平成29年度 公害防止管理者 汚水処理特論 問6を解説｜活性炭の乾式加熱再生は800℃級
平成29年度 汚水処理特論 問6は、活性炭に汚れを吸わせて水から抜く方法の性質を並べた正誤問題です。誤っているものを選びます。
この問題のポイント
問われているのは、原料、どんな相手がよくつかまるかという傾向、吸着平衡の経験式の名前、そして使い切った炭を焼き戻す操作という四つの柱です。原料や式の名前は暗記で済みますが、最後の焼き戻しだけは温度の桁を覚えていないと判断できません。炭を焼き戻す工程は、水を飛ばす段、吸った有機物を炭にする段、そして炭の孔を開け直す段に分かれ、それぞれ温度帯がまるで違います。この三段のうち一番低い温度帯を、一番高い温度帯であるかのように書き換えるのが、この問題の仕掛けです。
※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。
正解：選択肢(4)（誤っている記述）
各選択肢の正誤
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ○（正しい） | 挙げられた三つはいずれも植物由来の原料で、木質系として扱われます。 |
| (2) | ○（正しい） | 炭の表面は水になじみにくいため、水になじみにくく大きな分子ほど強く捕まります。 |
| (3) | ○（正しい） | 濃度と吸着量の関係を両対数で直線に表す、よく知られた経験式です。 |
| (4) | ×（誤り） | 示された温度帯は水を飛ばす段階のもので、孔を開け直す段階には桁が足りません。これが正解です。 |
| (5) | ○（正しい） | いずれも高温で連続的に炭を送り込める炉で、再生設備として実際に使われます。 |
選択肢(4)のポイント（ここが誤り）
使い切った炭を加熱して蘇らせる操作は、ひとつながりの炉の中で三つの段階を踏みます。まず100℃台から200℃前後までで付着した水分を飛ばします。次に400℃台から700℃前後にかけて、吸着していた有機物を分解し、炭素の骨だけを孔の中に残します。ここまでだと孔は残留した炭素で目詰まりしたままなので、最後に700℃を超え1000℃近くまで上げ、水蒸気を送り込んで残留炭素を燃やし飛ばす操作を行います。孔を開け直すこの最終段が賦活であり、新品の活性炭を作るときと同じ温度帯です。
したがって、水分を飛ばすだけの低い温度帯で孔が開き直ると書けば、明らかに桁が足りません。その温度では吸着していた有機物すら分解しきれず、炭は吸着能力を取り戻さないまま炉を出ることになります。数字を覚えるときは「乾燥は100℃台、炭化は数百℃、賦活は800℃前後」という三段の階段で押さえると、どの段の数字を差し替えられても気づけます。
再生には熱をかけない方法もあります。薬品で吸着物を溶かし出す方法や、微生物に食べさせる方法、水蒸気だけを通す方法などです。ただしこれらは吸着していた物質の種類が限られる場面向けで、幅広い有機物を吸った炭を元に戻す力では加熱に及びません。加熱で戻す代わりに、炭そのものが毎回わずかに燃え減るという代償があり、繰り返し再生するほど補充が必要になります。
覚え方
- 加熱再生は三段。乾燥は100℃台、炭化は数百℃、賦活は800℃前後。
- 孔を開け直すのが賦活。新品を作るときと同じ温度帯だと覚える。
- よくつかまるのは水になじみにくく、分子が大きいもの。イオンは苦手。
- 吸着平衡の経験式といえばフロイントリッヒ。両対数で直線になる。
- 再生炉はロータリーキルンや流動炉。連続で高温を保てる形が選ばれる。
理解度チェック
活性炭の乾式加熱再生は、どのような温度の段階を経ますか。
水分を飛ばす乾燥が100℃台から200℃前後、吸着物を分解する炭化が400℃台から700℃前後、孔を開け直す賦活が700℃を超えて1000℃近くまで、という三段です。賦活は新品の活性炭を製造するときと同じ温度帯で、水蒸気を送り込んで残留炭素を焼き飛ばします。
活性炭によくつかまるのは、どのような物質ですか。
炭の表面は水になじみにくい性質が強いため、水になじみにくく、分子が大きいものほど強く吸着されます。逆に、水によく溶けるイオンや小さな極性分子は吸着されにくく、活性炭だけでは処理しきれません。
この問題に関連する用語解説
出典
- 一般社団法人 産業環境管理協会「平成29年度 公害防止管理者等国家試験 汚水処理特論 問題・正解」（公式PDF）
※ この記事の確認日：2026年7月