【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、吸着剤に関する。
従来より、ポリエステルやエポキシなどの有機
系、あるいは、ポルトランドセメントやアルミナ
セメントなどの無機系の結合材を用い、活性炭を
所望の形状に成型した吸着剤は、脱臭剤などの用
途に使用されている。
しかしながら、これらの結合材を用いたもの
は、吸着性能に悪影響をおよぼしたり、600〜
1000℃で再生処理する時に形がくずれたり、強度
が減少したりして再使用することが難しいなどの
課題があつた。
即ち、有機系の結合材を用いると、吸着剤表面
から活性炭粉末がはげ落ちるという現象を防止す
ることができるが、活性炭の表面を覆つてしまう
ため吸着性能が低下し、かつ、耐熱性が小さいと
いう課題があつた。
一方、無機系の結合材は、吸着性能に大きな悪
影響を与えないが、仕上り状態は悪く耐熱性も小
さいという課題があつた。
本発明者は、これらの課題を解決するために
種々検討した結果、結合材として、高炉水砕スラ
グ粉末とアルカリ金属水酸化物を使用すればよい
ことを見い出し、本発明を完成したものである。
即ち、本発明は、高炉水砕スラグ粉末とアルカ
リ金属水酸化物を必須成分とする結合材、活性炭
及び水からなる混練物を硬化してなる吸着剤であ
る。
以下、詳しく本発明を説明する。
高炉水砕スラグ粉末は、鉄鋼製造時の副産物と
して排出されるごく普通のもので十分であり、そ
の粉末度は、活性炭の粉末度に応じて細かくする
ことが望ましいが、強度発現を考慮して、ブレー
ン比表面積3000cm2／ｇもあれば十分である。
アルカリ金属水酸化物は、高炉水砕スラグ粉末
の水和活性を刺激して、短時間に吸着剤を成型す
るのに必要な成分であり、活性炭を賦活する効果
もあり、吸着能によい影響を与えるものである。
アルカリ金属水酸化物としては、リチウム、ナ
トリウム及びカリウム等の水酸化物が挙げられる
が、工業的には水酸化ナトリウムが好ましい。
アルカリ金属水酸化物の使用量は、高炉水砕ス
ラグ100重量部に対して、0.5〜15重量部程度が好
ましく、３〜10重量部がより好ましい。0.5重量
部よりも著しく少量では強度発現は小さく、15重
量部よりも多量であつても強度発現の伸びはな
く、かえつてアルカリが溶出する危険がある。
また、アルカリ金属水酸化物は、例えば、炭酸
ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム
及び炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸塩や
アルカリ金属炭酸水素塩のアルカリ炭酸塩類と併
用することにより、さらに大きな強度を有する吸
着剤とすることが可能である。
アルカリ炭酸塩類の使用量は、高炉水砕スラグ
100重量部に対して、10重量部以下が好ましく、
３〜８重量部がより好ましい。
活性炭としては、粉末活性炭又は造粒活性炭い
ずれも使用できる。
これらの添加方法としては、水溶液あるいは粉
末状などのいずれであつてもよい。
以上の活性炭と結合材とを水で混練し、所望形
状に成型後硬化させれば、本発明の吸着剤が得ら
れる。
これらの配合割合の一例としては、活性炭100
重量部、結合材５〜50重量部、水50〜200重量部
が挙げられる。
その際、より少ない使用水で適切な成型性を付
与し、かつ、強度の大きな吸着剤を得るために、
減水剤や成型助剤などを添加することは好ましい
ことである。
ここで減水剤としては、例えば、アルキルアリ
ルスルホン酸塩系、芳香族多環縮合物スルホン酸
塩系、水溶性メラミンホルマリンスルホン酸塩
系、リグニンスルホン酸塩系、オキシ有機酸塩
系、ポリオール系、ポリオキシエチレンアルキル
エーテル系及び高級多価アルコール系等から選ば
れた一種又は二種以上が使用可能である。これら
のうち、分子内にスルホン基を有する化合物やオ
キシ有機酸塩系が特に好ましい。
減水剤の使用量は、結合材100重量部に対して、
0.01〜３重量部程度が好ましい。
また、成型助剤としては、澱粉、カルボキシメ
チルセルロース、メチルセルロース、アビセル、
ポリビニールアルコール及びリグニン等の水溶性
高分子物質、ベントナイト、カオリン、活性白
土、酸性白土及びケイソウ土等の粘土質、コロイ
ダルシリカ、アルミナゾル、リン酸アルミニウ
ム、珪酸アルカリ及び珪弗化物等の無機物質、エ
チルシリケールやオルベンなどの、シリカやベン
トナイトに有機系の基をグラフトしたもの並びに
有機ポリマーラテツクス等があげられるが、これ
らのうち、特に、粘土質と無機物質のものが好ま
しい。
成型助剤の使用量は、活性炭100重量部に対し
て、200重量部以下である。
以上のように、本発明の吸着剤は、活性炭と、
高炉水砕スラグ粉末及びアルカリ金属水酸化物を
必須成分とする結合材とを用いて硬化したもので
あり、それによつて、粉末活性炭のはげ落ちがな
く、仕上り状態がよく、吸着性能に全く影響せ
ず、耐熱性は高く、600〜1000℃の再生処理をし
ても強度低下がほとんどないなど、すぐれた性能
を有する吸着剤とすることが可能である。
以下、実施例をあげてさらに説明する。
実施例 １
次に示す工程により粒状吸着剤を製造した。
The present invention relates to an adsorbent. Traditionally, adsorbents made by molding activated carbon into a desired shape using organic binders such as polyester or epoxy, or inorganic binders such as Portland cement or alumina cement have been used for purposes such as deodorizing agents. . However, products using these binders have a negative effect on adsorption performance and
When recycled at 1000 degrees Celsius, it lost its shape and strength, making it difficult to reuse. In other words, using an organic binder can prevent the activated carbon powder from flaking off from the adsorbent surface, but since it covers the activated carbon surface, the adsorption performance decreases and the heat resistance is low. There was a problem. On the other hand, inorganic binders do not have a major negative effect on adsorption performance, but they have the problem of poor finish and low heat resistance. As a result of various studies to solve these problems, the present inventor found that granulated blast furnace slag powder and an alkali metal hydroxide could be used as the binder, and completed the present invention. . That is, the present invention is an adsorbent made by curing a kneaded material consisting of granulated blast furnace slag powder, a binder containing an alkali metal hydroxide as essential components, activated carbon, and water. The present invention will be explained in detail below. As the granulated blast furnace slag powder, it is sufficient to use a very ordinary one discharged as a by-product during steel manufacturing, and it is desirable to make the powder fine according to the fineness of the activated carbon, but considering the development of strength. , a Blaine specific surface area of 3000 cm 2 /g is sufficient. Alkali metal hydroxide is a necessary component to stimulate the hydration activity of granulated blast furnace slag powder and form an adsorbent in a short time, and also has the effect of activating activated carbon, which has a positive effect on adsorption capacity. It gives Examples of alkali metal hydroxides include hydroxides of lithium, sodium, potassium, etc., but sodium hydroxide is preferred from an industrial standpoint. The amount of alkali metal hydroxide used is preferably about 0.5 to 15 parts by weight, more preferably 3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of granulated blast furnace slag. If the amount is significantly less than 0.5 parts by weight, the strength development will be small, and if the amount is more than 15 parts by weight, there will be no increase in the strength development, and there is a risk that the alkali will elute. In addition, an alkali metal hydroxide can be used in combination with an alkali metal carbonate such as sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, and potassium hydrogen carbonate, or an alkali carbonate such as an alkali metal hydrogen carbonate, to achieve even greater strength. It is possible to use an adsorbent with The amount of alkali carbonates used is granulated blast furnace slag.
It is preferably 10 parts by weight or less per 100 parts by weight,
More preferably 3 to 8 parts by weight. As the activated carbon, either powdered activated carbon or granulated activated carbon can be used. The method of adding these may be either an aqueous solution or powder form. The adsorbent of the present invention can be obtained by kneading the above activated carbon and binder with water, molding it into a desired shape, and then curing it. An example of these blending ratios is activated carbon 100%
parts by weight, 5 to 50 parts by weight of the binder, and 50 to 200 parts by weight of water. At that time, in order to obtain an adsorbent with appropriate moldability and high strength using less water,
It is preferable to add water reducing agents, molding aids, and the like. Examples of the water reducing agent include alkylallyl sulfonate, aromatic polycyclic condensate sulfonate, water-soluble melamine formalin sulfonate, lignin sulfonate, oxyorganic acid salt, and polyol. , polyoxyethylene alkyl ether type, higher polyhydric alcohol type, etc., one or more types can be used. Among these, compounds having a sulfone group in the molecule and oxyorganic acid salts are particularly preferred. The amount of water reducing agent used is 100 parts by weight of the binder.
It is preferably about 0.01 to 3 parts by weight. In addition, as molding aids, starch, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, Avicel,
Water-soluble polymer substances such as polyvinyl alcohol and lignin, clay materials such as bentonite, kaolin, activated clay, acid clay and diatomaceous earth, inorganic substances such as colloidal silica, alumina sol, aluminum phosphate, alkali silicates and silicate fluorides, Examples include silica or bentonite grafted with an organic group such as ethyl silicale or olbenite, and organic polymer latexes, among which clay and inorganic materials are particularly preferred. The amount of molding aid used is 200 parts by weight or less per 100 parts by weight of activated carbon. As described above, the adsorbent of the present invention includes activated carbon,
It is hardened using granulated blast furnace slag powder and a binder containing alkali metal hydroxide as an essential component.As a result, the powdered activated carbon does not flake off, has a good finish, and has no effect on adsorption performance. It is possible to make an adsorbent with excellent performance, such as high heat resistance and almost no decrease in strength even after regeneration treatment at 600 to 1000°C. The present invention will be further explained below with reference to Examples. Example 1 A granular adsorbent was manufactured by the following steps.
【表】
ヤシ殻炭を水蒸気賦活した粉末活性炭100重量
部に対して、ブレーン比表面積6000cm2／ｇの高炉
水砕スラグ粉末35重量部と水酸化ナトリウム２重
量部からなる結合材（スラグ−アルカリ系）を、
混練機としてモルタルミキサーを用い、混合しな
がら、水180重量部を徐々に添加し、捏和した湿
式混練物をペレタイザーに投入し、円柱状顆粒化
した。
次いで、この円柱状顆粒化したものを転動式造
粒機であるマルメライザーにより球形化し、それ
を100℃で乾燥した。得られた成型物のうち１〜
３mmのものを選別し、本発明の吸着剤とした。
得られた吸着剤の性能を評価するために、100
℃乾燥後と700℃再生処理後における強さとフエ
ノール吸着量を測定した。
また、結合材として、高炉水砕スラグ粉末と水
酸化ナトリウムの代わりに普通ポルトランドセメ
ント（ポセ系）35重量部を使用したこと以外はス
ラグ−アルカリ系の結合材を使用したときと同様
に行つた。結果を第１表に示す。
なお、強さは、台ばかりに一粒の粒状活性炭を
置き、その上に平板をのせ力を加えて割れたとき
の目盛（ｇ数）を読んで測定した。また、吸着量
はフエノール溶液１に１ｇの粒状活性炭を入れ
てロ過し、ロ液中のフエノール残存量を定量して
吸着量を求めた。[Table] To 100 parts by weight of powdered activated carbon obtained by steam-activating coconut shell charcoal , a binder (slag-alkali system),
Using a mortar mixer as a kneader, 180 parts by weight of water was gradually added while mixing, and the kneaded wet kneaded product was put into a pelletizer to form cylindrical granules. Next, the cylindrical granules were spheroidized using a Marmerizer, which is a rolling granulator, and dried at 100°C. 1 of the obtained molded products
Those with a diameter of 3 mm were selected and used as the adsorbent of the present invention. To evaluate the performance of the obtained adsorbent, 100
The strength and amount of phenol adsorption were measured after drying at ℃ and after regeneration treatment at 700℃. In addition, the process was carried out in the same manner as when using a slag-alkaline binder, except that 35 parts by weight of ordinary Portland cement (Pose type) was used instead of granulated blast furnace slag powder and sodium hydroxide as a binder. . The results are shown in Table 1. The strength was measured by placing a grain of activated carbon on a stand, placing a flat plate on top of it, applying force, and reading the scale (number of grams) when it broke. The amount of adsorption was determined by adding 1 g of granular activated carbon to phenol solution 1 and filtering it, and quantifying the amount of phenol remaining in the filtrate.
【表】
実施例 ２
ヤシ殻炭を水蒸気賦活した粉末活性炭100重量
部に対して、ブレーン比表面積6000cm2／ｇの高炉
水砕スラグ粉末35重量部と水酸化ナトリウム２重
量部からなる結合材（スラグ−アルカリ系）、減
水剤としてグルコン酸ナトリウム0.03重量部並び
に成型助剤としてベントナイト15重量部、活性白
土15重量部、アルミナゾル２重量部及びポリビニ
ルアルコール２重量部を、混練機としてモルタル
ミキサーを用い、混合しながら、水170重量部を
徐々に添加し、捏和したこと以外は実施例１と同
様に行つた。
また、結合材として、高炉水砕スラグ粉末と水
酸化ナトリウムの代わりに普通ポルトランドセメ
ント（ポセ系）35重量部を、さらに、結合材とし
てポリエステル（有機系）35重量部を活性炭100
重量部とともに使用したこと以外はスラグ−アル
カリ系の結合材を使用したときと同様に行つた。
結果を第２表に示す。[Table] Example 2 A binder consisting of 35 parts by weight of granulated blast furnace slag powder with a Blaine specific surface area of 6000 cm 2 /g and 2 parts by weight of sodium hydroxide was added to 100 parts by weight of powdered activated carbon obtained by steam-activating coconut shell charcoal ( Using a mortar mixer as a kneading machine, 0.03 parts by weight of sodium gluconate as a water reducing agent, 15 parts by weight of bentonite, 15 parts by weight of activated clay, 2 parts by weight of alumina sol, and 2 parts by weight of polyvinyl alcohol were used as a kneading machine. The same procedure as in Example 1 was carried out except that 170 parts by weight of water was gradually added and kneaded while mixing. In addition, as a binder, 35 parts by weight of ordinary Portland cement (Pose type) was used instead of granulated blast furnace slag powder and sodium hydroxide, and 35 parts by weight of polyester (organic type) was added as a binder, and 100 parts by weight of activated carbon was used as a binder.
The procedure was the same as when using the slag-alkali binder except that the parts by weight were used together.
The results are shown in Table 2.
【表】
実施例 ３
実施例２と同様の方法で製造した湿式混練物を
圧力30Kgｆ／cm2で加圧成型して得た２×２×８cm
の角柱状の吸着剤につき試験をした。結果を第３
表に示す。
なお、圧縮強度は、JIS Ｒ 5201に準じ測定し
た。[Table] Example 3 2 x 2 x 8 cm obtained by pressure molding a wet kneaded product produced in the same manner as in Example 2 at a pressure of 30 Kgf/cm 2
A test was conducted on a prismatic adsorbent. 3rd result
Shown in the table. Note that the compressive strength was measured according to JIS R 5201.
【表】【table】