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 조각들이 많이 존재하기에 흑연에 비하여 모서리에 있는 탄소의 수가 많음.
- 탄소들이 많은 경우 불포화되어 있고 따라서 반응성이 좋고 산소를 아주 잘 흡착함.
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