(57)【要約】基材活性炭と硫黄担持量および熱処理条件について最適化し、さらに水銀吸着性能を高めた水銀吸着材と、工業的に有利に実施し得る製造方法を提供することを課題とし、活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示される水銀吸着材と、その製造方法により上記課題を解決する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示されることを特徴とする水銀吸着材。
【請求項２】
該活性炭の硬さが９７％以上である請求項１記載の水銀吸着材。
【請求項３】
該活性炭がヤシ殻炭を原料とする活性炭である請求項１または２記載の水銀吸着材。
【請求項４】
該活性炭の粒度が０．１ｍｍ〜９ｍｍである請求項１〜３いずれかに記載の水銀吸着材。
【請求項５】
トルエン吸着力（Ｔ）が３５〜７０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−１５≧Ｓ≧０．３Ｔ＋１０の関係式で表される重量部の範囲で担持させ、３００〜４４０℃で加熱処理することを特徴とする水銀吸着材の製造方法。
【請求項６】
該トルエン吸着力（Ｔ）が４５〜６０重量％の範囲で硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−２２≧Ｓ≧０．３Ｔ＋２０である請求項５記載の水銀吸着材の製造方法。
【請求項７】
該加熱処理する温度が３２０〜３６０℃である請求項５または６記載の水銀吸着材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水銀吸着材およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示される水銀吸着材およびその製造方法に関する。本発明の水銀吸着材によれば、各種ガス、特に排ガスなど気相中に含まれる水銀または水銀化合物を効果的に吸着除去することができる。
【背景技術】
【０００２】
蛍光管などの水銀を含む廃棄物処理工程から排出されるガス中には水銀または水銀化合物が含まれており、健康上、公害上の観点から除去する必要がある。従来から、硫黄担持活性炭が水銀蒸気を吸着することは知られており、例えば、活性炭と硫黄微粒子を混合し、これを１１０℃〜４００℃に加熱する硫黄担持活性炭の製造方法が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭５９−７８９１５号公報
【０００３】
特許文献１には、基材である活性炭の物性、硫黄の担持量および熱処理温度について記載されているが、活性炭については、比表面積１１００ｍ２／ｇの活性炭１種類のみを基材とし、硫黄担持量のほとんどは、活性炭１００重量部に対して１０重量部、最大でも１４重量部の記載があるだけで、それ以上のものについては全く開示されていない。また、加熱温度は１２０℃〜４００℃の範囲で実施されているが、水銀吸着性能にはほとんど差異が見られない。【０００４】
水銀吸着剤や水銀の除去方法に関し、活性炭に−ＳＨ基、−ＳＲ基などを有する有機化合物と共に金属ハロゲン化物を担持させたガス中に含まれる水銀の吸着剤（特許文献２）、金属イオンを吸着した陽イオン交換樹脂やキレート樹脂を水銀含有ガスと接触させるもの（特許文献３）、活性炭などの多孔質物質にキレート形成基含有化合物を結合させた重金属吸着剤（特許文献４）も知られているが、これらはいずれもコスト的に問題があり、工業的に有利に実施し得るものであるとはいえない。
【特許文献２】特開昭６２−１１４６３２号公報
【特許文献３】特開昭６２−１５５９２５号公報
【特許文献４】特開２０００−３４２９６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、基材活性炭と硫黄担持量および熱処理条件について最適化し、さらに水銀吸着性能を高めた工業的に有利に実施し得る水銀吸着材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示される水銀吸着材が上記目的に適う水銀吸着材であることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示されることを特徴とする水銀吸着材である。【０００７】
このような水銀吸着材は、基材となる活性炭のトルエン吸着力と、硫黄の担持量が特定の関係を満たすときに、上記水銀吸着材を好ましく製造することができる。すなわち、本発明のもう一つの発明は、トルエン吸着力（Ｔ）が３５〜７０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−１５≧Ｓ≧０．３Ｔ＋１０の関係式で表される重量部の範囲で担持させ、３００〜４４０℃で加熱処理することを特徴とする水銀吸着材の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、水銀吸着性能を高めた工業的に有利に実施し得る水銀吸着材およびその製造方法を提供することができる。本発明の水銀吸着材は、水銀吸着性能が高く、空気、窒素、燃焼ガス、産業廃棄物処理工程からの排ガスや天然ガス、石油ガスなどに含まれる水銀および水銀化合物を効率的にしかも長期にわたって除去することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に用いられる活性炭の原料は、ヤシ殻、パームナット殻、桃の種などの植物系原料、ピート、泥炭、亜炭、瀝青炭、無煙炭などの石炭系原料、フェノール樹脂、アクリル樹脂などの合成樹脂系原料など、通常の活性炭原料とされているものを用いることができる。なかでも、ヤシ殻、パームナット殻が好ましく、ヤシ殻がより好ましい。【００１０】
活性炭の原料は賦活されて活性炭となるが、賦活方法は特に限定されず、水蒸気、二酸化炭素など酸化性ガスや、塩化亜鉛、リン酸、水酸化カリウムなどの薬品により賦活したものを用いることができる。なかでも、水蒸気、二酸化炭素により賦活されたものがより好ましい。賦活後、活性炭は酸洗浄するのが望ましい。【００１１】
活性炭の形状は、破砕状、顆粒状、球状、円柱状、ハニカム状、繊維状など何れでもよいが、通気抵抗および経済性の点から、破砕状、顆粒状、球状、円柱状のものが好ましく、それらの粒度は０．１〜９ｍｍのものが好ましい。０．２ｍｍ〜４ｍｍのものがより好ましく、０．５〜３ｍｍのものがさらに好ましい。【００１２】
粉化の点から、活性炭は硬いものが好ましく、９７％以上の硬さを有する活性炭を使用するのが実用上好ましい。本発明において、活性炭の硬さはＪＩＳ  Ｋ１４２４に準拠して測定することができる。【００１３】
活性炭に硫黄を担持させるには、例えば、（１）硫黄粉末を水に懸濁させ、活性炭を加えて攪拌混合し、乾燥する方法を採用することができる。このときの硫黄の形態は特に限定されないが、硫黄粉末の粒度は０．２ｍｍ以下のものが好ましく、０．１ｍｍ以下のものがより好ましい。【００１４】
また、（２）予め活性炭に水を含浸させた後に粉末硫黄を加えてコーティングした後、更に水を加えてなじませる方法も採用することができるが、この場合の硫黄の形態も特に限定されないが、硫黄粉末の粒度は０．２ｍｍ以下のものが好ましく、０．１ｍｍ以下のものがより好ましい。【００１５】
さらに、（３）硫黄を二硫化炭素などの溶剤に溶解した硫黄の溶液を活性炭に含浸させた後、溶剤を気化させる方法による場合、硫黄の形態はとくに限定されない。（４）硫化水素ガスに二酸化硫黄ガスまたは空気を混合し、活性炭と接触させ活性炭の細孔表面に硫黄を生成させる方法による場合は、硫黄化合物のガスから活性炭細孔表面に直接硫黄を生成させるので、硫黄の形態とは無関係である。【００１６】
本発明の水銀吸着材は、後述する図１で示されるように、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により熱量曲線を測定すると、通常は４４５℃近辺に存在する硫黄のピークが５３４℃〜５３７℃に存在する。この理由を必ずしも明確に説明することはできないが、本発明の水銀吸着材においては、硫黄が活性炭の細孔内部にまで担持されているため、水銀吸着材から脱離する硫黄のピークが遅れて出現し、硫黄が活性炭の細孔内部にまで担持されることにより、優れた水銀吸着能を発現することが想定される。【００１７】
基材活性炭として、硫黄を多く担持できるようにするためには賦活を進めることが有効である。しかし、賦活を進め過ぎると、充填密度および硬さが低下するので、本発明では、ＪＩＳ  Ｋ１４７４（１９９９）追補に記載された溶剤蒸気の吸着性能に準拠した、２５℃において、トルエン蒸気の希釈倍数１０倍で測定された吸着量であるトルエン吸着力（Ｔ）が３５〜７０重量％の範囲の活性炭に硫黄を担持させることが好ましい。３５重量％未満では、硫黄の担持量が不足することがあり、７０重量％を越えると、充填密度および強度が低下することがある。【００１８】
活性炭に担持される硫黄の量（Ｓ）は、活性炭の性能指標であるトルエン吸着力（Ｔ）と密接な関係があり、硫黄が少なすぎても多すぎても良くなく、適量が存在することを見出したのが本発明の特徴である。本発明では、トルエン吸着力（Ｔ）が３５〜７０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−１５≧Ｓ≧０．３Ｔ＋１０の関係式で表される重量部の範囲で担持させることが好ましい。トルエン吸着力（Ｔ）が４５〜６０重量％の範囲で、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−２２≧Ｓ≧０．３Ｔ＋２０で担持させるのがより好ましい。【００１９】
活性炭に硫黄を担持させた後の加熱処理条件も重要であり、あまり高い温度では、硫黄が気化して担持量が不安定となるだけでなく、危険でもあるので、本発明では、窒素または酸素濃度３容量％以下のガス雰囲気下、３００〜４４０℃で加熱処理するのが好ましく、３２０〜３６０℃で加熱処理するのがより好ましい。加熱処理においては、少なくとも１０分間以上保持するのが好ましく、３０分以上保持するのがより好ましい。【００２０】
本発明において、トルエン吸着力（Ｔ）が４５〜６０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−２２≧Ｓ≧０．３Ｔ＋２０の関係式で表される重量部の範囲であり担持させ、これを３２０〜３６０℃で加熱処理する方法はさらに好ましい製造方法である。【００２１】
加熱処理後の冷却は、安全性の点で５容量％以下の酸素濃度下で行うのが好ましく、窒素雰囲気下がより好ましい。【００２２】
得られた水銀吸着材は気相中の水銀または水銀化合物の吸着に供せられる。具体的には、水銀吸着材を充填塔に充填し、金属水銀や無機系の水銀化合物を含む空気、窒素、希ガス、各種排ガス、天然ガス、石油ガスなどを、好ましくは８０℃以下、より好ましくは６０℃以下で通じることにより実施することができる。その場合、接触時間は吸着材の粒径にもよるが、通常は１秒間以上、好ましくは２秒間以上が目安となる。以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００２３】
基材活性炭の調製：      
クラレケミカル株式会社製のヤシ殻活性炭（クラレコールＧＧ１０／２０）５００ｇを直径１００ｍｍの外熱式流動賦活炉に投入し、８８０℃のＬＰＧ燃焼ガス雰囲気中で３０分間賦活した後、不活性ガス中に取り出し冷却した。この賦活品をロールミルで破砕し、０．５〜１．０ｍｍに篩い分けして基材活性炭１とした。この活性炭のトルエン吸着力は３８重量％であった。同様の条件で６０、１１０、１４０分間賦活を行い基材活性炭２〜４を製造した。トルエン吸着力は各々５０、６５、７３重量％であった。また、賦活前のＧＧ１０／２０についてもロールミルで破砕し０．５〜１．０ｍｍに篩い分けし基材活性炭０とした。この活性炭のトルエン吸着力は３２重量％であった。【００２４】
クラレケミカル株式会社製の石炭系造粒炭（クラレコール２ＧＫ）をロールミルで破砕し０．５〜１．０ｍｍに篩い分けし基材活性炭５とした。この活性炭のトルエン吸着力は４８重量％であった。以上の基材活性炭０〜５について、トルエン吸着力、充填密度、硬さを測定した結果を表１に併せて示した。充填密度、硬さの測定はＪＩＳ  Ｋ１４７４（１９９１）に準拠して行った。【００２５】
水銀吸着能力の試験：
図２に示すような試験装置を用いて、予め０．５〜１．０ｍｍに粒度を調整した硫黄担持炭１．０００ｇを水銀吸着材（５）として直径６ｍｍのガラスカラム（４）に充填し、２５℃の水銀飽和蒸気を含む窒素ガス（１）を１．００Ｎｌ／分の速度で２４時間通気した時の重量増加により吸着量を求めた。図１において、２は水銀、３は空瓶、６はガラスウール、７は排気、８は恒温槽である。なお、窒素中に含まれる水銀蒸気濃度は日本ＬＰガス協会規格、ＬＰガス中の水銀分析方法（ＪＬＰＧＡ−Ｓ−０７）に記載の湿式吸収−還元気化原子吸光分析法にて行ったところ２．３ｐｐｍであり、２５℃水銀飽和濃度にほぼ等しい結果であった。【００２６】
示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定方法：
水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピークは理学電機株式会社製示差走査熱量計（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＴＧ８１２０）を用い、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で測定した。なお、各実施例の熱量曲線は類似しているので、代表的に実施例１、実施例８および比較例８について示した。【００２７】
実施例１
基材活性炭１の１００ｇに、水９５ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄４０ｇを分散させた硫黄懸濁液を加えて混合し、活性炭表面に粉末硫黄をコーティングした後、１２０±５℃の乾燥器中で１２０分間乾燥した。次いで、外熱式加熱炉に入れ、２００ｍｌ／分の速度で窒素を流しながら３００℃で４０分間加熱した。引き続き窒素を流しながら加熱炉を１００℃以下になるまで放冷した後、取り出して硫黄担持炭Ｎｏ．１−１とした。重量増加から求めた実際の担持量は３９．５ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３４℃であった。結果を表２および図１に示す。【００２８】
実施例２
水９５ｇに１５０μｍ以下の粉末硫黄３０ｇを分散させた硫黄懸濁液を用い、３６０℃で４０分間加熱する以外は実施例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．１−２を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は２９．６ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３６℃であった。結果を表２に示す。【００２９】
実施例３
基材活性炭２を用い、水１００ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄６０ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて４４０℃で２０分間加熱する以外は実施例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．２−１を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は５７．１ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３７℃であった。結果を表２に示す。【００３０】
実施例４
水１００ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄４５ｇを分散させた硫黄懸濁液を用い、３３０℃で６０分間加熱する以外は実施例３と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．２−２を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は４４．７ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３５℃であった。結果を表２に示す。【００３１】
実施例５
水１００ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄３８ｇを分散させた硫黄懸濁液を用い、３６０℃で３０分間加熱する以外は実施例３と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．２−３を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は３７．４ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３６℃であった。結果を表２に示す。【００３２】
実施例６
基材活性炭３を用い、水１０５ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄７５ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて３３０℃で４０分間加熱する以外は実施例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．３−１を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は７４．１ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３５℃であった。結果を表２に示す。【００３３】
実施例７
水１０５ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄４０ｇを分散させた硫黄懸濁液を用い、４００℃で３０分間加熱する以外は実施例６と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．３−２を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は３８．６ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３７℃であった。結果を表２および図１に示す。【００３４】
実施例８
基材活性炭３の１００ｇを、二硫化炭素１００ｍｌに粉末硫黄３５ｇを溶解させた溶液に加えて硫黄を含浸させた後、６０±５℃の防爆型乾燥器中で窒素流通下１８０分間乾燥し二硫化炭素を追い出した。この硫黄を含浸した活性炭を外熱式加熱炉にいれ、２００ｍｌ／分の窒素を流しながら３００℃で６０分間加熱した。引き続き５容量％の酸素を含む窒素を流しながら加熱炉を１００℃以下になるまで放冷した後、取り出して硫黄担持炭Ｎｏ．３−３とした。重量増加から求めた実際の担持量は３４．７ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３４℃であった。結果を表２に示す。【００３５】
実施例９
基材活性炭５を用い、水１０５ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄３４ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて３３０℃で６０分間加熱する以外は実施例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．５−１を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は３３．５ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３５℃であった。結果を表２に示す。【００３６】
比較例１
基材活性炭０を用い、水８６ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄４０ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて２５０℃で４０分間加熱する以外は実施例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．０−１を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は３９．８ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３３℃であった。結果を表２に示す。【００３７】
比較例２
水８６ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄１５ｇを分散させた硫黄懸濁液を用い、３００℃で３０分間加熱する以外は比較例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．０−２を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は１４．７ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３４℃であった。結果を表２に示す。【００３８】
比較例３
基材活性炭１を用い、水９５ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄３０ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて４８０℃で４０分間加熱する以外は比較例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．１−３を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は２２．０ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３８℃であった。結果を表２に示す。【００３９】
比較例４
基材活性炭２を用い、水１００ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄７５ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて３００℃で４０分間加熱する以外は比較例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．２−４を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は７３．３ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３４℃であった。結果を表２に示す。【００４０】
実施例１０
基材活性炭４を用い、水１１５ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄４０ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて３６０℃で４０分間加熱する以外は比較例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．４−１を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は３９．４ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３６℃であった。結果を表２に示す。【００４１】
比較例５
硫黄を担持しない基材活性炭２について水銀吸着性能を測定した。【００４２】
比較例６
基材活性炭５を用い、水１００ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄２１ｇを分散させた硫黄懸濁液を用いて３３０℃で６０分間加熱する以外は比較例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．５−２を製造した。重量増加から求めた実際の担持量は２０．５ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３５℃であった。結果を表２に示す。【００４３】
比較例７      
ＢＥＴ表面積１１０８ｍ２／ｇで１６〜３２メッシュ（０．５〜１ｍｍ）のヤシ殻活性炭（基材活性炭６）１００ｇに、４５μｍ以下の粉末硫黄１０．２ｇを９０ｍｌの水に分散させた硫黄懸濁液を加えて混合し、活性炭表面に粉末硫黄を均一に散布した後、空気中で２００℃で６０分間加熱した後、取り出して硫黄担持炭Ｎｏ．６−１とした。重量増加から求めた実際の担持量は１０．０ｇであった。この基材６の活性炭のトルエン吸着力は３４．４重量％であった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３２℃であった。結果を表２および図１に示す。【００４４】
比較例８
比較例７で使用したものと同じ基材活性炭１００ｇに、水９０ｍｌを均一に散布した後、この湿潤活性炭を攪拌しながら４５μｍ以下の粉末硫黄１０．３ｇを９０ｍｌの水に分散させた硫黄懸濁液を加えて混合し、活性炭表面に粉末硫黄を均一に散布した後、窒素ガス中で４００℃で３０分間加熱した後、取り出して硫黄担持炭Ｎｏ．６−２とした。重量増加から求めた実際の担持量は１０．０ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３７℃であった。結果を表２に示す。【００４５】
【表１】
2008146773.tif 000002
【００４６】
【表２】
2008146773.tif 000003
【００４７】
本発明の実施例１〜９の硫黄担持炭は、水銀吸着量２４時間値が何れも２０ｍｇ／ｇ以上であるが、比較例１〜５は２０ｍｇ／ｇを下回り水銀吸着能力が劣っていることがわかる。なお、トルエン吸着力の高い比較例５は、吸着性能は満足するが硬さが不足しており実用上粉化などの問題がある。比較例６は硫黄が担持されていない基材活性炭であるが、水銀吸着性能はほとんど有していない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の水銀吸着材は、水銀吸着性能が高く、空気、窒素、燃焼ガス、産業廃棄物処理工程からの排ガスや天然ガス、石油ガスなどに含まれる水銀および水銀化合物を効率的にしかも長期にわたって除去することが可能であるので産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１、実施例７および比較例８で得られた水銀吸着材の熱量曲線である。
【図２】水銀吸着能力試験装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  窒素ガス
２  水銀
３  空瓶
４  カラム
５  吸着材
６  ガラスウール
７  排気
８  恒温槽
【図１】
2008146773.tif 000004
【図２】
2008146773.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月6日(2009.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
トルエン吸着力（Ｔ）が３５〜７０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−１５≧Ｓ≧０．３Ｔ＋１０の関係式で表される重量部の範囲で担持させ、３００〜４４０℃で加熱処理することによって活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示されることを特徴とする水銀吸着材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
スト的に問題があり、工業的に有利に実施し得るものであるとはいえない。
特許文献２：特開昭６２−１１４６３２号公報
特許文献３：特開昭６２−１５５９２５号公報
特許文献４：特開２０００−３４２９６２公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００５］
したがって、本発明の目的は、基材活性炭と硫黄担持量および熱処理条件について最適化し、さらに水銀吸着性能を高めた工業的に有利に実施し得る水銀吸着材およびその製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
［０００６］
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示される水銀吸着材が上記目的に適う水銀吸着材であることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、トルエン吸着力（Ｔ）が３５〜７０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−１５≧Ｓ≧０．３Ｔ＋１０の関係式で表される重量部の範囲で担持させ、３００〜４４０℃で加熱処理することによって活性炭に硫黄が担持された硫黄担持活性炭からなる水銀吸着材であって、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で示差走査熱量計により測定した熱量曲線において、硫黄のピークトップが５３４℃〜５３７℃に示されることを特徴とする水銀吸着材である。
［０００７］
このような水銀吸着材は、基材となる活性炭のトルエン吸着力と、硫黄の担持量が特定の関係を満たすときに、上記水銀吸着材を好ましく製造することができる。すなわち、本発明のもう一つの発明は、トルエン吸着力（Ｔ）が３５〜７０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−１５≧Ｓ≧０．３Ｔ＋１０の関係式で表される重量部の範囲で担持させ、３００〜４４０℃で加熱処理することを特徴とする水銀吸着材の製造方法である。
発明の効果
［０００８］
本発明により、水銀吸着性能を高めた工業的に有利に実施し得る水銀吸着材およびその製造方法を提供することができる。本発明の水銀吸着材は、水銀吸着性能が
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
のが好ましく、３２０〜３６０℃で加熱処理するのがより好ましい。加熱処理においては、少なくとも１０分間以上保持するのが好ましく、３０分以上保持するのがより好ましい。
［００２０］
本発明において、トルエン吸着力（Ｔ）が４５〜６０重量％の範囲の活性炭１００重量部に対し、硫黄担持量（Ｓ）が１．５Ｔ−２２≧Ｓ≧０．３Ｔ＋２０の関係式で表される重量部の範囲で担持させ、これを３２０〜３６０℃で加熱処理する方法はさらに好ましい製造方法である。
［００２１］
加熱処理後の冷却は、安全性の点で５容量％以下の酸素濃度下で行うのが好ましく、窒素雰囲気下がより好ましい。
［００２２］
得られた水銀吸着材は気相中の水銀または水銀化合物の吸着に供せられる。具体的には、水銀吸着材を充填塔に充填し、金属水銀や無機系の水銀化合物を含む空気、窒素、希ガス、各種排ガス、天然ガス、石油ガスなどを、好ましくは８０℃以下、より好ましくは６０℃以下で通じることにより実施することができる。その場合、接触時間は吸着材の粒径にもよるが、通常は１秒間以上、好ましくは２秒間以上が目安となる。以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［００２３］
基材活性炭の調製：
クラレケミカル株式会社製のヤシ殼活性炭（クラレコールＧＧ１０／２０）５００ｇを直径１００ｍｍの外熱式流動賦活炉に投入し、８８０℃のＬＰＧ燃焼ガス雰囲気中で３０分間賦活した後、不活性ガス中に取り出し冷却した。この賦活品をロールミルで破砕し、０．５〜１．０ｍｍに篩い分けして基材活性炭１とした。この活性炭のトルエン吸着力は３８重量％であった。同様の条件で６０、１１０、１４０分間賦活を行い基材活性炭２〜４を製造した。トルエン吸着力は各々５０、６５、７３重量％であった。また、賦活前のＧＧ１０／２０についてもロールミルで破砕し０．５〜１．０ｍｍに篩い分けし基材活性炭０とした。この活性炭のトルエン吸着力は３２重量％であった。
［００２４］
クラレケミカル株式会社製の石炭系造粒炭（クラレコール２ＧＫ）をロールミルで破砕し０．５〜１．０ｍｍに篩い分けし基材活性炭５とした。この活性炭のトルエン吸着力は４８重量％であった。以上の基材活性炭０〜５について、トルエン吸着力、充填密度、
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
硬さを測定した結果を表１に併せて示した。充填密度、硬さの測定はＪＩＳ  Ｋ１４７４（１９９１）に準拠して行った。
［００２５］
水銀吸着能力の試験：
図２に示すような試験装置を用いて、予め０．５〜１．０ｍｍに粒度を調整した硫黄担持炭１．０００ｇを水銀吸着材（５）として直径６ｍｍのガラスカラム（４）に充填し、２５℃の水銀飽和蒸気を含む窒素ガス（１）を１．００Ｎｌ／分の速度で２４時間通気した時の重量増加により吸着量を求めた。図１において、２は水銀、３は空瓶、６はガラスウール、７は排気、８は恒温槽である。なお、窒素中に含まれる水銀蒸気濃度は日本ＬＰガス協会規格、ＬＰガス中の水銀分析方法（ＪＬＰＧＡ−Ｓ−０７）に記載の湿式吸収−還元気化原子吸光分析法にて行ったところ２．３ｐｐｍであり、２５℃水銀飽和濃度にほぼ等しい結果であった。
［００２６］
示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定方法：
水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピークは理学電機株式会社製示差走査熱量計（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＴＧ８１２０）を用い、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で測定した。なお、各実施例の熱量曲線は類似しているので、代表的に実施例１、実施例７および比較例８について示した。
［００２７］
実施例１
基材活性炭１の１００ｇに、水９５ｇに４５μｍ以下の粉末硫黄４０ｇを分散させた硫黄懸濁液を加えて混合し、活性炭表面に粉末硫黄をコーティングした後、１２０±５℃の乾燥器中で１２０分間乾燥した。次いで、外熱式加熱炉に入れ、２００ｍｌ／分の速度で窒素を流しながら３００℃で４０分間加熱した。引き続き窒素を流しながら加熱炉を１００℃以下になるまで放冷した後、取り出して硫黄担持炭Ｎｏ．１−１とした。重量増加から求めた実際の担持量は３９．５ｇであった。また、示差走査熱量計による水銀吸着材からの硫黄脱離温度ピーク測定結果は５３４℃であった。結果を表２および図１に示す。
［００２８］
実施例２
水９５ｇに１５０μｍ以下の粉末硫黄３０ｇを分散させた硫黄懸濁液を用い、３６０℃で４０分間加熱する以外は実施例１と同様にして硫黄担持炭Ｎｏ．１−２を製造した。重
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
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［００４８］
［表２］
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［００４７］
本発明の実施例１〜９の硫黄担持炭は、水銀吸着量２４時間値が何れも２０ｍｇ／ｇ以上であるが、比較例１〜５は２０ｍｇ／ｇを下回り水銀吸着能力が劣っていることがわかる。比較例５は硫黄が担持されていない基材活性炭
【国際調査報告】
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