Il procedimento di lavorazione del carbone attivo consiste tipicamente in una carbonizzazione seguita da un'attivazione di materiale carbonioso di origine vegetale. La carbonizzazione è un trattamento termico a 400-800°C che converte le materie prime in carbonio minimizzando il contenuto di sostanze volatili e aumentando il contenuto di carbonio del materiale. Ciò aumenta la resistenza dei materiali e crea una struttura porosa iniziale necessaria per attivare il carbonio. La regolazione delle condizioni di carbonizzazione può influenzare in modo significativo il prodotto finale. Un aumento della temperatura di carbonizzazione aumenta la reattività, ma allo stesso tempo diminuisce il volume dei pori presenti. Questa diminuzione del volume dei pori è dovuta ad un aumento della condensazione del materiale a temperature di carbonizzazione più elevate che comporta un aumento della resistenza meccanica. Diventa quindi importante scegliere la corretta temperatura di processo in base al prodotto di carbonizzazione desiderato.
Questi ossidi si diffondono fuori dal carbonio provocando una gassificazione parziale che apre i pori precedentemente chiusi e sviluppa ulteriormente la struttura porosa interna del carbonio. Nell'attivazione chimica, il carbonio viene fatto reagire ad alte temperature con un agente disidratante che elimina la maggior parte dell'idrogeno e dell'ossigeno dalla struttura del carbonio. L'attivazione chimica spesso combina la fase di carbonizzazione e quella di attivazione, ma queste due fasi possono comunque avvenire separatamente a seconda del processo. Sono state riscontrate aree superficiali elevate superiori a 3.000 m2 /g quando si utilizza KOH come agente di attivazione chimica.
Carbone attivo da diverse materie prime.
Oltre ad essere un adsorbente utilizzato per molti scopi diversi, il carbone attivo può essere prodotto da numerose materie prime diverse, rendendolo un prodotto incredibilmente versatile che può essere prodotto in molte aree diverse a seconda della materia prima disponibile. Alcuni di questi materiali includono gusci di piante, noccioli di frutta, materiali legnosi, asfalto, carburi metallici, nerofumo, depositi di rifiuti di scarto delle acque reflue e scarti di polimeri. Diversi tipi di carbone, che già esistono in una forma carboniosa con una struttura dei pori sviluppata, possono essere ulteriormente lavorati per creare carbone attivo. Sebbene il carbone attivo possa essere prodotto da quasi tutte le materie prime, è più economico e rispettoso dell’ambiente produrre carbone attivo da materiali di scarto. È stato dimostrato che i carboni attivi prodotti dai gusci di cocco presentano elevati volumi di micropori, rendendoli la materia prima più comunemente utilizzata per applicazioni in cui è necessaria un'elevata capacità di adsorbimento. Anche la segatura e altri materiali di scarto legnosi contengono strutture microporose fortemente sviluppate che favoriscono l'adsorbimento dalla fase gassosa. La produzione di carbone attivo da noccioli di oliva, prugna, albicocca e pesca produce adsorbenti altamente omogenei con significativa durezza, resistenza all'abrasione ed elevato volume di micropori. Gli scarti di PVC possono essere attivati se l'HCl viene rimosso prima e si ottiene un carbone attivo che è un buon adsorbente per il blu di metilene. I carboni attivi sono stati prodotti addirittura dai rottami di pneumatici. Per distinguere tra l'ampia gamma di possibili precursori, diventa necessario valutare le proprietà fisiche risultanti dopo l'attivazione. Quando si sceglie un precursore sono importanti le seguenti proprietà: area superficiale specifica dei pori, volume dei pori e distribuzione del volume dei pori, composizione e dimensione dei granuli e struttura/carattere chimico della superficie del carbonio.
Scegliere il precursore corretto per la giusta applicazione è molto importante perché la variazione dei materiali precursori consente di controllare la struttura dei pori del carbonio. Diversi precursori contengono quantità variabili di macropori (> 50 nm) che ne determinano la reattività. Questi macropori non sono efficaci per l'adsorbimento, ma la loro presenza consente più canali per la creazione di micropori durante l'attivazione. Inoltre, i macropori forniscono più percorsi alle molecole di adsorbito per raggiungere i micropori durante l'adsorbimento.
Orario di pubblicazione: 01-apr-2022