活性炭の特長

特徴

活性炭とは、ヤシ殻や石炭、オガ粉などの炭素物質(又は炭素を含む物質)を炭化及び賦活して非常に微細な細孔(直径1~20nm)をたくさん造り、その細孔に物理的な吸着作用を起こさせる炭素です。活性炭は多孔質構造の発達した炭素材料であり、その1gあたりの表面積は約500~1,300m2にもなります。また、物理的吸着性の低い物質については、特殊処理(添着活性炭)を施し化学吸着を利用する場合もあります。

活性炭の細孔構造

●サブミクロ孔 sub-micropore(~1nm)
分子と同程度の径で分子篩効果を示す超微細孔吸着の場

●ミクロ孔 micropore(1~3nm)
気相分子などの小分子の細孔壁吸着の場

●トランジショナル孔 transitional pore(3~50nm)
液相分子等大分子の表面吸着の場及び拡散通路

●マクロ孔 macropore(50nm~)
吸着物質を粒子内へ輸送する拡散通路

<物理吸着>

不純物を引き付けそれらを保持します。この吸着は界面現象の一つで、活性炭表面からの引力(ファンデル・ワールス力)により流体(気体又は液体)の中の分子が引き付けられて起こります。また、微細孔には毛細管現象という吸着を助長する作用もあり、気体の場合この毛細管現象により気体が液体になり、吸着量が増えます。これらを総称して物理吸着といいます。

<化学吸着>

この物理吸着に対して化学吸着があります。これは化学反応を伴って吸着されるものであり、酸やアルカリを添着した活性炭にみられます。化学吸着は、反応する物質だけを吸着します。

<破過の判定>

活性炭に不純物を吸着させた場合に、ある負荷量を超えると排出口の不純物濃度が次第に高くなっていきます。この現象は活性炭の破過現象と呼ばれ、破過が始まる時点を破過点と呼びます。通常この破過点は、処理の目標濃度に出口濃度が達する時点を指すのが一般的であり、破過点となる時期がその不純物に対する飽和時期となります。また、破過点は活性炭の種類や不純物の濃度、分子量、沸点、流量等によって変化します。従って破過点となる時期の判定は、一般的に処理装置の出口ガス濃度を測定して行います。

<交換時期>

活性炭の性能低下(一般的には劣化という)が起きれば、活性炭を交換しなければなりません。活性炭が劣化すると、処理装置の出口濃度の上昇がみられます。

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