JPS6252116A - 成型活性炭の製造方法 - Google Patents

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） 本発明は既に活性化された粉末活性炭、或いは加ＩＩＡ
Ｋより活性を檀り戻す使用済廃粉末活性炭等の吸着力を
低下させることなく、これらの粉末活性炭から自由な形
状の成型活性炭を製造する方法に関する。

市販の活性炭は径が０．左〜θ、／７！ｒ朋の粒状活性
炭及び径が０．７左〜０．００！ｒｙの粉末活性炭から
成り立っているが、近年使用し易い形状のハニカム構造
物や中空円筒形、或いは平板状の構造物等、特殊の構造
物の需要が高まって来た。本発明は活性炭を成型後加熱
するだけの簡単な工程によって成型活性炭を得る方法に
関する。

また現在粒状活性炭の多くは再生利用されているが、成
型活性炭はその形状が複雑であるために、再活性化時の
強度の低下が問題となるが、本発明は使用済の成型活性
炭の吸着力を低下させることなく容易に強度を増強する
方法にも関する。

（従来の技術） 従来成型活性炭の一種である造粒炭の製造は、粉砕され
た、活性を持たない炭素質に、タール、ピッチ、糖蜜、
パルプ廃液等の粘結剤を混合して成型し、これを加熱し
ただけでは吸着力を持たない為に活性化工程をへて成型
活性炭とした。活性化工程は通常ロータリーキルン、多
段炉、流動炉等を使用するので、複雑な形状を持つ成型
物の活性化は成型物が破ｔｆＡ、　Ｌ易いために困難で
あった。

また既に活性化された粉末炭を使用して成型する方法と
しては、有機、無機の接着剤と混和して成型後加熱して
乾燥固化させたり、接着剤の樹脂成分を熱硬化させる方
法があるが、成型物の強度を出す為には接着剤を多量に
使用する必要があり、この為に接着剤が活性炭の細孔内
に侵入して吸着力を低下させる。また成型物を再利用す
る場合は加熱再生成いは賦活再生する必要があるが、殆
んどの有機系接着剤は３００℃以上で燃分解し、その強
度を失なってしまう。強度を失なわないものでは吸着力
の低下が著しい。

（発明が解決しようとする問題点） 純粋な活性炭からなり、かつ耐水性、耐溶總剤性、耐薬
品性、耐熱性を持ち、自由な形状の成型活性炭を容易な
手段で得ることが本発明の解決しようとする問題点であ
る。

・（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記のような欠点のない接着剤について銀
量検討の結果、ナフタレンスルホン酸ソーダのホルマリ
ン縮合物の水溶液、またはアスファルトのスルホン化物
の水溶液、或いは原油のクラッキング時の残渣である樹
脂状炭化水素のスルホン化物の水溶液を接着剤として粉
末活性炭と混合し、これを成型後加執することによって
、吸着力が低下せぜ、強い硬さを持つ成型活性炭が得ら
れることを見出し本発明を完成した。

多くの有機系接着剤は加熱炭化時に熱分解により大半が
が気化して炭としての残量が少ない為に活性炭粒子間の
接合力が少なく、特に脂肪族系の有機物では著しｂ０芳
香族系の接着剤は炭の残量が多いので成型強度は強いが
、活性炭細孔内に接着剤が吸着して炭化するので吸着力
が著しく低下する。これを解決する手段としては加熱炭
化時の炭の傅育が多く、しかも活性炭の細孔内に吸着し
にくい接着剤を選択する必要がある。更に成型時の加工
性の良い界面活性を持つ特性を併せ持つ接着斉１１が望
ましい。

本発明で特定した？着剤はこれ等の物性を併せ持つもの
である。以下にこの接着剤の優れた理由について考察す
る。

先ずナフタレンスルホン酸ソーダのホルマリ縮合物の成
型特性について述べると、ナフタレンスルホン傍ンーダ
はアニオン界面活性剤であることから、粉体粒子の分散
性を良くする。粉末活性炭の粒子内部の細孔に水を入れ
るとグ０〜４．ｔ％が入り、この状態ではまだ粉体の物
性を示す。成型可能のゲラステシティ−を与えるには水
分タタ〜乙３％が必要である。しかし本品の水溶液を固
型物当シで粉末炭の５〜７０％加えるだけで水分ＳＯ〜
３５％で成型が可能となシ、粉末炭粒子間の距離が小さ
くなシ成型強度が良くなる。また活性炭えの吸着性につ
いて考えると、ナフタレンスルホン酸ソーダは活性炭の
内部表面に吸着され易いが、本発明で使用する縮合物は
ナフタレンスルホン酸ソーダがホルマリンで縮合しであ
る為分子量が大きくなり、粒子表面には耐着するが、粒
子内部細孔には吸着されにくい。更にＮａＯＨ等のアル
カリを添加してｐＨ９〜１０とすると更に活性炭内部細
孔に吸着しにくくなる。つぎに炭化特性について考えて
見ると炭は芳香族の多環化合物である。芳香族は脂肪族
に較べて炭化収量が良い、つまり芳香族の多環化合物を
作り易い。然しナフタレンでは２００℃位で気化放散し
て炭は残量にくいがこれに硫黄を加えたり塩化アルミや
燐酸等の脱水剤を加えると一００℃以下から縮合が促進
されて芳香族多環化合物が生成する。スルフォン化物で
も同様に縮合多環化が生成して炭の残量の多いことが実
験的に証明された。また硫酸塩と炭を反応させて炭を活
性化する方法があるが、本品を３０％も混合して成型し
た粉末活性炭の吸着力が殆んど低下しない毒からも炭化
生成物が活性を持つていることが推定される。

アスファルトのスルフォン化物について述べると、アス
ファルトは分子量１ｏｏｏ〜３０００程度の主として脂
肪族化合物の集合物であるが、減圧蒸溜により出来るだ
け低沸点物を除いた後〈スルフォン化したものは活性炭
の粒子内部細孔に吸着されＫ＜＜、また炭化時の収量も
多い。また硫黄の含有責としてはＩ、％程度で、炭素は
ｇ３〜ｌｒ７％で、軟化点２１０−２３０℃位のものが
良い。

原油のクラッキング時の残渣の樹脂状炭化水素のスルフ
ォン化物には市販の接着剤ＫＳＢＩ：呉羽化学工業■製
〕がある。これもアスファルトのスルフォン化物と類似
の物性を持ち良好な粉末活性炭成型剤となる。

粉末活性炭を成型するＫは上記の接着剤を水溶液として
活性炭と混合する。混合の比率は活性炭重量／に対して
接着剤を固形物当りで０．７〜０．３混合する。勿論０
．３以上加えても良いが経済的ではない。成型時の水分
は活性炭の粒度、吸着力によって異なるが一般的には５
０〜６０％である。

ｉ合はニーダ−やＩＪ　＆ンプレングーの様な混合機を
用いて行ない、この混、合一は成型装置によって任意の
形状に成型される。つぎにこの成型物を７００℃前後で
乾燥して水分を除き、これを加熱炉に入れ、昇温しで接
着剤を炭化する。炭化温度は９００３位でも強度は出る
が、性能をより一層向上させるためには乙００℃〜ｇ０
０℃に節動することが好ましい。加熱時の空気による酸
化を出来るだけ避けるのが好ましく、窒素中或いは不活
性ガス中で炭化すると成型物の部分燃焼を防止すること
が出来る。

粉末活性炭は各種の粒度、吸着力を持つものを選べるが
一度使用した廃粉末活性炭を使用することも出来る。廃
粉末活性炭はこれを６００℃前後に加熱するのみで吸着
物が熱分解して揮発する場合がある。特に被吸着物質の
分子量が左００以下で脂肪族化合物の場合は熱分膚して
ガスとして揮発する率が大である。この様な廃粉末活性
炭は本発・明における成型原料として有利に使用出来る
。

また本発明の方法で製造された成型物を吸着に使用した
後、再び加熱再生成いは賦活再生させて使用することが
出来る。然し、再生を繰返えすことによって成型物の強
度は低下する。この場合の強度を増す為には、核酸型物
を加熱する前に本発明において使用する接着剤の水溶液
〈浸漬するか、或いは吹きつけて含浸させ、ついでこれ
を加熱処理することによって再び強固な成型活性炭を得
ることが出来る。

（作用） 上記の様にして製造された成型物はガス吸着に、或いは
液相吸着に使用される。

成型前に加えられた、本発明において使用する接着剤は
加熱時に炭化しこれが活性を持つ。したがって本発明の
製法によって得られる成型活性炭は純粋の活性炭より成
る成型物である。そのため耐水性、耐薬品性、耐溶剤性
、耐熱性に関しては運営の活性炭と同様であり、他の有
機接着剤で固めた炭化工程を通らない成型物とは物性は
大きく異なる。成型物の吸着力は良く、硬さもまた良好
である。成型後加熱と言う単純操作でこの様な物性が得
られるのは本発明において特定した接着剤を使用するこ
とによる。

つぎに実施例によって本発明の効果を示す。

実施例／ 各種の有機接着剤を用いて粉末活性炭を５ｙ型しその強
度及び吸着力を比較した。

粉末活性炭はメチレンブルー脱色力（ＪＩＳ　Ｋ　−１
ｑｑｏ＞が／９０−、ベンゼン吸着力（ＪＩＳ　Ｋ−／
ダグ９）が３’７％であり、粒度は、２００メツシュ通
過ｇθ％の水蒸気賦活炭を使用した。

成型はスクリュータイプの押出機でノズル径２頭で長さ
３〜’Ｉｒｐａ＋に押出成型し、１００℃〜／Ω０℃の
間で乾燥し、乾燥品の吸着力及び硬さ試験（Ｊ＋ｓＫ−
／ｌ、ｔ７１７　）を行なった。

接着剤は固型物換勢：で、２０％添加し、適度の粘性が
出るまで良く混合した。

つぎにこの乾燥された成型物を、窒素気流を通しながら
尼気炉中でｇｏｏｃ″ｅ２時間加熱後冷却し、このもの
の吸着力及び硬さの試、験を行なった。

以上の様に加熱の物性は／、ツ、左、乙では吸着力は良
くなるが硬さは弱くなり、３、グは硬さは強いが、吸着
力は悪い。然るに本発明に係る接着剤を使用した成型物
は硬さ、吸着力共に優れた物性を示している。

実施例コ つぎにす７タレンスルホン酸ソーダのホルマリン縮合物
溶液の添加量と硬さの関係を示す。

粉末活性炭はメチレンブルー脱色力１ｇ０−のものを用
いた。これに上記の接着剤を固型物当りで／３ｅｉＪ−
１Ｉθ％添加し、水分ｓｓｓ　〜ｔ、ｏｓで混和、実施
例／と同じ成型を行なってから／１０Ｃで６時間乾燥し
、ついで実施例／と同様にしてざ００Ｃで３時間加熱し
、その後吸着力と硬度を測定した。

第　　３　　表 尚アスファルトのスルホン化物及び呉羽化学工業製ＫＳ
Ｂについて同様の実験を行なったがはｙ同じ結果が得ら
れた。

実施例３ 実施例／の試料屋デの放散乾燥品を加熱炭化するに当り
加熱温度を変えてその吸着力を測定した。

加熱時間は３時間とした。

実施例を 清酒の精製に使用した廃粉末活性炭にアスファルトのス
ルホン化物を固型物として、２０％加え、水分！ｒ！ｒ
％で混和して／ＣｒＩＬ×１０°２Ｘ１０ｒｘの大きさ
にプレス成型した。同様に木炭の粉砕物にアスファルト
をクレオソート泊で溶かして固型物として２０％加え、
加熱混和して同様の成型を行なった。これ等を乾燥後水
蒸気賦活な行なった。賦活は都市ガスバーナーを付けた
アルミナファイバー炉で水蒸気を３ｇ／分の割合で導入
しｇｓｏｃとなってから一時間行なった。

これ等の成型物の吸着力を測定した。

よう素吸着力はＪ　Ｉ　ＳＫ／［７４による。

また硬さ試験法にはＪＩＳの試験方法があるがこれは粒
状の形状のもののみに適用され、水晶のような平板状成
型物には適用出来ないので、手で折り曲げてその硬さを
比較したところ、明らかにアスファルトのスルホン化物
で成型したものが強かった。

なお使用した廃活性炭は空気を断ってｇｏｏｃで２時間
加熱した時、そのメチレンブルー吸着力は／＝０−であ
った。

実施例！ 本発明の製造方法で作った成型活性炭の再生による物性
の変化を調べるため、つぎの実験を行なった。実施例ｔ
で使用した廃粉末活性炭に固型物として２０％になるよ
うに呉羽化学工業製にＳＳ接着剤を加え、径２Ｂで長さ
３〜ｌ１ｍ凰に押出し成型して、乾燥後、小型賦活炉で
ｇｒｏｃで水蒸気を用い賦活を行なった。この成型物の
メチレンブルー吸着力は＝２０冠あり、硬さは９３％で
あった。

このものを用いてｃｏｏｇθを含む排水のＣＯＤ除去を
行ない、１！１相吸着成型炭を上記賦活炉で再賦活を行
なった。収量り１４％でメチンンツルー、２００−まで
に回復した。この吸着再生を５回感返した。各回のそれ
ぞれの収量やメチレンブルー吸着力には大差なかったが
、硬さのみｇ３％と低下して来た。このものを呉羽化学
工業調にＳＳ接着剤を固を物当りで１０％水溶液となる
ように水で希釈した液中に浸漬した。７０分後にこれを
取出して乾燥後、ｇｏｏｃに加熱した。硬さはゾロ憾ま
でに回；痩し、メチレンブルー吸着力は２００ｄであっ
た。

（発明の効果） 現在市場に流通している活性炭の吸着力はメチレンブル
ー吸着力で７６０冠〜２３０−程度で、１／１０　ベン
ゼン蒸気吸着力は３０〜３３噂である。

硬さは７０％以上が要求される。市販の有機接着剤を使
用するとこれ等の条件を満足することは困難であった。

本発明において特定した接着剤を使用することにより容
易にこの条件を満足するものが得られた。

また既に活性化された或いは加熱によって活性を回復す
る廃活性炭を利用することによって、加熱操作のみで自
由な形状の成型活性炭が容易に得られることにより、従
来困難とされていた複雑な構造を持つ成型活性炭が容易
且つ安価に得られること〜なった。

また硬さの低下した成型活性炭を、吸着力を阻害するこ
となく容易に硬さを増強すること力玉できをようになっ
た。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末活性炭及び使用済廃粉末活性炭を成型するに
   あたり、ナフタレンスルホン酸ソーダのホルマリン縮合
   物の水溶液、またはアスファルトのスルホン化物の水溶
   液、或いは原油のクラツキング時の残渣である樹脂状炭
   化水素のスルホン化物の水溶液を混合して成型後、加熱
   することを特徴とする成型活性炭の製造方法。
2. （２）使用済の成型活性炭をナフタレンスルホン酸ソー
   ダのホルマリン縮合物の水溶液、またはアスファルトの
   スルホン化物の水溶液或いは原油のクラツキング時の残
   渣である樹脂状炭化水素のスルホン化物の水溶液に含浸
   或いは添着し、加熱または賦活することを特徴とする成
   型活性炭の製造方法。