活性炭

活性炭は浄水器だけでなく消臭材など幅広い用途に使われています。逆浸透膜浄水器でもプレフィルターと後処理フィルターに必ず活性炭が使用されています。

活性炭は主に木、竹、椰子殻などに高温処理を行い活性化したもので、大部分を炭素が占める多孔質の構造を持ち、重量当たりの表面積が非常に大きいのが特徴です。

浄水器のフィルターとして使用される場合は主に水道水中の遊離残留塩素とトリハロメタンなどの有機物の除去が主な目的となります。

ところで皆さんは活性炭が遊離残留塩素を吸着して除去していると思っていますか？ 実は活性炭は塩素を吸着出来ません。あたかも吸着していたものが徐々に吸着出来なくなって行く様な劣化をするので、吸着で説明をする場合が多いのですが、実際には化学反応です。

遊離残留塩素はさらし粉の様な酸化力が強く細菌を殺したり、肌に刺激を与えたりしますが、活性炭の炭素に触れる事により化学反応で塩素イオンに変わります、塩素イオンは食塩を構成するナトリウムイオンのカウンターイオンですから、殺菌したり、肌を痛めたりする事のない刺激性の無い物質です。

遊離残留塩素以外のトリハロメタンや溶解性鉛などの活性炭における吸着とは、一般的に大部分が物理吸着を指しています。炭素は炭素表面に電気的な極性を持ちませんので電磁気力では無く、これは化学的な反応を伴わない、表面における分子間引力（Van der Waals力＝ファンデルワールス力と高校理科で習いました）による付着現象を言います。

また、被吸着物によっては活性炭との表面で何らかの化学的な結合力が働いて保持される場合もあり、これを化学吸着と呼び、特殊な吸着剤ではこの反応を利用する場合があります。このため、表面の広い程、吸着の起こる確率が高いと言えます。

特殊なチューニングを施した活性炭はヒ素やカドミウムなどの吸着材として使用されるケースもあります。

ご存じのように、炭は木材などを加熱して作られます。炭の内部を詳しく見ると微細な孔が無数にあり、孔の壁が大きな表面積を作りだしています。炭に水を通すと、不純物が細孔に入って出られなくなる（不純物を吸着する）ため、水がきれいになるのです。 一般に、1グラム当たりの炭の表面積は、300～500m2といわれています。

これに対して活性炭は、炭などをさらに1,000℃近い高温で加熱処理して作られます。1グラム当たりの表面積は800～2,000m2に達し、炭より圧倒的な吸着性能を誇ります。 樹木などが加熱されて炭になることを「炭化」。炭化物が加熱されて活性炭になることを「賦活（ふかつ）（活性化反応）」といいます。

遊離残留塩素は強い刺激性を持ち、細菌を殺す力を持ちます、それでいて人体への毒性は低いので近代水道事業において疫病や流行病を減少させた大きな功績があります。

しかし味、臭気の問題だけではなく、アトピー性皮膚炎の一因となったり、水中の有機物と結合してトリハトメタンを生成する等、有害な一面も顕在化してきました。

水道水の原料は河川水です、都市部の場合は大半が河川の下流域に在りますので上流域の街から出る下水で汚れた河川水が水道水の原料となり、必然的に河川水に含まれる有機物の量も多くなります。

有機物は遊離残留塩素と結びついてトリハロメタンなど塩素副生成物となり、その分、遊離残留塩素が少なくなってしまう為、浄水場では配水中に減少する量を見越して、より多くの遊離残留塩素を投入しなければなりません。

活性炭は広大な表面積を持ちますが、それも有限、表面に異物が付着すれば遊離残留塩素は炭素に触れることなくそのまま浄水へ流れてしまいます。このように今まで吸着していたものが、あたかも徐々に吸着出来なくなるようにブレイクして行くので、「活性炭が塩素を吸着」と説明した方が消費者の方に判りやすいので、反応ではなく便宜的に吸着除去で説明している様です。

吸着除去は炭素に触れるだけでよい反応に比べて処理できる量が非常に少なくなります。

通常、トリハロメタン等の処理量は遊離残留塩素の１／４程度しかありません、ですがフィルター寿命は遊離残留塩素の処理量で○○○○㍑と表示されている場合が多く、注意が必要です。

また、活性炭では錆びやカビ等の除去には不向きですので、浄水器のフィルターとしては活性炭単体では無く、日本製浄水器なら精密濾過膜（又はセラミック）＋活性炭、外国製浄水器なら１～５ミクロン程度の繊維フィルター＋活性炭の組み合わせで使用するのが一般的です。

ほとんど嘘で、少し正しいような表現です。活性炭主体の外国製浄水器によく見られる表現です。「砒素も除去！」と宣伝しますが砒素が検出された井戸水に使用したいと相談すると、「井戸水には対応出来ません」と答えます。

活性炭はその小さな穴の中へ不純物を吸着します。様々な物質を吸着しますから、除去出来るのは嘘ではない、が、しかし、１００ある内の５しか除去出来なくても、除去出来たって言っても、嘘じゃない、つまり除去できた、と言うことでしょう。

飲用可能な状態まで除去出来ないのであれば、浄水器を使う目的から考えて除去項目に表示するのは正しいとは言えないでしょう。

活性炭は様々な物質を吸着し便利な素材ですが、深刻な有害物質除去を任せられる程の性能は持ちません。但し、遊離残留塩素除去については非常にロングライフな除去能力を持ちます、それは除去ではなく炭素との反応だからです。

逆浸透膜浄水器に装備されている、プレカーボンフィルターは水道水の遊離残留塩素を処理するため、「おいおい、逆浸透膜で塩素くらいとれないのか？」と言われそうですが、逆浸透膜を構成するポリアミド樹脂は遊離残留塩素に弱い性質を持ちます。プレフィルターの活性炭で遊離残留塩素を処理出来なくなると、膜表面を溶かし除去率を短期間で落としてしまいます。

ですから逆浸透膜浄水器のプレカーボンフィルターは非常に重要な役目を持っているのです。もう一つ逆浸透膜フィルター通過後の後処理フィルターに活性炭が使われています、逆浸透膜は水に溶けた気体は有る程度、通過してしまいますので、それを原因とする臭気の吸着、そして逆浸透膜を通過した二酸化炭素により多少、酸性に傾く浄水をアルカリ性の活性炭によりｐＨを戻す役割があります。