JPH10310991A - シート状活性炭およびその製造方法 - Google Patents
シート状活性炭およびその製造方法Info
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Abstract
ート状活性炭およびその製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 酢酸リグニンと繊維状物質とからなる混合物
をプレスしてシート状に成形し、該シート状成型物を炭
化、賦活化することを特徴とするシート状活性炭の製造
方法である。
Description
質の利用法の1つとしてのシート状活性炭およびその製
造方法に関する。
から低質の広葉樹が環境林と称して栽培されている。ま
た、木材を利用した工業においても、製品の製造過程に
おいて多くの低質の木質が発生する。これらの多くの低
質の樹木や木質を有機資源(バイオマス)として利用で
きるような技術の確立は、地球環境の改善および有機資
源の有効利用といった面から重要である。本発明者等
は、先に前記低質の樹木の利用という観点から例えばカ
バ外皮などの低質樹木を常圧酢酸蒸解によるパルプ化を
行ない、このパルプ化の工程において得られた酢酸リグ
ニンの利用、用途について開発、発表した(日本木材学
会北海道支部講演集 第26巻 平成6年10月号 6
7〜70頁参照)。更に、酢酸リグニンより活性炭を調
製し、優れた吸着特性を有することを見出した。しかし
ながら、ここで得られた活性炭は繊維状であり、繊維状
活性炭は操作性、機能性および利用性といった面から見
ると十分とはいえなかった。
を用いた活性炭について、再生が容易であり、目的に応
じて種々の形態や大きさに自由に変えることができるシ
ート状活性炭の調製について種々検討した結果、本発明
を完成したので、本発明の目的はシート状活性炭及びそ
の製造法を提供することである。
要旨は、酢酸リグニンと繊維状物質との混合物を原料と
したシート状活性炭であり、請求項2の発明の要旨は、
酢酸リグニンと繊維状物質とからなる混合物をプレスし
てシート状に成形し、該シート状成型物を炭化、賦活化
することを特徴とするシート状活性炭の製造方法であ
る。
め種々の形態に熱成形することが可能である。そこで、
酢酸リグニンのみをもってシート状活性炭にすることを
試みたところ、炭化工程において著しく発泡膨張してし
まいシートの形態を維持することが困難であった。そこ
で、炭化工程においてもシートの形状が維持できる手段
について検討した結果、繊維状物質、例えばパルプ、古
紙又は再生セルロ−ス等を酢酸リグニンに混合したもの
から成形したシートは、炭化工程において収縮を起し硬
いシート状炭素化物が得られることを見出した。この理
由は定かではないが、酢酸リグニンのみの場合は、酢酸
リグニンは炭化時の加熱により部分的に溶融し、表面の
硬化が起こり、炭化の過程で分解により発生するガスが
外に出て行かれないために、シートの膨張を起こし、シ
ートの著しい変形を引き起こしたためと考えられる。
繊維状物質を混合して得たシート状物は、炭化工程での
加熱による酢酸リグニンの急激な硬化反応を抑制され、
発泡による形態の変形が押さえられ、20%程度の混合
により収縮を起こし硬いシート状炭素化物が調製できた
ものと思われる。
発明で使用する酢酸リグニンを作成する木質原料として
は、針葉樹や広葉樹等特に限定されるものではないが、
低質の樹木や木質バイオマス(農産廃棄物など)を用い
ることが好ましく、酢酸リグニンは、これら木質原料チ
ップを常圧酢酸蒸解で得られた蒸解液より得たものであ
る。その製法の1例を示すと、チップを90〜95%酢
酸水及び塩酸又は硫酸等の鉱酸で煮沸抽出し、得られた
抽出液を減圧濃縮し、水により分別沈澱によって糖類を
除去したものである。(なお、此の点について先述の日
本木材学会北海道支部講演集参照)
維状物質としては、パルプ、再生セルロ−ス、木粉等熱
可塑化しない繊維ならいずれでも良く、パルプとしては
酢酸パルプ等が用いられる。原料コスト等の点から見て
パルプが好ましい。繊維状物質の添加量としては、5〜
20%程度である。繊維状物質の添加量の増加に伴い、
ヨウ素吸着量が増加する傾向が見られたが、表面積の増
加は確認されなかった。本発明にかかるシート状活性炭
には、上記の酢酸リグニンと繊維状物質の外に木粉、熱
硬化性樹脂等を必要に応じて添加してもよく、その添加
量としては10〜20%程度である。
ート状とする手段については、特に規定はなく、例えば
ステンレス製シート成形機に混合物を入れ、加熱プレス
機を用いた加熱圧締法によりシートを作成した。シート
の厚さとしては2〜5mm程度である。得られたシート
を炭化、賦活化の処理を施す。炭化条件としては窒素雰
囲気下で約700〜1.000℃で1〜4時間行なう。
この処理によって得られた炭素化物を次いで賦活化処理
を行なう。
化炭素のような活性なガスで削り込み、表面に多数の細
孔を形成させる処理と考えられ、賦活化の進行と共に表
面が削られ収率が低下する。賦活化時間と共に賦活化収
率は低下するが、吸着性能は上がり、吸着性能と賦活化
収率との間には負の関係がある。なお、シート活性炭の
総収量としては、この値に炭素化時の収量50〜60%
を掛けたものとなる。本発明における賦活化処理として
は水蒸気賦活化法で賦活化時間としては0.5〜2時間
である。賦活化時間と得られる活性炭の性能について調
べたところ、繊維状活性炭で十分効果があった40分間
の賦活化では、シート状活性炭は表面積、ヨウ素吸着量
とも市販の粒状活性炭より大きな値を示したが、粉末状
活性炭には及ばなかった。120分の賦活化で表面積は
粉末状より高くなり、吸着量も同等となった。
トについて細孔分布測定したところ、0.4nmおよび
2nm付近に特徴的なピークが観察され、更に、繊維状
物質の添加量により半径10nm以下の細孔体積が著し
く増加することが観察された。 また、SEM(走査型
電子顕微鏡)で観察したところ、パルプがシート内部に
繊維状活性炭として形態を保持しながら残存しているこ
とが確認できたこれらのことより、繊維状物質が繊維状
活性炭として吸着特性にかなり影響を与えていることが
分かった。また、細孔分布測定は、この活性炭が汎用的
な吸着材料の外に、分子ふるい用の活性炭として使用で
きることを示唆している。更に、シート状活性炭のガス
吸着性能をメタンガス吸着から評価したところ、市販の
粉末状活性炭の2倍の吸着量を示し、ガス吸着剤として
も有用であるから煙道ガス中のダイオキシンなどの吸着
剤としても利用できる。
る。 実施例 1 酢酸リグニンの製造。 これは従来から公知の方法によって製造される。例え
ば、シラカンバチップを少量の鉱酸(塩酸または硫酸)
含む酢酸水溶液中で煮沸する常圧酢酸処理し、パルプを
除去した液に苛性ソーダを加えて中和した後、該液を濃
縮し、該濃縮液に水を加えてリグニンを沈殿させて採取
する。 炭化用シートの作成。 シート成型用の混合物を、酢酸リグニンにパルプ、具体
的には酢酸パルプを、混合量を1.7重量%、10重量
%、20重量%に変えて添加した試料を作った。これを
ステンレス製シート成型器を用いて加熱プレスして、そ
れぞれの混合試料から、炭化用のシートを作成した。 シートの炭化。 それぞれのシートを炭化炉に入れ、窒素気流下で、昇温
速度3℃/minで最高温度1000℃に昇温し、該最
高温度で1時間保持して炭化した。 炭化したシートの水蒸気による賦活化。 流速450ml/minの窒素を80℃の水に通し、水
分量50%にて900℃で賦活した。得られた各シート
状活性炭のSEMによる観察によると、パルプはシート
内部で繊維状活性炭として存在していた。
状活性炭について各種の特性を測定した。 A.吸着性の測定 各シート状活性炭の吸着性をJIS K1417規定に
従いヨウ素とメチレンブルーの吸着量を測定した。表面
積は、ラングミユア法及びBET法によって算出した。
其の結果を表1に示す。表1においてA−AWL−CF
はカバ材の酢酸リグニン(AL)から製造した賦活性化
炭素繊維であり、Powder ACは市販の粉末状賦
活性化炭素、Granule ACは市販の粒状賦活性
化炭素を示す。
測定、その測定値より細孔ピーク半径を算出、その結果
を図1〜図3に示した。図1はDollimore−H
eal法によって算出した細孔体積の累積値(積分)、
図2はCranston−Inkley法によって算出
した細孔(微分)の分布図、図3はMolecular
−Probe法によって算出した細孔(微分)の分布図
であり、各図において、(a)賦活性化AL+1.7%
パルプ、(b)賦活性化AL+10%パルプ、(c)賦
活性化AL+20%パルプの場合を示す。図1よりパル
プ含量が多くなるに従い10nm以下の細孔半径の体積
が著しく増加することが示され、図2により半径2nm
に細孔ピ−クがあることがわかり、このことから分子ふ
るい的な利用方法が示唆され、また、図3は同様な図で
あるが、分布を求める計算式が異なるために、別図とな
り、この図では0.4nmにピ−クのあることが示され
た。 C.ガス吸着能及び再生能 120分間賦活性化した賦活性化AL+10%パルプに
ついて、メタンの吸着量(○印)及び脱離量(●印)か
らガス吸着性能及び再生能を評価した。其の結果を図4
に示した。比較のためヤシ殻から製造し粉末状賦活性化
カ−ボンの場合についても吸着量(△印)及び脱離量
(▲印)を示した。図4より本発明のシート状活性炭の
ガス吸着量が、従来の粉末炭に比べて多いことを示し
た。
いて賦活化収率と賦活化処理時間との関連を調べた。其
の結果を図5に示した。図5において、□印はALを、
△印はAL+再生セルロ−ス繊維を、○印はAL+パル
プを示した。この図より賦活化収率と賦活化時間とは反
比例することが示された。
ト状の活性炭とすることにより、特徴的な細孔ピークを
持つ活性炭特性を示し、分子ふるい用の活性炭として使
用でき優れた特性を示す。また、再生も容易であるとい
う優れた特性を有する。
(a)賦活性化AL+1.7%パルプ、(b)賦活性化
AL+10%パルプ、(c)賦活性化AL+20%パル
プの場合を示す。
出した細孔(微分)の分布図で(a)賦活性化AL+
1.7%パルプ、(b)賦活性化AL+10%パルプ、
(c)賦活性化AL+20%パルプの場合を示す。
出した細孔(微分)の分布図で(a)賦活性化AL+
1.7%パルプ、(b)賦活性化AL+10%パルプ、
(c)賦活性化AL+20%パルプの場合を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 酢酸リグニンと繊維状物質との混合物を
原料としたシート状活性炭。 - 【請求項2】 酢酸リグニンと繊維状物質とからなる混
合物をプレスしてシート状に成形し、該シート状成型物
を炭化、賦活化することを特徴とするシート状活性炭の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11998797A JP3569839B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | シート状活性炭およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11998797A JP3569839B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | シート状活性炭およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10310991A true JPH10310991A (ja) | 1998-11-24 |
JP3569839B2 JP3569839B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=14775112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11998797A Expired - Lifetime JP3569839B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | シート状活性炭およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3569839B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100608408B1 (ko) | 2004-02-16 | 2006-08-03 | 엘에스전선 주식회사 | 광섬유 프리폼 제조를 위한 mcvd 공정용 선반의 수트배출기구 |
CN104891474A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-09 | 南昌大学 | 一种超薄碳纳米片的制备方法 |
-
1997
- 1997-05-09 JP JP11998797A patent/JP3569839B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100608408B1 (ko) | 2004-02-16 | 2006-08-03 | 엘에스전선 주식회사 | 광섬유 프리폼 제조를 위한 mcvd 공정용 선반의 수트배출기구 |
CN104891474A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-09 | 南昌大学 | 一种超薄碳纳米片的制备方法 |
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JP3569839B2 (ja) | 2004-09-29 |
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