Cărbunele activ este un material cu o structură foarte poroasă și o suprafață specifică mare, care are o capacitate de adsorbție excelentă și reactivitate chimică. Înainte de a înțelege cum funcționează cărbunele activ, este mai întâi necesar să înțelegem conceptele de adsorbție și proprietățile suprafeței.
Adsorbția este procesul prin care un gaz, lichid sau substanță dizolvată este adsorbit dintr-un mediu (de exemplu apă, aer) pe o suprafață solidă. Structura poroasă a cărbunelui activ îi conferă o suprafață mai mare, oferind o zonă de contact uriașă pentru adsorbția substanțelor.
Principiul de funcționare al cărbunelui activ poate fi redus la următoarele aspecte:
1. Adsorbție fizică: Cărbunele activat adsorbe moleculele de pe suprafața sa prin adsorbție fizică. Acest lucru se datorează suprafeței specifice extrem de ridicate și numărului mare de micropori și structuri mezoporoase ale cărbunelui activ. Atunci când moleculele de gaz sau substanțele dizolvate ating suprafața cărbunelui activat, acestea vor fi adsorbite în porii cărbunelui activat datorită forței și forței atractive existente pe suprafața adsorbantului.
2. Adsorbția chimică: Pe lângă adsorbția fizică, cărbunele activat poate capta și molecule prin adsorbție chimică. Acest lucru se datorează faptului că unele grupări funcționale chimice (cum ar fi hidroxil, carboxil etc.) de pe suprafața cărbunelui activat pot reacționa chimic cu anumite tipuri de molecule. Această adsorbție chimică poate spori capacitatea de adsorbție a cărbunelui activ pentru anumite substanțe organice.
3. Caracteristicile suprafeței: Suprafața cărbunelui activ are anumite caracteristici de încărcare. Aceste sarcini de suprafață pot interacționa electrostatic cu ionii sau moleculele încărcate în soluție. În funcție de proprietățile chimice și structura fizică a suprafeței cărbunelui activ, substanțele cu proprietăți electrice specifice pot fi adsorbite sau excluse selectiv.
Diferite tipuri de cărbune activ pot fi adaptate pentru diferite tipuri de poluanți. De exemplu, unii cărbuni activi sunt mai buni la adsorbția compușilor organici volatili (COV) sau a substanțelor mirositoare, în timp ce alții au o capacitate de adsorbție selectivă mai mare pentru substanțe precum ionii de metale grele sau reziduurile de pesticide.
Performanța cărbunelui activ este strâns legată de proprietățile sale fizice și chimice și de condițiile de aplicare. Factorii care afectează performanța de adsorbție a cărbunelui activat includ distribuția mărimii porilor, suprafața specifică, volumul porilor etc. În plus, capacitatea de adsorbție și eficiența cărbunelui activat sunt, de asemenea, afectate de factori precum temperatura, umiditatea, concentrația de dizolvat și timpul de contact. .
Per total, cărbunele activ poate adsorbi gaze, lichide sau substanțe dizolvate pe suprafața sa prin mecanismele de adsorbție fizică și chimică prin structura sa poroasă și suprafața specifică imensă. Procesul se bazează pe forțele de interacțiune dintre substanțe și proprietățile suprafețelor de carbon activ. Principiul de funcționare al cărbunelui activ este că structura și proprietățile sale unice îl fac un adsorbant eficient utilizat pe scară largă în tratarea apei, purificarea aerului și alte aplicații de mediu.
