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Fundamentos de carbón activado

¿Nuevo en la industria del carbón activado? Encontrará que esto es extremadamente útil para que conozca los conceptos básicos de carbón activado.

  • ¿Qué es el carbón activado?
  • Propiedades clave del carbón activado
  • Adsorción
  • Tipos de carbón activado

carbón activado

¿Qué es el carbón activado?

El carbón activado es un medio de absorción carbonoso, altamente poroso, que tiene una estructura compleja compuesta principalmente de átomos de carbono. Las redes de poros en los carbones activados son canales creados dentro de un esqueleto rígido de capas desordenadas de átomos de carbono, unidos entre sí por enlaces químicos, apilados de manera desigual, creando una estructura altamente porosa de rincones, grietas, grietas y grietas entre las capas de carbono.

Los carbones activados se fabrican a partir de cáscara de coco, turba, madera dura y blanda, carbón de lignito, carbón bituminoso, huesos de olivo y diversos materiales especiales carbonosos. Los mecanismos de activación química o activación por vapor a alta temperatura se utilizan en la producción de carbones activados a partir de estas materias primas.

La red de poros intrínseca en la estructura reticular de los carbones activados permite la eliminación de impurezas de los medios líquidos y gaseosos a través de un mecanismo conocido como adsorción. Esta es la clave para el rendimiento del carbón activado.

 

Adsorción

La adsorción es la unión o adhesión de átomos, iones y moléculas (adsorbatos) de un medio gaseoso, líquido o en solución a la superficie de un carbón activado por adsorbente. La porosidad de los carbones activados ofrece una vasta superficie en la que puede tener lugar esta adsorción. La adsorción se produce en poros ligeramente más grandes que las moléculas que se están adsorbiendo, por lo que es muy importante que coincida con la molécula que se está tratando de absorber con el tamaño de poro del carbón activado. Estas moléculas quedan atrapadas dentro de la estructura del poro interno del carbono por las fuerzas de Van Der Waals u otros enlaces de atracción y se acumulan en una superficie sólida.

Típicamente, 1 m3 de carbón activado con 0,3 m3 de poros internos puede absorber 30 m3 o más de un gas, incluso si está presente en bajas concentraciones en un portador.

 

Dos tipos de adsorcion

Adsorción física: durante este proceso, los adsorbatos se mantienen en la superficie de las paredes de los poros mediante fuerzas débiles de atracción conocidas como Fuerzas de Van Der Waals o Fuerzas de dispersión de Londres.

Quimisorción: esto implica fuerzas de atracción relativamente fuertes, enlaces químicos reales entre los adsorbatos y complejos químicos en la pared de poros del carbón activado.

 

Propiedades clave del carbón activado

Área de superficie: generalmente, a mayor área de superficie interna, mayor es la efectividad del carbono. El área de superficie de carbón activado es impresionante, de 500 a 1500 m2 / g o incluso más; Una cucharada de carbón activado iguala fácilmente el área de la superficie de un campo de fútbol.

Es en el proceso de activación que se crea esta vasta área de superficie. El proceso más común es la activación de vapor; a alrededor de 1000 ° C, las moléculas de vapor queman selectivamente los agujeros en la materia prima carbonizada, creando así una multitud de poros dentro de la matriz carbonosa. En la activación química, el ácido fosfórico se utiliza para construir un sistema poroso a una temperatura más baja.

Volumen total de poros: se refiere a todos los espacios de poros dentro de una partícula de carbón activado. Se expresa en mililitros por gramo (ml / g), volumen en relación al peso. En general, cuanto mayor sea el volumen de poros, mayor será la eficacia. Sin embargo, si los tamaños de las moléculas a adsorber no coinciden con el tamaño de los poros, parte del volumen de poros no se utilizará. El volumen total de poros (T.P.V.) difiere según la fuente de la materia prima y el tipo de método de activación.

Radio de poro: el radio medio (promedio) de poro, a menudo medido en angstroms, difiere según el tipo de carbón activado.

 

Distribución del volumen de poros: cada tipo de carbono tiene su propia distribución única de tamaños de poros. Se les conoce como microporos (pequeños), mesoporos (medianos) y macroporos (grandes). Los carbones para adsorber muchos tipos de moléculas de gas son microporosos. Los mejores carbonos para la decoloración tienen una mayor distribución de mesoporos.

  • Microporos r <1nm
  • Mesoporos r 1-25nm
  • Macroporos r> 25nm

nm = nanómetro

 

Diferentes tipos de carbón activado

El carbón activado está disponible principalmente en tres formas o formas: polvo, granular y extruido. Y cada forma está disponible en muchos tamaños. Según la aplicación y los requisitos, se recomienda una forma y tamaño específicos.

 

Carbón activado granular (GAC)

Las GAC son partículas de forma irregular formadas por fresado y tamizado. Estos productos van desde los tamaños de 0,2 mm a 5 mm. Tienen las ventajas de ser más duros y duraderos que los carbones activados en polvo, limpios para manipular, purificar grandes volúmenes de gas o líquidos de una calidad constante, y pueden reactivarse y reutilizarse muchas veces. Los GAC se utilizan tanto en aplicaciones de fase líquida como de gas y en sistemas tanto fijos como móviles.

En usos en fase líquida, el carbón activado granular se empaqueta en columnas y torres a través de las cuales fluyen los líquidos. Los GAC se utilizan cuando hay un solo producto para ser refinado o producido continuamente en grandes cantidades. En aplicaciones de fase gaseosa, los GAC tienen la ventaja de tener un flujo suficiente con una caída de presión aceptable a través del lecho de carbono.

Además, los carbones activados granulares casi siempre se regeneran y reutilizan. El período entre reactivaciones varía significativamente, pero en promedio es de 18 meses. La pérdida de material durante la reactivación varía de 5% a 15%.

 

Carbón activado en polvo (PAC)

Los PAC generalmente tienen una distribución de tamaño de partícula que varía de 5 a 150 Å, aunque existen grados más gruesos y más finos disponibles. Las ventajas de los carbones activados en polvo son sus menores costos de procesamiento y su flexibilidad en la operación. La dosificación de carbón activado en polvo se puede aumentar o disminuir fácilmente según varíen las condiciones del proceso. Los carbones activados en polvo se utilizan principalmente para la adsorción en fase líquida. Se agregan al líquido a tratar, se mezclan con el líquido y, después de la adsorción, se eliminan mediante sedimentación y filtración. Los carbones activados en polvo generalmente se usan en procesos por lotes, ya que la cantidad agregada se puede alterar fácilmente y el polvo se puede quitar fácilmente. La torta húmeda en polvo no se regenera debido a los problemas asociados con el reciclaje del carbono, sino que se incinera o se coloca en vertederos. También se utiliza en café black latte.

 

Carbono extruido

Se trata de gránulos cilíndricos con un diámetro que oscila entre 1 mm y 5 mm. El proceso de extrusión, junto con la materia prima utilizada, garantiza que el producto final sea duro y adecuado para aplicaciones de trabajo pesado. La forma de pellet extruido proporciona una baja caída de presión del sistema, lo cual es una consideración importante en los usos en fase gaseosa. Los mercados se encuentran en la recuperación de solventes, la purificación de gases y el control de emisiones automotrices, donde la actividad de alto volumen, la baja caída de presión y la alta resistencia a la acumulación de carbono extruido les permiten durar toda la vida útil del vehículo.

Updated: April 9, 2019 — 3:24 pm
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