JPH11349319A - 活性炭の製造方法 - Google Patents

活性炭の製造方法

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JPH11349319A
JPH11349319A JP10155799A JP15579998A JPH11349319A JP H11349319 A JPH11349319 A JP H11349319A JP 10155799 A JP10155799 A JP 10155799A JP 15579998 A JP15579998 A JP 15579998A JP H11349319 A JPH11349319 A JP H11349319A
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activated carbon
carbonaceous raw
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JP10155799A
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Yoshio Yoshino
良雄 吉野
Mitsufumi Matsumoto
充史 松本
Kimihisa Oishi
公寿 大石
Akihide Yoshida
彰秀 吉田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】燐酸等を用いた薬品賦活法による粒状活性炭の
製法において、使用に耐える強度と吸着性能を保持した
製品を工業的に有利に得る。 【解決手段】薬品賦活剤と炭素質原料との混練物であっ
て、1100cm-1光の吸収率が、炭素質原料の有する吸
収率の20%以下であるものを、成型、焼成することを
特徴とする活性炭の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薬品賦活法による活
性炭の製造方法に関するものであり、詳しくは、成形活
性炭を製造する際の薬品賦活剤と炭素質原料との混合状
態を調整して、得られる活性炭の強度を改善することを
特徴とする薬品賦活活性炭の製造方法に関するものであ
る。
【0002】活性炭は自動車に搭載されるガソリン蒸散
捕集装置(キャニスター)、防毒マスク、工場、研究施
設等の脱臭設備等に用いられ、気相中の各種汚染物質を
吸着除去したり、廃液中の有機物等を吸着除去する等、
様々な用途に用いられている。活性炭の製造方法とし
て、従来より、燐酸又は塩化亜鉛等を用いた薬品賦活法
による活性炭の製造方法が知られている(特開平3−1
46412号公報、特開平5−163020号公報、特
開平7−138010号公報)。すなわち、通常原料と
なる椰子柄又は木材等の木質原料を燐酸または塩化亜鉛
水溶液といった炭素賦活機能を有する薬品と混合し、こ
れを常温〜200℃の温度で充分に含浸混練処理した後
に、必要に応じてバインダーを加えて得られる混練物を
押し出し造粒成形等によって粒径0.35〜5.0mmの
造粒物に成型し、次いで、この造粒物を500〜700
℃の温度で焼成することにより、薬品によって賦活され
た活性炭を製造することが出来る。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】このような従来の製
造方法においては、賦活前の造粒成型物の性状が最終製
品の強度に対して大きな影響を及ぼし、製品歩留まりに
対しても影響する。従来より成型物中の被賦活物の充填
状態を密にするために種々の改良が試みられているが、
いまだ充分な方法は見いだされていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記実情に鑑
み、塩化亜鉛、燐酸等の賦活活性を持つ薬品を用いた薬
品賦活法による活性炭の製法において、粒状の活性炭を
得るために被賦活材を賦活剤と如何に効率よく均一に充
填し、最終製品に充分な強度を持たせ、製品である活性
炭を工業的有利に得るかに係る課題を解決しうる方法
を、提供することを目的とするものである。
【0005】本発明者等は上記目的を達成するために鋭
意検討を行った結果、賦活剤と被賦活材との混練物にお
いてK−Br錠剤法によるFT−IR法で測定した11
00cm-1光の吸収率をコントロールすることで効率的に
成型炭の粒子密度を上げ、結果的に薬品賦活法による製
品強度の高い活性炭が得られることを見いだした。すな
わち、本発明は、薬品賦活剤と炭素質原料との混練物で
あって、1100cm-1光の吸収率が、炭素質原料の有す
る吸収率の20%以下であるものを、成型、焼成するこ
とを特徴とする活性炭の製造方法に有る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、薬品賦活法による活性炭の製造に関するもの
である。まず、本発明で活性炭の原料として用いる物質
としては、薬品賦活しうる炭素質原料であれば、いずれ
も使用することができる。このような物質としては種々
の炭素質原料が知られており、例えば、木質系原料とし
て木材、木屑、椰子殻等のセルロース質や、栗、稗、ト
ウモロコシ、キビ等の澱粉質が挙げられる。その他、泥
炭、褐炭のような鉱物系原料も知られている。これらの
うち、木質系原料、就中、セルロース質原料が、得られ
る活性炭の物性が極めて優れているため好ましい。これ
らの原料の大きさは特に限定されないが、好ましくは粒
度が5mm程度以下のものが、賦活剤と混合しやすいため
賦活をうけやすく、成型もしやすいので好ましい。
【0007】次に、本発明で用いられる薬品賦活剤とし
ては、炭素質に対して賦活活性を有する薬品であれば特
に限定されず、いわゆる薬品賦活法において使用される
ものはいずれも用いることができる。水溶性の賦活剤、
例えば、塩化亜鉛、塩化カルシウム、苛性ソーダまたは
燐酸が好適であり、これらのうち塩化亜鉛又は燐酸が、
得られる活性炭の物性が極めて優れるために望ましい。
その他、硫化カリウム、硫酸、各種アルカリ等脱水、酸
化、浸食性を有する薬品として知られたものを用いるこ
とができる。
【0008】これら薬品賦活剤の濃度、使用量は、用い
る薬品の種類、原料の量等に応じて適宜選択することが
できる。例えば燐酸の場合はオルト燐酸基準で40〜8
5重量%、好ましくは50〜75重量%、炭素質原料と
の混合割合は乾燥固形物重量比で〔燐酸〕/〔炭素質原
料〕=2/1〜1/1程度が好適である。上記の炭素質
原料と薬品賦活剤とを混練する。この混練工程は、通
常、これらを機械的な混合・混練能力を持つ装置、例え
ばニーダーに仕込み、混練し、薬品賦活剤を被賦活材で
ある炭素質原料に含浸させる。
【0009】ここで本発明においては、これら薬品賦活
剤と炭素質原料との混練物が、1100cm-1光の吸収率
が、炭素質原料の有する吸収率の20%以下となるまで
混練することを特徴とする。混練物がこのような状態と
なる方法であれば、混練方法は特に限定されないが、混
練の態様として、例えば常温〜200℃、好ましくは、
100〜180℃で、薬品賦活剤と炭素質原料とを混練
する(初期混練)。尚、その後にグリセリン等の多価ア
ルコールを添加して混練する場合は、添加後の混練(終
期混練)として常温〜200℃、好ましくは、100〜
180℃で、30分間以内、好ましくは15分以内混練
を行う。かかる混練により、薬品賦活剤が炭素質原料に
含浸される。
【0010】混練工程は、常圧で行うこともできるが、
減圧して揮発分を速やかに除去することもできる。こう
して得られた混練物は、通常パサパサの粉体であるが、
この混練物として本発明では1100cm-1光の吸収率
が、炭素質原料の有する吸収率の20%以下であるもの
とする。
【0011】ここで、1100cm-1光の吸収率の測定
は、K−Br錠剤法によるFT−IR法によるものであ
る。なお、炭素質原料と薬品賦活剤の他、必要に応じて
バインダー等を加えることもできる。バインダーとして
はリグニンスルホン酸ナトリウム、樹脂等の有機系バイ
ンダー、ベントナイト、ピッチ等の無機系バインダーが
知られている。
【0012】次に上記の混練物を、造粒成型する。成型
に用いる装置は特に限定されず、通常押し出し成型機、
或いはプレス成型機が一般的である。例えば特開平7−
138010号公報に記述されるように、90℃〜18
0℃に加温しながら成型する方法、或いは混練物を常温
まで冷却した後常温で成型する方法等が用いられる。本
発明では特に加熱する必要もないので、常温で行えば充
分である。得られる造粒物の形状は、押し出し成型では
0.5〜10mmφ程度のペレット状粒、プレス成型では
成型後、破砕して0.5〜10mmφ程度の破砕状粒とな
る。
【0013】造粒成型して得られた造粒物を、焼成に先
立ち予め転動操作に処することも好適である。転動操作
により、最終的に得られる活性炭の耐磨耗性が更に優れ
たものとなる。転動操作は例えばトロンメル、或いは同
種の転動を行える装置で、常温〜100℃、2時間以内
行えば充分である。上記の造粒物を焼成して、活性炭と
する。焼成方法は特に限定されず、公知の方法を採用す
ることができる。一般には最高温度500〜700℃ま
で昇温加熱することにより行われる。トンネル炉、ロー
タリーキルン等、ガス雰囲気をコントロールでき、加熱
処理を行える設備を用いることができる。また例えば特
開平6−127912号公報に記載の二段加熱により活
性炭の吸着能を向上する方法を採ることもできる。
【0014】焼成後、常法により焼成物を温水で懸濁洗
浄することにより賦活に使用した薬品賦活剤を除去して
から乾燥する。懸濁洗浄は、常温〜100℃で、焼成物
を水と懸濁させ、5分〜12時間、好ましくは20〜4
0分間放置したのち濾過分離する。この操作を、濾過液
から薬品賦活剤が検知できなくなるまで繰り返す。また
乾燥は、500℃以下、好ましくは100〜150℃で
行うのが一般的である。
【0015】以上説明した本発明の薬品賦活法による活
性炭の製造では、例えば燐酸、塩化亜鉛等と被賦活材で
ある炭素質原料との混練物において、混練物の1100
cm-1光の吸収率を適当な量にすることが製品である活性
炭の強度と容積当たりの吸着性能に対して良い効果を示
すことを見いだしたのである。これは、1100cm-1
の吸収率が炭素質由来の水酸基の吸収であり、この吸収
の減少は加熱混練によりある程度炭化が進み、成型され
る混練物がより緻密になっていることに起因すると考え
られる。したがって、混練したものの1100cm-1光の
吸収率が、炭素質原料の持つ吸収率の20%よりも多い
場合には、より高温で焼成する、賦活課程で炭素質由来
の水酸基が飛び、気孔を生じ、賦活反応に対して寄与せ
ず、粒子内での被賦活材の結合を阻害する為、製品の強
度が低下し、嵩密度も低下するため容積当たりの吸着性
能が低下するものと考えられる。一方、混練物の吸収率
が原料炭素質の吸収率の20%よりも少ない場合には、
成型時により緻密に成型物を作ることができる、製品の
強度を上げ、容積あたりの吸着性能を向上させることを
本発明者らは見いだした。従って、本発明者らは、11
00cm-1光の吸収率を、炭素質原料の持つ吸収率に対し
て上記の範囲内とすることにより製品である活性炭の強
度を上げ、容積当たりの吸着性能を向上させる事から、
上記吸収率を管理することで、工業的安定的に高品質の
製品を生産できることを見出したのである。
【0016】特開平6−56416号公報や、特開平7
−138010号公報に記述されるような従来の製造方
法では、混練したもの物性を管理しているわけではな
く、混練したものを成型しているだけであり、賦活でき
うる基質の密度を上げることが出来なっかた。このた
め、製品の強度は十分であっても、容積当たりの吸着性
能は、低いものしか得られなかった。しかしながら、本
発明のように混練したものの1100cm-1光の吸収率で
コントーロールすれば、より安定的に高品質の製品を得
ることができるため生産面でも一層優れている。
【0017】本発明者により、賦活剤と被賦活材とを混
練する過程で加熱処理又は減圧処理等の処理で混合物を
処理し、混練したものの1100cm-1光の吸収率が、炭
素質原料の持つ吸収率の20%以下、望ましくは10%
以下に調整して成形することで、強度が高く、容積当た
りの吸着性能の高い製品を得ることが出来る。
【0018】
【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。尚、強度及びn-Butane吸着性能は下記の測定方法
により求めた。 (強度)13mm直径の鋼球20個が入ったステンレス製
ポット(内容積150ml)に試料1.00gを入れ、1
20rpmで15分間回転させる。次いで試料を60メッ
シュの篩で篩い分けして篩上の重量を測定し、供試試料
に対するに対する篩上試料の重量百分率を強度とする。 (n-Butane吸着性能) (1)試料を150℃、3時間乾燥し、デシケータ中で
放冷する。 (2)内径15.4mmφのガラスカラムの空重量を測定
する。(Dg) (3)このカラムに、層高5.4cmで試料を充填する。 (4)カラムを密栓して重量を測定する。(Eg) (5)25℃の恒温水槽にセットし、n-Butane(純度9
9.9%以上)を105.4ml/分の流速で15分間上
向流で通気させる。 (6)カラムを取り外し秤量する。(Fg) (7)吸着後のカラムを再度装置にセットし、下降流で
25℃の乾燥空気を100ml/分の流速で20分間通気
する。 (8)カラムを取り外し秤量する。(Gg) (9)以上の測定データより、飽和有効吸着量を計算す
る。
【0019】n-Butane飽和有効吸着量[g/dl活性炭]=
100×(F−G)÷(E−D)÷(活性炭の嵩密度) (実施例1)粒径2.0mm以下の木屑乾燥品1.0kgと
85重量%濃度の燐酸水溶液2.0kgとを、バッチ式ニ
ーダーを使用し、140℃で120分間、混練した。次
に、バインダーとしてリグニンスルホン酸ナトリウム水
溶液150gを加えて、15分間ニーダーで混練した。
混練物の1100cm-1光の吸収率の、炭素質原料の有す
る1100cm-1光の吸収率に対する百分率(%)を表−
1に示す。
【0020】この混練物を直径2.5mmφのダイスを有
するディスクペレッターで、押し出し造粒し、長さ3〜
5mm程度のペレットを得た。このペレットをトロンメル
にて、1時間転動を行った。転動後、ペレットを外熱式
のロータリーキルンで、窒素と空気との混合ガスを通気
して焼成するにあたり、先ず、酸素濃度0%で、100
℃から250℃まで12℃/分で昇温した。さらにその
後、酸素濃度を21%とし、250℃から350℃を2
時間かけて昇温し、この後、酸素濃度を4%にして、3
50℃から550℃まで、12℃/分で昇温した。55
0℃に達した後、直ちに冷却した。この焼成品を定法に
従って、湯洗浄し、燐酸を除去したのち、乾燥した。
【0021】得られた最終製品である活性炭の強度とn-
Butane吸着性能を測定し、表−1に示す結果を得た。 (実施例2〜4)混練処理時の温度と処理時間が異な
り、成型造粒前の混練物の1100cm-1光吸収率と木質
系原料の持つ吸収率の比が異なる以外は、実施例1と同
一条件で製造したものについて、強度とn-Butane吸着性
能の測定を実施し、表−1に示す結果を得た。 (比較例1〜4)混練処理時の温度と処理時間が異な
り、成型造粒前の混練物の1100cm-1光吸収率と木質
系原料の持つ吸収率の比が異なる以外は、実施例1と同
一条件で製造したものについて、強度とn-Butane吸着性
能の測定を実施し、表−1に示す結果を得た。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、燐酸等を用いた薬品賦
活法による粒状活性炭の製法において、使用に耐える強
度と吸着性能を保持した製品を工業的に有利に得ること
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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薬品賦活剤と炭素質原料との混練物であっ
    て、1100cm-1光の吸収率が、炭素質原料の有する吸
    収率の20%以下であるものを、成型、焼成することを
    特徴とする活性炭の製造方法。
  2. 【請求項2】薬品賦活剤と炭素質原料との混練物が、薬
    品賦活剤と炭素質原料とを100〜180℃で加熱しな
    がら混練することにより得られたものであることを特徴
    とする請求項1記載の活性炭の製造方法。
  3. 【請求項3】薬品賦活剤が燐酸であることを特徴とする
    請求項1又は2記載の活性炭の製造方法。
JP10155799A 1998-06-04 1998-06-04 活性炭の製造方法 Pending JPH11349319A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002211911A (ja) * 2001-01-12 2002-07-31 Rengo Co Ltd 親水性高分子由来水酸基含有炭化物及びその製造方法
WO2013091566A1 (zh) * 2011-12-21 2013-06-27 福建元力活性炭股份有限公司 磷酸法活性炭炭化、活化反应回收的尾气磷酸的利用方法
CN105174259B (zh) * 2015-09-11 2016-11-16 中国石油大学(华东) 一种制备可在水中漂浮的成型活性炭方法
CN115818642A (zh) * 2022-12-09 2023-03-21 南平元力活性炭有限公司 一种自粘结高强度木质柱状活性炭的生产方法

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