活性炭

活性炭とは?

活性炭(かっせいたん、英語 activated carbon)とは、特定の物質を選択的に分離、除去、精製するなどの目的で吸着効率を高めるために化学的または物理的な処理(活性化、賦活)を施した多孔質の炭素を主な成分とする物質である。
参考文献活性炭(Wikipedia)

活性炭と炭の違い

「活性炭」と「炭」は、いったいどこが違うの?
チャ子

活性炭は、炭などをさらに1,000℃近い高温で加熱処理して作られます。

1グラム当たりの表面積は800~2,000m2に達し、炭より圧倒的な吸着性能を誇ります。

炭は木材などを加熱して作られます。

炭の内部を詳しく見ると微細な孔が無数にあり、孔の壁が大きな表面積を作りだしています。

一般に、1グラム当たりの炭の表面積は、300~500m2といわれています。

炭化物が加熱されて活性炭になることを「賦活(ふかつ)(活性化反応)」。

樹木などが加熱されて炭になることを「炭化」といいます。

参考文献活性炭の基礎知識

活性炭の原料

活性炭の原料は数多く上げられますが、工業的にはオガ粉、ヤシガラ等の植物系、褐炭、瀝青炭、無煙炭等の鉱物質が用いられています。

粉末活性炭 ・オガ屑・硬質の木材チップ・木炭(素灰)・草炭(ピート)
粒状活性炭 ・木炭・ヤシ殻炭・石炭(亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭等)・オイルカーボン・フェノール樹脂
繊維状活性炭 ・レーヨン・アクリロニトリル・石炭ピッチ・石油ピッチ・フェノール樹脂

活性炭の歴史

紀元前 燃料、冶金、医薬品として木炭が使用されていた。
18世紀 甘蔗糖の精製(木炭)
19世紀 骨炭、血炭の蔗糖、甜菜糖への使用

ヤシガラ炭のガス吸着性能の利用、粉末炭の開発

20世紀 ヤシガラ炭の防毒マスクへの使用(第1次世界大戦)

粒状活性炭、粉末活性炭の製造技術の開発と使用技術の開発

活性炭の吸着の仕組み

活性炭が吸着する仕組みは、界面現象による「ファンデルワールス力」という原子や分子レベルに生じる力が関係しています。

「ファンデルワールス力」による吸着は、分子同士の引き合う力で吸着します。

ファンデルワールス力(ファンデルワールスりょく、英: van der Waals force)は[1]、原子、イオン、分子間(場合によっては、同一分子の中の異なる原子団の間)に働く引力または反発力[2]の中で、次に挙げる物理的起源をもつ相互作用のものを総称する。
参考文献ファンデルワールス力(Wikipedia)

また、活性炭の吸着メカニズムには、イオン結合と呼ばれる化学的な吸着もあります。

イオン結合は活性炭を製造する段階で意図的に付加する性質です。

活性炭を使う目的に合わせて、製造の際に特定の物質を吸着する性質を付加できます。
 

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