今回は活性炭の素材について説明させて頂きたいと思います。

実はマスクの中でも一般の方から業務関係の人まで、最も注目されているのが活性炭マスクです。

活性炭とはなんなのか?炭の吸着作用とは?どのような場所で使われているのか?

活性炭は英語で、activated carbon又はactivated charcoalといいます。

チャコールフィルターなどはよく知られている名前です。

活性炭の効用


近年、重要な分野や場所で活用されている活性炭。その分野の一つとして、放射能取り扱い施設や原子力発電所があります。放射性ヨウ素使用施設に空気浄化装置にチャコールフィルターが使われています。

原子炉施設や放射線施設には定時運転時又は、事故時に放出される危険がある放射性粒子及びガスを除去するために、放射性エアロゾルの除去にはHEPAフィルター、放射性ヨウ素の除去には活性炭を使用します。

活性炭のヨウ素除去効率は99パーセント以上と極めて高い除去率を実証しています。

空気中の放射性ヨウ素の除去法として活性炭吸着法は、原子炉の緊急用放射性ヨウ素除去装置としても設置がされている。

昭和40年に、原子力平和委託研究により、活性炭フィルターの放射性ヨウ素やヨウ化メチルの除去に関する研究が行われた。

放射性ヨウ素とは体内に取り込まれると、放射性ヨウ素イオンとなって、甲状腺に特異的に取り込まれるため、甲状腺被曝が現在問題となっています。

放射性ヨウ素を取り扱う作業工程に必ず活性炭マスク、空調活性炭フィルターは使われています。

廃棄物関連施設でも放射性ヨウ素を含む、固体廃棄物取扱いにおいて、高濃度の放射性ヨウ素を含む場合でも数百グラム単位のチャコールが使用されています。

これらを家庭でも実験することができます。ヨウ素廃液にお茶パックに活性炭をいれて2週間ほど置いておくと、それらにおいて70パーセントの吸着効果が認められています。

その他にも、塩素処理によるトリハロメタンや、工場などから出る塩素溶剤による土壌汚染対策や農薬による土壌汚染などの処理法としても活性炭吸着法が採用されています。

チェルノブイリ事故の時にも放射線核種を取り除くため、チャコールを飲用したところ糞便の中から高濃度のセシウム、ストロンチウムなどの放射性物質が検出されたという事実があります。

実際、炭火焼肉店などに使われる炭などに放射性物質が濃縮吸着されていて、28倍ほどの高濃度なので問題となっている程です。

活性炭フィルターは、中性子やガンマ線も通さないため東海村臨界事故時にも使用されました。このようにエネルギーの発展から工場、施設、研究所、病院などに、なくてはならない重要な素材なのです。

ガスや放射性物質のほかにウィルスや微生物や寄生虫なども吸着する事ができます。ごみ焼却時に発生して問題になったダイオキシンの時にも活性炭が使用されました。

プランクトンなどの大量発生時にはカビ臭などが強くなり粉末活性炭などで水の浄化をし対応できます。

これらが自然界から取れ、技術の発展により優れた素材になり各種分野に普及されています

少し難しいお話になってしまいましたが、活性炭の吸着原理についてお話しさせていただきます。

活性炭とはまだまだ解明されてない未知の効果をもった素材であることと、実際、工業問題、土壌汚染問題などで数々使用されてきて、

言い伝えや、先人の知恵など大昔から習わしや風習として用いられてきた効果、

化学の発展と進歩によりその用途の拡大、理論的にもそのもの役割の重要性が見えてきました。

まず、活性炭とは紀元前から使われていた様々な有害物質を取り除く効果があり、

解毒剤、水の浄化、臭い取りなどに使用され不純物の吸着剤として使われてきました。

炭との大きな違いは1000度近い高温で作り(酸素濃度の低い状態で高温で熱する)

活性炭と炭の違い

炭化させた後、高温の水蒸気や薬品で処理をして、これを賦活と呼びます(炭化物が加熱されて活性炭になることを、活性化反応と呼ぶ)。

賦活によって形成された沢山の微小な細孔によって、高い吸着効果を持つ素材となります。吸着する仕組みは、界面現象による吸着である。

原子、分子に生じる力、ファンデルワールスの力である。ファンデルワールスの力の吸着は、物理吸着という分子同士の引き合う力で吸着する。

炭表面からの引力により、流体(気体、液体)の中に分子が引きつけられる。活性炭の吸着原理は、イオン結合というものもあり、

特定の物質を製造段階で付加させ、用途に合わせ吸着性質を合わせていくというものです。活性炭は炭素質の素材で作られていきます。

活性炭の作り方

木材チップやヤシ殻、石炭やフェノール樹脂炭、レーヨンなど様々です。

そのほか骨炭、ピート、石油コークス、オリーブピット、おがくずもあります。

超高温で処理されたそれらの素材は活性化(賦活)され、内部構造が変化し孔径が小さくなり、表面積が広くなり、

炭の細孔組織には常にマイナスエネルギー(電気)が帯電していて、プラスエネルギー(電気)に帯電している毒素、又は有毒ガスの分子を引き寄せます。

これが吸着構造の一つです。自然の草木類から作られた炭は、水分や栄養の通り道として使われていた植物の

血管、導管、繊維質が残りμ(ミクロ)サイズの孔、すなわち多孔質の炭となります。

更に炭素化物を高温で水蒸気、二酸化炭素、酸素に反応させると多孔質の内部まで炭素に反応が起こりより発達した微細孔となる。

賦活された炭は吸収力の高い活性炭となります。

その他にも様々な物質を添着させてその用途に合わせて作られる活性炭もあります。

不揮発性の酸を添着させたり、アルカリを添着させたり、ハロゲン化物を添着させたりして添着炭はその用途に合わせて特徴を発揮します。

化学的原理なので、これも少し難しいですね。

活性炭の構成


ここで、エリヤ株式会社が取り扱っている活性炭の素材がココナッツのヤシ殻です。

ヤシ殻は木質材料と同じく、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、などのほかに

炭素、酸素、水素といった物質からできていてほかの素材に比べて非常に硬質である。

亜熱帯地帯で栽培されるココナッツのヤシは年に3回収穫期があるため枯渇せず、

安定的に量を確保できる点からも活性炭に適している。

森林伐採をせず、不要なヤシの実でも使用可能なので、自然破壊に繋がることを避け生産可能です。

ほかの活性炭に比べ不純物も少なく安全性も高く、吸着性からみても最も優れた材料です。

ヤシの実の内果皮(シェル)を焼いたヤシ殻の炭は非常に硬く、竹よりも硬質な素材となる。

ココナッツヤシから作られた活性炭素材はその特性が発揮された優れた素材なのです。

ココナッツのヤシ殻は主にマレーシア、フィリピン、タイ、ベトナム、インドネシア、スリランカなどで賦活までの工程を行います。

そこから工場で精製加工します。そしてエリヤ株式会社は、活性炭マスクを製造し、製薬会社や研究所などのお客様から高い支持を得ております。

将来展望


そしてこの度、ナノ金粒子プラスナノ銀粒子プラス活性炭という新しいタイプのマスクを新商品として販売しました。

研究所、医療施設、食品工場、製薬会社、香料工場、クリーンルームなどに向けた多くの分野のお客様のニーズにこたえられる為、開発しました。

ナノ金粒子には一酸化炭素を二酸化炭素に無毒化できる効果と、ナノ銀粒子にはナノ粒径の高い抗菌効率、

そして活性炭にすることによるナノサイズの静電気とそのほかの現象による有害物質除去効果と空気浄化効果と強力な脱臭効果があり、

これをマスク化する事により、安全性を保持し、清潔で危険物取扱業務などにも対応可能となりました。

粉状活性炭からフィルター素材の活性炭まで、話は展開してしまいましたが、エリヤ株式会社が伝えたい事は、炭の力とそれを利用したマスクの事なのです。

これがアトラクトプラス活性炭マスクです。アトラクトマスクのみ使用でも、その抗菌効果は実証済みの商品です。

そこにココナッツヤシ殻からなる活性炭をプラスする事で、品質面でも、高い効果としてもハイレベルでハイクオリティの消耗品マスクです。それではまた

 

*放射性廃棄物処理装置の開発 参照