(57)【要約】【課題】本発明は、従来の活性炭と同様の吸着性を保持しつつ、自然界の水域における水質浄化材として好適に用いられ得る多孔質焼成体及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料との混練物を焼成して成る焼成体であって、表層部が、セラミックスの素焼層で形成され、内部に、前記可燃物の炭化物と前記セラミック原料の粒子が混在する多孔質焼成体である。また、炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料とを混練して混練物を得る工程と、該混練物を、径１０〜５０ｍｍを有する成形体に成形する工程と、該成形体を、５００〜１０００℃で焼成する工程とを含む多孔質焼成体の製造方法である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料との混練物を焼成して成る焼成体であって、
表層部が、セラミックスの素焼層で形成され、
内部に、前記可燃物の炭化物と前記セラミック原料の粒子が混在することを特徴とする多孔質焼成体。
【請求項２】
前記焼成体の径が１０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の多孔質焼成体。
【請求項３】
炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料とを混練して混練物を得る工程と、
該混練物を、径１０〜５０ｍｍを有する成形体に成形する工程と、
該成形体を、５００〜１０００℃で焼成する工程と
を含むことを特徴とする多孔質焼成体の製造方法。
【請求項４】
前記焼成する工程において、焼成時間が１０〜６０分であることを特徴とする請求項３に記載の多孔質焼成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料との混練物を焼成して成る多孔質焼成体及びその製造方法に関し、特に自然界の水域における水質浄化に好適に用いられ得る多孔質焼成体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大気汚染や水質汚濁といった環境破壊の進んでおり、これらに対する環境保全対策が重要課題となっている。その中でも、人々の生活に密接に関係する水域環境では、自然浄化機能の低下、水質汚濁負荷の増大、汚染物質の多様化等が要因となって、河川や湖沼等の水質汚濁の進行が著しく、これら水域環境の浄化・保全対策が特に重要視されている。
【０００３】
そこで、水の浄化に有効な手段として、現在、活性炭の需要が非常に高まっている。活性炭は吸着性や触媒性といった特異な性質を有しており、高度浄水処理、工場排水処理、浄水器等における脱臭、脱色、有機物除去等に優れた機能を発揮する。このような特徴を有する活性炭は、主にオガ屑等の木質、石炭、ヤシ殻を原料とし、活性炭の形状は粒状、粉末状及びペレット状のものが殆どである。また、木質等を原料とする炭素の表面にセラミックスがコーティングされて成る多孔性焼成体が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。セラミックスを７０〜４０重量％の割合で含有し、炭素を３０〜６０重量％の割合で含有する粉末状又は粒状のものであって、有害有機ガス、特にホルムアルデヒドに対する吸着性に優れている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１９４８６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の活性炭は、粒状、粉末状及びペレット状から成るものが殆どであり、浄水器や高度浄水処理、工場排水処理等における液相用途には広く利用されているが、自然界における水域、つまり河川や湖沼等では、水質浄化のために粒状等の活性炭を適用することは困難である。また、粒状、粉末状の活性炭をハニカム状、シート状等に二次加工された活性炭加工品もあるが、二次加工の際に樹脂バインダーが使用されるため、樹脂バインダーの環境への影響を考慮すると、活性炭加工品を水域へ適用することは好ましくない。更に、特許文献１に開示された多孔性焼成体も、その粒径は０．１〜１０ｍｍ程度であり、水域環境における水質浄化に適用するのは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、従来の活性炭と同様の吸着性を保持しつつ、自然界の水域における水質浄化材として好適に用いられ得る多孔質焼成体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは、炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料との混練物を焼成して成る焼成体であって、
表層部が、セラミックスの素焼層で形成され、
内部に、前記可燃物の炭化物と前記セラミック原料の粒子が混在する多孔質焼成体であることにある。
【０００８】
また、かかる多孔質焼成体において、前記焼成体の径が１０〜５０ｍｍであることにある。
【０００９】
更に、本発明の他の要旨とするところは、炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料とを混練して混練物を得る工程と、
該混練物を、径１０〜５０ｍｍを有する成形体に成形する工程と、
該成形体を、５００〜１０００℃で焼成する工程とを含む多孔質焼成体の製造方法であることにある。
【００１０】
また更に、かかる多孔質焼成体の製造方法において、前記焼成する工程における焼成時間が１０〜６０分であることにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の態様について説明するが、本発明の態様は以下に示したものに限定されない。
【００１２】
図１に本発明に係る多孔質焼成体の一態様を示す。図に示した多孔質焼成体２は、炭素成分を含有する可燃物と、セラミック原料との混練物３を焼成して得られる球状の焼成体である。多孔質焼成体２の表層部がセラミックスの素焼層４で形成され、多孔質焼成体２の内部６には、可燃物の炭化物とセラミック原料の粒子が混在している。
【００１３】
ここで、多孔質焼成体２の原料となる炭素成分を含有する可燃物としては、オガ屑、間伐材チップ、竹チップ等の木質系廃棄物、石炭、籾殻、ヤシ殻等、固体であって可燃性を有し、且つ焼成した際に炭化するものであれば、特に限定されるものではない。その他の可燃物としては、例えば、新聞、雑誌等の古紙破砕物、コーヒー豆抽出残渣、おから等の食品廃棄物等も、多孔質焼成体２の原料として利用することが出来る。
【００１４】
一方、セラミック原料としては、カオリナイト、ハイロサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、ベントナイト等の各種粘土、又は泥が用いられる。
【００１５】
オガ屑等の炭素成分を含有する可燃物と、カオリナイトをはじめとする粘土、又は泥から成る球状の多孔質焼成体２は、焼成段階において、表層部が無数の微細孔を有する多孔性の素焼層４で形成されるため、多孔質焼成体２を水質浄化材として自然界の水域に適用した際、処理水を多孔質焼成体２の内部６に十分に浸透させることが出来る。更に、多孔質焼成体２の内部６には、未焼結のセラミック原料の粒子と共に、炭素成分を含有する可燃物が焼成により炭化されて出来た炭化物が混在しているため、素焼層４から内部６に浸透した処理水から水質汚染物質を吸着除去することが出来る。つまり、多孔質焼成体２が活性炭として機能し、水域におけるＢＯＤ、ＣＯＤ等の低減を図ることが出来る。
【００１６】
また、従来の粒状、粉末状の活性炭に比較して、セラミック原料を混練、焼成して得られる多孔質焼成体２は、セラミック原料が可燃物の粒子を結合する結合材としての役割を果たしつつ可塑性を有するため、可燃物とセラミック原料を混練した後、任意の形状に成形することが出来る。多孔質焼成体２の形状は、図１に示した球状に限定されるものではなく、直方体、立方体、円柱、円筒状、環状、板状等、水域環境に応じて種々の形状を適宜選択し得る。つまり、湖沼のように水流が殆ど無い場所、或いは河川において水流の影響が小さい場所には、球状の多孔質焼成体２を適用することが出来るが、水流の影響が大きく作用する水域では、球状の多孔質焼成体２を適用した場合、その殆どが下流へ流されてしまう。このことは従来の粒状、粉末状の活性炭を適用した場合にも同様の事が言える。しかし、本発明の多孔質焼成体は、煉瓦のような直方体等にも成形可能であるため、川底に多孔質焼成体を敷き詰めることができ、多孔質焼成体が流されることなく、水質浄化材としての機能を果たすことが出来る。
【００１７】
更に、多孔質焼成体２は、有害物質を含まないため、自然界の水域に適用した場合であっても、多孔質焼成体２自体が環境を汚染するという問題が無く、回収する必要も無い。従来の活性炭加工品は、樹脂バインダーを使用して二次加工を行うことによって得られ、樹脂バインダーによる水質汚染が懸念されるが、本発明の多孔質焼成体は、セラミック原料を結合材として使用しており、自然界の水域に悪影響を及ぼすこと無く、好適に用いられ得る。更にまた、古紙破砕物や食品廃棄物等も利用可能であり、廃棄物の有効利用による省資源化、環境保全にも寄与することとなる。
【００１８】
以下に、本発明の多孔質焼成体２の製造方法について説明する。まず、上述した炭素成分を含有する可燃物とセラミック原料、例えば、オガ屑と粘土に適量の水分を添加して混練機により十分に混練し、混練物を得る。次に、得られた混練物を任意の形状に成形する。
【００１９】
ここで、混練物を図１に示した球状に成形する場合には、成形体の直径を１０〜５０ｍｍとするのが好ましく、より好ましいのは２０〜４０ｍｍである。成形体の直径があまりに小さいと、セラミック原料が内部まで焼結し、水質浄化材としての機能低下に繋がる。一方、直径が５０ｍｍを超えると、焼成段階において成形体にひび割れが生じ、成形体の破損に繋がる。なお、成形体の形状は球状に限定されるものではなく、例えば、煉瓦のような直方体、或いは立方体や円柱、タイルのような板状、円筒状、環状等に成形されてもよい。
【００２０】
このように任意の形状に成形された成形体は、窯炉によって焼成される。成形体が加熱されると、表層部の粘土は素焼きの状態となり、素焼層４（図１）が形成される。更に加熱を続けると、成形体の内部６は素焼層４によって外部の空気が遮断され、オガ屑は炭化する。この時、内部６の粘土は、部分的にしか焼結せず、炭化したオガ屑の粒子同士の結合材として機能するが、炭化物と内部６に浸透した処理水との接触を妨げることはない。
【００２１】
ここで、焼成温度は、５００〜１０００℃の範囲であることが好ましい。焼成温度が５００℃未満では、成形体に素焼層４を形成することが出来ず、１０００℃を超えると、成形体を構成するセラミック原料が焼結し、多孔性を失うこととなる。
【００２２】
また、焼成時間は、１０〜６０分であることが好ましい。１０分に満たない場合には、成形体に素焼層４を形成することが出来ず、内部６の炭化も不十分となって、水質浄化材としての機能低下を招くこととなる。一方、６０分を超えて焼成を行った場合には、セラミック原料が焼結して多孔性を失うと共に、炭素成分の酸化が進行し、多孔質焼成体２における炭化物の含有量が減少することとなる。なお、焼成時間については、焼成温度、多孔質焼成体２を構成する可燃物とセラミック原料の配合割合、可燃物及びセラミック原料の種類によって、最適な焼成時間が決定される。
【００２３】
以上の工程を経て得られた多孔質焼成体２は、従来の粒状、粉末状の活性炭に比べて、粘土、泥等のセラミック原料を用いることにより、内部６に炭化物を有する形状の大きな焼成体を得ることができ、自然界の水域における水質浄化材として好適に用いることが可能となる。
【００２４】
また、セラミック原料を結合材として使用することによって、オガ屑や間伐材チップといった粒径の細かい原料を、炭化する前段階で任意の形状に成形することが出来る。従って、オガ屑等の粒状活性炭を二次加工によって任意の形状に成形するという工程を省くことが出来る。更に、任意形状に成形する際、従来のように樹脂バインダーを使用することが無く、環境に悪影響を及ぼすこともない。
【００２５】
以上、本発明の態様について説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の多孔質焼成体は、自然界の水域において、水質浄化材として使用することが出来る活性炭としての機能を有し、水域のＢＯＤ、ＣＯＤ等の低減を図ることが出来る。
【００２７】
また、セラミックス成分を結合材として含有するため、粒状の可燃物と混練した後に任意の形状に成形することができ、水質浄化材として適用する水域環境に応じて、最適な形状を有する多孔質焼成体を得ることが出来る。
【００２８】
更に、有害物質を含まないため、多孔質焼成体自体が環境汚染の要因とならず、回収する必要も無い。
【００２９】
また、本発明の多孔質焼成体に係る可燃物に古紙破砕物や食品廃棄物等も利用可能であり、廃棄物の有効利用による省資源化、環境保全にも寄与することとなる。
【００３０】
また更に、本発明の多孔質焼成体の製造方法では、焼成段階の前工程において、粒径の細かい可燃物を含む混練物を任意形状に成形可能であり、従来の二次加工を必要とすること無く、水域環境に応じた多孔質焼成体を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多孔質焼成体の一態様を示した一部破壊斜視図である。
【符号の説明】
２：多孔質焼成体
３：混練物
４：素焼層
６：内部
【図１】
2004359489.tif 000002