JPH08208212A - 活性炭の製造方法 - Google Patents
活性炭の製造方法Info
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- JPH08208212A JPH08208212A JP7041274A JP4127495A JPH08208212A JP H08208212 A JPH08208212 A JP H08208212A JP 7041274 A JP7041274 A JP 7041274A JP 4127495 A JP4127495 A JP 4127495A JP H08208212 A JPH08208212 A JP H08208212A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】イオン交換樹脂を不活性ガス中で加熱処理して
炭化したのち、アルカリ金属化合物の存在下に賦活処理
することを特徴とする活性炭の製造方法。 【効果】本発明によれば、イオン交換樹脂の炭化物の原
料に対し、従来のガス賦活法と比較し、アルカリ金属化
合物の存在下で賦活することにより、比表面積が大き
く、均一径細孔を備えた活性炭が製造でき、その活性炭
はガスに対して初期吸着速度が速く、吸着容量が大きい
すぐれた吸着能を有する。
炭化したのち、アルカリ金属化合物の存在下に賦活処理
することを特徴とする活性炭の製造方法。 【効果】本発明によれば、イオン交換樹脂の炭化物の原
料に対し、従来のガス賦活法と比較し、アルカリ金属化
合物の存在下で賦活することにより、比表面積が大き
く、均一径細孔を備えた活性炭が製造でき、その活性炭
はガスに対して初期吸着速度が速く、吸着容量が大きい
すぐれた吸着能を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、活性炭の製造方法に関
する。さらに詳しくは、本発明は、イオン交換樹脂を原
料とする、細孔径が揃い、高い比表面積を有し、吸着能
にすぐれた活性炭の製造方法に関する。
する。さらに詳しくは、本発明は、イオン交換樹脂を原
料とする、細孔径が揃い、高い比表面積を有し、吸着能
にすぐれた活性炭の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】活性炭は黒色の無定形炭素で、構造的に
は炭素微結晶が不規則に配列し、それらの交差連結間に
生ずる細孔や、賦活過程で生じた組織炭素の欠陥によっ
て発達した細孔などを有する多孔質炭素体である。活性
炭は非極性吸着剤として取り扱われ、非極性物質を選択
的によく吸着する性質があるほか、炭素表面の官能基に
よる化学吸着能などの機能も有する。活性炭は通常７０
０〜１５００ｍ2／ｇの比表面積を有するが、一般に比
表面積が大きいほど吸着能の点からは有利であるとされ
ている。活性炭の原料は、用途及び製法の両面から適切
な炭素質材料が選ばれるが、木材、木材屑、果実殻、石
炭、石油残渣、合成樹脂炭化物などが多く用いられてい
る。これらの他に、近年、イオン交換樹脂を活性炭の原
料とすることが試みられている。例えば、特開昭４９−
５３５９４号公報には、巨大網状重合体を炭化し、ある
いは炭化及び賦活することにより、ブタンガスなどに対
して吸着能を有する炭素質吸着体を製造する方法が提案
されている。しかし、この吸着体のブタンガスの吸着量
は十分に大きいとは言いがたい。また、特開平６−９２
６１５号公報には、使用ずみイオン交換体を不活性な雰
囲気中で炭化し、次いで酸化性ガス雰囲気中で賦活して
活性炭に変換する方法が提案されている。しかし、この
方法により得られる活性炭の比表面積は、約１,０００
ｍ2／ｇである。イオン交換樹脂は、現在、数多くの製
品が水処理をはじめとして医薬品、食品、原子力、電子
工業などの産業分野にまで広く用いられ、その用途は拡
大しつつある。一般にイオン交換樹脂は、使用を繰り返
すとともに徐々に性能が低下し、更新する必要が生じる
ので、使用ずみのイオン交換樹脂の量も増大し、一般プ
ラスチックごみとして埋立処分されているが、イオン交
換樹脂の表面摩擦係数が小さいために埋立後の土地強度
が弱くなること、また処分のための埋立地の不足などが
問題となりはじめている。このような状況のもとに、地
球環境保全の観点からも、使用ずみのイオン交換樹脂を
再利用し、有効活用の途を開くことが期待されている。
は炭素微結晶が不規則に配列し、それらの交差連結間に
生ずる細孔や、賦活過程で生じた組織炭素の欠陥によっ
て発達した細孔などを有する多孔質炭素体である。活性
炭は非極性吸着剤として取り扱われ、非極性物質を選択
的によく吸着する性質があるほか、炭素表面の官能基に
よる化学吸着能などの機能も有する。活性炭は通常７０
０〜１５００ｍ2／ｇの比表面積を有するが、一般に比
表面積が大きいほど吸着能の点からは有利であるとされ
ている。活性炭の原料は、用途及び製法の両面から適切
な炭素質材料が選ばれるが、木材、木材屑、果実殻、石
炭、石油残渣、合成樹脂炭化物などが多く用いられてい
る。これらの他に、近年、イオン交換樹脂を活性炭の原
料とすることが試みられている。例えば、特開昭４９−
５３５９４号公報には、巨大網状重合体を炭化し、ある
いは炭化及び賦活することにより、ブタンガスなどに対
して吸着能を有する炭素質吸着体を製造する方法が提案
されている。しかし、この吸着体のブタンガスの吸着量
は十分に大きいとは言いがたい。また、特開平６−９２
６１５号公報には、使用ずみイオン交換体を不活性な雰
囲気中で炭化し、次いで酸化性ガス雰囲気中で賦活して
活性炭に変換する方法が提案されている。しかし、この
方法により得られる活性炭の比表面積は、約１,０００
ｍ2／ｇである。イオン交換樹脂は、現在、数多くの製
品が水処理をはじめとして医薬品、食品、原子力、電子
工業などの産業分野にまで広く用いられ、その用途は拡
大しつつある。一般にイオン交換樹脂は、使用を繰り返
すとともに徐々に性能が低下し、更新する必要が生じる
ので、使用ずみのイオン交換樹脂の量も増大し、一般プ
ラスチックごみとして埋立処分されているが、イオン交
換樹脂の表面摩擦係数が小さいために埋立後の土地強度
が弱くなること、また処分のための埋立地の不足などが
問題となりはじめている。このような状況のもとに、地
球環境保全の観点からも、使用ずみのイオン交換樹脂を
再利用し、有効活用の途を開くことが期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、未使用又は
使用ずみのイオン交換樹脂を原料とし、簡単な炭化及び
賦活工程によって得られる、均一細孔径を備えた比表面
積が大きく、吸着能にすぐれた活性炭の製造方法を提供
することを目的としてなされたものである。
使用ずみのイオン交換樹脂を原料とし、簡単な炭化及び
賦活工程によって得られる、均一細孔径を備えた比表面
積が大きく、吸着能にすぐれた活性炭の製造方法を提供
することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、イオン交換樹脂
を加熱により炭化したのち、アルカリ金属化合物の存在
下に賦活処理を行えば、比表面積の大きい活性炭が得ら
れることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、（１）イオン交換
樹脂を不活性ガス中で加熱処理して炭化したのち、アル
カリ金属化合物の存在下に賦活処理することを特徴とす
る活性炭の製造方法、を提供するものである。さらに、
本発明の好ましい態様として、（２）イオン交換樹脂が
未使用のものである第(１)項記載の活性炭の製造方法、
（３）イオン交換樹脂が使用ずみのものである第(１)項
記載の活性炭の製造方法、（４）炭化のための加熱処理
を、４５０〜１０００℃において行う第(１)〜(３)項記
載の活性炭の製造方法、（５）アルカリ金属化合物が、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム又
は炭酸カリウムである第(１)〜(４)項記載の活性炭の製
造方法、（６）イオン交換樹脂の炭化物に対するアルカ
リ金属化合物の質量比が２〜１０である第(１)〜(５)項
記載の活性炭の製造方法、及び、（７）賦活処理を、毎
分１〜１０℃の昇温速度で加熱して４００〜８００℃の
間の一定温度まで昇温し、この一定温度で１０〜１８０
分保持することにより行う第(１)〜(６)項記載の活性炭
の製造方法、を挙げることができる。
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、イオン交換樹脂
を加熱により炭化したのち、アルカリ金属化合物の存在
下に賦活処理を行えば、比表面積の大きい活性炭が得ら
れることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、（１）イオン交換
樹脂を不活性ガス中で加熱処理して炭化したのち、アル
カリ金属化合物の存在下に賦活処理することを特徴とす
る活性炭の製造方法、を提供するものである。さらに、
本発明の好ましい態様として、（２）イオン交換樹脂が
未使用のものである第(１)項記載の活性炭の製造方法、
（３）イオン交換樹脂が使用ずみのものである第(１)項
記載の活性炭の製造方法、（４）炭化のための加熱処理
を、４５０〜１０００℃において行う第(１)〜(３)項記
載の活性炭の製造方法、（５）アルカリ金属化合物が、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム又
は炭酸カリウムである第(１)〜(４)項記載の活性炭の製
造方法、（６）イオン交換樹脂の炭化物に対するアルカ
リ金属化合物の質量比が２〜１０である第(１)〜(５)項
記載の活性炭の製造方法、及び、（７）賦活処理を、毎
分１〜１０℃の昇温速度で加熱して４００〜８００℃の
間の一定温度まで昇温し、この一定温度で１０〜１８０
分保持することにより行う第(１)〜(６)項記載の活性炭
の製造方法、を挙げることができる。
【０００５】本発明に用いるイオン交換樹脂は、基本的
には三次元網目骨格をもつ高分子母体に、イオン交換基
が結合した構造を有するものである。橋かけ高分子母体
は、通常スチレンとジビニルベンゼンの架橋共重合体よ
りなる粒状の粒子である。イオン交換樹脂は、イオン交
換基の種類により、スルホン酸基を有する強酸性陽イオ
ン交換樹脂、カルボン酸基又はホスホン酸基を有する弱
酸性陽イオン交換樹脂、第四級アンモニウム塩を有する
強塩基性陰イオン交換樹脂、第一級又は第三級アミンを
有する弱塩基性陰イオン交換樹脂に大別され、このほか
特殊な樹脂として、酸及び塩基両方のイオン交換基を有
するいわゆるハイブリッド型イオン交換樹脂があるが、
本発明においては、これらのすべてのイオン交換樹脂を
原料として使用することができる。イオン交換樹脂は物
理的性状からは、懸濁重合で形成される均質な橋かけ球
状粒子であるゲル型、懸濁重合時に有機溶媒を添加して
得られる細孔の発達した多孔質を母体とするマイクロポ
ーラス型などに分けられるが、本発明には、物理的性状
に制限なく、あらゆるイオン交換樹脂を原料として使用
することができる。本発明においては、未使用のイオン
交換樹脂も、使用ずみのイオン交換樹脂も同様に原料と
して使用することができる。使用ずみのイオン交換樹脂
としては、例えば、純水製造装置、軟水製造装置、糖液
製造プロセス、その他、分離、濃縮、精製などに使用さ
れたものでこれらの廃棄処分となる廃イオン交換樹脂を
原料として使用することができる。また、本発明におい
ては、原料として使用するイオン交換樹脂は単一の種類
であっても、２種以上の混合物であってもよく、例え
ば、異種樹脂を混合して充填した混床式カラムや、異種
樹脂を上下に分けて充填した複層床式カラムから排出さ
れる陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の混合物を同
時に処理して活性炭を得ることができる。
には三次元網目骨格をもつ高分子母体に、イオン交換基
が結合した構造を有するものである。橋かけ高分子母体
は、通常スチレンとジビニルベンゼンの架橋共重合体よ
りなる粒状の粒子である。イオン交換樹脂は、イオン交
換基の種類により、スルホン酸基を有する強酸性陽イオ
ン交換樹脂、カルボン酸基又はホスホン酸基を有する弱
酸性陽イオン交換樹脂、第四級アンモニウム塩を有する
強塩基性陰イオン交換樹脂、第一級又は第三級アミンを
有する弱塩基性陰イオン交換樹脂に大別され、このほか
特殊な樹脂として、酸及び塩基両方のイオン交換基を有
するいわゆるハイブリッド型イオン交換樹脂があるが、
本発明においては、これらのすべてのイオン交換樹脂を
原料として使用することができる。イオン交換樹脂は物
理的性状からは、懸濁重合で形成される均質な橋かけ球
状粒子であるゲル型、懸濁重合時に有機溶媒を添加して
得られる細孔の発達した多孔質を母体とするマイクロポ
ーラス型などに分けられるが、本発明には、物理的性状
に制限なく、あらゆるイオン交換樹脂を原料として使用
することができる。本発明においては、未使用のイオン
交換樹脂も、使用ずみのイオン交換樹脂も同様に原料と
して使用することができる。使用ずみのイオン交換樹脂
としては、例えば、純水製造装置、軟水製造装置、糖液
製造プロセス、その他、分離、濃縮、精製などに使用さ
れたものでこれらの廃棄処分となる廃イオン交換樹脂を
原料として使用することができる。また、本発明におい
ては、原料として使用するイオン交換樹脂は単一の種類
であっても、２種以上の混合物であってもよく、例え
ば、異種樹脂を混合して充填した混床式カラムや、異種
樹脂を上下に分けて充填した複層床式カラムから排出さ
れる陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の混合物を同
時に処理して活性炭を得ることができる。
【０００６】本発明においては、イオン交換樹脂を不活
性ガス中で加熱処理して炭化する。イオン交換樹脂は、
加熱処理の前にあらかじめ乾燥することができ、あるい
は、湿潤状態で加熱処理を施し、加熱処理の初期段階を
乾燥にあてることができる。使用する不活性ガスには特
に制限はないが、窒素は入手が容易であり特に好適に使
用することができる。加熱処理に使用する装置には特に
制限はなく、イオン交換樹脂の処理量や加熱条件などに
応じて、丸がま、立てがま、回転がまなどより任意に選
定することができる。加熱装置に仕込んだイオン交換樹
脂は、所定の温度まで昇温し、加熱処理により炭化す
る。昇温速度は、毎分５〜１０℃であることが好まし
く、加熱処理温度は４５０〜１０００℃の任意の温度を
選択できるが、６００〜９００℃が特に好ましい。昇温
速度が毎分５℃未満であると、昇温に要する時間が長
く、昇温速度が毎分１０℃を超えると、イオン交換樹脂
の粒子が破砕するおそれがある。加熱処理温度が４５０
℃未満であると炭化が十分に進まず、加熱処理温度が１
０００℃を超えると炭化物の収率が低下する。イオン交
換樹脂を加熱処理すると、イオン交換樹脂は炭化し収縮
するが、元の粒子の形状は保たれる。加熱処理により得
られたイオン交換樹脂の炭化物は、必要に応じて、水洗
することにより不純物を除去する。本発明においては、
加熱処理により得られたイオン交換樹脂の炭化物は、ア
ルカリ金属化合物の存在下に賦活処理し、活性炭とす
る。アルカリ金属化合物としては、例えば、リチウム、
ナトリウム、カリウムの水酸化物、塩化物、炭酸塩、重
炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸塩、蓚酸塩な
どを使用することができる。これらのアルカリ金属化合
物の中で、水酸化カリウムを特に好適に使用することが
できる。イオン交換樹脂の炭化物とこれらのアルカリ金
属化合物の混合方法は任意であり、例えば、イオン交換
樹脂の炭化物と粒状又はフレーク状のアルカリ金属化合
物を混合することができ、あるいは、イオン交換樹脂の
炭化物をアルカリ金属化合物の水溶液に浸漬したのち乾
燥することにより、イオン交換樹脂の炭化物にアルカリ
金属化合物を付着させることができる。使用ずみのイオ
ン交換樹脂がナトリウムイオンやカリウムイオンのよう
なアルカリ金属イオンを吸着しているときは、これらの
吸着されたイオンもアルカリ金属源として利用すること
ができるので好ましい。従来の炭酸ガスや水蒸気などに
よるガス賦活法では、原料、イオン交換樹脂や炭化物に
対して、あらかじめ塩酸などによる酸洗浄工程が必要と
されるが、本発明のアルカリ金属化合物の存在下におけ
る賦活では、このような酸洗浄の必要はない。
性ガス中で加熱処理して炭化する。イオン交換樹脂は、
加熱処理の前にあらかじめ乾燥することができ、あるい
は、湿潤状態で加熱処理を施し、加熱処理の初期段階を
乾燥にあてることができる。使用する不活性ガスには特
に制限はないが、窒素は入手が容易であり特に好適に使
用することができる。加熱処理に使用する装置には特に
制限はなく、イオン交換樹脂の処理量や加熱条件などに
応じて、丸がま、立てがま、回転がまなどより任意に選
定することができる。加熱装置に仕込んだイオン交換樹
脂は、所定の温度まで昇温し、加熱処理により炭化す
る。昇温速度は、毎分５〜１０℃であることが好まし
く、加熱処理温度は４５０〜１０００℃の任意の温度を
選択できるが、６００〜９００℃が特に好ましい。昇温
速度が毎分５℃未満であると、昇温に要する時間が長
く、昇温速度が毎分１０℃を超えると、イオン交換樹脂
の粒子が破砕するおそれがある。加熱処理温度が４５０
℃未満であると炭化が十分に進まず、加熱処理温度が１
０００℃を超えると炭化物の収率が低下する。イオン交
換樹脂を加熱処理すると、イオン交換樹脂は炭化し収縮
するが、元の粒子の形状は保たれる。加熱処理により得
られたイオン交換樹脂の炭化物は、必要に応じて、水洗
することにより不純物を除去する。本発明においては、
加熱処理により得られたイオン交換樹脂の炭化物は、ア
ルカリ金属化合物の存在下に賦活処理し、活性炭とす
る。アルカリ金属化合物としては、例えば、リチウム、
ナトリウム、カリウムの水酸化物、塩化物、炭酸塩、重
炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸塩、蓚酸塩な
どを使用することができる。これらのアルカリ金属化合
物の中で、水酸化カリウムを特に好適に使用することが
できる。イオン交換樹脂の炭化物とこれらのアルカリ金
属化合物の混合方法は任意であり、例えば、イオン交換
樹脂の炭化物と粒状又はフレーク状のアルカリ金属化合
物を混合することができ、あるいは、イオン交換樹脂の
炭化物をアルカリ金属化合物の水溶液に浸漬したのち乾
燥することにより、イオン交換樹脂の炭化物にアルカリ
金属化合物を付着させることができる。使用ずみのイオ
ン交換樹脂がナトリウムイオンやカリウムイオンのよう
なアルカリ金属イオンを吸着しているときは、これらの
吸着されたイオンもアルカリ金属源として利用すること
ができるので好ましい。従来の炭酸ガスや水蒸気などに
よるガス賦活法では、原料、イオン交換樹脂や炭化物に
対して、あらかじめ塩酸などによる酸洗浄工程が必要と
されるが、本発明のアルカリ金属化合物の存在下におけ
る賦活では、このような酸洗浄の必要はない。
【０００７】本発明においては、アルカリ金属化合物と
イオン交換樹脂の炭化物の質量比は、２〜１０であるこ
とが好ましく、３〜６であることがより好ましい。アル
カリ金属化合物とイオン交換樹脂の炭化物の質量比が２
未満であると、得られる活性炭の比表面積が十分大きく
ならないおそれがある。アルカリ金属化合物とイオン交
換樹脂の炭化物の質量比が１０を超えても、得られる活
性炭の比表面積はアルカリ金属化合物の増量に見合って
は増加しない。本発明においては、アルカリ金属化合物
と混合し、あるいは、アルカリ金属化合物を付着したイ
オン交換樹脂の炭化物は、加熱することにより賦活処理
する。賦活処理時には不活性ガスを流してもよい。使用
する不活性ガスに特に制限はないが、窒素は入手が容易
であり特に好適に使用することができる。賦活処理に使
用する装置には特に制限はなく、イオン交換樹脂の炭化
物の処理量や加熱条件などに応じて、丸がま、立てが
ま、回転がまなどより任意に選定することができる。加
熱装置に仕込んだアルカリ金属化合物とイオン交換樹脂
の炭化物、又は、アルカリ金属化合物を付着したイオン
交換樹脂の炭化物は、所定の温度まで昇温し、加熱によ
り賦活する。賦活処理は、毎分１〜１０℃の速度で昇温
したのち、４００〜８００℃において、１０〜１８０分
保持することにより行うことが好ましい。賦活処理温度
が４００℃未満であると賦活が十分に進まず、得られる
活性炭の比表面積が十分大きくならないおそれがある。
賦活処理温度が８００℃を超えると、活性炭の収率が低
下する。賦活処理時間が１０分未満であると賦活が十分
に進まず、得られる活性炭の比表面積が十分大きくなら
ないおそれがある。賦活処理時間が１８０分を超えて
も、得られる活性炭の収率は低下し比表面積は賦活処理
時間の延長に見合っては増加しない。
イオン交換樹脂の炭化物の質量比は、２〜１０であるこ
とが好ましく、３〜６であることがより好ましい。アル
カリ金属化合物とイオン交換樹脂の炭化物の質量比が２
未満であると、得られる活性炭の比表面積が十分大きく
ならないおそれがある。アルカリ金属化合物とイオン交
換樹脂の炭化物の質量比が１０を超えても、得られる活
性炭の比表面積はアルカリ金属化合物の増量に見合って
は増加しない。本発明においては、アルカリ金属化合物
と混合し、あるいは、アルカリ金属化合物を付着したイ
オン交換樹脂の炭化物は、加熱することにより賦活処理
する。賦活処理時には不活性ガスを流してもよい。使用
する不活性ガスに特に制限はないが、窒素は入手が容易
であり特に好適に使用することができる。賦活処理に使
用する装置には特に制限はなく、イオン交換樹脂の炭化
物の処理量や加熱条件などに応じて、丸がま、立てが
ま、回転がまなどより任意に選定することができる。加
熱装置に仕込んだアルカリ金属化合物とイオン交換樹脂
の炭化物、又は、アルカリ金属化合物を付着したイオン
交換樹脂の炭化物は、所定の温度まで昇温し、加熱によ
り賦活する。賦活処理は、毎分１〜１０℃の速度で昇温
したのち、４００〜８００℃において、１０〜１８０分
保持することにより行うことが好ましい。賦活処理温度
が４００℃未満であると賦活が十分に進まず、得られる
活性炭の比表面積が十分大きくならないおそれがある。
賦活処理温度が８００℃を超えると、活性炭の収率が低
下する。賦活処理時間が１０分未満であると賦活が十分
に進まず、得られる活性炭の比表面積が十分大きくなら
ないおそれがある。賦活処理時間が１８０分を超えて
も、得られる活性炭の収率は低下し比表面積は賦活処理
時間の延長に見合っては増加しない。
【０００８】本発明において、賦活処理により得られた
活性炭は、室温まで冷却し、水により洗浄する。又、必
要に応じて塩酸で洗浄できる。得られる活性炭は、原料
として用いたイオン交換樹脂に含まれていた無機物など
や、イオン交換基に含まれていた硫黄や窒素などや、さ
らに賦活処理のために添加したアルカリ金属化合物は除
去されていて、炭素を主成分とする活性炭である。本発
明により得られる活性炭は、通常その比表面積は１,０
００ｍ2／ｇ以上であり、二酸化炭素、エチレン、アン
モニアなどの平衡吸着容量が大きいばかりでなく、細孔
径が揃っているので初期吸着速度が速く、短時間で平衡
吸着容量に達するというすぐれた吸着能を有している。
本発明においては、原料として未使用のイオン交換樹脂
のみならず使用ずみのイオン交換樹脂も使用することが
でき、廃イオン交換樹脂を炭素資源として利用すること
ができるので、資源のカスケード的利用法のひとつとし
て、また、環境保全及び埋立地不足の問題解決の上から
もきわめて大きい効果を発揮する。
活性炭は、室温まで冷却し、水により洗浄する。又、必
要に応じて塩酸で洗浄できる。得られる活性炭は、原料
として用いたイオン交換樹脂に含まれていた無機物など
や、イオン交換基に含まれていた硫黄や窒素などや、さ
らに賦活処理のために添加したアルカリ金属化合物は除
去されていて、炭素を主成分とする活性炭である。本発
明により得られる活性炭は、通常その比表面積は１,０
００ｍ2／ｇ以上であり、二酸化炭素、エチレン、アン
モニアなどの平衡吸着容量が大きいばかりでなく、細孔
径が揃っているので初期吸着速度が速く、短時間で平衡
吸着容量に達するというすぐれた吸着能を有している。
本発明においては、原料として未使用のイオン交換樹脂
のみならず使用ずみのイオン交換樹脂も使用することが
でき、廃イオン交換樹脂を炭素資源として利用すること
ができるので、資源のカスケード的利用法のひとつとし
て、また、環境保全及び埋立地不足の問題解決の上から
もきわめて大きい効果を発揮する。
【０００９】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ 陽イオン交換樹脂［ダイヤイオンＰＫ２２８Ｌ、三菱化
学(株)製］を室温で乾燥したのち、縦型電気管状炉を用
い、窒素を通じながら、５℃／分で９００℃まで昇温
し、そのまま９００℃で６０分保持したのち、冷却、水
洗、乾燥してイオン交換樹脂の炭化物を得た。このイオ
ン交換樹脂の炭化物１.０kgを、粒状水酸化カリウム５.
０kg（水酸化カリウム／炭化物の質量比５）と混合した
後電気ルツボ炉を用い、窒素を通じながら２℃／分で５
００℃まで昇温し、そのまま５００℃で１００分保持し
て賦活したのち、冷却、水洗、乾燥して、活性炭を得
た。この活性炭の比表面積は、１,５４０ｍ2／ｇであっ
た。気体容量法により、この活性炭の３０℃、７６０Ｔ
ｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの吸着速度を測
定した。結果を図１の気相吸着速度曲線に示す。１２０
秒後の吸着容量は、二酸化炭素が５３cm3(STP)／ｇであ
り、エチレンが７６cm3(STP)／ｇであった。 実施例２ 賦活温度を６００℃とした以外は、実施例１と同じ操作
を繰り返し、活性炭を得た。この活性炭の比表面積は、
２,１１０ｍ2／ｇであった。図２は、この活性炭の二酸
化炭素及びエチレンに対する気相吸着速度曲線である。
１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が５５cm3(STP)／
ｇであり、エチレンが８２cm3(STP)／ｇであった。 実施例３ 賦活温度を７００℃とした以外は、実施例１と同じ操作
を繰り返し、活性炭を得た。この活性炭の比表面積は、
３,１８０ｍ2／ｇであった。図３は、この活性炭の二酸
化炭素及びエチレンに対する気相吸着速度曲線である。
１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が５７cm3(STP)／
ｇであり、エチレンが１０３cm3(STP)／ｇであった。 実施例４ 実施例１で得たイオン交換樹脂の炭化物２００ｇを、水
酸化ナトリウム１.０kg（水酸化ナトリウム／炭化物の
質量比５）と混合し、電気ルツボ炉を用い、窒素を通じ
ながら５℃／分で６００℃まで昇温し、そのまま６００
℃で１００分保持して賦活したのち、冷却、水洗、乾燥
して、活性炭を得た。実施例１と同様にして、この活性
炭の比表面積を測定したところ、２,４３０ｍ2／ｇであ
った。また、実施例１と同様に、この活性炭の３０℃、
７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの吸着
速度を測定した。結果を図４の気相吸着速度曲線に示
す。１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が４２cm3(ST
P)／ｇであり、エチレンが６８cm3(STP)／ｇであった。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例１ 陽イオン交換樹脂［ダイヤイオンＰＫ２２８Ｌ、三菱化
学(株)製］を室温で乾燥したのち、縦型電気管状炉を用
い、窒素を通じながら、５℃／分で９００℃まで昇温
し、そのまま９００℃で６０分保持したのち、冷却、水
洗、乾燥してイオン交換樹脂の炭化物を得た。このイオ
ン交換樹脂の炭化物１.０kgを、粒状水酸化カリウム５.
０kg（水酸化カリウム／炭化物の質量比５）と混合した
後電気ルツボ炉を用い、窒素を通じながら２℃／分で５
００℃まで昇温し、そのまま５００℃で１００分保持し
て賦活したのち、冷却、水洗、乾燥して、活性炭を得
た。この活性炭の比表面積は、１,５４０ｍ2／ｇであっ
た。気体容量法により、この活性炭の３０℃、７６０Ｔ
ｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの吸着速度を測
定した。結果を図１の気相吸着速度曲線に示す。１２０
秒後の吸着容量は、二酸化炭素が５３cm3(STP)／ｇであ
り、エチレンが７６cm3(STP)／ｇであった。 実施例２ 賦活温度を６００℃とした以外は、実施例１と同じ操作
を繰り返し、活性炭を得た。この活性炭の比表面積は、
２,１１０ｍ2／ｇであった。図２は、この活性炭の二酸
化炭素及びエチレンに対する気相吸着速度曲線である。
１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が５５cm3(STP)／
ｇであり、エチレンが８２cm3(STP)／ｇであった。 実施例３ 賦活温度を７００℃とした以外は、実施例１と同じ操作
を繰り返し、活性炭を得た。この活性炭の比表面積は、
３,１８０ｍ2／ｇであった。図３は、この活性炭の二酸
化炭素及びエチレンに対する気相吸着速度曲線である。
１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が５７cm3(STP)／
ｇであり、エチレンが１０３cm3(STP)／ｇであった。 実施例４ 実施例１で得たイオン交換樹脂の炭化物２００ｇを、水
酸化ナトリウム１.０kg（水酸化ナトリウム／炭化物の
質量比５）と混合し、電気ルツボ炉を用い、窒素を通じ
ながら５℃／分で６００℃まで昇温し、そのまま６００
℃で１００分保持して賦活したのち、冷却、水洗、乾燥
して、活性炭を得た。実施例１と同様にして、この活性
炭の比表面積を測定したところ、２,４３０ｍ2／ｇであ
った。また、実施例１と同様に、この活性炭の３０℃、
７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの吸着
速度を測定した。結果を図４の気相吸着速度曲線に示
す。１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が４２cm3(ST
P)／ｇであり、エチレンが６８cm3(STP)／ｇであった。
【００１０】比較例１ 実施例１で得たイオン交換樹脂の炭化物を、縦型電気管
状炉を用い、二酸化炭素２５容量％、窒素７５容量％の
混合気体を通じながら５℃／分で９００℃まで昇温し、
そのまま９００℃で６０分保持してガス賦活したのち、
冷却して、活性炭を得た。実施例１と同様にして、この
活性炭の比表面積を測定したところ、１,４７０ｍ2／ｇ
であった。また、実施例１と同様に、この活性炭の３０
℃、７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの
吸着速度を測定した。結果を図５の気相吸着速度曲線に
示す。１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が３６cm
3(STP)／ｇであり、エチレンが５５cm3(STP)／ｇであっ
た。この活性炭は、アルカリ金属化合物の存在下に賦活
した実施例の活性炭と比較すると、同程度の比表面積を
有しているにもかかわらず、吸着容量が低い。 比較例２ 市販のヤシ殻系活性炭［武田薬品工業(株)製、シラサ
ギ］について、実施例１と同様にして、比表面積及び３
０℃、７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレン
の吸着速度を測定した。比表面積は、１,０３０ｍ2／ｇ
であった。図６の気相吸着速度曲線から、１２０秒後の
吸着容量は、二酸化炭素が４６cm3(STP)／ｇであり、エ
チレンが７３cm3(STP)／ｇであるが、初期吸着速度が遅
いことが分かる。 比較例３ 市販の石炭系活性炭［東洋カルゴン(株)製、Ｆ４００］
について、実施例１と同様にして、比表面積及び３０
℃、７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの
吸着速度を測定した。比表面積は、９３０ｍ2／ｇであ
った。図７の気相吸着速度曲線から、１２０秒後の吸着
容量は、二酸化炭素が４３cm3(STP)／ｇであり、エチレ
ンが６８cm3(STP)／ｇであるが、初期吸着速度が遅いこ
とが分かる。実施例１〜４及び比較例１〜３の結果をま
とめて第１表に示す。
状炉を用い、二酸化炭素２５容量％、窒素７５容量％の
混合気体を通じながら５℃／分で９００℃まで昇温し、
そのまま９００℃で６０分保持してガス賦活したのち、
冷却して、活性炭を得た。実施例１と同様にして、この
活性炭の比表面積を測定したところ、１,４７０ｍ2／ｇ
であった。また、実施例１と同様に、この活性炭の３０
℃、７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの
吸着速度を測定した。結果を図５の気相吸着速度曲線に
示す。１２０秒後の吸着容量は、二酸化炭素が３６cm
3(STP)／ｇであり、エチレンが５５cm3(STP)／ｇであっ
た。この活性炭は、アルカリ金属化合物の存在下に賦活
した実施例の活性炭と比較すると、同程度の比表面積を
有しているにもかかわらず、吸着容量が低い。 比較例２ 市販のヤシ殻系活性炭［武田薬品工業(株)製、シラサ
ギ］について、実施例１と同様にして、比表面積及び３
０℃、７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレン
の吸着速度を測定した。比表面積は、１,０３０ｍ2／ｇ
であった。図６の気相吸着速度曲線から、１２０秒後の
吸着容量は、二酸化炭素が４６cm3(STP)／ｇであり、エ
チレンが７３cm3(STP)／ｇであるが、初期吸着速度が遅
いことが分かる。 比較例３ 市販の石炭系活性炭［東洋カルゴン(株)製、Ｆ４００］
について、実施例１と同様にして、比表面積及び３０
℃、７６０Ｔｏｒｒにおける二酸化炭素及びエチレンの
吸着速度を測定した。比表面積は、９３０ｍ2／ｇであ
った。図７の気相吸着速度曲線から、１２０秒後の吸着
容量は、二酸化炭素が４３cm3(STP)／ｇであり、エチレ
ンが６８cm3(STP)／ｇであるが、初期吸着速度が遅いこ
とが分かる。実施例１〜４及び比較例１〜３の結果をま
とめて第１表に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、イオン交換樹脂の炭化
物の原料に対し、従来のガス賦活法と比較し、アルカリ
金属化合物の存在下で賦活することにより、比表面積が
大きく、均一径細孔を備えた活性炭が製造でき、その活
性炭はガスに対して初期吸着速度が速く、吸着容量が大
きいすぐれた吸着能を有する。
物の原料に対し、従来のガス賦活法と比較し、アルカリ
金属化合物の存在下で賦活することにより、比表面積が
大きく、均一径細孔を備えた活性炭が製造でき、その活
性炭はガスに対して初期吸着速度が速く、吸着容量が大
きいすぐれた吸着能を有する。
【図１】図１は、本発明方法により得られた活性炭の気
相吸着速度曲線である。
相吸着速度曲線である。
【図２】図２は、本発明方法により得られた活性炭の気
相吸着速度曲線である。
相吸着速度曲線である。
【図３】図３は、本発明方法により得られた活性炭の気
相吸着速度曲線である。
相吸着速度曲線である。
【図４】図４は、本発明方法により得られた活性炭の気
相吸着速度曲線である。
相吸着速度曲線である。
【図５】図５は、二酸化炭素賦活により得られた活性炭
の気相吸着速度曲線である。
の気相吸着速度曲線である。
【図６】図６は、市販ヤシ殻系活性炭の気相吸着速度曲
線である。
線である。
【図７】図７は、市販石炭系活性炭の気相吸着速度曲線
である。
である。
フロントページの続き (72)発明者 松下 聿宏 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】イオン交換樹脂を不活性ガス中で加熱処理
して炭化したのち、アルカリ金属化合物の存在下に賦活
処理することを特徴とする活性炭の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04127495A JP3629743B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 活性炭の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04127495A JP3629743B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 活性炭の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08208212A true JPH08208212A (ja) | 1996-08-13 |
| JP3629743B2 JP3629743B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=12603874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04127495A Expired - Fee Related JP3629743B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 活性炭の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3629743B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002119851A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-04-23 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 一酸化炭素吸着剤及びその製造方法 |
| KR20030015968A (ko) * | 2001-08-18 | 2003-02-26 | 주식회사 솔나노켐 | 이온교환수지를 이용한 활성탄소의 제조 및 이의 제조 방법 |
| JP2005518465A (ja) * | 2002-02-25 | 2005-06-23 | ジェンテックス コーポレーション | マルチファンクション防護材料および使用方法（関連出願の相互参照）この特許出願は、２００２年２月２５日出願の米国特許仮出願６０／３６０，０５０の優先日の利益を主張する。 |
| JP2006131461A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Japan Organo Co Ltd | 活性炭及びその製造方法並びに腎疾患治療薬 |
| JP2006256882A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Japan Organo Co Ltd | 活性炭及びその製造方法並びに腎肝疾患治療薬 |
| JP2006273772A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Japan Organo Co Ltd | 経口投与薬及びその製造方法 |
| JP2007136320A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Takuma Co Ltd | 酸素選択性吸着剤 |
| KR101234223B1 (ko) * | 2011-01-24 | 2013-02-18 | 인하대학교 산학협력단 | 이온교환수지를 이용한 고효율 이산화탄소 흡착제의 제조방법 |
| CN105110330A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-12-02 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种活性炭材料的制备方法及其应用 |
| CN107490526A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-19 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 高分子材料老化效应无损检测装置及其检测方法 |
| CN111892069A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-06 | 江苏理工学院 | 一种针状C-Na2CO3的制备方法 |
| CN121134743A (zh) * | 2025-11-18 | 2025-12-16 | 凯瑞环保科技股份有限公司 | 一种以阴离子交换树脂制备炭材料的方法 |
-
1995
- 1995-02-06 JP JP04127495A patent/JP3629743B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101234223B1 (ko) * | 2011-01-24 | 2013-02-18 | 인하대학교 산학협력단 | 이온교환수지를 이용한 고효율 이산화탄소 흡착제의 제조방법 |
| CN105110330A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-12-02 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种活性炭材料的制备方法及其应用 |
| CN107490526A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-19 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 高分子材料老化效应无损检测装置及其检测方法 |
| CN107490526B (zh) * | 2017-09-06 | 2023-08-22 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 高分子材料老化效应无损检测装置及其检测方法 |
| CN111892069A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-06 | 江苏理工学院 | 一种针状C-Na2CO3的制备方法 |
| CN111892069B (zh) * | 2020-08-28 | 2022-05-24 | 江苏理工学院 | 一种针状C-Na2CO3的制备方法 |
| CN121134743A (zh) * | 2025-11-18 | 2025-12-16 | 凯瑞环保科技股份有限公司 | 一种以阴离子交换树脂制备炭材料的方法 |
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|---|---|
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