(57)【要約】【課題】活性炭を加熱する場合、その表面をマイクロ波照射などにより加熱すると、酸素を含有する雰囲気中では火花放電が起こって活性炭が燃焼することがある。そこで、酸素を含有する雰囲気中でマイクロ波等を照射しても火花放電が起こらず、従って活性炭が燃焼することなく、容易且つ短時間内に均一に活性炭自体の温度を上げる方法が望まれていた。【解決手段】活性炭の表面を耐熱性、絶縁性被覆材で0.0005mm以上、1.0mm以下の厚みで被覆してマイクロ波照射などにより加熱すると、酸素を含有する雰囲気中でマイクロ波等を照射しても火花放電が起こらず、従って活性炭が燃焼することもなく、容易且つ短時間内に均一に活性炭自体の温度を上げることができる。この方法は、小規模装置でも実施できるので、ドライクリーニング店、塗装店など溶媒を取り扱う小規模事業所において、空中揮散した溶剤の回収が可能となり、また活性炭触媒を用いる加熱反応にも便宜に応用できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性且つ電気絶縁性被覆材により０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みで被覆された活性炭にマイクロ波を照射するか又は高周波を印加する活性炭の加熱方法。
【請求項２】
被覆材が、２００℃以下では物理的、化学的に安定な耐熱性被覆材である請求項１記載の活性炭の加熱方法。
【請求項３】
被覆材が、１Ωｍ以上の電気比抵抗を有する電気絶縁性被覆材である請求項１又は請求項２記載の活性炭の加熱方法。
【請求項４】
活性炭に含まれる灰分が１５重量％以下である請求項１記載の活性炭の加熱方法。
【請求項５】
被覆材により被覆される活性炭の形状が粒状であり、その平均粒子径が０．１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であり、かつ、被覆材は粉末でありその平均粒子径が０．１μｍ以上、１００μｍ以下である請求項１記載の活性炭の加熱方法。
【請求項６】
被覆材が、無機系の酸化物、粘土鉱物又はフェライト化合物である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の活性炭の加熱方法。
【請求項７】
水ガラスを用いて、被覆材粒子を表面に固着した請求項１記載の活性炭の加熱方法。
【請求項８】
耐熱性且つ電気絶縁性被覆材により０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みで被覆された活性炭を充填塔に充填し、溶剤又はガスを吸着させた後、マイクロ波を照射または高周波を印加し加熱することにより吸着した溶剤又はガスを脱離させる溶剤回収方法。
【請求項９】
耐熱性且つ電気絶縁性被覆材により０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みで被覆され、触媒成分を担持していてもよい活性炭を、反応器に充填した後、マイクロ波を照射または高周波を印加し、加熱することによって反応を促進させる触媒反応方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性且つ電気絶縁性被覆材で表面が被覆された活性炭にマイクロ波を照射するか、高周波を印加することにより活性炭を加熱する方法に関する。またその被覆活性炭を用いて溶剤又はガスを吸着させた後、簡単な方法で該活性炭を加熱し、吸着されていた溶剤又はガスを回収する方法に関する。さらに、本活性炭の加熱方法を応用した触媒反応方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶剤を大量に扱う工場では、揮散する溶剤を活性炭に吸着させ、後に脱着させて回収する方法が広く用いられている。しかし、吸着した溶剤の脱離方法は水蒸気加熱方式が一般的であり、ボイラー、コンデンサ、デカンタなどが必要である。また脱離した溶剤と水の分離が困難であり、溶剤回収装置が大型となるので設備コスト、ランニングコストも高くつく。このため、ドライクリーニング店や塗装工場など溶剤を扱う小規模事業所などでは溶剤回収装置があまり装備されておらず、溶剤の一部は大気中へ放散されているのが現状である。ガスの精製や、悪臭ガス、有害ガスの吸着、除去にも活性炭が用いられるが、これらのガスを吸着した活性炭を加熱することにより活性炭からガスを離脱させる場合も、溶剤の場合と同じ事情が存在する。
【０００３】
また、活性炭は種々の化学反応の触媒あるいは触媒用担体として用いられているが、触媒反応では一般に加熱が必要な場合が多い。この場合には、処理するガスや装置全体を大掛かりな装置により加熱する必要があり、且つ多量のエネルギーが消費される。
【０００４】
溶媒やガスを吸着した活性炭から水蒸気により溶媒やガスを脱離させる代わりに、活性炭に直接マイクロ波を照射するかまたは高周波を印加して活性炭を加熱し、吸着した溶剤やガスを脱離させる方法が考えられる。しかし、活性炭は電気的絶縁破壊が起こりやすく、マイクロ波を照射した場合に放電現象が起こって火花が飛び、活性炭が着火、燃焼、爆発するという大きな問題点がある。
これを防ぐために、活性炭を充填した層に不活性ガスを循環させる方法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、この方法では加熱が均一に行うことができず、また装置内全体を不活性ガスで置換する必要があり、装置が重厚、大型化し、経費が嵩むと言う問題点がある。
【０００５】
特許文献２において、活性炭と非電導物質を混合してプレスするか、活性炭の外表面を非電導物質で覆うことにより活性炭同士の接触点を減少させ、火花の発生を抑制しようという提案がなされており、実施例では活性炭とゼオライトを７：３の比率で混合し、プレスする方法が示されている。しかし、この方法で得られたペレットは、マイクロ波による活性炭の加熱効率が低く、溶剤蒸気などの吸脱着量も極めて少ないので、そのままでは実用的ではない。すなわち、具体的に非電導物質をどの程度、どのようにして活性炭と組み合わせるかは明確ではなく、吸着性能とマイクロ波加熱可能な性能をバランスよく併せ持つ実用的な吸着剤は提案されていない。
【特許文献１】特開平6-31163号公報
【特許文献２】日本特許第3044279号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで水蒸気を用いないで簡便な方法により活性炭から溶剤が脱離、回収できれば、小規模な事業所でも簡単な設備で溶剤回収が可能となり、大気汚染の防止につながるはずである。本発明は、水蒸気を用いることなく、活性炭に吸着した溶剤やガスを安全且つ容易に脱離、回収することができる活性炭の加熱方法および、その方法を用いた溶剤回収方法を提供しようとするものである。さらにはガスの精製や悪臭ガス、有害ガスの除去に使用した活性炭を、安全かつ効率よく再生する方法も提供する。
【０００７】
また、活性炭を用いた触媒反応装置において、活性炭を効率よく加熱、昇温させることができれば、小型の設備による省エネルギー運転が可能となる。本発明は触媒である活性炭自体を安全且つ効率よく加熱、昇温させることができる活性炭を用いた触媒反応方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らはマイクロ波加熱等による溶剤回収用吸着剤について鋭意検討した結果、活性炭の表面を、耐熱性且つ電気絶縁性被覆材で、ある特定な厚みに被覆して、活性炭の粒子同士が直接接触しないようにした結果、活性炭本来の溶剤吸着性能は低下させることなく、しかもこの被覆活性炭に空気中（酸素の存在下）でマイクロ波等を照射しても、火花放電が発生せず、従って活性炭が発火、燃焼することなく、安全且つ容易に、しかも短時間内に効率よく活性炭自体の温度を目的とする温度にまで加熱することができることを見出した。
【０００９】
即ち本発明は、
（１）耐熱性且つ電気絶縁性被覆材により０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みで被覆された活性炭にマイクロ波を照射するか又は高周波を印加する活性炭の加熱方法、
（２）被覆材が、２００℃以下では物理的、化学的に安定な耐熱性被覆材である（１）記載の活性炭の加熱方法、
（３）被覆材が、１Ωｍ以上の電気比抵抗を有する電気絶縁性被覆材である（１）又は（２）記載の活性炭の加熱方法、
（４）活性炭に含まれる灰分が１５重量％以下である（１）記載の活性炭の加熱方法、
（５）被覆材により被覆される活性炭の形状が粒状であり、その平均粒子径が０．１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であり、かつ、被覆材は粉末でありその平均粒子径が０．１μｍ以上、１００μｍ以下である（１）記載の活性炭の加熱方法、
（６）被覆材が、無機系の酸化物、粘土鉱物又はフェライト化合物である（１）〜（３）のいずれかに記載の活性炭の加熱方法、
（７）水ガラスを用いて、被覆材粒子を表面に固着した（１）記載の活性炭の加熱方法、
（８）耐熱性且つ電気絶縁性被覆材により０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みで被覆された活性炭を充填塔に充填し、溶剤又はガスを吸着させた後、マイクロ波を照射または高周波を印加し、加熱することにより吸着した溶剤又はガスを脱離させる溶剤回収方法、及び
（９）耐熱性且つ電気絶縁性被覆材により０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みで被覆され、触媒成分を担持していてもよい活性炭を、反応器に充填した後、マイクロ波を照射または高周波を印加し、加熱することによって反応を促進させる触媒反応方法、
である。
【００１０】
活性炭表面に種々の物質を被覆し、新たな物性や機能を付与する技術は、従来から多数報告されているが、それらのほとんどは親水性の向上や微粉発生の抑制などが目的であり、本発明のようなマイクロ波等による加熱、溶媒回収、加熱触媒反応促進を目的としたものは少なかった。
活性炭に疎水性ゼオライトを混合し、成形した吸着剤にマイクロ波をあてて加熱する例があるが、このような方法では、ゼオライトを効率よく活性炭の表面に均一に被覆することは困難である。本加熱方法の最も重要な点は、いかに活性炭自身の持つ吸着性能を損なわずに活性炭表面に均一に被覆材を被覆できるかということである。
【００１１】
本発明の被覆活性炭を用いると、マイクロ波照射装置あるいは高周波印加装置と簡単なコンデンサがあれば、小規模装置によっても加熱による溶剤又はガスの回収や加熱触媒反応が可能となり、また装置内を不活性ガスで置換する必要もない。また活性炭の吸着性能も低下が少ないので、装置も大きくなることはない。
【００１２】
本発明に使用される活性炭は、その表面をシリカ、アルミナ、チタニア、タルク、モンモリロナイトなどの無機系物質、あるいはフッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂類といった耐熱性と電気絶縁性を有する被覆材で被覆した活性炭である。被覆のない活性炭の場合には、部分加熱が起こったり、昇温温度が安定せず、また火花放電が起こり、活性炭自体が発火、燃焼してしまう可能性がある。これに対し、本発明に使用する被覆活性炭ではマイクロ波照射の出力に応じて均一且つ安定した昇温温度を保持することができる。この性質を利用すれば、溶剤等を吸着した活性炭から溶剤を安全且つ簡便に脱離させることができる。
高周波印加で加熱する場合、被覆材は磁性体であるのが望ましい。
【００１３】
本発明に用いられる活性炭は、溶剤、ガスの回収や加熱触媒反応に適した活性炭であればどのようなものでも良い。しかし、活性炭中に含まれる灰分が多いと、溶剤を吸着した際の発熱量が大きく、また発火点も下がるので、活性炭中に含まれる灰分が１５重量％以下ものが好ましく、１０重量％以下のものがさらに好ましく、７％以下のものが最も好ましく用いられる。この低灰分率の活性炭は、灰分の少ない原料を用いるか、あるいは活性炭や活性炭の原料を水、塩酸等の酸を含んだ水溶液で洗浄することによって得ることができる。
【００１４】
活性炭の原料は植物の果実（やし殻、キャンドルナッツ殻など）、石炭（褐炭、瀝青炭、無煙炭など）、ピッチ、タール、木粉（おが屑など）、合成樹脂（フェノール樹脂、塩化ビニリデン樹脂など）など一般的に用いられるものであればなんでも良い。このなかでは果実、特にヤシ殻由来のものや石炭、特に瀝青炭由来のものが安定的供給や性能面で好ましい。
【００１５】
賦活方法も特に限定されるものではない。たとえば「活性炭工業、重化学工業通信社（1974）、p.23〜p.37」の方法で製造される水蒸気、酸素、炭酸ガスなどの活性ガスで賦活された賦活炭や、リン酸、塩化亜鉛などを用いた薬品賦活炭などの活性炭が用いられる。原料の賦活活性炭のＢＥＴ比表面積は、５００〜２５００ｍ２／ｇ、好ましくは７００〜２０００ｍ２／ｇ、最も好ましくは８００〜１８００ｍ２／ｇである。
【００１６】
活性炭の粒度は特に限定されないが、装置に充填して使用する際に、ガスを通過させた場合の圧力損失や吸着速度の点から、通常は平均粒子径が０．１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下のものが用いられる。好ましくは０．３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下である。
【００１７】
被覆される活性炭の形状は破砕状のものや成形体（円柱状、球状など）に成形して用いる。成形は粉末活性炭を成型して所定の形状にしても良いし、あらかじめ成形した原料を賦活して活性炭にしてもよい。これらの中で特に、球状のものは、被覆する物質を活性炭表面に均一な厚みに被覆し易いので好ましい。
活性炭を球状に成型するには、転動造粒機などを用いても良いし、マルメライザーのような装置でペレット状に押し出したものを球状化するなどの方法がある。
【００１８】
本発明に用いられる耐熱性、電気的絶縁性被覆材は、２００℃以下では発火したり、熱変化を受けず物理的、化学的に安定であり、電気絶縁破壊が起こりにくい材料、即ち電気絶縁体であれば良い。より具体的には、２００℃以下の温度では、発火せず、熱変化を受けない耐熱性を有し、電気比抵抗（体積抵抗率）が１Ωｍ以上、好ましくは、１０３Ωｍ以上、更に好ましくは１０５Ωｍ以上のものである。この被覆剤の具体例の中で、無機系物質としては、アルミナ（電気比抵抗約１０１２Ωｍ）、シリカ（電気比抵抗約１０１０Ωｍ）、ジルコニア（電気比抵抗約１０１２Ωｍ）、チタニア（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）、酸化鉄（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）、酸化カルシウム（電気比抵抗約１０１０Ωｍ）などの無機酸化物、鉄ニッケルフェライト（電気比抵抗約１０１０Ωｍ）、鉄ジルコニウムフェライト（電気比抵抗約１０３Ωｍ）、ニッケル亜鉛フェライト（電気比抵抗約１０１０Ωｍ）などの軟磁性フェライト、イットリウム鉄ガーネット（電気比抵抗約１０１０Ωｍ）などのガーネット系フェライトなどのフェライト化合物、鉄クロムなどの合金、ニッケル（電気比抵抗約１０９Ωｍ）などの金属単体、更にはカオリン（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）、タルク（電気比抵抗約１０１２Ωｍ）、セピオライト（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）、ベントナイト（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）などの粘土鉱物、ソーダ石灰ガラス（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）、水ガラス（電気比抵抗約１０１０Ωｍ）、ホウケイ酸ガラス（電気比抵抗約１０１３Ωｍ）などのガラス類が挙げられる。有機系物質としては、フッ素樹脂（電気比抵抗約１０１５Ωｍ）、フェノール樹脂（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）、ポリエステル樹脂（電気比抵抗約１０１１Ωｍ）、塩化ビニル樹脂（電気比抵抗約１０１３Ωｍ）、塩化ビニリデン樹脂（電気比抵抗約１０１３Ωｍ）などの耐熱性樹脂が挙げられる。被覆材は単独あるいは複数を組み合わせて用いても良い。これらの中では無機系物質が好ましい。
【００１９】
被覆材の粒子の平均粒子径は特に限定されないが、小さすぎると活性炭の細孔を閉塞する原因となり、大きすぎると被覆厚みが大きくなりすぎる原因となる。このため、０．1μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。さらに好ましくは０．５μｍ以上、５０μｍ以下、最も好ましくは1μｍ以上、３０μｍ以下である。
被覆材の使用量は、活性炭や被覆材の比重、粒子径などにもよるが、乾燥基準で、（活性炭の重量）：（被覆材の合計重量が、１００：１〜２：１、好ましくは１００：５〜３：１である。
【００２０】
被覆層の厚みは、本発明では重要である。被覆層の厚みが薄いとマイクロ波加熱した時に火花放電が発生し、火災や爆発の原因となり、また厚すぎると、吸着層単位容積当たりの活性炭の比率が少なくなり、溶剤などの吸着性能や吸着速度が低下してしまう。したがって被覆層の厚みは、０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．００１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下、最も好ましくは０．００５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下である。
また、被覆層の厚みは、被覆前の活性炭の粒子径をＲ１、被覆材で被覆した後の活性炭の粒子径をＲ２としたとき、1.002≦（Ｒ２／Ｒ１）≦1.30を満足するのが好ましく、1.005≦（Ｒ２／Ｒ１）≦1.25を満足するのがさらに好ましい。
【００２１】
被覆材を活性炭表面に被覆する方法は、公知の方法が用いられる。例えば、被覆材を活性炭の細孔内に侵入し難く、被覆材を活性炭の表面に付着させて活性炭粒子を被覆するような適当なバインダーの溶液で希釈し、これに活性炭を浸し乾燥する方法（含浸法）、被覆材を含む前記溶液を活性炭表面に噴霧し乾燥する方法（噴霧法）、また活性炭を流動させた状態で、被覆材を含む前記溶液を通過させて乾燥する方法（流動法）などが挙げられる。被覆材がバインダー機能を兼ねることがあるが、一般的には他のバインダーや粘度調節剤を混合する。この被覆操作により活性炭粒子の表面が被覆材で被覆されるが、細孔内には侵入せず、溶媒等の出入りには殆ど影響がない。
【００２２】
これに対し、溶解しているイオンや超微粒子（分子レベルの大きさ）を活性炭細孔内に侵入しやすい溶液に分散させ含浸法等により担持させる場合は、イオンや超微粒子が細孔内部にも侵入し、その内壁に付着するが、活性炭粒子の全表面が被覆されるものではない。
本件で言う被覆は、活性炭表面に固着させることを言い、担持のように活性炭細孔内部に固着させることではない。
【００２３】
バインダーや粘度調節剤には、有機系と無機系が存在する。有機系バインダー、粘度調節剤としてはたとえばポリウレタン、ポリスチレン、塩化ビニリデンなどのラテックス系樹脂が挙げられ、また無機系バインダーとしては水ガラス（ケイ酸ナトリウム）、シリカアルミナセラミックスなどが挙げられる。これらの中では特に水ガラスが好ましい。
【００２４】
また、被覆材、バインダー、粘度調節剤は、それぞれ１種類でもよいし、２種類以上を使用してもよい。バインダー、粘度調節剤の使用量は、有機系物質では被覆材１００部に対し、１〜２０重量部、好ましくは、５〜１０重量部である。ただし、水ガラス、シリカアルミナセラミックスのような無機系物質では、それ自体が被覆の役目を果たすので、被覆材１００部に対し、１〜３００重量部、好ましくは５〜２００部である。
【００２５】
マイクロ波は、波長０．１ｍｍ〜１ｍの電磁波であり、いずれの波長のマイクロ波でも使用できるが、周波数３００ＭＨz〜３００ＧＨｚのものが便宜に使用することができる。中でも、２．４５ＧＨｚ、５００Ｗのマイクロ波が入手しやすい。  印加する高周波は、波長が１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ、好ましくは、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚのものが適当である。
【００２６】
本発明を利用して、活性炭が吸着した有機溶剤を回収する方法について述べる。  被覆材で被覆した活性炭を充填した塔へ、溶剤を含んだガスを通過させることにより、溶剤を活性炭へ吸着させる。活性炭が吸着破過状態あるいは、溶剤が活性炭層出口からリークした常態まで溶剤を吸着した後、マイクロ波等を活性炭へ照射する。充填層中の被覆活性炭は、マイクロ波等の照射により活性炭が加熱され発熱し、昇温する。しかし、活性炭粒子が直接接触していないので、発火、燃焼などが起こらない。そして加熱により吸着されていた溶剤は活性炭から脱離し、活性炭は再生される。脱離した溶剤は、コンデンサで凝縮され回収される。この際に従来のような蒸気を用いないので、溶剤の回収が非常に容易となり、装置も小型化ができる。また多量の水との分離が不要であり、微量に溶解した溶剤が排水中に混入することもない。
活性炭中に水分も吸着している場合には同時に水も離脱するが、量は少なく、分離は容易である。
【００２７】
マイクロ波等の照射量は、活性炭から吸着物質が脱離する温度以上になるように決められる。通常、脱離に必要な温度は１２０℃以上である。この温度はマイクロ波の照射量によってコントロールすることができる。この温度では溶剤とともに吸着した水分も脱離するので、活性炭の再生に好ましい。加熱する場合の温度の上限は活性炭が燃焼しない温度であり、通常は約４００℃以下に抑えることが望ましい。充填塔は固定床でも良いし、移動床、流動床でもよい。
【００２８】
回収する溶剤としては活性炭で吸着可能な溶剤であれば特に限定されない。例えば、ガソリン、石油、灯油、ケロシン、ミネラルスピリット、ナフサ、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、例えば、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素などの揮発性有機塩素化合物、例えば、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン、シクロヘキサンなどのケトン類、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピルなどのエステル類、例えば、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、フルフラール、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類などが挙げられる。
【００２９】
本発明の方法は、溶剤回収のみならず、ガス精製などに用いられた活性炭を再生する場合にも適用できる。例えば、天然ガス、プロパンガス、汚泥からのメタン発酵ガスには高沸点の炭化水素類が含まれており、これらの除去に活性炭が用いられるが、本発明の方法により不純物を吸着した活性炭を現場で容易に再生することができる。その他悪臭ガスや有害ガスの除去に活性炭を使用した場合も同様にして、使用済活性炭の再生を行うことができる。
【００３０】
次に、本発明の加熱方法を用いて、触媒反応装置を加熱する方法について述べる。
先ず、活性炭を触媒反応装置に充填する。この場合、必要に応じて活性炭に触媒金属をあらかじめ担持したものが用いられる。触媒金属は被覆した後で担持しても良いが被覆材による被覆の前に活性炭に担持しておくことが望ましい。この触媒反応装置に、反応物質を流通させる。この際に、マイクロ波を照射して、反応に適した温度まで加熱させる。このような方法で効率よく活性炭のみが加熱でき、省エネルギーで小型の反応装置となる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の表面を耐熱性、絶縁性被覆材で０．０００５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みで被覆した活性炭をマイクロ波照射などにより加熱する方法は、酸素を含有する雰囲気中でマイクロ波等を照射しても、火花放電が発生しないので、活性炭が燃焼することなく、容易且つ短時間内に均一に活性炭自体の温度を目的とする温度に上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に実施例、比較例、実験例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらによりなんら限定されることはない。
【実施例１】
【００３３】
表１に示した割合で、水で希釈した水ガラス（和光純薬製、ケイ酸ナトリウム：電気比抵抗約１０１０Ωｍ）にアルミナ（触媒化成製、電気比抵抗約１０１２Ωｍ;平均粒子径１０μｍ）を分散させた溶液を作った。転動造粒機で球状活性炭（日本エンバイロケミカルズ株式会社製  球状炭ＸＳ−７１００；平均粒子径１．０mm；灰分  ３ｗｔ％；電気比抵抗１０−５Ωｍを転動させながら、アルミナ・水ガラス溶液を３０分間かけて噴霧し、活性炭表面に被覆した。これを１１５℃の乾燥機に入れ十分乾燥し、被覆活性炭のサンプルを得た。
【実施例２】
【００３４】
表１の実施例２に記載の組成で、実施例１と同様にして、活性炭の表面に被覆を施し、被覆球状活性炭を得た。
【実施例３】
【００３５】
表１の実施例３に記載の組成で、実施例１と同様にして、活性炭の表面に被覆を施し、被覆球状活性炭を得た。
【実施例４】
【００３６】
表１の実施例４に記載の組成で、実施例１と同様にして、活性炭の表面に被覆を施し、被覆球状活性炭を得た。
【実施例５】
【００３７】
表１の実施例５に記載の組成で、実施例１と同様にして、活性炭の表面に被覆を施し、被覆球状活性炭を得た。
【実施例６】
【００３８】
表１の実施例６に記載の組成で、実施例１と同様にして、活性炭の表面に被覆を施し、被覆球状活性炭を得た。
【実施例７】
【００３９】
表１の実施例７に記載の組成で、実施例１と同様にして、ニッケル亜鉛フェライト（合成品、電気比抵抗約１０１０Ωｍ）を、水で希釈した水ガラスに分散した溶液を作り、球状活性炭の表面に被覆した。
【実施例８】
【００４０】
表１の実施例８に記載の組成で、実施例１と同様にして、ニッケル亜鉛フェライト（合成品、電気比抵抗約１０１０Ωｍ）を、水で希釈した水ガラスに分散した溶液を作り、球状活性炭の表面に被覆した。
〔比較例１〕
【００４１】
表１の比較例１に記載の組成で、実施例１と同様の方法で、被覆層厚みの薄すぎるサンプルを調製した。
〔比較例２〕
【００４２】
表１の比較例２に記載の組成で、実施例１と同様の方法で、被覆層厚みの薄すぎるサンプルを調製した。
〔比較例３〕
【００４３】
表１の比較例３に記載の組成で、実施例１と同様の方法で、被覆層厚みの厚すぎるサンプルを調製した。
【００４４】
【表１】
2005194132.tif 000002
【００４５】
なお、前記実施例で用いられた活性炭（元炭）のうち、ＸＬ−７１００は、平均粒子径２．５mm；灰分３ｗｔ％；電気比抵抗１０−５Ωｍの球状活性炭（日本エンバイロケミカルズ株式会社製）、Ｘ−７１００は、平均粒子径１．３mm；灰分３ｗｔ％；電気比抵抗１０−５Ωｍの球状活性炭（日本エンバイロケミカルズ株式会社製）である。ビーズ炭は、呉羽化学工業株式会社製；平均粒子径０．７mm；灰分  ０．５ｗｔ％；電気比抵抗約１０−５Ωｍである。
〔実験例１〕
【００４６】
高周波加熱試験
水冷銅管で内径３０ｍｍのコイルを巻き（巻線密度２００ｍ−１、２１０巻き）、その中央に内径１１ｍｍのパイレックス製試験管を置いた。その試験管に約１．５ｃｍの充填高さに、比較例２の被覆厚みの薄い活性炭を充填した。その活性炭中央部に蛍光式光ファイバー型温度センサーを入れ、温度をモニターしながら５６ｋHz、１ｋWの高周波をコイルに印加した。
次に同じ要領で、実施例７の磁性体被覆活性炭を試験管に充填し、高周波を印加した。両者の結果をまとめて図１に示した。被覆厚みの薄い活性炭では１５分以上経過後もほとんど温度上昇していないのに対して、磁性体被覆活性炭では３分で約１４０℃にまで温度上昇し、その後安定して該温度に保持されていた。このとき、火花放電も観察されなかった。
〔実験例２〕
【００４７】
マイクロ波照射試験
導波管式マイクロ波照射装置のアプリケータ部中央に内径１０ｍｍの石英製Ｕ字管を置いた。そのＵ字管に約２ｃｍの高さに比較例１の被覆厚みの薄い活性炭を充填した。その活性炭の中央部に光ファイバー型温度計センサーを入れ、温度をモニターしながら２．４５ＧＨｚ、２００Ｗのマイクロ波を照射した。その結果を図２に示した。
またこのとき、火花放電の様子は、フォトセンサーからの信号をオシロスコープ（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＴＤＳ２２０）に取り込んで図３に示した。すなわち、図３における縦軸のピークが火花放電の発生を示している。
同じ要領で、実施例１の被覆活性炭についても実験を行った。その結果を、図２および図３に示した。被覆活性炭は、マイクロ波照射によっても温度が安定しており、また火花放電も観察されなかった。
他の実施例によって得られた被覆活性炭についても同じ実験をした結果、全て実施例１の実験とほぼ同様の結果が得られた。
〔実験例３〕
【００４８】
溶剤の吸脱着試験
上記のＵ字管に、実施例１の被覆活性炭を約２ｃｍの高さになるように充填した。このカラムにトリクロロエチレン１０００ｐｐｍを含む窒素ガスを２５℃で、約１時間流通させ、トリクロロエチレンを活性炭に吸着させた。トリクロロエチレンの吸着終了後、Ｕ字管に空気を流通させながら、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ、２００Ｗ）を６分間照射した。その結果、活性炭の温度は急速に上昇し、約１分で１４０℃に達し、一定となった。その時のカラム出口ガスのトリクロロエチレン濃度変化を図４に示した。マイクロ波照射前と照射後の活性炭の重量から、マイクロ波照射の温度上昇により、吸着していたトリクロロエチレンの８５％が脱離したことが判明した。また、脱離したトリクロロエチレンを含む空気を、コンデンサーで冷却することにより、容易にトリクロロエチレンを液化し回収することができた。
〔実験例４〕
【００４９】
実施例８の被覆活性炭を内径１０ｃｍのカラムに高さ１０ｃｍになるよう充填した。このカラムにアセトン濃度１０重量％の空気を室温で１時間流通させた。比較例３の被覆層の厚い活性炭についても同様な実験を行った。１時間後の活性炭の重量増加を測定し、アセトンの吸着量を測定した。
実施例８の活性炭では、被覆活性炭の重量当たり、１８％のアセトンを吸着していたが、比較例２の被覆活性炭ではわずか２％のアセトンしか吸着しなかった。
〔実験例５〕
【００５０】
触媒反応の実験
マイクロ波照射実験に用いたと同じ装置に、白金を１重量％担持した活性炭に、実施例８と同様の組成で被覆した活性炭を得た。これを上記と同様のＵ字管に充填し、空気を流通させながら、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ、２００Ｗ）を５分照射した。その結果、活性炭の温度は急速に上昇し、約１分で１４０℃に達し、一定となった。この状態のまま反応ガスを流すことにより、触媒反応を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の方法は、酸素を含有する雰囲気中でマイクロ波等を照射しても、火花放電が発生せず、活性炭が燃焼することなく、容易且つ短時間内に均一に活性炭自体の温度を目的とする温度に上げることができるので、ドライクリーニング店、塗装店など溶剤を取り扱う小規模事業所での溶剤回収が可能であり、ガス精製用活性炭の再生や活性炭触媒を用いる加熱反応にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】高周波加熱による被覆活性炭の温度変化を示すグラフである。
【図２】マイクロ波照射による被覆活性炭の温度変化を示すグラフである。
【図３】マイクロ波照射による被覆活性炭の火花放電の測定を示すグラフである。
【図４】トリクレンの吸着脱離曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
ａ：被覆厚みの薄すぎる活性炭
ｂ：磁性体被覆活性炭
ｃ：アルミナ被覆活性炭
ｄ：被覆厚みの薄すぎる活性炭
Ａ：アルミナ被覆活性炭
Ｂ：被覆厚みの薄すぎる活性炭
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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