O procedimento para processamento de carvão ativado consiste tipicamente em uma carbonização seguida por uma ativação de material carbonáceo de origem vegetal. A carbonização é um tratamento térmico a 400-800 °C que converte matérias-primas em carbono, minimizando o conteúdo de matéria volátil e aumentando o teor de carbono do material. Isso aumenta a resistência dos materiais e cria uma estrutura porosa inicial, necessária para que o carvão seja ativado. O ajuste das condições de carbonização pode afetar significativamente o produto final. Uma temperatura de carbonização aumentada aumenta a reatividade, mas ao mesmo tempo diminui o volume de poros presentes. Essa diminuição do volume de poros se deve ao aumento da condensação do material em temperaturas mais altas de carbonização, o que resulta em um aumento na resistência mecânica. Portanto, torna-se importante escolher a temperatura de processo correta com base no produto de carbonização desejado.
Esses óxidos se difundem para fora do carbono, resultando em uma gaseificação parcial que abre poros anteriormente fechados e desenvolve ainda mais a estrutura porosa interna do carbono. Na ativação química, o carbono reage em altas temperaturas com um agente desidratante que elimina a maior parte do hidrogênio e do oxigênio da estrutura do carbono. A ativação química frequentemente combina as etapas de carbonização e ativação, mas essas duas etapas ainda podem ocorrer separadamente, dependendo do processo. Altas áreas superficiais, superiores a 3.000 m²/g, foram encontradas com o uso de KOH como agente de ativação química.
Carvão ativado de diferentes matérias-primas.
Além de ser um adsorvente usado para muitas finalidades diferentes, o carvão ativado pode ser produzido a partir de uma grande variedade de matérias-primas, tornando-se um produto incrivelmente versátil que pode ser produzido em muitas áreas diferentes, dependendo da matéria-prima disponível. Alguns desses materiais incluem cascas de plantas, caroços de frutas, materiais lenhosos, asfalto, carbonetos metálicos, negros de fumo, depósitos de resíduos de esgoto e sucatas de polímeros. Diferentes tipos de carvão, que já existem na forma de 5 carbonos com uma estrutura de poros desenvolvida, podem ser processados posteriormente para criar carvão ativado. Embora o carvão ativado possa ser produzido a partir de quase qualquer matéria-prima, é mais econômico e ambientalmente consciente produzir carvão ativado a partir de materiais residuais. Os carvões ativados produzidos a partir de cascas de coco demonstraram ter altos volumes de microporos, tornando-os a matéria-prima mais comumente usada para aplicações que exigem alta capacidade de adsorção. Serragem e outros materiais de sucata lenhosa também contêm estruturas microporosas fortemente desenvolvidas, que são boas para adsorção da fase gasosa. A produção de carvão ativado a partir de caroços de azeitona, ameixa, damasco e pêssego produz adsorventes altamente homogêneos com dureza significativa, resistência à abrasão e alto volume de microporos. A sucata de PVC pode ser ativada se o HCl for removido previamente, resultando em um carvão ativado que é um bom adsorvente para azul de metileno. Carvões ativados já foram produzidos a partir de sucata de pneus. Para distinguir entre a ampla gama de possíveis precursores, torna-se necessário avaliar as propriedades físicas resultantes após a ativação. Ao escolher um precursor, as seguintes propriedades são importantes: área superficial específica dos poros, volume e distribuição do volume de poros, composição e tamanho dos grânulos e estrutura/característica química da superfície do carvão.
A escolha do precursor correto para a aplicação correta é muito importante, pois a variação dos materiais precursores permite o controle da estrutura dos poros do carbono. Diferentes precursores contêm quantidades variáveis de macroporos (> 50 nm), que determinam sua reatividade. Esses macroporos não são eficazes para adsorção, mas sua presença permite a criação de mais canais para a criação de microporos durante a ativação. Além disso, os macroporos fornecem mais caminhos para as moléculas de adsorbato alcançarem os microporos durante a adsorção.
Horário da postagem: 01/04/2022