JPS62112662A - カ−ボンブラツクの改質法 - Google Patents

カ−ボンブラツクの改質法

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JPS62112662A
JPS62112662A JP25282685A JP25282685A JPS62112662A JP S62112662 A JPS62112662 A JP S62112662A JP 25282685 A JP25282685 A JP 25282685A JP 25282685 A JP25282685 A JP 25282685A JP S62112662 A JPS62112662 A JP S62112662A
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carbon black
carbon dioxide
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carbon
solvent
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Hideto Mitsutake
光武 秀人
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下村 雅人
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カーボンブラックK、二酸化炭素などの酸性
ガスを選択的に吸着する能力を賦与することを目的とす
るカーボンブラックの改質法に関する。
〔従来の技術〕
二酸化炭素は、尿素合成をはじめとして、鋳造向(n型
硬化助剤)や、溶接向(溶接用不活性ガス)、ドライア
イスの製造などに用いられ、工業的には、石灰石を強熱
するか、または石炭などを溶焼させてJM造される。
二酸化炭素の分iv精製は、炭酸ナトリウムなどの炭酸
塩やエタノールアミンなどのアミン類の冷水溶液に吸収
させた後に加熱して回収する方法が一般的であるが、こ
れらの分離N製法は、回収した二酸化炭素中に水分が混
入することが不可避であシ、液体吸収剤を用いるために
フロセス上の制約を受けるなどの短Pfrを有する。
最近注目されている二酸化炭素の大規模な用途として、
原油の増進回収(Enhanced 0ilRecov
ery)があけられる。これは、二次回収の対象とする
油層に二酸化炭素を注入することによシ、原油の粘度を
低下させて原油回収を行うものであシ、ここでは燃焼排
ガスなどが二酸化炭素源となるため、効果的な二酸化炭
素分離技術の開発が望まれている。
一方、宇宙船、宇宙基地などの有人宇宙機器の生命維持
システムとして、人体から放出される二酸化炭素の除去
装置が不可欠であり、この二酸化炭素の分離除去には、
無重力下での取り扱いが容易な固体吸着剤が好適である
と言われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
既に述べたエタノールアミンをはじめとして、アミン類
は二酸化炭素などの酸性ガスを選択的に&収する性質を
有しているので、アミン構造を持つ樹脂を用いれば二酸
化炭素の吸着分離は原理的に可能であるか、該樹脂に吸
着剤としての十分な機能を賦与するためには、該樹脂を
多孔体化あるいは微粒化するなどの方法によシ、接ガス
面積を十分に大きくする必要かあった。
〔問題点を解決するための手段〕
発明者らは、前述のアミン構造を持つ樹脂に接ガス面積
が大きくなるような幾何学的形状を与えた吸着剤とは全
く異なる吸着剤を創出すべく鋭意研究を重ねた結果、カ
ルボキシル基を有するカーボンブラックに、ハロゲン化
チオニルを作用させた後、アルカリ金属のアゾ化合物を
作用させ、次いでポリエチレンイミンを作用させること
によシ、該カーボンブラックに二酸化炭素な′どの酸性
ガスを選択的に吸着する能力が賦与されることを見出し
、本発明の完成に至った。すなわち、本発明は、カルボ
キシル基を有するカーボンブラックに、ハロゲン化×チ
オニルを作用させた後、アルカリ金属のアジ化合物を作
用させ、次いでポリエチレンイミン全作用させることを
特徴とするカーボンブラックの改質法である。
本発明のカーボンブラックの改質法では、まず塩化チオ
ニル、臭化チオニルなどのハロゲン化チオニル5oX2
(ここでXはハロゲン)全作用させることによシ、カー
ボンブラック粒子の表面に存在するカルボキシル基が−
cox  a K 変化し、次いで、アジ化ナトリウム
、アジ化カリウムなどの、アルカリ金属のアジ化合物M
N3(ここでMはアルカリ金属)を作用させることンこ
よJ、−CON3基に変化し、その後、ポリエチレンイ
ミンを作用させることによシ、ポリエチレンイミンと結
合し、二酸化炭素などの酸性ガスを選択的に吸着する能
力がカーボンブラックに賦与される。
この吸着能力は、本発明の改質に用いたポリエチレンイ
ミンが二酸化炭素などの酸性ガスを選択的に吸収する性
勿を有していることに起因するものであるが、ポリエチ
レンイミン自体は、常温で液体ないしは粘稠な流体であ
り、固体吸着剤として取り扱うことができない。しかし
ながら、不発明の改質法によりポリエチレンイミンを結
合させたカーボンブラックは、粉末状固体であり、その
−!瓦粉末の状態あるいは圧縮などの方法で任慧の形状
に成型して、二酸化炭素などの酸性ガスの吸着分離に使
用することができる。
カーボンブラックは、その動造法によって、ファーネス
ブランク、チャンネルブランク、ランフブランク、サー
マルブランク、アセチレンブランクなどに分類され、特
にチャンネルブランクのカルボキシル基含有団は大であ
るか、その他のカーボンブラックにもカルボキシル基が
存在しており、1だ硝酸酸化などの方法によりカルボキ
シル基の含有量全増大させることができるので、本発明
の改質法はいずれのカーボンブラックに対しても適用可
能である。
本発明の改質法を具体的に述べると、たとえt! 10
1のカーボンブラックの改質を行うには、該カーボンブ
ラックに0〜5000vLt好ましくは150〜500
1のベンゼンなどの溶媒中で50〜120C,好ましく
は70〜80°において、1〜1ooomz好ましくは
20〜50−のハロゲン化チオニル全1〜150時間、
好ましくは20〜80時間攪拌しながら作用させた後、
溶媒と未反応のハロゲン化チオニルを減圧下で留去し、
20〜5000d好ましくは100〜200Mのテトラ
ヒドロフランなどの溶媒中で、−50〜20C好ましく
は一5〜5Cにおいて、5 X + 0 〜5 rno
l好ましくは10 〜10−1mo/のアルカリ金属の
アジ化合物を1〜100時間好ましくは5〜20時間攪
拌しながら作用させ、しかる後にこのカーボンブラック
を濾過などの方法によって分離し、冷水、冷メタノ−ル
などによる洗浄を経た後、20〜5000tnl好tL
<Ut5o〜5001のジメチルスルホキシドなどの溶
媒中で、20〜150C好ましくは50〜100Cにお
いて、10〜2000I好ましくは100〜200Iの
ポリエチレンイミンを0.5〜500時間好ましくは1
0〜30時間攪拌しながら作用させその後、水、メタノ
ールなどを溶媒とするソックスレー抽出などの方法によ
シ未反応のポリエチレンイミンを除去すればよい。
次K、本発明を実施例によってさらに説明する。
実施例1 本発明の方法によるカーボンブラックの改質を次のよう
に実施した。まず、コロンビアン・カーボン社(Col
umbian Carbon Co、) gのカーボン
ブラック(チャンネルブランク)ネ第2ペクトラI (
Neospectra l) (比表面積9067+1
2/l、カルボキシル基含有310.4mmoz/g)
5gを5朋Hgの減圧下、120Cにおいて5時間の乾
燥を行った後ベンゼン120r!Ll中で18dの塩化
チオニルと混合し、7QCVCおいて50時間攪拌しな
がら反応させた。次いで511NHgの減圧下室温にお
いて、この混合物からベンゼンと未反応の塩化チオニル
ヲ留去し、さらに511+lHgの減圧下110Cにお
いて5時間の乾燥を行った後、テトラヒドロフラン70
rLlを加え、この混合物の温度をOCとした。
その後、この混合物にアジ化ナトリウム1.5、!i+
 (0,02mat )を少量の水に溶解させて加え、
OCにおいて10時間攪拌しながら反応させた。
反応後、戸別し、OCの水で数回洗浄した後、OCのメ
タノールで洗浄し、これを5龍Hgの減圧下室温におい
て10時間乾燥させた。次いで、このカーボンブラック
1.5gと日本触媒化学工業(株)裂のポリエチレンイ
ミン(平均分子量約50000)20Jとをジメチルス
ルホキシド30dに加え、80Cにおいて24時間攪拌
しながら反応させた後、メタノールを溶媒として100
時間のソックスレー抽出を行い未反応のポリエチレンイ
ミンを除去し、5rnmHg (7) 減圧下、120
Cにおいて5時間の転作を行うことによシ、本発明の方
法によシ改質したカーボンブラックs、+ 9 (カー
ボンブラック1g当シのポリエチレンイミンの結合i1
.07.!9)を得た。
実験例1 実施例1とl”o1様に改質したカーボンブラック2.
0 & i内容積100dのなす形フラスコに入れ、 
 5m7RHgの減圧下で排気しながら120Cに1時
間保った後、5朋Hgの減圧下で室温になるまで放置し
た。
次いで、このなす形フラスコf 1 atlllの二酸
化炭素5ノを入れた容器と結合し室温で二酸化炭素を該
カーボンブラックと接触させ、二酸化炭素吸N量をガス
ビューレット法によシ測定した。
二酸化炭素の吸着は、すみやかに始−15t。
分後には1.76 m matの二酸化炭素が吸着され
60分後の二酸化炭素吸着量は、4.61 m rno
lに達した。
次に真空ポンプを用いて、このカーボンフランクの入っ
たなす形フラスコ内を、呈温シでおいて、5龍Hgの減
圧下で20分間排気して吸着された二酸化炭素を放出さ
せた後、このなす形フラスコ全1 atmの二酸化炭素
5石を人nた容器と結合し室温で二酸化炭素を該カーボ
ンブラックと接触させた。
二酸化炭素の吸着は、すみやかに始まり10分後には、
1.72 m mobの二酸化炭素が吸着され、60分
後の二酸化炭素吸着層は、4.50 mmobに達した
以後、上記の操作を繰り返しても二酸化炭素の吸着速度
および吸N址に変化はみられなかった。
実験例2 実施例1と同様に改質したカーボンブラック2、OIを
内容積100mのなす形フラスコに入れ、SffffH
gの減圧下で排気しながら120Cに1時間保った後、
5關Hgの減圧下で室温になるまで放置した。
次いでこのなす形フラスコを1 atmの二酸化炭素5
−eを入れた容器と結合し室温で二酸化炭素を該カーボ
ンブラックと接触させ二酸化炭素吸着量をガスビューレ
ット法によシn+t+定した。
二酸化炭素の@着は、すみやかに始ま910分後には1
76 m mop:の二酸化炭素が吸着され、60分後
の二酸化炭素吸着量は4,6 j m mopに違した
次にこのカーボンブラックを1atm下で1200に加
熱し二酸化炭素の放出tをガスビューレット法によシ測
定した。二酸化炭素はすみやかに放出され、放出量は2
0分後に4.59 m mobに達した。放出ガスをガ
スクロマトグラフで分析した結果放出ガスは、二酸化炭
素のみであシ他の成分は検出されなかった。
その後、この二酸化炭素を放出させたカーボンブラック
の入ったなす形フラスコに窒素を通じながら放冷した後
、1atmの二酸化炭素3Jを入れた容器と結合し、室
温で二酸化炭素を該カーボンブラックと接触させた。
二酸化炭素の吸着は、すみやかに#Jまり、10分後に
はL75 m m(+l!の二酸化炭素が吸着され、6
0分後の二酸化炭素吸着量は4.59 mmol!に違
した。
このカーボンブラックをIatm下で120Cに加熱す
ると、二酸化炭素はすみやかに放出され放出前は、20
分後に4.59 m rnol K違し島以後、上記の
操作を繰シ返しても、二酸化炭素の吸着速度および吸着
量に変化は見られなかった。
〔効果〕
以上詳記したように、本発明の方法によシ改質したカー
ボンブラックを吸着剤として用いることによシ、混合ガ
スから二酸化炭素を容易に分離することが可能である効
果が生ずる。
また、本発明の方法によシ改質したカーボンブラックの
二酸化炭素吸着能力は、改質に用いたポリエチレンイミ
ンが酸性ガスを選択的に吸収する性質を有していること
に起因するものであシ、該カーボンブラックは二酸化炭
素以外の例えば、硫化水素などの酸性ガスのg&着分離
にも匣用することができる効果も生ずるものである。
復代理人 内 1)  明 復代理人 萩 L9  亮 − 復代理人 安 西 篤 夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. カルボキシル基を有するカーボンブラックに、ハロゲン
    化チオニルを作用させた後、アルカリ金属のアジ化合物
    を作用させ、次いでポリエチレンイミンを作用させるこ
    とを特徴とするカーボンブラックの改質法。
JP25282685A 1985-11-13 1985-11-13 カ−ボンブラツクの改質法 Expired - Lifetime JPH06102153B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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