JPS6132249B2 - - Google Patents

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JPS6132249B2
JPS6132249B2 JP57131471A JP13147182A JPS6132249B2 JP S6132249 B2 JPS6132249 B2 JP S6132249B2 JP 57131471 A JP57131471 A JP 57131471A JP 13147182 A JP13147182 A JP 13147182A JP S6132249 B2 JPS6132249 B2 JP S6132249B2
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Japan
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resin
activated carbon
porous body
composite porous
activation
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JP57131471A
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JPS5921513A (en
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Chiaki Marumo
Masao Hayashi
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Kanebo Ltd
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Kanebo Ltd
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Publication of JPS6132249B2 publication Critical patent/JPS6132249B2/ja
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

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。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、粉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、活性炭が全体に亘つて均一に有
効利用されない等の欠点がある。 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、不織布等の形態をとり
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。 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、形態賦与が困難である、炭化賦活時の
変形、減量が大きい等の欠点を有している。 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
径分布が均一と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
の収率を低下させると、活性炭構造中にクラツク
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つた。 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
る樹脂及びセラミツク微粉末よりなる連続気を有
する複合多孔体を炭化及び賦活するとにより、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。 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。 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いうる樹脂
もしくはそれらを主成分とする樹脂及びセラミツ
ク微粉末よりなる連続気孔を有する複合多孔体中
の樹脂成分を炭化並びに賦活することにより達成
される。 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
ツ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。第2の方法
は、ガラス状炭素に転化しうる樹脂の1つである
フエノール樹脂を、ポリビニルアルコール、セラ
ミツ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。 第1の方法に於けるセラミツク微粉末を含有す
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ツク微
粉末を、架橋剤のアルデヒド類、気孔形成材の澱
粉、水溶性温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。 上記のセラミツ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。 セラミツク微粉末としては、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、粘土シヤモツ
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。 これらのセラミツ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。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、
セラミツ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。 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。 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。 上記のポリビニルアルコール、セラミツク微粉
末及び気孔形成材を用いてセラミツクを含有する
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
散させたセラミツ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。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。このようにし
て得られるセラミツ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
が特に好適である。 上述の如くして製造されたセラミツク微粉末を
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、ノボラツク樹脂等のフエノー
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、次いでノボラツク樹脂が好適であ
る。 レゾール樹脂は、フエノール樹脂をアルデヒド
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髄造
にあたり、フエノール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。 レゾール樹脂の製造に用いられるフエノール類
としては、最も一般的には、フエノール及びクレ
ゾールが挙げられる。しかし、他のフエノール類
も使用することが出来、例えば該フエノール類と
しては、 フエノール、0−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、0−エチルフエノール、
m−エチルフエノール、p−エチルフエノール、
p−フエニルフエノール、p−tert−ブチルフエ
ノール、p−tert−アミノフエノール、ビスフエ
ノールA、レゾルシノール及びこれらフエノール
類の混合物等が挙げられる。 このフエ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グ
ルタルアルデヒド、アジポアルデヒド及びグリオ
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。 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。 ノボラツク樹脂は、前記レゾール樹脂の製造に
際して用いたと同様のフエノール類と、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、しゆう酸、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。 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エノール樹脂、フル
フラール樹脂、フルフラールフエノール樹脂、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。 前述のセラミツ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、気孔径、気
孔率を有するセラミツ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、フエノール
樹脂溶液、フラン樹脂溶液等に浸漬すればよい。 レゾール樹脂またはノボラツク樹脂等のフエノ
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、所定の濃度のフエノール樹脂
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。 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。 ノボラツク樹脂の場合には、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
ボラツク樹脂溶液を用いればよい。 架橋剤としては、最も一般的にはヘキサメチレ
ンテトラミンを用いることができるが、その値に
もパラホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、
アジポ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。 また、あらかじめノボラツ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。 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。 かかる方法によりフエ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
よつて、セラミツ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つてポリビ
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。 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エノ
ール樹脂、セラミツ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、セラミツク微粉末、架橋剤、気孔形成材等
は、前述の第1の方法によるセラミツク微粉末を
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。またフエノー
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
ル及びフエノール樹脂粉末が好適である。フエノ
ール樹脂粉末としては、硬化フエノール樹脂粉
末、フエノール樹脂短繊維、フエノール樹脂繊維
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エノール樹脂が好
ましい。 本発明の反応性を有する粒状ないし粉末状フエ
ノール樹脂とは、フエ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
つて、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1600cm-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D9901015、890cm-1(ベ
ンゼン核の弧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、 D9901015/D1600=0.2〜9.0、 D890/D1600=0.09〜1.0 である粒状ないし粉末状フエノール・ホルムアル
デヒド系樹脂であり、好ましくは D9901015/D1600=0.3〜7.0 D890/D1600=0.1〜0.9 特に好ましくは D9901015/D1600=0.4〜5.0 D890/D1600=0.12〜0.8 である粒状ないし粉末状フエノール・ホルムアル
デヒド系樹脂である。 赤外線吸収スペクトルにおいて、D1600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弧立を水
素原子に帰属する吸収を示すことはフエノール・
ホルムアルデヒド樹脂に関して既に広く知られて
いる。 本発明に用いる反応性を有する粒状ないし粉末
状フエノール樹脂がD9901015/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D9901015=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。 さらに、該樹脂が赤外線吸収スペクトルにおい
てD890/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
たフエ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つて適
度に封鎖されている事実を示す。 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、これに水溶性フエノール樹脂を
加えて混合し、更に必要ならば反応性を有する粒
状ないし粉末状フエノール樹脂あるいはその他の
フエ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ツク
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、気孔形成材と未反応のアル
デヒド類及び酸を洗い流せばよい。 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50〜92%、好ましくは70〜92%、最も好ま
しくは80〜92%である。 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
多孔体中のセラミツ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。 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つて
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。 本発明の複合気孔体にセラミツク微粉末を混入
する効果は複合多孔体の炭化賦活時に発生する応
力によるクラツク発生を抑制することである。セ
ラミツ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ツク
が発生し易くなるが、適量のセラミツク微粉末を
混入することによりクラツ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ツク微粉末の
含有量が3%未満の場合には、セラミツク微粉末
によるクラツク抑制の効果は殆んど認められな
い。またセラミツ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ツ
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能が低下し、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
体中のセラミツ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ツ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。 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、ピツチ、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。 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
らの混合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。例えば、水蒸気、炭酸
ガス雰囲気の場合には、通常500〜1200℃、好ま
しくは700〜1000℃で数分〜数時間賦活処理す
る。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。 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。 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ツク微粉末を
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。 本発明の複合多孔体はセラミツク微粉末を含有
しているので形状が複雑で大寸法の試料に於ても
賦活が全体に亘つて均一に進行し、試料にクラツ
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。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
着機能とフイルター機能とを兼ね備えているもの
である。 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イ
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つては、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。 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。 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イルタ
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ヤニスター用活性炭とし
ても有効である。 以下実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例 1 重合度1700、けん化度99%のポリビニルアルコ
ール(PVA)、ケイ砂微粉末(平均粉径30μ
m)、反応性を有する粉状フエノール樹脂(平均
粉径40μm)、水溶性レゾール樹脂(住友デユレ
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
分量総計が2Kgとなる様計量した。 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
エノール樹脂、水溶性レゾール樹脂及びケイ砂微
粉末を加えて加熱しながら十分撹拌混合した。60
℃になつ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、50%の硫酸600mlを
加えて混合し、混合液の液量が10になる様水を
少量加えて調節した。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、
シヤワーで24時間洗浄して外径200mmφ、内径100
mmφ、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であつた。 この複合多孔体を電気炉に入れ窒素雰囲気中で
100℃/hr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10/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。 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ラミツク微粉末を適量混合す
ることにより比表面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
が少なすぎる場合にはクラツクが発生し、ケイ砂
含有量が多過ぎ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。
Activated carbon has conventionally been used in powder or granular form as an adsorbent for various substances, as a catalyst carrier, and the like. 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 powdered 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 during use. Due to rocking or the like, the filled state of the activated carbon becomes uneven in density, creating gaps in some parts through which fluid can easily pass, and the activated carbon cannot be used uniformly and effectively throughout. 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 fabrics, non-woven fabrics, etc. and are therefore somewhat superior in handling, but they have drawbacks such as low strength and significantly large pressure loss. In addition, as another method to improve the above-mentioned drawbacks,
Activated carbon obtained by carbonizing and activating organic polymer foams has been proposed, but in many of them, the foams do not have continuous pores, the pore size distribution is not uniform, the porosity is low, and it is difficult to give shape. However, it has drawbacks such as large deformation and weight loss during carbonization activation. 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 certain characteristics. However, the network structure activated carbon also has the disadvantage that the specific surface area cannot be increased beyond a certain level because cracks occur in the activated carbon structure when the activation conditions are tightened to increase the specific surface area and the yield during activation is reduced. This tendency was more pronounced as the size of the activated carbon structure became larger. As a result of intensive research to improve the above-mentioned drawbacks of network-structured activated carbon, the present inventors have discovered a composite porous material with continuous air consisting of a polyvinyl acetal-based synthetic resin, a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition, and ceramic fine 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. The purpose of the present invention is to provide a method for producing network-structured activated carbon that has continuous pores with a uniform pore size distribution, has low pressure loss during fluid permeation, has good shape retention, and has a large specific surface area and excellent adsorption capacity. It is on offer. The above purpose is to carbonize and activate the resin component in a composite porous body with continuous pores made of polyvinyl acetal synthetic resin, a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition, or a resin containing these as the main component, and fine ceramic powder. This is achieved by 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. 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. In order to produce a polyvinyl acetal-based synthetic resin porous body containing ceramic fine powder in the first method, polyvinyl alcohol and ceramic fine powder are mixed with aldehydes as a crosslinking agent, starch as a pore forming material, and a water-soluble thermoplastic resin. 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. The polyvinyl alcohol used in the production of the polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing the ceramic fine powder mentioned above 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. Ceramic fine powders include oxides such as silica, alumina, aluminum silicate, magnesia, zirconium oxide, zirconium silicate, and titanium oxide, clays such as Kibushi clay, Frogme clay, and clay Shamotsu, kaolin, and diatomaceous earth. , montmorinite, bentonite, silicon carbide, silicon nitride, aluminum phosphate, etc. are suitable, but are not limited to these. These ceramic fine powders may be used alone, or two or more types of fine powders may be used in combination. 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.
This is particularly preferred because it forms a strong composite porous body in which fine ceramic powder and synthetic resin are uniformly mixed. Examples of the aldehydes used as crosslinking agents include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, n-butyraldehyde, octylaldehyde, 2-ethylhexylaldehyde, glyoxal, acrolein, and benzaldehyde. 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. 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 material is as follows. That is, a predetermined amount of polyvinyl alcohol aqueous solution is heated with stirring, fine ceramic powder previously dispersed in water is added thereto and stirred, and then an aqueous solution or aqueous dispersion of a pore-forming material such as wheat flour starch is added. After cooling to about 40°C, aldehydes as a crosslinking agent and sulfuric acid as a catalyst are added, mixed uniformly, and 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. The shape of the porous body can be freely selected from plate-like, cylindrical, cylindrical, etc. depending on the purpose, use, and required performance. Among the polyvinyl acetal synthetic resin porous bodies containing fine ceramic powder thus obtained, polyvinyl formal synthetic resin porous bodies having a specific network structure or polyvinyl benzal synthetic resin porous bodies are particularly suitable. Examples of resins that can be converted into glassy carbon to be impregnated into the polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing fine ceramic 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. Resole resin is an initial product produced by reacting phenolic resin with aldehydes in the presence of a basic catalyst, and is a self-thermal crosslinking resol with a molecular weight of up to about 600, usually rich in methylol groups. be. In particular, when producing resol resins, water-soluble resols can be obtained by reacting 1.5 to 3.5 moles of aldehydes with 1 mole of phenol in the presence of a slightly excess alkali catalyst. Phenols used in the production of resol resins most commonly include phenols and cresols. However, other phenols can also be used, such as phenol, 0-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol,
2,5-xylenol, 2,4-xylenol,
2,6-xylenol, 3,4-xylenol,
3,5-xylenol, 0-ethylphenol,
m-ethylphenol, p-ethylphenol,
Examples include p-phenylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-aminophenol, bisphenol A, resorcinol, and mixtures of these phenols. Formaldehyde is the most common aldehyde used for polycondensation with this phenol. However, monoaldehydes and dialdehydes such as paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, furfural and glutaraldehyde, adipaldehyde and glyoxal may also be used. As the basic catalyst used in the resol resin synthesis reaction, known catalysts such as caustic alkali, alkali carbonate, barium hydroxide, calcium hydroxide, ammonia, quaternary ammonium compounds, and amines may be used. is most commonly used. The novolac resin is prepared by adding the same phenols used in the production of the resol resin and the same aldehydes used in the production of the resol resin to oxalic acid, formic acid, acetic acid, halogenated acid, and p-toluenesulfonic acid. An uncured and meltable compound with a molecular weight of about 300 to 2000, which can be produced by reacting with heating in the presence of an acid catalyst of organic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, phosphoric acid, etc., and inorganic acids such as phosphoric acid. It is a thermoplastic resin. 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. Various methods can be applied to produce a composite porous body by applying a resin that can be converted into glassy carbon to a polyvinyl acetal synthetic resin porous body having continuous pores containing the aforementioned fine ceramic powder. However, most commonly, a polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing fine ceramic powder having a predetermined shape, pore diameter, and porosity may be immersed in a phenol resin solution, a furan resin solution, or the like. A phenolic resin such as a resol resin or a novolac resin can be dissolved in an appropriate amount in a solvent such as methanol or acetone to prepare a phenolic resin solution with a predetermined concentration. In addition, as a resol resin,
Water-soluble resols can also be used. 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. 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. As a crosslinking agent, hexamethylenetetramine can be used most commonly, but its value also includes paraformaldehyde, glutaraldehyde,
Aldehydes such as adipaldehyde and glyoxal may be used in combination with acids or alkalis. Alternatively, the porous body may be impregnated with the novolac resin in advance and then heated and cured in an aqueous solution containing hexamethylenetetramine, an acid or alkali, and an aldehyde. In the case of a furan resin, a solution may be used in which the furan resin is dissolved in a solvent such as acetone or benzene, and further a curing agent such as aniline hydrochloride or paratoluenesulfonic acid is mixed in at about 0.2 to 1% of the solid content of the resin. After adjusting the resin adhesion amount by centrifugation or the like 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 such a method, it is heated at room temperature or under heating. Dry and further 120 ~
Cured at a high temperature of 180℃. Through this drying and curing process, the impregnated resin that has permeated into the porous body of the polyvinyl acetal synthetic resin containing ceramic is integrated with the porous body to form a composite porous body having continuous pores, which is then carbonized and activated as described below. This results in network-structured activated carbon that retains the network structure of the porous polyvinyl acetal synthetic resin. A second method for producing a composite porous body having continuous pores according to the present invention includes a method in which polyvinyl alcohol, a phenolic resin, and fine ceramic powder are mixed together with a pore-forming material, and the mixture is 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. Further, as the phenolic resin, water-soluble resols and phenolic resin powders that have good miscibility with polyvinyl alcohol, crosslinking agents, and pore-forming materials are suitable. As the phenolic resin powder, cured phenolic resin powder, short phenolic resin fibers, pulverized fine powder of phenolic resin fibers, etc. can be used, but particularly reactive granular or powdered phenolic resin is preferred. 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 has an infrared absorption spectrum of 1600 cm -1 ( D 1600 , 990 to 1015 cm
When the largest absorption intensity in the range of -1 (absorption peak attributed to the methylol group) is expressed as D 990 to 1015 , 890cm -1 (absorption peak of the vertical hydrogen atom of the benzene nucleus) absorption intensity D 800 , A granular or powdery phenol formaldehyde resin having D990-1015 / D1600 = 0.2-9.0 , D890 / D1600 = 0.09-1.0, preferably D990-1015 / D1600 = 0.3-7.0 D890 /D1600=0.1-0.9 , particularly preferably D990-1015 / D1600 = 0.4-5.0 D890 / D1600 =0.12-0.8. In the infrared absorption spectrum, the peak at D 1600 indicates absorption attributed to the benzene nucleus, and the peak at D 990 ~
The peak at 1015 shows an absorption attributed to the methylol group, and the peak at D 890 shows an absorption attributable to the hydrogen atom of the benzene nucleus.
Formaldehyde resins are already widely known. The reactive granular or powdered phenolic resin used in the present invention has a D 990 to 1015 / D 1600 = 0.2 to 9.0.
This characteristic value indicates that the resin contains at least a certain amount of methylol groups, and that the methylol group content can be adjusted within a fairly wide range. Especially D 990 ~ 1015 = 0.3 ~ 7.0, especially 0.4 ~ 5.0
The resins preferred for use in the present invention contain moderate concentrations of methylol groups and are more stable. Furthermore, the resin has a D 890 /D 1600 = 0.09 to 1.0 in the infrared absorption spectrum.
The fact that the resin exhibits a characteristic of D 890 /D 1600 = 0.1 to 0.9, particularly 0.12 to 0.8, indicates that the reactive sites (ortho and para positions) of the phenol molecules involved in the reaction are formed by methylene bonds or methylol groups. This shows the fact that there is a moderate lockdown. To produce a composite porous body by the second method,
First, heat a predetermined amount of polyvinyl alcohol aqueous solution with stirring, add water-soluble phenolic resin to it, mix it, and if necessary, add reactive granular or powdered phenolic resin or other phenolic resin powder. Stir to mix. To this are added pore-forming materials such as fine ceramic powder dispersed in water and wheat flour starch in an aqueous solution or dispersion, and stirred. After cooling to about 40°C, aldehydes as a crosslinking agent and aldehydes as a catalyst are added. 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 aldehydes and acid that have not reacted with the pore-forming material. As described above, the composite porous body of the present invention can be produced by two methods, and the continuous porosity of the composite porous body is usually 50 to 92%, preferably 70 to 92%, and most preferably 80 to 92%. . Furthermore, the content of the resin that can be converted into glassy carbon in the composite porous body produced by the above two methods is usually 25 to 85% by weight, preferably 40 to 82% by weight, and most preferably 55 to 80% by weight. %. The content of ceramic fine powder in the composite porous body is usually 3
~10% by weight, preferably 4-9%, most preferably 4-8%. 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 resin that can be converted into glassy carbon is excessive, exceeding 85% by weight, the porosity of the composite porous material will decrease, and the porosity of the network activated carbon obtained by carbonization activation will also decrease, resulting in a fluid 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 material is 25 to 85% by weight, dimensional changes during carbonization activation are small and the yield is high, and the continuous porosity is large and pressure loss is reduced. Activated carbon with a low network structure can be obtained. 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 ceramic fine powder in the composite porous body is less than 3%, the effect of the ceramic fine powder on suppressing cracks is hardly recognized. Furthermore, if the content of fine ceramic powder exceeds 10%, the proportion of fine ceramic 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 adsorption capacity decreases. Problems arise, such as the strength being significantly lowered. The content of ceramic fine powder in the composite porous body is 3 to 10% by weight.
In this case, network-structured activated carbon with high strength and specific surface area can be obtained without cracks occurring during carbonization activation even for samples with complex shapes and large dimensions. 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. 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 simultaneously as one step. 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 of water vapor, carbon dioxide gas, air, or a mixed gas 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. For example, in the case of a steam or carbon dioxide atmosphere, the activation treatment is usually carried out at 500 to 1200°C, preferably 700 to 1000°C, for several minutes to several hours. 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. In the case of the chemical activation method, carbonization and activation are performed simultaneously by firing a composite porous material with continuous pores containing zinc chloride, phosphoric acid, potassium sulfide, etc. at 400 to 1000°C in a non-oxidizing atmosphere. be able to. To impart chemicals to the composite porous material, e.g.
A composite porous body may be impregnated with an aqueous solution of Zncl 2 and then dried, or a polyvinyl acetal synthetic resin porous body containing fine ceramic powder with continuous pores is impregnated with an aqueous Zncl 2 solution, dried, and then converted into glassy carbon. A resin that can be used may also be applied. Since the composite porous material of the present invention contains fine ceramic powder, activation proceeds uniformly throughout the sample even in large-sized samples with complex shapes, and the specific surface area is increased without causing cracks in the sample. It is possible to obtain activated carbon with a network structure that is large and strong. 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. 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 has the advantage that it does not have problems such as pulverization or uneven density during use or transportation, unlike granular or fibrous activated carbon, and can significantly reduce 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. The network activated carbon with continuous pores of the present invention is
Taking advantage of the above advantages, it can be extremely effectively used for adsorption of various harmful gases and various compounds, purification of contaminated air, sewage treatment, etc. 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 forms a reticular skeleton and does not allow carbon powder to fall off, making it ideal as activated carbon for artificial organs. 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 evaporative loss of fuel in automobiles. The present invention will be specifically explained below using Examples. Example 1 Polyvinyl alcohol (PVA) with a degree of polymerization of 1700 and a degree of saponification of 99%, fine silica sand powder (average powder diameter 30μ)
m), a reactive powdered phenolic resin (average powder diameter 40 μm), and a water-soluble resol resin (Sumitomo Durez Co., Ltd. product, PR961A, solid content 65% by weight) with a solid content ratio as shown in Table 1. It was weighed so that the total solid content was 2 kg. First, PVA was dispersed in water and dissolved by heating, and then reactive granular phenol resin, water-soluble resol resin, and fine silica sand powder, which had been previously dispersed in water, were added and thoroughly stirred and mixed while heating. 60
When the temperature reaches ℃, add flour starch of the specified particle size.
Add 340g of water dispersion and heat to 70-80℃ while stirring.
heated until. After cooling this mixture to 40° C., 900 ml of 37% formalin and 600 ml of 50% sulfuric acid were added and mixed, and the liquid volume of the mixture was adjusted to 10 by adding a small amount of water. The mixture was poured into a cylindrical mold, heated at 60°C for 18 hours, and then removed from the mold.
Washed with shower for 24 hours, outer diameter 200mmφ, inner diameter 100
A composite porous body having continuous pores containing fine silica sand powder and having a diameter of mmφ and a length of 400 mm was obtained. The average pore diameter of the composite porous body was 15 μm. This composite porous material is placed in an electric furnace and placed in a nitrogen atmosphere.
The temperature was raised to 850°C at a heating rate of 100°C/hr 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/min was heated into an electric furnace. The network structure activated carbon shown in Table 1 was obtained by introducing the activated carbon into the solution and activating it at 850° C. for a predetermined period of time. As can be seen from Table 1, even in relatively large samples such as those of this example, by mixing an appropriate amount of fine ceramic powder, network activated carbon having a large specific surface and good shape retention was obtained. 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 small, resulting in a decrease in strength and a tendency to collapse.

【表】 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℃になつたところで馬鈴
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
ルアルコールとたベント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
500ml、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5になる様に調節した。
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た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であつた。 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つた後、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。 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10/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。
[Table] 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 (produced by Toyosun Yoko Co., Ltd., trade name) previously dispersed in water. Bengel) was added and mixed by stirring. When the temperature of the mixture reaches 60℃, add the potato starch aqueous dispersion and heat to 70-80℃ while stirring.
heated to. 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 amount of each raw material is the total of polyvinyl alcohol and bentonite fine powder.
600g, potato starch 260g, 30% benzaldehyde
500 ml, 50% sulfuric acid 440 ml, and finally, a small amount of water was added to the mixed solution to adjust the liquid volume to 5.
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 to obtain a polyvinylbenzal porous body containing bentonite fine powder from which starch and unreacted substances had been washed away. Ta. The average pore diameter of the porous body was 30 to 50 μm. The polyvinylbenzal porous material containing the bentonite fine powder described above is immersed in furan resin with a solid content concentration of 40% (Hitachi Chemical Co., Ltd. product, Hitafuran 302, containing 0.2% curing agent) diluted with acetone, and the specified resin is After squeezing to the desired amount of adhesion, it was dried and cured at 90°C for 18 hours, and further cured at 120°C for 30 minutes to obtain a composite porous body. The composite porous body containing a predetermined amount of furan resin thus obtained was placed in an electric furnace and placed in a nitrogen atmosphere.
The temperature was raised to 650°C at a heating rate of 150°C/hr, and then activated while raising the temperature to 900°C over a predetermined period of time in a steam atmosphere. A steam atmosphere was created by introducing nitrogen gas into an electric furnace, which was flowed at a flow rate of 10/min into hot water at 80°C. Table 2 shows the physical properties of the obtained network activated carbon.

【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つた。
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
なつた。また得られた活性炭の表面積も少なくか
つガラス状炭素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つた。 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。 実施例 3 実施例1と同様にして、セラミツク微粉末とし
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エノール樹脂50重量%
よりなる40×400×300mmの平板状複合多孔体(平
均気孔径20μm)を作成した。 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−3206)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25重量%、木節粘土5重量%、全フ
エノール樹脂70重量%となつた。 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1310m2/g連続気孔率80%の良好なる網状構
造活性炭を得た。
[Table] 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, since the obtained activated carbon had a small surface area and a low glassy carbon content, the pressure loss of the fluid was large and it could not be put to practical use. Samples 2 to 5 containing an appropriate amount of furan resin gave activated carbon with a good network structure. Example 3 In the same manner as in Example 1, by using Kibushi clay (average particle size 20 μm) as the ceramic fine powder and n-butyraldehyde as the crosslinking agent,
42% by weight polyvinyl butyral, 8% by weight Kibushi clay, 50% by weight reactive granular phenolic resin
A flat composite porous body (average pore diameter 20 μm) of 40×400×300 mm was prepared. Furthermore, the porous composite material was mixed with a resol resin methanol solution (product of Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) with a solid content concentration of 35% by weight.
PL-3206), centrifuged, and dried and hardened at 130°C for 2 hours. The resulting composite porous body contained 25% by weight of polyvinyl butyral, 5% by weight of Kibushi clay, and 70% by weight of total phenolic resin. This composite porous material was immersed in a 50% by weight Zncl 2 aqueous solution, dried, and placed in an electric furnace at 700°C in a nitrogen atmosphere.
The carbon was maintained for 45 minutes, cooled, and then washed with water to obtain activated carbon with a good network structure having a specific surface area of 1310 m 2 /g and a continuous porosity of 80%.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 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ツク微粉末より
なる連続気孔を有する複合多孔体中の樹脂成分を
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。 2 連続気孔を有する複合多孔体がセラミツク微
粉末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
る樹脂を賦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。 3 ポリビニルアセタール系合成樹脂がポリビニ
ルホ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。 4 連続気孔を有する複合多孔体がポリビニルア
ルコール、フエノール樹脂及びセラミツク微粉末
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 連続気孔を有する複合多孔体がポリビニルア
ルコール、フエノール樹脂及びセラミツク微粉末
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。 6 熱分解によりガラス状炭素に転化しうる樹脂
がフエノー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。 7 架橋剤がホルムアルデヒド又はベンズアルデ
ヒド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。 8 連続気孔を有する複合多孔体中の熱分解によ
りガラス状炭素に転化しうる樹脂の含有量が25〜
85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 連続気孔を有する複合多孔体中のセラミツク
微粉末の含有量が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。 10 炭化並びに賦活を複合多孔体を非酸化性雰
囲気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。 11 炭化並びに賦活を複合多孔体を水蒸気また
は炭酸ガス雰囲気下で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。 12 炭化並びに賦活を複合多孔体に塩化亜鉛、
リン酸、又は硫化カリウムを賦与後、非酸化性雰
囲気中で400〜1000℃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。
[Scope of Claims] 1. A resin component in a composite porous body having continuous pores consisting of a polyvinyl acetal-based synthetic resin, a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition, or a resin containing these as its main component, and ceramic fine powder. A method for producing network activated carbon having continuous pores, which is characterized by carbonization and activation. 2. Claim 1, wherein the composite porous body having continuous pores is a polyvinyl acetal-based synthetic resin porous body containing fine ceramic powder, to which a resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition is added.
2. Method for producing network activated carbon as described in Section 1. 3. The method for producing network activated carbon according to claim 2, wherein the polyvinyl acetal synthetic resin is polyvinyl formal or polyvinyl benzal. 4. The composite porous body having continuous pores is a porous body obtained by mixing polyvinyl alcohol, phenolic resin, and fine ceramic powder with a pore-forming material and reacting the mixture with a crosslinking agent. A method for producing network activated carbon according to any one of the above. 5 A composite porous body having continuous pores is obtained by mixing polyvinyl alcohol, phenolic resin, and fine ceramic powder with a pore-forming material, and reacting the mixture with a crosslinking agent, and a resin that can be further converted into glassy carbon by thermal decomposition. A method for producing network activated carbon according to any one of claims 1 to 3. 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. 7. The method for producing network activated carbon according to claim 4 or 5, wherein the crosslinking agent is formaldehyde or benzaldehyde. 8 The content of resin that can be converted into glassy carbon by thermal decomposition in the composite porous body having continuous pores is 25 to 25%.
A method for producing network activated carbon according to claim 1, wherein the content is 85% by weight. 9. The method for producing network activated carbon according to claim 1, wherein the content of ceramic fine powder in the composite porous body having continuous pores is 3 to 10% by weight. 10. The net-like structure according to claim 1, wherein the carbonization and activation are carried out by carbonizing and firing the composite porous body in a non-oxidizing atmosphere, and then heating the composite porous body to 500 to 1200° C. in a steam or carbon dioxide atmosphere for activation. Method for producing structural activated carbon. 11. The method for producing network activated carbon according to claim 1, wherein the 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 carbonizing and activating it. 12 Carbonization and activation of zinc chloride,
The method for producing network activated carbon according to claim 1, which is carried out by adding phosphoric acid or potassium sulfide, heating it to 400 to 1000°C in a non-oxidizing atmosphere, and carbonizing and activating it.
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JPS57131472A (en) * 1976-12-13 1982-08-14 Atari Inc Display apparatus

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