(57)【要約】【課題】従前の活性炭にみられる活性炭自身の摩擦による微粉末（ダスト）の発生を低減し、処理装置の運転初期における慣らし運転等の手間を省略可能とし、空気浄化、水質浄化の用途に好適なダスト低減活性炭を提供する。【解決手段】平均粒径が０．５ｍｍ以上の活性炭の表面に該活性炭の０．０１〜２重量％に相当するポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかを含むものである有機系樹脂のエマルジョンを水に分散させ、この分散液を活性炭と混合撹拌することによって活性炭に有機系樹脂を含むコート材を添着したダスト低減活性炭。【選択図】図１
2005298268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭の表面に該活性炭の０．０１〜２重量％に相当する有機系樹脂を含むコート材を添着したことを特徴とするダスト低減活性炭。
【請求項２】
有機系樹脂のエマルジョンを水に分散させ、前記分散液を活性炭と混合撹拌することによって前記コート材を活性炭に添着した請求項１に記載のダスト低減活性炭。
【請求項３】
前記活性炭の平均粒径が０．５ｍｍ以上である請求項１又は２に記載のダスト低減活性炭。
【請求項４】
前記有機系樹脂が、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかを含むものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載のダスト低減活性炭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダスト低減活性炭に関し、特に活性炭に由来して飛散もしくは流出するダスト量を低減する活性炭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水処理、廃水処理、あるいは脱臭、空気中の浮遊汚染物質の除去目的から、吸着剤として主に活性炭が主成分として利用されてきた。前記の活性炭からなる吸着剤は、主に板形状に加工され、フィルター材として適宜の処理装置内の通水口やダクト等に取り付けられている。例えば、有機物と樹脂成分（フェノール樹脂）とからなる炭化物（すなわち活性炭に相当）について、該炭化物をバインダー（フェノール樹脂）により混練して板状体に成形した空気清浄フィルターがある（特許文献１参照）。この他、繊維状活性炭、粒状活性炭に適宜のバインダーを添加混練し、円筒状のフィルターに成形した浄水器用のカートリッジがある（特許文献２参照）。
【０００３】
上記のとおり、板形状や円筒状のフィルターは既に成形されているため、取り扱いが簡便であり、各種処理装置、器具内に装着することが比較的容易である。そのため、これらのフィルターは広く利用されている。しかし、前記の板形状や円筒状のフィルターは一般的に規格品であるため、予め、規格に適応した装置、器具にしか装着することができない。
【０００４】
しかるに、需要者によっては、目的に応じてフィルターの性能の調整を図りたい要求もある。また、規格品のフィルターの利用にあたって、処理設備の設置場所等の制約を受ける場合、その使い易さの改善が求められていた。このような場合、各需要者毎の設備に合わせて、多数のフィルターを製造し、そろえなければならないため、製造コスト的に割高となる。さらに、利用者独自の設備の場合には、特別に発注しなければならないこともある。
【０００５】
このような問題点に対し、フィルター剤の量及び形状を自在に調整可能とすべく、活性炭からなる吸着剤をそののままで利用する方法が用いられてきた。このようにすると、例えばカラム状の吸着筒内に封入することが可能となる。従って、各需要者毎の処理能力に対応させて、処理装置を設計することができ、仕様の自由度が向上する。
【０００６】
しかしながら、従前の活性炭をそのまま使用する場合にあっては、吸着筒内に封入する際に、活性炭同士がこすれ、当該活性炭の微粉末（ダスト）が周辺に拡散し、処理装置の付近を汚すことが問題となっている。特に活性炭は黒色であるため、汚れが目立ちやすい。加えて、水処理において処理装置の稼働時に、処理済みの水の中に当該処理装置内で生じた活性炭の微粉末が混入することが問題視されている。すなわち、活性炭の使用時における黒水の発生である。加えて、活性炭に送気した場合にも同様に微粉末（ダスト）の飛散が懸念される。
【０００７】
そのため、処理装置の使用時には、活性炭の微粉末（ダスト）を流し去るために、慣らし運転を適宜時間必ず行わなければならない。そして、処理装置運転初期の洗浄水量（送気量）がいきおい多く必要となり、運転に際してのコストが増加する問題点がある。
【特許文献１】特開２００２−３４６３２２公報
【特許文献２】特開平１１−１６９８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、従前の活性炭にみられる活性炭自身の摩擦による微粉末（ダスト）の発生を低減し、処理装置の運転初期における慣らし運転等の手間を省略可能とし、空気浄化、水質浄化の用途に好適なダスト低減活性炭を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、請求項１の発明は、活性炭の表面に該活性炭の０．０１〜２重量％に相当する有機系樹脂を含むコート材を添着したことを特徴とするダスト低減活性炭に係る。
【００１０】
請求項２の発明は、有機系樹脂のエマルジョンを水に分散させ、前記分散液を活性炭と混合撹拌することによって前記コート材を活性炭に添着した請求項１に記載のダスト低減活性炭に係る。
【００１１】
請求項３の発明は、前記活性炭の平均粒径が０．５ｍｍ以上である請求項１又は２に記載のダスト低減活性炭に係る。
【００１２】
請求項４の発明は、有機系樹脂が、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかを含むものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載のダスト低減活性炭に係る。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係るダスト低減活性炭によると、活性炭重量の０．０１〜２重量％に相当する有機系樹脂を含むコート剤を活性炭に添着させたため、活性炭同士の摩擦から発現するダスト量を低減することができる。
【００１４】
特に水中に含まれる除去対象成分の吸着に供する場合（水相における使用の場合）、有機系樹脂を活性炭に対して０．０１〜０．１重量％の添加とすることにより、取り扱いの利便性を確保しつつ、ダスト量低減の効果を保持することができる。
【００１５】
請求項２の発明に係るダスト低減活性炭によると、請求項１において、有機系樹脂のエマルジョンを水に分散させ、前記分散液を活性炭と混合撹拌することによって前記コート材を活性炭に添着させたため、混合攪拌する際に、活性炭に有機系樹脂をむらなく添着させることが可能となる。すなわち、活性炭表面の有機系樹脂の分布が極めて均一とすることができる。
【００１６】
請求項３の発明に係るダスト低減活性炭によると、請求項１又は２において、活性炭の平均粒径が０．５ｍｍ以上であるため、とりわけ水処理等の水相に用いる場合、活性炭が水中に浮遊することを抑制できる。
【００１７】
請求項４の発明に係るダスト低減活性炭によると、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記有機系樹脂が、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかであるため、吸着能を保持しながらダスト量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下添付の図面に従って本発明を詳細に説明する。図１は本発明の製造工程を示す概略図である。
【００１９】
本発明のダスト低減活性炭とは、請求項１に規定するように、活性炭の表面に該活性炭重量の０．０１〜２重量％に相当する有機系樹脂を含むコート材が添着された活性炭である。とくに、活性炭の表面に有機系樹脂を含むコート材が添着されることにより、当該活性炭同士の摩擦に伴い飛散する活性炭ダスト（粉塵）量を抑制するものである。
【００２０】
図１を用いてダスト低減活性炭の製造手順を説明する。すなわち、請求項２に規定するように、有機系樹脂のエマルジョンは、活性炭の重量を勘案した量の水に分散されて分散液に希釈調製される。この場合、水に分散（混合）させる有機系樹脂のエマルジョンの量を制御することにより、活性炭重量の０．０１〜２重量％に相当する有機系樹脂を含むコート材の添着が可能となる。
【００２１】
コート材（この場合は有機系樹脂のエマルジョンの水分散液）と活性炭は、例えばコニカルブレンダー等の公知の撹拌装置により混合攪拌される。このようにして活性炭に対してコート材がほぼ均一に添着され、該コート材に含まれる有機系樹脂が活性炭の表面に均等に付着する。他の添着の方法として、攪拌しながらのコート材の散布あるいはスプレーによる噴霧等の適宜方法が検討される。活性炭にコート材を添着させることのみによって得られたダスト低減活性炭（図中の湿潤品）は、主に水相における使用に供される。
【００２２】
さらに、上記の活性炭にコート材を添着させることのみによって得られたダスト低減活性炭（湿潤品）には、必要に応じて３００℃未満の温度下にて乾燥が行われる場合がある。乾燥時の温度を３００℃以上とする場合、有機系樹脂の熱分解が進みダスト低減効果が喪失するおそれがある。また、乾燥は自然乾燥とされる場合もある。なお、乾燥に際し、乾燥手段の種類は自由である。例えば、振動流動乾燥機を用いる場合、温風あるいは２００℃前後の熱風が吹き当てられ、活性炭は乾燥される。この結果、ダスト低減活性炭（図中の乾燥品）が得られる。
【００２３】
前記活性炭の材質は、特に限られるものではなく、木材、竹、椰子殻、コーヒー豆の絞りかす等の天然物由来の焼成物に加えて、タイヤ、石油ピッチ、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂由来の焼成物、さらには、石炭由来の活性炭が主に用いられる。活性炭の形状は、略球状体、不定形粒状体、円筒形等の成形体であり、粒状活性炭であれば特に限定されるものではない。
【００２４】
ダスト低減活性炭において、その原料となる活性炭の平均粒径は請求項３に規定するとおり、０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。例えば、水処理等の水相に用いる場合、活性炭の平均粒径を０．５ｍｍ未満とすると、活性炭の種類によるものの、比重との関係から、水中に浮遊し易くなり、吸着筒等の処理装置（収納用のメッシュの隙間）から流出するおそれがある。同様にガス吸着、消臭等の空気浄化に利用する場合にも微粉末（ダスト）が飛散するおそれがある。また、本件発明の活性炭はその表面にコート剤として有機系樹脂が添着されているため、特に水相で利用する際には、活性炭自体の浮力が増すことになり、活性炭の沈降性がさらに低下するものと考えられる。
【００２５】
なお、活性炭の大きさは平均粒径で０．５ｍｍ以上であれば自由であるものの、吸着筒や浄化フィルター等の処理装置内への充填の利便性、吸着処理能力等が勘案され、概ね平均粒径で０．５〜１０ｍｍの大きさとすることが好ましい。
【００２６】
請求項４に規定するとおり、コート材に含有される有機系樹脂としては、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレンが好適である。これらの中でも、ポリテトラフルオロエチレンは、耐水、耐油、耐酸、耐アルカリ等にすぐれているため特に好適である。なお、前記有機系樹脂としては、これ以外に、適宜の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が選択されることもある。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂ＰＥＴ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００２７】
上記の有機系樹脂は、およそ０．２５〜０．６０μｍ程度に微粒子化され、活性炭への均一な添着性を確保するため、水に分散（エマルジョン化）されている。そのため、分散性を高めた有機系バインダーとしての形態が望ましく、ポリアクリロニトリル系（ＰＡＮＣ）、ポリ酢酸ビニル系（ＰＶＡＣ）、フッ素樹脂系の水相エマルジョン形態である。
【００２８】
本発明のダスト低減活性炭は、請求項１に規定し後述の実施例からも明らかなように、実重量として、活性炭重量の０．０１〜２重量％に相当する有機系樹脂が活性炭表面に添着されてなるものである。とりわけ、請求項２の発明に規定するように、水を介在させて有機系樹脂のエマルジョンを分散させるため、混合攪拌時にむらなく均質な有機系樹脂の添着が可能となる。むろん、有機系樹脂のエマルジョンにおいて、単位体積当たりの有機系樹脂（固形分）の含有量が勘案され、前記の混合比が満たされるように水に分散され、コート材（分散液）として調製される。
【００２９】
そこで、次の配合例が示される。一例として、活性炭５００ｋｇに水３００Ｌが用意され、この水３００Ｌにフッ素樹脂系の水相エマルジョン（固形分６０％）４２０ｇが分散される。そして、活性炭にフッ素樹脂系の水相エマルジョンを含むコート材（分散液）が添加されながら混合攪拌される。この場合、活性炭重量のほぼ０．０５重量％に相当する有機系樹脂が添着されている。
【００３０】
ここで、活性炭と有機系樹脂との配合比について詳述する。本発明のダスト低減活性炭を空気中に含まれる除去対象気体の吸着に供する場合（気相における使用の場合）、有機系樹脂が添着された活性炭同士の固着を抑制するため、有機系樹脂を活性炭に対して０．０１〜２重量％の添加とすることが望ましい。すなわち、この添加量より多くてもダスト低減効果は発現するものの、有機系樹脂が活性炭表面を被覆するため、吸着力が低下する。また、有機系樹脂の影響により活性炭同士が固着し、製造上のハンドリングが難しくなる。一方、有機系樹脂の添加量を０．０１重量％以下とすると、ダスト低減の効果が望めなくなる。なお、有機系樹脂の添加量を０．０４重量％以上とすることが良好なダスト低減の効果の点からより好ましい。
【００３１】
特に、本発明のダスト低減活性炭を水中に含まれる除去対象成分の吸着に供する場合（水相における使用の場合）、有機系樹脂が添着された活性炭同士の固着を抑制するため、有機系樹脂を活性炭に対して０．０１〜０．１重量％の添加とすることが望ましい。すなわち、この添加量より多いと添加樹脂自体の比重差から水中で浮き上がり、取り扱いの利便性が悪くなる。一方、有機系樹脂の添加量を０．０１重量％以下とすると、ダスト低減の効果が望めなくなる。なお、水相においても有機系樹脂の添加量を０．０４重量％以上とすることが良好なダスト低減の効果の点からより好ましい。
【実施例】
【００３２】
本発明のダスト低減活性炭の性能に関して、以下の試験に供した。ベンゼン吸着力，ヨウ素吸着性能は、ＪＩＳ−Ｋ−１４７４（１９９１年度版）に準拠して測定した。また、クロロピクリンの破過時間は、ＪＩＳ−Ｋ−１４７４（１９７５年度版）に準拠して測定した。
【００３３】
硫化水素破過時間については、試料の活性炭を内径２０ｍｍのガラス製カラム内に、層高１００ｍｍ充填し、温度２５℃、湿度２０％（ＲＨ）の下、硫化水素ガス（バランスガス：窒素）を流速９ｃｍ／ｓｅｃで通気した際の破過時間を測定した。
【００３４】
ダスト量については、各試料の活性炭２０ｇを２００ｍＬの三角フラスコに分取し、水１００ｍＬを加え、１分間静置後、手で３０秒間激しく振とうした。振とう後、１５秒間静置し、フラスコ内の液面より１ｃｍ下のサンプル水をピペットにより採取した。各試料のサンプル水とも幅１０ｍｍのセルに移し、分光光度計（株式会社日立製作所製：Ｕ−２００１）を用い、波長６８０ｎｍにおける吸光度を測定した。そして、検出した吸光度の値を当該試料のダスト量とした。
【００３５】
前記セルに採取したサンプル水を蒸発乾固させ、残留するダスト分を回収し、各々の吸光度からサンプル水毎の残留活性炭ダスト量を算出した。この残留活性炭ダスト量と前出の吸光度との関係は、図２のグラフに示すとおりである。
【００３６】
ちなみに、図２のグラフは、活性炭に株式会社ツルミコール製：ＨＣ−１６（１０×１６ｍｅｓｈ，粒径１．０〜１．７ｍｍ）を使用し、この活性炭の添加量を変化させながら作成したものである。吸光度とサンプル水の色調との間には、目視において概ね次の関係が成立する。「吸光度０．０４：完全に無色、０．２０：若干黒く濁る、０．４：黒い、０．６：非常に黒い、０．９：完全に黒く濁る」である。
【００３７】
通水時におけるダスト量の測定は、以下の条件に基づいて測定した。試料の活性炭を直径２．１ｃｍ、長さ４０ｃｍのカラムに充填した。このカラムの活性炭充填量は６９ｍＬであった。次に活性炭を充填したカラムを通水倍率（Ｓｖ＝２．７ｈｒ-1）として通水した。所定時間毎に試料の活性炭の通水を経た水を分取し、上記の分光光度計（波長６８０ｎｍ）による吸光度の値とした。
【００３８】
添着後の粒子の状態とは、樹脂添着活性炭粒子同士の固着の程度を目視により評価したものである。この評価において、活性炭粒子同士の固着がない試料を“○”、若干固着がある試料を“△”、固着により塊状となった試料を“×”とした。
【００３９】
水沈降性（水浮き）の測定は、各試料の活性炭２０ｇを２００ｍＬの三角フラスコに分取し、水１００ｍＬを加えて１分間静置した後、手で３０秒間激しく振とうした後の水浮きの程度を目視により観察した。この場合、樹脂添着活性炭のほとんどが沈降した試料を“○”、３０％未満の活性炭が水面に浮遊する試料を“△”、３０％以上の活性炭が水面に浮遊する試料を“×”とした。
【００４０】
［試料の作成］
活性炭に株式会社ツルミコール製：ＨＣ−２０Ｓ（８×２０ｍｅｓｈ，粒径０．８５〜２．３６ｍｍ）を使用し、有機系樹脂のエマルジョンとしてポリテトラフルオロエチレン（デュポン社製：８５２−２０１ＴＯＰＣＯＡＴ  ＣＬＥＡＲ）、ポリ酢酸ビニル（日本カーバイド工業株式会社製：ニカゾールＣＬ−１０１）、ポリアクリロニトリル（東亞合成株式会社製：アロンＡ１０４，ＮＳ１２００）を用いた。
【００４１】
上記４種類の有機系樹脂のエマルジョンについて、活性炭との添着量を変化させるべく、イオン交換水６０ｍＬに各エマルジョンの分散量を変えてコート材（分散液）を調製した。それぞれ調製されたコート材（分散液）６０ｍＬを前出の活性炭（ＨＣ−２０Ｓ）１００ｇに添加して十分に揉むように混合した。続いて有機系樹脂が添着した活性炭を乾燥用容器に移し、１１０℃、１２時間かけて乾燥し、それぞれの試料とした。そして、ダスト量（６８０ｎｍにおける吸光度）、液相の評価としてヨウ素吸着性能（ｍｇ／ｇ）、気相の評価としてベンゼン吸着力（％）、添着後の粒子の状態、水沈降性について測定及び評価を行った。以下の表に有機系樹脂毎に分けて示す。
【００４２】
【表１】
2005298268.tif 000003
【００４３】
【表２】
2005298268.tif 000004
【００４４】
【表３】
2005298268.tif 000005
【００４５】
【表４】
2005298268.tif 000006
【００４６】
［考察］
この結果より理解されるように、いずれの有機系樹脂においても良好な吸着能が得られている。ただし、有機系樹脂の添着量が２重量％を超えると、有機系樹脂が添着された活性炭同士の固着が顕著となる。また、有機系樹脂の添着量が０．２０重量％を超えると、水沈降性の悪化が顕著となる。なお、上記「試料０」の有機系樹脂が全く添着されていないものは、試料を分散させた水全体が黒く濁る結果となった。一方、図２のグラフの場合と異なり、試料１−１等をはじめとする有機系樹脂の添着量が０．０４重量％である試料を分散させた水は、概ね透明を維持していた。
【００４７】
したがって、特に気相における使用にあっては、添着後の粒子の状態（水沈降性は考慮されない）と、ベンゼン吸着力を鑑み、活性炭重量の０．０１〜２重量％に相当する量の有機系樹脂の添着が可能となる。
【００４８】
また、特に水相における使用にあっては、添着後の粒子の状態、水沈降性、ヨウ素吸着性能を鑑み、活性炭重量の０．０１〜０．１重量％に相当する有機系樹脂が添着されていることが好ましい。
【００４９】
続いて発明者らは、活性炭（ＨＣ−１６）を使用し、これに前出のポリテトラフルオロエチレンの添着量を変化させた試料５−１ないし５−４も作成した。そしてこの試料におけるダスト量（６８０ｎｍにおける吸光度）を測定した。試料５−１ないし５−４の作成は前出の試料１−１等に準じた。以下の表５に有機系樹脂の添着量とダスト量との関係を示す。
【００５０】
【表５】
2005298268.tif 000007
【００５１】
この結果より、有機系樹脂の添着量を０．０１重量％としてもダスト量の低減に効果を上げることができた。したがって、有機系樹脂の添着量の下限は、活性炭重量の０．０１重量％に相当する量である。なお、活性炭の種類、水の濁り具合等を勘案すると、下限を０．０４重量％に相当する有機系樹脂が活性炭の添着されていることが好ましいと考えられる。
【００５２】
以上の知見から活性炭に対する有機系樹脂の添着の有効性を確証した発明者らは、前出の活性炭（株式会社ツルミコール製：ＨＣ−１６）と試料５−４について、ダスト量（６８０ｎｍにおける吸光度）、ベンゼン吸着力（％）、ヨウ素吸着性能（ｍｇ／ｇ）、硫化水素破過時間（分）、クロロピクリン破過時間（分）について測定した。結果は表６である。
【００５３】
【表６】
2005298268.tif 000008
【００５４】
併せて発明者らは、活性炭ＨＣ−１６と試料５−２について、前述した通水条件に基づき通水を行い、各通水量毎に混入するダスト量を吸光度として求めた。結果は、図３のグラフである。
【００５５】
上記表６から明らかなとおり、有機系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）の添着が行われた活性炭においても吸着能をほぼ維持しつつダスト量を低減していることがわかる。また、図３のグラフに示すとおり、通水中に混入するダスト量の低減は明白である。したがって、有機系樹脂の活性炭への添着は気相及び水相におけるダスト量低減に有効に作用している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の製造工程を示す概略図である。
【図２】ダスト量と吸光度との関係を示すグラフである。
【図３】有機系樹脂の添着の有無による通水時のダスト量の変化を示すグラフである。
【図１】
2005298268.tif 000009
【図２】
2005298268.tif 000010
【図３】
2005298268.tif 000011