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WO2023032633A1 - 活性炭 - Google Patents

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WO2023032633A1
WO2023032633A1 PCT/JP2022/030637 JP2022030637W WO2023032633A1 WO 2023032633 A1 WO2023032633 A1 WO 2023032633A1 JP 2022030637 W JP2022030637 W JP 2022030637W WO 2023032633 A1 WO2023032633 A1 WO 2023032633A1
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WO
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activated carbon
pore
less
pore volume
chloroform
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/030637
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English (en)
French (fr)
Inventor
一臣 菅原
智康 中野
弘和 清水
啓二 堺
拓哉 浅田
Original Assignee
株式会社アドール
ユニチカ株式会社
大阪ガスケミカル株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2023545408A priority patent/JPWO2023032633A1/ja
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    • D01F9/145—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
    • D01F9/15—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues from coal pitch

Definitions

  • the present invention relates to activated carbon having high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability.
  • chlorine is added to tap water for drinking purposes for the purpose of sterilization.
  • chlorine contained in tap water reacts with organic substances contained in tap water to produce organic halogen compounds.
  • organic substances contained in tap water For example, it is known that when humic substances, which are natural organic substances, react with chlorine in tap water, trihalomethanes such as chloroform, which are carcinogenic substances, are produced. Therefore, in recent years, activated carbon has been proposed that has an excellent ability to filter trihalomethanes contained in tap water.
  • Patent Document 1 as an activated carbon excellent in trihalomethane filtration ability, among the pore volumes calculated by the QSDFT method, the pore volume of pore diameters in the range of 1.0 nm or less is 0.3 cc / g or more. And, of the pore volume calculated by the QSDFT method, the pore volume of pore diameters in the range of 3.0 nm or more and 3.5 nm or less is 0.009 cc/g or more.
  • the activated carbon described in Patent Document 1 exhibits excellent trihalomethane filtration ability even in water flow treatment at a high superficial velocity (SV), and is highly useful.
  • the inventors of the present invention have studied to further improve the functionality of activated carbon, and have learned that the activated carbon described in Patent Document 1 has room for further improvement in terms of mechanical strength. .
  • the main object of the present invention is to provide an activated carbon having high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability.
  • the inventors of the present invention thought that in order to further improve the mechanical strength of the activated carbon described in Patent Document 1, it was necessary to reduce the pore volume A with a pore diameter in the range of 1.0 nm or less. That is, the activated carbon described in Patent Document 1 has a pore volume A of 0.3 cc/g or more with a pore diameter in the range of 1.0 nm or less, which is a barrier to further improvement in mechanical strength. I thought it was. However, it is believed that trihalomethanes are likely to be adsorbed in pores with a pore diameter in the range of 1.0 nm or less, and simply reducing the pore volume A of the pore diameter in question leads to a decrease in the filtering ability of trihalomethanes. Therefore, it becomes impossible to achieve both high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability.
  • the inventors of the present invention conducted further studies and found that by controlling the pore diameter, pore volume, and specific surface area of activated carbon, both high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability can be achieved. I got Specifically, the present inventors found that (1) among the pore volumes calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm, the pore volume A of pore diameters in the range of 1.0 nm or less is 0.230 cc/ (2) of the pore volume calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm, the pore volume B of the pore diameter in the range of 1.5 nm to 2.5 nm is 0.8.
  • Activated carbon satisfying more than 12 cc/g and 0.19 cc/g or less and (3) having a specific surface area of 1000 m 2 /g or more and 1200 m 2 /g or less can have high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability. Found it.
  • the present invention has been completed through further studies based on such findings.
  • the present invention provides inventions in the following aspects.
  • Section 1 Among the pore volumes calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm, the pore volume A of pore diameters in the range of 1.0 nm or less is 0.230 cc / g or more and 0.250 cc / g or less, Among the pore volumes calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm, the pore volume B with a pore diameter in the range of 1.5 nm or more and 2.5 nm or less is more than 0.120 cc / g and 0.190 cc / g or less can be, Activated carbon having a specific surface area of 1000 m 2 /g or more and 1200 m 2 /g or less.
  • Item 2. The activated carbon according to Item 1, which is fibrous activated carbon.
  • Item 3. Item 3.
  • the activated carbon according to item 1 or 2 which has a chloroform filtration capacity of 40 L/g or more in water flow treatment at a superficial velocity of 3000 h -1 shown below. ⁇ Method for measuring chloroform filtration ability in water flow treatment at superficial velocity of 3000 h -1 > 3.0 g of dried activated carbon is beaten and packed into a glass column (diameter: 25 mm) to prepare an activated carbon column (filled height of activated carbon: 41 mm).
  • Raw water for testing with a chloroform concentration of 60 ⁇ 12 ppb is prepared, the water temperature is controlled at 20° C. ⁇ 1° C., and the water is passed through the activated carbon column at a superficial velocity of 3000 h ⁇ 1 .
  • the chloroform concentration of the test raw water and filtered water was measured by the headspace method using a non-radioactive electron capture detector, and the water flow rate (L / g) when the chloroform removal rate reached 80%. is obtained as the chloroform filtration capacity.
  • the activated carbon according to Item 2 which has a tensile strength of 0.15 GPa or more as measured according to "7.3.2 Tensile strength" of JIS K 1477:2007 "Testing methods for fibrous activated carbon”.
  • Item 5 A method for producing activated carbon according to any one of Items 1 to 4, The method for producing activated carbon, comprising the step of activating an activated carbon precursor containing 0.1 to 1.0% by mass of yttrium at a temperature of 925 to 940° C. in an atmosphere having a CO 2 concentration of 90% by volume or more.
  • a water purification filter comprising the activated carbon according to any one of items 1 to 4.
  • Item 5. A method for filtering water using the activated carbon according to any one of Items 1 to 4.
  • the pore size, pore volume, and specific surface area of the activated carbon satisfy predetermined ranges, so that high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability can be provided.
  • the activated carbon of the present invention can exhibit excellent trihalomethane filtration ability even in water treatment at high superficial velocity, and therefore can be suitably used for removing trihalomethane from tap water.
  • FIG. 4 is a graph showing the pore size distribution calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm of the activated carbon of Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the pore size distribution calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm of the activated carbon of Example 2.
  • FIG. 4 is a graph showing the pore size distribution calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm of the activated carbon of Example 3.
  • FIG. 4 is a graph showing the pore size distribution calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm of activated carbon of Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the pore size distribution calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm of activated carbon of Comparative Example 2.
  • FIG. 4 is a graph showing the pore size distribution calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm of activated carbon of Comparative Example 3.
  • FIG. 4 is a graph showing the pore size distribution calculated by the QSDFT method from the nitrogen
  • the activated carbon of the present invention has a pore volume A of 0.230 cc/g or more and 0.250 cc/g or less with a pore diameter in the range of 1.0 nm or less in the pore volume calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm. , and a pore volume B of more than 0.12 cc/g and 0.19 cc/g or less with a pore diameter in the range of 1.5 nm to 2.5 nm, and a specific surface area of 1000 m 2 /g to 1200 m 2 /g It is characterized by the following.
  • the activated carbon of the present invention will be described in detail below.
  • the pore diameter and pore volume of activated carbon are calculated by the QSDFT method (quenched solid density functional theory) from the nitrogen desorption isotherm (relative pressure 0.02 to 0.995) measured at a temperature of 77 K. value.
  • the QSDFT method is an analysis method that can calculate the pore size distribution from about 0.5 nm to about 40 nm, targeting the pore size analysis of geometrically and chemically irregular microporous/mesoporous carbon.
  • the QSDFT method clearly takes into account the effects of pore surface roughness and non-uniformity, and is therefore a technique that greatly improves the accuracy of pore size distribution analysis.
  • the measurement of the nitrogen desorption isotherm may be performed by using a gas adsorption amount measuring device such as "AUTOSORB-1-MP" manufactured by Quantachrome, and the pore size distribution analysis by the QSDFT method uses N as a calculation model. 2 at 77K on carbon [slit pore, QSDFT equilibrium model] may be applied.
  • a gas adsorption amount measuring device such as "AUTOSORB-1-MP” manufactured by Quantachrome
  • the activated carbon of the present invention has a pore volume A of 0.230 cc/g or more and 0.250 cc/g or less with a pore diameter in the range of 1.0 nm or less in the pore volume calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm. is.
  • the activated carbon can be provided with high mechanical strength.
  • the pore volume A it is possible to provide excellent trihalomethane filtration performance, particularly excellent trihalomethane filtration performance even at high superficial velocity.
  • the pore volume A is preferably 0.230 cc/g or more and 0.245 cc/g or less, more preferably 0.230 cc/g or more and 0.245 cc/g or less.
  • the pore volume B of pore diameters in the range of 1.5 nm or more and 2.5 nm or less exceeds 0.120 cc / g and 0 .190 cc/g or less.
  • the pore volume B By setting the pore volume B to more than 0.120 cc/g, it is possible to provide excellent trihalomethane filtration performance, particularly excellent trihalomethane filtration performance even at high superficial velocity. Further, by setting the pore volume B to 0.19 cc/g or less, the pore volume A described above can be easily satisfied in the range of 0.230 cc/g or more.
  • pores having a pore diameter in the range of 1.5 nm or more and 2.5 nm or less have the function of diffusing trihalomethane into the pores, and have a function of 3.0 nm or more and 3.5 nm or less. It is thought that trihalomethanes are more likely to be adsorbed than pores having a pore diameter in the range of . Therefore, it is considered that the activated carbon of the present invention can exhibit excellent trihalomethane adsorption performance even if the pore volume A of pores with a diameter of 1.0 nm or less, which is responsible for the trihalomethane adsorption performance, is reduced to 0.250 cc/g or less. be done.
  • the pore volume B is preferably 0.121 cc/g or more and 0.180 cc from the viewpoint of providing an excellent trihalomethane filtration ability, particularly an excellent trihalomethane filtration ability even at a high superficial velocity. /g or less, more preferably 0.145 cc/g or more and 0.175 cc/g or less, still more preferably 0.150 cc/g or more and 0.170 cc/g or less, particularly preferably 0.153 cc/g or more and 0.169 cc/g or less
  • these include:
  • the pore volumes A and B are in the range described above. Although it is not particularly limited as long as it satisfies the 0.077 cc/g or less. By satisfying such a range, it becomes easier to achieve both high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability more preferably.
  • the pore volumes A and B are in the range described above. Although it is not particularly limited as long as it satisfies, for example, it is 0.140 cc/g or more and 0.150 cc/g or less, preferably 0.144 cc/g or more and 0.150 cc/g or less. By satisfying such a range, it becomes easier to achieve both high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability more preferably.
  • the pore volumes A and B are in the range described above. Although it is not particularly limited as long as it satisfies, for example, it is 0.300 cc/g or more and 0.400 cc/g or less, preferably 0.300 cc/g or more and 0.350 cc/g or less. By satisfying such a range, it becomes easier to achieve both high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability more preferably.
  • the pore volumes A and B are within the ranges described above. Although it is not particularly limited as long as it satisfies the 0.425 cc/g or less. By satisfying such a range, it becomes easier to achieve both high mechanical strength and excellent trihalomethane filtration ability more preferably.
  • the pore volumes A and B are within the ranges described above. Although it is not particularly limited as long as it satisfies the is mentioned.
  • the pore volumes A and B are in the range described above. Although it is not particularly limited as long as it satisfies, for example, it is 0.010 cc/g or less, preferably 0.005 cc/g or less. By satisfying such a range, the trihalomethane filtration ability can be further improved.
  • the total pore volume calculated by the QSDFT method from the nitrogen desorption isotherm is not particularly limited as long as the pore volumes A and B satisfy the above-described range.
  • the activated carbon of the present invention has a specific surface area of 1000 m 2 /g or more and 1200 m 2 /g or less.
  • the specific surface area By setting the specific surface area to 1,000 m 2 /g or more, it is possible to provide excellent trihalomethane filtration performance, particularly excellent trihalomethane filtration performance even at high superficial velocity. Further, by setting the specific surface area to 1200 m 2 /g or less, it is possible to easily satisfy the pore volume A described above in the range of 0.230 cc/g or more.
  • the specific surface area of the activated carbon of the present invention is preferably 1000 m 2 /g or more and 1180 m 2 /g or less, more preferably 1000 m 2 /g or more and 1180 m 2 /g or less, from the viewpoint of further improving the trihalomethane filtration performance, particularly the trihalomethane filtration performance under high superficial velocity. 1050 m 2 /g or more and 1180 m 2 /g or less, more preferably 1080 m 2 /g or more and 1160 m 2 /g or less.
  • the specific surface area of activated carbon is a value determined by the BET method (one-point method with a relative pressure of 0.1 as a measuring point) using nitrogen as a substance to be adsorbed.
  • the raw material from which the activated carbon of the present invention is derived is not particularly limited. plant-derived materials such as fruit shells and fruit seeds), mineral-based carbonaceous precursors (e.g., peat, lignite, lignite, bituminous coal, anthracite, coke, coal tar, and other mineral-derived materials), infusible or Examples thereof include carbonized organic materials and infusible resins such as phenolic resins. Specific examples of the organic material include polyacrylonitrile, pitch, polyvinyl alcohol, and cellulose. Among these, the activated carbon of the present invention is preferably derived from pitch, and more preferably derived from coal pitch.
  • the preferred method for producing activated carbon of the present invention includes a step of activating an activated carbon precursor containing an yttrium compound. It contains yttrium derived from Yttrium contained in one embodiment of the activated carbon of the present invention may be in the form of yttrium alone, in the form of an yttrium compound, or in a mixed form. In one embodiment of the activated carbon of the present invention, the yttrium content is, for example, 0.001 to 1.0% by mass, preferably 0.01 to 0.8% by mass, more preferably 0.4 to 0.8% by mass.
  • the yttrium content in the activated carbon is determined by measuring the yttrium element content with an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer. Also, when the activated carbon of the present invention contains yttrium, washing can reduce the yttrium content. Reducing the yttrium content by washing does not affect the mechanical strength of the activated carbon of the present invention and its ability to filter trihalomethanes.
  • the activated carbon does not substantially contain iron (elemental iron and/or iron compounds).
  • substantially contains no iron means that the content of iron element is below the detection limit when the activated carbon is ashed, the ash is dissolved in acid, and measured with an ICP emission spectrometer.
  • the form of the activated carbon of the present invention is not particularly limited, but examples thereof include fibrous, granular and powdery forms. Fibrous activated carbon is preferred from the viewpoints of workability when processed into a filter for use and trihalomethane adsorption rate when used in a water purifier.
  • the average fiber diameter of the fibrous activated carbon is obtained by observing a lateral image of a test piece of fibrous activated carbon with an optical microscope and photographing it with a microscope camera system attached to the microscope. The photographed image is imported into image analysis software, and the width at any position in the length direction of the test piece is measured. This is done for 50 fibrous activated carbon fibers, and the average value of the widths of the 50 fibers is taken as the average fiber diameter.
  • the activated carbon of the present invention is in the form of granules or powder
  • its particle diameter is, for example, an integrated volume percentage D50 measured by a laser diffraction/scattering method of 0.01 to 5 mm.
  • the activated carbon of the present invention has an excellent trihalomethane filtration ability, particularly an excellent trihalomethane filtration ability even at a high superficial velocity, because the pore volume A, the pore volume B, and the specific surface area satisfy the predetermined ranges. can be provided.
  • the chloroform filtration ability in water flow treatment at a superficial velocity of 3000 h ⁇ 1 shown below is 40 L/g or more, preferably 40 to 90 L/g, more preferably 40 to 60 L/g, more preferably 42 to 45 L/g.
  • Raw water for testing with a chloroform concentration of 60 ⁇ 12 ppb is prepared, the water temperature is controlled at 20° C. ⁇ 1° C., and the water is passed through the activated carbon column at a superficial velocity of 3000 h ⁇ 1 .
  • the chloroform concentration of the test raw water and filtered water was measured by the headspace method using a non-radioactive electron capture detector, and the water flow rate (L / g) when the chloroform removal rate reached 80%. is obtained as the chloroform filtration capacity.
  • the chloroform removal rate (%) is calculated according to the following formula.
  • the water flow rate at the time when the chloroform removal rate reaches 80% is the total amount of the filtered liquid that flows out from the activated carbon column and is collected until the chloroform removal rate decreases to 80%.
  • the details of the method for measuring the chloroform filtering ability are as described in the Examples section.
  • the activated carbon of the present invention can have high mechanical strength by satisfying the above-described pore volume A, pore volume B, and specific surface area within the predetermined ranges.
  • an example of the mechanical strength that can be provided when the activated carbon of the present invention is a fibrous activated carbon is a tensile strength of 0.15 GPa or more, preferably 0.15 to 0.40 GPa, more preferably 0.16 to 0.25 GPa. mentioned.
  • the tensile strength of fibrous activated carbon is a value measured according to "7.3.2 Tensile strength" of Japanese Industrial Standards JIS K 1477:2007 "Fibrous activated carbon test method". Specific measurement conditions are as described in Examples.
  • the use of the activated carbon of the present invention is not particularly limited, but it is preferably used for water purification.
  • the activated carbon of the present invention has an excellent ability to filter trihalomethanes, and is therefore suitable as a water purification filter for removing trihalomethanes from liquids containing trihalomethanes or liquids that may contain trihalomethanes. used.
  • the activated carbon of the present invention may be molded into a desired shape as necessary.
  • the activated carbon of the present invention when used as a water purification filter for a water purifier, it is preferable to have a cylindrical shape. good.
  • the activated carbon of the present invention when used as a water purification filter, the activated carbon of the present invention can be provided as it is or molded into a desired shape and filled in a housing to provide a cartridge.
  • the trihalomethane to be removed by the activated carbon of the present invention may be at least one of chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethane, and bromoform, preferably chloroform.
  • the liquid to be treated with the activated carbon of the present invention may be a liquid containing trihalomethane or a liquid that may contain trihalomethane.
  • a liquid containing trihalomethane for example, tap water, industrial water, preferably tap water. mentioned.
  • the activated carbon of the present invention since the activated carbon of the present invention has an excellent trihalomethane filtration ability even at high superficial velocity, it can be suitably used as a water purification filter for water flow treatment (filtration treatment) at high superficial velocity. In addition, it goes without saying that it can be used as a water purification filter for water flow treatment not only at high superficial velocity but also at low superficial velocity.
  • the superficial velocity applied to the activated carbon of the present invention during water flow treatment is, for example, 500 h -1 or more, preferably 1000 to 4000 h -1 .
  • the applied high superficial velocity is preferably 2000 to 4000 h -1 , more preferably 2000 to 3500 h -1 .
  • the method for producing activated carbon of the present invention is not particularly limited as long as the activated carbon satisfying the above-described pore volume A, pore volume B, and specific surface area satisfies the predetermined ranges.
  • a manufacturing method includes a step of activating an activated carbon precursor containing 0.1 to 1.0% by mass of yttrium at a temperature of 925 to 940° C. in an atmosphere having a CO 2 concentration of 90% by volume or more.
  • the production method will be described in detail by referring to it as "the production method of activated carbon of the present invention”.
  • an activated carbon precursor containing 0.1 to 1.0% by mass of yttrium is heated at 925 to 940° C. using an activation gas containing 90% by volume or more of CO 2 , which reacts more slowly than steam.
  • an activation gas containing 90% by volume or more of CO 2 which reacts more slowly than steam.
  • the main raw material of the activated carbon precursor is not particularly limited, but examples include infusibilized or carbonized organic materials, infusible resins such as phenolic resins, and the like.
  • examples of the organic material include polyacrylonitrile, pitch, polyvinyl alcohol, and cellulose.
  • pitch is preferred from the viewpoint of the theoretical carbonization yield during carbonization, and coal pitch is particularly preferred among pitches.
  • the yttrium to be contained in the activated carbon precursor may be yttrium alone, yttrium compounds, or mixtures thereof, preferably yttrium compounds.
  • the yttrium compound examples include inorganic yttrium compounds such as yttrium oxide, yttrium hydroxide, yttrium halide, and yttrium sulfate; yttrium organic acid salts such as yttrium acetate; and organic yttrium compounds. mentioned. Among these yttrium compounds, the dispersibility of the yttrium compound in the activated carbon precursor is increased, and the pore volume A, pore volume B, and specific surface area described above are satisfied within suitable ranges for the obtained activated carbon. Organic yttrium compounds are preferred from the standpoint of ease of use.
  • a suitable example of the organic yttrium compound is an yttrium complex having a ⁇ -diketone compound as a ligand. Examples of ⁇ -diketone type compounds include those having structures represented by the following formulas (1) to (3).
  • R 12 and R 13 are the same or different and are an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms or It represents an alkenyl group of 1 to 11, more preferably an alkyl group of 1 to 8 carbon atoms, and still more preferably a methyl group.
  • R 11 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms.
  • 11 alkenyl groups more preferably hydrogen atoms.
  • R 21 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms.
  • 11 alkenyl groups more preferably hydrogen atoms.
  • R 22 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms.
  • 11 alkenyl groups more preferably hydrogen atoms.
  • R 23 is an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 11 carbon atoms, and An alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferred, and a methyl group is more preferred.
  • R 31 and R 33 are the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or 1 to 11 carbon atoms. or an alkenyl group having 1 to 11 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom.
  • R 32 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms. 11 alkenyl groups, more preferably hydrogen atoms.
  • yttrium complexes having a ⁇ -diketone type compound as a ligand yttrium complexes having a ⁇ -diketone type compound represented by the above formula (1) as a ligand are preferred, more preferably trisacetylacetonatoitrium [acetylacetone ( and a compound in which R 11 and R 13 are methyl groups and R 12 is a hydrogen atom in the formula (1); and a yttrium complex in which three molecules are coordinated.
  • the content of yttrium in the activated carbon precursor may be 0.1 to 1.0% by mass, preferably 0.15 to 1.0% by mass, more preferably 0.15 to 0.5% by mass, more preferably 0.20 to 0.25% by mass.
  • the yttrium content in the activated carbon precursor is the yttrium element equivalent amount measured by an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer.
  • the CO 2 concentration of the atmosphere for activation may be 90% by volume or higher, preferably 95% by volume or higher, more preferably 99% by volume or higher.
  • the reaction progresses slowly. Therefore, the higher the CO 2 concentration, the easier it is to adjust the pore size distribution, and the easier to obtain the activated carbon of the present invention.
  • Components other than CO2 in the activation atmosphere include N2 , O2 , H2 , H2O and CO.
  • the ambient temperature for activation may be 925 to 940°C, preferably 928 to 938°C, and more preferably 930 to 935°C.
  • the activation time may be adjusted according to the main raw material of the activated carbon precursor, the content of the yttrium compound, the CO 2 concentration in the activation gas, etc. so as to obtain a predetermined pore size distribution and specific surface area.
  • pitch having a softening point of 275° C. to 288° C. is used as the main raw material of the activated carbon precursor, and the content of the yttrium compound in the activated carbon precursor is 0.1 to 1.0 parts by mass. is 100% by volume
  • the activation may be performed at an ambient temperature of 925 to 940° C. and for an activation time of 30 to 50 minutes.
  • the activated carbon obtained after activation may, if necessary, be subjected to a cleaning treatment using an acid such as sulfuric acid.
  • an acid such as sulfuric acid.
  • Test method Yttrium content (% by mass) of activated carbon precursor (infusible pitch fiber) The pitch fiber was pulverized, and the yttrium content was determined as the yttrium element conversion ratio measured by an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (NEX DE manufactured by Rigaku Corporation).
  • Iron content (% by mass) of activated carbon precursor (infusible pitch fiber) Pitch fibers were subjected to ashing treatment, the ash was dissolved in acid, and the ratio of iron element conversion measured by an ICP emission spectrometer (manufactured by Varian, model 715-ES) was determined as the iron content.
  • Yttrium content of activated carbon (% by mass)
  • the fibrous activated carbon was pulverized, and the ratio of yttrium element conversion measured by an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (NEX DE manufactured by Rigaku Corporation) was determined as the yttrium content.
  • Iron content of activated carbon (% by mass) The fibrous activated carbon was subjected to ashing treatment, the ash was dissolved in acid, and the ratio of iron element conversion measured by an ICP emission spectrometer (manufactured by Varian, model 715-ES) was determined as the iron content.
  • Pore volume (cc/g) and specific surface area (m 2 /g) The pore physical properties were measured from the nitrogen adsorption isotherm (relative pressure 0.02 to 0.995) at 77K using Quantachrome "AUTOSORB-1-MP". The specific surface area was calculated from the measurement point at a relative pressure of 0.1 by the BET method.
  • the total pore volume and the pore volume in each pore size range described in Table 1 were obtained by applying N at 77K on carbon [slit pore, QSDFT equilibrium model] as a calculation model to the measured nitrogen desorption isotherm. Analysis was performed by calculating the pore size distribution.
  • the pore volume in each pore size range shown in Table 1 is the read value of the graph showing the pore size distribution shown in FIGS. 1 to 6 or the value calculated from the read value. More specifically, the pore volume with a pore diameter of 0.65 nm or less is the read value of Cumulative Pore Volume (cc/g) when the horizontal axis Pore Width of the pore diameter distribution diagram is 0.65 nm.
  • pore volume with a pore diameter of 0.8 nm or less, pore volume A with a pore diameter of 1.0 nm or less, pore volume with a pore diameter of 1.5 nm or less, pore volume with a pore diameter of 2.0 nm or less, fine A pore volume with a pore diameter of 2.5 nm or less, a pore volume with a pore diameter of 3.0 nm or less, and a pore volume with a pore diameter of 3.5 nm or less were obtained.
  • the pore volume B with a pore diameter in the range of 1.5 nm or more and 2.5 nm or less was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 1.5 nm or less from the pore volume with a pore diameter of 2.5 nm or less.
  • the total pore volume the total pore volume obtained by the QSDFT method was used.
  • the pore volume with a pore diameter of 2.0 nm or more was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 2.0 nm or less from the total pore volume obtained by the QSDFT method.
  • the pore volume with a pore diameter of 2.5 nm or more was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 2.5 nm or less from the total pore volume obtained by the QSDFT method.
  • the pore volume with a pore diameter of 3.5 nm or more was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 3.5 nm or less from the total pore volume obtained by the QSDFT method.
  • the pore volume with a pore diameter in the range of 1.0 nm or more and 1.5 nm or less was calculated by subtracting the pore volume A with a pore diameter of 1.0 nm or less from the pore volume with a pore diameter of 1.5 nm or less.
  • the pore volume with a pore diameter in the range of 1.0 nm or more and 2.0 nm or less was calculated by subtracting the pore volume A with a pore diameter of 1.0 nm or less from the pore volume with a pore diameter of 2.0 nm or less.
  • the pore volume with a pore diameter in the range of 0.65 nm or more and 0.8 nm or less was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 0.65 nm or less from the pore volume with a pore diameter of 0.8 nm or less.
  • the pore volume with a pore diameter in the range of 0.65 nm or more and 1.0 nm or less was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 0.65 nm or less from the pore volume A with a pore diameter of 1.0 nm or less.
  • the pore volume with a pore diameter in the range of 0.8 nm or more and 1.5 nm or less was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 0.8 nm or less from the pore volume with a pore diameter of 1.5 nm or less.
  • the pore volume with a pore diameter in the range of 2.0 nm or more and 3.0 nm or less was calculated by subtracting the pore volume with a pore diameter of 2.0 nm or less from the pore volume with a pore diameter of 3.0 nm or less.
  • Fiber diameter of fibrous activated carbon ( ⁇ m) An image of a test piece of fibrous activated carbon viewed from the side was observed with an optical microscope (ECLIPSE E600 manufactured by Nikon Corporation) at a magnification of 40 times. ) (512 ⁇ 384). The photographed image was imported into image analysis software (Image-Pro Plus), and the width of the test piece was measured at an arbitrary position in the longitudinal direction. This was performed on 50 fibrous activated carbon fibers, and the average value of the widths of the 50 fibers was taken as the average fiber diameter.
  • Chloroform filtration capacity (L/g) After drying the fibrous activated carbon in a dryer at 105°C for 2 hours or more, 3.0 g was sampled, beaten with a mixer, packed in a glass column (25 mm in diameter), and placed in an activated carbon column (filled height of activated carbon: 41 mm). made. Prepare test raw water with a chloroform concentration of 60 ⁇ 12 ppb based on the method specified in "6.4.4.1 Individual test" of JIS S 3201: 2019 "Household water purifier test method", water temperature 20 C. ⁇ 1.degree. C., and water was passed through the activated carbon column at a superficial velocity of 3000 h.sup. -1 .
  • the chloroform concentrations in the test raw water and filtered water were measured by the headspace method using a non-radioactive electron capture detector (GC7000EN, manufactured by J Science Lab Co., Ltd.).
  • the raw water for testing was continuously passed until the chloroform removal rate of the filtered water fell below 80%, and the water flow rate (L / g) at the time when the chloroform removal rate reached 80% was defined as the chloroform filtration capacity of the activated carbon. . If the water flow rate is 40 L/g or more at the time when the chloroform removal rate reaches 80%, it can be evaluated as having excellent chloroform filtering ability.
  • the chloroform removal rate (%) was calculated according to the following formula. Further, the water flow amount at the time when the chloroform removal rate reaches 80% is the total amount of the filtered liquid which flows out from the activated carbon column and is collected by the time when the chloroform removal rate decreases to 80%.
  • Tensile strength of fibrous activated carbon was measured according to "7.3.2 Tensile strength" of JIS K 1477:2007 “Fibrous activated carbon test method", using a tensile tester manufactured by Shimadzu Corporation (trade name SIMADZU EZ-SX) as a measuring instrument. was measured using Specifically, first, a test piece was produced by fixing both ends of one fibrous activated carbon to a test mount. A tensile test of the fibrous activated carbon was performed by attaching the test piece to a tensile tester and cutting the test mount of the test piece.
  • the length of the test piece was set to 10.0 ⁇ 0.2 mm, and the tensile speed was set to 1 mm/min.
  • the tensile strength was calculated by When the fibrous activated carbon has a tensile strength of 0.15 GPa or more, it can be evaluated as having high mechanical strength.
  • Example 1 As an organic material, a mixture of 100 parts by mass of granular coal pitch having a softening point of 280° C. and 1.0 part by mass of trisacetylacetonatoitrium (CAS number: 15554-47-9) is supplied to the melt extruder. Then, they were melt-blended at a melting temperature of 325° C. and spun to obtain pitch fibers. The obtained pitch fibers were heated in air from room temperature to 360° C. at a rate of 1 to 30° C./min for 70 minutes to obtain an infusible pitch fiber as an activated carbon precursor. In the activated carbon precursor, the yttrium content was 0.228% by mass and the iron content was 0% by mass.
  • the obtained activated carbon precursor was activated by continuously introducing a gas having a CO 2 concentration of 100% by volume into an activation furnace and heat-treating it at an atmospheric temperature of 935° C. for 40 minutes to obtain a fibrous activated carbon.
  • Table 1 shows the results of measuring the metal content, pore volume, specific surface area, fiber diameter of fibrous activated carbon, chloroform filtering capacity and tensile strength of the obtained activated carbon.
  • the obtained activated carbon has a pore volume A of 0.238 cc/g for pore diameters in the range of 1.0 nm or less, and a pore volume B of 0.169 cc/g for pore diameters in the range of 1.5 nm to 2.5 nm.
  • the specific surface area was 1151 m 2 /g
  • the yttrium content was 0.57% by mass
  • the iron content was 0% by mass
  • the average fiber diameter was 14.0 ⁇ m.
  • the obtained activated carbon was washed with sulfuric acid.
  • the yttrium content of the activated carbon after washing was 0.038% by mass. Moreover, the pore volume and specific surface area of the activated carbon after washing, the fiber diameter of the fibrous activated carbon, the chloroform filtering capacity and the tensile strength did not change from those before washing.
  • Example 2 As an organic material, a mixture of 100 parts by mass of granular coal pitch having a softening point of 280° C. and 1.0 part by mass of trisacetylacetonatoitrium (CAS number: 15554-47-9) is supplied to the melt extruder. Then, they were melt-blended at a melting temperature of 325° C. and spun to obtain pitch fibers. The obtained pitch fibers were heated in air from room temperature to 360° C. at a rate of 1 to 30° C./min for 70 minutes to obtain an infusible pitch fiber as an activated carbon precursor. The yttrium content in the activated carbon precursor was 0.228% by mass. The iron content was 0% by mass.
  • the obtained activated carbon precursor was activated by continuously introducing a gas having a CO 2 concentration of 100% by volume into an activation furnace and heat-treating it at an atmospheric temperature of 930° C. for 40 minutes to obtain a fibrous activated carbon.
  • Table 1 shows the results of measuring the metal content, pore volume, specific surface area, fiber diameter of fibrous activated carbon, chloroform filtering capacity and tensile strength of the obtained activated carbon.
  • the obtained activated carbon has a pore volume A of 0.240 cc/g for pore diameters in the range of 1.0 nm or less, and a pore volume B of 0.153 cc/g for pore diameters in the range of 1.5 nm to 2.5 nm.
  • specific surface area 1097 m 2 /g
  • yttrium content 0.53% by mass
  • iron content of 0% by mass and average fiber diameter of 14.0 ⁇ m.
  • the obtained activated carbon was washed with sulfuric acid.
  • the yttrium content of the activated carbon after washing was 0.038% by mass. Moreover, the pore volume and specific surface area of the activated carbon after washing, the fiber diameter of the fibrous activated carbon, the chloroform filtering capacity and the tensile strength did not change from those before washing.
  • Example 3 As an organic material, a mixture of 100 parts by mass of granular coal pitch having a softening point of 280° C. and 1.0 part by mass of trisacetylacetonatoitrium (CAS number: 15554-47-9) is supplied to the melt extruder. Then, they were melt-blended at a melting temperature of 325° C. and spun to obtain pitch fibers. The obtained pitch fibers were heated in air from room temperature to 360° C. at a rate of 1 to 30° C./min for 70 minutes to obtain an infusible pitch fiber as an activated carbon precursor. The yttrium content in the activated carbon precursor was 0.232% by mass. The iron content was 0% by mass.
  • the obtained activated carbon precursor was activated by continuously introducing a gas having a CO 2 concentration of 100% by volume into an activation furnace and heat-treating it at an atmospheric temperature of 930° C. for 40 minutes to obtain a fibrous activated carbon.
  • Table 1 shows the results of measuring the metal content, pore volume, specific surface area, fiber diameter of fibrous activated carbon, chloroform filtering capacity and tensile strength of the obtained activated carbon.
  • the obtained activated carbon has a pore volume A of 0.239 cc/g for pore diameters in the range of 1.0 nm or less, and a pore volume B of 0.122 cc/g for pore diameters in the range of 1.5 nm to 2.5 nm.
  • g a specific surface area of 1005 m 2 /g, an yttrium content of 0.44% by mass, an iron content of 0% by mass, and an average fiber diameter of 14.6 ⁇ m.
  • the obtained activated carbon was washed with sulfuric acid.
  • the yttrium content of the activated carbon after washing was 0.038% by mass. Moreover, the pore volume and specific surface area of the activated carbon after washing, the fiber diameter of the fibrous activated carbon, the chloroform filtering capacity and the tensile strength did not change from those before washing.
  • Comparative example 1 As an organic material, a mixture of 100 parts by mass of granular coal pitch having a softening point of 280° C. and 1.3 parts by mass of trisacetylacetonatoitrium (CAS number: 15554-47-9) is supplied to the melt extruder. Then, they were melt-blended at a melting temperature of 325° C. and spun to obtain pitch fibers. The obtained pitch fibers were heated in air from room temperature to 370° C. at a rate of 1 to 30° C./min for 60 minutes to perform an infusibilization treatment, thereby obtaining an activated carbon precursor as infusible pitch fibers. The yttrium content in the activated carbon precursor was 0.285 mass %. The iron content was 0% by mass.
  • the obtained activated carbon precursor was activated by continuously introducing a gas having an H 2 O concentration of 100% by volume into an activation furnace and heat-treating it at an ambient temperature of 896° C. for 32 minutes to obtain a fibrous activated carbon. .
  • Table 1 shows the results of measuring the metal content, pore volume, specific surface area, fiber diameter of fibrous activated carbon, chloroform filtering capacity and tensile strength of the obtained activated carbon.
  • the obtained activated carbon has a pore volume A of 0.212 cc/g for pore diameters in the range of 1.0 nm or less, and a pore volume B of 0.124 cc/g for pore diameters in the range of 1.5 nm to 2.5 nm.
  • g a specific surface area of 993 m 2 /g, a yttrium content of 0.59% by mass, an iron content of 0% by mass, and an average fiber diameter of 17.4 ⁇ m.
  • the obtained activated carbon was washed with sulfuric acid.
  • the yttrium content of the activated carbon after washing was 0.038% by mass. Moreover, the pore volume and specific surface area of the activated carbon after washing, the fiber diameter of the fibrous activated carbon, the chloroform filtering capacity and the tensile strength did not change from those before washing.
  • Comparative example 2 As an organic material, a mixture of 100 parts by mass of granular coal pitch having a softening point of 280° C. and 1.0 part by mass of trisacetylacetonatoitrium (CAS number: 15554-47-9) is supplied to the melt extruder. Then, they were melt-blended at a melting temperature of 325° C. and spun to obtain pitch fibers. The obtained pitch fibers were heated in air from room temperature to 360° C. at a rate of 1 to 30° C./min for 70 minutes to obtain an infusible pitch fiber as an activated carbon precursor. The yttrium content in the activated carbon precursor was 0.234% by mass. The iron content was 0% by mass.
  • the obtained activated carbon precursor was activated by continuously introducing a gas having a CO 2 concentration of 100% by volume into an activation furnace and heat-treating it at an atmospheric temperature of 915° C. for 40 minutes to obtain a fibrous activated carbon.
  • Table 1 shows the results of measuring the metal content, pore volume, specific surface area, fiber diameter of fibrous activated carbon, chloroform filtering capacity and tensile strength of the obtained activated carbon.
  • the obtained activated carbon has a pore volume A of 0.239 cc/g for pore diameters in the range of 1.0 nm or less, and a pore volume B of 0.112 cc/g for pore diameters in the range of 1.5 nm to 2.5 nm.
  • the specific surface area was 960 m 2 /g
  • the yttrium content was 0.45% by mass
  • the iron content was 0% by mass
  • the average fiber diameter was 14.0 ⁇ m.
  • the obtained activated carbon was washed with sulfuric acid.
  • the yttrium content of the activated carbon after washing was 0.038% by mass. Moreover, the pore volume and specific surface area of the activated carbon after washing, the fiber diameter of the fibrous activated carbon, the chloroform filtering capacity and the tensile strength did not change from those before washing.
  • Comparative example 3 As an organic material, a mixture of 100 parts by mass of granular coal pitch having a softening point of 280° C. and 0.9 parts by mass of tris(2,4-pentanedionato)iron (III) (metal type Fe) was melted. The mixture was supplied to an extruder, melt-mixed at a melting temperature of 320° C., and spun to obtain pitch fibers. The obtained pitch fibers were heated in air from normal temperature to 354° C. at a rate of 1 to 30° C./min for 54 minutes to perform an infusibilization treatment, thereby obtaining an activated carbon precursor as infusible pitch fibers. The content of iron (Fe) in the activated carbon precursor was 0.110% by mass.
  • the obtained activated carbon precursor was activated by continuously introducing a gas having a CO 2 concentration of 100% by volume into an activation furnace and heat-treating it at an ambient temperature of 950° C. for 25 minutes to obtain a fibrous activated carbon.
  • Table 1 shows the results of measuring the metal content, pore volume, specific surface area, fiber diameter of fibrous activated carbon, chloroform filtering capacity and tensile strength of the obtained activated carbon.
  • the obtained activated carbon has a pore volume A of 0.350 cc/g with pore diameters in the range of 1.0 nm or less, and a pore volume B of 0.002 cc/g with pore diameters in the range of 1.5 nm or more and 2.5 nm or less.
  • g a specific surface area of 988 m 2 /g, a yttrium content of 0% by mass, an iron content of 0.18% by mass, and an average fiber diameter of 13.9 ⁇ m.
  • the obtained activated carbon was washed with sulfuric acid.
  • the iron content of the activated carbon after washing was 0.038% by mass.
  • the pore volume and specific surface area of the activated carbon after washing, the fiber diameter of the fibrous activated carbon, the chloroform filtering capacity and the tensile strength did not change from those before washing.
  • Table 1 shows the physical properties of each fibrous activated carbon obtained.
  • 1 to 6 show pore size distribution maps calculated by the QSDFT method for each activated carbon.
  • the activated carbons of Examples 1 to 3 have a tensile strength of 0.15 GPa or more, have high mechanical strength, and further have a chloroform filtration capacity at a superficial velocity of 3000 h (80% chloroform removal rate The water flow rate at the time when it became low) was 40 L/g or more, and the chloroform filtration capacity under high superficial velocity was excellent.
  • the pore volume with a pore diameter in the range of 1.0 nm or less among the pore volumes calculated by the SDFT method A is 0.23 cc/g or more and 0.25 cc/g or less; .12 cc/g to 0.19 cc/g and (3) a specific surface area of 1000 m 2 /g to 1200 m 2 /g, so that both high mechanical strength and excellent chloroform filtration ability can be achieved. Do you get it.
  • the activated carbon of Comparative Example 1 has a pore volume A of pore diameters in the range of 1.0 nm or less of less than 0.23 cc/g and a specific surface area of less than 1000 m 2 /g. , the filtration capacity of chloroform under high superficial velocity was inferior.
  • the activated carbon of Comparative Example 2 has a pore volume B of less than 0.12 cc/g with a pore diameter in the range of 1.5 nm or more and 2.5 nm or less, and a specific surface area of less than 1000 m 2 /g. Therefore, the filtration capacity of chloroform under high superficial velocity was inferior.
  • the activated carbon of Comparative Example 3 was inferior in mechanical strength due to the pore volume A of pore diameters in the range of 1.0 nm or less exceeding 0.25 cc/g.

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Abstract

本発明の課題は、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力を有する活性炭を提供することである。　窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３ｃｃ／ｇ以上０．２５ｃｃ／ｇ以下であり、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２ｃｃ／ｇを超え０．１９ｃｃ／ｇ以下であり、比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上１２００ｍ2／ｇ以下である、活性炭。

Description

活性炭
　本発明は、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力を有する活性炭を有する活性炭に関する。
　従来、飲料用に供される水道水等には、殺菌を目的として塩素が添加されている。しかしながら、水道水中に含まれる塩素は、水道水中に含まれる有機物と反応して、有機ハロゲン系化合物を生成する。例えば、天然有機物であるフミン質が水道水中において塩素と反応すると、発がん性物質であるクロロホルム等のトリハロメタンを生成することが知られている。そこで、近年、水道水中に含まれるトリハロメタンのろ過能力に優れた活性炭が提案されている。
　例えば、特許文献１には、トリハロメタンろ過能力に優れた活性炭として、ＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積が０．３ｃｃ／ｇ以上であり、且つ、ＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、３．０ｎｍ以上３．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積が０．００９ｃｃ／ｇ以上である、活性炭が報告されている。特許文献１に記載の活性炭は、高い空塔速度（ＳＶ）での通水処理においても、優れたトリハロメタンろ過能力を発揮でき、高い有用性を有している。
国際公開第２０１９／２４４９０３号パンフレット
　本発明者等は、活性炭の更なる機能性の向上を図るべく検討を進めたところ、特許文献１に記載の活性炭では、機械的強度の点で更なる改善の余地があることを知得した。
　そこで、本発明は、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力を有する活性炭を提供することを主な課題とする。
　本発明者等は、特許文献１に記載の活性炭の機械的強度をより向上させるには、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａを小さくする必要があると考えた。即ち、特許文献１に記載の活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．３ｃｃ／ｇ以上であることが、機械的強度の更なる向上を図る上で障壁になっていると考えた。但し、トリハロメタンは１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔に吸着しやすいと考えられており、当該細孔径の細孔容積Ａを単に減少させただけでは、トリハロメタンのろ過能力が低下を招いてしまい、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力の両立が図れなくなる。
　そこで、本発明者等は、更なる検討を重ね、活性炭の細孔径、細孔容積、及び比表面積を制御することにより、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力を両立させ得ることを知得した。具体的には、本発明者等は、(1)窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３０ｃｃ／ｇ以上０．２５０ｃｃ／ｇ以下、(2)窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２ｃｃ／ｇを超え０．１９ｃｃ／ｇ以下、且つ(3)比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上１２００ｍ2／ｇ以下を満たす活性炭は、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力を備え得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて、更なる検討を重ねることにより完成したものである。
　即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項１．　窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３０ｃｃ／ｇ以上０．２５０ｃｃ／ｇ以下であり、
　窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２０ｃｃ／ｇを超え０．１９０ｃｃ／ｇ以下であり、
　比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上１２００ｍ2／ｇ以下である、活性炭。
項２．　繊維状活性炭である、項１に記載の活性炭。
項３．　以下に示す空塔速度３０００ｈ-1の通水処理でのクロロホルムろ過能力が４０Ｌ／ｇ以上である、項１又は２に記載の活性炭。
＜空塔速度３０００ｈ-1の通水処理でのクロロホルムろ過能力の測定方法＞
　乾燥させた活性炭３．０ｇを叩解し、ガラスカラム（直径２５ｍｍ）に充填し、活性炭カラム（活性炭の充填高さは４１ｍｍ）を作製する。クロロホルム濃度が６０±１２ｐｐｂの試験用原水を調製し、水温２０℃±１℃に管理し、空塔速度３０００ｈ-1で前記活性炭カラムに通水する。試験用原水及び濾過水のクロロホルム濃度を、非放射線源式電子捕獲型検出器を使用してヘッドスペース法で測定し、クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量（Ｌ／ｇ）をクロロホルムろ過能力として求める。
項４．　ＪＩＳ　Ｋ　１４７７：２００７「繊維状活性炭試験方法」の「７．３．２　引張強度」に準じて測定される引張強度が０．１５ＧＰａ以上である、項２に記載の活性炭。
項５．　項１～４のいずれか１項に記載の活性炭の製造方法であって、
　イットリウムを０．１～１．０質量％含む活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が９０容積％以上の雰囲気下、温度９２５～９４０℃で賦活する工程を含む、前記活性炭の製造方法。
項６．　項１～４のいずれかに記載の活性炭を含む、浄水フィルター。
項７．　項１～４のいずれかに記載の活性炭を用いる、水のろ過方法。
　本発明の活性炭によれば、活性炭の細孔径、細孔容積、及び比表面積が所定範囲を充足することにより、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力を備えることができる。特に、本発明の活性炭は、高い空塔速度での通水処理においても、優れたトリハロメタンろ過能力を発揮できるので、水道水のトリハロメタンの除去用途等に好適に使用することができる。
実施例１の活性炭の窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔径分布を示すグラフである。 実施例２の活性炭の窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔径分布を示すグラフである。 実施例３の活性炭の窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔径分布を示すグラフである。 比較例１の活性炭の窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔径分布を示すグラフである。 比較例２の活性炭の窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔径分布を示すグラフである。 比較例３の活性炭の窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔径分布を示すグラフである。
　本発明の活性炭は、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３０ｃｃ／ｇ以上０．２５０ｃｃ／ｇ以下、及び１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２ｃｃ／ｇを超え０．１９ｃｃ／ｇ以下であり、且つ比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上１２００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする。以下、本発明の活性炭について詳述する。
［細孔径及び細孔容積］
　本発明において、活性炭の細孔径及びその細孔容積は、温度７７Ｋにおいて測定した窒素脱着等温線（相対圧０．０２～０．９９５）からＱＳＤＦＴ法（急冷固体密度汎関数法）によって算出される値である。ＱＳＤＦＴ法とは、幾何学的・化学的に不規則なミクロポーラス・メソポーラスな炭素の細孔径解析を対象とし、約０．５ｎｍ～約４０ｎｍまでの細孔径分布の計算ができる解析手法である。ＱＳＤＦＴ法では、細孔表面の粗さと不均一性による影響が明瞭に考慮されているため、細孔径分布解析の正確さが大幅に向上した手法である。本発明において、窒素脱着等温線の測定は、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製「ＡＵＴＯＳＯＲＢ－１－ＭＰ」等のガス吸着量測定装置を使用すればよく、また、ＱＳＤＦＴ法による細孔径分布解析は、計算モデルとしてＮ2　ａｔ　７７Ｋ　ｏｎ　ｃａｒｂｏｎ［ｓｌｉｔ　ｐｏｒｅ，ＱＳＤＦＴ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｍｏｄｅｌ］を適用すればよい。
　本発明の活性炭は、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３０ｃｃ／ｇ以上０．２５０ｃｃ／ｇ以下である。当該細孔容積Ａを０．２５０ｃｃ／ｇ以下とすることにより、活性炭に高い機械的強度を備えさせることができる。また、当該細孔容積Ａを０．２３０ｃｃ／ｇ以上とすることにより、優れたトリハロメタンのろ過能力、特に高空塔速度下でも優れたトリハロメタンのろ過能力を備えさせることができる。高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力との両立をより図りやすくするという観点から、当該細孔容積Ａとして、好ましくは０．２３０ｃｃ／ｇ以上０．２４５ｃｃ／ｇ以下、より好ましくは０．２３０ｃｃ／ｇ以上０．２４０ｃｃ／ｇ以下、更に好ましくは０．２３５ｃｃ／ｇ以上０．２４０ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。
　本発明の活性炭は、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２０ｃｃ／ｇを超え０．１９０ｃｃ／ｇ以下である。当該細孔容積Ｂを０．１２０ｃｃ／ｇを超えるものとすることにより、優れたトリハロメタンのろ過能力、特に高空塔速度下でも優れたトリハロメタンのろ過能力を備えさせることができる。また、当該細孔容積Ｂを０．１９ｃｃ／ｇ以下とすることにより、前述した細孔容積Ａを０．２３０ｃｃ／ｇ以上の範囲に充足させ易くすることができる。本発明者等の知見によれば、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔は、トリハロメタンを細孔内へ拡散させる機能を有しつつ、３．０ｎｍ以上３．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔に比してトリハロメタンを吸着し易くいと考えられる。そのため、本発明の活性炭では、トリハロメタン吸着性能を担っている１．０ｎｍ以下の細孔径の細孔容積Ａを０．２５０ｃｃ／ｇ以下と小さくしても、優れたトリハロメタン吸着性能を発揮できると考えられる。
　本発明の活性炭において、優れたトリハロメタンのろ過能力、特に高空塔速度下でも優れたトリハロメタンのろ過能力を備えさせるという観点から、前記細孔容積Ｂが、好ましくは０．１２１ｃｃ／ｇ以上０．１８０ｃｃ／ｇ以下、より好ましくは０．１４５ｃｃ／ｇ以上０．１７５ｃｃ／ｇ以下、更に好ましくは０．１５０ｃｃ／ｇ以上０．１７０ｃｃ／ｇ以下、特に好ましくは０．１５３ｃｃ／ｇ以上０．１６９ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。
　本発明の活性炭において、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、０．６５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積については、前記細孔容積Ａ及びＢが前述する範囲を満たすことを限度として特に限定されないが、例えば、０．０６０ｃｃ／ｇ以上０．０９０ｃｃ／ｇ以下、好ましくは０．０６０ｃｃ／ｇ以上０．０７７ｃｃ／ｇ以下、より好ましくは０．０６９／ｇ以上０．０７７ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。このような範囲を充足することにより、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力とをより一層好適に両立させ易くなる。
　本発明の活性炭において、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、０．８ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積については、前記細孔容積Ａ及びＢが前述する範囲を満たすことを限度として特に限定されないが、例えば、０．１４０ｃｃ／ｇ以上０．１５０ｃｃ／ｇ以下、好ましくは０．１４４ｃｃ／ｇ以上０．１５０ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。このような範囲を充足することにより、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力とをより一層好適に両立させ易くなる。
　本発明の活性炭において、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積については、前記細孔容積Ａ及びＢが前述する範囲を満たすことを限度として特に限定されないが、例えば、０．３００ｃｃ／ｇ以上０．４００ｃｃ／ｇ以下、好ましくは０．３００ｃｃ／ｇ以上０．３５０ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。このような範囲を充足することにより、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力とをより一層好適に両立させ易くなる。
　本発明の活性炭において、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、２．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積については、前記細孔容積Ａ及びＢが前述する範囲を満たすことを限度として特に限定されないが、例えば、０．３５０ｃｃ／ｇ以上０．４５０ｃｃ／ｇ以下、好ましくは０．３５０ｃｃ／ｇ以上０．４２５ｃｃ／ｇ以下、より好ましくは０．３８０ｃｃ／ｇ以上０．４２５ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。このような範囲を充足することにより、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力とをより一層好適に両立させ易くなる。
　本発明の活性炭において、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、２．５ｎｍ以上の範囲の細孔径の細孔容積については、前記細孔容積Ａ及びＢが前述する範囲を満たすことを限度として特に限定されないが、例えば、０．２００ｃｃ／ｇ以下、好ましくは０．０３０ｃｃ／ｇ以上０．１８０ｃｃ／ｇ以下、より好ましくは０．０５５ｃｃ／ｇ以上０．１６０ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。
　本発明の活性炭において、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、３．５ｎｍ以上の範囲の細孔径の細孔容積については、前記細孔容積Ａ及びＢが前述する範囲を満たすことを限度として特に限定されないが、例えば、０．０１０ｃｃ／ｇ以下、好ましくは０．００５ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。このような範囲を充足することにより、トリハロメタンのろ過能力をより一層向上させることができる。
　本発明の活性炭において、窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される全細孔容積については、前記細孔容積Ａ及びＢが前述する範囲を満たすことを限度として特に限定されないが、例えば、０．４００ｃｃ／ｇ以上０．８００ｃｃ／ｇ以下、好ましくは０．４５０ｃｃ／ｇ以上０．７００ｃｃ／ｇ以下、より好ましくは０．５００ｃｃ／ｇ以上０．６７０ｃｃ／ｇ以下が挙げられる。このような範囲を充足することにより、高い機械的強度と優れたトリハロメタンのろ過能力とをより一層好適に両立させ易くなる。
［比表面積］
　本発明の活性炭において、比表面積は、１０００ｍ2／ｇ以上１２００ｍ2／ｇ以下である。比表面積を１０００ｍ2／ｇ以上とすることにより、優れたトリハロメタンのろ過能力、特に高空塔速度下でも優れたトリハロメタンのろ過能力を備えさせることができる。また、比表面積を１２００ｍ2／ｇ以下とすることにより、前述した細孔容積Ａを０．２３０ｃｃ／ｇ以上の範囲に充足させ易くすることができる。本発明の活性炭の比表面積として、トリハロメタンのろ過能力、特に高空塔速度下でのトリハロメタンのろ過能力をより一層向上させるという観点から、好ましくは１０００ｍ2／ｇ以上１１８０ｍ2／ｇ以下、より好ましくは１０５０ｍ2／ｇ以上１１８０ｍ2／ｇ以下、更に好ましくは１０８０ｍ2／ｇ以上１１６０ｍ2／ｇ以下が挙げられる。本発明において、活性炭の比表面積は、窒素を被吸着物質として用いたＢＥＴ法（相対圧０．１を測定点とする１点法）により求められる値である。
［由来原料］
　本発明の活性炭の由来となる原料（活性炭前駆体の主原料）については、特に限定されないが、例えば、植物系の炭素質前駆体（例えば、竹、木材、おが屑、木炭、ヤシ殻やクルミ殻などの果実殻、果実種子等の植物由来の材料）、鉱物系の炭素質前駆体（例えば、泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、コークス、コールタール等の鉱物由来の材料）、不融化或いは炭素化した有機質材料、フェノール樹脂等の不融性樹脂等が挙げられる。前記有機質材料としては、具体的には、ポリアクリロニトリル、ピッチ、ポリビニルアルコール、セルロース等が挙げられる。これらの中でも、本発明の活性炭は、ピッチに由来することが好ましく、石炭ピッチに由来することがより好ましい。
［含有金属種］
　本発明の活性炭の一実施形態では、活性炭中にイットリウムが含まれる。後述するように、本発明の活性炭の好適な製造方法では、イットリウム化合物を含む活性炭前駆体を賦活する工程を含んでおり、当該製造方法で得られる活性炭には、活性炭前駆体中のイットリウム化合物に由来するイットリウムが含まれる。本発明の活性炭の一実施形態において含まれるイットリウムは、イットリウム単体の状態、イットリウム化合物の状態、又はこれらが混在した状態であり得る。本発明の活性炭の一実施形態において、イットリウムの含有量としては、例えば、０．００１～１．０質量％、好ましくは０．０１～０．８質量％、より好ましくは０．４～０．６質量％が挙げられる。活性炭中のイットリウムの含有量は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によってイットリウム元素の含有量を測定することにより求められる。また、本発明の活性炭にイットリウムが含まれる場合、洗浄によってイットリウム含有量を低減させることができる。洗浄によりイットリウム含有量を低減させても、本発明の活性炭の機械的強度とトリハロメタンのろ過能力は影響を受けない。
　また、本発明の活性炭の一実施形態では、活性炭中に鉄（鉄単体及び／又は鉄化合物）が実質的に含まれない。ここで、「鉄が実質的に含まれない」とは活性炭を灰化処理し、灰分を酸に溶解してＩＣＰ発光分光分析装置により測定し際の鉄元素の含有量が検出限界以下であることを意味する。
［形態］
　本発明の活性炭の形態については、特に限定されないが、例えば、繊維状、粒状、粉末状等が挙げられる。フィルターに加工して用いる場合の加工性や浄水器で使用する場合のトリハロメタンの吸着速度等の観点から、繊維状活性炭であることが好ましい。
　本発明の活性炭が繊維状である場合、その平均繊維径としては、例えば３０μｍ以下、好ましくは５～２０μｍ程度、より好ましくは１０～２０μｍ程度、更に好ましくは１２～１６μｍ程度が挙げられる。なお、本発明において、繊維状活性炭の平均繊維径は、繊維状活性炭１本の試験片を側面から見た像を光学顕微鏡で観察し、当該顕微鏡に取り付けた顕微鏡用カメラシステムで撮影する。撮影した画像を画像解析ソフトに取り込み、当該試験片の長さ方向の任意の位置における幅を測定する。これを繊維状活性炭５０本についておこない、当該５０本の幅の平均値を平均繊維径とする。
　本発明の活性炭が粒状又は粉末である場合、その粒子径としては、例えば、レーザー回折／散乱式法で測定した積算体積百分率Ｄ５０が０．０１～５ｍｍが挙げられる。
［トリハロメタンのろ過能力］
　本発明の活性炭は、前述する細孔容積Ａ、細孔容積Ｂ、及び比表面積が所定の範囲を充足することにより、優れたトリハロメタンのろ過能力、特に高空塔速度下でも優れたトリハロメタンのろ過能力を備えることができる。
　本発明の活性炭が備え得るトリハロメタンのろ過能力の一例として、以下に示す空塔速度３０００ｈ-1の通水処理でのクロロホルムろ過能力が４０Ｌ／ｇ以上、好ましくは４０～９０Ｌ／ｇ、より好ましくは４０～６０Ｌ／ｇ、更に好ましくは４２～４５Ｌ／ｇであることが挙げられる。
＜空塔速度３０００ｈ-1の通水処理でのクロロホルムろ過能力の測定方法＞
　乾燥させた活性炭３．０ｇを叩解し、ガラスカラム（直径２５ｍｍ）に充填し、活性炭カラム（活性炭の充填高さは４１ｍｍ）を作製する。クロロホルム濃度が６０±１２ｐｐｂの試験用原水を調製し、水温２０℃±１℃に管理し、空塔速度３０００ｈ-1で前記活性炭カラムに通水する。試験用原水及び濾過水のクロロホルム濃度を、非放射線源式電子捕獲型検出器を使用してヘッドスペース法で測定し、クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量（Ｌ／ｇ）をクロロホルムろ過能力として求める。クロロホルム除去率（％）は、下記式に従って算出する。クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量とは、クロロホルム除去率が８０％に低下した時点までに、活性炭カラムから流出して回収された濾過液の総量である。クロロホルムろ過能力の測定方法の詳細は、実施例の欄に記載の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
［機械的強度］
　本発明の活性炭は、前述する細孔容積Ａ、細孔容積Ｂ、及び比表面積が所定の範囲を充足することにより、高い機械的強度を備えることができる。
　本発明の活性炭が繊維状活性炭である場合に備え得る機械的強度の一例として、引張強度が０．１５ＧＰａ以上、好ましくは０．１５～０．４０ＧＰａ、より好ましく、０．１６～０．２５ＧＰａが挙げられる。本発明において、繊維状活性炭の引張強度は、日本工業規格ＪＩＳ　Ｋ　１４７７：２００７「繊維状活性炭試験方法」の「７．３．２　引張強度」に準じて測定される値である。具体的な測定条件は、実施例の欄に記載の通りである。
［用途］
　本発明の活性炭の用途については、特に限定されないが、浄水用途に使用することが好ましい。特に、本発明の活性炭は、優れたトリハロメタンのろ過能力を有しているので、トリハロメタンを含む液体、又はトリハロメタンを含んでいる可能性がある液体から、トリハロメタンを除去するための浄水フィルターとして好適に使用される。
　本発明の活性炭を浄水フィルターとして使用する場合には、必要に応じて、本発明の活性炭を所望の形状に成型すればよい。例えば、浄水器用の浄水フィルターとして使用する場合は、円筒形状にするのが好ましく、必要に応じて、円筒形状の筒頂部分にキャップを装着してもよく、表面が不織布で覆われていてもよい。また、本発明の活性炭を浄水フィルターとして使用する場合には、本発明の活性炭をそのまま又は所望の形状に成型して、ハウジングに充填してカートリッジとして提供することもできる。
　本発明の活性炭の除去対象となるトリハロメタンとしては、クロロホルム、ブロモジクロロメタン、ジブロモクロロメタン、及びブロモホルムのいずれか少なくとも１つでればよいが、好ましくはクロロホルムである。
　また、本発明の活性炭の処理対象となる液体については、トリハロメタンを含む液体、又はトリハロメタンを含んでいる可能性がある液体であればよいが、例えば、水道水、工業用水、好ましくは水道水が挙げられる。
　また、本発明の活性炭は、高空塔速度下でも優れたトリハロメタンのろ過能力を備えているので、高空塔速度での通水処理（ろ過処理）の浄水フィルターとして好適に使用できる。また、高空塔速度下に限らず、低空塔速度での通水処理の浄水フィルターとしても使用できることが言うまでもない。本発明の活性炭に適用される通水処理時の空塔速度としては、例えば５００ｈ-1以上、好ましくは１０００～４０００ｈ-1が挙げられる。本発明の活性炭を高空塔速度での通水処理に使用する場合、適用される高空塔速度は、好ましくは２０００～４０００ｈ-1、より好ましくは２０００～３５００ｈ-1が挙げられる。
［製造方法］
　本発明の活性炭の製造方法については、前述する細孔容積Ａ、細孔容積Ｂ、及び比表面積が所定の範囲を充足する活性炭が得られることを限度として特に限定されないが、好適な一例として、イットリウムを０．１～１．０質量％含む活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が９０容積％以上の雰囲気下、温度９２５～９４０℃で賦活する工程を含む製造方法が挙げられる。以下、当該製造方法を「本発明の活性炭の製造方法」と評しして詳細に説明する。
　本発明の活性炭の製造方法では、イットリウムを０．１～１．０質量％含む活性炭前駆体を、水蒸気よりもゆるやかに反応するＣＯ2を９０容量％以上含む賦活ガスを用い、９２５～９４０℃で賦活させることにより、前述する細孔容積Ａ、細孔容積Ｂ、及び比表面積が所定の範囲を充足する活性炭を得ることが可能となる。
　本発明の活性炭の製造方法において、活性炭前駆体の主原料としては、特に限定されないが、例えば、不融化或いは炭素化した有機質材料、フェノール樹脂等の不融性樹脂等が挙げられる。前記有機質材料としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ピッチ、ポリビニルアルコール、セルロース等が挙げられる。これらの主原料の中でも、炭素化時の理論炭素化収率の点で、ピッチが好ましく、ピッチの中でも特に石炭ピッチが好ましい。
　活性炭前駆体に含有させるイットリウムは、イットリウム単体、イットリウム化合物、又はこれらの混合物のいずれであってもよいが、好ましくはイットリウム化合物が挙げられる。
　イットリウム化合物としては、例えば、イットリウムの酸化物、イットリウムの水酸化物、イットリウムのハロゲン化物、イットリウムの硫酸塩等の無機イットリウム化合物；イットリウムの酢酸塩等のイットリウムの有機酸塩；有機イットリウム化合物等が挙げられる。これらのイットリウム化合物の中でも、活性炭前駆体中にイットリウム化合物の分散性を高めて、得られる活性炭に対して、前述する細孔容積Ａ、細孔容積Ｂ、及び比表面積を好適な範囲に充足させ易くするという観点から、好ましくは有機イットリウム化合物が挙げられる。有機イットリウム化合物の好適な一例としては、β－ジケトン型化合物を配位子とするイットリウム錯体が挙げられる。β－ジケトン型化合物としては、下記式（１）～（３）に示す構造を有するものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　前記式（１）において、Ｒ12及びＲ13は、同一又は異なって、炭素数１～２２のアルキル基又は炭素数１～２２のアルケニル基、好ましくは炭素数１～１１のアルキル基又は炭素数１～１１のアルケニル基、より好ましくは炭素数１～８のアルキル基、更に好ましくはメチル基を示す。前記式（１）において、Ｒ11は、水素原子、炭素数１～２２のアルキル基又は炭素数１～２２のアルケニル基、好ましくは水素原子、炭素数１～１１のアルキル基又は炭素数１～１１のアルケニル基、より好ましくは水素原子を示す。
　前記式（２）において、Ｒ21は、水素原子、炭素数１～２２のアルキル基又は炭素数１～２２のアルケニル基、好ましくは水素原子、炭素数１～１１のアルキル基又は炭素数１～１１のアルケニル基、より好ましくは水素原子を示す。前記式（２）において、Ｒ22は、水素原子、炭素数１～２２のアルキル基又は炭素数１～２２のアルケニル基、好ましくは水素原子、炭素数１～１１のアルキル基又は炭素数１～１１のアルケニル基、より好ましくは水素原子を示す。前記式（２）において、Ｒ23は、炭素数１～２２のアルキル基又は炭素数１～２２のアルケニル基、好ましくは炭素数１～１１のアルキル基又は炭素数１～１１のアルケニル基、より好ましくは炭素数１～８のアルキル基、更に好ましくはメチル基を示す。
　前記式（３）において、Ｒ31及びＲ33は、同一又は異なって、水素原子、炭素数１～２２のアルキル基又は炭素数１～２２のアルケニル基、好ましくは水素原子、炭素数１～１１のアルキル基又は炭素数１～１１のアルケニル基、より好ましくは水素原子を示す。前記式（３）において、Ｒ32は、水素原子、炭素数１～２２のアルキル基又は炭素数１～２２のアルケニル基、好ましくは水素原子、炭素数１～１１のアルキル基又は炭素数１～１１のアルケニル基、より好ましくは水素原子を示す。
　β－ジケトン型化合物を配位子とするイットリウム錯体の中でも、好ましくは前記式（１）に示すβ－ジケトン型化合物を配位子とするイットリウム錯体、より好ましくはトリスアセチルアセトナトイットリウム［アセチルアセトン（前記式（１）においてＲ11及びＲ13がメチル基、Ｒ12が水素原子である化合物）３分子が配位しているイットリウム錯体］が挙げられる。
　本発明の活性炭の製造方法において、活性炭前駆体中のイットリウムの含有量は、０．１～１．０質量％であればよいが、好ましくは０．１５～１．０質量％、より好ましくは０．１５～０．５質量％、更に好ましくは０．２０～０．２５質量％が挙げられる。活性炭前駆体中のイットリウムの含有量は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によって測定されるイットリウム元素換算量である。
　本発明の製造方法において、賦活の雰囲気のＣＯ2濃度は、９０容積％以上であればよいが、好ましくは９５容積％以上、より好ましくは９９容積％以上が挙げられる。前述のようにＣＯ2を賦活ガスとするとゆるやかに反応が進むことから、ＣＯ2濃度が高くなるほど細孔径分布を調整しやすくなり、本発明の活性炭が得られ易くなる。
　賦活の雰囲気において、ＣＯ2以外の他の成分としては、Ｎ2、Ｏ2、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯが挙げられる。
　本発明の活性炭の製造方法において、賦活の雰囲気温度は９２５～９４０℃であればよいが、好ましくは９２８～９３８℃、より好ましくは９３０～９３５℃が挙げられる。イットリウムを０．１～１．０質量％含む活性炭前駆体を用い、ＣＯ2濃度が９０容積％以上の雰囲気下としつつ、賦活温度を前記範囲とすることで、初めて、前述する細孔容積Ａ、細孔容積Ｂ、及び比表面積が所定の範囲を充足する活性炭を得ることが可能となる。
　また、賦活時間としては、活性炭前駆体の主原料、イットリウム化合物の含有量、賦活ガス中のＣＯ2濃度等に応じ、所定の細孔径分布及び比表面積となるよう調整すればよい。例えば、活性炭前駆体の主原料として軟化点が２７５℃～２８８℃のピッチを用い、活性炭前駆体の前記イットリウム化合物の含有量として０．１～１．０質量部含有するものとして、ＣＯ2濃度を１００容量％とした場合は、賦活の雰囲気温度は９２５～９４０℃、賦活時間は３０～５０分として賦活をすることが挙げられる。
　賦活後に得られた活性炭は、必要に応じて、硫酸等の酸を使用した洗浄処理に供してもよい。洗浄処理を行うことにより、機械的強度とトリハロメタンのろ過能力に悪影響を与えることなく、活性炭中のイットリウム含有量を低減させることができる。
　以下に、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定して解釈されるものではない。
１．試験方法
（１）活性炭前駆体（不融化したピッチ繊維）のイットリウム含有量（質量％）
　ピッチ繊維を粉砕し、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク社製ＮＥＸ　ＤＥ）により測定されるイットリウム元素換算の割合をイットリウム含有量として求めた。
（２）活性炭前駆体（不融化したピッチ繊維）の鉄含有量（質量％）
　ピッチ繊維を灰化処理し、灰分を酸に溶解しＩＣＰ発光分光分析装置（Ｖａｒｉａｎ社製型式７１５－ＥＳ）により測定される鉄元素換算の割合を鉄含有量として求めた。
（３）活性炭のイットリウム含有量（質量％）
　繊維状活性炭を粉砕し、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク社製ＮＥＸ　ＤＥ）により測定されるイットリウム元素換算の割合をイットリウム含有量として求めた。
（４）活性炭の鉄含有量（質量％）
　繊維状活性炭を灰化処理し、灰分を酸に溶解しＩＣＰ発光分光分析装置（Ｖａｒｉａｎ社製型式７１５－ＥＳ）により測定される鉄元素換算の割合を鉄含有量として求めた。
（５）細孔容積（ｃｃ／ｇ）及び比表面積（ｍ2／ｇ）
　細孔物性値は、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製「ＡＵＴＯＳＯＲＢ－１－ＭＰ」を用いて７７Ｋにおける窒素吸着等温線（相対圧０．０２～０．９９５）より測定した。比表面積はＢＥＴ法によって相対圧０．１の測定点から計算した。全細孔容積及び表１に記載した各細孔径範囲における細孔容積は、測定した窒素脱着等温線に対し、Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌとしてＮ2　ａｔ　７７Ｋ　ｏｎ　ｃａｒｂｏｎ［ｓｌｉｔ　ｐｏｒｅ，ＱＳＤＦＴ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｍｏｄｅｌ］を適用して細孔径分布を計算することで、解析した。具体的には、表１に記載した各細孔径範囲における細孔容積は、図１～図６に示した細孔径分布を示すグラフの読み取り値又は該読み取り値から計算される値である。より具体的には、細孔径０．６５ｎｍ以下の細孔容積は、細孔径分布図の横軸Ｐｏｒｅ　Ｗｉｄｔｈが０．６５ｎｍにおけるＣｕｍｕｌａｔｉｖｅ　Ｐｏｒｅ　Ｖｏｌｕｍｅ（ｃｃ／ｇ）の読み取り値である。同様にして、細孔径０．８ｎｍ以下の細孔容積、細孔径１．０ｎｍ以下の細孔容積Ａ、細孔径１．５ｎｍ以下の細孔容積、細孔径２．０ｎｍ以下の細孔容積、細孔径２．５ｎｍ以下の細孔容積、細孔径３．０ｎｍ以下の細孔容積、細孔径３．５ｎｍ以下の細孔容積を得た。細孔径１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔容積Ｂは、上記細孔径２．５ｎｍ以下の細孔容積から上記細孔径１．５ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。全細孔容積は、ＱＳＤＦＴ法により得られる全細孔容積を用いた。細孔径２．０ｎｍ以上の細孔容積は、ＱＳＤＦＴ法により得られる全細孔容積から上記細孔径２．０ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。細孔径２．５ｎｍ以上の細孔容積は、ＱＳＤＦＴ法により得られる全細孔容積から上記細孔径２．５ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。細孔径３．５ｎｍ以上の細孔容積は、ＱＳＤＦＴ法により得られる全細孔容積から上記細孔径３．５ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。１．０ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積は、上記細孔径１．５ｎｍ以下の細孔容積から上記細孔径１．０ｎｍ以下の細孔容積Ａを減ずることで計算した。１．０ｎｍ以上２．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積は、上記細孔径２．０ｎｍ以下の細孔容積から上記細孔径１．０ｎｍ以下の細孔容積Ａを減ずることで計算した。０．６５ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積は、上記細孔径０．８ｎｍ以下の細孔容積から上記細孔径０．６５ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。０．６５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積は、上記細孔径１．０ｎｍ以下の細孔容積Ａから上記細孔径０．６５ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。０．８ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積は、上記細孔径１．５ｎｍ以下の細孔容積から上記細孔径０．８ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。２．０ｎｍ以上３．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積は、上記細孔径３．０ｎｍ以下の細孔容積から上記細孔径２．０ｎｍ以下の細孔容積を減ずることで計算した。
（６）繊維状活性炭の繊維径（μｍ）
　繊維状活性炭１本の試験片を側面から見た像を光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ社製ＥＣＬＩＰＳＥ　Ｅ６００）で倍率４０倍の条件で観察し、当該顕微鏡に取り付けた顕微鏡用カメラシステム（Ｍｏｔｉｃ社製Ｍｏｔｉｃａｍ　Ｐｒｏ　２５２Ａ）（５１２×３８４）で撮影した。撮影した画像を画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ　Ｐｌｕｓ）に取り込み、当該試験片の長さ方向の任意の位置における幅を測定した。これを繊維状活性炭５０本について行い、当該５０本の幅の平均値を平均繊維径とした。
（７）クロロホルムろ過能力（Ｌ／ｇ）
　繊維状活性炭を１０５℃の乾燥機で２時間以上乾燥後、３．０ｇを採取し、ミキサーで叩解した後にガラスカラム（直径２５ｍｍ）に充填し、活性炭カラム（活性炭の充填高さは４１ｍｍ）を作製した。ＪＩＳ　Ｓ　３２０１：２０１９「家庭用浄水器試験方法」の「６．４．４．１　個別試験」に規定されている方法に基づいてクロロホルム濃度が６０±１２ｐｐｂの試験用原水を調製し、水温２０℃±１℃に管理し、空塔速度３０００ｈ-1で活性炭カラムに通水した。試験用原水及び濾過水のクロロホルム濃度は、非放射線源式電子捕獲型検出器（ＧＣ７０００ＥＮ、株式会社ジェイ・サイエンス・ラボ製）を使用しヘッドスペース法で測定した。濾過水のクロロホルム除去率が８０％を下回るまで連続して試験用原水を通水し、クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量（Ｌ／ｇ）を活性炭のクロロホルムろ過能力とした。クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量が４０Ｌ／ｇ以上である場合には、優れたクロロホルムろ過能力を有していると評価できる。なお、クロロホルム除去率（％）は、下記式に従って算出した。また、クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量とは、クロロホルム除去率が８０％に低下した時点までに、活性炭カラムから流出して回収された濾過液の総量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
（８）繊維状活性炭の引張強度（ＧＰａ）
　引張強度をＪＩＳ　Ｋ　１４７７：２００７「繊維状活性炭試験方法」の「７．３．２　引張強度」に準じ、測定器として株式会社島津製作所社製の引張試験機（商品名ＳＩＭＡＤＺＵ　ＥＺ－ＳＸ）を用いて測定した。具体的には、先ず、繊維状活性炭１本の両端を試験用台紙に固定することにより試験片を作製した。試験片を引張試験機に取り付けて試験片の試験用台紙をカットして繊維状活性炭の引張試験を実施した。引張試験では、試験片の長さ１０．０±０．２ｍｍ、引張速度１ｍｍ／分に設定して行った。繊維状活性炭の切断時に加えた力（Ｎ）を、前述した平均繊維径を基に計算される繊維断面積（ｍｍ2）で除して、単位をＧＰａに換算（１ＧＰａ＝１０００Ｎ/ｍｍ2）することにより引張強度を算出した。繊維状活性炭の引張強度が０．１５ＧＰａ以上である場合には、高い機械的強度を有していると評価できる。
２．繊維状活性炭の製造及び評価結果
実施例１
　有機質材料として、軟化点が２８０℃の粒状石炭ピッチ１００質量部に対してトリスアセチルアセトナトイットリウム（ＣＡＳ番号：１５５５４－４７－９）１．０質量部を混合したものを、溶融押出機に供給し、溶融温度３２５℃で溶融混合して紡糸することによりピッチ繊維を得た。得られたピッチ繊維を空気中常温から３６０℃まで１～３０℃／分の割合で７０分間昇温することにより不融化処理を行い、不融化されたピッチ繊維である活性炭前駆体を得た。当該活性炭前駆体において、イットリウムの含有量は０．２２８質量％であり、鉄の含有量は０質量％であった。
　得られた活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が１００容量％のガスを賦活炉内に連続的に導入し、雰囲気温度９３５℃で４０分間熱処理することにより賦活を行い、繊維状活性炭を得た。
　得られた活性炭について、活性炭の金属含有量、細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度を測定した結果を表１に示す。得られた活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３８ｃｃ／ｇ、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１６９ｃｃ／ｇ、比表面積が１１５１ｍ2／ｇ、イットリウムの含有量が０．５７質量％、鉄の含有量が０質量％、平均繊維径が１４．０μｍであった。更に、得られた活性炭を硫酸を用いて洗浄した。洗浄後の活性炭のイットリウム含有量は０．０３８質量％であった。また、洗浄後の活性炭の細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度は洗浄前から変化はなかった。
実施例２
　有機質材料として、軟化点が２８０℃の粒状石炭ピッチ１００質量部に対してトリスアセチルアセトナトイットリウム（ＣＡＳ番号：１５５５４－４７－９）１．０質量部を混合したものを、溶融押出機に供給し、溶融温度３２５℃で溶融混合して紡糸することによりピッチ繊維を得た。得られたピッチ繊維を空気中常温から３６０℃まで１～３０℃／分の割合で７０分間昇温することにより不融化処理を行い、不融化されたピッチ繊維である活性炭前駆体を得た。当該活性炭前駆体において、イットリウムの含有量は０．２２８質量％であった。鉄の含有量は０質量％であった。
　得られた活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が１００容量％のガスを賦活炉内に連続的に導入し、雰囲気温度９３０℃で４０分間熱処理することにより賦活を行い、繊維状活性炭を得た。
　得られた活性炭について、活性炭の金属含有量、細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度を測定した結果を表１に示す。得られた活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２４０ｃｃ／ｇ、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１５３ｃｃ／ｇ、比表面積が１０９７ｍ2／ｇ、イットリウムの含有量が０．５３質量％、鉄の含有量が０質量％、平均繊維径が１４．０μｍであった。更に、得られた活性炭を硫酸を用いて洗浄した。洗浄後の活性炭のイットリウム含有量は０．０３８質量％であった。また、洗浄後の活性炭の細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度は洗浄前から変化はなかった。
実施例３
　有機質材料として、軟化点が２８０℃の粒状石炭ピッチ１００質量部に対してトリスアセチルアセトナトイットリウム（ＣＡＳ番号：１５５５４－４７－９）１．０質量部を混合したものを、溶融押出機に供給し、溶融温度３２５℃で溶融混合して紡糸することによりピッチ繊維を得た。得られたピッチ繊維を空気中常温から３６０℃まで１～３０℃／分の割合で７０分間昇温することにより不融化処理を行い、不融化されたピッチ繊維である活性炭前駆体を得た。当該活性炭前駆体において、イットリウムの含有量は０．２３２質量％であった。鉄の含有量は０質量％であった。
　得られた活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が１００容量％のガスを賦活炉内に連続的に導入し、雰囲気温度９３０℃で４０分間熱処理することにより賦活を行い、繊維状活性炭を得た。
　得られた活性炭について、活性炭の金属含有量、細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度を測定した結果を表１に示す。得られた活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３９ｃｃ／ｇ、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２２ｃｃ／ｇ、比表面積が１００５ｍ2／ｇ、イットリウムの含有量が０．４４質量％、鉄の含有量が０質量％、平均繊維径が１４．６μｍであった。更に、得られた活性炭を硫酸を用いて洗浄した。洗浄後の活性炭のイットリウム含有量は０．０３８質量％であった。また、洗浄後の活性炭の細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度は洗浄前から変化はなかった。
比較例１
　有機質材料として、軟化点が２８０℃の粒状石炭ピッチ１００質量部に対してトリスアセチルアセトナトイットリウム（ＣＡＳ番号：１５５５４－４７－９）１．３質量部を混合したものを、溶融押出機に供給し、溶融温度３２５℃で溶融混合して紡糸することによりピッチ繊維を得た。得られたピッチ繊維を空気中常温から３７０℃まで１～３０℃／分の割合で６０分間昇温することにより不融化処理を行い、不融化されたピッチ繊維である活性炭前駆体を得た。該活性炭前駆体において、イットリウムの含有量は０．２８５質量％であった。鉄の含有量は０質量％であった。
　得られた活性炭前駆体を、Ｈ2Ｏ濃度が１００容量％のガスを賦活炉内に連続的に導入し、雰囲気温度８９６℃で３２分間熱処理することにより賦活を行い、繊維状活性炭を得た。
　得られた活性炭について、活性炭の金属含有量、細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度を測定した結果を表１に示す。得られた活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２１２ｃｃ／ｇ、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２４ｃｃ／ｇ、比表面積が９９３ｍ2／ｇ、イットリウムの含有量が０．５９質量％、鉄の含有量が０質量％、平均繊維径が１７．４μｍであった。更に、得られた活性炭を硫酸を用いて洗浄した。洗浄後の活性炭のイットリウム含有量は０．０３８質量％であった。また、洗浄後の活性炭の細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度は洗浄前から変化はなかった。
比較例２
　有機質材料として、軟化点が２８０℃の粒状石炭ピッチ１００質量部に対してトリスアセチルアセトナトイットリウム（ＣＡＳ番号：１５５５４－４７－９）１．０質量部を混合したものを、溶融押出機に供給し、溶融温度３２５℃で溶融混合して紡糸することによりピッチ繊維を得た。得られたピッチ繊維を空気中常温から３６０℃まで１～３０℃／分の割合で７０分間昇温することにより不融化処理を行い、不融化されたピッチ繊維である活性炭前駆体を得た。該活性炭前駆体において、イットリウムの含有量は０．２３４質量％であった。鉄の含有量は０質量％であった。
　得られた活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が１００容量％のガスを賦活炉内に連続的に導入し、雰囲気温度９１５℃で４０分間熱処理することにより賦活を行い、繊維状活性炭を得た。
　得られた活性炭について、活性炭の金属含有量、細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度を測定した結果を表１に示す。得られた活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３９ｃｃ／ｇ、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１１２ｃｃ／ｇ、比表面積が９６０ｍ2／ｇ、イットリウムの含有量は０．４５質量％、鉄の含有量は０質量％、平均繊維径は１４．０μｍであった。更に、得られた活性炭を硫酸を用いて洗浄した。洗浄後の活性炭のイットリウム含有量は０．０３８質量％であった。また、洗浄後の活性炭の細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度は洗浄前から変化はなかった。
比較例３
　有機質材料として、軟化点が２８０℃の粒状石炭ピッチ１００質量部に対してトリス（２，４－ペンタンジオナト）鉄（ＩＩＩ）（金属種Ｆｅ）０．９質量部を混合したものを、溶融押出機に供給し、溶融温度３２０℃で溶融混合して紡糸することによりピッチ繊維を得た。得られたピッチ繊維を空気中常温から３５４℃まで１～３０℃／分の割合で５４分間昇温することにより不融化処理を行い、不融化されたピッチ繊維である活性炭前駆体を得た。該活性炭前駆体において、鉄（Ｆｅ）の含有量は０．１１０質量％であった。
　得られた活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が１００容量％のガスを賦活炉内に連続的に導入し、雰囲気温度９５０℃で２５分間熱処理することにより賦活を行ない、繊維状活性炭を得た。
　得られた活性炭について、活性炭の金属含有量、細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度を測定した結果を表１に示す。得られた活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．３５０ｃｃ／ｇ、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．００２ｃｃ／ｇ、比表面積が９８８ｍ2／ｇ、イットリウムの含有量が０質量％、鉄の含有量が０．１８質量％、平均繊維径が１３．９μｍであった。更に、得られた活性炭を硫酸を用いて洗浄した。洗浄後の活性炭の鉄含有量は０．０３８質量％であった。また、洗浄後の活性炭の細孔容積、比表面積、繊維状活性炭の繊維径、クロロホルムろ過能力及び引張強度は洗浄前から変化はなかった。
３．評価結果まとめ
　得られた各繊維状活性炭の物性等を表１に示す。また、図１～６に各活性炭のＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔径分布図を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　実施例１～３の活性炭は、引張強度が０．１５ＧＰａ以上であり、高い機械的強度を有しており、更に、空塔速度３０００ｈ-1でのクロロホルムろ過能力（クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量）が４０Ｌ／ｇ以上であり、高空塔速度下におけるクロロホルムのろ過能力に優れていた。実施例１～３の活性炭が満たす物性値、引張強度、及びクロロホルムのろ過能力から、(1)ＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３ｃｃ／ｇ以上０．２５ｃｃ／ｇ以下、(2)ＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２ｃｃ／ｇを超え０．１９ｃｃ／ｇ以下、且つ(3)比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上１２００ｍ2／ｇ以下を満たすことにより、高い機械的強度と優れたクロロホルムのろ過能力を両立できることが分かった。
　一方、比較例１の活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３ｃｃ／ｇ未満であり、また、比表面積が１０００ｍ2／ｇ未満であることに起因して、高空塔速度下におけるクロロホルムのろ過能力が劣っていた。
　比較例２の活性炭は、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２ｃｃ／ｇ未満であり、更に比表面積が１０００ｍ2／ｇ未満であることに起因して、高空塔速度下におけるクロロホルムのろ過能力が劣っていた。
　比較例３の活性炭は、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２５ｃｃ／ｇを超えていることに起因して、機械的強度に劣っていた。

Claims (7)

  1. 　窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．０ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ａが０．２３０ｃｃ／ｇ以上０．２５０ｃｃ／ｇ以下であり、
    　窒素脱着等温線からＱＳＤＦＴ法によって算出される細孔容積の内、１．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲の細孔径の細孔容積Ｂが０．１２０ｃｃ／ｇを超え０．１９０ｃｃ／ｇ以下であり、
    　比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上１２００ｍ2／ｇ以下である、活性炭。
  2. 　繊維状活性炭である、請求項１に記載の活性炭。
  3. 　以下に示す空塔速度３０００ｈ-1の通水処理でのクロロホルムろ過能力が４０Ｌ／ｇ以上である、請求項１に記載の活性炭。
    ＜空塔速度３０００ｈ-1の通水処理でのクロロホルムろ過能力の測定方法＞
    　乾燥させた活性炭３．０ｇを叩解し、ガラスカラム（直径２５ｍｍ）に充填し、活性炭カラム（活性炭の充填高さは４１ｍｍ）を作製する。クロロホルム濃度が６０±１２ｐｐｂの試験用原水を調製し、水温２０℃±１℃に管理し、空塔速度３０００ｈ-1で前記活性炭カラムに通水する。試験用原水及び濾過水のクロロホルム濃度を、非放射線源式電子捕獲型検出器を使用してヘッドスペース法で測定し、クロロホルム除去率が８０％になった時点での通水量（Ｌ／ｇ）をクロロホルムろ過能力として求める。
  4. 　ＪＩＳ　Ｋ　１４７７：２００７「繊維状活性炭試験方法」の「７．３．２　引張強度」に準じて測定される引張強度が０．１５ＧＰａ以上である、請求項２に記載の活性炭。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の活性炭の製造方法であって、
    　イットリウムを０．１～１．０質量％含む活性炭前駆体を、ＣＯ2濃度が９０容積％以上の雰囲気下、温度９２５～９４０℃で賦活する工程を含む、前記活性炭の製造方法。
  6. 　請求項１～４のいずれかに記載の活性炭を含む、浄水フィルター。
  7. 　請求項１～４のいずれかに記載の活性炭を用いる、水のろ過方法。
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