활성탄소는 야자각(Coconut shell), 석탄(Coal), 목재(Wood), 합성수지 등의 원료를 이용하여 500~600°C, 불활성가스 분위기에 서 숯(char)이 되는 탄화(Carbonlzation) 단계를 거쳐 900~1000°C의 고온에서 수증기, 탄산가스, 공기 등의 산화가스와 접촉 반 응시키는 활성화 (Activation)공정을 통해 제조된다.

따라서 일반적인 숲에 비해 비표면적이 훨씬 크고 미세공이 더욱 발달된 무정형의 집합체인 우수한 흡착제로 분자 크기 정도의 미세세공은 1g당 1,000㎡ 이상의 큰 내부 표면적과 전자현미경으로 관찰되는 대세공 (Macropores: 직경 500Å 이상)을 비롯한 보다 작은 중세공(Mesopores : 직경 20~500Å), 미세공 (Micropores : 직경 20Å 이하) 등 수많은 세공을 갖는데 이들 구조적 특성과 표면에 존재하는 탄소원자와 결합된 관능기가 관여하는 물리적 및 화학 적 작용에 의해 주위의 액체 또는 기체를 흡착하는 성질이 있어 제 산업분야에서 수질 및 대기환경 중 COD, BOD증대물질, 중금속, 휘발성 유기물질 (VOC), 악취가스 및 유해가스 등을 제거하는데 효과적으로 이용되고 있다.

활성탄소의 전자현미경 사진 (SCANNING ELECTON MICROSCOPE)

흡착이란 기체분자 혹은 액체 중의 용질분자가 고체·기체, 고체·액체의 경계면에 농축되는 현상을 말한다. 활성탄과 관련해서 이러한 흡착은 활성탄 충진층 사이를 처리 대상 기체나 액체가 통과할 때, 표면장력의 일종인 약한 "Van der Waals" 인력에 의한 물리적 힘과 강한 이온결합 또는 공유결합 등의 화학적 결합력, 이 두 힘에 의해 활성탄의 표면과 기체분자 또는 액체의 용질분자 사이에서 일어난다.

흡착등온선

일정한 온도하에서 활성탄에 의해 흡착된 용액 내의 용질분자량과 용액내의 용질의 농도와의 관계를 그래프로 표시한 것을 흡착등온선이라 부른다.

활성탄의 기공은 활성화공정 과정에서 탄소계성분이 제거됨에 따라 기본결정격자간에 생기는 공간이다.
활성탄은 수많은 미세한 기공들을 지니고 있기 때문에 그 내부 표면적은 매우 크다.

• 활성탄의 입자의 크기, 온도, 액체의 pH

활성탄의 기능은 일반적으로 다음과 같은 몇가지 분야로 나눌 수 있다.

• 정제 기능- 정제 대상 액체나 기체 속에 포함되어 있는 소량의 불필요한 성분 혹은 성분군을 흡착제거한다.
• 포집 또는 회수- 몇 가지 성분이 혼합되어 있는 대상 액체로부터 가치가 있는 성분 혹은 성분군을 흡착 농축한 후, 이를 분리하여 이용
• 분류 - 활성탄의 흡착력을 이용하여 혼합물을 몇 가지 성분군으로 분류함으로써 각 부분의 이용가치를 높이는 것.
• 촉매 및 촉매담체 - 활성탄의 높은 표면적 위에 촉매제를 담지 분산시킴으로써 촉매 반응을 장시간 동안 유효케 하고 유기분자의 흡착을 돕는다.
• 수처리 분야 - 용해성 유기물에서 발생하는 불유쾌한 맛과 냄새를 유발하는 화합물의 제거, 미세한 유기 오염물질의 제거
• 식품공업에서 액상 정제 및 탈색
• 화학 및 기타 공업에서의 액상의 정제

활성탄의 제조는 코코넛 껍질, 목재, 석탄, 이탄 등을 사용하여 화학적 반응을 수단으로 하여 흡착 작용이 일어나는 탄소의 내부 기공을 확대 증가시키는 과정.
활성화 장치는 가열방식과 장치형상 및 조어봊건에 따라서 여러 가지로 분류할 수 있다. 이중 실제 공업화에서 가장 널리 사용되고 있는 것은 화전로과 다단로이다.
아래는 다단로와 회전로의 특징에 대해서 소개한다.

다단로와 회전로의 도면