授業で活性炭を作ることになりましたが、製法がわからなくて困っています

質問

タイトルにもありますが、僕の高校の授業で活性炭を作ることになりました。
グーグルやYAHOO、もちろん、ここの過去ログも調べましたが、探し方が悪いのか出てきません。
そこで、皆さんの力をお借りしたいと思います。

割り箸を薬品賦活で活性炭にしようと思うんですが、製法のやり方がわかりません。（塩化亜鉛やリン酸を使うのはわかりました）

みなさん、よろしくお願いします。

回答No.3

myeyesonly

お礼見ました。
>マッフル炉・・・をご存知ない、もしくは機材がない、とすると、薬品処理で高品位の活性炭を作るのは結構難しいと思います。

品位の高い（品質の良い、性能の良い）活性炭を得るのは、高温で乾留するのがポイントなので、酸素を含まない反応性の低い（無い）気体の中で高温で分解する事が重要になります。

つまり窒素などを充填した中で木を高温に加熱するのですが、理屈だけなら窒素を充填した試験管で乾留しても出来ますが、品位を上げるには試験管では温度が不十分になります。（試験管が赤熱する程度の温度は欲しいので）

先の消し炭の方法でも、薬品処理と乾燥を十分に行い、燃料材（処理しないで燃やす部分の木）も十分使えばある程度の物は作成可能です。
また、地面に穴を掘ってやる消し炭じゃなくて、小型のかまどみたいな物をレンガなどで作り、中で十分燃やして、中身が赤熱してから給排気の口をふさぐ、という方法もあります。
やはり処理材と燃料材を入れる必要があります。
＃ちなみにこれも消し炭の一種です。

消し炭でもこの方法でも、一昼夜程度（料が多ければもっと）の放冷が必要ですので結構大変な実験になろうかと思いますが、燃料炭でなく吸着用ならば一週間放置でも構いません。

どちらの方法でも燃料材と処理材を鉄板などで仕切っておけば処理炭と未処理炭を両方得られますが、処理炭の方が分解が鈍いですので、十分、燃料材を奮発する必要があるでしょう。
処理材はあまりまとめると分解が進まないので小分けする必要があります。

なお、これらの方法では、おがくずや籾殻炭だと全部燃えてしまい、製作不可能です。

おがくずや割り箸の小片などでやる場合は、ルツボに蓋をして強熱するしかないでしょうね。
ルツボは赤熱する位に加熱する必要がありますが、ガスが全部飛んでから蓋しないと危ないのと酸化分が多く収率が悪いです。

あと、こんなのはやったことないのですが、金属パイプ（鉄やステンレスで可能。アルミや真鍮じゃ無理）に木を入れて焚き火にくべる、もしくはバーナーで加熱する、という方法も考えられます。
管内に木を満タンにしてしまうと破裂、もしくは端部分の木が鉄砲のように飛び出す危険があるので、隙間があるように詰め込んで両端を開放しておく必要があります。当然横にして加熱します。
処理材と未処理材で別々に取る事が可能になります。
目安は管が赤熱して、管から煙が出なくなったらって感じでしょうか。
予備実験が必要でしょう。

ただ、処理炭と未処理炭で吸着性能を知りたいとの事ですが、おっしゃる濃度のメチレンブルー程度では、よほど少量で行わないと比較にならないかもしれません。

活性炭として作ったのではないただの木炭（きすみ）でも、キャンプなどで簡易ろ過で飲料水を造れる程の吸着性能があります。

回答No.2

r-takepi

授業で活性炭とは難しい物を作りますね。

質問者様が望まれているのは、
一般的に薬品賦活炭と言われている物で、
工業的には　木材や　おがぐず　等を原料にした製法ですね。
活性炭は他にも水蒸気やガスで製造する物があります。

薬品賦活炭の製法ですが、工業的には
●原料→薬品吸着→炭化賦活→酸洗浄→乾燥
です（活性炭メーカーのHPを見れば載ってます)。
ですので、原料に塩化亜鉛の溶液を含浸させ
空気を遮断(N2ガスなどを流す)しながら600～700℃程度で加熱。
時間は１時間程度で大丈夫だと思います。

ただ、簡単に考えただけでも、
器具として　マッフル炉等の600～700℃を保てる炉が必要です。
(温度が低いと活性炭にはなりません）
また、るつぼに入れて加熱するとしても、Airが入らないように
窒素ガスが必要となります。
それと、授業１コマの１時間では工程が全部終わらないと思います。

作るのを活性炭にせず、木炭レベルにして置いた方が良いと思います。
そうすれば＃１さんの言われている方法で作成可能ですよ。

ちなみに、活性炭は冷蔵庫の脱臭用に販売されている
ノンスメルやキムコの中に入っている炭レベル
木炭は世の中に脱臭用と出回っている備長炭レベル
と言うことで回答いたしました。

お礼

詳しい回答ありがとうございます。

下の方でも書きましたが、作製の条件が薬品賦活。ということですので、薬品を使った詳しいものが知りたいです。
余計な手間をかけたのなら、すみません。今度から気を付けます。
それから、時間のことですが、週１に３時間で、５週分あるので、ある程度時間がかかっても大丈夫です。

作った活性炭は試験管にメチレンブルー溶液（0,1g/l）20mlに0,03gを加えて静置し、市販の試薬と賦活していない炭との吸着性能を比較します。

マッフル炉・・・聞いたこと無いですね。
実験は基礎の基礎しかやってないと思うんで、ものすごい機械は見たことも無いですし。
窒素ガスを用意するのは・・・調べてみます。
回答を参考に考えてみます。

最後に、製作に時間がかかっても大丈夫なんで、他の方法もご存知であれば教えてもらえないでしょうか？
何だか駄目押しみたいですみません。

回答No.1

myeyesonly

こんにちは。
活性炭はそもそも木から作る炭（すみ）です。
どんな風に作っても木炭（きすみ）であれば、活性炭としての性質は持っています。
薬を使うのは、木の分解温度を下げて、細かい穴（多孔質）の部分を沢山得る為です。

製造方法は乾留（蒸し焼き）に他ならず、薬を使っても同じです。
実際に火を付けて手ごろな所で砂をかける、消し炭という方法が手軽でしょう。
屋外の方がやりやすいと思いますが、消し炭は量が多くないとやりにくいかもしれません。

木タール、木ガスなどの分離を確認するならば試験管で乾留する方法が一番です。

実験の目的を考えて方法を選んでください。

薬品だけで炭化させる方法というのは濃硫酸で処理する方法だけで、非常に危険な実験で後処理も大変ですから、これは避けるべきだと思います。

お礼

お早い回答ありがとうございました。
炭をつくる条件が、薬品賦活なので今回のやり方は適さないかもしれません。

しかし、知らない事も多かったので貴重な回答でした。
本当にありがとうございます。