Carbó activat

Archiu:Activated Carbon.jpg

Carbó activat

El carbó activat o carbó actiu és una família d'adsorbents carbonáceos altament cristalins i en una porosidad interna altament desenrollada.

Existix una àmplia varietat de productes de carbó activat que mostren diferents característiques, depenent del material de partida i la tècnica d'activació usada en la seua producció.

És un material que es caracterisa per posseir una cantitat molt gran de microporos (poros menors a 2 nanómetros de radi). A causa de la seua alta microporosidad, el carbó pot posseir una superfície de 50 m²/g o més si és actiu, aplegant a valors de més de 2500 m²/g.

El carbó activat s'utilisa en l'extracció de metals (per eixemple, or), la purificació d'aigua potable (tant per a la potabilización a nivell públic com a domèstic), en medicina veterinària i medicina humana per a casos d'intoxicació, en el tractament d'aigües residuals, en la clarificación d'aixarop de sucre, en la purificació de glicerina, en caraces antigás, en filtres de purificació i en controladors d'emissions d'automòvils, entre molts atres usos.

Producció

Generalment es produïx per dos métodos diferents:

1. Activació química: una substància deshidratante, que pot ser un àcit, es mescla en la matèria primera i se somet a un tractament a temperatures moderades. Esta tècnica pot ser problemàtica perque, per eixemple, en usar com a agent deshidratante clorur de zinc els residus del zinc poden permanéixer en el producte final, encara despuix de llavat.
2. Activació física o del vapor: el material carbonizado es tracta en una mescla de gasos de combustió i vapor d'aigua a una alta temperatura per a que s'active.

Com a material de partida s'usen varis materials carbonosos, com a clafolls d'anou, fusta, coco.

Característiques

Archiu:ActivatedCharcoalPowder BrightField.jpg

Una micrografía de carbó activat.

El carbó activat pot tindre un àrea superficial major de 500 m²/g, sent fàcilment alcanzables valors de 1000 m²/g. Alguns carbons activats poden alcançar valors superiors als 2500 m²/g. A modo de comparació, una cancha de tenis té prop de 260 m².

Baixe un microscopi electrònic, l'estructura del carbó activat es mostra en una gran cantitat de recovecos i de clavills. A nivells més baixos es troben zones a on hi ha chicotetes superfícies planes tipo grafit, separades solament per alguns nanómetros, formant microporos. Estos microporos proporcionen les condicions per a que tinga lloc el procés d'adsorció. L'evaluació de l'adsorció es fa generalment per mig de nitrogen gaseós a 77 K en condicions d'alt buit.

El carbó actiu saturat es pot regenerar per mig de l'aplicació de calor. Els aerogeles de carbó, que són més costosos, tenen superfícies efectives molt altes i troben us similar al carbó activat en aplicacions especials.

Les seues principals característiques són:

Àrea superficial

És l'extensió de la superfície dels poros desenrollada dins de la matriu del carbó activat. Es medix usant nitrogen (N₂). És l'indicador primari del nivell d'activitat, assumint que a major àrea superficial, major número de punts d'adsorció disponibles.

Ràdios porales

La determinació de la distribució dels tamanys dels poros és una forma extremadament útil de conéixer el comportament del material. l'IUPAC definix la distribució de ràdios porales de la següent forma:

• Microporos r < 2 nm
• Mesoporos r ≈ 2-50 nm
• Macroporos r > 50 nm

Els macroporos són la via d'entrada al carbó activat, els mesoporos realisen el transport, i els microporos l'adsorció.

Número de yodo

És una mida de la porosidad per mig d'adsorció de yodo en solució.

Activitat de tetracloruro de carbono

És una mida de la porosidad per mig d'absorció de vapor saturat de tetracloruro de carbono.

Durea

La durea és un factor important en el disseny del sistema, la vida útil dels filtres i la forma de manipulació. Presenta grans variacions, depenent del material original i el seu nivell d'activitat.

Densitat

La densitat bulk deu considerar-se cuidadosadament quan es deguen omplir volums fixos; pot tindre implicacions comercials.

La densitat netejat i secat sempre mostra un valor menor, per la película d'aigua entre les partícules de carbó activat.

Tamany de les partícules

Quant més fi és el tamany de les partícules d'un determinat carbó activat, millor és l'accés a l'àrea superficial i més ràpida és la taxa de cinètica d'absorció. En sistemes de fase vapor, açò es deu considerar junt en la caiguda de pressió, que afecta els costs energètics.

Una elecció cuidadosa del tamany de les partícules pot proveir significatius beneficis operatius.