酸素窒素分離用多孔質炭素吸着材の開発

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原料乾溜炭の製造条件、ハロゲン化反応条件、脱ハロゲン化反応条件、の3種類の条件を変化させ得られる炭素吸着剤の酸素と窒素の吸着特性を検討することを目的とした。すなわち、フェノール樹脂を硬化後粉砕し、バインダーを加えペレット状に造粒し、窒素気流下600℃で30分間熱処理(乾留)した後、10Vol%の塩素を含む窒素ガス気流中で種々の温度条件下1時間処理した(塩素処理)。続いて、窒素気流下500〜1200℃の各温度で1時間熱処理を行った後、室温における飽和水蒸気を含む窒素気流下700℃で30分間処理した(脱塩素処理)。比較のために、塩素処理および脱塩素処理を行わず熱処理しただけの試料も調製した。塩素処理温度と塩素反応量の関係を検討した結果塩素処理温度の上昇と共に塩素反応量は減少することが判明したが塩素反応量とBET比表面積の関係を考慮すると500℃の処理温度が適当であると判断した。塩素処理を行った試料および熱処理のみの試料の25℃,10^5Paにおける窒素吸着量を検討した結果、いずれの試料も熱処理温度が1000℃までは熱処理温度が高くなるに従って窒素吸着量は増加し、1000℃〜1100℃で最も高い吸着量を示した後低下する傾向を示した。乾留後の試料の窒素吸着量が5.1cm^3/gであるのに対して、塩素処理後の試料の窒素吸着量は7.0cm^3/gあり、塩素処理後のみでも窒素吸着量が向上していることが分かる。塩素処理後の試料を熱処理および脱塩素処理すると、各温度において熱処理のみの試料に比べ約4cm^3/g高い窒素吸着量を示した。このように、難黒鉛化性の炭素原料を600℃と比較的低い温度で熱処理した後塩素処理し、引き続き熱処理、脱塩素処理を行うことにより、窒素吸着量が顕著に向上することが明らかになった。