化腐朽為神奇— 活性碳的製備 | 化學工廠資訊網
2014年11月19日—一般碳化過程包含脫水與碳化,利用高溫且缺氧的狀態下,使其他非碳的物質以揮發物或是焦油型態被釋出,並將碳材原料加以熱裂解,生成初步的多孔隙碳結構體 ...
化腐朽為神奇—活性碳的製備 (Making a silk purse out of a sow’s ear! The fabrication of activated carbon) 國立臺灣大學環境工程學研究所 曾思嘉
相信大家都聽過活性碳,其妙用大家也知道。如當年SARS病毒猖獗時,活性碳口罩更是「一罩難求」,而且還是家中浴室、衣櫥的除臭小幫手!但是,大家可知活性碳是怎麼製造出來的嗎?
記得國中的物理課,曾經將竹筷子以鋁箔紙包裹後,以火烤的方式生成黑色的固體,可是這樣直接將木頭乾餾(隔絕空氣加熱)製作出來的物質,只能稱作是木炭,就是一般中秋節大家用來碳烤食材的燃料,而不是活性碳喔!
活性碳製作並不如大家想像中簡單,其實有一連串冗長且繁雜的步驟,包含碳化過程(Carbonization) 與活化過程 (Activation)。一般碳化過程包含脫水與碳化,利用高溫且缺氧的狀態下,使其他非碳的物質以揮發物或是焦油型態被釋出,並將碳材原料加以熱裂解,生成初步的多孔隙碳結構體。接著利用活化過程,以活化劑作為媒介,讓碳的表面或內部充滿奈米級的孔隙,使整體孔隙度上升,因此也可以說,活性碳就是經過活化過程,而具有高孔隙與高比表面積的碳,能夠利用其強力的吸附能力將物質吸附。
活化的過程有如畫龍點睛一般,能夠將一般的碳材變成具有極高妙用的活性碳,而其可分為物理活化法 (Physical activation) 與化學活化法(Chemical activation)。物理活化法通常是利用二氧化碳或是水蒸氣做為活化劑,將系統加熱到高溫,使碳材中的C變為CO2逸散,而在表面留下孔洞。化學活化法則是利用如氯化鋅、氫氧化鉀等化學藥劑,使碳材直接和這些化學藥劑接觸進行反應,使原料膨脹、脫水、侵蝕,產生許多孔隙。此兩種活化方法各有優缺點,物理活化法因為將C變成CO2,所以會造成大量碳材損失使產率降低,但化學活化法使用的化學藥劑對環境較不友善,因此如何在活性碳性質與對環境友善的考量下,選擇適當的活化方法也是相當重要的。
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