(57)【要約】【課題】  天然有機素材を焼成して得られた活性炭から、硫黄分を除去して精製活性炭を製造しうる方法を提供する。【解決手段】  本発明の製造方法は、天然有機素材を焼成して得られた活性炭を、減圧下に、無機酸の水溶液と接触させることを特徴とする。好ましくは無機酸が塩酸または硝酸である。水溶液における無機酸の濃度は、無機酸のプロトンに換算して０．５モル／Ｌ以上である。無機酸の水溶液が、アルコール類などの界面張力低下剤を含む。活性炭を無機酸の水溶液に浸漬し、絶対圧力で０．０６ＭＰａ以下の圧力下に、０〜１００℃で接触させる。天然有機素材を焼成して得られ、硫黄分の含有量が硫黄原子換算の質量百万分率で６０ｐｐｍ以下である活性炭が得られる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然有機素材を焼成して得られた活性炭を、減圧下に、無機酸の水溶液と接触させることを特徴とする精製活性炭の製造方法。
【請求項２】
無機酸が塩酸または硝酸である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
水溶液における無機酸の濃度が、無機酸から遊離可能な水素イオンの濃度に換算して０．５モル／Ｌ以上である請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
無機酸の水溶液が、界面張力低下剤を含む請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
活性炭を無機酸の水溶液に浸漬して接触させる請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
活性炭を絶対圧力で０．０６ＭＰａ以下の圧力下に接触させる請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
活性炭を０℃以上１００℃以下の無機酸の水溶液の温度で接触させる請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
天然有機素材を焼成して得られ、硫黄分の含有量が、硫黄原子換算の質量百万分率で、６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする活性炭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精製活性炭の製造方法に関し、詳しくは天然素材を焼成して得られた活性炭から、硫黄分の少ない精製活性炭を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性炭は、例えば化学プラントにおける原料ガス、精製ガスなどの精製工程を始めとする各種の用途に広く用いられている。かかる活性炭の製造方法としては、有機物を焼成する方法が知られており、有機物としては安価であることから、ヤシ殻、石炭、木質などのような天然に産出する天然有機素材が多く用いられている。このような天然有機素材から得られる活性炭には、天然有機素材中の不純物に由来して、数百ｐｐｍもの硫黄分が含まれている。
【０００３】
硫黄分が少なく、高純度の活性炭を製造し得る方法として、例えばフェノール樹脂のような硫黄分を含まない合成樹脂を用い、これを焼成する方法は知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２３３９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、合成樹脂は、天然有機素材と比べて高価である。一方、硫黄分を含む有機素材から活性炭に含まれる硫黄分を除去して、硫黄分の少ない精製活性炭を得る方法は、これまでに知られていない。
したがって、本発明の課題は、天然有機素材を焼成して得られた活性炭から、硫黄分を除去して精製活性炭を製造しうる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、天然有機素材を焼成して得られた活性炭を、減圧下に、無機酸の水溶液と接触させることにより、硫黄分を除去することができることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明のに係る精製活性炭の製造方法は、以下の構成を有する。
（１）  天然有機素材を焼成して得られた活性炭を、減圧下に、無機酸の水溶液と接触させることを特徴とする精製活性炭の製造方法。
（２）無機酸が塩酸または硝酸である（１）に記載の製造方法。
（３）  水溶液における無機酸の濃度が、無機酸から遊離可能な水素イオンの濃度に換算して０．５モル／Ｌ以上である（１）または（２）に記載の製造方法。
（４）無機酸の水溶液が、界面張力低下剤を含む（１）〜（３）のいずれかに記載の製造方法。
（５）活性炭を無機酸の水溶液に浸漬して接触させる（１）〜（４）のいずれかに記載の製造方法。
（６）活性炭を絶対圧力で０．０６ＭＰａ以下の圧力下に接触させる（１）〜（５）のいずれかに記載の製造方法。
（７）活性炭を０℃以上１００℃以下の無機酸の水溶液の温度で接触させる（１）〜（６）のいずれかに記載の製造方法。
本発明の活性炭は。天然有機素材を焼成して得られ、硫黄分の含有量が、硫黄原子換算の質量百万分率で、６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の製造方法によれば、天然有機素材を焼成して得られた活性炭から、硫黄分の少ない精製活性炭を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の製造方法に用いられる活性炭は、天然有機素材を焼成して得られたものであり、天然有機素材としては、例えばヤシ殻、石炭、木質などが挙げられる。このような活性炭としては様々なものが市販されており、本発明の製造方法では、このような市販の活性炭をそのまま使用することができる。市販の活性炭としては、例えば日本エンバイロケミカルズ(株)から販売されている「白鷺Ｇ２ｃ」、「白鷺ＧＭ２ｘ」、「白鷺ＧＨ２ｘ」、「白鷺ＷＨ２Ｃ」などが挙げられる。
【０００９】
活性炭の粒子径は特に限定されるものではなく、例えば細かな粉末状の粉末活性炭であってもよいし、粒子径０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度に造粒された成形活性炭であってもよいし、成形後、破砕された破砕活性炭であってもよい。
【００１０】
本発明の製造方法では、かかる活性炭を無機酸の水溶液と接触させる。無機酸としては、例えば塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ3）などのように、一分子中に遊離可能な水素イオンを１個有する無機酸であってもよいし、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）などのように、一分子中に遊離可能な水素イオンを２個有する無機酸であってもよく、好ましくは塩酸、硝酸である。水溶液における無機酸の濃度は、無機酸から遊離可能な水素イオン〔Ｈ+〕に換算して通常０．５モル／Ｌ以上、好ましくは１．５モル／Ｌ以上であり、無機酸水溶液の使用量に見合った効果が得られる点で、通常は５モル／Ｌ以下である。
【００１１】
無機酸の水溶液には、活性炭の細孔内に水溶液が十分に浸透して、より多くの硫黄分を除去できる点で、例えばメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類などのような、水溶液の界面張力を低下させうる界面張力低下剤を添加してもよい。界面張力低下剤を添加して用いる場合、その添加量は、水溶液１００質量部あたり通常は１質量部〜１０質量部程度である。
【００１２】
無機酸水溶液の活性炭との接触は通常、無機酸の水溶液に活性炭を浸漬することにより行われる。浸漬している間は、攪拌することなく静置しておいても硫黄分を除去することができるが、水溶液中で活性炭が沈殿すると、十分に接触できないこともあるため、活性炭が沈殿しない程度に攪拌することが好ましい。
【００１３】
無機酸の水溶液の使用量は、活性炭に対して、容易に浸漬し得、硫黄分を十分に除去しうる点で、通常３質量倍以上、好ましくは５質量倍以上であり、浸漬後の混合物から活性炭を容易に取り出しうる点で、通常３０質量倍以下、好ましくは２０質量倍以下である。
【００１４】
無機酸水溶液の活性炭との接触は減圧下に行われ、通常は絶対圧力で０．０６ＭＰａ以下、好ましくは０．０３ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．０２ＭＰａ以下の圧力下に行われる。接触温度は、通常０℃以上、好ましくは１０℃以上であり、通常は１００℃以下、好ましくは７０℃以下、さらに好ましくは５０℃以下である。接触時間は、通常５分以上であり、生産性の点で通常６０分以下、好ましくは３０分以下である。
【００１５】
かくして活性炭を無機酸の水溶液と接触させることにより、活性炭に含まれる硫黄分が水溶液中に抽出されて、目的の活性炭を得ることができる（以下、前記得られた活性炭を精製活性炭という。）。得られた精製活性炭は、接触後の水溶液から、例えば通常の濾過操作によって取り出すことができる。取り出された精製活性炭は通常、例えばイオン交換水などの洗浄水により洗浄される。洗浄は、洗浄後の洗浄水の水素イオン濃度がｐＨ５〜ｐＨ７になるまで行うことが好ましい。洗浄後の精製活性炭は、通常、乾燥される。
【００１６】
かくして得られる精製活性炭は、天然有機素材を焼成して得られるものであって、硫黄分が少ない活性炭であり、その含有量は、硫黄原子換算の質量百万分率で、例えば６０ｐｐｍ以下である。
【００１７】
かくして得られる精製活性炭は硫黄分が少ないので、例えば硫黄分により被毒されうる触媒の存在下に、原料化合物ガスを反応させて、目的化合物ガスを得る化学プロセスにおいて、原料化合物ガスに不純物として含まれる不純物を除去するための吸着剤として用いても、精製活性炭から遊離する硫黄分が少ないので、触媒の寿命低下を抑えることができる。
【００１８】
上記の化学プロセスとしては、例えば酸化チタンまたは酸化アルミニウムに酸化ルテニウムを担持した触媒の存在下に、ガス状の塩化水素および酸素（Ｏ2）を反応させて、塩素（Ｃｌ2）を製造するプロセスが挙げられ、精製活性炭は、ガス状の塩化水素または酸素に含まれる不純物を除去するための吸着剤として用いられる。
【００１９】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されるものではない。
本発明の以下の実施例において、硫黄など元素の定量分析には、ＩＣＰ（Inductively coupled plasma）発光法を用いて測定を行った。また、圧力測定には、ブルドン管を用いた。
【実施例１】
【００２０】
硫黄分含有量（硫黄原子換算）２８０ｐｐｍの原料活性炭〔日本エンバイロケミカルズ(株)製、「白鷺ＷＨ２Ｃ  ８／３２」、元素分析値を表１に示す。〕を大気中で保管した後、８ｇを三角フラスコに入れ、塩酸〔塩化水素濃度２モル／Ｌの塩化水素水溶液〕７５ｇおよびエタノール５ｇを加えた。次いで、室温（約２５℃）で、真空ポンプにより絶対圧力で１００ｍｍＨｇ（約０．０１３ＭＰａ）まで減圧して脱気し、同圧力を維持しながら１０分間静置したのち、大気圧に戻す操作を３回繰り返した。その後、濾過操作により活性炭を取り出し、イオン交換水により、洗浄後の洗浄水の水素イオン濃度がｐＨ６程度となるまで洗浄し、加熱乾燥機により大気中、１２０℃で加熱乾燥して、精製活性炭を得た。この精製活性炭の元素分析の結果を表１に示す。この精製活性炭の硫黄分含有量（硫黄原子換算）は３６ｐｐｍであった。
【実施例２】
【００２１】
塩酸に代えて、硝酸水溶液〔硝酸濃度２モル／Ｌ〕７５ｇを用いた以外は、実施例１と同様に操作して、精製活性炭を得た。この精製活性炭の元素分析の結果を表１に示す。
【実施例３】
【００２２】
エタノールを用いなかった以外は、実施例１と同様に操作して、精製活性炭を得た。この精製活性炭の元素分析の結果を表１に示す。
【実施例４】
【００２３】
活性炭〔白鷺ＷＨ２Ｃ  ８／３２〕は粒状であり、これを粉砕してから用いた以外は、実施例１と同様に操作して、精製活性炭を得た。この精製活性炭の元素分析の結果を表１に示す。なお、粉砕後の活性炭の粒径は、１μｍ〜１０μｍであった。
【実施例５】
【００２４】
脱気後の静置時間を４８時間とした以外は、実施例１と同様に操作して、精製活性炭を得た。この精製活性炭の元素分析の結果を表１に示す。
【実施例６】
【００２５】
塩酸〔塩化水素濃度２モル／Ｌ〕に代えて、塩化水素濃度１モル／Ｌの塩酸７５ｇを用いた以外は、実施例１と同様に操作して、精製活性炭を得た。この精製活性炭の元素分析の結果を表１に示す。
【００２６】
[比較例１]
減圧することなく静置した以外は、実施例１と同様に操作して、精製活性炭を得た。この精製活性炭の元素分析の結果を表１に示す。
【表１】
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表１から、実施例１〜６の精製活性炭は比較例の精製活性炭と比較して硫黄分が少なく、高純度であることがわかる。