JPH02307818A - 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 本発明は活性炭の製造方法に関する。この方法によって
製造された活性炭は上水および排水中の有害物質の除去
、ガソリン等の揮発性有機物あるいは臭気を吸収するた
めに使用することができる。

従来の技術 石炭を原料とした活性炭は、炭化物を製造し、この炭化
物を種々の方法で賦活し製造されている。

この場合、良質活性炭を製造するには原料石炭の選択お
よび炭化物を製造する過程において、石炭が軟化溶融し
、気孔壁が厚く、比表面積の小さい炭化物を形成しない
ように処理することが重要である。

このため、従来から種々の方法が提案されている。すな
わち、特開昭５Ｏ−５１９９Ｅｉ号公報では、粘結性が
弱いか全く無い石炭、例えば加熱しても軟化溶融しない
褐炭のような低石炭化度炭を選定し活性炭を製造してい
る。

しかし、これら褐炭を原料とする場合は粘結剤が必要と
なる。また、特開昭５０−１２５９８９号公報には米国
アラバマ州産のブラック・クリーク炭を使用した例が示
されているが、この場合は水の存在下にナフタリンスル
ホン醸ホルヤリン縮合物又はその塩を粘結剤として使用
している。この様に、これらの活性炭の製造法において
は何等かの結合剤が使用されている。

これら結合剤の使用は活性炭の製造工程を複雑にし、ま
たコストを高くしている。

他方、特開昭５０−１５２９９３号公報には粘結剤を使
用せず、塊成化した造粒炭を酸素含有ガスで処理する方
法が提案されている。

このように現在知られている活性炭の製造方法は炭化痛
程で溶融しない石炭を用いる方法、あるいは粘結炭を用
いた場合は酸素含有ガスにより不溶融化した後、炭化賦
活し活性炭を製造する方法である。

さらには、米国特許３４８３１３４号公報には穀物を微
粉炭に１−１０％添加する方法も開示されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、これら公知の活性炭製造方法では、活性
炭原料石炭の選択範囲が狭められる。また、粘結炭を使
用した場合は酸素含有ガスによって不溶融化するため、
塊成次表面と内部で酸化の進行状態が異なり、均質な不
溶融塊成炭の製造が困難で、もし均質な不溶融塊成炭を
製造しようとすれば、酸化処理時間を長くする必要があ
り経済的でない、更に高い比表面積の活性炭を得ようと
すれば賦活時間を長くし賦活歩留を減少させなくてはな
らない。

以上の点から、粘結炭から高い比表面積の良質活性炭を
簡易に、しかも安価に賦活歩留を高くする製造方法の確
立は重要であり切望されている。

課題を解決するための手段 本発明は、その目的を達成するために、（１）粉砕した
石炭に、粉砕した植物を１１重量％以１−５０重量％未
満添加後、加圧成型し造粒炭とし、炭化炉で炭化し整粒
した後、賦活すること。

（２）微粉砕した石炭に、乾燥し微粉砕した植物をｌ１
重量％以上５０重量％未満添加後、加圧成形し、造ａ炭
としそのまま、または整粒してから炭化炉で炭化し、そ
の後賦活すること。

（３）粉砕した石炭に、粉砕した植物を１１重量％以上
５０重量％未満添加後、加圧成形し、造粒炭としそのま
ま、または整粒してから、この造粒炭を酸素含有の酸化
性ガスを用いて、１００℃以上３５０℃未満で酸化処理
した後、炭化賦活することを特徴とする。

以下本発明の詳細な説明する。

石炭系活性炭の原料は、褐炭から無煙炭までの広い範囲
の石炭が使用されている。しかし、高品位の活性炭の製
造は粘結炭を微粉砕し、造粒した造粒炭が使用されてい
る。

このため炭化過程での造粒炭の軟化溶融現象を防止する
ため、造粒炭の不溶融化処理が酸素含有ガスによって行
われ、その処理は回転炉などを使用し、酸素濃度を低く
しているため処理時間が長くなり、しかも均質な不溶融
化処理が困難になる。また、比表面Ｍ　１４００ｍ’／
ｇの活性炭を製造しようとするならば賦活歩留は２０％
以下になる。

そこで、本発明は、粘結炭を微粉化し粘結炭の比表面積
を大きくすると共に、不溶融化処理を造粒炭の内部から
、あるいは内部と外部から同時に行い造粒炭の不溶融化
処理を均質に、しかも短時間で、あるいは酸素による不
溶融化処理を実施することなく安全に行う事、さらには
造粒炭内部に多数のマクロ気孔を形成させる研究を種々
重ねた結果見出したのである。

本発明による石炭は微粘結炭、粘結炭を単独あるいは非
粘結炭と粘結炭を配合した石炭等が使用され、粉砕され
た石炭であるが、好ましくは７４Ｋｍより小さく粉砕さ
れた石炭がよい。更に比表面積１４００ｍ’／ｇ以上の
活性炭を賦活歩留まり３０％以上確保しようとするなら
ば、石炭の粒度は１０ｇｍ以下にすると良い。

他方、添加する植物は乾燥され粉砕された物であるが、
その粒度は平均粒径１００４ｍ未満であれば良い、植物
の乾燥の程度は粉砕出来る程度で良いが、５％未満が好
ましい、植物を添加するのは、加熱過程における酸性ガ
スおよび酸性液状物の発生と、軟化溶融しないため石炭
粒子相互の強固な融着を防止、炭化物の賦活時に賦活ガ
スが容易に炭化物内部まで拡散するようなマクロ気孔を
形成させるためである。

石炭への植物の添加量を１１重量％以上５０重量％未満
と規定したのは、１１重量％未満では炭化物に充分なマ
クロ気孔を形成させる事が出来ない、また上限を５０重
量％未満としたのは５０重量％以上添加すると造粒炭の
機械的強度が低下し、活性炭製造工程で粉化が起こり活
性炭歩留が著しく低下し経済的でないためである。

炭化物の賦活時に賦活ガスが容易に炭化物内部まで拡散
するようなマクロ気孔を形成させ、かつ造粒炭の機械的
強度を十分確保するためには、石炭への植物の添加量は
、好ましくは１５重量％以上３０重量％未満が良い。

なお植物の粉砕粒度が平均粒度で１００＃Ｌｍ以上では
、石炭との接触面積が小さすぎると共に植物の偏析が起
こるため好ましくなく、平均粒度で１００　ルｍ未満が
良い。

植物としては穀物類、草木類、竹類あるいは植物から有
益成分を抽出した残渣（例えばバカス）、穀物の精製時
に発生する米糠およびフスマ等の植物を指すが、穀物の
精製時に発生する米糠、フスマが発生時の水分が低い事
および軟らかいため粉砕が容易である点から特に優れて
いる。

粉砕された石炭と植物の混合炭は加圧成形し、造粒炭と
してから炭化炉で炭化する。

生成した炭化物は目的とする活性炭の粒度に応じて粒度
調整する必要がある。その粒度は５．０■〜０．３■が
好ましい、また、造粒炭を酸化処理して炭化する場合に
は、造粒炭の温度が１００℃以上、３５０℃未満に保持
出来るような反応容器に装入し、酸素濃度１容積％以上
、２２容積％未満の混合ガスで、造粒炭を酸化する。

造粒炭を酸素含有ガスを用いて酸化処理するのは、造粒
炭の外面を素早く不溶融化し、造粒炭相互の融結を防止
するためと、石炭の不溶融化を速めるためである。この
場合、　１００℃未満では酸化反応が進み難く、３５０
℃以上では酸化反応が急激に進み発熱が激しくなり、温
度制御が困難になると共に粘結炭が溶融してしまう為で
ある。好ましくは造粒炭温度は１８０℃以上、３２０℃
未満が良い。

また、酸素含有ガスの酸素濃度はｌ容積％以上、２２容
積％未満の範囲が適している。酸素濃度１％未満では、
酸化反応が緩慢で造粒炭の酸化処理に長時間を要し経済
的でなく、２２容積％以上では酸化反応が急速に進み、
高温となり温度制御が困難になる。

このように造粒炭を酸化処理する場合は、反応容器中の
造粒炭温度は１００℃以上３５０℃未満に保持されるよ
う、酸素含有ガスの酸素濃度、温度、および反応容器の
加熱条件を調整する必要があるが、本発明は造粒炭内部
からも石炭の不溶融化が進むため、均質な不溶融造粒炭
が生成する。

また植物の残留炭素が石炭粒子相互の融着を防止すると
共に、吸着に適した細孔を形成する。

なお反応容器はバッチ式あるいは流動床、回転炉の様な
連続式のどちらでもよい。

なお造粒炭は加圧成型した造粒炭をそのまま用いても良
いが、造粒炭の大きい場合は破砕整粒して使用する。

不溶融化された造粒炭は通常の方法で７００℃程度まで
炭化し、その後通常の手段でもって賦活し活性炭を製造
する。

なお１機械的強度が、さらに必要な場合には、タールピ
ッチ等の粘結剤を使用するとよい。

本発明は以上のように、微粉砕した石炭に乾燥し微粉砕
した植物を添加することによって、石炭の不溶融化を簡
易にし炭化物を製造するものである０本発明の方法によ
って製造した炭化物を水蒸気あるいは００２等の公知の
方法で賦活し活性炭とする。更に、賦活速度をより速め
るためには公知の無機化合物であるカリウム、ナトリウ
ムを添加すれが良い。

実施例 次に本発明を実施例に基いて説明する。本発明の方法に
使用した石炭および植物の性状の例を表１に示す。

表１ 実施例１ 平均粒度３２ｇｍに粉砕した石炭７０重量％と、平均粒
径２９．７Ｂｍに粉砕した穀物３０重量％を混合し、加
圧成型しｌＯ〜０．５腸−の造粒炭とした。この造粒炭
を内容積４００−の炭化炉に２００ｇ装入し、２℃／ｗ
ｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し、３０分保定後取
り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５１に破砕整
粒し、１５０ｇを内容ｆｉ２０００シの反応管に装入し
、９００℃でもって水蒸気量３ｇ／＋ｗｉｎで５時間賦
活し、活性炭とした。生成した活性炭の歩留は３１％で
あり、その比表面積は１４１０ｒｎ”／ｇであった。

実施例２ 平均粒度３２ｐｍに粉砕した石炭８０重量％と、平均粒
径８０ｐｍに粉砕したフスマ２０重量％を混合し、加圧
成型し１０〜０．５ｍ−の造粒炭とした。この造粒炭を
内容積４００シの炭化炉に２００ｇ装入し、２’Ｃ／ｗ
ｉｎの加熱速度で８００℃まで昇温し、３０分保定後取
り出し炭化物とした。

この炭化物を実施例１と同じ方法で賦活し活性炭とした
。生成した活性炭の歩留は３０％で、比表面積は１３３
１ｒｎ”／ｇであった。

実施例３ 平均粒度３２１Ｌｍに粉砕した石炭７０重量％と、平均
粒径２１．８ｇ、ｍに粉砕した鋸屑３０重量％を混合し
、加圧成型し１０〜０．５■の造粒炭とした。この造粒
炭を内容積３４００．１１の炭化炉に２００ｇ装入し、
１．５℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し、３
０分保定後取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５ｍｍに破砕
整粒し、５０ｇを内容積２０００−の反応管に装入し、
９００℃でもって水蒸気量４ｇ／ｗｉｎで２時間賦活し
、活性炭とした。生成した活性炭の歩留は２８％であり
、その比表面積は１４０８ｒｒｌ’／ｇであった。

実施例４ 平均粒度４．５ｐｍに粉砕した石炭７０重量％と、平均
粒径１７．８　ｇ　ｍに粉砕した米糠３０重量％を混合
し、加圧成型し５〜０．５脂脂の造粒炭とした。この造
粒炭を内容積３４００−の炭化炉に２００ｇ装入し、１
．５℃／ｓｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し、３０
分保定後取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を、１５０８を内容積２
０００−の反応管に装入し、８００℃でもって水蒸気量
７ｇ／ｉｎで３時間賦活し、活性炭とした。生成した活
性炭の歩留は２５％であり、その比表面積は１５０８ゴ
／ｇであった。

実施例５ 平均粒度３２ｇｍに粉砕した石炭６０重量％と、平均粒
径２１．５μｍに粉砕した米糠４０重量％を混合し、加
圧成型した後、破砕整粒し、５〜０．５１鴎の造粒炭と
した。この造粒炭を内容＃！１３４００Ｊの炭化炉に２
００ｇ装入し、２℃／ｓｉｎの加熱速度で８００℃まで
昇温し３０分保定抜取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を１５０ｇを内容ａ２ｏ
ｏｏ、ｘの反応管に装入し、９００°Ｃでもって水蒸気
量４ｇ／ｌｌ１ｎで３時間賦活し、活性炭とした。生成
した活性炭の歩留は３０％であり、その比表面積は１５
１１ｒｎ’／ｇであった。

実施例６ 平均粒度３．２ｐｍに粉砕した石炭７０重量％と、平均
粒径２９．７牌ｍに粉砕した穀物３０重量％を混合し、
加圧成型し塊成化した後５〜０．５■に整粒し造粒炭と
した。この造粒炭を内容積３４００シの炭化炉に２００
ｇ装入し、酸素濃度６容積％の混合ガスを用いて２８０
℃で３０１ｎ酸化処理した後、２．５℃／ｗｉｎの加熱
速度で６００℃まで昇温し、３０分保定後取り出し炭化
物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５Ｈに整粒し
、　１５０ｇを内容積２０００シの反応管に装入し。

９００℃でもって水蒸気量４ｇ／ｗｉｎで２．５時間賦
活し、活性炭とした。生成した活性炭の歩留は３０％で
あり、その比表面積は１５１１ｒｒｆ／ｇであった。

実施例７ 平均粒度３．２ｇｍに粉砕した石炭Ａ８５重量％と、平
均粒径２７．８μｍに粉砕した米糠１５重量％を混合し
、加圧成型し５〜０．５ｍｍの造粒炭とした。

この造粒炭を内容積３４００−の炭化炉に２００ｇ装入
し、酸素濃度８容積％の混合ガスを用いて、　２８０℃
で８０ｍ１ｎ酸化処理した後、２℃／ｓｉｎの加熱速度
で７００℃まで昇温し、３０分保定後取り出し炭化物と
した。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５履脂に整粒
し、　１００ｇを内容積２０００シの反応管に装入し、
９００℃でもって水蒸気量４　ｇ　／ｍｉｄで３時間賦
活し活性炭とした。生成した活性炭の歩留は３５％であ
り、その比表面積は１５２１ゴ／ｇであった。

実施例８ 平均粒度３．２ｇｍに粉砕した石炭６５重量％と、平均
粒径９．３ｇｍに粉砕したフスマ３５重量％を混合し、
加圧成型し塊成化した後、５〜０，５■に破砕整粒し造
粒炭とした。この造粒炭を内容積３４００シの炭化炉に
３００８装入し、酸素濃度２１容積％の混合ガスを用い
て、１８０℃で１８０　ｓｉｎ酸化処理した後、２℃／
ｗｉｎの加熱速度で７００℃まで昇温し、３０分保定後
取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５ｍｍに整粒
し、　１００ｇを内容積２０００−の反応管に装入し、
９００℃でもって水蒸気量４　ｇ　／ｓｉｎで３時間賦
活し活性炭とした。生成した活性炭の歩留は３４％であ
り、その比表面積は１４８０ｒｎ”／ｇであった。

実施例９ 平均粒度３２４ｍに粉砕した石炭８０重量％と、平均粒
径１１１．１１μｍに粉砕した鋸屑２０重量％を混合し
、加圧成型し塊成化した後、５〜０．５ｍ騰に破砕整粒
し造粒炭とした。この造粒炭を内容積３４００ａｌｌの
炭化炉に３００ｇ装入し、酸素濃度１５容積％の混合ガ
スを用いて、１２０℃で２４０　ｓｉｎ酸化処理した後
、２℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し、３０
分保定後取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５重量に整粒
し、１５０ｇを内容ａ　２０００Ｊの反応管に装入し、
９００℃でもって水蒸気量４ｇ／ｓｉｎで４時間賦活し
活性炭とした。生成した活性炭の歩留は３２％であり、
その比表面積は１３１０ｒｎ’／ｇであった。

実施例１０ 平均粒度３２ｐｍに粉砕した石炭８５重量％と平均粒径
１！３．９　ＪＪ−ｍに粉砕した鋸屑２０重量％を混合
し、加圧成型し塊成化した後、５〜０．５鳳鳳に破砕整
粒し造粒炭とした。この造粒炭を内容！ｌｌ３４００−
の炭化炉に３００ｇ装入し、酸素濃度８容積％の混合ガ
スを用いて３００℃で３０■ｉｎ酸化処理した後、２℃
／ｓｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し３０分保定後
取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５１１に整粒
し、　１５０ｇを内容積２０００シの反応管に装入し、
９００℃でもって水蒸気量４ｇ／ｓｉｎで４時間賦活し
活性炭とした。生成した活性炭の歩留は４０％であり、
その比表面積は１２９０ｍ’／ｇであった。

実施例１１ 平均粒度３２＃Ｌｍに粉砕した石炭８０重量％と平均粒
径１８．２ｇｍに粉砕した竹２０重量％を混合し、加圧
成型し塊成化した後、５〜０．５１腸に整粒し造粒炭と
した。この造粒炭を内容積３４００シの炭化炉に３００
８装入し、酸素濃度３容積％の混合ガスを用いて、３０
０℃で１２０ｍ１ｎ酸化処理した後、３℃／ｗｉｎの加
熱速度で８０Ｑ℃まで昇温し、３０分保定後取り出し炭
化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５＋ｓ層に整
粒し、２００ｇを内容積２０００シの反応管に装入し、
９００℃でもって水蒸気ｆｉｔ７ｇ／ｗｉｎで４時間賦
活し活性炭とした。生成した活性炭の歩留は４０％であ
り、その比表面積は１３９０ｍ″／ｇであった。

比較例１ 平均粒度３２ｇｍに粉砕した石炭９２重量％と平均粒径
２７．８　ｐ−ｍに粉砕した鋸屑８重量％を混合し、加
圧成型し塊成化した後、５〜０．５腸層に整粒し造粒炭
とした。この造粒炭を内容積３４００−の炭化炉に３０
０ｇ装入し、２℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇
温し、３０分保定後取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５ｍｍに整粒
し、５０ｇを内容＠２０００ａｌｌの反応管に装入し、
９００℃でもって水蒸気量４ｇ／ｗｉｎで４時間賦活し
活性炭とした。生成した活性炭の歩留は３０％であり、
その比表面積は９８０ｒｎ”／ｇで比表面積が小さかっ
た・ 比較例２ 平均粒度３２．０μｍに粉砕した石炭４５重量％と平均
粒径１７．８層ｍに粉砕した米糠５５重量％を混合し、
加圧成型し塊成化した後、５〜０．５１腸に整粒し造粒
炭とした。この造粒炭を内容積３４００−の炭化炉に３
００８装入し、１．５℃／蕩ｉｎの加熱速度で６００℃
まで昇温し、３０分保定後取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３〜０．５層−に整粒
し、５０ｇを内容積２０００シの反応管に装入し、９０
０℃でもって水蒸気量４　ｇ　／ｍｉｄで３時間賦活し
活性炭とした。生成した活性炭は粉化し粒状活性炭とな
り得なかった。

比較例３ 平均粒度３３．２）ｈｍに粉砕した石炭８０重量％と平
均粒径２１．８層ｍに粉砕した鋸屑２０重量％を混合し
、加圧成型し塊成化した後５〜０．５１に整粒し、造粒
炭とした。この造粒炭を内容積３４００−の炭化炉に３
００ｇ装入し、酸素濃度８容積％の混合ガスを用いて４
１０℃で酸化処理しようとしたが、石炭が軟化溶融し粒
状炭化物となり得なかった。

発明の効果 以上実施例および比較例に示しように１本発明の方法、
すなわち、粉砕した石炭に粉砕した植物を１１重量％以
上５０重量％未満添加することによって、活性炭用炭化
物を簡易に製造することが出来る。

本発明の方法の炭化物から製造した活性炭は、水処理用
活性炭、溶剤吸着、ガソリン、あるいは脱臭剤として使
用できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉砕した石炭に、粉砕した植物を１１重量％以上
   ５０重量％未満添加後、加圧成形し造粒炭とし、炭化炉
   で炭化し、整粒した後、賦活することを特徴とする活性
   炭の製造方法。
2. （２）粉砕した石炭に、粉砕した植物を１１重量％以上
   ５０重量％未満添加後、加圧成形し造粒炭とし、そのま
   ま、または整粒してから炭化炉で炭化し、その後賦活す
   ることを特徴とする活性炭の製造方法。
3. （３）粉砕した石炭に、粉砕した植物を１１重量％以上
   ５０重量％未満添加後、加圧成形し造粒炭とし、そのま
   ま、または整粒し造粒炭としてから、この造粒炭を酸化
   性ガスを用いて、１００℃以上３５０℃未満で酸化処理
   した後、炭化賦活することを特徴とする活性炭の製造方
   法。