掲載水道用語

粒状活性炭素
粒状活性炭素（GAC）

１. 概要
・粒状活性炭（Granular Activated Carbon, GAC）は、水処理や浄水プロセスにおいて広く使用される吸着材料です。その特性により有機物や不純物を効果的に除去し水の臭気や味の向上、色素の除去などに寄与します。以下に粒状活性炭の製造、特性、応用、および効果について詳しく説明します。
２. 粒状活性炭の製造
・GACは通常、天然の物質（木材、ココナッツシェルなど）や石炭を原料として製造されます。製造プロセスにおいて、これらの原料を高温で活性化し多孔質構造を持つ活性炭を生成します。活性化の方法には、物理的な活性化（蒸留やガス化）、化学的な活性化（酸や塩で処理）があります。得られた活性炭は、粒状活性炭として加工され水処理用途に使用されます。
３. 特性
・多孔質構造: 粒状活性炭は非常に多孔質な構造を持っており、これによって大きな表面積が得られます。多孔質構造は、吸着によって有機物や不純物を取り込むのに有益です。
・表面積: GACの表面積は非常に大きく、数百から数千平方メートルまで及ぶことがあります。これにより多くの分子が同時に吸着されることが可能となります。
・親水性と疎水性: 活性炭は表面に親水性と疎水性の部位を持っています。これにより、さまざまな種類の有機物や化学物質を吸着できます。
・再生可能性: 粒状活性炭は一定の期間使用された後、再生が可能な場合があります。再生は、高温での脱着や熱分解などのプロセスを通じて行われます。
４. 応用
４. １. 飲料水処理
・有機物の除去: 水中の有機物や不純物、微生物などを吸着し水質を向上させます。
・脱臭・脱色: 活性炭は臭気や不快な味を引き起こす化学物質を吸着し飲料水の脱臭・脱色に効果的です。
４. ２. 工業用水処理
・プロセス水の浄化: 工業プロセスで使用される水から有機物や不純物を取り除きプロセスの安定性を確保します。
・廃水処理: 産業排水から有害物質を吸着し環境への悪影響を軽減します。
４. ３. 医薬品製造
・薬剤の精製: 医薬品の製造過程で使用される原料や製品から不純物を取り除くために利用されます。
５. 効果と注意点
５. １. 効果
・有機物の吸着: GACは特に有機物を効果的に吸着し水質を改善します。
・微量成分の除去: 重金属や残留農薬などの微量成分も吸着することができます。
・臭気の低減: 悪臭を引き起こす物質を吸着するため水の臭気を低減します。
５. ２. 注意点
・飽和: 時間が経つと活性炭は吸着能力を失い定期的な交換や再生が必要です。
・再生には技術が必要: 再生は専門の技術と設備が必要であり全てのタイプの活性炭に適用できるわけではありません。
・微生物の成長: 活性炭の多孔質構造は微生物の成長を助長するため、微生物の制御が必要です。
６. まとめ
粒状活性炭は、その高い吸着能力と多様な応用範囲により、水道処理や工業用水処理、医薬品製造などで広く使用されています。その特性を理解し適切に設計・運用されることで水質の向上や浄水プロセスの効率化に寄与します。ただし、飽和や微生物の制御など適切な管理が求められます。