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활성카본은 주로 야자껍질, 목재, 석탄 등을 원료로 사용하여 고온에서 소성시킨 특수탄소로서 활성화 과정에서 형성된 분자 크기 정도의 미세 세공이 잘 발달된 무정형탄소의 집합체를 의미합니다. 일반적인 활성탄은 1g당 800∼1200㎥의 내부표면적을 갖고 있는 흡착제로, 부분적인 화학흡착이 일어나지만, 대부분의 흡착은 활성카본 내부에 존재하는 탄소원자의 관능기가 주위의 액체나 기체에 인력을 가하여 흡착질 분자를 포집하는 물리흡착입니다. 따라서 활성탄은 온도, 압력, 농도, pH 등의 물리적 조건에 따라서 그 흡착량이 여러 정도로 변화될 수 있습니다. 활성카본의 넓은 내부표면적을 바탕으로 한 흡착특성으로 물속에 존재하는 다양한 오염물질의 흡착제거가 가능하며, 특히 잔류염소, 유기물흡착, 탈취성능이 우수하여 이 분야에 많이 사용되고 있습니다. | 형태에 의한 분류 | 입자상(GAC : Granular Activated Carbon) | | 분말상(PAC : Powder Activated Carbon) | | 섬유상(ACF : Activated Carbon Fiber) | | 원료에 의한 분류 | 식물계 - 야자각, 목재, 톱밥, 목탄 등 | | 석탄질 - 역청탄, 무연탄, 갈탄, 아탄 등 | | 석유질 - 석유잔사, 황산 슬러지, 오일카본 등 |
활성카본 흡착이란?
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| 야자각 활성카본은 오른쪽 그림과 같이 하나의 활성카본 입자의 내부에 미세하면서도 큰 규모의 기공(Pore)을 가지고 있습니다. 활성카본은 내부의 기공이 거의 모두 다 채워질 때까지 자연스런 흡착성을 유지하게 됩니다. |
활성카본이 어떤 성분을 흡착(Adsorption)하고 있을 때 흡착된 성분을 피흡착질(Adsorbate), 활성카본을 흡착제(Adsorbent)라고 합니다. 흡착량은 활성카본의 단위면적 또는 단위 질량에 대한 피흡착질의 질량, 중량으로 표시하거나 혹은 흡착분자수로 나타냅니다. 그리고 활성카본의 전체 면적을 점유한 양을 포화흡착량이라 하며, 실제로 피흡착질이 점유한 비율을 흡착율 또는 피복율(Coverage)이라고 합니다.
활성카본에 오염물질이 흡착되는 것을 단계별로 표현하면, 1단계) 피흡착질분자들이 흡착제(활성카본) 외부 표면으로 이동, 2단계) 피흡착질이 활성카본의 거대세공, 중간세공을 통해 확산, 3단계) 확산된 피흡착질이 미세공 내부표면과의 결합 또는 미세공에 채워지는 단계를 거치게 됩니다. | 
| 물 속에서의 오염물질 흡착특성 | (1) | 용해도 : 물에 대한 용해도가 작은 물질이 잘 흡착되는 경향이 있으며, 용해도가 큰 물질은 물과 강하게 수소결합을 하여 물에 대한 친화력이 강하므로 그만큼 흡착이 어려워집니다. | | (2) | 분자구조와 표면장력 : 방향족 화합물은 지방족 화합물에 비교하여 잘 흡착되는 성질이 있으며, 용해할 때 표면장력을 현저하게 감소시키는 물질이 Gibbs-Duhem relation에 의하여 잘 흡착됩니다. | | (3) | 이온화와 극성 : 약전해질의 유기물은 이온화하고 있을 때보다도 분자 상태에 있을 때 일반적으로 흡착량은 크다. | | (4) | pH : 화학공정의 경우 pH를 2∼3의 강산으로 유지하면서 활성탄 흡착처리하면 유기물 제거율이 증가하게 됩니다. 이것은 유기산이 pH의 낮은 영역에서는 이온화하는 비율이 낮고 활성탄에 흡착되기 쉬운 조건이 되기 때문입니다. | | (5) | 농도 : ABS와 같이 액농도를 바꾸어도 흡착량이 대부분 일정한 값을 나타내는 물질도 있지만 많은 유기물은 농도와 흡착량 간에 특정한 관계를 볼 수 있고 농도가 증가하면 흡착량도 거기에 따라 증가하는 것이 일반적입니다. 예외적으로 배수중의 공존물질에 의해 흡착이 몹시 어려운 경우에는 원수를 희석시키고 활성탄 흡착하면 흡착력이 높아지는 경우가 있습니다. |
활성카본의 오염물질 흡착 활성카본이 어떤 성분을 흡착(Adsorption)하고 있을 때 흡착된 성분을 피흡착질(Adsorbate), 활성카본을 흡착제(Adsorbent)라고 합니다. 흡착량은 활성카본의 단위면적 또는 단위 질량에 대한 피흡착질의 질량, 중량으로 표시하거나 혹은 흡착분자수로 나타냅니다. 그리고 활성카본의 전체 면적을 점유한 양을 포화흡착량이라 하며, 실제로 피흡착질이 점유한 비율을 흡착율 또는 피복율(Coverage)이라고 합니다. 활성카본에 오염물질이 흡착되는 것을 단계별로 표현하면, 1단계) 피흡착질분자들이 흡착제(활성카본) 외부 표면으로 이동, 2단계) 피흡착질이 활성카본의 거대세공, 중간세공을 통해 확산, 3단계) 확산된 피흡착질이 미세공 내부표면과의 결합 또는 미세공에 채워지는 단계를 거치게 됩니다. |
교환주기 6개월 가정용 정수기에서 카본필터(프리카본, 포스트카본)의 교환주기는 물사용량과 원수의 오염정도에 따라 다르겠지만 대개의 경우 6개월마다 1회씩 교환하여 줍니다. 위의 설명에서 확인하였듯이 카본필터는 자체의 흡착한계량을 가지고 있기 때문에 어느 기준량 이상의 흡착이 불가능하게 됩니다. 필터를 개봉하여 확인할 수 없는 상황 때문에 자신이 살고 있는 지역의 수질과 사용환경을 고려하여 교환주기를 설정해야 할 것입니다. 또한 프리카본필터 앞에는 반드시 5마이크론 규격의 세디먼트필터가 설치되어야 합니다. |
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