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活性炭とは

活性炭とは、活性炭は純粋な炭ではなく、構成成分は炭素以外に酸素、水素、窒素などから成り立っている。活性炭の性質と相手側の性質がよくあった時に、その吸着力は十分に発揮される。活性炭の性質をよく知ることは、キッズカーボンをはじめとする活性炭を上手な活性炭の利用をする上で大切なことである。

(1)活性炭の基本結晶構造

活性炭は木炭やカーボンブラック、黒鉛やダイヤモンドなどと親せきであり、化学的には同族といわれている。実際にはそれらは構造的に大きく異なり、無定形炭素とよんでいる。

(2)活性炭表面の性質

活性炭の表面はどのようになっているのか、活性炭自身が真っ黒で、見た目ではよくわからない。しかしながら、細菌では表面を立体的に映し出す顕微鏡が開発され、それによって映しだされた写真を見ると活性炭の表面の状態がわかる。写真は使用する前の活性炭と使用後の活性炭の表面である。これらの写真をみると、表面の違いがはっきりわかる。



活性炭の表面は、原料の炭化温度や製造時の賦活条件によって化学的にいろいろと変化するが、樹脂状非結晶部分に必ず有機官能基が残留している。炭素以外に化学的に結晶している元素は、酸素と水素が代表的なもので、原料の不完全な結果として、活性炭構造の中に残留する場合と、賦活時に化学的に表面に結合する、あるいは酸素や水素による炭素表面の参加によって混入する場合がある。酸素や水損は化学結合によって炭素原子と結合して活性炭の有機性部分を形成している。そのほかにも活性炭の種類によっても異なるが、数%の灰分を含羞している。

活性炭の元祖組成量は、炭素がおおよそ90〜95%、灰分が3.5〜0.01%、残りは酸素と水素である。灰分の含有量は原料の炭化と賦活の度合いが進むにしたがって増加する。この灰分は少量であっても、活性炭の吸着特性に大きく影響を与える。

活性炭は純粋な炭ではなく、構成成分は炭素以外に酸素、水素、窒素などから成り立っている。このうち酸素と水素が比較的多い。この酸素は炭素表面に化学吸着されて、いわゆる表面酸化物の形として存在し、活性炭が極性をもつようになる。

炭素構造的には、結晶子と結晶子の連鎖部に存在している。はじめに微晶形炭素表面の酸化物の推定構造が示されていから、多くの研究によってカーボンブラック表面上にカルボキシル基、フェノール性水素基、カルボニル基などの有機官能基の存在が明らかにされ、その後活性炭表面にも、これらの有機官能基が分布していることも明らかにされた。

引用:著書 「おもしろい活性炭のはなし」立本 英機

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