吸附剂及其制造方法技术

本发明专利技术的课题在于，在水处理用吸附剂或医疗用吸附剂中，提供单位体积的吸附性能高并吸附速度高的吸附剂，另外，还提供了在医疗用吸附剂中能够短时间完成预期物质吸附的吸附剂。通过以酚醛类树脂为原料的直径０．０２～１０μｍ的细孔容积为０．１０～０．６０ｍｌ／ｇ，比表面积为８００～３０００ｍ↑［２］／ｇ，平均粒径为０．１～０．８ｍｍ的吸附剂解决了该课题。并且，通过以酚醛类树脂为原料，在３５０～５５０℃开始碳化，以５～２０℃／分钟使温度上升到７００～９５０℃得到碳化物并将其活化，能够制造这种吸附剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及吸附速度极快、单位体积吸附量大的。具体地，涉及适用于水处理及医疗的，能以较短接触时间有效除去杂质等吸附对象的。
技术介绍
由于吸附剂通常是填充至柱、吸附容器、吸附池等具一定体积的装置、设备中而使用的，因此，不仅单位重量的吸附性能必须较高，而且，单位体积的吸附性能也必须较高。此外，由于在吸附操作中，使含有吸附对象物质的液体(通常为水)与吸附剂接触的时间通常是有限的，因此，如果吸附速度慢，则不能作为实用的吸附剂用于目标用途。为了解决这些问题，虽然考虑了减小吸附剂粒子的粒径，但是，越减小粒径，则越会增加水流阻力并降低填充密度，由于在吸附剂的载持方法及操作方法上需另花费特别的时间，因此，迫切要求研发出单位体积吸附性能高且吸附速度快的吸附剂。尤其是吸附剂以用于医疗时，如果在消化道内不能快速吸附除去有害的吸附对象物，则有害物质将被体内吸收，因此，除非是吸附速度快的吸附剂，否则是难以取得实效的。例如，提出了活化石油沥青所得的细孔半径100～75000埃的空隙为0.1～1.0ml/g的(专利文献1)，其记载了实际制备的吸附剂却是直径80埃(8nm)以下的细孔容积为0.70～0.75ml/g、直径37.5～75000埃(3.75～7500nm)的细孔容积为0.20～0.23ml/g的富含直径较小的细孔的吸附剂，细孔容积在数值限定中的临界的意义并不明确，且丝毫没有涉吸附速度。此外，提出了以石油沥青为原料的细孔直径20～15000nm的细孔容积0.04ml/g以上且不到0.10ml/g的吸附剂(专利文献2)，这种吸附剂也是富含直径小的细孔的吸附剂，并且仅提到在平衡吸附状态下的对被吸附物质的选择性，未涉及吸附速度。虽然有文献记载了以酚醛树脂为原料的细孔直径7.5～15000nm的细孔容积为0.04ml/g或0.06ml/g的吸附剂，但这种吸附剂也是富含直径小的细孔的吸附剂，关于这种吸附剂，只提到在平衡吸附状态下的对被吸附物质的选择性，丝毫未涉及吸附速度。另外，虽然有文献记载了细孔直径为20～10000nm的细孔的细孔总容积在0.04ml/g以下的活性碳(专利文献4)，该文献中对活性碳的吸附速度也丝毫未提及。专利文献1特开昭62-11611号公报专利文献2特开2002-308785号公报专利文献3WO2004/039381A1公报专利文献4特开2004-244414号公报专利技术概述专利技术所解决的问题本专利技术的目的在于提供一种吸附剂，这种吸附剂可在短时间内且大量地吸附除去混于水中的色素等杂质、有机、无机有害物质或人、动物消化器官中的有害物质或消化道中的低分子量代谢产物。酚醛类树脂是使酚类与醛缩聚制得的高分子物质，其在通过加热释放出乙醇、丙酮等并收缩的同时进行热分解，从而形成碳化物。通过活化这种碳化物，能够以高碳化效率制得高纯度的吸附剂。本专利技术人发现在上述酚醛类树脂的热分解过程中，通过巧妙地控制加热条件，就可以调节碳化物的直径0.02～10μm的细孔的总容积。之后，通过活化这种碳化物，几乎不改变直径0.02～10μm的细孔结构，就可产生与吸附性能相关的直径不足20nm的直径小的细孔，结果，能够获得产生了所希望的直径0.02～10μm的细孔结构与所希望的直径小于0.02μm的微孔结构的活性碳，在该发现的基础上，经进一步研究完成了本专利技术。即，本专利技术提供了(1)水处理用或医疗用吸附剂，其以酚醛类树脂为原料，直径0.02～10μm的细孔容积为0.10～0.60ml/g，比表面积为800～3000m2/g，平均粒径为0.1～0.8mm，(2)直径0.02～10μm的细孔容积为0.10～0.60ml/g，比表面积为800～3000m2/g，平均粒径为0.1～0.8mm的水处理用或医疗用吸附剂的制造方法，其特征在于以酚醛类树脂为原料，在350～550℃开始碳化，以5～20℃/分钟使温度上升到700～950℃，之后进行活化。本专利技术的吸附剂可以是在特定条件下对酚醛类树脂进行处理以使之碳化，之后再通过活化来制备。在本专利技术中使用的活性碳原料为酚醛类树脂，只要是在14102的化学商品、在化学工业日报社(2002)p.1013～p.1033中记载的公知方法合成的酚醛类树脂即可使用。酚醛类树脂广义地说是指通过苯酚、甲酚等酚类与甲醛、糠醛等醛类的缩聚反应制得的比重为1.25～1.30的非透明树脂，在本专利技术中优选使用通过苯酚与甲醛的缩聚制得的狭义酚醛树脂。此外，在酚醛类树脂中，虽然有使用酸催化剂制造的线性酚醛树脂和使用碱性催化剂制造的可熔性酚醛树脂，但优选使用成形性优良、容易获得期望粒径的树脂的可熔性酚醛树脂。在特定条件下使酚醛类树脂碳化的工艺是通过在适当的热处理装置中对酚醛类树脂进行热分解而实施的。可以使用的热处理装置可调节温度，可以使用能产生不会引起酚醛类树脂及其分解气体、所获得的热处理物燃烧的非活性气体环境的任何装置或设备。例如，可采用平炉等固定床填充层型炉、交叉流式竖型移动层型炉，回转窑、流动层型炉等。此外，根据生产规模的不同，也可将原料放入坩埚等可带盖的容器中，在可调节温度的电炉中进行热处理。一般来说，将酚醛类树脂的碳化开始温度设定为酚醛树脂的分解剧烈的300～550℃，优选350～500℃，最好为350～450℃，温度急速上升到该温度开始碳化，温度以5～20℃/分钟的速度上升到热分解几乎结束的700～950℃。通过该方法所得的碳化物的填充密度虽因粒度的不同而不同，但应为0.65～0.80g/ml。如果碳化开始温度低于上述温度或碳化速度过于缓慢，则酚醛类树脂的碳化将在一点点地释放分解气体的同时缓缓进行，同时，由于树脂本身的收缩，因此，会形成直径0.02～10μm的细孔容积极小的碳化物。之后，在活化该碳化物的情况下，形成直径0.02～10μm的细孔容积少的活性碳。另一方面，如果碳化开始温度太高或碳化速度过快，由于会引起酚醛树脂急剧热分解，因此，会集中释放分解气体，从而形成直径0.02～10μm的细孔容积大幅增加的碳化物，在将其活化的情况下，将形成直径0.02～10μm的细孔容积大且填充密度低的活性碳。如果预先在未开始碳化的200℃至300℃范围的温度下对酚醛树脂进行20分钟～10小时的热处理，则可抑制上述树脂的急剧收缩，从而能更理想地制备所需的活性碳。碳化的酚醛类树脂的活化方法没有特殊限制，例如可以如“活性碳工业”、重化学工业通信社(1974)p.23～p.37中记载的那样，采用以通常700℃至1200℃、优选800℃至1100℃的温度，通过水蒸汽、氧、二氧化碳等活性气体进行的活化方法，或者使用磷酸、氯化锌等的药品活化方法。活化时间可以根据规模、温度及其它条件适当选择，但一般为10分钟～12小时，优选30分钟～10小时。被活化的活性碳的比表面积通常为800～3000m2/g，优选900～2500m2/g，最好为950～2400m2/g。本专利技术的吸附剂的平均粒径通常为0.1～0.8mm，优选0.2～0.8mm，最好为0.2～0.5mm。这里所说的平均粒径是指将采用JISK1474的方法测定的粒度绘制在对数正态分布纸上，而累计的通过比率为50％的粒径。通过筛分活化的活性碳也可获得具有上述粒径的吸附剂，也可使用预先按所定粒直径筛分好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
水处理用或医疗用吸附剂，其以酚醛类树脂为原料，直径０．０２～１０μｍ的细孔容积为０．１０～０．６０ｍｌ／ｇ，比表面积为８００～３０００ｍ↑［２］／ｇ，平均粒径为０．１～０．８ｍｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨崎功，柳寿一，毛利元哉，斋藤充弘，水野谷孝夫，清水俊夫，
申请(专利权)人：帝国米迪克斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]