TWI681927B - 多孔質碳材料以及其製造方法與用途 - Google Patents

多孔質碳材料以及其製造方法與用途 Download PDF

Info

Publication number
TWI681927B
TWI681927B TW106143667A TW106143667A TWI681927B TW I681927 B TWI681927 B TW I681927B TW 106143667 A TW106143667 A TW 106143667A TW 106143667 A TW106143667 A TW 106143667A TW I681927 B TWI681927 B TW I681927B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
porous carbon
carbon material
decomposition
catalyst
decomposition catalyst
Prior art date
Application number
TW106143667A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201829311A (zh
Inventor
高橋啓太
吉川貴行
人見充則
山田隆之
Original Assignee
日商可樂麗股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商可樂麗股份有限公司 filed Critical 日商可樂麗股份有限公司
Publication of TW201829311A publication Critical patent/TW201829311A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI681927B publication Critical patent/TWI681927B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/084—Decomposition of carbon-containing compounds into carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8659—Removing halogens or halogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8671—Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33—Electric or magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/12—Halogens or halogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本發明係關於一種多孔質碳材料，其氮含量為0.5~2.0質量%，鐵含量為至少400mg/kg-多孔質碳材料以上，而且藉由粉體電阻測定所得之導電率為10S/cm以上。

Description

多孔質碳材料以及其製造方法與用途
本發明係關於一種可作為分解觸媒使用的多孔質碳材料、其製造方法及其用途。
周知活性碳等的多孔質碳材料本身可發揮作為分解觸媒之作用，舉例而言，已知活性碳對包含硫化氫及SO2之氧化的各種氧化反應係屬有用。已觀察到活性碳會影響此類反應，而作為觸媒的活性碳僅會影響反應速度，活性碳本身幾乎不會因反應而有所變化。
由氮含量較多的原料所製造的活性碳，相較於由氮含量較少的原料所製造的活性碳，在過氧化氫的分解等特定的反應可更有效地發揮觸媒作用。同樣地，亦已知若將由氮含量較少的原料所製造的活性碳，在高溫下暴露於氨等含氮化合物下，則可提高活性碳的觸媒機能。近來，係藉由將聚丙烯腈或聚醯胺等氮含量較多的物質在低溫或高溫下進行乾餾，並將此乾餾物活化(賦活)，來製造高觸媒活性的活性碳。在任一種情況下，活性碳均是藉由在超過700℃的溫度下進行熱處理所製造而成。又已知較為有利的是，將由氮含量較少的原料所製造的活性碳，在暴露於含氮化合物前、或暴露於含氮化合物時氧化。
然而，製造具有觸媒活性之活性碳的先前技術方法均有某種缺點，因此整體的有用性或實用性有限。例如，聚丙烯腈或聚醯胺等氮含量較多的原料較昂貴，且於碳化時，會產生大量的氰化物及其它的毒性氣體。由氮含量較少的原料所獲得的活性碳，為了大幅改變其觸媒能力而需要劇烈的化學後處理。此時，為了獲得所要的觸媒活性，勢必要犧牲碳產率來達成，成本必然偏高。再者，實施化學處理的方法，由於要大量使用硝酸、硫酸或氨等有毒且危險的藥品，而會極大量地產生如SOx、NOx、氰化物等有毒且危險的副產物。
專利文獻1中報告了一種可急速分解過氧化氫的觸媒活性之碳質炭。此文獻中記載，其藉由將原料在低溫下氧化，暴露於尿素等含氮化合物下，並於惰性環境中，以高溫加熱，在水蒸氣及/或二氧化碳中，以高溫進行活化，並於惰性環境中冷卻來製造碳質炭。專利文獻2中記載，藉由將木炭與1種或者2種以上之有機系含氮化合物混合並予以活化，可製造具有觸媒活性的活性碳。
然而，如專利文獻1或2所記載之使用含氮化合物的方法，會大量產生NOx等有毒且危險的副產物。
專利文獻3中記載一種使用木炭之具觸媒活性的活性碳之製造方法。此方法係包含對蒸氣添加氨。此種氨的添加，由健康以及環境此兩者之觀點而言較不理想。
專利文獻4中記載一種使用含氮煙煤的活性碳之製造方法。然而，此方法中由於未進行高溫熱處理，活性碳的導電率較低，而無法獲得充分的觸媒性能。又，由於係使用含有過量氮的原料，於製造時產生NOx等有害氣體，由健康以及環境此兩者之觀點而言較不理想。
本發明目的在於提供一種無需藉由含氮化合物進行處理即可獲得，且可作為各種化合物或物質之分解觸媒使用的多孔質碳材料以及其製造方法與其用途。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本專利2685356號公報
專利文獻2 日本特表2014-506529號公報
專利文獻3 日本專利3955062號公報
專利文獻4 日本特開2013-163629號公報
本發明一形態之多孔質碳材料，其特徵為：氮含量為0.5~2.0質量%，鐵含量為至少400mg/kg-多孔質碳材料以上，而且藉由粉體電阻測定所得之導電率為10S/cm以上。
實施發明之形態
本案發明人等為解決前述課題而致力研究的結果發現，若使用含有既定濃度以上的氮含量，且藉由熱處理而提高結晶度的多孔質碳材料作為分解觸媒，可大幅提升過氧化氫等過氧化物的分解能力，以及可有效地分解氯胺及溴酸等，並基於該見解進一步重複多次研究而完成本發明。
本發明之多孔質碳材料係顯示作為分解觸媒之高觸媒活性。又，本發明之多孔質碳材料即使經過重複使用仍可保持高觸媒活性。因此，本發明之多孔質碳材料可作為各種化合物或物質的分解觸媒使用，尤其是在水溶液中可有效地分解過氧化物(過氧化氫等)。再者，本發明之多孔質碳材料係適用於分解氯胺及溴酸等。
以下就本發明之實施形態詳細加以說明，惟本發明不受此等所限定。
<多孔質碳材料及分解觸媒>
本發明之多孔質碳材料係具有以下特徵：(a)氮含量為0.5~2.0質量%，(b)藉由粉體電阻測定所得之導電率為10S/cm以上，(c)鐵含量為至少400mg/kg-多孔質碳材料以上。
本實施形態之多孔質碳材料所具有的觸媒活性，例如當分解對象為過氧化氫時，係藉由從含氮的特定結構部位對過氧化氫供給電子來進行，茲認為藉由進行熱處理來提高結晶性而增大導電率，可提高對過氧化氫的電子供給。同樣地，可促進藉由電子供給而進行分解之過氧化物的分解。
再者，本發明之多孔質碳材料較佳具有以下特徵：(d)苯吸附性能為25~50%。
關於上述之物性(a)、(b)、(c)、(d)，本實施形態之多孔質碳材料的觸媒活性非為單一物性，而是此等物性複合性地相互參與。因此，特別是對於上述(a)~(c)之物性，即使其中一物性處於上述範圍，但其它物性偏離上述範圍，則分解觸媒的觸媒活性仍會降低。
多孔質碳材料的氮含量若遠小於上述之規定範圍，由於具有觸媒機能的反應位點減少，分解性能降低。又，若過大的話，則在觸媒製造中所產生之NOx等有害氣體會大量產生，有影響健康以及環境之疑慮而不佳。因此，本實施形態中之多孔質碳材料的氮含量為0.5~2.0質量%。更佳為0.5~1.0質量%。
多孔質碳材料的導電率若遠小於上述之規定範圍，分解觸媒的電子供給能力降低，使得分解性能降低。因此，本實施形態中之多孔質碳材料的導電率為10S/cm以上。導電率若為此範圍則可獲得充分的分解性能，因此上限值不特別限定，惟導電率過大的話，雖可提升分解觸媒的電子供給能力，但分解觸媒的氮含量減少，而有觸媒的分解性能降低之虞。因此，本實施形態中之多孔質碳材料的導電率較佳為10~20S/cm，更佳為12~18S/cm。
多孔質碳材料之鐵含量若遠小於上述之規定範圍，茲推測會因分解觸媒之結晶構造的成形不夠充分 而導致分解性能降低。因此，本實施形態中之多孔質碳材料的鐵含量係至少取400mg/kg-多孔質碳材料以上。鐵含量若為此範圍則可獲得充分的分解性能，因此上限值不特別限定，惟鐵含量過多的話，分解觸媒的產率會降低，由經濟上的觀點而言較為不佳。因此，本實施形態中之多孔質碳材料的鐵含量較佳為400~5000mg/kg-多孔質碳材料，更佳為500~3000mg/kg-多孔質碳材料。此外，前述所稱「mg/kg-多孔質碳材料」之單位係指每1kg多孔質碳材料的鐵含量(mg)。
就本實施形態中之多孔質碳材料的苯吸附性能，若為上述之規定範圍，則可獲得充分的比表面積，而能夠更確實地獲得優良的分解性能。前述苯吸附性能的上限不特別限定，惟過大的話，由於分解觸媒的產率會降低，由經濟上的觀點而言較為不佳。因此，本實施形態中之苯吸附性能較佳為20~50%，更佳為30~45%。此外，本說明書中之苯吸附性能，係指依據JISK1474(2014年)所測得的值。
本實施形態之多孔質碳材料所具有的觸媒活性，茲推測係如上述之過氧化氫般，對分解對象之化合物，藉由從含氮的特定結構部位對化合物供給電子來進行。因此，本實施形態之多孔質碳材料係有用於作為分解觸媒，其係用來分解藉由電子供給而進行分解的化合物。其中，容易從含氮的特定結構部位對化合物供給電子的化合物係較為容易分解。
例如，本實施形態之多孔質碳材料極有用於過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸或次氯酸的分解等。作為過氧化物，可例示例如過氧化氫等的無機過氧化物、過乙酸等的有機過氧化物等。
作為本實施形態中的氯胺(chloroamine)，可為單氯胺NH2Cl、二氯胺NHCl2、三氯胺NCl3任一種。廣用於自來水等的消毒之代表性氯胺為單氯胺；此單氯胺其揮發性較低，穩定性較高。因此，殘存之單氯胺係經硫代硫酸鈉等處理。本發明之分解觸媒可有效地分解如此氯胺(單氯胺等)，而使氯游離。
本實施形態亦包含包含如上述之多孔質碳材料的分解觸媒。本實施形態之分解觸媒係有用於分解藉由電子供給而進行分解的化合物。作為前述化合物，可舉出上述之過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸、次氯酸等。尤其是有用於作為用於過氧化物、氯胺及溴酸中至少任一種的分解觸媒。又，亦有用於作為用於過氧化物及/或氯胺的分解觸媒。
<多孔質碳材料之製造方法>
一般而言，作為分解觸媒使用之多孔質碳材料的製造係以使活性碳與氨等含氮化合物接觸、或由聚丙烯腈等富含氮的原料形成活性碳的方法來進行。
於本實施形態中，藉由控管氮以外的參數，可廉價地製造具有高觸媒活性的分解觸媒。
亦即，本實施形態之多孔質碳材料可藉由將碳質材料進行乾餾，並將所得乾餾品在1000~1200℃， 更佳為1000~1100℃的溫度下進行熱處理後，在包含水蒸氣、氮氣及二氧化碳的混合氣體環境下，以850~1000℃的溫度進行賦活處理而得。於此賦活處理中，亦可使經乾餾之碳材部分地氣體化。
作為碳質材料，可選自所有周知之材料，可例示例如植物(椰子殼、穀殼、咖啡豆渣、木材等)、天然高分子(澱粉、纖維素、木質素類等)、半合成高分子(纖維素酯類、纖維素醚類、木質素樹脂等)、合成高分子(酚系樹脂、呋喃系樹脂、環氧樹脂等)、瀝青質物質等。此等原料可單獨或組合二種以上使用。較佳之原料可為木材等的植物原料，惟，特佳的是以天然礦物為原料。具體而言，較佳使用選自含氮或鐵之煤炭類，例如包含泥炭、褐煤、次煙煤、煙煤、半無煙煤、無煙煤之煤炭類的煤炭；其中，由氮含量高而言，較佳為煙煤。然而，若使用氮含量過多的煙煤，便會大量產生NOx等有害物質，有影響健康以及環境之疑慮而不佳。因此，碳質材料原料的氮含量係以1.0~2.0質量%，較佳為1.5~2.0質量%為宜。又，作為碳質材料原料(例如煙煤)之灰分所含的鐵含量過少的話，多孔質碳材料之結晶構造的成形不夠充分，而無法獲得高分解性能。另一方面，過大的話，由於分解觸媒的產率會降低，由經濟上的觀點而言較為不佳。因此，碳質材料原料之鐵含量較佳為500~10000mg/kg，更佳為500~2000mg/kg。
本實施形態之碳質材料可使用一般的活性碳製造設備，即流動層、多段爐、旋轉爐等來製作。
乾餾可藉由慣用方法，例如將碳質材料，在阻絕氧氣或空氣下以400~800℃，較佳為500~800℃，更佳為600~800℃進行加熱來進行。
前述熱處理可對乾餾物，在阻絕氧氣或空氣下以1000℃以上的溫度，較佳為1000~1200℃的溫度，更佳為1000~1100℃來進行。此熱處理溫度過低的話，由於多孔質碳材料之結晶度未能充分提升，而無法獲得充分的電子供給能力，研判分解性能也會降低。又，熱處理溫度過高的話，雖可提高結晶度，然而氮會從碳結構中脫離，而有無法獲得充分的分解性能之虞。
於本實施形態之製造方法中，賦活處理可使用流動層、多段爐、旋轉爐等，將乾餾物以850℃以上的溫度，較佳為850~1000℃(例如850~950℃)，在水蒸氣、氮氣及二氧化碳的混合物之環境下進行。藉由在前述混合物之環境下進行賦活，可使乾餾物部分氣體化，而獲得多孔質碳材料(分解觸媒)。此外，用來使一部分之碳質材料乾餾物氣化的氣體(包含水蒸氣、氮氣及二氧化碳之混合氣體)亦可藉由燃燒包含天然氣體、石油、或烴的其它可燃物而得到。此外，賦活溫度通常大多在±25℃左右的範圍變動。
賦活時間不特別限定，可為1~48小時，較佳為4~24小時，更佳為5~20小時(例如6~12小時)左右。賦活時間過短的話，多孔質碳材料的分解觸媒活性會降低；過長的話則有生產性降低之虞。
氣體分壓亦不特別限定，可為水蒸氣分壓7.5~40%，較佳為10~30%(例如10~20%)、二氧化碳分壓10~50%，較佳為15~45%(例如20~40%)、氮氣分壓30~80%，較佳為40~70%(例如45~65%)左右；氣體分壓可為水蒸氣分壓10~40%、二氧化碳分壓10~40%及氮氣分壓40~80%左右。此外，氣體的總壓通常為1大氣壓(約0.1MPa)。
再者，就總氣體供給量(流量)，相對於100g的乾餾品原料，為1~50L/分，較佳為1~20L/分左右。流量過少的話，無法充分賦活；過多的話，則多孔質碳材料的分解觸媒活性會降低。
藉由組合此種條件，研判可獲得具有目標之氮含量、導電率及鐵含量的多孔質碳材料。此外，本實施形態之多孔質碳材料之製造方法的細節亦可參照後述之實施例。
此外，以本實施形態之製造方法所得之多孔質碳材料可為粉末狀、粒狀、造粒狀；若有必要，亦可成形為蜂巢狀等形態。
<含多孔質碳材料之成形體之製造方法>
其次，就本實施形態之含有多孔質碳材料的成形體(下稱含多孔質碳材料之成形體)之製造方法加以說明。本實施形態之含多孔質碳材料之成形體可藉由包含以下步驟的製造方法而得到：漿料調製步驟，係使粒狀或粉末狀的多孔質碳材料及纖維狀黏結劑經混合而得的混合物分散於水中來調製漿料；抽氣過濾步驟，係將 前述漿料一面進行抽氣一面進行過濾而得到預成形體；及乾燥步驟，係將前述預成形體乾燥而得到乾燥之成形體。
(漿料調製步驟)
於前述漿料調製步驟中，係調製使粒狀或粉末狀的多孔質碳材料及纖維狀黏結劑，以固含量濃度成為0.1~10質量%(尤為1~5質量%)的方式分散於水中而成的漿料。前述漿料的固含量濃度過高的話，分散容易變得不均勻，成形體容易產生不均。另一方面，固含量濃度過低的話，則成形時間增長，不僅生產性降低，成形體的密度亦變高，容易因捕集混濁成分而發生堵塞。
(抽氣過濾步驟)
於抽氣過濾步驟中，係對前述漿料放入具有多個孔的成形用模框，並一面從前述模框的內側進行抽氣一面進行過濾來成形。作為成形用模框，例如可利用慣用之模框，例如可使用日本專利第3516811號公報之圖1所記載的模框等。就抽氣方法，亦可利用慣用之方法，例如使用抽氣泵等進行抽氣之方法等。又，在抽氣過濾後，亦可進行藉由對預成形體在整形臺上壓縮，來調整外表面的形狀之步驟。
(乾燥步驟)
於乾燥步驟中，藉由將抽氣過濾步驟中所得之預成形體由模框取下，以乾燥機等加以乾燥，可獲得成形體。乾燥溫度為例如100~150℃(尤為110~130℃)左右，乾燥時間為例如4~24小時(尤為8~16小時)左 右。乾燥溫度過高的話，纖維狀黏結劑會發生變質或熔融而導致過濾性能降低，或者成形體的強度容易降低。乾燥溫度過低的話，則乾燥時間變長、或乾燥容易變得不充分。又，亦可進行將乾燥之成形體的外表面研削(或研磨)之步驟。
本實施形態之含多孔質碳材料之成形體可作為例如淨水濾器或人工透析用濾膜等使用。將本實施形態之含多孔質碳材料之成形體作為淨水濾器或人工透析用濾膜使用時，較佳作成圓筒形狀；亦可進一步視需求對圓筒形狀的筒頂部分安裝頂蓋、對圓筒形狀的中空部插入Netronpipe或陶瓷濾器、不織布等補強材料，或對表面裝接不織布。藉由作成圓筒形狀，可降低排水阻力，而且，填充於外殼作成濾芯匣使用時，可簡化對淨水器填裝、更換濾芯匣之作業。
<過氧化物及/或氯胺等的去除方法>
使用本實施形態之多孔質碳材料作為分解觸媒，可分解去除過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸及次氯酸中至少一種(過氧化物及/或氯胺等)。亦即，本發明係包含使用多孔質碳材料作為分解觸媒，使其與對象物接觸而由該對象物分解去除過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸及次氯酸中至少一種的方法，較佳為由該對象物分解去除過氧化物及/或氯胺，更佳為過氧化物、氯胺及溴酸，再更佳為過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸及次氯酸的方法。
此處所稱對象物，只要是欲去除過氧化物及/或氯胺等的物質或者包含過氧化物及/或氯胺等的各種介質則不特別限定。可舉出例如包含過氧化物及/或氯胺等的水或流動水、霧氣等。其中，本實施形態之多孔質碳材料係適用於由包含水、流動水等液體介質的對象物去除過氧化物及/或氯胺等。
上述過氧化物、氯胺等(過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸及次氯酸當中至少一種)基質的分解可於水性介質中進行，通常在過量溶媒的存在下進行前述分解反應。此外，過氧化物、氯胺等基質的濃度不特別限制，例如，於反應系統中之過氧化物的濃度可為0.1~50質量%，較佳為0.5~30質量%，更佳為1~20質量%左右。若使用本實施形態之多孔質碳材料，則可將前述基質有效地分解或氧化，因此，本發明之多孔質碳材料係有用於去除微量的過氧化物(過氧化氫等)、氯胺(單氯胺等)等基質。對殘存的微量基質實施處理時，例如，基質的濃度可為0.1ppb~1000ppm左右。
多孔質碳材料之作為分解觸媒的用量不特別限定，例如，相對於100質量份的過氧化物、氯胺等基質，可為0.1~500質量份，較佳為1~250質量份，更佳為5~100質量份(例如10~50質量份)左右。
前述分解(去除)反應例如可於10~70℃，較佳為20~50℃左右進行。前述分解反應例如可於空氣中或含氧環境下進行，亦可於惰性氣體環境下進行。
本實施形態之多孔質碳材料，即使作為分解觸媒重複使用，觸媒活性也不會降低而能夠維持高觸媒能力。例如，在實施例所記載的試驗方法(水溶液中過氧化氫分解性能評定及過氧化氫分解速度的測定)中，每1g分解觸媒於1小時對過氧化氫的分解速度，在分批式的水溶液中為1000mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr以上(例如2000~100000mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr，較佳為3000~75000mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr，更佳為5000~50000mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr)。而且，此種試驗方法(分批式的水溶液中該過氧化氫分解試驗)即使重複使用15次以上(例如15~25次，較佳為15~30次左右)，仍可維持高觸媒活性。亦即，本發明之多孔質碳材料，在前述試驗方法中，可在維持1000mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr以上之水溶液中的過氧化氫分解性能的同時，重複使用15次以上。此外，所稱「1000mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr」，係指每小時每1g多孔質碳材料可分解1000mg的過氧化氫(H2O2)。
本實施形態之多孔質碳材料，由於極有用於作為過氧化物及/或氯胺之分解觸媒，因此，在例如工業用廢水中之過氧化物的分解或自來水中所含之氯胺的分解去除等用途可發揮優良的效果。因此，本實施形態之多孔質碳材料係極有用於作為例如淨水器、工業用廢水處理用之分解觸媒。
本說明書係如上所述揭示各種態樣之技術，以下彙整其中主要之技術。
本發明一形態之多孔質碳材料，其特徵為：氮含量為0.5~2.0質量%，鐵含量為至少400mg/kg-多孔質碳材料以上，而且藉由粉體電阻測定所得之導電率為10S/cm以上。
根據此種構成，本發明之多孔質碳材料係作為分解觸媒顯示高觸媒活性，而且，即使經過重複使用仍可保持高觸媒活性。因此，本發明之多孔質碳材料係有效作為各種化合物或物質的分解觸媒。
又，就前述多孔質碳材料，苯吸附性能較佳為25~50%的範圍。
再者，本發明另一形態之成形體，其特徵為含有上述之多孔質碳材料。該成形體係適用於作為例如淨水濾器或人工透析用濾膜等。
更且，本發明其它形態之分解觸媒，其特徵為包含上述之多孔質碳材料。又，該分解觸媒較佳為用於過氧化物、氯胺及溴酸中至少任一種的分解觸媒。
此外，本發明又一形態之製造多孔質碳材料之方法，其特徵為包含：將碳質材料進行乾餾，並於1000~1200℃的溫度下進行熱處理，其後，在包含水蒸氣、氮氣及二氧化碳的混合氣體環境下，於850~1000℃的溫度下進行賦活。
又，於多孔質碳材料之製造方法中，前述碳質材料較佳以天然礦物為原料。
再者，前述天然礦物原料的氮含量較佳為1.0~2.0質量%。
本發明又一型態之分解去除過氧化物及/或氯胺等之方法，其特徵為使用上述之多孔質碳材料作為分解觸媒，使其與對象物接觸而由該對象物分解去除過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸及次氯酸中至少一種。
進而，本發明亦包含具備上述之成形體或上述之分解觸媒的分解觸媒裝置。
[實施例]
以下基於實施例更詳細地敘述本發明，惟以下之實施例並未對本發明作任何限定。
(試驗例1)
此外，於後述之實施例及比較例中，係如以下方式評定多孔質碳材料的分解觸媒性能。
[多孔質碳材料之氮含量的測定]
將粉碎之多孔質碳材料於120℃乾燥2小時後，使用ELEMENTAR公司製Vario EL III，基準物質使用磺胺酸，測定多孔質碳材料的氮含量。
[多孔質碳材料的導電率的測定]
使用Mitsubishi Chemical Analytech公司製粉體電阻率測定單元MCP-PD51來測定多孔質碳材料的導電率。由於導電率的測定會受測定試料的粒徑大幅影響，因此予以粉碎成多孔質碳材料之體積基準的累積分布的10%粒徑(D10)為1~3μm左右、體積基準的累積分布的50%粒徑(D50)為5~8μm左右、體積基準的累積分布的90%粒徑(D90)為10~20μm左右，來測定施加12kN 的負載時之多孔質碳材料顆粒的導電率。此外，經粉碎之多孔質碳材料的粒徑係藉由雷射繞射測定法來測定。亦即，將作為測定對象的多孔質碳材料與界面活性劑一同置入離子交換水中，施加超音波振動而製作均勻分散液，並使用MicrotracBEL公司製Microtrac MT3000EX-Ⅱ來測定。界面活性劑係使用和光純藥工業股份有限公司製「聚氧乙烯(10)辛基苯基醚」。以下表示分析條件：
(分析條件)
測定次數：3次
測定時間：30秒
分布顯示：體積
粒徑區分：標準
計算模式：MT3000 Ⅱ
溶媒名稱：WATER
測定上限：2000μm、測定下限：0.021μm
殘留成分比：0.00
通過成分比：0.00
殘留成分比設定：無效
粒子穿透性：吸收
粒子折射率：N/A
粒子形狀：N/A
溶媒折射率：1.333
DV值：0.0100~0.0500
穿透率(TR)：0.750~0.920
[多孔質碳材料之苯吸附性能的測定]
依據日本工業規格中之活性碳試驗方法JISK1474來測定多孔質碳材料的苯吸附性能。
[多孔質碳材料之鐵含量的測定]
首先，由濃度已知的標準液製作針對鐵含量之檢量線。接著，將粉碎之測定試料於120℃乾燥2小時後，取0.1g置入分解容器中，添加10ml硝酸加以混拌後，使用微波試料前處理裝置(CEM公司製，DiscoverSP-D80)將試料溶解。取出該溶解液，定容至25ml而調製成測定溶液後，以ICP發射光譜儀(Thermo Fisher Scientific公司製，iCAP6200)進行分析。由所得值與先前作成的檢量線求出鐵含量。
[水溶液中過氧化氫分解性能評定及過氧化氫分解速度的測定]
對25℃之3000mg/L過氧化氫濃度的水溶液400mL添加粉碎成D50為5~8μm，且於120℃經乾燥的多孔質碳材料0.1g，測定殘留於水溶液中的過氧化氫濃度，評定歷時變化至殘留量為零。此外，分解性能評定中之殘留過氧化氫濃度的測定係使用MACHEREY-NAGEL公司製QUANTOFIX Peroxide來測定。
過氧化氫分解速度=(Co-C)×0.4/A/T
Co=過氧化氫初濃度(mg/L)，C=經過任意時間後的過氧化氫濃度(mg/L)，A=多孔質碳材料量(g)，T=任意時間(hr)
重複時的過氧化氫分解性能評定，係對殘留量為零的溶液添加30質量%濃度的過氧化氫水溶液至3000mg/L，再度測定殘留於水溶液中的過氧化氫濃度，評定歷時變化至殘留量為零。重複此操作至無法獲得1000mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr以上的過氧化氫分解速度為止。以其重複次數來進行評定。於本實施例中，係以此重複次數達15次以上為合格。
[實施例1]
碳質原料採用煙煤(原料氮含量：1.91質量%)，於650℃進行乾餾後，將所得乾餾品在1100℃的條件下進行熱處理。其後，將400g的熱處理品投入爐中，將水蒸氣分壓15%、二氧化碳分壓11%、氮氣分壓74%的混合氣體，以氣體的總壓1大氣壓且流量5.5L/min供給至爐內，在賦活溫度900℃的條件下，進行處理使苯吸附性能達20.6%，而製成多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達16次。
[實施例2]
除碳質原料採用煙煤，且以如苯吸附性能為25.1%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達21次。
[實施例3]
除碳質原料採用煙煤，且以如苯吸附性能為30.8%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達25次。
[實施例4]
除碳質原料採用煙煤，且以如苯吸附性能為41.7%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內。評定所得分解觸媒之過氧化氫分解性能的結果，重複次數第31次的過氧化氫分解速度為800mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr，因此將分解觸媒的重複次數定為30次。
[實施例5]
除碳質原料採用煙煤，在1200℃的條件下進行乾餾品的熱處理，且以如苯吸附性能為29.7%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達22次。
[實施例6]
除碳質原料採用煙煤，在1000℃的條件下進行乾餾品的熱處理，且以如苯吸附性能為30.9%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作 多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達23次。
[實施例7]
將實施例4中所得之多孔質碳材料在1N的鹽酸中洗淨後，使用離子交換水進行脫鹽，其後以120℃加以乾燥。確認所得多孔質碳材料其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達25次。
[實施例8]
將實施例4中所得之多孔質碳材料在0.5N的鹽酸中洗淨後，使用離子交換水進行脫鹽，其後以120℃加以乾燥。確認所得多孔質碳材料其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達28次。
[實施例9]
除碳質原料採用煙煤，且以如苯吸附性能為39.4%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例6同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量皆為既定範圍內，作為觸媒的重複次數亦高達30次。
[比較例1]
除碳質原料採用煙煤，未進行乾餾處理後之熱處理，且以如苯吸附性能為29.5%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料 (分解觸媒)。確認所得分解觸媒其導電率偏離既定範圍。評定所得分解觸媒之過氧化氫分解性能的結果，重複次數第12次的過氧化氫分解速度為930mg-H2O2/g-多孔質碳材料/hr，因此將作為分解觸媒的重複次數定為11次。就分解性能偏低的原因，研判係因未提高導電率，以致觸媒的電子供給能力較低所致。
[比較例2]
除碳質原料採用煙煤，在1300℃的條件下進行乾餾品的熱處理，且以如苯吸附性能為29.8%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣地製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量偏離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至13次。就分解性能偏低的原因，研判係有助於觸媒反應的氮含量較少所致。
[比較例3]
除碳質原料採用無煙煤(原料氮含量：0.72質量%)，未進行乾餾處理後之熱處理，且以如賦活溫度950℃、苯吸附性能為32.6%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量偏離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至1次。就分解性能偏低的原因，研判係有助於觸媒反應的氮含量較少所致。
[比較例4]
除碳質原料採用無煙煤，在1100℃的條件下進行乾餾品的熱處理，且以如賦活溫度950℃、苯吸 附性能為31.4%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量偏離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至6次。就分解性能偏低的原因，研判係有助於觸媒反應的氮含量較少所致。
[比較例5]
除碳質原料採用椰子殼(原料氮含量：0.30質量%)，未進行乾餾處理後之熱處理，且以如賦活溫度950℃、苯吸附性能為31.6%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量及導電率偏離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至1次。就分解性能偏低的原因，研判係有助於觸媒反應的氮含量較少，而且導電率較低，以致觸媒的電子供給能力較低所致。
[比較例6]
除碳質原料採用椰子殼，在1100℃的條件下進行乾餾品的熱處理，且以如賦活溫度950℃、苯吸附性能為33.1%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其氮含量及導電率偏離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至1次。就分解性能偏低的原因，研判係有助於觸媒反應的氮含量較少，而且導電率較低，以致觸媒的電子供給能力較低所致。
[比較例7]
將聚丙烯腈系纖維絲束(PAN)(原料氮含量：26.42質量%)在空氣中、260℃進行氧化處理2小時。將所得氧化纖維進行短纖紡織而得到單絲。製作所得單絲之平紋織物，將此織物在水蒸氣分壓15%、二氧化碳分壓11%、氮氣分壓74%的混合氣體中，以如950℃、苯吸附性能為31.2%之條件進行賦活處理。確認所得分解觸媒其氮含量、導電率及鐵含量偏離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至1次。由於原料之PAN中不含鐵，觸媒之結晶構造的成形不夠充分的結果，研判觸媒的電子供給偏低，以致分解性能較低。
[比較例8]
對實施例4中所得之多孔質碳材料，在氯化氫與氮氣的混合氣體流通下，以1000℃之條件進行熱處理。其後，在600℃的條件下，以水蒸氣分壓15%、二氧化碳分壓11%、氮氣分壓74%的混合氣體實施脫酸處理20分鐘。確認所得分解觸媒其鐵含量偏離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至1次。觸媒性能偏低的原因尚未確定，但研判鐵會使結晶構造更完整成形，而且對觸媒性能亦有某些貢獻。因此，研判去除大部分的鐵也會使分解性能降低。
[比較例9]
除碳質原料採用煙煤，在850℃的條件下進行乾餾品的熱處理，且以如苯吸附性能為29.6%之條件進行賦活處理以外，係以與實施例1同樣的方式製作多孔質碳材料(分解觸媒)。確認所得分解觸媒其導電率偏 離既定範圍，且作為觸媒的重複次數亦低至12次。就分解性能偏低的原因，研判係因未提高導電率，以致觸媒的電子供給能力較低所致。
將實施例1~9及比較例1~9中所得之多孔質碳材料的評定結果示於表1。此外，表中的「N」係表示氮。
Figure 106143667-A0202-12-0026-1
由表1可知，比較例1~9中所得之多孔質碳材料，其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量中，至少1種物性值相對於本發明之既定範圍係過大或過小，作為觸媒的重複使用次數亦為1~14次，因重複使用而使觸媒活性大幅降低。
相對於此等，實施例1~9中所得之多孔質碳材料，其氮含量、導電率、苯吸附性能及鐵含量處於既定範圍，作為觸媒的重複使用次數亦大幅提升至15~30次，顯然可維持高觸媒活性並可重複使用。
此外，由本實施例亦可知，要獲得本發明中的多孔質碳材料，熱處理係屬重要。就未進行熱處理之比較例1及7，其氮含量雖充足，但因結晶性(導電率)較低，結果分解性能較差。又，就熱處理溫度過高之比較例2，茲認為結晶性(導電率)雖較高，但因高溫熱處理而使氮含量減少，成為分解性能較差之結果。又，就熱處理溫度過低之比較例9，由於熱處理溫度不足，而無法充分提高結晶性，結果分解性能較差。
相對於此，在適度的溫度範圍進行熱處理之實施例任一者，其氮含量均為適切，且結晶性(導電率)亦為充分，而能夠獲得分解性能優良的多孔質碳材料。
(試驗例2)
[氯胺的分解]
使用實施例1、3、4、5、7及9與比較例1、2、5及8中所得之多孔質碳材料，如以下方式測定氯胺的分解量。
在調整成約100ppm的氯胺(單氯胺)水溶液100mL中，改變添加量地投入上述實施例或比較例之多孔質碳材料，於25℃振盪2小時後，以濾紙過濾，對濾液以下述之DPD吸光光度法測定殘留氯胺濃度。然後，求出殘存之氯胺濃度與氯胺分解量(mg/g-多孔質碳材料)的關係，算出殘存濃度3ppm下的氯胺分解量(mg/g-多孔質碳材料)，用於比較。此外，於本實施例中，係以殘留濃度3ppm下的氯胺分解量(mg/g-多孔質碳材料)為50mg/g-多孔質碳材料為合格。此外，前述所稱「mg/g-多孔質碳材料」，係指每1g多孔質碳材料所分解之物質的量(mg)。
[氯胺的定量方法：DPD吸光光度法]
(1)游離殘氯的測定
取磷酸緩衝液2.5mL至附塞子之比色管50mL中，對此緩衝液添加N,N-二乙基對苯二胺(DPD)試劑0.5g。其次，添加前述濾液使總量成為50mL，加以混拌後，取適量的呈色檢液至吸收槽中，使用光電分光光度計測定波長510~555nm附近的吸光度，根據下述(2)所作成的檢量線求取試料1L中的游離殘氯(mg/L)。
(2)游離殘氯檢量線的作成
使用調整之標準氯水，以稀釋水加以稀釋，調製一序列的標準品。其次，隨即針對各序列標準品，與上述(1)同樣地進行操作而測定吸光度，求出各者的游離殘氯濃度(mg/L)，以彼等的吸光度為基準作成檢量線。
(3)殘氯的測定
對上述(1)中發色的溶液添加碘化鉀約0.5g予以溶解，靜置約2分鐘後，與上述(1)同樣地進行測定而求出試料的殘氯(mg/L)。
(4)鍵結殘氯(氯胺)的測定
測定上述殘氯與游離殘氯的差作為鍵結殘氯(氯胺)濃度(mg/L)。
將結果示於表2。
Figure 106143667-A0202-12-0029-2
由表2之結果顯示，實施例1、3、4、5、7及9之分解觸媒，其氯胺的分解量高於比較例1、2、5及8之多孔質碳材料。
(試驗例3)
[溴酸的分解]
使用實施例9及比較例1中所得之多孔質碳材料，如以下方式測定溴酸的分解量。
在將溴酸鈉溶於自來水而成的原水(溴酸離子10ppm)100mL中，改變添加量地投入上述實施例或比較例之多孔質碳材料，於25℃振盪2小時後，以濾紙過濾，對濾液以離子層析分析進行測定，求出殘留溴酸離子濃度。然後，求出殘存之溴酸濃度與溴酸分解量(mg/g-多孔質碳材料)的關係，算出殘存濃度1ppm下的溴酸分解量(mg/g-多孔質碳材料)，用於比較。
將結果示於表3。
Figure 106143667-A0202-12-0030-3
(試驗例4)
[根據含多孔質碳材料之成形體之氯胺的分解]
將實施例9之多孔質碳材料粉碎成中心粒徑為150μm，以粉碎之多孔質碳材料為100質量份、及作為纖維狀黏結劑之Japan Exlan工業股份有限公司製丙烯酸纖維Bi-PUL/F為5.5質量份的比例使其分散於水中而調製成漿料。接著，取所得漿料，將圓筒狀不織布裝設於直徑3mm之具有多個細孔之外徑63mmφ、中軸徑36mmφ及高度245mmH的模具，對漿料進行抽氣後，對表面進行轉動成型加以乾燥後，而得到外徑63mmφ、內徑36mmφ及高度245mmH之中空型圓筒狀的活性碳成形體。
將所得活性碳成形體填充於10吋的標準外殼中，以氯胺濃度3ppm、水溫20℃、流量5L/分、SV600/hr之條件進行排水評定，結果可去除氯胺。
此申請案係以2016年12月20日所申請之日本專利申請案特願2016-246202為基礎，其內容係包含於本案中。
為表現本發明，而於前述中一面參照具體例等一面透過實施形態對本發明適切且充分地加以說明；惟，只要是本領域具有通常知識者，應理解可容易地變更及/或改良前述之實施形態。因此，本領域具有通常知識者所實施之變更形態或改良形態，只要為不脫離申請專利範圍所記載之請求項的權利範圍之程度，則該變更形態或該改良形態應解釋為包括於該請求項之權利範圍。
產業上可利用性
本發明之多孔質碳材料係有用於作為過氧化物(過氧化氫等)、氯胺之分解觸媒。而且，由於可維持高觸媒活性，因此可回收性高、可減少分解觸媒廢棄物，並可降低成本。

Claims (11)

  1. 一種多孔質碳材料，其氮含量為0.5~2.0質量%，鐵含量為至少400mg/kg-多孔質碳材料以上，而且，藉由粉體電阻測定所得之導電率為10S/cm以上。
  2. 如請求項1之多孔質碳材料，其苯吸附性能為25~50%的範圍。
  3. 一種成形體，其含有如請求項1或2之多孔質碳材料。
  4. 一種分解觸媒，其包含如請求項1或2之多孔質碳材料。
  5. 如請求項4之分解觸媒，其係用於過氧化物、氯胺及溴酸中至少任一種的分解觸媒。
  6. 一種多孔質碳材料之製造方法，其係製造如請求項1或2之多孔質碳材料的方法，其包含：將碳質材料進行乾餾，並將所得的乾餾物於1000~1200℃的溫度下進行熱處理，其後，在包含水蒸氣、氮氣及二氧化碳的混合氣體環境下，於850~1000℃的溫度下進行賦活。
  7. 如請求項6之多孔質碳材料之製造方法，其中該碳質材料係以天然礦物為原料。
  8. 如請求項7之多孔質碳材料之製造方法，其中該天然礦物原料的氮含量為1.0~2.0質量%。
  9. 一種由對象物分解去除過氧化物、氯胺、溴酸、次溴酸及次氯酸中至少一種的方法，其係使用如請求項1或2之多孔質碳材料作為分解觸媒，使其與對象物接觸而由該對象物分解去除過氧化物、氯胺、溴酸、次 溴酸及次氯酸中至少一種。
  10. 一種分解觸媒裝置，其具備如請求項3之成形體。
  11. 一種分解觸媒裝置，其具備如請求項4之分解觸媒。
TW106143667A 2016-12-20 2017-12-13 多孔質碳材料以及其製造方法與用途 TWI681927B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-246202 2016-12-20
JP2016246202 2016-12-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201829311A TW201829311A (zh) 2018-08-16
TWI681927B true TWI681927B (zh) 2020-01-11

Family

ID=62627697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106143667A TWI681927B (zh) 2016-12-20 2017-12-13 多孔質碳材料以及其製造方法與用途

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11090644B2 (zh)
EP (1) EP3546425A4 (zh)
JP (1) JP7012026B2 (zh)
KR (1) KR102377095B1 (zh)
CN (1) CN110099867B (zh)
AU (1) AU2017383796B2 (zh)
TW (1) TWI681927B (zh)
WO (1) WO2018116842A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102679769B1 (ko) * 2017-12-25 2024-06-28 주식회사 쿠라레 활성탄 및 그것을 사용한 금속 담지 활성탄, 그리고 수소화 반응 촉매
WO2020137849A1 (ja) * 2018-12-28 2020-07-02 株式会社クラレ 多孔質炭素材料並びにその製造方法と用途
JP7256058B2 (ja) * 2019-03-29 2023-04-11 アクアス株式会社 生物の海水冷却水系への付着や繁殖の抑制あるいは除去方法、および、海水冷却水系水の処理方法
US11911743B2 (en) 2019-04-03 2024-02-27 Calgon Carbon Corporation Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl sorbent materials and methods of use
EP4204123A1 (en) 2020-08-31 2023-07-05 Calgon Carbon Corporation Copper and nitrogen treated sorbent and method for making same
WO2022047504A1 (en) 2020-08-31 2022-03-03 Calgon Carbon Corporation Copper, iron, and nitrogen treated sorbent and method for making same
CA3189609A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-03 Calgon Carbon Corporation Iron and nitrogen treated sorbent and method for making same
CN116654894B (zh) * 2023-05-21 2024-01-19 中国矿业大学 一种二元复合多孔碳材料的制备方法及应用
CN117228658B (zh) * 2023-11-10 2024-01-30 赣州立探新能源科技有限公司 一种脱灰硬炭材料及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013163629A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Kuraray Chemical Co Ltd 活性炭及びその用途
WO2015194142A1 (ja) * 2014-06-20 2015-12-23 パナソニック株式会社 炭素系材料、電極触媒、電極、電気化学装置、燃料電池、及び炭素系材料の製造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4843555B1 (zh) * 1968-01-08 1973-12-19
JPS516811B1 (zh) 1971-03-05 1976-03-02
JPS547183B2 (zh) * 1971-10-04 1979-04-04
CA2057184C (en) 1990-12-13 1996-11-19 Hisaki Abe Active carbon materials, process for the preparation thereof and the use thereof
JPH05811A (ja) * 1990-12-13 1993-01-08 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 活性炭素材料およびその製造法ならびに用途
US5356849A (en) 1993-01-21 1994-10-18 Calgon Carbon Corporation Catalytic carbon
US5955393A (en) * 1995-04-21 1999-09-21 Project Earth Industries, Inc. Enhanced adsorbent and room temperature catalyst particle and method of making therefor
CN1241536A (zh) * 1998-07-01 2000-01-19 本田技研工业株式会社 分解处理有机物的方法
KR20020064678A (ko) * 2001-02-02 2002-08-09 가부시키가이샤 닛폰 쇼쿠바이 폐수의 처리방법 및 처리장치
US6706194B2 (en) 2002-05-08 2004-03-16 Meadwestvaco Corporation Method for removal of chloramines from drinking water
US6699393B2 (en) 2002-05-08 2004-03-02 Meadwestvaco Corporation Method for removal of chloramines from drinking water
US20040124152A1 (en) 2002-05-08 2004-07-01 Meadwestvaco Corporation Catalytic activated carbon for removal of chloramines from water
CN1253536C (zh) * 2004-03-24 2006-04-26 华东理工大学 石油馏分油催化氧化脱硫法
CN101823705B (zh) * 2009-03-04 2012-08-01 南京大学 一种高表面积含氮中孔碳材料的制备方法
MX2012001590A (es) * 2009-08-05 2012-04-11 Hoeganaes Ab Compuesto poroso permeable.
TWI505987B (zh) * 2010-03-31 2015-11-01 Kuraray Chemical Kk 活性碳及其用途
EP2478957A1 (en) 2011-01-25 2012-07-25 Norit Nederland B.V. Production of catalytically active activated carbon
CN102201576B (zh) * 2011-04-25 2013-09-18 北京科技大学 一种多孔碳原位复合磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN103145285B (zh) * 2013-03-05 2015-05-20 中国科学院生态环境研究中心 一种煤化工废水的集成膜深度处理方法
CN103755040B (zh) * 2013-12-31 2016-01-20 同济大学 生物炭铁复合材料及其制备方法
CN105271184B (zh) * 2015-12-02 2017-12-05 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种铁磁性导电气凝胶材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013163629A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Kuraray Chemical Co Ltd 活性炭及びその用途
WO2015194142A1 (ja) * 2014-06-20 2015-12-23 パナソニック株式会社 炭素系材料、電極触媒、電極、電気化学装置、燃料電池、及び炭素系材料の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102377095B1 (ko) 2022-03-21
KR20190098176A (ko) 2019-08-21
CN110099867A (zh) 2019-08-06
AU2017383796A1 (en) 2019-07-11
EP3546425A1 (en) 2019-10-02
WO2018116842A1 (ja) 2018-06-28
US11090644B2 (en) 2021-08-17
EP3546425A4 (en) 2020-07-22
CN110099867B (zh) 2023-07-21
AU2017383796B2 (en) 2023-02-23
JP7012026B2 (ja) 2022-01-27
TW201829311A (zh) 2018-08-16
US20190329235A1 (en) 2019-10-31
JPWO2018116842A1 (ja) 2019-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI681927B (zh) 多孔質碳材料以及其製造方法與用途
JP5815506B2 (ja) 活性炭及びその用途
JP3955062B2 (ja) 改良された飲料水からのクロラミン除去方法
JP6372849B2 (ja) 多孔質機能材料の製造方法および多孔質機能材料を用いた環境汚染物質除去方法
Olowoyo et al. Preparation and characterization of activated carbon made from palm-kernel shell, coconut shell, groundnut shell and obeche wood (investigation of apparent density, total ash content, moisture content, particle size distribution parameters)
Ganjoo et al. Activated carbon: Fundamentals, classification, and properties
Zayed et al. Efficient dye removal from industrial wastewater using sustainable activated carbon and its polyamide nanocomposite derived from agricultural and industrial wastes in column systems
JP6762459B1 (ja) 多孔質炭素材料並びにその製造方法と用途
TWI755715B (zh) 碳質材料及其製造方法、以及淨水用過濾器及淨水器
JP7453462B1 (ja) 炭素質材料及びその製造方法、吸着フィルター、浄水器カートリッジ、浄水器、並びに水浄化設備
Mohammadpour et al. Modification of activated carbon prepared from black liquor with the copper ion and its application to adsorption phenol