陰離子吸附用炭材料及其製造方法和製造裝置的製作方法

2023-12-10 05:19:36 2

專利名稱：陰離子吸附用炭材料及其製造方法和製造裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及吸附硝酸根離子、氟離子等陰離子的陰離子吸附用炭材料 及其製造方法和製造裝置。
背景技術：
重金屬、農藥、有機氯化物所引起的水質和土壤的汙染會破壞環境， 這正在成為問題。這些有害物質可以用活性炭、沸石等吸附材料吸附除去， 但現狀是以陰離子形態存在的硝酸型氮或亞硝酸型氮、氟、砷、氰基等難 以利用吸附材料處理。
艮口，硝酸型氮和亞硝酸型氮包含在茶田和高爾夫球場草坪等中使用的 肥料中，現在構成了成為嚴重問題的地下水汙染的原因之一。這是由於， 硝酸根離子和亞硝酸根離子具有負電荷，與其他化學物質結合不會形成難 溶性鹽，從而最容易從負電荷性的土壤溶離。於是，必須採取針對上述問 題的對策，但是例如利用脫氮菌等以除去硝酸根離子和亞硝酸根離子的微 生物處理，存在必需是厭氧條件等的限制，其他方法也是同樣，而沒有發 現有效的對策。並且，最近開始懷疑硝酸型氮和亞硝酸型氮是環境激素。
另外，氟包含在半導體、玻璃、電鍍工廠等的廢水中，工廠廢水中的 氟採用添加鈣化合物形成氟化鈣的除去方法，但是由於還必須設置利用活 性氧化鋁或氟用陰離子交換樹脂的吸附塔，所以成本增加。並且，要達到 曰本的環境標準0.8mg/L或0.8mg/L以下，則需要昂貴的專用陰離子交換 樹脂。其他包含在工廠廢水或地下水中的砷、氰基等的處理也另外需要昂
貴的陰離子交換樹脂。
如上所述，現在還沒有用於吸附以硝酸根離子為代表的上述陰離子的 廉價材料，因此由這些陰離子引起的汙染有擴大的傾向，並且一旦被上述 陰離子汙染，其修復需要大量成本。
專利文獻1:特開平10-165824號公報

發明內容
因此，正在尋求廉價、有益於環境的吸附陰離子的材料。與活性炭同 為多孔材料的代表的木炭廣泛普及為調溼材料或者河川淨化、土壤改良材 料，例如被用於除去廢氣中的含氯氣體和硫的氧化物等，但是木炭與活性 炭同樣，只不過是利用多孔炭材料內部的微孔所產生的吸附特性，而幾乎 不會吸附以陰離子形態存在的硝酸型氮或亞硝酸型氮、氟、砷、氰基等。
本發明是鑑於上述情況而完成的，因此其目的在於提供廉價、有益於 環境、陰離子吸附性優異的陰離子吸附用炭材料及其製造方法和製造裝置。
本發明人針對下述材料研究了陰離子的吸附性能，以至於結果發現了
優異的陰離子吸附性能。所述材料如下得到在將植物原料炭化之前，事 先使含有鈣離子的溶液(優選作為陽離子主要含有鈣離子)例如氫氧化鈣
的溶液(石灰水)或懸濁液(石灰乳)接觸該原料，向該原料中導入Ca(鈣)， 隨後將該導入了 Ca的原料炭化，再使得到的導入了 Ca的炭接觸HCl、H2S04 等酸。並且，這種情況的廢水處理僅僅是中和酸，對環境有益。
作為含有鈣離子的溶液，除了石灰水、石灰乳以外，可以舉出醋酸鈣 溶液、氯化鈣溶液等。作為鈣優選含有0.03 30重量％，更優選含有0.1 7.0重量％。
作為使含鈣離子的溶液接觸上述植物原料的方法，可以是滴加、塗布、 噴塗、噴霧含鈣離子的溶液或其他方式，但最有效的是將上述原料浸漬在 含有鈣離子的溶液中。另外，作為使酸溶液接觸炭化材料的方法，可以是 滴加、塗布、噴塗、噴霧酸溶液或其他方式，但最有效的是將炭化物浸漬 在酸溶液中。
這樣，權利要求1所述的陰離子吸附用炭材料的製造方法的特徵在 於，使含鈣離子的溶液接觸植物原料後進行炭化，接著使酸溶液與之接 觸。
另外，從別的角度考慮，權利要求2所述的陰離子吸附用炭材料的 製造方法的特徵在於，對接觸過含鈣離子的溶液的植物原料進行炭化， 再使酸溶液接觸其炭化物。
進而，從別的角度考慮，權利要求3所述的陰離子吸附用炭材料的 製造方法的特徵在於，使酸溶液接觸對接觸過含鈣離子的溶液的植物原 料進行炭化後的炭化物。
作為本發明中的植物原料，只要是植物體就可以適用，優選由天然 纖維、木質材料中的1種或1種以上構成且上述原料的炭化物具有微孔 的原料，可以舉出例如疏伐材、採伐木、廢木材等所有木質材料或麻等 天然纖維。在使用幾乎不含有可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離 子(例如氯離子等)的含鈣離子的溶液(例如石灰水和石灰乳等)作為 接觸該原料的溶液的情況下，作為上述原料，優選在導入鈣後進行炭化 時在其炭化物的微孔中形成大量的粒徑小於等於100nm的鈣化合物的那 樣的原料。具體來說優選使用將吸水性高的扁柏、杉等針葉樹切片成例 如尺寸小於等於10mm而得到的木質片屑。
另外，在使用同時含有可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子 (例如氯離子等)和鈣離子的溶液(例如氯化鈣溶液等)的情況下，作 為上述原料，優選在溶液中浸漬時溶液容易滲入的那樣的原料。具體來 講，優選使用將吸水性高的扁柏、杉等針葉樹切片成例如尺寸小於等於 50mm而得到的木質片屑。進而，對於使用任意一種溶液的情況，竹子、 鋸屑、穀殼、椰子、檳榔樹、黃麻、稻秸都可以用作植物原料。除此以 外，作為上述植物原料，還可以舉出柑桔的或蘋果的皮和榨後渣滓等農 產廢棄物。另外，在植物體中具有通道組織(導管、假導管或篩管)的 部分特別優選作為植物原料。
在本發明中，使含有鈣離子的溶液例如石灰水或石灰乳等接觸植物 原料。將上述原料浸漬到含有鈣離子的溶液中時，溶液滲入到原料中， 從而可以得到導入了Ca的片屑。特別是使用鹼性溶液(例如石灰水等)
作為含有鈣離子的溶液的情況下，如圖7 (A)所示，將作為植物原料的 例如木質片屑2浸漬在石灰水C中而進行接觸，得到導入了 Ca的片屑 30 (參照圖7 (C))。如圖7 (B)所示，認為這是由於木質片屑2中的有 機物因鹼而溶出，鈣離子與木質片屑2的成分發生反應。另外，含有鈣 離子的溶液優選含有0.03 30重量％的鈣，更優選含有0.1 7.0重量％。
接著，在本發明中，通過對得到的上述導入了 Ca的片屑30 (參照 圖8 (A))進行炭化，得到導入了Ca的炭(以下簡稱為Ca炭)31 (參 照圖8 (C))，其中認為，上述炭化時導入了 Ca的片屑30 (參照圖8 (B)) 中的有機物因熱而分解，同時鈣離子在導入了 Ca的片屑30的微孔壁表 面析出(參照圖8 (C))。可以認為，這種情況下鈣離子由於在導入了Ca 的片屑30的微孔壁表面析出(參照圖8 (B))，所以形成微細、高分散 狀態，從而從微孔壁的各處引出大量的官能團。
在本發明中，在對接觸過含有鈣離子的溶液的植物原料進行炭化後， 使酸溶液接觸其炭化物，從而可以使可與吸附對象陰離子進行離子交換 的陰離子結合在從炭化物的微孔壁引出的官能團上。本發明人進行銳意 研究的結果發現，通過在炭化過程中控制溫度和時間，可以更多地生成 炭化物的官能團。
也就是說，如權利要求1記載的發明所示，事先使鈣接觸上述原料 時，本發明人確認例如持續1小時650 75(TC的炭化溫度後自然冷卻的 情況，與持續i小時約60(TC和約80(TC的炭化溫度後自然冷卻的情況相 比，可以形成更多的官能團。特別是原料接觸過鈣的情況下，用電子顯 微鏡進行觀察時，可以觀察到，對於如上所述在650 750。C的炭化溫度 進行炭化的炭化物，其鈣化合物的微粒中途析出在上述微孔壁表面，且 均勻分散。
另一方面，對於約60(TC的炭化溫度，觀察到鈣化合物的微粒沒有 充分地向上述微孔壁表面析出。另外，對於約80(TC的炭化溫度，雖然看 到鈣化合物的微粒向上述微孔壁表面析出，但是觀察到空白多。這樣， 為了使鈣從炭化物的上述微孔壁表面儘可能多地引出官能團，作為必需 的炭化溫度可以舉出650 750°C。
在本發明中，在使含有f丐離子的溶液接觸植物原料後進行炭化，再
使酸溶液接觸其炭化材料。可以認為，例如將上述Ca炭31浸漬在例如 HC1溶液H (參照圖9 (A))中時，在與Ca炭31的微孔壁表面的官能 團結合的鈣離子和上述官能團上(參照圖9 (B))結合氯離子(參照圖9 (C))，從而得到氯離子經鈣離子或者直接結合在該官能團上的酸處理 Ca炭32 (參照圖9 (D))。
作為本發明的酸溶液，可以舉出HC1、 H2S04等在製造時在廢水處理 上沒有問題的酸溶液。酸溶液的濃度為大於等於0.0ImoI/L，即 0.01mol/L 20mol/L，優選為0.1mol/L 10mol/L。濃度低於0.01mol/L時， 會產生得不到充分效果的不良情況。另外，作為酸溶液，優選含有可與 吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子，但在炭化之前接觸植物材料的 溶液中，並沒有限制含有可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子。
另外，上述酸處理採用浸漬於酸溶液中處理時效率良好，優選在減 壓下進行，優選在1330Pa 13.3Pa的壓力範圍進行。
除此以外，本發明人經過銳意研究，結果發現，在對植物原料炭化 之前，事先使含有金屬氯化物的溶液例如含有CaCl2的溶液接觸該原料， 向原料內導入CaCl2，隨後對該導入了CaCl2的原料進行炭化，由此得到 的炭化材料具有優異的陰離子吸附性能。
這樣，權利要求4所述的陰離子吸附用炭材料的製造方法的特徵在 於，使含有金屬氯化物的溶液接觸植物原料，然後進行炭化，使其炭化 物內含有所述金屬氯化物。由於在炭化物內含有的金屬氯化物的氯離子 體現出陰離子交換能力，因此炭化物作為陰離子吸附用炭材料發揮作用。 另外，作為使含有金屬氯化物的溶液接觸上述植物原料的方法，可以是 用上述溶液進行滴加、塗布、噴塗、噴霧等，但最有效的是將上述原料 浸漬在上述溶液中。
根據上述陰離子吸附用炭材料的製造方法，將上述植物原料浸漬在 含有金屬氯化物CaCl2的溶液中，向原料中導入鈣離子和氯離子進行處 理，隨後對該導入了CaCl2的材料進行炭化，得到的導入了CaCl2的炭表 現出優異的陰離子吸附能力。
艮口，例如像圖14 (A)所示，將作為原料的木質片屑2浸漬在CaCl2 溶液M中而使其接觸CaCl2溶液M時，CaCl2溶液M中的鈣離子和氯離 子被導入木質片屑2中，如圖14 (C)所示，得到導入了 CaCl2的片屑 35。如圖14 (B)所示，這是由於CaCl2溶液M滲入木質片屑2中的組 織特別是通道組織中。另外，作為用於原料前處理(接觸處理)的上述 CaCl2溶液M的濃度，優選CaCl2為0.1重量％ 50重量％，從成本的角 度考慮更優選為1重量％ 20重量％。低於O.l重量％時，不會發現高的 陰離子吸附能力；即使超過50重量％，陰離子吸附能力也不會提高。
接著，如圖15 (A)所示對上述導入了 CaCl2的片屑35進行炭化時， 如圖15 (C)所示得到炭材料37。在上述炭化過程中，導入片了 CaCl2 的屑35中的有機物受熱分解，同時氯離子和鈣離子在導入了 CaCl2的片 屑35的微孔壁表面析出。此時如圖15(B)所示，氯離子和鈣離子在CaCl2 導入片屑35的微孔壁表面上以微細、高分散狀態析出，從微孔壁的各處 引出大量的官能團。其結果是，如圖15 (C)所示，可以認為氯離子處 於經金屬離子(此時為鈣離子)或者直接結合在微孔壁表面引出的大量 官能團的狀態。
另外，權利要求5所述的陰離子吸附用炭材料的製造方法的特徵在 於，對接觸過含有金屬氯化物的溶液的植物原料進行炭化，使其炭化物 內含有所述金屬氯化物。即，如果事先準備接觸過含有金屬氯化物的溶 液的植物原料，則僅對其進行炭化就可以得到與權利要求4涉及的發明 同樣的陰離子吸附用炭材料。
這裡，作為上述金屬氯化物的含量，優選含有2% 25%作為灰分的 結合在炭化物內的金屬氯化物(權利要求6)。所謂結合在炭化物內的金 屬氯化物是除了僅附著在炭化物內的金屬氯化物以外的金屬氯化物，其 是指由於結合在炭化物內所以在用水或酸衝洗後不溶解而殘留的金屬氯 化物。含量低於2%時，陰離子吸附能力較差；即使含量超過25%，陰離 子吸附能力也往往不會提高。
進而，在權利要求4 6涉及的發明中，優選使水和/或酸接觸上述 炭化物(權利要求7)。這裡，作為使水和/或酸接觸上述炭化物的方法， 可以是用水和/或酸進行滴加、塗布、噴塗、噴霧等，但最有效的是將上 述炭化物浸漬在水和/或酸中。
在此，優選使水和/或酸接觸上述炭化物的理由被認為如下所述。艮口，
如圖16 (A)所示，將如圖14和圖15所示而得到的炭材料(CaCl2炭) 37浸漬(接觸)在例如鹽酸H或硫酸等酸中時，附著在炭材料37上的 多餘的金屬氯化物的結晶被除去。並且，作為酸使用鹽酸H時，會新增 加結合在上述炭材料37的官能團上的氯離子，從圖16 (B)變成圖16 (C)所示的狀態，由此製造的陰離子吸附用炭材料的陰離子吸附能力提 高，所以是優選的。另外，即使不用鹽酸H等酸而用水接觸上述炭化物 的情況下，附著在炭材料37上的多餘的金屬氯化物的結晶也會被除去， 從而可以提高陰離子吸附能力。
另外，作為權利要求4 7涉及的發明中的原料，只要是植物體均可 以適用，優選由天然纖維或木質材料中的1種或1種以上構成的且炭化 物具有微孔的原料，可以舉出例如疏伐材、採伐木、廢木材等所有木質 材料和麻等天然纖維。作為上述原料，特別優選使用將吸水性高的扁柏、 杉等針葉樹切片成例如尺寸小於等於50mm得到的木質片屑。進而，除 了上述木質片屑以外，也可以使用竹子、鋸屑、穀殼、椰子、檳榔樹、 黃麻、稻秸、柑桔的或蘋果的皮、柑桔的或蘋果的搾後渣滓等農產廢棄 物。另外，在植物體中特別優選具有通道組織(導管、假導管或篩管) 的部分。
具體來講，作為上述金屬氯化物可以舉出CaCl2或BaCl2 (權利要求8)。
並且，在上述權利要求1 8中的任意一個發明中，上述原料的炭化 溫度優選為40(TC 100(rC。這是由於炭化處理溫度低於400。C時，微孔 不發達，作為吸附材料的性能較差；上述溫度超過IOO(TC時，由於過度 炭化，而得不到吸附特性。這裡，炭化處理溫度更優選為500'C 90(rC， 最優選約為600°C 800°C。
權利要求9所述的陰離子吸附用炭材料的特徵在於，其是通過權利 要求1 8中的任意一項所述的陰離子吸附用炭材料的製造方法製造的。
另外，本發明的陰離子吸附用炭材料也可以由以下途徑形成從吸 附了陰離子的權利要求9所述的陰離子吸附用炭材料上除去吸附的陰離 子，同時，替代上述除去的陰離子而結合可與隨後的吸附對象陰離子進 行離子交換的陰離子(權利要求IO)。在此，本發明的陰離子吸附用炭材 料可吸附的陰離子是可與事先結合在炭材料的微孔壁表面的陰離子進行 離子交換的陰離子，當然，其是事先經金屬離子或直接結合在上述炭材 料的微孔壁表面的官能團上的陰離子以外的陰離子。
權利要求11所述的陰離子吸附用炭材料的製造裝置的特徵在於，具 有對植物原料進行炭化的炭化裝置和使在該炭化裝置中生成的炭化物接 觸酸溶液的裝置。
此時，作為炭化裝置，使用可設定炭化溫度的炭化爐。另外，作為 使在炭化裝置中生成的炭化物接觸酸溶液的裝置，使用容納酸溶液的耐 酸性罐等公知的裝置。
另外，權利要求12所述的陰離子吸附用炭材料的製造裝置的特徵在 於，具有使植物原料接觸含鈣離子的溶液的裝置、對接觸後的上述原料 進行炭化的炭化裝置和使在該炭化裝置中生成的炭化物接觸酸溶液的裝 置。
此時，作為使植物原料接觸含鈣離子的溶液的裝置，使用罐等公知 的裝置。作為炭化裝置，使用可設定炭化溫度的炭化爐。另外，作為使 在炭化裝置中生成的炭化物接觸酸溶液的裝置，使用容納酸溶液的耐酸 性罐等公知的裝置。
作為使含有鈣離子的溶液接觸上述植物原料的方法(手段)，可以是 用含鈣離子的溶液進行滴加、塗布、噴塗、噴霧等，但最有效的是將上 述原料浸漬在含有鈣離子的溶液中。另外，作為使酸溶液接觸炭化物的 方法(手段)，可以是用酸溶液進行滴加、塗布、噴塗、噴霧等，但最有 效的是將炭化物浸漬在酸溶液中。
根據權利要求ll所述的發明，將植物原料炭化後，通過使其炭化物 接觸酸溶液，在植物的炭化物的微孔壁上形成的官能團上可以直接或經
鈣離子結合上可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子；或，根據權
利要求12所述的發明，將接觸過含鈣離子的溶液的植物原料炭化後，通 過使其炭化物接觸酸溶液，在從炭化物的微孔壁引出而形成的官能團上 可以直接或經^離子結合上可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離 子。
在權利要求11或12所述的陰離子吸附用炭材料的製造裝置中，炭 化裝置可以是能夠進行炭化以在植物原料的炭化物內部形成微孔且在其 微孔壁上形成大量的官能團的裝置，同時，接觸酸溶液的裝置可以是能 夠在上述官能團上直接或經鈣離子結合上可與吸附對象陰離子進行離子
交換的陰離子的裝置(權利要求13)。
本發明人等經過銳意研究，結果發現，通過在炭化過程中控制溫度 和時間，可以更多地生成炭化物的官能團。也就是說，如權利要求ll記 載的發明所述，當不向上述原料中導入鈣時，炭化時由加熱溫度引起的
炭化物的官能團生成量的差異少。另一方面，如權利要求12記載的發明
所述，事先向上述原料中導入鈣時，本發明人確認，與持續1小時約
60(TC和約80(TC的炭化溫度後自然冷卻的情況相比，例如持續1小時約 650 75(TC的炭化溫度後自然冷卻的情況可以形成更多的官能團。
特別是導入了鈣的情況，用電子顯微鏡進行觀察時，可以觀察到對 於如上所述在約65(TC 75(TC的炭化溫度進行炭化的炭化物，其鈣化合 物的微粒中途在上述炭化物的微孔壁表面析出，且均勻分散。另一方面， 對於約60(TC的炭化溫度，觀察到鈣化合物的微粒沒有充分地向上述微孔 壁表面析出。另外，對於約80(TC的炭化溫度，雖然看到鈣化合物的微粒 向上述微孔壁表面析出，但是觀察到空白多。這樣，為了使鈣從炭化物 的上述微孔壁表面儘可能多地引出官能團，作為必需的炭化溫度可以舉 出約65(TC 750。C。
作為本發明的酸溶液，可以舉出HC1、 H2S04等在製造時在廢水處理 上沒有問題的酸溶液。酸溶液的濃度為大於等於0.01mol/L，即 0.01mol/L 20mol/L，優選為0.1mol/L 10mol/L。濃度低於0.01mol/L， 會產生得不到充分效果的不良情況。另外，作為酸溶液，優選含有可與 吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子，但炭化之前接觸植物材料的溶
液中，並沒有限制含有可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子。
在權利要求11所述的發明中，通過使例如HC1溶液等酸溶液接觸由 炭化裝置炭化植物原料而形成的炭化物的微孔壁，從而在植物的炭化物 的微孔壁表面上形成的官能團上可以結合可與吸附對象例如硝酸型氮或 亞硝酸型氮等陰離子進行離子交換的陰離子，例如氯離子等。認為這是
使炭化物接觸例如HC1溶液時，HC1溶液中的氯離子會結合在炭化物的
微孔壁表面的官能團上，而得到氯離子結合在該官能團上的酸處理木炭s
(參照圖1)。
進而，在權利要求12所述的發明中，通過使植物原料接觸含鈣離子 的溶液後進行炭化，使例如HC1溶液等酸溶液接觸炭化形成的炭化物的 微孔壁，從而在從上述微孔壁引出的官能團上可以直接或經鈣離子結合 可與吸附對象例如硝酸型氮或亞硝酸型氮等陰離子進行離子交換的陰離 子，例如氯離子等。認為這是例如將上述Ca炭31浸漬在例如HC1溶液 H (參照圖9 (A))中時，在Ca炭31的微孔壁表面的與官能團結合的鈣 離子和上述官能團上(參照圖9 (B))結合氯離子(參照圖9 (C))，從 而得到氯離子經鈣離子或者直接結合在該官能團上的酸處理Ca炭32(參 照圖9 (D))。
另外，上述酸處理採用浸漬於酸溶液中處理時效率良好，優選在減 壓下進行，優選在1330Pa 13.3Pa的壓力範圍進行。
權利要求14所述的陰離子吸附用炭材料的製造裝置的特徵在於，具 有對接觸過含有金屬氯化物的溶液的植物原料進行炭化的炭化裝置。此 時作為炭化裝置，使用可設定炭化溫度的炭化爐。
權利要求15所述的陰離子吸附用炭材料的製造裝置的特徵在於，具 有使植物原料接觸含金屬氯化物的溶液的裝置和對接觸後的上述原料進 行炭化的炭化裝置。此時作為炭化裝置，使用可設定炭化溫度的炭化爐。 另外，作為使含金屬氯化物的溶液接觸上述植物原料的裝置，也可以考 慮上述溶液的滴加裝置、塗布裝置、噴塗裝置、噴霧裝置等，但最有效 的是將上述原料浸漬在上述溶液中的浸漬裝置。
對於事先使含金屬氯化物的溶液接觸上述原料的情況，如權利要求14所示，在陰離子吸附用炭材料的製造裝置中不需要用於使原料接觸含
金屬氯化物的溶液的裝置；如權利要求15所示，對於陰離子吸附用炭材
料的製造裝置具有用於使原料接觸含金屬氯化物的溶液的裝置的情況，
可以使用任意的植物原料。
另外，上述所謂結合在炭化物內的金屬氯化物是，除了僅附著在炭 化物內的金屬氯化物以外的金屬氯化物，其是指由於結合在炭化物內所 以在用水或酸衝洗後不溶解而殘留的金屬氯化物。並且，金屬氯化物的 含量低於2%時，陰離子吸附能力較差；即使含量超過25%，陰離子吸附 能力也往往不會提高。因此，優選含有作為灰分的2% 25%的結合在炭 化物內的金屬氯化物。
權利要求14和15所述的炭化裝置可以是通過對植物原料進行炭化， 在其內部形成微孔，在其微孔壁表面引出大量的官能團，同時，在該官 能團上經金屬離子或直接結合上可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰 離子的裝置(權利要求16)。另外，陰離子吸附用炭材料可吸附的陰離子 是可與事先結合在炭材料的微孔壁表面的陰離子進行離子交換的陰離 子，當然，其是事先經金屬離子或直接結合在上述炭材料的微孔壁表面 的官能團上的包含在金屬氯化物中的陰離子以外的陰離子。
製造裝置還可以具有通過使上述炭化裝置中生成的炭化物接觸水和 /或酸溶液，來除去附著在炭化物上的多餘的金屬氯化物結晶，提高陰離 子吸附能力的裝置(權利要求17)。這裡，作為使水和/或酸接觸上述炭 化物的裝置，可以是水和/或酸的滴加裝置、塗布裝置、噴塗裝置、噴霧 裝置等，但最有效的是將上述炭化物浸漬在水和/或酸中的裝置。
製造裝置還可以如下構成具有乾燥區域，以乾燥用於得到陰離子 吸附用炭材料的中間體，並且在該乾燥區域利用炭化裝置的廢熱來乾燥 上述中間體(權利要求18)。
在權利要求11 18的任何一項發明中，上述炭化裝置的炭化溫度都 可以是400°C 1000°C。另外，該炭化溫度優選為500°C 900°C，最優 選為650。C 750。C。
特別是作為金屬氯化物使用CaCl2的情況，用電子顯微鏡進行觀察
時發現，特別是當炭化裝置在持續1小時約650。C 75(TC的炭化溫度後 自然冷卻時，可以形成更多的官能團，金屬氯化物的微粒中途析出於炭 化物的微孔壁表面而均勻分散。
對於權利要求1 3涉及的發明，由於使含有鈣離子的溶液接觸植物 原料後進行炭化，接著使酸溶液進行接觸；或者對接觸過含有鈣離子的 溶液的植物原料進行炭化，再使酸溶液接觸其炭化物；或者使酸溶液接 觸對接觸過含鈣離子的溶液的植物原料進行炭化後的炭化物，所以當適 宜設定炭化溫度時，可以得到具有與陰離子交換樹脂同等或比陰離子交 換樹脂優異的陰離子吸附特性的陰離子吸附用炭材料。另外，通過上述 陰離子吸附用炭材料的製造方法製造的陰離子吸附用炭材料以植物原料 為主體，是有益於環境的。
對於權利要求4 8涉及的發明，可以得到具有與陰離子交換樹脂同 等或比其優異的陰離子吸附特性的陰離子吸附用炭材料。而且，該陰離 子吸附用炭材料以植物原料為主體，是有益於環境的。
對於權利要求9涉及的發明，可以得到能夠反覆再生使用的陰離子 吸附用炭材料。
如權利要求IO所記載，通過從上述陰離子吸附用炭材料中除去吸附 的陰離子，同時，替代上述除去的陰離子而結合可與隨後的吸附對象陰 離子進行離子交換的陰離子，可以反覆再生使用上述陰離子吸附用炭材 料。
對於權利要求11涉及的發明，由於具有對植物原料進行炭化的炭化 裝置和使在該炭化裝置中生成的炭化物接觸酸溶液的裝置，因此可以使 酸溶液接觸炭化物的微孔壁，可以使形成於上述微孔壁上的官能團上結 合可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子。
對於權利要求12涉及的發明，由於具有使植物原料接觸含鈣離子的 溶液的裝置、對接觸後的上述原料進行炭化的炭化裝置和使在該炭化裝 置中生成的炭化物接觸酸溶液的裝置，因此可以使酸溶液接觸炭化物的 微孔壁，可以在從上述微孔壁引出而形成的官能團上直接或經鈣離子結 合可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子。
從而，不會像在對植物原料進行炭化後浸漬在氯化鐵溶液中的情況 那樣產生Fe的廢水處理的問題，可以得到具有陰離子吸附能力的陰離子 吸附用炭材料。
並且，對於該發明，在使植物原料接觸含有鈣離子的溶液後進行炭 化的情況，適宜設定炭化溫度，可以得到具有與陰離子交換樹脂同等或 比陰離子交換樹脂優異的陰離子吸附特性的陰離子吸附用炭材料。
對於權利要求13涉及的發明，由於通過植物原料的炭化，在其內部 形成微孔，在該微孔壁上形成大量的官能團，所以在該官能團上可以直 接或經鈣離子結合可與吸附對象陰離子進行離子交換的陰離子，從而可 以有效地提高炭化物的陰離子吸附能力。
通過權利要求14和15涉及的發明的陰離子吸附用炭材料的製造裝 置而形成的陰離子吸附用炭材料，由於在炭化物內含有的金屬氯化物的 氯離子具有陰離子交換能力，所以炭化物可以發揮陰離子吸附用炭材料 的功能。
上述炭化裝置是通過對植物原料進行炭化，在其內部形成微孔，在 其微孔壁表面引出大量的官能團，同時在該官能團上經金屬離子或直接 結合可與吸附對象陰離子(例如N03—)進行離子交換的陰離子(例如 Cl一)的裝置的情況(權利要求16)，通過對接觸過金屬氯化物的植物原 料的炭化，可以有效地提高陰離子的吸附能力。
具有通過使上述炭化裝置中生成的炭化物接觸水和/或酸溶液，來除 去附著在炭化物上的多餘的金屬氯化物結晶，提高陰離子吸附能力的裝 置的情況(權利要求17)，由於可以進一步提高陰離子吸附用炭材料的陰 離子吸附能力，所以是優選的。
具有乾燥區域來乾燥用於得到陰離子吸附用炭材料的中間體、並在 該乾燥區域利用炭化裝置的廢熱來乾燥上述中間體這樣的構成的情況 (權利要求18)，在炭化該中間體時可以縮短必要的加熱時間。並且，使 炭化物中間體接觸水和/或酸溶液的情況，通過使中間體乾燥，還可以得 到輕量、容易處理的陰離子吸附用炭材料。另外，在乾燥區域利用廢熱 進行乾燥，因此可以有效地利用能量。


圖1是表示第1實施方式的整體構成說明圖。
圖2是表示上述實施方式中的整個製造工藝的圖。
圖3是表示第2實施方式的整體構成說明圖。
圖4是表示第2實施方式中的整個製造工藝的圖。
圖5是表示通過第1、 2實施方式得到的陰離子吸附用炭材料在硝酸
型氮和亞硝酸型氮的吸附試驗中的各吸附量的圖。
圖6是表示通過第1、 2實施方式得到的陰離子吸附用炭材料在氟離
子的吸附試驗中的各吸附量的圖。
圖7是表示在第2實施方式中使植物原料接觸含鈣離子的溶液的工
序的圖。
圖8是表示在第2實施方式中對接觸後的上述原料進行炭化的工序 的圖。
圖9是表示在第2實施方式中使在炭化裝置中生成的炭化物接觸酸 溶液的工序的圖。
圖10是表示第2實施方式得到的陰離子吸附用炭材料吸附硝酸根離 子的機理的圖。
圖11是簡要表示本發明的第3實施方式涉及的製造陰離子吸附用炭
材料的裝置的構成的說明圖。
圖12 (A)是表示陰離子吸附用炭材料的一例的圖，圖12 (B)是
表示上述陰離子吸附用炭材料的加工例的圖。
圖13是表示使用上述製造裝置製造上述炭材料的工藝的一例的圖。 圖14 (A) (C)是表示圖13中的步驟S2的詳細過程的圖。 圖15 (A) (C)是表示圖13中的步驟S4的詳細過程的圖。 圖16 (A) (C)是表示圖13中的步驟S5的詳細過程的圖。 圖17 (A) (D)是表示上述實施方式中吸附硝酸根離子的詳情的
圖，(E)是表示再生後的炭材料的圖。
圖18是表示上述炭材料和比較材料對硝酸型氮、亞硝酸型氮的吸附
量的比較結果的圖表。
圖19是表示改變步驟S2中的CaCb溶液的濃度而製作的炭材料和 HC1處理後得到的炭材料對硝酸型氮的各吸附量的圖表。
圖20是表示上述炭材料和比較材料對氟離子的吸附量的比較結果 的圖表。
符號說明
1炭化裝置
2植物原料
3使炭化物接觸酸溶液的裝置
10接觸含有金屬氯化物的溶液的裝置
12， 24千燥區域
22提高陰離子吸附能力的裝置
A， 31， 36炭化物(中間體)
C 含有鈣離子的溶液
H 酸溶液
M 含有金屬氯化物的溶液 S， 30， 32， 35， 37 中間體
具體實施例方式
以下參照附圖，說明本發明的實施方式。但是本發明並不限於此。 圖l、圖2表示本發明的第1實施方式。
在圖1、圖2中，1是對麻等天然纖維或木材等植物性木質材料(植 物原料的一例)2不活化而炭化的炭化爐(對植物原料進行炭化的炭化裝 置的一例)。作為上述原料2使用例如木質片屑。該木質片屑是將例如吸 水性高的扁柏、杉等針葉樹切片成例如尺寸小於等於10mm得到的木質 片屑。
3是用於使在炭化裝置1中生成的炭化物接觸酸溶液的酸處理裝置， 在容納有HC1、 H2S04等酸溶液H的容器4內部具有攪拌槳葉5。該酸溶 液H的濃度例如為5mol/L。酸處理裝置3是用於對在炭化爐1中得到的
片屑狀木炭A進行酸處理的裝置。並且，(1)酸處理後可立刻使用的酸 處理木炭(中間體的一例)S被直接使用。另外，(2)根據需要在酸處理 後可以用鹼中和上述木炭S，此時(3)根據需要也可以對中和後的酸處
理木炭s進行水洗。
6是乾燥器，利用炭化爐廢熱對酸處理後的酸處理木炭S或者經酸 處理、中和、水洗後的酸處理木炭S進行乾燥。這裡，以溼潤狀態使用 時也可以省略乾燥。6a (參照圖2)是用於加工經乾燥的酸處理木炭S的 加工部。7是該乾燥處理過的酸處理木炭S被顆粒化的製品，8是對經幹 燥處理過的酸處理木炭S進行粉碎而形成的製品。根據用途分別進行制 品的加工。另外，作為製品7和8以外的製品，可以舉出例如向無紡布 上附著經乾燥處理過的酸處理木炭S而形成的製品。
圖3、圖4表示本發明的第2實施方式。
在圖3、圖4中，作為陰離子吸附用炭材料的一例的酸處理Ca炭32 如下得到將麻等天然纖維或木材等植物性木質材料(植物原料的一例) 2浸漬在導入Ca的裝置(使含有鈣離子的溶液接觸植物原料的裝置的一 例)9中準備的含有鈣離子的溶液(例如石灰水C)中後，利用乾燥器 12進行乾燥，接著在炭化爐(炭化裝置的一例)1中不活化而炭化，隨 後在用於接觸酸溶液的酸處理裝置3中將在炭化裝置1中生成的炭化物 浸漬在HC1、 H2S04等酸溶液H中，進而利用乾燥器6進行乾燥，在加 工部6a進行加工。
在該實施方式中，作為上述植物原料(以下簡稱原料)2使用木質 片屑。該木質片屑是將例如吸水性高的扁柏、杉等針葉樹切片成例如尺 寸小於等於10mm得到的木質片屑。上述導入Ca的裝置9是用於向木質 片屑2中導入Ca的裝置，具有容納浸漬木質片屑2的含有鈣離子的溶液 的容器IO。該實施方式中，在石灰水C中浸漬木質片屑2，將木質片屑 2浸漬在規定濃度(例如5重量％)的石灰水C中後，從容器10中取出， 從而得到導入了Ca的片屑(中間體的一例)30。此時，為了使溶液充分 滲入木質片屑2中，或者使鈣離子與木質片屑2的成分充分反應，優選 在木質片屑浸漬過程中驅動設置在容器10內部的攪拌槳葉10a。
利用上述乾燥器12乾燥得到的導入了 Ca的片屑30。在該實施方式 中乾燥器12利用炭化爐廢熱來使導入了 Ca的片屑30乾燥。這裡，使用 石灰乳時處理效率良好。另外，也可以替代石灰水C和石灰乳，使用氯 化鈣溶液或醋酸鈣溶液。
乾燥過的導入了 Ca的片屑30在炭化爐1中被炭化，得到片屑狀的 Ca炭(炭化物中間體的一例)31。在該實施方式中，對於炭化條件，炭 化溫度為650。C 750。C。
上述酸處理裝置3具有容納HC1、 H2S04等酸溶液H的容器4，在該 容器4內部具有攪拌槳葉5。該酸溶液H的濃度例如為5mol/L。上述酸 處理裝置3是用於對在炭化爐1中得到的片屑狀Ca炭31進行酸處理而 得到酸處理Ca炭32的裝置。為了促進Ca炭31表面的碳酸鈣(CaC03) 因酸而溶解，同時使氯離子和鈣離子與上述Ca炭31表面的官能團充分 反應，優選驅動設置在容器4內部的攪拌槳葉5。利用上述乾燥器6乾燥 得到的酸處理Ca炭(炭化物中間體的一例)32。在該實施方式中，乾燥 器6利用炭化爐廢熱來乾燥酸處理Ca炭32。
並且，(1)酸處理並乾燥後可以立刻使用的酸處理Ca炭32作為陰 離子吸附用炭材料被直接加工成製品。另外，(2)根據需要在酸處理後 可以用鹼中和酸處理Ca炭32，此時(3)根據需要也可以對中和後的酸 處理Ca炭進行水洗。這裡，以溼潤狀態使用的情況也可以省略乾燥。
7，是酸處理Ca炭32被顆粒化的製品，8'是粉碎酸處理Ca炭32而 形成的製品。如下所示，根據用途分別進行製品的加工。另外，作為制 品7，和8'以外的製品，可以舉出例如向無紡布載負酸處理Ca炭32而形 成的製品。這裡，導入了Ca的片屑30和Ca炭31也存在各自在不同的 工廠製作的情況，此時分別由上述實施方式的中途的工序可以製造酸處 理Ca炭32。另外，酸處理Ca炭32也可以不實施加工而以本來形狀使用。
《硝酸型氮、亞硝酸型氮的吸附試驗》 [試驗方法]
分別準備5個硝酸型氮和亞硝酸型氮的濃度為50mg/L (50ppm)的
50ml硝酸溶液和亞硝酸溶液(標準液)。將下述5個試樣分別放入對應的 標準液中，例如在200rpm、 2(TC的條件下振蕩10小時後，分別測定上述 硝酸溶液和亞硝酸溶液中的硝酸型氮的濃度和亞硝酸型氮的濃度，計算 出吸附量。
所述試樣為
(1) 在70(TC使木質片屑2炭化而得到的用於比較例的木炭200mg (以下簡稱木炭)、
(2) 將在70(TC使木質片屑2炭化而得到的木炭浸漬在lmol/L的 FeCl3溶液中後進行水洗而得到的用於比較例的氯化鐵木炭200mg、
(3) 將在700。C使上述木質片屑2炭化而得到的木炭浸漬在5mol/L 的HC1溶液中後進行水洗而得到的酸處理木炭200mg、
(4) 將木質片屑2浸漬在5重量％的石灰水中後，在70(TC進行炭 化，再將得到的木炭浸漬在5mol/L的HC1溶液中而得到的酸處理Ca炭 32 (陰離子吸附用炭材料)200mg、
(5) 用於比較例的陰離子交換樹脂200mg。
圖5表示上述各試樣的硝酸型氮和亞硝酸型氮吸附能力的比較。 (1)的700。C炭化的木炭幾乎不吸附硝酸型氮和亞硝酸型氮，相反 (2)的氯化鐵木炭分別吸附2.75mg/g的硝酸型氮和2.35mg/g的亞硝酸 型氮。另外，(3)的酸處理木炭S分別吸附2.50mg/g的硝酸型氮和2.20mg/g 的亞硝酸型氮。(5)的陰離子交換樹脂分別吸附10.80mg/g的硝酸型氮和 10.00mg/g的亞硝酸型氮。
另一方面，將木質片屑2浸漬在石灰水C中後進行炭化，接著浸漬 在HC1溶液中而形成的(4)的酸處理Ca炭32分別吸附10.75mg/g的硝 酸型氮和9.80mg/g的亞硝酸型氮，顯示出與(5)的陰離子交換樹脂同等 或更好的吸附能力。
上述酸處理Ca炭32吸附例如硝酸根離子的機理被認為如下。如圖 10 (A)所示，例如將酸處理Ca炭32 (陰離子吸附用炭材料)浸漬在硝 酸溶液L中時，在酸處理Ca炭32的微孔壁表面上經鈣離子或直接與官
能團結合的氯離子(參照圖10 (B))和硝酸溶液L中的硝酸根離子進斤亍
交換(參照圖10 (C))，硝酸根離子被酸處理Ca炭32吸附(參照圖10 (D))。圖10 (E)表示將圖10 (D)所示的酸處理Ca炭32浸漬在KCl (或者NaCl)溶液中時的變化。g口，吸附了硝酸根離子的酸處理炭在KC1 (或者NaCl)溶液中再次進行氯離子和硝酸根離子的交換後可以再生。 以下針對該再生試驗進行說明。 《再生試驗》 [試驗方法]
用lmol/L的KC1 (或者NaCl)溶液洗滌經上述硝酸型氮吸附試驗後 的酸處理木炭S或酸處理Ca炭32的試樣，進而進行水洗。接著，交換 標準液，準備硝酸型氮濃度為50mg/L的50ml (毫升)硝酸溶液，對水 洗過的200mg上述試樣進行第一次再生試驗。g卩，將上述試樣放入硝酸 溶液中，在例如200rpm、 20。C的條件下振蕩IO小時後，測定上述硝酸溶 液中的硝酸型氮濃度，使用上述試樣進行第一次再生試驗計算吸附量。
接著，用lmol/L的KC1 (或者NaCl)溶液洗滌在第一次再生試驗中 使用了的上述試樣，進而水洗。然後，交換標準液，準備硝酸型氮濃度 為50mg/L的50ml (毫升)硝酸溶液，對上述水洗過的200mg上述試樣 進行再生試驗。即，將上述試樣放入50ml (毫升)硝酸溶液中，在例如 200rpm、 20。C的條件下振蕩10小時後，測定上述硝酸溶液中的硝酸型氮 濃度，使用上述試樣進行第二次再生試驗計算吸附量。隨後重複兩次該 處理。
閨果]
利用酸處理木炭S的硝酸型氮的吸附量
初次…2.5mg/g
第一次再生…2.5mg/g
第二次再生…2.4mg/g
第三次再生…2.5mg/g
利用酸處理Ca炭32的硝酸型氮的吸附量
初次…10.8mg/g
第一次再生…10.6mg/g 第二次再生…10.9mg/g 第三次再生…10.7mg/g
由以上可知，通過用濃的KC1 (或NaCl)溶液分別洗滌使用過的上 述酸處理木炭S和酸處理Ca炭32，進而水洗，可以再生。即，可以知 道，通過用KC1 (或NaCl)溶液分別洗滌在硝酸型氮吸附試驗中吸附了 硝酸型氮(陰離子)的酸處理木炭S和酸處理Ca炭(陰離子吸附用炭材 料)32，進而水洗，在硝酸型氮吸附試驗中吸附的硝酸型氮(陰離子)
被除去，並且通過替代被除去的硝酸型氮(陰離子)而結合cr，酸處理
木炭S和酸處理Ca炭32 (陰離子吸附用炭材料)分別可以再生。也就 是說，可以確認，在每次使用後分別對用過一次的酸處理木炭S和酸處 理Ca炭32 (陰離子吸附用炭材料)進行洗滌和水洗，從而能夠使用多次。 另外，對於吸附了亞硝酸型氮的情況，作為陰離子吸附用炭材料分別使 用酸處理木炭S和酸處理Ca炭，再生原理也相同。
《氟離子吸附試驗》 [試驗方法]
準備氟離子濃度為50mg/L的50ml溶液(標準液)，將下述5個試樣 分別放入對應的標準液中，例如在200rpm、2(TC的條件下振蕩IO小時後， 分別測定上述溶液中的氟離子濃度，計算出吸附量。
所述試樣為
(1) 在70(TC使木質片屑2炭化而得到的用於比較例的木炭100mg
(以下簡稱木炭)、
(2) 將在70(TC使木質片屑2炭化而得到的木炭浸漬在lmol/L的 FeCl3溶液中後進行水洗而得到的用於比較例的氯化鐵木炭1 OOmg、
(3) 將在70(TC使上述木質片屑2炭化而得到的木炭浸漬在5mol/L 的HC1溶液中後進行水洗而得到的酸處理木炭100mg、
(4) 將木質片屑2浸漬在5重量％的石灰水中後，在70(TC進行炭 化，再將炭化後的木炭浸漬在5mol/L的HC1溶液中而得到的陰離子吸附 用炭材料(以下簡稱酸處理Ca炭32) 100mg、
(5)用於比較例的陰離子交換樹脂100mg。 [結果]
圖6表示上述各試樣的氟離子吸附能力的比較。 (1)的70(TC炭化的木炭幾乎不吸附氟離子，相反(2)的氯化鐵 木炭吸附7.50mg/g的氟離子。另外，(3)的酸處理木炭S吸附5.00mg/g 的氟離子。(5)的陰離子交換樹脂吸附8.50mg/g的氟離子。
另一方面，將木質片屑2浸漬在石灰水中後進行炭化、接著浸漬在 HC1溶液中而形成的(4)的酸處理Ca炭32吸附19.00mg/g的氟離子， 顯示出遠遠超過(5)的陰離子交換樹脂的吸附能力。 《再生試驗》 [試驗方法]
接著，用lmol/L的鹽酸(或者硫酸)對進行了上述氟吸附試驗後的 酸處理木炭S或酸處理Ca炭32的試樣進行洗滌，進而進行水洗。然後， 交換標準液，準備氟離子濃度為50mg/L的50ml (毫升)溶液，對上述 水洗過的200mg上述試樣進行第一次再生試驗。S卩，將上述試樣放入上 述溶液中，在例如200rpm、 20。C的條件下振蕩IO小時後，測定上述溶液 中的氟離子濃度，使用上述試樣進行第一次再生試驗，計算吸附量。接 著，用lmol/L的鹽酸(或者硫酸)洗滌在第一次再生試驗中使用了的上 述試樣，進而水洗。然後，交換標準液，準備氟離子濃度為50mg/L的 50ml (毫升)上述溶液，對上述水洗過的200mg上述試樣進行再生試驗。 即，將上述試樣放入50ml (毫升)上述溶液中，在例如200rpm、 2(TC的 條件下振蕩10小時後，測定上述溶液中的氟離子濃度，使用上述試樣進 行第二次再生試驗計算吸附量。隨後重複兩次該處理。
利用酸處理木炭S的氟離子的吸附量
初次…2.5mg/g
第一次再生…2.5mg/g
第二次再生…2.4mg/g
第三次再生…2.5mg/g
利用酸處理Ca炭32的氟離子的吸附量
初次…18.7mg/g
第一次再生…18.2mg/g
第二次再生…18.9mg/g
第三次再生…18.6mg/g
由以上可知，通過用濃的鹽酸(或硫酸)分別洗滌使用過的上述酸 處理木炭S和酸處理Ca炭32，進而水洗，可以再生。即，可以知道， 通過用鹽酸(或硫酸)分別洗滌在氟吸附試驗中吸附了氟離子(陰離子) 的酸處理木炭S和酸處理Ca炭32 (陰離子吸附用炭材料)，進而水洗， 在氟離子吸附試驗中吸附的氟離子(陰離子)被除去，並且通過替代被 除去的氟離子(陰離子)而結合C1—(或S042—)，酸處理木炭S和酸處 理Ca炭32(陰離子吸附用炭材料)分別可以再生。也就是說，可以確認， 在每次使用後分別對用過一次的酸處理木炭S和酸處理Ca炭32 (陰離 子吸附用炭材料)進行洗滌和水洗，從而能夠使用多次。
圖11 圖20表示本發明的第3實施方式。圖11是簡要表示本發明 的第3實施方式涉及的陰離子吸附用炭材料(以下稱為炭材料)37的制 造裝置的一例，在該圖中，2為原料植物，在該實施方式中2為木質片屑。 該木質片屑2是將例如吸水性高的扁柏、杉等針葉樹切片成小於等於 50mm的適宜尺寸而得到的木質片屑。
上述木質片屑2被送到容納有適宜濃度的金屬氯化物溶液(在該實 施方式中為CaCl2溶液)M的處理槽20 (接觸含有金屬氯化物的溶液的 裝置)中，在該處理槽20內對木質片屑2進行金屬氯化物(在該實施方 式中為CaCl2)的導入處理，形成金屬氯化物導入片屑(中間體的-一例) 35。另外，20a是設置在處理槽20內的攪拌用槳葉，通過馬達(未圖示) 旋轉驅動，用於攪拌處理槽20內的液體等。這裡，事先在金屬氯化物溶 液中加入少量Ca(OH)2在提高陰離子吸附能力方面是優選的。
如上所述得到的金屬氯化物導入片屑35通過乾燥器12乾燥處理後， 被送到炭化處理爐1 (炭化裝置)，不活化而進行炭化處理。這裡，上述 乾燥器12是對可得到炭材料37的中間體、即金屬氯化物導入片屑35進
行乾燥的乾燥區域的一例，乾燥器12的構成使得能夠將從炭化處理爐1 排出的廢熱利用於上述乾燥處理。
在上述炭化處理爐1的內部容納有受適宜的熱源21加熱的炭化爐本
體la。金屬氯化物導入片屑35經導入部lb被供給到上述炭化爐本體la 內，通過以適宜的溫度(後述)和適宜的時間(後述)加熱而被炭化， 形成炭化物，該炭化物作為中間體的一例的炭材料36從排出部lc被抖， 出到炭化爐本體la外。
隨後，上述炭材料36被送到容納有水或HC1溶液(鹽酸)H的處理 槽22 (提高陰離子吸附能力的裝置)，在該處理槽22內對炭材料36利用 水或HC1溶液H進行接觸(浸漬)處理。這裡，23是設置在處理槽22 內的攪拌用槳葉，利用馬達(未圖示)旋轉驅動，用於攪拌處理槽22內 的液體等。進行了與酸的接觸處理後有時也進行與水的接觸處理，並且 也可以按照相反順序進行。
接著，浸漬過水或HC1溶液H的炭材料(中間體的一例)37被送到 乾燥器24，乾燥處理後形成適宜粒徑的粒體(顆粒)7"或被粉碎的更細 的粉體8"。這裡，上述乾燥器24是在造粒成顆粒7"或粉體8"之前對作 為中間體的炭材料37進行乾燥的乾燥區域的一例，乾燥器24的構成使 得能夠將從炭化處理爐1排出的廢熱利用於上述乾燥處理。
另外，圖12 (A)中示出形成為長度約10mm的片屑狀的炭材料37; 圖12 (B)表示將上述片屑狀的炭材料37形成為適宜粒徑的粒體(顆粒) 7"的例子。
接著，參照圖11和圖13，詳細地說明使用圖11所示的裝置由原料 植物2得到炭材料37的步驟的一例。首先，準備將扁柏、杉等針葉樹切 片成小於等於10mm的適宜尺寸而得到的木質片屑2 (步驟Sl)。
接著，將上述木質片屑2在處理槽20內的調整為1 20重量％的 CaCl2溶液M內浸漬例如至少3小時。在該木質片屑2的浸漬過程中優 選使攪拌槳葉20a旋轉。由此，CaCl2溶液M可以滲入木質片屑2中，得 到鈣離子和氯離子被導入木質片屑2的金屬氯化物導入片屑35 (步驟 S2)。
隨後，上述金屬氯化物導入片屑35被送到乾燥器12進行乾燥處理 (步驟S3)。
然後，上述木質片屑2被供給到炭化處理爐1的炭化爐本體la,在 40(TC 100(TC的溫度範圍(該實施方式中為700°C)加熱約1小時，進 行炭化處理(步驟S4)。由此，得到炭材料37。
上述炭材料37被供給到處理槽22，在處理槽22內的被調整為 0.01mol/L llmol/L (例如5mol/L)的HC1溶液H中進行浸漬處理(步 驟S5)。此時優選使攪拌槳葉23旋轉，由此可以除去殘留在炭材料37 內的多餘的金屬氯化物(CaCb)的結晶，同時可以進一步附加氯離子， 從而得到期望的炭材料37。
隨後，上述浸漬處理後的炭材料37通常在乾燥器24中被乾燥處理 (步驟S6)。此時可以將炭材料37直接送到乾燥器24，也可以在適宜的 鹼性溶液中浸漬等而進行中和處理，進而在中和處理後進行水洗。這裡， 以溼潤狀態使用炭材料37時，有時不進行乾燥處理。
上述乾燥處理後的炭材料37也可以以片屑狀直接使用，在該實施方 式中使用適宜的加工機使其形成適宜粒徑的粒體(顆粒)7"或更細的粉 體8"(步驟S7)。另外，上述炭材料37除了以單質形式使用之外，例如 也可以以載負在無紡布上的狀態使用。
上述炭材料37並不限於上述步驟Sl 步驟S7均在同一工廠內進行 而製造。例如在其他工廠等進行至上述步驟Sl 步驟S7中的某一步驟的 情況下，再從中途的步驟開始，也可以製造炭材料37。
本發明可以進行各種變形而實施，並不限於上述實施方式。例如， 在上述實施方式中，作為金屬氯化物，舉出了可得到最高性能的陰離子 吸附用炭材料的CaCl2，但BaCl2禾n MnCl2等也是可以的。
另外，在上述實施方式中，在處理槽22內進行炭材料37與HC1溶 液H的接觸處理，但也可以替代HC1溶液H而使用水。此時不進行氯離 子的附加，而是僅除去殘留在炭材料37內的多餘的金屬氯化物的結晶。
進而，在上述實施方式中，在炭化處理爐1中對金屬氯化物導入片 屑35進行炭化處理，得到炭材料37後，會送往處理槽22，但也可以不
送往處理槽22。此時由於不需要將上述炭材料37送到乾燥器24，所以 炭材料37的製造方法中會省略上述步驟S5、 S6。此時，作為炭材料37 的製造方法，可以以步驟S1 S4即終止，也可以隨後進行步驟S7。
接著，說明為了調査上述炭材料37的硝酸型氮和亞硝酸型氮的吸附 性能而進行的試驗。關於硝酸型氮和亞硝酸型氮的吸附性能的試驗方法 和試驗結果的說明如下所述。
首先，準備2組以下所示的7個試樣(1) (7)，各試樣均為200mg。 即準備2組如下7個試樣
(1) 在70(TC加熱1小時使木質片屑2炭化而得到的木炭、
(2) 在700。C加熱1小時使木質片屑2炭化，隨後浸漬在lmol/L 的FeCl3溶液中，並進行水洗而得到的氯化鐵木炭、
(3) 陰離子交換樹脂、
(4) 將木質片屑2浸漬在10重量％的BaCl2溶液中後，在70(TC加 熱1小時使其炭化而得到的BaCb炭、
(5) 將木質片屑2浸漬在10重量％的BaCl2溶液中後，在70(TC加 熱1小時使其炭化，隨後在5mol/L的HC1溶液中浸漬處理而得到的HC1 處理BaCl2炭、
(6) 將木質片屑2浸漬在10重量。/。的CaCl2溶液中後，在70(TC加 熱1小時使其炭化而得到的CaCl2炭、
(7) 將木質片屑2浸漬在10重量。/。的CaCl2溶液中後，在700。C加 熱1小時使其炭化，隨後在5mol/L的HC1溶液中浸漬處理而得到的HC1 處理CaCl2炭。這裡，(4) (7)的試樣相當於上述炭材料37， (1)
(3)的試樣是用於與炭材料37進行比較的試樣。
隨後，將一組的各試樣分別投入硝酸型氮濃度為50mg/L (50ppm) 的50mL硝酸型氮的溶液(第1標準液)中，並且將另一組的各試樣分 別投入亞硝酸型氮濃度為50mg/L (50ppm)的50mL亞硝酸型氮的溶液
(第2標準液)中。然後，在200rpm、 20°C的條件下振蕩10小時後，分 別測定第1標準液中的硝酸型氮濃度和第2標準液中的亞硝酸型氮濃度， 計算出各試樣的硝酸型氮和亞硝酸型氮的吸附量。
圖18表示由上述試驗得到的各試樣的硝酸型氮吸附能力和亞硝酸 型氮吸附能力的比較結果。這裡，在該圖中用一對柱狀圖表示各試樣的 硝酸型氮和亞硝酸型氮的吸附量，左側的柱狀圖表示硝酸型氮的吸附量， 右側的柱狀圖表示亞硝酸型氮的吸附量。從該圖所示的結果可以知道， 本發明的試樣均具有高的硝酸型氮吸附能力和亞硝酸型氮吸附能力。進
而，通過比較(4)的BaCl2炭和(5)的HCl處理BaCl2炭的硝酸型氮和 亞硝酸型氮的吸附量，並且比較(6)的CaCl2炭和(7)的HC1處理CaCl2 炭的硝酸型氮和亞硝酸型氮的吸附量，可以知道進行將炭材料37浸漬在 HC1溶液中的處理(HC1處理)可以進一步提高炭材料37的硝酸型氮和 亞硝酸型氮的吸附能力。但是，即使不進行HC1處理，也可以得到具有 足夠高的硝酸型氮和亞硝酸型氮的吸附能力的炭材料37，此時僅僅不進 行HC1溶液的接觸處理，可以低成本地製造炭材料37。
在此，如圖17 (A)所示，上述炭材料37吸附例如硝酸根離子被認 為是由於，將炭材料(CaCl2炭)37浸漬在硝酸溶液L中時，在炭材料 37表面的官能團上經鈣離子結合或直接結合的氯離子(參照圖17 (B)) 與硝酸溶液L中的硝酸根離子進行交換(參照圖17 (C))，從而硝酸根 離子被炭材料37吸附(參照圖17 (D))。
另外，圖17 (E)表示將吸附硝酸根離子而形成圖17 (D)所示的 狀態的炭材料37浸漬在高濃度的氯化物溶液(例如KC1、 NaCl的金屬氯 化物溶液或者HC1溶液H)中後的狀態。即，被炭材料37吸附的硝酸根 離子通過氯化物溶液而與氯離子進行交換，由此炭材料37被再生，呈現 可吸附硝酸根離子等陰離子的狀態。即，本發明的炭材料37並不限於總 是由上述製造方法新獲得的炭材料，也可以是從利用上述製造方法得到 的且吸附了陰離子(例如硝酸根離子)的炭材料37上除去吸附的陰離子 (硝酸根離子)，同時，替代上述除去的陰離子(硝酸根離子)而結合可 與隨後的吸附對象陰離子(例如硝酸根離子)進行離子交換的陰離子(該 實施方式中為氯離子)所得到的炭材料(即再生炭材料)。另外，替代上 述氯化物溶液而使用硫酸時，硝酸根離子不與上述氯離子而與硫酸根離 子迸行離子交換。
接著，說明為了調查在上述步驟S2中用於浸漬木質片屑2的金屬氯
化物溶液(CaCl2溶液)M的濃度對製造後的炭材料37的陰離子吸附能 力產生的影響而進行的試驗。上述試驗是，將木質片屑2浸漬在CaCl2 溶液M中後，通過在700。C加熱1小時而炭化，並進行水洗而得到炭材 料37，將該炭材料37投入硝酸型氮濃度為50mg/L (50ppm)的50ml硝 酸型氮溶液(標準液)中，調查上述炭材料37對硝酸型氮的吸附能力的 試驗，作為上述CaCl2溶液M使用濃度為1重量％、 3重量％、 5重量％、 7重量％、 10重量％、 12重量％、 14重量％、 17重量％、 20重量％的溶 液。這裡，炭材料37的添加量分別為200mg。另外，為了比較，使用200mg 下述炭材料37，針對其硝酸型氮的吸附能力也進行調查，所述炭材料37 是通過將木質片屑2浸漬在10重量％的CaCb溶液M中後，在700"C加 熱1小時炭化，進而HC1處理而得到的。上述試驗的結果示於圖19中。
從圖19所示的結果可以知道，炭材料37的陰離子吸附能力並不與 CaCl2溶液的濃度成比例地提高，如果從成本方面等考慮，則最優選濃度 為約10重量％。另外，從圖19所示的結果還可以知道，為了進一步提高 炭材料37的陰離子吸附能力，可以對炭材料37進行HC1處理。
接著，說明再生試驗，其中吸附硝酸型氮的使用後的炭材料37通過 KC1 (或NaCl)溶液進行再生，並調査再生後的炭材料37對硝酸型氮的 吸附能力。
首先，作為炭材料37，準備200mg將木質片屑2浸漬在10重量％ 的CaCl2溶液中後在70(TC加熱1小時使其炭化而得到的CaCl2炭。隨後， 將該CaCl2炭投入硝酸型氮濃度為50mg/L (50ppm)的50ml硝酸型氮溶 液(標準液)中，在200rpm、 20。C的條件下振蕩IO小時後，測定上述標 準液中的硝酸型氮的濃度，計算出上述CaCl2炭對硝酸型氮的吸附量(初 次)。
接著，用lmol/L的KCl (或NaCl)溶液洗滌上述CaCl2炭，進而水 洗，從而進行再生。隨後，將再生的CaCl2炭投入新準備的標準液(即硝 酸型氮的濃度為50mg/L的50ml硝酸型氮溶液)中，在200rpm、 20'C的 條件下振蕩10小時後，測定上述標準液中的硝酸型氮的濃度，計算出上
述CaCl2炭對硝酸型氮的吸附量。從該CaCl2炭的再生至硝酸型氮的吸附 量的計算為止的處理共進行3次(第一次再生 第三次再生)。
上述再生試驗的結果即CaCl2炭對硝酸型氮的吸附量為
初次…9.5mg/g
第一次再生…9.0mg/g
第二次再生…9.1mg/g
第三次再生…8.8mg/g 。
從以上可以確認，用於硝酸型氮的吸附的炭材料37 (CaCl2炭)要 是用濃的KC1 (或NaCl)溶液洗滌並水洗，可以再生。認為這是由於， 通過用KC1 (或NaCl)溶液洗滌吸附了硝酸型氮的CaCl2炭，進而水洗，
硝酸型氮從caci2炭上被除去，cr替代該被除去的硝酸型氮而與官能團
結合。並且，從上述再生試驗的結果也可以確認，如果炭材料37 (CaCl2 炭)通過進行KCI (或NaCl)溶液洗滌和水洗而再生，那麼可以多次用 於吸附硝酸型氮。另夕卜，將上述炭材料37 (CaCl2炭)用於吸附亞硝酸型 氮的情況，再生原理也是相同的。
接著，作為炭材料37使用將木質片屑2浸漬在10重量％的CaCl2 溶液中後在70(TC加熱1小時使其炭化，隨後在5mol/L的HC1溶液中進 行浸漬處理而得到的HCl處理CaCl2炭，關於該HC1處理CaCb炭，與 上述同樣地進行再生試驗並示出結果。
上述再生試驗的結果即HC1處理CaCl2炭對硝酸型氮的吸附量為
初次…11.0mg/g
第一次再生…11.0mg/g
第二次再生…10.8mg/g
第三次再生…10.8mg/g 。
從以上可以確認，對於炭化後在HC1溶液中進行浸漬處理而得到的 炭材料37 (HCl處理CaCl2炭)，在用於吸附硝酸型氮後用濃的KC1 (或 NaCl)溶液洗滌，進而水洗，可以再生。並且也可以確認，即使進行KC1 (或NaCl)溶液洗滌和水洗來反覆使HC1處理CaCl2炭再生，通過在HC1 溶液中的浸漬處理而提高的HC1處理CaCl2炭的硝酸型氮的吸附能力也
可以持續(提高的狀態)。
接著，說明為了調査上述炭材料37對氟離子的吸附性能而進行的試 驗。首先，為了進行該試驗，準備一組上述的在硝酸型氮和亞硝酸型氮
的吸附性能試驗中使用的7個試樣(1) (7)，各試樣均為50mg。隨 後，將各試樣分別投入氟離子濃度為50mg/L (50ppm)的50mL溶液(標 準液)中，在200rpm、 2(TC的條件下振蕩10小時後，分別測定標準液中 的氟離子的濃度，計算出各試樣對氟離子的吸附量。
圖20表示由上述試驗得到的各試樣的氟離子吸附能力的比較結果。 從該圖所示的結果可以知道，本發明的試樣均具有高的氟離子吸附能力。 進而，通過比較(4)的BaCl2炭和(5)的HCl處理BaCl2炭的氟離子的 吸附量，並且比較(6)的CaCl2炭和(7)的HCl處理CaCl2炭的氟離子 的吸附量，可以知道進行將炭材料37浸漬在HC1溶液中的處理(HC1處 理)可以進一步提高炭材料37的氟離子吸附能力。但是，即使不進行 HC1處理，也可以得到具有足夠高的氟離子吸附能力的炭材料37，此時 僅僅不進行HC1溶液的接觸處理，可以低成本地製造炭材料37。
接著，說明再生試驗，其中將用於吸附氟離子的炭材料37通過鹽酸 (或硫酸)再生，並調查再生後的炭材料37的氟離子吸附能力。
首先，作為炭材料37，準備200mg將木質片屑2浸漬在10重量％ 的CaCl2溶液中後在70(TC加熱1小時使其炭化而得到的CaCl2炭。隨後， 將該CaCl2炭投入氟離子濃度為50mg/L (50ppm)的50ml溶液(標準液) 中，在200rpm、 20。C的條件下振蕩IO小時後，測定上述標準液中的氟離 子濃度，計算出上述CaCl2炭對氟離子的吸附量(初次)。
接著，用lmol/L的鹽酸(或硫酸)洗滌上述CaCl2炭，進而水洗， 從而進行再生。隨後，將再生的CaCl2炭投入新準備的標準液(即氟離子 濃度為50mg/L的50ml溶液)中，在200rpm、 2(TC的條件下振蕩10小 時後，測定上述標準液中的氟離子濃度，計算出上述CaCl2炭的氟離子吸 附量。這樣，共進行3次從該CaCl2炭的再生至氟離子吸附量的計算為止 的處理(第一次再生 第三次再生)。
上述再生試驗的結果即CaCl2炭對氟離子的吸附量為
初次…22.5mg/g 第一次再生…22.4mg/g 第二次再生…21.7mg/g 第三次再生…21.9mg/g 。
從以上可以確認，用於氟離子吸附的炭材料37 (CaCl2炭)要是用 濃的鹽酸(或硫酸)洗滌並水洗，可以再生。認為這是由於，通過用鹽 酸(或硫酸)洗滌吸附了氟離子的CaCl2炭，進而水洗，從而氟離子從 CaCl2炭上被除去，cr (或SO/—)替代該被除去的氟離子而與官能團結 合。並且，從上述再生試驗的結果也可以確認，炭材料37 (CaCl2炭)通 過進行鹽酸(或硫酸)洗滌和水洗而再生，可以多次用於吸附氟離子。
接著，作為炭材料37，使用將木質片屑2浸漬在10重量y。的CaCl2 溶液中後在70(TC加熱1小時使其炭化，隨後在5mol/L的HC1溶液中進 行浸漬處理而得到的HC1處理CaCl2炭，關於該HC1處理CaCl2炭，與 上述同樣地進行再生試驗並示出結果。
上述再生試驗的結果即HC1處理CaCl2炭的氟離子的吸附量為
初次…32.0mg/g
第一次再生…31.5mg/g
第二次再生…31.4mg/g
第三次再生…31.2mg/g 。
從以上可以確認，對於炭化後在HC1溶液中進行浸漬處理而得到的 炭材料37 (HCl處理CaCl2炭)，在用於吸附氟離子後用濃的鹽酸(或硫 酸)溶液洗滌，進而水洗，可以再生。並且也可以確認，即使進行鹽酸 (或硫酸)洗滌和水洗而反覆使HCl處理CaCl2炭再生，通過在HC1溶 液中的浸漬處理而提高的HC1處理CaCl2炭的氟離子吸附能力也可以持 續(提高的狀態)。
本發明涉及的陰離子吸附用炭材料由於可以吸附硝酸型氮、亞硝酸 型氮、氟等的陰離子，例如可以主要利用於以下的用途。 (1)汙水處理用和地下水用淨化材料
對於存在於汙水處理水和地下水中的亞硝酸根離子、硝酸根離子等
硝酸型氮成分以及氟離子，現狀是其大部分在未處理狀態下直接排出。
本發明的陰離子吸附用炭材料可以用作廉價且有效的汙水處理用和地下
水用淨化材料。
在汙水處理設施和地下水淨化設施中，例如通過使適宜大小的汙水 處理用淨化材料在汙水中泳動，或者容納在具有適宜網孔的網籠或網狀 袋體中，設置成能與被處理水充分接觸的狀態，可以確實地吸附包含在 被處理水中的亞硝酸根離子、硝酸根離子、氟離子等陰離子。另外，本 發明的陰離子吸附用炭材料製成粉體狀時，也可以將其負載在無紡布上 等來使用。
(2) 廢水處理用淨化材料 用於吸附包含在來自化學工廠、石油精製工廠、鋼鐵和鋼材製造工
廠、造紙工廠、半導體工廠、產業廢棄物貯存廠、纖維製造業中的紡絲 工廠、食品工廠的廢水，來自畜產設施的廢水，還有生活廢水等中的亞
硝酸根離子和硝酸根離子；以及包含在工廠廢水和在各家庭、合併淨化
槽、局部單位的生活廢水，玻璃、電鍍、金屬精煉、金屬表面處理、窯 業、半導體等電子工業、化學工業等的產業廢水中的氟離子等陰離子的 廉價材料，目前較少。本發明的陰離子吸附用炭材料可以用作廉價且有 效的廢水處理用淨化材料。
在各家庭、合併淨化槽、局部單位的生活廢水等的廢水流路、廢水 處理槽內或者來自畜產設施或各種工廠的廢水流過的廢水流路、廢水處 理槽內，例如通過使適宜大小的汙水處理用淨化材料在廢水中泳動，或 者容納在具有適宜網孔的網籠或網狀袋體中，設置成能與被處理水充分
接觸的狀態，可以確實地吸附包含在被處理水中的亞硝酸根離子、硝酸 根離子、氟離子等陰離子。另外，製成粉體狀時，也可以將其負載在無 紡布上等來使用。
(3) 自來水用淨化材料
近年來起因於(2)中所述的廢水，茶田、高爾夫球場草坪等的施肥， 在農田的家畜排洩物的大量使用，可以看到許多因亞硝酸根離子、硝酸 根離子引起的地下水汙染嚴重的區域，也包括河川水，在用作自來水的
水源時，需要從採取的水中除去硝酸型氮成分。本發明的陰離子吸附用 炭材料可以用作廉價且有效的自來水用淨化材料。
在自來水廠內的自來水淨化設備、河川和地下水的採水設備內或者 家庭用淨水器內，例如通過使適宜大小的自來水用淨化材料在自來水中 泳動，或者容納在具有適宜網孔的網籠或網狀袋體中，設置成能與被處 理水充分接觸的狀態，可以確實地吸附包含在被處理水中的亞硝酸根離 子、硝酸根離子等陰離子。另外，製成粉體狀時，也可以將其負載在無 紡布上等來使用。
(4) 農牧地用淨化材料
起因於在茶田的施肥、在農地的家畜排洩物的大量使用，可以看到 許多因亞硝酸根離子、硝酸根離子引起的地下水汙染嚴重的區域。本發 明的陰離子吸附用炭材料可以用作廉價且有效的農牧地用淨化材料。
在農牧地中，例如通過將適宜大小的農牧地用淨化材料混入農田或 牧地的土壤中，或者埋設在土壤中的深層，從而可以吸附源自過量施肥 或家畜排洩物的亞硝酸根離子、硝酸根離子，可以減少亞硝酸根離子、 硝酸根離子流入地下水的量。進而，該農牧地用淨化材料也可以有效用 作土壤的物理改良材料，同時由於吸附的亞硝酸根離子、硝酸根離子是 可被植物利用的，所以還具有緩效性肥料的功能。因此，吸附了亞硝酸 根離子、硝酸根離子的本發明的陰離子吸附用炭材料可以用作土壤改良 肥料。
(5) 水槽水和養殖池淨化材料 在飼養水棲生物或兩棲生物用的生物飼養用水槽(例如水族館的水
槽、產業用或家庭用水槽)的水槽水、魚或蝦的養殖池中，由於它們的 排洩物、餌料的殘渣，會生成氨，進一步氧化而形成亞硝酸根離子、硝 酸根離子，雖然毒性會緩慢地減弱，但是某些濃度下，詞養生物會產生 中毒症狀。本發明的陰離子吸附用炭材料可以用作廉價且有效的水槽水 淨化材料。
在水槽內、養殖池內或者它們的水淨化裝置內，例如通過使適宜大 小的水槽水-養殖池淨化材料在被處理水中泳動，或者容納在具有適宜網
孔的網籠或網狀袋體中，設置成能與被處理水充分接觸的狀態，可以確 實地吸附包含在被處理水中的亞硝酸根離子、硝酸根離子等陰離子。另 外，形成粉體狀時，也可以將其負載在無紡布上等而使用。
產業上利用的可能性
本發明的陰離子吸附用炭材料由於可以吸附硝酸型氮、亞硝酸型氮, 因此可以適用於水質淨化、防止畜產所引起的汙染、防止農業用途中過 量施肥汙染。另外，由於可以吸附氟，因此還可以適用於利用氫氟酸進 行洗滌的半導體、玻璃、電鍍工廠等的最終處理設備。
權利要求
1、陰離子吸附用炭材料的製造方法，該方法是製造利用與炭化物所含有的金屬氯化物的氯離子的離子交換來吸附陰離子的陰離子吸附用炭材料的方法，其特徵在於，使含有金屬氯化物的溶液接觸植物原料後進行炭化，使其炭化物內含有所述金屬氯化物。
2、 陰離子吸附用炭材料的製造方法，該方法是製造利用與炭化物所含有的金屬氯化物的氯離子的離子交換來吸附陰離子的陰離子吸附用炭材 料的方法，其特徵在於，對接觸過含金屬氯化物的溶液的植物原料進行炭 化，使其炭化物內含有所述金屬氯化物。
3、 根據權利要求1或2所述的陰離子吸附用炭材料的製造方法，其 中，所製造的陰離子吸附用炭材料含有2% 25%的結合在炭化物內的金屬 氯化物作為灰分。
4、 根據權利要求1 3中的任意一項所述的陰離子吸附用炭材料的制 造方法，其中，使水和/或酸接觸所述炭化物。
5、 根據權利要求1 4中的任意一項所述的陰離子吸附用炭材料的制 造方法，其中，所述金屬氯化物為CaCl2或BaCl2。
6、 陰離子吸附用炭材料，其由權利要求1 5中的任意一項所述的陰 離子吸附用炭材料的製造方法製造形成。
7、 陰離子吸附用炭材料，其由以下途徑形成從吸附了陰離子的權 利要求6所述的陰離子吸附用炭材料上除去吸附的陰離子，同時，替代所 述除去的陰離子而結合可與隨後的吸附對象陰離子進行離子交換的陰離 子。
8、 陰離子吸附用炭材料的製造裝置，該製造裝置是製造利用與炭化 物所含有的金屬氯化物的氯離子的離子交換來吸附陰離子的陰離子吸附用 炭材料的裝置，其特徵在於，該製造裝置具有炭化爐，用於對接觸過含金 屬氯化物的溶液的植物原料進行炭化。
9、 陰離子吸附用炭材料的製造裝置，該製造裝置是製造利用與炭化 物所含有的金屬氯化物的氯離子的離子交換來吸附陰離子的陰離子吸附用 炭材料的裝置，其特徵在於，該製造裝置具有使植物原料接觸含金屬氯化 物的溶液的裝置和對接觸後的所述原料進行炭化的炭化爐。
10、 根據權利要求8或9所述的陰離子吸附用炭材料的製造裝置，其 中，該製造裝置具有通過使所述炭化爐中生成的炭化物接觸水和/或酸溶 液，從而除去附著在炭化物上的多餘的金屬氯化物結晶，提高陰離子吸附 能力的裝置。
11、 根據權利要求8 10中的任意一項所述的陰離子吸附用炭材料的製造裝置，其中，該製造裝置形成如下構成具有乾燥區域，以乾燥用於 得到陰離子吸附用炭材料的中間體，在該乾燥區域利用炭化爐的廢熱來幹 燥所述中間體。
全文摘要
本發明目的在於提供廉價、有益於環境、陰離子吸附性優異的陰離子吸附用炭材料及其製造方法和製造裝置。本發明的特徵在於，使含有鈣離子的溶液接觸植物原料後進行炭化，接著使酸溶液進行接觸。
文檔編號B01J20/20GK101185877SQ200710161740
公開日2008年5月28日 申請日期2004年12月3日 優先權日2003年12月5日
發明者聰 林, 橫山理英 申請人:日本植生株式會社