El procedimiento para procesar carbón activado generalmente consiste en una carbonización seguida de una activación de material carbonoso de origen vegetal. La carbonización es un tratamiento térmico a 400-800 °C que convierte las materias primas en carbón minimizando el contenido de materia volátil y aumentando el contenido de carbono del material. Esto aumenta la resistencia del material y crea una estructura porosa inicial, necesaria para la activación del carbón. Ajustar las condiciones de carbonización puede afectar significativamente el producto final. Un aumento de la temperatura de carbonización incrementa la reactividad, pero al mismo tiempo disminuye el volumen de poros presentes. Esta disminución del volumen de poros se debe a un aumento en la condensación del material a temperaturas de carbonización más altas, lo que produce un aumento en la resistencia mecánica. Por lo tanto, es importante elegir la temperatura de proceso correcta según el producto de carbonización deseado.
Estos óxidos se difunden fuera del carbón, lo que resulta en una gasificación parcial que abre los poros previamente cerrados y desarrolla aún más la estructura porosa interna del carbón. En la activación química, el carbón reacciona a altas temperaturas con un agente deshidratante que elimina la mayor parte del hidrógeno y el oxígeno de la estructura del carbón. La activación química suele combinar la carbonización y la activación, pero estos dos pasos pueden ocurrir por separado según el proceso. Se han encontrado áreas superficiales superiores a 3000 m²/g al utilizar KOH como agente activador químico.
Carbón activado a partir de diferentes materias primas.
Además de ser un adsorbente utilizado para diversos propósitos, el carbón activado se puede producir a partir de una amplia gama de materias primas, lo que lo convierte en un producto increíblemente versátil que puede producirse en diversas áreas, dependiendo de la materia prima disponible. Algunos de estos materiales incluyen cáscaras de plantas, huesos de frutas, materiales leñosos, asfalto, carburos metálicos, negros de humo, residuos de aguas residuales y restos de polímeros. Diferentes tipos de carbón, que ya existen en forma de cinco carbonos con una estructura porosa desarrollada, pueden procesarse para crear carbón activado. Si bien el carbón activado se puede producir a partir de casi cualquier materia prima, resulta más rentable y ecológico producirlo a partir de materiales de desecho. Se ha demostrado que los carbones activados producidos a partir de cáscaras de coco tienen un alto volumen de microporos, lo que los convierte en la materia prima más utilizada para aplicaciones que requieren una alta capacidad de adsorción. El aserrín y otros materiales leñosos de desecho también contienen estructuras microporosas muy desarrolladas que favorecen la adsorción desde la fase gaseosa. La producción de carbón activado a partir de huesos de aceituna, ciruela, albaricoque y melocotón produce adsorbentes altamente homogéneos con una dureza considerable, resistencia a la abrasión y un alto volumen de microporos. La chatarra de PVC puede activarse si se elimina previamente el HCl, lo que da como resultado un carbón activado que es un buen adsorbente para el azul de metileno. Incluso se han producido carbones activados a partir de chatarra de neumáticos. Para distinguir entre la amplia gama de posibles precursores, es necesario evaluar las propiedades físicas resultantes tras la activación. Al elegir un precursor, son importantes las siguientes propiedades: superficie específica de los poros, volumen de poros y distribución del mismo, composición y tamaño de los gránulos, y estructura química/característica de la superficie del carbón.
Elegir el precursor correcto para la aplicación correcta es fundamental, ya que la variedad de materiales precursores permite controlar la estructura porosa de los carbones. Los diferentes precursores contienen cantidades variables de macroporos (> 50 nm), lo que determina su reactividad. Estos macroporos no son eficaces para la adsorción, pero su presencia permite la creación de más canales para la formación de microporos durante la activación. Además, los macroporos proporcionan más vías para que las moléculas adsorbidas lleguen a los microporos durante la adsorción.
Hora de publicación: 01-abr-2022