(57)【要約】【課題】  廃棄物を資源化するコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法を提供する。【解決手段】  コーヒー豆のかすを活性化剤に浸すことにより、活性化剤をコーヒー豆のかすの表面に吸い付ける。その次、浸されたコーヒー豆のかすを高温のかまどへ移して、炭化及び活性化の反応を行う。そうすると、高いレートの表面積の活性化カーボンの粗製品が得られる。活性化剤は炭酸塩系を採用する。炭酸塩系は炭酸カリウム、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムである。活性化剤の濃度は１０％−４０％である。浸す時間は１−２時間である。高温のかまどにおける反応温度は７００−９００℃である。反応の時間は１−３時間である。粗製品は後処理プロセスにより加工すると、活性カーボンの最終製品になる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーヒー豆のかすを活性化剤に浸すことにより、活性化剤をコーヒー豆のかすの表面に吸い付け、
浸されたコーヒー豆のかすを高温のかまどへ移して、炭化及び活性化の反応を行い、活性化カーボンの粗製品を得ることを特徴とするコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項２】
活性化剤は、炭酸塩系を採用することを特徴とする請求項１記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項３】
炭酸塩系は、炭酸カリウム、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムであることを特徴とする請求項２記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項４】
活性化剤の濃度は、１０％−４０％であることを特徴とする請求項２記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項５】
浸す時間は、１−２時間であることを特徴とする請求項１記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項６】
コーヒー豆のかすの高温のかまどにおける反応温度は、７００−９００℃であることを特徴とする請求項１記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項７】
反応の温度は、１０℃／ｍｉｎの温度上昇レートを採用することを特徴とする請求項６記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項８】
反応の時間は、１−３時間であることを特徴とする請求項６記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項９】
高温のかまどは、熱の分裂及び分解の反応管を含むことを特徴とする請求項１記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１０】
熱の分裂及び分解の反応管は、ステンレス材質から作られることを特徴とする請求項９記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１１】
高温のかまどは、気体のボンベを含んで、気体を提供して、熱の分裂及び分解の反応管における気体を排除させ、よって、そんな反応は酸素がない条件で進んでいることを特徴とする請求項９記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１２】
その気体は、窒素であることを特徴とする請求項１１記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１３】
粗製品は、後処理プロセスにより加工すると、活性カーボンの最終製品になることを特徴とする請求項１記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１４】
粗製品の後処理プロセスは、粗製品を次のプロセスで処理させ、
酸洗及び水洗し、
アセトンに浸させ、超音波で１時間に振動させ、
アセトンを濾過して除き、
蒸留水で洗い、
２００℃で１２−２４時間乾燥させると、活性カーボンの最終製品が得られることを特徴とする請求項１３記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１５】
酸洗のプロセスは、０．５Ｎの塩酸溶液で８５℃で３０分処理させ、気体抜きを経由して、酸液を濾過及び除去させることを特徴とする請求項１４記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１６】
水洗のプロセスは、８５℃の蒸留水で３０分処理したあとで、気体抜きを経由して、水液を濾過及び除去させることを特徴とする請求項１４記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１７】
水洗のプロセスは、濾過液のＰＨ値＞６まで繰り返すように行われることを特徴とする請求項１６記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１８】
活性カーボンの最終製品の表面積レートは、７２６−１３１７ｍ2／gとなることを特徴とする請求項１４記載のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法。
【請求項１９】
コーヒー豆のかすを原料として作られることを特徴とする活性カーボン。
【請求項２０】
主に次のプロセスを含み、
コーヒー豆のかすを活性化剤に浸すことにより、活性化剤をコーヒー豆のかすの表面に吸い付け、
浸されたコーヒー豆のかすを高温のかまどへ移して、炭化及び活性化の反応を行い、そうすると、活性化カーボンの粗製品が得られることを特徴とする請求項１９記載の活性カーボン。
【請求項２１】
活性化剤は、炭酸塩系を採用することを特徴とする請求項２０記載の活性カーボン。
【請求項２２】
炭酸塩系は、炭酸カリウム、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムであることを特徴とする請求項２１記載の活性カーボン。
【請求項２３】
活性化剤の濃度は、１０％−４０％であることを特徴とする請求項２０記載の活性カーボン。
【請求項２４】
コーヒー豆のかすの高温のかまどにおける反応温度は、７００−９００℃であることを特徴とする請求項１９記載の活性カーボン。
【請求項２５】
反応の温度は、１０℃／ｍｉｎの温度上昇レートを採用することを特徴とする請求項２４記載の活性カーボン。
【請求項２６】
粗製品は、後処理プロセスにより加工すると、活性カーボンの最終製品になることを特徴とする請求項１９記載の活性カーボン。
【請求項２７】
活性カーボンの最終製品の表面積レートは、７２６−１３１７ｍ2／ｇとなることを特徴とする請求項２６記載の活性カーボン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性カーボンの製造方法に関するものであり、特に、コーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法を指す。
【背景技術】
【０００２】
活性カーボン（Activated  Carbon）は相当特殊な孔穴結構を持ち、多孔性カーボンの集合性名称を得る。優れた表面積レート（一般に、５００−１５００ｍ2／gまで至る）という特性があるので、有機の汚染物質を吸い付けることに適用して、環境工業、食品及び医薬などの産業で広く応用される。
【０００３】
活性カーボンの種類は次の４種に分けられる。
１．粒状の活性カーボン（ＧＡＣ）は、主に、揮発性の有機化合物（ＶＯＣｓ）の処理と回収、空気の浄化（例えば、脱臭化）及び空気汚染の防止に応用される。
【０００４】
２．粉状の活性カーボン（ＰＡＣ）は、主に、浄水工程（例えば、三ハロゲンメタン）、廃水工程及び食品工業（例えば脱色）などに応用される。
３．定性活性カーボンは、活性カーボンが再製及び定型のプロセスを経由して、特定産業の必要な形状に作られる。例えば、特殊気体の吸いつけ又は反応の触媒の載せ体として応用される。
【０００５】
４．繊維状活性カーボンは、活性カーボンで繊維状の非織り布を作り、圧力降下を減らす。有機溶剤の回収に使われ、例えば、セミコンダクターの産業製造のプロセス、日常生活の空気浄化機及びエアコンの濾過網などに応用される。
【０００６】
活性カーボンは、通常、高炭化及び低無機含量の物質を選んで原料として、活性カーボンの製造を行う。例えば、動物、植物又は鉱物などのカーボン多含量の物質を適当な処理プロセス（例えば、熱の分裂分解の反応）により加工したあとで、活性カーボンが作られる。
【０００７】
現今の研究により、活性カーボンの原料は泥煤、褐煤、褐炭、煙煤、やしの実の殻、木材、廃棄の竹箸、木の屑、堅い果実の殻、さとうきびのかす、重油のかす、石油の焦、廃棄のタイヤ、汚い泥、稲の殻、とうもろこしの穂又は赤砂糖などがある。
【０００８】
一般に言えば、やしの実の殻及び堅い果実の殻は高密度を持ち、極めて高い揮発性もあるので、作られた活性カーボンは空気の浄化及び揮発性を具有する有機化合物（ＶＯＣｓ）の処理と回収に適用される。それに対して、木材及び木質素などの低密度の物質は浄水の工程に適用される。
さて、コーヒー豆のかすはコーヒー飲料及び相関製品の工場の主要食品の廃棄物である。人間がコーヒーを飲用する習慣は日々盛んである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
でも、相対的にそんな廃棄物の産量も日々に高まって、無形に環境の負荷になる。コーヒー豆のかすを資源化すれば、そんな廃棄物の処理の困った問題を解決するばかりでなく、コーヒー豆のかすの新しい利用価値も得られる。
【００１０】
上述の理念のために、本発明は、コーヒー豆のかすの資源化処理が発想され、廃棄物のコーヒー豆のかすを環境工業及び食品工業などの産業によく使われる活性カーボンへ転換させ、廃棄物の資源化という目的を遂げる。
【００１１】
したがって、本発明の主な目的は、コーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法を提供することにある。廃棄物を資源化する。
本発明のもう一つ目的は、コーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法を提供することにある。それで、つくられた活性カーボンは優れた表面積レートを具有する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の目的を達成するために、本発明で提供されるコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法は次のプロセスがある。まずはコーヒー豆のかすを活性化剤に浸すことにより、活性化剤をコーヒー豆のかすの表面に吸い付ける。その次、浸されたコーヒー豆のかすを高温のかまどへ移して、炭化及び活性化の反応を行う。そうすると、高いレートの表面積の活性化カーボンの粗製品が得られる。
【００１３】
活性カーボンの製造方法にて、活性化剤は炭酸塩系を採用する。
活性カーボンの製造方法にて、炭酸塩系は炭酸カリウム、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムである。
【００１４】
活性カーボンの製造方法にて、活性化剤の濃度は１０％−４０％である。
活性カーボンの製造方法にて、浸す時間は１−２時間である。
活性カーボンの製造方法にて、コーヒー豆のかすの高温のかまどにおける反応温度は７００−９００℃である。
【００１５】
活性カーボンの製造方法にて、反応の温度は１０℃／ｍｉｎの温度上昇レートを採用する。
活性カーボンの製造方法にて、反応の時間は１−３時間である。
活性カーボンの製造方法にて、高温のかまどは熱の分裂及び分解の反応管を含む。
【００１６】
活性カーボンの製造方法にて、熱の分裂及び分解の反応管はステンレス材質から作られる。
活性カーボンの製造方法にて、高温のかまどは気体のボンベを含んで、気体を提供して、熱の分裂及び分解の反応管における気体を排除させる。よって、そんな反応は酸素がない条件で進んでいる。
【００１７】
活性カーボンの製造方法にて、その気体は窒素である。
活性カーボンの製造方法にて、粗製品は後処理プロセスにより加工すると、活性カーボンの最終製品になる。
【００１８】
活性カーボンの製造方法にて、粗製品の後処理プロセスは粗製品を次のプロセスで処理させる。つまり、酸洗及び水洗のために、アセトンに浸させ、超音波で１時間振動させる。それから、アセトンを濾過して除く。その次、蒸留水で洗ったあとで、２００℃で１２−２４時間乾燥させると、活性カーボンの最終製品が得られる。
【００１９】
活性カーボンの製造方法にて、酸洗のプロセスは、０．５Ｎの塩酸溶液で、８５℃で３０分処理させる。気体抜きを経由して、酸液を濾過及び除去させる。
活性カーボンの製造方法にて、水洗のプロセスは、８５℃の蒸留水で３０分処理したあとで、気体抜きを経由して、水液を濾過及び除去させる。
【００２０】
活性カーボンの製造方法にて、水洗のプロセスは濾過液のＰＨ値＞６まで繰り返すように行われる。
活性カーボンの製造方法にて、活性カーボンの最終製品の表面積レートは７２６−１３１７m2／gとなる。
【００２１】
また、本発明は、そんな方法でコーヒー豆のかすを原料とする活性カーボンを提供する。
述べた活性カーボンは次のプロセスで作られる。まずはコーヒー豆のかすを活性化剤に浸すことにより、活性化剤をコーヒー豆のかすの表面に吸い付ける。その次、浸されたコーヒー豆のかすを高温のかまどへ移して、炭化及び活性化の反応を行う。そうすると、優れた表面積レートの活性化カーボンの粗製品が得られる。
【００２２】
活性カーボンの活性化剤は炭酸塩系を採用する。
活性カーボンの炭酸塩系は炭酸カリウム、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムである。
活性カーボンの活性化剤の濃度は１０％−４０％である。
【００２３】
活性カーボンの製造方法にて、浸す時間は１−２時間である。
活性カーボンのコーヒー豆のかすの高温のかまどにおける反応温度は７００−９００℃である。
【００２４】
活性カーボンの高温のかまどの反応温度は１０℃／ｍｉｎの温度上昇レートを採用する。
活性カーボンの粗製品は後処理プロセスにより加工すると、活性カーボンの最終製品になる。
【００２５】
活性カーボンは粗製品の後処理プロセスを受けると、活性カーボンの最終製品が得られる。
活性カーボンの最終製品の表面積レートは７２６−１３１７m2／gとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の利点及び特徴などをご了解なさるために、以下、さらに具体的な実施例を図面をあわせて詳しく説明してみよう。
まずは図１を御覧下さい。本発明の一実施例によるコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法の簡易プロセスフローチャートである。各ステップの詳しい説明は次のとおりである。
【００２７】
コーヒー豆のかすの前処理：
コーヒー豆のかすを洗浄、乾燥及び冷却し、夾雑物を取り出したあとで、砕く。
活性化剤に浸す：
前処理したあとのコーヒー豆のかすを炭酸カリウム、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムなどの炭酸塩系の化学活性化剤に浸す。それで、活性化剤をコーヒー豆のかすの表面に吸い付ける。活性化剤の理想的な濃度は１０％−４０％である。１−２時間浸したあとで、コーヒー豆のかすを濾過及び乾燥させる。
【００２８】
かまどでの炭化及び活性化プロセス：
上述の浸したあとのコーヒー豆のかす１００ｇを高温のかまどに入れる。高温のかまど装置は図２に示すようになる。高温のかまどの主体２１は、約１００ｃｍの高さの中空開閉できる矩形体である。その最高温度は１０５０℃まで至り、付加の温度制御装置で温度上昇のスピードを制御でき、加熱の時間を定温の反応のようにセットさせる。高温のかまどの主体２１の加熱エリア２２は、ステンレス材質で作られる熱の分裂及び分解用の反応管２３を含む。その長さはほぼ９０ｃｍで、管壁の厚さは０．５ｃｍで、管の内径は３．５ｃｍである。反応管２３の前予熱段は約２５ｃｍで、同恒温エリアは約５０ｃｍである。反応管２３自身は時計の方向または逆方向に沿って番号２４に示すように回転でき、反応の進行を促進させる。その他、加熱エリア２２の上方に保護カバー２５が配置され、加熱エリア２２の温度を維持させる。
【００２９】
また、高温のかまど装置は気体のボンベ２６を含む。それで気体を提供して、熱の分裂及び分解用の反応管２３における空気を排除させる。それで、酸素がない条件で熱の分裂及び分解を行うと同時に、反応のあとの気体産物を取り出す。
【００３０】
本発明の理想的な実施例により、かまどでの炭化及び活性化プロセスは、コーヒー豆のかすを熱の分裂及び分解用の反応管２３に入れて、加熱エリア２２の保護カバー２５をかぶせる。そして、操作パネルから温度上昇のプログラムをセットする。それから、気体ボンベ２６を開けて、気体を熱の分裂及び分解用の反応管２３に満たす。また、１０℃／ｍｉｎの温度上昇スピードで、図３の温度上昇プログラムに示すように、温度を７００−９００℃上昇させる。そうすると、熱の分裂及び分解をしながら、炭化及び活性化のプロセスを行うので、活性化カーボンの粗製品が得られる。
【００３１】
粗製品の後処理：
粗製品を２５０ｍｌの０．５N塩酸の溶液にいれる。８５℃で３０分の酸洗を行ったあと、気体抜きで酸液を濾過及び除去する。それから、８５℃の蒸留水を入れて、３０分の水洗を行って、水液を濾過及び除去する。水洗のプロセスは濾過液のＰＨ値＞６まで繰り返すように行われる。それらサンプルをアセトンに浸させ、超音波で１時間振動させる。また、気体抜きでアセトンを濾過して除く。のちに、蒸留水で何回か洗って、２００℃のベーキングオーブンに１２−２４時間ぐらい放置する。さらに、それを取り出し、乾燥装置にいれて、真空まで抜きながら冷却させる。そうすると、活性カーボンの最終製品が得られる。
【００３２】
上述のプロセスで作られた活性カーボンを台湾大学の化学工業ディパートメント及び中央大学の化学工業ディパートメントに依頼し、Micromeritics  Instrument  CorporationのＡＳＡＰ２０００及び２００１タイプの微孔分析テスターでその表面積レートを測定する。測った表面積レートは約１３１７ m2／g である。表１は、現今、様々な活性カーボンの製造方法で作られた活性カーボンの表面積レートの比較を表す。
【００３３】
以上の内容をまとめると、本発明のコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法で作った活性カーボンの表面積レートは１３１７m2／gの高いレーベルに至るので、極めて優れた吸い付け効果が得られる。結局、本発明は有効的にコーヒー豆のかすを環境工業及び食品などの産業で大量に使用される活性カーボン製品へ転換させ、廃棄物を資源化する目的を果たす。
【００３４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例によるコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法の簡易プロセスフローチャートを示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法の高温のかまど装置を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例によるコーヒー豆のかすで活性カーボンを製造する方法の高温のかまど装置の温度上昇プログラムを示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
２１  高温のかまどの主体、２２  加熱エリア、２３  反応管、２４  回転方向、２５  保護カバー、２６  ボンベ、２７  操作パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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