(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カリウムを絶乾原料質量比率で０．８％以上含有する椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を原料とし、昇温速度を２段階に変化させて昇温し６００℃以上の温度で前記原料を炭化する炭化工程と、
前記炭化工程で得られた炭化物を、水蒸気を賦活ガスとして賦活する賦活工程と、
を含む活性炭の製造方法。
【請求項２】
前記炭化工程は、２００℃以上６００℃以下の温度範囲での昇温速度を２℃／ｍｉｎ以上４℃／ｍｉｎ以下として炭化する請求項１に記載の活性炭の製造方法。
【請求項３】
前記賦活工程は、賦活を７５０℃以上の温度で行なう請求項１又は請求項２に記載の活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記賦活工程は、周期律表１族の金属の総質量に対する含有量が質量基準で５％以上である活性炭が得られるように賦活する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の活性炭の製造方法。
【請求項５】
賦活工程を経て得られた活性炭に対して、金属含有量が活性炭総量に対して質量基準で０．５％以下になるように、水洗処理及び酸洗処理の少なくとも一方を施す洗浄工程を更に含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の活性炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、活性炭に要求される特性は、高度化の一途をたどり、用途に応じた特性を持つ活性炭が必要とされている。活性炭の最大の特徴は、活性炭表面に形成されている細孔が物質を吸着、脱着（吸脱着）することにある。
【０００３】
炭素質原料を多孔質の材料に変化させて活性炭を得るための賦活方法には、アルカリ賦活とガス賦活とがあり、吸脱着する物質に応じた細孔径と細孔容積を得る観点から、近年ではアルカリ賦活法による活性炭製造が有効手段となっている。
【０００４】
このアルカリ賦活法では、一般に原料重量に対して２〜５倍重量のアルカリ剤を必要とするため、（1）工程数が多くなる、（2）アルカリ腐食による装置の短寿命化、（3）アルカリ回収、再利用に係わる装置の大規模化などの懸念がある。これらが原因で製造コストが高く、改善が望まれている。
【０００５】
上記のような状況のもと、粘結性を与えて成型性を高めるための弱粘結性以上の石炭系の炭素質材料とアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する微粘結性の石炭系の炭素質材料との２種類の石炭を用いることで、活性炭を効率よく製造する活性炭の製造方法が開示されており、高い脱色性能と高強度が得られるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、木質にアルカリ金属等を分散し、炭化しつつ、炭化時の加熱に伴い発生する木質由来の水性ガス及び揮発性炭化水素類により木質の賦活を行なう活性炭の製法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
更に、原料としてヤシガラを用い、ヤシガラを炭化し水蒸気賦活することで所定のＢＥＴ比表面積を有するヤシガラ活性炭が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１０４００２号公報
【特許文献２】特許第４１４２３４１号
【特許文献３】国際公開第２００８−５３９１９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、アルカリ賦活のために原料に対し重量比で２倍以上のアルカリ剤を用いる従来の方法では、上記のように、製造コストが抑えられないばかりか、賦活度（収率）のコントロールも難しい。また、アルカリ剤を加えるため、装置が腐食しやすく、爆発等の危険性を有しているほか、一般にバッチ生産にしか向かず、連続生産が行なえないのが実情である。
【００１０】
また、上記従来の技術のうち、原料に石炭系の炭素質材料を用いた石炭系の活性炭では、数ｎｍ〜数十ｎｍのメソ孔が主の孔分布となっており比較的孔サイズが大きいため、分子サイズの大きい物質を吸着するには適しているが、分子サイズの比較的小さい物質の吸着には適していない。また、製造のための構成上、弱粘結性以上の石炭系材料とは別にアルカリ金属を含む材料が必要とされるため、混合過程を設けなければならず、工程が煩雑となる。
【００１１】
一方、ヤシガラを原料として炭化しこれを賦活して得られたヤシガラ活性炭では、むしろ０．５〜０．６ｎｍ付近に孔径ピークのある細孔分布を有すると考えられるが、このような細孔径の範囲ではむしろ細孔径が小さ過ぎてしまい、一般に分子サイズが数ｎｍ程度の例えば低分子量の有機物などの吸着には適さない。この場合、必ずしも物質の吸脱着性の点で劣ることにならないが、近年ではこのような分子サイズを持つ物質の吸脱着が良好に行なえる性質をそなえた活性炭が求められている。
【００１２】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、アルカリ賦活によることなく、細孔容積が大きく、物質（特に低分子量の物質）の吸脱着に適した細孔径を有する活性炭が簡易に作製される活性炭の製造方法、及び細孔容積の大きく、物質（特に低分子量の物質）の吸脱着に適した細孔径を有する活性炭を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞  カリウムを絶乾原料質量比率で０．８％以上含有する椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を原料とし、昇温速度を２段階に変化させて昇温し６００℃以上の温度で前記原料を炭化する炭化工程と、前記炭化工程で得られた炭化物を、水蒸気を賦活ガスとして賦活する賦活工程と、を含む活性炭の製造方法である。
【００１４】
＜２＞  前記炭化工程は、２００℃以上６００℃以下の温度範囲での昇温速度を２℃／ｍｉｎ以上４℃／ｍｉｎ以下として炭化する前記＜１＞に記載の活性炭の製造方法である。
＜３＞  前記賦活工程は、賦活を７５０℃以上の温度で行なう前記＜１＞又は前記＜２＞に記載の活性炭の製造方法である。
＜４＞  前記賦活工程は、周期律表１族の金属の総質量に対する含有量が質量基準で５％以上である活性炭が得られるように賦活する前記＜１＞〜前記＜３＞のいずれか１つに記載の活性炭の製造方法である。
＜５＞  賦活工程を経て得られた活性炭に対して、金属含有量が活性炭総量に対して質量基準で０．５％以下になるように、水洗処理及び酸洗処理の少なくとも一方を施す洗浄工程を更に含む前記＜１＞〜前記＜４＞のいずれか１つに記載の活性炭の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アルカリ賦活によることなく、細孔容積が大きく、物質（特に低分子量の物質）の吸脱着に適した細孔径を有する活性炭が簡易に作製される活性炭の製造方法が提供される。また、
本発明によれば、細孔容積の大きく、物質（特に低分子量の物質）の吸脱着に適した細孔径を有する活性炭が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は実施例１の収率１５％付近での活性炭の細孔容積分布を比較例と対比して示すグラフであり、（ｂ）は実施例１の収率１０％付近での活性炭の細孔容積分布を比較例と対比して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の活性炭の製造方法について詳細に説明し、該説明を通じて本発明の活性炭の詳細について詳述することとする。
【００１９】
＜活性炭の製造方法＞
本発明の活性炭の製造方法は、カリウムを絶乾原料質量比率で０．８％以上含有する椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を原料とし、昇温速度を２段階に変化させて昇温し６００℃以上の温度で前記原料を炭化する炭化工程と、炭化工程で得られた炭化物を、水蒸気を賦活ガスとして賦活する賦活工程とを設けて構成されている。本発明の活性炭の製造方法は、必要に応じて、更に、炭化工程で得られた炭化物や賦活後の活性炭を洗浄する洗浄工程などの他の工程を設けて構成することができる。
【００２０】
本発明においては、炭化工程での炭化に用いる原料として、特に所定量以上のカリウムを含有している椿の実（植物原料）の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を用い、椿の実から得られた炭化物に対して、アルカリ賦活を行なうのではなく、ガス賦活として特に水蒸気賦活を行なうことで、アルカリ賦活相当の性能、すなわち細孔容積が大きく、物質（特に低分子量の物質）の吸脱着に適した細孔径を有する活性炭が所望の賦活度（収率）にて作製される。
また、アルカリ賦活を行なわないことで、活性炭に付着した過剰なアルカリ剤を洗浄除去する手間が省け工程の簡略化が図れるのみならず、洗浄後のアルカリ金属の回収作業も不要になる。更に、アルカリ賦活を行なわないため、アルカリ環境に曝されて生じる装置自体の腐食が防止され、多量アルカリの存在で懸念される爆発などの危険性も解消される。
【００２１】
−炭化工程−
本発明における炭化工程では、カリウムを絶乾原料質量比率で０．８％以上含有する椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を原料として用い、この原料を炭化処理する。したがって、本工程では、活性炭を作成するための椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻の炭化物が得られることになる。
【００２２】
本発明においては、原料として、カリウムを絶乾原料質量比率で０．８％以上含有する椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を用いることで、後述する賦活工程でのアルカリ賦活が不要になる。従来から活性炭の原料として用いられている石炭系の炭素質材料では、高比表面積、高細孔容積にする場合、多孔の活性炭を得るためにアルカリ賦活処理あるいはアルカリ金属等を含む副成分の併用が不可欠とされている。また、ヤシガラや椿の実以外の例えば枝や幹などは、含有されるカリウム量が椿の実と比べて一桁程度少ないため、この程度のカリウム量ではアルカリ賦活を行なわなければ、所望とする細孔が形成された活性炭を得ようとすると長時間を要する。
本発明における椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻は、０．８質量％以上のカリウムを含有しており、カリウムは実を形成している組織中に均質かつ高分散に分布していると考えられることから、後述する賦活工程において賦活処理する場合に、原料に多量のアルカリ剤を別添し賦活処理する従来の方法と比較して、形成される細孔の偏在を防ぎ、物質の吸脱着に適した均質性のある細孔が一様に得られる。したがって、活性炭を作製したときには、所定の細孔直径を有する細孔が適切に分布した細孔分布が得られ、硬度も高められる。換言すれば、カリウムの含有量が０．８質量％未満であると、所望とする均質性のある細孔が一様に形成された活性炭を得ようとすると長時間を要する。
【００２３】
原料である椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻に含まれるカリウムの含有量としては、細孔形成の点では多いほど好ましいが、上記と同様の理由から１．０質量％以上が好ましい。カリウムの含有量の上限値については、必ずしも制限されるものではないが、賦活後の洗浄の観点からは、１．５質量％以下が好ましい。
【００２４】
ここで、原料として用いられる椿の実は、植物である椿にできる実のことであり、この椿の実には、種子の部分とこの外側を包んでいる殻とが含まれる。原料としては、カリウム含有量が絶乾原料質量に対して１質量％以上である点で、椿の実を形成している種子や外殻が好ましく、椿の枝や幹の部分はカリウムの含有量が絶乾原料質量比率で０．１質量％を下回るため好ましくない。炭化工程で用いる原料としては、椿の実あるいはその種子や外殻をそのまま用いるほか、油絞り滓が用いられる。
【００２５】
炭化処理は、原料を６００℃以上の温度範囲で加熱して炭化する。原料を炭化するにあたり、用意した原料を一度に６００℃以上の高温に加熱して炭化させてもよいが、好ましくは、原料中の水分が排出されるように一旦２００〜３００℃程度の温度域まで昇温し、必要に応じて２００〜３００℃で保持して水分を気化した後、炭化のため更に昇温することが好ましい。
【００２６】
原料を炭化させる炭化温度は、６００℃以上とし、８００℃以上がより好ましく、更に好ましくは８５０℃以上である。炭化温度の上限値は、装置の耐久性の点で、１０５０℃が望ましい。炭化温度が６００℃以上であることで、原料に含まれる植物成分（例えばセルロースやリグニン）の結晶化がより進んだ炭化物が得られやすい。
【００２７】
炭化処理においては、所望とする温度に昇温するまでの過程で昇温速度を多段階に分けて昇温を行なうことが好ましく、特には本発明においては２段階に昇温速度を変化させて昇温する。段階的に温度を上昇させることで、原料組成の熱分解に合わせた炭化処理が行なえ、最終的に得られる活性炭の性能を高めるのに有効である。具体的には、
原料を加熱していくと、２００℃付近に達する過程及び必要により２００〜３００℃で保持する過程で原料中の水分が気化し水分の排出が減少していくが、その後の２００℃を超える温度域において、原料中の成分の熱分解反応が進行する。原料成分の熱分解が始まると、可燃ガス（例えばメタンガス）の発生を伴なって原料質量が低下する傾向が現れる。このように原料成分が熱分解して可燃ガスが生じ質量低下する温度範囲では、比較的ゆっくりとした昇温速度で温度上昇させることが、最終的に得られる活性炭の性能を高める点で好ましい。
【００２８】
上記の観点から、本発明における炭化工程では、２００℃以上６００℃以下の温度領域における昇温速度を２℃／ｍｉｎ以上４℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。この温度範囲での昇温速度を前記範囲にすることで、単位体積あたりの質量が大きい活性炭が得られやすく、活性炭の有する物質の吸脱着に優れる。
昇温速度の切り替えは、原料の質量変化を追跡することで把握することができる。
【００２９】
本発明における炭化工程では、上記のように６００℃以下の温度領域の昇温速度を前記範囲にした後、更に６００℃を超える温度（好ましくは８００℃以上、より好ましくは８５０℃以上）に昇温することが好ましい。この場合の昇温速度には、特に制限はないが、６００℃を超える温度領域では原料組成の変化が少ないため、炭化処理をより効率良く行なう観点から、昇温速度を４℃／ｍｉｎを超える範囲に切り替えてもよい。このときの昇温速度は、更に８℃／ｍｉｎ以上であることが好ましい。
【００３０】
上記の炭化温度に昇温して炭化処理を行なう場合、所望とする温度（例えば８００〜８５０℃）まで昇温するときには、その温度（例えば８００〜８５０℃）に達した時点から一定時間その温度に保持されることが好ましい。所望の温度で一定時間保持することで、炭化をより均一に行なうことができる。
【００３１】
本発明においては、炭化工程は、２００℃以上６００℃以下の温度領域における昇温速度を２℃／ｍｉｎ以上４℃／ｍｉｎ以下とし、６００℃超（好ましくは８００℃以上）の温度領域における昇温速度を４℃／ｍｉｎ超、好ましくは８℃／ｍｉｎ以上とする態様が好ましい。
【００３２】
原料の炭化は、ロータリーキルン、各種炉（例えば流動層炉、固定層炉、移動層炉、移動床炉など）を使用して行なうことができる。本発明では、原料の投入や取り出しを連続的に行なう連続炉を適用可能であり、原料の投入や取り出しを間欠的に行なうバッチ炉を適用することもできる。
【００３３】
加熱手段としては、所望とする温度まで加熱可能な手段であれば特に制限はなく、例えば、電気加熱、ガス燃焼加熱、高周波誘導加熱などを適用することができる。
【００３４】
−賦活工程
本発明における賦活工程では、前記炭化工程で得られた炭化物を、水蒸気を賦活ガスとして賦活処理する。本工程では、原料の炭化物をガス賦活して活性炭を得る。
【００３５】
本発明におけるガス賦活は、水蒸気、空気、二酸化炭素、あるいはこれらの二種以上を混合した混合気体（以下、「水蒸気等」ともいう。）を用いて行なわれる。中でも、本発明においては水蒸気を賦活ガスとして賦活する。本発明では、原料がカリウムを含んでおり、カリウムが存在する原料の炭化物に対して賦活を行なう点から、水蒸気による態様が好ましい。カリウム含有の炭化物に対して水蒸気を用いることで、細孔が形成されやすく、比表面積の大きい活性炭が得られやすい。
【００３６】
賦活処理は、７５０℃以上の温度で行なうことが好ましい。賦活処理時の温度（賦活温度）が７５０℃以上であることで、細孔が形成されやすく、所望とする細孔構造が得られやすい。賦活処理の温度としては、上記と同様の理由から、８００℃以上が好ましく、８５０℃以上がより好ましい。
【００３７】
賦活処理する時間（賦活時間）は、賦活温度や導入される水蒸気等の量、炭化物の量などに依存して変化し、特に制限されるものではないが、賦活時間は短い程よく、１００分以上３００分以下の範囲であるのが好ましく、１００分以上２５０分以下の範囲であることがより好ましい。
【００３８】
賦活は、周期律表１族の金属の総質量に対する含有量が質量基準で５％以上である活性炭が得られるように行なわれるのが好ましい。本発明では、原料としてカリウム濃度が０．８質量％以上の椿の実が用いられるが、例えば賦活により原料（カリウム含量＝１％）の質量が１／５に減少した場合、逆に活性炭中に占めるカリウム含量の比率が５倍になることになる。すなわち、賦活の度合いを示し、カリウムを含む金属量が５％以上になるように賦活することで、吸脱着に適した細孔径を有する活性炭が得られやすい。
【００３９】
賦活処理は、賦活温度まで昇温し、賦活温度に達した後に水蒸気等を導入することにより行なえる。水蒸気等の導入は、その導入開始から所定の賦活時間が経過するまで継続し、賦活時間経過後に導入を停止する態様が好ましい。
【００４０】
賦活処理は、空気中の酸素、二酸化炭素などによる反応を抑える点で、水蒸気等の導入前にあらかじめ窒素ガス等の不活性ガスを賦活処理するロータリーキルン等の処理器内に充填しておくことが好ましい。器内に存在する反応性の物質をあらかじめ除去した後に賦活を開始することで、賦活反応が効率良く行なわれ、均一性のある細孔が得られやすい。
【００４１】
−洗浄工程−
本発明の活性炭の製造方法は、上記工程に加えて、炭化工程を経て得られた炭化物、又は賦活工程を経て得られた活性炭を洗浄する各種の洗浄工程を設けて構成することができる。洗浄により、炭化物や活性炭に付着する不純物が除去される。
【００４２】
洗浄方法としては、水洗処理、酸洗処理などが挙げられる。水洗処理は、活性炭を水中に浸して洗う洗浄処理であり、酸洗処理は、酸液に浸漬して酸化物を洗い落とす化学洗浄処理である。中でも、無機酸による酸洗処理が好ましく、活性炭を酸化しない塩酸による洗浄が好ましい。塩酸による洗浄後、水洗してもよい。また、水洗処理と酸洗処理とを繰り返して行なう等、水洗処理と酸洗処理とを組み合わせて行なってもよい。
【００４３】
塩酸を用いた酸洗処理を行なう場合、塩酸濃度が０．１質量％以上３．０質量％以下の塩酸水溶液を用いた方法が好ましく、塩酸濃度は０．３質量％以上１．０質量％以下であることがより好ましい。塩酸濃度が０．１質量％以上であることで、適当な酸洗回数にて洗浄が行なえる。また、塩酸濃度が３．０質量％以下であることで、残留塩酸が少なく抑えられる。
【００４４】
洗浄温度については、洗浄性の点で高い方が好ましく、通常は８０℃以上である。また、煮沸状態にした洗浄液に活性炭を浸漬し、洗浄することも好ましい態様である。
【００４５】
本発明においては、前記賦活工程で得られた活性炭に対して、活性炭の総量に対する金属含有量が質量基準で０．５％以下になるように、洗浄処理することが好ましい。本発明においては、アルカリ賦活を行なわないことで必ずしも過剰にアルカリが付着している状態ではないが、不純物となる金属量を減らす観点から、洗浄により前記範囲に調節されていることが好ましい。金属量が前記範囲にあると、例えば電極と共に用いられた場合に耐久性能を損なう等の支障を回避することができる。
【００４６】
金属含有量は、活性炭を酸分解（完全溶解）後、原子吸光光度計Ｚ５３１０（日立ハイテクノロジーズ社製）を用い、測定波長７６６．５ｎｍにて原子吸光度測定することにより求められる。
【００４７】
酸洗処理を行なった場合には、更に、脱酸処理が施されることが好ましい。例えば塩酸を用いた酸洗処理を行なった後、酸化性ガスと接触させることで残留塩酸を除くことができる。具体的には、水蒸気等でガス賦活された活性炭を塩酸等で酸洗処理した後、酸化性ガス雰囲気下で脱酸することが好ましい。酸化性ガスとしては、酸素、水蒸気、炭酸ガス等が挙げられる。
【００４８】
更に、上記のように脱酸した活性炭に対して、その表面の官能基を減少させるために、希ガスや窒素ガス等の不活性ガス下でさらに熱処理してもよい。
【００４９】
＜活性炭＞
次に、本発明の活性炭について説明する。
本発明の活性炭は、カリウムを絶乾原料質量比率で０．８％以上含有する椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を原料とする活性炭であり、細孔直径が０．７ｎｍ以上の細孔が占める細孔容積を、全細孔容積に対して６５％以上として構成されている。
【００５０】
本発明の活性炭は、既述の通り、カリウムを０．８質量％以上含有する椿の実の椿油の搾り滓又は椿の実の殻を原料としたものであるため、アルカリ賦活相当の性能、すなわち細孔容積が大きく、物質の吸脱着に適した細孔径を有している。具体的には、本発明の活性炭は、以下の細孔直径、及びその占有割合を満たす。
【００５１】
細孔直径は、窒素吸着法で求められる値である。例えば、自動比表面積／細孔分布測定装置ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ（日本ベル社製）により計測することができる。
【００５２】
本発明の活性炭のピーク細孔直径は、０．７ｎｍ以上である。ピーク細孔直径が０．７ｎｍを下回ると、細孔径が小さ過ぎて、低分子量の物質の吸脱着がスムーズに行なえない。ピーク細孔直径としては、吸脱着の観点から、０．９ｎｍ以上であることが好ましい。ピーク細孔直径の上限値は、２ｎｍが望ましい。
【００５３】
ピーク細孔直径は、自動比表面積／細孔分布測定装置ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ（日本ベル社製）により計測を行ない、一方の軸（例えば横軸）に細孔直径［ｎｍ］を、他方の軸（例えば縦軸）に微分細孔容積［ｃｍ３／ｇ・ｎｍ］をとって関係線を引いたときに、微分細孔容積が最大値を示す細孔直径をいう。
【００５４】
また、本発明の活性炭の、細孔直径が０．７ｎｍ以上の細孔が占める細孔容積が、全細孔容積に対して６５％以上である。物質の吸脱着に適した孔径を持つ細孔の占有容積が６５％に満たないと、活性炭としての物質の吸脱着能、特に低分子量の物質（例えば低分子量の有機物）の吸脱着能が低下する。占有容積としては、吸脱着の観点から、８０％以上であることが好ましい。
【００５５】
活性炭の細孔容積は、以下の方法で算出される値である。
日本ベル社製の自動比表面積／細孔分布測定装置ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩを使用し、定温（７７Ｋ）下での圧力と窒素の吸着量との変化を表す吸着等温線を作成後、これを吸着層厚みに対する窒素吸着量に変換してプロットした関係線の勾配変化（即ち表面積の変化）から体積変化を求め、細孔分布を算出する。つまり、細孔直径から直接、細孔容積が求められる。
【００５６】
本発明の活性炭中における、周期律表１族の金属（アルカリ金属）の合計含量が、活性炭の総質量に対して、５質量％以上であることが好ましい。この合計含量が５質量％以上であると、１％に近い原料中のカリウム量が約５倍になる程度の賦活処理が施されたことになり、物質の吸脱着に適した細孔の形成が期待できる。また、アルカリ金属の合計含量は、１質量％以上がより好ましい。
アルカリ金属のうち、活性炭中におけるカリウム（Ｋ）の含有量が前記範囲にあることが好ましい。
【００５７】
本発明の活性炭は、細孔容積分布における微分細孔容積のピーク値（微分細孔容積ピーク値）が０．３ｃｍ３／ｇ・ｎｍ以上である細孔直径を、０．７ｎｍ以上の範囲に有していることが好ましい。細孔直径が０．７ｎｍ以上の細孔が多く存在することになるので、物質の吸脱着が良好に行なえる。中でも、微分細孔容積のピーク値が０．３ｃｍ３／ｇ・ｎｍ以上である細孔直径を、細孔直径が０．９ｎｍ以上２ｎｍ以下の範囲に有していることがより好ましい。
【００５８】
本発明の活性炭は、上記の細孔直径の細孔が占める細孔容積を全細孔容積の６５％以上とし得る方法であれば、いずれの方法で作製されてもよいが、好ましくは、既述の本発明の活性炭の製造方法により作製される。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
【００６０】
（実施例１）
−活性炭の作製−
下記表１に示す原料を用い、炭化工程、賦活工程、及び洗浄工程を下記表１に示す条件にて以下の方法で行ない、活性炭を作製した。
【００６１】
（ａ）炭化工程
原料である椿の実の油搾り滓（カリウム含量：１．０質量％）を、原料の投入と処理とを連続的に行なえるロータリー式キルンに投入し、はじめに昇温速度８℃／ｍｉｎにて２５０℃まで昇温した。原料には、下記表１に示すものを用いた。続いて、キルン内の温度が２５０℃に達してから原料由来の水分が出終わるまで約３０分保持した。水分の排出が終了したことの判断は、排気管から水蒸気が出なくなったことの確認により行なった。
【００６２】
その後、昇温速度を４℃／ｍｉｎに下げて６００℃まで昇温し、次いで昇温速度を８℃／ｍｉｎに上げて８５０℃まで昇温した。更に、８５０℃に達した時点から約３０分間保持した。このようにして、原料の炭化処理を行なった。
【００６３】
（ｂ）賦活工程
炭化処理が施された原料をロータリー式キルンに投入し、窒素充填後、下記表１に示す賦活温度まで昇温を行なった。賦活温度に到達後、キルン内への水蒸気の導入を開始し、下記表１に示す賦活時間が経過するまで水蒸気の導入を継続した。そして、賦活時間が経過したところで水蒸気の導入を停止した。
【００６４】
（ｃ）洗浄工程
賦活工程を終了した後、得られた活性炭に対して、水と希塩酸とを用いた洗浄処理を行なった。このとき、煮沸水での水洗いの後に煮沸希塩酸を用いた酸洗いを行なうサイクルを、洗浄溶液のｐＨが７付近になるまで繰返し行なった。
【００６５】
−測定・評価−
賦活工程後の洗浄前後における活性炭の各々について、以下の測定、評価を行なった。測定、評価の結果は、下記表１に示す。また、実施例１で得られた活性炭について、微分細孔容積分布を図１に示す。
【００６６】
（１）ヨウ素吸着性能
ＪＩＳ Ｋ ０１４７４に準拠した方法で、ヨウ素の吸着量を測定した。
【００６７】
（２）メチレンブルー吸着性能
ＪＩＳ Ｋ ０１４７４に準拠した方法で、メチレンブルー吸着量を測定した。
【００６８】
（３）カリウム含有量
サンプリングした活性炭を約１ｇ秤量し、硫酸、硝酸、及び過塩素酸の存在下で加熱酸分解（完全溶解）した後、硫酸白煙処理を行ない、さらに塩酸で酸分解して試料とした。この試料５０ｍｌに対して、原子吸光光度計Ｚ５３１０（日立ハイテクノロジーズ社製）を用い、測定波長７６６．５ｎｍにて原子吸光度を測定して、カリウム濃度を求めた。
【００６９】
（４）比表面積
日本ベル社製の自動比表面積／細孔分布測定装置ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩを使用し、定温（７７Ｋ）下での圧力と窒素の吸着量との変化を表す吸着等温線を作成後、これを吸着層厚みに対する窒素吸着量に変換してプロットした関係線の勾配変化（即ち表面積の変化）から体積変化を計測し、細孔分布を算出し、細孔直径から比表面積を求めた。
【００７０】
（５）細孔容積
日本ベル社製の自動比表面積／細孔分布測定装置ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩを使用し、定温（７７Ｋ）下での圧力と窒素の吸着量との変化を表す吸着等温線を作成後、これを吸着層厚みに対する窒素吸着量に変換してプロットした関係線の勾配変化（即ち表面積の変化）から体積変化を計測し、細孔分布を算出し、細孔直径から細孔容積を求めた。
【００７１】
（６）収率
絶乾状態での原料の質量に対する、得られた活性炭の質量の比率［％］を求め、収率とした。
【００７２】
（７）金属含有比
得られた活性炭を酸分解（完全溶解）後、原子吸光光度計Ｚ５３１０（日立ハイテクノロジーズ社製）を用い、測定波長７６６．５ｎｍにて原子吸光度測定することにより求めた。
【００７３】
（実施例２〜３）
実施例１において、賦活温度を８５０℃から７５０℃、６５０℃にそれぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様にして、活性炭を作製し、測定、評価を行なった。測定評価の結果は、下記表１に示す。
【００７４】
（実施例４）
実施例１において、原料として用いた油絞り滓（カリウム含有量：１．０質量％［対絶乾原料質量比］）を、椿の実の外殻（カリウム含有量：１．２質量％［対絶乾原料質量比］）に代えたこと以外は、実施例１と同様にして、活性炭を作製し、測定、評価を行なった。測定評価の結果は、下記表１に示す。
【００７５】
（比較例１）
実施例１において、炭化工程後、賦活工程に移行する前に得られた炭化物を水と希塩酸とで洗浄処理を行なうことでカリウム量の調整を行なったこと以外は、実施例１と同様にして、比較用の活性炭を作製し、測定、評価を行なった。ここで、洗浄処理は、水洗処理と希塩酸を用いた酸洗処理とを、これらに用いる水又は洗浄溶液を煮沸しながら交互に行なった。この洗浄処理は、洗浄溶液のｐＨが７付近になるまで繰返し行なった。このようにして、賦活工程前に含まれるカリウム量を減じ、カリウム含有量の少ない油絞り滓（カリウム含有量：０．３質量％［対絶乾原料質量比］）を原料とする例とした。
測定評価の結果は、下記表１に示す。
【００７６】
（比較例２）
下記表１に示す原料を用い、炭化工程、賦活工程（アルカリ添加を含む）、及び洗浄工程を下記表１に示す条件にて以下の方法で行ない、比較用の活性炭を作製した。
【００７７】
（ｉ）炭化工程
原料である椿の実の油搾り滓（カリウム含量：１．０質量％）を、原料の投入と処理とを連続的に行なえるロータリー式キルンに投入し、はじめに昇温速度８℃／ｍｉｎにて２５０℃まで昇温した。原料には、下記表１に示すものを用いた。続いて、キルン内の温度が２５０℃に達してから原料由来の水分が出終わるまで約３０分保持した。水分の排出が終了したことの判断は、排気管から水蒸気が出なくなったことの確認により行なった。
その後、昇温速度を４℃／ｍｉｎに下げて６００℃まで昇温し、次いで昇温速度を８℃／ｍｉｎに上げて８５０℃まで昇温した。更に、８５０℃に達した時点から約３０分間保持した。このようにして、原料の炭化処理を行なった。
【００７８】
（ii）洗浄工程
前記炭化工程で得えられた炭化物を、水と希塩酸とを用いて洗浄処理した。洗浄処理は、水洗処理と希塩酸を用いた酸洗処理とを、これらに用いる水又は洗浄溶液を煮沸しながら交互に行ない。洗浄溶液のｐＨが７付近になるまで繰り返した。
【００７９】
（iii）賦活工程
次に、洗浄後の炭化物を、水酸化カリウム水溶液に含浸し、乾燥させることで、カリウム含有量が実施例１と等量となるように調整した。調整後の炭化物をロータリー式キルンに投入し、窒素充填後、下記表１に示す賦活温度まで昇温した。賦活温度に到達後、キルン内への水蒸気の導入を開始し、下記表１に示す賦活時間が経過するまで水蒸気の導入を継続した。そして、賦活時間が経過したところで水蒸気の導入を停止した。
【００８０】
（iv）洗浄工程
賦活工程を終了した後、得られた活性炭に対して、水と希塩酸とを用いた洗浄処理を行なった。このとき、煮沸水での水洗いの後に煮沸希塩酸を用いた酸洗いを行なう操作サイクルを、洗浄溶液のｐＨが７付近になるまで繰返し行なった。
以上のようにして、比較用の活性炭を作製した。
【００８１】
−測定・評価−
賦活工程後の洗浄前後における活性炭の各々について、実施例１と同様の方法で測定、評価を行なった。測定、評価の結果は、下記表１に示す。
【００８２】
（比較例３）
比較例２において、アルカリ賦活するために加えた水酸化カリウム水溶液の添加量を、カリウム含有量が実施例１の２倍量になるようにしたこと以外は、比較例２と同様にして、比較用の活性炭を作製し、測定、評価を行なった。測定、評価の結果は、下記表１に示す。
【００８３】
【表１】
0005159970.tif 000002
【００８４】
前記表１に示されるように、実施例では、原料に椿の実を用いたガス賦活によることで、アルカリ賦活相当の構造及び性能を有する活性炭を作製することができた。具体的には、作製された活性炭は、同じ賦活時間とした比較用の活性炭と比較して、細孔容積及び細孔直径φ０．７ｎｍ以上の細孔の占有比率が大きく、物質に対する吸脱着性に優れており、良好な収率１５％で１２００ｍ２／ｇ以上の比表面積を確保することができた。
また、本発明では、アルカリ剤を用いないため、装置の腐食懸念、危険性が小さく抑えられており、連続生産も可能である。
【要約】
【課題】アルカリ賦活によることなく、細孔容積が大きく、物質の吸脱着に適した細孔径を有する活性炭が簡易に作製される活性炭の製造方法を提供する。
【解決手段】カリウムを絶乾原料質量比率で０．８％以上含有する椿の実を原料とし、該原料を炭化する炭化工程と、炭化工程で得られた炭化物を、水蒸気、空気、及び二酸化炭素から選ばれる少なくとも１種の気体を賦活ガスとして賦活する賦活工程とを有している。
【選択図】なし【図１】
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