El carboni activat, com a material d’adsorció altament eficaç, s’utilitza àmpliament en el tractament de l’aigua, la purificació de l’aire, la descolorització d’aliments, la catàlisi química i altres camps. El seu rendiment d'adsorció excepcional deriva principalment de la seva estructura física i química única, i els seus components primaris determinen el seu rendiment i el seu rang d'aplicacions.
El carboni activat es compon principalment de carboni, que oscil·la entre el 85% i el 98%, amb la proporció específica segons les matèries primeres i el procés d’activació. Els àtoms de carboni existeixen en el carboni activat en formes amorfes i microcristal·lines, formant una estructura de porus desenvolupada per pou - i dotant -la amb una gran superfície específica, normalment de 500 a 1500 m2/g. Aquesta alta superfície específica permet al carboni activat adsorbir de manera eficient les molècules de impuresa de gasos i líquids.
A més del carboni, el carboni activat també conté una certa quantitat d’elements metàl·lics no - com l’oxigen i l’hidrogen. Aquests elements existeixen principalment en forma de grups funcionals superficials com ara carboxil, hidroxil i grups de lactona. Aquests grups funcionals imparteixen carboni activat amb una capacitat d’adsorció química, permetent -li adsorbir substàncies específiques no només mitjançant l’adsorció física, sinó també mitjançant l’enllaç químic. Per exemple, en el tractament de l’aigua, l’oxigen - que conté grups funcionals a la superfície del carboni activat pot adsorbir ions de metall pesat i contaminants orgànics, millorant l’efectivitat de la purificació.
El tipus de matèria primera de carboni activat també afecta la seva composició i rendiment. Les matèries primeres comunes inclouen la fusta, el carbó, les closques de fruita (com les closques de coco) i el coca del petroli. El carboni activat basat en fusta - conté normalment nivells elevats d’hidrogen i oxigen i té una estructura de porus més desenvolupada, cosa que el fa adequat per a la descolorització d’aliments i la purificació de l’aire. El carboni basat en carbó - té un contingut de carboni més elevat i una bona força mecànica, fent -lo servir habitualment en el tractament de les aigües residuals industrials. El carboni activat basat en coco -, a causa de la seva alta duresa i estructura microporosa, és molt afavorida en la recuperació de metalls preciosos i la purificació final -.
A més, el procés d’activació utilitzat per al carboni activat també té un impacte significatiu en la seva composició. Els mètodes d’activació física (com l’activació de vapor o diòxid de carboni) formen principalment estructures microporoses, adequades per a l’adsorció de molècules petites. Els mètodes d’activació química (com l’àcid fosfòric o l’activació d’hidròxid de potassi) produeixen més mesopores i macropores, millorant la capacitat d’adsorció de molècules més grans.
Comprendre els components i propietats principals del carboni activat us ajudarà a seleccionar el producte adequat per a diferents aplicacions. Amb els requisits creixents de protecció ambiental, la demanda de carboni activat en els camps del control de la contaminació i la recuperació de recursos continua creixent, i la seva optimització de composició i millora del rendiment segueixen sent importants direccions de la investigació de la indústria.
