(57)【要約】【課題】 格段に低い製造コストで気相生成炭素構造体を得ることができる気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】  気相生成炭素構造体の製造装置1は、バイオマス原料を炉2内に供給するスクリューフィーダ4と、第１の高温空気導入ノズル6を有し供給された原料を５００〜９００℃の熱分解温度で熱分解する熱分解ゾーン5と、第２の高温空気導入ノズル8を有し熱分解生成物を９００〜１３００℃の反応温度で燃焼させる燃焼ゾーン7と、燃焼ゾーン7を通過した燃焼残留物を保持して分解ガス中の炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成させるチャーベットゾーン9とを備えている。燃焼ゾーン7に、気相生成炭素構造体を生成する補助剤としての酸化促進剤、比表面積改善ガスおよび触媒のうち少なくとも１つを供給する補助剤供給部20が設けられている。【選択図】    図１
2008308359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱温度が調整可能な炉を備えている気相生成炭素構造体製造装置であって、原料となるバイオマスを炉内に供給する原料供給装置と、第１の高温空気導入部を有し供給された原料を５００〜９００℃で熱分解して熱分解生成物を生成する熱分解ゾーンと、第２の高温空気導入部を有し熱分解生成物を９００〜１３００℃で燃焼させ炭素を主体とする燃焼残留物を生成する燃焼ゾーンと、燃焼ゾーンを通過した炭素主体の燃焼残留物を堆積させ堆積層において炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成するチャーベットゾーンと、チャーベットゾーンで得られた気相生成炭素構造体を含む堆積物を取り出す気相生成炭素構造体堆積物取出し装置とを備えており、燃焼ゾーンに、気相生成炭素構造体を生成する補助剤としての酸化促進剤、比表面積改善ガスおよび触媒のうち少なくとも１つを供給する補助剤供給部が設けられていることを特徴とする気相生成炭素構造体製造装置。
【請求項２】
チャーベットゾーンで堆積しない気相生成炭素構造体を回収する気相生成炭素構造体非堆積物回収装置をさらに備えている請求項１の気相生成炭素構造体製造装置。
【請求項３】
加熱温度および供給空気量がそれぞれ調整可能な熱分解ゾーンおよび燃焼ゾーンを有する炉を使用して気相生成炭素構造体を製造する方法であって、熱分解ゾーン出口温度が５００〜９００℃となるように、部分燃焼率が０．０１〜０．５となる量の空気を供給し、供給された原料を熱分解ガス、タール分、チャー分および灰分に熱分解する熱分解工程と、燃焼ゾーン温度が９００〜１３００℃となるように、部分燃焼率が０．１〜０．５となる量の空気を供給し、熱分解ガス、タール分およびチャー分の一部を燃焼させる燃焼工程と、燃焼工程で得られた炭素主体の燃焼残留物を堆積させ堆積層において炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成するチャーベット生成工程と、チャーベット生成工程で得られた気相生成炭素構造体を含む堆積物を取り出す気相生成炭素構造体堆積物取出し工程とを備えており、燃焼工程において、気相生成炭素構造体を生成する補助剤としての酸化促進剤、比表面積改善ガスおよび触媒のうち少なくとも１つを供給することを特徴とする気相生成炭素構造体製造方法。
【請求項４】
加熱温度および供給空気量がそれぞれ調整可能な熱分解ゾーンおよび燃焼ゾーンを有する炉を使用して気相生成炭素構造体を製造する方法であって、熱分解ゾーン出口温度が５００〜９００℃となるように、部分燃焼率が０．０１〜０．５となる量の空気を供給し、供給された原料を熱分解ガス、タール分、チャー分および灰分に熱分解する熱分解工程と、燃焼ゾーン温度が９００〜１３００℃となるように、部分燃焼率が０．１〜０．５となる量の空気を供給し、熱分解ガス、タール分およびチャー分の一部を燃焼させる燃焼工程と、燃焼工程で得られた炭素主体の燃焼残留物を堆積させ堆積層において炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成するチャーベット生成工程と、チャーベット生成工程で得られた気相生成炭素構造体を含む堆積物を取り出す気相生成炭素構造体堆積物取出し工程とを備えており、原料として、酸化促進剤が予め付加されたバイオマス原料を使用することを特徴とする気相生成炭素構造体製造方法。
【請求項５】
燃焼工程において、気相生成炭素構造体を生成する補助剤としての酸化促進剤、比表面積改善ガスおよび触媒のうち少なくとも１つを供給することを特徴とする請求項４の気相生成炭素構造体製造方法。
【請求項６】
チャーベットゾーンで堆積しない気相生成炭素構造体非堆積物を回収することを特徴とする請求項３、４または５の気相生成炭素構造体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ法によらずにカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノオニオン、アモルファス状炭素などを製造する気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノオニオン、アモルファス状炭素などの気相生成炭素構造体は、近年、電子物性、電気伝導、機械的性質などの物性に関する実験データが豊富になり、電子放出素子、ディスプレイ、電界効果型トランジスタ、メモリ、半導体圧力センサ、半導体加速度センサなどへの適用が研究されている有用な材料であり、あらゆる産業分野での活用が期待されている。気相生成炭素構造体の製造方法としては、ＣＶＤ法が利用したものが知られている。（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＣＶＤ法を利用しない気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法が本出願人らによって提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−０６２８９９号公報
【特許文献２】特願２００６−０７２９５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気相生成炭素構造体の製造においては、製造コストを低減することが重要な課題となっているが、ＣＶＤ法を利用するものでは、コスト低減に限界がある。
【０００５】
この発明は、ＣＶＤ法に代えて、加熱温度および供給空気量がそれぞれ調整可能な熱分解ゾーンおよび燃焼ゾーンを有する炉を使用した気相生成炭素構造体の製造を可能とすることにより、格段に低い製造コストで気相生成炭素構造体を得ることができる気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、この発明のさらなる目的は、特許文献２で提案された気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法を改良し、気相生成炭素構造体の生成量を高めるとともに、比表面積を高めて性能を向上させ、さらに、気相生成炭素構造体の回収量も向上させた気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による気相生成炭素構造体の製造装置は、加熱温度が調整可能な炉を備えている気相生成炭素構造体製造装置であって、原料となるバイオマスを炉内に供給する原料供給装置と、第１の高温空気導入部を有し供給された原料を５００〜９００℃で熱分解して熱分解生成物を生成する熱分解ゾーンと、第２の高温空気導入部を有し熱分解生成物を９００〜１３００℃で燃焼させ炭素を主体とする燃焼残留物を生成する燃焼ゾーンと、燃焼ゾーンを通過した炭素主体の燃焼残留物を堆積させ堆積層において炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成するチャーベットゾーンと、チャーベットゾーンで得られた気相生成炭素構造体を含む堆積物を取り出す気相生成炭素構造体堆積物取出し装置とを備えており、燃焼ゾーンに、気相生成炭素構造体を生成する補助剤としての酸化促進剤、比表面積改善ガスおよび触媒のうち少なくとも１つを供給する補助剤供給部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明による気相生成炭素構造体の製造方法（第１の方法発明）は、加熱温度および供給空気量がそれぞれ調整可能な熱分解ゾーンおよび燃焼ゾーンを有する炉を使用して気相生成炭素構造体を製造する方法であって、熱分解ゾーン出口温度が５００〜９００℃となるように、部分燃焼率が０．０１〜０．５となる量の空気を供給し、供給された原料を熱分解ガス、タール分、チャー分および灰分に熱分解する熱分解工程と、燃焼ゾーン温度が９００〜１３００℃となるように、部分燃焼率が０．１〜０．５となる量の空気を供給し、熱分解ガス、タール分およびチャー分の一部を燃焼させる燃焼工程と、燃焼工程で得られた炭素主体の燃焼残留物を堆積させ堆積層において炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成するチャーベット生成工程と、チャーベット生成工程で得られた気相生成炭素構造体を含む堆積物を取り出す気相生成炭素構造体堆積物取出し工程とを備えており、燃焼工程において、気相生成炭素構造体を生成する補助剤としての酸化促進剤、比表面積改善ガスおよび触媒のうち少なくとも１つを供給することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明による気相生成炭素構造体の製造方法（第２の方法発明）は、加熱温度および供給空気量がそれぞれ調整可能な熱分解ゾーンおよび燃焼ゾーンを有する炉を使用して気相生成炭素構造体を製造する方法であって、熱分解ゾーン出口温度が５００〜９００℃となるように、部分燃焼率が０．０１〜０．５となる量の空気を供給し、供給された原料を熱分解ガス、タール分、チャー分および灰分に熱分解する熱分解工程と、燃焼ゾーン温度が９００〜１３００℃となるように、部分燃焼率が０．１〜０．５となる量の空気を供給し、熱分解ガス、タール分およびチャー分の一部を燃焼させる燃焼工程と、燃焼工程で得られた炭素主体の燃焼残留物を堆積させ堆積層において炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成するチャーベット生成工程と、チャーベット生成工程で得られた気相生成炭素構造体を含む堆積物を取り出す気相生成炭素構造体堆積物取出し工程とを備えており、原料として、酸化促進剤が予め付加されたバイオマス原料を使用することを特徴とするものである。
【００１０】
この明細書において、「気相生成炭素構造体」とは、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノコーン、カーボンナノオニオン、アモルファスカーボンなどと称されている種々の直径（１ｎｍ〜数百ｎｍ程度）、種々の長さ（１μｍ〜数百μｍ）、種々の形状（繊維状、中空状、カップ状、球状、凝集状）を有する微細炭素構造体を意味する。
【００１１】
バイオマス原料としては、例えば、ウッドチップ、間伐材などが適している。
【００１２】
熱分解ゾーンにおいては、原料が部分燃焼させられて熱分解ガス、タール分、チャー分および灰分が生成される。熱分解ガスは、可燃性であり、炉壁に設けられた排出管より抜き出されて、燃料として使用される。
【００１３】
燃焼ゾーンにおいては、熱分解生成物が部分燃焼させられ、これにより、タール分がほとんど分解し、チャー分を主体とし、熱分解ガスおよび灰分などを含む燃焼残留物が生成される。
【００１４】
この燃焼残留物は、チャーベット層として堆積されたり、一部粒径の細かいものが堆積せずにチャーベット層を通過する。チャーベット層（堆積層）の温度は、高いところで、例えば１１００℃とされ、これにより、炭化水素類は、Ｈ・（水素ラジカル）、ＣＨ３・（炭素ラジカル）、・Ｏ−Ｏ・（酸素ラジカル）、・ＣＨ＝ＣＨ・（エチレンラジカル）、・Ｃ≡Ｃ・（アセチレンラジカル）として存在する。これにより、炭素の集合体であるチャーベット層が起点となり、気相生成炭素構造体が生成する。堆積層には、さらに、炭素中に触媒の原料となる塩類（Ｎａ、Ｋ）などが存在していること、炭素ラジカルが生成する条件である核となる炭素が多量に存在していることなどにより、気相生成炭素構造体生成の条件が備わっており、原料の性状がある程度変化したとしても、気相生成炭素構造体を得ることができる。なお、燃焼ゾーンにおいては、９００℃程度からタールの分解が始まり、１１００℃以上でほぼラジカルになる。したがって、その温度を９００〜１３００℃（より好ましくは１０００〜１２００℃）の範囲内とすることで、気相生成炭素構造体の生成という目的が達成される。
【００１５】
チャーベット層の上流側において、燃焼用の高温空気と同伴させて、酸素、燐酸、塩化亜鉛、二酸化窒素、酸化窒素、塩酸、オゾン等の酸化促進剤を付加することで、炭素とこれら物質は反応し、炭素上にラジカル（Ｃ・）を発生するようになり、この炭素上のラジカル（Ｃ・）にタール分解ラジカルが反応し、気相生成炭素構造体の生成量が飛躍的に向上する。また、水蒸気および／または二酸化炭素を比表面積改善ガスとして付加することで、チャーベット層上で、Ｃ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ（水性ガス化反応）、Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ（ブドアール反応）などが起こり、気相生成炭素構造体上にミクロの細孔が発達し、比表面積を高め、吸着性能向上を図ることが可能である。また、触媒（特にＦｅ系触媒）をＦｅ２（ＮＯ３）３溶液などのようにして噴霧することで触媒効果により気相生成炭素構造体の生成量が飛躍的に増加する。酸化促進剤、比表面積改善ガスおよび触媒は、これらのうちの１つだけを供給するようにしてもよく、２つ以上を供給するようにしてもよい。
【００１６】
チャーベット層の堆積物に含まれる気相生成炭素構造体は、気相生成炭素構造体堆積物取出し工程において、気相生成炭素構造体堆積物取出し装置により堆積物を取り出すことで得ることができ、チャーベット層で蓄積しない粒径の細かい気相生成炭素構造体は、後流の気相生成炭素構造体非堆積物回収工程において、サイクロン、バグフィルターなどの気相生成炭素構造体非堆積物回収装置によりチャーベット層を通過した非堆積物を回収することで得ることができる。
【００１７】
こうして得られた気相生成炭素構造体は、例えば、ダイオキシン類や重金属化合物等の有害物質を固定・分解して無害化する材料として好適に使用される。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法によると、加熱温度および供給空気量がそれぞれ調整可能な熱分解ゾーンおよび燃焼ゾーンを有する炉を使用して気相生成炭素構造体を製造することが可能となり、格段に低い製造コストで気相生成炭素構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この発明による気相生成炭素構造体の製造装置を模式的に示している。
【００２１】
この発明による気相生成炭素構造体の製造装置(1)は、加熱温度が調整可能な炉(2)を使用して気相生成炭素構造体を製造するものであって、ウッドチップなどのバイオマス原料を調製する原料切出し装置(3)と、バイオマス原料を炉(2)内に供給する原料供給装置としての原料供給スクリューフィーダ(4)と、第１の高温空気導入ノズル（第１の高温空気導入部）(6)を有し供給された原料を５００〜９００℃の熱分解温度で熱分解する熱分解ゾーン(5)と、第２の高温空気導入ノズル（第２の高温空気導入部）(8)を有し熱分解ゾーン(5)で生成した熱分解生成物を９００〜１３００℃の反応温度で燃焼させる燃焼ゾーン(7)と、燃焼ゾーン(7)を通過した燃焼残留物を所定の高さで堆積させて分解ガス中の炭素ラジカルを生成させ気相生成炭素構造体を生成させるチャーベットゾーン(9)と、チャーベットゾーン(9)で得られた気相生成炭素構造体を含む堆積物を取り出す気相生成炭素構造体堆積物取出し装置(10)と、燃焼ゾーン(7)内に生成したガス分を取り出して排出する排出管(11)と、排出管(11)内のガス分からチャーベットゾーン(9)に堆積しなかった非堆積物を捕捉するサイクロン(12)と、サイクロン(12)に捕捉された非堆積物を取り出すための第１バルブ(13)と、サイクロン(12)後流側に設けられたガス冷却塔(14)と、ガス冷却塔(14)で冷却されたガス分からチャーベットゾーン(9)に堆積しなかった非堆積物を捕捉するバグフィルター(15)と、バグフィルター(15)に捕捉された非堆積物を取り出すための第２バルブ(16)とを備えている。
【００２２】
原料切出し装置(3)は、ホッパー(17)、スクリューフィーダ(18)、ロータリバルブ(19)などを有している。なお、ロータリバルブ(19)は、プッシャー式定量供給機に置き換えることができる。
【００２３】
原料供給スクリューフィーダ(4)は、熱分解ゾーン(5)内に原料を斜め方向に下から上に送り込むようになされている。熱分解ゾーン(5)も斜め方向に下から上にのびるように形成されており、その上端開口が燃焼ゾーン(7)の上部に設けられた開口に通じさせられている。したがって、原料は、熱分解ゾーン(5)内を堆積状態で上方に送られ、新たな原料が供給されることによって、その供給分と同じ量の熱分解生成物が燃焼ゾーン(7)に投下される。
【００２４】
熱分解ゾーン(5)では、第１の高温空気導入ノズル(6)から供給される高温空気により、原料供給スクリューフィーダ(4)で押された原料の一部が部分燃焼し、これにより、その出口温度が５００〜９００℃とされて、原料が熱分解する。熱分解ゾーン(5)の入口近傍の高温空気を受ける部分は、耐火キャスター製とされている。この熱分解ゾーン(5)での熱分解により、原料は、熱分解ガス、タール分、灰分およびチャーに熱分解する。
【００２５】
燃焼ゾーン(7)は、耐火キャスター製の円筒体とされている。第２の高温空気導入ノズル(8)は、炉(2)頂部を貫通して炉(2)内に開口している。第２の高温空気導入ノズル(8)からの高温空気は、炉(2)の内壁に沿って下方に送られる。こうして、炉(2)内の一連の空気流は、上部より下部に流れるダウンドラフト型とされている。
【００２６】
熱分解ゾーン(5)では、部分燃焼率が０．０１〜０．５となるように空気量が調整され、燃焼ゾーン(7)では、部分燃焼率が０．１〜０．５となるように空気量が調整される。ガス中のタール分は、そのほとんどが燃焼ゾーン(7)において分解する。
【００２７】
第２の高温空気導入ノズル(8)には、高温空気に種々の気体、液体および固体を混合するための補助剤供給部(20)が接続されており、第２の高温空気導入ノズル(8)からは、酸化促進剤（酸素、燐酸、塩化亜鉛、二酸化窒素、酸化窒素、塩酸、オゾン等）、比表面積改善ガス（水蒸気、二酸化炭素等）および触媒（特にＦｅ系触媒）などが気相生成炭素構造体の生成補助剤として高温空気に混合されて供給される。なお、高温空気導入ノズル(8)とは別に、チャーベット上部に生成補助剤投入用ノズルを設けてもよい。
【００２８】
チャーベットゾーン(9)では、燃焼ゾーン(7)を通過した熱分解ガス、チャー分および灰分がこれを通過する過程において、気相生成炭素構造体が生成され、熱分解ガスなどの気体の大部分およびチャーベットゾーンで回収できなかった気相生成炭素構造体は、排出管(11)から排出され、サイクロン(12)、ガス冷却塔(14)およびバグフィルター(15)を経て、後流の熱分解ガス後処理装置に導入される。この結果、チャーベットゾーン(9)には、チャーを主体とし、これに気相生成炭素構造体が含まれた堆積物が生成され、サイクロン(12)およびバグフィルター(15)には、チャーベットゾーン(9)に堆積しなかった粒径の小さい気相生成炭素構造体が捕捉される。
【００２９】
気相生成炭素構造体取出し装置(10)は、堆積物を炉(2)外に送り出すスクリューコンベヤ(21)と、送り出された堆積物を定量ずつ切り出す定量切出し装置(22)とを有している。これにより、チャーベットゾーン(9)の堆積物（気相生成炭素構造体を含有するチャー）は、チャーベットゾーン(9)の下部より順次抜き出される。
【００３０】
また、サイクロン(12)およびバグフィルター(15)に捕捉された気相生成炭素構造体は、第１バルブ(13)および第２バルブ(16)の開閉操作により、一定間隔ごとに回収される。サイクロン(12)、バグフィルター(15)、第１バルブ(13)および第２バルブ(16)により、チャーベットゾーンで堆積しない気相生成炭素構造体を回収する気相生成炭素構造体非堆積物回収装置が構成されている。
【００３１】
実施例
表１に示す性状のウッドチップ（バイオマス原料）を平均３７．６ｋｇ／ｈの供給量で原料切出し装置(3)により切り出し、原料供給スクリューフィーダ(4)で連続的に熱分解ゾーン(5)に供給した。表２には、その試験結果が示されている。この実施例においては、表２に示すように、１０ｋｇ／ｈの水蒸気を第２の高温空気導入ノズル(8)から噴霧し、水蒸気を噴霧しない場合と比較した。
【表１】
2008308359.tif 000003
【表２】
2008308359.tif 000004
【００３２】
熱分解ゾーン(5)では、熱分解ゾーン(5)出口での温度が平均で５４０℃となるように、原料の理論空気量の０．０６８比率の高温空気を高温空気導入ノズル(6)によって供給し、原料の一部を燃焼することで温度を保つようにした。原料は、この熱分解ゾーン(5)で熱分解し、熱分解ガス、タール分、チャー分および灰分に分解する。これらの熱分解生成物は、熱分解ゾーン(5)に続く燃焼ゾーン(7)において、温度が１１００℃になるように、高温空気導入ノズル(8)から原料の理論空気量の０．２１１比率の空気を供給して、熱分解生成物の一部を部分燃焼することで温度を保つようにした。温度が１１００℃に保持されることにより、熱分解生成物は、Ｈ・（水素ラジカル）、ＣＨ３・（炭素ラジカル）、・Ｏ−Ｏ・（酸素ラジカル）、・ＣＨ＝ＣＨ・（エチレンラジカル）、・Ｃ≡Ｃ・（アセチレンラジカル）などの水素と炭素結合が解離したラジカルの形態となる。これらのラジカルは、チャーベットゾーン(9)を通過する過程で冷却され、再重合して、気相生成炭素構造体となり、また、一部は、可燃ガスとなって、熱分解ガス後処理装置へ供給される。気相生成炭素構造体は、一部がチャーベット層で蓄積され、粒径の小さいものは、サイクロン(12)およびバグフィルター(15)で捕捉される。
【００３３】
第２の高温空気導入ノズル(8)から、比表面積改善ガスとして、水蒸気が高温空気とともに供給されることにより、チャーベットゾーン(9)では、この水蒸気とチャーの反応により、チャーベット層上で、Ｃ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ（水性ガス化反応）の反応が起こり、チャーの細孔構造が発達する。熱分解ガスの組成は、表３に示すように、Ｈ２およびＣＯが主体となる。
【表３】
2008308359.tif 000005
【００３４】
チャーベットゾーン(9)では、チャーベットの高さが常に一定となるように、気相生成炭素構造体取出し装置(10)で抜き出し量が調整される。このチャーベットゾーン(9)にて、熱分解ガス中の特にＣ・（炭素ラジカル）の生成により、気相生成炭素構造体が生成し、気相生成炭素構造体を含有したチャーが連続的に回収される。表４には、抜き出されたチャーの分析結果が示されている。
【表４】
2008308359.tif 000006
【００３５】
また、表５には、比表面積の測定結果が示されている。表５によると、水蒸気噴霧無し（特許文献２の方法に相当）では、６００ｍ２／ｇであったものが、実施例では、１５００ｍ２／ｇとなっており、市販活性炭の１４８０ｍ２／ｇを超えるレベルとなっている。すなわち、本発明によると、比表面積が飛躍的に向上し、吸着能力に優れた気相生成炭素構造体が製造可能となる。
【表５】
2008308359.tif 000007
【００３６】
本発明により得られた気相生成炭素構造体と市販の活性炭とを比較するために、Ｐｂ、Ｈｇが１ｍｇ／Ｌの水溶液をｐｈ７に調整後、気相生成炭素構造体と市販の活性炭を、水溶液重量に対して、それぞれ、０．３Ｗｔ％、３Ｗｔ％濃度添加した後、６時間振とうし、ろ過（孔径１μｍガラス繊維ろ紙を使用）して、ろ液中の重金属濃度を測定した。
【００３７】
図４は、ろ液中の重金属濃度測定結果を示す。図４（ａ）によると、市販の活性炭では、添加量を対溶液Ｗｔ％にして３Ｗｔ％としても、ろ液中のＰｂ濃度はほとんど減少しないのに対し、本発明により製造した気相生成炭素構造体によると、対溶液Ｗｔ％にして３Ｗｔ％添加した場合には、１／１０倍以下に減少している。また、図４（ｂ）によると、市販の活性炭では、添加量を対溶液Ｗｔ％にして３Ｗｔ％とすると、ろ液中のＰｂ濃度が１／１０程度の減少であるのに対し、本発明により製造した気相生成炭素構造体によると、対溶液Ｗｔ％にして３Ｗｔ％添加した場合には、１／１００倍以下に減少している。このことから、本発明により製造した気相生成炭素構造体は、比表面積がほぼ同等の市販活性炭に比べて、重金属類の固定化効果があることが分かる。
【００３８】
図２および図３に、サイクロン(12)で採取された気相生成炭素構造体の電子顕微鏡（日本電子製、ＪＥＭ−２０１０Ｆ：電界放射型透過電子顕微鏡、加速電圧２００ｋＶ）による観測写真を示す。同図より、粒径５ｎｍ〜２０ｎｍの球形の炭素構造体（通称、カーボンナノオニオン）が多数存在していることが分かる。このカーボンナノオニオンおよびその他の気相生成炭素構造体は、図４に示したように、活性炭と比較して、吸着保持能力が高く、また、エネルギー場も高く、重金属固定や、ダイオキシン、ＰＣＢ、フェノール、ベンゼンなどの固定・分解などに優れた特性を示す。
【００３９】
上記の装置および方法は、ＣＶＤ法に比べると、格段に製造コストを低いものとすることができ、安価なカーボンチューブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、この発明による気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法の実施形態を示す垂直断面図である。
【図２】図２は、この発明による気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法で得られた生成物を示す電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、図２の１０倍の電子顕微鏡写真である。
【図４】図４は、この発明による気相生成炭素構造体の製造装置および製造方法で得られた気相生成炭素構造体による重金属類の固定化効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
(1)   気相生成炭素構造体製造装置
(2)   炉
(3)   原料切出し装置
(4)   原料供給スクリューフィーダ（原料供給装置）
(5)   熱分解ゾーン
(6)   第１の高温空気導入ノズル
(7)   燃焼ゾーン
(8)   第２の高温空気導入ノズル
(9)   チャーベットゾーン
(10)  気相生成炭素構造体堆積物取出し装置
(12)  サイクロン（気相生成炭素構造体非堆積物回収装置）
(13)  第１バルブ（気相生成炭素構造体非堆積物回収装置）
(15)  バグフィルター（気相生成炭素構造体非堆積物回収装置）
(16)  第２バルブ（気相生成炭素構造体非堆積物回収装置）
(20)  補助剤供給部
【図１】
2008308359.tif 000008
【図４】
2008308359.tif 000009
【図２】
2008308359.tif 000010
【図３】
2008308359.tif 000011