石炭ベースの活性炭のベテランサプライヤーとして、私はその製造に使用される原材料についてよく質問されます。石炭ベースの活性炭は多用途で広く使用されている吸着材であり、水処理、空気浄化、ガス分離、その他多くの分野で応用されています。このブログ記事では、石炭ベースの活性炭を製造するための主要な原材料とその特性について詳しく説明します。
使用される石炭の種類
石炭系活性炭の主原料は、言うまでもなく石炭です。さまざまな種類の石炭が使用できますが、それぞれに独自の利点と制限があります。最も一般的に使用される石炭には、瀝青炭、無煙炭、褐炭などがあります。
瀝青炭
瀝青炭は、石炭ベースの活性炭の製造に広く使用されている中級石炭です。炭素含有量が比較的高く (通常 75% ～ 85%)、揮発性物質の含有量が中程度です。瀝青炭はコークス化特性が優れていることで知られており、炭化プロセス中に強力で多孔質の構造を形成できることを意味します。これにより、機械的強度が高く、吸着性能に優れた活性炭が得られます。
活性炭の製造に使用される瀝青炭は、通常、その化学組成、粒子サイズ、コーキング特性に基づいて選択されます。石炭はまず粉砕され、通常は 0.5 ～ 3 mm の適切な粒径に選別されます。次に、酸素のない環境で加熱（炭化）して、揮発性物質を除去し、炭素質の炭を形成します。次に、炭は、蒸気や二酸化炭素などの活性化剤の存在下で加熱することによって活性化され、高度に多孔質の構造が形成されます。
無煙炭
無煙炭は、炭素含有量が非常に高く (通常 90% 以上)、揮発性物質の含有量が低い高級石炭です。硬くて光沢のある石炭で、エネルギー密度が高く、硫黄含有量が低いことで知られています。無煙炭は、炭素純度が高く灰分が少ないため、高品質の活性炭の製造によく使用されます。
無煙炭から製造される活性炭は、表面積が大きく、細孔構造がよく発達しているため、高い吸着容量と選択性が必要な用途に最適です。ただし、無煙炭は揮発性物質の含有量が低いため、瀝青炭よりも活性化するのが困難です。望ましい細孔構造と吸着性能を達成するには、高温活性化や化学活性化剤の使用などの特別な活性化技術が必要になる場合があります。
褐炭
褐炭は、炭素含有量が比較的低く (通常 25% ～ 35%)、揮発性物質の含有量が高い低品位石炭です。茶色がかった柔らかい石炭で、発電用の燃料としてよく使用されます。亜炭も活性炭の製造に使用できますが、瀝青炭や無煙炭ほど一般的には使用されていません。
褐炭から製造された活性炭は、瀝青炭や無煙炭から製造された活性炭と比較して、表面積が小さく、細孔構造があまり発達していません。ただし、褐炭は高級石炭よりも豊富で安価であるため、用途によっては費用対効果の高い選択肢となります。亜炭は、瀝青炭や無煙炭と同様の方法を使用して活性化できますが、炭素含有量が低く、揮発性物質含有量が高いことを考慮して活性化条件を調整する必要がある場合があります。
その他の原材料
石炭に加えて、石炭ベースの活性炭の製造には、その特性や性能を向上させるために他の原料が使用される場合があります。これらには次のものが含まれます。
バインダー
バインダーは活性炭の機械的強度と成形性を向上させるために使用されます。一般的な結合剤には、コール タール ピッチ、石油ピッチ、合成樹脂などがあります。バインダーは炭化前に石炭粉末と混合され、粒子を保持して固体構造を形成するのに役立ちます。使用する結合剤の量と種類は、活性炭の望ましい特性と製造プロセスによって異なります。
活性化剤
活性化剤は、活性化プロセス中に炭素質チャー内に多孔質構造を作成するために使用されます。最も一般的に使用される活性化剤は、蒸気と二酸化炭素です。蒸気活性化は、高温 (通常 800 ～ 1000°C) の蒸気の存在下でチャーを加熱することを含む、広く使用されている方法です。蒸気はチャー内の炭素と反応して細孔のネットワークを形成し、活性炭の表面積を増加させます。
二酸化炭素活性化は蒸気活性化に似ていますが、活性化剤として蒸気の代わりに二酸化炭素を使用します。二酸化炭素賦活は、水蒸気賦活と比較して、細孔径分布がより均一で微細細孔容積が大きい活性炭を生成できます。活性炭の所望の特性に応じて、リン酸、塩化亜鉛、水酸化カリウムなどの他の活性化剤も使用できます。
添加剤
活性炭の吸着性能やその他の特性を改善するために添加剤が使用される場合があります。例えば、重金属や有機化合物などの特定の汚染物質の吸着を高めるために、炭化する前に金属酸化物または金属塩を石炭粉末に添加することができる。界面活性剤や触媒などの他の添加剤を使用して、活性炭の湿潤特性や触媒活性を向上させることができます。
当社の石炭系活性炭製品
当社は石炭系活性炭のトップサプライヤーとして、お客様の多様なニーズにお応えする幅広い製品を提供しています。当社の製品には以下が含まれます石炭破砕活性炭、石炭柱状活性炭、 そして酒類専用活性炭。
当社の石炭破砕活性炭は高品質の瀝青炭から作られており、表面積が大きく、細孔構造がよく発達しています。水処理、空気浄化、ガス分離など幅広い用途に適しています。弊社の石炭柱状活性炭は円柱状に押出成形されており、機械的強度が高く、細孔径分布が均一です。固定床吸着システムなど、高流量と低圧力損失が必要な用途に最適です。
当社の酒用特殊活性炭は、酒やその他のアルコール飲料の精製用に特別に設計されています。色、匂い、風味成分などの不純物に対する吸着力が高く、お酒の品質や風味を効果的に改善します。
調達に関するお問い合わせ
弊社の石炭系活性炭製品にご興味がございましたら、原料や製造方法についてご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。当社には、詳細な情報と技術サポートを提供できる経験豊富な専門家チームがいます。お客様の活性炭のニーズにお応えできることを楽しみにしております。
参考文献
- ヤン、RT (2003)。吸着剤の基礎と応用。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- バンサル、RC、ゴヤル、M. (2005)。活性炭吸着。テイラーとフランシス。
- マーシュ H.、ロドリゲス レイノソ F. (2006)。活性炭。エルゼビア。