TW390866B - Method of making activated carbon bodies having improved adsorption properties - Google Patents

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經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（f ) 本發明係關於製造改良吸附性活性碳之方法。活性碳 .由合成碳前體峰成以錢魏眺力是祕包含添加劑 或改良劑至前體中以提昇碳前體之吸附特性。 發明背景： 活性碳使用於許多工業應用中作為氣體淨化處理以及 污染控制。 : 活性奴能夠开> 成為塑造物體、或基質上之塗膜或為顆 粒之形式。 種製ia活性.¾之方法為將碳前體例如合成樹脂碳化 ，接著將其活性化。 -塗覆無機蜂巢體之活性碳已握示於姜興15451444號 專利中。堇青石蜂巢體塗覆合成聚合性碳前體。聚合物浸 >貝多孔性蜂巢體以及形成浸透網狀結構。熱凝性合成樹脂 為優先使用的，因為其為低廉以及水溶性。塗覆於蜂巢體 活性碳藉由將堇青石蜂巢體上之碳塗膜碳化及活性化而得 到，該活性碳具有高度吸附能力，高強度，以及能夠在高溫 下操作。 本發明搔供具有玖善吸_附能力之活性瑞_產物。 發明大要： . /- 本發明一項係提供一種方法以製造活彳生嗥物體，其包 含提供無機基質，合成聚合性碳前體，以及提昇吸附性添加 劑，該添加劑為硫及/或油與碳前魏不易混合以及不發生作 用，將無機基質與碳前體以及^提昇吸附性添加劑接觸以塗 覆至基質上，將碳前體固化及碳化，以及將碳活性化以製成 ---11 -1.--10MI----- 訂------竣}丫 1.. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁，) 關家轉（CNS)域格（训㈣公楚） 今 83. 3. 10,000 A7 B7 五、發明説明（α) 活性碳塗覆於基質上以及形成活性碳物體。 本發明另外一項爲提供一種方法以製造活性碳物體， 其包含形成碳前體及提昇吸附性^加劑之混合物，該添加 劑為硫，麟酸，及/或油，暫時性有機黏接劑，可附加上成形 輔助劑，以及填充料，將混合物成形為一物體，接著進行固 化，碳化，及活性化以形成活性碳成形物體。 本發明另外一項為提供由上述說明方法所製造忠之活 蜂石炭物韙。. 本發明另外一項_為提供一種方法0圭除氣體中一種或 多種成份，其包含將氣體通過所提及活性碳物體以促使該 成份被活性碳所吸附。 詳細說明： . 本發明關於製造具有改良吸肚能力之活性碳。這些優 點是由於由合成碳前體製造出活性碳所致，該前體首先利 用添加劑，改良劑或最終能夠提昇活性碳產物吸附能力之 化學劑處理，以及再加以固化碳化以及活性化。 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 活性破能夠採用基質上之塗膜形式，或由混合物形成 活性碳成形單體結構，該混合物包含礙前體以及提昇吸附 性之添加劑，或其能夠為顆粒形式。所形成混合物能夠為 顆粒，最好藉'由擠製為麵條狀再加以折斷。除此顆粒最好 在碳化前將固化物體弄碎而形成。 碳前體： 碳前體係指合成聚合性含碳物質，其在加熱時將轉化 為連續性結構之碳。作為本發明用途，合成碳前體為特別

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x797A«M ·*- - 83. 3.10,000 五、發明説明（3 ) 有用的，該碳前體例如合成樹脂為溶液或在室溫下為低黏 滯性液體之形式或能夠藉由加熱或其他方式加以液化。〜固 態樹脂能夠使用於成形活性碳混合·物中。 碳前體最好在活性碳顆粒塗膜上，其由於固化，碳化及 活性化所致，碳原子排列為隨機三度空間石墨小板連續性 未中斷之結構。小板具有埃(angstr0ffl)單位大小之孔隙， 其通常為5至5 0埃以作為吸附作用並與微米大小之孔隙有 所區別。在數百微米大小範圍之孔隙能夠存在於活性碳中 ，但是其無法產生吸附作用。 '使用於本發明實施例中合成聚合性碳前體包含任何液 悲或可液體化碟物質。有用的碳前體一些範例包含熱凝性 樹脂及熱塑性樹脂(例如聚氯乙烯，聚乙烯醇等）。· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 低黏滯性碳前體(例如熱凝性樹脂)優先作為塗膜，因 為其低黏滯性允許碳前體較大地滲入多孔性無機物質内。 一般樹脂黏度在50至1000 cps範圍内。酚樹脂為最優先使 吊’因為其低黏滯性，.產生雨碳量，固化後相·對於其他前體 為南度父互連結，以及低價格。在本發明方法中所使用碳 刚體液體能夠包含單一前體材料或兩種或多種前體材料之 混合物。可選擇性地，活性碳能夠加入至碳前體液體中以 增加活性碳結構之吸附能力。 月b夠使用任何高碳车產量之樹脂。高碳生產量係指大 於樹脂原先重量之娜在碳化作用時被轉化為碳喝及 1液體樹脂為QO少emicals Inc.生產之Furcarb-LP。適 當之酚樹脂為可溶解樹脂例如為0cciden1;ial Chejnical 本紙張纽適用中國碎 A7 __________B7五、發明説明（今） 經濟部中央標準局員工.消費合作社印製

Corporation之43250 plyophen樹脂，.以及43290樹脂，以及 ‘ Borden Chemical Company生產之Durite可溶解樹脂。固 悲樹脂能夠使用於成形活性碳過程中。一項特別適合之固. 態樹脂為固態酚樹脂或novolak。 在實.施本發明中，酚樹脂能夠藉由將酚與甲酸以及任 何一種為業界所熟知之許多固化劑作用。一些常用固化劑 為NaOH，碳酸納，第一或第二胺類，甲酸，草酸，硫酸等。 提昇吸附性泰加劑： ， 數種物質已被發現當這些物質加入碳前體時將增加活 性碳吸附能力，活性碳將由該碳前體產生。 通常，發現適合作為提昇吸附能力之物質為硫，赛結或 昇華為特別微細之硫，其具有顆粒尺寸為__5〇孔目，以及最好 為-100孔目，磷酸，礦物、蔬菜及合成油，其與碳前體不易混 合以及無法產生化學作用。 油之黏滯度最好小於泊⑽se)，更佳情況為小於 500泊，最佳情況為小於200泊。一項適合使用之油由測公 司所供應其名稱為3 in,丄家用油。：. 直接加入樹脂作為特殊添加劑之硫在固化過程中並不 與樹脂作用。在活性化過程中，這些化合物產生高度吸附 性之碳。活性碳結構上具有硫碳複合物。 當前體為酚樹脂時蹲酸與前體作用以及加速固化作用 。.我們相信鱗化物形成於樹脂結構整體内。由於活性化， 间度吸附性碳被形成具有鱗碳複合物而存在於碳結構中。 這些油類，在固化作㈣不易混合之油並不參與作用

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訂—----――線 n ^- - h— I - I 五 發明説明（f ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 。其為由前體分離之狀態。由於其無法融入結構中，油類 添加劑保持為良好混合狀態但是|非分離出之狀態。在碳 化過程中，油藉由蒸發加以去除。油造成固化樹脂具有非 常大之表面積，其可作為反應使用。在碳化過程中，油蒸發 以及留下非常大表面積之碳結構被活性化以得到高度吸附 性之碳。 一些有用的油為石化油類，其分子量界於25〇至1〇〇〇， 其包含石蠛及/或芳香族及/或脂環族化合物。所謂.石壤油 主要包含石蠟及脂環結構，其優先被使用。其亦能夠包含 .一些添加劑例如鐵銹抑制劑或氧化抑制劑，其普遍存在於 市場上可使用油類中。一項特別適合油為3 in ^由。其他 可使用油為合成缔，主要為聚α、氣j旨，聚烯乙二醇，聚丙烯 ，石夕氧化物，聚苯_，CTFE油恝，及其他市場上可使用之油類 。蔬菜油例如葵花油，芝麻油，花生油等亦可使用。 視活性碳形式，一些物質適合作為提昇吸附性添加劑 。例如，假如活性碳形成於基質上，適合採用硫及油。假如 前體被塑造成一個物體，其再加以固化、碳化、及活性化， 適合使用磷酸、硫酸及油類。碳前體與提昇吸附性添加劑 混合。其如何達成並未限制只要其能夠與其他成份良好地 混合於塗膜或成形混合物中。 作為塗膜以及大部份應用包含成形，例如擠製之级成 份可以機械方式與樹脂混合。含有改良劑之液體塗覆於基 •質表面上。 前體與添加劑混合物特別適合作為塗覆於基質上以及 娜肅用中國國家插準了(210Χ297公幻 8 3. 3· 10,〇〇〇 n-n I HI I —-n n n I *^^ . (諳先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 五、發明説明ί 6) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 渗入基質孔隙内。當塗覆至基質上，由於固化及碳化作用， 塗膜被形成，其為物理性地交互連結於基質相互連通之孔 隙内。 塗膜最好為連續性未中斷之活性碳充實於基質孔隙内 。塗膜亦能夠分佈於基質外側表面上。 在一項實施例中，提昇吸附性添加劑為硫以及碳前體 為熱凝性樹脂例如為紛‘樹脂，即酚溶體。在該實施例中，塗 膜混合物優先使用之組成份為·Μ%至25V最好為2%至10% 重量比之硫其餘為熱凝性樹脂，優先使用酚樹脂例如為可 炼紛酸·樹脂（resole)。 一些特別適合之基質材料為陶瓷，玻璃陶瓷，玻璃，金 屬，及其組合物。組合係指物理性或化學性組合物，例如 混合物，化合物，或複合物。分子篩，例如為沸石亦適合作 為基質材料。， 一些材料特別適合於本發明操作中，雖然人們了解本 發明並不受限於此，這些材料為堇青石，莫來石，黏土，滑石 ，锆石，氧化結，錘酸鹽，鍅石尖晶石，沸石，鎂鋁矽酸鹽，尖 晶石，礬土，矽石，矽酸鹽，硼化物，礬土矽酸鹽例如瓷土，—鋰 銘矽酸鹽，礬土矽石，長石，氧化鈦，熔融矽石，氮化物，硼化 物，碳化物例如碳化砍，氮化石夕，或其混合物。特別是有用 的材料為堇青石及/或莫來石。堇青石楗先使用，因為其熱 膨脹係數與碳之熱膨脹係數相當，將增加活性碳物體之穩 定性。 本發明適合使用具有金屬之基質。這些基質能夠由任 私紙張从適用中國國家標準（CNS ) A4^ ( 210X297公釐 83. 3. !0,〇〇〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明説明（7 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印簟 何燒結金屬或金屬組成份所製成。特別適合為鐵族屬金屬 :，鉻，及銘組成份，優先使用使用鐵族屬金屬為鐵。特別優 先使用為Fe，A1 及C.r。例如Fe5-20A15-40Cr，以及Fe7-10A1. 10-20Cr粉末含有其他可能之添加劑為特別地適合。一些 普通金屬粉末組成份揭示於美國第4992233,4758272號專 利以及歐洲公告專利第488716號，其在此加入作為參考之 用。美國第492233號專利係關於由Fe及A1可選擇性添加sn ，Cu及Cr之金屬粉末組成份所製成多孔性燒結物體之方法 。歐洲第488716號公告專利係關於多孔性燒結問題，其組 成份以重量百分比表示為5-40% Cr，2-30% A1，0-5%特殊 金屬’ 0-4%稀土族氧化物添加劑以及其餘為鐵族屬金屬，以 及不可避免雜質例如Μη或M〇,優先使用鐵族屬金屬為鐵。 當存在稀土族氧化物存在時，特殊金屬為至少一種Y, La，Zr ，Hf ’ Ti，Si，鹼土金屬，b, Cu，及Sn。當不存在稀土族氧化物 時，特殊金屬為至少一種γ，La，Zr，Hf，Ti, Si，及B可選擇性 加上稀土族金屬，Cu及Sn。 .... · ' . .' . 基質最好為成形之蜂巢體具有薄的多孔性壁板組織， 該壁板形成重複性-小室或溝槽延伸於蜂巢體端部。 ' 由本發明處理過程產生之蜂巢體一些範例為具有172 小室/平方公分，94小室/平方公分，62小室/平方公分，47小 室/平方公分，31小室/平方公分，15小室/平方公分，2. 5小 室/平方公分，1.5小室/平方公分，人們了解本發明並不會 受限於這些數目。 大部份應用中壁板厚度範圍通常為〇.卜1. 3fflm(約4-50 木紙張纽適用中國297；JiT (〇 83. 3. 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 訂-------線. 五 、發明説明（g·) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 mils),人們了解本發明並不受限於這些尺寸。物體外部尺 寸以及形狀由應用情況所控制以及並不受限於先前所提及 數目。例如，亦能使用其他小室密度及壁板厚度之組合。 基質能夠以一些方式製造出。例如，具有直的溝槽或 小室之蜂巢體依據已知方法製造出Q 活性碳物體能夠藉由成形原料混合物例如擠製接著進 行熱處理而製造出。優先使用形狀為蜂巢體。蜂巢體壁板 孔隙藉由製_過程所使用原料以及製造過程處理條件加以 控制。例如為石墨，碳粉末，_木纖維，纖維素等之燃燒劑通 常在擠製過程中使用，其在下一個高溫處理過程中被燃燒 掉，遺留下孔隙大小由燃燒劑顆粒大小所決定。孔隙亦能 •夠藉由選擇適當原料加以控制，莫在燒結過程中形成孔隙 。該蜂巢體再浸潰於碳前體材料，該材料接著加以固化，碳 化，以及將碳活性化。由於固化及碳化，將形成塗膜，其交 互連結於基質相互連接孔隙内。將基質浸潰碳前體，接著 加以固化，碳化，以及活性化，其說明於美國第545144號專 利中，該專利在此加入作為參考之用。 碳前體以及提昇吸附性添加劑或改良劑能夠利用暫時 性有機黏合劑及成形(例如擠製)輔助劑例如為潤滑劑，界 面活性劑等加入混合物中以及成形為一個形狀，其能夠被 固化，碳化，及活性性化。前體及添加劑能夠混合填先劑。 在優先使用實施例中，成形活性碳吸附器能夠製造出， 其藉由將混合物成形例如為藉由擠製方式，該混合物為礙 則體之固體或液體熱凝性樹脂，添加劑，填充劑特別是親水 本紙張从適用中國极準(CNS) A4規格（ 83. 3. 10,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

II A7 B7 五、發明説明（cj ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 性填充料，暫時性有機黏合劑例如為纖維酯諸如甲基纖維 素及/或其衍生物，以及可添加上成形辅助劑例如為二谓滑劑 諸如硬脂酸納(肥皂）。液態熱凝性樹脂最好具有酚樹脂 例如可熔酚駿樹脂為優先使用的。例如為酚樹脂(例如s可 溶紛酸樹脂）具有高黏滯度例如為1〇〇_1〇〇〇 Cps。成形物 體被乾燥，以及樹脂被固化，碳化，以及活性化以形成吸n ° .暫時性有機黏合齊L 暫時性黏合劑被使用來黏合碳前體，添加劑，及填充料 ，以及將在熱處理中去除。塑性化有機黏合劑促成混合物 之塑性以作為唪形物體之用。依據本發明塑性化有機黏合 劑係指纖維酯黏合劑。一些常用纖維酯為曱基纖維素以及 其衍生物例如為乙羥基乙基纖維素，羥丁基纖維素，羥丁基 甲基纖維素，羥乙基纖維素，羥甲基纖維素，羥丙基纖維素， 羥丙基曱基纖維素，羥乙基甲基纖維素，羧甲基纖維素鈉鹽 ，以及其混合物。甲基纖維素及/或甲基纖維素衍生物特別 適合作為有機黏合劑於本發明操作中，優先使用甲基纖維 素，Ik丙基甲基纖維素，或其混合物。此能夠包含不同種類 甲基纖維素，及/或不同種類經丙基甲基纖維素之混合物。 甲基纖維素及/或其衍生物供應源為D〇w Chemical C〇.所 生產之Methocel A4M，F4M,及剛Μ。 成形輔助劑：. 成形輔助劑為選擇附加性地包含於原料混合物，其含 里足以提昇混合物潤滑性以容易通過擠製器及模孔，特別 本紙織適用I工 83. 3.10,000 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 — -------- - B7 五、發明説明（i(7) 是用於_旨混合物巾。-些優先使用鋪輔助劑為肥 皂，知肪酸例如油釀亞麻仁油酸等，聚氧乙烯硬脂酸，等或 其混合物。特別優先使用為硬脂酸銅。擠製輔助劑最佳數 量決疋於組成份及黏合劑，雖然一般擠製辅助劑不超過混 合物之3%重量比。 . 填充料： . 在這些實施例中，液態及固態樹脂系統中，填充料必需 為親水性以容易被系統中液體所潤溼。填充料能夠是無機 的。填充料一般為含氧物質例如為氧化物，因而相當便宜。 一些特別適合作為成形混合物之填充料已說明於1 995年2 月27日申請之美國第〇g·/395224號夺利申請案中。該專利 在此加入作為參考之用。. 填充料能夠是纖維性。與顆粒結構比較，纖維性填充 料一般能夠使物體產生較高強度以及剛性。依據本發明， 纖維指一段長達1公分，以及最好達到5〇〇微米。直徑能夠 高連500微米，最奸高達1〇〇微米，最佳情況為高達1〇微来。 必需使用之填充料將由樹脂是否為液體或固體決定， 其種類可加以變化。· 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 广锖光閲讀背面之注意事項存填寫本寅) 單獨使用液態或固態樹脂將呈現出一些問題。 例如，液態樹脂具有非常低黏滯度以及需要一些種類 之填充料以被擠製。元素碳㈣加以使㈣成可擠製之原 料但是在|化後這#•結構具鱗钱之目為碳填充料 無法黏接至樹脂。 對於液態樹脂系統，已發現親水性可碳化（主要為有機 本紙織適用中國^ 五 發明説明(丨/ A7 B7 經濟部中央樣準局貞工消費合作社印製 質)填充料添加劑，含有或不含親水性有機填充料，（優先使 用纖維性)，必需形成良好蜂巢擠製體。親水性有機纖維性 填充料允攸麟郎貞載地权纖雜結構心混合物 具有良好囉以及料地被鄕鱗嫌雜以及树化 時保持外形。織親水性填充料最好為纖維形式亦能夠加 以使用而具有液態樹脂加上可碳化之填充料。有機及無機 填充料混合物使最終填產物產生最佳強度以及剛性，以及 將使價格減躲低。無贿絲雜⑽及料不平減為 最低。 能夠使用自然及合成可碳化填充料。一些自然材料為 軟木例如為松木，赤松，紅木等；硬木例如為白楊山毛櫸， 樺木，木，橡木等;木屑;殼纖維例如為磨碎杏仁殼，挪殼， 杏桃+殼，花生殼，大胡桃殼，胡桃殼等；棉花纖維例如棉花絮 ，棉花纖維，纖維素纖維，棉花種子纖維，碎植物纖維例如為 大麻纖維，椰纖維，黃麻，龍舌蘭，以及其他材料例如為玉米 穗’柑橘果肉（乾燥)，大豆粉，泥碳，麥穗，棉花纖維，玉米， 馬玲薯，稻米，以及樹薯粉等。一些合成材料為可再生纖維 .素，人造絲，玻璃紙等。 ' 特別適合之液態樹脂可碳化填充料一些範例為纖維素 ，棉花，木頭，以及壤麻，或其混合物，其最好為纖維形式。 一項特別適合可碳化填充料為纖維素纖維*Interna_ tional Filler Corporation，North Tonowanda NY所供 應。該材料篩分析為：1-2%在40孔目上(420微米），9〇-95% 通過100孔目（149微米），及55-6-%通過200孔目（74微米）。 良紙張从適财Μ祕（2丨0X297公釐 8 3 n- 1 ί 1 mu 1 I nn nn n^i 1^1 i (諸先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 五 、發明説明（|之 A7 B7 活性碳亦能夠使用作為填充料。 能夠使用無機填充料為含氧礦物例如為黏土，沸 石，滑石等碳酸鹽例如為碳酸約，礬土矽酸鹽例如為高嶺土 (銘石夕酸鹽黏土)，飛灰(發賴燃麟炭所得雖♦酸鹽灰 爐)，魏鹽例如為触石（射酸鹽鈦酸鹽，錯酸鹽，錯 石，結石尖晶石，鎂鋁矽酸鹽，莫來石，礬土，三水礬土，尖晶 石，長石，綠崠縷石，以及礬土矽酸鹽纖維，堇青石粉末等。 一些特別適合無機填充料範例為堇青石粉末，滑石，以 及礬土矽酸鹽纖維例如為Carb〇rundum c〇. N. Y，生產商標名稱gFiberfax，以及其混合物。 蓉土石夕酸鹽、纖'維直徑量測值為2_6微米以及長度為2〇_邱微 米。 疏水性有機填充料對成形結構提供額外之支撐以及在 碳化時在壁板產生孔隙，因為其通常會遺留下非常小碳殘 ，物。一些疏水性有機填充料為聚.丙烯睛纖維，聚酯纖維（ 絮），尼龍纖維，聚丙烯纖維（絮）或粉末，壓克力纖維或粉末 ，aramid纖維，聚乙烯醇等。 經 央 裙 準 局 .貝 X 消 費 合 作 社 印 製 ό 訂 通常填充料顆粒或纖維尺寸必需使得其能夠通過相關 模孔而形成薄壁板例如為蜂巢體結構。例如，通過152微米 開口之模孔以作為擠製〇. 15麵壁板蜂巢體，長達42〇微米長 之纖維素纖維發現能夠良好地運作。該範例只作為列舉性 以及人們了解本發明並不受限於特定大小結構之特定大小 填充料。 對於固態及液態樹脂，填充料含量通常為混合物（不包 本紙浪级適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（ ΙίΤ 83· 3. 10,000 五、發明説明（厂3 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 含任何添加之水份)之2-95%重量比。填充料與樹脂重量比 通常為0. 2:1至4. 0:1，雖然其能夠加以變化。 對於液態熱凝性樹脂，在混合物中提昇吸附性添加劑 優先使用含量以重量百分比表示為〇. 1-20%硫，0-10%油，〇 一 5鱗酸，特別優先使用為5-15%硫以及0. 5-3%油。 液態熱凝性樹脂一些具有優點混合物組成份以重量百 分比列舉如下。 一項優越混合物由0.1-20%硫，0-5%填酸，0-7%油，2-95 %填充料，0· 5-10%纖維酯暫時性有機黏合劑，0-2%潤滑劑， 其餘為紛樹脂所構成。. 另外一項優越混合物由0.1-20%硫，0-5%填酸，0-7%油， 5-501 纖維素纖維;2-10%有機黏合劑，該黏合劑能夠是甲基 纖維素及/或其衍生物，0-2%潤滑劑，其餘為可熔酚醛樹脂 所構成。 另外一項優越混合物由5-15%硫，0· 5-3%油，15-30%填 充料，該填充料能夠是纖維素纖維，及/或木纖維，5-20%堇 青石’ 2-8%有機黏合劑，該黏合劑能夠是甲基纖維素及/或 其衍生物，0. 5-3%硬脂酸鈉潤滑劑，其餘為可熔酚醛樹脂所 構成。 先前所說明優先使用液態熱凝性樹脂之提昇黏附性添 加劑能夠使用列舉於底下任何一種混合物，其以重量百分 比表示： 1)2-50%纖維素纖維或木纖維，2-10%有機黏合劑，該黏 合劑能夠是甲基纖維素及/或其衍生物，0-15%疏水性有機 本紙喊適用 A4^ ( 210X 297^ )/6 00 -or (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ^-1.

- n —1 I ,1' 五 、發明説明（丨干） A7 B7 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 填充料例如絲s旨絮，聚丙触或粉末，航力纖維或粉末 等’ 〇_2°/«潤滑劑例如為肥皂，其餘為可熔祕樹脂；或 2) 20-35%纖維素纖維，或木纖維，2_1〇%以及更多一般'. 為3-7%有機黏合劑，該黏合劑能夠是甲基纖維素及/或其衍 生物’ 时姆，〇_2_滑綱如細4，其餘為 可熔酚醛樹脂；或 3) 組成份1及2能夠額外地包含5_6〇%以及更多1〇—3〇% 之堇青石粉末填充料；或 4) 2-50%纖維素纖維或木纖維，3〇_4〇%無機填充料該 填充料能夠是堇青石粉末，黏土，及滑石，及Η 〇%有機黏合 劑’該黏合劑能夠是甲基纖維素及/或其衍生物，，〇_2%潤滑 劑例如為肥皂，其餘為寸熔酚醛樹脂。 5) 約9-25%，一般為10-15%纖維素纖維，30_459^無機填 充料，該填充料能夠是黏土例如為含水黏土，滑石，或堇青 石粉末，或其混合物，2-10%有機黏合劑，該黏合劑能夠是甲 基纖維素及/或其衍生物，，0-2%潤滑劑例如為肥皂，其餘為 可熔酚醛樹脂。 這些組成份有益於液態樹脂系統因為可唉化親水性材 料例如為纖維素纖維浸於液態樹脂以及形成強固能夠擠製 之原料。除此碳化後，其製造出具有額外吸附能力之碳。 無機填充料在碳化時將減小收縮以及增加強度及剛性以及 降低原料價格。 固態酚樹脂(novolak)在室溫下為固體的，但是在6〇_ 75°C下將熔融。固化溫度約g150t。當擠製物體被加熱 本紙張錢適用標準(CNS ) A4規格(210x7^^") <1 83. 3.10,000 (錆先鬩讀背面之注意事項再填寫本貢) 、?τ 五、發明説明（丨ο Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 以在150°C固化樹脂時，齬構在'75°c時崩潰。 對於固態系統，填充料在.固化前樹脂軟化之過程中將 凝固結構體。填充料能夠是可碳化或無機材料·。無機及可 碳化材料混合物為優先使用。疏水性有機填充料亦為固態 樹脂混合物中所需要的。可碳化及疏水性有機填充料優點 先前已加以討論。、 優先使用固態樹賸為固態酚樹脂。 可碳化及無機填充料與先前對液態樹脂所說明的相同 。對於固態樹脂，纖維無機填充料特別有用。 在固態熱凝性樹脂，中，混合物中提昇吸附性添加劑含 量以重量百分比表示為0.1-20%硫，0-10%油，而5-15%硫及 〇. 油為特別優先使用、 . 具有固態熱凝性樹脂以及上述提昇吸附性添加劑之一 些優越混合物組成份以重量百分比列舉如下。 1) 2-50%纖維素纖維，5-50%填充料，.該填充料能夠是 堇青石粉末，及/或滑石，〇-15%疏水性有機填充料，2_1〇%暫 時性有機黏合劑，該黏合劑能夠是曱基纖維素及/或其衍生 物，0-2%潤滑劑，其餘為固態酚樹脂； 2) 5-50%礬土矽酸鹽纖維，5-50%填充料，該填充料能 夠是纖維素纖維，棉花纖維，木纖維，瓊麻纖維之任何一種 或其混合物，2-10%暫時性有機黏合劑，該黏合劑能夠是曱 基纖維素及/或其衍生物，1-3%潤滑劑，其餘為固態酚樹脂; 3) 2-50%纖維素纖維或木纖維，5-50%無機填充料，該 填充料能夠是堇青石粉末，及/或滑石，0-10%以及更'多 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

83. 3. 10,000 五、發明説明（α) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 %有機黏合劑，.該黏合劑症夠是甲基纖維蚕β0-腿水财機填祕例如物旨絮，聚壓克力纖維紐末等’ _潤滑劑例如為肥4 酚樹脂; 。、儆馬固態 4) 8-22%以及更多-般為8_12%纖、維素纖維或木纖維 15-30%無機填充料，該填充料能夠是堇青石粉末，及，取’ 石，2-應有機黏合劑，該黏合劑能，是甲基纖維素及;或月盆 衍生物，0-3%以及更多-般為〇. 5一2%潤滑劑例如為肥^ 餘為固態酚樹脂； 5) 5-50%礬土矽酸鹽纖維，5-50%可碳化填充料，2_1〇% 有機黏今劑，該黏合劑能夠是甲基纖維素及/或其衍生物 1 -3%潤滑劑，其餘為固態酚樹脂； 6) 8-15%蓉土砍酸鹽纖維，5-20%疏水性有機填充料例 如為聚酯絮，2-10%有機黏合劑，該黏合劑能夠是甲基纖維 素及/或其衍生物，1-3%潤滑劑例如為肥皂，其餘為固態酚 樹脂。 混合物成份被拌合。通常乾燥成份先被拌合，之後其 與液態成份混合於攪拌機中。對於固態樹脂粉末例如為固 態酌樹脂以及固態改良劑例如為硫，在混入其他成份前將 樹脂及硫乾式混合。磷酸及油能夠直接加入成形原料中。 假如需要情況下將水加入以使混合物能夠操作於擠製過程 。混合物再加以擠製。能夠使用傳統擠製設備。例如，擠 製能夠使用液壓凸輪擠製壓床，或兩段除氣單鑽擠製機，或 .具有連接至排放端模孔之雙螺旋混合機達成。在後者情況 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ή 00' 一 o’ V4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ..- I 1-n I 11 1 - ......- 丁----n n 五、發明説明（丨

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 中，適當螺旋元件之選擇係依據材料以及其他處理條件以 產生足夠之壓力以對原料施加力量通過模孔。 塑造出之物體進行乾燥。乾燥處理能夠在室溫至 空氣中完成，或在介質或微波乾燥器中完成。 乾燥物體再藉由加熱而固化為塑造出之形狀，其在特 •定樹脂之特定溫度下以及時間條件下達成。固化處理能夠 在傳統南溫爐中達成。標準固化條件能夠在一些製造商文 件中得到。例如，Occidential Chemical Co.生產之可稼 酚醛樹脂43290在空氣中加熱至140-155°C。緩慢地達到最 終溫度使得物體不會產生歪曲。例如物體首先加熱至9〇_ l〇〇°C，再達到120-130°C以及保持在該溫度下歷時卜2小時 。再加熱至140-145Ό以及保持30分鐘至2小時以作為最終 之固化。固化處理亦能夠在介質或微波乾燥器中完成。' 在成形步驟後，以及最好在固化步驟後，塑造出物體能 夠顆粒化。所產生之顆粒能夠再處理為成形物體以得到活 性碳。 實施碳化作用係藉由對物體加熱於惰性或還原性氣體 例如為氮氣或氬氣或成形氣體中。成形氣體為氮氣及氫氣 之混合物。常用混合物體積比為92:8或94:6之氮氣：氫氣， 然而能夠使用任何比例之混合物。碳化溫度為6〇〇-l〇〇〇°c 或一般為700-1000°C歷時一段1-20小時。當物體在300-600 C溫度範圍内時，短效性材料將揮發。在碳化過程中低 分子量化合物分離出以及後原子由石墨結構分離出。例如對由Occidental Chemical Co.生產之可溶酚醛樹脂43290 本紙張尺度適用中國國家樣.準（CNS ) A4規格（210X297公缝） 83. 3. 10,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

五、發明説明U 〇 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 及由QO Chemical生產之Furan Furcarb樹脂碳化作用係藉 由在氮氣中以150°C/小時速率加熱而達成。溫度保持於 900°C歷時6-10小時以澈底地碳化 '溫度再以15〇〇C/小時 之冷卻速率降低至25 C。在碳化時，物體包含不規則三度 空間指向石墨小板具有非晶質碳於石墨小板之間。 活性化達成係藉由部份地在I適當氧.化劑例如二氧化礙 ，氣體，空氣或其組合氣體中部份地氧化而達成。活性化能 夠在溫度界於700-1000°C範圍内進行。活性化條件決定於 樹月曰種類及數董，氣體流速等。例如可溶盼搭樹脂以及Fur_ cab樹脂活性化條件為在溫度為90(rc流量142公升/小時 二氧化碳中歷時卜5小時。在活性化過程中部份氧化將促 使非晶質碳去除以及分子大小孔隙形成於石墨小板之間。 該孔隙以及石墨小板將使所形成之活性碳物體具有吸附特 性。對於活性碳塗覆於單體上，活性化條件能夠依據吸附 器中所需要之孔隙大小來決定。 本發明活性碳物體為活性碳、塗覆於基質及成形活性碳 物體特別是蜂巢體上之兩種形式中，其特別適合作為吸附 之用。廢氣經由入口端進入物體内，一種或多種污染物或 成份被活性碳麵，以及淨化後之廢氣經由出口端排離物 體。 · 為了更加完全地列舉本發明，提出下列非限制性之範 例。所有成份，分量以及百分比除非另有說明均以重量為 計算基準。 ""

本紙張Μ適用中(⑽）A4規格（21〇><297公^^ 二ί * 83. 3. !0,〇〇〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 五、發明説明（丨气） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 5%微細硫粉末加入至痴滯度為lOOcp之可熔酚醛樹脂 。紛樹脂為Georgia Pacific Co.所生產。樹脂再塗覆於 '孔隙率為48%之多孔性堇青石蜂巢體上。樹脂藉由在9(TC 下進行第一次乾燥而加以固化以及再加熱至125。(：以及保 持30分鐘以及再加熱至150°C以及保持1小時。相同試樣由 不加硫粉末之樹脂製造出。兩個試樣在氮氣中再加熱至 900°C歷時6小時以進行碳化作用以及在二氧化碳中歷時2 小時而加以活性化。2. 54公分及3. 8公分長之試樣吸附能 力是在流量為4000cc/分含有1500ppm 丁烧之氮氣中進行量 測。不含硫試樣之吸附能力為132毫克，相對塗覆含硫樹脂 之試樣吸附能力為181毫克。 _ Hi歹'Γ2 一種組成份包含56. 6%由Borden Chemical Co.生產之 Durite可溶朌链樹脂，22. 6%由International Filler Ca North Tonowanda，N. Y.生產之纖維素纖維，4· 7%曱基纖維 素黏合劑以及1%硬脂酸納(SAN)潤滑劑被擠製為具有兕小 室/平方公分幾何形狀及壁板厚度為〇. 15腿之蜂巢體。兩 種相同組成份但是其中一種包含5%而另外一種包含微 細硫粉末擠製成相同幾何形狀。所有蜂巢體依據先前所列 舉過程加以固化，碳化，以及活性化。号附能力量測是對標 準2.54公分直徑以及3.8公分長之試樣依據先前所提出之 方法進行。不含硫組成份之吸附能力為374毫克。含5%琉 組成份之吸附能力為570毫克，含10%硫組成份之吸附能力 為512毫克。吸附能力由於加硫至樹脂内而實質地增加。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297«^") 2工 83. 3. 10,000 (諳先閲讀背面之注意事項再缜寫本頁}

經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 發明説明（π) 範例3 ! : 使用範例2可熔酚醛樹脂組成份，除了纖維素纖維由.

American Wood Fibers, Schofi'eld，WI所生產之木纖維. 所替代。如範例2中含有5%及10%硫及不含硫之組成份被 擠製。不含硫組成份之吸附能力為430毫克。相對於含5% 尽10%硫組成份之吸附能力分別為546亳克及567毫克。 在所有三個範例中，清楚地可看見吸附能力顯著地增 加〇 ' 範例4 範例2及範例3不含硫之組成份添加2%麟酸加以擠製。 蜂巢體被固化，_石炭化及活性化以及量測吸附能力。含有纖 維素纖維及木纖維組成份之吸附能力分別為432毫克及575 毫克。該吸附能力顯薯地高相同不含填酸之組成份之吸 附能力，該不含填酸組成份吸附能力分別為364毫克及430 毫克.。 . 範例5 一種樹脂組成份包含56. 6%由Borden Chemical Co.生 產之驗樹脂，22. 6%由 International Filler Co. North Tonofanda，ΝΫ生產之纖維素纖維，15.1%堇青石燒粉,4. 7% 甲基纖維素以及1%硬脂酸鈉(SAN)為潤滑劑被擠製為具有 62小室/平方公分幾何形狀以及壁板厚度為〇. 15mm之蜂巢 體内。擠製出蜂巢體依據先前所提出過程加以固化，碳化 及活性化。’標準活性化試樣(2. 54公分之直徑以及3. 8公务 長)在流量為4000cc/分含有1500ppm 丁烧之氮氣中之吸附 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 3-3 83· 3· 10,000 (諳先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

390866 五、發明説明（2Π 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 Α7 Β7 能力為374毫克。 範例6 > 使用與範例2相同之組成份，除了樹脂預先與2%由3Μ . Co.生產通常作為潤滑劑之油混合。蜂巢體以與先前範例 相同方式加，以擠製及處理。在相同條件下活性化之標準 大小蜂巢體吸附能力為472毫克，其雨於範例2不含油之組 成份之吸附能力。不含油組成份之吸附能力為374毫克。 展例_7 重複範例6處理過程，但5%油與樹脂預先混合。標準蜂 巢體所量測吸附能力為498毫克。 上述範例顯示出不能完全混合液體之混入將實質上 增加活性碳蜂巢體之性能，該液體與樹脂不發生作用。 範例8 .. 包含木纖維之範例3組成份混奋1%油及5%硫以及依據 先前所列舉出之過程再加以擠製，固化，碳化，及活性化。 試樣吸附能力在流量為4〇〇〇cc/分含有l5〇〇ppm 丁院之氮 氧中量測。其吸附能力為582毫龙。該吸附能力實質上高 於不含油或硫組成份之430毫克吸附能力以及亦高於含有 5%硫鲜成份之546毫克吸附能力。 II 例 9 . 包含木纖維之範例3組成份混合油及10%硫以及以 範例8中所說明方式處理。該試樣吸附能力為618毫克，其 實質上高於單獨包含10%硫組成份之567毫克吸附能力。. 範例10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

83. 3.10,000 390866 at B7 五、發明説明（αα) 馨w 張 紙 ____本 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 包含木纖維之範例3組成份混合1%油，10%硫，2%碌酸以 先前所說明方式處理。該試樣吸附能力為533毫克。譚相 同但是不含提昇吸附性添加劑之組成份具有430毫克吸附 能力。混合添加劑組成份將產生較高吸附能力之活性碳。 先前範例顯示出含有油、硫及填酸改良劑之混合物將 產生較高吸附能力而高於單獨使用一種改良劑情況。 範例11 ' : · 一 包含49%可熔酚链樹脂，20%木纖維，12%微細堇青石粉 末，9. 8%硫，2%填酸,2. 5%聚醋纖維所形成絮狀疏水性有機 填充料，其由International Filler Corp·，North Tono- wanda，NY所生產，1%硬脂酸鈉(SAN)為潤滑劑，以及3. 7% 甲基纖維素作為黏合劑以先前說明之方式加以擠製，固化， 碳化，以及活性化。該情況中標準大小之試樣以15〇〇ρρΓΤ 烷測試，其吸附能力為740毫克。 -範例12 使用範例11之組成份但是以堇青石熟料以滑石替代。 重複進行蜂巢體擠製試驗接著進行固化，碳化，以及活性化 。所產生標準大小試樣具有720亳克吸附能力，其與範例η 情況相同。 1 人們了解本發明⑽對_些雜性以及特定之實施例 詳細說明，其不應視為只受祕此然樣使驗其他方式 但是並不脫離本發狀料及下狀帽摘範圍。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本瓦)

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Claims (1)

1. 公·告本 申請專利範圍 經齊.印中¾¾隼¾員X消費合泎.往印裒 1·—種製造活性破物體之方法，該方法包含： (1)提供無機蜂巢體基質； · (2 )提供合成聚合性碳前體以及提昇吸附性添加劑，該碳 有it為熱凝性樹脂，該添加劑由硫、油種類以及其混合物 選取出’其與碳前體不易混合以及與碳前體不發生作用，硫 由0.1-25%重量比硫及其餘為熱凝性樹脂，或2-1Q%重量比 硫其餘為熱凝性樹脂選取出； ‘····... . (3)將無機基質與具有熱凝性樹腊以及提昇吸附性添加^ 劑之混合物接觸以塗覆至基質； 、⑷將熱凝性樹脂在空氣中加熱至14〇°C至155。(：而加以 固化； (5) 將熱凝性樹脂在6〇〇。(:至1()()()。(：惰性氣體或還原性氣 體中加以碳化；以及 (6) 將固化熱凝性樹脂活性化以產生活性碳塗臈於基質 上以及形·成活性；6炭物體。 2. ‘一種製造活性碳物體之方法，該方法包含： (1)形成一種混合物，其包含合成聚合性碳前體，該聚合 性碳前體為熱凝性樹脂，提昇吸附性添加劑，該添加劑由疏 ，·磷酸，不易與碳前體混合及作用之油;'以及其組合物，暫時 ,性有機黏合劑，有效數量之成形輔助劑，以及填充料，該混 合物以重量百分比表示包含0..1-25%疏，0-5%鱗酸，0-10%油 ，.或5-15%硫及〇. 5-3%油；或者0.1-20%硫，'0-5%磷酸，〇~7%油 ，2—95%填充料，0. 5-10.¾纖維酯暫時性有機黏合劑，0-2%潤 j骨劑，其餘為酚樹脂；或5-50%纖維素纖維,0-15%疏水性有' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本.1) 1 , .! - - . II ---訂 線---- • tl mN n · 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4规格（210X29*7公釐）

   公·告本 申請專利範圍 經齊.印中¾¾隼¾員X消費合泎.往印裒 1·—種製造活性破物體之方法，該方法包含： (1)提供無機蜂巢體基質； · (2 )提供合成聚合性碳前體以及提昇吸附性添加劑，該碳 有it為熱凝性樹脂，該添加劑由硫、油種類以及其混合物 選取出’其與碳前體不易混合以及與碳前體不發生作用，硫 由0.1-25%重量比硫及其餘為熱凝性樹脂，或2-1Q%重量比 硫其餘為熱凝性樹脂選取出； ‘····... . (3)將無機基質與具有熱凝性樹腊以及提昇吸附性添加^ 劑之混合物接觸以塗覆至基質； 、⑷將熱凝性樹脂在空氣中加熱至14〇°C至155。(：而加以 固化； (5) 將熱凝性樹脂在6〇〇。(:至1()()()。(：惰性氣體或還原性氣 體中加以碳化；以及 (6) 將固化熱凝性樹脂活性化以產生活性碳塗臈於基質 上以及形·成活性；6炭物體。 2. ‘一種製造活性碳物體之方法，該方法包含： (1)形成一種混合物，其包含合成聚合性碳前體，該聚合 性碳前體為熱凝性樹脂，提昇吸附性添加劑，該添加劑由疏 ，·磷酸，不易與碳前體混合及作用之油;'以及其組合物，暫時 ,性有機黏合劑，有效數量之成形輔助劑，以及填充料，該混 合物以重量百分比表示包含0..1-25%疏，0-5%鱗酸，0-10%油 ，.或5-15%硫及〇. 5-3%油；或者0.1-20%硫，'0-5%磷酸，〇~7%油 ，2—95%填充料，0. 5-10.¾纖維酯暫時性有機黏合劑，0-2%潤 j骨劑，其餘為酚樹脂；或5-50%纖維素纖維,0-15%疏水性有' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本.1) 1 , .! - - . II ---訂 線---- • tl mN n · 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4规格（210X29*7公釐） 390866 ----申請專利範圍 A8 B8 C8 DS 經濟部中央標準局員二消費合作杜印- r機填充料，2二1_機黏合劑，該黏合劑由甲基纖維素，甲基 纖維素衍生物，以及餘合物選取丨，卿，以及其 餘為可溶祕樹脂;或5-15¾硫，〇· 5-3%油，15-_填充4、 該，充料φ齡素纖維，木_，及其組合麵取岀，5_2〇% ，青石，2-8%有機黏合劑，該黏合劑由甲基纖維素，甲基纖 維_素何生物，以及其组合物選取出，〇, 5_3%硬腊酸鈉潤滑劑 ，以及其餘為可炼紛搭樹脂； /2)將混舍物塑造成為一個蜂巢體物體，或形成一個物體 ，該物體在固化後以及碳化前形成為粒狀; 將熱凝性樹脂在空氣中加熱至丨4(rc至丨55t而加以固化；. (4)將固化熱凝性樹脂在60(TC至100(TC惰性氣體或還原 性氣體夕加以碳化；以及 (p將固化熱凝性樹脂活性化以產生活性碳為顆粒或蜂 巢4物體。. ! ' . 汰依據申請專利範面第2項之方法，其中填充料由纖維素纖 維，木纖維，填麻纖維，堇青石纖維，黏土，滑石，象土石夕酸鹽. 纖維，以及其組合物選取出，可選擇地附加上疏水性有機 填充料。 ： 4.依據申請專利範圍第2項芩方法，其中樹脂為固態酚樹脂 (novolak) ° 戸.依據申萌·專利範圍弟2項之方法，.其中..._混合物以.重量百分 .比表示包含0,1-20%疏，0-7%油，或5-15%硫及0, 5-3%油。 6.依據t讀專利範圍第4項之方法，其中混合物以重量百分 C請先閱讀^面之注意事項存填寫本筲) 装—---- I I ----- I i— I «: I fn -- -I . Ί 务--* -li —II . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ). Μ说格（210X297公釐） SSO806 ABCD '申請專利範圍 ，手示包含2-50%纖維素纖維，5_5⑽填充料，該填充料由蕈 青石粉末，滑石，以及其組合物選取出，2_ί〇%暫時性有機黏 合劑，該黏合劑由甲基纖維素，甲基纖維素衍生物，从及其組 合物選取出，0-2¾潤滑劑，.其餘為固態酴樹脂。 7:依據申請專利侧第4項之方法，其中組成份以重量百分 比表示包含5-50%礬土砍酸鹽纖維，〇_5〇%填充料，該填充料 由纖維素纖維，棉花纖維，木“真組合物 =取出，2-撤有機黏合劑，該黏合劑由甲基纖维素、甲1纖 生物，以及其組合物選取出，i，滑劑，以友其餘為 固恶酚樹脂。 專利範圍第2-7項之任何一項方法，其中混合物 破擠製至為蜂巢體結構。 經濟部中央榡隼局員工消费合作枉印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本·")

   本紙 國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）