活性アルミナ

活性アルミナは、水酸化アルミニウムを脱水酸化して多孔性物質にすることで製造されます。この物質の表面積は、200 m ² /g を大幅に超えることがあります。この化合物は、乾燥剤(空気中の水分を吸着して物を乾燥させる) として、また飲料水中のフッ化物、ヒ素、セレンのフィルターとして使用されます。活性アルミナは、酸化アルミニウム(アルミナ、Al ₂ O ₃ )でできています。多数の「トンネルのような」細孔があるため、表面積と重量の比が非常に高くなります。活性アルミナの相組成は、準安定形態 (ガンマ-Al 2 _O 3_など) でのみ表すことができます。酸化アルミニウムの唯一の安定形態であるコランダム (アルファ-Al ₂ O ₃ ) には、化学的に活性な表面がなく、吸着剤としては使用されません。

活性アルミナは、ポリエチレン製造における触媒の吸着、過酸化水素製造、ヒ素やフッ化物を含む多くの化学物質の選択吸着剤、流体流からの硫黄除去（クラウス触媒プロセス）など、幅広い吸着剤および触媒用途に使用されています。

乾燥剤として使用されるこの製品は、吸着と呼ばれるプロセスによって機能します。空気中の水分は、実際には、空気が通過するときに小さな通路の間のアルミナ自体に付着します。水分子は捕捉されるため、空気はフィルターを通過するときに乾燥します。このプロセスは可逆的です。アルミナ乾燥剤を約 200 °C に加熱すると、捕捉された水分が放出されます。このプロセスは、乾燥剤の 再生と呼ばれます。

活性アルミナは飲料水からフッ素を除去するためにも広く使用されています。米国では、飲料水にフッ素を添加するプログラムが広く実施されています。しかし、インドのラジャスタン州など一部の地域では、フッ素症を引き起こすほどの量のフッ素が水中に含まれています。ハーバード公衆衛生大学院の研究では、子供の頃に高濃度のフッ素にさらされると、IQが低下することが分かりました。^[1]

活性アルミナ フィルターは、フッ化物濃度を 10 ppm から 1 ppm 未満まで簡単に下げることができます。ろ過される水から浸出するフッ化物の量は、水が実際にアルミナ フィルター メディアに触れている時間によって異なります。基本的に、フィルター内のアルミナが多いほど、最終的にろ過された水に含まれるフッ化物が少なくなります。温度の低い水や pH の低い水 (酸性水) も、より効果的にろ過されます。処理に理想的な pH は 5.5 で、最大 95% の除去率が可能です。

VKChhabra（元PHEDラジャスタン主任化学者）が行った研究によると、活性アルミナは、現場条件下でフッ化物フィルターとして使用される場合、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム、NaOH）、硫酸（H ₂ SO ₄）の溶液によって最もよく再生できます。

市販の活性アルミナのフッ素吸収能力 (FUC) は最大 700 mg/kg です。VK Chhabra 法を使用した FUC は次のように決定できます。

フッ化物溶液: 無水 NaF 22.1 g を蒸留水に溶かし、1,000 mL に希釈します。1 mL = 10 mg のフッ化物。10 mL/L = 100 mg/L のフッ化物。

手順：

100 mg/L のフッ化物を含む模擬蒸留水 1 リットルを、ジャー テスト マシンを使用して 100 rpm で撹拌します。テスト対象の AA を 10 g 加えます。1 時間後、マシンの電源を切り、溶液を取り出します。5 分後、上澄み溶液を慎重にデカントし、フッ化物を測定します。元の水のフッ化物濃度と処理水のフッ化物濃度の差を計算します。差に 100 を掛けると、AA のフッ化物吸収能力 (mg/kg) が得られます。

高真空用途では、活性アルミナは、ロータリーベーンポンプによって生成されたオイルがシステム内に逆流するのを防ぐためのフォアライントラップの充填材として使用されます。 ^[2]活性アルミナのバッフルは、拡散ポンプでよく必要とされる冷却トラップの代わりに使用することもできますが、これはめったに使用されません。^[3]

その機械的特性と生物学的環境における非反応性により、人工股関節（股関節や肩関節など）の摩擦面を覆うのに適した材料となります。

フッ素除去

脱フッ素化とは、飲料水中のフッ素濃度を下げることです。活性アルミナ法は、飲料水の脱フッ素化に広く使用されている吸着法の1つです。^[4]

• 活性炭
• シリカゲル
• 合成ケイ酸マグネシウム