El carbón activado es un material con una estructura altamente porosa y una gran superficie específica, que tiene una excelente capacidad de adsorción y reactividad química. Antes de comprender cómo funciona el carbón activado, primero es necesario comprender los conceptos de adsorción y propiedades superficiales.
La adsorción es el proceso mediante el cual un gas, líquido o sustancia disuelta se adsorbe de un medio (por ejemplo, agua, aire) sobre una superficie sólida. La estructura porosa del carbón activado le confiere una mayor superficie, proporcionando una enorme área de contacto para las sustancias adsorbentes.
El principio de funcionamiento del carbón activado se puede resumir en los siguientes aspectos:
1. Adsorción física: El carbón activado adsorbe moléculas en su superficie mediante adsorción física. Esto se debe a la superficie específica extremadamente alta y al gran número de microporos y estructuras mesoporosas del carbón activado. Cuando las moléculas de gas o sustancias disueltas tocan la superficie del carbón activado, serán adsorbidas en los poros del carbón activado debido a la fuerza de atracción y la fuerza existente en la superficie del adsorbente.
2. Adsorción química: Además de la adsorción física, el carbón activado también puede capturar moléculas mediante adsorción química. Esto se debe al hecho de que algunos grupos funcionales químicos (como hidroxilo, carboxilo, etc.) en la superficie del carbón activado pueden reaccionar químicamente con tipos específicos de moléculas. Esta adsorción química puede mejorar la capacidad de adsorción del carbón activado para ciertas sustancias orgánicas.
3. Características de la superficie: La superficie del carbón activado tiene ciertas características de carga. Estas cargas superficiales pueden interactuar electrostáticamente con iones o moléculas cargadas en solución. Dependiendo de las propiedades químicas y la estructura física de la superficie del carbón activado, se pueden adsorber o excluir selectivamente sustancias con propiedades eléctricas específicas.
Se pueden adaptar diferentes tipos de carbón activado a diferentes tipos de contaminantes. Por ejemplo, algunos carbones activados son mejores para adsorber compuestos orgánicos volátiles (COV) o sustancias olorosas, mientras que otros tienen una mayor capacidad de adsorción selectiva de sustancias como iones de metales pesados o residuos de pesticidas.
El rendimiento del carbón activado está estrechamente relacionado con sus propiedades físicas y químicas y condiciones de aplicación. Los factores que afectan el rendimiento de adsorción del carbón activado incluyen la distribución del tamaño de los poros, el área de superficie específica, el volumen de los poros, etc. Además, la capacidad de adsorción y la eficiencia del carbón activado también se ven afectadas por factores como la temperatura, la humedad, la concentración de soluto y el tiempo de contacto. .
En definitiva, el carbón activado puede adsorber gases, líquidos o sustancias disueltas en su superficie mediante mecanismos de adsorción física y adsorción química a través de su estructura porosa y su enorme superficie específica. El proceso se basa en las fuerzas de interacción entre sustancias y las propiedades de las superficies de carbón activado. El principio de funcionamiento del carbón activado es que su estructura y propiedades únicas lo convierten en un adsorbente eficaz ampliamente utilizado en el tratamiento de agua, purificación del aire y otras aplicaciones ambientales.
