水中衝撃波を用いた沖縄の植物を原料とした活性炭の製造

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沖縄に植生する未利用植物であるアダンの実を原料とし、本校で研究されている水中衝撃波技術を利用した新しい活性炭の製造方法を試みた。アダンの実を電気炉により炭化温度を700℃から950℃、炭化温度保持時間を15分、20分と変え、炭化温度までの昇温速度は20℃/分の一定で炭化実験を行った。炭化の際は、酸素による燃焼を防ぐため電気炉内に窒素を1ℓ/minで1時間流し、炉内を窒素置換後に昇温を開始した。活性炭の1g当たりの表面積である比表面積は800㎡/g以上と言われており、市販の活性炭は1000㎡/g以上であり、本研究の評価は自動比表面積測定装置Gemini Vを用いて比表面積を測定して行った。保持時間15分では、炭化温度を700、750、800、900℃と上げると比表面積も増加し、900と950℃はほぼ同じ値であった。保持時間20分では、炭化温度750℃が最大となり、炭化温度が上がると比表面積は減少した。一般に、炭化温度を上げると原料の不純物が減少し比表面積が増えると言われているが、保持時間が長くなると灰化が進むと考えられる。このことより、炭化温度と保持時間の最適値があると考えられる。炭化温度によりアダン実の炭化物の比表面積は、約100～250㎡/gとなったが、水中衝撃波処理を20回行った炭化物は約140～500㎡/gであり、水中衝撃波処理により最大50%程度の比表面積の増加がみられた。しかしながら、活性炭の比表面積には至らなかったため、温度800℃、保持時間30分、水量6.7g/hの条件で、水蒸気による賦活処理を行った。比表面積は250㎡/gから810㎡/gとなり、活性炭を製造することができた。活性炭の原料として、台風などで倒木となったバナナ幹の炭化実験を、炭化温度950℃、保持時間15分、昇温速度は20℃/分で行い、比表面積はアダン実と同程度の250㎡/gであった。活性炭の原料としてアダン実やバナナ幹など、繊維質の多い植物は活性炭の原料としての可能性があることを示す事ができた。