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El carbón activado

¿Qué es el carbón activado (el carbón activo)?

Los carbones activados son sorbentes carbonosos, producidos por método industrial. Los carbones activos tienen los indicadores normados de calidad. La capacidad de sorción, la area específica de poros de carbón activado, el tamaño de las partículas y una serie de otros indicadores están sujetos a normas o condiciones técnicas.

Los poros son más importantes en carbón activado.

El carbón activado tiene la estructura porosa y la gran superficie interna. Gracias a estas propiedades, el carbón activado se utiliza como absorbente.

El carbón activado es capaz de filtrar en la superficie  interna de los poros  las moléculas de los contaminantes en la depuración del agua, del aire, de líquidos y de gas.

El volumen de los poros de los carbones activados, por definición, excede 0.2 ml/g; la superficie interna es más de 400 m2/g.  Los poros pueden tener un tamaño de 0.3 nanómetros hasta varios miles de nanómetros (1 nanómetro = 10 -9 cm).

La estructura del carbón activado.

La estructura molecular de carbón activo contiene el carbono en forma de plataformas o los anillos de unos pocos átomos. Ellos forman la pared molecular de los poros de carbón activado. Normalmente, los anillos tienen las rupturas. Debido a esto defecto structural y reacciones en las zonas de ruptura de los anillos pueden occurir.

Los poros de carbones activados se clasifican por el diámetro:

  • Microporos de carbón activado - menos de 1 nanómetro.
  • Mesoporos del carbón activado - de 1 a 25 nanómetros.
  • Macroporos del carbón activado - más de 25 nanómetros.

La materia prima para la producción de carbones activados.

El carbón activado puede ser producido de cualquier material carbonoso. Principalmente el carbón activado se produce de la cascara de coco – el carbón activado de coco, de carbón de piedra - el carbón activado mineral o de la madera - carbón vegetal activado.

La producción de carbón activado.

La producción de carbón activado de la materia prima poco porosa consiste en la activación, la molienda y la dispersion en fracciónes. La estructura que contiene un gran número de poros se produce por la activación. Otras operaciones pueden estar presentes en la producción de marcas especiales de carbón activo.

Métodos de activación de carbon.

Dos métodos de activación se aplican en la producción de carbón activado:

  • La activación de vapor

La activación con vapor de agua al 700 – 900 °C. Los poros se forman en la estructura interna del carbón activado, como resultado el carbon activado finamente poroso se forma. La oxidación parcial de carbón tiene lugar cuando activación del vapor.

  • La activación química

La materia prima se mezcla con la sustancia deshidratante (el ácido o el cloruro de zinc) y se calienta hasta 400 – 600 °C.  Como resultado el carbón activado gran poroso se forma, utilizado, por ejemplo, para la decoloración.

La adsorción y desorción.

La acumulación de sustancias en los poros del sorbente se llama adsorción. La adsorción occure cuando un gas o liquido pasa a través del carbón activado. La desorción es eliminación de las sustancias acumuladas en el proceso de adsorción del sorbente.

Se distinguen la adsorción física y absorción química:

  • La adsorción física ocurre principalmente como resultado de la acción de las fuerzasde Van Der Waals y las propiedades químicas de las sustancias de la adsorción no cambian. La adsorción física es reversible, sustancias absorbables pueden ser separados del sorbente.
  • La sustancia entra en la reacción química con sorbentom durante la absorción química. Sus propiedades químicas cambian así como propiedades del sorbente. La absorción química es irreversible.

Las sustancias absorbables de carbón activo.

El carbón activado puede adsorber las sustancias orgánicos y no polares, tales como disolventes, hidrocarburos clorados, colorantes, petróleo y productos derivados del petróleo. Las sustancias altamente moleculares y las sustancias con la estructura no polar se adsorben major. La capacidad de absorción del carbón activo aumenta con la disminución de la solubilidad de la sustancia en el agua, para las sustancias con la estructura no polar - con el aumento del peso molecular.

La representación gráfica de la adsorción del carbón activado en forma de la isoterma de adsorción:

La adsorción, como una función de la concentración de la sustancia que debe ser absorbable, se representa en la forma de la isoterma. La isoterma describe el equilibrio entre la sustancia en un líquido o en el aire, que debe ser absorbable, (la concentración residual) y la sustancia absorbable en el carbón activado (la cantidad máxima a esta concentración residual). Normalmente, la capacidad máxima aumenta con el aumento inicial de la concentración.

 

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