TW201831401A - 活性碳及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種每單位比表面積之二氯甲烷吸附性能優異之活性碳。 一種活性碳，其藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.35cc/g以上，且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下。

Description

活性碳及其製造方法
本發明係關於活性碳及其製造方法、尤其係關於適合吸附氣相中的二氯甲烷之活性碳及其製造方法。
背景技術 先前，已知有利用活性碳吸附存在於氣相中或液相中的成分，將該等成分去除之吸附去除技術。又，先前利用活性碳之吸附去除技術亦被使用在從包含有機溶劑之氣體中回收溶劑。
作為尤其對於二氯甲烷等有機化合物具有優異的吸附性能之活性碳纖維，例如已知有如下活性碳纖維：BET比表面積為700~1500m2 /g、總細孔容積為0.3~0.7cc/g、細孔直徑為1nm以下的微細孔(微孔)容積為總微細孔容積的95%以上、且溫度25℃、相對溼度52%下之水分吸附率為15%以下(例如參照專利文獻1)。於該文獻中記載：在BET比表面積未達700m2 /g時，有吸附面積過小、不能充分吸附沸點為-30~70℃範圍內的例如二氯甲烷等有機化合物之問題，在BET比表面積超過1500m2 /g時，有細孔變大，故不能充分吸附沸點為-30~70℃範圍內的例如二氯甲烷等有機化合物之問題。又，於該文獻中記載：於細孔直徑1nm以下之微孔容積未達總微孔容積之95%時，有細孔變過大、不能充分吸附沸點為-30~70℃範圍內的例如二氯甲烷等有機化合物之問題。進而於該文獻中記載：於溫度25℃、相對溼度52%下之水分吸附率超過15%時，由於水分子先被細孔周邊吸附，故有不被該細孔吸附、從而相應地降低有機化合物的吸附量之問題。
先行技術文獻 [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2011-106051號公報
發明概要 發明欲解決之課題 本發明者們就活性碳之二氯甲烷吸附平衡量進行研究，結果發現吸附量取決於比表面積，比表面積越高、吸附量越高。然而，已知並非單純地成為高比表面積即可，例如在對每單位比表面積的二氯甲烷吸附平衡量進行評估時，根據細孔構造的不同，吸附效率存在差異。即，單純地進行高比表面積化時，雖然因細孔量增加，二氯甲烷吸附量亦增加，但認為由於細孔全體性變大故吸附效率惡化。
本發明為解決上述問題，其主要目的在於提供一種每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能優異的活性碳及其製造方法。
用以解決課題之方法 為解決上述問題，本發明者們對實現適於吸附二氯甲烷等低沸點有機化合物之細孔構造進行研究。具體而言，認為如下方法為有效：維持或增大適於吸附二氯甲烷等低沸點有機化合物之細孔直徑1nm以下的微孔容量、並且為了不容易受到共存水分的影響，具備適量的較細孔直徑1nm大的細孔。
並且亦認為使該較大的細孔適度地成長會發揮輔助二氯甲烷分子於細孔內擴散之作用，不僅對於吸附平衡，對通氣處理亦為有效。
然而，以維持1nm以下細孔容積且具備較大細孔直徑之其他細孔之方式控制細孔係非常困難。 即，於例如專利文獻1之活性碳纖維中，進一步進行活化時，由於以細孔整體性擴張之方式進行活化，故產生無法維持對吸附有效的1nm以下之小微孔的問題。
因此，本發明者們進一步致力於研究，結果發現：藉由含有特定量的釔化合物作為活性碳前驅物，以二氧化碳作為活化氧體進行活化，首次成功地維持1nm以下之細孔容積且具備適量的超過1nm之較大細孔直徑之其他細孔。進而發現：以如此方式獲得之活性碳，每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能優異。
本發明係藉由基於上述發現進一步反覆進行研究而完成的發明。
即，本發明提供下述所揭示態樣的發明。 項1.一種活性碳，其藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.35cc/g以上；而且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下。 項2.如項1記載之活性碳，其藉由QSDFT法算出之細孔容積中3.0nm以上之細孔容積(cc/g)為0.01cc/g以下。 項3.如項1或2記載之活性碳，其中前述細孔容積B相對於前述細孔容積A之比率(細孔容積B/細孔容積A)為0.3~0.8。 項4.如項1至3中任一項記載之活性碳，其比表面積為1300m2 /g以上且2000m2 /g以下；而且藉由QSDFT法算出之細孔容積中總細孔容積為0.5cc/g以上且0.8cc/g以下。 項5.如項1至4中任一項記載之活性碳，其每單位比表面積之二氯甲烷吸附平衡量為0.045質量%･g/m2 以上。 項6.如項1至5中任一項記載之活性碳，其中前述活性碳為纖維狀活性碳。 項7.如項1至6中任一項記載之活性碳，其係用以使氣相中的二氯甲烷吸附。 項8.一種活性碳製造方法，係製造如項1至6中任一項記載之活性碳，該製造方法包含以下步驟：在CO2 濃度為90容積%以上之氣體環境下，在溫度600~1200℃下將包含釔化合物之活性碳前驅物予以活化。 項9.一種二氯甲烷吸附劑，包含如項1至7中任一項記載之活性碳。 項10.一種二氯甲烷吸附去除方法，係使用如項1至7中任一項記載之活性碳。
發明效果 根據本發明之活性碳，由於藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.35cc/g以上、且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能優異。又，根據本發明之活性碳製造方法，可製造每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能優異的活性碳。因此，本發明之活性碳可適合用作回收溶劑用。
用以實施發明之形態 以下，就本發明之活性碳詳細地進行說明。
本發明之活性碳，其藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.35cc/g以上、且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下。
於本發明中所謂QSDFT法(淬火固體密度泛函法)係以幾何學上/化學上不規則的微孔/中孔的碳的細孔直徑分析為對象、且可計算約0.5nm至約40nm的細孔直徑分布的分析方法。QSDFT法由於清楚地考慮細孔表面粗糙度與因不均勻性所造成之影響，故為大幅提升細孔直徑分布分析之正確度的方法。於本發明中，使用Quantachrome公司製「AUTOSORB-1-MP」進行氮氣吸附等溫線之測定、及藉由QSDFT法進行細孔直徑分布分析。藉由對已在77K溫度下測定出的氮氣脫附等溫線，應用N2 at 77K on carbon[slit pore，QSDFT equilibrium model]作為計算模型(Calculation model)來計算細孔直徑分布，可算出特定的細孔直徑範圍之細孔容積。
本發明之活性碳其藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.35cc/g以上，由使每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能更優異之觀點，更佳為0.35cc/g以上且0.60cc/g以下、尤佳為0.40cc/g以上且0.50cc/g以下。
本發明之活性碳其藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下，由使每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能更優異之觀點，更佳為0.20cc/g以上且0.35cc/g以下、尤佳為0.30cc/g以上且0.35cc/g以下。
由使每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能更優異之觀點，本發明活性碳較佳為藉由QSDFT法算出之細孔容積中3.0nm以上範圍之細孔直徑之細孔容積D為0.1cc/g以下、更佳為0.01cc/g以下。
由相同觀點，本發明活性碳較佳為藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且2.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積C為0.10cc/g以上且0.30cc/g以下、更佳為0.20cc/g以上且0.30cc/g以下。又，較佳為2.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積為0.01cc/g以上且0.05cc/g以下。又，較佳為1.5nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積為0.5cc/g以上且0.7cc/g以下。又，較佳為1.5nm以上且2.5nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積為0.03cc/g以上且0.15cc/g以下、更佳為0.07cc/g以上且0.15cc/g以下。又，較佳為2.5nm以上範圍之細孔直徑之細孔容積為0.03cc/g以下。
由使每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能更優異之觀點，本發明活性碳較佳為前述細孔容積B相對於前述細孔容積A之比率(細孔容積B/細孔容積A)為0.3~0.8、更佳為0.6~0.8。
由相同觀點，本發明之活性碳較佳為藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A相對於2.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積E(即微孔容積)之比率(A/E)為0.94以下、更佳為0.5~0.8、尤佳為0.55~0.7。
本發明之活性碳，作為活性碳之比表面積(藉由使用氮氣作為被吸附物質之BET法(一點法)測定之值)可例舉1000~2000m2 /g左右、較佳為1300~2000m2 /g左右、更佳為1400~1800m2 /g左右、尤佳為1600~1800m2 /g左右。又，作為藉由QSDFT法算出之活性碳之總細孔容積，可例舉0.45~1.50cc/g左右、較佳為0.50~0.8cc/g左右。
又，由使每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能更優異之觀點，於本發明之活性碳中作為該總細孔容積(100%)中的前述細孔容積A的比率，較佳為50~75%左右、更佳為53~60%左右。由相同觀點，作為該總細孔容積(100%)中的前述細孔容積B的比率，較佳為25~50%左右、更佳為40~47%左右。
如後所述，於本發明之製造方法中作為活性碳前驅物之主原料(即成為本發明活性碳之來源的原料)並無特別限制，例如可列舉不熔化或經碳化的有機質材料、酚樹脂等不熔性樹脂等，作為該有機質材料例如可列舉聚丙烯腈、瀝青、聚乙烯醇、纖維素等。此等之中，本發明之活性碳較佳為來自於瀝青，更佳為來自於瀝青煤。
為形成上述特定的細孔直徑分布，本發明之活性碳使用包含釔化合物者作為活性碳前驅物。然後，本發明之活性碳亦可為包含來自於活性碳前驅物所含之釔化合物的釔單體及/或釔化合物者。作為本發明之活性碳之總質量中該活性碳所含有的釔單體及釔化合物之質量比率(合計)，例如可例舉0.01~5.0質量%、較佳例舉0.05~3.0質量%、尤佳例舉0.05~0.3質量%。上述比率為藉由ICP發光光譜分析裝置(Varian公司製、型式715-ES)所測定之換算成釔元素之比率(即釔含量)。
本發明之活性碳由於藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.35cc/g以上、且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能優異。具體而言，作為本發明活性碳所具備的二氯甲烷吸附性能(吸附平衡量(質量%))，例如可例舉60質量%以上、較佳為65質量%以上、更佳為75質量%以上、尤佳為80質量%以上。再者，於本發明中二氯甲烷吸附性能如下進行測定。即，將活性碳樣品於110℃的烘乾機烘乾12小時，於乾燥器冷卻後，迅速地秤量0.5g填充至U形管。接著，於28℃恆溫槽中朝二氯甲烷(試劑特級、於穩定劑中包含甲醇0.5%)以500ml/min流速吹送乾燥空氣，導入至U形管中，藉此進行吸附操作。將活性碳停止增加質量之時點作為平衡狀態，由下式算出吸附平衡量。 吸附平衡量(質量%)=質量增加量/活性碳質量×100
然後，作為本發明活性碳所具備的每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能，可例舉0.045質量%･g/m2 、較佳為0.046質量%･g/m2 、更佳為0.046~0.055質量%･g/m2 。再者，於本發明中活性碳之每單位比表面積的二氯甲烷吸附平衡量，係藉由將前述求出的二氯甲烷吸附性能除以該活性碳的比表面積(m2 /g)而算出。
本發明活性碳之形態並無特別限定，例如可列舉粒狀活性碳、粉末狀活性碳、纖維狀活性碳等。由使二氯甲烷之吸附速度更加提高之觀點，較佳為形成纖維狀即纖維狀活性碳。作為纖維狀活性碳之平均纖維直徑，較佳可例舉30μm以下、更佳為5~20μm程度左右。再者，本發明中之平均纖維直徑為利用圖像處理纖維直徑測量裝置(根據JIS K 1477)所測定出之值。又，作為粒狀活性碳及粉末狀活性碳之粒徑，可例舉利用雷射繞射/散射方法所測得的累積體積百分率D50 為0.01~5mm。
本發明之活性碳可於氣相中或液相中任一者使用。尤其本發明之活性碳適合用於吸附氣相中的二氯甲烷。
以下，就本發明之活性碳製造方法詳細地進行說明。
本發明之活性碳製造方法包含以下步驟：在CO2 濃度為90容積%以上之氣體環境下、在溫度600~1200℃下將包含釔化合物之活性碳前驅物予以活化。藉此，首次可以一面維持1nm以下細孔容積、進而具備適量的較大細孔直徑之1.0~3.0nm之細孔，可得到本發明活性碳。另一方面，將賦予活化氣體設為先前廣泛使用的水蒸氣時，難以維持1nm以下細孔。又，活性碳前驅物為不含釔化合物者時，難以使較大細孔直徑1.0~3.0nm之細孔容積成為特定量。
於本發明之製造方法中，作為活性碳前驅物之主原料並無特別限制。例如可列舉不熔化或經碳化的有機質材料、酚樹脂等不熔性樹脂等，作為該有機質材料例如可列舉聚丙烯腈、瀝青、聚乙烯醇、纖維素等。由碳化時之理論碳化產量之觀點，較佳為瀝青，於瀝青中尤佳為瀝青煤。
於本發明之製造方法中作為活性碳前驅物之釔含量，較佳可例舉0.01~5.0質量%、更佳為0.05~1.0質量%、尤佳為0.05~0.5質量%。釔可藉由將釔單體或釔化合物與原料混合而含有。作為釔化合物，可列舉：以釔成為構成金屬元素之金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬鹵化物、金屬硫酸鹽等無機金屬化合物、醋酸等有機酸與金屬之鹽、有機金屬化合物等。作為有機金屬化合物，可列舉：金屬乙醯丙酮、芳香族金屬化合物等。
於本發明之製造方法中，賦予活化的氣體環境中之CO2 濃度為90容積%以上、較佳為95容積%以上、更佳為99容積%以上。
於賦予活化的氣體環境中作為CO2 以外的其他成分，可列舉：N2 、O2 、H2 、H2 O、CO。
於本發明之製造方法中，賦予活化的氣體環境溫度一般為600~1200℃左右、較佳為800~1000℃左右、更佳為900~1000℃左右。又，關於賦予活化時間，只要根據活性碳前驅物之主原料，以成為特定的細孔直徑分布之方式進行調整即可。例如使用軟化點275℃~288℃之瀝青作為活性碳前驅物之主原料時，可例舉：活化的氣體環境溫度為900~1000℃、活化時間為10~80分鐘、較佳為60~80分鐘，以此方式賦予活化。
[實施例] 以下，以實施例及比較例詳細地說明本發明。然而，本發明並不限定於實施例。
關於各實施例及比較例以如下方法進行評價。 (1)經不熔化之瀝青纖維(活性碳前驅物)之釔含量(質量%) 將瀝青纖維進行灰化處理，將灰分溶解於酸中，將利用ICP發光光譜分析裝置(Varian公司製、型式715-ES)所測定之換算成釔元素之比率設為釔含量。
(2)活性碳之金屬含量(質量%) 將纖維狀活性碳溶解於酸中，將利用ICP發光光譜分析裝置(Varian公司製、型式715-ES)所測定之換算成釔元素之比率設為釔含量。
(3)細孔容積(cc/g)、比表面積(m2 /g)、纖維狀活性碳之纖維直徑(μm) 細孔物性值係使用Quantachrome公司製「AUTOSORB-1-MP」以77K下之氮氣吸附等溫線進行測定。比表面積係利用BET法由相對壓力0.1之測定點進行計算。關於總細孔容積及表1所記載之各細孔直徑範圍中之細孔容積，係藉由對測定出的氮氣脫附等溫線，應用N2 at 77K on carbon[slit pore，QSDFT equilibrium model]作為計算模型(Calculation model)計算細孔直徑分布而分析出。具體而言，表1所記載之各細孔直徑範圍中之細孔容積係顯示圖1~8所示細孔直徑分布之圖之讀取值或由該讀取值計算之值。更具體而言，細孔直徑0.65nm以下之細孔容積係顯示細孔直徑分布之圖之橫軸細孔寬度為0.65nm下之累積細孔容積(cc/g)之讀取值。以相同方法獲得細孔直徑0.8nm以下之細孔容積、細孔直徑1.0nm以下之細孔容積A、細孔直徑1.5nm以下之細孔容積、細孔直徑2.0nm以下之細孔容積E、細孔直徑2.5nm以下之細孔容積、細孔直徑3.0nm以下之細孔容積。又，細孔直徑2.5nm以上的細孔容積係從藉由QSDFT法獲得之總細孔容積T減去上述細孔直徑2.5nm以下之細孔容積，藉此而計算出。相同地，細孔直徑3.0nm以上的細孔容積D係從藉由QSDFT法獲得之總細孔容積T減去細孔直徑3.0nm以下的細孔容積，藉此而計算出。細孔直徑0.65~0.8nm範圍的細孔容積係藉由從上述細孔直徑0.8nm以下之細孔容積減去上述細孔直徑0.65nm以下之細孔容積而計算出。細孔直徑1.0nm~1.5nm範圍之細孔容積係藉由從上述細孔直徑1.5nm以下之細孔容積減去上述細孔直徑1.0nm以下之細孔容積A而計算出。細孔直徑1.0nm~2.0nm範圍的細孔容積C係藉由從上述細孔直徑2.0nm以下之細孔容積E減去上述細孔直徑1.0nm以下之細孔容積A而計算出。細孔直徑1.0nm~3.0nm範圍的細孔容積B係藉由從上述細孔直徑3.0nm以下之細孔容積減去上述細孔直徑1.0nm以下之細孔容積A而計算出。細孔直徑1.5nm~2.0nm範圍的細孔容積係藉由從上述細孔直徑2.0nm以下之細孔容積E減去上述細孔直徑1.5nm以下之細孔容積而計算出。上述細孔直徑1.5nm~2.5nm範圍的細孔容積係藉由從上述細孔直徑2.5nm以下之細孔容積減去上述細孔直徑1.5nm以下之細孔容積而計算出。細孔直徑2.0nm~2.5nm範圍的細孔容積係藉由從上述細孔直徑2.5nm以下之細孔容積減去上述細孔直徑2.0nm以下之細孔容積而計算出。細孔直徑2.0nm~3.0nm範圍的細孔容積係藉由從上述細孔直徑3.0nm以下之細孔容積減去上述細孔直徑2.0nm以下之細孔容積E而計算出。細孔直徑2.5nm~3.0nm範圍的細孔容積係藉由從上述細孔直徑3.0nm以下之細孔容積減去上述細孔直徑2.5nm以下之細孔容積而計算出。
(4)纖維狀活性碳之纖維直徑(μm) 利用圖像處理纖維直徑測量裝置(根據JIS K 1477)測定出。
(5)二氯甲烷吸附平衡性能(質量%) 將活性碳樣品於110℃的烘乾機烘乾1晚，於乾燥器冷卻後，迅速地秤量0.5g填充至U形管。接著，於28℃恆溫槽中朝二氯甲烷(試劑特級、於穩定劑中包含甲醇0.5%)以500ml/min流速吹送乾燥空氣，導入至U形管中，藉此進行吸附操作。將活性碳停止增加質量之時點作為平衡狀態，算出吸附平衡量。 吸附平衡量(%)=質量增加量/活性碳質量×100
(實施例1) 將於軟化點為280℃之粒狀瀝青煤100質量份混合有三乙醯丙酮釔0.3質量份而成者作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔及釔化合物之含量(換算成釔元素)為0.06質量%。
將CO2 濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度950℃下對獲得的活性碳前驅物進行67分鐘熱處理，藉此賦予活化，獲得實施例1的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.42cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.31cc/g、釔含量為0.17質量%、平均纖維直徑為16.8μm。
(實施例2) 將於軟化點為280℃之粒狀瀝青煤100質量份混合有三乙醯丙酮釔0.3質量份而成者作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔及釔化合物之含量(換算成釔元素)為0.06質量%。
將CO2 濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度950℃下對獲得的活性碳前驅物進行70分鐘熱處理，藉此賦予活化，獲得實施例2的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.43cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.34cc/g、釔含量為0.18質量%、平均纖維直徑為16.8μm。
(實施例3) 將於軟化點為280℃之粒狀瀝青煤100質量份混合有三乙醯丙酮釔0.3質量份而成者作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔及釔化合物之含量(換算成釔元素)為0.06質量%。
將CO2 濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度950℃下對獲得的活性碳前驅物進行65分鐘熱處理，藉此賦予活化，獲得實施例3的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.41cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.27cc/g、釔含量為0.15質量%、平均纖維直徑為18.2μm。
(實施例4) 將於軟化點為280℃之粒狀瀝青煤100質量份混合有三乙醯丙酮釔0.3質量份而成者作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔及釔化合物之含量(換算成釔元素)為0.06質量%。
將CO2 濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度950℃下對獲得的活性碳前驅物進行55分鐘熱處理，藉此賦予活化，獲得實施例4的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.41cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.27cc/g、釔含量為0.14質量%、平均纖維直徑為18.4μm。
(比較例1) 將軟化點為280℃之粒狀瀝青煤作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔含量為0質量%。
將H2 O濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度875℃下對獲得的活性碳前驅物進行25分鐘熱處理，藉此進行活化，獲得比較例1的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.31cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.00cc/g、釔含量為0質量%、平均纖維直徑為16.8μm。
(比較例2) 將軟化點為280℃之粒狀瀝青煤作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔含量為0質量%。
將H2 O濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度875℃下對獲得的活性碳前驅物進行40分鐘熱處理，藉此賦予活化，獲得比較例2的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.40cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.08cc/g、釔含量為0質量%、平均纖維直徑為16.7μm。
(比較例3) 將於軟化點為280℃之粒狀瀝青煤100質量份混合有三乙醯丙酮釔1.3質量份而成者作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔及釔化合物之含量(換算成釔元素)為0.25質量%。
將H2 O濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度900℃下對獲得的活性碳前驅物進行20分鐘熱處理，藉此賦予活化，獲得比較例3的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.24cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.28cc/g、釔含量為0.66質量%、平均纖維直徑為16.5μm。
(比較例4) 將於軟化點為280℃之粒狀瀝青煤100質量份混合有三乙醯丙酮釔1.3質量份而成者作為有機質材料供給至熔融擠出機，以熔融溫度320℃進行溶融混合，以噴出量20g/min進行紡紗，藉此獲得瀝青纖維。將獲得之瀝青纖維以1〜30℃/分鐘的速率花費54分鐘從空氣中常溫升溫至354℃，藉此進行不熔化處理，獲得作為經不熔化之瀝青纖維的活性碳前驅物。於該活性碳前驅物中，釔及釔化合物之含量(換算成釔元素)為0.25質量%。
將H2 O濃度為100容量%之氣體連續地導入至活化爐內，在氣體環境溫度900℃下對獲得的活性碳前驅物進行25分鐘熱處理，藉此賦予活化，獲得比較例4的活性碳。獲得的活性碳，其1.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積A為0.20cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.39cc/g、釔含量為0.83質量%、平均纖維直徑為15.8μm。
於表1顯示獲得之活性碳之物性。又，於圖1~8顯示實施例1~4、比較例1~4之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。
[表1]
由表1可明白，實施例1~4的活性碳由於藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.35cc/g以上、且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能優異。
尤其是實施例1~3的活性碳，由於藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.40cc/g以上且0.50cc/g以下、且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.20cc/g以上且0.35cc/g以下，前述細孔容積B相對於前述細孔容積A之比率(細孔容積B/細孔容積A)為0.6~0.8，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能特別優異。
另一方面，比較例1的活性碳由於1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)未達0.35cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B未達0.20cc/g，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能差。
比較例2的活性碳由於1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B未達0.20cc/g，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能差。
比較例3的活性碳由於1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)未達0.35cc/g，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能差。
比較例4的活性碳由於1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)未達0.35cc/g、1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B超過0.35cc/g，故每單位比表面積的二氯甲烷吸附性能差。
圖1係顯示實施例1之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。 圖2係顯示實施例2之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。 圖3係顯示實施例3之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。 圖4係顯示實施例4之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。 圖5係顯示比較例1之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。 圖6係顯示比較例2之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。 圖7係顯示比較例3之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。 圖8係顯示比較例4之活性碳藉由QSDFT法算出之細孔直徑分布圖。

Claims (10)

  1. 一種活性碳，其藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以下之細孔容積A(cc/g)為0.35cc/g以上；而且藉由QSDFT法算出之細孔容積中1.0nm以上且3.0nm以下範圍之細孔直徑之細孔容積B為0.15cc/g以上且0.35cc/g以下。
  2. 如請求項1之活性碳，其藉由QSDFT法算出之細孔容積中3.0nm以上之細孔容積(cc/g)為0.01cc/g以下。
  3. 如請求項1或2之活性碳，其中前述細孔容積B相對於前述細孔容積A之比率(細孔容積B/細孔容積A)為0.3~0.8。
  4. 如請求項1至3中任一項之活性碳，其比表面積為1300m2 /g以上且2000m2 /g以下；而且藉由QSDFT法算出之細孔容積中總細孔容積為0.5cc/g以上且0.8cc/g以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之活性碳，其每單位比表面積之二氯甲烷吸附平衡量為0.045質量%･g/m2 以上。
  6. 如請求項1至5中任一項之活性碳，其中前述活性碳為纖維狀活性碳。
  7. 如請求項1至6中任一項之活性碳，其係用以使氣相中的二氯甲烷吸附。
  8. 一種活性碳製造方法，係製造如請求項1至6中任一項之活性碳，該方法包含以下步驟：在CO2 濃度為90容積%以上之氣體環境下，在溫度600~1200℃下將包含釔化合物之活性碳前驅物予以活化。
  9. 一種二氯甲烷吸附劑，包含如請求項1至7中任一項之活性碳。
  10. 一種二氯甲烷吸附去除方法，係使用如請求項1至7中任一項之活性碳。
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