水蒸気吸着測定による活性炭の親水性評価

　水蒸気吸着測定と窒素ガス吸着測定を組み合わせることにより、固体表面の親水性の評価が可能です。
　今回は空気浄化剤、浄水剤などに用いられる活性炭の親水性の比較評価を行いました。

　活性炭A、B

　図1の窒素ガス吸着等温線は、活性炭A、Bともに相対圧の低い領域から吸着量が大きく増加し、相対圧0.1までにガス吸着はほぼ完了しています。
　試料間の結果を比較すると、BはAより比表面積、細孔容積が大きい結果となりました（表1）。

図1　窒素ガス吸脱着等温線

表1　窒素ガス吸着測定結果

	BET比表面積 （m2/g）	細孔容積 （cm3/g）
活性炭A	893	0.37
活性炭B	1174	0.49

　一方、水蒸気吸着等温線では、相対圧0.55付近までAの吸着量が大きく、相対圧0.55以上ではBが逆転しました。
　これは、窒素ガスは固体表面全体に吸着するのに対し、水蒸気は相対圧の低い領域で親水性表面に選択的に吸着し、その後、相対圧の高い領域で細孔内に吸着されていくため、細孔容積の大きなBの水蒸気吸着量が逆転したと考えられます。

図2　水蒸気吸脱着等温線

　試料表面の親水性を評価するため、相対圧0.1以下の領域で窒素ガス吸着法と水蒸気吸着法でのBET比表面積値を算出し、その比（水蒸気/窒素ガス）を求めました（表2）。
　その結果、水蒸気/窒素ガス比表面積比が、Aは0.074に対して、Bは0.022であり、Aのほうが親水性であることが示唆されました。

表2　比表面積結果比較

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2016.1.18