JPS6311512A

JPS6311512A - 粒状活性炭の製造方法

Info

Publication number: JPS6311512A
Application number: JP61156692A
Authority: JP
Inventors: Akio Tsuyukuchi; 露口　亨夫; Katsuyuki Oshima; 大島　勝之; Kenjirou Iwamoto; 岩元　研治郎
Original assignee: Sumikin Chemical Co Ltd
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-01-19

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〉この発明は、非または微粘結炭を主原料とする排水処理
用、脱臭用、溶剤回収用等の粒状活性炭の製造方法に関
する。

〈従来の技術〉排水処理用、脱臭用、溶剤回収用等の粒状活性炭の原料
としては、ヤシ殻や石炭などが多く使用されている。ヤ
シ殻は、良好な活性炭原料であるが、天候などに影響さ
れやすく安定供給に問題がある。

一方、石炭は、世界各地に産し、天候などに影響される
ことなく、安定供給できる利点がある。

石炭を主原料とする活性炭の製造において、工業的規模
で用いられる石炭は、褐炭、亜炭のごとき低品位炭、瀝
青炭のごとき高品位炭が主体である。活性炭はこれらの
石炭を主原料とし、炭１ヒしたのち水蒸気などによって
賦活することにより製造される。

褐炭を主原料として使用する場合、褐炭自体に粘結性が
ないため、炭化工程における粒子同士の融着問題は生じ
ないが、水分、揮発分が７０〜８０％を占めるため、原
料に対する活性炭収率が著しく低い欠点がある。また、
粘結性がないため最終製品である活性炭の強度が低く、
強度の高い活性炭を得ろためには多量の粘結剤を使用す
る必要がある。さらに、褐炭を原料とする活性炭は、水
蒸気との反応性が高く、水蒸気により再生処理して再利
用する排水処理用に使用すると、再生ロスが多く、所し
く多量の活性炭の補充を必要とする欠点がある。

瀝青炭を主原料とした活性炭は、強度も高く、水蒸気と
の反応性も比較的低いため、再生ロスも少ない。しかし
、瀝青炭のごとき粘結性の高い石炭は、そのまま炭化す
ると軟化溶融し・、粒子同士が＠着する問題が生しろ。

その解決策として予め石炭に前処理を施し、石炭の粘結
性を低下させろ方法や、炭化工程ての昇温速度を厳密に
制御する方法が提案されている。

石炭の前処理としては、酸処理や空気酸化処理などがあ
る。例えば、亜瀝青炭の粒状物を無機酸の希水溶液で処
理して洗浄し、乾燥後粘結剤を添加混合して圧縮し、再
び粒状物となし、不活性雰囲気で加熱脱揮後活性化する
方法（特公昭５５１９８９１号公＋８）、粒径０．５〜
８．０ｍｍ　、　ＣＳ　Ｎ　＞　２．０の石炭層に空気
を通し、石炭層の温度を３００〜４５０°Ｃに保ちつつ
、１６〜６０分間空気賦活した中間賦活炭を原料とし、
水および粘結剤の存在下、粒径３〜１５ｍｍの球形炭を
製造し、さらに賦活処理する方法（特公昭４８−２７５
９５号公報）、微粉砕した原料石炭に溶剤を加えて練り
合わせて造粒し、乾燥砂１ヒ後１８０〜２８０℃に加熱
して予備酸化し、ついて炭化・賦活する方法（特公昭５
０−５６７６号公？粒径！１）、高品位、中揮発分瀝青
炭を粉砕してブリケット化し、破砕して２０４〜３７１
　’Ｃで酸化されるまで流動化し、炭化賦活する方法（
特公昭５３−２９１５７号公報）、ＡＳＴＭランク高揮
発分瀝青炭Ｃ以下の劣質炭を破砕整粒し、乾燥後１５０
〜２１５℃で３０〜１８０分処理して酸素を付加し、炭
化賦活する方法（特開昭４９−８８７９９号公報）等が
ある。

しかしながら、酸処理においては、石炭乾燥装置や廃酸
処理設備なと設備が大がかりとなり、また、空気酸化処
理においては、空気との接触効率を良くする目的で微粉
炭を空気酸化すると、炭塵爆発の危険が伴い、操業上厳
密な制御が必要である。

他方、前処理することなく、炭化工程における昇温速度
等を厳しく制御し、石炭粒子同士の融着を防止する方法
は、制御装置が大がかりとなるばかりでなく、コントロ
ールミスによって融着が生じた場合、長間間に亙って操
業を停止し、復旧する必要がある。

〈発明の目的〉この発明は、高い賦活収率で、しかも瀝青炭を主原料と
する活性炭と同等か、またはそれ以上のの吸着能、強度
を有し、再生に伴うロスの少ない高品位の活性炭製造方
法を提供するものである。

〈発明の詳細〉本発明者等は、非または微粘結炭を主原料とする活性炭
の製造において、炭化後の賦活収率を向上させるべく鋭
意研究の結果、粘結剤の一部として石油系重質油を熱処
理して得た軟化点１５０℃以上、Ｈ／Ｃ０，６〜１．０
の特殊粘結剤を添加混練して成形した成形物またはその
破砕物を、炭化するに先立ち、所定温度範囲で空気酸化
することにより賦活収率が向上することを見い出し、こ
の発明に到達した。

すなわちこの発明は、石炭を微粉砕して粘結剤を添加混
練し、所定粒度に成形して得た成形物を破砕し、または
破砕することなく炭化・賦活し、活性炭を製造する方法
において、原料石炭として非または微粘結炭を使用し、
粘結剤の一部として石油系重質油を熱処理して得た軟化
点１５０℃以上、Ｈ／ＣＯ，６〜１．０の特殊粘結剤を
使用し、所定粒度に成形した成形物またはその破砕物を
、炭化工程において、石炭の熱分解温度以下の温度で空
’ｊｃＨ化することを特徴とする粒状活性炭の製造方法
である。

この発明において用いろ非または微粘ｌ１１ｆ炭として
は、揮発分が２５〜５０％、平均反射率（ＲＯ）が０．
４〜０．８程度の亜瀝青炭を用いる。

非または微粘結炭の微粉砕は、全量１００メツシユ以下
に粉砕するのが好ましい。

また、添加する粘結剤としては、コールタールや石炭系
・石油系ピッチ、バルブ廃液等通常使用される成形用粘
結剤を特殊粘結剤とともに使用する。石炭と粘結剤との
配合物中の石炭の適切な配合割合は、石炭の銘柄によっ
て異なるが、通常は６０％以上、好ましくは７０〜９０
％配合する。また、特殊粘結剤の配合割合は、４％以上
配合するのが好ましい。

混練は、ニーダ−１高速混練機などを用い十分混練する
。混練物の成形は、ブリケットマシン。

押出成形機等を用いて行い、直径３〜１５ｍｍ、好まし
くは５〜１０ｍｍのアーモンド型、枕型、円柱状等の形
状に成形する。

以上のようにして得られた成形物またはその破砕物は、
酸処理または炭Ｍ爆発等の危険を伴う空気酸化のような
前処理や、炭化工程での難しい温度制御をすることなく
、容易に炭化工程での粒子の融着や膨張の生じない強度
の高い炭化物を得ることができる。

このような融着や膨張の生じない成形物またはその破砕
物に対し、炭化時に空気酸化を施すことにより、著しい
強度低下を起こすことなく、水蒸気賦活に際し、細孔の
発達しやすい炭化物となる炭化時の空′Ｐｊｃ酸化は、
内熱式または外熱式のロータリーキルン、トンネルキル
ン、竪型キルン等を使用し、転勤状態あるいは流動状態
で熱空気と十分接触させる。空気による酸化温度は、２
８０〜４００℃、好ましくは３００℃〜３５０℃である
。処理時間は、酸化温度に至るまでと、その酸化温度て
０〜３時間、好ましくは２時間程度である。

空気酸化の程度は、温度と時間との要因が大きいが、炭
化物の沃素吸着力（Ｊ　Ｉｓ−に−１４７’ｌ）が７０
１８７ｇ以上になるように処理するのが望ましい。

粘結剤の一部として用いる特殊粘結剤は、通常のコール
タールピッチに比して、水素含有量が高いが、分子量が
大きいため、炭化時の歩留が高いにもかかわらず、石炭
質との反応性が良好で、石炭質と相互に溶融して強固な
炭化物を形成する特徴を有する。

このため、これらの相乗効果によって特別な前処理を実
施しなくても、炭化工程での粒子同士の融着や膨張が生
じることなく、また、難しい温度制御を実施することな
く、容易に賦活収率が高く、吸着能、強度ともに優れた
粒状活性炭を製造することができる。

〈実施例〉実施例１揮発分３０．０％、ボタン指数１．４、平均反射率０．
７５、全水分ｌＯ％の非粘結炭と第１表に示す性状の特
殊粘結剤を、それぞれ微粉砕機で全量１００メツシユ以
下に微粉砕したのち、非粘結炭８０重量部、特殊粘結剤
１１重量部、コールタール９重量部を配合し、適当量の
水を添加してニーダーにより混練した。この混練物をデ
ィスクペレッターを用いて成形し、直径５＋＋ｕ＋＋、
長さ６〜１２ｍｍの円柱状成形物を得た。この成形物を
ロータリーキルンを用いて不活性雰囲気上炭化する際、
ロータリーキルンの成形物投入口温度を１００〜５００
°Ｃまで変化させ、最終温度８５０℃まで炭化した。得
られた炭化物は、いずれの投入口温度の場合も、粒子の
膨張および融着は認められなかった。

第　　１　　表注）軟化点は、フローテスターにより測定実施例２実施例１で得た成形物を、バッチ式ロータリーキルンに
投入し、５　ｒ　ｐ　ｍで回転させながら室温から５°
Ｃ／ｌｌｌ１ｎて３００℃まて昇温し、３００℃で２時
間（緊持した。その間３（１！／＋ｌｌ１ｎの空気を流
して空気酸化した後、８５０℃まで不活性雰囲気にて炭
化し、ついて水蒸気を導入して９５０℃で賦活収率５０
％になるまで賦活し、円柱状の活性炭を得た。また、比
較例１として、空気酸化を実施しない以外は前記と同一
条件で活性炭を製造した。さらに比較例２として、特殊
粘結剤とコールタールに習えて軟化点１１０℃（リング
及ボール法）の硬ピツチを用いた以外は上記実施例２と
同一条件で活性炭を製造した。その結果を第２表に示す
。

以下余白第　　２　　表なお、比表面積は、液体窒素温度下におけろ窒素吸着よ
りＢＥＴ法で測定した。ベンゼン吸着能は、Ｊ　Ｉｓ−
に−１４７４に準じて測定した。摩耗強度は、Ｊ　Ｉ　
５−Ｍ−８８０１に記載のロガ指数測定に使用するドラ
ム試験機に、粒度５メツシュ以上の粒状活性炭を２０ｇ
装入し、１０００回転させたのち、７メツシユの篩でふ
るい分けし、篩上の重量百分率をもって摩耗強度とした
。

第２表に示すとおり炭化工程で空気酸化を実施した本発
明法の場合は、空気酸化を実施しない比較例１に比へ、
比表面積が３５０Ｔ１１″／ｇ増大している。また、特
殊粘結剤を使用しない比較例２に比へ、比表面積、ベン
ゼン吸着能、摩耗強度ともに優れている。

実施例３実施例１で得た成形物を破砕して粒度７〜２０メツシユ
に整粒したのち、バッチ式ロータリーキルンを用いて５
ｒｐｍで回転させながら、常温から第３表に示す温度ま
でとその温度での保持時間空気酸化した。その後不活性
雰囲気で８５０℃まで炭化し、破砕状の炭化物を得た。

この炭化物を内容積１７０ｃｃの外熱式管状炉を用いて
９００℃で水蒸気濃度７０％で２時間賦活し、破砕状の
活性炭を得た。また、比較例３として、空気酸化処理を
実施しない以外は、同条件で活性炭を製造し、それぞれ
の品質を測定した。その結果を第３表に示す。

なお、沃素吸着力は、Ｊ　Ｉ　Ｓ−に−１４７４に準し
て測定し、メチレンブルー脱色力は、ＪＩＳ−に−１４
７０に準じて測定した。

第３表に示すとおり、空気酸化処理を実施しない比較例
３の場合は、実施例３に比へ、炭化物の沃素吸着力が低
く、しかも生成する活性炭の比表面積、沃素吸着力、メ
チレンブルー脱色力が大きく劣る。

実施例４揮発分４５．３％、ボタン指数２．５、平均反射率０．
５６、全水分１０％の非粘結炭と前記第１表の特殊粘結
剤を、それぞれ微粉砕機で全量１００メツシユ以下に微
粉砕したのち、非粘結炭８０重量部、特殊粘結剤１１重
量部、コールタール９重量部を配合し適当量の水を添加
してニーグーにより混練した。

この混練物をディスクベレツターを用いて成形し直径５
１ＷＩＴｌ、長さ６〜１２ＩＩＩＩＩの円柱状成形物を
得た。

この成形物を破砕して７〜２０メツシユに整粒しロータ
リーキルンな用いて５ｒｐｍで回転させながら、室温か
ら５℃／ｗｉｎで３００℃まで昇温しで２時間保持した
。その間空気酸化処理したのち、不活性雰囲気で８５０
℃まで炭化し、ついで水蒸気を導入して９５０°Ｃで賦
活し、第４表に示す８〜４０メツシユの破砕状活性炭を
得た。この活性炭を用いてドデシルｌ＼ンゼンスルホン
酸ナトリウム水溶渣（３３０１１ｇ／　１　）による吸
着速度試験を実施した。その結果を市販の瀝青炭を主原
料とする第４表に示す性状のＡ社の活性炭の試験結果と
共に第１図に示す。なお、第１図の縦軸に示すＣＯＤＭ
ｎは、Ｊ　Ｉｓ−に−０１０２の「１００℃における過
マンガン酸カリウムによる酸素消ｒ１！：」の測定法に
準じて測定した。

第　　４　　表第４表および第１図に示すとおり、本発明の活性炭は、
市販のＡ社の活性炭と同等の良好な吸着能を示している
。

実施例５実施例４て得た本発明の活性炭をドーナツ状の網かごに
入れて外熱式電気炉に装入し、９５０℃で水蒸気を活性
炭１に８に対して１　ｋｇ／　ｈ　ｒの割合で炉内に導
入し、熱天秤を用いて反応速度を測定した。また、比較
のため市販の瀝青炭系活性炭、褐炭系活性炭、ヤシ殻系
活性炭についても、同様の試験を実施した。その結果を
第２図に示す。なお、第２図縦軸に示す収率は、反応時
間での減量を熱天秤にて測定し、仕込み重量から減量を
差し引いた重量の仕込み重量に対する百分率で示す。

第２図に示すとおり、本発明の活性炭は、市販の瀝青炭
系活性炭と同等の反応速度を有し、排水処理時の再生利
用の際の再生ロスが少ないことを示している。

なお、実施例１〜５においては、石炭と粘結剤との比を
８０　：　２０としたが、この比は用いろ石炭の銘柄に
よって最適な割合があるべきものであり、本実施例の割
合に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例４における吸着速度試験の吸着時間と
残存ＣＯＤＭｎとの関係を示すグラフ、第２図は実施例
５における水蒸気との反応試験の時間と収率との関係を
示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石炭を微粉砕して粘結剤を添加混練し、所定粒度
に成形して得た成形物を破砕し、または破砕することな
く炭化・賦活し、活性炭を製造する方法において、原料
石炭として非または微粘結炭を使用し、粘結剤の一部と
して石油系重質油を熱処理して得た軟化点１５０℃以上
、Ｈ／Ｃ０．６〜１．０の特殊粘結剤を使用し、所定粒
度に成形した成形物またはその破砕物を、炭化工程にお
いて石炭の熱分解温度以下の温度で空気酸化することを
特徴とする粒状活性炭の製造方法。
（２）非または微粘結炭として、揮発分２５〜５０％、
平均反射率（Ｒｏ）０．４〜０．８の亜瀝青炭を使用す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の粒状活
性炭の製造方法。