Le procédé de traitement du charbon actif consiste généralement en une carbonisation suivie d'une activation de matière carbonée d'origine végétale.La carbonisation est un traitement thermique à 400-800°C qui convertit les matières premières en carbone en minimisant la teneur en matières volatiles et en augmentant la teneur en carbone du matériau.Cela augmente la résistance des matériaux et crée une structure poreuse initiale qui est nécessaire si le charbon doit être activé.L'ajustement des conditions de carbonisation peut affecter de manière significative le produit final.Une température de carbonisation accrue augmente la réactivité, mais diminue en même temps le volume des pores présents.Cette diminution du volume des pores est due à une augmentation de la condensation du matériau à des températures de carbonisation plus élevées, ce qui entraîne une augmentation de la résistance mécanique.Par conséquent, il devient important de choisir la température de processus correcte en fonction du produit de carbonisation souhaité.
Ces oxydes se diffusent hors du carbone, entraînant une gazéification partielle qui ouvre des pores précédemment fermés et développe davantage la structure poreuse interne du carbone.Lors de l’activation chimique, le carbone réagit à haute température avec un agent déshydratant qui élimine la majorité de l’hydrogène et de l’oxygène de la structure carbonée.L'activation chimique combine souvent les étapes de carbonisation et d'activation, mais ces deux étapes peuvent toujours se dérouler séparément selon le procédé.Des surfaces spécifiques élevées supérieures à 3 000 m2/g ont été trouvées lors de l’utilisation de KOH comme agent activateur chimique.
Charbon actif provenant de différentes matières premières.
En plus d'être un adsorbant utilisé à de nombreuses fins différentes, le charbon actif peut être produit à partir d'une multitude de matières premières différentes, ce qui en fait un produit incroyablement polyvalent qui peut être produit dans de nombreux domaines différents en fonction de la matière première disponible.Certains de ces matériaux comprennent des coquilles de plantes, des noyaux de fruits, des matériaux ligneux, de l'asphalte, des carbures métalliques, des noirs de carbone, des déchets provenant des eaux usées et des déchets de polymères.Différents types de charbon, qui existent déjà sous une forme carbonée avec une structure poreuse développée, peuvent être traités ultérieurement pour créer du charbon actif.Bien que le charbon actif puisse être produit à partir de presque toutes les matières premières, il est plus rentable et plus respectueux de l’environnement de produire du charbon actif à partir de déchets.Il a été démontré que les charbons actifs produits à partir de coques de noix de coco présentent des volumes élevés de micropores, ce qui en fait la matière première la plus couramment utilisée pour les applications nécessitant une capacité d'adsorption élevée.La sciure de bois et autres déchets ligneux contiennent également des structures microporeuses fortement développées qui facilitent l'adsorption à partir de la phase gazeuse.La production de charbon actif à partir de noyaux d'olive, de prune, d'abricot et de pêche produit des adsorbants très homogènes avec une dureté significative, une résistance à l'abrasion et un volume de micropores élevé.Les déchets de PVC peuvent être activés si le HCl est préalablement éliminé, ce qui donne un charbon actif qui est un bon adsorbant pour le bleu de méthylène.Des charbons actifs ont même été produits à partir de déchets de pneus.Afin de distinguer le large éventail de précurseurs possibles, il devient nécessaire d’évaluer les propriétés physiques résultantes après activation.Lors du choix d'un précurseur, les propriétés suivantes sont importantes : surface spécifique des pores, volume des pores et répartition du volume des pores, composition et taille des granules, et structure/caractère chimique de la surface du carbone.
Choisir le bon précurseur pour la bonne application est très important car la variation des matériaux précurseurs permet de contrôler la structure des pores du carbone.Différents précurseurs contiennent des quantités variables de macropores (> 50 nm) qui déterminent leur réactivité.Ces macropores ne sont pas efficaces pour l'adsorption, mais leur présence permet davantage de canaux pour la création de micropores lors de l'activation.De plus, les macropores offrent davantage de chemins aux molécules d’adsorbat pour atteindre les micropores pendant l’adsorption.
Heure de publication : 01 avril 2022