JPH1072208A - 粒状化活性炭の製造方法 - Google Patents

粒状化活性炭の製造方法

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JPH1072208A JP9180377A JP18037797A JPH1072208A JP H1072208 A JPH1072208 A JP H1072208A JP 9180377 A JP9180377 A JP 9180377A JP 18037797 A JP18037797 A JP 18037797A JP H1072208 A JPH1072208 A JP H1072208A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易かつ安価な処理工程で高振動密度を有す
る活性炭を製造することにある。 【解決手段】 スチロール−ジビニルベンゾール共重合
体マトリックスのペレットを、濃硫酸で炭化し、次いで
熱分解生成物を活性化する方法において、硫酸を、マト
リックスの乾燥重量に対して、ＳＯ3 として計算して少
なくとも３９重量％の量で使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は粒状化活性炭の製造方法に関し、
関連特許出願１９６００２３７に記載された方法の別の
実施態様を表す。
【０００２】特許出願１９６００２３７には、炭素をベ
ースにした高い価値を有する吸着剤に、未だ官能基を含
まないイオン交換体又はそれらの前段階を変換するため
の方法を記載している。スチロール及び或る量のジビニ
ルベンゾールに基づいた重合体ペレットが特に適してい
る。
【０００３】この方法は次の通りである：硫酸を炭化方
法の開始時に加える。これは重合体ペレットが、一緒に
焼きつくこと及び破裂することから防ぎ、収率における
明らかな増大をもたらす。硫酸はＳＯ3Ｈ 基の形成を伴
う芳香族環のスルホン化に導き、基及び硫黄架橋を介し
て続く交錯を伴うそれらの分解に導く。出発材料はマク
ロポーラス又はゲル型の形であることができる。
【０００４】下記式 Ｈ＋ＨＯＳＯ2ＯＨ→ＳＯ2ＯＨ＋Ｈ2Ｏ に従ってスルホン化中に水が形成され、この水が反応を
遅くするため、形成される水を連続的に除去することが
重要である。これは例えば窒素流によって行うことがで
きる。
【０００５】完全スルホン化が種々の理由のため重要で
ある。重合体ペレットの不完全スルホン化は不適切な交
錯を、特にペレットの内部でもたらし、従って単量体が
容易に分解し、ガス発生が生じ、ペレットの外側殻を破
裂させる。
【０００６】破裂は特殊な温度プログラムによって防止
できるが、それにも拘わらず低振動密度（vibration d
ensity）が得られる、何故ならば完全な炭化及び活性化
は、内部で良好な開放口形成されるペレットを生ぜしめ
るからである。振動重量（ vibration weight）は、一
定重量を小さい空間に置くべきときに非常に重要であ
る。このため“軽”ペレット即ち低振動密度を有する生
成物は、需要が少ない。
【０００７】完全スルホン化は、特に硫酸の量のための
前述した範囲の上限に近くなったとき、前記特許出願１
９６００２３７に記載された方法を用いて達成できる。
しかしながら、多くの工程パラメーターに注意を払わな
ければならない、例えば注意深くかつ比較的長い温度プ
ログラムのみならず正確に投与する窒素流れ（ rinsin
g）でなければならない、何故ならば除去すべきものは
湿分のみであって硫酸ではないからである。更に全ての
出発材料が同じ方法で挙動しない。例えばアニオン交換
体はこの方法を用いると容易にスルホン化できる；しか
しながら前段階、即ち官能基を有しない重合体ペレット
は、それらがマクロポーラス又はゲル型の形で存在する
かどうかには関係なく、スルホン化することが非常に難
しい。
【０００８】本発明の目的は、関連特許出願１９６００
２３７に記載された方法の別の実施態様において、出発
材料の種類に関係なく、比較的少ない費用で容易に処理
しうる工程条件の下で高い振動密度を有する粒状化活性
炭を製造できる方法を提供することにある。
【０００９】本発明の目的は、スチロール−ジビニルベ
ンゾール共重合体マトリックスのペレットを、少なくと
も７５０℃以下、好ましくは９００℃以下の温度で濃硫
酸で炭化し、次いで熱分解生成物を８００〜９００℃の
温度で活性化する特許出願１９６００２３７による粒状
化活性炭を製造する方法であって、約９６％の濃硫酸
を、マトリックスの乾燥物質に対して、少なくとも５０
重量％の量（三酸化硫黄ＳＯ3 ３９重量％に相当す
る）で使用することを特徴とする方法によって達成され
る。
【００１０】本発明による方法においては、硫酸を、マ
トリックスの乾燥物質に対して、ＳＯ3として計算して
３９重量％〜８３重量％の量で特に使用する。
【００１１】本発明者は、硫酸に発煙硫酸を加えること
によって、驚くべきことに、球状炭素の高収率を達成で
きることを見出した。これによってペレットの破裂が避
けられ、非常に大なる振動密度を有する生成物が得られ
る。
【００１２】使用する濃硫酸は完全に又は部分的に発煙
硫酸で置換できる。好ましくは、硫酸は、３：１〜１：
１の比での硫酸と発煙硫酸の混合物として加える。混合
物の個々の成分、即ち硫酸及び発煙硫酸は、一緒に（即
ち既に前混合した形で）又は別々に、続けて、又は同時
に、処理すべきマトリックスに加えることができる。好
ましくは、２０％〜３０％のＳＯ3 含有率を有する発煙
硫酸を使用する。しかしながら、高三酸化硫黄含有率を
有する発煙硫酸も、本発明による目的のために使用でき
る。
【００１３】発煙硫酸の使用は、低い残存水量、例えば
マトリックス中の痕跡水を、発煙硫酸中の遊離三酸化硫
黄によって直ちに結合し、硫酸の形成を伴う利点を提供
する。
【００１４】第一の処理工程、炭化は、約７００℃以下
の温度で行う。炭化処理は例えば回転管状キルン中で行
う。
【００１５】続く第二処理工程、活性化は、特に７００
〜９００℃の温度で行う。一般に活性化は酸化又は活性
化ガス、例えば大気酸素、ＣＯ2 及び／又は水蒸気を用
いて行われた。活性化は例えば回転管状キルン又は移動
床中で行うことができる。
【００１６】本発明による方法の特別な実施態様におい
ては、炭化及び活性化は単一操作工程で行う。７００℃
で出発するとき、酸化ガスは始め不活性雰囲気に加え
る。炭化はこれによって非不活性、酸素含有雰囲気中で
行うことができる。結果としてマトリックスペレットの
疑似グラファイト化が防止され、活性が更に増大する。
特にゲル型出発材料の場合においては、活性化工程は、
僅かに酸化性雰囲気中で炭化することによって容易にな
される。
【００１７】好ましくは出発材料として、水不含又は殆
ど水不含の形でスチロール−ジビニルベンゾール共重合
体マトリックスを使用する。例えばアニオン又はカチオ
ン交換体の前段階を出発材料として使用できる。これら
は例えばマクロポーラス重合体又はゲル型の重合体とし
て存在しうる。スチロール−ジビニルベンゾール共重合
体マトリックスは、硫酸での処理前に、必要に応じて乾
燥できる例えばアニオン交換体の形で使用することもで
きる。
【００１８】本発明を下記実施例で示すが、本発明をこ
の例に限定するものではない。
【００１９】実施例 約４％のジビニル含有率を有するゲル型のカチオン交換
体のための出発材料１ｋｇを、５００ｋｇの濃硫酸でし
めらせ、Plec Company からの回転管状キルン中に入れ
た。次に５００ｇの発煙硫酸を加え、炉を封止した。４
００℃への全加熱時間中に、キルンを０．５ｌ／分の窒
素流を流した。この時点で、炭化された材料の収率は８
０％であった。次いで炭化を８７５℃まで続けた、これ
によって更に８％の重量損失が生じた。この後、７５容
量％の窒素及び２５容量％の水蒸気を用い、８７５℃で
９０分間活性化を行った。０．７４ｇ／ｃｍ3 の振動密
度及び１１８０ｃｍ2／ｇ の比表面積（ＢＥＴ）を有す
る５０２ｇの球状炭素が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルネスト・デ・リュイター ドイツ連邦共和国デイ−51381 レフェル クーゼン、ヘーヘンシュトラーセ 57アー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スチロール−ジビニルベンゾール共重合
    体マトリックスのペレットを、少なくとも７５０℃以
    下、好ましくは９００℃以下の温度で濃硫酸で炭化し、
    次いで熱分解生成物を８００〜９００℃の温度で活性化
    する特許出願１９６００２３７による粒状化活性炭の製
    造方法において、硫酸を、マトリックスの乾燥物質に対
    して、ＳＯ3 として計算して少なくとも３９重量％の量
    で使用することを特徴とする粒状化活性炭の製造方法。
  2. 【請求項２】 硫酸を、マトリックスの乾燥物質に対し
    て、ＳＯ3 として計算して３９重量％〜８３重量％の量
    で使用することを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 硫酸を、完全に又は部分的に発煙硫酸で
    置換することを特徴とする請求項１又は２の方法。
  4. 【請求項４】 硫酸を、３：１〜１：１の比での硫酸と
    発煙硫酸の混合物として使用することを特徴とする請求
    項３の方法。
  5. 【請求項５】 炭化及び活性化を一処理工程で行うこと
    を特徴とする請求項１〜４の何れか１項の方法。
  6. 【請求項６】 酸化ガスを、７５０〜８００℃で開始す
    る初期不活性雰囲気に加えることを特徴とする請求項５
    の方法。
  7. 【請求項７】 炭化及び活性化を、酸素含有雰囲気下に
    行うことを特徴とする請求項５の方法。
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