JP2000512203A - 改質されたカーボン吸着剤および該吸着剤を用いる吸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１種の有機基を結合させることにより改質され、吸着質を吸着することが可能な炭質材料からなる吸着剤組成物を開示している。更に、吸着質を吸着することが可能な炭質材料の吸着能力を増加させる方法および前記した吸着剤組成物を用いて吸着質を吸着する方法も開示している。

Description

【発明の詳細な説明】 改質されたカーボン吸着剤および該吸着剤を用いる吸着方法 発明の分野 本発明は、改質された炭質材料から製造されるカーボン吸着剤に関すると共に 、吸着質を吸着可能な炭質材料の吸着能力を増加させるおよび／またはその吸着 親和性を変えるための方法を含めた、これらの吸着剤を用いる方法にも関する。 発明の背景 吸着は多くの工業方法における重要な操作である。吸着剤の有効性は、主とし て、その表面積、孔構造および表面の化学的性質に依存する。吸着される吸着質 の性質は、吸着剤の化学的性質を決めることが多い。例えば、炭質吸着剤は、液 状媒体、ガス状媒体または蒸気媒体から有機化合物を選択的に除去するために用 いられることが多い。シリカおよびアルミナベースの吸着剤は、同様の媒体から 水およびアンモニア等の様な極性吸着質を選択的に吸着するために用いられる。 特定の用途のための吸着剤の効力は、通常、吸着能力および当該の吸着質に対 する吸着剤の選択性により決まる。吸着能力は、吸着剤の単位質量当たりまたは 単位体積当たりで測定することが可能である。一般に、吸着能力および特定の吸 着質に対する吸着剤の選択性が高ければ高いほど、吸着剤は有用である。吸着質 の同じ除去を達成するのに用いる必要がある吸着剤が少なくてすむからである。 活性炭およびカーボンブラック等の様な炭質材料は、特に分離、精製および廃 棄物処理の様な多くの分野において用いられる吸着剤 の重要なクラスを代表するものである。炭質吸着剤が普及しているため、特定の 吸着質に対する炭質吸着剤の吸着特性を改善するいずれの方法も、それらを利用 する方法の効力および経済性に大きな影響力を及ぼしうる。従って、現在にいた るまで、炭質吸着剤の表面の化学的性質を改質する試みが行われてきた。改質の ために用いられる方法は、物理的手段および化学的手段に大雑把に分類すること ができる。物理的手段による表面改質においては、化学種は炭質吸着剤の表面に 載せられて、その吸着特性を変化させる層を形成する。しかし、こうした改質手 法は、載せられた層が簡単に除去されるため、有用性が限定される。化学的手段 による表面改質においては、改質する化学種は化学的な結合機構によりカーボン 表面に結合される。 一定の温度における吸着度と吸着質濃度または吸着質分圧との間の関係を表す 吸着等温式の特性も重要である。シルカ（Ｓｉｒｃａｒ）らにより「ガス分離お よび貯蔵のための活性炭」、Ｃａｒｂｏｎ、３４巻、１号、ｐｐ．１−１２（１ ９９６）に記載された通り、好ましい吸着等温式の特性は、用いられる分離方法 に依存する。例えば、吸着剤の再生が圧力スイングにより行われる場合、好まし い吸着剤は、吸着質に対する中程度の親和性を有するものである。吸着質が強く 吸着されると、すなわち、吸着質が吸着剤に対して強い親和性を有すると、再生 が難しくなると共にエネルギ多用になる。他方、吸着剤が吸着質に対して弱い親 和性を示す場合、吸着剤は、低い吸着質分圧において小さい吸着能力しかないた め、吸着物質移動ゾーンは極めて長くなる。従って、吸着質に対する吸着剤の親 和性を変える方法を利用することが有利である。 従って、吸着剤の吸着能力を増加させるおよび／または吸着親和性を変えるい ずれの方法も、吸着用途における有用性を高める。既 に記載した通り、化学的改質は、炭質吸着剤の吸着特性を変えるために用いるこ とができる。しかし、結合することが可能な化学種の範囲は限定される。 バンサル（Ｂａｎｓａｌ）、ドネット（Ｄｏｎｎｅｔ）およびストエッキ（Ｓ ｔｏｅｃｋｌｉ）（ＡｃｔｉｖｅＣａｒｂｏｎの第５章、ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋ ｅｒ，Ｉｎｃ．１９９８）は、カーボンの表面改質の様々な手法をレビューして いる。物理的な含浸方法は、カーボンの表面を改質するために種々の化学種との 化学反応に頼る方法であるとして記載されている。バンサル（Ｂａｎｓａｌ）ら により記載された化学的な表面改質手法の一部は、酸化、ハロゲン化、スルホン 化、およびアンモニア添加である。これらの手法の一部は、高温におけるカーボ ン処理を必要とする。触媒の存在下でのＨＮＯ₃によるカーボンの酸化を伴うそ の他の手法は、シルカ（Ｓｉｒｃａｒ）およびゴールデン（Ｇｏｌｄｅｎ）（米 国特許第４，７０２，７４９号）により記載されている。しかし、これらの手法 は、当業者に対して明らかな特定の欠点を有する。 炭質吸着剤の表面を改質する化学的手段の限定された有用性に鑑みて、好まし くは、未改質材料より改善された吸着能力を有する改質されたカーボン吸着剤の 開発に対する要求が依然として存在する。 発明の要約 これらのおよびその他の利点を達成するため、および本発明の目的により、本 願において具現され広く説明されるように、本発明は、吸着質を吸着可能な改質 された炭質材料を含有する吸着剤組成物に関する。 本発明の別の実施形態は、吸着質を吸着することが可能なまたは 、例えば、吸着剤の容易な再生を可能にするために吸着剤に関する吸着質の吸着 等温線を変えることが可能な炭質材料の吸着能力を増加させる方法に関する。こ の方法において、炭質材料の吸着能力を増加させることが可能な少なくとも１つ の有機基を炭質材料に結合させる。 更に、本発明は、吸着質を吸着させる方法に関すると共に、有機基の結合によ り改質された炭質材料と吸着質とを接触させる工程を含む。改質された炭質材料 は、吸着質を吸着することが可能であると共に、少なくとも１つの有機基が炭質 材料に結合されている。 本発明の追加の特徴および利点は、部分的には以後の説明において記載される と共に、部分的には説明から明らかであるか、または本発明の実施により修得で きる。本発明の目的およびその他の利点は、記載した説明および添付した請求の 範囲において特に指摘された要素および組合せによって実現および達成されるで あろう。 前記した一般説明および以後の詳細な説明の双方が単に例示的および説明的な ものものであり、且つ請求の範囲に従って、本発明を更に説明することを意図し たものであることは理解されるべきである。 本明細書において援用され、本明細書の一部を構成する添付した図は、本発明 の幾つかの実施形態を例示すると共に、説明と組合せて本発明の原理を説明する ためのものである。 図面の簡単な説明 図１は、改質および未改質のカーボンブラックに関する水の吸着量を示すプロ ットしたグラフである。 図２は、改質および未改質の活性炭に関する水の吸着量を示すプロットしたグ ラフである。 図３は、単位表面積当たりの改質および未改質のカーボンブラックに関する水 の吸着量を示すプロットしたグラフである。 図４は、単位表面積当たりの改質および未改質の活性炭に関する水の吸着量を 示すプロットしたグラフである。 図５は、改質および未改質のカーボンブラックに関する２７３度ＫにおけるＣ Ｏ₂の吸着量を示すプロットしたグラフである。 発明の詳細な説明 更に詳細には、本発明の吸着剤組成物は、少なくとも１種の有機基を結合させ ることにより改質され、吸着質を吸収することが可能な炭質材料を含有する。 吸着質を吸着することが可能な炭質材料には、セルロース系、燃料油系、高分 子系またはその他の前駆体の熱分解により得られる活性炭、カーボンブラックま たはその他の炭質材料が挙げられるが、これらに限定されない。これには、廃棄 物または副生品である炭質材料が含まれる。好ましくは、炭質材料は、吸着質を 吸着することが可能な活性炭またはカーボンブラックである。カーボンブラック の商業的な例には、ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７２０００カーボンブラック、Ｂｌ ａｃｋＰｅａｒｌｓ７４３０カーボンブラック、ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７９０ ０カーボンブラック、およびＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７１２０カーボンブラック （すべてキャボット（ＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社製）が挙げられる が、これらに限定されない。活性炭の商業的な例には、ＤａｒｃｏＳ５１（ノリ ト（Ｎｏｒｉｔ）社製）、Ｓｏｒｂｏｎｏｒｉｔ３（ノリト（Ｎｏｒｉｔ）社製 ）、およびＢＰＬ活性炭（カルゴン（Ｃａｌｇｏｎ）社製）が挙げられる。本願 において記載された製造者により改質された炭質材料は、顆粒またはペレットの 形をとった微孔性または中 位孔性の活性炭、ふわふわまたはペレットの形をとった様々な構造のカーボンブ ラック、炭素繊維または炭素布の様な当業者に対して本発明の適用性が明らかな その他のいずれの炭質材料も可能である。用いられる炭質材料の選択は、最終的 には、意図する用途を含め、種々の異なった要素に依存する。炭質材料のこれら の種類の各々は、少なくとも１種の吸着質を吸収することが可能である。種々の ＢＥＴ表面積、微孔の体積および全孔体積は、炭質材料の必要な最終用途に応じ て入手可能である。 炭質材料には、カーボンが少なくとも１種の吸着質を吸着することが可能であ ると共に、本発明により化学的に改質されることが可能なかぎり、小さいカーボ ン粒子の圧縮により得られる材料およびカーボンの微細に分割されたその他の形 態が含まれるが、それらに限定されない。 前記した炭質材料は、その後、炭質材料に有機基を結合させることにより改質 される。炭質材料に有機基を結合させる好ましい方法は、米国特許出願０８／３ ５６，６６０、０８／５７２，５２５、０８／３５６，４５９および０８／３５ ６，６５３に詳細に記載されており、すべてを全体に本願に引用して援用する。 これらのプロセスは、本発明の改質されたカーボン吸着剤の調製において好まし く用いることができ、化学反応を経て炭質材料に有機基を結合することを可能に する。前記した通り、炭質材料に結合される有機基は、炭質材料の吸着能力を増 加させることが好ましく可能なものである。 炭質材料に有機基を結合する好ましい方法は、ジアゾニウム塩を還元するのに 十分な外部からかけられた電流の不存在下における、炭質材料と少なくとも１種 のジアゾニウム塩との反応が関わる。すなわち、ジアゾニウム塩と炭質材料との 間の反応は、ジアゾニウム 塩を還元するのに十分な電子の外部源なしで進行する。様々なジアゾニウム塩の 混合物を用いることが可能である。この方法は、様々な反応条件下で、およびプ ロトン性溶媒および非プロトン性溶媒系またはスラリーの双方を含め、いずれの 種類の反応媒体中においても実施することが可能である。 別の好ましい実施形態において、少なくとも１種のジアゾニウム塩が、プロト ン性溶媒中で炭質材料と反応する。様々なジアゾニウム塩の混合物をこの方法で 用いることが可能である。この方法は、種々の反応条件下で実施することもでき る。 好ましくは、双方の方法において、ジアゾニウム塩はインシトゥーで生成され る。必要ならば、どちらの方法においても、改質された炭質材料は、当該技術分 野で公知の手段によって分離および乾燥することができる。更に、改質された炭 質材料は、公知の手法により不純物を除去するために処理することができる。こ れらの方法の種々の好ましい実施形態を以下で論じる。 これらの方法は、多様な条件下で実施することができると共に、一般に、いず れかの特定の条件によって限定されない。反応条件は、特定のジアゾニウム塩が 炭質材料と反応できるために十分に安定である条件でなければならない。従って 、これらの方法スは、ジアゾニウム塩が短時間活きている条件下で実施すること ができる。ジアゾニウム塩と炭質材料との間の反応は、例えば、広範なｐＨおよ び温度にわたって起きる。これらの方法は、酸性、中性および塩基性のｐＨで実 施することができる。好ましくは、ｐＨは、約１から９の範囲である。反応温度 は、好ましくは０℃から１００℃の範囲が可能である。 当該技術分野において公知のジアゾニウム塩は、例えば、第一のアミンと亜硝 酸の水溶液との反応により生成されることが可能であ る。ジアゾニウム塩およびそれらの調製方法の一般的な議論は、モリソン（Ｍｏ ｒｒｉｓｏｎ）およびボイド（Ｂｏｙｄ）による「ＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓ ｔｒｙ」、５版、ｐｐ．９７３−９８３（ＡｌｌｙｎａｎｄＢａｃｏｎｌｎｃ． １９８７）およびマーチ（Ｍａｒｃｈ）による「ＡｄｖａｎｃｅｄＯｒｇａｎｉ ｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ：反応、機構および構造」、４版、（Ｗｉｌｅｙ，１９９ ２）に見られる。本発明によれば、ジアゾニウム塩は、１種以上のジアゾニウム 基を有する有機化合物である。 ジアゾニウム塩は、炭質材料との反応前に調製することが可能であり、または 更に好ましくは、当該技術分野で公知の手法を用いてインシトゥーで生成される 。インシトゥーの生成はまた、アルキルジアゾニウム塩の様な不安定なジアゾニ ウム塩の使用を可能にすると共に、ジアゾニウム塩の無益な取扱いまたは操作を 回避する。特に好ましい方法は、亜硝酸およびジアゾニウム塩の双方をインシト ゥーで生成する。 当該技術分野において公知である様なジアゾニウム塩は、例えば、第一のアミ ン、亜硝酸および酸の反応により生成されることが可能である。亜硝酸は、いず れの金属亜硝酸であってもよく、好ましくは亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム 、亜硝酸カリウム、亜硝酸亜鉛または例えば、亜硝酸イソアミル、亜硝酸エチル の様ないずれの有機亜硝酸であってもよい。酸はジアゾニウム塩の生成に有効な 無機または有機、いずれの酸であってもよい。好ましい酸には、亜硝酸（ＨＮＯ₃ ）、塩酸（ＨＣｌ）および硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）が挙げられる。 ジアゾニウム塩は、第一のアミンと二酸化窒素の水溶液との反応により生成さ れることも可能である。二酸化窒素の水溶液（ＮＯ₂／Ｈ₂Ｏ）は、ジアゾニウム 塩を生成するために必要な亜硝酸を生 じる。 過剰のＨＣｌの存在下でのジアゾニウム塩の生成は、ＨＣｌがステンレススチ ールに対して腐食性であるために、その他の別の方式より好ましくない場合があ る。ＮＯ₂／Ｈ₂Ｏによるジアゾニウム塩の生成は、ステンレススチールまたは反 応機のために一般に用いられるその他の金属に対する腐食性が小さいという追加 の利点を有する。Ｈ₂ＳＯ₄／ＮａＮＯ₂またはＨＮＯ₃／ＮａＮＯ₂を用いる生成 も比較的非腐食性である。 一般に、第一のアミン、亜硝酸および酸からのジアゾニウム塩の生成は、用い られるアミンの量に基づいて２当量の酸を必要とする。その場（ｉｎ ｓｉｔｕ ）での方法において、ジアゾニウム塩は、１当量の酸を用いて生成されることが 可能である。第一のアミンが強酸基を含む場合、別の酸を添加する必要がない場 合がある。第一のアミンの酸基または複数の酸基は、必要な当量の酸の１つまた は双方を供給することが可能である。第一のアミンが強酸基を含む場合、好まし くは、その場でジアゾニウム塩を生成するために、本発明の方法に追加の酸を添 加しないかまたは最大で１当量の追加の酸を添加するか、いずれかである。若干 過剰の追加の酸を用いてもよい。こうした第一のアミンの１つの例は、パラアミ ノベンゼンスルホン酸（スルファニル酸）である。 一般に、ジアゾニウム塩は熱的に安定であり、代表的には、０〜５℃の様な低 温において溶液中で調製されると共に、塩を分離せずに用いられる。一部のジア ゾニウム塩の溶液を加熱すると、窒素を遊離すると共に、酸媒体中に対応するア ルコールまたは塩基媒体中に有機フリーラジカルのいずれかを生成する。 しかし、ジアゾニウム塩は、炭質材料との反応を可能にするために十分に安定 であることのみが必要である。従って、これらの方法 は、別の状況で不安定且つ分解する傾向とみなされる一部のジアゾニウム塩を用 いて実施することができる。一部の分解方法は、炭質材料とジアゾニウム塩との 間の反応と競合する可能性があるため、炭質材料に結合される有機基の全数を減 少させる可能性がある。更に、この反応は、多くのジアゾニウム塩が分解されや すい可能性がある高温で実施することが可能である。高温は、好都合に、反応媒 体中においてジアゾニウム塩の溶解性を増加させることも可能であり、方法中の その取扱いを改善する。但し、高温は、その他の分解方法のためにジアゾニウム 塩の多少の損失をもたらす場合がある。 試薬は、その場でジアゾニウム塩を生成させるために、反応媒体、例えば、水 中の炭質材料の懸濁液に添加することができる。従って、用いられる炭質材料の 懸濁液は、ジアゾニウム塩を生成させるために１種以上の試薬を既に含んでいる ことが可能であり、この方法は残りの試薬を添加することにより達成される。 ジアゾニウム塩を生成させるための試薬は、有機化合物に一般に見られる多様 な官能基と共存可能である。従って、炭質材料との反応のためのジアゾニウム塩 の利用可能性のみが本発明の方法を制限する。 これらの方法は、ジアゾニウム塩と炭質材料との間の反応を進行可能にするい ずれの反応媒体中でも実施することができる。好ましくは、反応媒体は溶媒によ る系である。溶媒は、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒または溶媒の混合物で あってもよい。プロトン性溶媒は、酸素または窒素に結合された水素を含む水ま たはメタノールの様な溶媒であり、従って、水素結合を形成するのに十分に酸性 である。非プロトン性溶媒は、前記で定義された酸性水素を含まない溶媒である 。非プロトン性溶媒には、例えば、ヘプタン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、 アセトニトリルおよびベンゾニトリルの 様な溶媒が挙げられる。プロトン性溶媒および非プロトン性溶媒の議論について は、モリソン（Ｍｏｒｒｉｓｏｎ）およびボイド（Ｂｏｙｄ）による「Ｏｒｇａ ｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ」、５版、ｐｐ．２２８−２３１、（Ａｌｌｙｎａｎ ｄＢａｃｏｎｌｎｃ．１９８７）を参照すること。 これらの方法は、好ましくは、プロトン性反応媒体中で、すなわち、プロトン 性溶媒単独または少なくとも１種のプロトン性溶媒を含む溶媒の混合物中で実施 される。好ましいプロトン性媒体には、水；水および他の溶媒を含む水性媒体、 アルコール、；アルコールを含むいずれかの媒体またはこうした媒体の混合物が 挙げられるが、これらに限定されない。 ジアゾニウム塩と炭質材料との間の反応は、例えば、微細に分割された状態ま たはペレットの形をとったいずれの種類の炭質材料を用いても行うことができる 。製造コストを減少させることを目指した１つの実施形態において、反応は、炭 質材料のペレットの形成のための方法中に起きる。例えば、本発明の炭質材料製 品は、炭質材料の上にジアゾニウム塩の溶液またはスラリーを噴霧することによ り乾燥ドラム中で調製することができる。変形例において、炭質材料製品は、ジ アゾニウム塩またはインシトゥーでジアゾニウム塩を生成させる試薬を含有する 、水の様な溶媒系の存在下で炭質材料のペレット化により調製することができる 。水性溶媒系が好ましい。一般に、これらの方法は、塩の様な無機の副生品を生 成する。以下に論じるような一部の最終用途において、これらの副生品は、好ま しくない可能性がある。望ましくない無機の副生品または塩を生じることなく炭 質材料製品を製造する幾つかの可能な方式は以下の通りである。 第一に、ジアゾニウム塩は、当該技術分野で公知の手段を用いて 望ましくない無機の副生品を除去することにより、使用前に精製することができ る。第二に、ジアゾニウム塩は、無機塩でなく対応するアルコールを生じるジア ゾ化剤として有機亜硝酸を使用することにより生成させることができる。第三に 、ジアゾニウム塩を酸基および水性ＮＯ₂を有するアミンから生成させる場合、 無機塩は生成されない。その他の方式は、当業者に対して公知の可能性がある。 無機の副生物に加えて、方法は、有機の副生物も生成する場合がある。これら は、例えば、有機溶媒抽出により除去することができる。望ましくない有機の副 生品を生じることなく製品を得るその他の方式は、当業者に対して公知の可能性 があり、逆浸透によるイオンの洗浄または除去が含まれる。 ジアゾニウム塩と炭質材料との間の反応は、炭質材料に結合した有機基を有す る炭質材料製品を生成させる。ジアゾニウム塩は、炭質材料に結合されるべき有 機基を含むことが可能である。当業者に対して公知のその他の手段により本発明 の炭質材料製品を製造することが可能な場合がある。 有機基は、脂肪族基、環式有機基、または脂肪族部分と環式部分とを有する有 機化合物であってもよい。前記で論じたように、用いられるジアゾニウム塩は、 これらの基の１つを有すると共に、たとえ一時的であっても、ジアゾニウム塩を 生成することが可能な第一のアミンから誘導することができる。有機基は、置換 、未置換、分岐または未分岐のものであってもよい。脂肪族基には、例えば、ア ルカン、アルケン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、 および炭水化物から誘導される基が挙げられる。環式有機基には、脂環式炭化水 素基（例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル）、複素環式炭化水素基（例 えば、ピロリジニル、ピロリニル、ピペリジニルおよびモルホリニル等）、アリ ール基（例え ば、フェニル、ナフチルおよびアントラセニル等）、および複素アリール基（例 えば、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、チエニル、チアゾリル、フリル およびインドリル等）が挙げられるが、これらには限定されない。置換された有 機基の立体障害が増加するにつれて、ジアゾニウム塩と炭質材料との間の反応か らの炭質材料に結合される有機基の数は減少する可能性がある。 有機基が置換される場合、有機基はジアゾニウム塩の生成と両立可能ないずれ の官能基も含むことが可能である。官能基には、Ｒ、ＯＲ、ＣＯＲ、ＣＯＯＲ、 ＯＣＯＲ；ＣＯＯＬｉ、ＣＯＯＮａ、ＣＯＯＫ、ＣＯＯ^-ＮＲ₄ ⁺の様なカルボン 酸塩、ハロゲン、ＣＮ、ＮＲ₂、ＳＯ₃Ｈ；ＳＯ₃Ｌｉ、ＳＯ₃Ｎａ、ＳＯ₃Ｋ、Ｓ Ｏ₃ ^-ＮＲ₄ ⁺、ＯＳＯ₃Ｈ、ＯＳＯ₃ ^-塩の様なスルホン酸塩、ＮＲ（ＣＯＲ）、Ｃ ＯＮＲ₂、ＮＯ₂、ＰＯ₃Ｈ₂；ＰＯ₃ＨＮａおよびＰＯ₃Ｎａ₂の様なホスホン酸塩 、ＯＰＯ₃ＨＮａおよびＯＰＯ₃Ｎａ₂の様な燐酸塩、Ｎ＝ＮＲ、ＮＲ₃ ⁺Ｘ^-、ＰＲ₃ ⁺ Ｘ^-、ＳＲ、ＳＳＯ₃Ｈ、ＳＳ０₃ ^-塩、ＳＯ₂ＮＲＲ’、ＳＯ₂ＳＲ、ＳＮＲＲ’ 、ＳＮＱ、ＳＯ₂ＮＱ₅、ＣＯ₂ＮＱ₃、Ｓ−（１，４−ピペラジンジイル）−ＳＲ 、２−（１，３−ジチアニル）２−（１，３−ジチオールアニル）、ＳＯＲおよ びＳＯ₂Ｒが挙げられるが、これらに限定されない。但し、ＲおよびＲ’は、同 じかまたは異なってもよく、独立の水素、分岐または未分岐Ｃ₁−Ｃ₂₀置換また は未置換、飽和または不飽和の炭化水素、例えば、アルキル、アルケニル、アル キニル、置換または未置換アリール、置換または未置換複素アリール、置換また は未置換アルキルアリール、置換または未置換アリールアルキルである。整数ｋ は１−８、好ましくは２−４の範囲である。陰イオンＸ^-は、ハリドまたは鉱物 または有機酸から誘導された陰イオンである。Ｑは、（ＣＨ₂）_w（ＣＨ₂）_x Ｏ（ＣＨ₂）₂、（ＣＨ₂）_xＮＲ（ＣＨ₂）または（ＣＨ₂）_xＳ（ＣＨ₂）_z（但し 、ｗは２−６の整数、ｘおよびｚは１−６の整数）である。上記の式において、 ＲおよびＲ’の特定の例は、ＮＨ₂−Ｃ₆Ｈ₄−、ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｃ₆Ｈ₄−ＮＨ₂、Ｃ Ｈ₂−Ｃ₆Ｈ₄−ＮＨ₂およびＣ₆Ｈ₅である。 有機基の別の例は、式Ａ_yＡｒＮＨ₂の第一のアミンに対応する式Ａ_yＡｒ−の 芳香族基である。この式において、変数は以下の意味を有する。Ａｒは、アリー ルまたは複素アリール基の様な芳香族ラジカルである。Ａｒは、フェニル、ナフ チル、アントラセニル、フェナントレニル、ビオフェニル、ピリジニル、ベンゾ チアジアゾリルおよびベンゾチアゾリルを含む群から選ばれることが可能である 。Ａは、前記した好ましい官能基から独立に選ばれた芳香族ラジカルにおける置 換基であるか、またはＡは、未置換または１種以上のこれらの官能基で置換され た直鎖、分岐または環式炭化水素ラジカル（好ましくは、１−２０炭素原子を含 む）である。ｙは、１から芳香族ラジカル中の−ＣＨラジカルの全数までの整数 である。例えば、ｙは、Ａｒがフェニルの場合、１−５の整数、Ａｒがナフチル の場合、１−７の整数、Ａｒがアントラセニル、フェナントレニルまたはビフェ ニルの場合、１−９の整数、またはＡｒがピリジニルの場合、１−４の整数であ る。 炭質材料に結合されることが可能な有機基の別の組は、官能基としてイオン基 またはイオン化可能基と置換された有機基である。イオン化可能基は、使用の媒 体においてイオン基を形成することが可能なものである。イオン基は、アニオン 基またはカチオン基であることが可能で、イオン化可能基は、アニオンまたはカ チオンを形成することが可能である。 アニオンを形成するイオン化可能官能基は、例えば、酸基または 酸基の塩が挙げられる。従って、有機基は、有機酸から誘導された基を含む。好 ましくは、有機基がアニオンを形成するイオン化可能基を含む場合、こうした有 機基は、ａ）芳香族基またはＣ₁−Ｃ₁₂アルキル基およびｂ）１１未満のｐＫａ を有する少なくとも１種の酸基、または１１未満のｐＫａを有する酸基の少なく とも１種の塩、もしくは１１未満のｐＫａを有する少なくとも１種の酸基の混合 基、および１１未満のｐＫａを有する酸基の少なくともｌ種の塩を有する。酸基 のｐＫａとは、単に酸性置換基でなく全体としての有機基のｐＫａをいう。更に 好ましくは、ｐＫａは１０未満、最も好ましくは９未満である。好ましくは、有 機基の芳香族基またはＣ₁−Ｃ₁₂アルキル基は、炭質材料に直接結合される。芳 香族基は、フェニルまたはナフチル基であることが可能で、酸基はスルホン酸基 、硫酸基、ホスホン酸基またはカルボン酸基である。これらの酸基およびそれら の塩の例は前記で論じた。有機基は、置換または未置換スルホフェニル基または その塩、置換または未置換（ポリスルホ）フェニル基またはその塩、置換または 未置換スルホナフチル基またはその塩、置換または未置換（ポリスルホ）ナフチ ル基またはその塩であることが可能である。置換スルホフェニル基の例は、ヒド ロキシスルホフェニル基またはその塩である。 アニオンを形成するイオン化可能官能基を有する特定の有機基（および本発明 によるプロセスにおいて用いられる対応する第一のアミン）は、ｐ−スルホフェ ニル（ｐ−スルファニル酸）、４−ヒドロキシ−３−スルホフェニル（２−ヒド ロキシ−５−アミノ−ベンゼンスルホン酸）および２−スルホフェニル（２−ア ミノエタンスルホン酸）である。 アミンは、カチオン基を形成するイオン化可能官能基の例を代表するものであ る。例えば、アミンは、酸媒体中にアンモニウム基を 形成するためにプロトン化されることが可能である。好ましくは、アミン置換基 を有する有機基は、５未満のｐＫｂを有する。第四のアンモニウム基（−ＮＲ₃ ⁺ ）および第四のホスホニウム基（−ＰＲ₃ ⁺）もまた、カチオン基の例を代表する 。有機基は、フェニルまたはナフチル基の様な芳香族基および第四のアンモニウ ムまたは第四のホスホニウム基を含むことが可能である。芳香族基は、好ましく は、炭質材料に直接結合される。第四化環式アミンも、および第四化芳香族アミ ンでさえ、有機基として用いることが可能である。従って、Ｎ−メチル−ピリジ ルの様なＮ−置換ピリジニウム化合物は、この点で使用することが可能である。 有機基の例には、（Ｃ₃Ｈ₄Ｎ）Ｃ₂Ｈ₅ ⁺Ｘ^-、Ｃ₆Ｈ₄（ＮＣ₅Ｈ₅）⁺Ｘ^-、Ｃ₆Ｈ₄Ｃ ＯＣＨ₂Ｎ（ＣＨ₃）₃ ⁺Ｘ^-、Ｃ₆Ｈ₄ＣＯＣＨ₂（ＮＣ₅Ｈ₅）⁺Ｘ^-、（Ｃ₅Ｈ₄Ｎ）Ｃ Ｈ₃ ⁺Ｘ^-およびＣ₆Ｈ₄ＣＨ₂Ｎ（ＣＨ₃）₃ ⁺Ｘ^-が挙げられるが、これらに限定され ない（但し、Ｘ^-はハリドもしくは鉱物または有機酸から誘導されたアニオンで ある）。 芳香族スルフィドは、他の有機基を包含する。これらの芳香族スルフィドは、 Ａｒ（ＣＨ₂）₄Ｓ_k（ＣＨ₂）_rＡｒ’またはＡ−（ＣＨ₂）_qＳ_k（ＣＨ₂）Ａｒ'' （但し、ＡｒおよびＡｒ’は独立に置換または未置換のアリレンまたは複素アリ レン基であり、Ａｒ’はアリールまたは複素アリール基であり、ｋは１−８であ り、ｑおよびｒは０−４である。置換アリール基は、置換アルキルアリール基を 含む。アリレン基の例には、フェニレン基、特にｐ−フェニレン基、またはベン ゾチアゾリレン基が挙げられる。アリール基には、フェニル基、ナフチル基およ びベンゾチアゾリルが挙げられる。ｋにより規定される存在する硫黄の数は、２ から４の範囲である。炭質材料製品の例は、化学式−（Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ_k−（Ｃ₆Ｈ₄ ）−（但し、ｋは１から８の整数、更に好ましくはｋは２から４の範囲である ）の結合された芳香族スルフィド有機基を有するものである。芳香族スルフィド 基のその他の例は、ビス−パラ−（Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ₂−（Ｃ₆Ｈ₄）−およびパラ− （Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ₂−（Ｃ₆Ｈ₅）である。これらの芳香族スルフィド基のジアゾニ ウム塩は、それらの対応する第一のアミン、Ｈ₂Ｎ−Ａｒ−Ｓ_k−Ａｒ’−ＮＨ₂ またはＨ₂Ｎ−Ａｒ−Ｓ_k−Ａｒ''から都合よく調製されることが可能である。基 には、ジチオジ−４，１−フェニレン、テトラチオジ−４，１−フェニレン、フ ェニレンジチオフェニレン、ジチオジ−４，１−（３−クロロフェニレン）、− （４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−Ｓ−（２−Ｃ₇Ｈ₄ＮＳ）、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−Ｓ−（ ４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＯＨ、−６−（２−Ｃ₇Ｈ₃ＮＳ）−ＳＨ、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｃ Ｈ₂ＣＨ₂−Ｓ−Ｓ−ＣＨ₂ＣＨ₂−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＣＨ₂ ＣＨ₂−Ｓ−Ｓ−Ｓ−ＣＨ₂ＣＨ₂−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（２−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ− Ｓ−（２−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（３−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−Ｓ−（３−Ｃ₆Ｈ₄）−、−６− （Ｃ₆Ｈ₃Ｎ₂Ｓ）、−６−（２−Ｃ₇Ｈ₃ＮＳ）−Ｓ−ＮＲＲ’（但し、ＲＲ’は −ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＨ₂ＣＨ₂−である）、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−Ｓ−Ｓ−Ｓ−（ ４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＣＨ＝ＣＨ₂、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−Ｓ Ｏ₃Ｈ、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₂ＮＨ−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−Ｓ−（４−Ｃ₆Ｈ₄ ）−ＮＨＳＯ₂−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−６−（２−Ｃ₇Ｈ₃ＮＳ）−Ｓ−Ｓ−２− （６−Ｃ₇Ｈ₃ＮＳ）−、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−ＣＨ₂−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、− （４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₂−Ｓ−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＣＨ₂−Ｓ −ＣＨ₂−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（３−Ｃ₆Ｈ₄）−ＣＨ₂−Ｓ−ＣＨ₂−（３−Ｃ₆ Ｈ₄）−、−（ ４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＣＨ₂−Ｓ−Ｓ−ＣＨ₂−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（３−Ｃ₆Ｈ₄）− ＣＨ₂−Ｓ−Ｓ−ＣＨ₂−（３−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−ＮＲＲ’（ 但し、ＲＲ’は−ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＨ₂ＣＨ₂−である）、−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₂ ＮＨ−ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｓ−Ｓ−ＣＨ₂ＣＨ₂−ＮＨＳＯ₂−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−、−（ ４−Ｃ₆Ｈ₄）−２−（１，３−ジチアニル）および−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−Ｓ−（１ ，４−ピペリジンジイル）−Ｓ−（４−Ｃ₆Ｈ₄）−が挙げられる。 炭質材料に結合されることが可能な有機基の別の組は、（Ｃ₆Ｈ₄）−ＮＨ₂、 （Ｃ₆Ｈ₄）−ＣＨ₂−（Ｃ₆Ｈ₄）−ＮＨ₂、（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₂−（Ｃ₆Ｈ₄）−Ｎ Ｈ₂の様なアミノフェニルを有する有機基である。 炭質材料に結合した後で、吸着、および好ましくは炭質材料の吸着能力の増加 を可能にするいずれの１種以上のこれらの有機基も本発明において用いることが 可能である。 好ましくは、炭質材料に結合された有機基は、酸または塩基もしくは酸または 塩基の塩であり、特定の例には、スルホン酸およびカルボン酸の様な置換基を有 するフェニルまたはナフチル基が挙げられる。第四のアンモニウムも用いること ができる。炭質材料に結合される最も好ましい有機基は、（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｎ ａ⁺、（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｋ⁺および（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｌｉ⁺等である。一般に 、酸タイプの有機基結合は、塩基吸着質の吸着において有用である一方で、塩基 タイプの有機基結合は、酸吸着質の吸着において有用である。 異なった有機基の組合せは可能である。例えば、同じ炭質材料に２種以上の有 機基を結合すること、炭質材料の一部を１種の有機基で改質すると共に、炭質材 料の他の部分を異なった有機基で改質し た炭質材料の使用することは本発明の範囲内である。小さい重量％の改質または 小さい表面積の改質、もしくは大きな重量％の改質または大きな表面積の改質の 様な、改質の種々の度合も可能である。また、改質された炭質材料と未改質の炭 質材料の混合物を使用することもできる。 好ましくは、本発明の改質された炭質材料は、特に、結合された有機基がスル ホン酸、カルボン酸、第四のアンモニウムまたはそれらの塩の様な置換基を有す るフェニルまたはナフチル基である場合、高分子イオン交換樹脂に機能が直接的 に似通っている可能性がある。本発明の炭質材料のこれらの種類は、従来の高分 子イオン交換剤に比較して以下の特性の１つ以上を有することが可能である。 ａ）高温安定性 ｂ）大きな耐膨潤性 ｃ）大きな機械的強度（吸着機構に悪影響なし） 更に、本発明の改質された炭質材料は、吸着剤として用いられる他、水処理か ら金属分離／回収、イオン交換および触媒等に渡る分離においても用いられるこ とが可能である。前記した様な交換可能な基を有する吸着剤の追加の利点は、イ オン交換手順を用いて更に表面改質される可能性を材料に付与することである。 吸着質に関して、本発明の改質された１種以上の炭質材料により吸着されるこ とが可能ないずれの吸着質も本発明の範囲内であると考えられる。例には、水、 アンモニア、メルカプタン、二酸化硫黄および硫化水素の様な極性化学種が挙げ られるが、これらに限定されない。「極性化学種」は、その電子構造が対称でな い化学種であることは言うまでもない。これには、例えば、Ｈ₂ＯおよびＮＨ₃の 様な双極子モーメントを有する分子、および／またはＣＯ₂の様な四重極モーメ ントを有する分子、ならびにアルケン、アルキンお よび二重結合または三重結合を有するその他の有機および無機化合物の様な不飽 和π結合を有する分子が挙げられる。アルゴン、酸素およびメタン等の非極性化 学種も、本発明の改質された適切な炭質材料で吸着されることが可能である。本 願に示した説明に鑑みて、当業者は、吸着質および関わる吸着方法に応じて、最 も有効な吸着親和性または吸着の増加を達成するために炭質材料にどの有機基を 結合させることが必要かを決定することができるであろう。 吸着質を吸着することが可能な改質された炭質材料を含有する吸着剤組成物を 開発することにより、特定の吸着質に対する選択性を向上させることができる。 改質された極性炭質材料を用いて、多成分混合物から特定の化学種を選択的に吸 着させることができる。換言すれば、本発明の吸着剤組成物を構成する炭質材料 を改質することで、ある成分に対する吸着親和性を減少させて、他の成分の吸着 親和性を最大にすることができるので、第一の成分からの第二の成分の分離を最 大にする。そのうえ、こうした改質は、極性化学種の吸着を増加させることによ り、非極性化学種の吸着を相対的に減少させるので、選択性を改善する。更に、 炭質材料は、その表面上の酸素官能性を「無効」にする疎水基を添加するように 改質して、非極性化学種の吸着に対する選択性を向上させることができる。 吸着質は、使用者の必要および望みに応じて、液相、気相または蒸気相中に存 在することが可能である。吸着質によっては、液相からよりも蒸気相または気相 から効果的に吸着されることが可能なものもあり、その逆のものもある。本発明 の改質された炭質材料は、いずれの相からの吸着にも有効である。 本発明の１つの利点は、構造を損傷させず、吸着剤をもろくすることもなく、 活性炭またはカーボンブラック吸着剤の表面を大幅に改質することである。例え ば、炭質材料は、表面に結合された交換 可能なナトリウムカチオンで本発明に基づき表面改質することができる。これは 、表面の化学的性質を変えるために様々なイオンで置換する観点から極めて有用 である。 吸着の目的のために本発明の改質された炭質材料を用いる有益な効果は、未改 質炭質材料と本発明により改質された同じ炭質材料とに関する吸着質の吸着等温 線を比較することにより実証することができる。 本発明は、以下の実施例により更に明確になるであろう。但し、以下の実施例 は本発明を単に説明しようとするものである。 実施例 未改質炭質材料に関する種々の吸着質の吸着等温線を本発明により改質された 炭質材料に関する吸着等温線と比較することにより、代表的な炭質材料の表面改 質の有効性を決定した。用いた吸着質は水およびＣＯ₂であったが、他の吸着質 も用いることができた。 実施例１ ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７４３０カーボンブラックのペレットおよびＤａｒｃ ｏＳ５１活性炭（ノリト（Ｎｏｒｉｔ）社製）を以下の手順を用いて表面改質し た。 ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７４３０カーボンブラックの表面改質 ５０ｍｌの水中の５ｍｌの水希釈可能なフェノール−ホルムアルデヒド熱硬化 性樹脂（スケネクタディ（ＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ）社製、ニューヨーク州、）の分散液を５０ｇのＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７４３ ０カーボンブラック（キャボット（ＣａｂｏｔＣｏｒｐ．，）社製、マサチュセ ッツ州、ボストン）と混合した。その混合物を０．２５インチのステンレススチ ールダイを用いて、５０００ｐｓｉの圧力で１ｇの数部分において 押出した。そのペレットを１１０℃で１時間、および１３５℃で１時間、アルゴ ン気流下で加熱し、樹脂を硬化させた。次に、６５０℃に達するまで、アルゴン 気流下において２０℃／ｍｉｎで昇温させた。次に、温度を６５０℃で３時間保 持し、アルゴン気流下で冷却した。その後、ペレットを粉砕して約１ｍｍ×２ｍ ｍの小片を得た。 約１ｇの水中の０．８１ｇの亜硝酸ナトリウムの水溶液を１６．８ｇのカーボ ンブラック顆粒と、２．０４ｇのスルファニル酸と、５０ｇの水との混合物に添 加し、８４℃で攪拌した。２時間攪拌後、できた材料をオーブン内にて６５℃で 乾燥した。 活性炭の表面改質 約１００ｇの水中の３０．５ｇの亜硝酸ナトリウムの水溶液を１３０ｇのＤＡ ＲＣＯＳ５１活性炭（ノリト（Ｎｏｒｉｔ）社製）と、７６．５ｇのスルファニ ル酸と１３００ｇの水との沸騰混合物に添加した。１５分間攪拌後、加熱を停止 し、混合物を攪拌しながら室温まで放冷した。できた材料をオーブン内にて５０ ℃で一晩乾燥した。 イオン交換 表面改質したカーボンを大量の脱イオン水で洗浄し、乾燥した。こうして得た 材料はナトリウム形態をとっていた。カリウムおよびリチウム形態に向けたカー ボンの更なる改質をＫＯＨおよびＬｉＯＨの２Ｍ溶液をそれぞれ用いて、イオン 交換により行った。イオン交換された材料を完全に洗浄し乾燥した。吸着実験を 洗浄し乾燥した材料で行った。 未改質カーボン材料と表面改質されたカーボン材料の表面積を以下の表Ｉに示 した。ＢＥＴ法（グレッグ（Ｓ．Ｊ．Ｇｒｅｇｇ）およびシング（Ｋ．Ｓ．Ｗ． Ｓｉｎｇ）、「吸着、表面積およびポロ シティ」ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ、１９８２）を用いて、表面積を窒素（７ ７Ｋ）の吸着データから計算した。吸着実験をＡＳＡＰ２０００自動装置（ミク ロメリティックス（ＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓＣｏｒｐ．）社製）で実施した 。 表Ｉ 未改質材料および表面改質された材料の表面積および孔体積 表面改質処理後、活性炭が表面積および孔体積を多少失った一方で、カーボン ブラックおよび活性炭の双方は、表面改質の結果として単位表面積当たりの吸着 能力が増加した。表面積および孔体積の損失は、ヘプタンの様な不混合性の有機 溶媒で炭質材料を前処理することにより軽減することが可能である。未改質材料 および改質された材料に関する２９８Ｋにおける水蒸気の吸着からの結果を図１ （カーボンブラック）および図２（活性炭）に示した。水の吸着実験は、密閉セ ル内で一定の相対湿度において水蒸気によりサンプルを平衡させることを伴うバ ッチ手法により行った。一定の相対湿度は、既知の相対湿度をその表面上に有す る飽和塩溶液により達成した。 表面改質の実施後、活性炭およびカーボンブラックの双方は、表面上にＮａ⁺ イオンを含んでいた。Ｎａ⁺イオンは、標準イオン交換手順（例えば、「イオン 交換」、ヘルフェリッヒ（Ｆ．Ｈｅｒｆ ｆｅｒｉｃｈ）著、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、１９６２、参照）を用いて他のイ オンで置換することができる。表面において、Ｎａ⁺イオンおよびイオン交換に より得られたその他のイオン形態で表面改質された材料に対する水の吸着等温線 を図１および図２に示した。吸着等温線は、水蒸気の相対圧力の関数として、吸 着剤グラム当たりの吸着された水蒸気の量を示している。図３および図４は、材 料のＢＥＴ表面積により標準化された幾つかのデータを示している。Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ７４３０カーボンブラックおよびＤａｒｃｏＳ５１活性炭の単位面 積当たりの吸着能力が本発明において説明した表面改質により大幅に改善される ことは明らかである。更に、水の吸着等温線の形は、表面改質の結果として変化 している（上に凹状から、直線または上に凸に）。 本発明の表面改質手法は、四重極ムーブメントを有するＣＯ₂の様なガスの吸 着にも影響を与えることが可能である。図５は、未改質および改質された同じＢ ｌａｃｋＰｅａｒｌｓ７４３０カーボンブラックに対する２７３Ｋにおける気相 からのＣＯ₂の吸着等温線を示している。ＣＯ₂の吸着は、ＡＳＡＰ２０００自動 吸着システム（ミクロメリティックス（ＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓＣｏｒｐ． ）社製）で実施した。図は、ＣＯ₂の圧力の関数として、吸着されたＣＯ₂の量を 示している。明らかに、ＣＯ₂の吸着は、本発明において説明したカーボン表面 改質手法により改善されている。 本発明のその他の実施形態は、本願において開示した本発明の明細書および実 施を考慮することにより当業者に対して明らかになるであろう。明細書および実 施例を説明とみなすべきものとし、本発明の真の範囲および精神を以下のクレー ムにより指示することを意図するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ (72)発明者 スミス，ダグラス エム. アメリカ合衆国，ニュー メキシコ 87106，アルバケルク，ノース イースト, マーケット プレイス 1412 (72)発明者 メナシ，ジャミール アメリカ合衆国，マサチューセッツ 02173，レキシントン，グリーソン ロー ド 68

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１種の有機基を結合させることにより改質され、吸着質を吸着 することが可能な炭質材料を含んでなる吸着剤組成物。 ２．前記有機基が（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｎａ⁺、（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｌｉ⁺または （Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｋ⁺であることを特徴とする請求の範囲１に記載の吸着剤組 成物。 ３．前記有機基がｐ−Ｃ₆Ｈ₄ＳＯ₂ＮＨ₂または−Ｃ₆Ｈ₄ＮＨ₂であることを特 徴とする請求の範囲１に記載の吸着剤組成物。 ４．前記有機基が親水性であることを特徴とする請求の範囲１に記載の吸着剤 組成物。 ５．前記改質された炭質材料が活性炭またはカーボンブラックであることを特 徴とする請求の範囲１に記載の吸着剤組成物。 ６．吸着質を吸着することが可能な炭質材料の吸着能力を増加させる方法であ って、前記吸着能力を増加させることが可能な少なくとも１種の有機基を前記炭 質材料に結合することを含んでなる方法。 ７．前記炭質材料が活性炭またはカーボンブラックであることを特徴とする請 求の範囲６に記載の方法。 ８．前記有機基が（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｎａ⁺、（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｌｉ⁺または （Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｋ⁺であることを特徴とする請求の範囲６に記載の方法。 ９．前記有機基がｐ−Ｃ₆Ｈ₄ＳＯ₂ＮＨ₂または−Ｃ₆Ｈ₄ＮＨ₂であることを特 徴とする請求の範囲６に記載の方法。 １０．前記有機基が親水性であることを特徴とする請求の範囲６に記載の方法 。 １１．前記吸着質が極性であることを特徴とする請求の範囲６に記載の方法。 １２．前記吸着質が水、アンモニア、二酸化炭素、二酸化硫黄または硫化水素 であることを特徴とする請求の範囲６に記載の方法。 １３．前記吸着質が水であることを特徴とする請求の範囲１２に記載の方法。 １４．前記吸着質が非極性であることを特徴とする請求の範囲６に記載の方法 。 １５．前記吸着質がアルゴン、酸素またはメタンであることを特徴とする請求 の範囲１４に記載の方法。 １６．前記吸着質が気相または蒸気相に存在することを特徴とする請求の範囲 ６に記載の方法。 １７．前記吸着質が液相に存在することを特徴とする請求の範囲６に記載の方 法。 １８．吸着質を吸着する方法であって、少なくとも１種の有機基を結合させる ことにより改質され、前記吸着質を吸着することが可能な炭質材料と前記吸着質 とを接触させることを含んでなる方法。 １９．前記改質された炭質材料が活性炭またはカーボンブラックであることを 特徴とする請求の範囲１８に記載の方法。 ２０．前記有機基が（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｎａ⁺、（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｌｉ⁺また は（Ｃ₆Ｈ₄）−ＳＯ₃ ^-Ｋ⁺であることを特徴とする請求の範囲１８に記載の方法 。 ２１．前記有機基がｐ−Ｃ₆Ｈ₄ＳＯ₂ＮＨ₂または−Ｃ₆Ｈ₄ＮＨ₂であることを 特徴とする請求の範囲１８に記載の方法。 ２２．前記有機基が親水性であることを特徴とする請求の範囲１８に記載の方 法。 ２３．前記吸着質が極性であることを特徴とする請求の範囲１８ に記載の方法。 ２４．前記吸着質が水、アンモニア、二酸化炭素、硫化水素、アルゴン、酸素 またはメタンであることを特徴とする請求の範囲１８に記載の方法。 ２５．前記吸着質が水であることを特徴とする請求の範囲２４に記載の方法。 ２６．前記有機基が交換可能なイオンを含むことを特徴とする請求の範囲１に 記載の吸着剤組成物。 ２７．請求の範囲２６の吸着剤組成物からなるイオン交換材料。