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公開番号2024134537
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2024041006
出願日2024-03-15
発明の名称活性炭及びその製造方法、並びに装置
出願人大阪ガスケミカル株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 32/318 20170101AFI20240926BHJP(無機化学)
要約【課題】圧壊強度、耐熱性、及び耐薬品性に優れる活性炭及びその製造方法、並びに装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の活性炭は、下記(1)～(3)の要件を満たす。(1)圧壊強度が、5.0N以上である。(2)30nm以下の径を有する全細孔容積が、0.3mL/g以上1.2mL/g以下である。(3)熱質量示差熱分析装置を用いて測定される、不活性ガス雰囲気下、500℃までの質量減少率、及び500℃以上800℃以下における質量減少率が、前記活性炭を不活性ガス雰囲気下、115℃で3時間保持した際の乾燥質量に対して、それぞれ5.0質量%以下、及び1.0質量%以上25質量%以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記（１）～（３）の要件を満たす、活性炭。
（１）圧壊強度が、５．０Ｎ以上である。
（２）３０ｎｍ以下の径を有する全細孔容積が、０．３ｍＬ／ｇ以上１．２ｍＬ／ｇ以下である。
（３）熱質量示差熱分析装置を用いて測定される、不活性ガス雰囲気下、５００℃までの質量減少率、及び５００℃以上８００℃以下における質量減少率が、前記活性炭を不活性ガス雰囲気下、１１５℃で３時間保持した際の乾燥質量に対して、それぞれ５．０質量％以下、及び１．０質量％以上２５質量％以下である。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
下記（４）～（６）からなる群より選ばれる少なくとも１つの要件を更に満たす、請求項１に記載の活性炭。
（４）硫黄原子の含有率が、０．０１質量％以上５．０質量％以下である。
（５）－１９６℃におけるＮ
２
の吸着等温線からＢＥＴ法によって求められる比表面積が、５００ｍ
２
／ｇ以上１３００ｍ
２
／ｇ以下である。
（６）空気中、８５０℃で灰化させたときの強熱残分が、５．０質量％以下である。
【請求項３】
前記（４）～（６）の要件を全て満たす、請求項２に記載の活性炭。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項に記載の活性炭を備える、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置を用いて、不純物、汚染物質、残留塩素、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、及び着色成分からなる群より選ばれる少なくとも１種の物質を含む組成物から前記物質を除去する工程を含む、除去方法。
【請求項６】
下記（１）～（３）の要件を満たす活性炭を得る工程を有する、活性炭の製造方法。
（１）圧壊強度が、５．０Ｎ以上である。
（２）３０ｎｍ以下の径を有する全細孔容積が、０．３ｍＬ／ｇ以上１．２ｍＬ／ｇ以下である。
（３）熱質量示差熱分析装置を用いて測定される、不活性ガス雰囲気下、５００℃までの質量減少率、及び５００℃以上８００℃以下における質量減少率が、前記活性炭を不活性ガス雰囲気下、１１５℃で３時間保持した際の乾燥質量に対して、それぞれ５．０質量％以下、及び１．０質量％以上２５質量％以下である。
【請求項７】
粉末活性炭と、増粘多糖類と、水溶性高分子と、水と、を混練する混錬工程と、
前記混錬工程で得られた混練物を成型する成型工程と、
前記成型工程で得られた成型物を酸処理する酸処理工程と、
前記酸処理工程で得られた酸処理された成型物を熱処理する工程と、を含む、請求項６に記載の活性炭の製造方法。
【請求項８】
粉末活性炭と、増粘多糖類と、水溶性高分子と、水と、を混練する混錬工程と、
前記混錬工程で得られた混練物を成型する成型工程と、
前記成型工程で得られた成型物を酸処理する酸処理工程と、
前記酸処理工程で得られた酸処理された成型物を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程で得られた乾燥物を熱処理する工程と、を含む、請求項６に記載の活性炭の製造方法。
【請求項９】
粉末活性炭又は粉末炭素と、水溶性高分子と、水と、を混練する混錬工程と、
前記混錬工程で得られた混練物を成型する成型工程と、
前記成型工程で得られた成型物を賦活処理する工程と、を含む、請求項６に記載の活性炭の製造方法。
【請求項１０】
粉末活性炭又は粉末炭素と、水溶性高分子と、水と、を混練する混錬工程と、
前記混錬工程で得られた混練物を成型する成型工程と、
前記成型工程で得られた成型物を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程で得られた乾燥物を賦活処理する工程と、を含む、請求項６に記載の活性炭の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭及びその製造方法、並びに装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
活性炭は、その比表面積に由来する、高い吸着容量を持つ吸着材である。原料及び炭化・賦活の製造条件によって多様な径の細孔を付与できることから、吸着される物質も多様である。そのため、従来、活性炭は、工業・民生分野において、不純物の吸着による精製や脱色、臭い成分の吸着による脱臭など、多岐に使用されている。近年は各種分野の技術の伸長に伴い、活性炭に対する要求性能も先鋭化している。更に、昨今の低環境負荷化の潮流もあり、環境中への有害物質放出を抑制する観点からも、より高機能な活性炭が求められている。そのため、様々な原料と炭化、賦活条件にて高機能な活性炭の検討が多くなされている。
【０００３】
また、既存の粉末活性炭を原料とし、バインダーで成型固化することで目的の機能を付与した粒状の活性炭及び活性炭成型物も多く検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、熱可塑性樹脂と活性炭などの吸着材とを混合し、この混合物を射出成型することで成型物を得る技術が提案されている。
【０００５】
特許文献２では、熱可塑性樹脂と活性炭などの吸着材粒子とを結合及び／又は接着することで吸着性成型物を得る技術が提案されている。
【０００６】
特許文献３では、繊維状の活性炭粒子と多糖とを混合し、任意の形状に成型した後、加熱して多糖の熱不可逆ゲルを形成させることにより活性炭成型物を得る技術が提案されている。
【０００７】
特許文献４では、粉末活性炭を繊維質バインダーと混合して成型してなる特定の活性炭成型物をハウジングに充填したカートリッジを備える浄水器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１３－２３７８５４号公報
特表２０１２－５０８６４５号公報
特開２００７－２６９５５５号公報
特開２０１７－１３６５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１乃至４のいずれにおいても、成型物が炭素以外にバインダー成分を含有するため、バインダー成分の耐熱性や耐薬品性に問題が生じる条件では使用することが難しい。例えば、特許文献１及び２に記載のバインダーは、有機溶剤中で劣化する。また、特許文献１乃至４に記載のいずれのバインダーも、例えば、２００℃以上の高温条件下における常時使用では分解する。このことからも、特許文献１乃至４に記載の成型物は使用が難しい。
【００１０】
更に、特許文献１乃至４のいずれにおいても、条件如何では時間経過と共に成型物の膨潤や溶解が発生し強度が低下する懸念がある。そのため、例えば、成型物を浄水器に適用する場合、エレメント成型時及び使用時において粒子が圧壊する問題がある。また、成型物をガス除去や触媒担体に適用する場合、使用中に粉末が飛散する問題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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