(57)【要約】有機塩素系化合物の通水吸着に対して効果的な吸着除去性能を発揮する活性炭素繊維を提供する。本発明は、有機塩素系化合物を吸着除去するために用いられる活性炭素繊維であって、液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である、ことを特徴とする有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維に係る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機塩素系化合物を吸着除去するために用いられる活性炭素繊維であって、
液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である、
ことを特徴とする有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
【請求項２】
総酸性官能基量が０．２ｍｍｏｌ以下である請求項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
【請求項３】
有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維の製造方法であって、
（イ）活性炭前駆体を溶融紡糸し、不融化処理し、賦活処理することにより活性炭素繊維を得る工程、及び
（ロ）得られた活性炭素繊維の液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である活性炭素繊維を選出する工程
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項４】
有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維を選出する方法であって、
活性炭素繊維の液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である活性炭素繊維を有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維として選出することを特徴とする方法。
【請求項５】
活性炭素繊維を用いて有機塩素系化合物を吸着除去する方法であって、
当該活性炭素繊維が、液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である、
有機塩素系化合物の除去方法。
【請求項６】
有機塩素系化合物が、トリハロメタン、トリクロロエチレン及び二塩化メチレンの少なくとも１種である請求項５記載の除去方法。
【発明の詳細な説明】
技  術  分  野
本発明は、有機塩素系化合物除去用吸着材として有用な活性炭素繊維に関する。
背  景  技  術
最近、水道水用の水源の水質が富栄養化等の理由により悪化しつつある。例えば、発ガン性のおそれがあるトリハロメタンのほか、トリクロロエチレン、二塩化メチレン等の有機塩素系化合物が原水中に含まれているのが確認されている。このため、急速濾過装置、塩素処理装置等の浄水設備において活性炭を用いて原水を処理することにより、上記のような有機塩素系化合物を吸着して除去する試みがなされている。
このような浄水設備に用いられる活性炭は、多数の細孔からなる多孔質構造が発達した炭素材料であり、その吸着性能は細孔容積の大小のみにより決まるのではなく、被吸着分子の大きさと細孔径の大きさとの関係に大きく左右される。例えば、一般に大きな細孔径を有する活性炭では有機塩素系化合物の総吸着容量は小さいが、通水吸着除去に好ましく用いられ、活性炭の再生に適している。逆に、小さな細孔径を有する活性炭では有機塩素系化合物の総吸着容量は大きいが、通水吸着除去性能は良くない。
活性炭の細孔径の大きさや細孔径分布は、通常、その原料（例えばヤシ殻、おが屑、石炭等の炭素質原料）の種類あるいは賦活方法により左右される場合が多い。例えば、ヤシ殻、おが屑等の木質系原料を用いた場合は細孔径の小さな活性炭しか得られない。一方、石炭系の原料を用いた場合は細孔径の大きな活性炭しか得られない。このため、有機塩素系化合物の通水吸着除去性能に優れるとともに総吸着容量の大きい活性炭を得ることは困難である。
大きな細孔径と小さな細孔径を兼ね備えた活性炭素繊維を得るため、例えば原料となるコールタールピッチに金属を添加し、通常の紡糸工程、不融化工程、賦活工程及び自然冷却工程を経て作製する方法もある。ところが、この方法では、細孔径の大小は形成できるものの、製造ロットごとにメソ細孔の大きさにバラツキがある。
細孔径の大きい活性炭と細孔径の小さい活性炭とは、その平均細孔径で大小が表される。平均細孔径は、一般に、窒素吸着による細孔分布解析により算出される。しかし、窒素吸着では、窒素の分子径に起因し、ＩＵＰＡＣ基準であるウルトラミクロ細孔において、ほとんど窒素の多分子層吸着にならない。このため、従来の被吸着物質の吸着除去性能は、ウルトラミクロ細孔が幾分不正確な細孔径及び細孔容積値として解析されると同時に、メソ細孔も幾分不正確な細孔径及び細孔容積値として解析される。これにより、誤った吸着性能評価を行う場合が多い。例えば、通水破過試験により性能評価を行った場合、破過曲線から算出される平衡吸着容量とミクロ細孔容積との差が大きくなり、吸着性能解析の精度に悪影響を及ぼす。
また、液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等で細孔分布解析を行うという方法も考えられるが、解析に使用する計算手段はいずれもｔ−プロット法であることが多い。ｔ−プロットはメソ細孔が存在すると毛管凝縮により多分子層吸着より余分に吸着し、吸着等温線グラフの上側にずれるために細孔径及び細孔容積値が実際と異なる。このため、ｔ−プロット法は、ミクロ細孔の解析には適さない（文献「カーボン用語辞典」炭素材料学会カーボン用語辞典編集委員会  編集、アグネ承風社２０００年１０月５日発行、２４０頁参照、ｔ−プロット法の解説については文献「新版活性炭」、真田雄三・鈴木基之・藤元薫  編集、講談社１９９２年３月１日発行、２６〜２９頁など参照）。
発  明  の  開  示
本発明の主な目的は、有機塩素系化合物の通水吸着に対して効果的な吸着除去性能を発揮する活性炭素繊維を提供することにある。特に、作為的な賦活後処理により決まった割合の大小の細孔径をもつ活性炭素繊維について、ミクロ細孔とメソ細孔の細孔径及び細孔容積値を詳細に解析することにより、さらには活性炭素繊維の総酸性官能基量を特定することにより、有機塩素系化合物除去用に適した活性炭素繊維を提供することにある。
本発明者は、従来技術の問題点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、特定構造を有する活性炭素繊維が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維に係るものである。
１．有機塩素系化合物を吸着除去するために用いられる活性炭素繊維であって、
液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である、
ことを特徴とする有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
２．総酸性官能基量が０．２ｍｍｏｌ以下である前記項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
３．有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維の製造方法であって、
（イ）活性炭前駆体を溶融紡糸し、不融化処理し、賦活処理することにより活性炭素繊維を得る工程、及び
（ロ）得られた活性炭素繊維の液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である活性炭素繊維を選出する工程
を有することを特徴とする製造方法。
４．有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維を選出する方法であって、
活性炭素繊維の液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である活性炭素繊維を有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維として選出することを特徴とする方法。
５．活性炭素繊維を用いて有機塩素系化合物を吸着除去する方法であって、
当咳活性炭素繊維が、液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である、
有機塩素系化合物の除去方法。
６．有機塩素系化合物が、トリハロメタン、トリクロロエチレン及び二塩化メチレンの少なくとも１種である前記項５記載の除去方法。
７．ミクロ細孔が、直径２０Å未満である前記項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
８．メソ細孔が、直径２０Å以上５００Å未満である前記項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
９．有機塩素系化合物が、トリハロメタン、トリクロロエチレン及び二塩化メチレンの少なくとも１種である前記項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
１０．ＯＨ基、ＣＯＯＨ基及びＣＯＣ＝Ｏ基の合計量が０．２ｍｍｏｌ以下である前記項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
１１．有機金属化合物を含む活性炭前駆体混合物から得られる前記項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
１２．イットリウム化合物、鉄化合物及びマグネシウム化合物の少なくとも１種の有機金属化合物を含む活性炭前駆体混合物から得られる前記項１記載の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維。
１３．前記項１記載の活性炭素繊維が充填された管状体に被処理水を通水することにより、被処理水中の有機塩素系化合物を除去する方法。
以下、本発明について詳細に説明する。
１．有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維
本発明の有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維は、有機塩素系化合物を吸着除去するために用いられる活性炭素繊維であって、
液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である、
ことを特徴とする。
ミクロ細孔は、液体アルゴン温度でのアルゴン吸着によるαｓ解析での比表面積が７００ｍ２／ｇ以上（好ましくは７５０ｍ２／ｇ以上）である。この比表面積が７００ｍ２／ｇ未満の場合は、通水吸着における被吸着物質の総吸着容量が小さくなる。本発明におけるミクロ細孔とは、直径２０Å未満の細孔をいい、ウルトラミクロ細孔を含む。
メソ細孔は、液体アルゴン温度でのアルゴン吸着によるαｓ解析での比表面積が３０ｍ２／ｇ以上（好ましくは１００ｍ２／ｇ以上）である。この比表面積が３０ｍ２／ｇ未満の場合は、被吸着物質を効果的に通水吸着除去するのが困難になる。本発明におけるメソ細孔とは、直径２０Å以上５００Å未満の細孔をいう。
また、本発明の活性炭素繊維は、液体アルゴン温度でのアルゴン吸着によるαｓ解析でのメソ細孔の細孔容積（容積率）が全細孔容積の１０％以上７０％以下（好ましくは２０％以上６０％以下）である。この細孔容積が１０％未満の場合は、被吸着物質を効果的に通水吸着除去するのが困難になる。また、この細孔容積が７０％を超える場合は、通水吸着における被吸着物質の総吸着容量が小さくなる。
本発明の活性炭素繊維におけるメソ細孔容積及びミクロ細孔容積は、アルゴンガスを自動ガス吸着測定装置（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製）で液体アルゴン温度において吸着させ、装置プログラムにおいて吸着等温線データからαｓ解析により自動で詳細に算出できる。メソ細孔及びミクロ細孔の比表面積も同様にして算出できる。
上記αｓ解析とは、表面構造が良く理解されている固体のＩＩ型吸着等温線を標準吸着等温線として得られるαｓ−プロットを求める方法である。αｓ−プロット自体は公知の方法に従って求めることができる（例えば、文献「カーボン用語辞典」炭素材料学会カーボン用語辞典編集委員会  編集、アグネ承風社２０００年１０月５日発行、１０頁に記載のものを参照）。αｓ−プロットは、通常のＢＥＴ解析より吸着量の平均誤差が少ないという点で有利である。
本発明の活性炭素繊維は、総酸性官能基量が０．２ｍｍｏｌ以下（特に０．１７ｍｍｏｌ以下）であることが好ましい。この総酸性官能基量を０．２ｍｍｏｌ以下とすることによって、通水吸着における被吸着物質の総吸着容量をいっそう高めることが可能となる。酸性官能基は、主にＯＨ基、ＣＯＯＨ基及びＣＯＣ＝Ｏ基である。
本発明の活性炭素繊維における総酸性官能基量は、Ｂｏｅｈｅｍ滴定法により求める。Ｂｏｅｈｅｍ滴定法は、活性炭等に広く用いられている分析方法であり、酸／塩基滴定により活性炭表面の酸性酸素官能基を分類し、定量するものである（例えば、文献［Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．，Ｉｎｔｅｒｎ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，５，５３３（１９６６）］に記載された方法など参照）。分析手法は、まず試料活性炭素繊維を１０５℃で２時間乾燥後、０．９９〜１．０１ｇに秤量し、５０ｍｌのアルカリ水溶液に浸漬する。アルカリ水溶液は水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの３種類を用い、濃度はいずれも０．１ｍｏｌ／Ｌとする。この浸漬液はシールし、２４時間放置後、活性炭素繊維を濾過して取り出し、浸漬液の１０ｍｌをピペットで秤取し、０．１ｍｏｌ／Ｌの塩酸で滴定する。滴定は３回行い、平均値を用いる。この値と、ブランクのアルカリ滴定値との差から、活性炭素繊維の表面酸性酸素官能基量を算出する。
アルカリの種類と反応する表面酸性酸素官能基より、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムとの滴定値から算出される表面酸性酸素官能基量の差がＯＨ基量に相当し、炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムとの滴定値から算出される表面酸性酸素官能基量の差がＣＯＣ＝Ｏ基量に相当し、炭酸水素ナトリウムの滴定値から算出される表面酸性酸素官能基量がＣＯＯＨ基量に相当する。
本発明の活性炭素繊維は、トリハロメタン（例えばクロロホルム）、トリクロロエチレン、二塩化メチレン等の有機塩素系化合物の除去用として適している。特に、トリハロメタン類除去用として有用である。換言すれば、本発明は、本発明の活性炭素繊維を用いる有機塩素系化合物の除去方法も包含する。
本発明の活性炭素繊維は、従来より使用されている浄水設備、浄水装置等の活性炭の代替材料として使用することができる。特に、通水しながら有機塩素系化合物を効果的に吸着除去できる点で有利である。例えば、活性炭素繊維が充填された管状体に被処理水を通水することにより、被処理水中の有機塩素系化合物を除去することができる。この場合の通水量、活性炭素繊維の充填量等は、従来技術の条件等に従えば良い。
２．活性炭素繊維の製造方法
本発明の活性炭素繊維の製造方法は限定的でなく、例えば次のような製造工程により製造することができる。
まず、有機金属化合物と活性炭前駆体とを溶媒中で混合し、活性炭前駆体混合物を得る。
活性炭前駆体は、容易に活性炭になり得、しかも上述の有機金属化合物と溶媒を用いて混合可能なものであれば特に限定されるものではないが、炭素化時における理論炭化収率が良好な点でピッチを用いるのが好ましい。
有機金属化合物としては、例えばイットリウム化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、バナジウム化合物、鉄化合物、マグネシウム化合物等を挙げることができる。これらは１種又は２種以上で用いることができる。イットリウム化合物としては、例えばトリスアセチルアセトナトジアコイットリウム、イットリウムイソプロポキシド、イットリウムアセチルアセトナート等が挙げられる。鉄化合物としては、例えばトリスアセチルアセトナト鉄、トリスシクロペンタジエニル鉄等が拳げられる。チタン化合物としては、例えばチタンオキソアセチルアセトナート等が挙げられる。ジルコニウム化合物としては、例えばジルコニウムアセチルアセトナート等が挙げられる。マグネシウム化合物としては、例えばマグネシウムアセチルアセトナート等が挙げられる。特に、活性炭に形成される細孔の制御効果が高いという点でイットリウム化合物、鉄化合物及びマグネシウム化合物の少なくとも１種が好ましい。
溶媒は、有機金属化合物と活性炭前駆体の双方を溶解することができるものであれば特に限定されるものではない。なお、溶媒は利用する有機金属化合物と活性炭前駆体の種類に応じて適宜選択することができる。
上述の溶媒を用いて上述の有機金属化合物と活性炭前駆体とを混合する場合は、予め有機金属化合物を溶解した溶媒中に活性炭前駆体を添加して混合する方法、及び活性炭前駆体中に予め有機金属化合物を溶解した溶媒を添加して混合する方法等を採用することができる。このような混合操作においては、均一な混合を達成するために攪拌、過熱等の操作が適宜加えられてもよい。
有機金属化合物、活性炭前駆体及び溶媒を含む上述の混合物を調整する場合には、通常、金属成分の含有量が活性炭前駆体混合物の０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜２重量％になるよう有機金属化合物と活性炭前駆体との混合割合を設定する。なお、ここで言う金属成分の含有量は、有機金属化合物としての含有量ではなく、金属元素換算の量である。
上記割合が０．０１重量％未満の場合は、得られる活性炭に上述のような多孔質構造が形成されにくくなる場合があり、結果的に当該活性炭が低分子化合物及び高分子化合物の双方に対して所要の吸着除去性能を発揮しにくくなるおそれがある。逆に、５重量％を超える場合は、得られる活性炭中で金属が凝縮しやすくなるために上述のような多孔質構造が形成されにくくなり、結果的に当該活性炭が低分子化合物及び高分子化合物の双方に対して所要の吸着除去性能を発揮しにくくなるおそれがある。更には、上述の混合物の紡糸性が損なわれるおそれがある。なお、有機金属化合物の割合が大きくなると、一般に平均細孔径が大きくなる。
次に、得られた活性炭前駆体混合物を溶融紡糸法により繊維化し、炭素化処理及び／又は不融化処理を施し、その後さらに賦活処理を施す。この際、活性炭前駆体混合物は、予め溶媒を除去しておくことが好ましい。
活性炭前駆体混合物の炭素化処理方法、不融化処理方法及び賦活処理方法は特に限定されるものではない。例えば、以下のような方法でそれぞれ実施することができる。
炭素化処理は、窒素等の不活性ガス雰囲気下において、活性炭前駆体混合物を昇温速度５〜１０℃／分程度で８００〜１２００℃程度まで加熱し、そのときの最大温度を最大限１０分間程維持することにより実施することができる。
不融化処理は、不活性ガス雰囲気又は酸素含有ガス雰囲気下において、活性炭前駆体混合物をその融点以下の温度から昇温速度０．１〜５℃／分程度の割合で４００℃程度まで加熱することにより実施することができる。
さらに、賦活処理は、水蒸気、二酸化炭素、酸素及びこれらの混合ガス並びにこれらのガスを窒素等の不活性ガスで希釈したガス雰囲気中において、炭素化処理及び／又は不融化処理が施された活性炭前駆体混合物を８００〜１２００℃程度に加熱して５〜１２０分程度保持することにより実施することができる。
賦活処理の後、酸素を含まない雰囲気中（例えば窒素雰囲気中）において３００℃以下まで冷却することにより、総酸性官能基量が０．２ｍｍｏｌ以下である本発明の活性炭素繊維の製造が可能である。
３．有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維の選出方法
本発明では、有機塩素系化合物除去用に適した活性炭素繊維をより確実に得るため、このようにして得られた活性炭素繊維の液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である活性炭素繊維を選出する工程を有することが望ましい。細孔分布は、上記と同様にして液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めることができる。
また、本発明は、有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維を選出する方法も包含する。すなわち、有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維を選出する方法であって、
活性炭素繊維の液体アルゴン温度におけるアルゴン吸着等温線よりαｓ解析で求めた細孔分布において、
（１）ミクロ細孔の比表面積が７００ｍ２／ｇ以上であり、
（２）メソ細孔の比表面積が３０ｍ２／ｇ以上であり、
（３）メソ細孔の細孔容積が全細孔容積の１０％以上７０％以下である活性炭素繊維を有機塩素系化合物除去用活性炭素繊維として選出することを特徴とする方法も本発明に含まれる。この選出方法は、上記のような製法以外の方法で製造された活性炭素繊維を含め、あらゆる活性炭素繊維に適用できる。上記（１）〜（３）の条件をすべて満たす活性炭素繊維は、有機塩素系化合物除去用として優れた効果を発揮する。
本発明の活性炭素繊維は、特定の多孔質構造を有することから、有機塩素系化合物の通水吸着に適した大径の細孔と、有機塩素化合物の総吸着容量が大きくなる小径の細孔とを兼ね備えている。このため、本発明の活性炭素繊維は、有機塩素系化合物の通水吸着において良好な吸着除去性能を発揮することができる。
例えば、本発明活性炭素繊維を水道水等の浄化用に用いる場合には、水道水中に含まれる発ガン性のおそれがあるトリハロメタン、トリクロロエチレン、二塩化メチレン等の有機塩素系化合物を効果的に吸着除去することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴とするところをより明確に説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
実施例１
水分及びキノリン不溶分を除去したコールタール１１００ｇを窒素雰囲気下で８０℃に加温し、これにトリスアセチルアセトナトジアコイットリウム〔Ｙ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）２・２Ｈ２Ｏ〕４．０ｇを溶解したキノリン１００ｍｌを徐々に滴下しながら５時間攪拌した。
次いで、これを減圧蒸留した後、５Ｌ／分の割合で空気を吹き込みながら３３０℃で３時間反応させ、活性炭前駆体混合物であるイットリウム含有コールタールピッチを得た。
このようにして得られた活性炭前駆体混合物をノズル径が０．３ｍｍの紡糸器内に仕込み、ピッチの溶融温度に加熱しながら巻き取り速度を１５０ｍ／秒に設定して紡糸することによりピッチ繊維を得た。
得られたピッチ繊維を空気雰囲気下で常温から昇温速度２℃／分で３７５℃まで加熱し、その温度で１５分間保持して不融化処理を施した。その後、不融化処理されたピッチ繊維に対し、水蒸気を含む窒素ガス雰囲気下において８５０℃の炉内で３０分間賦活処理を施した後、窒素雰囲気下において３００℃以下まで冷却し、表１及び表２記載の物性を有する活性炭素繊維を得た。
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実施例２
実施例１に記載の不融化処理されたピッチ繊維に対し、水蒸気を含む窒素ガス雰囲気下において８７５℃の炉内で３０分間賦活処理を施した後、窒素雰囲気下において３００℃以下まで冷却し、表１及び表２記載の物性を有する活性炭素繊維を得た。
比較例１
市販のコールタールピッチ（大阪ガスケミカル（株）製）を実施例１と同様の紡糸処理及び不融化処理を施し、得られた不融化繊維を、水蒸気を含む窒素ガス雰囲気下において８５０℃の炉内で３０分間賦活処理を施した後、空気雰囲気下において自然冷却し、表１及び表２記載の物性を有する活性炭素繊維を得た。
試験例１
実施例１、２及び比較例１の活性炭素繊維について、下記の通りのクロロホルム通水破過試験、トリクロロエチレン通水破過試験及び二塩化メチレン通水破過試験を実施した。その結果を図１、図２及び図３に示す。
（１）クロロホルム通水破過試験
活性炭素繊維を充填密度が０．１５ｇ／ｃｃとなるように各々ガラスカラムに充填し、クロロホルム濃度５０μｇ／ｌの２０℃の水を空塔速度が１０００ｈｒ−１で通水した。カラム出口濃度が原水濃度の２０％を超えるまで適時濃度を分析した。本発明の活性炭素繊維は比較例１の活性炭素繊維よりも優れた性能を示した。
（２）トリクロロエチレン通水破過試験
活性炭素繊維を充填密度が０．１５ｇ／ｃｃとなるように各々ガラスカラムに充填し、トリクロロエチレン濃度５０μｇ／ｌの２０℃の水を空塔速度が１０００ｈｒ−１で通水した。カラム出口濃度が原水濃度の２０％を超えるまで適時濃度を分析した。本発明の活性炭素繊維は比較例１の活性炭素繊維よりも優れた性能を示した。
（３）二塩化メチレン通水破過試験
活性炭素繊維を、充填密度が０．１５ｇ／ｃｃとなるように各々ガラスカラムに充填し、二塩化メチレン濃度５０μｇ／ｌの２０℃の水を空塔速度が１０００ｈｒ−１で通水した。カラム出口濃度が原水濃度の２０％を超えるまで適時濃度を分析した。本発明の活性炭素繊維は比較例１の活性炭素繊維よりも優れた性能を示した。
【図面の簡単な説明】
図１は、試験例１におけるクロロホルム通水破過試験の結果を示すグラフである。
図２は、試験例１におけるトリクロロエチレン通水破過試験の結果を示すグラフである。
図３は、試験例１における二塩化メチレン通水破過試験の結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2003033135.tif 000009
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