JPH076093B2 - 気体または液体の分離方法 - Google Patents
気体または液体の分離方法Info
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- JPH076093B2 JPH076093B2 JP3224633A JP22463391A JPH076093B2 JP H076093 B2 JPH076093 B2 JP H076093B2 JP 3224633 A JP3224633 A JP 3224633A JP 22463391 A JP22463391 A JP 22463391A JP H076093 B2 JPH076093 B2 JP H076093B2
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- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリビニルアルコール
系繊維（以下ＰＶＡ繊維という）を原料とした、中空状
活性炭繊維を使用した気体または液体の分離方法に関す
るものである。
系繊維（以下ＰＶＡ繊維という）を原料とした、中空状
活性炭繊維を使用した気体または液体の分離方法に関す
るものである。
【０００２】活性炭繊維は既に数種のものがよく知られ
ている。例えば天然繊維、再生セルローズ繊維、フェノ
ール繊維及びＰＶＡ繊維等を原料とするものである。活
性炭を繊維状とした場合は、従来から広く使用されてい
る粒状或いは粉末状の吸着剤と較べて、マクロ的な接触
面積が著しく大きため吸着速度が速い他粉塵の発生がな
く、また圧損失が低い等の利点が多い。
ている。例えば天然繊維、再生セルローズ繊維、フェノ
ール繊維及びＰＶＡ繊維等を原料とするものである。活
性炭を繊維状とした場合は、従来から広く使用されてい
る粒状或いは粉末状の吸着剤と較べて、マクロ的な接触
面積が著しく大きため吸着速度が速い他粉塵の発生がな
く、また圧損失が低い等の利点が多い。
【０００３】しかし、繊維状活性炭を中空状とすること
により、更にマクロ的接触面積が増大する他、活性炭特
有の吸着性と中空繊維壁の選択透過性を兼ね備えた特異
な物性を示す。本発明は活性炭の吸着性と半透膜の性質
を複合した分子篩性を有する、中空状活性炭繊維を利用
して複数の成分を含む気体または液体の成分を分離する
方法である。
により、更にマクロ的接触面積が増大する他、活性炭特
有の吸着性と中空繊維壁の選択透過性を兼ね備えた特異
な物性を示す。本発明は活性炭の吸着性と半透膜の性質
を複合した分子篩性を有する、中空状活性炭繊維を利用
して複数の成分を含む気体または液体の成分を分離する
方法である。
【０００４】
【従来の技術】ＰＶＡ繊維を原料とした炭素繊維の製法
は、特開昭49-24897、同50-35431、同50-52320、及び同
50-52321号公報に記載されており、その要旨は脱水触媒
を塗布或いは含浸せしめたＰＶＡ繊維を、酸化性雰囲気
中で180 ℃〜300 ℃で熱処理して炭化し、要すれば更に
高温で処理してグラファイト化を促進し、力学的物性を
向上せしめる方法である。これらは何れも構造材料とし
ての炭素繊維を目的としたもので、ＰＶＡ繊維の炭化の
面で共通な要素を含んでいるが、形状的に中空ではな
く、また活性炭でもない。
は、特開昭49-24897、同50-35431、同50-52320、及び同
50-52321号公報に記載されており、その要旨は脱水触媒
を塗布或いは含浸せしめたＰＶＡ繊維を、酸化性雰囲気
中で180 ℃〜300 ℃で熱処理して炭化し、要すれば更に
高温で処理してグラファイト化を促進し、力学的物性を
向上せしめる方法である。これらは何れも構造材料とし
ての炭素繊維を目的としたもので、ＰＶＡ繊維の炭化の
面で共通な要素を含んでいるが、形状的に中空ではな
く、また活性炭でもない。
【０００５】また特公昭54-3973 号公報は活性炭繊維の
製法に関するもので、紡糸原液に脱水触媒３〜15％を加
え、得られたＰＶＡ繊維を180 ℃〜340 ℃で、収率65〜
85％になる迄熱処理して炭化した後、水蒸気を含む不活
性ガス中で600 ℃〜1,000 ℃で、収率10〜35％迄賦活せ
しめる方法である。（同公報第１頁、第１欄、第16〜28
行、特許請求の範囲）。更に脱水触媒の添加方法と得ら
れた活性炭の吸着性は密接な関係があり、予め紡糸原液
に加えておいた場合にのみ、吸着性が高い活性炭繊維
（ヨード吸着量1600〜1700mg/g) が得られる旨記載され
ている（同公報第３頁、第１表及び同頁、第６欄、第５
〜８行）。
製法に関するもので、紡糸原液に脱水触媒３〜15％を加
え、得られたＰＶＡ繊維を180 ℃〜340 ℃で、収率65〜
85％になる迄熱処理して炭化した後、水蒸気を含む不活
性ガス中で600 ℃〜1,000 ℃で、収率10〜35％迄賦活せ
しめる方法である。（同公報第１頁、第１欄、第16〜28
行、特許請求の範囲）。更に脱水触媒の添加方法と得ら
れた活性炭の吸着性は密接な関係があり、予め紡糸原液
に加えておいた場合にのみ、吸着性が高い活性炭繊維
（ヨード吸着量1600〜1700mg/g) が得られる旨記載され
ている（同公報第３頁、第１表及び同頁、第６欄、第５
〜８行）。
【０００６】上記活性炭繊維は普通の繊維状で中空には
なっていない。ポリビニルアルコール系樹脂を原料とし
た、半透膜の性質を有する様な薄い繊維の表面層を有す
る中空状活性炭繊維は知られていない。
なっていない。ポリビニルアルコール系樹脂を原料とし
た、半透膜の性質を有する様な薄い繊維の表面層を有す
る中空状活性炭繊維は知られていない。
【０００７】また活性炭粉末の押出成型技術では本発明
の目的とするような直径10数μ或いはそれ以下の中空繊
維は到底作ることができない。
の目的とするような直径10数μ或いはそれ以下の中空繊
維は到底作ることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】比表面積が大きく高い
吸着能を有する活性炭を、表面層が極めて薄い皮膜から
なり、中心部分が中空状となった繊維の形態に成形し
て、その吸着性と薄い皮膜の半透性を利用し、複数成分
を含む気体または液体の分離方法を提供しようとするも
のである。
吸着能を有する活性炭を、表面層が極めて薄い皮膜から
なり、中心部分が中空状となった繊維の形態に成形し
て、その吸着性と薄い皮膜の半透性を利用し、複数成分
を含む気体または液体の分離方法を提供しようとするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ＰＶＡ繊
維を脱水剤水溶液に浸漬した後熱処理して炭化する工程
において、脱水剤の浸透の度合い及び熱処理条件と得ら
れた炭化物の形状について研究した。その結果両者の間
には密接な関係があり、特定の条件下において中空状の
炭化物が得られることを見出した。更に該炭化物の原料
として湿式紡糸または乾式紡糸したＰＶＡ繊維を使用す
ると共に、その他賦活条件も工夫して活性炭繊維の吸着
性を著しく高めうる方法を見出した。またこの様にして
得られた薄い繊維の表面層が分子篩性を有することを見
出して本発明を完成した。
維を脱水剤水溶液に浸漬した後熱処理して炭化する工程
において、脱水剤の浸透の度合い及び熱処理条件と得ら
れた炭化物の形状について研究した。その結果両者の間
には密接な関係があり、特定の条件下において中空状の
炭化物が得られることを見出した。更に該炭化物の原料
として湿式紡糸または乾式紡糸したＰＶＡ繊維を使用す
ると共に、その他賦活条件も工夫して活性炭繊維の吸着
性を著しく高めうる方法を見出した。またこの様にして
得られた薄い繊維の表面層が分子篩性を有することを見
出して本発明を完成した。
【００１０】すなわち、ポリビニルアルコール系繊維の
表面層に脱水剤を付着せしめた後、繊維が溶融せぬよう
黒褐色ないし黒色になる迄熱処理し、更に400 ℃から1,
000℃迄５分以内に昇温して乾留し、更に賦活して調製
した中空状活性炭繊維を使用して、繊維の外側或いは内
側より複数成分を含む気体或いは液体を供給し、繊維壁
を通過せしめることにより含有成分を分離することを特
徴とする気体または液体の分離方法である。
表面層に脱水剤を付着せしめた後、繊維が溶融せぬよう
黒褐色ないし黒色になる迄熱処理し、更に400 ℃から1,
000℃迄５分以内に昇温して乾留し、更に賦活して調製
した中空状活性炭繊維を使用して、繊維の外側或いは内
側より複数成分を含む気体或いは液体を供給し、繊維壁
を通過せしめることにより含有成分を分離することを特
徴とする気体または液体の分離方法である。
【００１１】以下本発明について詳しく説明する。
【００１２】ＰＶＡ繊維の製法には乾式紡糸と湿式紡糸
があり、乾式紡糸はポリビニルアルコールを水溶液にし
た紡糸原液を空気中に紡出し、乾燥、延伸して繊維にす
る方法であり、湿式紡糸は紡糸原液をNa2SO4やNaOH等の
濃厚電解質水溶液中に紡出し、水洗・乾燥、延伸して繊
維を形成する方法である。
があり、乾式紡糸はポリビニルアルコールを水溶液にし
た紡糸原液を空気中に紡出し、乾燥、延伸して繊維にす
る方法であり、湿式紡糸は紡糸原液をNa2SO4やNaOH等の
濃厚電解質水溶液中に紡出し、水洗・乾燥、延伸して繊
維を形成する方法である。
【００１３】本発明は何れの方法で得られたＰＶＡ繊維
にも適用される。湿式紡糸法ＰＶＡ繊維の場合には細い
繊度の糸が得られ、中空部分が作り易い。また乾式紡糸
法ＰＶＡ繊維では湿式紡糸法に比して太い糸が得られ、
中空部分の径を大きくすることが出来る。
にも適用される。湿式紡糸法ＰＶＡ繊維の場合には細い
繊度の糸が得られ、中空部分が作り易い。また乾式紡糸
法ＰＶＡ繊維では湿式紡糸法に比して太い糸が得られ、
中空部分の径を大きくすることが出来る。
【００１４】ＰＶＡ繊維はその物理的性質を向上させる
目的で、ホウ酸やMgSO4 の添加、或いは耐水性向上の目
的でアルデヒド類等の架橋剤により架橋反応を行なう場
合があるが、それらのＰＶＡ繊維にも適用できる。また
ビニルアルコールを主成分とした、エチレン、塩化ビニ
ル等他のモノマーとの共重合物の繊維でもよい。更に本
発明では、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を主原料としたエ
マルジョンにＰＶＡの水溶液を混合して芒硝浴中で紡糸
し、通常のＰＶＡ繊維の湿式紡糸の場合と同様にして製
造した、いわゆるＰＶＡ−ＰＶＣ繊維を原料繊維として
用いることも出来る。
目的で、ホウ酸やMgSO4 の添加、或いは耐水性向上の目
的でアルデヒド類等の架橋剤により架橋反応を行なう場
合があるが、それらのＰＶＡ繊維にも適用できる。また
ビニルアルコールを主成分とした、エチレン、塩化ビニ
ル等他のモノマーとの共重合物の繊維でもよい。更に本
発明では、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を主原料としたエ
マルジョンにＰＶＡの水溶液を混合して芒硝浴中で紡糸
し、通常のＰＶＡ繊維の湿式紡糸の場合と同様にして製
造した、いわゆるＰＶＡ−ＰＶＣ繊維を原料繊維として
用いることも出来る。
【００１５】本発明に使用される脱水剤は酸性が強い無
機酸例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、メタリン酸等が
好適であり、更にルイス酸例えばZnCl2 AlCl3 及び TiC
l2も有効である。尚、酸性のため材質上支障がある場合
はアンモニウム塩を使用することが出来る。これは次の
熱処理工程で熱分解してアンモニアが飛散し、生成した
無機酸が脱水剤として作用するものと考えられる。アン
モニウム塩としては硫酸アンモニウム、塩化アンモニウ
ム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸１
水素２アンモニウム、リン酸２水素１アンモニウム、メ
タリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等が効
果的である。
機酸例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、メタリン酸等が
好適であり、更にルイス酸例えばZnCl2 AlCl3 及び TiC
l2も有効である。尚、酸性のため材質上支障がある場合
はアンモニウム塩を使用することが出来る。これは次の
熱処理工程で熱分解してアンモニアが飛散し、生成した
無機酸が脱水剤として作用するものと考えられる。アン
モニウム塩としては硫酸アンモニウム、塩化アンモニウ
ム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸１
水素２アンモニウム、リン酸２水素１アンモニウム、メ
タリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等が効
果的である。
【００１６】脱水剤は水溶液として、マングロールによ
るディップ方式或いはニップ方式でＰＶＡ繊維の表面層
に均一に付着させることが出来る。ここで表面層とは繊
維表面に近い部分で、スキン、コアーと分けた場合略ス
キンに相当する領域をいう。
るディップ方式或いはニップ方式でＰＶＡ繊維の表面層
に均一に付着させることが出来る。ここで表面層とは繊
維表面に近い部分で、スキン、コアーと分けた場合略ス
キンに相当する領域をいう。
【００１７】
【作用】本発明は脱水剤を繊維中心部迄均一に浸透させ
ることなしに、表面層に近い部分のみに止めて急速に乾
燥せしめることにより、後の乾留工程における不融化と
相まって、脱水剤の浸透していないコアー部分（以下中
心層という）を溶融除去して中空状を形成せしめるもの
である。従って、脱水剤は表面層の一定の深さ迄のみ浸
透し、中心部には浸透していない様な不均一な浸透状態
にする必要がある。その様に付着出来る方法であればど
のような方法でもよいが、種々の浸漬条件と中空状形成
の関係をしらべた結果、脱水剤水溶液濃度２〜40％、浸
漬温度40℃〜80℃、浸漬時間５秒〜２分、脱水剤付着量
５〜20重量％として、付着後、速やかに温風で急速乾燥
する方法が好適であることを見出した。
ることなしに、表面層に近い部分のみに止めて急速に乾
燥せしめることにより、後の乾留工程における不融化と
相まって、脱水剤の浸透していないコアー部分（以下中
心層という）を溶融除去して中空状を形成せしめるもの
である。従って、脱水剤は表面層の一定の深さ迄のみ浸
透し、中心部には浸透していない様な不均一な浸透状態
にする必要がある。その様に付着出来る方法であればど
のような方法でもよいが、種々の浸漬条件と中空状形成
の関係をしらべた結果、脱水剤水溶液濃度２〜40％、浸
漬温度40℃〜80℃、浸漬時間５秒〜２分、脱水剤付着量
５〜20重量％として、付着後、速やかに温風で急速乾燥
する方法が好適であることを見出した。
【００１８】すなわち、上記の方法により脱水剤は繊維
の表面層のみに５〜20重量％付着するが、この際２％以
下では熱処理工程における脱水反応が不充分で、繊維が
変形し易く良好な中空形状が出来ない場合があり、また
20％以上付着させると、脱水反応が進行し易く、中空部
分の内径が小さくなる傾向がある。
の表面層のみに５〜20重量％付着するが、この際２％以
下では熱処理工程における脱水反応が不充分で、繊維が
変形し易く良好な中空形状が出来ない場合があり、また
20％以上付着させると、脱水反応が進行し易く、中空部
分の内径が小さくなる傾向がある。
【００１９】ＰＶＡ繊維は脱水剤付着後、速やかに乾燥
させることが好ましい。乾燥方法は特に限定しないが、
120 ℃の温風で３〜４分で急速に乾燥するような方法に
よれば好結果が得られる。乾燥後急速に加熱すると溶融
するおそれがあるので、180℃から300 ℃迄の間徐々に
加熱して、黒褐色または黒色になるようにする方法が適
当で、次に温度を上げ、400 ℃から1,000 ℃迄５分以内
に昇温して乾留を完結せしめる必要がある。その際ＰＶ
Ａ分子は脱水反応によりポリエン構造となり不融化され
る。
させることが好ましい。乾燥方法は特に限定しないが、
120 ℃の温風で３〜４分で急速に乾燥するような方法に
よれば好結果が得られる。乾燥後急速に加熱すると溶融
するおそれがあるので、180℃から300 ℃迄の間徐々に
加熱して、黒褐色または黒色になるようにする方法が適
当で、次に温度を上げ、400 ℃から1,000 ℃迄５分以内
に昇温して乾留を完結せしめる必要がある。その際ＰＶ
Ａ分子は脱水反応によりポリエン構造となり不融化され
る。
【００２０】熱処理による脱水反応の速度は高温程大き
いが、ＰＶＡの軟化点は220 ℃〜240 ℃であるため、脱
水反応不充分の間に温度がこの領域に達すると、ＰＶＡ
繊維が溶融収縮して変形が著しく、良好な中空形状が得
られない。熱処理による脱水反応が進行すると、ＰＶＡ
繊維は褐色から黒褐色または黒色となり、不融化して軟
化点が次第に上昇する。従って、良好な表面層を形成さ
せるためには脱水反応の進行状態に応じて、熱処理温度
は常にその軟化点以下に保たねばならない。急速に加熱
すると溶融して変形し、また中空部が閉塞されるおそれ
があるため、180 ℃から300 ℃迄徐々に加熱する方法が
好ましい。
いが、ＰＶＡの軟化点は220 ℃〜240 ℃であるため、脱
水反応不充分の間に温度がこの領域に達すると、ＰＶＡ
繊維が溶融収縮して変形が著しく、良好な中空形状が得
られない。熱処理による脱水反応が進行すると、ＰＶＡ
繊維は褐色から黒褐色または黒色となり、不融化して軟
化点が次第に上昇する。従って、良好な表面層を形成さ
せるためには脱水反応の進行状態に応じて、熱処理温度
は常にその軟化点以下に保たねばならない。急速に加熱
すると溶融して変形し、また中空部が閉塞されるおそれ
があるため、180 ℃から300 ℃迄徐々に加熱する方法が
好ましい。
【００２１】一方中心層は脱水剤を含まぬため不融化さ
れず、220 ℃〜240 ℃以上に達した場合、徐々に溶融し
て中空部分が形成されると考えられる。しかし、この段
階で生成する中空部分は尚形状が不完全であるが、更に
400 ℃から1,000 ℃に５分以内に昇温して、短時間高温
乾留することにより、表層部の炭素質化が一層進行する
と共に、中心層の溶融も進行して中空部分の断面形状も
整った円形となり、また完全な黒色となる。尚昇温速度
を低下せしめた場合は、中心部が溶融不良になり、溶融
して除去されないうちに炭化された中空部が狭小化する
ものと、考えられる。
れず、220 ℃〜240 ℃以上に達した場合、徐々に溶融し
て中空部分が形成されると考えられる。しかし、この段
階で生成する中空部分は尚形状が不完全であるが、更に
400 ℃から1,000 ℃に５分以内に昇温して、短時間高温
乾留することにより、表層部の炭素質化が一層進行する
と共に、中心層の溶融も進行して中空部分の断面形状も
整った円形となり、また完全な黒色となる。尚昇温速度
を低下せしめた場合は、中心部が溶融不良になり、溶融
して除去されないうちに炭化された中空部が狭小化する
ものと、考えられる。
【００２２】熱処理及び乾留は不活性ガス中で行われ、
処理時間は特に限定しないが、180℃〜300 ℃迄60分、2
20 ℃〜300 ℃迄60分程度の場合には良好な結果が得ら
れる。また乾留は一酸化炭素ガス、水素ガスまたは窒素
ガスのいずれかまたはそれらの混合ガス中で行うと整っ
た中空形状が得られ易い。尚中空部分の形状は連続型と
することも独立型とすることも可能である。
処理時間は特に限定しないが、180℃〜300 ℃迄60分、2
20 ℃〜300 ℃迄60分程度の場合には良好な結果が得ら
れる。また乾留は一酸化炭素ガス、水素ガスまたは窒素
ガスのいずれかまたはそれらの混合ガス中で行うと整っ
た中空形状が得られ易い。尚中空部分の形状は連続型と
することも独立型とすることも可能である。
【００２３】前記に詳述した如く、熱処理及び高温乾留
工程は脱水剤付着工程と相まって、本発明の要部である
中空形状を形成せしめる上で重要な役割を果たす工程で
ある。
工程は脱水剤付着工程と相まって、本発明の要部である
中空形状を形成せしめる上で重要な役割を果たす工程で
ある。
【００２４】次に、乾留工程で形成された中空状炭素繊
維を賦活処理することにより、中空状活性炭繊維が得ら
れる。賦活方法は特に限定しないが、一般に賦活を進め
ると吸着特性は向上するが、強度的性質及び収率は低下
し、２律背反的性質を示す。両者が比較的バランスのと
れた性質を有する様に賦活するためには、液化石油ガス
の燃焼ガスにより炉内を800 ℃〜1,100 ℃の比較的高温
に維持し、そこに乾留したＰＶＡ繊維を投入して20〜30
分保持する急速賦活法が好適で、その場合賦活収率は40
〜60％となる。
維を賦活処理することにより、中空状活性炭繊維が得ら
れる。賦活方法は特に限定しないが、一般に賦活を進め
ると吸着特性は向上するが、強度的性質及び収率は低下
し、２律背反的性質を示す。両者が比較的バランスのと
れた性質を有する様に賦活するためには、液化石油ガス
の燃焼ガスにより炉内を800 ℃〜1,100 ℃の比較的高温
に維持し、そこに乾留したＰＶＡ繊維を投入して20〜30
分保持する急速賦活法が好適で、その場合賦活収率は40
〜60％となる。
【００２５】本発明の中空状活性炭繊維は表層部が半透
性を示すものであれば、その太さは限定しないが、通常
外径５〜20数μで表層部繊維壁の厚さは４〜10数μ、中
空部分の容積は10〜70％である。従って、表層部は活性
炭特有の吸着性と半透膜の性質を併せ持った特異な物性
を示す。また中空部分は連続性とすることも独立性とす
ることも可能である。
性を示すものであれば、その太さは限定しないが、通常
外径５〜20数μで表層部繊維壁の厚さは４〜10数μ、中
空部分の容積は10〜70％である。従って、表層部は活性
炭特有の吸着性と半透膜の性質を併せ持った特異な物性
を示す。また中空部分は連続性とすることも独立性とす
ることも可能である。
【００２６】本発明の中空状活性炭繊維の特性が最も発
揮されるのは、連続孔を有する活性炭繊維を集束とし
て、適当な長さに切断してガラス管に封入し、両端の繊
維の外側のみ熱硬化性樹脂でガラス管の内壁に固着し、
繊維の中空部分と繊維の外部を表層部により完全に分離
して使用する方式である。
揮されるのは、連続孔を有する活性炭繊維を集束とし
て、適当な長さに切断してガラス管に封入し、両端の繊
維の外側のみ熱硬化性樹脂でガラス管の内壁に固着し、
繊維の中空部分と繊維の外部を表層部により完全に分離
して使用する方式である。
【００２７】中空状活性炭繊維のベンゼン吸着量は120
〜130 ％、BET 比表面積は1,600 〜2,500m2/g に達して
いる。粒状活性炭は賦活を進めても比表面積は1,500 〜
1,700 m2/gが限度であるから、本発明による中空状活性
炭は極めて大きな比表面積を持ち、従って非常に高い吸
着性を示す。更に表面積が大きいにも拘らず、強度的性
質も優れている。この性質は高温乾留工程で賦与された
ものと考えられる。
〜130 ％、BET 比表面積は1,600 〜2,500m2/g に達して
いる。粒状活性炭は賦活を進めても比表面積は1,500 〜
1,700 m2/gが限度であるから、本発明による中空状活性
炭は極めて大きな比表面積を持ち、従って非常に高い吸
着性を示す。更に表面積が大きいにも拘らず、強度的性
質も優れている。この性質は高温乾留工程で賦与された
ものと考えられる。
【００２８】前記の様に中空状活性炭繊維の表層部は、
極めて吸着性が高い活性炭よりなっているが、更に表層
部の繊維壁は極めて薄いため半透膜の性質を有し、この
２つの機能が相乗されて特異な分子篩性を示す。これは
実施例６及び７の結果からも明瞭に認められる。更に有
機化合物の精度が高い吸着分離、空気中の窒素及び酸素
の分離、エタノールと水の分離等に使用できる。尚気体
分離の場合は２本のカラムを交互に使用し、圧力スイン
グ法により連続的分離操作も可能である。
極めて吸着性が高い活性炭よりなっているが、更に表層
部の繊維壁は極めて薄いため半透膜の性質を有し、この
２つの機能が相乗されて特異な分子篩性を示す。これは
実施例６及び７の結果からも明瞭に認められる。更に有
機化合物の精度が高い吸着分離、空気中の窒素及び酸素
の分離、エタノールと水の分離等に使用できる。尚気体
分離の場合は２本のカラムを交互に使用し、圧力スイン
グ法により連続的分離操作も可能である。
【００２９】中空状活性炭繊維の分子篩性の発見及び利
用は、今迄知られていない本発明の顕著な効果である。
用は、今迄知られていない本発明の顕著な効果である。
【００３０】その他中空状活性炭繊維は、通常の活性炭
の用途に使用する場合にも極めて高い吸着性を有するか
ら、オゾン分解、糖液脱色精製、脱臭等にも広く使用さ
れる。
の用途に使用する場合にも極めて高い吸着性を有するか
ら、オゾン分解、糖液脱色精製、脱臭等にも広く使用さ
れる。
【００３１】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。
明する。
【００３２】（実施例１）工業材料用ＰＶＡ繊維（1800
d/1000f 、強度10.5g/d 、伸度７％）に（NH4)2 SO4 70
g と(NH4)2HPO4を各70g を1,000gの水に溶解し、この水
溶液に上記ＰＶＡ繊維を70℃で10秒間ディプレマングル
で絞液し、105 ℃で３分間乾燥させた。脱水剤の付着率
は7.3wt ％であった。この繊維を300 ℃以下で黒褐色に
なるまで熱処理した後、400 ℃から900 ℃まで３分間で
N2中で昇温し乾留した。その後、スチーム中で1,050 ℃
で賦活収率50％になる迄賦活した。
d/1000f 、強度10.5g/d 、伸度７％）に（NH4)2 SO4 70
g と(NH4)2HPO4を各70g を1,000gの水に溶解し、この水
溶液に上記ＰＶＡ繊維を70℃で10秒間ディプレマングル
で絞液し、105 ℃で３分間乾燥させた。脱水剤の付着率
は7.3wt ％であった。この繊維を300 ℃以下で黒褐色に
なるまで熱処理した後、400 ℃から900 ℃まで３分間で
N2中で昇温し乾留した。その後、スチーム中で1,050 ℃
で賦活収率50％になる迄賦活した。
【００３３】処理条件及び物性値を表１に示す。尚表面
積はCarlo Erba社製 Sorptomatic1800により、活性炭の
常法であるB.E.T.法(Brunauer Emmett ＆ Teller法）
により測定したものである。
積はCarlo Erba社製 Sorptomatic1800により、活性炭の
常法であるB.E.T.法(Brunauer Emmett ＆ Teller法）
により測定したものである。
【００３４】
【表１】
【００３５】繊維断面の中空部の形状を光学顕微鏡及び
走査型電子顕微鏡で観察した。その形状を示すため図面
に代わる写真として、繊維断面の走査型電子顕微鏡写真
（2,000 倍) を図１に示す。
走査型電子顕微鏡で観察した。その形状を示すため図面
に代わる写真として、繊維断面の走査型電子顕微鏡写真
（2,000 倍) を図１に示す。
【００３６】尚上記実施例１において、300 ℃以下で黒
褐色になるまで熱処理した後高温乾留をせず、上記と同
一条件で賦活したところ中空部が狭小で連続型となら
ず、また中空部分の形状も著しく不規則であった。
褐色になるまで熱処理した後高温乾留をせず、上記と同
一条件で賦活したところ中空部が狭小で連続型となら
ず、また中空部分の形状も著しく不規則であった。
【００３７】（比較例１）400 ℃から900 ℃迄の昇温時
間を10分間とした他、実施例１と同一条件であるが、中
空部内径0.6 μ、内部空間率0.2 ％で中空部が極めて狭
小か或いは殆ど生成しなかった。徐々に温度を上げた場
合は、脱水剤が浸透していない中心部の溶融状態が不良
になる。これはコアー部分が溶融して除去されないうち
に炭化されたためと考えられる。尚昇温速度を更に低下
して昇温時間を20分間とした場合は中空部は全く認めら
れなかった。その処理条件及び物性値を表２に示す。
間を10分間とした他、実施例１と同一条件であるが、中
空部内径0.6 μ、内部空間率0.2 ％で中空部が極めて狭
小か或いは殆ど生成しなかった。徐々に温度を上げた場
合は、脱水剤が浸透していない中心部の溶融状態が不良
になる。これはコアー部分が溶融して除去されないうち
に炭化されたためと考えられる。尚昇温速度を更に低下
して昇温時間を20分間とした場合は中空部は全く認めら
れなかった。その処理条件及び物性値を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】（比較例２）脱水剤（NH4)2SO4及び(NH4)2
HPO4の付着率を、それぞれ12％及び13％に増加した他実
施例１と略同一条件で処理したものであるが、中空部内
径2.1 μ、内部空間率3.2 ％で、中空部は狭小でまた独
立孔であった。
HPO4の付着率を、それぞれ12％及び13％に増加した他実
施例１と略同一条件で処理したものであるが、中空部内
径2.1 μ、内部空間率3.2 ％で、中空部は狭小でまた独
立孔であった。
【００４０】処理条件及び物性値を表２に示す。
【００４１】（実施例２〜５）脱水剤として夫々硫酸、
塩化亜鉛或いはリン酸を使用し、また高温乾留条件も変
化させたもので、実施例２〜４の処理条件及び物性値を
表１に、実施例５は表２に示す。
塩化亜鉛或いはリン酸を使用し、また高温乾留条件も変
化させたもので、実施例２〜４の処理条件及び物性値を
表１に、実施例５は表２に示す。
【００４２】（実施例６）表２に示した処理条件及び物
性値を有する、外径12μ、内径７〜８μの中空状活性炭
繊維のトウを、内径５cm、長さ50cmのガラス管に挿入
し、繊維束の両端とガラス管の内面をエポキシ樹脂で充
填して、中空状繊維の中空部と繊維の外部を分離し、そ
れぞれに出入口を設けた構造とした。
性値を有する、外径12μ、内径７〜８μの中空状活性炭
繊維のトウを、内径５cm、長さ50cmのガラス管に挿入
し、繊維束の両端とガラス管の内面をエポキシ樹脂で充
填して、中空状繊維の中空部と繊維の外部を分離し、そ
れぞれに出入口を設けた構造とした。
【００４３】繊維の外部側を0.3kg/cm2 程度の僅かに加
圧した状態に保持して、連続的に空気で流しておくと、
酸素ガスは活性炭繊維の表面層を透過して繊維の中空部
に流入し、繊維の外部側出口から窒素ガスが濃縮された
気体が連続的に流出する。
圧した状態に保持して、連続的に空気で流しておくと、
酸素ガスは活性炭繊維の表面層を透過して繊維の中空部
に流入し、繊維の外部側出口から窒素ガスが濃縮された
気体が連続的に流出する。
【００４４】空気を分離装置の空間速度 0.1hr -1で通
気した場合、分離された窒素ガス中の酸素濃度は0.1 ％
となり、効率よく空気中の酸素と窒素を分離しうること
が認められた。
気した場合、分離された窒素ガス中の酸素濃度は0.1 ％
となり、効率よく空気中の酸素と窒素を分離しうること
が認められた。
【００４５】（実施例７）実施例３で得られた中空状活
性炭繊維を用いて、実施例６と同じサイズのカラムを作
成し、繊維の外部側入口よりCHCl3 及びCCl4をそれぞれ
１％含む窒素ガスを僅かに加圧した状態で、分離装置の
空間速度 0.1hr -1で連続的に流した。
性炭繊維を用いて、実施例６と同じサイズのカラムを作
成し、繊維の外部側入口よりCHCl3 及びCCl4をそれぞれ
１％含む窒素ガスを僅かに加圧した状態で、分離装置の
空間速度 0.1hr -1で連続的に流した。
【００４６】繊維の表層部を透過して中空部に流れ込ん
だガス中に含まれる有機成分の99.99 ％はCHCl3 で、CC
l4は殆ど認められなかった。
だガス中に含まれる有機成分の99.99 ％はCHCl3 で、CC
l4は殆ど認められなかった。
【００４７】
【発明の効果】中空状活性炭繊維の表層部が有する高い
吸着性と、薄い表層部繊維壁の半透性の相乗作用による
分子篩性を利用して、空気から窒素及び酸素の分離、有
機化合物の精度が高い吸着分離、エタノールと水の分離
等に使用できる。また気体分離の場合は圧力スイング法
により連続的分離操作も可能である。
吸着性と、薄い表層部繊維壁の半透性の相乗作用による
分子篩性を利用して、空気から窒素及び酸素の分離、有
機化合物の精度が高い吸着分離、エタノールと水の分離
等に使用できる。また気体分離の場合は圧力スイング法
により連続的分離操作も可能である。
【００４８】その他中空状活性炭繊維は活性炭としも極
めて高い吸着性を有するから、オゾン分解、糖液脱色精
製、脱臭等の用途にも広く使用出来る。
めて高い吸着性を有するから、オゾン分解、糖液脱色精
製、脱臭等の用途にも広く使用出来る。
【図１】実施例１で得られた中空状活性炭繊維の断面の
走査型電子顕微鏡写真を示す（2,000 倍) 。
走査型電子顕微鏡写真を示す（2,000 倍) 。
Claims (2)
- 【請求項１】 ポリビニルアルコール系繊維の表面層に
脱水剤を付着せしめた後、繊維が溶融せぬよう黒褐色な
いし黒色になる迄熱処理し、更に400 ℃から1,000 ℃迄
５分以内に昇温して乾留し、更に賦活して調製した中空
状活性炭繊維を使用して、繊維の外側或いは内側より複
数成分を含む気体或いは液体を供給し、繊維壁を通過せ
しめることにより含有成分を分離することを特徴とする
気体または液体の分離方法。 - 【請求項２】 複数成分を含む気体として空気を使用
し、分離成分が窒素ガスである特許請求の範囲第１項記
載の分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3224633A JPH076093B2 (ja) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | 気体または液体の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3224633A JPH076093B2 (ja) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | 気体または液体の分離方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59168416A Division JPS6147827A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 中空状活性炭繊維 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128816A JPH06128816A (ja) | 1994-05-10 |
| JPH076093B2 true JPH076093B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=16816773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3224633A Expired - Fee Related JPH076093B2 (ja) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | 気体または液体の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076093B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3812661B2 (ja) | 2002-05-13 | 2006-08-23 | 信越化学工業株式会社 | シリコーン油の精製法 |
-
1991
- 1991-08-10 JP JP3224633A patent/JPH076093B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06128816A (ja) | 1994-05-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |