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수려한집게벌레191
물을 정화하는 과정에서 활성탄을 사용하는 경우가 있는데요. 활성탄이 물 속의 불순물을 제거하는 원리가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요~
물을 정화하는 과정에서 활성탄을 사용하는 경우가 있는데요. 활성탄이 물 속의 불순물을 제거하는 원리가 무엇인지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
활성탄은 표면에 수많은 미세한 기공을 가지고 있어 매우 넓은 표면적을 형성합니다. 이 표면은 물 속에 존재하는 유기물질, 염소, 냄새를 유발하는 분자들을 끌어당겨 달라붙게 하는 성질을 가지고 있습니다. 이러한 과정은 흡착이라고 불리며, 물질이 활성탄 내부로 스며드는 흡수와는 다른 개념입니다. 흡착은 분자 간의 약한 인력, 즉 반데르발스 힘이나 소수성 상호작용에 의해 이루어집니다.
활성탄은 특히 수돗물 속의 염소 냄새나 맛을 줄이는 데 효과적이며, 농약이나 산업 폐수에서 유래한 유기 오염물질도 제거할 수 있습니다. 그러나 세균이나 바이러스 같은 미생물은 활성탄만으로는 제거되지 않기 때문에, 소독 과정과 함께 사용해야 안전한 물을 얻을 수 있습니다. 또한 활성탄은 일정 시간이 지나면 표면이 오염물질로 포화되어 더 이상 흡착 능력을 발휘하지 못하므로, 정기적인 교체가 필요합니다.
결국 활성탄은 물 속의 불순물을 화학적으로 분해하거나 변형시키는 것이 아니라, 표면에 달라붙게 하여 물을 깨끗하게 만드는 원리로 작동합니다. 이 단순하면서도 강력한 흡착 작용 덕분에 활성탄은 가정용 정수기부터 산업용 정수 시스템까지 널리 활용되고 있습니다.
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채택된 답변안녕하세요.
활성탄이란 나무, 코코넛 껍질, 석탄 등을 고온에서 처리하여 만든 탄소 물질로, 내부에 수많은 미세한 구멍을 가지고 있는데요 이와 같은 구조 때문에 단위 질량당 표면적이 매우 크고, 이 거대한 표면에 오염물질이 흡착될 수 있습니다. 활성탄을 이용해 물을 정화하는 원리는 표면에서 물질을 붙잡는 흡착 현상이며 이 과정은 활성탄의 미세한 구조와 표면 화학적 특성에 의해 결정됩니다. 흡착이란 물질이 표면에 달라붙는 현상인데요, 활성탄 표면에서는 우선 반데르발스 인력을 이용해 오염물질을 붙잡습니다. 이는 약한 분자 간 인력으로, 특히 유기물과 같은 비극성 또는 약한 극성 물질을 효과적으로 끌어당깁니다. 또한 활성탄의 표면은 기본적으로 탄소 중심의 비극성 구조이기 때문에, 물보다는 소수성을 갖는 물질들이 더 잘 달라붙는데요, 그래서 물속의 유기 오염물질, 염소, 냄새 물질 제거에 매우 효과적입니다.
이외에도 활성탄 표면에는 산소를 포함한 수산화기, 카르복실기와 같은 다양한 작용기가 존재할 수 있는데, 이들은 특정 이온이나 극성 물질과 수소결합이나 정전기적 인력과 같은 약한 화학적 상호작용을 형성하여 흡착을 도와줍니다. 결과적으로 물 속의 불순물은 활성탄의 미세공 내부나 표면에 붙잡히게 되고, 깨끗한 물만 통과하게 됩니다. 감사합니다.
안녕하세요. 정철 박사입니다.
활성탄안은 여러가지 사이즈의 구멍이 나 있습니다 여과되는 과정에서 불순물 들은 이구멍속에 갇히고 물만 나오게 되면서 정수가 되는것입니다
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
흡착이란 방식으로 불순물을 제거합니다.
흡착의 원리는 분자간의 힘, 반데르발스 힘으로 인해 불순물을 잡아둘 수 있습니다.
실제로 황성탄은 나무나 석탄을 고온에서 가열하여 내부의 유기물들이 전부 타고 탄소만 남은 덩어리 입니다. 그래서 내부엔 유기물들이 존재하던 공간, 미세한 기공들이 아주 많이 존재 합니다.
이것을 물에 넣게 되면 불순물이 통과를 하게 되며 이 미세기공 안에 들어오게 됩니다. 탄소로 된 구멍안에 불순물이 들어오면 탄소분자와 유기물간에 반데르발스 힘이 작용하여 구멍안에서 바깥으로 빠져나오지 못하게 됩니다.
이 원리로 활성탄으로 물을 정화하게 됩니다.
하지만 물을 마실 수 있는 수준으로 까지는 정화하지 못하며 일부 중금속이나 미생물, 박테리아는 제거하지 못하기 때문에 추가적인 필터를 통과시켜 정수를 하게 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)