JPH01308818A

JPH01308818A - 活性炭の製造方法

Info

Publication number: JPH01308818A
Application number: JP1030873A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Yamaguchi; 達明山口
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1989-12-13

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、各種物質の吸着剤として多くの用途がある高
性能の活性炭を容易に製造する方法に関するものである
。

（従来の技術）活性炭は、工業用吸着剤として古くから利用されている
が、近年、公害防止などの技術の開発と共に、その需要
が著しく増大している。現在実際に市販されている活性
炭は、やしから、おがくず、石炭などを原料として製造
され、賦活方法によって、水蒸気賦活炭と塩化亜鉛賦活
炭の二種類に大別されている。

（発明が解決しようとする課題）上記の二種類の活性炭に関しては、製造上前者は９００
〜１２００℃の高温を必要とし、後者は薬品による腐蝕
・汚染などが問題となっている。

いずれも製造の際に高度の技術を必要とするため、かな
り高価なことが問題点として指摘されている。

また、現在主流の一つをしめているやしがら炭は、原料
のやしからを輸入にたよっているため、その供給に不安
があることも指摘されている。

一方、石炭を原料とする場合には、副生ずるタール状物
質、廃ガスの処理に難があることが指摘されている。

さらに、これらの市販活性炭の比表面積は最高１６００
ｎ（／ｇ程度であるが、これよりも比表面積の大きい活
性炭が得られれば、吸着性能が向上するばかりでなく、
従来になかった用途が開発されるものと期待される。

一方、活性炭の製造に際し、原料としてリグニン又はそ
の誘導体を用いる検討もなされてきた。

たとえば、塩化亜鉛や塩化カルシウムで賦活する方法（
洋本ら、祇パ技術誌、２３，８　Ｑ、１９９゜２０１　
　（１９７９））、濃硫酸で炭化してから空気賦活する
方法ＣＢ、に、Ｐａ　ｒｋら、Ｊ。

Ｋｏｒｅａｎ　　ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、、２０＋１５３（
１９７６）等が知られている。

しかしながら、これまでの方法は、重金属、腐食性物質
を使用したり、あるいは１０００℃近（に加熱する工程
を含んでいたり、さらに加熱工程が炭化、賦活と二段階
であったりして、上記の目的が達成されているとはいえ
ない。

そこで、本発明者は、リグニン又はその誘導体を原料と
し、比表面積が大きい活性炭を収率良く得る方法を見出
すべく、種々検討を行ない、本発明に到達した。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明の要旨は、リグニン又はその誘導体に
、アルカリを添加し、ついで加熱処理して活性炭を得る
ことを特徴とする活性炭の製造方法にある。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、本発明方法においては、活性炭を製造するために
、原料としてリグニン又はリグニン誘導体が用いられる
。

リグニンはセルロースおよびヘミセルロースとともに植
物体の骨格を形成する主要成分であり、木質化した植物
組織から二次的成分である樹脂、タンニン、灰分などを
除いた非炭水化物である。

このリグニンは、木材ではその含有量が２０〜３０−ｔ
％に達するが、未変化の状態では単離しに＜＜、単離法
としては、（ｉ）リグニンを不溶解残金として得る方法
、（ｉｉ　）リグニンを溶解して分離する方法に大別さ
れる常法を採用しうる。

工業的には、クラフト法（硫酸塩法）によるパルプ製造
廃液を中和して得られるチオリグニン、サルファイド法
パルプ蒸解液を濃縮乾燥して得られるリグニンスルホン
酸、等の誘導体が入手しやすく、好適に使用される。

たとえば、チオリグニンを得る方法としては、クラフト
法パルプ廃液であるＫＰ黒液を硫酸で中和してｐＨ２程
度でチオリグニンを析出せさる方法、又はＣ０ｆｆ１を
吹込んでｐＨ９程度で大部分のチオリグニンを析出させ
る方法等が採用される。

また本発明においては、原料としてリグニン又はその誘
導体を含有する廃液類も使用しうる。たとえば、上記の
ＫＰ黒液が挙げられるが、得られる活性炭の特性を向上
させるために好適には酸化カルシウム、酸化バリウム等
を、好適には水溶液として添加して、無機塩類を沈澱さ
せた上澄液を用い得る。

次に、本発明方法においては、リグニン又はその誘導体
に、アルカリが添加される。アルカリとしては、ナトリ
ウム、カリウム等のアルカリ金属の水酸化物もしくは炭
酸塩、カルシウム、マグネシウム、バリウム等のアルカ
リ土類金属の水酸化物もしくは炭酸塩、等が挙げられる
が、得られる効果等の点から水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムが最適である。これらのアルカリは、固体、水
溶液のいずれも使用しうる。

その使用量は、リグニン又はその誘導体１重量部に対し
、通常０．１〜１０重量部程度、好ましくは１〜５重量
重量部外ら選択される。

上記アルカリを添加した後、リグニン又はその誘導体は
、加熱処理され、活性炭が得られる。たとえば、乾留炉
中でリグニン又はその誘導体に対して所定量のアルカリ
水溶液を加えてよく攪拌した後、加熱して水を留去し、
さらに温度を上昇させて炭化・賦活を一度に完成し、内
容物を取り出して水を加えてアルカリを回収し、残った
炭化物を十分に水洗・乾燥すると高性能の活性炭を得る
ことができる。

上記加熱は、３００〜９００℃程度、好適には４００〜
６５０℃程度の温度で、通常０．５〜４８時間程度、好
適には１〜５時間程度行なわれ、炭化・賦活が同時にな
される。

上記加熱処理に際しては、乾留炉（焼成炉）、たとえば
ロータリーキルン等を用いることができ、大気圧下で、
そのままもしくは窒素のような不活性ガスの気流中で昇
温する。昇温の過程で留去してくる水分・分解油は出口
にとりつけた凝縮器によってトラップして回収する。ま
た、メタンを主成分とする廃ガスも別途回収することが
できる。

なお、工業的にはこれらの副生物を燃焼廃棄することも
できる。

上記加熱処理が終了すると、放冷後、アルカリを含む炭
化物を炉より取して粉砕し、まず水を加えて加熱洗浄し
、洗液からアルカリが回収される。

さらに、希酸によって再度加熱洗浄をし、洗液のｐＨが
７前後になるまでくり返すのが好適である。

（実施例）以下、実施例によりさらに本発明の詳細な説明する。

実施例１〜１０リグニンスルホン酸く山陽国際パルプ■製、“サンエキ
スｐ−２５２”、リグニンスルホン酸６０％、多Ｉｌ！
類３６％を含有する）を、表１記載の所定量の水酸化ナ
トリウム又は炭酸ソーダを混合した後、ステンレス製ビ
ーカーに入れ、それを鉄製レトルト中におき、電気炉に
て所定温度まで、昇温速度２〜３℃／１Ｉｉｎで加熱を
続け、所定温度に達した後、所定時間その温度に保持し
た。昇温の途中では水分が留去され、またガス発生が認
められた。そのガスの主成分は、メタンであった。

ついで放冷し、得られた炭化物を水洗して、アルカリを
回収し活性炭を得た。結果を第１表に示す。

なお、比表面積は、ＢＥＴ比表面積であり、“カンタソ
ーブ表面測定装置”　（Ｑｕ　ａ　ｎ　ｊａ　ｃｈ　ｒ
　ｏｍｅ社製）を用いる１点法（窒素ガス）によって測
定した。

実施例１）リグニンの純度を特に高めたいわゆる変成りゲニンスル
ホン酸（重陽国際パルプ■製、“バニレソクスＲＮ″）
に対してカセイソーダを重量比で１加え、上述のように
して４５０℃で１時間加熱（すなわち、炭化・賦活して
得られた活性炭の比表面積をＢＥＴ法で測定すると１８
５０％／ｇとなり、このもののヨウ素吸着能（ＪＩＳ　
　Ｋ−１４７４）１３００■／ｇとなった。

実施例１２クラフト法によるリグニンであるいわゆるチオリグニン
（Ｗｅｓｔｖａｃｏ社製、”Ｉｎｄｕｌｉ　ｎＡＴ”）
を原料として実施例１）と同様に製造した活性炭の性能
は、比表面積２７５０％／ｇで、ヨウ素吸着能２０９０
■／ｇとなった。

また、この活性炭の細孔分布をＮ！吸着法により測定（
測定装置としてＣａｒｂｏ−Ｅｒｂａ社製、“Ｓｏｒｐ
ｔｏｍａｔｉｃ″を用いた）した結果を第１図に示す。

すなわち、細孔径１５〜１００人にわたる範囲が非常に
発達していることがわかる。

実施例１３ＫＰ黒液に半量の酸化カルシウムを添加し、硫酸カルシ
ウムなどの無機塩類を沈殿させた上澄液を原料として実
施例１）と同様にして活性炭を得た。得られた活性炭の
比表面積は７１０ｍ／ｇであった。

実施例１４実施例１２において、カセイソーダに代えて、水酸カリ
ウムを用い、５５０℃で３時間、加熱して活性炭を得た
。得られた活性炭のヨウ素吸着能は次のとおりであった
。

すなわち、チオリグニンに対する水酸化カリウム重量比
が１．２及び３のとき、それぞれヨウ素吸着能は６２２
．１）００及び１７４０■／ｇであった。

（発明の効果）本発明によれば、木材蒸解によるパルプ製造の際の副産
物として多量に排出するリグニンあるいはその誘導体を
原料として、アルカリを賦活剤として用い、従来法にく
らべて低温で、しかも−段階の加熱プロセスで収率よく
高性能の活性炭を得ることができる。

また、得られる活性炭は、きわめて高比表面積のものま
で可能であり、さらに細孔特性も、たとえば、特に細孔
径１５〜１００人にわたる範囲が非常に発達しているの
が特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１２で得られた活性炭の細孔分布および
細孔容積累積曲線を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）リグニン又はその誘導体に、アルカリを添加し、
ついで加熱処理して活性炭を得ることを特徴とする活性
炭の製造方法。
（２）リグニン誘導体が、チオリグニン又はリグニンス
ルホン酸である請求項１記載の方法。
（３）リグニン誘導体としてパルプ製造廃液を用いる請
求項１記載の方法。
（４）アルカリがアルカリ金属の水酸化物である請求項
１記載の方法。
（５）アルカリが、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウ
ムである請求項１記載の方法。
（６）加熱処理を、温度３００〜９００℃で行なう請求
項１記載の方法。
（７）活性炭の比表面積が５００ｍ＾３／ｇ以上である
請求項１記載の方法。