Re: [問題] 活性碳對魚的影響

[Mudadm (靜默〥)]

==恕刪==
藉這個問題來把以前看的資料分享給大家：

活性碳的碳原子，在結構上排列相當紛亂，如果我們將它的結構碎裂，用顯微鏡觀察，可
以發現它的內部到處充滿縱橫交錯的細孔，這些細孔的尺寸，可以小到分子級大小（
molecular dimensions，約0.1 nm直徑），因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積
（specific surface area）大。

活性碳的多孔隙結構，讓它具有極大的「比表面積」，此種表面積更賦予它具有最強烈的
吸附能力，而能廣泛吸附許多化合物。在人類所製造的物質中，以活性碳的結構最具多孔
性，或最具有物理吸附作用能力。活性碳的「比表面積」可以超過1000 m2/g，如果依此
計算，那麼小小的5g重所擁有之表面積，將相當於一個足球場那麼大。 　　

活性碳的吸附（adsorption）作用是指液體或氣體附著集中於固體表面的作用，一般的活
性碳都能發生這種作用。吸附與吸收（absorption）不同，吸收是指讓液體或氣體進入固體的內部的原子結構中，
但活性碳並不具備這樣的能力，它的吸附作用只是一個表面現象，所以只發生於它的表面
。　　
吸附作用的形成，主要來自倫敦分散力（London Dispersion Forces），這也是另一種凡
得瓦力（Van der Waals Force）的表現形式。此種力普遍存在於不具有永久性偶極矩
（dipole moment）的分子之間，它是一種自然的吸引力。只要分子足夠靠近，都會很自
然產生這種作用力。凡是能利用此種力把物質吸住的作用，我們稱為物理吸附（physical
 adsorption）。此種作用力與溫度無關，因此不受溫度之影响。 　　

倫敦分散力必須在碳表面（carbon surface）與被吸附分子（adsorbate molecule）之間
達到作用的距離之後才會發生，該力的大小涉及被吸附分子中所有相關原子與活性碳表面
碳原子密切接觸的程度。如果接觸的程度越高，則該力越大，同時活性碳對該分子的吸附
能力也越強。 　　

活性碳對液相（liquid phase）的吸附作用與氣相有類似性質。它表現在吸附作用方面的
能力，與被吸附化合物的溶合力（solvated force）有關。當被吸附化合物的在水中的溶
合力小於吸附力（adsorbability）時，它就會被逐漸富集（concentrate）在活性碳中。
這也說明，為何「疏水性」化合物在水中很容易被活性碳吸附而除去的主要原因。 　　

事實上，活性碳對物質的吸附能力，完全表現在倫敦分散力與氣相的蒸氣壓力或與液相的
溶合力之間，相互「角力」的結果。當倫敦分散力較大時，即可以表現出對氣體或液體分
子的吸附力。由於氣相的蒸氣壓力及液相的溶合力，可因溫度的增加而加強，但倫敦分散
力卻不受影響，因此可以利用加熱的方式，讓氣體或液體分子從活性碳表面脫離，這種逆
向操作，我們稱之為脫附（deadsorption）。 　　

有那些物質會被活性碳吸附呢（What compounds are adsorbed）？從活性碳的吸附原理可
知，凡是大分子化合物，特別是一些大分子有機物在溶劑中是很容易被吸附的；另外，某
些大分子量的無機化合物，像碘化物及汞化物，也能被活性碳吸附。 　　
一般而言，一定種類及比表面積相同的活性碳之吸附力，隨著以下因素而被強化：
（1）化合物分子量增加時
（2）化合物具有高數目像雙鍵（double bonds）一類的官能基（functional groups），
或高鹵化物（halogen compounds）時
（3）化合物分子的電子雲（electron clouds）易形成瞬間極性（polarisability）者
（註：此性質與倫敦分散力的產生有絕對關係）。
由於這些因素的影響，導致有些物質很容易被活性碳吸附，但有些不會。 　

離子性物質因具有永久性偶極矩（dipole moment），無法形在活性碳表面之間形成倫敦
分散力，所以難以被吸附。水草的無機養分幾乎都是離子性物質，所以在水草缸使用活
性碳，無機養分應該不受活性碳吸附作用之影響。 　　

活性碳的脫附過程，我們稱為再生（regenerated）。當活性碳的脫附作用的吸附性減弱後
，可以讓它「再生」後而能再繼續使用。由於物理吸附與化學吸附的平均焓（enthalpy）
皆為負值（-ΔH），屬於放熱反應，因此再生通常不會在自然的情況下自動發生，必須
將活性碳單獨取出另外做適當的處理。　　
活性碳再生時，一般使用水蒸氣脫附再生。若僅針對物理吸附之再生，大約使用200-300℃
之高壓水蒸氣在再生爐中加熱處理即可。由於化學吸附所產生的作用力，比物理吸附強，
所以它所需脫附再生的溫度要高許多，例如，在操作時，它所需的高壓水蒸氣約至少高達
400 ℃才能達到目的。

另外根據一些之前看過的資料，還有自己使用習慣，提出一些觀點供大家參考：
1.一般水草缸應該不會受到活性碳影響，下液肥什麼的應該不受影響
2.水色、水味、部分重金屬、氯可以被活性炭去除
3.沒有什麼吸附滿了繼續放會吐出有毒物質的事情會發生
4.下藥前移除活性碳，治療完放活性碳

所以在我的魚缸中，活性碳向來不是主要的濾材^^"

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) 
◆ From: 61.57.155.16
→ yfr         :好懷念，聽到凡得瓦力好像在唸高中一樣
→ itsforte    :打臉打的好大力  XDDD
→ Mudadm      :無意打臉阿，討論討論～希望給大家更多思考空間而已
→ darklighter :啪啪啪啪啪啪啪啪                         這是掌聲
推 jackyu      :資料上禪空和你的是一樣的,但是應用認知他判斷錯的就
→ jackyu      :多了. 至於高密度養殖和蝦缸會酌放活性碳是為了把大
→ jackyu      :分子的代謝物鎖在碳上,這樣汙染和害菌數的控制比較容
→ jackyu      :易,不過要說有重大影響或關鍵的改善水質是不大可能
→ jackyu      :用法也見仁見智,主要還是放著防止突發狀況(如登隔熱
→ jackyu      :噴藥),重點是一定要定期換,才不會發生毒污染後祝死
→ jackyu      :碳已經吸飽了沒用....
推 kazemi      :附議J大 ^o^