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ACTIVATED CARBON WITH HIGH-SPECIFIC SURFACE AREA USING LIGNIN AS RAW MATERIAL, AND ADSORBENT FOR LOWER ALCOHOL CONTAINING THE SAME

Patent code P100000602
File No. E-071
Posted date Mar 19, 2010
Application number P2010-024534
Publication number P2011-162369A
Patent number P5495208
Date of filing Feb 5, 2010
Date of publication of application Aug 25, 2011
Date of registration Mar 14, 2014
Inventor
  • (In Japanese)馬場 由成
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 宮崎大学
Title ACTIVATED CARBON WITH HIGH-SPECIFIC SURFACE AREA USING LIGNIN AS RAW MATERIAL, AND ADSORBENT FOR LOWER ALCOHOL CONTAINING THE SAME
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide activated carbon with a high-specific surface area useful as an adsorbent suitable for an application to adsorb and recover lower alcohols in a low-concentration solution.
SOLUTION: The activated carbon obtained by impregnating lignins with an alkaline metal carbonate salt and then heating the lignins in an inert gas at a temperature of ≥700°C has a high specific surface area, and a high adsorption power to lower alcohols. This method has an advantage also in the point that the activated carbon with a high-specific surface area can be obtained at a high yield.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



現在、工業的に用いられている活性炭の代表的な原料には植物系の木材、ヤシ殻、鉱物系の石炭、石油コークスなどがある。最近では、農業廃棄物、工業廃棄物、食品廃棄物などの有効利用法としてこれらを原料とする活性炭の製造が検討されている。





一般に最も優れた吸着性能を有する活性炭と言われているヤシ殻活性炭は、森林伐採によるヤシの減少伴い使用が困難になるおそれがある。このため豊富な資源量と優れた吸着能を有する活性炭の開発が必要とされている。





リグニンは、植物系に多く存在し、木材の20~30%を占める。木材を原料とするパルプ・製紙工程から大量のリグニンが排出され、その有効利用法の開発が求められている。





特許文献1及び2には、リグニンまたはその誘導体にアルカリを添加し、次いで加熱処理して活性炭を得る方法が記載されている。しかしながらこれらの文献に記載の方法は、リグニン原料から得られる活性炭の収率が低い(最大でも20%)という点と、活性炭のBET法による比表面積が十分に大きくない(最大でも1600 m2/g)という点において満足できるものではなかった。





一方、バイオエタノールはカーボンフリーな再生可能エネルギーとして注目されている。燃料として利用しても、その際に排出されるCO2は、バイオマス原料の成長段階で吸収したCO2であり、全体を通して見るとCO2量は変化しない。そのため、自動車などの燃料用としてのバイオエタノールが世界中で増産されつつある。最近ではバイオエタノールの原料としてセルロースが注目されている。





ガソリンに混入するエタノールは低水分量であることが必須条件のため、バイオマスを発酵させて燃料用エタノールを製造する方法において脱水が重要なプロセスとなる。バイオエタノール製造の一連のプロセスは、まずバイオマス原料を発酵させ(エタノール濃度4~6 wt%)、発酵液を精製、蒸留し(同90~97 wt%)、かつ最終脱水を行い、低含水エタノールを精製する(同99.3 wt%以上)。しかし、水・エタノール系には共沸点があるため単純な蒸留方法では低含水エタノールを精製できない。しかも蒸留によるエタノールの濃縮には多量の熱エネルギーが必要であり、コストも高くなる。エタノールの燃料としての使用を考える場合、省エネルギー的なエタノール分離技術の開発によりそのコストの低減が必要である。更に、ブタノール等の他の低級アルコールをバイオマスから製造することも検討されている。これらの低級アルコールの濃縮においても同様の技術的課題が存在する。

Field of industrial application (In Japanese)



本発明はリグニンを原料とする高比表面積活性炭、その製造方法、および当該活性炭の、低級アルコールの吸着剤としての応用に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
BET法による比表面積が1700 m2/g以上である、リグニン類の炭化物を主成分とする活性炭を含む、低級アルコール用吸着剤。

【請求項2】
 
リグニン類に、アルカリ金属炭酸塩を含浸させる含浸工程と、
アルカリ金属炭酸塩が含浸されたリグニン類を、不活性ガス中で700℃~1200℃の温度において加熱することにより炭化する炭化処理工程と
を含む、活性炭の製造方法により製造された活性炭を含む、低級アルコール用吸着剤。

【請求項3】
 
アルカリ金属炭酸塩が炭酸カリウムである、請求項2の低級アルコール用吸着剤

【請求項4】
 
含浸工程が、リグニン類1重量部(乾燥重量基準)に対して0.5~5重量部のアルカリ金属炭酸塩を含浸させる工程である、請求項2または3の低級アルコール用吸着剤

【請求項5】
 
炭化処理工程における加熱温度が850℃~950℃である、請求項2~4のいずれかの低級アルコール用吸着剤

【請求項6】
 
低級アルコールが溶解した水性組成物から、低級アルコールを回収する方法であって、
低級アルコールが溶解した水性組成物に、請求項1~5のいずれかの低級アルコール用吸着剤を接触させ、低級アルコールを該吸着剤に吸着させる吸着工程;
吸着工程により得られた、低級アルコールが吸着された吸着剤を、低級アルコールの沸点よりも低い沸点を有する低沸点有機溶媒に接触させ、低沸点有機溶媒中に低級アルコールを溶出させる溶出工程;並びに
溶出工程により得られた、低沸点有機溶媒中に低級アルコールが溶解した溶液から、低沸点有機溶媒を分離除去し、低級アルコールを回収する回収工程
を含む方法。

【請求項7】
 
低級アルコールがエタノール、1-ブタノール、メタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノールおよび2-メチル-2-プロパノールから選択される少なくとも1種である、請求項6の方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010024534thum.jpg
State of application right Registered


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