專利名稱：：生產(chǎn)活性炭的方法和廢膜的回收系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)活性炭的方法，該方法中廢棄的?；w維素膜被重復利用作為活性炭的原料，本發(fā)明還涉及廢膜的回收系統(tǒng)。
背景技術：
：聚合物膜具有優(yōu)異的光學透射率和柔韌性，并且能夠形成薄且輕的膜。因此，聚合物膜被廣泛地用作光學功能膜。特別地，由?；w維素等形成的?；w維素膜(以下簡稱為膜)除了具有上述性質(zhì)之外，還具有韌性和低的雙折射。這種膜可以作為裝在面板(即近來市場不斷擴張的液晶顯示屏(LCD))上的偏振片的保護膜。在偏振片的生產(chǎn)過程中(在該過程中偏振片被生產(chǎn)出來)，占總數(shù)約30%的供給膜被丟棄。隨著偏振片市場的急劇擴張，被丟棄的膜(以下簡稱廢膜)迅速地增多。然而，用于廢膜的重復利用與回收系統(tǒng)(像廢紙的回收系統(tǒng)和廢塑料的回收樹脂形成系統(tǒng))還沒有得到開發(fā)。將廢膜燃燒或在填埋場中處理需支付額外的廢料加工費用。然而，從當前環(huán)境問題和資源節(jié)約形勢的角度來考慮，要求重復利用廢膜。作為重復利用廢膜的方法，已有從廢膜中選擇性分離作為膜原料的酰化纖維素的方法，使用廢膜作為塑模原料的方法等。然而，在前一種方法中，由于在膜的生產(chǎn)過程中加入了若干添加劑，因而很難從廢膜中選擇性地僅分離出?；w維素。在后一種方法中，由于?；w維素不具有熔點且加熱時會分解，因而廢膜不能用作塑模的原料。眾所周知，通過加熱可以使紙和木材(它們都是生物資源)以及以酚醛樹脂為代表的熱固性樹脂變成多孔結構，而不會液化。相反地，熱塑性樹脂加熱時會熔化，而不會通過碳化變成多孔結構。酰化纖維素加熱時會熔化和分解的碳化行為現(xiàn)在還未得到詳細闡明。重復利用廢紙(例如舊報紙等)作為活性炭原料的方法是已知的(參見日本專利特許公開號11-171524)。此外，重復利用酚醛樹脂基廢料作為活性炭原料的方法也是已知的(參見日本專利特許公開號7-172808)。如上所述，一直沒有關于廢膜是否可以作為活性炭原料的參考文獻或研究。日本專利特許公開號11-171524公開了一種使用紙漿(例如報紙)作為活性炭原料的方法。然而，在多數(shù)情況下，由于上述原因，廢料碳化所形成的碳化物并不具有高吸附性質(zhì)。因此，大部分的這樣碳化物被用作土壤改良劑、燃料等等，而不是用作吸附劑。本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)活性炭的方法，該方法中廢膜被重復利用作為活性炭的原料，本發(fā)明還提供一種該廢膜的回收系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容為了達到上述及其他目的，在本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)方法中，通過碳化含有?；w維素作為主要組分的有機物來生成碳化物。通過活化該碳化物生產(chǎn)活性炭。有機物優(yōu)選是切成碎片的廢膜。碳化物優(yōu)選在不低于75(TC且不高于95(TC的溫度下活化。優(yōu)選使用氧化性氣體活化碳化物。優(yōu)選在攪拌時活化碳化物。本發(fā)明的廢膜回收系統(tǒng)使用上述活性炭生產(chǎn)方法由廢膜生產(chǎn)活性炭。由廢膜生產(chǎn)的活性炭具有與由棕櫚殼和椰子殼生產(chǎn)的活性炭相當?shù)奈叫再|(zhì)。生產(chǎn)出的活性炭可用作例如膜生產(chǎn)過程中生成的溶劑的吸附劑。根據(jù)本發(fā)明，具有吸附性質(zhì)的活性炭是由廢膜生產(chǎn)的。圖l是本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)設備和包括活性炭生產(chǎn)設備的回收系統(tǒng)的示意圖。具體實施例方式在圖1中，活性炭生產(chǎn)設備10包括進料斗11、碳化裝置12和活化裝置13。將廢棄的膜(以下簡稱廢膜)15投入進料斗11。廢膜15可以來自例如膜生產(chǎn)設備、偏振片生產(chǎn)設備等。旋轉切刀16連接在進料斗11上。旋轉切刀16將廢膜15切成大約1厘米的正方形碎片。廢膜15的碎片被送至碳化裝置12。膜是由下列原材料在膜生產(chǎn)設備中生產(chǎn)的。膜的多余部分成為廢膜15。作為膜主要組分的?；w維素優(yōu)選為三乙酰基纖維素(TAC)。主要組分是指在膜所含的組分中具有最大重量比的組分。芳香烴(例如苯、甲苯等等)，烴鹵化物(例如二氯甲烷、氯苯等等)，醇(例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、二乙二醇等等)，酮(例如丙酮、甲乙酮等等)，酉旨(例如乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙酸丙酯等等)都可以作為溶解?；w維素的溶劑。濃液(dope)由上述的酰化纖維素和溶劑制成。膜由濃液生產(chǎn)。在制備濃液的過程中，根據(jù)生產(chǎn)的膜的類型，往濃液中加入添加劑，例如增塑劑、老化抑制劑、紫外線吸收劑、光學各向異性控制劑、延遲控制劑(retardationcontroller),染料、消光劑、剝離劑(peelingagent)、剝離改進劑等等。日本專利特許公開號2005-104148中第-段中對?；w維素有詳細記載。日本專利特許公開號2005-104148中第和段對上述溶劑和添加劑有詳細記載。碳化裝置12具有碳化爐20。傳送裝置21和電熱器22安裝在碳化爐20內(nèi)部。碳化爐20具有進口23以接收廢膜15，具有出口25以排出在碳化爐20中碳化的廢棄膜(以下簡稱碳化膜)24。進口23和出口25都帶有開關閥(未顯示)。在廢膜15碳化的過程中，所述閥封閉進口23和出口25以密封碳化爐20。在本發(fā)明中，碳化是指通過熱解和加熱將含碳物質(zhì)轉化成約100%由碳原子組成的物質(zhì)。傳送裝置21由驅(qū)動裝置27驅(qū)動，并用于傳送廢膜15。電熱器22加熱碳化爐20內(nèi)部。通過使用電熱器22，使碳化爐20內(nèi)的溫度優(yōu)選不低于450-C且不高于600°C。碳化時間優(yōu)選不少于15分鐘且不超過60分鐘。使用傳送裝置21傳送廢膜15。然而，廢膜15的傳送方法不局限于以上所述。例如，也可以使用下文將要描述的回轉爐30。還可以通過往碳化爐20中供給氮氣，減少其中的氧濃度來促進碳化。如上所述，在碳化裝置12中碳化廢膜15，可以避免由于廢膜15的燃燒而產(chǎn)生二噁英。此外，可以避免會導致全球變暖的二氧化碳的排放?；罨b置13具有回轉爐30和氣體供應源31?；剞D爐30是圓柱形管，其含有固定在其內(nèi)圓周的扭葉片30a?；剞D爐30具有進口34和出口35。進口34接收來自碳化裝置12的碳化膜24。出口35排出在回轉爐30中活化的碳化膜24。進口34和出口35都裝有開/關閥(未示出)。在碳化膜24的活化過程中，開/關閥封閉進口34和出口35以密封回轉爐30?；剞D爐30的外表面由輥(roller)36支撐以使回轉爐30可以旋轉。鏈輪(sprocketwheel)40與回轉爐30連接。鏈輪40由驅(qū)動裝置41驅(qū)動。通過鏈輪40的轉動，在攪拌時將碳化膜24傳送通過回轉爐30?；剞D爐30內(nèi)部裝有電熱器43。利用電熱器43，優(yōu)選將回轉爐30內(nèi)部加熱至不低于750'C且不高于950'C的溫度。如果溫度低于750'C，活化(其為吸熱反應)會受到很大的阻礙。如果溫度超過950°C，活化會過度進行，這會由于碳揮發(fā)而導致產(chǎn)率低。此外，為了確保耐熱性會使安裝成本增加。通過連接在回轉爐30上的進氣口管47將來自氣體供應源31的二氧化碳(C02)45送入回轉爐30。送入回轉爐30的氣體不局限于CO2氣體，可以使用任何氧化性氣體，例如，水蒸汽、空氣或上述氣體的混合物。碳化膜24通過活化裝置13活化。除去粉末碳化物，在碳化膜24中形成大量的微孔。由于微孔的緣故，與活化前的碳化膜24相比，活化的碳化膜24達到明顯較高的吸附性質(zhì)。也就是說，活性炭50是借助于活化裝置13由碳化膜24生產(chǎn)的。碳化膜24在回轉爐30中在攪拌時活化，由此制備得到具有與由棕櫚殼和椰子殼生產(chǎn)的活性炭相當?shù)奈叫再|(zhì)的活性炭50。由此，從廢膜15生產(chǎn)活性炭的回收系統(tǒng)71已經(jīng)成形。即使廢膜具有不同的添加劑成分，無論添加劑成分是什么，該回收系統(tǒng)也能生產(chǎn)出高吸附的活性炭50。粉碎機52安裝在活化裝置13的下游，其將活性炭50粉碎成粉末。粉狀的活性炭50可以用作吸附劑，用來吸收膜生產(chǎn)裝置中產(chǎn)生的溶劑氣體。溶劑氣體蒸發(fā)自揮發(fā)性有機溶劑(如二氯甲垸)。根據(jù)用途，活性炭50可以利用燒結劑(sinteringagent)或粘合劑(binder)以顆粒態(tài)使用。燒結劑通過熔化或加熱引起的結構變化來接合并固化活性炭。粘合劑具有聚合物結構，其接合并固化活性炭。下文將描述活性炭生產(chǎn)裝置10的操作。首先，將從膜生產(chǎn)裝置、偏振片生產(chǎn)裝置等中丟棄的廢膜15裝入進料斗11。用旋轉切刀16將廢膜15切成碎片。將廢膜15的碎片經(jīng)由碳化爐20的進口23送至正在移動的傳送裝置21。當一定量的廢膜15被送至傳送裝置21時，停止傳送裝置21并利用開/關閥將進口23封閉。由此密封碳化爐20，開始廢膜15的碳化。此時，用電熱器22將碳化爐20加熱至優(yōu)選不低于45(TC且不高于600°C的溫度。碳化時間優(yōu)選不少于15分鐘且不超過60分鐘。當廢膜15的碳化完成時，通過打開開/關閥將碳化爐20的出口25打開。重新驅(qū)動傳送裝置21,將碳化膜24從碳化爐20的出口25傳送至活化裝置13的回轉爐30。碳化膜24經(jīng)由進口34進入正在轉動的回轉爐30。當一定量的碳化膜24被送入到回轉爐30時，利用開/關閥將進口34封閉。由此，密封回轉爐30，開始碳化膜24的活化。使用電熱器43將回轉爐30內(nèi)部的溫度加熱至優(yōu)選不低于750'C且不高于950'C的溫度。將C02氣體45從氣體供應源31送入回轉爐30。通過回轉爐30的轉動在攪拌時將碳化膜24活化。調(diào)整活化時間以使活性炭50的產(chǎn)率達到50%?；罨瘯r間的調(diào)整還要依據(jù)電熱器43的加熱能力和回轉爐30的轉速。當碳化膜24的活化完成時，通過打開開/關閥將回轉爐30的出口35打開?；钚蕴?0從出口35排出。用粉碎機52將排出的活性炭50粉碎。在此具體實施方式中，使用廢棄的?；w維素膜作為活性炭50的原料。然而，原料并不局限于以上所述，只要是包含酰化纖維素作為主要組分的有機物即可。在此具體實施方式中，使用回轉爐30攪拌碳化膜24。然而，并不局限于回轉爐30。任何能夠增加傳熱效率以及碳化膜24與C02氣體45之間接觸的裝置均可使用。例如使用氣體攪拌、通過振動等等都可以進行。在此具體實施方式中，電熱器22和43用于加熱碳化爐20和回轉爐30。然而，加熱設備不局限于它們?？梢允褂妹簹馊紵鞯取Ｒ部梢匀紵谔蓟?或活化過程中產(chǎn)生的廢氣來加熱。在此具體實施方式中，碳化裝置12和活化裝置13作為獨立的裝置安裝。然而，也可以在碳化后往碳化裝置12中引入氧化性氣體在碳化裝置12內(nèi)進行活化。這種構造可以用于小型活性炭生產(chǎn)裝置。活性炭生產(chǎn)裝置10作為回收系統(tǒng)71的一部分，廢膜15在其中再循環(huán)和回收?；厥障到y(tǒng)71具有溶液流延裝置(solutioncastingapparatu)73和活性炭生產(chǎn)裝置10。在溶液流延裝置73中，由包含酰化纖維素和溶劑的濃液生產(chǎn)酰化纖維素膜(以下簡稱膜)72。溶液流延裝置73具有膜生產(chǎn)部分75和溶劑回收部分76。在膜生產(chǎn)部分75中，將濃液流延至支持體上并剝落，然后將剝落膜72干燥。在溶劑回收部分76中，回收并精制膜生產(chǎn)部分75中蒸發(fā)的溶劑，然后使其回到膜生產(chǎn)部分75?；厥绽萌軇┗厥詹糠?6中精制的溶劑作為膜生產(chǎn)部分75中濃液的原料。然而，回收系統(tǒng)71的構造并不局限于以上所述。在溶劑回收部分76安裝了吸附裝置(未示出)。吸附裝置通過吸附溶劑蒸氣和解吸被吸附的溶劑來回收溶劑。將含溶劑蒸氣的氣體從膜生產(chǎn)部分75送至吸附裝置。吸附裝置包含活性炭50，其吸附從膜生產(chǎn)部分75送來的氣體中的溶劑。用于解吸的氣體被送至解吸裝置并與活性炭50接觸。由此，被吸附的溶劑被解吸并再生。在膜生產(chǎn)部分75中，膜72的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了廢膜15。廢膜15被送至活性炭生產(chǎn)裝置10并形成活性炭50。根據(jù)本發(fā)明的回收系統(tǒng)，活性炭50由包含?；w維素作為主要組分的有機物生產(chǎn)，所生產(chǎn)的活性炭50用作在膜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溶劑蒸氣的吸附劑。在下文中，將實驗和對比試驗稱作本發(fā)明的具體實施例。然而，以下實驗和對比試驗并不限制本發(fā)明的范圍。將對比試驗中形成的碳化膜24放入回轉爐30中。回轉爐30的內(nèi)溫設定為不低于75(TC且不高于950°C。將C02氣體45從氣體供應源31經(jīng)由氣體進口管47以1升/分鐘的流量送入回轉爐30。碳化膜24在回轉爐30內(nèi)在0.75ipm(轉數(shù)/分)的攪拌下活化90分鐘。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1中，"碘"列顯示出碘的吸附量(mg)除以使用的活性炭50或碳化膜24的量(g)獲得的數(shù)值。"二氯甲烷"列顯示出二氯甲烷的吸附量(g)除以使用的活性炭50或碳化膜24的量(g)獲得的數(shù)值。如表1所示，實驗1和2生產(chǎn)的活性炭50具有與棕櫚殼和椰子殼活性炭相當?shù)奈叫再|(zhì)。棕櫚殼和椰子殼活性炭的碘吸附量為1064(mg/g)，二氯甲烷的吸附量為0.55(g/g)。工業(yè)實用性本發(fā)明適于使用來自膜生產(chǎn)設備、偏振片生產(chǎn)設備等的廢膜來生產(chǎn)活性炭，以及這種廢膜的回收系統(tǒng)。權利要求1.一種活性炭的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟通過碳化含有?；w維素作為主要組分的有機物來生成碳化物；和活化所述的碳化物。2.如權利要求l所述的生產(chǎn)方法，其中所述有機物是切成碎片的廢膜。3.如權利要求l所述的生產(chǎn)方法，其中所述碳化物在不低于75(TC且不高于950'C的溫度下被活化。4.如權利要求l所述的生產(chǎn)方法，其中將氧化性氣體用于所述碳化物的所述活化。5.如權利要求l所述的生產(chǎn)方法，其中所述碳化物是在攪拌時被活化。6.—種廢膜的回收系統(tǒng)，其中活性炭是由所述廢膜通過利用權利要求2所述的活性炭生產(chǎn)方法生產(chǎn)的。7.如權利要求6所述的回收系統(tǒng)，其中所述活性炭用作膜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溶劑的吸附劑。全文摘要活性炭生產(chǎn)設備(10)具有碳化裝置(12)和活化裝置(13)。碳化裝置(12)具有碳化爐(20)?；罨b置(13)具有回轉爐(30)和氣體供應源(31)。在碳化爐(20)中，廢膜(15)被碳化成碳化膜(24)。使用電熱器(43)將回轉爐(30)內(nèi)部加熱至不低于750℃且不高于950℃的溫度。將來自氣體供應源(31)的二氧化碳氣體(45)送入回轉爐(30)。將碳化膜(24)放入回轉爐(30)，通過回轉爐(30)的旋轉在攪拌下將碳化膜(24)活化。由此，從碳化膜(24)生產(chǎn)得到活性炭(50)。文檔編號C01B31/10GK101588991SQ20088000303公開日2009年11月25日申請日期2008年1月17日優(yōu)先權日2007年1月24日發(fā)明者原芳夫,山本和宜,武田亮,永田昌孝,石橋升申請人:富士膠片株式會社