El procediment per processar carbó activat consisteix típicament en una carbonització seguida d'una activació de material carbonos d'origen vegetal. La carbonització és un tractament tèrmic a 400-800 °C que converteix les matèries primeres en carboni minimitzant el contingut de matèria volàtil i augmentant el contingut de carboni del material. Això augmenta la resistència dels materials i crea una estructura porosa inicial que és necessària si es vol activar el carboni. L'ajust de les condicions de carbonització pot afectar significativament el producte final. Un augment de la temperatura de carbonització augmenta la reactivitat, però alhora disminueix el volum de porus presents. Aquesta disminució del volum de porus es deu a un augment de la condensació del material a temperatures de carbonització més altes, cosa que produeix un augment de la resistència mecànica. Per tant, és important triar la temperatura de procés correcta en funció del producte de carbonització desitjat.
Aquests òxids es difonen fora del carboni, donant lloc a una gasificació parcial que obre els porus que estaven prèviament tancats i desenvolupa encara més l'estructura porosa interna del carboni. En l'activació química, el carboni reacciona a altes temperatures amb un agent deshidratant que elimina la major part de l'hidrogen i l'oxigen de l'estructura del carboni. L'activació química sovint combina el pas de carbonització i activació, però aquests dos passos encara poden produir-se per separat depenent del procés. S'han trobat superfícies elevades superiors a 3.000 m2/g quan s'utilitza KOH com a agent activador químic.
Carbó activat a partir de diferents matèries primeres.
A més de ser un adsorbent utilitzat per a molts propòsits diferents, el carbó activat es pot produir a partir d'una gran quantitat de matèries primeres diferents, cosa que el converteix en un producte increïblement versàtil que es pot produir en moltes àrees diferents depenent de la matèria primera disponible. Alguns d'aquests materials inclouen closques de plantes, pinyols de fruites, materials llenyosos, asfalt, carburs metàl·lics, negres de carboni, dipòsits de ferralla de clavegueram i restes de polímers. Diferents tipus de carbó, que ja existeixen en una forma carbonosa 5 amb una estructura de porus desenvolupada, es poden processar posteriorment per crear carbó activat. Tot i que el carbó activat es pot produir a partir de gairebé qualsevol matèria primera, és més rendible i respectuós amb el medi ambient produir carbó activat a partir de materials de rebuig. S'ha demostrat que els carbons activats produïts a partir de closques de coco tenen grans volums de microporus, cosa que els converteix en la matèria primera més utilitzada per a aplicacions on es necessita una alta capacitat d'adsorció. Les serradures i altres materials de ferralla també contenen estructures microporoses fortament desenvolupades que són bones per a l'adsorció de la fase gasosa. La producció de carbó activat a partir de pinyols d'oliva, pruna, albercoc i préssec produeix adsorbents altament homogenis amb una duresa significativa, resistència a l'abrasió i un alt volum de microporus. Els residus de PVC es poden activar si s'elimina prèviament l'HCl, i donen com a resultat un carbó activat que és un bon adsorbent per al blau de metilè. Fins i tot s'han produït carbons activats a partir de residus de pneumàtics. Per tal de distingir entre l'àmplia gamma de possibles precursors, cal avaluar les propietats físiques resultants després de l'activació. A l'hora d'escollir un precursor, les propietats següents són importants: la superfície específica dels porus, el volum dels porus i la distribució del volum dels porus, la composició i la mida dels grànuls, i l'estructura/caràcter químic de la superfície del carbó.
Triar el precursor correcte per a l'aplicació adequada és molt important perquè la variació dels materials precursors permet controlar l'estructura dels porus de carboni. Diferents precursors contenen quantitats variables de macroporus (> 50 nm), que determinen la seva reactivitat. Aquests macroporus no són efectius per a l'adsorció, però la seva presència permet més canals per a la creació de microporus durant l'activació. A més, els macroporus proporcionen més camins perquè les molècules d'adsorbat arribin als microporus durant l'adsorció.
Data de publicació: 01 d'abril de 2022