木材ベースの活性炭の細孔構造とは何ですか？

ちょっと、そこ！木材ベースの活性炭のサプライヤーとして、私はしばしばこの驚くべき素材の毛穴構造について尋ねられます。だから、私はあなたのためにそれを分解するのに少し時間がかかると思った。

まず、活性炭とは何かについて話しましょう。これは、小さな毛穴がたくさんある巨大な表面積を持つように加工された炭素の形式です。これにより、化学物質、ガス、さらには重い金属など、あらゆる種類のものを吸着するのが本当に得意です。そして、私たちが木材ベースの活性炭について話しているとき、私たちは木材を原料として使用して、この超吸着物質を作ることです。

現在、木材ベースの活性炭の細孔構造は非常に重要です。それは、さまざまなことを吸着するという仕事がどれほどうまくいかないかを決定するものです。活性炭には、基本的に3つの主要な毛穴があります：マイクロポア、メソポア、およびマクロポア。

マイクロポアは最小のものです。直径は2ナノメートル未満です。これらの小さな男たちは、ポアの世界の秘密のエージェントのようなものです。それらは、いくつかのガスや特定の化学物質のように、小分子を吸着するのが得意です。彼らはとても小さいので、彼らは本当にこれらの小さな粒子をしっかりと保持することができます。木材ベースの活性炭の表面積の多くは、これらのマイクロポアに由来しています。そして、これは大したことです。なぜなら、より多くの表面積があればあるほど、炭素がより多くのものが吸着できるからです。

メソポアは少し大きく、直径は2〜50ナノメートルです。彼らは毛穴家の中間の子供のようです。分子を炭素に輸送するために重要です。それらは、分子が炭素の外側から吸着できるマイクロポアに到達するための一種の高速道路として機能します。メソポアはまた、マイクロポアが自分で処理できるものよりも大きな分子を吸着するのに役立ちます。

マクロポアは最大で、直径は50ナノメートルを超えています。彼らは炭素への大きな入り口のようです。それらは、大きな分子が炭素に入り、小さな毛穴に向かって旅を始めることを可能にします。 Macroporesは、活性炭と吸着しようとしている物質との最初の接触にも役立ちます。彼らは分子に開始する場所を与え、メソポアと微生物に移動します。

木材ベースの活性炭の細孔構造は、活性化プロセス中に形成されます。木材を活性化するには、物理​​的な活性化と化学的活性化の2つの主な方法があります。

物理的な活性化では、木材は最初に炭化されます。つまり、酸素が存在しない場合に加熱して炭素に変換されます。次に、高温で蒸気または二酸化炭素で処理されます。このプロセスは、炭素の一部を燃やし、毛穴を作り出します。蒸気または二酸化炭素は炭素と反応し、小さな穴とチャネルを作ります。これは、これらすべてのマイクロポア、メソポア、およびマクロポアでその驚くべき孔構造を得る方法です。

化学的活性化は少し異なります。この方法では、加熱される前に、木材をリン酸や塩化亜鉛のような化学物質に浸します。化学物質は、木材を分解し、加熱するにつれて毛穴を作成するのに役立ちます。化学的活性化は、特に物理的な活性化と比較して、より多くのメソポアを使用すると、より発達した細孔構造を作成することがあります。

使用される木材の種類は、細孔構造にも役割を果たします。異なる木材には異なる密度と組成があり、活性化中に細孔がどのように形成されるかに影響を与える可能性があります。たとえば、オークやメープルのような広葉樹は、松のような針葉樹と比較して異なる毛穴構造を持っている可能性があります。広葉樹は一般に、より密な構造を持っているため、活性化後に細孔の異なる分布につながる可能性があります。

さて、なぜこのすべてが重要なのですか？まあ、あなたが木材ベースの活性炭を使用しているものに応じて、あなたは特定の細孔構造が必要になるかもしれません。たとえば、水を浄化するためにそれを使用している場合、農薬や重金属などの小さな汚染物質を吸着するために、多くのマイクロポアを備えた炭素が必要になる場合があります。一方、ガス浄化のためにそれを使用している場合、小孔とメソポアのバランスが必要になる場合があります。

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参照

• 「活性炭：表面化学、吸着速度、およびアプリケーション」J. BansalとM. Goyal
• M. Dresselhaus、G。Drasselhaus、およびA. Avourisが編集した「高度な技術のための炭素材料」