(57)【要約】    【課題】和紙等の生産過程で生ずる残渣を原料として、優れた吸着力を備えた繊維状多孔質炭化物を得る。    【解決手段】抄紙残渣に対して、成形、乾燥処理などの前処理を施し、これを炭化炉内で加熱、炭化することにより、高表面積を有する均一に炭化された無臭、無害の繊維状多孔質炭化物を得る。加熱焼成温度は、800℃〜900℃が好ましい。抄紙の原料は木材パルプ、靭皮繊維、植物繊維、故紙資源ごみのいずれか又はそれらの混合物を使用することができる。【選択図】図１
2005350292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙残渣に水を添加して混練分散し、その後、水分を除去して乾燥残渣固形物とし、さらに、この乾燥残渣固形物を低酸素雰囲気下及び／又は不活性ガス雰囲気下で加熱焼成することを特徴とする繊維状多孔質炭化物の製造方法。
【請求項２】
加熱焼成温度が、800℃〜900℃である請求項１記載の方法。
【請求項３】
抄紙の原料が木材パルプ、靭皮繊維、植物繊維、故紙資源ごみのいずれか又はそれらの混合物である請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの方法により得られることを特徴とする繊維状多孔質炭化物。
【請求項５】
炭素含有量が90重量％以上である請求項４記載の繊維状多孔質炭化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抄紙の生産過程で生ずる残渣を原料とし、良好な吸着力を有する繊維状多孔質炭化物を得る方法及びそれにより得られる繊維状多孔質炭化物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、和紙等の製造過程で生ずる残渣は、そのごく一部が製紙用原料として再利用されている。しかしながら、日々製紙工場の生産活動から生ずる残渣の量はきわめて多く、その有効な処理方法や利用方法が求められている。処理方法のひとつとして化石燃料を用いて焼却処分することも行われているが、それによってダイオキシン等の有毒物質を発生する危険性も含んでおり、環境保全の観点から早急な対策が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、当該技術分野では、環境への汚染を考慮することなく、焼却廃棄されている抄紙残液を容易に処理することが可能で、かつ当該処理によってできた炭化物も完全に無臭、無害とすることが可能な廃棄物の処理方法が熱望されていた。
【０００４】
本発明者らは、焼却廃棄物である抄紙残渣の有効利用について研究を重ねた結果、紙漉き残渣と云えども良質なセルロースを含む原料であるとの見方をし、その残渣を炭化処理することによって、ダイオキシン等の有毒物質を発生することなく、繊維状を保ちつつ活性炭の二倍に達する極めて多孔質の炭化物となることを見出した。
【０００５】
しかも、この炭化処理において、一般の活性炭製造時に行われている賦活処理をすることなく、高い表面積を持つ炭素材料が得られたことは極めて重要であり、そのまま低コストな消臭、脱臭剤としての利用が考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の繊維状多孔質炭化物の製造方法は、抄紙残渣に水を添加して混練分散し、その後、水分を除去して乾燥残渣固形物とし、さらに、この乾燥残渣固形物を低酸素雰囲気下及び／又は不活性ガス雰囲気下で加熱焼成することを特徴とする。本発明の繊維状多孔質炭化物は、上記方法により得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
市販の木質系活性炭は、炭素分が約99重量％程度を占め、灰分が1重量％程度と少ない性状を有している。また比表面積や細孔容積を大きくするため、一次炭素化後、薬品賦活処理やガス賦活処理という二次的な処理が行われている。これに対し、本発明の繊維状多孔質炭化物は、賦活処理することなく、一段階の炭素化処理、すなわち、低酸素雰囲気下または不活性ガス雰囲気下での加熱焼成による炭化処理のみで、高い表面積を有する繊維状の炭化物を得ることができる。
【０００８】
後述の実験データから裏付けられるように、本発明による多孔質活性炭化物のアンモニアやホルムアルデヒドガス等の吸着力は、市販されている備長炭や竹炭等の吸着力の倍以上の値を示していて、実用レベルの吸着力を備えた多孔質活性炭化物ということができる。また、活性炭製造時に行われている賦活処理工程が必要でなくなるので、省エネルギーも達成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図1は本発明の繊維状多孔質炭化物を製造する作業のフローチャートである。図2は、本発明の繊維状多孔質炭化物を焼成する作業の概略図である。
【００１０】
図1に示すように、本発明の多孔質炭化物は、その原材料が製紙工場より発生する抄紙残渣であるが、その主成分はセルロースを含む各種パルプ類であれば特に限定はない。例えば、針葉樹や広葉樹の木材パルプ、竹、三椏、楮、雁皮などの靭皮繊維、マニラパルプなどの植物繊維、新聞・雑誌等の故紙資源ごみ又はこれらの混合物を利用することができる。
【００１１】
本発明の多孔質炭化物は、セルロースを含む抄紙残渣を焼成し炭素含有量が90重量％以上となるように製造されたものである。
【００１２】
本発明の多孔質炭化物の製造方法を説明する。まず抄紙残渣に水を適宜添加し、攪拌器で混練、分散する。混練分散された抄紙残渣を成型のため例えば円筒形状の容器に入れる。そこで加圧、脱水し、残渣固形物を生成させる。容器より出された残渣固形物の水分除去のため、乾燥機等によって乾燥させ、乾燥残渣固形物を得る。
【００１３】
ついで、図2に示すように、容器内部を金属等の遮蔽板で被った状態の容器内に入れて密閉する。この密閉容器を、例えば電気炉等のように加熱温度を自在に変えることができる加熱炉に入れて加熱する。乾燥残渣固形物は固化し、固形物が形成される。このとき、炉内に不活性ガス（窒素、アルゴン等）を送入し、炉内を置換させる。容器内の酸素濃度は低いため、乾燥残渣固形物に含まれる酸素が除去され、その成分中の炭素が固形物に残留される。したがって、固形物内部には空洞が形成されるので、多孔質炭化物を作ることができる。
【００１４】
密閉した容器の加熱温度は、800℃〜900℃が好適である。もし加熱温度が1000℃以上であれば、多孔性は失われ、繊維同士の接着箇所が増加し、隙間が減少することにより密度が増加し、表面積が減少することが考えられる。加熱時間は、炭化に必要な時間であり、加熱炉の大きさにより異なるが、通常10時間以上であり、15〜30時間が好適である。
【００１５】
上記のごとく、本発明の繊維状多孔質炭化物は、固形物の内部に空洞が形成されるので、大気中の二酸化炭素やアンモニア、ホルムアルデヒド等の悪臭物質や有害物質を吸着することができる。また、前記のような物質だけでなく、すすなどの粒状化物質、畜産農家から発生する異臭の除去にもその吸着効果を発揮することができる。
【００１６】
本発明の繊維状多孔質炭化物は、焼却廃棄処分されている抄紙残渣を原料として有効活用することができ、環境汚染防止等の効果を得ることができる。
【実施例１】
【００１７】
和紙の抄紙残渣１５００ｇに水を３Ｌ添加し、攪拌器で混練、分散させた。混練分散された抄紙残渣を円筒形状の容器に入れ、加圧、脱水し、残渣固形物を生成させた。容器より出された残渣固形物は、水分除去のため、乾燥機等によって乾燥させ、乾燥残渣固形物１５００ｇを得た。この乾燥残渣固形物を密閉した容器に入れ、加熱温度、加熱時間を任意に設定することのできる電気炉内で、２４時間８５０℃で炭化処理し、繊維状多孔質炭化物８０ｇを得た。
【００１８】
＜吸着力比較実験＞
１．試料の準備
実施例１で得られた繊維状多孔質炭化物を粉砕し、50μmふるい（325メッシュパス）で篩別を行い、乾燥器で乾燥して得た粉末を試料Aとした。また、市販の消臭用竹炭を比較試料Bとして準備した。
【００１９】
２．試験方法
試料Aについて、同試料粉末10gを容量2Lのテドラーバッグに入れ、次いで初期濃度の臭気物質を封入密閉した後、ガスクロマトグラフィーで1、2、3、24、48、72時間経過ごとの臭気物質のガス濃度を測定し、その経時変化を調べた。比較試料Bについても同様に試験を行った。
【００２０】
３．結果
表1−3及び図3−5に示すとおりである。
（表１）
【００２１】
アンモニア濃度  （ppm）
経過時間        試料A                   試料B
0              20.0                    20.0
1              13.9                    15.3
2               9.80                   13.0.
3               6.90                   11.0
24               3.10                    8.70
48               1.50                    8.00
72               1.30                    8.00
（表２）
【００２２】
ホルムアルデヒド濃度（ppm）
経過時間        試料A           試料B
0             8.00                    8.00
1             5.06                    5.70
2             3.65                    4.40
3             1.90                    3.15
24             0.70                    2.00
48             0.65                    1.95
72             0.58                    1.95
（表３）
【００２３】
ジメチルアミン濃度（ppm）
経過時間        試料A           試料B
0             16.0                    16.0
1              9.40                   13.5
2              6.50                   11.5
3              3.35                    9.00
24              0.90                    5.50
48              0.30                    5.10
72              0.30                    4.60
【００２４】
これらの表と図から明らかなように、何れの臭気物質に対しても本発明に従った繊維状多孔質炭化物は、竹炭に比較して著しい脱臭効果を示した。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の繊維状多孔質炭化物を製造する作業のフローチャートである。
【図２】本発明の繊維状多孔質炭化物を焼成する作業の概要説明図である。
【図３】臭気物質としてアンモニアを用いた吸着力試験におけるグラフで、それぞれ縦軸は臭気物質のガス濃度ppm、横軸は経過時間、黒丸印は繊維状多孔質炭化物、黒四角印は竹炭を示す。
【図４】臭気物質としてホルムアルデヒドを用いた吸着力試験におけるグラフで、それぞれ縦軸は臭気物質のガス濃度ppm、横軸は経過時間、黒丸印は繊維状多孔質炭化物、黒四角印は竹炭を示す。
【図５】臭気物質としてジメチルアミンを用いた吸着力試験におけるグラフで、それぞれ縦軸は臭気物質のガス濃度ppm、横軸は経過時間、黒丸印は繊維状多孔質炭化物、黒四角印は竹炭を示す。
【図１】
2005350292.tif 000003
【図２】
2005350292.tif 000004
【図３】
2005350292.tif 000005
【図４】
2005350292.tif 000006
【図５】
2005350292.tif 000007