(57)【要約】【課題】水質改善又は土壌改良に適する活性炭の製造方法を提供する。【解決手段】植物酵素希釈水にチタン化合物の水溶液と暗所触媒を加えた混合水溶液を精製する処理液生成ステップ、前記混合水溶液を１００℃以上に加熱して蒸気を発生する蒸気発生ステップ、前記蒸気を粉末状の炭化物に散布し撹拌する散布ステップ、さらに糖蜜を前記炭化物に混練させ混練物を得る混練ステップ、さらに、前記混練物を加圧する加圧ステップを含む活性炭の製造方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物酵素希釈水にチタン化合物の水溶液と暗所触媒を加えた混合水溶液を精製する処理液生成ステップ、前記混合水溶液を１００℃以上に加熱して蒸気を発生する蒸気発生ステップ、前記蒸気を粉末状の炭化物に散布し撹拌する散布ステップ、さらに糖蜜を前記炭化物に混練させ混練物を得る混練ステップを含むことを特徴とする活性炭の製造方法。
【請求項２】
さらに、前記混練物を加圧する加圧ステップを含むことを特徴とする請求項１記載の活性炭の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記混練物を造粒して球状とする造粒ステップを含むことを特徴とする請求項１記載の活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記炭化物が、粒径が１０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の活性炭の製造方法。
【請求項５】
前記植物酵素希釈水が、アロエを主体とする植物から抽出した液を主体とした発酵液を水で１００倍以上１５０００倍以下に希釈した希釈水であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか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、水質改善又は土壌改良に利用することのできる活性炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先進国や発展途上国の経済発展に伴うエネルギーの枯渇が問題視される中、今後、炭化物から水性ガス（主に水素）を取り出し、化石燃料の代替としてエネルギーを利用することが増えると予想される。したがって、その副産物としての炭化物を再利用することは、エコロジーの観点からも、今以上に求められることになる。発明者らは、水質改善又は土壌改良のために、炭化物の再利用を模索した。従来、炭化物に、菌類や触媒を担持する方法は知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９７３１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２８７９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の活性炭では、吸着能はあるものの、イオン交換、殺菌、溶存酸素発生能という水質改善や土壌改良に優位となる機能を十分発揮するまでには至らないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、水質改善又は土壌改良に適する活性炭の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、
植物酵素希釈水にチタン化合物の水溶液と暗所触媒を加えた混合水溶液を精製する処理液生成ステップ、前記混合水溶液を１００℃以上に加熱して蒸気を発生する蒸気発生ステップ、前記蒸気を粉末状の炭化物に散布し撹拌する散布ステップ、さらに糖蜜を前記炭化物に混練させ混練物を得る混練ステップを含むことを特徴とする活性炭の製造方法を提供する。本願において、「暗所触媒」には、光がなくても触媒能を発揮する触媒を含み、暗所のみで触媒としての機能を発揮するものに限らない。
【０００７】
さらに、前記混練物を加圧する加圧ステップを含むことが好ましい。あるいは、さらに、前記混練物を造粒して球状とする造粒ステップを含むことが好ましい。
【０００８】
前記炭化物が、粒径が１０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。粒径が１０μｍ未満であると、団粒化してしまい、２５０μｍより大きいと、固まりにくい。
【０００９】
前記植物酵素希釈水が、アロエを主体とする植物から抽出した液を主体とした発酵液を水で１００倍以上１５０００倍以下に希釈した希釈水であることが好ましい。希釈水の濃度について、発酵液を１５０００倍より薄めると炭化物への付着量が少なくなり、発酵液が１００倍より濃いと、蒸気にした時に重くて噴霧しにくい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の活性炭の製造方法によれば、水質改善又は土壌改良に適する活性炭を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の活性炭の製造方法の一実施形態について、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１の活性炭の製造方法は、植物酵素希釈水にチタン化合物の水溶液と暗所触媒を加えた混合水溶液を精製する処理液生成ステップ、前記混合水溶液を１００℃以上に加熱して蒸気を発生する蒸気発生ステップ、前記蒸気を粉末状の炭化物に散布し撹拌する散布ステップ、さらに糖蜜を前記炭化物に混練させ混練物を得る混練ステップ、さらに、混練物を加圧する加圧ステップを含む。
【００１３】
＜粉末状の炭化物＞
炭化物の原料は、本発明の製造方法においては、多孔質の炭化物となるものであれば、特に限定されるものではなく、ヤシ殻、杉の木、コーヒー豆等の植物性炭素質原料、石炭、石炭コークス、石油コークス、フェノール樹脂等を炭化したものや、ＰＡＮ系炭素繊維が使用できる。例えば、樹脂等を６００〜８００℃程度で炭化させ粉末化したものや２００〜３００℃程度で炭化させた活性炭を粉末化したものが挙げられる。粒径が１０μｍ以上２５０μｍ以下である粒子であることが好ましく、本実施例では、平均粒度１００μｍ（５０％以上）である粉末状の炭化物を使用した。本実施例では、炭化物として、木質材を１２００℃で炭化したものを使用した。
【００１４】
＜植物酵素希釈水＞
植物酵素希釈水は、植物由来の酵素を含む水溶液で、アロエを主体とする植物から抽出した液を主体とした発酵液を水で１００倍以上１５０００倍以下に希釈した希釈水であることが好ましい。アロエの他、黒糖やパイン酵素類等を含むことが好ましい。本実施例に用いる発酵液は次のように製造した複数種類の混合発酵植物液であるが、これに限定されない。
【００１５】
本実施例に用いる植物酵素希釈水は以下のように製造する。
（第１液：第１の黒糖アロエ液）
まずは第１液を作成した。キダチアロエ１５ｋｇに対し、黒糖１５ｋｇ、はちみつ７ｋｇ、梅エキス５００ｃｃ、濃縮ミネラル液１００ｃｃの割合で混合し、１週間熟成し、液を搾取して、搾りとった液を第１液とした。上記濃縮ミネラル液は、海水を５０倍に濃縮して作成した。アロエは１００万分の１ｍｍの大きさまで微粒子化処理して使用する。以下、アロエ及びアロエベラをはじめとする植物は同様に処理する。これによりイオン化されやすくなる。
（第２液：第２の黒糖アロエ液）
次に第２液を作成した。アロエエキス３０リットルに対し、ブラウンシュガー１５ｋｇ、黒糖１５ｋｇ、自然塩２００ｇの割合で混合し、混合した液を煮溶かして得た液を第２液とした。
（第３液：野菜エキス液）
次に第３液を作成した。第３液は、混合材Ａからの抽出液である抽出液Ａをはじめとする４種類の抽出液から作成する植物由来エキス液である。
まずは、長茄子、キュウリ、マッシュルーム、かぼちゃ、絹さや、いんげん、まいたけ、しめじ、小松菜、オレンジ、竹の子、ショウガ、フキ葉、梨、ふきのとう、にがうり、ほうれん草、紅玉、アロエベラ、青リンゴ、いちじく、セロリ、洋梨、はこべ、米ぬか、はぶ茶、ハスの葉、ウコン、黒豆、シイタケ、黄粉、まつたけ、ゴマ、クマザサ、しいの実、伊予柑、ザボン、プルーン、枝豆、エノキ茸、ピーマン、かぶ、柿葉、マンゴー、いちご、バジリコ、パイナップル、トマト、シシトウ、里芋、春菊、エシャレット葡萄、柿、月桂樹、洋梨、メロン、赤じそ、ほうじ茶、はと麦、人参、キウイ、クワイ、山うど、柚子、ライム、キンカン、ハス、レモン、とうがん、ジャスミン、ニンニク、松葉、玉葱、ターサ、芋がら、ブロッコリー、クレソン、みかん、グレープフルーツ、パパイヤ、パセリ、京みぶな、おおばこ、梅エキス、ワラビ、どくだみ、山芋、カリフラワー、アスパラ、銀杏葉、セリ、ザクロ、ツルムラサキ、菜の花、プ―アール、山クラゲ、そばの実、ペパーミント、花梨、ムラベツ、キャベツ、グリーンリーフ、根三ツ葉、サラダ菜、レタス、京菜、小豆、大根、タンポポ、ルイボス、からしな、空豆、なめこ、たらの芽、紅だて、ラディッシュ、葉玉葱、ニラ、ポンカン、水仙、わかめ、スペアミント、落花生、ピスタチオ、じゃが芋、枇杷薫、杏、ハイビスカス、くるみ、レモンバーベナ、レモンパーム、レモングラス、カモマイルジャーマン、レモンディライト、赤とさか、青とさか、伊勢海老キチンキトサンの１３７種の各材料を、それぞれが少なくとも重量比で０．２％以上の割合になるような任意の割合で、皮や殻など全て丸ごと混合し、混合材Ａとして作成した。混合材Ａ１ｋｇに対し１.５リットルのアルコールの割合で、抽出を行い、抽出液Ａ（アルコール抽出液）とした。
次に、にんにく、青梅、キダチアロエの各材料を、それぞれが少なくとも重量比で１０％以上の割合になるような任意の割合で、皮など全て丸ごと混合し、混合材Ｂとして作成した。混合材Ｂ１ｋｇに対し１ｋｇの黒糖の割合で、抽出を行い、抽出液Ｂ（糖抽出液）とした。抽出液Ｂの抽出法は、糖抽出すなわち糖による浸透圧を利用した抽出である。
さらに、ウコン、大根、人参、メシマコブ、レイシ、アガリスク、牛蒡、米ぬか、スギナの各材料を、それぞれが少なくとも重量比で５％以上の割合になるような任意の割合で、皮など全て丸ごと混合し、混合材Ｃとして作成した。混合材Ｃを煮沸して抽出を行い、抽出液Ｃ（煮沸抽出液）とした。
また、ウコンエキス、クマザサ液、クレソン液、スギナ液、ゴボウエキス、にんにくエキス、ワラビエキス、赤シソエキス、マイタケエキス、メシマコブエキス、レイシエキス、アガリスクエキス、大根エキス、人参エキス、羅漢花エキス、オオバエキス、シシトウエキス、昆布エキスの各材料を、大根エキスのみ２倍量で他は全て同じ重量ずつの割合で、皮など全て丸ごと混合し、混合材Ｄとして作成した。混合材Ｄ１ｋｇに対し１.５リットルのアルコールの割合で、抽出を行い、抽出液Ｄ（アルコール抽出液）とした。抽出液Ｄは、水質改善の機能強化剤としての役割を果たす。
抽出液Ａ、抽出液Ｂ、抽出液Ｃ、抽出液Ｄを、それぞれが少なくとも重量比で１０％以上の割合になるような任意の割合で、混合し、第３液とした。
（第４液：キダチアロエエキス液）
次に、第４液を作成した。みじん切りにしたキダチアロエ１３ｋｇを２０リットルのポリタンクにいれて、３５度の焼酎をポリタンクが満杯になるまで注ぐ。１週間放置した後、液を搾取した。搾取した液を第４液とした。第４液はキダチアロエのアルコール漬け液である。第４液の原料は、アロエの中でも特に、薬効の高いキダチアロエが適する。
（第５液：アロエベラエキス液）
次に、第５液を作成した。みじん切りにしたアロエベラ１３ｋｇを２０リットルのポリタンクにいれて、３５度の焼酎をポリタンクが満杯になるまで注ぐ。１週間放置した後、液を搾取した。搾取した液を第５液とした。第５液はアロエベラのアルコール漬け液である。第５液は、食用可能であるアロエベラを用いることが好ましい。
（第６液：米ぬかエキス液）
次に、第６液を作成した。米ぬか１ｋｇに対し２リットルの水の割合で混合し、１時間煮た。１昼夜放置した後、濾過してエキスを搾取した。搾取した液を第６液とした。第６液は米ぬか液である。
（第７液：ベース液）
上述した第１液、第２液、第３液、第４液、第５液及び第６液、はちみつ、前記濃縮ミネラル液、プロポリス液、キチンキトサンエキスを、それぞれが少なくとも重量比で５％以上の割合になるような任意の割合で、混合し、第７液とした。
（第８液：リサイクル液）
前記第１液〜第６液を作成する過程で排出された搾りカス１ｋｇに対し黒糖５００ｇ、はちみつ５００ｇの割合で混合し、１週間熟成して、液を搾取した。搾取した液を第８液とした。
（第９液：発酵液）
上述した第７液に、前記濃縮ミネラル液及び草木灰を、第７液が少なくとも６０％以上、その他がそれぞれ重量比で１％以上２０％以内の割合になるような任意の割合で混合し、かかる混合液に、第７液のもとである第１液、第４液、第５液及び第６液と、第８液とを、それぞれ全体量の１０％以下となる範囲で加えて全体量を調整し、２週間程度常温にて保管して発酵させ、酸味がでてきたら、煮沸殺菌を行って、本実施例に用いる発酵液を作成した。前記濃縮ミネラル液はミネラル分として、草木灰は灰分として加えた。草木灰は、草木を焼いてつくった灰である。本実施例に用いる発酵液には、野菜等から作られた酵素が含まれ、完全に溶解している状態となっている。本実施例では黒糖を用いたが、ブドウ糖等、他の糖でもよい。すなわち、本実施例で用いる発酵液は複数種類の植物液を原料とし発酵して製造される混合発酵植物液である。
（第１０液：植物発酵希釈水）
本実施例では、上述した第９液を１０００倍に希釈し、植物発酵希釈水を得た。希釈率としては、炭化物へ十分付着させること及び蒸気にした時の噴霧のしやすさから、１００倍以上１５０００倍以下が好ましい。
【００１６】
＜処理液生成ステップ＞
処理液生成ステップでは、上述した植物酵素希釈水にチタン化合物の水溶液と暗所触媒を加えた混合水溶液を精製する。暗所触媒としては、本実施例では、暗所でも触媒能力を発揮する、天然鉱物モナザイトを使用するが、暗所でも触媒能力を発揮するものであればこれに限らない。
【００１７】
チタン化合物の水溶液としては、本実施例では、チタンペロキソクエン酸アンモニウム四水和物、例えばＴＡＳ−ＦＩＮＥ（フルウチ化学製）の５％水溶液を用いた。チタン化合物の水溶液の濃度は０．１％以上１０％未満が好ましいが、これに限定されない。また、チタン化合物としては、有機チタン化合物が好ましく、チタンペロキソクエン酸アンモニウム四水和物に限らず、チタニウムビス(アンモニウムラクテート)ジヒドロキシド水溶液、チタニウムビス（ラクテート）の水溶液、チタニウムビス（ラクテート）のプロパノール／水混合液、チタニウム（エチルアセトアセテート）ジイソプロオキシド等、光触媒機能を発揮しうる他のチタン化合物でもよい。
【００１８】
本実施例では、上述した植物酵素希釈水１００リットルに、チタン化合物の水溶液を０．１リットルと暗所触媒１グラムの割合で混合し、混合水溶液とする。
【００１９】
＜蒸気発生ステップ＞
次に蒸気発生ステップに進む。蒸気発生ステップでは、処理液生成ステップにおいて生成した混合水溶液を、１００℃以上に加熱して蒸気を発生させる。飽和蒸気でもよいが、さらに加熱した過熱蒸気であることが好ましい。蒸気発生装置には、例えば熱分解炉を用いる。加熱温度は５００℃程度が好ましい。
【００２０】
＜散布ステップ＞
次に散布ステップに進む。散布ステップでは、蒸気発生ステップにおいて発生させた蒸気を粉末状の炭化物に散布し撹拌する。散布量としては、本実施例では、炭化物１００ｇに対し、混合水溶液１０ｃｃを蒸気にして、１０〜２０秒程度で散布するが、炭化物の表面にまんべんなく混合水溶液の蒸気が当たる量を散布できればよく、これに限定されない。本実施例においては、蒸気発生装置に連通され、内部を１００℃以上に保ったトロンミル内に上述した粉末状の炭化物を配置し、トロンメルで撹拌しながら、蒸気を当てる。炭化物を加熱した蒸気で洗う熱吸引方式のため、炭素に加熱水蒸気が当たって吸熱反応（Ｃ+Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２）とシフト反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２+Ｈ２）を起こす。その際に炭化物の表面に物理的にチタンが浸み込みながら冷えるため、チタンが表面から抜けにくくなる。チタンを炭化物に練り込むより、表面付近での存在率が高くなり、光触媒能を発揮しやすくなる。暗所触媒も同時に炭化物表面に付着するため、活性炭の穴の中でもチタンが光触媒能を発揮して活性酸素を生成する。
【００２１】
＜混練ステップ＞
次に混練ステップに進む。混練ステップでは、散布ステップで表面に混合水溶液の蒸気を当てた炭化物に糖蜜を混練させ混練物を得る。混練する糖蜜の量は、炭化物の２ｗｔ％程度とする。糖蜜を後で混練させることによって、強度・表面形態・耐崩壊性を改善するという効果があり、また、肥料等に混入しても作物に影響を与えないという効果がある。
【００２２】
＜加圧ステップ＞
次に加圧ステップに進む。加圧ステップでは、混練ステップで生成した混練物を加圧する。詳細には、型枠に混練物を流し込み、温度を常温まで下げてから、５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力を１〜２秒間かけて、表面に付着している液を炭化物に含浸させる。圧力が強すぎると炭化物の多孔質の孔の部分がつぶれてしまうし、圧力が弱いと十分含浸されない。その後、ジョークラッシャー又はハンマーで粉砕して、中心粒径が３００μｍ〜５００μｍである不定形な粉末にする。その後、キューブ状、レンガ状等に加工してもよいし、例えば、板チョコ状にして水質浄化や土壌改良したい場所の大きさによって割って使用できるような形状としてもよい。
【００２３】
＜造粒ステップ＞
加圧ステップの代わりに造粒ステップに進んでもよい。造粒ステップでは、混練ステップで生成した混練物を造粒装置に入れて球体にする。粒径は５ｍｍ以上であることが好ましい。５ｍｍより小さいと強度が落ちる。
【００２４】
＜効果測定＞
実施例１の活性炭の製造方法により得られた活性炭は、多孔質触媒体機能とイオン交換機能と多孔質体機能とを兼ね備えた、新しい機能性材料（発明者らは生態活性剤と名付けた）となる。多孔質触媒体機能としては、水中や空中に浮遊している最近やウィルスを吸着・殺菌・分解・除去する機能と、水中・空中のミクロな有機物浮遊体（タンパク質や脂質等）をアミノ酸分解により分解除去する機能と、水中での硝化作用で水中のアンモニア質の分解除去機能と、その他多くのミクロな浮遊物質の吸着分解除去機能と、水中での酸素発生機能が挙げられる。また、イオン交換機能としては、イオン交換作用による触媒機能活性化と、アルカリ・アルカリ土類の元素を溶出して水のｐＨを弱アルカリ性に調整して富ミネラル水化することと、水中の重金属イオンやハロゲン元素イオンや錯体イオン等の有害元素イオンを吸着固定化して除去する機能が挙げられる。また、多孔質体機能としては、水中・空中でのミクロな浮遊物質を吸着濾過する機能と、触媒機能・イオン交換機能の活性化を促すことが挙げられる。
【００２５】
実施例１の活性炭の製造方法により得られた活性炭は、海水・淡水によらず養魚飼育用水の浄化や、食品加工用の地下水の浄化や、水耕栽培用水の浄化などの水質浄化を可能とし、また土壌改良や空気の清浄化にも効果がある。例えば、サルモネラ菌と大腸菌が約５００，０００個、レジオネラ菌が約４００，０００個、黄色ブドウ球菌が約２５０，０００個あった水は、４８時間で、サルモネラ菌と大腸菌と黄色ブドウ球菌については、ほぼ菌数ゼロとし、レジオネラ菌も半減させることができた。
【００２６】
また、検知濃度が、アンモニアとトリメチルアミンが約４０ｐｐｍ、イソ吉草酸が約２８ｐｐｍ、硫化水素が約２０ｐｐｍであった水について、２時間でほぼ残留検知濃度をゼロにできた。
【００２７】
また、塩素濃度が約０．２ｐｐｍであった水について、１０分でほぼ残留塩素濃度をゼロにできた。さらに溶存酸素濃度も、約５ｐｐｍであった水について、１日目で飽和量である約７ｐｐｍに上げることができた（水温２０℃）。
【００２８】
（実施例１の効果）
実施例１の活性炭の製造方法によれば、機能性の高い植物酵素や光触媒機能のあるチタンをともに含浸させることにより、機能性を高めることができる。実施例１の活性炭の製造方法により得られた活性炭は、活性炭に付加した触媒基の作用で活性酸素が発生し、活性炭の孔をコロニーとして、発生させた活性酸素の働きで、臭い分子やアミノ酸類の分解や嫌気性微生物の死滅を促すことができ、さらに溶存酸素と植物酵素の働きで好気性微生物を増やすことができる。また、多孔質であるので、ハロゲンや重金属イオン、錯体イオン等を吸着固定させて、アルカリ金属、アルカリ土類金属イオンを溶出させるイオン交換の働きもできる。水の中では、発生した活性酸素は水中に拡散して溶存酸素になり、好気性微生物の発生を促せる。今までは、水質浄化や土壌改良のために、定期的に植物酵素液を散布していたが、活性炭の中に保持できるので、継続的に使用でき、コストも削減できる。実施例１の活性炭の製造方法により得られた活性炭は、吸着だけでなく、殺菌やイオン交換や水中での溶存酸素発生等の多機能を実現できる。
【００２９】
実施例１の活性炭の製造方法により得られた活性炭によって、河川・湖沼・池等の水中の有機ヘドロを継続的に分解して水質を改善でき、水の浄化や消臭に効果を発揮し、また、好気性バクテリアに好適な環境を継続的に提供できるので、有害な微生物の発生を抑制し、有益な微生物の発生を促すため、水中の生態系を活性化できる。また、継続的にイオン化した物質を析出し微粒子化するので、汚水と混合して濾過することで、汚水を無害化できる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々と変形実施が可能である。