활성탄 개요
활성탄은 활성화된 숯이라고도 하며, 탄소 함유 원료를 탄화 및 활성화하여 제조한, 고도로 발달된 기공 구조와 강력한 물리적 흡착 능력을 갖춘 탄소계 재료이다.
활성화는 핵심 공정으로, 고온에서 물리적 또는 화학적 방법을 통해 탄소 원자를 에칭하고 불순물을 제거함으로써 풍부한 기공을 형성하여 비표면적과 흡착 성능을 크게 향상시킨다.
구조
활성탄은 결정화된 미세 결정(그래파이트화된 미세 결정)과 무정형 탄소로 구성되며, 서로 연결된 나무 모양의 기공 구조를 가진다.
IUPAC 분류에 따르면:
- 대기공: > 50 nm
- 중기공: 2–50 nm
- 미세기공: < 2 nm
대기공은 큰 분자를 흡착하고, 미세기공은 작은 분자를 흡착한다.
물리화학적 특성
검은색이며, 흡착성이 매우 뛰어나고, 화학적으로 안정적이며, 산 및 알칼리에 강하고, 방수성과 내열성을 갖추었으며, 물보다 가볍고 소수성이다.
분류
원료별 (중국 표준 GB/T 32560-2016)
형태별
분말형, 과립형, 압출형, 원통형, 구형, 활성탄 섬유, 벌집형 활성탄 등
주요 기술 지표
- 비표면적: 500–1300 m²/g
- 경도 및 마모 저항성
- 요오드 흡착량: 600–1000 (소분자 흡착)
- 몰라스 흡착량: 100–500 (대분자 흡착)
제조 방법
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물리적 활성화 탄화된 원료를 약 1000°C에서 증기, CO₂ 또는 공기와 반응시킴.
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화학적 활성화 아연염화물(ZnCl₂) 등의 화학약품과 원료를 혼합하여 기공 형성을 촉진함.
주요 용도
- 수처리: 잔류 염소, 악취, 농약 및 유기 오염물질 제거.
- 공기 정화: 포름알데히드, 총 휘발성 유기 화합물(TVOC), 연기 및 악취를 흡착합니다.
- 산업 분야: 폐수 처리, 귀금속 회수, 설탕 및 식품 탈색.
- 의료 용도: 의료용 활성탄은 소화관 내 독소를 흡수하는 해독제로 사용됩니다.
재생
활성탄 재생은 흡착된 물질을 제거하면서 구조를 손상시키지 않아 흡착 능력을 복원하여 재사용이 가능하므로 비용과 자원을 절약할 수 있습니다.
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