JP2001180921A - Oxidized carbon colloid and plant growth agent made of the same - Google Patents
Oxidized carbon colloid and plant growth agent made of the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水質改善や土壌改
良に用いる酸化カーボンコロイド及びそれを用いた植物
生育剤に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon oxide colloid used for improving water quality and soil, and a plant growing agent using the same.
【０００２】本発明が対象とするカーボンとは、グラフ
ァイトのような結晶性のカーボンのほか、ケッチェンブ
ラック、木炭のような無定形カーボンなど、広く一般的
なカーボンであるが、主としてカーボン繊維の端材や、
断熱材として黒鉛化を進めた各種カーボン材料の端材な
ど産業廃棄物として排出されるカーボンを指す。[0002] The carbon to which the present invention is applied includes a wide variety of general carbons such as crystalline carbon such as graphite and amorphous carbon such as Ketjen black and charcoal. Scraps,
This refers to carbon discharged as industrial waste, such as offcuts of various carbon materials that have been graphitized as heat insulating materials.
【０００３】[0003]
【従来の技術】我が国では、平安時代の古くから井戸水
の浄化に木炭が利用されていた。これは、木炭が有する
多孔性を利用して、不純物を除去する水質浄化作用であ
る。また、植物の育成を助けるものとして、例えば、特
開平10-229708号「発芽促進方法」(炭酸水素塩を含有した
水を電解し得られる酸化水と植物成長ホルモン剤とを併
用して発芽を促進させる技術)、特開平09-165284号「植
物育成方法及び植物育成剤」(マイナスイオン化した籾殻
炭と石灰窒素とを混ぜて植物育成剤とする技術)や特開
平11-056112号「植物育成床」(栽培植物を植え付ける植付
け部を有する木炭を用いる技術)等が開示されている。2. Description of the Related Art In Japan, charcoal has been used to purify well water since the Heian period. This is a water purification action for removing impurities using the porosity of charcoal. Further, as an aid for plant growth, for example, JP-A-10-229708 `` germination promotion method '' (to germinate in combination with oxidized water obtained by electrolyzing water containing bicarbonate and a plant growth hormone agent) JP-A-09-165284, `` Plant breeding method and plant breeding agent '' (a technology of mixing negatively ionized rice husk charcoal and lime nitrogen to make a plant breeding agent) and JP-A-11-056112, `` Plant growing Floors (technique using charcoal having a planting part for planting cultivated plants) and the like are disclosed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】現在では、木炭に限ら
ず、より広い分野で炭の利用、とりわけカーボン材料の
利用が多く見られる。しかし、現在の最先端技術を駆使
して製造されたカーボン材料は、製品への加工に際して
大量のカーボン端材を生み出すが、再利用や廃棄処分が
共に困難であり、問題になりつつある。現在、カーボン
材料を製品化している主要メーカーは炭素繊維メーカー
であり、我が国においても、これらメーカーからは年間
240〜260ｔともいわれる量の炭素繊維端材が出ている。
このほかにも、様々なカーボン製品を製造するメーカー
が大小あり、廃棄処分となるカーボン粉末及び固形物等
のカーボン端材は、年間総計400ｔ以上に達している。
こうしたカーボン端材の多くはグラファイトのような結
晶性カーボンであり、これの再利用は、遅々として進ま
ないのが現状である。At present, the use of charcoal, especially the use of carbon materials, is widely observed not only in charcoal but also in a wider field. However, carbon materials produced using the latest state-of-the-art technology produce a large amount of carbon offcuts when processed into products, but are difficult to reuse and dispose of, and are becoming a problem. Currently, the major manufacturers that commercialize carbon materials are carbon fiber manufacturers, and in Japan, these manufacturers
240-260 tons of carbon fiber offcuts come out.
In addition, there are large and small manufacturers of various carbon products, and the total amount of carbon scraps such as carbon powder and solids to be disposed of exceeds 400 tons per year.
Most of these carbon scraps are crystalline carbon such as graphite, and at present, their reuse does not proceed slowly.
【０００５】上記廃棄処分となるカーボン端材を粉砕し
て微細な粉体として、水中又は土中へ大量に投入して水
質浄化や土質改良などの方面に再利用する方法が提案さ
れている。しかしながら、これらカーボン端材は一般に
結晶性カーボンであって、木炭のような無定形の多孔質
カーボンではないので、土壌改良や植物生育にはあまり
効果のない形態のものである。そこで、カーボン端材の
再利用態様として、土壌改良剤又は水質浄化剤あるいは
植物生育剤となりうるカーボンコロイドを開発するた
め、検討した。[0005] A method has been proposed in which carbon waste material to be disposed of is pulverized and pulverized as fine powder into a large amount of water or soil for reuse in water purification or soil improvement. However, these carbon offcuts are generally crystalline carbon, not amorphous porous carbon such as charcoal, and therefore have a form that is not so effective for soil improvement and plant growth. Therefore, as a mode of reusing carbon scraps, a study was conducted to develop a carbon colloid that could be a soil conditioner, a water purification agent, or a plant growth agent.
【０００６】[0006]
【課題を解決する手段】検討の結果開発したものが、水
とカーボン粉末や端材とを分散剤の存在下又はそのまま
の混合状態で撹拌機により撹拌し、該撹拌機内のボー
ル、内壁面、内壁面上の突起又は撹拌機内のカッタにカ
ーボン粉末や端材が衝突する際に生ずる摩擦熱を利用す
ることによりカーボン微粉末に粉砕すると共に該微粉末
表面に酸素含有官能基を形成して該カーボン微粉末が水
溶液中に略均一に分散するようにしてなる酸化カーボン
コロイドである。カーボン端材を植物生育剤としての再
利用の観点からみて、水のほかに、自然界に存在する有
機酸(例えば木酢、酢酸)や、石炭灰や草木灰などを加え
て撹拌するとよく、この場合は特にカーボン粒子表面に
酸性基がつきやすくなる。水とカーボン粉末や端材との
比率は自由で、水１ｔに対してカーボン粉末や端材10〜
500kgの割合、水中混練の場合に好ましくは10〜15kgの
割合を示すことができる。As a result of the examination, what has been developed is to stir water and carbon powder or offcuts with a stirrer in the presence of a dispersant or in a mixed state as it is, and a ball, an inner wall surface, By utilizing frictional heat generated when carbon powder or scrap material collides with a protrusion on the inner wall surface or a cutter in a stirrer, the carbon powder is pulverized into fine carbon powder and an oxygen-containing functional group is formed on the fine powder surface to form the fine powder. It is a carbon oxide colloid in which carbon fine powder is dispersed almost uniformly in an aqueous solution. From the viewpoint of reusing the carbon offcuts as a plant growth agent, in addition to water, it is good to add organic acids (e.g., wood vinegar, acetic acid) or coal ash or plant ash which are present in nature, and to stir them. In particular, an acidic group is easily attached to the surface of the carbon particles. The ratio of water to carbon powder and offcuts is free.
The ratio can be 500 kg, preferably 10 to 15 kg in the case of kneading in water.
【０００７】酸素含有官能基は、たとえば、カルボニル
基、カルボキシル基、水酸基などであり、これらは土壌
改良剤又は水質浄化剤として化学的効用を発揮するほ
か、本発明において、分散媒となる水に対するカーボン
粒子の分散性を確保する機能を有する。上記では、カー
ボン粉末や端材と撹拌機各部との衝突に起因する摩擦熱
を利用した酸化手段を示しているが、このほかにも、カ
ーボン粉末や端材に、(a)紫外線照射する、(b)アーク放
電を浴びせる、(c)酸洗いする、そして(d)電解酸化する
酸化手段がある(特許第2736243号、特願平10-260385
号)。電解酸化については、太陽光発電や風力発電等、
自然力から直接直流発電する設備を利用すれば、交流発
電から直流電流を得る変換ロスをなくすことができる。
こうして得られる酸化カーボンコロイドは、カーボン粒
子表面に形成できる酸素含有官能基が親水基として機能
する。The oxygen-containing functional group is, for example, a carbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, etc., which exerts a chemical effect as a soil conditioner or a water purification agent. It has the function of ensuring the dispersibility of carbon particles. In the above, the oxidizing means using the frictional heat resulting from the collision between the carbon powder and the remnants and each part of the stirrer, but in addition, carbon powder and remnants, (a) ultraviolet irradiation, There are oxidizing means for (b) subject to arc discharge, (c) pickling, and (d) electrolytic oxidation (Patent No. 2736243, Japanese Patent Application No. 10-260385).
issue). Regarding electrolytic oxidation, such as solar power generation and wind power generation,
If a facility that directly generates direct current from natural power is used, conversion loss for obtaining direct current from alternating current can be eliminated.
In the oxidized carbon colloid thus obtained, the oxygen-containing functional group that can be formed on the surface of the carbon particle functions as a hydrophilic group.
【０００８】酸化カーボンコロイドは、断熱材としての
カーボン端材が有する多孔性の働きにより、散布した土
中又は水中の無機物又は有機物を吸着する。前記吸着は
不純物除去や、有用な有機物(特に土壌中の肥料や農薬)
の流出又は散逸防止の機能にあたる。こうした吸着機能
により、土壌改良又は水質浄化が発揮され、例えば土壌
中の微生物を活性化させたり、農産物の育成を助けるこ
とができる。また、多孔性は高い吸水性を発揮する。通
常、前記断熱材としてのカーボン端材は自己体積の５〜
８倍の吸水力を有し、とりわけ土壌に対して保水性、保
湿性を付与することができる。更に、カーボン粒子固有
の遠赤外線効果や熱エネルギーの保持効果が保温性、断
熱性を発揮して、酸素含有官能基の存在が適度にアルカ
リ性土壌を徐々に酸性化する働きを有し、農作物の栽培
に適した土壌改良剤となる。The oxidized carbon colloid adsorbs inorganic or organic substances in the dispersed soil or water due to the porosity of the carbon offcuts as a heat insulating material. The adsorption removes impurities and useful organic substances (particularly fertilizers and pesticides in soil)
It is a function of preventing outflow or dissipation. By such an adsorption function, soil improvement or water purification is exhibited, and for example, microorganisms in the soil can be activated or agricultural products can be grown. In addition, the porosity exhibits high water absorption. Usually, the carbon scrap as the heat insulating material has a self-volume of 5 to 5.
It has eight times the water absorption capacity, and can impart water retention and moisture retention to soil in particular. Furthermore, the far-infrared ray effect and heat energy retention effect inherent to carbon particles exhibit heat retention and heat insulation properties, and the presence of oxygen-containing functional groups has a function of gradually acidifying alkaline soil moderately, It is a soil conditioner suitable for cultivation.
【０００９】上記各種機能又は働きを発揮するカーボン
粒子は微小なほど好ましく、とりわけ多孔性の働きは、
粒子径が小さくなるほどに総表面積が増加して望まし
い。そこで、カーボン粒子表面に酸素含有官能基を形成
する反応が超音波雰囲気下で進行できるようにした。超
音波の印加により、カーボン粒子をより微小に破砕しな
がら酸化するのである。例えば、撹拌機での水とカーボ
ン粒子や端材との撹拌による酸化カーボンコロイドの場
合、撹拌機に超音波発振器を取り付けて、超音波を印加
しながら前記撹拌を進める。また、超音波雰囲気下で、
カーボン粉末や端に、(a)紫外線照射する、(b)アーク放
電を浴びせる、(c)酸洗いする、そして(d)電解酸化する
場合でも、超音波雰囲気や電磁場雰囲気下で酸化を行う
と、カーボン粒子の粒径を微小化しながら酸化カーボン
コロイドを製造できる。The finer the carbon particles exhibiting the various functions or functions described above, the more preferable.
It is desirable that the total surface area increases as the particle diameter decreases. Therefore, the reaction for forming the oxygen-containing functional group on the surface of the carbon particles can proceed in an ultrasonic atmosphere. By applying ultrasonic waves, the carbon particles are oxidized while being finely crushed. For example, in the case of a carbon oxide colloid obtained by stirring water and carbon particles or scraps with a stirrer, an ultrasonic oscillator is attached to the stirrer, and the stirring is performed while applying ultrasonic waves. In an ultrasonic atmosphere,
Even when carbon powder or edges are (a) irradiated with ultraviolet light, (b) exposed to arc discharge, (c) pickled, and (d) electrolytically oxidized, if oxidized in an ultrasonic atmosphere or electromagnetic field atmosphere In addition, a carbon oxide colloid can be produced while minimizing the particle size of the carbon particles.
【００１０】本発明の酸化カーボンコロイドは植物生育
剤として、そのまま、あるいは石炭灰、草木灰、籾殻
炭、木炭などと共に土壌改良剤として使用することがで
きる。その場合、土壌の状況や目的により、酸性又はア
ルカリ性の中和やこれらの一方又は双方が求められる場
合がある。そこで、カーボン粒子表面に酸素含有官能基
を形成する反応が磁場雰囲気下で進行できるようにし
て、酸化カーボンコロイドを製造した。通常雰囲気化で
カーボン粒子を酸化した場合、ボルタンメトリーの分布
はプラス側にしかピークが見られず、いわゆる化学的ド
ーピングは酸性しか発揮しない。しかし、磁場雰囲気下
でカーボン粒子を酸化すると、理由は明らかではない
が、ボルタンメトリーの分布はプラス及びマイナス側双
方にピークを見せ、化学的ドーピングによる特性は酸性
及びアルカリ性を備えたものになることが判明した。こ
れによって、酸化カーボンコロイドを植物生育剤として
土壌に用いた場合、土壌がアルカリ性であれば酸性要素
が、土壌が酸性であればアルカリ性要素が機能して、そ
の土壌の酸度を略中性(やや酸性)に改善することができ
るようになる。上述の超音波雰囲気下での酸化反応とは
異なり、磁場印加の場所が必ずしも酸化反応の場所と同
一でなくてもよく、例えば電解酸化進行中の酸化カーボ
ンコロイドをパイプで循環させ、前記循環経路途中に磁
石を配して磁場雰囲気中を酸化カーボンコロイドが通過
するようにしてもよい。このようにして同時に超微細化
コロイドにすると、植物の細胞内まで吸水と同時に浸入
することになり、生体活性効果が得られるのである。The carbon oxide colloid of the present invention can be used as a plant improver, as it is, or together with coal ash, plant ash, rice husk charcoal, charcoal, etc. as a soil improver. In that case, depending on the condition and purpose of the soil, neutralization of acidic or alkaline or one or both of them may be required. Therefore, a reaction for forming an oxygen-containing functional group on the surface of the carbon particles was allowed to proceed in a magnetic field atmosphere to produce a carbon oxide colloid. When carbon particles are oxidized in a normal atmosphere, the voltammetric distribution has a peak only on the positive side, and so-called chemical doping only shows acidity. However, when carbon particles are oxidized in a magnetic field atmosphere, the voltammetric distribution shows peaks on both the positive and negative sides, and the properties due to chemical doping may be acidic and alkaline, although the reason is not clear. found. Thus, when carbon oxide colloid is used as a plant growth agent in soil, an acidic element functions when the soil is alkaline, and an alkaline element functions when the soil is acidic, and the acidity of the soil is substantially neutral (slightly neutral). (Acidic). Unlike the above-described oxidation reaction under an ultrasonic atmosphere, the location of the magnetic field application does not necessarily have to be the same as the location of the oxidation reaction. A magnet may be provided on the way to allow the carbon oxide colloid to pass through the magnetic field atmosphere. When the ultrafine colloid is simultaneously formed in this way, water is absorbed into the cells of the plant at the same time as the water is absorbed, and a bioactive effect is obtained.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図を
参照しながら説明する。図１は、水１とカーボン端材２
(塊状及び粉末混在)とを混合して撹拌機３により撹拌し
ながら酸化カーボンコロイド４を製造している状態を表
した撹拌機の一部破断側面図、図２は超音波雰囲気下で
電解酸化により酸化カーボンコロイド４を製造している
状態を表した模式図であり、図３は磁場雰囲気下で電解
酸化により酸化カーボンコロイド４を製造している状態
を表した模式図である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows water 1 and carbon scrap 2
(A lump and a powder mixture) and a partially broken side view of the stirrer showing a state in which the carbon oxide colloid 4 is manufactured while stirring with the stirrer 3, and FIG. 2 shows electrolytic oxidation in an ultrasonic atmosphere. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state in which the carbon oxidized carbon colloid 4 is manufactured by the method shown in FIG. 3, and FIG.
【００１２】図１の例では、各種工場から排出されるカ
ーボン端材２(塊状及び粉末混在)を水１と共に撹拌機３
に入れ、高速にカッタ５を回転させることにより、両者
をよく混合しながら撹拌機内壁面、内壁面上の突起６又
は撹拌機内のカッタ５にカーボン端材２を衝突させて破
砕し、同時に破砕の際に生ずる摩擦熱を利用してカーボ
ン粉末表面に酸素含有官能基を形成して酸化カーボンコ
ロイド４を製造する。撹拌機３の内部構造やカッタ５は
自由であり、カーボン粉末との摩擦熱を利用してカーボ
ン粉末表面に酸素含有官能基を形成することから、カー
ボン粉末とカッタ５等との接触機会が増えることが望ま
しい。図示では、説明の便宜上、カーボン端材２を密に
描いているが、実際には水１ｔに対してカーボン粉末10
〜500kg、好ましくは50〜200kg(0.5〜20％濃度)が適量
である。In the example of FIG. 1, carbon scraps 2 (lumps and powders mixed) discharged from various factories are mixed with water 1 by a stirrer 3.
And rotating the cutter 5 at a high speed to crush the carbon scrap 2 by colliding it with the inner wall surface of the stirrer, the projection 6 on the inner wall surface or the cutter 5 in the stirrer while mixing the two well, and simultaneously Utilizing frictional heat generated at this time, an oxygen-containing functional group is formed on the surface of the carbon powder to produce the carbon oxide colloid 4. Since the internal structure of the stirrer 3 and the cutter 5 are free, and the oxygen-containing functional group is formed on the surface of the carbon powder using frictional heat with the carbon powder, the chance of contact between the carbon powder and the cutter 5 increases. It is desirable. In the drawing, the carbon scrap 2 is drawn densely for convenience of explanation.
A suitable amount is 500500 kg, preferably 50-200 kg (0.5-20% concentration).
【００１３】図２の例は、電解酸化を用いて酸化カーボ
ンコロイド４を製造している例で、カーボン粉末(例え
ば、予めカーボン端材を粉砕して製造する)を固めたカ
ーボン陽極７と他の金属陰極８とを絶縁体９で挟んで対
峙させ、水１中に浸して直流電源10から直流電圧を印加
する。そして、電解酸化を試みている最中に、外部から
超音波発振器11によって超音波を印加する。カーボン陽
極７からは、カーボン粒子12が電解酸化を受けながら溶
出するが、更に超音波Ｓを受けて破砕され、非常に粒径
の小さなカーボン粒子12として、水１中に分散すること
になる。FIG. 2 shows an example in which the oxidized carbon colloid 4 is manufactured by using electrolytic oxidation, and a carbon anode 7 in which carbon powder (for example, manufactured by previously grinding carbon scraps) and a carbon anode 7 are hardened. The metal cathode 8 is sandwiched between insulators 9 to face each other, immersed in water 1, and a DC voltage is applied from a DC power supply 10. Then, an ultrasonic wave is applied from the outside by the ultrasonic oscillator 11 while attempting the electrolytic oxidation. From the carbon anode 7, the carbon particles 12 elute while undergoing electrolytic oxidation, but are further crushed by receiving the ultrasonic waves S, and are dispersed in the water 1 as carbon particles 12 having a very small particle size.
【００１４】図３の例は、図２同様に電解酸化を用いて
酸化カーボンコロイド４を製造している例で、カーボン
粉末(例えば、予めカーボン端材を粉砕して製造する)を
固めたカーボン陽極７と他の金属陰極８とを絶縁体９で
挟んで対峙させ、水１中に浸して直流電源10から直流電
圧を印加する。そして、ポンプ13を用いて製造途中の酸
化カーボンコロイド４を循環経路14へ送り、循環経路14
途中に配した磁性パイプ15(磁場雰囲気)に前記酸化カー
ボンコロイド４を通過させることで、ボルタンメトリー
の分布(図７参照)がプラス及びマイナス側双方にピーク
を見せ、化学的ドーピングによる特性が酸性及びアルカ
リ性を備えた酸化カーボンコロイドになるのである。ポ
ンプ13を用いた酸化カーボンコロイド４の循環は、上述
の撹拌機による撹拌作用に相当する。各例に示した酸化
カーボンコロイドの製造態様は、単独使用、又は適宜選
択して併用してもよい。FIG. 3 shows an example in which the oxidized carbon colloid 4 is produced by electrolytic oxidation similarly to FIG. 2, and a carbon powder (for example, produced by previously grinding carbon offcuts) is hardened. An anode 7 and another metal cathode 8 are opposed to each other with an insulator 9 interposed therebetween, immersed in water 1 and a DC voltage is applied from a DC power supply 10. The oxidized carbon colloid 4 during the production is sent to the circulation path 14 using the pump 13,
By passing the carbon oxide colloid 4 through the magnetic pipe 15 (magnetic field atmosphere) arranged on the way, the voltammetric distribution (see FIG. 7) shows peaks on both the positive and negative sides, and the characteristics due to chemical doping have acidic and acidic characteristics. It becomes an oxidized carbon colloid with alkalinity. Circulation of the oxidized carbon colloid 4 using the pump 13 corresponds to the stirring action of the above-described stirrer. The production modes of the oxidized carbon colloid shown in each example may be used alone or in combination as appropriate.
【００１５】[0015]
【実施例】本発明に基づく酸化カーボンコロイドの有用
性を実証するため、各種使用実験を試みた。まず、実施
例１として、鉢植植物の育成状態を比較することにし
た。実施例１-１は、酸化カーボンコロイド(濃度２％)
に浸漬したカーボン多孔体(木炭)を鉢の内底に敷き詰
め、このカーボン多孔体を覆うように土を入れた鉢植植
物、実施例１-２は鉢内をすべて土として酸化カーボン
コロイドを直接土に含ませた鉢植植物、実施例１-３は
酸化カーボンコロイドのみとした鉢植植物、そして比較
例１として土のみの鉢植植物を作った。鉢の大きさは内
径10cm、高さ10cmであり、植物として秋蒔きの千鳥草を
用いた。酸化カーボンコロイドの土に対する添加量はい
ずれも10％である。EXAMPLES In order to demonstrate the usefulness of the oxidized carbon colloid according to the present invention, various use experiments were attempted. First, as Example 1, the growing state of a potted plant was compared. In Example 1-1, a carbon oxide colloid (concentration: 2%) was used.
A potted plant in which a porous carbon material (charcoal) immersed in a pot is laid on the inner bottom of a pot and soil is placed so as to cover the porous carbon material. In Example 1-3, a potted plant containing only oxidized carbon colloid was prepared, and as Comparative Example 1, a potted plant containing only soil was prepared. The size of the pot was 10 cm in inner diameter and 10 cm in height, and staggered autumn sowing was used as a plant. The amount of the carbon oxide colloid added to the soil was 10% in each case.
【００１６】実施例１-１〜１-３及び比較例１の鉢を、
室内の日当たりのよい南側に置き、鉢内の温度(土又は
酸化カーボンコロイド)の温度変化を、発芽が見られる
まで、毎日正午に測定した。検温は、基本的に鉢の内底
に温度計を当接した状態で実施した。測定結果を表１及
び図４のグラフにて示す。The pots of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Example 1 were
The room was placed on the sunny south side, and the temperature change in the pot (soil or carbon oxide colloid) was measured at noon every day until germination was observed. The temperature measurement was basically performed with the thermometer in contact with the inner bottom of the pot. The measurement results are shown in Table 1 and the graph of FIG.
【００１７】[0017]
【表１】 [Table 1]
【００１８】試験の結果、酸化カーボンコロイドが何ら
かの形で加えられている実施例１-１〜実施例１-３が、
比較例１に比べて１℃〜５℃高く推移していることが分
かった。これは、日中の太陽を受けて輻射熱を吸収する
ために地中の温度が他と比較して高くなるためと考えら
れる。また、夜間に至っても酸化カーボンコロイドに保
温効果があるために温度低下が緩やかとなり、結果とし
て植物の成長が促進されたものと思われる。具体的に
は、実施例１-１や実施例１-２では実験開始後２日目に
発芽が見られ、二葉から四つ葉になるのも早く、背丈も
大きかったが、比較基準である比較例１は５日目に発芽
し、背丈も小さかった。As a result of the test, Examples 1-1 to 1-3 in which the carbon oxide colloid was added in some form were as follows:
It was found that the temperature was higher by 1 ° C. to 5 ° C. than in Comparative Example 1. This is considered to be due to the fact that the temperature in the ground becomes higher than that of other parts due to the absorption of radiant heat in response to the daytime sun. Even at night, it is considered that the temperature drop was gradual due to the heat retention effect of the oxidized carbon colloid, and as a result, the growth of plants was promoted. Specifically, in Example 1-1 and Example 1-2, germination was observed on the second day after the start of the experiment, and the two-leaf to four-leaf was early, and the height was large. Comparative Example 1 germinated on the fifth day, and the height was small.
【００１９】千鳥草よりも大型の植物、小松菜につい
て、実施例１同様の実験を試みた(実施例２)。実施例２
-１は、図２の装置で電解酸化の酸化カーボンコロイド
に浸漬したカーボン多孔体をプランターの内底に敷き詰
め、このカーボン多孔体を覆うように土を入れた鉢植植
物、実施例２-２はカーボン多孔体のみをプランターの
内底に敷き詰め、このカーボン多孔体を覆うように土を
入れた鉢植植物、実施例２-３はプランター内をすべて
土として酸化カーボンコロイドを直接土に含ませた鉢植
植物、そして比較例２として土のみの鉢植植物を作っ
た。基本的には野外にて測定を実施しているが、経過日
数４日目〜６日目は外気温が下がり過ぎたために、室内
にて測定を実施している。実験結果を表２及び図５のグ
ラフにて示す。観察上、実施例２-１〜実施例２-３の発
芽、生長共に早かった。発芽率についてみれば、同数の
種子を蒔きながらも、実施例２-１〜実施例２-３の発芽
数が多かった。An experiment similar to Example 1 was attempted for a plant, Komatsuna, which was larger than the hound's-toothed grass (Example 2). Example 2
-1 is a potted plant in which the porous carbon material immersed in the electrolytically oxidized carbon colloid in the apparatus of FIG. 2 is spread on the inner bottom of the planter, and soil is put so as to cover the carbon porous material. A potted plant in which only the porous carbon material was laid on the inner bottom of the planter and soil was put so as to cover the porous carbon material. In Example 2-3, a potted plant in which the entire inside of the planter was soil and the carbon oxide colloid was directly contained in the soil. A plant and a potted plant made of soil only as Comparative Example 2 were produced. Basically, measurements are taken outdoors, but measurements are taken indoors on the fourth to sixth days since the outside air temperature has fallen too much. The experimental results are shown in Table 2 and the graph of FIG. Observationally, both germination and growth of Example 2-1 to Example 2-3 were early. Regarding the germination rate, the number of germinations in Example 2-1 to Example 2-3 was large while sowing the same number of seeds.
【００２０】[0020]
【表２】 [Table 2]
【００２１】現在、我が国ではハウス栽培が盛んであ
り、暖房源として石油を用いたボイラーを使用してい
る。しかし、この石油がコスト低減の妨げとなっている
事実も否めない。日中は太陽光により充分にハウス内が
暖められるので、この日中の太陽熱を吸収し、夜間の暖
房用に利用することができれば、石油の節約にもなる。
そこで、本発明の蓄熱利用の側面を検証してみた(実施
例３)。具体的には、ハウス内の苗床下に硝酸での酸化
カーボンコロイドを含浸させたカーボン多孔体を埋設
し、このカーボン多孔体に土を被覆した。栽培植物は、
小松菜(実施例３-１)とほうれん草(ほうれん草３-２)で
ある。小松菜及びほうれん草それぞれの根元付近の土壌
中温度の変化を表３及び図６のグラフに示す。At present, house cultivation is popular in Japan, and a boiler using oil is used as a heating source. However, there is no denying that this oil has hindered cost reduction. In the daytime, the house is sufficiently warmed by sunlight, so if it can absorb the daytime solar heat and use it for nighttime heating, it will also save oil.
Therefore, the aspect of utilizing heat storage of the present invention was verified (Example 3). Specifically, a carbon porous body impregnated with a carbon oxide colloid with nitric acid was buried under a nursery bed in a house, and the carbon porous body was covered with soil. Cultivated plants are
Komatsuna (Example 3-1) and spinach (spinach 3-2). Table 3 and the graph of FIG. 6 show changes in soil temperature near the root of each of Komatsuna and spinach.
【００２２】[0022]
【表３】 [Table 3]
【００２３】表３より明らかなように、酸化カーボンコ
ロイドは蓄熱作用を有することが分かる。とりわけ、８
日目は外気温が10.5℃まで低下したにもかかわらず、実
施例３-１(小松菜)においては約２℃、実施例３-２(ほ
うれん草)においては約４度も土壌中温度が高かった。
植物の生育では、１〜２℃の差でも大きく異なるから、
前記酸化カーボンコロイドの蓄熱作用は有効だと結論付
けることができる。この実験では、あくまで太陽光の蓄
熱を考えたが、例えば暖房用パイプを埋設して、冬季用
暖房兼蓄熱用熱源として併用すれば、熱エネルギーの損
失を抑えながら、有効な保温効果を実現することができ
ると思われる。As is evident from Table 3, the carbon oxide colloid has a heat storage effect. Above all, 8
On the day, although the outside temperature dropped to 10.5 ° C, the soil temperature was as high as about 2 ° C in Example 3-1 (komatsuna) and about 4 ° C in Example 2-2 (spinach). .
In the growth of plants, even a difference of 1-2 ° C is very different,
It can be concluded that the heat storage effect of the carbon oxide colloid is effective. In this experiment, we considered the storage of sunlight, but if we buried a heating pipe and used it as a heat source for both heating and storage in winter, we would realize an effective heat retention effect while suppressing heat energy loss. Seems to be able to.
【００２４】最後に、磁場雰囲気下で電解酸化して製造
した酸化カーボンコロイドの特性について、検証した
(実施例４)。通常雰囲気下での酸化カーボンコロイド
は、pH2.4前後、導電率1.8mS〜2.0mS、起電力は230mV〜
240mVの範囲で調整し、製造する。従って、得られる酸
化カーボンコロイドは酸性を示す。これは、磁場雰囲気
下で製造した酸化カーボンコロイドでもほぼ同様で、そ
のまま土壌に混入すると土壌の酸性度が高められる虞が
あるが、実際にはそうはならなかったのである。現在、
世界的に、自動車等の排ガスや工場からの排煙がもたら
す酸性雨や酸性霧が立木を枯らせたり、農産物に大きな
被害を与えている環境汚染の問題がある。本発明の磁場
雰囲気下で製造した酸化カーボンコロイドは、単体とし
て酸性を示すにも拘わらず、土壌の酸性度を高くしない
特性を持つのであり、前記した環境汚染の心配なく使用
できる特徴を有している。Finally, the characteristics of the carbon oxide colloid produced by electrolytic oxidation in a magnetic field atmosphere were verified.
(Example 4). Under normal atmosphere, oxidized carbon colloid has a pH of around 2.4, conductivity of 1.8 mS to 2.0 mS, and electromotive force of 230 mV to
Adjust and manufacture in the range of 240mV. Therefore, the obtained oxidized carbon colloid shows acidity. This is almost the same for carbon oxide colloids produced in a magnetic field atmosphere. If mixed into the soil as it is, the acidity of the soil may be increased, but this was not the case. Current,
Worldwide, there is a problem of environmental pollution in which acid rain and acid fog caused by exhaust gas from automobiles and smoke from factories cause trees to die and seriously damage agricultural products. The oxidized carbon colloid produced under a magnetic field atmosphere of the present invention has a characteristic that it does not increase the acidity of the soil, despite being acidic as a simple substance, and has a feature that it can be used without concern for the above-mentioned environmental pollution. ing.
【００２５】通常雰囲気下で上記の各方法で製造する酸
化カーボンコロイドは、電位的にプラス側での化学手ド
ーピングが見られていた(ボルタンメトリーの分布)。し
かし、前記化学的ドーピングに際し、磁場雰囲気を与え
ることで、従来よりも水酸基が多数生成されたものと考
えられる。カーボン粒子表面に生成される水酸基は、磁
性体である酸素原子を含むので、磁場雰囲気の存在が水
酸基の生成を誘発されるものと思われる。こうして水酸
基の数が増し、酸素原子が磁化される結果、ボルタンメ
トリーの分布では、従来同様のプラス側のピークのみな
らず、マイナス側にもピークが見られるようになる(図
７参照)。このボルタンメトリーの分布ではマイナス側
のピークには再現性があり、脱ドープの可能性は否定さ
れた。In the carbon oxide colloid produced by the above-mentioned methods under a normal atmosphere, chemical hand doping was observed on the positive side in terms of potential (distribution by voltammetry). However, it is considered that by giving a magnetic field atmosphere during the chemical doping, a larger number of hydroxyl groups were generated than before. Since the hydroxyl group generated on the surface of the carbon particle contains an oxygen atom which is a magnetic substance, it is considered that the presence of a magnetic field atmosphere induces the generation of the hydroxyl group. As a result, the number of hydroxyl groups is increased and the oxygen atoms are magnetized. As a result, in the voltammetry distribution, not only the peak on the plus side as in the conventional case, but also the peak on the minus side can be seen (see FIG. 7). In this voltammetry distribution, the peak on the minus side was reproducible, and the possibility of undoping was denied.
【００２６】こうしたボルタンメトリーの分布から更に
考察すると、次のようになる。すなわち、酸化カーボン
コロイド中にプラス及びマイナス双方のピークがみられ
ることは、例えば土壌中にプラス電位の物質があればマ
イナス要素が、逆にマイナス電位の物質があればプラス
要素が作用することになり、酸性又はアルカリ性に対す
る寄与度を低く抑制できる、というわけである。従っ
て、通常雰囲気下で製造した酸化カーボンコロイドは、
土壌中のマイナス電位の物質のみを吸着していたが、磁
場雰囲気下で製造した酸化カーボンコロイドは、両極機
能を持つことになるのである。The following is a further consideration from the voltammetric distribution. That is, the fact that both positive and negative peaks are observed in the oxidized carbon colloid means that, for example, if there is a substance with a positive potential in the soil, the negative element acts, and if there is a substance with a negative potential, the positive element acts. That is, the degree of contribution to acidity or alkalinity can be suppressed to a low level. Therefore, oxidized carbon colloid produced under normal atmosphere is
Although only the substance with a negative potential in the soil was adsorbed, the carbon oxide colloid produced in a magnetic field atmosphere has a bipolar function.
【００２７】石炭灰は、シリカ(酸性)、アルミナ(アル
カリ性)を含み、場合により土壌改良材又は植物育成材
として好ましいが、単体で水に溶かして散布すると土壌
を固化する問題がある。この石炭灰の利用に際して石炭
灰の塊状化を防止するために、本発明の酸化カーボンコ
ロイドを利用できる。具体的には、水、カーボン端材及
び石炭灰を混合して酸化カーボンコロイドを製造するの
である。同様に、水、カーボン端材及び草木灰を混合し
て製造できる酸化カーボンコロイドも、前記石炭灰混合
の酸化カーボンコロイドと同様な作用、効果を発揮す
る。こうしてできた酸化カーボンコロイドをアルカリ性
土壌に散布したところ、農作物の育成に適した略中性土
壌に近付けることができた。Coal ash contains silica (acidic) and alumina (alkaline) and is preferably used as a soil improving material or a plant growing material in some cases. However, there is a problem in that when dissolved and dispersed alone in water, the soil solidifies. In order to prevent agglomeration of the coal ash when utilizing the coal ash, the carbon oxide colloid of the present invention can be used. Specifically, water, carbon scraps and coal ash are mixed to produce a carbon oxide colloid. Similarly, a carbon oxide colloid which can be produced by mixing water, carbon scraps and plant ash exhibits the same action and effect as the carbon oxide colloid mixed with the coal ash. The resulting oxidized carbon colloid was sprayed on alkaline soil, and it was possible to approach a nearly neutral soil suitable for growing crops.
【００２８】[0028]
【発明の効果】本発明の酸化カーボンコロイドは撹拌機
の撹拌による簡単な操作で製造でき、原料として炭素繊
維メーカー等のカーボン屑を利用できる点を特徴とす
る。カーボンは分子レベルに近いコロイド粒子であるた
め、土壌に散布された肥料(栄養源)などと共に根や葉か
らも吸収でき、土壌改良材として有用な微生物の繁殖を
助けるほか、直接的に植物生育剤としての作用も有す
る。特に、本発明の酸化カーボンコロイドを木炭や木炭
粉のようなカーボン多孔体に含浸させて用いた場合、前
記効果が更に強調される。カーボン多孔体に代えて、酸
化カーボンコロイドを澱粉や生分解性プラスチックで保
形性を有する粉粒体にして用いてもよい。また、木炭や
石炭灰、草木灰又は籾殻炭が有する多孔性は、散布され
た農薬を保持し、流出を防止する作用を発揮する。これ
は、河川、潮沼、そして海へとリン、チッソ等が流れ出
ることを防ぐ効果であり、環境対策の観点からも望まし
い。The carbon oxide colloid of the present invention is characterized in that it can be produced by a simple operation by stirring with a stirrer, and that carbon waste from a carbon fiber manufacturer or the like can be used as a raw material. Since carbon is colloidal particles close to the molecular level, it can be absorbed from the roots and leaves together with fertilizers (nutrient sources) sprayed on the soil, helping the growth of microorganisms useful as soil amendments, and directly growing plants. Also acts as an agent. Particularly, when the carbon oxide colloid of the present invention is used by impregnating a carbon porous material such as charcoal or charcoal powder, the above effect is further emphasized. Instead of a porous carbon material, a carbon oxide colloid may be used in the form of starch or a biodegradable plastic having a shape-retaining powder. In addition, the porosity of charcoal, coal ash, plant ash, or rice husk charcoal has an effect of retaining the sprayed pesticide and preventing outflow. This is an effect of preventing phosphorus, nitrogen and the like from flowing into rivers, tidal marshes, and the sea, and is desirable from the viewpoint of environmental measures.
【００２９】従来より、「ファイトレディエーション」と
呼ばれる方法で、土壌の浄化を図ることが研究されてい
る。これは、植物の根から土壌中の有害物質を取り込
み、回収する方法である。一般に、炭素(木炭、不定形
炭素)と土壌微生物との関係は重要だと指摘されてい
る。それは、木炭が菌根菌に格好の住処を提供し、これ
が植物の毛細根に共生して植物の生育を促進するからで
ある。それに加えて本発明の酸化カーボンコロイドは、
土壌改良材として植物の発芽育成、地中の微生物の増加
を助け、水質浄化材としても水の腐敗防止が期待される
のである。Conventionally, studies have been made to purify soil by a method called "phytoradiation". This is a method of taking in and collecting harmful substances in soil from plant roots. It is generally pointed out that the relationship between carbon (charcoal and amorphous carbon) and soil microorganisms is important. This is because charcoal provides a good place for mycorrhizal fungi, which coexist with the plant's capillary roots and promote plant growth. In addition, the carbon oxide colloid of the present invention
It is expected to help germinate and grow plants and increase the number of microorganisms in the ground as a soil conditioner, and to prevent water decay as a water purification material.
【００３０】土壌改良材に限って言えば、多孔性に由来
する吸着力が肥料の保持を図り、余分な肥料を流失させ
ずに土壌に留めておくので、追肥の回数を少なくできる
利点もある。更に、ビニールハウス園芸においては、カ
ーボンが蓄熱作用を発揮するので、暖房のための石油等
の節約が図れ、省エネルギー化を実現できる。Speaking of soil improvement materials only, the adsorption force derived from the porosity is intended to hold the fertilizer and keep the excess fertilizer on the soil without losing it, so that there is an advantage that the number of times of topdressing can be reduced. . Further, in greenhouse horticulture, carbon exhibits a heat storage effect, so that oil and the like for heating can be saved, and energy saving can be achieved.
【００３１】本発明の酸化カーボンコロイドの製造に、
炭素繊維メーカーから排出されるカーボン屑を利用でき
ることは、従来処分不可能だったカーボン屑を産業的に
意義ある製品として再利用することを意味し、環境対策
としての意義が高い。また、本来的に廃棄物であった石
炭灰も草木灰や籾殻炭と同様に土壌改良資材としてカー
ボン屑などからの酸化カーボンコロイドを用いることに
より、安価かつ有用な植物生育剤の提供をも可能にした
のである。In the production of the oxidized carbon colloid of the present invention,
The availability of carbon waste generated by carbon fiber manufacturers means that carbon waste that could not be disposed of in the past can be reused as an industrially significant product, and is highly significant as an environmental measure. In addition, coal ash, which was originally a waste, can be provided as an inexpensive and useful plant growth agent by using carbon oxide colloids from carbon scraps as soil improvement materials as well as plant ash and rice husk charcoal. It was done.
【図１】水とカーボン端材とを混合して撹拌機により撹
拌しながら酸化カーボンコロイドを製造している状態を
表した撹拌機の一部破断側面図である。FIG. 1 is a partially cutaway side view of a stirrer illustrating a state in which water and carbon scrap are mixed and a carbon oxide colloid is produced while being stirred by the stirrer.
【図２】超音波雰囲気下で電解酸化により酸化カーボン
コロイドを製造している状態を表した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which a carbon oxide colloid is manufactured by electrolytic oxidation in an ultrasonic atmosphere.
【図３】磁場雰囲気下で電解酸化により酸化カーボンコ
ロイドを製造している状態を表した模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a carbon oxide colloid is manufactured by electrolytic oxidation in a magnetic field atmosphere.
【図４】実施例１の実験結果のグラフである。FIG. 4 is a graph of an experimental result of Example 1.
【図５】実施例２の実験結果のグラフである。FIG. 5 is a graph of an experimental result of Example 2.
【図６】実施例３の実験結果のグラフである。FIG. 6 is a graph of an experimental result of Example 3.
【図７】磁場雰囲気下で製造した酸化カーボンコロイド
のボルタンメトリーの分布を表すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a voltammetric distribution of a carbon oxide colloid produced in a magnetic field atmosphere.
１ 水 ２ カーボン端材 ３ 撹拌機 ４ 酸化カーボンコロイド ５ カッタ ６ 突起 ７ カーボン陽極 ８ 金属陰極 ９ 絶縁体 10 直流電源 11 超音波発振器 12 カーボン粒子 13 ポンプ 14 循環経路 15 磁性パイプ Ｓ 超音波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water 2 Carbon scrap 3 Stirrer 4 Carbon oxide colloid 5 Cutter 6 Projection 7 Carbon anode 8 Metal cathode 9 Insulator 10 DC power supply 11 Ultrasonic oscillator 12 Carbon particles 13 Pump 14 Circulation path 15 Magnetic pipe S Ultrasonic
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０５Ｇ 3/04 Ｃ０９Ｋ 17/04 Ｈ ４Ｈ０２６ Ｃ０９Ｋ 17/02 Ｃ２５Ｂ 3/02 ４Ｈ０６１ 17/04 Ｂ０１Ｊ 13/00 Ａ ４Ｋ０２１ Ｃ２５Ｂ 3/02 Ｃ０９Ｋ 101:00 // Ｂ０１Ｊ 13/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＺ Ｃ０９Ｋ 101:00 ３０４Ｊ Ｆターム(参考） 2B022 EA01 2B314 MA15 PA02 4D004 AA16 BA02 BA10 CA04 CA15 CA34 CA44 CB13 CB27 CC03 CC11 4G046 CB02 CB08 CC09 4G065 AA08 BB06 CA01 DA03 DA10 FA02 4H026 AA01 AB04 4H061 AA01 DD14 DD20 EE01 EE42 GG13 GG28 GG43 HH05 HH11 HH14 KK02 KK07 KK09 4K021 AB25 BA02 DA11 DA13 DC15──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C05G 3/04 C09K 17/04 H 4H026 C09K 17/02 C25B 3/02 4H061 17/04 B01J 13/00 A 4K021 C25B 3/02 C09K 101: 00 // B01J 13/00 B09B 3/00 ZABZ C09K 101: 00 304J F-term (reference) 2B022 EA01 2B314 MA15 PA02 4D004 AA16 BA02 BA10 CA04 CA15 CA34 CA44 CB13 CB27 CC03 CC11 4G08 CB CC09 4G065 AA08 BB06 CA01 DA03 DA10 FA02 4H026 AA01 AB04 4H061 AA01 DD14 DD20 EE01 EE42 GG13 GG28 GG43 HH05 HH11 HH14 KK02 KK07 KK09 4K021 AB25 BA02 DA11 DA13 DC15
Claims (6)
在下又はそのままの混合状態で撹拌機により撹拌し、該
撹拌機内のボール、内壁面、内壁面上の突起又は撹拌機
内のカッタにカーボン粉末や端材が衝突する際に生ずる
摩擦熱を利用することによりカーボン微粉末に粉砕する
と共に該微粉末表面に酸素含有官能基を形成して該カー
ボン微粉末が水溶液中に略均一に分散するようにしてな
る酸化カーボンコロイド。1. A stirrer is used to stir water and carbon powder or offcuts in the presence of a dispersant or in a mixed state, and a ball in the stirrer, an inner wall surface, a projection on an inner wall surface, or a cutter in the stirrer. By utilizing frictional heat generated when carbon powder or scrap material collides with the powder, the powder is pulverized into fine carbon powder and an oxygen-containing functional group is formed on the surface of the fine powder so that the fine carbon powder becomes substantially uniform in an aqueous solution. An oxidized carbon colloid to be dispersed.
化するか、あるいは酸化剤により酸化するかして、カー
ボン粉末表面に酸素含有官能基を形成して該カーボン微
粉末が水溶液中に略均一に分散するようにしてなる酸化
カーボンコロイド。2. A method for forming an oxygen-containing functional group on the surface of a carbon powder by electrolytic oxidation using carbon powder or scrap material as an anode or oxidizing with an oxidizing agent to make the carbon fine powder substantially uniform in an aqueous solution. An oxidized carbon colloid that is dispersed in water.
成する反応が超音波雰囲気下で進行できるようにしてな
る請求項１又は２記載の酸化カーボンコロイド。3. The carbon oxide colloid according to claim 1, wherein a reaction for forming an oxygen-containing functional group on the surface of the carbon particles can proceed in an ultrasonic atmosphere.
成する反応が磁場雰囲気下で進行できるようにしてなる
請求項１又は２記載の酸化カーボンコロイド。4. The carbon oxide colloid according to claim 1, wherein a reaction for forming an oxygen-containing functional group on the surface of the carbon particles can proceed in a magnetic field atmosphere.
イドを主剤とする植物生育剤。5. A plant growing agent comprising the carbon oxide colloid according to claim 1 as a main ingredient.
イドを主剤とし、これに石炭灰、草木灰、籾殻炭の１種
又は２種以上の混合物を添加してなる植物生長剤。6. A plant growth agent comprising the carbon oxide colloid according to claim 1 or 2 as a main agent, and one or a mixture of coal ash, plant ash, and rice husk charcoal added thereto.
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|---|---|---|---|
| JP37175199A JP2001180921A (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Oxidized carbon colloid and plant growth agent made of the same |
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