多孔質培地とは

多孔質媒体は、液体または気体が通過できる固体材料間の細孔または空間を含む物質です。 自然に発生する多孔質媒体の例には、砂、土壌、軽石や砂岩などのある種の石が含まれます。 スポンジ、セラミック、網状フォームも製造され、多孔質媒体として使用されます。 科学、産業、および日常生活におけるこれらの材料の可能な用途は広大ですが、おそらく最も一般的にはフィルターとして使用されます。

物理的には、多孔性媒体は、その多孔性または細孔のサイズによって、他の多孔性媒体を含む他の材料と区別できます。 多孔性の低い材料は透過性が低く、一般に細孔が小さいため、気体や液体が通過しにくくなりますが、多孔性の高い材料は細孔が大きく浸透しやすくなります。 多孔性媒体によって粒子を除去する必要がある場合、細孔は粒子を効果的に捕捉するために十分に小さくなければならないため、多孔性はフィルタリングの重要な考慮事項です。 地質学者は、石油と天然ガスの貯留層の観察を行う際に、周囲の石と土壌の多孔性も考慮します。 低気孔率の石に閉じ込められた天然ガスは「タイトガス」として知られており、他の埋蔵量よりもアクセスが困難です。

気孔率は、濃い頁岩と砂岩の低い割合から、砂の約50％、粘土の最大70％の範囲です。 人工材料はさらに多孔性になります。 たとえば、エアコンフィルターや化粧品アプリケーターで使用される多孔質媒体である網状フォームは、最大98％の気孔率を持っています。

科学および産業における多孔質媒体の最も一般的な用途の1つはろ過です。 製造工場では、これらの材料を使用して、機械的に（粒子をトラップすることにより）、または化学的に（特定の化合物を選択的に除去することにより）気体または液体をろ過できます。 ろ過される物質は、多孔質媒体を通してろ過され、材料の細孔を通過する際に精製されます。 この方法の産業用途の例には、水処理と石油精製が含まれます。

多孔質媒体は、水産養殖や家庭の水槽システムでもよく使用されます。 多孔質活性炭で構成されたカーボンフィルターは、水から望ましくない有機化合物や金属を吸収するために水槽で使用されます。 活性炭は化学ろ過の例ですが、機械ろ過も可能なオプションです。 後者のシステムでは、多孔質スポンジが粒子状物質を機械的にろ過し、タンク内の生物にとってよりクリーンな環境を作り出します。