JP3376431B2

JP3376431B2 - 廃タイヤを原料とする活性炭の製造方法

Info

Publication number: JP3376431B2
Application number: JP29556292A
Authority: JP
Inventors: 勝美松本; 重和中野
Original assignee: 株式会社ジェ・シィ・エー; 大阪市
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1992-11-05
Publication date: 2003-02-10
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JPH06144819A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃タイヤを原料とする
活性炭の製造方法に関する。

【０００２】なお、本明細書において、“％”は“重量
％”を意味する。

【０００３】

【従来の技術およびその課題】廃タイヤの量は、近年増
加の一途を辿っており、また、放置された廃タイヤの火
災により重金属成分を含む有害な廃油が大量に流れ出
し、近隣に重大な環境汚染を引き起こす事例もあること
から、その処分をいかに効率良く行うかが重大な問題と
なっている。そこで、廃タイヤの有効な利用方法の開発
が種々検討されている。

【０００４】廃タイヤを有効利用する方法として、従
来、廃タイヤから油成分を抽出し、残った廃タイヤ乾留
チャーを原料として活性炭を製造することが試みられて
いるが、この方法で得られる活性炭は廃タイヤ由来の亜
鉛等の重金属成分を含んでおり、活性炭の用途はこの重
金属成分の溶出を防ぐ必要性のために厳しく制限され、
例えば水処理用途での使用は、重金属の流出のために行
うことができない。一方、廃タイヤに由来する安価な活
性炭は、水処理用途等に大量に求められており、廃タイ
ヤ由来の活性炭からの重金属成分の簡便な除去方法の開
発が切望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、廃タイヤを
原料とする、重金属成分を含まない無害かつ安価な活性
炭の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる目的
を達成するため鋭意検討を重ねた結果、重金属を含有す
る廃タイヤ乾留チャーに対し賦活処理および塩酸洗浄を
行うことにより活性炭の活性を損なうことなく効果的に
重金属成分を除去し得ることを見出した。

【０００７】即ち、本発明は、廃タイヤ乾留チャーを賦
活処理の後塩酸で洗浄することを特徴とする活性炭の製
造方法を提供するものである。

【０００８】また、本発明は、廃タイヤ乾留チャーを塩
酸で洗浄した後賦活処理することを特徴とする活性炭の
製造方法を提供するものである。

【０００９】本発明で用いられる廃タイヤ乾留チャー
は、特に限定されるものではないが、例えば常圧下、温
度４５０−５５０℃、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰
囲気下で熱分解することにより製造される。

【００１０】廃タイヤ乾留チャーの処理に使用される塩
酸の濃度は、例えば１〜１０％程度、好ましくは２〜５
％程度であり、塩酸の温度は室温〜８０℃程度、好まし
くは７０〜８０℃程度であり、塩酸処理の時間は１〜２
４時間程度、好ましくは２時間程度である。塩酸処理の
後は水または希アルカリを用いて洗浄を行う。洗浄の条
件および回数は塩酸処理の条件、特に塩酸の濃度により
決定される。この条件は廃タイヤ乾留チャーを賦活処理
して活性炭としたものに対しても同様に適用される。酸
成分として塩酸以外の酸、例えば硫酸や硝酸などを用い
ると、これらの酸は活性炭に残存する傾向があり好まし
くない。

【００１１】無処理の廃タイヤ乾留チャーおよび塩酸処
理された廃タイヤ乾留チャーの賦活処理は、常法により
行うことができ、例えば水蒸気賦活の場合は窒素、アル
ゴン等の不活性ガス雰囲気下に、例えば温度７００〜１
０００℃程度、好ましくは８００〜８５０℃程度、賦活
時間４〜８時間程度、好ましくは５〜６時間程度の条件
で行うことができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、簡便な方法で且つ活性
炭の収率および吸着活性を低下させることなく、活性炭
中の金属成分を除去することができ、これにより、廃タ
イヤの効果的な処理方法および安価な活性炭の製造方法
を同時に提供することができるようになった。また、こ
の方法により製造された活性炭は、水処理等の用途に十
分使用できるだけの性能を有していることも明らかとな
った。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例を挙げて
より詳細に説明する。

【００１４】

【実施例１〜３】（１）廃タイヤ乾留チャーの賦活処理常法により得られた廃タイヤ乾留チャーを１１０℃で２
時間乾燥し、図１に示す回分式外熱型ロータリーキルン
（外径６０ｃｍ，長さ１００ｃｍ）の炉心部へ投入し、
以下に示す賦活条件により賦活した：賦活温度：８５０℃、反応時間：４時間、水蒸気供給速度：１ｇ／ｇ／時間、窒素ガス流量：５００ｍｌ／分、廃タイヤ乾留チャー：５０ｇ、炉回転速度：２ｒｐｍ。

【００１５】賦活終了後、窒素ガスで冷却した賦活品試
料とした。

【００１６】（２）室温下での塩酸処理上記方法により得られた賦活品を１．４０ｍｍ（１２メ
ッシュ）以下に粉砕し、その１５ｇに１％ＨＣｌ、２％
ＨＣｌおよび５％ＨＣｌを各々加え、１時間攪拌した後
吸引濾過した。得られた３種類の賦活品を各々別のビー
カーに移し、精製水を加えて室温で３０分間攪拌し、濾
過した。この洗浄操作を３回繰り返し、賦活品を精製水
で洗浄した。得られた金属成分が除去された賦活品を１
１０℃で乾燥後、２５０μｍ（６０メッシュ）以下に粉
砕して活性炭試料とした。

【００１７】

【比較例１】実施例１（２）の１％ＨＣｌの代わりに精
製水を用いた他は実施例１と同様にして活性炭試料を得
た。

【００１８】

【実施例４〜６】実施例１（２）の塩酸処理に用いた１
％ＨＣｌを室温のものに代えて各々８０℃の１％ＨＣ
ｌ、２％ＨＣｌおよび５％ＨＣｌを用い、各塩酸水溶液
中での攪拌を砂浴上で温度を８０℃に保持しながら行
い、洗浄を熱水を用いて行った他は実施例１と同様にし
て活性炭試料を得た。

【００１９】

【比較例２】実施例４（２）の塩酸処理および水洗に用
いた８０℃の１％ＨＣｌに代えて８０℃の精製水を用い
た他は実施例４と同様の操作を行い活性炭試料を得た。

【００２０】

【実施例７〜１０】（ｉ）廃タイヤ乾留チャーの塩酸処理常法により得られた廃タイヤ乾留チャーを標準ふるいで
４×１２メッシュにふるい分け、１１０℃で２時間乾燥
し、該乾燥チャー１００ｇを１％塩酸および５％塩酸に
各々加えた。各濃度において塩酸処理を１時間または２
４時間放置して、合計４通りの塩酸処理を行った。各塩
酸処理後、ガラス繊維濾紙により乾留物を吸引濾過し
た。以下、実施例１（２）と同様にして洗浄操作を３回
繰り返し、次いで１１０℃で２時間乾燥して金属成分が
除去された乾留チャーを得た。

【００２１】（ii）賦活処理上記（ｉ）で得られた乾留チャーを図１に示す回分式外
熱型ロータリーキルンの炉心部へ投入し、以下に示す賦
活条件により賦活した：賦活温度：８５０℃、反応時間：４時間、水蒸気供給速度：０．５ｇ／ｇ／時間、窒素ガス流量：５００ｍｌ／分、乾留チャー（金属成分除去後）：５０ｇ、炉回転速度：２ｒｐｍ。

【００２２】賦活終了後、炉内を窒素ガスで冷却後に得
られた賦活品について吸着性能等の物性値を測定した。

【００２３】

【実施例１１】分析実施例１〜１０および比較例１〜２で得られた各活性炭
について、以下に示す試験を行った。

【００２４】各試験は、以下の方法により行った。

【００２５】なお、上記表中、Ｎ₂ＢＥＴ法および窒素ガス吸着法
は、カルロ・エルバ・ストルメンタジオン（Carlo Erba
Strumentadione ）社製のソルプトマティック（Sorpto
matic)１８００型による自動測定により行った。

【００２６】また、亜鉛の分析は、具体的には以下のよ
うにして行った。

【００２７】すなわち、炭素試料（活性炭またはチャ
ー）３ｇにｐＨ４の水（８ｍｌの硝酸（比重１．３８）
を水で１０００倍とし、さらに１０００倍としたもの）
１５０ｍｌを加え１０分間煮沸し、冷却後水を加えて１
５０ｍｌとし、濾過した。濾液の最初の３０ｍｌを捨
て、残りの濾液を亜鉛分析に供した。

【００２８】また、灰分含有率は、具体的には炭素約１
ｇを磁性るつぼに取り、８００℃以上の温度で灰化する
ことにより測定した。得られた灰を（１：１）ＨＣｌ
４０ｍｌに溶かし、ビーカーに移して１０ｍｌまで加熱
濃縮した。これを濾過し、濾液を５０ｍｌのメスフラス
コに定容し、亜鉛量の分析を原子吸光法により行った。

【００２９】上記方法により測定した各測定値を以下の
表１〜４に示す。また、実施例１（１）で得た賦活試料
の細孔径分布を図２に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】＊塩酸処理による灰分の減少効果

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】なお、表３中“食添法”とは、食品添加物
公定書に定める方法に従って求めたことを意味し、“Ｊ
ＷＷＡ”とは、日本水道協会規格Ｋ１１３に従って求め
たことを意味する。

【００３５】表３に結果から明らかなように、Ｚｎの溶
出量は食品添加法規格値（1000ppm)および水道用活性炭
規格値（50ppm)を大きく下回るものであり、両規格に合
格する品質となっている。

【００３６】

【実施例１２〜１４】＊塩酸洗浄に及ぼす粒径の効果上記洗浄効果には灰分の影響も考えられるので、実施例
１（１）の賦活品を２５０μｍ（６０メッシュ）以下に
粉砕したものについて上記と同様にして塩酸洗浄試験を
行った。結果を表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】上記の結果から、塩酸洗浄に供する試料は
粉砕してから行うほうが亜鉛の溶出が抑えられることが
示された。

【００３９】

【実施例１５】＊液相吸着試験実施例１で得られた活性炭試料および比較品として市販
の石炭系活性炭について、液相吸着試験を行った。該試
験は、界面活性剤（ｐ−ｎ−ドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム（ＤＢＳ））、フェノール、農薬類（シマ
ジン、ダイアノジン、スミチオン）の各々の稀薄水溶液
について２５℃における吸着等温線を測定することによ
り行った。具体的には、界面活性剤（ＤＢＳ）およびフ
ェノールについては日本水道協会規格（ＪＷＷＡＫ１１
３）に定める方法に準拠して行い、農薬類についても該
方法と同様の方法により行った。また、その定量は紫外
部吸収法によった。活性炭試料は２００メッシュ以下に
粉砕し、１１０℃で２時間乾燥したものを使用した。吸
着量ｑは、次式によって算出した。

【００４０】ｑ＝（Ｖ／Ｗ）・（Ｃｏ−Ｃ）式中：ｑ：＝吸着量(mg/g)、Ｖ：液量(mL)、Ｗ：活性炭重量(m
g)、Ｃｏ：初濃度(mg/L)、Ｃ：平衡濃度(mg/L)。

【００４１】液量は１００ｍｌ、初濃度は１〜１０ｐｐ
ｍとし、活性炭量は吸着質によって適量となるように加
えた。

【００４２】吸着等温試験の結果、平衡濃度と吸着量の
関係を両対数紙上に表現し、次のフロインドリッヒの吸
着等温式によりフロインドリッヒ式の定数のｋおよび１
／ｎを求めた。

【００４３】フロインドリッヒの吸着等温式：ｑ＝ｋＣ^1/n ５種類の吸着質に関する２５℃における吸着等温線を図
３〜７に示す。また、吸着等温試験の結果を表５、６お
よび７Ａ〜７Ｃに示す。

【００４４】以上の結果から、本発明により製造される活性炭はフェ
ノールを除き市販の石炭系活性炭の１／３〜１／６の吸
着容量を有すると考えられ、フェノールに対しては市販
の石炭系活性炭に匹敵する活性を示した。これらの結果
から、本発明の方法によれば、水処理等の用途に十分使
用可能な活性炭を安価に提供できることが明らかとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】賦活処理装置の概略図である。

【図２】実施例１（１）で得た賦活試料の細孔径分布を
示すグラフである。

【図３】ＤＢＳの吸着等温線を示すグラフである。

【図４】フェノールの吸着等温線を示すグラフである。

【図５】シマジンの吸着等温線を示すグラフである。

【図６】ダイアジノンの吸着等温線を示すグラフであ
る。

【図７】フェニトロチオンの吸着等温線を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１蒸気発生器２蒸気３熱電対４電気炉５ガス出口６試料７減速歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭49−102595（ＪＰ，Ａ) 炭素材料学科編，活性炭−応用と基礎，日本，講談社，1975年11月10日, ｐ．102−106 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 31/00 - 31/36 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】廃タイヤを４５０〜５５０℃の温度で炭化
して廃タイヤ乾留チャーを得る工程、不活性ガス雰囲気
下に７００〜１０００℃で４〜８時間スチームを適用す
ることにより該チャーを活性化する工程、該チャーを２
５０μｍ（６０メッシュ）以下に粉砕する工程、粉砕さ
れたチャーを室温〜８０℃の温度下に１〜１０重量％の
塩酸溶液で処理する工程、塩酸処理された粉砕チャーを
水または希アルカリ溶液で洗浄する工程を含む活性炭の
製造方法。
【請求項２】活性化工程の温度が８００〜８５０℃であ
る請求項１に記載の方法。
【請求項３】塩酸濃度が１〜５重量％である請求項１ま
たは２に記載の方法。