JP5481073B2 - 高純度化活性炭の製造方法 - Google Patents
高純度化活性炭の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5481073B2 JP5481073B2 JP2009011350A JP2009011350A JP5481073B2 JP 5481073 B2 JP5481073 B2 JP 5481073B2 JP 2009011350 A JP2009011350 A JP 2009011350A JP 2009011350 A JP2009011350 A JP 2009011350A JP 5481073 B2 JP5481073 B2 JP 5481073B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- activated carbon
- inorganic acid
- water
- washing
- basic substance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 325
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 77
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 72
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 66
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 17
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 13
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 12
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 9
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 21
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 19
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 9
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 6
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- -1 sawdust Substances 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N propylamine Chemical compound CCCN WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000011335 coal coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N dipropylamine Chemical compound CCCNCCC WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 231100000016 inhalation toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011302 mesophase pitch Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 description 1
- 150000004714 phosphonium salts Chemical group 0.000 description 1
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- DPLVEEXVKBWGHE-UHFFFAOYSA-N potassium sulfide Chemical compound [S-2].[K+].[K+] DPLVEEXVKBWGHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Description
本発明は、高純度化活性炭の製造方法、及び該製造方法によって得られた電気二重層キャパシタに関するものである。
炭化物を賦活処理して得られる活性炭は、水処理や脱臭に用いられたり、あるいは触媒や電気二重層キャパシタの電極材料等として使用されている。そして、これらの用途においては、含有不純物が少ない高純度化活性炭が求められている。
例えば、アルカリ金属を含む賦活剤を用いて炭化物を賦活処理した場合には、得られる活性炭中にアルカリ金属が不純物として残留しないことが好ましい。このため、活性炭中の残留アルカリ金属を除去するために、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸で賦活処理後の活性炭を洗浄することが一般的に行われている。
ところが、無機酸を使用してアルカリ金属を除去した活性炭中には、用いた無機酸由来の共役塩基が残留することとなる。そして、この共役塩基は、電気二重層キャパシタにおける金属製集電板の腐食やキャパシタの耐久性低下を引き起こす場合がある。
このため、通常、無機酸を用いた洗浄後の活性炭を水洗して、無機酸の共役塩基を除去することが行われている。例えば、特許文献１には、易黒鉛化炭素質材料をアルカリ賦活処理し、得られた賦活処理物を、熱水、熱塩酸および水の順で洗浄することにより活性炭を得ることを特徴とする活性炭の製造方法が開示されている。
しかしながら、金属製集電板の腐食を十分に抑える程度に共役塩基を除去するためには、莫大な量の水が必要となる。また、工場の立地場所における環境基準を満たすために、排水（洗浄に使用した水）の処理が必要になる場合もある。このように、洗浄水使用量および排水処理量が多いと、活性炭製造コストが高騰するという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アルカリ金属や共役塩基等の不純物含有量が少ない高純度化活性炭を得るために活性炭を洗浄する際、用いる洗浄水の量を少なくすることのできる方法を提供することを課題として掲げた。
上記課題を解決することができた、本発明の高純度化活性炭の製造方法は、無機酸を含有している活性炭を、沸点未満の水で洗浄する工程（Ａ）と、前記水で洗浄した活性炭を、加熱除去可能な塩基性物質を用いて洗浄する工程（Ｂ）とを含むことを特徴とする。ここで、前記塩基性物質は、常圧（以下、常圧とは１気圧を意味する。）下、１００℃以下で除去可能な塩基性物質であることが好ましい実施態様である。
このように、無機酸を含有している活性炭を、塩基性物質を用いて洗浄することにより、無機酸は中和されることとなる。また、塩基性物質は、活性炭に残留しても、加熱処理によって容易に除去できる。
なお、本明細書において、活性炭に含まれる無機酸には、無機酸の共役塩基も含まれる。また、「加熱除去可能な塩基性物質」には、加熱によって初めて除去することのできる熱分解性の塩基性物質の他、常温でも除去され得るが、加熱によって速やかに除去することのできる揮発性の塩基性物質も含まれる。
本発明の高純度化活性炭の製造方法は、前記塩基性物質を用いて洗浄した活性炭を、更に沸点未満の水で洗浄する工程（Ｃ）を含んでもよい。ここで、工程（Ｃ）で用いる水の液温は、工程（Ａ）の水の液温と同一であっても、異なっていてもよい。また、前記工程（Ｃ）を経て得られた、前記水で洗浄した活性炭を加熱する工程（Ｄ）を含んでもよい。なお、上記工程（Ｃ）に換えて、あるいは、前記工程（Ｃ）に先駆けて、前記塩基性物質を用いて洗浄した活性炭を加熱する工程（Ｅ）を含んでもよい。さらに、アルカリ金属化合物を含む賦活剤と、炭素質物質および／または炭素質物質の炭化物とを混合し、不活性ガス中で加熱して活性炭を得る賦活処理工程と、前記賦活処理工程で得られた前記活性炭を無機酸で洗浄する工程を含んでもよい。
本発明には、前記の製造方法によって製造された高純度化活性炭を用いたことを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極材料、この電極材料を用いたことを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極、およびこの電極を用いたことを特徴とする電気二重層キャパシタが包含される。
本発明の高純度化活性炭の製造方法によれば、含有不純物の少ない高純度化活性炭を少ない洗浄水量で製造することができる。
本発明の高純度化活性炭の製造方法は、無機酸を含有している活性炭を、沸点未満の水で洗浄する工程（以下、「水洗浄工程」と称する場合がある）と、前記水で洗浄した活性炭を、加熱除去可能な塩基性物質を用いて洗浄する工程（以下、「塩基性物質を用いた洗浄工程」と称する場合がある）とを含むことを特徴とする。以下、本発明の高純度化活性炭の製造方法について詳細に説明する。
（水洗浄工程）
本工程を経た後、塩基性物質を用いて活性炭を洗浄することにより、本工程を経ることなく塩基性物質を用いた洗浄操作を行った場合に比して、得られる高純度化活性炭に含まれる不純物量を少なくすることができる。また、本工程を経ることにより、後に行う工程による無機酸の除去効率が向上して、活性炭中の無機酸濃度を所望の数値以下にするために要する洗浄水量を少なくすることができる。
本工程を経た後、塩基性物質を用いて活性炭を洗浄することにより、本工程を経ることなく塩基性物質を用いた洗浄操作を行った場合に比して、得られる高純度化活性炭に含まれる不純物量を少なくすることができる。また、本工程を経ることにより、後に行う工程による無機酸の除去効率が向上して、活性炭中の無機酸濃度を所望の数値以下にするために要する洗浄水量を少なくすることができる。
本発明で処理される活性炭に含まれる無機酸としては、塩酸、フッ化水素酸等の水素酸や、硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸等の酸素酸が挙げられる。活性炭は、これらの無機酸を単独で含んでいても、２種以上含んでいてもよい。
本工程で用いる水は、その液温が沸点未満であれば特に限定されるものではなく、本工程を常圧下で行う場合には、１００℃未満が好ましく、９５℃以下がより好ましく、８５℃以下がさらに好ましく、７５℃以下がよりさらに好ましい。液温が沸点に到達している場合には沸騰による水の損失が大きく、洗浄水使用量が却って多くなる場合があるからである。なお、水の液温の下限については、無機酸の除去効率が低下するおそれがあるため、本工程を常圧下で行う場合には、３０℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましく、６０℃以上がさらに好ましい。
本工程は、続く塩基性物質を用いた洗浄工程に移る前に複数回繰り返し行ってもよい。好ましくは、活性炭１ｋｇ中の無機酸含有量が５０００ｍｇ以下（活性炭がさらに１種以上の金属を含有している場合には、各金属含有量が５００ｍｇ以下（例えば、Ｋ、Ｆｅ、Ｎｉの含有量をそれぞれ５００ｍｇ以下））となるまで行う。
本工程は、例えば、無機酸を含有している活性炭（以下、「粗活性炭」と称する場合がある）に６０℃〜８５℃の温水を加えて、粗活性炭の含有率が５質量％〜１５質量％のスラリーを調製し、５分〜１５分間撹拌した後にろ過する操作を、２〜４回繰り返すことによって行うことができる。
（塩基性物質を用いた洗浄工程）
本工程によって、活性炭に含まれる無機酸は塩基性物質で中和されることとなる。このため、活性炭中の無機酸含有量を速やかに低減することができる。また、加熱除去できる塩基性物質を用いるため、本工程を経て得られる活性炭中に残留する塩基性物質を除去するために水洗等する必要がなく、その結果、洗浄水使用量を少なくすることができる。
本工程によって、活性炭に含まれる無機酸は塩基性物質で中和されることとなる。このため、活性炭中の無機酸含有量を速やかに低減することができる。また、加熱除去できる塩基性物質を用いるため、本工程を経て得られる活性炭中に残留する塩基性物質を除去するために水洗等する必要がなく、その結果、洗浄水使用量を少なくすることができる。
本工程で用いる、加熱除去可能な塩基性物質とは、無機酸と中和反応するものであり、かつ、加熱によって活性炭中から除去できるものである。好ましくは、常圧下１００℃以下の加熱で除去することができる塩基性物質である。具体的には、炭酸アンモニウムや炭酸水素アンモニウム等の、熱分解性の塩基性物質や、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の有機アミンや、アンモニア等の、揮発性の塩基性物質が挙げられる。これらの塩基性物質は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。吸引毒性の観点から、炭酸アンモニウムや炭酸水素アンモニウム等の熱分解性の塩基性物質が好ましい。
本工程は、上記塩基性物質を溶媒に溶解させた溶液を用いて行ってもよい。溶媒としては、用いる塩基性物質を溶解し易いものであれば特に限定されるものではないが、無機酸と塩基性物質との中和反応によって生じた塩も溶解する溶媒であることが好ましい。例えば、水や、メタノール、エタノール等のアルコール類が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いても、２種以上組み合わせて用いてもよい。
本工程で用いる溶液の液温は、用いる塩基性物質が熱分解性のものである場合には、当該塩基性物質の熱分解温度未満に設定することが好ましい。また、揮発性のものである場合には、可能な限り揮発し難い温度に設定することが好ましい。
本工程で用いる塩基性物質の使用量は、活性炭中の無機酸を十分に中和できれば特に限定されるものではないが、本工程を経て得られる活性炭から塩基性物質を除去し易くしておくことが好ましいこと、及び製造コストの観点から、活性炭１００質量部に対し塩基性物質を好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、好ましくは１６質量部以下、より好ましくは１４質量部以下供給することが好ましい。
本工程は、活性炭中の無機酸濃度が所望の数値以下になるまで複数回繰り返し行ってもよいが、後述する水洗浄工程を行う場合には、活性炭１ｋｇ中、無機酸含有量が５００ｍｇ以下（活性炭がさらに１種以上の金属を含有している場合には、各金属含有量が２００ｍｇ以下（例えば、Ｋ、Ｆｅ、Ｎｉの含有量をそれぞれ２００ｍｇ以下））となるまで繰り返し行うことが好ましい。
本工程は、例えば、塩基性物質として炭酸水素アンモニウムを用いて行う場合、炭酸水素アンモニウムを０．５〜２質量％溶解した、液温３０℃〜４５℃の水溶液を、水洗浄工程後の活性炭に加えて、活性炭の含有率が７質量％〜１２質量％のスラリーを調製し、５分〜１５分撹拌した後にろ過する操作を、２〜４回繰り返すことによって行うことができる。
（水洗浄工程）
本発明の高純度化活性炭の製造方法は、上記塩基性物質を用いた洗浄工程の後、得られた活性炭を、さらに沸点未満の水で洗浄する工程を含んでもよい。これによって、無機酸の除去効率がさらに向上するため、活性炭中の無機酸濃度を所望の数値以下にするために要する洗浄水量を一層少なくすることができる。さらに、活性炭中に残留する塩基性物質や、無機酸と塩基性物質の中和反応で生成した塩も除去することができる。
本発明の高純度化活性炭の製造方法は、上記塩基性物質を用いた洗浄工程の後、得られた活性炭を、さらに沸点未満の水で洗浄する工程を含んでもよい。これによって、無機酸の除去効率がさらに向上するため、活性炭中の無機酸濃度を所望の数値以下にするために要する洗浄水量を一層少なくすることができる。さらに、活性炭中に残留する塩基性物質や、無機酸と塩基性物質の中和反応で生成した塩も除去することができる。
本工程で用いる水は、その液温が沸点未満であれば特に限定されるものではなく、本工程を常圧下で行う場合には、１００℃未満が好ましく、９５℃以下がより好ましく、８５℃以下がさらに好ましく、７５℃以下がよりさらに好ましい。液温が沸点に到達している場合には沸騰による水の損失が大きく、洗浄水使用量が却って多くなる場合があるからである。なお、水の液温の下限については、無機酸の除去効率が低下するおそれがあるため、本工程を常圧下で行う場合には、３０℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましく、６０℃以上がさらに好ましい。
本工程は、活性炭中の無機酸濃度が所望の数値以下、例えば、活性炭１ｋｇ中の無機酸含有量が１００ｍｇ以下（活性炭がさらに１種以上の金属を含有している場合には、各金属含有量が１００ｍｇ以下（例えば、Ｋ、Ｆｅ、Ｎｉの含有量をそれぞれ１００ｍｇ以下））になるまで複数回繰り返し行うことが好ましい。
本工程で用いる水には、本工程の目的を妨げない範囲内において、他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、加熱によって活性炭中から速やかに除去できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類等が挙げられる。
本工程は、例えば、塩基性物質を用いた洗浄工程を経て得られた活性炭に、６０℃〜８５℃の温水を加えて、活性炭の含有率が５質量％〜１５質量％のスラリーを調製し、５分〜１５分間撹拌した後にろ過する操作を、８〜１３回繰り返すことによって行うことができる。
（加熱処理工程）
本発明の高純度化活性炭の製造方法は、上記水洗浄工程の後、得られた活性炭を加熱する工程を含んでもよい。これによって、活性炭中に残留する塩基性物質を除去することができ、より高純度化された活性炭を得ることができる。
本発明の高純度化活性炭の製造方法は、上記水洗浄工程の後、得られた活性炭を加熱する工程を含んでもよい。これによって、活性炭中に残留する塩基性物質を除去することができ、より高純度化された活性炭を得ることができる。
本工程の加熱温度は、活性炭中に残留する塩基性物質を速やかに除去することができれば特に限定されるものではないが、製造コストの観点から、１５００℃以下が好ましく、１０００℃以下がより好ましく、５００℃以下がさらに好ましく、２００℃以下がよりさらに好ましい。
（本発明で用いる粗活性炭）
本発明で処理される粗活性炭としては、アルカリ金属化合物を含む賦活剤と、炭素質物質および／または炭素質物質の炭化物とを混合し、不活性ガス中で加熱して活性炭を得る賦活処理工程と、前記賦活処理工程で得られた前記活性炭を無機酸で洗浄する工程（以下、「無機酸洗浄工程」と称する場合がある。）とを経て得られるものであってよい。
本発明で処理される粗活性炭としては、アルカリ金属化合物を含む賦活剤と、炭素質物質および／または炭素質物質の炭化物とを混合し、不活性ガス中で加熱して活性炭を得る賦活処理工程と、前記賦活処理工程で得られた前記活性炭を無機酸で洗浄する工程（以下、「無機酸洗浄工程」と称する場合がある。）とを経て得られるものであってよい。
このような処理をして得られる粗活性炭には、粗活性炭１ｋｇ中に１００００ｍｇ〜２００００ｍｇの無機酸や、５０００ｍｇ〜１５０００ｍｇのアルカリ金属が残留することとなる。さらに、１０ｍｇ〜５００ｍｇのＦｅや、Ｎｉ等の重金属が各１０ｍｇ〜５００ｍｇ残留することとなる。なお、活性炭中にＮｉ等の重金属やＦｅが混入しているのは、賦活処理工程において賦活容器や賦活炉の浸食が起こったためであると考えられる。
＜賦活処理工程＞
本工程で用いる賦活剤に含まれるアルカリ金属化合物としては、一般に炭化物の賦活剤として用いられるものであれば限定されるものではない。例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物；炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩；硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどのアルカリ金属の硫酸塩；が挙げられる。これらのアルカリ金属化合物のうち、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化カリウムがさらに好ましい。
本工程で用いる賦活剤に含まれるアルカリ金属化合物としては、一般に炭化物の賦活剤として用いられるものであれば限定されるものではない。例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物；炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩；硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどのアルカリ金属の硫酸塩；が挙げられる。これらのアルカリ金属化合物のうち、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化カリウムがさらに好ましい。
賦活剤は、アルカリ金属化合物以外の他の賦活剤を含んでもよい。例えば、リン酸、硫酸、塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫化カリウム等が挙げられる。
本工程で用いる炭素質物質としては、例えば、木材、おが屑、木炭、ヤシガラ、セルロース系繊維、合成樹脂（例えばフェノール樹脂）等の難黒鉛化性炭素；メソフェーズピッチ、ピッチコークス、石油コークス、石炭コークス、ニードルコークス、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ＰＡＮ等の易黒鉛化性炭素；およびこれらの混合物等が挙げられる。これらの炭素質物質は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。好ましくは、フェノール樹脂等の合成樹脂である。ここで「易黒鉛化性炭素」とは、絶対温度が３３００Ｋ前後の高温処理により黒鉛に変換できる非黒鉛質炭素をいう。
本工程で用いる炭素質物質の炭化物は、上記炭素質物質を、不活性ガス中で５００℃〜１０００℃で１〜３時間熱処理することによって得ることができる。
炭素質物質の炭化物に対する賦活剤の混合量は、少なすぎると活性炭の比表面積を十分に大きくする（例えば１５００ｍ2／ｇ以上）にすることができず、多いほど活性炭の比表面積が大きくなる傾向があることから、所望の比表面積の活性炭を得るために適宜設定される。炭素質物質の炭化物に対する賦活剤の質量比（賦活剤の質量／炭素質物質の炭化物の質量）は、概ね０．５〜１０であると良く、好ましくは１〜５、更に好ましくは１〜４である。なお、賦活剤の混合比率が高過ぎる場合には、活性炭密度の低密度化を招く場合がある。
本工程で用いる不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素等が挙げられる。
本工程の加熱温度は、低いと賦活が進まず、高過ぎると賦活容器や賦活炉の腐食が起こり実用的でないので、４００〜９００℃であると良く、好ましくは５００〜９００℃、更に好ましくは６００〜９００℃である。なお、加熱時間は、特に限定されず、通常は５時間以内である。
＜無機酸洗浄工程＞
上記賦活処理工程によって得られた活性炭には、アルカリ金属が残留する。このため、賦活処理工程で得られた活性炭を無機酸で洗浄して、活性炭中のアルカリ金属を除去する。
上記賦活処理工程によって得られた活性炭には、アルカリ金属が残留する。このため、賦活処理工程で得られた活性炭を無機酸で洗浄して、活性炭中のアルカリ金属を除去する。
本工程で用いる無機酸としては、一般にアルカリ賦活の際に、活性炭に残留するアルカリ金属を除去するために用いられる無機酸であれば、特に限定されるものではなく、上述の無機酸を挙げることができ、特に塩酸が好ましい。
本工程で用いる無機酸は、無機酸水溶液として使用されることが好ましい。水溶液中の無機酸の濃度は、活性炭中のアルカリ金属を十分に除去できるものであれば特に限定されるものではないが、粗活性炭から無機酸を除去し易くしておくことが好ましいこと、及び製造コストの観点から、賦活処理工程で得られた活性炭１００質量部に対し、１０質量部〜４０質量部の無機酸が供給される濃度に調製することが好ましい。
本工程で用いる無機酸水溶液の液温は、活性炭中のアルカリ金属を効率よく除去することができ、かつ、水溶液中の無機酸が揮発し難い温度であることが好ましい。具体的には、５０℃〜８５℃が好ましい。
本工程は、続く水洗浄工程に移る前に複数回繰り返し行ってもよい。
本工程は、例えば、無機酸として塩酸を用いて行う場合、塩酸を１．５〜３質量％含む、液温６０℃〜８０℃の塩酸水溶液（希塩酸）を、賦活処理工程後の活性炭に加えて、活性炭の含有率が５質量％〜１５質量％のスラリーを調製し、３０分〜１時間撹拌した後にろ過する操作を１回行うことによって行うことができる。
＜前処理工程（水洗浄工程）＞
本工程には、賦活処理工程の後、無機酸洗浄工程に先立って、水で洗浄する工程を含んでもよい。これによって、活性炭中に残留するアルカリ金属を除去することができる。
本工程には、賦活処理工程の後、無機酸洗浄工程に先立って、水で洗浄する工程を含んでもよい。これによって、活性炭中に残留するアルカリ金属を除去することができる。
本工程で用いる水は、その液温が沸点未満であれば特に限定されるものではなく、本工程を常圧下で行う場合には、１００℃未満が好ましく、９５℃以下がより好ましい。液温が沸点に到達している場合には沸騰による水の損失が大きく、洗浄水使用量が却って多くなる場合があるからである。なお、水の液温の下限については、アルカリ金属の除去効率が低下するおそれがあるため、本工程を常圧下で行う場合には、２０℃以上が好ましい。
本工程は、続く無機酸洗浄工程に移る前に複数回繰り返し行ってもよい。
本工程は、例えば、活性炭に６０℃〜８５℃の温水を加えて、活性炭の含有率が５質量％〜１５質量％のスラリーを調製し、５分〜１５分間撹拌した後にろ過する操作を、２〜４回繰り返すことによって行うことができる。
（電気二重層キャパシタ）
本発明により製造された高純度化活性炭は、電気二重層キャパシタ用電極材料として好適に用いることができ、本発明には、かかる高純度化活性炭を用いた電気二重層キャパシタ用電極、及び電気二重層キャパシタが包含される。
本発明により製造された高純度化活性炭は、電気二重層キャパシタ用電極材料として好適に用いることができ、本発明には、かかる高純度化活性炭を用いた電気二重層キャパシタ用電極、及び電気二重層キャパシタが包含される。
本発明の電気二重層キャパシタ用電極や電気二重層キャパシタは、公知の方法を用いて製造することができる。
例えば、電気二重層キャパシタ用電極は、電極材料として本発明の製造方法によって得られた高純度化活性炭を用い、これに導電性付与剤、およびバインダー溶液を混練し、溶媒を添加してペーストを調製し、このペーストをアルミ箔等の集電板に塗布した後、溶媒を乾燥除去することによって製造することができる。
電気二重層キャパシタ用電極の製造に使用される導電性付与剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。また、バインダーとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系高分子化合物や、カルボキシメチルセルロース、スチレン−ブタジエンゴム、石油ピッチ、フェノール樹脂等が挙げられる。
また、本発明の電気二重層キャパシタは、上記電気二重層キャパシタ電極、電解液、およびセパレータを主要構成とし、一対の電極間にセパレータを配置することによって製造することができる。
電気二重層キャパシタの製造に使用される電解液としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの有機溶剤にアミジン塩を溶解した電解液、過塩素酸の４級アンモニウム塩を溶解した電解液、４級アンモニウムやリチウムなどのアルカリ金属の四フッ化ホウ素塩や六フッ化リン塩を溶解した電解液、４級ホスホニウム塩を溶解した電解液などが挙げられる。また、セパレータとしては、セルロース、ガラス繊維、又は、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンを主成分とした不織布、クロス、微孔フィルムが挙げられる。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更、実施の態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。なお下記実施例および比較例において「部」、「％」とあるのは、それぞれ質量部、質量％を意味する。
先ず、実施例および比較例で用いた活性炭の評価方法について、以下説明する。
（含水率）
含水率は、［（乾燥前−乾燥後）高純度化活性炭重量］×１００／乾燥前高純度化活性炭重量によって求めた。
含水率は、［（乾燥前−乾燥後）高純度化活性炭重量］×１００／乾燥前高純度化活性炭重量によって求めた。
乾燥後の高純度活性炭は、乾燥前の高純度活性炭を１１５℃±５℃に調節した恒温乾燥器中で、３時間以上乾燥することによって得た。
（塩素の定量）
８００ｍｌ／ｍｉｎで酸素が流通している、１３５０℃の燃焼室（容量約１０5ｍｍ3）内に、０．４ｇの活性炭を１０分間放置して加熱（燃焼）し、この燃焼で生じたガスを燃焼室に直列接続した２本の吸収瓶内における２０ｍｌの０．０１ｍｏｌ水酸化ナトリウム水溶液に吸収させた。この水酸化ナトリウム水溶液中の塩素濃度をイオンクロマトグラフィーにより分析して、活性炭１ｋｇにおける塩素含有量を定量した。
８００ｍｌ／ｍｉｎで酸素が流通している、１３５０℃の燃焼室（容量約１０5ｍｍ3）内に、０．４ｇの活性炭を１０分間放置して加熱（燃焼）し、この燃焼で生じたガスを燃焼室に直列接続した２本の吸収瓶内における２０ｍｌの０．０１ｍｏｌ水酸化ナトリウム水溶液に吸収させた。この水酸化ナトリウム水溶液中の塩素濃度をイオンクロマトグラフィーにより分析して、活性炭１ｋｇにおける塩素含有量を定量した。
（金属の定量）
１ｇの活性炭に希塩酸（３５％塩酸：純水＝１：４（容積比））を１００ｍｌ加えた後、２５０℃で加熱し１０分間煮沸した。次いで、煮沸溶液をろ過して定量溶液を得た。この定量溶液を試料として原子吸光分析装置（日本ジャーレルアッシュ株式会社製、Ｓｏｌａａｒ Ｍ６ ＤＵＡＬ ＺＥＥＭＡＮ）で分析を行い、活性炭１ｋｇ中の金属含有量を定量した。
１ｇの活性炭に希塩酸（３５％塩酸：純水＝１：４（容積比））を１００ｍｌ加えた後、２５０℃で加熱し１０分間煮沸した。次いで、煮沸溶液をろ過して定量溶液を得た。この定量溶液を試料として原子吸光分析装置（日本ジャーレルアッシュ株式会社製、Ｓｏｌａａｒ Ｍ６ ＤＵＡＬ ＺＥＥＭＡＮ）で分析を行い、活性炭１ｋｇ中の金属含有量を定量した。
（実施例１）
＜賦活処理工程＞
炭素質物質としてフェノール樹脂を、窒素雰囲気中７００℃で２時間処理して炭化して、フェノール樹脂の炭化物を得た。得られたフェノール樹脂の炭化物２０ｇに、賦活剤として質量比で２．５倍の水酸化カリウムを添加し、窒素雰囲気中８００℃で２時間処理して賦活して、活性炭を得た。
＜賦活処理工程＞
炭素質物質としてフェノール樹脂を、窒素雰囲気中７００℃で２時間処理して炭化して、フェノール樹脂の炭化物を得た。得られたフェノール樹脂の炭化物２０ｇに、賦活剤として質量比で２．５倍の水酸化カリウムを添加し、窒素雰囲気中８００℃で２時間処理して賦活して、活性炭を得た。
＜前処理工程（水洗浄工程）＞
得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この前処理工程を３回繰り返した。
得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この前処理工程を３回繰り返した。
＜無機酸洗浄工程＞
前処理工程によって得られた活性炭に、無機酸として２．３質量％の塩酸溶液（７０℃）を加えて、活性炭濃度が１２質量％のスラリーを調製し、４５分間撹拌した後、ろ過を行った。
前処理工程によって得られた活性炭に、無機酸として２．３質量％の塩酸溶液（７０℃）を加えて、活性炭濃度が１２質量％のスラリーを調製し、４５分間撹拌した後、ろ過を行った。
＜水洗浄工程＞
無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．６質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を３回繰り返した。
無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．６質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を３回繰り返した。
＜塩基性物質を用いた洗浄工程＞
水洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）水溶液（３７℃）を加えて、活性炭濃度が９．６質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この塩基性物質を用いた洗浄工程を３回繰り返した。
水洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）水溶液（３７℃）を加えて、活性炭濃度が９．６質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この塩基性物質を用いた洗浄工程を３回繰り返した。
＜水洗浄工程＞
塩基性物質を用いた洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．６質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を１１回繰り返して、本発明の高純度化活性炭を得た。
塩基性物質を用いた洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．６質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を１１回繰り返して、本発明の高純度化活性炭を得た。
（参考例）
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、以下の操作を行った以外は実施例１と同様にして、本発明の高純度化活性炭を得た。
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、以下の操作を行った以外は実施例１と同様にして、本発明の高純度化活性炭を得た。
＜水洗浄工程＞
無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．８質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を３回繰り返した。
無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．８質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を３回繰り返した。
＜塩基性物質を用いた洗浄工程＞
水洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）水溶液（４０℃）を加えて、活性炭濃度が９．８質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この塩基性物質を用いた洗浄工程を１４回繰り返した。
水洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）水溶液（４０℃）を加えて、活性炭濃度が９．８質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この塩基性物質を用いた洗浄工程を１４回繰り返した。
（比較例１）
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．９質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行い、この水洗浄工程を１７回繰り返した以外は実施例１と同様にして、高純度化活性炭を得た。
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が９．９質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行い、この水洗浄工程を１７回繰り返した以外は実施例１と同様にして、高純度化活性炭を得た。
（比較例２）
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）溶液（４０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行い、この塩基性物質を用いた洗浄工程を１７回繰り返した以外は実施例１と同様にして、高純度化活性炭を得た。
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）溶液（４０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行い、この塩基性物質を用いた洗浄工程を１７回繰り返した以外は実施例１と同様にして、高純度化活性炭を得た。
（比較例３）
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、以下の操作を行った以外は実施例１と同様にして、高純度化活性炭を得た。
実施例１における水洗浄工程以降の操作に換えて、以下の操作を行った以外は実施例１と同様にして、高純度化活性炭を得た。
＜塩基性物質を用いた洗浄工程＞
無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）溶液（４０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この塩基性物質を用いた洗浄工程を３回繰り返した。
無機酸洗浄工程によって得られた活性炭に、塩基性物質溶解溶液として１．３質量％の炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）溶液（４０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この塩基性物質を用いた洗浄工程を３回繰り返した。
＜水洗浄工程＞
塩基性物質を用いた洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を１４回繰り返して、高純度化活性炭を得た。
塩基性物質を用いた洗浄工程によって得られた活性炭に温水（７０℃）を加えて、活性炭濃度が１０質量％のスラリーを調製し、１０分間撹拌した後、ろ過を行った。この水洗浄工程を１４回繰り返して、高純度化活性炭を得た。
実施例１、参考例、及び比較例１〜３において、無機酸洗浄工程後の各操作後の活性炭中の塩素濃度を測定し、活性炭１ｋｇに対して用いた排水量に対する、活性炭中の塩素濃度（活性炭１ｋｇ中の塩素含有量）をプロットした。その結果を図１に示す。また、実施例１、参考例、及び比較例１〜３で得られた、無機酸洗浄工程後の活性炭及び高純度化活性炭の、塩素濃度と金属濃度をそれぞれ測定した。併せて、活性炭１ｋｇ中の塩素含有量を１００ｍｇ以下にするのに要する排水量を求めた。その結果を表１に示す。
実施例１、参考例と比較例１〜３の比較から、本発明の製造方法によれば、無機酸の残留量が少ない、高純度な活性炭を得ることができることが分かった。また、残留する無機酸を所定の濃度以下にするのに要する排水量を低減できることが分かった。
さらに、本発明の製造方法によれば、活性炭に残留する重金属をも効率よく除去できることが分かった。したがって、本発明の製造方法は、無機酸を含有する活性炭のみならず、ＦｅやＮｉ等の重金属を含有している活性炭の高純度化にも好適であることが分かった。
本発明の高純度化活性炭の製造方法によれば、より少ない洗浄水使用量（排水量）で、より純度の高い活性炭を得ることができることから、活性炭の洗浄方法として好適である。
Claims (4)
- 無機酸を含有している活性炭を、沸点未満の水で洗浄する工程と、
前記水で洗浄した活性炭を、無機酸と中和反応し、かつ常圧下、１００℃以下の加熱で活性炭から除去可能な塩基性物質を用いて洗浄する工程と、
前記塩基性物質を用いて洗浄した活性炭を、沸点未満の水で洗浄する工程と
を含むことを特徴とする活性炭１ｋｇ中の無機酸含有量が１００ｍｇ以下、金属含有量（複数の金属を含有する場合は各金属含有量）が１００ｍｇ以下である高純度化活性炭の製造方法。 - 前記塩基性物質が、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、有機アミン、アンモニアよりなる群から選択される少なくとも一種である請求項１に記載の高純度化活性炭の製造方法。
- 前記水で洗浄した活性炭を加熱する工程を含む請求項１または２に記載の高純度化活性炭の製造方法。
- アルカリ金属化合物を含む賦活剤と、炭素質物質および／または炭素質物質の炭化物とを混合し、不活性ガス中で加熱して活性炭を得る賦活処理工程と、
前記賦活処理工程で得られた活性炭を無機酸で洗浄する工程とを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の高純度化活性炭の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009011350A JP5481073B2 (ja) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | 高純度化活性炭の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009011350A JP5481073B2 (ja) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | 高純度化活性炭の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010168238A JP2010168238A (ja) | 2010-08-05 |
| JP5481073B2 true JP5481073B2 (ja) | 2014-04-23 |
Family
ID=42700739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009011350A Active JP5481073B2 (ja) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | 高純度化活性炭の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5481073B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120177923A1 (en) * | 2012-03-20 | 2012-07-12 | Haycarb PLC | Low ash activated carbon and methods of making same |
| WO2018003295A1 (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-04 | 日本食品化工株式会社 | ５－ヒドロキシメチル－２－フルフラールの製造方法 |
| JP6293333B2 (ja) * | 2016-06-27 | 2018-03-14 | 日本食品化工株式会社 | ５−ヒドロキシメチル−２−フルフラールの製造方法 |
| KR102342374B1 (ko) | 2016-11-15 | 2021-12-22 | 주식회사 쿠라레 | 전기 이중층 캐패시터용 탄소질 재료 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712471B2 (ja) * | 1990-01-29 | 1995-02-15 | 荏原インフイルコ株式会社 | 活性炭の殺菌・除染方法 |
| US7759289B2 (en) * | 2002-07-30 | 2010-07-20 | Kuraray Chemical Co., Ltd. | Activated carbon, method for production thereof, polarizing electrode and electrical double layer capacitor |
| JP2004203715A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Honda Motor Co Ltd | アルカリ賦活活性炭、その製造方法、それを含む電気二重層コンデンサ用分極性電極、及び該電極を含む電気二重層コンデンサ |
| JP4540394B2 (ja) * | 2004-05-24 | 2010-09-08 | 畑野産業株式会社 | 布の伸び抑制加工方法及び賦形加工布 |
| JP5210504B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2013-06-12 | 関西熱化学株式会社 | 活性炭の高純度化方法、および活性炭用高純度化装置 |
| WO2008053919A1 (fr) * | 2006-11-02 | 2008-05-08 | Kuraray Chemical Co., Ltd | Charbon activé et son procédé de production, électrodes polarisables de type non aqueux et condensateurs électriques à double couches |
| JP2009007680A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Nisshinbo Ind Inc | デニム生地及びその色落ち防止加工方法 |
-
2009
- 2009-01-21 JP JP2009011350A patent/JP5481073B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010168238A (ja) | 2010-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4238830B2 (ja) | 活性炭、その製造方法、分極性電極および電気二重層キャパシタ | |
| US11370665B2 (en) | Method for producing activated carbon | |
| JP5210504B2 (ja) | 活性炭の高純度化方法、および活性炭用高純度化装置 | |
| JP4054746B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ、その電極用活性炭とその製造方法 | |
| CN102460620B (zh) | 双电层电容器电极用碳材料和碳材料的生产方法 | |
| JP5271851B2 (ja) | 活性炭の製造方法および該製造方法により得られた活性炭を用いた電気二重層キャパシタ | |
| JP5676074B2 (ja) | 活性炭の改質方法 | |
| CN104715936B (zh) | 一种用于超级电容器的分级多孔碳电极材料及制备方法 | |
| JP5481073B2 (ja) | 高純度化活性炭の製造方法 | |
| JP2012101948A (ja) | 活性炭の製造方法 | |
| CN106915744A (zh) | 一种秸秆资源化利用方法 | |
| JP2007302512A (ja) | 活性炭およびこれを用いた電気二重層キャパシタ | |
| AU2018205516B2 (en) | Materials derived from coal using environmentally friendly solvents | |
| CN108178141B (zh) | 一种高导电、高振实密度、高比表面积微孔炭的制备方法 | |
| Julnaidi et al. | Renewable palm oil sticks biomass‐derived unique hierarchical porous carbon nanostructure as sustainability electrode for symmetrical supercapacitor | |
| JP5619367B2 (ja) | 活性炭の製造方法および該製造方法により得られた活性炭を用いた電気二重層キャパシタ | |
| JP5563239B2 (ja) | 多孔質炭素材料の製造方法 | |
| JP2009105186A (ja) | 電気二重層キャパシタ電極用活性炭及びその製造方法 | |
| JP5078445B2 (ja) | 活性炭の高純度化方法 | |
| JP4615868B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ用多孔質炭素の製造方法、該製造方法により得られた電気二重層キャパシタ用多孔質炭素、及び、該電気二重層キャパシタ用多孔質炭素を用いた電気二重層キャパシタ | |
| JP2007169117A (ja) | 活性炭およびこれを用いた電気二重層キャパシタ | |
| JP2005129707A (ja) | 電気二重層キャパシタ、その電極用活性炭とその製造方法 | |
| JP4579939B2 (ja) | 活性炭の高純度化方法 | |
| CN110759326A (zh) | 掺杂多孔碳材料及其制备方法和多孔碳基电极材料 | |
| JP5331348B2 (ja) | 多孔質炭素材料の洗浄方法、活性炭の製造方法、電気二重層キャパシタ用電極材料、電気二重層キャパシタ用電極、電気二重層キャパシタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111220 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130227 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130312 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130611 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130924 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131122 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140217 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5481073 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |