JPS5828203B2 - 感磁性活性炭の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、強磁性体を含有する感磁性のある活性炭の製
法に関する。

従来、活性炭は黒色の粉体あるいは粒体であるがために
取り扱いが煩雑であり、殊に搬入、搬出に掛る作業が嫌
忌される傾向にある。

本発明は、かかる活性炭の欠点を解消し、活性炭の機械
的な取扱いを容易ならしめる目的をもって、新規な感磁
性活性炭を製造し得る方法を提供するにある。

本発明者等は、種々検討の結果、従来より活性炭製造原
料として知られている炭素含有物質に、鉄族元素の金属
粉末あるいは鉄族元素を含有する化合物の粉末（以下感
磁性付与物質と呼ぶ）を添加混合し、それを通常の活性
炭製造法に従って前処理を施しあるいは施さぜして焼成
、水蒸気賦活し、賦活後の生成活性の表面温度が２００
℃以下になるまで中性または還元性の雰囲気中にて冷却
することによって（必要に応じ感磁性付与物質の添加は
前処理後の炭素含有物質であってもよい。

）、強磁性体を含有し感磁性のある活性炭を製造できる
ことを見出し、また得られた感磁性活性炭は磁気に同伴
されるので従来の活性炭に比し取り扱い上様々の利点が
あることを確認して本発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨は、炭素含有物質を、必要に応
じ前処理を施しあるいは施さずして焼成、水蒸気賦活し
て活性炭を製造するに当り、炭素含有物質督よび／また
は前処理が実施された場合の前処理後の炭素含有物質に
鉄族金属むよび鉄族元素を含有する化合物から選ばれた
少なくとも１種を添加混合し、かつ水蒸気賦活後の生成
した活性炭の表面温度が２００℃以下になる寸で中性捷
たは還元性の雰囲気中にて冷却することを特徴とする強
磁性体を含有する感磁性活性炭の製造法に存する。

本発明によって得られる感磁性活性炭は、その詳細な構
造ないしは組成は明らかでないが、活性炭に強磁性体が
非常に均密に分散担持されている組成物と考える。

なか、製品活性炭と強磁性体を単に機械的に混合しただ
けでは本発明のような感磁性活性炭は得られない。

１ず、出発原料の炭素含有物質としては、従来より活性
炭製造原料として知られている炭素含有物質のいずれも
用いることができる。

例えば、草炭、亜炭、褐炭、歴青炭、無煙炭、半成コー
クスヤシガラ、骨粉、木粉、鋸ぐず、木炭、活性炭、ゴ
ムタイヤ、塩化ビニル樹脂等の粉末状あるいは粉砕可能
な固体、あるいは例えば、原油系重質油、アスファルト
、アスファルトピッチ、コールタールピッチ、硫酸スラ
ッジ等常温下で液体または加熱によって容易に軟化、溶
融するものが用いられる。

これらの２種以上の混合物も原料として使用可能である
。

また、感磁性付与物質としては、鉄族元素、すなわち鉄
、コバルトまたはニッケルの金属粉末あるいはこれらの
元素を含む化合物、例えば赤泥、硫化鉄、酸化鉄、砂鉄
、磁鉄鉱、磁鉄鉱、赤鉄鉱、高炉ダスト等の粉末が用い
られる。

これらの２種以上の混合物の使用も可能である。

また、形状は炭素含有物質との混合時に容易に粉砕され
て粉砕となるようなものであれば、必らずしも粉末であ
る必要はなく塊状であってもよい。

感磁性付与物質の粉末の流子の大きさは、一般に２００
メツシユの篩目を通過した微粉末のものが好１しく常用
されるが、この感磁性付与物質の粉末の粒子の大きさは
、目的とする感磁性活性炭の粒子サイズによって変動さ
せることができ、例えば５〜６７７１７７１φの大径粒
子の感磁性活性炭の製造に際しては最大６０メツシユ、
また２〜３ｍｍφの粒子径の感磁性活性炭の製造に際し
ては最大１００メツシュのものまで好１しく使用できる
。

上記炭素含有物質むよび感磁性付与物質は必らずしも純
物質である必要はなく、不純物、共存物質、媒体等との
混合物の形でも使用できる。

本発明によれば感磁性活性炭は、上記のごとき炭素含有
物質に感磁性付与物質の少なくとも１種を添加し均一に
混合し、該混合物から通常の知られた活性炭の製造法に
従って、ただし賦活後の生成活性炭は表面温度が２００
℃以下になるｌで中性オたは還元性の雰囲気中にて冷却
して製造される。

炭素含有物質への感磁性付与物質の添加量は、目的の感
磁性活性炭に期待する吸着能を維持できるよう、換言す
れば該活性炭の灰分含有量の増加を考慮し、また該活性
炭に期待する感磁性の強弱を考慮して任意に決定すれば
よい。

ただし、一般に炭素含有物質１００重量部に対し感磁性
付与物質の添加量は５０重量部以下とする。

添加量が７５０重量部以上では、目的の感磁性活性炭に
活性炭としての優れた吸着能を期待できなくなる。

感磁性付与物質を２種以上添加する場合には、その２種
以上の合計量を炭素含有物質１００重量部に対し５０重
量部以下とする。

また、本発明の感磁性活性炭を製造するための通常の知
られた活性炭製造法には、例えば喘料協会誌５２（５５
３）３２５〜３３５頁（１９７３） “、′化学工学協
会誌３６（４）３８７〜３９７頁（１９７２）〃、〃ブ
リテインオプ・ザ・ジャパン・ペトロリウム・インステ
イテユ−） （Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａ
ｐａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍ’ Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ）
１７（１）１４３〜１４９頁（１９７５） ““特開
昭４９−４９８９２号（特願昭４７−９２５５１号）公
報“、〃特開昭５０−４５７９９号（特願昭４８−９６
４１３号）公報′等に記載されている方法がある。

本発明によれば感磁性活性炭は、一般に以下のごとくし
て製造される。

出発原料の炭素含有量カベ石炭、鋸ぐずその他等の固体
である場合は、その粉末状物に感磁性付与物質の粉末を
添加混合する。

得られた混合物は、必要に応じ、例えばコールタール、
アスファルト、ピッチエマルジョン、廃糖蜜またはパル
プ廃液等の粘結剤を加えであるいは加えずして所望の形
状に成型する。

炭素含有物質にあらかじめ前処理として熱処理を施し、
例えば炭素含有物質が鋸ぐず、ヤシガラ等である場合は
それをあらかじめ熱処理して炭化し、その熱処理を施こ
したものに粉末状感磁性付与物質を添加混合して混合物
となしてもよい。

あらかじめ熱処理を施こした炭素含有物質のごとく焼成
段階において軟化あるいは溶融し難いものを出発原料と
する場合は、それと感磁性物質との混合物は成型するの
が望ましい。

なか、添加する感磁性付与物質は、容易に粉砕され得る
もＯＯ力ば必らずし９９末状である必要はなく、例えば
塊状の炭素含有物質に塊状の感磁性付与物質を添加し、
慰坊の粉砕と均一な混合を同時に行なうこともできる。

成型したあ；６ｃｍｂｓ成型しか・上記混合物は、次い
で活性炭製造の常法に従い焼成、賦活する。

賦活には水蒸気賦活法を採用する。

焼成と水蒸気賦活は２工程で行ｔＸもよＬ・し１工程で
同時□行ｔＸもよい。

さらに、賦活終了後、製品活性炭の温度が２００℃以下
になる１では中性または還元性の雰囲気中、例えば水蒸
気中にて冷却する。

酸化性雰囲気中にて冷却すると製品活性炭の感磁性が弱
められるので好１しくない。

石炭等を原料とする場合の本発明の感磁性活性炭の典型
的製法の１例を示せば、粉末状の石炭等に感磁性付与物
質の粉末むよび必要に応じ粘結剤を添加して均一な混合
物となし、該混合物を、必要に応じ加圧型成型機あるい
は転勤型造粒機等によって成型した後、４００〜５００
℃で例えば流動床炉にて１０〜３０分間あるいは回転炉
にて６０〜１２０分間焼成し、次いで８００〜９００℃
で例えば流動床炉にて３０〜１５０分間あるいは回転炉
にて５〜１２時間水蒸気にて賦活し、中性または還元性
雰囲気中で２００’Ｃ４で冷却する。

また、出発原料の炭素含有物質が石油系重質油、アスフ
ァルトその他常温で液体または加熱によって容易に軟化
、溶融するものである場合は、該炭素含有物質に感磁性
付与物質を添加し、必要に応じ加熱し、均一な混合物と
する。

得られた混合物は。

焼成、賦活し得るような不融、不溶性の物質に転化する
ための前処理が施される。

この前処理としては、炭素含有物質を不融、不溶性の賦
活用炭材とする方法として知られている炭素含有物質に
、硫酸、発煙硫酸、無水硫酸、クロルスルホン酸、無水
硫酸と塩基性化合物との錯塩、クロルスルホン酸と弱塩
基性化合物との錯塩、フルオロスルホン酸あるいはジメ
チル硫酸等のスルホン化剤を炭素含有物質に対し０．５
〜１０重量倍程度添加し、必要に応じ有機溶媒（例えば
、低級脂肪族ハロゲン化物、低級脂肪酸、フェノール類
、酸化窒素化合物、含酸素化合物、脂肪族炭化水素、芳
香族炭化水素、石油軽質留分（ナフサ、灯油、軽油等）
の存在下に、５０〜２００℃程度の温度で反応せしめる
方法を採用することができる。

また、炭素含有物質に硫・黄を炭素含有物質に対して０
．２〜７重量倍添加し、必要に応じ有機溶媒（上記と同
様のもの）の存在下に１５０〜４００℃程度の温度で反
応せしめる炭素含有物質からの賦活用炭材の製法も採用
できる。

すなわち、上記炭素含有物質と感磁性付与物質との混合
物は、上記方法に従って、スルホン化剤あるいは硫黄を
添加し反応せしめることによって不融、不溶性の物質に
転化することができる。

上記前処理を施こされた炭素含有物質と感磁性付与物質
との混合物は、必要に応じ成形した後、前記石炭、鋸く
ず等の固体の炭素含有物質から製造する場合と同様に、
焼成、水蒸気賦活し、中性または還元性の雰囲気中にて
表面温度が２００℃以下になる１で冷却して目的製品活
性炭とする。

この場合の一度法として、炭素含有物質に感磁性付与物
とスルホン化剤または硫黄を同時に添加して、混合物の
製造と不融、不溶化の前処理とを同時に行なうこともで
きるし、また炭素含有物質にスルホン化剤または硫黄に
よる不融、不溶化の前処理を施し、該処理物に感磁性付
与物質を添加して混合物となＬ１該混合物を焼成、賦活
してもよい。

他の変法として、前記石炭鋸くず等の固体の炭素含有物
質に感磁性付与物質の添加前あるいは添加後あるいは添
加と同時に、上記スルホン化剤あるいは硫黄による前処
理を施すこともできる。

さらに他の変法として、成型を行すう場合、例えばブリ
ヶッティンクマシン等ヲ用い、成型と焼成を同時に行な
うこともできる。

上記のごとくして得られる活性炭は、強磁性体を含有し
、感磁性を有して磁気に同伴され得る。

従って、本発明で得られる感磁性活性炭は、その感磁性
を利用することにより、従来の活性炭に比し機械的な搬
入、搬出が容易である。

また、例えば上、下水の処理にあるいは工場廃水等の処
理において、磁気を利用して槽内の沈降速度を大きくす
ることができ、迅速な水処理が可能であること、池ある
いは湖沼等の停帯水域の汚染の処理にも利用できる等の
利点もある。

以下実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発
明はこの実施例のみに限定されるものではない。

また実施例中の部は重量部を意味する。実施例 １ アスファルト１００部に、赤泥１０部、硫黄１５０部む
よび２００部の軽油を加え、攪拌しながら２３０℃で２
４０分間反応させて賦活用炭材を得た。

得られた炭材を４５０℃で１５分間焼成し、引続き９０
０℃で１２０分間水蒸気賦活を行ない、しかる後水蒸気
雰囲気中で２００℃１で冷却して感磁性活性炭を製造し
た。

得られた感磁性活性炭の収率は３５ｗｔ％（対原料アス
ファルト）であり、その内部表面積は１１００ｒｒ？／
ｌであり、メチレンブルー吸着量は２５０７／ｌ＃／Ｓ
’であった。

また得られた活性炭は磁石によく耐着するものであった
。

壷◆実施例
２ 赤泥１０部に代えて下記第１表に示す感磁性付与物質を
所定量用いた以外実施例１と同じ方法により感磁性活性
炭を製造した。

得られた感磁性の活性炭の収率、内部表面積ち−よびメ
チレンブルー吸着量は第１表のとおりであり、いずれの
活性炭も磁石によ〈耐着した。

実施例 ３ 微粉末の石炭１００部に赤泥５部を添加し、充分に混合
した後、４２５℃で１５分間流動焼成し直ちに加熱、加
圧成型して直径約１〜３１ｒｒｎＬの粒状成型品を得た
。

該成型品を流動床炉を用い９００℃で１２０分間水蒸気
賦活し、しかる後水蒸気雰囲気中にて２００℃１で冷却
して感磁性活性炭を製造した。

感磁活性炭は２２ｗｔ％（対原料石炭）の収率で得られ
、該活性炭の内部表面積は１０５０ｒｒ？／ｆであり、
メチレンブルー吸着量は２０ ！Ｗ、／ｒであった。

この活性炭は磁石によく耐着した。実施例 ４ ４５０℃で１０分間熱処理し、かつ微粉砕した石炭１０
０部に粉末状（１００メツシュ通過）の酸化鉄５部を添
加し、充分に混合した後、該混合物１００部に対しアス
ファルト１５部を加えて直径約１〜３１ｒ！ｎの粒状に
成型した。

次いで該成型品を流動床炉を用いて４５０℃で２０分間
焼成し、さらに９００℃で１２０分間水蒸気賦活し、し
かる後水蒸気雰囲気中にて２００℃１で冷却して感磁性
活性炭を製造した。

感磁性活性炭は３０ｗｔ％（対原料熱処理石炭）の収率
で得られ、該活性炭の内部表面積は１１００ｒｒ？／ｆ
であり、メチレンブルー吸着量は２２５１ｎＩ！／ｒで
あった。

この活性炭は磁石によく耐着した。

実施例 ５ 微粉砕した木粉１００部に赤泥５部を添加し、充分に混
合した後、該混合物１００部に対しアスファル）２０部
を加え直径約１〜３ＮｒＬの粒状に成型した。

次いで、該成型品を流動床を用いて４２５℃で１５分間
焼成し、さらに９００℃で４５分間水蒸気賦活し、しか
る後水蒸気雰囲気中にて２００℃１で冷却して感磁性活
性炭を製造した。

感磁性活性炭は２０ｗｔ％（対原料木粉）の収率で得ら
れ、該活性炭の内部表面積は１３５〜多１であり、メチ
レンブルー吸着量は３７５ｑ／９であった。

この活性炭に磁石によく耐着した。実施例 ６ 粉末状の木炭１００部に赤泥１０部を添加し、充分混合
した後、該混合物１００部に対しアスファルト１５部を
加えて直径約１〜３ｍｍの粒状に成型した。

次いで、該成型品を流動床炉を用いて４２５℃で１５分
間焼成し、さらに９００℃で６０分間水蒸気賦活し、し
かる後水蒸気雰囲気中にて２００’Ｃ１で冷却して感磁
性活性炭を製造した。

感磁性活性炭は３０ ｗ ｔφ（対原料木炭）の収率で
得られ、該活性炭の内部表面積は１５００Ｗ７／′ｉＩ
であり、メチレンブルー吸着量は４００ｖｑ／？であっ
た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭素含有物質を、必要に応じ前処理を施しあるいは
   施さずして焼成、水蒸気賦活して活性炭を製造するに当
   り、炭素含有物質釦よび／または前処理が実施された場
   合の前処理後の炭素含有物質に鉄族金属釦よび鉄族元素
   を含有する化合物より選ばれた少なくとも１種を添加混
   合し、かつ水蒸気賦活後生成した活性炭の表面温度が２
   ００℃以下になるまで中性または還元性の雰囲気中にて
   冷却することを特徴とする強磁性体を含有する感磁性活
   性炭の製造法。