JPH11240708A - 繊維状活性炭 - Google Patents
繊維状活性炭Info
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- JPH11240708A JPH11240708A JP10064057A JP6405798A JPH11240708A JP H11240708 A JPH11240708 A JP H11240708A JP 10064057 A JP10064057 A JP 10064057A JP 6405798 A JP6405798 A JP 6405798A JP H11240708 A JPH11240708 A JP H11240708A
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- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
合物を除去可能な活性炭を実現する。 【解決手段】 繊維状活性炭は、平均細孔径が24オン
グストローム以上であり、かつ直径が20オングストロ
ーム以上の細孔の比表面積が50m2/g以上または直
径が20オングストローム以上の細孔の比表面積が全細
孔の比表面積の10%以上である。
Description
維状活性炭に関する。
る水道水の異臭味や、原水の殺菌過程で生成する、発ガ
ン性のあるトリハロメタンに対する忌避気運が高まり、
家庭において浄水器を設置する例が増加の傾向にある。
このような浄水器は、例えば、活性炭を用いて水道水を
濾過し、これにより水道水中に含まれる各種の物質を吸
着除去して水道水を浄化するものである。
炭は、多数の細孔からなる多孔質構造が発達した炭素材
料であり、その吸着性能は、細孔容積の大小のみにより
決まるのではなく、被吸着分子の大きさと細孔径の大き
さとの関係に大きく左右される。例えば、かび臭の原因
とされるフミン質などの高分子有機化合物の吸着除去を
主目的とする場合は、一般に大きな細孔径を有する活性
炭が好ましく用いられる。
いた場合であっても、水道水から効果的にカビ臭を除去
するのは実際上困難である。特に、活性炭で水道水を急
速濾過する必要がある場合、例えば、水道の蛇口に直結
するような形態の浄水器のように通水速度が高い場合
は、上述の高分子化合物を活性炭で効果的に除去するの
は極めて困難である。
も効果的に高分子化合物を除去可能な活性炭を実現する
ことにある。
は、平均細孔径が24オングストローム以上でありかつ
直径が20オングストローム以上の細孔の比表面積が5
0m2/g以上である。
ム以上が好ましく、また、直径が20オングストローム
以上の細孔の比表面積は500m2/g以上が好まし
い。
炭は、平均細孔径が24オングストローム以上でありか
つ直径が20オングストローム以上の細孔の比表面積が
全細孔の比表面積の10%以上である。
ム以上が好ましく、また、直径が20オングストローム
以上の細孔の比表面積は全細孔の比表面積の50%以上
が好ましい。
は、カビ臭除去材に適している。
に形成されかつ細孔を多数有する多孔質構造の発達した
ものであり、平均細孔径が24オングストローム以上、
好ましくは30オングストローム以上のものである。平
均細孔径が24オングストローム未満の場合は、繊維状
活性炭がカビ臭の原因となるフミン質などの有機物(高
分子化合物)を効果的に吸着除去するのが困難になる。
なお、平均細孔径は、24〜120オングストロームの
範囲が好ましく、30〜100オングストロームの範囲
がより好ましい。
0オングストローム以上の細孔の比表面積が少なくとも
50m2/g(すなわち、50m2/g以上)、好ましく
は少なくとも500m2/g(すなわち、500m2/g
以上)、若しくは、直径が20オングストローム以上の
細孔の比表面積が全細孔の比表面積の少なくとも10%
(すなわち、10%以上)、好ましくは少なくとも50
%(すなわち、50%以上)である。この比表面積が5
0m2/g未満または全細孔の比表面積の10%未満の
場合は、被処理水の通水速度を高めた場合に、当該被処
理水中に含まれる高分子化合物を効果的に除去するのが
困難になる。
比表面積の上限は、特に限定されるものではないが、通
常、2,000m2/g以下が好ましく、1,500m2
/g以下がより好ましい。一方、当該細孔の比表面積が
全細孔の比表面積に占める割合の上限は、特に限定され
るものではないが、100%により近いのが好ましい。
発明の繊維状活性炭として好ましいものは、次の4種類
である。
以上であり、直径が20オングストローム以上の細孔の
比表面積が50m2/g以上のもの。 (2)平均細孔径が30オングストローム以上であり、
直径が20オングストローム以上の細孔の比表面積が5
00m2/g以上のもの。 (3)平均細孔径が24オングストローム以上であり、
直径が20オングストローム以上の細孔の比表面積が全
細孔の比表面積の10%以上のもの。 (4)平均細孔径が30オングストローム以上であり、
直径が20オングストローム以上の細孔の比表面積が全
細孔の比表面積の50%以上のもの。
常、10〜25μm程度に設定されるのが好ましく、1
3〜18μm程度に設定されるのがより好ましい。この
直径が10μm未満の場合は、繊維状活性炭の強度が小
さくなり、また、圧力損失も損なわれるおそれがある。
逆に、25μmを超える場合は、繊維状活性炭の賦活が
良好にできなくなるおそれがある。
えば次のような製造工程により調製することができる。
先ず、有機金属化合物と活性炭前駆体とを溶媒中で混合
し、混合物を得る。ここで用いられる有機金属化合物と
しては、例えば、イットリウム化合物、チタン化合物、
ジルコニウム化合物、イッテルビウム化合物、サマリウ
ム化合物、バナジウム化合物、マンガン化合物、クロム
化合物、鉄化合物、マグネシウム化合物およびネオジウ
ム化合物を挙げることができる。
ットリウムアセチルアセトナート、トリスシクロペンタ
ジエニルイットリウム、イットリウムナフトエ酸、イッ
トリウムイソプロポキシド、トリスアセチルアセトナト
ジアコイットリウムなどを例示することができる。チタ
ン化合物としては、チタンオキソアセチルアセトナート
を例示することができる。ジルコニウム化合物として
は、ジルコニウムアセチルアセトナートを例示すること
ができる。イッテルビウム化合物としては、沃素化イッ
テルビウムやトリスシクロぺンタジエニルなどを例示す
ることができる。サマリウム化合物としては、サマリウ
ムイソプロポキシドやサマリウムアセチルアセトナート
などを例示することができる。さらに、ネオジウム化合
物としては、トリスシクロペンタジエニルネオジウムや
ネオジウムアセチルアセトナートなどを例示することが
できる。
いものは、本発明の繊維状活性炭に形成される細孔の制
御効果が高い点でイットリウム化合物、チタン化合物お
よびジルコニウム化合物である。因みに、上述の各種有
機金属化合物は、2種以上のものが併用されてもよい。
炭素化や不融化などの手法により容易に活性炭になり
得、また、紡糸可能な程度の重合度を有し、若しくは後
述するエアーブローイング処理により紡糸可能な程度に
縮合度を高めることができ、さらに上述の有機金属化合
物と溶媒を用いて混合可能なものであれば特に限定され
るものではなく、公知の各種のものである。具体的に
は、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、フ
ェノール樹脂およびピッチなどの、活性炭を製造するた
めに一般的に用いられているものを例示することができ
る。このうち、炭素化時における理論炭化収率が良好な
点でピッチを用いるのが好ましい。
体とを混合する際に用いられる溶媒は、有機金属化合物
と活性炭前駆体の双方を溶解することができるものであ
れば特に限定されるものではなく、公知の各種のもので
ある。具体的には、キノリン、テトラヒドロフラン、ジ
クロロメタン、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなど
を例示することができる。なお、このような溶媒は、利
用する有機金属化合物と活性炭前駆体の種類に応じて適
宜選択することができる。
と活性炭前駆体とを混合する場合は、予め有機金属化合
物を溶解した溶媒中に活性炭前駆体を添加して混合する
方法、および活性炭前駆体中に予め有機金属化合物を溶
解した溶媒を添加して混合する方法などを採用すること
ができる。このような混合操作においては、均一な混合
を達成するために攪拌や加熱などの操作が適宜加えられ
てもよい。
を含む上述の混合物を調製する場合には、通常、金属の
量が活性炭前駆体の0.01〜5重量%、好ましくは
0.1〜2重量%、より好ましくは0.2〜0.5重量
%になるよう有機金属化合物と活性炭前駆体との混合割
合を設定する。なお、ここで言う金属の量は、有機金属
化合物としての量ではなく、金属元素換算の量である。
得られる活性炭に上述のような多孔質構造が形成されに
くくなる場合があり、結果的に当該活性炭が所要の吸着
除去性能を発揮しにくくなるおそれがある。逆に、5重
量%を超える場合は、得られる活性炭中で金属が凝集し
易くなるために上述のような多孔質構造が形成されにく
くなり、結果的に当該活性炭が所要の吸着除去性能を発
揮しにくくなるおそれがある。また、上述の混合物の紡
糸性が損なわれるおそれもある。
と、平均細孔径は一般に大きくなる。
混合物と言う)を紡糸して所定のファイバー状に設定す
る。この場合、必要に応じて活性炭前駆体混合物に対し
て酸素含有気体の吹き込み処理(エアーブローイング処
理)を施し、活性炭前駆体の重合度(縮合度)を紡糸可
能なように高めておく。
に設定された活性炭前駆体混合物に対して炭素化処理ま
たは不融化処理、若しくは不融化処理と炭素化処理の双
方を施し、その後さらに賦活処理を施す。この際、活性
炭前駆体混合物からは予め溶媒を除去しておくのが好ま
しい。溶媒の除去方法としては、例えば減圧蒸留などの
慣用手段を採用することができる。
融化処理方法および賦活方法は、いずれも常法に従って
実施することができ、特に限定されるものではない。例
えば、炭素化処理は、窒素などの不活性ガス雰囲気下に
おいて、活性炭前駆体混合物を1分当たり5〜10℃程
度の割合で800〜1,200℃程度まで加熱し、その
ときの最大温度を最大限10分間程維持することにより
達成することができる。一方、不融化処理は、不活性ガ
ス雰囲気または酸素含有ガス雰囲気下において、活性炭
前駆体混合物をその融点以下の温度から1分当たり0.
1〜5℃程度の割合で400℃程度まで加熱することに
より達成することができる。さらに、賦活処理は、水蒸
気、二酸化炭素、酸素およびこれらの混合物、並びにこ
れらのガスを窒素などの不活性ガスで希釈したガス雰囲
気中において、炭素化処理、不融化処理またはこれらの
両処理が施された活性炭前駆体混合物を800〜1,2
00℃程度に加熱して5〜120分程度保持すると達成
することができる。賦活方法は、本発明に特有の細孔分
布が達成されるように適宜コントロールするのが好まし
い。
質構造は、上述のような製造方法において、有機金属化
合物の選択または組み合わせ、有機金属化合物と活性炭
前駆体との混合割合、賦活温度や賦活処理時間等に基づ
く賦活度、即ち収率(=賦活後炭素繊維重量/賦活前炭
素繊維重量)を適宜設定することにより達成することが
できる。例えば、賦活処理条件を適宜設定することによ
り賦活度を高めると、平均細孔径の大きい細孔の生成が
増加する傾向にあり、これにより直径が20オングスト
ローム以上の細孔の比表面積を所要の範囲に設定するこ
とができる。
に利用される浄水材として使用され得る。ここで、この
繊維状活性炭は、多孔質構造が上述のように設定された
ものであるため、高分子化合物を吸着除去するために有
効な直径の大きな細孔を豊富に有しており、水道水中に
含まれる、カビ臭の原因となるフミン質などの高分子化
合物を効果的に吸着除去することができる。特に、本発
明の繊維状活性炭は、繊維状に形成されているために処
理水との接触効率が高く、通水速度が高い場合も高分子
化合物を効果的に吸着除去することができる。このた
め、この繊維状活性炭は、通水速度が高い浄水器、例え
ば、水道の蛇口に直結させて用いる浄水器用のカビ臭除
去用浄化材として用いる場合に特に効果的である。
100gを窒素雰囲気下で80℃に加温し、これにトリ
スアセチルアセトナトジアコイットリウム〔Y(CH3
COCHCOCH3)2・2H2O〕4.0gを溶解した
キノリン100mlを徐々に滴下しながら5時間撹拌し
た。
の割合で空気を吹き込みながら330℃で3時間反応さ
せ、活性炭前駆体混合物であるイットリウム含有コール
タールピッチを得た。
物をノズル径が0.3mmの紡糸器内に仕込み、ピッチ
の溶融温度に加熱しながら巻き取り速度を150m/秒
に設定して紡糸することによりピッチファイバーを得
た。
で常温から2℃/分の割合で375℃まで加熱し、その
温度で15分間保持して不融化処理を施した。その後、
不融化処理されたピッチファイバーに対し、水蒸気を含
む窒素ガス雰囲気下において表1に示す条件で賦活処理
した。
いて、全比表面積、メソポア(直径が20オングストロ
ーム以上の細孔)の比表面積、メソポア比および平均細
孔径を調べた。ここで、比表面積、メソポア比表面積お
よび細孔直径は、常圧下の液体窒素の沸点における吸着
側の窒素ガス吸着等温線(B.E.T.−B.J.H.
法)に従って求めた。また、細孔直径が20オングスト
ローム未満の累積ミクロポアの容積を全細孔容積から差
し引くことにより求められる、直径が20オングストロ
ームから500オングストロームまでのメソポアの容積
を基準として、メソポア容積比を求めた。結果を表1に
示す。
炭について、下記の通りのカビ臭吸着試験および通水試
験を実施した。結果を図1および図2に示す。
ルイソボルネオール(2−MIB)をメタノールに溶解
し、1次原液とした。この1次原液をメタノールで希釈
した後に超純水に溶解し、2−MIBの濃度が500μ
g/lの原水を調製した。
を複数個用意し、1つの三角フラスコを除く他の三角フ
ラスコのそれぞれに各実施例および各比較例の繊維状活
性炭を個別に入れた。この状態で三角フラスコを25℃
に保持して24時間振とうした。その後、各三角フラス
コ内の原水を採取して2−MIBの濃度を分析すること
により、図1に示す2−MIBの吸着等温線を得た。
られた繊維状活性炭を粉砕してチョップ状のサンプルを
得、各サンプルを4gづつ精秤して内径が40mmの試
験容器に個別に充填した。このとき、サンプルの上下に
不織布と多孔板を当て、サンプル層の高さが20mmに
なるように調整した。
Bの原水を市販の活性炭(武田薬品工業株式会社の商品
名”白鷺”)を用いて処理した水道水で100pptに
希釈し、これを水道水栓を備えた原水タンクに貯水し
た。そして、上述の試験容器を原水タンクの水道水栓に
装着し、3l/分の割合で通水した。30l、100
l、200l、300lおよび400l通水後に試験容
器を通過した原水を採取し、その2−MIB濃度を分析
することにより、通過前の2−MIB濃度と通過後の2
−MIB濃度との比(通過後2−MIB濃度/通過前2
−MIB濃度)を求めた。結果を図2に示す。
は、比較例1、2の繊維状活性炭に比べて2−MIBの
吸着性能が高いことがわかる。また、図2から、実施例
1、2の繊維状活性炭は、比較例2の繊維状活性炭に比
べて高通水速度下でも2−MIBに対して高い吸着性能
を示すことがわかる。
構造を有しているため、通水速度を高めた場合でも効果
的に高分子化合物を除去することができる。
ラフ。
Claims (7)
- 【請求項1】平均細孔径が24オングストローム以上で
ありかつ直径が20オングストローム以上の細孔の比表
面積が50m2/g以上である、繊維状活性炭。 - 【請求項2】前記平均細孔径が30オングストローム以
上である、請求項1に記載の繊維状活性炭。 - 【請求項3】直径が20オングストローム以上の前記細
孔の比表面積が500m2/g以上である、請求項1ま
たは2に記載の繊維状活性炭。 - 【請求項4】平均細孔径が24オングストローム以上で
ありかつ直径が20オングストローム以上の細孔の比表
面積が全細孔の比表面積の10%以上である、繊維状活
性炭。 - 【請求項5】前記平均細孔径が30オングストローム以
上である、請求項4に記載の繊維状活性炭。 - 【請求項6】直径が20オングストローム以上の前記細
孔の比表面積が全細孔の比表面積の50%以上である、
請求項4または5に記載の繊維状活性炭。 - 【請求項7】カビ臭除去材である、請求項1、2、3、
4、5または6に記載の繊維状活性炭。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10064057A JPH11240708A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 繊維状活性炭 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10064057A JPH11240708A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 繊維状活性炭 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11240708A true JPH11240708A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=13247094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10064057A Pending JPH11240708A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 繊維状活性炭 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11240708A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003026792A1 (fr) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Ad'all Co., Ltd. | Charbon actif en fibre et procede de production |
WO2003033135A1 (fr) * | 2001-09-21 | 2003-04-24 | Ad'all Co., Ltd. | Fibre de carbone active pour eliminer des composes organochlores |
KR100417688B1 (ko) * | 2001-07-20 | 2004-02-11 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 중간크기세공을 갖는 활성탄소섬유 및 그의 제조 방법 |
KR100417685B1 (ko) * | 1999-12-21 | 2004-02-11 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 활성 탄소 섬유계 유기 염소 화합물 분해 촉매의 제조 방법 |
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CN110655797A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-01-07 | 辽宁瑞德公路科技有限公司 | 一种环保橡胶沥青的制备方法 |
CN111039417A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-21 | 南京公诚节能新材料研究院有限公司 | 一种生物基人工水草 |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP10064057A patent/JPH11240708A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110655797B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-06-18 | 辽宁瑞德公路科技有限公司 | 一种环保橡胶沥青的制备方法 |
CN111039417A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-21 | 南京公诚节能新材料研究院有限公司 | 一种生物基人工水草 |
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