JPH101374A

JPH101374A - 無定形炭素及び珪酸カルシウム水和物からなる多孔質複合成形体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH101374A
Application number: JP9039403A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamada; 敏明山田; Shinya Takimoto; 眞也瀧本; Shingo Ito; 信吾伊藤; Yoshimi Goto; 義己後藤; Yoshito Sasahara; 嘉人笹原; Shigeo Yasutake; 重雄安武
Original assignee: Ebara Corp; Rengo Co Ltd; Yahashi Kogyo KK
Current assignee: Ebara Corp; Rengo Co Ltd; Yahashi Kogyo KK
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結することなく、圧壊強度等の強度の優れ
た多孔質成形体を提供し、更にこの圧壊強度等の強度の
優れた多孔質成形体を用いて、効果的な水処理やガス処
理を行うことにある。【解決手段】無定形炭素、カルシウム成分含有粉粒体
及び珪素成分含有粉粒体を混練し、所定形状に成形した
後、水熱合成したのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無定形炭素と珪
酸カルシウム水和物とからなる多孔質複合成形体、その
製造方法及びその多孔質複合成形体を用いた環境浄化方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス処理や水処理を行う場合に、ＮＯ
_X、ＳＯ_X、重金属や有害有機物等を除去する必要があ
る。従来、これらを吸着除去するために、活性炭を用い
ることが知られている。活性炭は一般に粉末状の無定形
炭素であり、場合によっては造粒されているものもある
が、長期又は摩耗条件下で使用したときに粉状化しやす
く、使用時に目詰まり等の問題を生じやすい。このた
め、活性炭を水熱合成した珪酸カルシウム水和物に混合
することにより粒状体を形成させることが知られている
（特開平６−２０５９２７号公報参照）。

【０００３】また、上記珪酸カルシウム水和物以外のバ
インダーとして、セラミックス、多孔質珪酸塩、水和ア
ルミナ等を用いることも知られている（特開平１−２９
３１３４号公報、特開平２−２２９５４６号公報参
照）。

【０００４】しかし、活性炭と上記バインダーとを混合
する方法は、活性炭と上記バインダー間の結合力が弱い
ため、長期又は摩耗条件下で使用したときに粉状化しや
すく、使用時に目詰まり等が生じやすい。

【０００５】この場合、強度を高めるには、かなりの高
圧成形が必要となるため、高圧成形により、多孔質が損
なわれ、合成時の所要エネルギー等の面で効率的でな
く、また、多孔質を維持する場合、目的とする必要な強
度を得られない場合もある。

【０００６】これに対し、上記の活性炭及びバインダー
の混合法以外の、活性炭とバインダーの複合体を同時に
製造する方法として、活性炭、珪酸、石灰及び水からな
るスラリーを混合、攪拌して水熱合成することで活性炭
と珪酸カルシウムからなる粒径１５０μｍ未満の活性炭
−珪酸カルシウム複合体を生成し、次いで、炭酸化及び
酸処理を行うことにより、カルシウム分を除去し、活性
炭−シリカ複合体を生成する方法が知られている（特公
平６−９６１１９号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
活性炭−シリカ複合体は、ＮＯ_X、ＳＯ_X、重金属や有
害有機物の吸着効果という点では、シリカにはその作用
がなく、上記の水性スラリーの攪拌法水熱合成反応で
は、粒径も１５０μｍ以上とすることは至難であり、か
つ、得られた粒子の圧壊強度は、０．５ｇｆ未満であ
る。また、ＪＩＳＫ１４７４法での硬さ試験を行って
も測定可能程度の硬さを有しておらず、粉状化しやす
い。従って、これを成形して、粒径１５０μｍ〜８ｍｍ
の造粒体を得ようとしても、上記特開平６−２０５９２
７号公報等に記載の粒子の圧壊強度と大差なく、十分な
硬さも有さず、また、水熱合成時に多量のエネルギーを
消費するので、経済的ではない。

【０００８】高圧成形以外の強度を向上させる方法とし
て、活性炭、セラミックス又はセラミックス原料、及び
有機質や無機質の結合剤を混合、成形後焼結する方法
（特開昭５４−７６４９５号公報、特開昭６１−２４２
６１３号公報、特開平３−８０１５８号公報、特開平３
−１６４４７７号公報、特開平６−２８５３３６号公報
等参照）が知られている。

【０００９】しかし、この方法は、脱脂温度、不活性ガ
ス雰囲気中約１０００℃という高温下で焼結する必要が
あり、手間及びコストがかかる。

【００１０】そこで、この発明の課題は、焼結すること
なく、圧壊強度等の強度の優れた多孔質成形体を提供
し、更にこの圧壊強度等の強度の優れた多孔質成形体を
用いて、効果的な水処理やガス処理を行うことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、無定形炭素、カルシウム成分含有粉粒
体、珪素成分含有粉粒体及び水を混合、所定形状に成形
した後、水熱合成したのである。また、無定形炭素、カ
ルシウム成分含有粉粒体、及び珪素成分含有粉粒体合計
に対して、カルシウム成分含有粉粒体及び珪素成分含有
粉粒体の合計が３０〜７０重量％、無定形炭素が７０〜
３０重量％、上記カルシウム成分含有粉粒体及び珪素成
分含有粉粒体中のカルシウムと珪素のモル比が、カルシ
ウム／珪素＝１／４〜３／１とすることができる。さら
に、上記無定形炭素及び珪酸カルシウム水和物からなる
多孔質複合成形体中の珪酸カルシウム水和物が、Ｃ−Ｓ
−Ｈ、トバモライト、ゾノトライト、ジャイロライト、
フォシャジャイト、ヒレブランダイトのいずれか１種又
は２種以上とすることもできる。

【００１２】また、この発明は、無定形炭素及び珪酸カ
ルシウム水和物を含有してなる粒径１５０μｍ〜８ｍｍ
の粒子又は、少なくとも１面に平面を有する多孔質複合
成形体であり、成形体全体に分散する無定形炭素が上記
無定形炭素の表層又は孔内部に水熱合成された珪酸カル
シウム水和物により相互に連結固定したものである。ま
た、上記成形体の粒径が１〜５ｍｍにおける圧壊強度を
１〜１５ｋｇｆとすることもできる。

【００１３】無定形炭素をカルシウム成分含有粉粒体と
珪素成分含有粉粒体との水熱合成の場に共存させるの
で、水熱合成により得られた珪酸カルシウム水和物と無
定形炭素を混練する場合と比べて、無定形炭素の多孔質
表面と珪酸カルシウム水和物結晶とに密なる絡み合いが
生じ、成形体全体に分散する無定形炭素が上記無定形炭
素の表層又は孔内部に水熱合成された珪酸カルシウム水
和物により相互に連結固定するので、圧壊強度等の強度
を向上させることができる。

【００１４】また、水熱合成の前に成形をおこなうの
で、圧壊強度等の強度の向上した、任意の形状を有する
多孔質複合成形体が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。

【００１６】この発明に用いられる無定形炭素は、はっ
きりと結晶状態を示さない炭素をいい、活性炭、木炭等
が例としてあげられる。

【００１７】また、カルシウム成分含有粉粒体は、主成
分としてカルシウムを含む粉状又は粒状の物質をいい、
その例として、生石灰、消石灰、セメント、焼却灰、ス
ラグ、フライアッシュ等があげられる。これらの中で
も、生石灰や消石灰が好ましい。

【００１８】さらに、珪素成分含有粉粒体は、主成分と
して珪素を含む粉状又は粒状の物質をいい、その例とし
て、珪石、ホワイトカーボン、珪藻土、ガラス、セメン
ト、焼却灰、スラグ、フライアッシュ、ベントナイト等
があげられる。これらの中でも、珪石、珪藻土やベント
ナイトが好ましい。

【００１９】上記のうち、セメント、焼却灰、スラグ、
フライアッシュ等は、カルシウム分と珪素分のいずれを
も含む。これらは、カルシウム成分含有粉粒体又は珪素
成分含有粉粒体のいずれかとして用いることができ、ま
たそれ単独で、カルシウム成分含有粉粒体及び珪素成分
含有粉粒体の両方を兼ねることもできる。

【００２０】上記カルシウム成分含有粉粒体及び珪素成
分含有粉粒体の粒径は、特に限定されるものではない
が、水熱合成の反応効率を上げるためには細かいほうが
好ましい。これらの好ましい粒子径は、１〜１００μｍ
である。１μｍより細かいと、原料の粉砕コストに対し
て、それに見合った製品の物性並びに水熱合成における
反応性の向上といった経済的効果が得られない。また、
無定形炭素の粒径は、特に限定されるものではないが、
１０〜８００μｍがよく、１００〜４００μｍがより好
ましい。１０μｍより細かいと水熱合成後に得られる多
孔質複合成形体の強度が向上しない場合が生じ、８００
μｍより大きいと、強度を保持するうえで無定形炭素の
含有量を低下せざるを得ず、上記多孔質複合成形体の表
面における無定形炭素の露出頻度が減少し、吸着能の低
下につながる。

【００２１】次に、この発明にかかる多孔質複合成形体
の製造法について説明する。

【００２２】上記無定形炭素、カルシウム成分含有粉粒
体、珪素成分含有粉粒体を混合し、混練して、ほぼ均一
状態にする。混練は任意の方法を用いることができる。
上記カルシウム成分含有粉粒体及び珪素成分含有粉粒体
の混合割合は、特に限定されるものではないが、使用さ
れる上記カルシウム成分含有粉粒体及び珪素成分含有粉
粒体全体におけるカルシウム及び珪素の比が、モル比に
おいて、カルシウム／珪素＝１／４〜３／１が好まし
く、４／５〜５／４がより好ましい。１／４〜３／１の
範囲を越えると、水熱合成の際、未反応のまま残るカル
シウム分又は珪素分が増加し、得られる上記多孔質複合
成形体の強度が低下するので好ましくない。

【００２３】また、カルシウム成分含有粉粒体及び珪素
成分含有粉粒体の合計の添加量は、無定形炭素、カルシ
ウム成分含有粉粒体、及び珪素成分含有粉粒体合計に対
して、３０〜７０重量％がよく、４０〜６０重量％がよ
り好ましい。

【００２４】さらに、無定形炭素の添加量は、無定形炭
素、カルシウム成分含有粉粒体、及び珪素成分含有粉粒
体合計に対して、７０〜３０重量％がよく、６０〜４０
重量％がより好ましい。無定形炭素の添加量が３０重量
％未満だと、活性炭を取り囲む珪酸カルシウム水和物の
層が厚くなり、上記多孔質複合成形体における無定形炭
素の表面露出頻度が低くなり、無定形炭素の吸着作用が
弱くなるからである。また、７０重量％を越えると、無
定形炭素と珪酸カルシウム水和物の絡み合いが少なくな
り、上記多孔質複合成形体の強度が弱くなるからであ
る。

【００２５】さらにまた、無定形炭素、カルシウム成分
含有粉粒体、及び珪素成分含有粉粒体に加えられる水の
量は、混合及び混練後、成形ができる量だけ加えればよ
いが、混合した各粉粒体の種類、粒径及び混合比等によ
り吸水性が大きく変わる。通常、無定形炭素、カルシウ
ム成分含有粉粒体、及び珪素成分含有粉粒体合計量に対
して、３０〜１０００重量％がよい。成形方法が転造造
粒、攪拌造粒、解砕造粒、押出成形、圧縮成形等の場合
は、３０〜３００重量％が好ましく、５０〜２００重量
％がより好ましい。３０重量％より少ないと、成形して
もひび等が生じやすく、３００重量％より多いと、成形
しにくくなる場合が生ずる。また、成形方法が、スプレ
ードライヤー等を用いる噴霧成形によるときは、２００
〜１０００重量％が好ましい。２００重量％より少ない
と、噴霧成形を行いにくく、１０００重量％より多い
と、成形しにくくなる場合が生ずる。

【００２６】次いで、均質な多孔質複合成形体を得るた
めに、上記無定形炭素、カルシウム成分含有粉粒体、珪
素成分含有粉粒体をよく混合し、この混合原料に適量の
水を加えて混練し、所定の形状に成形する。この際、補
助バインダー又は成形助剤として、酢酸ビニル、アクリ
ル樹脂、合成ゴム、ＣＭＣ等を必要に応じて添加するこ
とができる。上記補助バインダーや成形助剤の使用量
は、特に限定されるものではないが、上記無定形炭素、
カルシウム成分含有粉粒体、珪素成分含有粉粒体合計量
に対して、０．１〜５重量％程度の、公知の成形方法で
通常使用されている量でよい。

【００２７】次に、上記無定形炭素、カルシウム成分含
有粉粒体、珪素成分含有粉粒体及び水を混合、混練して
混練物を得、これを成形する。成形する方法は、特に限
定されるものではなく、任意の方法をとることができ
る。例えば、転動造粒、攪拌造粒、解砕造粒、押出成
形、圧縮成形、噴霧成形等をあげることができる。造粒
による成形で、任意の大きさの中間生成物を得ることが
できるが、吸着剤として使用するときの利便性を考慮
し、１５０μｍ以上の粒径とすることが好ましく、１〜
５ｍｍとすることがより好ましい。また、粒子以外に
も、押出成形や圧縮成形等によって、板状、円筒状等の
任意の形状及び大きさの、少なくとも１面に平面を有す
る中間生成物を得ることができる。

【００２８】上記中間生成物を水蒸気雰囲気下で水熱合
成を行い、珪酸カルシウム水和物を生成させる。水熱合
成は、オートクレーブ等の反応容器が用いられる。上記
反応容器内に上記中間生成物を入れ、上記中間生成物を
静止状態にして、加熱又は加熱加圧の条件下で所定時間
反応させることにより、珪酸カルシウム水和物を生成さ
せることができる。

【００２９】また、水熱合成に用いられる水の量は、上
記無定形炭素、カルシウム成分含有粉粒体、及び珪素成
分含有粉粒体の合計量に対して、少なくとも３０重量％
あればよく、通常、上記成形時において使用された水分
量で充分である。ただし、スプレードライヤーを用いた
場合のように、水分含量が３０重量％未満と成る場合
は、不足分を補えばよい。

【００３０】さらに、水熱合成における反応温度は、８
０〜３７０℃がよく、１５０〜２５０℃が好ましい。３
７０℃を越えた場合でも反応は進行するが、加圧器の保
安上、好ましくない。また、８０℃未満のときは、反応
時間がかかり、反応効率があまりよくない。

【００３１】上記水熱合成により、カルシウム成分含有
粉粒体と珪素成分含有粉粒体とが反応して珪酸カルシウ
ム水和物が生成する。この珪酸カルシウム水和物は、お
互いが絡み合う。また、反応液中の無定形炭素は反応す
ることなく残存するが、上記珪酸カルシウム水和物の繊
維状結晶が生成される際に、上記無定形炭素の間に入り
込み、上記珪酸カルシウム水和物と無定形炭素が互いに
強く絡み合う。すなわち、成形体全体に分散する無定形
炭素が上記無定形炭素の表層又は孔内部に水熱合成され
た珪酸カルシウム水和物により相互に連結固定される。
このため、上記珪酸カルシウム水和物と無定形炭素とが
強く結びつき、強度を増すことができる。

【００３２】また、かなりの無定形炭素が表面に露出し
ており、無定形炭素が有する多孔性を維持することがで
きる。さらに、珪酸カルシウム水和物結晶の表面に露出
している部分も、多孔性を有する。よって、水熱合成に
よって、珪酸カルシウム水和物と無定形炭素が強固に結
びついた、多孔性を有する多孔質複合成形体を生成する
ことができる。

【００３３】また、水熱合成では、反応前の中間生成物
の形状は維持されるので、球体や楕円体等の粒子状の多
孔質複合成形体や、板状、円柱状や角柱状等の柱状、円
錐状や角錐状等の錐形状、円筒状等の筒状等の、少なく
とも１面に平面を有する多孔質複合成形体が得ることが
できる。さらに、その大きさも水熱合成の前後でほぼ維
持される。従って、吸着剤として使用するときの利便性
を考慮した場合は、１５０μｍ〜８ｍｍの粒径、好まし
くは１〜５ｍｍの粒径を有する粒子や、少なくとも１面
に平面を有する任意の形状や大きさの成形体を得ること
ができる。このような形状の具体例としては、球体や楕
円体等の粒子状物質からなる球状粒子、上記の粒子状、
柱状、錐形状等の所定形状の小塊からなるペレット、平
板、円柱や角柱等の柱状体、円錐や角錐等の錐形体をあ
げることができる。

【００３４】得られた上記多孔質複合成形体を分級し、
粒径１〜５ｍｍの粒子を選択し、圧壊試験を行ったとこ
ろ、圧壊強度が１．０〜１５．０ｋｇｆであった。な
お、上記多孔質複合成形体が上記少なくとも１面に平面
を有する多孔質複合成形体の場合は、任意の方法によっ
て破砕してから分級することにより、圧壊強度を測定す
ることができる。

【００３５】また、上記の分級して選択された、粒径１
〜５ｍｍの粒子について、ＪＩＳＫ１４７４の方法に
従って耐摩耗性を示す硬さを測定した。その結果、ふる
いに残った割合は、９０．０〜９９．９％であった。水
熱合成の条件によっては、９０．０〜１００％とするこ
ともできる。従って、耐摩耗性が向上しているので、通
常の使用においては、粉状化することを防ぐことができ
る。

【００３６】次に、粒径が１〜５ｍｍより小さい粒子に
ついて検討した。この場合、分級する粒径として、１５
０〜８００μｍの粒子を選択し、下記の方法に従って圧
壊試験を行ったところ、圧壊強度は１．０〜２００ｇｆ
であった。粒径によって圧壊強度が極端に大きく異なる
のは、粒径や厚さ、見かけ比重等の変化によって、圧壊
強度が加速度的に変化するからである。

【００３７】この発明において得られる上記多孔質複合
成形体は、それぞれの粒径、厚み等において、従来の水
熱合成で得られる粒子をバインダーを用いて成形した成
形体に比べてより高い圧壊強度を得ることができるの
で、それぞれの粒径、厚み等における通常の使用におい
て、粉状化することを防ぐことができる。

【００３８】また、この成形体を水処理やガス処理の吸
着剤あるいは微生物担体として用いた場合、この成形体
は高い圧壊強度を有するので、強力な洗浄や移送等に十
分耐えることができ、長期にわたり、効率的な運用が可
能となる。

【００３９】上記の水処理用或いはガス処理用吸着剤を
用いると、水中やガス中の有害物、不純物等を容易に除
去することが可能となり、簡便な環境浄化方法を提供す
ることができる。

【００４０】ところで、得られた上記多孔質複合成形体
の珪酸カルシウム水和物の部分は、水熱合成の条件によ
って、Ｃ−Ｓ−Ｈ、トバモライト、ゾノトライト、フォ
シャジャイト、ヒレブランダイトの１種又は２種以上の
いずれかの形態をとることができる。

【００４１】

【実施例】以下に、この発明の実施例を説明する。

【００４２】〔多孔質複合成形体の製造〕（実施例１〜４）カルシウム成分含有粉粒体として平均
粒径１５μｍの白セメント（秩父小野田社製：白色ポル
トランドセメント）、珪素成分含有粉粒体として平均粒
径２０μｍのベントナイト（クニミネ工業社製：クニゲ
ル−Ｖ１）を、両成分中のカルシウム及び珪素の比率が
カルシウム／珪素＝５／６（モル比）となるように混合
した。尚、上記カルシウムには、マグネシウム等の夾雑
成分を、上記珪素には、アルミニウム等の夾雑成分を含
む。なお、白セメント及びベントナイトの化学組成を表
１に示す。

【００４３】上記混合物と平均粒径３７５μｍの活性炭
を、表２に記載の割合で混合し、上記混合物及び活性炭
の合計配合量に対して、表２に記載の割合で水を配合し
た。この配合物を混練し、転造造粒機を用いて、平均粒
径３．１ｍｍの中間生成物たる球状造粒体を得た。この
球状造粒体をオートクレーブに入れ、静置状態にし、水
蒸気雰囲気下、１９１℃、１２ｋｇｆ／ｃｍ²で７時間
水熱合成した。

【００４４】水熱合成後、乾燥し、標準ふるいにより分
級して粒径２．８３〜３．３６ｍｍの多孔質複合粒子を
選択した。それらの見掛け比重、圧壊強度、硬さ、充填
密度、ヨウ素吸着性能を測定した。その結果を表２に示
す。ヨウ素吸着性能の値は、多孔質複合粒子１ｇ当たり
のヨウ素（ｍｇ）を示し、同欄のかっこ内に、上記ヨウ
素吸着性能の値を多孔質複合粒子中の活性炭量１ｇを基
準として換算した値を示す。さらに、得られた多孔質複
合粒子をＸ線回折分析を行ったところ、この粒子の主成
分は活性炭及びトバモライトであることが明らかとなっ
た。

【００４５】尚、各試験方法は、下記の方法による。１）見掛け比重：日本粉体工業技術協会規格（造粒物の
見掛け密度の測定方法）に準拠２）圧壊強度：粒径２．８３〜３．３６ｍｍの粒子の測定：木屋式硬
度計（最大加圧重５ｋｇ）を用いた１０回試行の平均値木屋式硬度計による圧壊強度の測定は、試料台にサンプ
ルを載せ、上方より円柱を加圧ハンドル（スクリュー
式）で加圧、すなわち、押しつけて、サンプルが圧壊さ
れるときの荷重を測定することにより行われる。粒径２００〜１０００μｍの粒子の測定：精密力量測
定機ＳＶ−９５０（最大荷重５ｋｇｆ、丸菱科学機械製
作所社製）を用いた１０回試行の平均値粒径１５０〜２００μｍの粒子の測定：光学顕微鏡下
でスライドグラス上に測定粒子を載せ、その上にカバー
ガラスをかけ、分銅をのせて破壊時の荷重を測定するこ
とで行われる（新素材シリーズハイドロサーマル反応
３（（株）内田老鶴圃社；日本インシュレーション（旧
大阪パッキング製造所）著）参照）。３）硬さ：粒状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、ふるい上に残った試料の質
量を求め、硬さを測定する（ＪＩＳＫ１７１４−１
９９１（活性炭試験法））。４）充填密度、ヨウ素吸着性能：ＪＩＳＫ１７１４
−１９９１（活性炭試験法）により測定する。

【００４６】（実施例５）実施例１で用いた白セメント
−ベントナイト混合物と平均粒径３０μｍの活性炭を表
３の割合で混合したものを使用してスラリー化するため
に、対固形分比２〜３倍の水を加えた。次いで、該スラ
リーを約１２０℃のスプレードライヤーにかけて顆粒を
得た。そして、この顆粒物を標準ふるいで分級して、１
５０〜２１２μｍのものを選択した。なお、スプレード
ライヤーにかけたとき、水熱合成はおこっていなかっ
た。この顆粒１００重量部に水熱合成のための水を５０
重量部撒布した後、底に複数個の穴をあけた円筒容器に
１００メッシュのステンレス製金網を敷き、そこへ前記
顆粒を充填して容器毎オートクレーブへ装填し、実施例
１に記載の条件で水熱合成をした。得られたものを乾燥
し、凝集しているものをほぐして、多孔質複合成形体を
選択した。これらの各物性を前述の方法に従い測定し
た。その結果を表３に示す。また、粒径１５０〜２１２
μｍの製品収率は９９％であった。さらに、得られた多
孔質複合粒子のＸ線回析を行ったところ、実施例３と同
様で、主成分は活性炭と、トバモライトであることが明
らかとなった。

【００４７】（実施例６）実施例３において、活性炭を
実施例５で用いたものを使用し、水の配合量を白セメン
ト−ベントナイト混合物及び活性炭の合計配合量に対し
て１００重量％、中間生成物の平均粒径を３７５μｍと
した以外は実施例３と同様にして成形、水熱合成、乾
燥、及び標準ふるいによる分級を行い、２５０〜５００
μｍの多孔質複合成形体を選択した。これらの各物性を
前述の方法に従い測定した。その結果を表３に示す。

【００４８】（実施例７）実施例６において、中間生成
物の平均粒径を７７５μｍとした以外は実施例６と同様
にして成形、水熱合成、乾燥、及び標準ふるいによる分
級を行い、７１０〜８４０μｍの多孔質複合成形体を選
択した。これらの各物性を前述の方法に従い測定した。
その結果を表３に示す。

【００４９】（比較例１〜４）実施例１で用いた白セメ
ント、ベントナイトを、両成分中のカルシウム及び珪素
の比率がカルシウム／珪素＝５／６（モル比）となるよ
うに混合し、次いで、上記混合物の固形分に対して、２
０倍量の水を加えてスラリー状態とした。このスラリー
をオートクレーブに入れ、攪拌しながら、水蒸気雰囲気
下、１９１℃、１２ｋｇｆ／ｃｍ²で７時間水熱合成し
た。得られた珪酸カルシウム水和物のスラリーを脱水、
乾燥して、対固形分比３倍の水を加えた。これに、実施
例１で用いた活性炭を表４に記載の割合で混合した。上
記混合物を混練し、押出成形を行って円柱状成形体に加
工し、次いで、球形機によって平均粒径３．１ｍｍの球
状造粒体に加工した。乾燥、分級して粒径２．８３〜
３．３６ｍｍを有する粒子を選択し、これらの各物性を
前述の方法に従い測定した。その結果を表４に示す。

【００５０】（比較例５）実施例１に記載の白セメント
−ベントナイト混合物をスラリー化するために、対固形
分比２０倍の水を加えた。これを攪拌機付きオートクレ
ーブに入れ、回転数１２０ｒｐｍで攪拌状態にて比較例
３記載の条件で水熱合成し、平均２０〜４０μｍ程度の
粒径を有するトバモライト結晶の２次粒子からなる水性
スラリーを得た。次いで、上記スラリーを水簸分級、脱
水、乾燥（１０５℃、１５時間）、粒径４０μｍ以下の
粒子を選択し、これに、実施例５で用いた活性炭を１／
１の割合で混合し、スラリー化するために、対固形分比
が９〜１０倍の水を加え、約１２０℃のスプレードライ
ヤーにて球状成形体を得た。次いで、乾燥、分級して１
５０〜２１２μｍの粒子を選択し、各物性を前述の方法
に従い測定した。その結果を表５に示す。

【００５１】（比較例６）比較例３において、活性炭を
実施例５で用いたものを使用し、加工後の球状造粒体の
平均粒径を３７５μｍとした以外は比較例３と同様にし
て水熱合成、造粒、乾燥を行い、次いで標準ふるいによ
る分級を行い、粒子径２５０〜５００μｍを有する粒子
を選択した。これらの各物性を前述の方法に従い測定し
た。その結果を表５に示す。

【００５２】（比較例７）比較例３において、活性炭を
実施例５で用いたものを使用し、加工後の球状造粒体の
平均粒径を７７５μｍとした以外は比較例３と同様にし
て水熱合成、造粒、乾燥を行い、次いで標準ふるいによ
る分級を行い、粒子径７１０〜８４０μｍを有する粒子
を選択した。これらの各物性を前述の方法に従い測定し
た。その結果を表５に示す。

【００５３】（比較例８）実施例１に記載の白セメント
−ベントナイト混合物と実施例５で用いた活性炭を、１
／１の割合で混合し、スラリー化するために、対固形分
比２０倍の水を加えた。これを攪拌機付きオートクレー
ブに入れ、回転数１２０ｒｐｍで攪拌状態にて比較例３
記載の条件で水熱合成し、平均２０〜５０μｍ程度の活
性炭を含有したトバモライト結晶の２次粒子からなる水
性スラリーを得た。次いで、上記スラリーを脱水、乾燥
（８０℃、２４時間）、分級し、全体の２％程度に当た
る粒径１５０〜２１２μｍの２次粒子を選択し、各物性
を前述の方法に従い測定した。その結果を表５に示す。

【００５４】（比較例９）実施例１において、活性炭配
合量を０とした以外は、実施例１と同様にして、成形、
水熱合成をし、前述の各試験を行った。その結果を表２
に示す。

【００５５】（比較例１０）平均粒径３７５μｍの活性
炭について、前述の各試験を行った。その結果を表２に
示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】

【表４】

【００６０】

【表５】

【００６１】（結果）実施例１〜７は、比較例１〜８と
比較して、高い圧壊強度を得ることができ、強度が向上
したことが明らかとなった。また、ヨウ素吸着性能が比
較例１０とほぼ同様であることから、活性炭自体の吸着
性能が保持されていることが明らかとなった。

【００６２】〔多孔質複合成形体の水処理用吸着剤とし
ての利用〕（利用例１）実施例３に記載の活性炭及び白セメント−
ベントナイト混合物をそれぞれ１：１の割合で混合し、
上記活性炭及び混合物の合計配合量の５０重量％の水を
配合した。この配合物を実施例３に記載の方法にしたが
って混練、造粒、水熱合成、乾燥した後、標準ふるいに
よって分級して平均粒径２．０ｍｍの多孔質複合粒子を
選択した。その形状、充填密度、硬さ、ヨウ素吸着性能
を測定した。その結果を表６に示す。

【００６３】得られた多孔質複合粒子を水処理用吸着剤
として用い、下水処理場において下水処理を行った。す
なわち、下水処理場への流入水を活性汚泥処理、凝集・
沈殿処理した後、上記水処理用吸着剤を用いて処理し
た。水処理用吸着剤を用いての処理における条件及び結
果を表７に示す。

【００６４】（利用比較例１）利用例１で使用された多
孔質複合粒子のかわりに、従来使用されるアンスラサイ
ト（日本原料社製）を水処理用吸着剤として用いて下水
処理場において下水処理を行った。使用したアンスラサ
イトの物性等を表６に、下水処理の結果を表７に示す。

【００６５】

【表６】

【００６６】

【表７】

【００６７】（結果）表７から明らかなように、この発
明の多孔質複合粒子を水処理用吸着剤として用いた場合
は、従来と比べ、処理効果及びろ材損耗率共優れてい
た。

【００６８】〔多孔質複合成形体のガス処理用吸着剤と
しての利用〕（利用例２）実施例３に記載の活性炭及び白セメント−
ベントナイト混合物をそれぞれ１：１の割合で混合し、
上記活性炭及び混合物の合計配合量の５０重量％の水を
配合した。この配合物を実施例３に記載の方法にしたが
って混練、造粒、水熱合成、乾燥した後、標準ふるいに
よって分級して平均粒径４．０〜８．０ｍｍの多孔質複
合粒子を選択した。その形状、充填密度、硬さ、ヨウ素
吸着性能を測定した。その結果を表８に示す。

【００６９】得られた多孔質複合粒子をガス処理用吸着
剤として用い、ごみ焼却場における排ガス中のダイオキ
シン除去を行った。ごみ焼却場からの排ガスは、図１に
示すフローシートに従って誘導され、吸着塔に充填した
上記ガス処理用吸着剤を通過させて、煙突より外部に排
出した。

【００７０】また、ダイオキシンの測定は、全ＰＣＤＤ
ｓ（全ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン）、全ＰＣＤ
Ｆｓ（全ポリ塩化ジベンゾフラン）、及び全ＰＣＤＤｓ
と全ＰＣＤＦｓの合計量としての全ＤＸＮｓ（全ダイオ
キシン類）について、バグフィルタ出口、及び吸着塔出
口におけるそれぞれの濃度を測定した。その結果を表９
に示す。なお、表９中に記載の「ＴＥＱ」は、毒性等価
濃度を示す。

【００７１】（利用比較例２）利用例２で使用された多
孔質複合粒子のかわりに、従来使用される活性コークス
（三井コークス社製）をガス処理用吸着剤として用いて
ごみ焼却場における排ガス中のダイオキシン除去を行っ
た。使用した活性コークスの物性等を表８に、バグフィ
ルタ出口及び吸着塔出口における各ダイオキシン類の濃
度を表９に示す。

【００７２】

【表８】

【００７３】

【表９】

【００７４】（結果）表９から明らかなように、この発
明の多孔質複合粒子をガス処理用吸着剤として用いた場
合のダイオキシン除去効果は、従来と比べ、処理効果は
優れていた。

【００７５】

【発明の効果】この発明によれば、従来の水熱合成法で
は実現できなかった高強度の多孔質複合成形体を製造す
ることができ、輸送等における破損、長期及び摩耗条件
下での使用における粉状化を低減できる。このため、圧
壊強度、耐摩耗性に優れた吸収剤を提供でき、取扱が容
易になり、排ガス処理や水処理における安定操業が可能
となった。

【００７６】また、この発明による多孔質複合成形体の
製法は、高温の焼却炉を必要とせず、既存の活性炭と珪
酸カルシウム水和物との複合体製造装置に対して追加設
備を必要とせず、工業的にも容易に行うことができる。

【００７７】さらに、得られる多孔質複合成形体は高い
圧壊強度を有することから、水処理やガス処理の吸着剤
や微生物担体として使用しても、圧壊や接触等による損
傷によって粉状化することを防止できる。また、洗浄時
に強い力を加えても圧壊することがなく、さらに、移送
時においても接触等による損傷を防止することができ
る。したがって、長期間にわたって繰り返し利用するこ
とができ、効率的な運用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】排ガス処理のフローシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀧本眞也大阪市福島区大開４丁目１番186号レンゴー株式会社中央研究所内 (72)発明者伊藤信吾大垣市赤坂町188番地の１矢橋工業株式会社内 (72)発明者後藤義己大垣市赤坂町188番地の１矢橋工業株式会社内 (72)発明者笹原嘉人大垣市赤坂町188番地の１矢橋工業株式会社内 (72)発明者安武重雄東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無定形炭素、カルシウム成分含有粉粒
体、珪素成分含有粉粒体及び水を混合、所定形状に成形
した後、水熱合成することによる、無定形炭素及び珪酸
カルシウム水和物からなる多孔質複合成形体の製造方
法。
【請求項２】無定形炭素、カルシウム成分含有粉粒
体、及び珪素成分含有粉粒体合計に対して、カルシウム
成分含有粉粒体及び珪素成分含有粉粒体の合計が３０〜
７０重量％、無定形炭素が７０〜３０重量％であり、上
記カルシウム成分含有粉粒体及び珪素成分含有粉粒体中
のカルシウムと珪素のモル比が、カルシウム／珪素＝１
／４〜３／１である請求項１に記載の無定形炭素及び珪
酸カルシウム水和物からなる多孔質複合成形体の製造方
法。
【請求項３】上記無定形炭素及び珪酸カルシウム水和
物からなる多孔質複合成形体中の珪酸カルシウム水和物
が、Ｃ−Ｓ−Ｈ、トバモライト、ゾノトライト、ジャイ
ロライト、フォシャジャイト、ヒレブランダイトのいず
れか１種又は２種以上である、請求項１または２に記載
の無定形炭素及び珪酸カルシウム水和物からなる多孔質
複合成形体の製造方法。
【請求項４】無定形炭素及び珪酸カルシウム水和物を
含有してなる粒径１５０μｍ〜８ｍｍの粒子又は、少な
くとも１面に平面を有する多孔質複合成形体であり、成
形体全体に分散する無定形炭素が上記無定形炭素の表層
又は孔内部に水熱合成された珪酸カルシウム水和物によ
り相互に連結固定されてなる多孔質複合成形体。
【請求項５】上記成形体の粒径が１〜５ｍｍにおける
圧壊強度が１〜１５ｋｇｆである請求項４に記載の多孔
質複合成形体。
【請求項６】請求項４に記載の多孔質複合成形体から
なる水処理用或いはガス処理用吸着剤。
【請求項７】請求項６に記載の水処理用或いはガス処
理用吸着剤を用いて、水中又はガス中の有害物又は不純
物を除去する環境浄化方法。