JPH09241014A

JPH09241014A - 活性炭の製造方法

Info

Publication number: JPH09241014A
Application number: JP8051815A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Yamashita; 安正山下; Teruo Kondo; 輝男近藤; Atsushi Inaba; 敦稲葉
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】植物系又は鉱物系原料から一段焼成するだけ
で活性炭を製造する方法を提供すること。【解決手段】０．５〜５容量％の酸素を含むガスとの
接触下に植物系原料を４００℃以上で焼成することを特
徴とする活性炭の製造方法。０．５〜５容量％の酸素を
含む不活性ガスの流通下に鉱物系原料を５００℃以上で
焼成することを特徴とする活性炭の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、活性炭の新規な製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】活性炭は各種吸着剤や触媒担体等として
大量の需要があり、粉末状と粒状の製品が市販されてい
る。そして、粉末状活性炭は食品、医薬品、化学薬品等
を製造する際の不純物除去用吸着剤等に使われている。
粒状活性炭は、有機溶剤蒸気回収用やガス精製分離用の
吸着剤、触媒担体、脱臭剤等に使われている。活性炭を
木材や果実殻等の植物系原料から炭化工程と賦活工程の
２工程で製造することは知られている。また、石炭等の
鉱物系原料から乾留工程と賦活工程の２工程で製造する
ことも知られている。これらの炭化工程又は乾留工程と
賦活工程はいずれも別個の加熱装置を用いて高温で行わ
れている。このような従来の活性炭の製造方法では、そ
の活性炭の製造に大量のエネルギーを必要とする上、そ
の装置コストも高いという問題を有した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、植物系又は
鉱物系原料から１つの焼成工程で活性炭を製造する方法
を提供することをその課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明によれば、０．５〜５容量％
の酸素を含むガスとの接触下に植物系原料を４００℃以
上で焼成することを特徴とする活性炭の製造方法が提供
される。また、本発明によれば、０．５〜５容量％の酸
素を含むガスとの接触下に鉱物系原料を５００℃以上で
焼成することを特徴とする活性炭の製造方法が提供され
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明における植物系原料として
は、活性炭原料として従来用いられている各種の植物系
原料を用いることができる。このようなものとしては、
例えば、松や杉等の針葉樹の枝や幹、くぬぎや楢等の広
葉樹の枝や幹、鋸屑等の製材廃棄物、建築廃材、やし殻
やクルミ殻等の果実殻、桃や杏等の果実種子、パルプ廃
液、バガス、廃糖蜜、海藻類等が挙げられる。本発明の
場合、建築廃材等の廃棄物の使用が好ましく、このよう
な廃棄物を原料にすると、廃棄物処理と同時に活性炭を
得ることができる。また、これらの原料は水分含有率１
０重量％以下、好ましくは５重量％以下まで乾燥して使
うのが望ましい。なお、原料は固体状であればどのよう
な形状であっても良く、粉末状、粒状又は塊状で使われ
る。

【０００６】本発明における鉱物系原料は、活性炭原料
として従来用いられている各種の鉱物系原料を用いるこ
とができる。このようなものとしては、例えば、泥炭、
草炭、亜炭、褐炭、レキ青炭、無煙炭等の石炭類；コー
ルタールや石炭ピッチ等の石炭乾留生成物；石油ピッチ
や石油蒸留残渣等の石油系高沸点留分；石油や石炭から
誘導されるプラスチック類等が挙げられる。これらの鉱
物系原料は、いずれも炭素分含有率５０重量％以上であ
る。本発明では、活性炭製造原料としては炭素分含有率
が低く固定炭素含有率の低い亜炭や褐炭が好ましい。な
お、鉱物系原料は植物系原料と同様に粉末状、粒状又は
塊状の固体で使われる。

【０００７】本発明により活性炭を製造するには、植物
系又は鉱物系原料を、少量の酸素を含むガスとの接触下
に焼成する。前記ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリ
ウム等の不活性ガスが使われる、コスト面から窒素や炭
酸ガスが好ましい。また、前記ガスとして、石炭や石油
等の燃焼廃ガスを使うことができるし、好ましくは、本
発明により得られる高温焼成ガス又はその燃焼廃ガス
（乾留ガス）を用いることができる。前記ガス中の酸素
濃度は０．５〜５容量％、好ましくは１〜２容量％に規
定する。ガス中の酸素濃度過少では炭素の表面活性化が
不十分になり、一方、過大の場合は炭素の燃焼が盛んに
なって活性炭得率が減少する。ガス中の酸素濃度は、空
気又は酸素の添加や、不活性ガスの添加により調節する
ことができる。前記ガスは、焼成炉中を流通させるのが
好ましく、この場合には、そのガス流速は、原料１ｋｇ
当り６０〜１０００リットル／分、好ましくは６０〜２
００リットル／分とするのが望ましい。

【０００８】本発明による活性炭の製造方法において
は、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素、水蒸気
等からなる高温の焼成ガスが得られるが、この焼成ガス
は酸素を殆んど含まないものである。この高温の焼成ガ
スの少なくとも一部を、これに酸素又は空気を適量混合
し、その酸素濃度を０．５〜５容量％に調節することに
より、本発明で用いる焼成用雰囲気ガスとして用いるこ
とができる。このような焼成ガスの使用により、本発明
による活性炭製造プロセスの経済性をさらに向上させる
ことができる。また、この焼成ガスは可燃性のものであ
り、燃焼させることができる。この場合の燃焼廃ガス
も、その酸素濃度を調節して本発明で用いるガスとして
好ましく用いることができる。このような焼成ガスの燃
焼廃ガスの使用により、本発明の活性炭製造プロセスの
経済性をさらに向上させることができる。

【０００９】焼成温度は使用原料によって異なるが、一
般に植物系原料を使う場合は４００℃以上、好ましくは
６００〜１０００℃であり、鉱物系原料を使う場合は５
００℃以上、好ましくは５５０〜１２００℃、より好ま
しくは６００〜１０００℃である。原料を焼成温度まで
昇温させる昇温速度は、３〜５０℃／分、好ましくは３
〜１０℃／分の昇温速度である。焼成時間は、使用原
料、焼成温度、焼成炉、目的とする活性炭の品質等の諸
因子によって変動するが、植物系原料使用の際は、一般
に絶乾原料の８０〜９０重量％、好ましくは８０〜８５
重量％が消失するまで焼成するのが望ましい。また、鉱
物系原料使用の際は、一般に原料中の炭素分の４０〜９
０％、好ましくは７０〜８０％が消失するまで焼成する
のが望ましい。

【００１０】焼成炉としては、外熱式の焼成炉が好まし
く使用される。このような焼成炉としては、外熱式の固
定床又は流動床焼成炉、ロータリーキルン、多段撹拌式
移動床炉、撹拌流動層方式や反復揺動方式等の連続焼成
炉等が挙げられる。これらの焼成炉は、焼成原料、焼成
条件、目的とする活性炭の品質等を考慮して適宜選択し
て使えば良い。本発明の方法で製造した活性炭は、同じ
原料及び同じ装置を使って無酸素下で焼成して得た炭化
物よりも、その表面積が５０〜５００ｍ²／ｇ程度、特
に１００〜４００ｍ²／ｇ程度増加したものである。ま
た、この活性炭を従来公知の方法で精製して灰分を除く
と、更に表面積の大きい活性炭を得ることができる。な
お、本発明法で製造した植物系活性炭と鉱物系活性炭を
比較すると、一般的には植物系活性炭の方が大きな表面
積を有する。

【００１１】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によって更
に具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限
定されるものではない。なお、以下に記す実施例及び比
較例の実験は図１に示す装置を使って行った。図１にお
いて、１は内径４ｃｍで、長さ５０ｃｍの石英管、２及
び３は石英管１とすり合わせて気密に結合している石英
製端部、４は石英製原料皿、５は原料、６はガス入口、
７はガス出口、８は熱電対保護管（石英製で端部３に融
着している）、９は熱電対、１０は開閉式電気炉であ
る。

【００１２】実施例１、比較例１杉材チップを水分が５重量％以下となるように乾燥して
活性炭製造原料とした。この原料１ｋｇを図１に示した
原料皿４に入れて石英管１の中央部に挿入し、ガス入口
５から１容量％の酸素を含む窒素を３００ミリリットル
／分の速度で送入した。そして、ガス流通下に５℃／分
の速度で石英管内温度を所定温度まで上げ、所定温度に
なったら直ちに電気炉１０を開いて石英管を冷却し、原
料皿４の内容物を取り出して、得られた活性炭の重量及
びＢＥＴ表面積を測定した。石英管内の最高温度を表１
に示す種々の温度とした場合の活性炭重量及びＢＥＴ表
面積を表１に示す。なお、比較例１は酸素を含まない流
通ガスを用いた以外は実施例１と全く同様にして行っ
た。

【００１３】

【表１】表１から、石英管内の最高温度が４００〜１０００℃の
場合、最高温度が同一の実施例１と比較例１の実験結果
を比較すると、実施例１の生成物（活性炭）は、比較例
１の生成物（木炭）よりもそのＢＥＴ表面積は常に９０
ｍ²／ｇ以上多いことが分る。また、最高温度が７００
〜９００℃の際に実施例１の活性炭は特に大きなＢＥＴ
表面積を持つことが分る。

【００１４】実施例２、比較例２ヤルーン炭〔炭種（褐炭）で、炭素分６５重量％の石
炭〕を原料として用いた以外は実施例１及び比較例１と
同様にして実施例２及び比較例２の実験を行い、表２の
結果を得た。

【００１５】

【表２】

【００１６】表２から、石英管内の最高温度が５００〜
１２００℃の場合、最高温度が同一の実施例３と比較例
２の実験を比較すると、実施例３の生成物（活性炭）は
比較例２の石炭焼成物よりもその表面積は常に７０ｍ²
／ｇ以上多いことが分る。

【００１７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、１つの焼成工程
で活性炭を製造することができる。従って、本発明の方
法は、２つの焼成工程を用いる従来法よりも簡便な方法
であり、その産業的意義は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】植物系又は鉱物系原料の焼成に使用する実験装
置の説明図である。

【符号の説明】

１石英管２，３石英製端部４石英製原料皿５原料６ガス入口７ガス出口８熱電対保護管９熱電対１０電気炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０．５〜５容量％の酸素を含むガスとの
接触下に植物系原料を４００℃以上で焼成することを特
徴とする活性炭の製造方法。
【請求項２】０．５〜５容量％の酸素を含むガスとの
接触下に鉱物系原料を５００℃以上で焼成することを特
徴とする活性炭の製造方法。
【請求項３】原料を、その絶乾重量を基準として８０
〜９０％が消失するまで焼成することを特徴とする請求
項１に記載した活性炭の製造方法。
【請求項４】原料を、原料中の炭素分の４０〜９０％
が消失するまで焼成することを特徴とする請求項２に記
載した活性炭の製造方法。
【請求項５】原料の焼成により得られる焼成ガス又は
その焼成ガスの燃焼廃ガスを、０．５〜５容量％の酸素
濃度に調節して前記ガスとして用いる請求項１〜４に記
載したいずれかの活性炭の製造方法。