JPH08337412A - 活性炭及びその製造方法 - Google Patents
活性炭及びその製造方法Info
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- JPH08337412A JPH08337412A JP7145909A JP14590995A JPH08337412A JP H08337412 A JPH08337412 A JP H08337412A JP 7145909 A JP7145909 A JP 7145909A JP 14590995 A JP14590995 A JP 14590995A JP H08337412 A JPH08337412 A JP H08337412A
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- Japan
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 窒素吸着等温線より求めた細孔径分布におい
て細孔直径300Å以下の細孔容積のうち細孔直径15
Å未満の細孔容積が0.25〓/g以上で且つ全細孔容
積の40%以上を占め、細孔直径100〜300Åの細
孔容積が1%以上を占める活性炭。 【効果】 本発明は、石炭を原料とし細孔直径15Å
未満の細孔を発達させ、浄水過程で生じるトリハロメタ
ンや臭気物質及び気相における被吸着物質の除去性能を
向上させた活性炭を得る。
て細孔直径300Å以下の細孔容積のうち細孔直径15
Å未満の細孔容積が0.25〓/g以上で且つ全細孔容
積の40%以上を占め、細孔直径100〜300Åの細
孔容積が1%以上を占める活性炭。 【効果】 本発明は、石炭を原料とし細孔直径15Å
未満の細孔を発達させ、浄水過程で生じるトリハロメタ
ンや臭気物質及び気相における被吸着物質の除去性能を
向上させた活性炭を得る。
Description
【0001】本発明は活性炭並びにその製造方法に関
し、さらに詳しくは、水道源水中に含まれる有機物質
と、浄水過程で消毒の為に添加される残留塩素との反応
によって生成するトリハロメタンの吸着性能及び水道水
中の臭気(カビ臭)物質除去や、溶剤回収、ガスの精製
・分離などの気相分野の吸着に好適な石炭系活性炭に関
するものである。
し、さらに詳しくは、水道源水中に含まれる有機物質
と、浄水過程で消毒の為に添加される残留塩素との反応
によって生成するトリハロメタンの吸着性能及び水道水
中の臭気(カビ臭)物質除去や、溶剤回収、ガスの精製
・分離などの気相分野の吸着に好適な石炭系活性炭に関
するものである。
【0002】今般、富栄養化等により水源水質が悪化
し、フミン質に代表される有機物質が原水中に含有され
ているのが確認されている。これら有機物質は各地で
「カビ臭」を引き起こしており、またこのような「カビ
臭」は従来の浄水設備(急速ろ過・塩素処理)では除去
できないことから大問題になっている。更にこれら有機
物質は異臭味の原因となるばかりでなく、消毒の為に添
加される残留塩素と反応し発ガン性のあるトリハロメタ
ンを生成することからも問題視されている。浄水過程
で、これらを有効に除去する活性炭が求められている。
し、フミン質に代表される有機物質が原水中に含有され
ているのが確認されている。これら有機物質は各地で
「カビ臭」を引き起こしており、またこのような「カビ
臭」は従来の浄水設備(急速ろ過・塩素処理)では除去
できないことから大問題になっている。更にこれら有機
物質は異臭味の原因となるばかりでなく、消毒の為に添
加される残留塩素と反応し発ガン性のあるトリハロメタ
ンを生成することからも問題視されている。浄水過程
で、これらを有効に除去する活性炭が求められている。
【0003】活性炭は多孔質構造の発達した炭素材料
で、その原料(ヤシ殻、おが屑、石炭等)や賦活方法に
より様々な特性を示し、その吸着性能も大きく異なる。
活性炭の吸着性能は、単に細孔容積のみで決まるのでは
なく被吸着物質の分子の大きさと活性炭細孔径の大きさ
にも著しく左右される。上記フミン質等の高分子化合物
の除去には、一般に大きな細孔径を有する活性炭が用い
られ、低分子化合物であるトリハロメタン及び臭気物質
や気相における被吸着物質の除去には小さな細孔径を有
する活性炭が用いられている。
で、その原料(ヤシ殻、おが屑、石炭等)や賦活方法に
より様々な特性を示し、その吸着性能も大きく異なる。
活性炭の吸着性能は、単に細孔容積のみで決まるのでは
なく被吸着物質の分子の大きさと活性炭細孔径の大きさ
にも著しく左右される。上記フミン質等の高分子化合物
の除去には、一般に大きな細孔径を有する活性炭が用い
られ、低分子化合物であるトリハロメタン及び臭気物質
や気相における被吸着物質の除去には小さな細孔径を有
する活性炭が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】活性炭の細孔径分布は
製造条件によっても多少は変化するが、多くは炭素質原
料の種類に委ねられ、従来の技術では同一原料を用いた
場合は細孔径分布パターンの近似した活性炭しか得られ
ない。従って、細孔径分布を変化させるには原料を変更
しなければならない。具体的には、低分子化合物である
トリハロメタン及び臭気物質や気相における被吸着物質
の除去には木質系(ヤシ殻、おが屑等を原料とする)活
性炭であることを要し、石炭系活性炭ではこれらを吸着
するに適した細孔直径15Å未満の細孔(ミクロポア)
の発現が不充分とされていた。2種以上の炭素質原料を
配合することも試みられているが、細孔分布の制御に至
るものではなかった。
製造条件によっても多少は変化するが、多くは炭素質原
料の種類に委ねられ、従来の技術では同一原料を用いた
場合は細孔径分布パターンの近似した活性炭しか得られ
ない。従って、細孔径分布を変化させるには原料を変更
しなければならない。具体的には、低分子化合物である
トリハロメタン及び臭気物質や気相における被吸着物質
の除去には木質系(ヤシ殻、おが屑等を原料とする)活
性炭であることを要し、石炭系活性炭ではこれらを吸着
するに適した細孔直径15Å未満の細孔(ミクロポア)
の発現が不充分とされていた。2種以上の炭素質原料を
配合することも試みられているが、細孔分布の制御に至
るものではなかった。
【0005】本発明は、石炭を原料とする活性炭であっ
て細孔直径15Å未満の細孔を発達させ、浄水過程で生
じるトリハロメタンや臭気物質及び気相における被吸着
物質の除去性能を向上させた活性炭を得ることを目的と
する。
て細孔直径15Å未満の細孔を発達させ、浄水過程で生
じるトリハロメタンや臭気物質及び気相における被吸着
物質の除去性能を向上させた活性炭を得ることを目的と
する。
【0006】本発明では上記の目的を達成すべく種々の
検討を重ねた結果、特定物性を有する石炭を特定割合で
配合して得られた活性炭は、細孔直径15Å未満の細孔
量が増加しており、その結果浄水過程で生じるトリハロ
メタンや臭気物質及び気相に於ける被吸着物質の除去性
能が向上すること、またこのようにして得られた活性炭
は100〜300Åの区間の細孔量が木質系活性炭より
も更に多い新規なものであり、その結果トリハロメタン
や臭気物質等の活性炭細孔内拡散が促され、吸着速度が
速くなることを見出した。そして、更に研究を行った結
果、細孔直径15Å未満の細孔容積を特定量とし、且つ
これを細孔直径300Å以下の全細孔容積に対し特定割
合とし、更に細孔直径100〜300Åの細孔容積をも
細孔直径300Å以下の全細孔容積に対し特定割合とし
た活性炭を用いれば、トリハロメタンや臭気物質等の吸
着量及び吸着速度が著しく向上するのを見出し、本発明
を完成するに至った。すなわち、本発明は、窒素吸着等
温線より求めた細孔径分布において、細孔直径15Å未
満の細孔容積が0.25ml/g以上で且つ細孔直径3
00Å以下の全細孔容積の40%以上を占め、細孔直径
100〜300Åの細孔容積が300Å以下の全細孔容
積の10%以上を占める活性炭、及び揮発分35重量%
以下でCSN5以上の強粘結性歴青炭を重量30〜95
%と、揮発分35重量%以上でCSN4.5以下の、歴
青炭または亜歴青炭を5〜70重量%とを配合したもの
を炭化し、賦活することを特徴とする石炭系粒状活性炭
の製造方法、にある。
検討を重ねた結果、特定物性を有する石炭を特定割合で
配合して得られた活性炭は、細孔直径15Å未満の細孔
量が増加しており、その結果浄水過程で生じるトリハロ
メタンや臭気物質及び気相に於ける被吸着物質の除去性
能が向上すること、またこのようにして得られた活性炭
は100〜300Åの区間の細孔量が木質系活性炭より
も更に多い新規なものであり、その結果トリハロメタン
や臭気物質等の活性炭細孔内拡散が促され、吸着速度が
速くなることを見出した。そして、更に研究を行った結
果、細孔直径15Å未満の細孔容積を特定量とし、且つ
これを細孔直径300Å以下の全細孔容積に対し特定割
合とし、更に細孔直径100〜300Åの細孔容積をも
細孔直径300Å以下の全細孔容積に対し特定割合とし
た活性炭を用いれば、トリハロメタンや臭気物質等の吸
着量及び吸着速度が著しく向上するのを見出し、本発明
を完成するに至った。すなわち、本発明は、窒素吸着等
温線より求めた細孔径分布において、細孔直径15Å未
満の細孔容積が0.25ml/g以上で且つ細孔直径3
00Å以下の全細孔容積の40%以上を占め、細孔直径
100〜300Åの細孔容積が300Å以下の全細孔容
積の10%以上を占める活性炭、及び揮発分35重量%
以下でCSN5以上の強粘結性歴青炭を重量30〜95
%と、揮発分35重量%以上でCSN4.5以下の、歴
青炭または亜歴青炭を5〜70重量%とを配合したもの
を炭化し、賦活することを特徴とする石炭系粒状活性炭
の製造方法、にある。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
製造方法においては、強粘結性を示す歴青炭(以下、
「強粘結性歴青炭」という)30〜95重量%に、弱粘
結性または非粘結性の、歴青炭または亜歴青炭(以下、
「配合用炭」という)5〜70重量%配合したものを配
合炭(以下、「配合炭」という)とする。ここで、強粘
結性歴青炭とは、揮発分(無水無灰基準。以下同じ。)
35重量%以下でCSN5以上の強粘結性を示す歴青炭
をいう。揮発分は、特に好ましくは25〜35重量%、
CSNは、特に好ましくは7〜9のものを用いると、特
に優れた特性の活性炭を得ることができる。ここで、揮
発分の重量%はJIS−M8812−1972により測
定した値であり、CSNはJIS−M8801−197
9により測定した値である。
製造方法においては、強粘結性を示す歴青炭(以下、
「強粘結性歴青炭」という)30〜95重量%に、弱粘
結性または非粘結性の、歴青炭または亜歴青炭(以下、
「配合用炭」という)5〜70重量%配合したものを配
合炭(以下、「配合炭」という)とする。ここで、強粘
結性歴青炭とは、揮発分(無水無灰基準。以下同じ。)
35重量%以下でCSN5以上の強粘結性を示す歴青炭
をいう。揮発分は、特に好ましくは25〜35重量%、
CSNは、特に好ましくは7〜9のものを用いると、特
に優れた特性の活性炭を得ることができる。ここで、揮
発分の重量%はJIS−M8812−1972により測
定した値であり、CSNはJIS−M8801−197
9により測定した値である。
【0008】次に、配合用炭とは、揮発分35重量%以
上でCSN4.5以下の、歴青炭または亜歴青炭をい
う。揮発分は、特に好ましくは40〜60重量%、CS
Nは、特に好ましくは4.0以下のものを用いると、特
に優れた特性の活性炭を得ることができる。配合用炭の
配合量は5〜70重量%、好ましくは30〜50重量%
である。配合用炭を70重量%を超えて配合すると、得
られる活性炭の強度が著しく低下し、また配合用炭の量
が50重量%未満では細孔直径15Å未満の細孔の発達
が不充分となる。
上でCSN4.5以下の、歴青炭または亜歴青炭をい
う。揮発分は、特に好ましくは40〜60重量%、CS
Nは、特に好ましくは4.0以下のものを用いると、特
に優れた特性の活性炭を得ることができる。配合用炭の
配合量は5〜70重量%、好ましくは30〜50重量%
である。配合用炭を70重量%を超えて配合すると、得
られる活性炭の強度が著しく低下し、また配合用炭の量
が50重量%未満では細孔直径15Å未満の細孔の発達
が不充分となる。
【0009】上述の、強粘結性歴青炭と、配合用炭とを
配合して得られる配合炭を、通常粒度に微粉砕して得ら
れる微粉炭を原料として用いることができる。通常粒度
とは、具体的にはd50=75〜250μm程度である。
この微粉炭を、成型して造粒炭とする。成型法として
は、押し出し成型機あるいはプレス成型機、造球機等を
用い、公知の方法により成型することができる。造粒炭
の形状は、押し出し成型機ではペレット状、造球機では
球状、プレス成型機では成型後破砕して破砕状となる
が、本発明においては、これらいずれの形状の造粒炭も
用いることができる。こうして得られた造粒炭を公知の
方法により、回転炉あるいは流動床炉、移動床炉で外熱
あるいは内熱、さらには外熱と内熱を併用した方法で乾
燥し、炭化した後、水蒸気や二酸化炭素、酸素等の賦活
剤で賦活を行い活性炭を製造する。
配合して得られる配合炭を、通常粒度に微粉砕して得ら
れる微粉炭を原料として用いることができる。通常粒度
とは、具体的にはd50=75〜250μm程度である。
この微粉炭を、成型して造粒炭とする。成型法として
は、押し出し成型機あるいはプレス成型機、造球機等を
用い、公知の方法により成型することができる。造粒炭
の形状は、押し出し成型機ではペレット状、造球機では
球状、プレス成型機では成型後破砕して破砕状となる
が、本発明においては、これらいずれの形状の造粒炭も
用いることができる。こうして得られた造粒炭を公知の
方法により、回転炉あるいは流動床炉、移動床炉で外熱
あるいは内熱、さらには外熱と内熱を併用した方法で乾
燥し、炭化した後、水蒸気や二酸化炭素、酸素等の賦活
剤で賦活を行い活性炭を製造する。
【0010】以上説明した本発明の製造方法により、窒
素吸着等温線から求めた細孔分布において、細孔直径1
5Å未満の細孔容積が0.25ml/g以上で且つ細孔
直径300Å以下の全細孔容積の40%以上を占め、細
孔直径100〜300Åの細孔容積が細孔直径300Å
以下の全細孔容積の10%以上を占める、本発明の活性
炭を得ることができる。ここで、細孔直径15Å未満の
細孔容積及び細孔直径100〜300Åの細孔容積の
量、並びにこれらの細孔直径300Å以下の全細孔容積
に占める割合は、液体窒素を用いるCranston
Inkley法により求めることがきる。このように特
定細孔直径の細孔容積の量及び全体に対する割合を有す
る本発明の活性炭は、トリハロメタンや臭気物質及び気
相に於ける被吸着物質の除去性能が極めて優れたもので
ある。
素吸着等温線から求めた細孔分布において、細孔直径1
5Å未満の細孔容積が0.25ml/g以上で且つ細孔
直径300Å以下の全細孔容積の40%以上を占め、細
孔直径100〜300Åの細孔容積が細孔直径300Å
以下の全細孔容積の10%以上を占める、本発明の活性
炭を得ることができる。ここで、細孔直径15Å未満の
細孔容積及び細孔直径100〜300Åの細孔容積の
量、並びにこれらの細孔直径300Å以下の全細孔容積
に占める割合は、液体窒素を用いるCranston
Inkley法により求めることがきる。このように特
定細孔直径の細孔容積の量及び全体に対する割合を有す
る本発明の活性炭は、トリハロメタンや臭気物質及び気
相に於ける被吸着物質の除去性能が極めて優れたもので
ある。
【0011】本発明の活性炭は、いずれも上述の通り極
めて優れた特性を有するものであるが、中でも、細孔直
径15Å未満の細孔容積が0.3ml/であって細孔直
径300Å以下の全細孔容積に占める割合が50〜90
%を占めるものは、特に優れた吸着性能を発揮する。こ
のような本発明の活性炭も、本発明の製造方法により容
易に得ることができるものである。
めて優れた特性を有するものであるが、中でも、細孔直
径15Å未満の細孔容積が0.3ml/であって細孔直
径300Å以下の全細孔容積に占める割合が50〜90
%を占めるものは、特に優れた吸着性能を発揮する。こ
のような本発明の活性炭も、本発明の製造方法により容
易に得ることができるものである。
【0012】次に、本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるもの
ではない。尚、本発明で記述する細孔容積は、液体窒素
を用いるCranston Inkley法により測定
したものである。また[表−1]の揮発分(無水無灰基
準。以下同じ。)重量%はJIS−M8812−197
2により測定した値であり、CSNはJIS−M880
1−1979により測定した値である。 (実施例1)
説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるもの
ではない。尚、本発明で記述する細孔容積は、液体窒素
を用いるCranston Inkley法により測定
したものである。また[表−1]の揮発分(無水無灰基
準。以下同じ。)重量%はJIS−M8812−197
2により測定した値であり、CSNはJIS−M880
1−1979により測定した値である。 (実施例1)
【0013】揮発分31重量%、CSN8.5の歴青炭
60重量部に、揮発分49重量%、CSN0の配合用炭
40重量部を配合して配合炭とし、44μ通過50重量
%まで微粉砕して微粉炭とした。この微粉炭を二軸ロー
ル成型機で加圧成型後、破砕して直径1〜3mm程度の
造粒炭を得た。この造粒炭を外熱式ロ−タリ−キンルン
で窒素と酸素の混合ガスを通気して、乾燥し、その後酸
素ガスの供給を止めることにより酸素濃度0%とし、4
00℃から700℃まで3.3℃/分で昇温後、700
℃で30分間保持して炭化し、炭化物とした。この炭化
物を前記のロ−タリ−キンルンを用い、1000℃で窒
素50体積%と水蒸気50体積%との混合ガスを通気
し、炭化物からの収率50重量%まで賦活し活性炭を得
た。得られた活性炭について細孔直径15Å未満の細孔
容積の測定及び、トリハロメタン吸着性能を評価する為
にクロロホルム平衡吸着テストを実施した。結果を[表
−1]及び[表−2]に示す。 (実施例2)
60重量部に、揮発分49重量%、CSN0の配合用炭
40重量部を配合して配合炭とし、44μ通過50重量
%まで微粉砕して微粉炭とした。この微粉炭を二軸ロー
ル成型機で加圧成型後、破砕して直径1〜3mm程度の
造粒炭を得た。この造粒炭を外熱式ロ−タリ−キンルン
で窒素と酸素の混合ガスを通気して、乾燥し、その後酸
素ガスの供給を止めることにより酸素濃度0%とし、4
00℃から700℃まで3.3℃/分で昇温後、700
℃で30分間保持して炭化し、炭化物とした。この炭化
物を前記のロ−タリ−キンルンを用い、1000℃で窒
素50体積%と水蒸気50体積%との混合ガスを通気
し、炭化物からの収率50重量%まで賦活し活性炭を得
た。得られた活性炭について細孔直径15Å未満の細孔
容積の測定及び、トリハロメタン吸着性能を評価する為
にクロロホルム平衡吸着テストを実施した。結果を[表
−1]及び[表−2]に示す。 (実施例2)
【0014】賦活温度が異なる以外は実施例1と同一条
件で製造した物について各物性の測定を実施し、結果を
[表−1]及び[表−2]に示す。 (実施例3)歴青炭と配合用炭の配合比率が異なる以外
は実施例1と同一条件で製造した物について各物性の測
定を実施した。結果を[表−1]及び[表−2]に示
す。 (比較例1、2)
件で製造した物について各物性の測定を実施し、結果を
[表−1]及び[表−2]に示す。 (実施例3)歴青炭と配合用炭の配合比率が異なる以外
は実施例1と同一条件で製造した物について各物性の測
定を実施した。結果を[表−1]及び[表−2]に示
す。 (比較例1、2)
【0015】歴青炭に配合する石炭が異なる以外は実施
例1と同一条件で製造した物について各物性の測定を実
施し、結果を[表−1]及び[表−2]に示す。
例1と同一条件で製造した物について各物性の測定を実
施し、結果を[表−1]及び[表−2]に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】本発明により、細孔直径15Å未満の細孔
(ミクロポア)が発達する為に低分子化合物などの吸着
性能に特に優れ、しかも100〜300Åの細孔容積の
量が従来の木質原料油由来の活性炭に比べても更に多い
ため、浄水過程でのトリハロメタンや臭気物質の吸着用
及び気相における吸着材として極めて高吸着能の石炭系
活性炭を得ることができる。
(ミクロポア)が発達する為に低分子化合物などの吸着
性能に特に優れ、しかも100〜300Åの細孔容積の
量が従来の木質原料油由来の活性炭に比べても更に多い
ため、浄水過程でのトリハロメタンや臭気物質の吸着用
及び気相における吸着材として極めて高吸着能の石炭系
活性炭を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 彰秀 北九州市八幡西区黒崎城石1番1号 三菱 化学株式会社黒崎事業所内
Claims (2)
- 【請求項1】 窒素吸着等温線より求めた細孔径分布に
おいて、細孔直径15Å未満の細孔容積が0.25ml
/g以上で且つ細孔直径300Å以下の全細孔容積の4
0%以上を占め、細孔直径100〜300Åの細孔容積
が細孔直径300Å以下の全細孔容積の10%以上を占
める活性炭。 - 【請求項2】 揮発分35重量%以下でCSN5以上の
強粘結性歴青炭を重量30〜95%と、揮発分35重量
%以上でCSN4.5以下の、歴青炭または亜歴青炭を
5〜70重量%とを配合したものを炭化し、賦活するこ
とを特徴とする石炭系粒状活性炭の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7145909A JPH08337412A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 活性炭及びその製造方法 |
US08/662,018 US5880061A (en) | 1995-06-13 | 1996-06-12 | Active carbon and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7145909A JPH08337412A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 活性炭及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08337412A true JPH08337412A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15395881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7145909A Pending JPH08337412A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 活性炭及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5880061A (ja) |
JP (1) | JPH08337412A (ja) |
Cited By (3)
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