(57)【要約】  【課題】  比較的低コストで大量入手可能な原料から高性能な活性炭を得ることができる活性炭製造方法を提供しようとする。  【解決手段】  蛋白質を含有する、植物由来の有機物を準備し、該有機物をアルカリ金属化合物、酵素から選択される処理物で処理したのち洗浄して蛋白質を除去して蛋白質の含有率を５乾燥重量％以下となし、蛋白質が除去された該有機物を炭化する工程を含む活性炭製造方法である。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物由来の有機物から蛋白質を除去し、蛋白質の含有率を５乾燥重量％以下となす蛋白質除去工程、
該蛋白質除去工程により蛋白質が除去された該有機物を炭化する工程
を含む活性炭製造方法。
【請求項２】
前記蛋白質除去工程が、前記有機物をアルカリ金属化合物、酵素から選択される処理物で前記有機物を処理したのち、該有機物を洗浄する洗浄工程を含む請求項１に記載の活性炭製造方法。
【請求項３】
前記アルカリ金属化合物が、苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウムから選択される請求項２に記載の活性炭製造方法。
【請求項４】
前記洗浄工程が前記処理物で処理された前記有機物を濾別する工程を含む請求項２又は３に記載の活性炭製造方法。
【請求項５】
前記有機物がビール粕である請求項１乃至４のいずれかに記載の活性炭製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着能に優れる活性炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性炭は、原料の合成樹脂や、木材や、ヤシ殻等の植物由来の有機物を低酸素雰囲気で焼成して得るのが一般的である。原料の種類により得られる活性炭の吸着能が異なることがあり、高性能の活性炭を得るためには高価な、あるいは大量入手に問題のある原料を必要とすることが多い。従って、比較的低コストで大量入手可能な原料を用いて高性能の活性炭を得る方法が求められている。
【０００３】
比較的低コストで大量入手可能な原料としておからを用い、アルカリ金属化合物とともに窒素雰囲気下で炭化することが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このような薬品賦活法という従来手法に基く方法は、焼成後に活性炭に残留のアルカリ金属成分を除去する必要があり、工程が煩雑であるとともに、アルカリ金属成分の除去工程で活性炭の性能が損なわれることが懸念される。
【特許文献１】特開平９−５９６５８号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、比較的低コストで大量入手可能な原料から高性能な活性炭を単純な工程で得ることができる活性炭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】
【０００５】
本発明の要旨とするところは、植物由来の有機物から蛋白質を除去し、蛋白質の含有率を５乾燥重量％以下となす蛋白質除去工程、
該蛋白質除去工程により蛋白質が除去された該有機物を炭化する工程
を含む活性炭製造方法であることにある。
【０００６】
前記蛋白質除去工程は、前記有機物をアルカリ金属化合物、酵素から選択される処理物で前記有機物を処理したのち、該有機物を洗浄する洗浄工程を含み得る。
【０００７】
前記アルカリ金属化合物は、苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウムから選択され得る。
【０００８】
前記洗浄工程は、前記処理物で処理された前記有機物を濾別する工程を含み得る。
【０００９】
前記有機物はビール粕であり得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、比較的低コストで大量入手可能な原料から高性能な活性炭を単純な工程で得ることができる活性炭製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の活性炭製造方法の実施態様を説明する。本発明においては、原料としてビール粕が用いられることが好ましく、以下の説明はビール粕を原料とする活性炭製造方法を主体になされるが、原料はビール粕に限定されず、蛋白質を含有する、植物由来の有機物であれば使用可能である。蛋白質は有機物の構造組織のなかに組み込まれているものであってもよい。あるいは、セルロース等の炭水化物から成る構造組織を有する有機物と混合されていてもよい。
【００１２】
本発明において使用される、蛋白質を含有する、植物由来の有機物としては、有用成分を抽出した後の植物の果実及び種子の圧搾滓が好適に用いられる。この例としては、ビール粕のほかに、柑橘類即ち、みかん科をはじめ桃、李、林檎などのバラ科、ぶどう科、パイナップル科、つばき科、オリーブなどのもくせい科、ひまわり、サフラワーなどのきく科、綿などのあおい科、大豆、落花生などのまめ科、蓖麻、油桐などのとうだいぐさ科、ごま科、菜種科、亜麻科、うるし科、米などの禾本科等の植物の果実及び種子の搾り滓が挙げられる。
【００１３】
本発明においては、先ず、ビール粕を苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、酵素から選択される処理物で処理して、ビール粕に含まれる蛋白質を分解及び／又は遊離させる。ビール粕をアルカリ金属化合物、蛋白質分解酵素から選択される処理物の水溶液あるいは混合液に浸漬し液中に遊離あるいは分解した蛋白質を溶出させることが好ましい。あるいはビール粕にこの処理物の水溶液あるいは混合液を含浸させて所定時間放置することによりビール粕に含まれる蛋白質を分解及び／又は遊離させたのち、このビール粕を水等の液に浸漬し液中に遊離あるいは分解した蛋白質を溶出させることが好ましい。
【００１４】
アルカリ金属化合物としては苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、苛性カリ、炭酸カリウム、次亜塩素酸カリウム、リチウムブロマイド等が挙げられるが、蛋白質を分解する作用を有するものであればこれらに限定されない。
【００１５】
酵素としてはセリンプロテアーゼ（トリプシン、キモトリプシン、ズブチリシン等）、システインプロテアーゼ（パパイン、ブロメライン、カスパーゼ群、カテプシン群等）、アスパルチックプロテアーゼ（ペプシン、カテプシンＤ等）、メタプロテアーゼ（コラゲナーゼ、カルボキシペプチダーゼ群、アミノペプチダーゼ群等）等が挙げられる。具体的には、Savinase（製品名：Novo-Nordisk A/S）、Maxacal（製品名：Gist-Brocades/IBIS）、Opticlean（MKC製）、スブチリシン種（AP122（昭和電工製））、Maxatase、Esperase、Alcalase（いずれも製品名）、プロテイナーゼＫ、スブチリシンBPN'が例として挙げられる。又、Ａｓｐｅｒｒｇｉｌｌｕｓ属、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ属、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｒｉｕｍ属等の菌類が産出するアルカリプロテアーゼが用いられる。具体的には、ノボノルデイスクバイオインダストリ株式会社製のアルカラーゼ、サビナーゼ、エスペラーゼ、カンナーゼ、デュラザイム、エバラーゼ等が挙げられる。
【００１６】
次いで、このような処理により生ずるビール粕と水等の液の混合物に必要ならば水等の液を加えて濾過して、ビール粕と液とを濾別して分離する。これにともなって、液中の上述の処理物（アルカリ金属化合物、蛋白質分解酵素から選択される）と分解及び／又は遊離させた蛋白質がビール粕から分離され除去される。濾過は例えば、吸引濾過や、フィルタプレスによる固液分離で行なうことが出来る。
【００１７】
蛋白質はビール粕から完全に除去されることが最も好ましいが、この除去処理後のビール粕に、除去処理後のビール粕全量に対して５乾燥重量％以下の蛋白質が残存していても本発明の効果は得られる。残存の蛋白質が２乾燥重量％以下であることが更に好ましい。乾燥重量％は、一般法の乾燥減量法（１０５℃で４時間）による乾燥固形分を基準とした重量％である。
【００１８】
この除去処理後のビール粕は、次いで、炭化焼成により炭化される。炭化焼成は、活性炭を製造するための通常の炭化処理である。一般には、窒素雰囲気中で６００〜８００℃で１乃至数時間焼成することにより行なうが、原料の性状や活性炭の使用目的等によってはこの条件に限定されるものではない。
【００１９】
炭化処理は更に吸着能を向上させるためにアルカリ賦活又はガス賦活をともなってもよい。このアルカリ賦活又はガス賦活は炭化焼成の後に行なわれてもよい。炭化焼成とともに行なわれてもよい。
【００２０】
アルカリ賦活は、不活性ガス気流中で炭化物あるいは炭化すべき原料にアルカリ化合物を添加して行う。反応温度は、５００〜１，０００℃の範囲、好ましくは７００〜９００℃の範囲で実行され、且つ、反応時間は１０分〜２０時間の範囲で、好ましくは１〜１０時間の範囲で実行する。アルカリ化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属あるいはマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属を含むものであれば、その水酸化物、炭酸塩などのいずれも採択することができる。
【００２１】
ガス賦活は、水蒸気ガス又は二酸化炭素ガスを用いて、反応温度が７００〜１０００℃の範囲で実行され、且つ、反応時間は１０分〜２０時間の範囲で賦活する。
【００２２】
この炭化により得られた活性炭は優れた吸着能を有し、高価な、あるいは大量入手が困難な原料から得られる高性能の活性炭と遜色のない性能の活性炭が、比較的低コストで大量入手可能な原料を用いて得られた。
【００２３】
除去される蛋白質が有機物の構造組織のなかに組み込まれている場合は、その蛋白質が除去されることによってその跡が微細な空隙となって、炭化焼成による微細孔の生成が促進され得られる活性炭の吸着能が向上する。本発明は、蛋白質を１乾燥重量％以上含有する有機物に適用すると特に有効である。
【００２４】
除去される蛋白質が炭水化物を主成分とする有機物と単に混合されている場合には、その蛋白質とともにその有機物を焼成すると、蛋白質が塊状に炭化されて炭水化物を主成分とする有機物の炭化焼成による微細孔の円滑な生成が妨げられる。この蛋白質を有機物の炭化前に除去することにより、炭化焼成による微細孔の生成が妨げられず、得られる活性炭の吸着能が向上する。
【００２５】
除去される蛋白質が水溶性である場合は、蛋白質を水中に溶出させて除去してもよい。
【００２６】
本発明の活性炭製造方法は、薬品賦活法におけるような焼成後の活性炭に残留のアルカリ金属成分を除去する工程をともなわずに行なうこともできるので、この場合は、工程が簡略であるとともに、このアルカリ金属成分の除去工程で活性炭の性能が損なわれることがない。
【実施例】
【００２７】
比表面積の測定：定容系の吸着量測定装置（日本ベル（株）製、ＢＥＬＳＯＲＰ  ８８）を用い液体窒素温度での窒素の吸着等温線を測定し、ＢＥＴ法で解析して求めた。
【００２８】
実施例１
原料としてのビール粕（蛋白質含有量２５乾燥重量％）１００ｇを４％苛性ソーダ水溶液３００ｃｃに浸漬し、１０分間煮沸した。次いで、濾紙による吸引濾過により、このビール粕をこの苛性ソーダ水溶液から分離し、所定量の希塩酸にて中和後、水洗した。得られたビール粕の蛋白質含有量は１乾燥重量％であった。
【００２９】
この得られたビール粕を乾燥後窒素雰囲気中で８００℃１５分の炭化処理を行ない、次いで、９００〜１０００℃で炭酸ガスによる賦活処理を行ない活性炭を得た。得られた活性炭の比表面積は２２００ｍ２／ｇであった。
【００３０】
実施例２
原料としてのビール粕（蛋白質含有量２５乾燥重量％）１００ｇを２％苛性ソーダ水溶液３００ｃｃに浸漬し、１０分間煮沸した。次いで、水洗により、このビール粕をこの苛性ソーダ水溶液から分離し、所定量の希塩酸にて中和後、水洗した。得られたビール粕の蛋白質含有量は４乾燥重量％であった。
【００３１】
この得られたビール粕を乾燥後窒素雰囲気中で８００℃１５分の炭化処理を行ない、次いで、９００〜１０００℃で炭酸ガスによる賦活処理を行ない活性炭を得た。得られた活性炭の比表面積は１９００ｍ２／ｇであった。
【００３２】
比較例１
実施例１用いたと同様のビール粕を乾燥後窒素雰囲気中で８００℃１５分の炭化処理を行ない、次いで、９００〜１０００℃で炭酸ガスによる賦活処理を行ない活性炭を得た。
得られた活性炭の比表面積は９８０ｍ２／ｇであった。
【００３３】
比較例２
実施例１用いたと同様のビール粕１００ｇを乾燥した乾燥ビール粕を炭酸ナトリウム３０ｇを含む水溶液と練り合わせ、１１０℃１２時間乾燥して固形物を得た。この固形物に実施例１と同様の炭化処理と賦活処理を行ない活性炭状物を得た。この活性炭状物を熱水で洗浄して活性炭を得た。得られた活性炭の比表面積は１７００ｍ２／ｇであった。
【００３４】
実施例３
原料としてのおから（蛋白質含有量２５乾燥重量％）１００ｇを５％炭酸カリウム水溶液３００ｃｃに浸漬し、１０分間煮沸した。次いで、濾紙による吸引濾過により、このおからをこの炭酸カリウム水溶液から分離し、所定量の希塩酸にて中和後、水洗した。得られたおからの蛋白質含有量は２乾燥重量％であった。
【００３５】
この得られたおからを乾燥後実施例１と同様の炭化処理と賦活処理を行ない活性炭を得た。得られた活性炭の比表面積は２７００ｍ２／ｇであった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の活性炭製造方法で得られる活性炭は、水浄化、脱臭、薬品の精製等に広く活用される。
【００３７】
本発明はビール粕のみならず有機の産業廃棄物全般の活用手段として有用である。