(57)【要約】【課題】処理温度も極めて低温度域であり、且つ簡便な方法で生産できるアンモニア吸着材の製造方法を提供することにある。【解決手段】木質系材料を圧力容器内に収容し、該圧力容器内に導入した低温高圧蒸気により燻炭状の生成物を形成することを特徴とする。【選択図】        なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質系材料を圧力容器内に収容し、該圧力容器内に導入した高温高圧蒸気により燻炭状の生成物を形成することを特徴とするアンモニア吸着材の製造方法。
【請求項２】
前記圧力容器内の蒸気温度が１７０〜１９０℃で、蒸気圧力が１０〜１１気圧であり、保持時間が４時間以上としたことを特徴とする請求項１記載のアンモニア吸着材の製造方法。
【請求項３】
前記圧力容器が、コンクリートパイル用のオートクレーブであることを特徴とする請求項１又は２記載のアンモニア吸着材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンモニア吸着材の製造方法、更に詳しくは、間伐材等の木質系材料から比較的低温で且つ簡便な方法で生産することができるアンモニア吸着材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生活環境，生産活動又は自然環境などにおける様々な物質を除去する優れた性能を持っているものとして活性炭がある。この活性炭は多数の微細孔をもっていて、かつ大きな表面積をもつ炭素物質であり、この微細孔および表面積で液相中の物質（色素物質，有害物質など）や、気相中の物質（臭い，シンナーなど）を吸着除去するものであり、吸着剤として現在盛んに使用されている。
【０００３】
この活性炭の工業的製造では、原料としておがくず，木炭，石炭，ヤシ殻などが使用され、それらを７００〜８００℃で蒸し焼きにして炭化した後、更に高温下で活性化反応（賦活）を行うことで作られる。この賦活による反応操作により炭素質原料の炭素骨格が壊れていき、微細な孔をもつ多孔質材料に変えられる。しかし、原料が同じでも賦活の方法によって活性炭の性質が変わったり、賦活法が同じでも原料によって活性炭の性質が変わったりすることがある。
【０００４】
炭化した原料を賦活する方法にはガス賦活法と薬品賦活法の２つに大別することができる。ガス賦活法は炭化した原料（ヤシ殻炭，石炭等）とガス（水蒸気，二酸化炭素，空気，燃焼ガス等）を７００〜１０００℃の温度で反応させる方法で、この反応により微細孔（直径１０〜２００オングストローム）を持つ活性炭が製造される。一方の薬品賦活法は木質材料（おがくず，木材チップ等）に、高温でタールの生成を抑制し、木質材料の繊維質を浸食する薬品（塩化亜鉛，リン酸が工業的に用いられている）を添加・浸透させ、空気を断って５００〜７００℃の温度で炭化反応させる方法であり、炭素の部分反応により微細孔（直径１０〜２００オングストローム）を生成した活性炭が得られる。
【０００５】
しかし、木質系材料を原料とした従来の活性炭の製造には、原料の乾燥，炭化処理，賦活，酸・水洗，乾燥といった諸工程を経なければならず、製造工程が煩雑であったこと。原料の炭化処理には７００〜８００℃，賦活処理には（ガス賦活法，薬品賦活法のいづれの方法でも）５００〜１０００℃の高温を必要とし、燃費が嵩むこと。とりわけ、薬品賦活の場合には更に薬品も必要であるといった製造時の諸問題点があるとゝもに、従来の活性炭は気相中におけるアンモニアの吸着が弱いといった大きな問題点もある。
【０００６】
このような問題点を解決したものとして、特開２００１ー１７８５９号公報には、木質系材料を、窒素ガスが導入された炭化炉内で、３００〜５００℃の温度で焼成して炭化物とし、該炭化物の表面に酸性酸化物を表出させ、該酸性酸化物によって気相中のアンモニア等を吸着する木質系炭化物からなる吸着剤が開示されている。
【０００７】
前記発明の木質系炭化物からなる吸着剤は上記のような構成であるから、従来の上記活性炭の炭化処理に要する焼成温度７００〜８００℃より低温であり、またこの木質系炭化物に対する賦活も不要となるので製造方法も簡便であるといった利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記発明の吸着剤は、木質系材料を焼成して木質系炭化物とするには窒素ガスを必要とすること、焼成温度も３００〜５００℃であり依然として比較的高温である、といった問題点がある。本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、窒素ガスなどの特別な雰囲気のもとで処理をする必要がなく、処理温度も極めて低温度域であり、且つ簡便な方法で生産できるアンモニア吸着材の製造方法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本願の第１発明に係るアンモニア吸着材の製造方法は、木質系材料を圧力容器内に収容し、該圧力容器内に導入した低温高圧蒸気により燻炭状の生成物を形成することを特徴とする。また、本願の第２発明は、前記圧力容器内の蒸気温度が１７０〜１９０℃で、蒸気圧力が１０〜１１気圧であり、保持時間が４時間以上としたことを特徴とする。この構成により、燃費の節減が大幅に向上するとゝもに、製造工程が１〜２工程で済み廉価に製造することができる。
【００１０】
さらに、上記の目的を達成するための本願の第３発明は、上記圧力容器がコンクリートパイル用オートクレーブであることを特徴とする。この構成により、コンクリートパイルメーカーが保有している既存のオートクレーブをそのまま転用することができ、新たな設備を必要としない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態により詳細に説明するに、先ず、木質系材料を１〜２００ｍｍ程度の大きさに切断又は粉砕し、この切断又は粉砕した木質系材料を網状バケットに入れ、コンクリートパイル製造用のオートクレーブ（高温高圧養生装置）に入れる。つぎに、このオートクレーブ内に、コンクリートパイル製造における高温高圧養生と同じように、オートクレーブ装置の機能を利用して高温高圧蒸気を送り込む。
【００１２】
そして、図１に示すように、前記粉砕木質系材料を収納したオートクレーブ内の蒸気温度が１７０〜１９０℃，内部圧力が１０〜１１気圧に達した後、この状態を４〜５時間保持する。但し、５〜２４時間程度保持しても可能であると推測される。その後、蒸気の圧送を止め、自然に常温になるのを待ってからアンモニア吸着材である生成物を取り出す。
【００１３】
この生成物による気相中におけるアンモニアの吸着性能は、後述する実験結果から明らかなように９６〜９９％と高効率のものであるが、その基本的な性状については正確に把握していない。詳述すると、アンモニアの吸着等による除去には一般に次の三通りのメカニズムが考えられる。（１）比表面積に関連する物理的吸着。（２）イオン交換。（３）アルカリと酸の中和作用による化学的吸収。
【００１４】
そこで、ＰＨ測定を行ったところ、水だけでは５．６、本発明に係る上記生成物をいれてもそのＰＨ値は５．１５までしか下がらず、酸性を与える力は弱い。したがって、上記（３）の酸によるアルカリの化学的吸収の効果は少ない。つぎに、比表面積に着目したが、その結果は表１に示す通りであった。
【００１５】
【表  １】
2004195363.tif 000002
【００１６】
上記表１から明らかなように、本発明に係る生成物の比表面積は０．５〜３．５（平方ｍ／ｇ）であり、木炭の比表面積２５０〜４００、ヤシ殻炭の比表面積２５０〜４００、木質活性炭の比表面積９００〜１４００およびヤシ殻活性炭の比表面積９００〜１３００（いずれも、単位は平方ｍ／ｇ）と比較しても、本発明に係る生成物の比表面積は極端に小さい。
【００１７】
このことは、市販の比表面積が大きい活性炭はアンモニアの吸着が弱いことによっても、アンモニアの吸着性能は比表面積の大きさとは無関係であると考えられる。なお、上記（２）のイオン交換については確証を得ていないが、少しはあると思われる。然るに、本発明に係る生成物のアンモニア吸着性能が強いのは、生成物内に形成された微細孔の大きさがアンモニアの吸着に丁度適したものになっていると推測される。
【００１８】
つぎに、本発明方法により製造した生成物の気相におけるアンモニアの吸着性能について、その実験結果を表２に示す。なお、この実験におけるアンモニア濃度の測定方法は以下の通りで行った。３００ｍｌ三角フラスコに各資料３ｇを入れ、気中アンモニア濃度が約５４ｐｐｍ又は６５ｐｐｍとなる溶液５ｍｌを添加し、５分後の気中濃度をガス検知管（型式等：ＧＡＳＴＥＣ  ＮＯ．３Ｌ  アンモニア検知管、測定範囲：０．５〜７８ｐｐｍ）によって測定した。
【００１９】
【表  ２】
2004195363.tif 000003
【００２０】
上記実験結果から明らかなように、本発明方法により製造した生成物はいづれも、気相におけるアンモニアを９６．２〜９９．２％吸着しており、アンモニア吸着性能が顕著であることが判る。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は上記のような構成であるから、木質系廃棄物から、不活性ガス等を全く使用することなく、低温度域で且つ簡単な方法で高性能のアンモニア吸着剤を生産することができる。したがって、省エネが図られるとゝもに、廉価に製造することができる。また、既存のコンクリートパイル製造に使用する設備をそのまま転用することができるとゝもに、パイル製造における高温高圧蒸気養生と同様な方法で生産することができるので新たな設備投資が不要であり、且つ品質が均一のものを量産することが可能である、といった諸効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧力容器内の蒸気温度と圧力及び時間との関係を示す図である。
【図１】
2004195363.tif 000004