JPS5921513A - Manufacture of activated carbon having network structure - Google Patents
Manufacture of activated carbon having network structureInfo
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- JPS5921513A JPS5921513A JP57131471A JP13147182A JPS5921513A JP S5921513 A JPS5921513 A JP S5921513A JP 57131471 A JP57131471 A JP 57131471A JP 13147182 A JP13147182 A JP 13147182A JP S5921513 A JPS5921513 A JP S5921513A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
従来活性炭は粉末或は粒状の形態で種々の物質の吸着剤
、触媒担体等として利用されてきた。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Conventionally, activated carbon has been used in powder or granular form as an adsorbent for various substances, a catalyst carrier, and the like.
粉末活性炭は吸着能は優れているが、流体透過時の圧力
損失が大きく、かつ再生効率も悪く、その上取扱いが困
難であるという欠陥を有している。一方、粒状活性炭は
粉末活性炭に比較すれば流体の透過性や再生効率或は取
扱い易さの点では優れているものの、吸着能に於て劣る
という欠陥があり、更に、使用中の振動、揺動等により
活性炭の充填状態に疎密のむらが生じ一部に流体の通過
し易い間隙が出来、活性炭が全体に亘って均一に有効利
用されない等の欠点がある。Powdered activated carbon has excellent adsorption ability, but has the disadvantages of large pressure loss during fluid permeation, poor regeneration efficiency, and difficult handling. On the other hand, although granular activated carbon is superior to powdered activated carbon in terms of fluid permeability, regeneration efficiency, and ease of handling, it has the disadvantage of inferior adsorption ability, and is also susceptible to vibration and turbulence during use. Due to movement, etc., the filling state of activated carbon becomes uneven in density, and gaps are formed in some parts through which fluid can easily pass, and the activated carbon cannot be used uniformly and effectively over the entire area.
これらの欠点を改良する手段として、不溶性の繊維或は
不溶化処理を施した繊維または繊維構造物を炭化、賦活
して得た繊維状活性炭が提案されている。これらは、織
布、不織布粋の形態をとり得るため取扱いにやや優れて
いる面もあるが、強度が低い、圧力損失が著しく大きい
等の欠点がある。As a means to improve these drawbacks, fibrous activated carbon obtained by carbonizing and activating insoluble fibers or fibers or fiber structures that have been subjected to insolubilization treatment has been proposed. These materials can be in the form of woven or non-woven fabrics and are therefore somewhat easier to handle, but they have drawbacks such as low strength and significantly large pressure loss.
また、前述の欠点を改良する他の方法として、有機高分
子発泡体を炭化、賦活して得られる活性炭が提案されて
いるが、それらの多くは発泡体が連続気孔でない、気孔
径分布が均一でない、気孔率が低い、形態賦与が困離で
ある、炭化賦活時の変形、減量が大きい等の欠点を有し
ている。In addition, activated carbon obtained by carbonizing and activating organic polymer foams has been proposed as another method to improve the above-mentioned drawbacks, but in many of these, the foams do not have continuous pores or have a uniform pore size distribution. It has disadvantages such as low porosity, poor morphology, large deformation during carbonization activation, and large weight loss.
本発明者らは、上記欠点を克服する新規な活性炭の製造
法としてポリビニルアセタール系合成樹脂と熱分解によ
りガラス状炭素に転化しうる樹脂よりなる連続気孔を有
する合成樹脂複合多孔体を炭化並びに賦活する網状構造
活性炭の製造法を提案した。該網状構造活性炭は吸着能
が優れ、気孔径分布が均一なる連続気孔を有し、圧力損
失が少なく、振動、揺動等により疎密化が起らず、更に
再生が容易である等の優れた特性を有している。しかし
ながら該網状構造活性炭も、比表面積を大きくするため
に賦活条件をきつくし、賦活時の収率に低下させると、
活性炭構造物中にクラックが発生するため、比表面積を
ある程度以上大きく出来ないという欠点を有しており、
活性炭構造物の寸法が大きくなる程その傾向は顕著であ
った。The present inventors have developed a new method for producing activated carbon that overcomes the above-mentioned drawbacks by carbonizing and activating a synthetic resin composite porous body with continuous pores made of a polyvinyl acetal-based synthetic resin and a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition. We proposed a method for producing network-structured activated carbon. The network activated carbon has excellent adsorption ability, has continuous pores with a uniform pore size distribution, has low pressure loss, does not become denser due to vibration or rocking, and is easy to regenerate. It has characteristics. However, in order to increase the specific surface area of the network activated carbon, if the activation conditions are made stricter and the yield upon activation is lowered,
It has the disadvantage that the specific surface area cannot be increased beyond a certain level because cracks occur in the activated carbon structure.
This tendency was more pronounced as the size of the activated carbon structure became larger.
本発明者等は網状構造活性炭の上記欠点を改善すべく鋭
意研究の結果、ポリビニルアセタール系合成樹脂、熱分
解によりガラス状炭素に転化しうる樹脂及びセラミック
微粉末よりなる連続気孔を有する複合多孔体を炭化及び
賦活することにより、優れた特性を有する網状構造活性
炭が得られることを見出し、本発明を完成したものであ
る。As a result of intensive research to improve the above-mentioned drawbacks of network activated carbon, the present inventors have discovered a composite porous material with continuous pores made of a polyvinyl acetal synthetic resin, a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition, and a fine ceramic powder. The present invention was completed based on the discovery that network-structured activated carbon with excellent properties can be obtained by carbonizing and activating the activated carbon.
本発明の目的は、気孔径分布が均一なる連続気孔を有し
流体透過時の圧力損失が少なく、形態保持性が良好で、
かつ比表面積が大きく吸着能の優れた網状構造活性炭の
製造法を提供するにある。The object of the present invention is to have continuous pores with uniform pore size distribution, low pressure loss during fluid permeation, and good shape retention.
Another object of the present invention is to provide a method for producing network activated carbon having a large specific surface area and excellent adsorption ability.
上記の目的は、ポリビニルアセタール系合成樹脂、熱分
解によりガラス状炭素に転化しうる樹脂もしくはそれら
を主成分とする樹脂及びセラミック微粉末よりなる連続
気孔を有する複合多孔体を炭化並びに賦活することによ
り達成される。The above purpose is achieved by carbonizing and activating a composite porous body with continuous pores made of a polyvinyl acetal synthetic resin, a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition, or a resin containing these as its main component, and a fine ceramic powder. achieved.
本発明の連続気孔を有する複合多孔体の製造法は2つに
大別出来る。第1の方法は、まずセラミック微粉末を含
有させた連続気孔を有するポリビニルアセタール系合成
樹脂多孔体を作成し、該多孔体に熱分解によりガラス状
炭素に転化しうる樹脂を含浸した後硬化する方法である
。The manufacturing method of the composite porous body having continuous pores of the present invention can be roughly divided into two. The first method is to first create a polyvinyl acetal synthetic resin porous body with continuous pores containing fine ceramic powder, impregnate the porous body with a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition, and then harden it. It's a method.
第2の方法は、ガラス状炭素に転化しうる樹脂の一つで
あるフェノール樹脂を、ポリビニルアルコール、セラミ
ック微粉末及び気孔形成材とともに混合し、架橋剤の存
在下で反応硬化する方法である。The second method is to mix a phenolic resin, which is one of the resins that can be converted into glassy carbon, with polyvinyl alcohol, fine ceramic powder, and a pore-forming material, and then react and cure the mixture in the presence of a crosslinking agent.
第1の方法に於けるセラミック微粉末を含有するポリビ
ニルアセタール系合成樹脂多孔体を製造するには、ポリ
ビニルアルコールとセラミック微粉末を、架橋剤のアル
デヒド類、気孔形成材の澱粉、水溶性塩類等及び触媒の
硫酸等とともに混合して架橋成型し、固化後水溶性物質
を水で溶出して連続気孔を賦与すればよい。In order to produce a porous polyvinyl acetal synthetic resin containing fine ceramic powder in the first method, polyvinyl alcohol and fine ceramic powder are mixed with aldehydes as a crosslinking agent, starch as a pore forming material, water-soluble salts, etc. and a catalyst such as sulfuric acid, cross-linked and molded, and after solidification, water-soluble substances are eluted with water to provide continuous pores.
上記のセラミック微粉末を含有するポリビニルアセター
ル系合成樹脂多孔体の製造に用いるポリビニルアルコー
ルは、重合度100〜5000、けん化度70%以上の
ものであり、カルボキシル基等で一部変性されたものも
好適に用いられる。The polyvinyl alcohol used in the production of the polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing the above-mentioned ceramic fine powder has a degree of polymerization of 100 to 5000 and a degree of saponification of 70% or more, and may also be partially modified with carboxyl groups, etc. Suitably used.
セラミック微粉末としては、シリカ、アルミナ、アルミ
ニウムシリケート、マグネシア、酸化ジルコニウム、硅
酸ジルコニウム、酸化チタン等の酸化物や、木節粘土、
蛙目粘土、粘土シャモット等の粘土類、カオリン、硅藻
土、モンモリナイト、ベントナイト、炭化ケイ素、窒化
ケイ素、燐酸アルミニウム等が好適であるが、これらに
限定するものではない。Ceramic fine powders include oxides such as silica, alumina, aluminum silicate, magnesia, zirconium oxide, zirconium silicate, and titanium oxide, Kibushi clay,
Clays such as frog's eye clay and clay chamotte, kaolin, diatomaceous earth, montmorinite, bentonite, silicon carbide, silicon nitride, aluminum phosphate and the like are suitable, but are not limited to these.
これらのセラミック微粉末は単独で用いてもよいし、二
種類以上の微粉末を併用してもよい。These ceramic fine powders may be used alone, or two or more types of fine powders may be used in combination.
なかでもモンモリナイト、ベントナイトの様な酸に可溶
なアルカリ成分を含有している微粉末は、複合多孔体製
造時に触媒として加えた酸と反応し、セラミック微粉末
と合成樹脂とが均一に混合した強固なる複合多孔体を形
成するので特に好ましい。Among them, fine powders containing acid-soluble alkaline components such as montmolinite and bentonite react with the acid added as a catalyst during the production of the composite porous body, and the ceramic fine powder and synthetic resin are uniformly mixed. This is particularly preferred since it forms a strong composite porous body.
架橋剤のアルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、ア
セトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルア
ルデヒド、オクチルアルデヒド、2−エチルヘキシルア
ルデヒド、グリオキサール、アクロレイン、ベンズアル
デヒド等が挙げられる。Examples of the aldehydes used as crosslinking agents include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, n-butyraldehyde, octylaldehyde, 2-ethylhexylaldehyde, glyoxal, acrolein, and benzaldehyde.
連続気孔を賦与するための粉粒体としては、澱粉その他
の有機性の微粉末或は水溶性の金属塩等が用いられ、目
的の細孔径を与える様、適宜粉粒体を選定する。As the powder or granule for providing continuous pores, starch or other organic fine powder, water-soluble metal salt, or the like is used, and the powder or granule is appropriately selected so as to provide the desired pore size.
上記のポリビニルアルコール、セラミック微粉末及び気
孔形成相を用いてセラミックを含有するポリビニルアセ
タール系合成樹脂多孔体を製造する方法を更に具体的に
説明すると以下の如くなる。即ち、所定量のポリビニル
アルコール水溶液を撹拌しながら加熱し、これにあらか
じめ水に分散させたセラミック微粉末を加えて撹拌し、
次いで小麦粉澱粉等の気孔形成材の水溶液または水分散
液を加えて十分に撹拌し、40℃程度まで冷却後、更に
架橋剤としてのアルデヒド類及び触媒としての硫酸等を
加えて均一に混合し、所望の形状の型枠に注型する。こ
れを更に加熱して反応させ、反応終了後型枠より取出し
た成型物を水で洗浄し、気孔形成材と未反応のアルデヒ
ド類及び酸を洗い流せばよい。A more specific description of the method for producing a ceramic-containing polyvinyl acetal synthetic resin porous body using the above-mentioned polyvinyl alcohol, ceramic fine powder, and pore-forming phase is as follows. That is, a predetermined amount of polyvinyl alcohol aqueous solution is heated while stirring, and fine ceramic powder previously dispersed in water is added thereto and stirred.
Next, an aqueous solution or aqueous dispersion of a pore-forming material such as wheat flour starch is added, thoroughly stirred, and after cooling to about 40°C, aldehydes as a crosslinking agent and sulfuric acid as a catalyst are added and mixed uniformly. Cast into a mold of the desired shape. This is further heated to cause a reaction, and after the reaction is completed, the molded product taken out from the mold is washed with water to wash away aldehydes and acids that have not reacted with the pore-forming material.
多孔体の形状は、目的、用途、要求性能に応じて、板状
、円筒状、円柱状等自由に選択することが可能である。The shape of the porous body can be freely selected from plate-like, cylindrical, cylindrical, etc. depending on the purpose, use, and required performance.
このようにして得られるセラミック微粉末を含有するポ
リビニルアセタール系合成樹脂多孔体のうち、特定の網
状構造を有するポリビニルホルマール合成樹脂多孔体、
又はポリビニルベンザール合成樹脂多孔体が得に好適で
ある。Among the polyvinyl acetal synthetic resin porous bodies containing ceramic fine powder obtained in this way, polyvinyl formal synthetic resin porous bodies having a specific network structure,
Or polyvinylbenzal synthetic resin porous material is particularly suitable.
上述の如くして製造されたセラック微粉末を含有するポ
リビニルアセタール系合成樹脂多孔体に含浸するガラス
状炭素に転化しうる樹脂としては、レゾール樹脂、ノボ
ラック樹脂等のフェノール樹脂及びフラン樹脂等が挙げ
られ、これらは単独で使用しても併用してもよいが、樹
脂の硬化処理操作等の作業性を考慮するとレゾール樹脂
が最も好ましく、次いでノボラック樹脂が好適である。Examples of resins that can be converted into glassy carbon that can be impregnated into the polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing shellac fine powder produced as described above include phenolic resins such as resol resins and novolac resins, and furan resins. Although these may be used alone or in combination, resol resins are most preferred, and novolac resins are second most preferred, considering workability such as resin curing operations.
レゾール樹脂は、フェノール類をアルデヒド類と塩基性
触媒の存在下で反応させることにより製造されるところ
の初期生成物であり、通常メチロール基に富む分子量が
約600までの自己熱架橋性のレゾールである。特にレ
ゾール樹脂の製造にあたり、フェノール1モルに対し、
1.5〜3.5モルのアルデヒド類をやや過剰のアルカ
リ触媒の存在下で反応させると水溶性レゾールが得られ
る。Resole resin is an initial product produced by reacting phenols with aldehydes in the presence of a basic catalyst, and is usually a self-thermal crosslinking resol with a molecular weight of up to about 600 and rich in methylol groups. be. In particular, when manufacturing resol resin, for 1 mole of phenol,
A water-soluble resol is obtained by reacting 1.5 to 3.5 moles of aldehydes in the presence of a slightly excess alkali catalyst.
レゾール樹脂の製造に用いられるフェノール類としては
、最も一般的には、フェノール及びクレゾールが挙げら
れる。しかし、他のフェノール類も使用することが出来
、例えば該フェノール類としては、
フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−ク
レゾール、2,3−キシレノール、2,5−キシレノー
ル、2,4−キシレノール、2,6−キシレノール、3
,4−キシレノール、3,5−キシレノール、o−エチ
ルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェ
ノール、p−フェニルフェノール、p−tert−ブチ
ルフェノール、p−tert−アミノフェノール、ビス
フェノールA、レゾルシノール及びこれらフェノール類
の混合物等が挙げられる。Phenols used in the production of resol resins most commonly include phenol and cresol. However, other phenols can also be used, such as phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,5-xylenol, 2,4- xylenol, 2,6-xylenol, 3
, 4-xylenol, 3,5-xylenol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, p-phenylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-aminophenol, bisphenol A, resorcinol and these Examples include mixtures of phenols.
このフェノール類と重縮合するために用いるアルデヒド
類としては、ホルムアルデヒドが最も一般的である。し
かし、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテトラミ
ン、フルフラール並びにクルタルアルデヒド、アジボア
ルデヒド及びクリオキサール等のモノアルデヒド及びジ
アルデヒドも使用し得る。Formaldehyde is the most common aldehyde used for polycondensation with this phenol. However, monoaldehydes and dialdehydes such as paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, furfural and cultaraldehyde, azibaldehyde and cryoxal may also be used.
レゾール樹脂合成反応に用いる塩基性触媒としては、カ
セイアルカリ、炭酸アルカリ、水酸化バリウム、水酸化
カルシウム、アンモニア、第4級アンモニウム化合物、
アミン類等の公知のものを使用すればよく、カセイソー
ダあるいはアンモニアが最も一般的に用いられる。Basic catalysts used in the resol resin synthesis reaction include caustic alkali, alkali carbonate, barium hydroxide, calcium hydroxide, ammonia, quaternary ammonium compounds,
Known amines may be used, and caustic soda or ammonia is most commonly used.
ノボラック樹脂は、前記レゾール樹脂の製造に際して用
いたと同様のフェノール類と、前記レゾール樹脂の製造
に際して用いたと同様のアルデヒド類とを、しゅう酸、
ぎ酸、酢酸、ハロゲン化酸、パラトルエンスルホン酸等
の有機酸類、塩酸、硫酸、過塩素酸、リン酸等の無機酸
類等の酸性触媒の存在下で加熱しながら反応させること
により製造することのできる分子量300〜2000程
度の未硬化で溶融可能な熱可塑性樹脂である。The novolak resin is prepared by combining the same phenols used in the production of the resol resin and the same aldehydes used in the production of the resol resin with oxalic acid,
Produced by reaction with heating in the presence of an acidic catalyst such as organic acids such as formic acid, acetic acid, halogenated acid, and para-toluenesulfonic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, and phosphoric acid. It is an uncured and meltable thermoplastic resin with a molecular weight of about 300 to 2,000.
フラン樹脂としてはフルフリルアルコール樹脂、フリフ
リルアルコールフェノール樹脂、フルフラール樹脂、フ
ルフラールフェノール樹脂、フルフラールケトン樹脂等
が挙げられる。これらの樹脂の硬化剤としては、例えば
塩酸アニリン、パラトルエンスルホン酸等の有機酸を用
いることができる。Examples of the furan resin include furfuryl alcohol resin, furfuryl alcohol phenol resin, furfural resin, furfural phenol resin, and furfural ketone resin. As a curing agent for these resins, for example, organic acids such as aniline hydrochloride and para-toluenesulfonic acid can be used.
前述のセラミック微粉末を含有した連続気孔を有するポ
リビニルアセタール系合成樹脂多孔体にガラス状炭素に
転化しうる樹脂を施与し、複合多孔体を製造するには、
種々の方法が適用可能であるが、最も一般的には、所定
の形状、寸法、気孔径、気孔率を有するセラミック微粉
末を含有したポリビニルアセタール系合成樹脂多孔体を
、フェノール樹脂溶液、フラン樹脂溶液等に浸漬すれば
よい。To produce a composite porous body by applying a resin that can be converted into glassy carbon to the polyvinyl acetal synthetic resin porous body having continuous pores containing the aforementioned ceramic fine powder,
Various methods can be applied, but most commonly, a polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing ceramic fine powder having a predetermined shape, size, pore diameter, and porosity is mixed with a phenolic resin solution, furan resin, etc. It may be immersed in a solution or the like.
レゾール樹脂またはノボラック樹脂等のフェノール樹脂
は、例えばメタノール、アセトン等の溶媒に適当量溶解
し、所定の濃度のフェノール樹脂溶液を作成出来る。ま
たレゾール樹脂としては、水溶性レゾールを用いること
もできる。A phenol resin solution such as a resol resin or a novolak resin can be dissolved in an appropriate amount in a solvent such as methanol or acetone to prepare a phenol resin solution with a predetermined concentration. Moreover, a water-soluble resol can also be used as the resol resin.
レゾール樹脂の場合には、上記溶液に更に必要ならば硬
化用の酸触媒としてパラトルエンスルホン酸、フタール
酸などの有機酸をあらかじめ少量添加してもよい。In the case of a resol resin, if necessary, a small amount of an organic acid such as paratoluenesulfonic acid or phthalic acid may be added in advance to the solution as an acid catalyst for curing.
ノボラック樹脂の場合には、メタノール、アセトン等の
溶媒に架橋剤とともに適当量溶解したノボラック樹脂溶
液を用いればよい。In the case of a novolak resin, a novolak resin solution prepared by dissolving an appropriate amount of a crosslinking agent in a solvent such as methanol or acetone may be used.
架橋剤としては、最も一般的にはへキサメチレンテトラ
ミンを用いることができるが、その他にもパラホルムア
ルデヒド、グルタルアルデヒド、アジボアルデヒド及び
グリオキサールのようなアルデヒド類と酸またはアルカ
リを併用してもよい。As a crosslinking agent, hexamethylenetetramine can be used most commonly, but aldehydes such as paraformaldehyde, glutaraldehyde, azibaldehyde, and glyoxal, and acids or alkalis may also be used in combination. .
また、あらかじめノボラック樹脂を多孔体に含浸した後
、ヘキサメチレンテトラミンあるいは酸またはアルカリ
とアルデヒド類とを含む水溶液中で加熱して硬化しても
よい。Alternatively, after a porous body is impregnated with a novolak resin in advance, it may be cured by heating in an aqueous solution containing hexamethylenetetramine, an acid or an alkali, and an aldehyde.
フラン樹脂の場合には、該フラン樹脂をアセトン、ベン
ゼン等の溶媒に溶かし、更に塩酸アニリン、パラトルエ
ンスルホン酸等の硬化剤を樹脂固形分の0.2〜1%程
度混入した溶液を用いればよい。In the case of furan resin, use a solution in which the furan resin is dissolved in a solvent such as acetone or benzene, and a curing agent such as aniline hydrochloride or paratoluenesulfonic acid is mixed in at about 0.2 to 1% of the resin solid content. good.
かかる方法によりフェノール樹脂あるいはフラン樹脂等
の熱分解によりガラス状炭素に転化しうる樹脂を含浸さ
せたポリビニルアセタール系合成樹脂多孔体の樹脂付着
量を遠心分離等により調整した後、室温または加熱下で
乾燥し、更に120〜180℃の高温で硬化させる。こ
の乾燥硬化工程によって、セラミックを含有するポリビ
ニルアセタール系合成樹脂多孔体の内部に浸透した含浸
樹脂は該多孔体と一体化し、連続気孔を有する複合多孔
体となり、後述の炭化及び賦活によってポリビニルアセ
タール系合成樹脂多孔体の網状構造をそのまま残した網
状構造活性炭となる。After adjusting the resin adhesion amount by centrifugation on a polyvinyl acetal synthetic resin porous body impregnated with a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition such as phenol resin or furan resin by this method, it is heated at room temperature or under heating. It is dried and further cured at a high temperature of 120 to 180°C. Through this drying and curing process, the impregnated resin that has permeated into the porous body of polyvinyl acetal synthetic resin containing ceramic is integrated with the porous body to form a composite porous body having continuous pores, and through carbonization and activation described below, the impregnated resin is This results in activated carbon with a network structure that retains the network structure of the synthetic resin porous body.
本発明の連続気孔を有する複合多孔体の第2の製造法と
しては、ポリビニルアルコールとフェノール樹脂、セラ
ミック微粉末を気孔形成材とともに混合し、架橋剤の存
在下で反応させる方法が挙げられる。この方法に用いる
ポリビニルアルコール、セラミック微粉末、架橋剤、気
孔形成材等は、前述の第1の方法によるセラミック微粉
末を含有するポリビニルアセタール系合成樹脂多孔体の
製造に用いるものと同じでよい。またフェノール樹脂と
しては、ポリビニルアルコール、架橋剤、気孔形成材と
の混合性が良好な水溶性レゾール及びフェノール樹脂粉
末が好適である。フェノール樹脂粉末としては、硬化フ
ェノール樹脂粉末、フェノール樹脂短繊維、フェノール
樹脂繊維粉砕微粉末等を用いることが出来るが、特に反
応性を有する粒状ないし粉末状フェノール樹脂が好まし
い。A second method for producing the composite porous body having continuous pores of the present invention includes a method in which polyvinyl alcohol, phenol resin, and fine ceramic powder are mixed together with a pore-forming material and reacted in the presence of a crosslinking agent. The polyvinyl alcohol, fine ceramic powder, crosslinking agent, pore-forming material, etc. used in this method may be the same as those used in the production of the polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing fine ceramic powder according to the first method described above. As the phenol resin, water-soluble resols and phenol resin powders that have good miscibility with polyvinyl alcohol, crosslinking agents, and pore-forming materials are suitable. As the phenol resin powder, cured phenol resin powder, phenol resin short fibers, pulverized phenol resin fiber fine powder, etc. can be used, but particularly reactive granular or powdered phenol resin is preferable.
本発明の反応性を有する粒状ないし粉末状フェノール樹
脂とは、フェノール類とホルムアルデヒドとの縮合物か
らなる粒状ないし粉末状樹脂であって、該樹脂のKBr
錠剤法による赤外線吸収スペクトルにおいて1600c
m−1(ベンゼンに帰属する吸収ピーク)の吸収強度を
D1600、990ないし1015cm−1(メチロー
ル基に帰属する吸収ピーク)の範囲の最も大きな吸収強
度をD990〜1015、890cm−1(ベンゼン核
の孤立の水素原子の吸収ピーク)吸収強度D800で表
わした場合に、
D990〜1015/D1600=0.2〜9.0、D
890/D1600=0.09〜1.0である粒状ない
し粉末状フェノール・ホルムアルデヒド系樹脂であり、
好ましくは
D990〜1015/D1600=0.3〜7.0D8
90/D1600=0.1〜0.9特に好ましくは
D990〜1015/D1600=0.4〜5.0D8
90/D1600=0.12〜0.8である粒状ないし
粉末状フェノール・ホルムアルデヒド系樹脂である。The reactive granular or powdered phenolic resin of the present invention is a granular or powdered resin made of a condensate of phenols and formaldehyde, and the KBr of the resin is
1600c in infrared absorption spectrum by tablet method
m-1 (absorption peak attributed to benzene) is D1600, and the highest absorption intensity in the range of 990 to 1015 cm-1 (absorption peak attributed to methylol group) is D990 to 1015, 890 cm-1 (benzene nucleus). Absorption peak of isolated hydrogen atom) When expressed as absorption intensity D800, D990~1015/D1600=0.2~9.0, D
890/D1600 = 0.09 to 1.0 is a granular or powdered phenol/formaldehyde resin,
Preferably D990-1015/D1600=0.3-7.0D8
90/D1600=0.1-0.9, particularly preferably D990-1015/D1600=0.4-5.0D8
It is a granular or powdery phenol-formaldehyde resin having a ratio of 90/D1600 of 0.12 to 0.8.
赤外線吸収スペクトルにおいて、D160Oのピークが
ベンゼン核に帰属する吸収を示し、D990〜1015
のピークがメチロール基に帰属する吸収を示し、さらに
D890のピークがベンゼン核の孤立を水素原子に帰属
する吸収を示すことはフェノール・ホルムアルデヒド樹
脂に関して既に広く知られている。In the infrared absorption spectrum, the D160O peak shows absorption attributed to the benzene nucleus, and D990 to 1015
It is already widely known regarding phenol-formaldehyde resins that the peak D890 shows an absorption attributed to a methylol group, and the peak D890 shows an absorption attributed to an isolated benzene nucleus and a hydrogen atom.
本発明に用いる反応性を有する粒状ないし粉末状フェノ
ール樹脂がD990〜1015/D1600=0.2〜
9.0という特性値を示すことは、該樹脂が少くとも或
る程度の量のメチロール基を含有し、そのメチロール基
含量は可成り大巾に調節し得ることを示している。殊に
D990〜1015=0.3〜7.0、就中0.4〜5
.0という本発明に用いる好適な該樹脂は適度の濃度の
メチロール基を含有し且つより安定である。The reactive granular or powdered phenol resin used in the present invention has D990~1015/D1600=0.2~
The characteristic value of 9.0 indicates that the resin contains at least some amount of methylol groups, and that the methylol group content can be adjusted within a fairly wide range. Especially D990-1015=0.3-7.0, particularly 0.4-5
.. The preferred resin for use in the present invention, 0, contains a moderate concentration of methylol groups and is more stable.
さらに、該樹脂が赤外線吸収スペクトルにおいてD89
0/D1600=0.09〜1.0、より好適な樹脂が
D890/D1600=0.1〜0.9、就中0.12
〜0.8という特性を示すという事実は、該樹脂はその
反応に関与したフェノール分子の反応部位(オルト及び
パラ位)がメチレン結合又はメチロール基によって適度
に封鎖されている事実を示す。Furthermore, the resin has D89 in the infrared absorption spectrum.
0/D1600=0.09-1.0, more preferred resin is D890/D1600=0.1-0.9, especially 0.12
The fact that the resin exhibits a characteristic of ˜0.8 indicates that the reactive sites (ortho and para positions) of the phenol molecules involved in the reaction are appropriately blocked by methylene bonds or methylol groups.
第2の方法により複合多孔体を製造するには、まず所定
量のポリビニルアルコール水溶液を撹拌しながら加熱し
、これに水溶性フェノール樹脂を加えて混合し、更に必
要ならば反応性を有する粒状ないし粉末状フェノール樹
脂あるいはその他のフェノール樹脂粉末を加えて十分に
撹拌混合する。これにあらかじめ水に分散させたセラミ
ック微粉末及び水溶液または水分散液とした小麦粉澱粉
等の気孔形成材を加えて撹拌し、40℃程度まで冷却後
、更に架橋剤としてのアルデヒド類及び触媒としての硫
酸等を加えて均一に混合し、型枠に移して反応せしめる
。反応終了後、型枠より取出した成型物を洗浄し、気孔
形成拐と未反応のアルデヒド類及び酸を洗い流せばよい
。To produce a composite porous material by the second method, first, a predetermined amount of polyvinyl alcohol aqueous solution is heated while stirring, a water-soluble phenol resin is added and mixed, and if necessary, reactive granules or Add powdered phenolic resin or other phenolic resin powder and mix thoroughly. To this are added pore-forming materials such as fine ceramic powder dispersed in water and wheat flour starch as an aqueous solution or dispersion, and the mixture is stirred and cooled to about 40°C. Add sulfuric acid, mix uniformly, transfer to a mold, and react. After the reaction is completed, the molded product taken out from the mold is washed to wash away pore formation and unreacted aldehydes and acid.
以上の如く、本発明の複合多孔体は2つの方法により製
造出来るが、該複合多孔体の連続気孔率は通常50〜9
2%、好ましくは70〜92%、最も好ましくは80〜
92%である。As mentioned above, the composite porous body of the present invention can be produced by two methods, but the continuous porosity of the composite porous body is usually 50 to 9.
2%, preferably 70-92%, most preferably 80-92%
It is 92%.
また上記の2つの方法により製造される複合多孔体中の
ガラス状炭素に転化しうる樹脂の含有量は、通常25〜
85重量%、好ましくは40〜82重量%、最も好まし
くは55〜80重量%である。該複合多孔体中のセラミ
ック微粉末の含有量は、通常3〜10重量%、好ましく
は4〜9重量%、最も好ましくは4〜8重量%である。Furthermore, the content of resin that can be converted into glassy carbon in the composite porous body produced by the above two methods is usually 25 to 25%.
85% by weight, preferably 40-82%, most preferably 55-80%. The content of the ceramic fine powder in the composite porous body is usually 3 to 10% by weight, preferably 4 to 9% by weight, and most preferably 4 to 8% by weight.
該複合多孔体中のガラス状炭素に転化しうる樹脂の含有
量が極端に少ない場合には、炭化及び賦活過程での重量
減少、寸法の減少が大きくなって不均一な変形が生じか
つ得られる網状構造活性炭の強度が著しく低下するので
実用に供し得ない。ガラス状炭素に転化しうる樹脂の含
有量が85重量%を越えて過剰になり過ぎると複合多孔
体の気孔率が低下し、炭化賦活して得られる網状構造活
性炭の気孔率も低下して流体透過時の圧力損失が増大し
連続気孔を有する活性炭としての特性が失なわれること
になる。該複合多孔体中のガラス状炭素に転化しうる樹
脂の含有量が25〜85重量%の場合には炭化賦活時の
寸法変化が少なくかつ収率が高く、連続気孔率大にして
圧力損失の低い網状構造活性炭を得ることが出来る。If the content of the resin that can be converted into glassy carbon in the composite porous material is extremely low, the weight loss and size reduction during the carbonization and activation processes become large, resulting in non-uniform deformation. Since the strength of the network activated carbon is significantly reduced, it cannot be put to practical use. If the content of the resin that can be converted into glassy carbon is excessive, exceeding 85% by weight, the porosity of the composite porous body will decrease, and the porosity of the network-structured activated carbon obtained by carbonization activation will also decrease, causing the fluid to deteriorate. The pressure loss during permeation increases and the properties of activated carbon having continuous pores are lost. When the content of the resin that can be converted into glassy carbon in the composite porous body is 25 to 85% by weight, dimensional changes during carbonization activation are small and yield is high, and the continuous porosity is large and pressure loss is reduced. Activated carbon with a low network structure can be obtained.
本発明の複合気孔体にセラミック微粉末を混入する効果
は複合多孔体の炭化賦活時に発生する応力によるクラッ
ク発生を抑制することである。セラミック微粉末を含有
しない合成樹脂多孔体では、賦活条件が厳しく比表面積
が増加する程、また、試料形状が大きくかつ複雑になる
程クラックが発生し易くなるが、適量のセラミック微粉
末を混入することによりクラック発生を抑制することが
できる。該複合多孔体中のセラミック微粉末の含有量が
3%未満の場合には、セラミック微粉末によるクラック
抑制の効果は殆んど認められない。またセラミック微粉
末の含有量が10%を越えると、炭化賦活後の網状構造
活性炭中のセラミック微粉末の割合が多くなり過ぎ、活
性炭構造物の比表面積が減少して吸着性が低下し、かつ
強度も著るしく低くなる等の問題が生じる。該複合多孔
体中のセラミック微粉末の含有量が3〜10重量%の場
合には複雑なる形状にして寸法の大きい試料に於ても炭
化賦活中にクラックが発生することなく強度及び比表面
積が大なる網状構造活性炭が得られる。The effect of mixing fine ceramic powder into the composite porous body of the present invention is to suppress the occurrence of cracks due to stress generated during carbonization activation of the composite porous body. In a synthetic resin porous body that does not contain fine ceramic powder, cracks are more likely to occur as the activation conditions become more severe and the specific surface area increases, and as the sample shape becomes larger and more complex, but it is important to mix an appropriate amount of fine ceramic powder. This makes it possible to suppress the occurrence of cracks. When the content of the fine ceramic powder in the composite porous body is less than 3%, the effect of suppressing cracks by the fine ceramic powder is hardly recognized. Furthermore, if the content of the ceramic fine powder exceeds 10%, the proportion of the ceramic fine powder in the network structure activated carbon after carbonization activation becomes too large, the specific surface area of the activated carbon structure decreases, and the adsorptivity decreases. Problems arise, such as the strength being significantly lowered. When the content of the ceramic fine powder in the composite porous body is 3 to 10% by weight, the strength and specific surface area can be maintained without cracking during carbonization activation even in samples with complex shapes and large dimensions. Activated carbon with a large network structure is obtained.
更に上記の複合多孔体に、他の合成樹脂、例えば、メラ
ミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル重合物とジビニル
化合物との混合物、ユリア系樹脂、不飽ポリエステル系
樹脂、ピッチ、タール等を施与してもよい。これらの樹
脂は、例えば樹脂溶液あるいはこれらの樹脂と熱分解に
よりガラス状炭素に転化しうる樹脂との混合液を複合多
孔体に含浸することにより容易に施与し得る。Furthermore, other synthetic resins such as melamine resins, epoxy resins, mixtures of vinyl polymers and divinyl compounds, urea resins, unsaturated polyester resins, pitch, tar, etc. are applied to the above composite porous body. You may. These resins can be easily applied, for example, by impregnating the composite porous body with a resin solution or a mixture of these resins and a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition.
上記の如くして複合多孔体を製造した後、該複合多孔体
の賦活処理を行なう。賦活処理は、ガス賦活法、薬品賦
活法のいずれでもよい。ガス賦活法に於ては炭化と賦活
を2工程に分けて行うことも出来るし、炭化と賦活を1
工程として同時に行なうことも出来る。ガス賦活法に於
て炭化と賦活を別々に行なう場合には、まず非酸化性雰
囲気下、すなわち減圧下又はアルゴンガス、ヘリウムガ
ス等の不活性ガス、水素ガス、窒素ガス中等の中で、複
合多孔体を通常600℃以上で炭化焼成する。次いで水
蒸気、炭酸ガス、空気あるいはそれらの混含ガス雰囲気
中で所定の温度で賦活処理する。賦活処理の温度、時間
は複合多孔体の気孔率、気孔径、形状、所望する比表面
積、雰囲気などにより適宜決定される。After producing the composite porous body as described above, the composite porous body is subjected to an activation treatment. The activation treatment may be performed by either a gas activation method or a chemical activation method. In the gas activation method, carbonization and activation can be performed in two steps, or carbonization and activation can be performed in one step.
They can also be performed simultaneously as a process. When carbonization and activation are performed separately in the gas activation method, the combined The porous body is usually carbonized and fired at a temperature of 600°C or higher. Next, activation treatment is performed at a predetermined temperature in an atmosphere containing steam, carbon dioxide, air, or a mixture thereof. The temperature and time of the activation treatment are appropriately determined depending on the porosity, pore diameter, shape, desired specific surface area, atmosphere, etc. of the composite porous body.
例えば、水蒸気、炭酸ガス雰囲気の場合には、通常50
0〜1200℃、好ましくは700〜1000℃で数分
〜数時間賦活処理する。For example, in the case of water vapor or carbon dioxide atmosphere, it is usually 50
Activation treatment is performed at 0 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C, for several minutes to several hours.
ガス賦活法で炭化と賦活を同時に行なう場合には、通常
、水蒸気あるいは炭酸ガス雰囲気下で複合多孔体を昇温
し、500〜1200℃の所定の温度で所定時間処理す
ればよい。When carbonization and activation are performed simultaneously using a gas activation method, the temperature of the composite porous body is generally raised in a steam or carbon dioxide atmosphere, and the process is carried out at a predetermined temperature of 500 to 1200° C. for a predetermined period of time.
薬品賦活法の場合には、塩化亜鉛、リン酸、硫化カリウ
ムなどを含有させた連続気孔を有する複合多孔体を非酸
化性雰囲気下で400〜1000℃で焼成することによ
り炭化と賦活を同時に行なうことができる。In the case of the chemical activation method, carbonization and activation are performed simultaneously by firing a composite porous body with continuous pores containing zinc chloride, phosphoric acid, potassium sulfide, etc. at 400 to 1000°C in a non-oxidizing atmosphere. be able to.
複合多孔体に薬品を賦与するには、例えばZncl2の
水溶液を複合多孔体に含浸後、乾燥してもよいし、連続
気孔を有するセラミック微粉末を含有するポリビニルア
セタール系合成樹脂多孔体にZncl2水溶液を含浸乾
燥後、ガラス状炭素に転化しうる樹脂を施与してもよい
。To impart a chemical to the composite porous material, for example, the composite porous material may be impregnated with an aqueous solution of Zncl2 and then dried, or a Zncl2 aqueous solution may be applied to a polyvinyl acetal-based synthetic resin porous material containing ceramic fine powder having continuous pores. After impregnation and drying, a resin that can be converted into glassy carbon may be applied.
本発明の複合多孔体はセラミック微粉末を含有している
ので形状が複雑で大寸法の試料に於ても賦活が全体に亘
って均一に進行し、試料にクラックを発生することなく
、比表面積大にして強固なる網状構造活性炭を得ること
が出来る。Since the composite porous body of the present invention contains fine ceramic powder, activation progresses uniformly throughout the sample even in large-sized samples with complex shapes, and the specific surface area is reduced without causing cracks in the sample. It is possible to obtain activated carbon with a network structure that is large and strong.
また該網状構造活性炭は均一に分布する細孔よりなる連
続気孔率の大きい活性炭であり、通常の活性炭の吸着機
能とフィルター機能とを兼ね備えているものである。In addition, the network activated carbon is an activated carbon with a high continuous porosity consisting of uniformly distributed pores, and has both the adsorption function and filter function of ordinary activated carbon.
かかる網状構造活性炭は、各種吸着剤として有効である
上に、液体中の微粒子や空気中の塵埃も除去し得るため
、従来の活性炭層とその他のフィルターを併用する方法
に比較し、著しく簡便である。更にまた、該活性炭は粒
状や繊維状の活性炭の場合の如く、使用中や移動の際に
粉化したり疎密のむらが生じる等の問題がなく、かつ、
圧力損失を著しく低く出来るという利点がある。また該
網状構造活性炭は用途によっては、親水性アクリル系ポ
リマー、コロジオン、ゼラチンなどでその表面を被覆し
てから使用してもよい。Such network activated carbon is effective as various adsorbents and can also remove fine particles in liquids and dust in the air, so it is significantly simpler than the conventional method of using an activated carbon layer and other filters. be. Furthermore, the activated carbon does not have problems such as pulverization or uneven density during use or transportation, unlike granular or fibrous activated carbon, and
It has the advantage of significantly lowering pressure loss. Further, depending on the use, the network activated carbon may be used after its surface is coated with a hydrophilic acrylic polymer, collodion, gelatin, or the like.
本発明の連続気孔を有する網状構造活性炭は、上記の利
点をいかし、各種有害ガス及び各種化合物の吸着、汚染
空気の浄化、汚水処理等に対して極めて有効に用いるこ
とができる。また、医薬品製造工程での脱色、脱臭、コ
ロイド除去、工業用超純水の製造等に於ても、取扱い易
い活性炭としてその有用性は大きい。更に該活性炭は、
網状骨格を形成していて炭素粉の脱落がないので人工臓
器用活性炭としても最適である。The activated carbon having a network structure having continuous pores of the present invention takes advantage of the above-mentioned advantages and can be used extremely effectively for adsorption of various harmful gases and various compounds, purification of contaminated air, treatment of sewage, and the like. Furthermore, it is highly useful as an easy-to-handle activated carbon in decolorizing, deodorizing, and colloid removal in pharmaceutical manufacturing processes, and in the production of industrial ultrapure water. Furthermore, the activated carbon is
It forms a network skeleton and does not shed carbon powder, making it ideal as activated carbon for artificial organs.
上記の他にも該網状構造活性炭に硫酸等の酸を担持させ
れば、空気中のアンモニアをはじめ各種アミン等の塩基
性化合物を除去する能力に優れたものが得られ、逆にカ
リウム、ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸
塩或はマンガン酸化物を担持させれば、亜硫酸ガス、窒
素酸化物等の除去能がより優れたものが得られ空気清浄
用に用いることができる。また該活性炭にパラジウム、
白金等の貴金属を担持せしめた場合は、一酸化炭素、炭
化水素等を低温で酸化し得る触媒フィルターが得られる
。更にまた該活性炭は、自動車の燃料の蒸発損失を抑え
るキャニスター用活性炭としても有効である。In addition to the above, if the network-structured activated carbon supports an acid such as sulfuric acid, it will be possible to obtain a carbon with excellent ability to remove basic compounds such as ammonia and various amines from the air. By supporting hydroxides, carbonates, or manganese oxides of alkali metals such as hydroxides, carbonates, or manganese oxides, products with better ability to remove sulfur dioxide gas, nitrogen oxides, etc. can be obtained, and can be used for air purification. In addition, palladium is added to the activated carbon.
When a noble metal such as platinum is supported, a catalyst filter capable of oxidizing carbon monoxide, hydrocarbons, etc. at low temperatures can be obtained. Furthermore, the activated carbon is also effective as activated carbon for canisters to suppress evaporation loss of fuel for automobiles.
以下実施例により本発明を具体的に説明する。The present invention will be specifically explained below using Examples.
実施例1
重合度分度1700、けん化度99%のポリビニルアル
コール(PVA)、ケイ砂微粉末(平均粒径30μm)
、反応性を有する粒状フェノール樹脂(平均粒径40μ
m)、水溶性レゾール樹脂(住友テュレズ(株)製品、
PR961A、固形分量65重量%)を固形分配合比が
第1表に示す如くなり、かつ固形分量総比が2kgとな
る様計算した。Example 1 Polyvinyl alcohol (PVA) with a degree of polymerization of 1700 and a degree of saponification of 99%, fine silica sand powder (average particle size 30 μm)
, reactive granular phenolic resin (average particle size 40μ
m), water-soluble resol resin (Sumitomo Turez Co., Ltd. product,
PR961A (solid content: 65% by weight) was calculated so that the solid content ratio was as shown in Table 1 and the total solid content ratio was 2 kg.
まずPVAを水に分散させて加熱溶解後、あらかじめ水
に分散しておいた反応性を有する粒状フェノール樹脂、
水溶性レゾール樹脂及びケイ砂微粉末を加えた加熱しな
がら十分撹拌混合した。60℃になったところで更に所
定の粒径の小麦粉澱粉340gの水分散液を加えて撹拌
しながら70〜80℃になるまで加熱した。この混合液
を40℃に冷却後、37%のホルマリン900ml、5
0%の硫酸600mlを加えて混合し、混合液の液量が
10lになる様水を少量加えて調整した。該混合液を円
筒状の型に流し込み、60℃で18時間加熱した後型よ
り取出し、シャワーで24時間洗浄して外径200mm
φ、内径100mmφ、長さ400mmのケイ砂微粉末
を含有する連続気孔を有する複合多孔体を得た。該複合
多孔体の平均気孔径は15μmであった。First, PVA is dispersed in water, heated and dissolved, and then a reactive granular phenol resin that has been previously dispersed in water is mixed.
A water-soluble resol resin and fine silica sand powder were added and thoroughly stirred and mixed while heating. When the temperature reached 60°C, an aqueous dispersion of 340 g of wheat flour starch having a predetermined particle size was further added and heated with stirring until the temperature reached 70 to 80°C. After cooling this mixture to 40°C, 900 ml of 37% formalin and 5
600 ml of 0% sulfuric acid was added and mixed, and a small amount of water was added to adjust the volume of the mixed solution to 10 liters. The mixed solution was poured into a cylindrical mold, heated at 60°C for 18 hours, taken out from the mold, washed with a shower for 24 hours, and made into a mold with an outer diameter of 200 mm.
A composite porous body having continuous pores containing fine silica sand powder and having an inner diameter of 100 mm and a length of 400 mm was obtained. The average pore diameter of the composite porous body was 15 μm.
この複合多孔体を電気炉に入れ窒素性囲気中で100℃
/mの昇温速度で850℃まで昇温して炭化し、次いで
窒素ガスを80℃熱水中に10l/minの流速で流す
ことにより得られた水蒸気を含む窒素ガスを電気炉内に
導入して850℃で所定時間賦活することにより第1表
に示す網状構造活性炭を得た。This composite porous body was placed in an electric furnace and heated to 100°C in a nitrogen atmosphere.
The temperature was raised to 850°C at a heating rate of /m for carbonization, and then the nitrogen gas containing water vapor obtained by flowing nitrogen gas into 80°C hot water at a flow rate of 10 l/min was introduced into the electric furnace. The activated carbon shown in Table 1 was obtained by activating it at 850° C. for a predetermined time.
第1表からわかる様に本実施例の如く比較的大きい試料
に於てもセミラック微粉末を適量混合することにより比
表面積が大きくかつ形態保持性の良好なる網状構造活性
炭が得られた。ケイ砂含有量が少な過ぎる場合にはクラ
ックが発生し、ケイ砂含有量が多過きる場合には網状構
造活性炭中の炭素量が少なくなり過ぎ強度が低下してく
ずれやすくなる。As can be seen from Table 1, even in relatively large samples such as those of this example, network-structured activated carbon with a large specific surface area and good shape retention was obtained by mixing an appropriate amount of semilac fine powder. If the silica sand content is too low, cracks will occur, and if the silica sand content is too high, the carbon content in the network activated carbon will be too low, resulting in a decrease in strength and a tendency to collapse.
第1表
○収率=(活性炭重量)/(賦活前の複合多孔体重量)
×100(%)○比表面積はBET法により測定した。Table 1 ○ Yield = (activated carbon weight) / (composite pore weight before activation)
×100(%)○Specific surface area was measured by BET method.
実施例2
重合度1000、けん化度99%のポリビニルアルコー
ルを水に分散させ、次いで加熱溶解した後あらかじめ水
に分散させておいたベントナイト微粉末((株)豊順洋
行製品、商品名ベンゲル)を加えて撹拌混合した。混合
液が60℃になったところで馬鈴薯澱粉の水分散液を加
えて撹拌しながら70〜80℃に加熱した。この混合液
を40℃に冷却後、30%ベンズアルデヒド水溶液及び
50%硫酸水溶液を加えて均一に混合した。各原料の配
合量は、ポリビニルアルコールとベンドナイト微粉末の
合計で600g、馬鈴薯澱粉260g、30%ベンズア
ルデヒド300ml、50%硫酸440mlであり、最
後に混合液に少量の水を加えて液量が5lになる様に調
整した。該溶液を外径100mmφ、長さ500mmの
型枠に流し込み、60℃で20時間加熱した後脱型し、
澱粉及び未反応物を洗い流してベントナイト微粉末を含
有するポリビニルベンザール多孔体を得た。該多孔体の
平均気孔径は30〜50μmであった。Example 2 Polyvinyl alcohol with a degree of polymerization of 1000 and a degree of saponification of 99% was dispersed in water, then heated and dissolved, and bentonite fine powder (manufactured by Toyojun Yoko Co., Ltd., trade name Bengel), which had been previously dispersed in water, was prepared. The mixture was added and mixed by stirring. When the temperature of the mixture reached 60°C, an aqueous dispersion of potato starch was added and heated to 70 to 80°C with stirring. After cooling this liquid mixture to 40°C, a 30% aqueous benzaldehyde solution and a 50% aqueous sulfuric acid solution were added and mixed uniformly. The blended amounts of each raw material are a total of 600 g of polyvinyl alcohol and fine bendonite powder, 260 g of potato starch, 300 ml of 30% benzaldehyde, and 440 ml of 50% sulfuric acid.Finally, a small amount of water is added to the mixed solution to make a liquid volume of 5 liters. I adjusted it so that The solution was poured into a mold with an outer diameter of 100 mmφ and a length of 500 mm, heated at 60°C for 20 hours, and then demolded.
Starch and unreacted substances were washed away to obtain a polyvinylbenzal porous body containing fine bentonite powder. The average pore diameter of the porous body was 30 to 50 μm.
上記のベントナイト微粉末を含有するポリビニルベンザ
ール多孔体をアセトンで希釈した固形分濃度40%のフ
ラン樹脂(日立化成(株)製品、ヒタフラン302、硬
化剤0.2%含有)に浸漬し、所定の樹脂付着量となる
様絞った後、90℃で18時間乾燥硬化し、更に120
℃で30分硬化して複合多孔体を得た。The polyvinylbenzal porous body containing the above bentonite fine powder is immersed in a furan resin with a solid concentration of 40% (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., Hitafuran 302, containing 0.2% curing agent) diluted with acetone. After squeezing to a resin adhesion amount of
It was cured at ℃ for 30 minutes to obtain a composite porous body.
こうして得られた所定量のフラン樹脂を含有する複合多
孔体を電気炉に入れ、窒素雰囲気中で150℃/hrの
昇温速度で650℃まで昇温し、次いで水蒸気雰囲気中
で所定時間をかけて900℃まで昇温しながら賦活した
。水蒸気雰囲気は80℃の熱水中に10l/minの流
速で流した窒素ガスを電気炉に導入することにより作成
した。得られた網状構造活性炭の物性を第2表に示す。The composite porous body containing a predetermined amount of furan resin thus obtained was placed in an electric furnace, heated to 650°C at a rate of 150°C/hr in a nitrogen atmosphere, and then heated for a predetermined time in a steam atmosphere. Activation was carried out while raising the temperature to 900°C. A steam atmosphere was created by introducing nitrogen gas, which was flowed into hot water at 80° C. at a flow rate of 10 l/min, into an electric furnace. Table 2 shows the physical properties of the obtained network activated carbon.
第2表
第2表からわかる様にフラン樹脂含有量が少な過ぎる試
料1では賦活時の試料の不均一な変形が大きく良好な網
状構造活性炭が得られなかった。またフラン樹脂含有量
が多過ぎる試料6では連続気孔率が低いために試料内部
まで均一な賦活が進行しにくく場所による表面積のバラ
ツキが大きくなった。また得られた活性炭の表面積も少
なくかつ連続気孔率が低いために流体の圧力損失も大き
くて実用に供し得ないものであった。Table 2 As can be seen from Table 2, in Sample 1, in which the furan resin content was too low, the sample deformed unevenly during activation, and good network structure activated carbon could not be obtained. In addition, in sample 6, which had too much furan resin content, the continuous porosity was low, making it difficult for uniform activation to proceed to the inside of the sample, resulting in large variations in surface area depending on location. In addition, the surface area of the obtained activated carbon was small and the continuous porosity was low, so the pressure loss of the fluid was large and it could not be put to practical use.
適当量のフラン樹脂を含有する試料2〜5では良好なる
網状構造活性炭が得られた。Samples 2 to 5 containing an appropriate amount of furan resin gave activated carbon with a good network structure.
実施例3
実施例1と同様にして、セラミック微粉末として木節粘
土(平均粒径20μm)を用い、架橋剤としてn−ブチ
ルアルデヒドを用いることにより、ポリビニルブチラー
ル42重量%、木節粘土8重量%、反応性を有する粒状
フェノール樹脂50重量%よりなる40×400×30
0mmの平板状複合多孔体(平均気孔径20μm)を作
成した。Example 3 In the same manner as in Example 1, Kibushi clay (average particle size 20 μm) was used as the ceramic fine powder and n-butyraldehyde was used as the crosslinking agent to produce 42% by weight of polyvinyl butyral and 8% by weight of Kibushi clay. %, 40×400×30 consisting of 50% by weight of reactive granular phenolic resin
A 0 mm flat plate-like composite porous body (average pore diameter 20 μm) was prepared.
更に該複合多孔体を固形分濃度35重量%のレゾール樹
脂メタノール溶液(群栄化学工業(株)製品PL−32
06)に浸漬後遠心分離し、130℃で2時間乾燥硬化
した。得られた複合多孔体は、ポリビニルブチラール2
5重量%、本節粘土5重量%、全フェノール樹脂70重
量%となった。Furthermore, the composite porous body was mixed with a resol resin methanol solution (Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd. product PL-32) with a solid content concentration of 35% by weight.
06), centrifuged, and dried and hardened at 130° C. for 2 hours. The obtained composite porous body was made of polyvinyl butyral 2
5% by weight, 5% by weight of Honbushi clay, and 70% by weight of total phenolic resin.
この複合多孔体をZncl250重量%水溶液に浸漬後
乾燥し、電気炉に入れて窒素雰囲気中で700℃に45
分間保持し、冷却後水洗することにより比表面積131
0m2/g連続気孔率88%の良好なる網状構造活性炭
を得た。This composite porous body was immersed in a 50% by weight aqueous solution of Zncl, dried, and placed in an electric furnace at 700°C for 45 minutes in a nitrogen atmosphere.
The specific surface area was increased to 131 by holding for a minute and washing with water after cooling.
A good network activated carbon having a continuous porosity of 88% was obtained.
Claims (12)
ガラス状炭素に転化しうる樹脂もしくはそれらを主成分
とする樹脂及びセラミック微粉末よりなる連続気孔を有
する複合多孔体を炭化並びに賦活することを特徴とする
連続気孔を有する網状構造活性炭の製造法。(1) It is characterized by carbonizing and activating a composite porous body having continuous pores made of a polyvinyl acetal-based synthetic resin, a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition, or a resin whose main component is a ceramic powder. A method for producing network activated carbon with continuous pores.
を含有させたポリビニルアセタール系合成樹脂多孔体に
熱分解によりガラス状炭素に、転化しうる樹脂を施与し
たものである特許請求の範囲第(1)項記載の網状構造
活性炭の製造法。(2) The composite porous body having continuous pores is a polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing semilac fine powder, and a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition is applied to the polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing semilac fine powder. A method for producing network activated carbon as described in (1).
ルマール又はポリビニルベンザールである特許請求の範
囲第(2)項記載の網状構造活性炭の製造法。(3) The method for producing network activated carbon according to claim (2), wherein the polyvinyl acecool-based synthetic resin is polyvinyl formal or polyvinyl benzal.
ール、フェノール樹脂及びセラミック微粉法を気孔形成
材とともに混合し、架橋剤と反応させて得られる多孔体
である特許請求の範囲第(1)項乃至第(3)項の何れ
かに記載の網状構造活性炭の製造法。(4) The composite porous body having continuous pores is a porous body obtained by mixing polyvinyl alcohol, phenol resin, and ceramic fine powder method with a pore-forming material, and reacting the mixture with a crosslinking agent. A method for producing network activated carbon according to any of paragraph (3).
ール、フェノール樹脂及びセラミック微粉末を気孔形成
材とともに混合し、架橋剤と反応させて得られる多孔体
に、更に熱分解によりガラス状炭素に転化しうる樹脂を
施与したものである特許請求の範囲第(1)項乃至第(
3)項の何れかに記載の網状構造活性炭の製造法。(5) A porous body with continuous pores is obtained by mixing polyvinyl alcohol, phenol resin, and fine ceramic powder with a pore-forming material and reacting with a crosslinking agent, which is then converted into glassy carbon by thermal decomposition. Claims (1) to (1) to (1) are coated with a resin that can
3) A method for producing network activated carbon according to any one of paragraphs 3) to 3).
ェノ−ル樹脂またはフラン樹脂である特許請求の範囲第
(2)項又は第(5)項記載の網状構造活性炭の製造法
。(6) The method for producing network activated carbon according to claim (2) or (5), wherein the resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition is a phenolic resin or a furan resin.
である特許請求の範囲第(4)項又は第(5)項記載の
網状構造活性炭の製造法。(7) The method for producing network activated carbon according to claim (4) or (5), wherein the crosslinking agent is formaldehyde or benzaldehyde.
ラス状炭素に転化しうる樹脂の含有量が25〜35重量
%である特許請求の範囲第(1)項記載の網状構造活性
炭の製造法。(8) Production of network activated carbon according to claim (1), wherein the content of the resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition in the composite porous body having continuous pores is 25 to 35% by weight. Law.
末の含有液が3〜10重量%である特許請求の範囲第(
1)項記載の網状構造活性炭の製造法。(9) The content of the fine ceramic powder in the composite porous body having continuous pores is 3 to 10% by weight.
1) A method for producing network activated carbon as described in section 1).
下で炭化焼成した後、水蒸気または炭酸ガス雰囲気下で
500〜1200℃に加熱して賦活せしめることにより
行なう特許請求の範囲第(1)項記載の網状構造活性炭
の製造法。(10) Carbonization and activation are carried out by carbonizing and firing the composite porous body in a non-oxidizing atmosphere, and then heating and activating it at 500 to 1200°C in a steam or carbon dioxide atmosphere. 2. Method for producing network activated carbon as described in Section 1.
酸ガス雰囲気下で500〜1200℃で加熱し、炭化と
ともに賦活することにより行う特許請求の範囲第(1)
項記載の網状構造活性炭の製造法。(11) Carbonization and activation are carried out by heating the composite porous body at 500 to 1200°C in a steam or carbon dioxide atmosphere, and carbonization and activation are carried out in Claim No. 1
2. Method for producing network activated carbon as described in Section 1.
酸、又は硫化カリウムを施与後、非酸化性雰囲気中で4
00〜1000℃に加熱し、炭化とともに賦活すること
により行う特許請求の範囲第(1)項記載の網状構造活
性炭の製造法。(12) After applying zinc chloride, phosphoric acid, or potassium sulfide to the composite porous material, carbonize and activate it in a non-oxidizing atmosphere.
A method for producing network activated carbon according to claim (1), which is carried out by heating to 00 to 1000°C and carbonizing and activating.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57131471A JPS5921513A (en) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | Manufacture of activated carbon having network structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP57131471A JPS5921513A (en) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | Manufacture of activated carbon having network structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5921513A true JPS5921513A (en) | 1984-02-03 |
JPS6132249B2 JPS6132249B2 (en) | 1986-07-25 |
Family
ID=15058738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57131471A Granted JPS5921513A (en) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | Manufacture of activated carbon having network structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5921513A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002356318A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Inoac Corp | Method for manufacturing porous activated carbon |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57131472A (en) * | 1976-12-13 | 1982-08-14 | Atari Inc | Display apparatus |
-
1982
- 1982-07-27 JP JP57131471A patent/JPS5921513A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS57131472A (en) * | 1976-12-13 | 1982-08-14 | Atari Inc | Display apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002356318A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Inoac Corp | Method for manufacturing porous activated carbon |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6132249B2 (en) | 1986-07-25 |
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