[发明专利]阴离子吸附用炭材料及其制造方法和制造装置

说明书

本申请是分案申请，其原申请的国际申请号为PCT/JP2004/018058，中国国家申请号为200480036171.4，申请日为2004年12月03日，发明名称为“阴离子吸附用炭材料及其制造方法和制造装置”。

技术领域

本发明涉及吸附硝酸根离子、氟离子等阴离子的阴离子吸附用炭材料及其制造方法和制造装置。

背景技术

重金属、农药、有机氯化物所引起的水质和土壤的污染会破坏环境，这正在成为问题。这些有害物质可以用活性炭、沸石等吸附材料吸附除去，但现状是以阴离子形态存在的硝酸型氮或亚硝酸型氮、氟、砷、氰基等难以利用吸附材料处理。

即，硝酸型氮和亚硝酸型氮包含在茶田和高尔夫球场草坪等中使用的肥料中，现在构成了成为严重问题的地下水污染的原因之一。这是由于，硝酸根离子和亚硝酸根离子具有负电荷，与其他化学物质结合不会形成难溶性盐，从而最容易从负电荷性的土壤溶离。于是，必须采取针对上述问题的对策，但是例如利用脱氮菌等以除去硝酸根离子和亚硝酸根离子的微生物处理，存在必需是厌氧条件等的限制，其他方法也是同样，而没有发现有效的对策。并且，最近开始怀疑硝酸型氮和亚硝酸型氮是环境激素。

另外，氟包含在半导体、玻璃、电镀工厂等的废水中，工厂废水中的氟采用添加钙化合物形成氟化钙的除去方法，但是由于还必须设置利用活性氧化铝或氟用阴离子交换树脂的吸附塔，所以成本增加。并且，要达到日本的环境标准0.8mg/L或0.8mg/L以下，则需要昂贵的专用阴离子交换树脂。其他包含在工厂废水或地下水中的砷、氰基等的处理也另外需要昂贵的阴离子交换树脂。

如上所述，现在还没有用于吸附以硝酸根离子为代表的上述阴离子的廉价材料，因此由这些阴离子引起的污染有扩大的倾向，并且一旦被上述阴离子污染，其修复需要大量成本。

专利文献1：特开平10-165824号公报

发明内容

因此，正在寻求廉价、有益于环境的吸附阴离子的材料。与活性炭同为多孔材料的代表的木炭广泛普及为调湿材料或者河川净化、土壤改良材料，例如被用于除去废气中的含氯气体和硫的氧化物等，但是木炭与活性炭同样，只不过是利用多孔炭材料内部的微孔所产生的吸附特性，而几乎不会吸附以阴离子形态存在的硝酸型氮或亚硝酸型氮、氟、砷、氰基等。

本发明是鉴于上述情况而完成的，因此其目的在于提供廉价、有益于环境、阴离子吸附性优异的阴离子吸附用炭材料及其制造方法和制造装置。

本发明人针对下述材料研究了阴离子的吸附性能，以至于结果发现了优异的阴离子吸附性能。所述材料如下得到：在将植物原料炭化之前，事先使含有钙离子的溶液(优选作为阳离子主要含有钙离子)例如氢氧化钙的溶液(石灰水)或悬浊液(石灰乳)接触该原料，向该原料中导入Ca(钙)，随后将该导入了Ca的原料炭化，再使得到的导入了Ca的炭接触HCl、H₂SO₄等酸。并且，这种情况的废水处理仅仅是中和酸，对环境有益。

作为含有钙离子的溶液，除了石灰水、石灰乳以外，可以举出醋酸钙溶液、氯化钙溶液等。作为钙优选含有0.03～30重量％，更优选含有0.1～7.0重量％。

作为使含钙离子的溶液接触上述植物原料的方法，可以是滴加、涂布、喷涂、喷雾含钙离子的溶液或其他方式，但最有效的是将上述原料浸渍在含有钙离子的溶液中。另外，作为使酸溶液接触炭化材料的方法，可以是滴加、涂布、喷涂、喷雾酸溶液或其他方式，但最有效的是将炭化物浸渍在酸溶液中。

这样，权利要求1所述的阴离子吸附用炭材料的制造方法的特征在于，使含钙离子的溶液接触植物原料后进行炭化，接着使酸溶液与之接触。

另外，从别的角度考虑，权利要求2所述的阴离子吸附用炭材料的制造方法的特征在于，对接触过含钙离子的溶液的植物原料进行炭化，再使酸溶液接触其炭化物。

进而，从别的角度考虑，权利要求3所述的阴离子吸附用炭材料的制造方法的特征在于，使酸溶液接触对接触过含钙离子的溶液的植物原料进行炭化后的炭化物。