できる。
本発明の方法は、炭化および活性化前にカリウムまたはナトリウムで処理された
広い範囲の炭素質物質に有効である。炭化および活性化後カーボン上に存在する
水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムまたはその塩の量（重量）は、活性化後
のカーボンの収縮により、たとえば２倍に増加できる。特定の用途および／また
は所望の性能特性に依存して、処方を変化できる。
しかし１本発明の好ましい実施態様は、炭化および活性化前に処理した、カリウ
ム（Ｋ ＯＨまたは当量カリウム塩として）約３０重量％までを含む組成物を生
成する低品位炭、好ましくは亜炭を含む、約１２０重量％までの水も使用できる
。この水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムまたはその塩を、アグロメレー１
−ｆＮ集）した亜炭拉（８Ｘ３０．６×２０．１２Ｘ ３０、または他のメツシ
ュ寸法）または類似の炭素質媒体に有効に分散できる６本発明の活性炭の見掛は
密度は、望ましくは３７０ｇ／ｌ以下であり、少なくとも５．４％の高いヘキサ
ン作業能力（後で定義するンをもつ。
本発明の特別の好ましい実施態様は、炭化右よび活性化前に、約５％のカリウム
（ＫＯＨ）ｋよび２５％の水で処理した亜炭（かつ炭）を含む。
本発明の活性炭は広範囲の利用性を有し、均衡のとれた性能をもたらす、自動車
機器用のようなある種の用途に対しては、この活性炭は、カーボン上に通常の空
気を送ることにより再生できる高い作業能力を付与する１本発明の活性炭の他の
利点は、添付図面に関連した現在好ましい実施態様の次の詳細な説明から明らか
となる。
図面の簡単な説明
図Ｉは、ペレット化活性炭製造のための本発明の方法の流れ図である。
図２は、非アグロメレート粒状活性炭製造のための本発明の方法の流れ図である
。
図３は、アグロメレート粒状活性炭製造のための本発明の方法の流れ図である。
１ＬＬｌ翌翌−突」１」Ｌ様
本発明は、亜炭（かつ炭）がら、増加した表面積を持ちそして炭化水素および他
のガス、蒸気右よび液体吸着の優れた作業能力を有する活性炭の製造に関する１
本発明に従い製造された活性炭は、蒸発損失制御吸収化、溶剤回収、他の用途に
対する優れた吸着剤である。
本発明の方法は、広範囲の水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムおよび／また
はその塩処理組成物の使用に有効である。これらの処方物は、活性炭の特定の用
途および／または所望の性能特性に依存して変化できる。
カーボン製品の性能に影響する多数のプロセスパラメータが見出されている。こ
のパラメータは、（１１使用する特定の水酸化カリウムまたは水酸化すトリウム
またはその塩、これら水酸化物および塩の水準およびこれらの水酸化物または塩
が得られる出所、（２）亜炭（かつ炭）の水酸化物および塩処理法、（３）亜炭
（かつ炭）炭化に使用する方法、（４） カーボン活性化に使用する方法、（５
）活性炭の乾燥上よび／または洗浄に使用する操作、（６）存在するまたは各工
程で添加する水分のＩｔ右よび（７）原料亜炭（かつ炭）の活性を含む、他のパ
ラメータも、本発明の活性炭の最終特性に影響を与えるが、その程度は低い。
本発明の活性炭の独特の品位を説明するため、試験を実施した。また、活性炭の
好ましい製造法を記載する。
例えば、オーストラリア亜炭（かつ炭）は良好なヘキサン吸着と作業能力をもつ
カーボンを製造することがわかった。他の亜炭は法外に良好な作業能力を示すこ
ともわかった。この試験では、亜炭（かつ炭）をＫＯＨ溶液で処理し、不活性雰
囲気中で炭化し、水蒸気で活性化した。
初期製造は、乾燥亜炭（かつ炭）を微粉砕し、ついでＫＯＨ溶液で処理し、その
後２ｍ−ベレットに形成することを含む、この操作は、本発明に対し、ＫＯ）（
と亜炭（かつ炭）の酸素化表面基の間の可能な相互作用の利点を最大にする。こ
のベレットを不活性雰囲気中で炭化し、水蒸気中で活性化した。炭化前にＫＯＨ
による亜炭のこの好ましい処理法は、驚くことに望ましい結果を生じた。
予＃ｌ試験で、２ｍｍベレットを、ＫＯＨ２，５％含有の亜炭（かつ炭）から形
成した。ベレットを３日間空気乾燥し、窒素中７００℃で炭化し、水蒸気中８７
０乃至９５０℃で活性化した。活性炭約２０乃至２５−ｇを微量てんびんに入れ
て、３０℃の一定温度に保った。ｎ−ヘキサンで飽和した純粋窒素気流１００閣
ｌ／分を、０℃でカーボンに２ｏ分通通させた。ついで、純粋な窒素気流＋００
鯵】７分を、ヘキサン飽和のカーボンに２０分通した。カーボンの重量差を、ヘ
キサン作業能力と定義する。
８７０乃至９００℃の範囲で活性化したベレットのヘキサン容量およびヘキサン
作業能力は、それぞれ約４２乃至４５％、Ｊ３乃至１４％に達した。ブタン容量
およびブタン作業能力は、それぞれ約３６乃至４６％、２２乃至２４％に達した
。このブタン容量範囲は、既知の市販カーボン（Ｗ Ｖ Ａ ＩｌｌｏｏＴ。
３４％、Ｗｅａｔｖａｃｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の最高容量より高い。
従って、炭化前にＫＯＨによる乾燥亜炭（かつ炭）の処理は、大きな吸着容量と
高い作業能力をもつ活性炭を生成した。
水酸化カリウムまたは塩処理および炭化温度の異なる水準を研究して、最適作業
能力を得た。３０重量％までのＫＯＨを有するオーストラリア亜炭（かつ炭）で
試験を実施した。ＫＯＨ含浸のこの水準を使用し、２０％のヘキサン作業能力を
達成した。
これらの試験は、特に蒸発損失制御吸収缶、溶剤回収、その他のような気相用途
に使用するための、種々の高度に望ましい特性をもった、５％Ｋ ＯＨで製造し
た製品を導いた。ＫＯＨ２，５％および１．５％で含浸した亜炭（かつ炭）も、
ある種の用途に有用な活性炭を生成したが、ＫＯＨの５．０％水準が一層高活性
のカーボンを生成した。
ＫＯＨ２，５％水準のカーボンは、Ｋ Ｏ８１，２５％のカーボンよりも大きい
ブタン作業能力を示す６粒状アグロメレート形および分粒非アグロメレート形の
両者の、亜炭（かつ炭）の水酸化カリウム接触活性化は、良好なヘキサン容量と
ヘキサン作業能力をもつ活性炭を生成した。
さらに亜炭（かつ炭）試料を、ＫＯＨ溶液で処理し、その後６Ｘ２０メツシュ粒
状形にアグロメレートし、または直接８Ｘ３０メツシユに分粒し、ついで窒素雰
囲気中で７００℃で１０分炭化した。ついで、チャーを水蒸気中で活性化した９
本発明の３種の活性炭の製造の流れ図を図］、、２． ３に示す。
増強した細孔構造を達成するためには、Ｋ ＯＨ溶液を、微粉亜炭に５％のＫ
ＯＨ負荷となるまで噴霧した。亜炭とＫ ＯＨの湿った混合物を、さらに結合剤
を添加することなくベレット化し、 ２園■のベレットを形成した。湿ったベレ
ットを窒素雰囲気中７００℃で１０分間炭化した。水蒸気供給速度を減少するこ
とにより、また活性化ガスを窒素で稀釈することにより、ヘキサン作業能力が劇
的に増加し、カーボン収率が増加することを発見した。ヘキサン作業能力は２０
．５％であった。
さらなる試験で、チャー原料にＫＯＨ５，２％を含有させることで、８７０乃至
９００℃の活性化温度で、約４５％に達するヘキサン容量をもつ活性炭を生成し
た。これら生成物のヘキサン作業能力は、約１３乃至１４％に達した（第１の商
業上使われるカーボンでは、ヘキサン容量およびヘキサン作業能力は２ 夫々的
３２％と１７％であり、第２の商業上使われるカーボンでは夫々４４％と２０％
である）。
２５％（亜炭重量の）の水および５％（亜炭重量の）水酸化カリウムからなる溶
液と混合した。水含量１４．４％を有する微粉砕乾燥亜炭（かつ炭）を使用し、
さらに試験を実施した。この混合物をアグロメレートし、破砕し。
８Ｘ３０メツシユにふるった。この粒状物を不活性雰囲気下８００℃で２０分間
炭化した。このチャーを水蒸気雰囲気中８７０℃で活性化し、本発明の活性炭を
得た。この方法で優れた活性炭が製造され、２３０分間活性化した第１試料はヘ
キサン作業能力１７．７％を有し、２５０分間活性化した第２試料はヘキサン作
業能力２２．１％を有していた。
亜炭（かつ炭）を使用する本発明の活性炭は、２５０ｇ７１程度またはそれ以下
の低い見掛は密度をもつ、この驚くほど低い密度が、優れた性能に一部分寄与し
ている。！！くほど低い見掛は密度と優れたヘキサン作業能力の寄与が、広い範
囲の多数の用途用の吸着剤として著しく有効な活性炭を与える。
利用できる種々の処理方法論のうち、最も信頼のおける方法は、当該水酸化物ま
たは塩の溶液で噴霧することによる亜炭（かつ炭）の処理である。製造法は、噴
霧、湿潤または他の方法により、選択した水酸化物または塩によるｌ、２、また
はそれ以上の処理サイクルを含むことができる。
本発明の活性炭の製造に右いては、成分を好ましくは１回の施用で亜炭（かつ炭
）に施用すべきである。得られた混合物を、その後所望または必要なときは炭化
および水蒸気活性化により熱処理し所望の活性炭生成物にする。この１回施用法
の他に、第２施用（溶液または噴霧操作による）を含む方法も、所望の水酸化物
または塩の含有を達成するのに使用できる。この２工程施用を、均一な高い水酸
化物または塩の含有を達成するのに使用でき、または第１の含有中絶用したもの
とは異なる液体も施用できる。
異なるメツシュ寸法の粒状、ベレット、および他の形状の炭素質粒子上に水酸化
カリウムまたは水酸化ナトリウムまたはその塩を種々含有する処方物も同様に望
ましく作動する。炭化前の亜炭（かつ炭）の低水分含量（たとえば、２０重量％
以下）は、活性化後のカーボンの性能を増強するｌ因子であることが発見された
。
本発明に従い、亜炭（かつ炭）の多数の試料を作成し。
試験した。この試験結果を表Ｉに示す。
表 １
２ｇｏ＋−１６１ ＃ｉ ＫＩＮ ！ＬＯ６０１０９０００，３１０３７Ｊ ９
．６ ２７．２ １７．３２８９１−６６−４ ｎ ＃ ＴＯＨ”ｃｏ ７００
９００ ０．３２６ ３５．７＋０．５ ２６．０１６Ｊｕ９１−５７−Ｉ
Ａｌ ／Ｊ Ｍｌｌｌｌｏ ７００ ９００ ０．：ｌｌＧ ４２．０１２．７
２！１Ｊ２１．１２Ａ９１−６６−蔦〃〃？ロリ＋’ｈｏ７００９５００．３
＋９３９．０１０４２７．１１７．０２Ａ１９１−４ｓ−４＃ ＩＩ １０１１
！ａｏ ７ｆ）Ｄ ９５０ ０．２９３ ３７．６ １０．６ ２９．２ １
１９υ例−４８−４ ＩＩ ＩＩ に１１１１６８圓 δ７０ ０．１３ｇ −
−関５１６４１％４−４８−２ ＃ ＃ ＫＩＨＩ ａｌｓｏ ９！４ ０．３
ＣＩ７ − − ３１．１＋９．７ｌ例−６０−１ ｎ ｕ ＩＤＩＩＬ６ ７
００ １１７（１０，３０４−−７９，８１６，４２１ｇｏ４−４９−＋ ｎ
ｎ １０１＋１５ ７００ ！１５０ ０．２ＪＩ −−２９，５１９，０２９
１）４−３７−３ ｎ ｔｙ １ＤＩＩＬ５ ７００ ９０Ｇ ０．３２９ −
− ３０．７１８．７２＋＋２ｌ−１０−３ＩＩ）’イ＃ＫｌｌｌｃＬ０８０
０Ｍ２０−３２．６１４．３２５．２１７．３２９２１−３３−３ＩＱ状非ｒり
゛ロメレー＋〃１１ひ１５．Ｑ３ＱＱ９５００．２４０５３δ２２．７）９．４
２６．３表 １（続き）
２１２＋−＆ｔ−！ ＩＪ ｌ［１ｌｌＬｏ ａ ９Ｓａ Ｏ，Ｗ ｕ、！２！
、２ ３４３２３．４ｍｌ−８２−３Ｊ ＃ ｌ１ｌＢＦｈＯ１１００□ ０．
３１＆ ！、４２１．６ ！？、＋２１．９ｗｒ−ｇｏ−ｚａｓレヲト）Ｘ）Ｉ
ＦＦ１１１１１１＋！ｌＢ１ａ０６００Ｍ７００．３８１３１．４９４２４．３
１４．９２６９１−Ｑ８−３Ｉｎ幻１１ＸＬＯ７１）ＯりｏａＯ，２５１３７，
４１２，４−−２８７３（７−Ｉ Ｎ ＡＴ ＫＩＧＯ，！ＬＯ７００９Ｓ０
０東３５．１ ９．２ − −２＆８Ｏ−３４４Ａ’レフトＩＪ１１＋ｆｌＢＬ
０７００ｇ７００．２９４２０．７７．７一−７Ｍ０−３７−Ｚ ｚ ｎ Ｎｌ
０１１ 翫０ ７００ ９Ｓｉｌ Ｏ，３３ａ １７４ ５．０ − −ｕ＆）
３７−Ｉ Ｊ ｉ Ｍａｏｌｌ ＬＤ ７００ ９５０ ０．３１５ １１８
６．４ − −２Ａ３１１−７６−ＩＪＩＩＩＥ１１１１／）ｋｌ）１１２．１
１０１７００８？口０．３２５３３．１９．７−２８７−２８８１）−７４−３
１７，６１０，６７００９０００，３３５３０，１１１１，２−−２８ｍ−１４
−４Ｊ ｊ ＫＯ＆％０１１２．＆勺５７００ 領℃ＯＭ ３１．０！、Ｉ −
−２Ａ８ｏ−Ｗｒ２ １ ｚＵＭ／ｋＤＭＸ。Ｉｌｏ、６ ７ＱＯ９００Ｇ、ｕ
６ Ｍ、２ １ｇ −−ａ）−２７−４＃１メ０４巨ＩｔｓＥＢＬＳ７１１０９
１ＸＩＯ４６９１６，９６，７−−ｅＺ＆−Ｉ Ｎ ＃ Ｋ１１ｌ λＳ ７１
１１１ ９００ ０．３Ｉ４ ＋５．６ Ｌ７ − −註＊・活性炭約２０乃至
２５ｉ＋ｇを微量てんびんに入れ、３０’Ｃの一定温度に保った。純ブタン気流
１００ ｍｌ／分を、 １５分間カーボンに通した。ついで、純窒素＋００＋ｓ
ｌ／分の流を、ブタンで飽和したカーボンに２０分間通した。カーボンの重ＩＩ
Ｍを、ブタン作業能力と定義する。
比Ｌ」す挟
幾つかの既知製品および本発明の改良されたＫＯＨ処理製品を使用して、比較性
能研究を実施した０表ＩＪは本発明のカーボンに対する２種のカーボンの比較を
示す。
表ＩＪ
比較作業能力試験
一＊−品−←ｊシシー１−−ンーー−−−−−−！ｆ−−ＬＬλ−ｍ土−−シζ
１□□（−８ヨ／］−と□−従来技術の試料１ ３４．０
（木材ベレット）
従来技術の試料２ ２９．４
（亜炭）
（粒状）
註＊、ガソリン作業能力のより高いものは、一般に高いヘキサン作業能力に関連
している。ガソリン作業能力の定量法は、Ｓ Ａ Ｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐ
ａｐｅｒ ５ｅｒｉｅｓ ８９０６２１゜１９８９＋ご記載されている。
従来技術の試料１ ｆＫＯＨを含浸し、水蒸気活性化した木材チャーベースのベ
レット）は３４ｇ／Ｉの作業能力をもつ、従来技術の試料２（にａｒｌ ｐｕｂ
ｌｉｃａｔｉｏｎ、亜炭（かつ炭））は２９．４ｇ／ｌの作業能力を示す。
本発明の試料１の活性炭は、４９．７ｇ／ｌのガソリン作業能力をもつ、上記で
確認されたように、本発明の試料１は、従来技術の試料１よりも少なくとも６９
％大きく、また従来技術の試料２よりも少なくとも４６％大きいガソリン作業能
力の増加を達成する０本発明の試料２の活性炭で達成された好ましい結果はさら
に顕著であって、従来技術の試料２より少なくとも９１％大きく、従来技術の試
料ｌより少なくとも６７％大きい作業能力の増加を示している。
本発明の活性炭の増加したガソリン作業能力のために、吸着性のより低いカーボ
ンの作業能力を達成するためには、活性炭フィルター物質の量はより少なくて可
能である８本発明の活性炭を充填した一層小さい吸収缶を使用して、著しい節約
を達成できる。
本発明により提供される活性炭を、例示の目的で詳細に説明してきたが、上記詳
細は単にその目的のためのものであって、次の請求の範囲に記載の本発明の精神
と範囲からいつ脱することなく、当業者は種々の変形を行うことができる。
褐炭
活性炭
図 １
褐炭
褐炭
活性炭
図２
（１）委任状及び翻訳文各１通を提出致します。
（２）出願時提出の国内書面第５項「特許出願人」の欄の代表書名を記載した訂
正国内書面１通を提出致します。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Title of the Invention Activated carbon and its adsorption by treating lignite with potassium hydroxide and/or sodium hydroxide or their salts. is the density, as well as for gases, vapors and liquids.
To obtain activated carbon with improved removal ability, potassium hydroxide and sodium hydroxide were added.
organic vapors, gases, or
and improved activated carbon for liquid adsorption. The present invention involves the production of activated carbon from inexpensive lignite (and charcoal) to achieve superior adsorption performance and other desirable characteristics in an improved adsorption material. This activated carbon is useful for removing, adsorbing, or accumulating organic gases, vapors, and liquids.
Special uses include evaporative loss control absorption, in-line filters in automobiles.
For example, when activated carbon is used in automotive evaporative loss absorbers, including but not limited to filters, solvent recovery filters, and other applications, activated carbon has the highest possible hydrocarbon working capacity and the highest possible The lowest appearance should have density.
Ru. Activated carbon formulations involving the use of potassium impregnation prior to activation are known for these purposes, but the known formulations lack the desired (working) adsorption capacity, making them unsuitable for many applications.
may require the use of other absorbent materials and/or be expensive to manufacture. Carbon fiber used in evaporation control devices in transportation fuel systems
In the case of filters or beds, the drawbacks associated with the known fuel vapor control carbons described above are significant. The activated carbon of the present invention is capable of handling gases, vapors and liquids that are not removed using unimpregnated activated carbon.
For body removal, the additional use of certain impregnating agents can be included. Attempts have been made to enhance the properties of activated carbon through the use of potassium ions. Ta
For example, in German Patent Application No. 3.834.745 to Karl, moist charcoal is impregnated with potassium. Karl's activated carbon is impregnated with KOH before activation.
Produced by heating or steam activation of soaked wet charcoal (untreated). Earl has a moisture level of about 46-59% and a KOH level of up to about 2%.
disclosing the use of carbon. Also has iodine adsorption of 60 to 1100 g/g.
Two activated carbons were produced with a final active yield of about 14% (on a dry basis) and from the charcoal. 5chafer, U.S. Pat. No. 4,039,473, also discloses a process for potassium removal that involves treatment with potassium, carbonization, and leaching to achieve further activity.
carbon (lignite), optionally steam activated). These and other drawbacks of known carbons are easily understood. These have poor adsorption capacity per unit volume and require a large amount of space. Activated carbon has a significantly higher working capacity per unit volume because minimum fill volumes must be used to meet size and weight limits required in fuel evaporation loss control absorption and other applications.
You need to have power. Using lignite (and charcoal), the present invention provides activated carbon with an improved and unique pore structure that provides superior workability and contributes to cost, weight, and space savings.
more effective carbon is produced. By using a cheaper raw material (lignite), this
Brightness brings direct price savings. Therefore, the present invention provides gas and/or
or vapor and liquid removal and/or accumulation.
It is intended to provide a compact, less expensive activated carbon. Potassium hydroxide and/or hydroxide used in the treatment of lignite (and charcoal) of the present invention
Potassium chloride and its salts are applied in an efficient, reliable and cost-effective manner prior to carbonization and activation. The present invention is made from lignite (and charcoal) by impregnating the lignite with a solution of potassium hydroxide and/or sodium hydroxide or its salts, followed by carbonization and subsequent activation. Contains activated carbon. For this purpose of the present invention, [1IIi Coal J and the terms "cut charcoal"] mean a low rank coal having an oxygen content of greater than about 15-17% and up to about 30%. The present invention overcomes the problems required by the use of more expensive carbon, since the performance of relatively inexpensive raw materials can be improved by using potassium hydroxide and/or sodium hydroxide and/or their salts. . Furthermore, the carbon of the present invention is
Large hydrocarbon working capacity - the smallest apparent layer can achieve increased density and hydrocarbon capacity. The activated carbon of the present invention has an improved unique pore structure that provides superior working capacity, this carbon offers cost savings, environmental benefits and superior performance. The activated carbons of the present invention are compatible with known steam-activated wood-based pellet carbons impregnated with KOH prior to activation, or with known KOH-containing carbons, including charcoal and mine-wet lignite.
Significantly cheaper to produce than known carbons made from carbonaceous materials, and much larger.
Has good working ability. One commercial wood-based carbon was found to have a gasoline working capacity of 34 g/l. And charcoal carbon. The carbon of the present invention, which was found to have a gasoline working capacity of 29.4 g/l, can achieve a gasoline working capacity of greater than 57.0 g/l. Therefore, the activated carbon of the present invention provides the above-mentioned and at least 91% increase in working capacity over charcoal carbon.
Achieves at least 67% greater working capacity than wood-based carbon.
Ru. Wood-based carbon is a more expensive material and less effective than the lignite (and charcoal)-based carbon of the present invention, whereas the known and charcoal- or mine-based carbon? 1! The lignite substitute produces activated carbon that is "heavy" and less effective to transport due to its high water content. The increased working capacity of the activated carbon of the present invention allows it to achieve the same performance as less adsorbent carbon.
Significant cost savings can be achieved by using smaller canisters filled with the activated carbon of the present invention, in which the industrial performance can be achieved with a lower amount of carbon material. The activated carbon of the present invention also avoids unnecessarily excess weight of ore wet material and is useful in processing equipment.
One product of this invention that gives a point. (Most preferably by compression molding, it can be granulated, pelletized, or otherwise "molded" without a binder, or produced with a binder.) Effective on a wide range of carbonaceous materials treated with carbon or sodium.The amount (by weight) of potassium hydroxide or sodium hydroxide or its salts present on the carbon after carbonization and activation By shrinkage, it can be increased by a factor of 2, for example.Specific applications and/or
The formulation can vary depending on the desired performance characteristics. However, one preferred embodiment of the present invention provides for potassium hydroxide, which is treated prior to carbonization and activation.
(as KOH or equivalent potassium salt) up to about 30% by weight.
Up to about 120% water by weight can also be used, including low rank coal, preferably lignite. This potassium hydroxide or sodium hydroxide or its salt is mixed with agglomerated lignite (8x30.6x20.12x30) or other mesh.
The apparent density of the activated carbon of the present invention is preferably less than or equal to 370 g/l and has a high hexane density of at least 5.4%.
A particular preferred embodiment of the present invention is to process lignite (and The activated carbon of the present invention has a wide range of applications and provides balanced performance. Sky
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages of the activated carbon of the present invention, which confers a high working capacity that can be regenerated by blowing air, will become apparent from the following detailed description of a presently preferred embodiment in conjunction with the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure I is a flowchart of the method of the present invention for producing pelletized activated carbon. FIG. 2 is a flowchart of the method of the present invention for the production of non-agglomerated granular activated carbon. FIG. 3 is a flowchart of the method of the present invention for producing agglomerate granular activated carbon. The present invention relates to the production of activated carbon, which is similar to lignite (and charcoal), and which has an increased surface area and an excellent working capacity for adsorption of hydrocarbons and other gases, vapors and liquids. 1 Activated carbon produced according to the present invention can be used for evaporative loss control absorption, solvent recovery, and other applications.
It is an excellent adsorbent for The method of the invention can be applied to a wide range of potassium or sodium hydroxide and/or
are effective for use in the salt treatment composition. These formulations contain specific uses for activated charcoal.
It can vary depending on the application and/or desired performance characteristics. A number of process parameters have been found to influence the performance of carbon products. child
The parameters of (11) the particular potassium hydroxide or thorium hydroxide or salts used, the level of these hydroxides and salts, and the sources from which these hydroxides or salts are obtained; (2) the lignite (and ) hydroxide and salt treatment methods, (3) methods used for lignite (and charcoal) carbonization, (4) methods used for carbon activation, and (5) operations used for drying and/or cleaning activated carbon. , (6) Exist or each construction
(7) Other parameters, including the amount of water added at step (7) and the activity of the raw lignite (and charcoal).
The parameters also influence the final properties of the activated carbon of the present invention, but to a lesser extent. Tests were conducted to illustrate the unique qualities of the activated carbon of the present invention. In addition, a preferred method for producing activated carbon is described. For example, Australian lignite (and charcoal) was found to produce carbon with good hexane adsorption and working capacity. Other lignites have shown exceptionally good working performance.
I also understood. In this test, lignite (and charcoal) is treated with a KOH solution and
It was carbonized in an ambient atmosphere and activated with steam. Initial production involved pulverizing dry lignite (and charcoal), then treating it with a KOH solution;
This operation, which involves subsequent formation into 2m-pellets, maximizes for the present invention the advantages of possible interactions between KO)( and the oxygenated surface groups of lignite (and charcoal).
pellets were carbonized in an inert atmosphere and activated in steam. This preferred method of treating lignite with KOH before carbonization surprisingly produced desirable results. In a preliminary test, 2 mm pellets were formed from lignite (and charcoal) containing 2.5% KOH.
accomplished. The pellets were air dried for 3 days, carbonized in nitrogen at 700°C, and activated in steam at 870-950°C. Approximately 20-25 g of activated carbon was placed in a microbalance and maintained at a constant temperature of 30°C. A stream of pure nitrogen saturated with n-hexane at 100 l/min was passed through the carbon for 20 min at 0°C. A stream of pure nitrogen + 7 minutes was then passed through the hexane saturated carbon for 20 minutes. The difference in weight of carbon is
Defined as Kisan working capacity. The hexane capacity and hexane working capacity of the pellets activated in the range of 870-900°C reached about 42-45% and J3-14%, respectively. Butane capacity and butane working capacity reached approximately 36-46% and 22-24%, respectively. This butane capacity range is higher than the highest capacity of known commercial carbon (W VA IllooT. 34%, Weatvaco Corporation). Therefore, treatment of dry lignite (and charcoal) with KOH before carbonization produced activated carbon with large adsorption capacity and high working capacity. Different levels of potassium hydroxide or salt treatment and carbonization temperature were studied to obtain optimal working performance. Tests were carried out on Australian lignite (and charcoal) with up to 30% KOH by weight. Using this level of KOH impregnation, 20% hexane working capacity was achieved. These tests tested 5% KOH, which has a variety of highly desirable properties, particularly for use in gas phase applications such as evaporative loss control canisters, solvent recovery, and others.
Led products. Lignite (and charcoal) impregnated with 2.5% and 1.5% KOH also produced activated carbon useful in some applications, but the 5.0% level of KOH produced even more active carbon. Carbon at 2.5% KOH level is greater than carbon at 81.25% KOH Potassium hydroxide catalytic activation of lignite (and charcoal) in both 6-grain agglomerated and sized non-agglomerated forms exhibiting butane working capacity produced activated carbon with good hexane capacity and hexane working ability. Further lignite (and charcoal) samples were treated with KOH solution and then 6X20 mesh grains
agglomerate into shapes or directly sized into 8x30 meshes, and then
Carbonization was performed at 700° C. for 10 minutes in ambient air. Then, the char was activated in steam.9 A flowchart of the production of three types of activated carbon of the present invention is shown in Figure 2.3. To achieve an enhanced pore structure, the K OH solution was sprayed onto the pulverized lignite to a K OH loading of 5%. A wet mixture of lignite and KOH was pelletized without further addition of binder to form two pellets. damp beret
The sample was carbonized at 700° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere. Decreasing the steam supply rate
We found that by diluting the activated gas with nitrogen, the hexane working capacity was dramatically increased and the carbon yield increased. Hexane working capacity is 20. It was 5%. Further tests showed that the inclusion of 5.2% KOH in the char feed produced activated carbon with a hexane capacity of approximately 45% at an activation temperature of 870-900°C.
Ta. The hexane working capacity of these products reached about 13-14% (first commercial
For commercially used carbons, the hexane capacity and hexane working capacity are 32% and 17%, respectively, for the second commercially used carbon, and 44% and 20%, respectively for the second commercially used carbon). A solution consisting of 25% (by weight of lignite) water and 5% (by weight of lignite) potassium hydroxide.
mixed with liquid. Further tests were carried out using pulverized dry lignite (and charcoal) with a water content of 14.4%. This mixture is agglomerated and crushed. I sifted it into an 8x30 mesh. The granules were carbonized at 800° C. for 20 minutes under an inert atmosphere. This char was activated at 870°C in a steam atmosphere to obtain activated carbon of the present invention. Excellent activated carbon was produced by this method, and the first sample activated for 230 minutes was
The second sample, which had a xane working capacity of 17.7% and was activated for 250 minutes, had a hexane working capacity of 17.7%.
The company had a business capacity of 22.1%. The activated carbon of the present invention using lignite (and charcoal) has a low apparent density on the order of 250g71 or less, and this surprisingly low density is partially responsible for its excellent performance. ! ! The relatively low appearance is due to the density and excellent hexane working ability, which can be achieved over a wide range of
Activated carbon is extremely effective as an adsorbent for a number of applications in the field of environmental protection. Of the various treatment methodologies available, the most reliable are
The treatment of lignite (and charcoal) by spraying with a solution of salt or salt. The manufacturing method is
l, 2, or with selected hydroxides or salts by fogging, wetting or other methods.
may include more processing cycles. In producing the activated carbon of the present invention, the ingredients should preferably be applied to the lignite (and charcoal) in one application. The resulting mixture is then heat treated by carbonization and steam activation as desired or necessary to yield the desired activated carbon product. In addition to this single application method, methods involving a second application (by solution or spray operation) can also be used to achieve the desired hydroxide or salt content. This two-step application produces a uniform high level of hydroxyl acid.
Liquids that can be used to achieve chemical or salt loading or that are different from those used for the first loading can also be applied. Formulations containing various amounts of potassium hydroxide or sodium hydroxide or their salts on granules, pellets, and other shapes of carbonaceous particles of different mesh sizes are also desirable.
It works properly. It has been discovered that the low moisture content (eg, 20% by weight or less) of lignite (and charcoal) before carbonization is a factor that enhances the performance of the carbon after activation. A number of samples of lignite (and charcoal) were made in accordance with the present invention. Tested. The results of this test are shown in Table I. Table 1 2go+-161 #i KIN! LO60109000, 31037J 9. 6 27.2 17.32891-66-4 n # TOH"co 700
900 0.326 35.7+0.5 26.016Ju91-57-I Al /J Mlllo 700 900 0. :llG 42.012.7 2!1J21.12A91-66-Tsuta〃〃? Loli+'ho7009500.3 +939.010427.117.02A191-4s-4# II 1011! ao7f) D 950 0.293 37.6 10.6 29.2 1 19υExample-48-4 II II 111168 round δ70 0.13g - -Kan 51641%4-48-2 # # KIHI also 9!4 0 .3 CI7 - - 31.1+9.7l Example -60-1 n u IDIIL6 7 00 117 (10,304--79,816,421go4-49-+ n n 101+15 700 !150 0.2JI -29,519 ,029 1) 4-37-3 n ty 1DIIL5 700 90G 0.329 - - 30.718.72++2l-10-3 rri
゛Romele +〃11hi15. Q3QQ9500.24053δ22.7) 9.4 26.3 Table 1 (continued) 212+-&t-! IJ l[1llLo a 9Sa O,W u,! 2! , 2 34323.4ml-82-3J #l1lBFhO11000.31&! , 421.6! ? , +21.9wr-go-zasrewoto)X)I FF111111+! lB1a0600M700.38131.49424.3 14.92691-Q8-3In phantom 11 -344A'Left IJ11+flBL 0700g700.29420.77.7-7M0-37-Z z n Nl 011 翫0 700 9Sil O,33a 174 5.0 - -u&) 37-I J i Maoll LD 700 950 0.315 118 6.4 - -2A311-76-IJIIIE1111/)kl)112.1 1017008? Mouth 0.32533.19.7-287-2881) -74-3 17,610,67009000,33530,1111,2--28m-14 -4J j KO&%0112. & 5700 territory ℃ OM 31.0! , I--2A8o-Wr2 1 zUM/kDMX. Ilo, 6 7QO900G, u 6 M, 2 1g --a) -27-4 #1 Me04 Giant ItsEBLS71109 1XIO46916,96,7--eZ&-I N # K11l λS 71
111 900 0.3I4 +5.6 L7 - -Note* Approximately 20 to 25i+g of activated carbon was placed in a microbalance and kept at a constant temperature of 30'C. A stream of pure butane at 100 ml/min was passed through the carbon for 15 minutes. A flow of pure nitrogen +00+s l/min was then passed through the butane saturated carbon for 20 minutes. The carbon weight II M is defined as the butane working capacity. Using several known products and the improved KOH-treated product of the present invention, comparative
Table IJ shows a comparison of two types of carbon to the carbon of the present invention. Table IJ Comparative work ability test 1*-item-←j sissy 1--n---! f--LLλ-m soil--shiζ 1□□(-8yo/]-and-Conventional technology sample 1 34.0 (Wood pellet) Conventional technology sample 2 29.4 (Lignite) (Granular) Note *A higher gasoline working capacity is generally associated with a higher hexane working capacity. A method for quantifying gasoline working capacity is described in S A E Technical Paper 5eries 890621°1989+. Prior art samples 1 A wood char-based base impregnated with fKOH and activated with water vapor.
Sample 2 of the prior art (arl publication, lignite (and charcoal)) has a working capacity of 34 g/l; The activated carbon of sample 1 of the present invention has a gasoline working capacity of 49.7 g/l; as confirmed above, sample 1 of the present invention has a gasoline working capacity of at least 69% greater than that of prior art sample 1, and Gasoline working capacity at least 46% greater than technology sample 2
The favorable results achieved with the activated carbon of Sample 2 of the present invention achieving an increase in force are further
is significantly greater than prior art sample 2 and is at least 91% greater than prior art sample 2.
This shows an increase in working capacity of at least 67% greater than that of the sample I. Due to the increased gasoline working capacity of the activated carbon of the present invention, less adsorbent carbon
The amount of activated carbon filter material can be lower to achieve the working capacity of
Significant savings can be achieved by using smaller canisters filled with the activated carbon of the present invention, which have the same capacity as the activated carbon of the present invention. Although the activated carbon provided by the present invention has been described in detail for purposes of illustration,
The details are for that purpose only, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the following claims. Lignite Activated carbon Figure 1 Lignite Lignite Activated carbon Figure 2 (1) We will submit one copy each of a power of attorney and a translation. (2) An amendment stating the name of the representative author in the “Patent Applicant” column of Paragraph 5 of the domestic document submitted at the time of filing.
We will submit one domestic document.