JPH1179722A - 炭酸ガス固定用炭素粒子 - Google Patents
炭酸ガス固定用炭素粒子Info
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- JPH1179722A JPH1179722A JP9232034A JP23203497A JPH1179722A JP H1179722 A JPH1179722 A JP H1179722A JP 9232034 A JP9232034 A JP 9232034A JP 23203497 A JP23203497 A JP 23203497A JP H1179722 A JPH1179722 A JP H1179722A
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- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭酸ガスを選択的に吸着して、大気又は焼却
炉の燃焼ガスなどの気体から炭酸ガスを分離又は除去す
ることができる炭酸ガス固定用炭素粒子を提供する。 【解決手段】 球状炭素粒子を酸素プラズマ処理したも
のであって、炭酸ガスを選択的に吸着するものであるこ
とを特徴とする炭酸ガス固定用炭素粒子であり、前記球
状炭素粒子としては、炭素化後における平均粒径が１０
０μｍ以下となるフェノール樹脂粒子を不活性ガス雰囲
気中で焼成炭素化して得られたものであることが好まし
く、また、球状炭素粒子が、合成樹脂粒子を不活性ガス
雰囲気中で焼成炭素時の最高到達温度が８００〜１２０
０℃で炭素化したものであることが好ましい。
炉の燃焼ガスなどの気体から炭酸ガスを分離又は除去す
ることができる炭酸ガス固定用炭素粒子を提供する。 【解決手段】 球状炭素粒子を酸素プラズマ処理したも
のであって、炭酸ガスを選択的に吸着するものであるこ
とを特徴とする炭酸ガス固定用炭素粒子であり、前記球
状炭素粒子としては、炭素化後における平均粒径が１０
０μｍ以下となるフェノール樹脂粒子を不活性ガス雰囲
気中で焼成炭素化して得られたものであることが好まし
く、また、球状炭素粒子が、合成樹脂粒子を不活性ガス
雰囲気中で焼成炭素時の最高到達温度が８００〜１２０
０℃で炭素化したものであることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガスを選択的
に吸着して、大気又は焼却炉の燃焼ガスなどの気体から
炭酸ガスを分離又は除去することができる炭酸ガス固定
用炭素粒子に関するものである。
に吸着して、大気又は焼却炉の燃焼ガスなどの気体から
炭酸ガスを分離又は除去することができる炭酸ガス固定
用炭素粒子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】活性炭は気体吸着材として有毒ガス・悪
臭ガス等の吸着除去に用いられてきた。活性炭は古くは
ヤシ殻繊維、木粉、石炭などの天然原料を炭素化し、次
いで賦活処理することにより製造されてきた。また、木
粉、石炭、コークス等の炭素化物は気体を選択的に吸着
して分子ふるい作用を有することがわかっており（例え
ば、「科学と工業（Ｖｏｌ．５９、１６１〜１７０、１
９８５）」）、空気中の特定気体の分離、回収、精製な
どに用いられてきた。
臭ガス等の吸着除去に用いられてきた。活性炭は古くは
ヤシ殻繊維、木粉、石炭などの天然原料を炭素化し、次
いで賦活処理することにより製造されてきた。また、木
粉、石炭、コークス等の炭素化物は気体を選択的に吸着
して分子ふるい作用を有することがわかっており（例え
ば、「科学と工業（Ｖｏｌ．５９、１６１〜１７０、１
９８５）」）、空気中の特定気体の分離、回収、精製な
どに用いられてきた。
【０００３】近年、活性炭の特定分子に対する分子ふる
い効率の能力向上、低圧損化、軽量化、高硬度化など高
機能化、及び低発塵性、低金属不純物化等の高品質化の
要求に伴い、合成樹脂を出発原料とする活性炭が用いら
れるようになった。特にフェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂原料を焼成炭素化した後、賦活処理することによって
得られる活性炭は、賦活処理後の細孔分布がシャープで
あり、処理条件で精密に制御することが可能であり、異
性化糖の脱色、水道水中に含まれるトリハロメタン除去
及びカビ臭の除去などに分子ふるい活性炭として用いら
れている（例えば「機能材料（Ｖｏｌ．１７、Ｎｏ．
２、１３〜２１）」）。ここで、賦活処理とは、窒素等
の不活性雰囲気中で炭素化を行った材料に対して、吸着
に関する比表面積を増加させることを目的として、さら
に水蒸気あるいは空気を用いて熱処理を施すことをい
う。
い効率の能力向上、低圧損化、軽量化、高硬度化など高
機能化、及び低発塵性、低金属不純物化等の高品質化の
要求に伴い、合成樹脂を出発原料とする活性炭が用いら
れるようになった。特にフェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂原料を焼成炭素化した後、賦活処理することによって
得られる活性炭は、賦活処理後の細孔分布がシャープで
あり、処理条件で精密に制御することが可能であり、異
性化糖の脱色、水道水中に含まれるトリハロメタン除去
及びカビ臭の除去などに分子ふるい活性炭として用いら
れている（例えば「機能材料（Ｖｏｌ．１７、Ｎｏ．
２、１３〜２１）」）。ここで、賦活処理とは、窒素等
の不活性雰囲気中で炭素化を行った材料に対して、吸着
に関する比表面積を増加させることを目的として、さら
に水蒸気あるいは空気を用いて熱処理を施すことをい
う。
【０００４】ところで、近年我々をとりまく生活環境は
大量生産・大量消費に支えられ大きく変貌を遂げてき
た。しかしながら大量なエネルギー消費は、一部地域の
みで起こっていた大気汚染や地下水、河川及び海洋汚染
が、広範囲に拡大して、地球温暖化現象、酸性雨、オゾ
ン層破壊等に代表される世界的規模の環境問題にまでな
っている。このため、有害物質の発生源となる合成物質
の製造禁止、製造削減などの対策が取られており、すで
に大気中に放出された物質についてはその回収策が検討
されている。
大量生産・大量消費に支えられ大きく変貌を遂げてき
た。しかしながら大量なエネルギー消費は、一部地域の
みで起こっていた大気汚染や地下水、河川及び海洋汚染
が、広範囲に拡大して、地球温暖化現象、酸性雨、オゾ
ン層破壊等に代表される世界的規模の環境問題にまでな
っている。このため、有害物質の発生源となる合成物質
の製造禁止、製造削減などの対策が取られており、すで
に大気中に放出された物質についてはその回収策が検討
されている。
【０００５】このような背景から分子ふるい性を持つ活
性炭についても、その吸着性及び固定性に対して、より
高度な要求を受けるようになった。この環境問題の中
で、地球温暖化現象の原因となる炭酸ガスについては、
その放出量削減に活性炭による吸着固定、除去する方法
が解決するための一手法として検討されている。しかし
ながら、上述のような活性炭の賦活技術には限界があ
り、窒素ガスのような小さい分子の完全な分離は困難で
あり、また、特定物質だけを吸着固定する能力を向上さ
せるのは困難であった。そこで、活性炭の特定物質に対
する吸着能力を向上させる新たな技術の開発が望まれて
いた。
性炭についても、その吸着性及び固定性に対して、より
高度な要求を受けるようになった。この環境問題の中
で、地球温暖化現象の原因となる炭酸ガスについては、
その放出量削減に活性炭による吸着固定、除去する方法
が解決するための一手法として検討されている。しかし
ながら、上述のような活性炭の賦活技術には限界があ
り、窒素ガスのような小さい分子の完全な分離は困難で
あり、また、特定物質だけを吸着固定する能力を向上さ
せるのは困難であった。そこで、活性炭の特定物質に対
する吸着能力を向上させる新たな技術の開発が望まれて
いた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記状況に鑑み本発明
の課題は、炭酸ガスを選択的に吸着し、大気又は焼却炉
の燃焼ガスなどの気体から炭酸ガスを分離又は除去する
ことができる炭酸ガス固定用炭素粒子を提供することに
ある。
の課題は、炭酸ガスを選択的に吸着し、大気又は焼却炉
の燃焼ガスなどの気体から炭酸ガスを分離又は除去する
ことができる炭酸ガス固定用炭素粒子を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、球状炭素粒子表面
を通常の賦活処理でなく、酸素プラズマ処理すると、炭
酸ガスを選択的に吸着するものとなるとの知見を得、本
発明に到達した。
を解決するために鋭意検討した結果、球状炭素粒子表面
を通常の賦活処理でなく、酸素プラズマ処理すると、炭
酸ガスを選択的に吸着するものとなるとの知見を得、本
発明に到達した。
【０００８】すなわち、本発明の要旨は、球状炭素粒子
を酸素プラズマ処理したものであって、炭酸ガスを選択
的に吸着するものであることを特徴とする炭酸ガス固定
用炭素粒子である。前記球状炭素粒子としては、炭素化
後における平均粒径が１００μｍ以下となるフェノール
樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成炭素化して得られ
たものであることが好ましく、また、球状炭素粒子が、
合成樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成炭素時の最高
到達温度が８００〜１２００℃で炭素化したものである
ことが好ましい。
を酸素プラズマ処理したものであって、炭酸ガスを選択
的に吸着するものであることを特徴とする炭酸ガス固定
用炭素粒子である。前記球状炭素粒子としては、炭素化
後における平均粒径が１００μｍ以下となるフェノール
樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成炭素化して得られ
たものであることが好ましく、また、球状炭素粒子が、
合成樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成炭素時の最高
到達温度が８００〜１２００℃で炭素化したものである
ことが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。プラズマは、励起した分子、原子、イオン、電子
など荷電粒子を含み、全体として電気的にほぼ中性の集
団である。プラズマは減圧下にある気体を高温状態にす
るか、強い磁場又は電磁波のもとにおくと発生する。本
発明においては、０．１〜１ｔｏｒｒ（酸素分圧０．１
〜１ｔｏｒｒ）、３００〜５００℃、周波数１３．５６
ＭＨｚ、印加電力５０〜２００Ｗにおける酸素プラズマ
中に球状炭素粒子を置いて酸素プラズマ処理を行った。
これらの条件は、平行平板電極を持つプラズマ基礎研究
装置ＢＰ−１（サムコインターナショナル研究所（株）
製）を使用したときのものであり、機種が異なれば、真
空度、温度、周波数、印加電力等相対的に異なってく
る。
する。プラズマは、励起した分子、原子、イオン、電子
など荷電粒子を含み、全体として電気的にほぼ中性の集
団である。プラズマは減圧下にある気体を高温状態にす
るか、強い磁場又は電磁波のもとにおくと発生する。本
発明においては、０．１〜１ｔｏｒｒ（酸素分圧０．１
〜１ｔｏｒｒ）、３００〜５００℃、周波数１３．５６
ＭＨｚ、印加電力５０〜２００Ｗにおける酸素プラズマ
中に球状炭素粒子を置いて酸素プラズマ処理を行った。
これらの条件は、平行平板電極を持つプラズマ基礎研究
装置ＢＰ−１（サムコインターナショナル研究所（株）
製）を使用したときのものであり、機種が異なれば、真
空度、温度、周波数、印加電力等相対的に異なってく
る。
【００１０】本発明で用いられる球状炭素粒子は、合成
樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成炭素化したものを
用いることができ、合成樹脂粒子としては、フェノール
樹脂粒子、フェノール樹脂以外の熱硬化性樹脂、例え
ば、フルフリルアルコール樹脂、ポリカルボジイミド樹
脂、メラミン樹脂などを硬化させて、造粒したもの等が
挙げられ、中でも、炭素化後平均粒径１００μｍ以下の
球状炭素粒子となるフェノール樹脂粒子が好ましく用い
られる。このフェノール樹脂粒子から得られる炭素化後
平均粒径１００μｍ以下の球状炭素粒子はもともと炭酸
ガス及び窒素ガス吸着能を有し、分子ふるいとして知ら
れている。
樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成炭素化したものを
用いることができ、合成樹脂粒子としては、フェノール
樹脂粒子、フェノール樹脂以外の熱硬化性樹脂、例え
ば、フルフリルアルコール樹脂、ポリカルボジイミド樹
脂、メラミン樹脂などを硬化させて、造粒したもの等が
挙げられ、中でも、炭素化後平均粒径１００μｍ以下の
球状炭素粒子となるフェノール樹脂粒子が好ましく用い
られる。このフェノール樹脂粒子から得られる炭素化後
平均粒径１００μｍ以下の球状炭素粒子はもともと炭酸
ガス及び窒素ガス吸着能を有し、分子ふるいとして知ら
れている。
【００１１】球状炭素粒子の形状については造粒炭、破
砕炭、顆粒炭などを用いることができるが、ほぼ球形に
近い形状のものが好ましく、真円度（粒子の短径と長径
との比）が０．８以上であるものが好ましい。このよう
に形状を球形にすることで充填・流動させたときの粒子
間の滑りがよく、粒子の割れや摩擦に伴う発塵などな
く、長期にわたり形状を維持できる。また本発明におい
て、球状炭素粒子の平均粒径としては、１００μｍ以下
のものが好ましく用いられる。平均粒径１００μｍ以上
の粒子では、単位体積あたりの表面積が小さく、気体と
の接触面積が小さくなり吸着量が減少し大幅な能力向上
が望めない。
砕炭、顆粒炭などを用いることができるが、ほぼ球形に
近い形状のものが好ましく、真円度（粒子の短径と長径
との比）が０．８以上であるものが好ましい。このよう
に形状を球形にすることで充填・流動させたときの粒子
間の滑りがよく、粒子の割れや摩擦に伴う発塵などな
く、長期にわたり形状を維持できる。また本発明におい
て、球状炭素粒子の平均粒径としては、１００μｍ以下
のものが好ましく用いられる。平均粒径１００μｍ以上
の粒子では、単位体積あたりの表面積が小さく、気体と
の接触面積が小さくなり吸着量が減少し大幅な能力向上
が望めない。
【００１２】上記球状フェノール樹脂粒子は、例えば特
公昭６１−７７４１９号公報に開示された方法に従って
製造することができる。すなわち、酸性媒体（例えば、
塩酸、硫酸、硝酸等）中でエマルジョン安定剤の存在下
に、ノボラック樹脂とアルデヒド類（例えばフェノール
及びフェノール誘導体とホルムアルデヒド類で構成され
たノボラック樹脂とホルマリンまたはパラホルマリン
等）を反応させて、製造することができ、このようにし
て得られるフェノール樹脂粒子の平均粒径は１００μｍ
以下の球状である。
公昭６１−７７４１９号公報に開示された方法に従って
製造することができる。すなわち、酸性媒体（例えば、
塩酸、硫酸、硝酸等）中でエマルジョン安定剤の存在下
に、ノボラック樹脂とアルデヒド類（例えばフェノール
及びフェノール誘導体とホルムアルデヒド類で構成され
たノボラック樹脂とホルマリンまたはパラホルマリン
等）を反応させて、製造することができ、このようにし
て得られるフェノール樹脂粒子の平均粒径は１００μｍ
以下の球状である。
【００１３】本発明においては、球状炭素粒子として
は、合成樹脂粒子を、アルゴン、窒素などの不活性ガス
雰囲気中、最高到達温度８００〜１２００℃で焼成炭素
化したものを用いることが好ましい。８００℃より低温
では、十分な炭素化が行えず、ガス吸着能力が著しく低
い球状炭素粒子しか得られないので好ましくない。また
１２００℃より高温では、結晶化が進行しガス吸着能力
が低い球状炭素粒子しか得られないので好ましくない。
特に、球状炭素粒子として、炭素化後における平均粒径
が１００μｍ以下となる球状フェノール樹脂粒子をアル
ゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気中、最高到達温度８
００〜１２００℃で焼成炭素化したものを用いることが
好ましい。
は、合成樹脂粒子を、アルゴン、窒素などの不活性ガス
雰囲気中、最高到達温度８００〜１２００℃で焼成炭素
化したものを用いることが好ましい。８００℃より低温
では、十分な炭素化が行えず、ガス吸着能力が著しく低
い球状炭素粒子しか得られないので好ましくない。また
１２００℃より高温では、結晶化が進行しガス吸着能力
が低い球状炭素粒子しか得られないので好ましくない。
特に、球状炭素粒子として、炭素化後における平均粒径
が１００μｍ以下となる球状フェノール樹脂粒子をアル
ゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気中、最高到達温度８
００〜１２００℃で焼成炭素化したものを用いることが
好ましい。
【００１４】本発明において、炭酸ガス固定用炭素粒子
は、球状炭素粒子をアルミナ製皿に入れ、この皿をプラ
ズマ発生装置（平行平板電極を持つプラズマ基礎研究装
置ＢＰ−１（サムコインターナショナル研究所（株）
製）内の３００〜５００℃、好ましくは４００℃で加熱
した下部電極板上に配置し、その後、皿を格納した装置
内を真空度０．００５〜０．０５ｔｏｒｒ、好ましくは
０．０１ｔｏｒｒとし、酸素を導入する。酸素流入量
は、プラズマ発生を安定維持できる真空度０．１〜１ｔ
ｏｒｒ、好ましくは０．１〜０．５ｔｏｒｒになるよう
に設定することが適当である。その後、電極に電力５０
〜２００Ｗを印加して周波数１３．５６ＭＨｚにおい
て、酸素プラズマを発生させ、球状炭素粒子に照射し、
１〜３０分間、好ましくは２０分間処理を行い、処理後
真空を維持した状態で放冷し、大気圧で取り出して、炭
酸ガス固定用炭素粒子を得る。印加電力が５０Ｗ未満で
酸素プラズマ処理を行っても処理効果が弱く、２００Ｗ
よりも大きな電力で酸素プラズマ処理を行うと、スパッ
タリング効果が顕著になり、結果として窒素ガスなど他
の気体の吸着を抑制するような球状炭素粒子は得られな
い。上記のような条件で酸素プラズマ処理を行った球状
炭素粒子が炭酸ガスを選択的に吸着するのは、酸素プラ
ズマ処理により、球状炭素粒子表面における窒素などの
小さい粒子に対するミクロ孔及びメソ孔が消滅して吸着
能を失うためと考えられる。
は、球状炭素粒子をアルミナ製皿に入れ、この皿をプラ
ズマ発生装置（平行平板電極を持つプラズマ基礎研究装
置ＢＰ−１（サムコインターナショナル研究所（株）
製）内の３００〜５００℃、好ましくは４００℃で加熱
した下部電極板上に配置し、その後、皿を格納した装置
内を真空度０．００５〜０．０５ｔｏｒｒ、好ましくは
０．０１ｔｏｒｒとし、酸素を導入する。酸素流入量
は、プラズマ発生を安定維持できる真空度０．１〜１ｔ
ｏｒｒ、好ましくは０．１〜０．５ｔｏｒｒになるよう
に設定することが適当である。その後、電極に電力５０
〜２００Ｗを印加して周波数１３．５６ＭＨｚにおい
て、酸素プラズマを発生させ、球状炭素粒子に照射し、
１〜３０分間、好ましくは２０分間処理を行い、処理後
真空を維持した状態で放冷し、大気圧で取り出して、炭
酸ガス固定用炭素粒子を得る。印加電力が５０Ｗ未満で
酸素プラズマ処理を行っても処理効果が弱く、２００Ｗ
よりも大きな電力で酸素プラズマ処理を行うと、スパッ
タリング効果が顕著になり、結果として窒素ガスなど他
の気体の吸着を抑制するような球状炭素粒子は得られな
い。上記のような条件で酸素プラズマ処理を行った球状
炭素粒子が炭酸ガスを選択的に吸着するのは、酸素プラ
ズマ処理により、球状炭素粒子表面における窒素などの
小さい粒子に対するミクロ孔及びメソ孔が消滅して吸着
能を失うためと考えられる。
【００１５】本発明において、炭酸ガス固定用炭素粒子
による気体の吸着固定方法は特に限定されず、例えば吸
着しようとする気体を封入した適当な容器に本発明の炭
素粒子を入れ、適当な温度で静置してもよいし、機械的
に振動を与えた容器内で炭素粒子を分散・流動させ、吸
着しようとする気体を流入させてもよい。
による気体の吸着固定方法は特に限定されず、例えば吸
着しようとする気体を封入した適当な容器に本発明の炭
素粒子を入れ、適当な温度で静置してもよいし、機械的
に振動を与えた容器内で炭素粒子を分散・流動させ、吸
着しようとする気体を流入させてもよい。
【００１６】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１〜４及び比較例１〜７ （球状炭素粒子の調製）ノボラック系フェノール樹脂
（ユニベックスＣ−５０、ユニチカ（株）社製、粒径２
０〜５０μｍ）を高純度アルゴンガス雰囲気下の電気炉
にて焼成炭素化を行い、球状炭素粒子を得た。焼成には
シリコニット横置き型電気炉を使用し、炉心部分には３
０φのムライト管を用いた。原料のＣ−５０約３ｇをア
ルミナボートに入れ、これを炉心に置いた。昇温は雰囲
気ガスを開放系で１時間導入した後に１００℃／ｈｒで
開始し、最高到達温度は表１に示した各温度とし、最高
温度で１時間保持した。雰囲気ガスには超高純度アルゴ
ンガスを用い、ガス流入量は４０ｍｌ／ｍｉｎとした。
る。 実施例１〜４及び比較例１〜７ （球状炭素粒子の調製）ノボラック系フェノール樹脂
（ユニベックスＣ−５０、ユニチカ（株）社製、粒径２
０〜５０μｍ）を高純度アルゴンガス雰囲気下の電気炉
にて焼成炭素化を行い、球状炭素粒子を得た。焼成には
シリコニット横置き型電気炉を使用し、炉心部分には３
０φのムライト管を用いた。原料のＣ−５０約３ｇをア
ルミナボートに入れ、これを炉心に置いた。昇温は雰囲
気ガスを開放系で１時間導入した後に１００℃／ｈｒで
開始し、最高到達温度は表１に示した各温度とし、最高
温度で１時間保持した。雰囲気ガスには超高純度アルゴ
ンガスを用い、ガス流入量は４０ｍｌ／ｍｉｎとした。
【００１７】（炭酸ガス固定用炭素粒子の調製）上述の
ようにして得られた球状炭素粒子をアルミナ製の皿上に
装填した後プラズマ処理装置内の４００℃に加熱された
下部電極上に置いた。プラズマ処理には、平行平板電極
を持つプラズマ基礎研究装置ＢＰ−１（サムコインター
ナショナル研究所（株）製）を使用した。その後、プラ
ズマ発生装置の真空容器を約０．０１ｔｏｒｒの真空度
にした後に、流量５０ｍｌ／ｍｉｎの酸素を流した。そ
のときの真空度は約０．２ｔｏｒｒであった。次に電極
間に表１に示すように、それぞれ１００Ｗの電力を印加
して、周波数１３．５６ＭＨｚにおける高周波酸素プラ
ズマを発生させ、球状炭素粒子表面に２０分間照射し
た。処理後も容器内は真空に引いたままで下部電極を１
５０℃にまで放冷した後に取り出した。アルミナ皿内の
炭素粒子をよく撹拌した後、再度プラズマ装置内に入れ
同じ条件で２０分間プラズマ処理をした。被処理試料が
粉体であるため、均一な処理を行うためにこのような操
作を６回行って、炭酸ガス固定用炭素粒子を得た。な
お、比較例１は酸素の代わりにアルゴンブラズマ処理し
たものであり、比較例２〜７はブラズマ処理しなかった
ものである。
ようにして得られた球状炭素粒子をアルミナ製の皿上に
装填した後プラズマ処理装置内の４００℃に加熱された
下部電極上に置いた。プラズマ処理には、平行平板電極
を持つプラズマ基礎研究装置ＢＰ−１（サムコインター
ナショナル研究所（株）製）を使用した。その後、プラ
ズマ発生装置の真空容器を約０．０１ｔｏｒｒの真空度
にした後に、流量５０ｍｌ／ｍｉｎの酸素を流した。そ
のときの真空度は約０．２ｔｏｒｒであった。次に電極
間に表１に示すように、それぞれ１００Ｗの電力を印加
して、周波数１３．５６ＭＨｚにおける高周波酸素プラ
ズマを発生させ、球状炭素粒子表面に２０分間照射し
た。処理後も容器内は真空に引いたままで下部電極を１
５０℃にまで放冷した後に取り出した。アルミナ皿内の
炭素粒子をよく撹拌した後、再度プラズマ装置内に入れ
同じ条件で２０分間プラズマ処理をした。被処理試料が
粉体であるため、均一な処理を行うためにこのような操
作を６回行って、炭酸ガス固定用炭素粒子を得た。な
お、比較例１は酸素の代わりにアルゴンブラズマ処理し
たものであり、比較例２〜７はブラズマ処理しなかった
ものである。
【００１８】（ガスの吸着）上述のようにして得られた
炭酸ガス固定用炭素粒子を用い、吸着測定装置（ＡＵＴ
ＯＳＯＲＢ−１、ＱＵＡＮＴＡＣＨＲＯＭ社製）にて、
定容法で窒素ガス又は炭酸ガスの吸着・脱離を測定し
た。定容法とは、一定容積中において測定を行う方法で
あり、吸着・脱離に伴う圧力変化から吸着量が測定され
る。また、測定はそれぞれのガスについて一定の温度下
で行った。すなわち、窒素ガス吸着では７７Ｋ（−１９
６℃：窒素の沸点）、炭酸ガス吸着では、２０１Ｋ（−
７２℃：二酸化炭素の昇華点）である。これらの測定結
果から窒素ガス及び炭酸ガスの吸着・脱離等温線を作成
し、ＤＡプロットによるミクロ孔容積の解析を行い、炭
酸ガス固定用炭素粒子の分子ふるいとしての評価を行っ
た。これらの結果を表１に示す。
炭酸ガス固定用炭素粒子を用い、吸着測定装置（ＡＵＴ
ＯＳＯＲＢ−１、ＱＵＡＮＴＡＣＨＲＯＭ社製）にて、
定容法で窒素ガス又は炭酸ガスの吸着・脱離を測定し
た。定容法とは、一定容積中において測定を行う方法で
あり、吸着・脱離に伴う圧力変化から吸着量が測定され
る。また、測定はそれぞれのガスについて一定の温度下
で行った。すなわち、窒素ガス吸着では７７Ｋ（−１９
６℃：窒素の沸点）、炭酸ガス吸着では、２０１Ｋ（−
７２℃：二酸化炭素の昇華点）である。これらの測定結
果から窒素ガス及び炭酸ガスの吸着・脱離等温線を作成
し、ＤＡプロットによるミクロ孔容積の解析を行い、炭
酸ガス固定用炭素粒子の分子ふるいとしての評価を行っ
た。これらの結果を表１に示す。
【００１９】なお、ミクロ孔容積の解析は、次に示すＤ
ｕｂｉｎｉｎ−Ａｓｔａｋｈｏｖ（ＤＡ）式により、 Ｗ＝Ｗ0 ｅｘｐ〔−（Ａ／Ｅ）n 〕 Ａn に対するｌｎＷをプロット（ＤＡプロット）し、こ
れが直線になるようにｎを決め、その切片からＷ0 （ミ
クロ孔容積）を求めた。ここで、Ｗは吸着容積であり、
Ａは吸着ポテンシャルであり、Ｅは吸着特性エネルギー
であり、ｎは吸着分子と細孔の相対的な大きさによって
決まる値である。また、Ｎ2 の分子占有断面積及び液体
状態密度ρに関しては、１６．２×１０-2ｎｍ2 、０．
８０８ｇ／ｃｃを用い、炭酸ガスに関しては分子占有断
面積として１９．５×１０-2ｎｍ2 を用い、液体状態密
度ρとしては、ＥｍｍｅｔｔとＢｒｕｎａｕｅｒによっ
て提唱された式により求め、Ｄｕｂｉｎｉｎ−Ｎｉｋｏ
ｒａｅｖの式により換算した値、０．７２８ｇ／ｃｃを
用いた。Ｄｕｂｉｎｉｎ−Ａｓｔａｋｈｏｖ（ＤＡ）式
に関しては、Ｍ．Ｍ．Ｄｕｂｉｎｉｎ，Ｖ．Ａ．Ａ．Ａ
ｓｔａｋｈｏｖ，２ｎｄ Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｍ
ｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅ Ｚｅｏｌｉｔｅ（１９
７０）に記載されており、炭酸ガスに関する液体状態密
度ρの計算式に関しては、Ｐ．Ｈ．Ｅｍｍｅｔｔ，Ｓ．
Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｅｍ．Ｓｏｃ．，
５９，１５５３（１９３７）に記載されている。
ｕｂｉｎｉｎ−Ａｓｔａｋｈｏｖ（ＤＡ）式により、 Ｗ＝Ｗ0 ｅｘｐ〔−（Ａ／Ｅ）n 〕 Ａn に対するｌｎＷをプロット（ＤＡプロット）し、こ
れが直線になるようにｎを決め、その切片からＷ0 （ミ
クロ孔容積）を求めた。ここで、Ｗは吸着容積であり、
Ａは吸着ポテンシャルであり、Ｅは吸着特性エネルギー
であり、ｎは吸着分子と細孔の相対的な大きさによって
決まる値である。また、Ｎ2 の分子占有断面積及び液体
状態密度ρに関しては、１６．２×１０-2ｎｍ2 、０．
８０８ｇ／ｃｃを用い、炭酸ガスに関しては分子占有断
面積として１９．５×１０-2ｎｍ2 を用い、液体状態密
度ρとしては、ＥｍｍｅｔｔとＢｒｕｎａｕｅｒによっ
て提唱された式により求め、Ｄｕｂｉｎｉｎ−Ｎｉｋｏ
ｒａｅｖの式により換算した値、０．７２８ｇ／ｃｃを
用いた。Ｄｕｂｉｎｉｎ−Ａｓｔａｋｈｏｖ（ＤＡ）式
に関しては、Ｍ．Ｍ．Ｄｕｂｉｎｉｎ，Ｖ．Ａ．Ａ．Ａ
ｓｔａｋｈｏｖ，２ｎｄ Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｍ
ｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅ Ｚｅｏｌｉｔｅ（１９
７０）に記載されており、炭酸ガスに関する液体状態密
度ρの計算式に関しては、Ｐ．Ｈ．Ｅｍｍｅｔｔ，Ｓ．
Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｅｍ．Ｓｏｃ．，
５９，１５５３（１９３７）に記載されている。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明の炭酸ガス固定用炭素粒子は、二
酸化炭素ガスを選択的に吸着し、その細孔内に固定化す
る特異的な分子ふるい性を有する。したがって、この性
質を利用して大気又は排気ガス等から炭酸ガスを除くこ
とができるので、地球温暖化の解決方法の一つとして大
いに期待できる。
酸化炭素ガスを選択的に吸着し、その細孔内に固定化す
る特異的な分子ふるい性を有する。したがって、この性
質を利用して大気又は排気ガス等から炭酸ガスを除くこ
とができるので、地球温暖化の解決方法の一つとして大
いに期待できる。
Claims (3)
- 【請求項１】 球状炭素粒子を酸素プラズマ処理したも
のであって、炭酸ガスを選択的に吸着するものであるこ
とを特徴とする炭酸ガス固定用炭素粒子。 - 【請求項２】 球状炭素粒子が、炭素化後における平均
粒径が１００μｍ以下となるフェノール樹脂粒子を不活
性ガス雰囲気中で焼成炭素化して得られたものである請
求項１記載の炭酸ガス固定用炭素粒子。 - 【請求項３】 球状炭素粒子が、合成樹脂粒子を不活性
ガス雰囲気中で焼成炭素時の最高到達温度が８００〜１
２００℃で炭素化したものである請求項１記載の炭酸ガ
ス固定用炭素粒子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232034A JPH1179722A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 炭酸ガス固定用炭素粒子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232034A JPH1179722A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 炭酸ガス固定用炭素粒子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1179722A true JPH1179722A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=16932940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9232034A Pending JPH1179722A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 炭酸ガス固定用炭素粒子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1179722A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1125631A2 (en) * | 2000-02-14 | 2001-08-22 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | CO2 adsorbent |
| JP2009062268A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-03-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 分子篩炭素及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP9232034A patent/JPH1179722A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1125631A2 (en) * | 2000-02-14 | 2001-08-22 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | CO2 adsorbent |
| EP1125631A3 (en) * | 2000-02-14 | 2001-09-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | CO2 adsorbent |
| JP2009062268A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-03-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 分子篩炭素及びその製造方法 |
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