Le charbon actif est un matériau doté d'une structure hautement poreuse et d'une grande surface spécifique, qui possède une excellente capacité d'adsorption et une excellente réactivité chimique. Avant de comprendre le fonctionnement du charbon actif, il faut d’abord comprendre les notions d’adsorption et de propriétés de surface.
L'adsorption est le processus par lequel un gaz, un liquide ou une substance dissoute est adsorbé d'un milieu (par exemple l'eau, l'air) sur une surface solide. La structure poreuse du charbon actif lui confère une plus grande surface, offrant ainsi une immense zone de contact pour les substances adsorbantes.
Le principe de fonctionnement du charbon actif peut se résumer aux aspects suivants:
1. Adsorption physique: le charbon actif adsorbe les molécules à sa surface par adsorption physique. Cela est dû à la surface spécifique extrêmement élevée et au grand nombre de micropores et de structures mésoporeuses du charbon actif. Lorsque des molécules de gaz ou des substances dissoutes touchent la surface du charbon actif, elles seront adsorbées dans les pores du charbon actif en raison de la force d'attraction et de la force existant à la surface de l'adsorbant.
2. Adsorption chimique: en plus de l'adsorption physique, le charbon actif peut également capturer des molécules par adsorption chimique. Cela est dû au fait que certains groupes fonctionnels chimiques (tels que hydroxyle, carboxyle, etc.) à la surface du charbon actif peuvent réagir chimiquement avec des types spécifiques de molécules. Cette adsorption chimique peut améliorer la capacité d'adsorption du charbon actif pour certaines substances organiques.
3. Caractéristiques de surface: La surface du charbon actif a certaines caractéristiques de charge. Ces charges de surface peuvent interagir électrostatiquement avec des ions ou des molécules chargées en solution. En fonction des propriétés chimiques et de la structure physique de la surface du charbon actif, les substances ayant des propriétés électriques spécifiques peuvent être adsorbées ou exclues de manière sélective.
Différents types de charbon actif peuvent être adaptés à différents types de polluants. Par exemple, certains charbons actifs adsorbent mieux les composés organiques volatils (COV) ou les substances odorantes, tandis que d'autres ont une capacité d'adsorption sélective plus élevée pour des substances telles que les ions de métaux lourds ou les résidus de pesticides.
Les performances du charbon actif sont étroitement liées à ses propriétés physiques et chimiques et à ses conditions d'application. Les facteurs affectant les performances d'adsorption du charbon actif comprennent la distribution de la taille des pores, la surface spécifique, le volume des pores, etc. De plus, la capacité d'adsorption et l'efficacité du charbon actif sont également affectées par des facteurs tels que la température, l'humidité, la concentration du soluté et le temps de contact. .
Dans l'ensemble, le charbon actif peut adsorber des gaz, des liquides ou des substances dissoutes sur sa surface grâce aux mécanismes d'adsorption physique et d'adsorption chimique grâce à sa structure poreuse et à son énorme surface spécifique. Le processus repose sur les forces d’interaction entre les substances et les propriétés des surfaces de charbon actif. Le principe de fonctionnement du charbon actif est que sa structure et ses propriétés uniques en font un adsorbant efficace largement utilisé dans le traitement de l'eau, la purification de l'air et d'autres applications environnementales.
