(57)【要約】【課題】活性炭のメソ細孔分布を制御できる方法を提供する。【解決手段】Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種の金属成分を０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理する方法において、上記金属成分の種類を変えることによって、得られる活性炭のメソ細孔モード直径を制御することを特徴とする活性炭の製造方法に係る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、かつ、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％である活性炭。
【請求項２】
Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種の金属成分を０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理する方法において、
上記金属成分の種類を変えることによって、得られる活性炭のメソ細孔モード直径を制御することを特徴とする活性炭の製造方法。
【請求項３】
得られる活性炭のメソ細孔モード直径を３０〜４５Åの範囲で制御する請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
Ｍｇを０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理して得られる活性炭であって、
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が３０〜３６Åである活性炭。
【請求項５】
Ｍｎ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種を０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理して得られる活性炭であって、
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が３４〜４０Åである活性炭。
【請求項６】
Ｆｅを０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理して得られる活性炭であって、
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が４０〜４５Åである活性炭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な活性炭及びその製造方法に関する。なお、本発明において、「ミクロ細孔」とは細孔直径が２０Å未満の細孔をいい、「メソ細孔」とは細孔直径が２０Å以上５００Å未満の細孔をいう。
【０００２】
【従来の技術】
多様な細孔分布を持つ活性炭の細孔の中でも、被吸着物質の分子サイズの約１．５〜２倍程度の細孔が最も吸着に適していると言われており、低濃度領域では多くの被吸着物質が細孔直径２０Å未満のミクロ細孔に吸着される。従って、被吸着物質に適したサイズのミクロ細孔容積が大きい活性炭がより高い吸着能力を有することになる。ところが、水中の低濃度有機物質（例えば、トリハロメタン類等）は、静的吸着に対して動的吸着では極端に吸着量が低くなる。その要因としては、被吸着物質とミクロ細孔の接触効率の低さ、非吸着物質と細孔表面との親和性の影響等が考えられている。
被吸着物質と吸着サイトであるミクロ細孔との接触効率を上げる手段としては、ミクロ細孔への導入孔としてメソ細孔を活性炭に発現させる方法が一般に知られている。特に、一定比率のメソ細孔を有する活性炭は、ミクロ細孔のみの活性炭よりも動的吸着量が大幅に向上する。
メソ細孔を活性炭に発達させるために、有機金属を活性炭前駆体に添加する方法が提案されている（特許文献１など参照）。また、トリハロメタン、黴臭等の有機化合物の吸着能力を高めるためにメソ細孔を発達させる方法も提案されている（特許文献２、特許文献３など参照）。
しかしながら、これらの技術でも、２０〜５００Åの広い範囲のメソ細孔を制御するには至っておらず、どの細孔径が吸着能力を高めるのに有効であるかは解明されていない。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１４３６９０号
【０００４】
【特許文献２】特開平１１−２４０７０７公報
【０００５】
【特許文献３】特開２０００−３５１６１３公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
接触効率を効果的に上げるのに最適な活性炭のメソ細孔サイズ及び容積比率は、被吸着物質の種類、流速等によって異なることが予想される。メソ細孔容積が大き過ぎ、ブロードな細孔分布をもつ活性炭はかえって動的吸着量が減少する傾向にある。また、メソ細孔を発達させることは生産効率が悪化する要因にもなることから、活性炭の用途に応じてメソ細孔直径及び容積を制御することが望ましい。
このように、活性炭のメソ細孔分布を所望の範囲に制御することができれば、被吸着物質の種類、流速等に応じた最適な材料を提供することが可能になるものの、そのような技術は未だ開発されていないのが現状である。
従って、本発明の主な目的は、活性炭のメソ細孔分布を制御できる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来技術の問題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の金属元素を一定の範囲で添加することによって所望のメソ細孔分布を有する活性炭が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記の活性炭及びその製造方法に係るものである。
【０００９】
１．  ７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、かつ、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％である活性炭。
【００１０】
２．  Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種の金属成分を０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理する方法において、
上記金属成分の種類を変えることによって、得られる活性炭のメソ細孔モード直径を制御することを特徴とする活性炭の製造方法。
【００１１】
３．  得られる活性炭のメソ細孔モード直径を３０〜４５Åの範囲で制御する前記項２記載の製造方法。
【００１２】
４．  Ｍｇを０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理して得られる活性炭であって、
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が３０〜３６Åである活性炭。
【００１３】
５．  Ｍｎ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種を０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理して得られる活性炭であって、
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が３４〜４０Åである活性炭。
【００１４】
６．  Ｆｅを０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理して得られる活性炭であって、
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が４０〜４５Åである活性炭。
【００１５】
【発明の実施の形態】
１．本発明活性炭
本発明の活性炭は、７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、かつ、全細孔容積に対する上記範囲のメソ細孔容積の割合（以下「メソ細孔容積率」とも言う。）が５〜４５％である。
【００１６】
本発明の活性炭の細孔分布は、７７．４Ｋにおいて窒素吸着等温線に基づいて算出される。具体的には、次のようにして窒素吸着等温線が作成される。活性炭を７７．４Ｋ（窒素の沸点）に冷却し、窒素ガスを導入して容量法により窒素ガスの吸着量Ｖ［ｃｃ／ｇ］を測定する。このとき、導入する窒素ガスの圧力Ｐ［ｍｍＨｇ］を徐々に上げ、窒素ガスの飽和蒸気圧Ｐ０［ｍｍＨｇ］で除した値を相対圧力Ｐ／Ｐ０として、各相対圧力に対する吸着量をプロットすることにより窒素吸着等温線が作成される。窒素ガスの吸着量は、市販の自動ガス吸着量測定装置（例えば、商品名「ＡＵＴＯＳＯＲＢ−６」（ＱＵＡＮＴＣＨＲＯＭＥ製）等）を用いて実施できる。本発明では、窒素吸着等温線に基づき、公知の解析方法に従って細孔分布を求めることができる。この解析は、上記装置に付属する解析プログラム等のような公知の手段を用いることができる。
【００１７】
本発明のメソ細孔容積は、上記の細孔分布に基づきＢＪＨ法で計算する。ＢＪＨ法自体は公知の方法であり、例えば「Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７３，３７３（１９５１））」に開示された方法に従って行うことができる。
【００１８】
また、本発明の全細孔容積は、上記の窒素ガスの吸着量の測定結果における窒素の最大吸着量から計算することができる。
【００１９】
本発明の活性炭は、細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇ（好ましくは０．０５〜０．２０ｃｃ／ｇ）であり、かつ、全細孔容積に対する上記メソ細孔容積の割合が５〜４５％（好ましくは１０〜２５％）である。かかる範囲内に上記メソ細孔容積及び上記割合を制御することによって、各種の被吸着物質（特にトリハロメタン類）の吸着に適した材料とすることができる。
【００２０】
なお、メソ細孔の学術的な細孔直径の範囲は２０Å以上５００Å未満であるところ、本発明ではそのようなメソ細孔のうち細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積を規定するものである。
【００２１】
本発明の活性炭は、その形態は限定的ではないが、一般的には繊維状であることが望ましい。すなわち、本発明は、活性炭素繊維であることが望ましい。この場合の比表面積（ＢＥＴ法）は７００〜１４００ｍ２／ｇ程度、全細孔容積０．３０〜０．９０ｃｃ／ｇ程度、ミクロ細孔容積０．３０〜０．６０ｃｃ／ｇ程度、メソ細孔モード直径３０〜４５Å程度であることが好ましい。なお、本発明における「メソ細孔モード直径」とは、２０〜５００Åのメソポア領域における細孔容積分布のピークが位置する細孔直径を意味する。
【００２２】
好ましくは、本発明の活性炭は、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種の金属成分を含有する。これらの金属成分を含むことによって、特定のメソ細孔モード直径を有する活性炭となり得る。例えば、含有する金属成分の種類に応じて次のような構造・特性を有する活性炭となる。
（ａ）Ｍｇを含む場合
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対する上記メソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が３０〜３６Åである活性炭
（ｂ）Ｍｎ、Ｙ、Ｐｔ、Ｇｄの少なくとも１種を含む場合
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対するメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が３４〜４０Åである活性炭
（ｃ）Ｆｅを含む場合
７７．４Ｋにおける窒素吸着等温線よりＢＪＨ法で求めた細孔分布において細孔直径３０Å以上５０Å未満の範囲のメソ細孔容積が０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇであり、全細孔容積に対するメソ細孔容積の割合が５〜４５％であり、かつ、メソ細孔モード直径が４０Å〜４５Åである活性炭
本発明の活性炭は、公知の活性炭と同様の用途に用いることができる。また、液相用途又は気相用途のいずれにも用いることが可能である。とりわけ、本発明活性炭は、液相中（特に浄水中）に含まれる有機化合物（特にトリハロメタン類）を濾過・除去するために用いる材料として好適に用いることができる。浄水中に含まれる有機化合物の濾過用材料として用いる場合は、公知の浄水器等における吸着材に代えて本発明材料をそのまま使用すれば良い。このときの通水量、本発明材料の使用量等も公知の方法・条件に従えば良い。
２．活性炭の製造方法
本発明の活性炭は、上記のような特性を有するものが得られる限り、どのような方法で製造しても良いが、例えば次のような製造方法によることが望ましい。
【００２３】
すなわち、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種の金属成分を０．０１〜５重量％含有するピッチを活性炭前駆体として用い、当該前駆体を不融化処理又は炭素化処理し、賦活処理する方法において、
上記金属成分の種類を変えることによって、得られる活性炭のメソ細孔モード直径を制御することを特徴とする活性炭の製造方法によって、本発明の活性炭をより確実に得ることができる。
【００２４】
まず、活性炭前駆体として、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種の金属成分を０．０１〜５重量％含有するピッチを用いる。上記金属成分を２種以上併用する場合、その組み合わせ、その割合等は活性炭の用途、使用目的等に応じて適宜設定すれば良い。
【００２５】
金属成分の含有量は活性炭前駆体中０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜２重量％になるように調整する。金属成分の含有量が０．０１重量％未満の場合は、賦活反応時の金属の作用が弱くなる等の理由により、本発明の活性炭が得られなくなることがある。逆に５重量％を超える場合は、活性炭中で金属成分が凝縮しやすくなり、活性炭の物理的強度が著しく低下するため、濾過材等としての実用性を欠くことがある。
【００２６】
なお、本発明では、金属成分の含有量は、金属化合物としての含有量ではなく金属元素換算の含有量を示し、ＩＣＰ発光分析法により測定した値を示す。
【００２７】
本発明の製造方法では、含有させる金属成分の種類を変化させることによって、得られる活性炭のメソ細孔モード直径を少なくとも制御できる。特に、得られる活性炭のメソ細孔モード直径を３０〜４５Åの範囲で制御することができる。例えば、活性炭前駆体に添加する金属をＭｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの中から選択することによって、３種類の異なるメソ細孔モード直径を有する活性炭を製造することが可能である。
【００２８】
すなわち、（ａ）活性炭前駆体にＭｇを上記所定量添加した場合に得られる活性炭のメソ細孔モード直径は３０〜３６Å、（ｂ）活性炭前駆体にＭｎ、Ｙ、Ｐｔ及びＧｄの少なくとも１種を上記所定量添加した場合に得られる活性炭のメソ細孔モード直径は３４〜４０Å、（ｃ）活性炭前駆体にＦｅを上記所定量添加した場合に得られる活性炭のメソ細孔モード直径は４０〜４５Åにそれぞれ制御することができる。
【００２９】
本発明において、金属成分の含有量（添加量）及び賦活条件によってメソ細孔容積は変化するが、メソ細孔モード直径はほとんど変化しない。このため、金属成分の種類を変更することによって、所望のメソ細孔モード直径を有する活性炭を得ることが可能になる。
【００３０】
また、これら活性炭のうち、メソ細孔容積０．０２〜０．４０ｃｃ／ｇ、かつ、メソ細孔容積率５〜４５％であるものは、特に液相中の有機化合物の動的吸着能力に優れるという点で望ましい。
【００３１】
活性炭前駆体は、例えば上記金属成分を含む化合物（金属化合物）とピッチとを混合することによって調製することができる。
【００３２】
上記ピッチとしては、不融化、炭素化等により活性炭になり得るものであって、しかも金属化合物と混合可能なものであれば特に限定されない。例えば、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、合成ピッチ等のいずれも使用できる。また、光学的性質としても、等方性又は異方性のいずれであっても良い。
【００３３】
なお、活性炭前駆体を調製する場合、例えばピッチの原料であるコールタールと金属化合物とを溶媒中で混合・攪拌した後、減圧蒸留することによりピッチと金属成分を含む活性炭前駆体を得ることもできる。
【００３４】
金属化合物としては、上記金属成分が含まれていれば特に限定されず、無機化合物及び有機化合物のいずれも使用することができる。無機化合物としては、例えば塩化物、硝酸塩、酢酸塩等の無機塩類を使用することができる。より具体的には、塩化鉄、硝酸鉄、酢酸鉄等を例示することができる。また、有機化合物としては、上記金属成分とアセチルアセトンやシクロペンタジエン等との有機金属錯体が挙げられる。より具体的には、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、アセチルアセトナート鉄、アセチルアセトナートマグネシウム、アセチルアセトナートマンガン、アセチルアセトナートイットリウム、アセチルアセトナート白金、アセチルアセトナートガドリニウム等を例示することができる。
【００３５】
金属化合物とピッチとの混合方法は、均一に混合できれば限定されない。例えば、金属化合物とピッチとをそのまま混合したり、あるいは適当な溶媒中で両者を混合しても良い。特に、金属化合物とピッチとを溶媒中で混合することが好ましい。
【００３６】
溶媒としては、金属化合物及びピッチの双方を溶解できるものであれば特に限定されない。例えば、キノリン、ベンゼン、ジクロロメタン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール等の公知の溶媒の中から、用いるピッチの種類、金属化合物の種類に応じて適宜選択すれば良い。例えば、鉄化合物としてアセチルアセトン錯体を用い、ピッチとして石炭系等方性ピッチを用いる場合には、キノリン等を用いることができる。
【００３７】
溶媒の使用量は、均一な活性炭前駆体が得られる限り特に限定されず、使用する溶媒、金属化合物等の種類に応じて適宜設定すれば良い。
【００３８】
次いで、得られた活性炭前駆体を、必要に応じて予め紡糸した後、不融化処理又は炭素化処理し、次いで賦活処理を施すことによって本発明活性炭（活性炭素繊維）を得ることができる。上記紡糸方法、不融化処理、炭素化処理、賦活処理等は、以下に示す方法で実施することが好ましい。
【００３９】
紡糸方法は、公知の溶融紡糸方法に従って行うことができる。溶融温度及び紡糸温度は、一般に活性炭前駆体の軟化点温度以上の温度とし、好ましくは軟化点よりも３０〜１００℃高い温度に設定する。溶融した活性炭前駆体は、紡糸機のノズル部へ送液され、多数の細孔を穿ったノズル面より、紡糸温度以下に制御された雰囲気中に繊維を形成しつつ吐出される。
【００４０】
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をその融点以下の温度から昇温速度０．１〜１０℃／分で４００℃程度まで加熱することによって実施することができる。
【００４１】
炭素化処理は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下において、活性炭前駆体を昇温速度５〜１０℃／分で８００〜１２００℃程度まで加熱し、そのときの最大温度を最大限１０分程度維持することにより実施することができる。
【００４２】
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、不融化処理及び／又は炭素化処理が施された活性炭前駆体を８００〜１２００℃程度の温度で５〜１２０分程度保持することにより実施することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の活性炭の製造方法によれば、所望のメソ細孔分布に制御できることから、被吸着物質及び使用条件に合せて最適なメソ細孔分布の活性炭を製造することができる。例えば、トリハロメタン類の吸着用活性炭を製造する場合には、Ｆｅ添加活性炭が水中の有機化合物除去の吸着材として最も優れた効果を発揮することができる。
【００４４】
また、本発明の製造方法では、任意のメソ細孔に制御することによって、不必要な細孔の発現を抑えることができるので、生産性の向上にも寄与できる。
【００４５】
【実施例】
以下、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いっそう明確に示す。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。
【００４６】
なお、本実施例では、活性炭の窒素ガス吸着量は、商品名「ＡＵＴＯＳＯＲＢ−６」（ＱＵＡＮＴＣＨＲＯＭＥ製）を用いて測定し、細孔分布の解析は付属の解析プログラムで実施した。全細孔容積は、窒素の最大吸着量から計算した。また、メソ細孔容積は、ＢＪＨ法（Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７３，３７３（１９５１））により計算した。
【００４７】
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１０００ｇを窒素雰囲気下９０℃に加温し、そこにアセチルアセトナトマグネシウム２１ｇを溶解したキノリン混合液１５０ｍｌを徐々に滴下し、９０分間攪拌した。次に、これを減圧蒸留し、さらに３Ｌ／分の割合で空気を吹き込みながら３３０℃で３時間反応することにより、マグネシウム含有コールタールピッチを得た。このピッチの鉄含有量は０．１４重量％であった。得られたマグネシウム含有コールタールピッチを溶融温度３２０℃で溶融押出紡糸してピッチ繊維を得た。紡糸されたピッチ繊維を空気中で常温から昇温速度１〜１０℃／分で加熱し、最高温度３５４℃で４分保持し、全不融化時間５８分をかけて不融化処理を行った。次いで、不融化したピッチ繊維を窒素雰囲気下８５０℃で２５分間飽和水蒸気に暴露し、賦活処理を行うことにより、マグネシウム含有活性炭素繊維を得た。得られた活性炭素繊維の諸特性を製造条件とともに表１に示す。
【００４８】
実施例２〜４及び比較例２
表１に示す製造条件としたほかは、実施例１と同様にして活性炭素繊維を製造した。得られた活性炭素繊維の諸特性を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2004182511.tif 000002
【００５０】
表１に示すように、マグネシウム含有活性炭素繊維の細孔分布には、メソ細孔の領域にピークが発現した。すなわち、金属含有量、賦活条件等にかかわらず、メソ細孔モード直径が３４Åという一定の値をもつ活性炭素繊維が得られることがわかる。
【００５１】
比較例１
表１に示すように、金属成分を添加しなかったほかは、実施例１と同様にして活性炭素繊維を製造した。得られた活性炭素繊維の諸特性を表１に示す。
【００５２】
実施例５〜９
表２に示す製造条件としたほかは、実施例１と同様にして活性炭素繊維を製造した。すなわち、イットリウム、マンガン、白金又はガドリニウムを含有する活性炭素繊維をそれぞれ製造した。得られた活性炭素繊維の諸特性を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2004182511.tif 000003
【００５４】
表２からも明らかなように、イットリウム、マンガン、白金又はガドリニウムを含有する各活性炭素繊維の細孔分布には、メソ細孔の領域にピークが発現した。すなわち、金属含有量、賦活条件等にかかわらず、メソ細孔モード直径が３５〜３９Åという一定の値をもつ活性炭素繊維が得られることがわかる。
【００５５】
実施例１０〜１３及び比較例３
表３に示す製造条件としたほかは、実施例１と同様にして鉄含有活性炭素繊維を製造した。得られた活性炭素繊維の諸特性を表３に示す。
【００５６】
【表３】
2004182511.tif 000004
【００５７】
表３からも明らかなように、鉄含有活性炭素繊維の細孔分布には、メソ細孔の領域にピークが発現した。すなわち、金属含有量、賦活条件等にかかわらず、メソ細孔モード直径が４２〜４３Åという一定の値をもつ活性炭素繊維が得られることがわかる。
【００５８】
試験例１
各実施例及び比較例で得られた活性炭素繊維の一部について、クロロホルム除去能力試験及び総トリハロメタン除去能力試験を行った。その結果を表１〜表３に示す。なお、各試験方法は以下の方法により実施した。
（１）クロロホルム除去能力試験
ミルド化した活性炭８．４ｇをアクリル容器に充填し、直径４８ｍｍ、高さ３０ｍｍの円柱形状の活性炭カラムを作成した。ＪＩＳ−Ｓ−３２０１『家庭用浄水器試験方法』に基づいてクロロホルム濃度が１００±２０ｐｐｂの試料水を調整し、流量３Ｌ／分（空塔速度１０００ｈ−１）で上記カラムに通水した。試料水及び濾過水のクロロホルム濃度は、ＥＣＤガスクロマトグラフ分析装置（商品名『ＧＣ−１４Ｂ』、島津製作所製）を使用し、ヘッドスペース法で測定した。活性炭のクロロホルム吸着が破過し、濾過水の濃度が２０ｐｐｂを超えるまで連続して試料水を通水し、２０ｐｐｂを破過するまでの通水量（Ｌ）を活性炭のクロロホルム除去能力とした。
（２）総トリハロメタン除去能力試験
ミルド化した活性炭８．４ｇをアクリル容器に充填し、直径４８ｍｍ、高さ３０ｍｍの円柱形状の活性炭カラムを作成した。ＪＩＳ−Ｓ−３２０１『家庭用浄水器試験方法』に基づいて総トリハロメタン（ＣＨＣｌ３：ＣＨＣｌ２Ｂｒ：ＣＨＣｌＢｒ２：ＣＨＢｒ３＝４５：３０：２０：５）濃度が１００±２０ｐｐｂの試料水をそれぞれ調整し、流量３Ｌ／分（空塔速度１０００ｈ−１）で活性炭カラムに通水した。試料水及び濾過水の濃度は、ＥＣＤガスクロマトグラフ分析装置（商品名『ＧＣ−１４Ｂ』、島津製作所製）を使用し、ヘッドスペース法で測定した。活性炭の総トリハロメタン吸着が破過し、濾過水の濃度が２０ｐｐｂを超えるまで連続して試料水を通水し、２０ｐｐｂを破過するまでの通水量（Ｌ）を活性炭の総トリハロメタン除去能力とした。
【００５９】
クロロホルム除去能力試験では、表１〜表３に示すように、実施例の活性炭素繊維では高いクロロホルム除去能力が得られ、比較例１に比べて最大で６倍ものクロロホルム除去能力が得られた。これに対し、比較例２及び３では、実施例の半分程度までその能力が低下した。
【００６０】
総トリハロメタン除去能力試験では、表１〜表３に示すように、実施例の活性炭素繊維では高い総トリハロメタン除去除去能力が得られ、比較例１に比べて最大で７．５倍もの総トリハロメタン除去能力が得られた。
【００６１】
また、図１には、実施例１、実施例５、実施例１２及び比較例１の活性炭素繊維を用いた場合の総トリハロメタン破過曲線を示す。図１からも明らかなように、メソ細孔直径が最大になる鉄含有活性炭素繊維（実施例１２）が最も高い総トリハロメタン除去能力を示し、これより空塔速度１０００ｈ−１の条件下ではより大きなメソ細孔直径が有効であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１、実施例５、実施例１２及び比較例１の活性炭素繊維を用いた場合の総トリハロメタン破過曲線を示す。
【図１】
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