활성탄

Activated carbon
활성탄

활성탄이라고도 불리는 활성탄은 물과 공기로부터 오염 물질을 걸러내는 데 일반적으로 사용되는 탄소의 한 형태이다.흡착(흡착과 동일하지 않음) 또는 화학 [3]반응에 사용할 수 있는 표면적을[1][2] 증가시키는 작은 부피 모공을 갖도록 가공(활성화)됩니다.활성화는 말린 옥수수 알갱이로 팝콘을 만드는 것과 유사하다: 팝콘은 가볍고, 푹신푹신하며, 표면적이 알갱이보다 훨씬 더 크다.활성화가 활성화로 대체될 수 있습니다.

고도의 미세공성으로 인해 활성탄 1g은 가스 [1][2][5]흡착에 의해 결정되는 3,000m2(32,000평방피트)[1][2][4]를 초과하는 표면적을 가집니다.활성탄은 활성화되기 전에 2.0~5.0m2/[6][7]g의 특정 표면적을 가집니다.유용한 적용에 충분한 활성화 수준은 오직 높은 표면적에서만 얻을 수 있다.추가 화학적 처리는 종종 흡착 특성을 강화합니다.

활성탄은 보통 코코넛 껍질과 같은 폐기물에서 추출됩니다. 제지 공장의 폐기물은 공급원으로 [8]연구되어 왔습니다.이러한 벌크 소스는 '활성화'되기 전에 숯으로 변환됩니다.석탄에서[1][2] 추출될 때 활성탄이라고 합니다.활성 코크스는 코크스에서 유래한다.

사용하다

활성 탄소 메탄과 수소 storage,[1][2]공기 정화, 용량성 이온 소멸,supercapacitive 스윙 흡착, 용매 회복, 카페인을 뺌., 금 정화, 금속 추출, 물 정화, 의학, 하수 처리,에는, 압축 공기에서의 필터, 치아 미백, hydr의 생산에서 에어 필터에 사용된다.ogen c염화물 및 기타 많은 응용 프로그램.

산업의

주요 산업 용도 중 하나는 전기 도금 용액의 정화를 위한 금속 마감에 활성탄을 사용하는 것입니다.예를 들어 밝은 니켈 도금 용액에서 유기 불순물을 제거하기 위한 주요 정제 기술이다.도금용액에 다양한 유기화합물을 첨가하여 퇴적품질을 개선하고 휘도, 평활도, 연성 등의 특성을 높인다.양극산화 및 음극환원 직류 및 전해반응으로 인해 유기첨가물은 용액에서 원치 않는 분해생성물을 생성한다.과도한 축적은 퇴적된 금속의 도금 품질 및 물리적 특성에 악영향을 미칠 수 있습니다.활성탄 처리로 이러한 불순물을 제거하고 도금 성능을 원하는 수준으로 회복합니다.

의료의

주요 기사:활성탄(의약품)
의료용 활성탄

활성탄은 경구 섭취 후 독극물과 과다 복용을 치료하기 위해 사용된다.활성탄 정제나 캡슐은 많은 나라에서 설사, 소화불량, 그리고 과식을 치료하기 위한 처방전 없이 살 수 있는 약으로 사용되고 있습니다.그러나 활성탄은 장내 가스와 설사에 영향을 주지 않으며, 일반적으로 부식제, 붕산, 석유제품의 섭취로 인해 중독이 발생할 경우 의학적으로 효과가 없으며, 강한 산이나 염기, 시안화물, 철, 리튬, 비소, 메탄올, 에탄올 또는 에틸렌 g의 중독에 특히 효과적이지 않다.리콜.[9] 활성탄은 이러한 화학물질이 인체에 [10]흡수되는 것을 막지 못한다.그것은 세계보건기구의 필수 [11]의약품 목록에 있다.

잘못된 애플리케이션(예: 폐에)을 적용하면 폐 흡인이 발생하며, 즉각적인 치료를 [12]시작하지 않으면 때때로 치명적일 수 있습니다.

분석화학

셀라이트와의 50% w/w 조합으로 활성탄은 분석 또는 준비 프로토콜에서 이동상으로서 에탄올 용액(5~50%)을 사용하여 탄수화물(단백질, 디당질, 삼당질)의 저압 크로마토그래피 분리 시 정지상으로 사용된다.

활성탄은 혈장 [13]샘플에서 다비가트란, 아픽사반, 리바로사반 및 에독사반과 같은 직접 경구 항응고제(DOAC)를 추출하는 데 유용하다.이를 위해 "미니터블릿"으로 만들어졌으며, 각 제품에는 DOAC 1ml 샘플을 처리하기 위한 활성탄이 5mg 함유되어 있습니다.이 활성탄은 혈액 응고 인자, 헤파린 또는 대부분의 다른 항응고제에는 영향을 미치지 않으므로 DOACs에 의해 영향을 받지 않는 이상 혈장 샘플을 분석할 수 있습니다.

환경의

활성탄은 보통 물 여과 시스템에 사용됩니다.이 그림에서 활성탄은 네 번째 레벨(아래에서 카운트)입니다.

탄소 흡착은 현장 및 산업 공정 모두에서 공기 또는 물 흐름에서 오염 물질을 제거하는 데 많은 응용 분야를 가지고 있습니다.

1974년 미국에서 안전 음용수법을 조기에 시행하는 동안 EPA 관계자들은 음용수 처리 시스템에 입상 활성탄을 사용하도록 요구하는 규칙을 개발했다.고비용 때문에, 이른바 GAC 규칙은 캘리포니아에서 가장 큰 수도를 포함한 급수 업계의 강한 반대에 부딪혔습니다.따라서, 그 기관은 [16]그 규정을 무시했다.활성탄 여과는 다기능적 특성으로 인해 효과적인 수처리 방법이다.활성탄 여과 방법 및 장비에는 관련 [17]오염물질에 따라 특정 유형이 표시됩니다.

활성탄은 공기 중 라돈 농도 측정에도 사용된다.

농업

활성탄(탄)은 가축 생산과 와인 제조 모두에서 유기농 농가에 의해 사용되는 허용 물질이다.가축 생산 시 농약, 동물 사료 첨가제, 가공 보조제,[18] 비농업 성분 및 소독제로 사용됩니다.유기 와인 제조에서는 백포도 [19]농축액에서 갈색 색소를 흡착하는 처리제로 활성탄을 사용할 수 있다.그것은 때때로 바이오차르로 사용된다.

증류 알코올 음료 정제

다음 항목도 참조하십시오.링컨 카운티 프로세스

활성탄 필터(AC 필터)는 보드카 및 위스키에 색상, 맛 및 냄새에 영향을 미칠 수 있는 유기 불순물을 여과하는 데 사용할 수 있습니다.활성탄 필터에 유기 불순물 보드카를 적절한 유량으로 통과시키면 냄새와 [20]맛으로 판단할 때 동일한 알코올 농도의 보드카가 생성되고 유기 순도가 크게 높아집니다.

연료 저장고

천연가스와[1][2] [1][2]수소가스를 저장하는 다양한 활성탄에 대한 연구가 진행되고 있다.다공질 물질은 다양한 종류의 가스를 위한 스폰지 역할을 합니다.가스는 Van der Waals 힘을 통해 탄소 물질로 흡입됩니다.일부 탄소는 몰당 5~10 kJ의 결합 에너지를 달성할 수 있었다.가스는 더 높은 온도에 노출되어 작업을 수행하기 위해 연소되거나 수소 연료 전지에 사용하기 위해 추출된 수소 가스의 경우 탈착될 수 있습니다.활성탄에 가스를 저장하는 것은 저압, 저질량, 저용량 환경에 저장할 수 있기 때문에 매력적인 가스 저장 방법이며, 이는 차량의 부피가 큰 온보드 압력 탱크보다 훨씬 실현 가능성이 높습니다.미국 에너지부는 나노 다공질 탄소 소재의 연구 개발 분야에서 달성해야 할 특정 목표를 명시했다.모든 목표는 아직 달성되지 않았지만, ALL-CRAFT [1][2][21]프로그램을 포함한 수많은 기관이 이 분야에서 활동을 계속하고 있습니다.

활성탄이 포함된 필터는 보통 압축 공기와 가스 정화에 사용되어 오일 증기, 냄새 및 기타 탄화수소를 공기 중에서 제거합니다.가장 일반적인 설계에서는 1단계 또는 2단계 여과 원리를 사용합니다. 이때 활성탄은 필터 매체에 내장됩니다.

활성탄 필터는 핵 비등수형 원자로 터빈 응축기에서 진공으로 진공된 공기 중에 방사성 가스를 유지하기 위해 사용됩니다.큰 숯층은 이러한 가스를 흡착하여 비방사성 고체로 빠르게 부패하는 동안 가스를 유지합니다.고형물은 여과된 공기가 통과하는 동안 숯 입자에 갇힙니다.

활성탄은 원치 않는 착색 유기 불순물을 함유한 유기 분자의 용액을 정제하기 위해 실험실 저울에서 흔히 사용됩니다.

활성탄에 대한 여과는 동일한 목적으로 대규모 미세 화학 및 제약 공정에서 사용됩니다.탄소는 용액과 혼합된 후 여과되거나 필터에 고정됩니다.

종종 황이나 요오드가[22] 주입된 활성탄은 석탄 화력발전소, 의료용 소각로, 그리고 우물 헤드의 천연 가스에서 나오는 수은 배출물을 가두는 데 널리 사용됩니다.그러나 활성탄은 효과에도 불구하고 사용하기에 비용이 많이 든다.[23]

재활용되지 않는 경우가 많기 때문에 수은이 함유된 활성탄은 폐기 [24]딜레마를 야기합니다.활성탄의 수은 함량이 260ppm 미만인 경우 미국 연방 규정에 따라 매립을 [citation needed]위해 안정화(예: 콘크리트 안에 갇힘)할 수 있습니다.단, 260ppm 이상의 폐기물은 고수은 하위범주로 간주되어 매립이 금지된다(랜드-반 규칙).[citation needed]이 물질은 현재 창고와 폐광 깊숙한 곳에 연간 [citation needed]약 100t의 속도로 축적되고 있다.

수은 함유 활성탄 처리 문제는 미국만의 문제가 아니다.네덜란드에서는 이 수은을 대부분[citation needed] 회수하여 활성탄을 완전 연소하여 이산화탄소(CO2)를 생성함으로써 폐기한다.

식품첨가물

2016년에는 핫도그, 아이스크림, 피자 베이스, 베이글 [25]등의 제품에 "약간 스모키"한 맛과 어두운 색을 주는 첨가물로 사용되어 식품 트렌드가 되었다.피임약과 [26]항우울제를 포함한 약을 복용하는 사람들은 활성탄 착색제를 사용하는 새로운 음식이나 음료는 약의 [27]효과를 떨어뜨릴 수 있기 때문에 피하는 것이 좋습니다.

스킨케어

활성탄은 흡수성이 뛰어나 많은 스킨케어 제품에서 인기 있는 첨가제가 되었습니다.활성탄 비누[28], 활성탄 페이스[29] 마스크, 스크럽 등의 제품은 활성탄의 흡수력과 비누의 세정력을 겸비하고 있습니다.

활성탄 구조

활성탄의 구조는 오랫동안 논쟁의 대상이 되어 왔다.2006년에 [30]출판된 책에서, 해리 마쉬와 프란시스코 로드리게스-레이노소는 어느 것이 맞는지에 대한 명확한 결론을 내리지 않고 15개 이상의 모델을 검토했다.수차 보정 투과 전자 현미경을 이용한 최근의 연구는 활성탄소가 오각 및 헵탄 [31]고리와 함께 풀레렌과 관련된 구조를 가질 수 있다는 것을 시사했다.

생산.

활성탄은 대나무, 코코넛 껍질, 버드나무 이탄, 목재, 코일, 갈탄, 석탄, 석유 피치와 같은 탄소질 원료에서 생성되는 탄소입니다.다음 프로세스 중 하나를 통해 생성(활성화)할 수 있습니다.

  1. 물리적 활성화:원료 물질은 뜨거운 가스를 사용하여 활성탄으로 개발됩니다.그런 다음 공기를 도입하여 가스를 연소시키고, 등급이 매겨지고 선별되고 먼지가 제거된 활성탄 형태를 생성합니다.이것은 일반적으로 다음 프로세스 중 하나 이상을 사용하여 수행됩니다.
    • 탄산화:탄소 함유량이 있는 물질은 600~900°C의 온도에서 열분해되며, 일반적으로 아르곤이나 질소 등의 기체와 함께 비활성 대기에서 분해된다.
    • 활성화/산화:원료 또는 탄화 물질은 250°C 이상의 온도에서 산화 분위기(산소 또는 증기)에 노출되며, 일반적으로 600–1200°C의 온도 범위에 있습니다.활성화는 공기가 [23]있는 상태에서 샘플을 450°C의 머플 용해로에서 1시간 동안 가열함으로써 수행됩니다.
  2. 화학적 활성화:탄소 재료에는 특정 화학 물질이 함침되어 있다.이 화학물질은 일반적으로 산, 강한 [1][2]염기 또는 소금[32](인산 25%, 수산화칼륨 5%, 수산화나트륨 5%, 염화칼슘 25%, 염화아연 25%)입니다.그런 다음 탄소는 고온(250~600°C)에 노출됩니다.이 단계에서 온도가 물질을 강제로 열게 하고 더 미세한 기공을 갖게 함으로써 탄소를 활성화시키는 것으로 여겨진다.화학적 활성화는 물리적 활성화보다 더 낮은 온도, 더 나은 품질 일관성 및 물질 [33]활성화에 필요한 더 짧은 시간 때문에 선호된다.

Cabot Corporation의 일부인 네덜란드 Norit NV는 세계 최대의 활성탄 생산 회사입니다.스리랑카 코코넛 쉘에 본사를 둔 Haycarb는 세계 시장 [34]점유율 16%를 점유하고 있습니다.

분류

활성탄은 거동, 표면 특성 및 기타 기본 기준에 따라 분류하기 어려운 복잡한 산물이다.그러나 그 규모, 조제방법 및 산업용도에 따라 일부 광범위한 분류가 일반 목적을 위해 이루어진다.

분말활성탄

참고 항목: 분말 활성탄 처리
광현미경으로 밝은 필드 조명 아래 활성탄(R1)의 마이크로그래프.거대한 표면적을 암시하는 입자의 프랙탈 모양에 주목하십시오.이 이미지의 각 입자는 지름이 약 0.1mm에 불과하지만 표면적이 수 평방센티미터일 수 있습니다.전체 이미지는 약 1.1x0.7mm의 영역을 커버하며, 전체 해상도 버전은 6.236픽셀/μm의 축척입니다.

일반적으로 활성탄(R1)은 1.0 mm 미만의 분말 또는 미세 입자로 평균 직경이 0.15 ~ 0.25 mm이다.따라서 확산 거리가 작고 표면 대 체적비가 큽니다.활성탄(R1)은 50 메쉬 체(0.297 mm)에 유지되는 활성탄 입자로 정의된다.

분말 활성탄(PAC) 재료는 보다 미세한 재료입니다.PAC는 분쇄 또는 분쇄된 탄소 입자로 구성되며, 이 중 95~100%가 지정된 메시 체를 통과합니다.ASTM은 80 메쉬 체(0.177 mm)를 통과하는 입자를 PAC로 분류합니다.전용 용기에서 PAC을 사용하는 것은 일반적이지 않습니다. 이는 헤드 손실이 크기 때문입니다.대신 PAC는 일반적으로 원수 흡입구, 급속 혼합 분지, 정화제 및 중력 필터와 같은 다른 프로세스 유닛에 직접 추가됩니다.

입상 활성탄

주사형 전자현미경 아래 활성탄(GAC) 현미경

입상활성탄(GAC)은 분말활성탄에 비해 상대적으로 입경이 커 외부표면이 작아진다.따라서 흡착액의 확산은 중요한 요인이다.이러한 탄소는 기체 물질이 빠르게 확산되기 때문에 가스 및 증기의 흡착에 적합합니다.과립탄소는 공기여과 및 수처리에 사용되며, 흐름계 및 급속혼합분지에서 일반적인 탈취 및 성분분리에 사용된다.GAC는 입상 또는 압출 형태로 얻을 수 있습니다.GAC는 액상 애플리케이션의 경우 8×20, 20×40 또는 8×30, 기상 애플리케이션의 경우 4×6, 4×8 또는 4×10 등의 크기로 지정됩니다.20×40 카본은 미국 표준 메쉬 크기 20번 체(0.84mm)(일반적으로 85% 통과로 지정됨)를 통과하지만 미국 표준 메쉬 크기 40번 체(0.42mm)(일반적으로 95% 유지됨)에 유지되는 입자로 구성됩니다.AWA(1992) B604는 최소 GAC 크기로 50 메쉬 체(0.297 mm)를 사용한다.가장 인기 있는 수상 카본은 크기, 표면적, 헤드 손실 특성의 균형이 잘 잡혀 있기 때문에 12×40과 8×30 크기입니다.

압출 활성탄(EAC)

압출 활성탄(EAC)은 분말 활성탄과 바인더를 결합하고, 바인더는 함께 융합되어 지름 0.8mm에서 130mm의 원통형 활성탄 블록으로 압출됩니다.이들은 낮은 압력 강하, 높은 기계적 강도 및 낮은 먼지 함량 때문에 주로 기상 용도에 사용됩니다.CTO 필터(염소, 맛, 냄새)로도 판매됩니다.

비드활성탄(BAC)

비드 활성탄(BAC)은 석유 피치로 만들어지며 약 0.35mm에서 0.80mm의 직경으로 공급됩니다.EAC와 마찬가지로 저압강하, 높은 기계적 강도, 저분진 함량이 특징이지만 입자 크기는 더 작습니다.구형 모양은 물 여과와 같은 유동층 용도로 선호됩니다.

함침 탄소

요오드나 은 등 여러 종류의 무기 함침액을 함유한 다공질 탄소.알루미늄, 망간, 아연, 철, 리튬 및 칼슘과 같은 양이온도 특히 박물관과 갤러리에서 대기 오염 제어에 특정한 용도로 사용할 수 있도록 준비되었습니다.항균 및 방부작용이 있어 은장하 활성탄은 가정용수 정화용 흡착제로 사용된다.천연수를 활성탄과 응집제인 수산화알루미늄 Al(OH)]3의 혼합물로 처리함으로써 천연수로부터 음용수를 얻을 수 있다.함침탄소는 황화수소(HS2)와 티올의 흡착에도 사용된다.HS의2 흡착률은 무게 기준 50%에 달한다고 [citation needed]보고되었습니다.

고분자 피복 탄소

다공질 카본에 생체적합성 폴리머를 코팅하여 모공을 막지 않고 매끄럽고 투과성 코팅을 할 수 있는 공정입니다.그 결과 발생하는 탄소는 혈액수혈에 유용하다.혈액혈류란 혈액에서 독성물질을 제거하기 위해 환자의 혈액을 대량으로 흡착제 위로 흘려보내는 치료법이다.

직물 활성탄 천

직물 탄소

활성탄 천에 기술 레이온 섬유를 가공하여 탄소 여과하는 기술이 있습니다.활성탄의 흡착능력은 활성탄(BET 이론) 표면적보다 크다: 500~1500m2/g, 모공 부피: 0.3~0.8cm3/g.[citation needed]다양한 형태의 활성 물질로 인해 다양한 용도(슈퍼 캐패시터, [Odor Absorbers [1], CBRN 방위 산업 등)에서 사용할 수 있습니다.

특성.

활성탄 1그램은 표면적이 500m2(5,400평방피트)를 초과할 수 있으며 3,000m2(32,000평방피트)는 쉽게 달성할 [2][4][5]수 있습니다.탄소 에어로겔은 비싸지만 표면적이 훨씬 더 높아 특수 용도로 사용됩니다.

전자현미경 하에서 활성탄의 고표면적 구조를 밝혀낸다.개별 입자는 매우 복잡하며 다양한 종류의 다공성을 보입니다. 흑연과 같은 물질의 평평한 표면이 [2]서로 평행하게 몇 나노미터 정도만 떨어져 있는 영역이 많을 수 있습니다.이러한 미세 구멍은 흡착 물질이 여러 표면과 동시에 상호작용할 수 있기 때문에 흡착이 발생하기 위한 최상의 조건을 제공합니다.흡착 거동 테스트는 일반적으로 고진공 상태에서 77K의 질소 가스로 수행되지만, 활성탄은 환경으로부터 흡착하여 100°C(212°F)에서 증기의 액체 물과 대기 중 1/10,000의 압력으로 동일한 양을 완벽하게 생산할 수 있다.

듀어(진공 플라스크)의 이름을 딴 과학자 제임스 듀어는 활성탄을 연구하며 [35]기체에 대한 흡착능력에 관한 논문을 발표했다.이 논문에서, 그는 탄소를 액체 질소 온도로 냉각시키면 탄소가 상당한 양의 공기 가스를 흡착할 수 있다는 것을 발견했는데, 이는 탄소가 다시 따뜻해지도록 하는 것만으로 회수될 수 있고 코코넛 기반 탄소가 효과 면에서 우수하다는 것을 발견했습니다.그는 산소를 예로 들며, 활성탄은 일반적으로 표준 조건에서 대기 농도(21%)를 흡착하지만 탄소가 처음 저온으로 냉각되면 80% 이상의 산소를 방출합니다.

물리적으로 활성탄은 반데르발스[33] 힘 또는 런던 분산력에 의해 물질을 결합합니다.

활성탄은 알코올, 디올, 강한 산과 염기, 금속 및 리튬, 나트륨, 철, 납, 비소, 불소, 붕산과 같은 대부분의 유기물과 잘 결합하지 않습니다.

활성탄은 요오드를 매우 잘 흡착한다.요오드 용량 mg/g(ASTM D28 표준 방법 테스트)을 총 표면적의 지표로 사용할 수 있다.

일산화탄소는 활성탄에 잘 흡착되지 않는다.가스는 사람의 감각에 감지되지 않고 신진대사에 독성이 있으며 신경독성이 있기 때문에 인공호흡기, 흄 후드 또는 기타 가스 제어 시스템용 필터에 이 물질을 사용하는 사람들은 특히 주의해야 한다.

활성탄에 흡착된 일반적인 산업 및 농업 가스의 실질적인 목록은 [36]온라인에서 확인할 수 있다.

활성탄은 황화수소(HS2), 암모니아(NH3), 포름알데히드(HCOH), 수은(Hg) 및 방사성 요오드-131(131I)과 같은 일부 무기(및 문제가 있는 유기) 화합물의 흡착 능력을 향상시키기 위한 다양한 화학 물질 도포용 기질로 사용될 수 있다.이 성질을 화학흡착이라고 합니다.

요오드수

많은 탄소는 작은 분자를 우선적으로 흡착한다.요오드 수치는 활성탄 성능을 특징짓는 데 사용되는 가장 기본적인 매개변수입니다.이는 종종 mg/g(일반 범위 500–1200mg/g) 단위로 보고되는 활성 수준(높은 숫자는 더 높은 활성화[37] 정도를 나타낸다)의 측정값이다.용액에서 요오드를 흡착하여 활성탄(0~20Ω 또는 최대 2nm)의 미세공 함량을 측정한 값이다.900~1100m2/g의 탄소 표면적에 해당한다.이것은 액상 어플리케이션의 표준 측정치입니다.

요오드 수치는 잔류 여과액의 요오드 농도가 0.02 정상 농도(즉 0.02N)일 때 탄소 1g에 의해 흡착되는 요오드 밀리그램으로 정의된다.기본적으로 요오드 수치는 모공에 흡착된 요오드의 측정값이며, 따라서 관심 활성탄에서 사용 가능한 모공 부피의 지표이다.일반적으로 수처리 탄소의 요오드 수치는 600~1100입니다.이 매개변수는 사용 중인 카본의 배기 정도를 결정하기 위해 자주 사용됩니다.그러나 흡착액과의 화학적 상호작용이 요오드 흡수에 영향을 미쳐 잘못된 결과를 초래할 수 있으므로 이 방법은 주의해서 검토해야 한다.따라서 탄소층의 배기 정도를 측정하는 수단으로 요오드 수치를 사용하는 것은 흡착물과의 화학적 상호작용이 없고 특정 용도에 대해 요오드 수치와 배기 정도 간의 실험적인 상관관계가 결정되었을 경우에만 권장할 수 있다.

당밀

어떤 탄소는 큰 분자를 흡착하는 데 더 능숙하다.당밀 수 또는 당밀 효율은 용액에서 당밀을 흡착하여 활성탄(20Ω 이상 또는 2nm 이상)의 메소포어 함량을 측정한 값이다.당밀 수치가 높으면 큰 분자의 흡착이 높다는 것을 나타냅니다(범위 95~600).캐러멜 dp(탈색 성능)는 당밀 수와 유사합니다.당밀 효율성은 백분율(범위 40–160%)로 보고되며, 당밀 수(600 = 185%, 425 = 85%)와 유사합니다.유럽의 당밀 수(범위 525–110)는 북미의 당밀 수와 반비례한다.

Molas Number는 표준 당밀 용액이 표준화된 활성탄에 대해 희석 및 표준화된 탈색 정도를 측정한 것입니다.색체의 크기로 인해 당밀 수는 더 큰 흡착 종에서 사용 가능한 잠재적 모공 부피를 나타냅니다.특정 폐수 어플리케이션에서는 모든 기공 부피를 흡착할 수 없을 수 있으며, 일부 흡착액은 더 작은 기공으로 들어갈 수 있기 때문에 특정 어플리케이션에서는 특정 활성탄의 가치를 측정하는 데 적합하지 않습니다.이 파라미터는 흡착속도에 대한 활성탄소를 평가하는 데 도움이 되는 경우가 많습니다.흡착을 위한 모공 부피가 유사한 두 활성 탄소가 주어졌을 때, 일반적으로 당밀 수가 높은 탄소는 더 큰 피더 모공을 가지므로 흡착물이 흡착 공간으로 더 효율적으로 전달될 수 있습니다.

탄닌

타닌은 큰 분자와 중간 크기의 분자의 혼합물이다.마크로포어와 메소포어의 조합을 가진 탄소는 타닌을 흡착한다.탄소의 탄닌 흡착 능력은 백만 개당 농도(200ppm ~ 362ppm)로 보고된다.

메틸렌블루

일부 탄소는 메틸렌 블루 염료와 같은 중간 크기 분자를 흡착하는 메소포어(20~50Ω 또는 2~5nm) 구조를 가지고 있다.메틸렌 블루 흡착은 g/100g(11~28g/100g)[38] 단위로 보고된다.

탈염소

일부 탄소는 활성탄의 염소 제거 효율을 측정하는 탈염소 반감기를 기준으로 평가된다.탈염소 반값 길이는 염소 농도를 50% 감소시키는 데 필요한 탄소의 깊이입니다.값이 작을수록 [39]성능이 우수함을 나타냅니다.

겉보기 밀도

활성탄소의 고체 또는 골격 밀도는 일반적으로 2000 ~ 2100 kg/m3 (입방체 피트당 125 ~ 130파운드)이다.그러나 활성탄 샘플의 대부분은 입자 사이의 공기 공간으로 구성되므로 실제 또는 겉보기 밀도는 일반적으로 400 ~ 500 kg/m3(25 ~ 31파운드/입방피트)[40]로 낮아집니다.

밀도가 높을수록 부피 활성도가 높아지며 일반적으로 활성탄이 더 우수함을 나타냅니다.ASTM D 2854 - 09 (2014)는 활성탄의 겉보기 밀도를 측정하는 데 사용된다.

경도/마모수

활성탄의 내마모성을 나타내는 척도입니다.물리적 무결성을 유지하고 마찰력을 견딜 수 있는 활성탄의 중요한 지표입니다.활성탄은 원료와 활성 수준에 따라 경도에 큰 차이가 있다.

회분량

재는 활성탄의 전반적인 활성을 감소시키고 재활성화의 효율성을 감소시킨다. 활성탄 생산에 사용되는 기본 원료(예: 코코넛, 목재, 석탄 등)에 따라 양이 달라진다.금속 산화물(FeO23)이 활성탄에서 침출되어 변색을 일으킬 수 있습니다.산/수용성 회분 함량은 총 회분 함량보다 더 중요합니다.산화철은 녹조의 성장을 촉진할 수 있기 때문에 수용성 회분 함량은 물병학자들에게 매우 중요합니다.중금속 중독 및 과도한 식물/조류 성장을 방지하기 위해 해양, 민물고기 및 산호 탱크에 낮은 수용성 회분 함량을 가진 탄소를 사용해야 한다.ASTM(D2866 Standard Method test)은 활성탄의 회분 함량을 측정하는 데 사용된다.

사염화탄소 활성

포화 4염화탄소 증기의 흡착에 의한 활성탄 다공성 측정.

입경 분포

활성탄의 입자 크기가 미세할수록 표면적에 대한 접근성이 향상되고 흡착 속도도 빨라집니다.증기 위상 시스템에서는 에너지 비용에 영향을 미치는 압력 강하에 대해 이를 고려해야 합니다.입자 크기 분포를 주의 깊게 검토하면 상당한 운영상의 이점을 얻을 수 있습니다.단, 금과 같은 광물의 흡착에 활성탄을 사용하는 경우 입자의 크기는 3.35~1.4mm(0.132~0.055인치) 범위여야 한다.입자 크기가 1mm 미만인 활성탄은 용출(활성탄에서 미네랄 제거)에 적합하지 않습니다.

특성 및 반응성 수정

산염기, 산화환원 및 비흡착특성은 표면관능기의 [41]조성에 따라 크게 좌우된다.

기존의 활성탄 표면은 반응성이며 대기 중 산소와 산소[42][43][44][45][46][47][48][49] 플라즈마 [50][51][52]증기에 의해 산화될 수 있으며 이산화탄소와[46] [53][54][55]오존에도 산화가 가능하다.

액상의 산화는 광범위한 시약(HNO, HO22, KMnO4)[56][57][58]에3 의해 발생합니다.

산화탄소 표면에 다수의 염기성 및 산성기가 형성됨으로써 흡착 및 기타 특성이 미수정 [41]형태와 크게 다를 수 있다.

활성탄은 천연물 또는[59][60] 중합체 또는 질소화 [61][62][63]시약으로 탄소를 처리하여 질소화할 수 있다.

활성탄은 염소,[64][65] 브롬[66] 및 [67]불소와 상호작용할 수 있습니다.

활성탄 표면은 다른 탄소재료와 마찬가지로 과산화플루오로폴리에테르를[68] 액상으로 처리하거나 CVD법에 [69]의해 광범위한 불화유기물질로 불화시킬 수 있다.이러한 재료는 높은 소수성과 화학적 안정성과 전기 및 열 전도율을 결합하여 슈퍼 [70]캐패시터의 전극 재료로 사용할 수 있습니다.

술폰산 관능기는 활성탄에 부착되어 선택적으로 지방산의 [71]에스테르화를 촉매하는 데 사용될 수 있는 "스타본"을 제공할 수 있다.할로겐화 전구체로부터 이러한 활성탄을 형성함으로써 보다 효과적인 촉매를 얻을 수 있으며,[72] 이는 잔류 할로겐이 안정성을 향상시킨 결과라고 생각된다.활성탄과 화학적으로 이식된 초산 부위인23 CFSOH의 [73]합성에 대해 보고되었다.

활성탄의 화학적 특성 중 일부는 표면 활성탄 이중 [55][74]결합의 존재에 기인한다.

폴리아니 흡착이론은 다양한 유기물이 표면에 흡착되는 것을 분석하는 데 널리 사용되는 방법이다.

의 예

작용

업계에서 가장 흔히 볼 수 있는 형태의 화학 흡착은 고체 촉매가 기체 공급 원료인 반응물과 상호작용할 때 발생합니다.반응물이 촉매 표면에 흡착되면 화학 결합이 생성되어 반응물 분자 주위의 전자 밀도가 변화하고 반응물이 일반적으로 사용할 수 없는 반응을 겪게 됩니다.

및

벨기에 Feluy에 위치한 세계 최대 규모의 재활성화 공장.
벨기에 로젤레에 있는 활성탄 재활성화 센터.

활성탄의 재활성화 또는 재생은 활성탄 표면에 흡착된 오염물질을 탈착함으로써 포화 활성탄의 흡착 능력을 회복하는 것을 포함한다.

산업 공정에서 사용되는 가장 일반적인 재생 기술은 열 [75]재활성화입니다.열재생 프로세스는 일반적으로 다음 [76]3단계를 따릅니다.

  • 105° 105 105(221°F)에서의 흡착제 건조에서 흡착제 건조
  • 및
  • 또는 잔류 (800°C(1,470°F))에서 비산화 가스(증기 또는 이산화탄소)에 의한 잔류 유기 가스화

열처리 단계는 흡착의 발열 특성을 이용하여 흡착된 유기물의 탈착, 부분 균열 및 중합이 발생합니다.마지막 단계는 이전 단계에서 다공질 구조물에 형성된 탄 유기 잔여물을 제거하고 원래의 표면 특성을 재생하는 다공질 탄소 구조를 다시 노출시키는 것을 목표로 한다.처리 후 흡착 컬럼을 재사용할 수 있습니다.탄소층의 5~15 중량%의 흡착열 재생 사이클이 연소되어 흡착능력이 [77]상실된다.열재생은 높은 온도로 인해 에너지와 상업적으로 모두 비용이 많이 드는 [76]고에너지 프로세스입니다.활성탄 열재생에 의존하는 발전소는 일정 규모여야만 현장에 재생시설을 갖추는 경제성이 있다.따라서 소규모 폐기물 처리장에서는 재생을 [78]위해 활성탄 코어를 전문 시설로 운송하는 것이 일반적입니다.

기타 재생 기술

활성탄 열재생에 따른 에너지/비용이 높다는 현재의 우려는 이러한 공정의 환경에 미치는 영향을 줄이기 위한 대체 재생 방법에 대한 연구를 장려하고 있다.인용된 재생 기술 중 일부는 순수하게 학술적 연구 분야로 남아 있지만, 열 재생 시스템에 대한 일부 대체 기술은 산업 분야에서 채택되고 있습니다.현재 대체 재생 방법은 다음과 같습니다.

「 」를 참조해 주세요.

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