活性炭和使用活性炭的過濾罐制造技術

本發明專利技術公開了活性炭，其中根據ＡＳＴＭ　Ｄ－５２２８的ＢＷＣ測試法，在使丁烷吸附在其上并從其上解吸后，丁烷的殘留量為１．２ｇ／１００ｍｌ或更小。本發明專利技術還公開了使用所述活性炭作為吸附劑材料的過濾罐。所述活性炭和過濾罐可減少烴（ＨＣ）的殘留量。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種活性炭，其在有機氣體的吸附性和解吸性方面都十分 優異。本專利技術還涉及一種過濾罐，其使用這種在有機氣體的吸附性和解吸 性方面都十分優異的活性炭作為吸附劑。
技術介紹
由于高揮發性，當車輛在強太陽光中行駛或停放時，用作汽車燃料的 汽油蒸發，并且產生的汽油蒸氣被釋放到大氣中。在加油過程中也產生汽 油蒸氣。為防止汽油蒸氣釋放到車輛外，為車輛提供了過濾罐，在過濾罐中， 作為吸附劑的活性炭吸附汽油蒸氣。例如，當汽車內燃機裝有能夠吸附并 解吸燃料蒸氣的過濾罐時，防止了從車輛燃料箱蒸發的燃料蒸氣的排放。 在這種過濾罐中，車輛停止運行后產生的燃料蒸氣暫時被吸附。此外，被 吸附的燃料成分和新吸附的蒸氣一起被解吸，在下次運行中在內燃機中燃 燒。過濾罐中的該吸附劑還用于吸附加油過程中產生的汽油蒸氣。由于發 動機的運轉，吸附的汽油蒸氣從活性炭上解吸(吹掃)，經吸管與從外面 吸入的空氣一起被送入發動機內，并在其中燃燒。同時，由于有機氣體(蒸氣，例如汽油)的反復吸附和解吸，用作燃 料吸附劑的活性炭的吸附性能逐漸下降。如果在產生蒸氣時在燃料箱中產 生的蒸氣的量超過了活性炭的吸附性能，則蒸氣釋放到車輛外，從而產生 異常氣味。此前，過濾罐中的活性炭在未經任何處理的情況下使用，或者例如4吏 這種活性炭具有極性以提高吸附性能。一般來說，以下述方式制造活性炭將其原料碳化，然后活化。活性 炭具有吸附汽油蒸氣的孔。活化是開發這些孔并控制孔徑的步驟。要求用 于過濾罐的活性炭具有開口直徑較大(20至50埃)的孔，以吸附和解吸 汽油蒸氣。通過進行先進的活化，或在比用于常見形式的活化處理的條件 更為嚴苛的條件下進行化學活化，產生了所述具有大孔徑的孔。如上所述，用于過濾罐中的理想吸附劑是下述吸附劑其吸附有機氣 體，例如汽油，并在一定的吸附時間之后解吸該氣體，從而可實現大的吸 附量和解吸量。這是因為這種吸附劑在反復使用后可保持其性能而不變 差。盡管吸附在過濾罐中活性炭上的汽油蒸氣隨空氣(吸入空氣)被解吸 (吹掃)，但仍有部分被吸附的汽油蒸氣保留在活性炭上，并在車輛停放 時隨著溫度上升，殘留的汽油蒸氣從活性炭上解吸，并釋放到車外，特別地，如果是具有寬的孔徑分布的常規活性炭，則具有小的開口直 徑的孔比具有大的開口直徑的孔具有更高的吸附能力，因而被吸附物難以 解吸(吹掃)。因此，大量被吸附物保持吸附在具有小的開口直徑的孔中， 致使汽油蒸氣隨著溫度上升而泄漏。因此，當車輛停放時，釋放(排放) 到大氣中的烴(漏出的排放物)的量增大，這一直是個問題。在日本專利公開(Kokai) 2004-256335 A中，發現殘留物保持吸附在 活性炭(用作吸附劑)具有小開口直徑的孔中。該文獻指出，將具有小開 口直徑的孔堵塞的制造活性炭的方法可有效減少汽油蒸氣的殘留量，從而 減少了這種汽油蒸氣的泄漏，還有效抑制了汽油蒸氣的漏出排放物進入大 氣中。具體而言，將有機化合物吸附到具有孔徑分布范圍較寬的孔的活性 炭上，從而選擇性地堵塞具有小直徑的孔。另外，當蒸氣進入過濾罐中活性炭的孔中時，由于分子間作用力，即 范德華力，蒸氣在孔內的表面上形成了第一吸附層。而且，相繼地，由于 毛細冷凝的開爾文效應，由蒸氣形成的液體層吸附在所述第一吸附層上。 在發動機吹掃時，上層中的被吸附物形成解吸。但在發動機吹掃時，由于被吸附物與活性炭之間的連接較強，第一吸附層中的被吸附物不易解吸。特別地，具有高沸點的被吸附物成分比具有 低沸點的被吸附物成分更不易解吸。因此，具有高沸點的成分趨于保持在 孔中。也就是說，當被吸附成分從第一吸附層解吸時，具有低沸點的成分 從孔中解吸，而具有高沸點的成分在具有低沸點的成分解吸后吸附在孔 中，這樣，具有高沸點的成分的量逐漸增大。結果，活性炭發生劣化。此 外，具有高沸點的成分具有大的分子量，因而占據了各孔中的大部分體積。 因此，各孔內的體積減小，并且吸附性能進一步降低。當使用由活性炭等制成的常規多孔吸附劑時，該吸附劑的基材或表面 官能團影響了是發生疏水吸附還是親水吸附。此外，理想的吸附劑可以是 在吸附一定時間然后解吸之后實現大的吸附量和解吸量的吸附劑。在這種 情況下，亳無疑問，吸附劑的表面積、孔分布等大大地影響著吸附量和解 吸量。吸附劑的疏水性和親水性可能是有利的或不利的因素。當吸附量相 對于被吸附物較小時，或當吸附量相對于被吸附物較大而解吸量小時，吸 附劑的疏水性和親水性影響著吸附和解吸的條件。當考慮前述吸附劑的疏水性和親水性時，根據關注的被吸附物的疏水 性和親水性選擇吸附劑。當吸附劑反復用于吸附和解吸時，需要的是在吸 附后實現大的解吸量(在解吸后被吸附物的殘留量小)的吸附劑。當被吸 附物和吸附劑表面具有相同的性質時，吸附量增大而解吸量減小。例如，對于活性炭用于過濾罐的情況，當烴成分吸附在活性炭上或從 活性炭上解吸時，導致吸附量增大的孔分布使得吸附保持力增大，從而減 小了解吸量。這樣，在后面的吸附中，吸附量顯著降低。此外，導致解吸 量增大的孔分布^吏得吸附保持力減小。這樣，吸附量顯著降低，或者活性 炭的硬度由于其中孔徑變大的先進處理而減小。上述現象一直是有問題 的。專利技術概要考慮到上述情況，本專利技術的目的是提供可減小烴(HC)殘留量的活性 炭以及使用該活性炭的過濾罐。本專利技術的專利技術人發現，通過使活性炭的表面具有疏水性和疏油性，使 得活性炭的表面條件不影響活性炭的孔中的吸附和解吸，則吸附在活性炭 上和從活性炭上解吸的烴的量增大。由此完成了本專利技術。具體而言，在第一方面，本專利技術涉及基于丁烷的殘留量而定義的活性炭。當根據BWC (ASTM D-5228)測試法使丁烷吸附在活性炭上或從活 性炭上解吸時，丁烷的殘留量為1.2g/100ml或更小，更優選1.0 g/100 ml 或更小。這里，丁烷是揮發性烴的代表示例，并且是整類揮發性烴的指征。如果更具體地限定本專利技術的活性炭，則優選地，根據BWC (ASTM D-5228)測試法，其正丁烷工作容量(BWC)為14 g/100 ml或更高。在笫二方面，用氟化溶液和/或氟化氣體處理本專利技術的活性炭。經過這 樣處理的活性炭符合關于上述丁烷殘留量和正丁烷工作容量(BWC )的要 求。將疏水疏油成分施用到活性炭的孔壁上，使得活性炭對有關被吸附物 的親和性降低。這樣，被吸附物就以一定濃度或更高濃度而不是以低濃度 吸附在這種活性炭上。具體而言，當將這種活性炭用于過濾罐時，烴(HC) 以高濃度被吸附，并且由于疏油效果，大量的烴(HC)以低濃度被解吸。 這樣，可獲得具有低的被吸附物殘留量的活性炭，同時烴(HC)吸附和解 吸性能得到保持，這是對本專利技術用于過濾罐的活性炭所要求的性能。在第三方面，本專利技術涉及使用前述活性炭作為吸附劑的過濾罐。對這種過濾罐的構造沒有特別要求；但優選至少在該過濾罐的靠近大氣口的部分使用本專利技術的活性炭作為吸附劑。此外，優選地，本專利技術包括具有多層 結構的過濾罐。與常M/活性炭相比，本專利技術活性炭中的烴(HC)殘留量可減少。因此， 使用本專利技術活性炭作為吸附劑的過濾罐吸附并解吸大量的烴(HC),并且 耐用性優異。附圖簡述圖i顯示了4艮據丁烷濃度和平衡吸附量之間的關系確定的丁烷吸附等溫線。圖2顯示了根據相對濕度和平衡吸附量之間的關系確本文檔來自技高網...

【技術保護點】
活性炭，其中根據ＢＷＣ（ＡＳＴＭ　Ｄ－５２２８）測試法，在使丁烷吸附在其上并從其上解吸之后，丁烷的殘留量為１．２ｇ／１００ｍｌ或更小。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：青野廣和，
申請(專利權)人：株式會社科特拉，
類型：發明
國別省市：JP[日本]