活性炭の起源とその製造方法

有機物は燃焼すると炭素を生成します。活性炭を作るには、有機物の原料が炭素質でなければなりません。言い換えれば、燃焼すると大量の木炭を生成する原料が必要です。活性炭を作るのによく使われる材料には、ココナッツの殻、おがくず、木材、竹、柳の泥炭、ココヤシ繊維、桃の種、石油ピッチ、石炭などがあります。これらの材料を燃焼すると木炭になります。ただし、この木炭はまだ活性炭ではありません。表面に何百万もの小さな孔を作るために「活性化」のプロセスを経る必要があります。現在までに「活性化」の方法は、熱活性化と化学活性化の 2 つしかありません。

熱活性化

名前から推測できるように、熱活性化では熱を利用して炭素または木炭の表面に孔を作ります。より正確には、炭素または木炭を高温のガスと蒸気にさらします。熱活性化プロセス全体には、水分の減少、揮発性物質の減少、炭化、および蒸気処理が含まれます。熱活性化に使用されるガスには、炭素、窒素、またはアルゴンが含まれます。

化学活性化

化学的活性化は、その名前からもわかるように、化学物質を利用して活性炭の微細な孔を作ります。有機物が炭素に変わる前に、化学物質（通常は強塩基、酸、または塩）が有機物に加えられます。化学的に処理された有機物が燃焼されて木炭が作られると、活性炭または活性炭素が得られます。

活性炭はどのように機能しますか?

前述のように、活性炭はその表面積が大きいため、幅広い用途に使用されています。活性炭の一般的な用途の 1 つはフィルターです。液体または空気が活性炭と接触すると、その表面にある微細な孔が液体または空気中に存在する分子を捕らえて閉じ込めます。これらの分子は汚染物質を含め、あらゆるものになりますが、水や空気は除きます。本質的に、活性炭は空気と水の両方に存在する望ましくない化学物質を吸着することができます。それとは別に、活性炭は触媒、つまり化学反応を促進するものとして機能することができます。たとえば、塩素は水に混ぜられる消毒剤ですが、活性炭と接触すると水と反応し、副産物として塩化物イオンを生成します。この特性により、活性炭は水から塩素を除去するのに適した材料になります。

活性炭は、空気と水の両方から幅広い汚染物質を除去する能力があります。ただし、これらの汚染物質を除去する能力は、存在する汚染物質の量、温度、酸性度、接触時間などの要因に大きく影響されます。また、活性炭にはさまざまな種類があり、それぞれが他の種類と比較して特定の目的に適していることにも留意することが重要です。比較的大きな細孔を持つ活性炭の種類は、有機化学物質などの大きく重い分子を捕捉するのに適しています。一方、より細かい細孔を持つ活性炭の種類は、小さく軽い汚染物質を吸着するのに適しています。製造元は活性炭に吸着能力のラベルを貼っていることが多いため、どの活性炭を使用するかは簡単にわかります。