专利名称：：生产活性炭的方法和废膜的回收系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种生产活性炭的方法，该方法中废弃的酰化纤维素膜被重复利用作为活性炭的原料，本发明还涉及废膜的回收系统。
背景技术：
：聚合物膜具有优异的光学透射率和柔韧性，并且能够形成薄且轻的膜。因此，聚合物膜被广泛地用作光学功能膜。特别地，由酰化纤维素等形成的酰化纤维素膜(以下简称为膜)除了具有上述性质之外，还具有韧性和低的双折射。这种膜可以作为装在面板(即近来市场不断扩张的液晶显示屏(LCD))上的偏振片的保护膜。在偏振片的生产过程中(在该过程中偏振片被生产出来)，占总数约30%的供给膜被丢弃。随着偏振片市场的急剧扩张，被丢弃的膜(以下简称废膜)迅速地增多。然而，用于废膜的重复利用与回收系统(像废纸的回收系统和废塑料的回收树脂形成系统)还没有得到开发。将废膜燃烧或在填埋场中处理需支付额外的废料加工费用。然而，从当前环境问题和资源节约形势的角度来考虑，要求重复利用废膜。作为重复利用废膜的方法，已有从废膜中选择性分离作为膜原料的酰化纤维素的方法，使用废膜作为塑模原料的方法等。然而，在前一种方法中，由于在膜的生产过程中加入了若干添加剂，因而很难从废膜中选择性地仅分离出酰化纤维素。在后一种方法中，由于酰化纤维素不具有熔点且加热时会分解，因而废膜不能用作塑模的原料。众所周知，通过加热可以使纸和木材(它们都是生物资源)以及以酚醛树脂为代表的热固性树脂变成多孔结构，而不会液化。相反地，热塑性树脂加热时会熔化，而不会通过碳化变成多孔结构。酰化纤维素加热时会熔化和分解的碳化行为现在还未得到详细阐明。重复利用废纸(例如旧报纸等)作为活性炭原料的方法是已知的(参见日本专利特许公开号11-171524)。此外，重复利用酚醛树脂基废料作为活性炭原料的方法也是已知的(参见日本专利特许公开号7-172808)。如上所述，一直没有关于废膜是否可以作为活性炭原料的参考文献或研究。日本专利特许公开号11-171524公开了一种使用纸浆(例如报纸)作为活性炭原料的方法。然而，在多数情况下，由于上述原因，废料碳化所形成的碳化物并不具有高吸附性质。因此，大部分的这样碳化物被用作土壤改良剂、燃料等等，而不是用作吸附剂。本发明的目的是提供一种生产活性炭的方法，该方法中废膜被重复利用作为活性炭的原料，本发明还提供一种该废膜的回收系统。
发明内容为了达到上述及其他目的，在本发明的活性炭生产方法中，通过碳化含有酰化纤维素作为主要组分的有机物来生成碳化物。通过活化该碳化物生产活性炭。有机物优选是切成碎片的废膜。碳化物优选在不低于75(TC且不高于95(TC的温度下活化。优选使用氧化性气体活化碳化物。优选在搅拌时活化碳化物。本发明的废膜回收系统使用上述活性炭生产方法由废膜生产活性炭。由废膜生产的活性炭具有与由棕榈壳和椰子壳生产的活性炭相当的吸附性质。生产出的活性炭可用作例如膜生产过程中生成的溶剂的吸附剂。根据本发明，具有吸附性质的活性炭是由废膜生产的。图l是本发明的活性炭生产设备和包括活性炭生产设备的回收系统的示意图。具体实施例方式在图1中，活性炭生产设备10包括进料斗11、碳化装置12和活化装置13。将废弃的膜(以下简称废膜)15投入进料斗11。废膜15可以来自例如膜生产设备、偏振片生产设备等。旋转切刀16连接在进料斗11上。旋转切刀16将废膜15切成大约1厘米的正方形碎片。废膜15的碎片被送至碳化装置12。膜是由下列原材料在膜生产设备中生产的。膜的多余部分成为废膜15。作为膜主要组分的酰化纤维素优选为三乙酰基纤维素(TAC)。主要组分是指在膜所含的组分中具有最大重量比的组分。芳香烃(例如苯、甲苯等等)，烃卤化物(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)都可以作为溶解酰化纤维素的溶剂。浓液(dope)由上述的酰化纤维素和溶剂制成。膜由浓液生产。在制备浓液的过程中，根据生产的膜的类型，往浓液中加入添加剂，例如增塑剂、老化抑制剂、紫外线吸收剂、光学各向异性控制剂、延迟控制剂(retardationcontroller),染料、消光剂、剥离剂(peelingagent)、剥离改进剂等等。日本专利特许公开号2005-104148中第-段中对酰化纤维素有详细记载。日本专利特许公开号2005-104148中第和段对上述溶剂和添加剂有详细记载。碳化装置12具有碳化炉20。传送装置21和电热器22安装在碳化炉20内部。碳化炉20具有进口23以接收废膜15，具有出口25以排出在碳化炉20中碳化的废弃膜(以下简称碳化膜)24。进口23和出口25都带有开关阀(未显示)。在废膜15碳化的过程中，所述阀封闭进口23和出口25以密封碳化炉20。在本发明中，碳化是指通过热解和加热将含碳物质转化成约100%由碳原子组成的物质。传送装置21由驱动装置27驱动，并用于传送废膜15。电热器22加热碳化炉20内部。通过使用电热器22，使碳化炉20内的温度优选不低于450-C且不高于600°C。碳化时间优选不少于15分钟且不超过60分钟。使用传送装置21传送废膜15。然而，废膜15的传送方法不局限于以上所述。例如，也可以使用下文将要描述的回转炉30。还可以通过往碳化炉20中供给氮气，减少其中的氧浓度来促进碳化。如上所述，在碳化装置12中碳化废膜15，可以避免由于废膜15的燃烧而产生二噁英。此外，可以避免会导致全球变暖的二氧化碳的排放。活化装置13具有回转炉30和气体供应源31。回转炉30是圆柱形管，其含有固定在其内圆周的扭叶片30a。回转炉30具有进口34和出口35。进口34接收来自碳化装置12的碳化膜24。出口35排出在回转炉30中活化的碳化膜24。进口34和出口35都装有开/关阀(未示出)。在碳化膜24的活化过程中，开/关阀封闭进口34和出口35以密封回转炉30。回转炉30的外表面由辊(roller)36支撑以使回转炉30可以旋转。链轮(sprocketwheel)40与回转炉30连接。链轮40由驱动装置41驱动。通过链轮40的转动，在搅拌时将碳化膜24传送通过回转炉30。回转炉30内部装有电热器43。利用电热器43，优选将回转炉30内部加热至不低于750'C且不高于950'C的温度。如果温度低于750'C，活化(其为吸热反应)会受到很大的阻碍。如果温度超过950°C，活化会过度进行，这会由于碳挥发而导致产率低。此外，为了确保耐热性会使安装成本增加。通过连接在回转炉30上的进气口管47将来自气体供应源31的二氧化碳(C02)45送入回转炉30。送入回转炉30的气体不局限于CO2气体，可以使用任何氧化性气体，例如，水蒸汽、空气或上述气体的混合物。碳化膜24通过活化装置13活化。除去粉末碳化物，在碳化膜24中形成大量的微孔。由于微孔的缘故，与活化前的碳化膜24相比，活化的碳化膜24达到明显较高的吸附性质。也就是说，活性炭50是借助于活化装置13由碳化膜24生产的。碳化膜24在回转炉30中在搅拌时活化，由此制备得到具有与由棕榈壳和椰子壳生产的活性炭相当的吸附性质的活性炭50。由此，从废膜15生产活性炭的回收系统71已经成形。即使废膜具有不同的添加剂成分，无论添加剂成分是什么，该回收系统也能生产出高吸附的活性炭50。粉碎机52安装在活化装置13的下游，其将活性炭50粉碎成粉末。粉状的活性炭50可以用作吸附剂，用来吸收膜生产装置中产生的溶剂气体。溶剂气体蒸发自挥发性有机溶剂(如二氯甲垸)。根据用途，活性炭50可以利用烧结剂(sinteringagent)或粘合剂(binder)以颗粒态使用。烧结剂通过熔化或加热引起的结构变化来接合并固化活性炭。粘合剂具有聚合物结构，其接合并固化活性炭。下文将描述活性炭生产装置10的操作。首先，将从膜生产装置、偏振片生产装置等中丢弃的废膜15装入进料斗11。用旋转切刀16将废膜15切成碎片。将废膜15的碎片经由碳化炉20的进口23送至正在移动的传送装置21。当一定量的废膜15被送至传送装置21时，停止传送装置21并利用开/关阀将进口23封闭。由此密封碳化炉20，开始废膜15的碳化。此时，用电热器22将碳化炉20加热至优选不低于45(TC且不高于600°C的温度。碳化时间优选不少于15分钟且不超过60分钟。当废膜15的碳化完成时，通过打开开/关阀将碳化炉20的出口25打开。重新驱动传送装置21,将碳化膜24从碳化炉20的出口25传送至活化装置13的回转炉30。碳化膜24经由进口34进入正在转动的回转炉30。当一定量的碳化膜24被送入到回转炉30时，利用开/关阀将进口34封闭。由此，密封回转炉30，开始碳化膜24的活化。使用电热器43将回转炉30内部的温度加热至优选不低于750'C且不高于950'C的温度。将C02气体45从气体供应源31送入回转炉30。通过回转炉30的转动在搅拌时将碳化膜24活化。调整活化时间以使活性炭50的产率达到50%。活化时间的调整还要依据电热器43的加热能力和回转炉30的转速。当碳化膜24的活化完成时，通过打开开/关阀将回转炉30的出口35打开。活性炭50从出口35排出。用粉碎机52将排出的活性炭50粉碎。在此具体实施方式中，使用废弃的酰化纤维素膜作为活性炭50的原料。然而，原料并不局限于以上所述，只要是包含酰化纤维素作为主要组分的有机物即可。在此具体实施方式中，使用回转炉30搅拌碳化膜24。然而，并不局限于回转炉30。任何能够增加传热效率以及碳化膜24与C02气体45之间接触的装置均可使用。例如使用气体搅拌、通过振动等等都可以进行。在此具体实施方式中，电热器22和43用于加热碳化炉20和回转炉30。然而，加热设备不局限于它们。可以使用煤气燃烧器等。也可以燃烧在碳化和/或活化过程中产生的废气来加热。在此具体实施方式中，碳化装置12和活化装置13作为独立的装置安装。然而，也可以在碳化后往碳化装置12中引入氧化性气体在碳化装置12内进行活化。这种构造可以用于小型活性炭生产装置。活性炭生产装置10作为回收系统71的一部分，废膜15在其中再循环和回收。回收系统71具有溶液流延装置(solutioncastingapparatu)73和活性炭生产装置10。在溶液流延装置73中，由包含酰化纤维素和溶剂的浓液生产酰化纤维素膜(以下简称膜)72。溶液流延装置73具有膜生产部分75和溶剂回收部分76。在膜生产部分75中，将浓液流延至支持体上并剥落，然后将剥落膜72干燥。在溶剂回收部分76中，回收并精制膜生产部分75中蒸发的溶剂，然后使其回到膜生产部分75。回收利用溶剂回收部分76中精制的溶剂作为膜生产部分75中浓液的原料。然而，回收系统71的构造并不局限于以上所述。在溶剂回收部分76安装了吸附装置(未示出)。吸附装置通过吸附溶剂蒸气和解吸被吸附的溶剂来回收溶剂。将含溶剂蒸气的气体从膜生产部分75送至吸附装置。吸附装置包含活性炭50，其吸附从膜生产部分75送来的气体中的溶剂。用于解吸的气体被送至解吸装置并与活性炭50接触。由此，被吸附的溶剂被解吸并再生。在膜生产部分75中，膜72的生产过程中产生了废膜15。废膜15被送至活性炭生产装置10并形成活性炭50。根据本发明的回收系统，活性炭50由包含酰化纤维素作为主要组分的有机物生产，所生产的活性炭50用作在膜生产过程中产生的溶剂蒸气的吸附剂。在下文中，将实验和对比试验称作本发明的具体实施例。然而，以下实验和对比试验并不限制本发明的范围。将对比试验中形成的碳化膜24放入回转炉30中。回转炉30的内温设定为不低于75(TC且不高于950°C。将C02气体45从气体供应源31经由气体进口管47以1升/分钟的流量送入回转炉30。碳化膜24在回转炉30内在0.75ipm(转数/分)的搅拌下活化90分钟。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1中，"碘"列显示出碘的吸附量(mg)除以使用的活性炭50或碳化膜24的量(g)获得的数值。"二氯甲烷"列显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)获得的数值。如表1所示，实验1和2生产的活性炭50具有与棕榈壳和椰子壳活性炭相当的吸附性质。棕榈壳和椰子壳活性炭的碘吸附量为1064(mg/g)，二氯甲烷的吸附量为0.55(g/g)。工业实用性本发明适于使用来自膜生产设备、偏振片生产设备等的废膜来生产活性炭，以及这种废膜的回收系统。权利要求1.一种活性炭的生产方法，其包括以下步骤通过碳化含有酰化纤维素作为主要组分的有机物来生成碳化物；和活化所述的碳化物。2.如权利要求l所述的生产方法，其中所述有机物是切成碎片的废膜。3.如权利要求l所述的生产方法，其中所述碳化物在不低于75(TC且不高于950'C的温度下被活化。4.如权利要求l所述的生产方法，其中将氧化性气体用于所述碳化物的所述活化。5.如权利要求l所述的生产方法，其中所述碳化物是在搅拌时被活化。6.—种废膜的回收系统，其中活性炭是由所述废膜通过利用权利要求2所述的活性炭生产方法生产的。7.如权利要求6所述的回收系统，其中所述活性炭用作膜生产过程中产生的溶剂的吸附剂。全文摘要活性炭生产设备(10)具有碳化装置(12)和活化装置(13)。碳化装置(12)具有碳化炉(20)。活化装置(13)具有回转炉(30)和气体供应源(31)。在碳化炉(20)中，废膜(15)被碳化成碳化膜(24)。使用电热器(43)将回转炉(30)内部加热至不低于750℃且不高于950℃的温度。将来自气体供应源(31)的二氧化碳气体(45)送入回转炉(30)。将碳化膜(24)放入回转炉(30)，通过回转炉(30)的旋转在搅拌下将碳化膜(24)活化。由此，从碳化膜(24)生产得到活性炭(50)。文档编号C01B31/10GK101588991SQ20088000303公开日2009年11月25日申请日期2008年1月17日优先权日2007年1月24日发明者原芳夫,山本和宜,武田亮,永田昌孝,石桥升申请人:富士胶片株式会社