JPH07155609A - 高性能炭素材料の製法 - Google Patents
高性能炭素材料の製法Info
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- JPH07155609A JPH07155609A JP5309385A JP30938593A JPH07155609A JP H07155609 A JPH07155609 A JP H07155609A JP 5309385 A JP5309385 A JP 5309385A JP 30938593 A JP30938593 A JP 30938593A JP H07155609 A JPH07155609 A JP H07155609A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高比表面積を有する高性能な炭素材
料を提供するものである。 【構成】 細孔を有し比表面積100m2/g 以上の炭素質材
料にマグネシウム化合物または銀化合物を添加した後、
酸化性ガス雰囲気下に加熱処理する。 【効果】 本発明の炭素材料はCOD 源物質に対して高い
分解性能を示し、例えば過酸化水素やヒドラジンあるい
は他の汚染物質の分解触媒として有用なものである。
料を提供するものである。 【構成】 細孔を有し比表面積100m2/g 以上の炭素質材
料にマグネシウム化合物または銀化合物を添加した後、
酸化性ガス雰囲気下に加熱処理する。 【効果】 本発明の炭素材料はCOD 源物質に対して高い
分解性能を示し、例えば過酸化水素やヒドラジンあるい
は他の汚染物質の分解触媒として有用なものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＯＤ源物質に対して
高い分解能を有し、高比表面積を有する高性能な炭素材
料の製造方法に関する。本発明の炭素材料は、ＣＯＤ源
物質に対して高い分解能を有し、例えば過酸化水素、ヒ
トラジン等の無機物質および有機物質に対して極めて優
れた分解活性を有することからこれらＣＯＤ源物質の分
解触媒として有用なものである。
高い分解能を有し、高比表面積を有する高性能な炭素材
料の製造方法に関する。本発明の炭素材料は、ＣＯＤ源
物質に対して高い分解能を有し、例えば過酸化水素、ヒ
トラジン等の無機物質および有機物質に対して極めて優
れた分解活性を有することからこれらＣＯＤ源物質の分
解触媒として有用なものである。
【０００２】
【従来技術】一般に活性炭は、炭化水素の分別、工業ガ
スの精製、食品工業、化学工業における液相精製、水処
理剤等の他に、空気分子ふるい材、貴金属塩溶液からの
貴金属回収等の吸着の他に、触媒担体として、またＣＯ
Ｄ源物質の分解触媒等に広く利用されている。
スの精製、食品工業、化学工業における液相精製、水処
理剤等の他に、空気分子ふるい材、貴金属塩溶液からの
貴金属回収等の吸着の他に、触媒担体として、またＣＯ
Ｄ源物質の分解触媒等に広く利用されている。
【０００３】通常、活性炭はヤシガラ、木材、石炭、石
炭および石油コク−ス、有機性樹脂等を原料にして炭化
後、酸化性ガスと接触反応させて微細な細孔を形成させ
るガス賦活法、あるいは上記のような原料からの炭素質
材料に塩化亜鉛、酸、アルカリ蒸気等の薬品を含浸させ
て不活性ガス中で加熱して薬品の脱水および酸化反応に
より微細な細孔を形成させる薬品賦活法等が広く知られ
ている。（例えば、特公昭６２−６１５２９号公報、米
国特許第３６２４００４号、米国特許第３６４２６５７
号、米国特許第３８３３５１４号、特開平１−２３０４
１４号公報、特開平２−９７４１４号公報）
炭および石油コク−ス、有機性樹脂等を原料にして炭化
後、酸化性ガスと接触反応させて微細な細孔を形成させ
るガス賦活法、あるいは上記のような原料からの炭素質
材料に塩化亜鉛、酸、アルカリ蒸気等の薬品を含浸させ
て不活性ガス中で加熱して薬品の脱水および酸化反応に
より微細な細孔を形成させる薬品賦活法等が広く知られ
ている。（例えば、特公昭６２−６１５２９号公報、米
国特許第３６２４００４号、米国特許第３６４２６５７
号、米国特許第３８３３５１４号、特開平１−２３０４
１４号公報、特開平２−９７４１４号公報）
【０００４】また炭素粒子に金属触媒を添着して賦活
し、吸着能の高い炭素材料を短時間で得る方法が特開平
１−１４１８１４号公報、特開平１−１４１８１５号公
報に報告されている。しかしながらこのような方法で得
られる炭素材料の吸着能は公知の吸着用炭素材料と呼ば
れるものと大差がなく、これまた高性能炭素材料という
には不十分である。
し、吸着能の高い炭素材料を短時間で得る方法が特開平
１−１４１８１４号公報、特開平１−１４１８１５号公
報に報告されている。しかしながらこのような方法で得
られる炭素材料の吸着能は公知の吸着用炭素材料と呼ば
れるものと大差がなく、これまた高性能炭素材料という
には不十分である。
【０００５】また、特開平５−８１１号公報に示される
高活性な過酸化水素分解触媒は、かなり高い過酸化水分
解能を有するが、これは、原料として蛋白質含有の汚泥
もしくは廃棄物質が用いられるため、製造時に臭気が発
生する難点がある。
高活性な過酸化水素分解触媒は、かなり高い過酸化水分
解能を有するが、これは、原料として蛋白質含有の汚泥
もしくは廃棄物質が用いられるため、製造時に臭気が発
生する難点がある。
【０００６】例えば、過酸化水素、ヒトラジン等の無機
物質または有機物質を含有する廃液をそのまま排出した
場合ＣＯＤを高めるばかりではなく、廃水処理時、生物
活性汚泥処理装置に混入した場合、過酸化水素含有排水
の場合は分解にともなって発生する酸素ガスが懸濁物を
浮上させ、処理水の水質悪化の原因となるなど種々のト
ラブルの原因となる。そこで、これらの廃液は、予め分
解処理して排出する必要があり、その分解方法として活
性炭を利用する方法がある。
物質または有機物質を含有する廃液をそのまま排出した
場合ＣＯＤを高めるばかりではなく、廃水処理時、生物
活性汚泥処理装置に混入した場合、過酸化水素含有排水
の場合は分解にともなって発生する酸素ガスが懸濁物を
浮上させ、処理水の水質悪化の原因となるなど種々のト
ラブルの原因となる。そこで、これらの廃液は、予め分
解処理して排出する必要があり、その分解方法として活
性炭を利用する方法がある。
【０００７】現在、過酸化水素分解能を有する市販の活
性炭としては、１０００ｍ2 ／ｇ程度の比表面積を有す
る活性炭が知られている。 しかしながら、このような
市販の活性炭は、過酸化水素の分解活性が必ずしも充分
でなく、触媒寿命も短かく工業的に利用するには十分と
はいい難いものである。
性炭としては、１０００ｍ2 ／ｇ程度の比表面積を有す
る活性炭が知られている。 しかしながら、このような
市販の活性炭は、過酸化水素の分解活性が必ずしも充分
でなく、触媒寿命も短かく工業的に利用するには十分と
はいい難いものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
アルカリ蒸気賦活法による高比表面積活性炭の製造は、
炭素質材料に対して水酸化カリウム等のアルカリ金属化
合物を、好適には２倍以上の大過剰を添加する必要があ
るため、焼成工程での装置の腐食をまねき、かつ炭素質
材料とアルカリ金属化合物との混合物が焼成中に粘着し
流動性が悪く装置を詰まらせる等の問題があり取扱が困
難である。 また、大過剰のアルカリを用いるため経済
面から残存アルカリを回収再使用する必要があり製造工
程が複雑になる等の欠点を有している。また、この活性
炭は、高比表面積を有するもののＣＯＤ源物質の分解性
能はほとんどない。このような状況から工業的実施が容
易な製法であって、ＣＯＤ源物質の分解性能の高い高性
能な炭素材料が望まれていた。
アルカリ蒸気賦活法による高比表面積活性炭の製造は、
炭素質材料に対して水酸化カリウム等のアルカリ金属化
合物を、好適には２倍以上の大過剰を添加する必要があ
るため、焼成工程での装置の腐食をまねき、かつ炭素質
材料とアルカリ金属化合物との混合物が焼成中に粘着し
流動性が悪く装置を詰まらせる等の問題があり取扱が困
難である。 また、大過剰のアルカリを用いるため経済
面から残存アルカリを回収再使用する必要があり製造工
程が複雑になる等の欠点を有している。また、この活性
炭は、高比表面積を有するもののＣＯＤ源物質の分解性
能はほとんどない。このような状況から工業的実施が容
易な製法であって、ＣＯＤ源物質の分解性能の高い高性
能な炭素材料が望まれていた。
【０００９】本発明は、このような従来方法に認められ
る種々の問題点を解決し、高比表面積でかつ過酸化水素
やヒドラジン等の無機物質または有機物質に対して高い
分解活性を持つ炭素材料を製造する方法を提供するもの
である。
る種々の問題点を解決し、高比表面積でかつ過酸化水素
やヒドラジン等の無機物質または有機物質に対して高い
分解活性を持つ炭素材料を製造する方法を提供するもの
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な技術の現況に鑑み、ＣＯＤ物質に対する高い分解性能
を有する高性能炭素材料の製法について鋭意研究を重ね
た結果、細孔を有する炭素質材料にある種の金属化合物
を添加した後、加熱処理することにより高性能炭素材料
が得られることを見い出し本発明を為した。
な技術の現況に鑑み、ＣＯＤ物質に対する高い分解性能
を有する高性能炭素材料の製法について鋭意研究を重ね
た結果、細孔を有する炭素質材料にある種の金属化合物
を添加した後、加熱処理することにより高性能炭素材料
が得られることを見い出し本発明を為した。
【００１１】すなわち、本発明は、細孔を有する炭素質
材料にマグネシウム化合物または銀化合物を添加した
後、酸化性ガス雰囲気下で加熱処理することを特徴とす
る高性能炭素材料の製法である。
材料にマグネシウム化合物または銀化合物を添加した
後、酸化性ガス雰囲気下で加熱処理することを特徴とす
る高性能炭素材料の製法である。
【００１２】以下に本発明を詳細に説明する。先ず、本
発明における原料炭素質材料としては、比表面積１００
m2/g以上の細孔を有することが必要である。比表面積が
１００m2/g未満の炭素質材料を用いる場合は高性能炭素
材料を得ることはできない。
発明における原料炭素質材料としては、比表面積１００
m2/g以上の細孔を有することが必要である。比表面積が
１００m2/g未満の炭素質材料を用いる場合は高性能炭素
材料を得ることはできない。
【００１３】本発明において原料となる炭素質材料は、
少なくとも比表面積が１００m2/g以上の細孔を有するも
のが使用される。このような炭素質材料は、ヤシガラ、
麦ガラ、もみがら、のこくず、木材、及びパルプ廃液な
どの植物系、および石炭、石油、それらのコ−クス、並
びにピッチなどの重質歴青物系の炭素質材料が利用でき
る。また、この原料炭素質材料の形状は、特に制限がな
く、粉末状、破砕状、顆粒状、および、円柱状のいずれ
でも使用できる。
少なくとも比表面積が１００m2/g以上の細孔を有するも
のが使用される。このような炭素質材料は、ヤシガラ、
麦ガラ、もみがら、のこくず、木材、及びパルプ廃液な
どの植物系、および石炭、石油、それらのコ−クス、並
びにピッチなどの重質歴青物系の炭素質材料が利用でき
る。また、この原料炭素質材料の形状は、特に制限がな
く、粉末状、破砕状、顆粒状、および、円柱状のいずれ
でも使用できる。
【００１４】また、粒度は、１〜３００メッシュ通過の
大きさの範囲で粗粒または細粒のいずれも使用できるが
粒度が小さいほど、酸化性ガス雰囲気で加熱処理する賦
活の時間を短くすることができるので好ましい。しかし
ながら、粒度が大きくても加熱処理時間を充分長くすれ
ば、高性能な炭素材料を得ることができる。また本発明
の方法は、原料の形状を維持したままで高性能炭素材料
が製造できるため必ずしも成型する必要がなく、バイン
ダ−等で成型することによる比表面積の低下の問題もな
い工業的に有利な製法である。
大きさの範囲で粗粒または細粒のいずれも使用できるが
粒度が小さいほど、酸化性ガス雰囲気で加熱処理する賦
活の時間を短くすることができるので好ましい。しかし
ながら、粒度が大きくても加熱処理時間を充分長くすれ
ば、高性能な炭素材料を得ることができる。また本発明
の方法は、原料の形状を維持したままで高性能炭素材料
が製造できるため必ずしも成型する必要がなく、バイン
ダ−等で成型することによる比表面積の低下の問題もな
い工業的に有利な製法である。
【００１５】本発明において金属化合物を添加する方法
は、先ず原料炭素質材料を十分に脱気した後、マグネシ
ウム化合物または銀化合物の水溶液を脱気した原料炭素
質材料に添加し溶解混合した後、放冷して細孔内全体に
均一に金属化合物を含浸、坦持させる。上記の脱気方法
としては通常は原料炭素質材料に所定量の水を加え攪伴
下、１０分ないし３時間、好ましくは２０分ないし２時
間の煮沸処理を行う方法が一般であるが、炭素質材料を
真空下で脱気してもよい。
は、先ず原料炭素質材料を十分に脱気した後、マグネシ
ウム化合物または銀化合物の水溶液を脱気した原料炭素
質材料に添加し溶解混合した後、放冷して細孔内全体に
均一に金属化合物を含浸、坦持させる。上記の脱気方法
としては通常は原料炭素質材料に所定量の水を加え攪伴
下、１０分ないし３時間、好ましくは２０分ないし２時
間の煮沸処理を行う方法が一般であるが、炭素質材料を
真空下で脱気してもよい。
【００１６】本発明におけるマグネシウム化合物あるい
は銀化合物としては、マグネシウムまたは銀の酸化物、
硫化物、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、炭酸
塩などの無機酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、酒石
酸塩、乳酸塩などの有機酸塩、並びにアルコラ−トが挙
げられる。
は銀化合物としては、マグネシウムまたは銀の酸化物、
硫化物、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、炭酸
塩などの無機酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、酒石
酸塩、乳酸塩などの有機酸塩、並びにアルコラ−トが挙
げられる。
【００１７】マグネシウム化合物の代表的な化合物とし
ては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグ
ネシウム、炭酸マグネシウム、燐酸マグネシウム、酢酸
マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、酒石酸マグネシ
ウム、乳酸マグネシウム、およびオルトケイ酸マグネシ
ウム等が挙げられる。
ては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグ
ネシウム、炭酸マグネシウム、燐酸マグネシウム、酢酸
マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、酒石酸マグネシ
ウム、乳酸マグネシウム、およびオルトケイ酸マグネシ
ウム等が挙げられる。
【００１８】また銀化合物の代表的な化合物としては、
フッ化銀、塩素酸銀、過塩素酸銀、ヨウ化銀、硫酸銀、
硝酸銀、炭酸銀、酢酸銀、酒石酸銀、シアン化銀、ジア
ンミン銀塩、１，１０フェナントロリン銀等が挙げられ
る。なお、不溶性の化合物は、均一に担時させるために
酸で溶解して使用することが好ましい。
フッ化銀、塩素酸銀、過塩素酸銀、ヨウ化銀、硫酸銀、
硝酸銀、炭酸銀、酢酸銀、酒石酸銀、シアン化銀、ジア
ンミン銀塩、１，１０フェナントロリン銀等が挙げられ
る。なお、不溶性の化合物は、均一に担時させるために
酸で溶解して使用することが好ましい。
【００１９】本発明において上記マグネシウムは、炭素
質材料に対して重量比で１：０．００１〜１：０．５、
好ましくは１：０．０１〜１：０．３の範囲で添加され
る。
質材料に対して重量比で１：０．００１〜１：０．５、
好ましくは１：０．０１〜１：０．３の範囲で添加され
る。
【００２０】また銀化合物は、炭素質材料に対して重量
比で１：０．００１〜１：０．１、好ましくは１：０．
０１〜１：０．０９の範囲で添加される。
比で１：０．００１〜１：０．１、好ましくは１：０．
０１〜１：０．０９の範囲で添加される。
【００２１】金属化合物の添加量がそれぞれ上記の範囲
より少ない場合は充分な賦活を行うことができず目的と
する高比表面積が得られない。また上記の範囲超え多い
場合は、比表面積２８００ｍ2/g 以上を示す細孔の形成
が促進されず収量も低下することから上記範囲が実用的
である。銀化合物の場合は上記範囲を超えて使用するこ
とは、例えば上水道の抗菌用に使用した場合、銀の析出
量が多くなるなど好ましくない。
より少ない場合は充分な賦活を行うことができず目的と
する高比表面積が得られない。また上記の範囲超え多い
場合は、比表面積２８００ｍ2/g 以上を示す細孔の形成
が促進されず収量も低下することから上記範囲が実用的
である。銀化合物の場合は上記範囲を超えて使用するこ
とは、例えば上水道の抗菌用に使用した場合、銀の析出
量が多くなるなど好ましくない。
【００２２】またマグネシウム化合物、銀化合物の炭素
質材料への含浸時間は、使用される化合物の種類、溶液
の状態、炭素質材料と水の混合割合あるいは金属化合物
の添加量や濃度によりに異なるが、一般的には１０分〜
３０時間、好ましくは３０分〜２５時間の範囲である。
質材料への含浸時間は、使用される化合物の種類、溶液
の状態、炭素質材料と水の混合割合あるいは金属化合物
の添加量や濃度によりに異なるが、一般的には１０分〜
３０時間、好ましくは３０分〜２５時間の範囲である。
【００２３】このようにして、調製した混合液をろ過、
水洗し減圧乾燥して金属化合物が含浸、坦持された炭素
質材料が得られる。なお、炭素質材料に含浸、坦持され
ない余剰の金属化合物は、ろ液を循環させて再使用する
ことができる。なお所望に応じて、含浸、坦持後必ずし
も水洗、乾燥を行う必要はなく、ろ過後そのまま次の工
程に付することもできる。
水洗し減圧乾燥して金属化合物が含浸、坦持された炭素
質材料が得られる。なお、炭素質材料に含浸、坦持され
ない余剰の金属化合物は、ろ液を循環させて再使用する
ことができる。なお所望に応じて、含浸、坦持後必ずし
も水洗、乾燥を行う必要はなく、ろ過後そのまま次の工
程に付することもできる。
【００２４】次に、この生成物は酸化性ガス雰囲気下
で、加熱し賦活される。酸化性ガス雰囲気としては、水
蒸気、二酸化炭素、酸素、オゾン、および、二酸化窒素
などが使用できる。また、これらのガスと燃焼ガスある
いは不活性ガスと混合して用いてもよい。特に、水蒸
気、二酸化炭素、及びこれらのガスと燃焼ガスあるいは
不活性ガスと混合して使用することが好ましい。なお、
窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下では高比表面積
を有し、かつＣＯＤ源物質に対して高い分解性能を有す
る高性能炭素材料は得られなく好ましくない。
で、加熱し賦活される。酸化性ガス雰囲気としては、水
蒸気、二酸化炭素、酸素、オゾン、および、二酸化窒素
などが使用できる。また、これらのガスと燃焼ガスある
いは不活性ガスと混合して用いてもよい。特に、水蒸
気、二酸化炭素、及びこれらのガスと燃焼ガスあるいは
不活性ガスと混合して使用することが好ましい。なお、
窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下では高比表面積
を有し、かつＣＯＤ源物質に対して高い分解性能を有す
る高性能炭素材料は得られなく好ましくない。
【００２５】本発明における賦活工程の加熱処理の温度
は、一般的には６００゜Ｃ〜１２００゜Ｃであり、好ま
しくは７００゜Ｃ〜１１００゜Ｃの範囲である。加熱処
理温度下における保持時間は、通常３０分〜５時間で
り、好ましくは１〜４時間の範囲である。この処理温度
が高く保持時間が長いほど高性能炭素材料が得られる
が、収量が低下する傾向があり上記範囲が好ましい。
は、一般的には６００゜Ｃ〜１２００゜Ｃであり、好ま
しくは７００゜Ｃ〜１１００゜Ｃの範囲である。加熱処
理温度下における保持時間は、通常３０分〜５時間で
り、好ましくは１〜４時間の範囲である。この処理温度
が高く保持時間が長いほど高性能炭素材料が得られる
が、収量が低下する傾向があり上記範囲が好ましい。
【００２６】本発明の方法において、加熱処理の工程は
いずれの方法でも実施し得るが、被処理炭素質材料が均
一に加熱される方式であることが好ましく、移動式、回
転式、および流動式により、加熱方法は内熱式または外
熱式で実施するのがよい。また、加熱処理工程は、バッ
チ式、連続式いずれの方式でも実施し得るが、特に被処
理炭素質材料が流動性に富んでいる場合、操作が容易な
ことから連続式で実施することが実用的である。
いずれの方法でも実施し得るが、被処理炭素質材料が均
一に加熱される方式であることが好ましく、移動式、回
転式、および流動式により、加熱方法は内熱式または外
熱式で実施するのがよい。また、加熱処理工程は、バッ
チ式、連続式いずれの方式でも実施し得るが、特に被処
理炭素質材料が流動性に富んでいる場合、操作が容易な
ことから連続式で実施することが実用的である。
【００２７】加熱処理終了後は、生成物を反応管から取
り出し、乾燥して目的物の高性能炭素材料が得られる。
得られる炭素材料は造粒して製品とすることもできる
が、本発明の方法では、原料の形状が維持されるので多
くの場合、使用する原料の形状を選択することで製品の
形状を任意に製造することができる利点がある。
り出し、乾燥して目的物の高性能炭素材料が得られる。
得られる炭素材料は造粒して製品とすることもできる
が、本発明の方法では、原料の形状が維持されるので多
くの場合、使用する原料の形状を選択することで製品の
形状を任意に製造することができる利点がある。
【００２８】このようにして得られる本発明の高性能炭
素材料は、比表面積１８００〜２８００m2/gで、全細孔
容積１．３〜２．０ml/g 、平均細孔半径１１〜１５Å
のもので、ＣＯＤ源物質に対して極めて高い分解性能を
有する。
素材料は、比表面積１８００〜２８００m2/gで、全細孔
容積１．３〜２．０ml/g 、平均細孔半径１１〜１５Å
のもので、ＣＯＤ源物質に対して極めて高い分解性能を
有する。
【００２９】本発明の高性能炭素材料は、細孔を有する
炭素質材料にマグネシウム化合物または銀化合物を添加
して酸化性ガス雰囲気下で加熱処理することにより製造
することができるが、他の金属例えばカリウム化合物を
添加して同様な操作をおこなっても高性能炭素材料を得
ることはできない。このことから、本発明における高比
表面積化およびＣＯＤ源物質分解能の形成機構は明かで
はないが含浸された金属特有の触媒性能により炭素と酸
化性ガスとの酸化反応が起こり選択的なガス化を促進し
て微細孔が形成され高比表面積化すると共にＣＯＤ源物
質分解能の活性点も同時に生成するものと推察される。
炭素質材料にマグネシウム化合物または銀化合物を添加
して酸化性ガス雰囲気下で加熱処理することにより製造
することができるが、他の金属例えばカリウム化合物を
添加して同様な操作をおこなっても高性能炭素材料を得
ることはできない。このことから、本発明における高比
表面積化およびＣＯＤ源物質分解能の形成機構は明かで
はないが含浸された金属特有の触媒性能により炭素と酸
化性ガスとの酸化反応が起こり選択的なガス化を促進し
て微細孔が形成され高比表面積化すると共にＣＯＤ源物
質分解能の活性点も同時に生成するものと推察される。
【００３０】本発明の高性能炭素材料を使用するＣＯＤ
源物質の分解として、例えば廃水中の過酸化水素の分解
がある。過酸化水素の分解は、一般に過酸化水素を含有
する水溶液、過酸化水素含有有機溶剤あるいは過酸化水
素含有の酸および塩基溶液等を、本発明の炭素材料と接
触させることによって行われるが、このような方法に限
定されるものではなく、過酸化水素のミストあるいは蒸
気の状態でも分解することができる。
源物質の分解として、例えば廃水中の過酸化水素の分解
がある。過酸化水素の分解は、一般に過酸化水素を含有
する水溶液、過酸化水素含有有機溶剤あるいは過酸化水
素含有の酸および塩基溶液等を、本発明の炭素材料と接
触させることによって行われるが、このような方法に限
定されるものではなく、過酸化水素のミストあるいは蒸
気の状態でも分解することができる。
【００３１】また、本発明の高性能炭素材料を用いて被
処理液中の過酸化水素を分解する場合、被処理液のｐＨ
および被処理液中の過酸化水素の濃度等は格別限定され
ず、広範囲の液性で使用することができる。本発明の高
性能炭素材料を使用した過酸化水素の分解は、回分式、
連続式いずれの方式でも実施でき、処理温度、処理時間
等は、被処理液の種類により適宜選択できる。
処理液中の過酸化水素を分解する場合、被処理液のｐＨ
および被処理液中の過酸化水素の濃度等は格別限定され
ず、広範囲の液性で使用することができる。本発明の高
性能炭素材料を使用した過酸化水素の分解は、回分式、
連続式いずれの方式でも実施でき、処理温度、処理時間
等は、被処理液の種類により適宜選択できる。
【００３２】本発明の高性能炭素材料は、その他の汚染
物質、例えばヒドラジンの分解に高い活性を示し、市販
活性炭の数十倍の分解性能がある。その他の有機物質の
分解も酸素発生剤存在下で高分解活性を示し、廃水中な
どのＣＯＤの低減化に有効である。また、着色成分、Ｃ
ＯＤ源成分の吸着除去や、オゾンおよびＮＯX の分解、
ＳＯ2 、ＣＯ、ＣＯ2 等有害物質の吸着除去、溶存金属
の吸着回収、メタンの吸蔵、ガソリン吸着用キャニスタ
−、電気二重層型コンデンサ−、電池の電極用、およ
び、医薬用などに用いることができる。
物質、例えばヒドラジンの分解に高い活性を示し、市販
活性炭の数十倍の分解性能がある。その他の有機物質の
分解も酸素発生剤存在下で高分解活性を示し、廃水中な
どのＣＯＤの低減化に有効である。また、着色成分、Ｃ
ＯＤ源成分の吸着除去や、オゾンおよびＮＯX の分解、
ＳＯ2 、ＣＯ、ＣＯ2 等有害物質の吸着除去、溶存金属
の吸着回収、メタンの吸蔵、ガソリン吸着用キャニスタ
−、電気二重層型コンデンサ−、電池の電極用、およ
び、医薬用などに用いることができる。
【００３３】
【実施例】次に本発明の方法を実施例によりさらに具体
的に説明する。各炭素材料の物性は、Ｎ2 ガス吸着法に
よる吸着等温線を求め、ＢＥＴ比比表面積は、Ｐ／ＰO
＝０．０２〜０．３の範囲でＢＥＴプロット（多点法）
により求めた。 （湯浅アイオニクス社製のオ−トソ−
ブ−６により測定）ミクロポアは直径２０Å以下の細
孔、メソポアは、直径２０〜５００Åの細孔である。Ｃ
ＯＤ源物質分解性能の試験例として過酸化水素の分解能
を測定した。
的に説明する。各炭素材料の物性は、Ｎ2 ガス吸着法に
よる吸着等温線を求め、ＢＥＴ比比表面積は、Ｐ／ＰO
＝０．０２〜０．３の範囲でＢＥＴプロット（多点法）
により求めた。 （湯浅アイオニクス社製のオ−トソ−
ブ−６により測定）ミクロポアは直径２０Å以下の細
孔、メソポアは、直径２０〜５００Åの細孔である。Ｃ
ＯＤ源物質分解性能の試験例として過酸化水素の分解能
を測定した。
【００３４】実施例 １ ５００ｍｌ容積のビ−カ−に１２〜３２メッシュ通過の
大きさの市販活性炭１０ｇを仕込みイオン交換水２５０
ｍｌを加え、攪伴しながら煮沸処理を３０分行った。こ
れに、塩化マグネシウム粉末０．８ｇ (原料炭素質材料
に対して重量比で0.08 )を添加し混合溶解させた後、放
冷し、２４時間放置した。次に、この混合液をろ過し、
ろ別した活性炭素質材料をイオン交換水２００ｍｌで３
回洗浄した後、真空乾燥器で１１０゜Ｃ、２時間乾燥し
た。この生成物２ｇを反応管に仕込み二酸化炭素気流中
で室温から１０００ ゜Ｃまで２５゜Ｃ／分の昇温速度
で加熱し同温度で９０分保持して賦活を行い高性能炭素
材料を得た。得られた高性能炭素材料５５５ｐｐｍを使
用して、４０００ｐｐｍの過酸化水素溶液（ｐＨ２）を
室温下で１５分間攪伴して過酸化水素分解試験を実施し
た。 表−１に、各種物性の測定および過酸化水素の分
解率の結果を示す。
大きさの市販活性炭１０ｇを仕込みイオン交換水２５０
ｍｌを加え、攪伴しながら煮沸処理を３０分行った。こ
れに、塩化マグネシウム粉末０．８ｇ (原料炭素質材料
に対して重量比で0.08 )を添加し混合溶解させた後、放
冷し、２４時間放置した。次に、この混合液をろ過し、
ろ別した活性炭素質材料をイオン交換水２００ｍｌで３
回洗浄した後、真空乾燥器で１１０゜Ｃ、２時間乾燥し
た。この生成物２ｇを反応管に仕込み二酸化炭素気流中
で室温から１０００ ゜Ｃまで２５゜Ｃ／分の昇温速度
で加熱し同温度で９０分保持して賦活を行い高性能炭素
材料を得た。得られた高性能炭素材料５５５ｐｐｍを使
用して、４０００ｐｐｍの過酸化水素溶液（ｐＨ２）を
室温下で１５分間攪伴して過酸化水素分解試験を実施し
た。 表−１に、各種物性の測定および過酸化水素の分
解率の結果を示す。
【００３５】実施例 ２ 塩化マグネシウムに代えて炭酸マグネシウムを添加する
こと以外は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料を
得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性および過
酸化水素の分解率の結果を示す。
こと以外は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料を
得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性および過
酸化水素の分解率の結果を示す。
【００３６】実施例 ３ 塩化マグネシウムに代えて硫酸マグネシウムを添加する
ことを以外は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料
を得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性および
過酸化水素の分解率の結果を示す。
ことを以外は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料
を得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性および
過酸化水素の分解率の結果を示す。
【００３７】実施例 ４ 塩化マグネシウムに代えて硝酸マグネシウム６水和物を
添加すること以外は実施例１と同様にして行い高性能炭
素材料を得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性
および過酸化水素の分解率の結果を示す。
添加すること以外は実施例１と同様にして行い高性能炭
素材料を得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性
および過酸化水素の分解率の結果を示す。
【００３８】実施例 ５ 塩化マグネシウムに代えて酢酸マグネシウムを添加する
こと以外は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料を
得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性および過
酸化水素の分解率の結果を示す。
こと以外は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料を
得た。表−１に得られた高性能炭素材料の物性および過
酸化水素の分解率の結果を示す。
【表１】
【００３９】表−１より、各マグンネシウム化合物の添
加は、いずれも高比表面積化に有効であり、かつＣＯＤ
源物質の分解活性が高く優れた性能を有することが明か
である。
加は、いずれも高比表面積化に有効であり、かつＣＯＤ
源物質の分解活性が高く優れた性能を有することが明か
である。
【００４０】実施例 ６ 硝酸マグネシウム６水和物を、それぞれ０．０１ｇ、
０．１ｇ、２．５ｇ、および５．０ｇ添加すること以外
は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料を得た。表
−２に得られた高性能炭素材料の物性および過酸化水素
の分解率の結果を示す。
０．１ｇ、２．５ｇ、および５．０ｇ添加すること以外
は実施例１と同様にして行い高性能炭素材料を得た。表
−２に得られた高性能炭素材料の物性および過酸化水素
の分解率の結果を示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】実施例 ７ 硝酸銀を、それぞれ０．０１、０．１、０．５および
１．０を添加すること以外は実施例１と同様にして行い
高性能炭素材料を得た。得られた高性能炭素材料の物性
および過酸化水素の分解率の結果を表−３に示す。
１．０を添加すること以外は実施例１と同様にして行い
高性能炭素材料を得た。得られた高性能炭素材料の物性
および過酸化水素の分解率の結果を表−３に示す。
【００４３】実施例 ８ 酢酸銀０．５ｇを添加する以外は実施例１と同様にして
行い高性能炭素材料を得た。得られた高性能炭素材料の
物性および過酸化水素の分解率の結果を表−３に示す。
行い高性能炭素材料を得た。得られた高性能炭素材料の
物性および過酸化水素の分解率の結果を表−３に示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】比較例 １ ヤシガラ木炭（比表面積８４ｍ2 ／ｇ）を炭素質材料と
して用い実施例１と同様に加熱処理を行い炭素材料を得
た。得られた炭素材料の物性および過酸化水素の分解率
の結果を次に示す。
して用い実施例１と同様に加熱処理を行い炭素材料を得
た。得られた炭素材料の物性および過酸化水素の分解率
の結果を次に示す。
【００４６】
【表４】
【００４７】比較例 ２ 金属化合物の無添加、および硝酸マグネシウム６水和物
を５００ｐｐｍ添加すること以外は実施例１と同様にし
て炭素材料を得た。得られた炭素材料の物性および過酸
化水素の分解率の結果を示す。
を５００ｐｐｍ添加すること以外は実施例１と同様にし
て炭素材料を得た。得られた炭素材料の物性および過酸
化水素の分解率の結果を示す。
【００４８】
【表５】
【００４９】比較例 ３ 塩化マグネシウムに代えて硝酸カリウム３ｇ添加するこ
と以外は実施例１と同様にして行い炭素材料を得た。得
られた炭素材料の物性および過酸化水素の分解率の結果
を示す。
と以外は実施例１と同様にして行い炭素材料を得た。得
られた炭素材料の物性および過酸化水素の分解率の結果
を示す。
【００５０】
【表６】
【００５１】
【発明の効果】本発明方法によれば高比表面積を有し、
かつＣＯＤ源物質分解活性の高い高性能炭素材料が得ら
れる。そして、マグネシウム、銀化合物等の金属化合物
の使用量が極めて少量であり装置の腐食性および混合物
による閉塞等がなく製造操作が簡単で連続化が容易であ
り経済的で工業的に有利に製造できる。
かつＣＯＤ源物質分解活性の高い高性能炭素材料が得ら
れる。そして、マグネシウム、銀化合物等の金属化合物
の使用量が極めて少量であり装置の腐食性および混合物
による閉塞等がなく製造操作が簡単で連続化が容易であ
り経済的で工業的に有利に製造できる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＯＤ源物質に対して
高い分解能を有し、高比表面積を有する高性能な炭素材
料の製造方法に関する。本発明の炭素材料は、ＣＯＤ源
物質に対して高い分解能を有し、例えば過酸化水素、ヒ
ドラジン等の無機物質および有機物質に対して極めて優
れた分解活性を有することからこれらＣＯＤ源物質の分
解触媒として有用なものである。
高い分解能を有し、高比表面積を有する高性能な炭素材
料の製造方法に関する。本発明の炭素材料は、ＣＯＤ源
物質に対して高い分解能を有し、例えば過酸化水素、ヒ
ドラジン等の無機物質および有機物質に対して極めて優
れた分解活性を有することからこれらＣＯＤ源物質の分
解触媒として有用なものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】例えば、過酸化水素、ヒドラジン等の無機
物質または有機物質を含有する廃液をそのまま排出した
場合ＣＯＤを高めるばかりでなく、廃水処理時、生物活
性汚泥処理装置に混入した場合、過酸化水素含有排水の
場合は分解にともなって発生する酸素ガスが懸濁物を浮
上させ、処理水の水質悪化の原因となるなど種々のトラ
ブルの原因となる。そこで、これらの廃液は、予め分解
処理して排出する必要があり、その分解方法として活性
炭を利用する方法がある。
物質または有機物質を含有する廃液をそのまま排出した
場合ＣＯＤを高めるばかりでなく、廃水処理時、生物活
性汚泥処理装置に混入した場合、過酸化水素含有排水の
場合は分解にともなって発生する酸素ガスが懸濁物を浮
上させ、処理水の水質悪化の原因となるなど種々のトラ
ブルの原因となる。そこで、これらの廃液は、予め分解
処理して排出する必要があり、その分解方法として活性
炭を利用する方法がある。
Claims (3)
- 【請求項１】 細孔を有し比表面積１００ｍ2 ／ｇ以上
の炭素質材料にマグネシウム化合物または銀化合物を添
加した後、酸化性ガス雰囲気下で加熱処理することを特
徴とする高性能炭素材料の製法。 - 【請求項２】 マグネシウム化合物を炭素質材料に対し
て重量比で１：０．００１〜１：０．５添加する請求項
１記載の高性能炭素材料の製法。 - 【請求項３】 銀化合物を炭素質材料に対して重量比で
１：０．００１〜１：０．１添加する請求項１記載の高
性能炭素材料の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30938593A JP3539435B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高性能炭素材料の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30938593A JP3539435B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高性能炭素材料の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07155609A true JPH07155609A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3539435B2 JP3539435B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=17992376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30938593A Expired - Fee Related JP3539435B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高性能炭素材料の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3539435B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285348A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Kuraray Chem Corp | 銀添着活性炭およびその製造方法、並びに浄水器 |
| WO2011055604A1 (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-12 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 炭素触媒及びその用途 |
| JP2018048063A (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-29 | ファラッドパワー，インコーポレイテッド | 化学的活性炭の製造方法 |
| JP2018508346A (ja) * | 2015-01-27 | 2018-03-29 | 中国石油化工股▲ふん▼有限公司 | 炭素質マグネシウム含有複合材料およびその合成プロセス |
| JP2018086614A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 被酸化性物質含有廃水の処理方法 |
-
1993
- 1993-12-09 JP JP30938593A patent/JP3539435B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285348A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Kuraray Chem Corp | 銀添着活性炭およびその製造方法、並びに浄水器 |
| WO2011055604A1 (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-12 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 炭素触媒及びその用途 |
| US8372781B2 (en) | 2009-11-05 | 2013-02-12 | Nisshinbo Holdings, Inc. | Carbon catalyst and use thereof |
| JP5167418B2 (ja) * | 2009-11-05 | 2013-03-21 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 炭素触媒及びその用途 |
| JP2018508346A (ja) * | 2015-01-27 | 2018-03-29 | 中国石油化工股▲ふん▼有限公司 | 炭素質マグネシウム含有複合材料およびその合成プロセス |
| JP2018048063A (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-29 | ファラッドパワー，インコーポレイテッド | 化学的活性炭の製造方法 |
| JP2018086614A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 被酸化性物質含有廃水の処理方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3539435B2 (ja) | 2004-07-07 |
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