JPH10265209A

JPH10265209A - 活性炭

Info

Publication number: JPH10265209A
Application number: JP9074023A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Suzuki; 光雄鈴木; Satoshi Hirahara; 聡平原
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外光または太陽光の照射、非照射に関わら
ず、優れた抗菌能を有し、紫外光または太陽光の照射下
においては、水中あるいは気相中有害物質の除去能を大
幅に向上することができ、多大な工業的利益を提供する
活性炭を得る。【解決手段】二酸化チタンが表面に存在し、銀または
銀化合物を含有することを特徴とする活性炭。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、活性炭に係わるも
のである。本発明の特定の活性炭は、二酸化チタンによ
る光触媒能と銀または銀化合物による抗菌機能を付与し
た点が特徴であり、紫外線や太陽光照射下において、水
中あるいは気相中有害物質の除去能および寿命を大幅に
向上させ、紫外線や太陽光の非照射時や非照射部でも抗
菌能を持たせたもので、かかる活性炭は、上水処理、下
水処理、廃液処理、廃気ガス処理、悪臭除去、ならびに
浄水器、２４時間風呂、養液栽培用等の抗菌性を要求さ
れる用途に好適に使用される。

【０００２】

【従来の技術】近年、生活排水や産業排水による水質汚
染や海洋汚染、大気汚染などが地球的規模で広がってい
る。合成洗剤などを含む生活排水による湖・河川の富栄
養化、ハイテク産業やクリーニング店で使われている有
機溶剤による地下水や水源の汚染、ゴルフ場で使用され
る農薬の流出による水質の汚染、などがその代表例であ
る。こういった環境下で、優れた吸着能を有する高比表
面積である活性炭が、水中あるいは気相中有害物質の吸
着除去に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
活性炭は、多様な要求特性のすべてにおいて十分ではな
く、さらなる活性炭の高機能化が求められていた。そこ
で、本発明者らは、活性炭の吸着除去能に、光触媒によ
る分解除去能を付与すべく、光触媒能を有する二酸化チ
タンを表面に適度に存在させた活性炭として、先に、二
酸化チタンが表面に存在し、明度Ｌ値が５０以下である
ことを特徴とする活性炭（特開平８−２０８２１１号公
報）あるいは、石炭を粉砕し、造粒し、解砕し、炭化
し、賦活して石炭系活性炭を製造する方法において、造
粒前の石炭に、二酸化チタンを添加することを特徴とす
る石炭系活性炭およびその製造方法（特願平７−１８７
９５４）あるいは、原料炭を微粉砕し、粘結材と混練
し、造粒し、硬化炭化し、賦活して造粒活性炭を製造す
る方法において、造粒前の原料炭に、二酸化チタンを添
加することを特徴とする造粒活性炭およびその製造方法
（特願平７−２２１９６５）あるいは、賦活より前の段
階で、チタン及びチタン化合物（二酸化チタンを除く）
を添加することを特徴とする活性炭の製造方法（特願平
８−２１６０６２）を提案している。

【０００４】二酸化チタンに光を照射すると、強い酸化
力を持つ正孔と強い還元力を持った電子が生成し、その
酸化還元作用によって空気中の酸素や水分を、それぞれ
スーパーオキサイドイオン（Ｏ₂−）、水酸ラジカル
（・ＯＨ）といった活性酸素に変化させる。この活性酸
素は、消毒などに広く使われている塩素やオゾンに比べ
非常に強い酸化力を持っている。この活性酸素の作用に
より、種々の有機物、無機物を分解する。細菌が接触し
たときには、細胞膜を損傷し、短時間で死滅させること
ができる。こういったことから、光触媒二酸化チタン
は、水中及び気相中の有害物質の分解除去が可能である
ばかりでなく、抗菌性も有することから、抗菌性が要求
される分野への利用が始まっている。

【０００５】しかしながら、二酸化チタンの場合、抗菌
能を維持するには、紫外線や太陽光の照射が必要である
ため、二酸化チタンが表面に存在する活性炭を吸着塔等
へ装填した場合、光を効率良く当てなければならず、吸
着塔等の活性炭充填槽の形状を工夫する必要があった。
また、活性炭充填層中には、光の当たらない部分もあ
り、抗菌性に関しては、十分というわけではなかった。

【０００６】こういった状況から、紫外線や太陽光の非
照射時や非照射部でも抗菌能を有する二酸化チタンが表
面に存在する活性炭が求められていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、二酸化チタン
が表面に存在する活性炭に銀または銀化合物を含有させ
ることにより、紫外線や太陽光の非照射時や非照射部で
も抗菌性を持たせることができることを見い出し本発明
に到達した。即ち、本発明は、二酸化チタンが表面に存
在し、銀または銀化合物を含有することを特徴とする活
性炭に存する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。本発明の最大の特徴は、二酸化チタンによる光触媒
能と銀または銀化合物による抗菌能を活性炭に付与した
点であり、紫外線や太陽光照射下においては、水中ある
いは気相中有害物質の除去能および活性炭の吸着除去の
寿命を大幅に向上でき、さらに、紫外線や太陽光の非照
射時や非照射部でも抗菌能を持たせたことにある。

【０００９】本発明で用いられる活性炭の原料として
は、従来活性炭原料として用いられているものであれば
特に限定されないが、工業的には活性化の難易、原料の
品位、価格、大量かつ安定的に入手できることなどの点
に鑑み適宜選定すればよい。原料の種類によって製造条
件や、製品の価格、用途は異なる。原料としては、植物
系の木材、のこくず、ヤシ殻、パルプ廃液、化石燃料系
の石炭、石油重質油、あるいはそれらを熱分解した石炭
および石油系ピッチ、タールピッチを紡糸した繊維、合
成高分子、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリ塩化ビニ
ル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、プラスチック廃棄
物、廃タイヤ等多種多様である。これらの原料を炭化
後、賦活することにより活性炭とするが、賦活法は、通
常ガス賦活と薬品賦活に大別される。ガス賦活法は、薬
品賦活が化学的な活性化であるのに対して、物理的な活
性化ともいわれ、炭化された原料を高温で水蒸気、炭酸
ガス、酸素、その他の酸化ガスなどと接触反応させて、
活性炭をつくる方法であり、工業的には水蒸気を用いる
方法が主流である。薬品賦活法は、原料に賦活薬品を均
等に含浸させて、不活性ガス雰囲気中で加熱し、薬品の
脱水および酸化反応により、活性炭をつくる方法であ
る。使用される薬品としては、塩化亜鉛、りん酸、りん
酸ナトリウム、塩化カルシウム、硫化カリウム、水酸化
カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナト
リウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸カルシウ
ム等がある。本発明の活性炭の製法に関しては、上記に
各種あげたが、特に問わない。原料または製造方法によ
り、得られる活性炭は多種多様であるが、どのような原
料や方法で作られた活性炭でも本発明に使用できる。ま
た、活性炭の形状は、使用目的により、破砕、造粒、顆
粒、繊維、フェルト、織物、シート状等各種の形状があ
るが、いずれも本発明に使用することができる。

【００１０】本発明で、活性炭表面に存在する二酸化チ
タンはｎ型半導体であり、バンドギャップは、ルチルで
３．０ｅＶ、アナターゼで３．２ｅＶである。一般に、
２００ｍｅＶのバンドギャップの差からアナターゼの方
が、光触媒活性が若干高く、酸化力に富むといわれてい
るが、本発明における活性炭表面に存在する二酸化チタ
ンは、ルチルでもアナターゼでも良く、その結晶形は問
わない。粒径については、小さい方が好ましく５ｎｍ〜
１０μｍ、更に好ましくは、５ｎｍ〜１μｍが好適であ
る。二酸化チタンの存在量は、好ましくは０.１〜３０
ｗｔ％、更に好ましくは０.１〜２０ｗｔ％が好適であ
る。

【００１１】二酸化チタンの表面への固定化方法につい
ては、前述の特願平７−０３７７５８、特願平７−１８
７９５４、特願平７−２２１９６５、特願平８−２１６
０６２で提案しているいずれかの方法を用いれば良く、
特に制限するものではない。本発明における活性炭中に
含まれる銀または銀化合物としては、特に限定するもの
ではないが、金属銀あるいは、塩化銀、臭化銀、ヨウ化
銀、銀ゼオライト、銀リン酸ジルコニウム、銀ハイドロ
キシアパタイト、銀リン酸塩ガラス等の銀化合物および
その混合物が好適に使用される。粒径については、小さ
い方が好ましく５ｎｍ〜１０μｍ、更に好ましくは、５
ｎｍ〜５μｍが好適である。銀含有量は、銀換算で、好
ましくは、０．０１〜２０ｗｔ％、更に好ましくは、
０．０１〜０.５ｗｔ％が好適である。

【００１２】二酸化チタンが表面に固定化された活性炭
に対し、銀または銀化合物を添加する場合は、特に限定
するものではないが、活性炭を硝酸銀に浸漬し、乾燥す
る方法や、銀または銀化合物を樹液、糖みつ、ポリビニ
ルアルコール、テフロン、粘土鉱物、ピッチ、フェノー
ル樹脂等のバインダーを用いて活性炭に固定化する方法
がある。また、活性炭の製造方法において、原料の段階
から、たとえば造粒前に、二酸化チタンまたはチタン化
合物と共に銀または銀化合物を混入する方法も有効な手
法である。

【００１３】本発明の活性炭は、従来使用されている活
性炭と同様に使用でき、流動床、固定床等の使用法を問
わない。従来の装置がそのまま使用可能であり、装置を
大型化する必要もない。さらに、本発明の活性炭を紫外
線や太陽光照射下で使用することにより、水中あるいは
気相中の有害物質の除去は、活性炭のみによる吸着除去
に比べ、二酸化チタンの光触媒反応による分解除去が加
わるため、その除去能は飛躍的に増加することになる。
さらに、紫外線や太陽光の非照射時や非照射部でも抗菌
能が期待できるため、浄水器、２４時間風呂、養液栽培
用等の抗菌性を要求される用途に好適に使用される。ま
た、活性炭に藻が生えにくくなることや、活性炭の再生
までの時間がより長くなること等の長所があるため、装
置の維持・管理が今まで以上に容易になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を越えない限り、下記実施
例により限定されるものではない。（実施例１）瀝青炭１ｋｇを１ｍｍ程度に粉砕し、石原
産業（株）製二酸化チタン（アナターゼ「ＳＴ−０１」
５０ｇと混合し、更に振動式の粉砕機にて４５μｍ以下
に粉砕し、造粒後、０.６〜１.２ｍｍ程度の破砕した。
窒素気流中で６００℃で炭化を行い、水蒸気５０ｖｏｌ
％を含む窒素ガスを１リットル／分で導入した９００℃
のロータリーキルン内で２時間賦活を行った。得られた
活性炭を５％硝酸銀水溶液に浸漬し、水洗後乾燥した。
カルロエルバ社製（「ソープトマチック２１００」）の
窒素吸着装置でＢＥＴ法により測定したところ、比表面
積は１０４０ｍ ²／ｇであった。Ｘ線回折測定を行った
ところ、二酸化チタンのアナターゼ相と若干のルチル
相、銀および塩化銀、無添加の活性炭でも検出される少
量のＳｉＯ ₂が検出された。二酸化チタンおよび銀の固
形分濃度をＩＣＰ発光分光分析により求めたところ、そ
れぞれ、９.７ｗｔ％、０.４ｗｔ％であった。

【００１５】得られた活性炭０.１ｇと大腸菌濃度が１
０⁶〜１０⁷CFU/mlの５ｍｌの水溶液を内径３０ｍｍのガ
ラス容器に入れ、２５℃に保った。菌数の算出は、０.
１ｍｌサンプリングを行い、１００倍に希釈し、希釈平
板法により寒天培地で行った。初濃度は４×１０⁷CFU/m
lであり、２時間後の菌数は１×１０³CFU/ml以下であっ
た。（比較例１）実施例１で、硝酸銀水溶液に浸漬しない以
外は同様にして、銀を含まず二酸化チタンが表面に存在
する活性炭を作製した。比表面積は１１００ｍ²／ｇで
あり、二酸化チタンの濃度は１０ｗｔ％であった。１４
０Ｗの紫外線ランプを照射する以外は実施例１と同様の
操作により、抗菌試験を行ったところ、２時間後の菌濃
度は３×１０⁴CFU/mlであった。（比較例２）比較例１と同様にして、銀を含まない活性
炭を作製した。実施例１で、紫外線を照射しない以外同
様の操作により、抗菌試験を行ったところ、２時間後の
菌濃度は４×１０⁵CFU/mlであった。

【００１６】

【発明の効果】本発明の活性炭は、紫外光または太陽光
の照射、非照射に関わらず、優れた抗菌能を有し、紫外
光または太陽光の照射下においては、水中あるいは気相
中有害物質の除去能を大幅に向上することができ、多大
な工業的利益を提供するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化チタンが表面に存在し、銀または銀
化合物を含有することを特徴とする活性炭。