[공학] 무기 공업 화학 보고서 - 활성탄에 대해서

무기 공업 화학 보고서
[활성탄]

1. 활성탄 의미 및 형태

1.1. 활성탄의 의미
그림 활성탄
- 목재, 갈탄, 무연탄, 및 야자껍질 등을 원료로 제조되는 미세세공이 잘 발달된 무정형 탄소의 집합체
- 활성화 과정에서 분자 크기 정도의 미세세공이 잘 형성되어 큰 내부표면적을 가지게 되는 흡착제

1.2. 활성탄의 형태

그림 활성탄의 입자 크기에 따른 형태 분류
성형상
파쇄상
분말상
- 조립 활성탄
- 일정한 규격크기의 형상
- 구형, 원주형 등으로 나뉨
- 보통 3~80mesh
- 불규칙한 형상
?
- 보통 100mesh 이하
2. 활성탄의 구조 및 성질
2.1. 활성탄의 물리적 구조
- 탄화과정에서 산소, 수소, 질소를 포함한 분자들이 가스로 빠져 나옴→ 탄소는 방향족 고리가 연결된 판상 형태가 불규칙적으로 형성→ 그 사이에 빈 공간이 생김 (빈 공간에 타르 등의 유기물이 활성화 과정을 통해 제거됨) → 비어있는 세공을 형성하여 좋은 흡착제로 작용함
그림 (a)흑연과 활성탄의 층구조; (b)흑연의 규칙적인 배열; (c)활성탄의 불규칙적인 배열
그림 탄화 온도의 증가에 따른 활성탄의 구조 형성
- 활성탄은 열분해과정에서 온도가 높을수록 열적으로 안정한 6각형의 방향족 구조를 형성하며, 방향족 환구조는 용매제에 의해 추출되지도 않고 화합물에 의해 제거되지도 않는 안정적인 구조를 이룸
2.2. 활성탄의 화학적 구조
- 방향족 고리가 아주 불규칙적으로 배열되어 있는 활성탄
- 작은 미세결정 표면에 산소, 수소를 포함한 다양한 작용기를 가짐.
- 방향족 고리들로 만들어진 작은 조…

3. 활성탄의 흡착 원리

① 흡착질이 액경막을 흡착제 외부 표면으로 이동

② 흡착질이 흡착제의 세공으로 확산이동

③ 확산된 흡착지리 미세공 표면에서 화학적 결합 혹은 물리적 충진에 의해 흡착됨

4. 활성탄의 원료 물질 및 제조

1) 탄화 과정