活性炭が他の炭素と違うのは、特殊なプロセスを経るからだ。この工程を経ることで、他の物質を捕捉し、保持する能力が非常に高くなる。これは、たくさんの小さな穴と非常に大きな内部表面積を作ることによって行われます。
カーボンを活性化する4つの主なプロセス
1.炭化工程
乾燥段階
まず、材料を100℃以上に加熱する。これにより、内部の水分を取り除くことができる。この工程により、材料は次の工程に備えることができる。
熱分解
次に、材料を260～300℃に加熱する。これにより、セルロースやリグニンなどの有機部分が分解される。CO、CO2、CH4などのガスが放出される。これにより、炭素を多く含む材料が残る。
2.活性化プロセス
熱活性化
炭素を多く含む物質を高温に加熱する。水蒸気や二酸化炭素を加えることもある。これにより、材料はさらに多孔質になり、穴が多くなる。
化学的活性化
材料を多孔質にするもう一つの方法は、リン酸や塩化亜鉛のような化学薬品を使うことである。これらの化学薬品は、カーボンに多くの穴を開けるのに役立つ。
3.活性炭の特性
高い表面積
活性化処理によって、材料は巨大な内部表面積を持つようになる。1グラムあたり1,000平方メートルを超えることもある！そのため、多くの分子を捕らえることができる。
多孔質構造
素材にはさまざまな大きさの孔があります。そのため、大きな分子から小さなイオンまで、さまざまな物質をキャッチすることができる。
4.活性炭の用途
水処理
活性炭は、水から有害なものを取り除いて水をきれいにするために使用されます。これにより、水はより安全でおいしくなります。
空気浄化
活性炭は空気清浄機にも使用され、有害なガスをキャッチし、空気をきれいにします。
工業用途
工場では、活性炭は多くの工程で使用されています。例えば、コーヒーのカフェイン除去、金の精製、溶剤の回収などに役立っています。
他のカーボンとの比較
木炭と活性炭の比較
木炭も活性炭も炭化から生まれます。しかし、活性炭は、物質を捕捉するのに非常に優れている追加のステップを通過します。
バイオ炭
バイオ炭もバイオマスから作られます。バイオ炭もバイオマスから作られますが、通常は土壌改良に使われ、物質の捕捉には使われません。
活性炭がどのように作られ、何ができるかを理解することは非常に重要です。活性炭がどのように作られ、どのような働きをするのかを理解することはとても重要です。
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