Charbons Actifs

Le charbon actif ou activé est un adsorbant poreux fabriqué à partir de matériaux organiques contenant du carbone. La technologie de production du charbon actif est un long processus composé de plusieurs étapes. L'adsorbant de charbon actif est une substance de composition très poreuse. Il est fabriqué à partir d'une variété de matières organiques contenant du charbon. Le charbon actif est souvent produit à partir de charbon de bois, de tourbe (coke de tourbe), de coke de charbon, de noix, de coques de noix de coco, de noyaux d'olive, d'abricots et de nombreuses autres plantes.

Classification

L'adsorbant actif est subdivisé:

• selon le type de matériau à partir duquel est fabriqué le charbon actif: bois, coques de noix de coco, charbon, etc.
• à destination: clarifier, gaz, transporteurs de carbone de catalyseurs avec les qualités de sorbants chimiques;
• par la méthode d'activation: vapeur et méthode thermochimique;
• sous forme de libération: charbon actif granulé (broyé), poudre, charbon actif moulé, charbon extrudé (granulés sous forme de cylindres) et tissu imprégné de charbon.

Les charbons actifs sont classés en trois catégories de pores: micropores (de 0,6 à 0,7 nanomètres), mésopores (1,5-100-200 nanomètres), macropores (> 100-200 nanomètres). Les premier et deuxième types de pores sont considérés comme les composants principaux de la surface des charbons actifs. Pour cette raison, ils jouent un rôle important dans les propriétés d'adsorption du charbon. Les micropores résistent bien à l'adsorption de petites molécules organiques et les mésopores, des molécules plus grosses.

La surface spécifique du charbon actif dépend de la taille des pores. L'adsorbant, qui a des pores plus minces, absorbe bien, ayant même une faible concentration et une faible pression partielle de vapeur. La substance active à larges pores est caractérisée par une condensation capillaire.

Les dimensions de la surface absorbante spécifique du charbon actif et des pores larges permettent très efficacement d'utiliser l'adsorbant pour une purification efficace des gaz et des liquides à partir de divers types d'impuretés. La quantité d'impuretés que le charbon mange peut varier des plus petites molécules aux molécules d'huiles, produits pétroliers, graisses, composés organiques contenant du chlore.

Les équipements pour la production de charbon actif sont présentés dans une large gamme. Pour obtenir l'adsorbant utilisé des fours spéciaux de différents types et conceptions. Le plus souvent, l’usine à charbon actif utilise des fours rotatifs à puits, verticaux et horizontaux, des fours à étagères multiples et des réacteurs à lit fluidisé.

Étapes du processus

La production de charbon à partir de matériaux d'origine organique est divisée en plusieurs étapes. Ainsi, la technologie de production de charbon actif comprend les activités successives suivantes:

1. Carbonisation. Ce processus est une cuisson (traitement thermique) de matières premières dans des conditions inertes sans air et à haute température. Après carbonisation, il s’agit de carboniser, c’est du charbon, qui possède très peu de qualités d’adsorption en raison de la petite surface interne et des petites dimensions. Le carbonisat est sujet à l'écrasement et à l'activation, afin d'obtenir une structure spéciale de la substance et une augmentation significative de l'adsorption.
2. Quelques mots sur le pré-écrasement. Le charbon actif obtenu après la carbonisation doit être broyé. Ses dimensions initiales sont comprises entre 30 et 150 millimètres et l’activation efficace de l’adsorbant est entravée du fait de la taille de ces fractions. Par conséquent, carbonisez complètement écrasé à la taille des fractions de 4-10 millimètres.
3. La chaîne de production de charbon actif comprend un processus d'activation qui utilise deux techniques de base:

• L’activation chimique pour la fabrication du charbon actif implique le traitement de substances contenant des sels qui produisent un gaz activant lorsqu’elles sont exposées à une température élevée. L'activateur peut être des nitrates, des sulfates, des carbonates, de l'acide sulfurique, phosphorique ou nitrique. Ce procédé permet de produire du charbon actif à une température de 200 à 650 ° C;
• L’activation gaz-vapeur est réalisée exclusivement sous contrôle strict, à une température de 800 à 1000 ° C. Le rôle des oxydants lors de l'activation vapeur-gaz du charbon est constitué de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone. L'interaction de la vapeur avec le carbone est accélérée par les oxydes et les carbonates de métaux alcalins. Compte tenu de ce fait, ils sont ajoutés périodiquement à petites doses au produit de départ. Les composés du cuivre sont également utilisés comme catalyseurs. L'obtention de carbone actif à partir de carbonisants en utilisant la technique vapeur-gaz permet d'obtenir un puissant adsorbant d'une surface maximale de 1500 m 2 par gramme de charbon. Certes, la totalité de la zone ne peut être utilisée pour l'absorption, car les grosses molécules de la substance adsorbée ne tomberont pas dans de petits pores.

Utilisation de charbon actif

L'application dans la production de charbon actif gagne chaque jour de la vitesse. La capacité d'adsorption du charbon vous permet de purifier rapidement et efficacement les eaux usées et les gaz résiduaires. De plus, il s'agit du principal adsorbant des eaux et des gaz radioactifs dans les centrales nucléaires.

Le charbon actif a également trouvé une application dans des domaines tels que:

• Adsorption de l'eau de process et de l'eau potable;
• Utilisation dans l'industrie chimique
• Récupération (retour d'une partie des matières premières ou de l'énergie pour une utilisation secondaire dans le même processus technologique) de solvants;
• L'utilisation de charbon actif à des fins médicales. Purification du sang et du corps dans son ensemble contre les bactéries, substances toxiques;
• Pour l'extraction de l'or;
• En tant que produit cosmétique pour éclaircir la peau du visage;
• Additif alimentaire avec intoxication;
• Pour la perte de poids et l'alimentation (non recommandé par les experts).

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Charbon actif

Le charbon actif, ou carbo activatus, est un type de charbon traité tacheté de minuscules pores qui augmentent la surface totale capable d’absorber ou de réactions chimiques. Activé est parfois remplacé par le mot actif.

En raison de la microporosité élevée, un seul gramme de charbon actif a une surface active supérieure à 500 m 2, établie à l'aide d'isothermes d'adsorption de dioxyde de carbone à température ambiante ou à 0 ° C. la surface, cependant, un traitement chimique supplémentaire améliore également les propriétés d'adsorption.

Le charbon actif est généralement produit à partir de charbon de bois.

Vidéo sur le charbon actif pour perdre du poids

Utilisation de charbon actif

Le charbon actif est utilisé pour nettoyer les gaz, l'or, l'eau, le décaféinate, l'extraction des métaux, dans les usines de traitement de l'eau, dans les médicaments, les filtres à air, les masques et les respirateurs, etc.

Dans l'industrie, le charbon actif est principalement utilisé dans le domaine des revêtements métalliques. Il est largement utilisé dans l'industrie de la galvanoplastie. Par exemple, lors du nettoyage de la solution de nickelage brillant des impuretés organiques. De nombreux produits chimiques organiques sont ajoutés aux solutions de galvanoplastie pour améliorer leur stockage, ainsi que pour améliorer les propriétés telles que la brillance, le lissé, la plasticité, etc. destruction en solution. Leur formation excessive peut nuire à la qualité du revêtement et aux propriétés physiques du métal traité. L'utilisation de charbon actif élimine ces impuretés et rétablit les propriétés de galvanisation des solutions au niveau souhaité.

Le charbon actif, dans un rapport de 50% avec la cellite, est utilisé comme phase stationnaire, dans la séparation chromatographique des hydrocarbures (mono-, di-, trisaccharides) et avec une solution d'éthanol (5 à 50%) comme phase mobile dans les protocoles analytiques / préparatoires.

Protection de l'environnement

Le charbon actif est capable d’éliminer la pollution de l’eau et de l’air, sur le terrain et dans des conditions industrielles:

• éliminer les effets des fuites accidentelles;
• récupération des eaux souterraines;
• filtration de l'eau potable;
• purification de l'air;
• neutralisation des composés organiques volatils de la peinture, du nettoyage à sec, des opérations de transfert de carburant, etc.

En 2007, l’Université de Flandre occidentale (en Belgique) a entamé des recherches sur le traitement de l’eau pour les festivals. Une grande installation de charbon actif a été construite sur le site du Dranouter Music Festival, en 2008, afin d’utiliser cette technologie pour la purification de l’eau, pendant ce festival, pendant les 20 prochaines années.

De plus, le charbon actif est souvent utilisé pour mesurer les concentrations de radon dans l'air.

Le charbon actif est utilisé pour traiter les intoxications et les surdoses par ingestion orale. On pense qu'il neutralise le poison et empêche son absorption par le tractus gastro-intestinal. En cas de suspicion d'empoisonnement, les médecins donnent du charbon actif sur place ou à l'urgence. La posologie est généralement de 1 gramme par kilogramme de poids corporel (c’est-à-dire que les adolescents ou les adultes en prennent entre 50 et 100 g), en général, une seule prise, mais en fonction de l’empoisonnement, elle peut être prise plus d’une fois. Dans certaines situations, le charbon actif est utilisé en soins intensifs, filtrant le sang des substances nocives par hémosorption. Le charbon actif est devenu préférable dans le traitement de nombreuses intoxications et autres désinfections. Des techniques telles que prendre des émétiques ou aspirer le contenu de l'estomac sont rarement utilisées à présent.

Bien que le charbon actif soit utile dans le traitement des intoxications aiguës, il n’est pas aussi efficace dans l’accumulation à long terme de toxines, par exemple après l’utilisation d’herbicides toxiques.

• Adsorption des toxines par le charbon pour empêcher leur absorption par le tractus gastro-intestinal. Cette adsorption étant réversible, il est donc possible d’ajouter pendant la procédure l’apport de laxatifs (sorbitol, par exemple).
• Cela interrompra la circulation entérohépatique et entéroentérique des médicaments / toxines et de leur métabolite.

Une mauvaise utilisation (par exemple dans les poumons) peut provoquer une aspiration pulmonaire, qui peut parfois être fatale si elle n'est pas traitée. L'utilisation de charbon actif est contre-indiquée en cas d'intoxication par des acides, des alcalis ou des produits pétroliers.

Pour les premiers secours, il existe du charbon actif sous forme de comprimés et de gélules.

L'acceptation du charbon actif dans la consommation d'alcool réduit l'absorption d'éthanol dans le sang.

De 5 à 15 mg de charbon par kilogramme de poids corporel, pris simultanément avec 170 ml d’éthanol pur (

350 ml de vodka ou 3 l de bière légère) en une heure réduisent la teneur en alcool du sang. Cependant, des expériences ont déjà été menées pour prouver que ce n'était pas le cas et que la concentration d'alcool dans le sang augmentait au contraire avec l'utilisation de charbon actif.

Des biscuits contenant du charbon ont été vendus en Angleterre au début du 19ème siècle, initialement comme remède contre les ballonnements et les problèmes d’estomac.

Les comprimés ou les capsules de charbon actif sont utilisés dans de nombreux pays et sont distribués sans ordonnance dans les pharmacies, en tant que remède contre la diarrhée, les maux d'estomac et la distension. Il est également utilisé pour prévenir la diarrhée chez les patients cancéreux recevant de l'irinotécan. L'utilisation du charbon peut nuire à l'absorption de certains médicaments, ce qui entraîne des résultats peu fiables aux tests médicaux (par exemple, sang caché). Des aliments pour animaux contenant du charbon actif sont également vendus.

Des études ont été menées sur divers types de charbon actif, afin de déterminer leur capacité à stocker du gaz naturel et de l'hydrogène. Matériau poreux, fonctionne comme une éponge pour divers types de gaz. Le gaz est attiré à la surface du charbon sous l'action de la force de van der Waals. Certains types de charbon peuvent contenir de 5 à 10 kJ par mole. Ensuite, le gaz peut être désorbé en chauffant le charbon et mis à feu pour obtenir de l'énergie ou, dans le cas de l'hydrogène, récupéré pour être utilisé dans une pile à combustible à hydrogène.

L'utilisation de charbon actif est une bonne méthode de stockage, car le gaz peut être collecté à basse pression et occupe moins de volume et de masse que les grandes bouteilles sous pression. Le département américain de l'Énergie a défini des objectifs spécifiques à atteindre dans le domaine de la recherche et du développement de matériaux carbonés nano-poreux. Pour le moment, tous ces objectifs ne peuvent être atteints, mais plusieurs institutions continuent de travailler dans ce domaine.

Les filtres à charbon actif sont couramment utilisés pour purifier l’air et les gaz des vapeurs d’huile, des odeurs ou d’autres hydrocarbures. Le plus souvent, les filtres sont conçus selon le principe de la purification en 1 et 2 étapes, dans laquelle le charbon actif est présent dans le milieu filtrant. Le charbon actif est également utilisé dans les systèmes primaires de maintien de la vie des combinaisons spatiales. Les filtres à charbon actif sont utilisés pour collecter les gaz radioactifs provenant de l'eau bouillante dans les réacteurs, avec des condenseurs à eau. L'air évacué des condenseurs contient des traces de gaz radioactifs. Les grosses boules de charbon actif adsorbent et retiennent ces gaz jusqu'à ce qu'ils se décomposent en parties solides non radioactives. Ainsi, l'air filtré passe à travers le filtre et les particules solides y restent.

Charbon activé, habituellement utilisé en chimie organique, pour nettoyer les solutions de recrutement contenant des impuretés indésirables.

Purification des boissons alcoolisées distillées

Le charbon actif peut être utilisé pour filtrer la vodka ou le whisky des impuretés organiques qui affectent la couleur, le goût et l'odorat. Passer de la vodka non traitée organiquement à travers un filtre à charbon actif, à une certaine pression, donnera une vodka avec une composition alcoolique identique et organiquement purifiée, ce qui aura un effet positif sur l’odeur et le goût.

Élimination du mercure

Le charbon actif, généralement imprégné d’iode ou de soufre, est largement utilisé pour réduire les émissions de mercure des centrales au charbon, des crématoriums et des sources de gaz naturel. Le prix de ce charbon spécial est supérieur à 4 USD par kg. En outre, il ne peut pas être réutilisé.

Utilisation de mercure adsorbé

L'élimination du charbon rempli de mercure est un problème. Si le charbon actif contient moins de 260% de mercure, le Service fédéral autorise son enfouissement, à condition qu'il soit emballé (par exemple, verser du charbon dans du ciment). Toutefois, si le niveau est supérieur à 260, le charbon est classé dans la catégorie haute teneur en mercure et son enfouissement est interdit. Ce matériel, maintenant stocké dans des mines profondes et abandonnées, 1000 t / an.

Le problème de l'élimination du charbon actif contenant du mercure ne concerne pas uniquement les États-Unis. Aux Pays-Bas, ce mercure est complètement reconstitué et le charbon activé est complètement brûlé.

Production de charbon actif

Le charbon actif est produit à partir de matériaux riches en carbone. Celles-ci incluent: noix, tourbe, bois, fibres de coco, lignite, charbon et résidus de raffinage du pétrole. Vous pouvez l'obtenir de l'une des manières suivantes:

1. Réactivation physique: la matière première est convertie en charbon actif à l'aide de gaz. Ce processus utilise généralement une ou plusieurs combinaisons de procédures:
   • Carbonisation: le matériau carboné est pyrolysé à une température de 600 à 900 ° C et en l'absence d'oxygène (généralement dans une atmosphère inerte, avec des gaz tels que l'argon ou l'azote).
   • Activation / Oxydation: le matériau de départ ou carbonisé est placé dans un environnement gazeux oxydant (dioxyde de carbone, oxygène ou vapeur) à une température supérieure à 250 (généralement comprise entre 600 et 1200 ° C).
2. Activation chimique: précède la carbonisation et imprègne les produits de départ avec certains produits chimiques. Ces substances sont généralement des acides, des alcalis ou des sels (acide phosphorique, hydroxydes de potassium et de sodium, chlorure de calcium et chlorure de zinc à 25%). Ensuite, le matériau résultant est carbonisé à des températures inférieures (450-900 ° C). On croit que les processus de carbonisation / activation, il est préférable de le faire simultanément avec l'activation chimique. L'activation chimique est préférable à l'activation physique, en raison de la température plus basse et du temps nécessaire pour activer les matières premières.

Classification

Le charbon actif est un produit complexe, il est difficile de le classer en fonction de son comportement, de la nature de la surface et du mode de production. Cependant, certaines classifications générales établies dans un but commun sont basées sur les caractéristiques physiques du produit.

Charbon actif en poudre

Le charbon actif est traditionnellement fabriqué sous forme de poudre ou de petits granulés, d’un diamètre moyen de 0,15 à 0,25 mm. Sous cette forme, ils représentent une grande surface dans un rapport de volume avec une faible épaisseur de la couche de diffusion. Le charbon actif en poudre est constitué de particules de charbon broyées ou broyées, dont 95 à 100% passent à travers un tamis spécial. Le charbon actif en granulés est considéré comme celui qui reste dans le tamis avec des ouvertures ayant un diamètre de 0,297 mm, tandis que les particules plus petites sont considérées comme de la poudre. Cependant, selon la classification de l'ASTM (Société américaine pour les matériaux d'essai), les tailles des granulés correspondent à des tamis avec des ouvertures de 0,177 mm. Le charbon actif en poudre n'est généralement pas utilisé dans des systèmes fermés spéciaux, en raison de pertes de charge importantes. En règle générale, ce charbon est ajouté directement à d'autres unités traitées lors de l'utilisation de celles-ci, par exemple dans le cas d'une prise d'eau brute, ainsi que dans des nettoyeurs et des fosses septiques.

Le charbon actif granulaire a une taille de particule relativement grande comparée au charbon actif en poudre, de sorte qu'il a une surface externe plus petite par rapport au volume total. Par conséquent, la diffusion de la substance absorbée est un facteur important lors de son utilisation. Ce type de charbon est préféré pour l'absorption des vapeurs et des gaz, en raison de leur taux de diffusion élevé.

Les charbons granulaires sont utilisés pour purifier l'eau, désodoriser l'air et séparer les composants dans les systèmes de flux. Le charbon actif en grains peut être sous forme de granulés ou d'extrusion, de différentes tailles et utilisations. Pour les liquides, on utilise du charbon de taille 8 × 20; 20 × 40; 8 × 30 et pour filtrer la vapeur 4 × 6; 4 × 8 ou 4 × 10.

Le charbon 20 × 40 est constitué des particules qui passent à travers un tamis avec des ouvertures de 0,82 mm mais restent dans le tamis avec des ouvertures de 0,42 mm. Pour le filtrage de liquides, le charbon actif en grains 12 × 40 et 8 × 30 est le plus souvent utilisé, en raison du bon équilibre entre taille, surface et perte de pression pendant l'utilisation.

Charbon actif extrudé

Le charbon actif extrudé est constitué de charbon actif en poudre et d'un liant mélangés et extrudés dans des blocs cylindriques de charbon actif de 0,8 à 130 mm de diamètre. Ils sont principalement utilisés dans les environnements gazeux, en raison de leurs effets de basse pression, de leur faible teneur en poussière et de leur résistance mécanique élevée. Cependant, ils conviennent également aux procédures de purification de l'eau.

Le charbon actif à billes est produit à partir de résidus de raffinage du pétrole et a un diamètre d'environ 0,35 à 0,80 mm. Comme le granulé, il ne réduit pas beaucoup le niveau de pression, a une haute résistance et une faible teneur en poussière, alors qu’il a une taille plus petite. La forme sphérique du charbon rend son utilisation préférable dans les milieux en écoulement, par exemple pour filtrer un courant d'eau.

Charbon actif imprégné

Le charbon poreux contenant plusieurs types de charges inorganiques telles que l'iode, l'argent, les cations Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca, est préparé pour une purification spéciale de l'air, en particulier dans les musées et les galeries. En raison de ses propriétés antibactériennes, le charbon actif saturé d'argent est utilisé comme adsorbant pour purifier les eaux usées domestiques. L'eau potable peut être obtenue à partir d'eau ordinaire, en la traitant avec un mélange de charbon actif et d'Al (OH)₃, agissant comme un coagulant. Le charbon imprégné est également utilisé pour adsorber le H₂S et thiols. Taux d'absorption H₂S atteint 50% du poids de charbon utilisé.

Charbon avec revêtement polymère

Dans le processus de production, le charbon poreux est recouvert de biopolymère pour lui donner un revêtement lisse et perméable qui ne bloque pas les pores. Ce charbon est utilisé lors d'une hémoperfusion. L’hémoperfusion est une méthode de traitement qui consiste à faire passer de grandes quantités de sang du patient à travers un adsorbant afin d’enlever les substances toxiques du sang.

Le charbon actif est également disponible sous des formes spéciales telles que les tissus et les fils. Par exemple, le tissu de carbone est utilisé dans les équipements de protection individuelle des militaires.

Propriétés du charbon actif

Un gramme de charbon actif peut dépasser 500 m 2 (il est déjà possible d’atteindre une surface de 1 500 m 2). Dans des cas particuliers, on utilise des aérogels de carbone, plus coûteux et présentant une surface externe encore plus grande.

Grâce à sa structure poreuse, le charbon actif présente une grande surface extérieure. Les micropores créent d'excellentes conditions d'absorption, car la substance interagit immédiatement avec toute la surface du charbon. Test du comportement de l'adsorption, généralement effectué avec de l'azote à une température de 77 K (-196,15 ° C) dans un environnement sous vide poussé, mais dans les conditions de la vie courante, le charbon actif a une efficacité équivalente lorsqu'il est adsorbé de l'environnement ou, par exemple, de l'eau vapeur ° C et une pression de 0,0001 atmosphère.

James Dewar, un scientifique nommé d'après un navire Dewar (thermos), passa beaucoup de temps à étudier le charbon actif et publia un article sur sa capacité d'absorption des gaz. Il a découvert dans ce travail que le refroidissement du charbon avec de l'azote liquide lui permettait d'absorber des quantités plus importantes de différents gaz et qu'il était possible de les extraire en les chauffant simplement en chauffant ce charbon, et que le charbon produit à partir de noix de coco présentait les meilleures qualités. Par exemple, il utilisait de l'oxygène. Dans cette expérience, le charbon actif adsorbe le gaz de l'air, à sa concentration typique (21%), dans des conditions normales. Si le charbon actif était pré-refroidi, il dégageait alors une concentration en oxygène de 80%.

Le charbon actif retient physiquement les particules dues à la force de van der Waals ou à la force de dispersion.

Le charbon actif non aussi efficacement retient un certain nombre de produits chimiques, tels que l'alcool, le glycol, les acides et alcalis forts, les métaux et la plupart des produits inorganiques, tels que le lithium, la soude, le fer, l'arsenic, le plomb, l'acide borique ou le fluor.

Le charbon actif absorbe assez bien l'iode et, en fait, l'indice d'iode en mg / g est utilisé pour déterminer la surface totale.

Le monoxyde de carbone est mal absorbé par le charbon actif. Les fabricants de respirateurs, de dispositifs d’évacuation de la fumée ou d’autres systèmes de purification de l’air devraient en tenir compte, en particulier, ce gaz est toxique et les gens ne peuvent pas le sentir.

Une liste des gaz générés par la production ou le travail agricole et absorbés par le charbon actif est disponible sur Internet.

Le charbon actif peut servir de substrat à utiliser avec divers produits chimiques pour améliorer leur absorption. Par exemple, des composés inorganiques (ou organiques) problématiques, tels que le sulfure d’hydrogène (H₂S), formaldéhyde (HCOH), ammoniac (NH₃), les radio-isotopes d’iode 131 (131 I) et le mercure (Hg). Cette propriété est appelée chimisorption.

De préférence, le charbon adsorbe les petites molécules. L'indice d'iode est l'indicateur le plus fondamental utilisé pour caractériser l'efficacité du charbon actif. Il s'agit d'un indicateur du niveau d'activité (plus l'indicateur est élevé, plus l'activité est importante), généralement exprimé en mg / g (la valeur est généralement comprise entre 500 et 1 200 mg / g). En outre, il est utilisé pour déterminer le volume de micropores de charbon actif (de 0 à 20 A, ou jusqu'à 2 nm) en absorbant l'iode de la solution. Ces valeurs seront équivalentes à des paramètres de 900 à 1100 m 2 / g pour la zone de couverture du charbon. Ces indicateurs sont utilisés lorsqu'ils sont utilisés en milieu aquatique.

L'indice d'iode est déterminé sur la base d'un milligramme d'iode absorbé par un gramme de charbon, à condition que la concentration de la solution atteigne 2%. Ainsi, l'indice d'iode est la quantité d'iode absorbée par les pores ou la caractéristique du volume disponible pour être absorbé par les pores du charbon actif. En règle générale, le charbon utilisé pour l'épuration de l'eau a un indice d'iode compris entre 600 et 1100. Ce paramètre est souvent utilisé pour déterminer le degré d'épuisement du charbon utilisé. Cependant, dans ce cas, cet indicateur doit être traité avec prudence, car Une interaction chimique avec l'adsorbat peut affecter l'absorption de l'iode et donner des résultats incorrects. Par conséquent, dans le calcul du degré de détérioration du charbon, il est recommandé d'utiliser l'indice d'iode uniquement si l'adsorbat n'a pas été soumis à une attaque chimique. Il existe également des données vérifiées sur l'interdépendance de l'indice d'iode et du degré de détérioration lorsqu'il est utilisé dans un environnement particulier.

Certains charbons sont plus adaptés à l’adsorption de grosses molécules. Le nombre de mélasses est un indicateur du volume de mésopores de charbon actif (supérieur à 20 A ou 2 nm), établi par adsorption de mellass (sirop épais) de la solution. La valeur élevée de cet indicateur indique un degré élevé d'adsorption de grosses molécules (l'indicateur se situe entre 95 et 600). L'indice de blanchiment de la mélasse correspond à la mélasse. L'efficacité d'absorption de la mélasse est exprimée en pourcentage (de 40% à 185%) et correspond au nombre de mélasses (425 = 85%, 600 = 185%). Le nombre de mélasses européennes (525-110) est inversement proportionnel à celui des États-Unis.

La mélasse est une mesure du degré de décoloration d'une solution de mélasse standard préparée pour tester le charbon actif. En raison de la grande taille des particules colorantes, le nombre de mélasses reflète le volume potentiel disponible pour l'adsorption de composés plus gros. Étant donné que pendant la purification de l'eau, le volume total des pores peut ne pas être disponible pour l'adsorption dans chaque application particulière, de même qu'une partie de l'adsorbat peut tomber dans des pores plus petits, cet indicateur ne fournit pas de données précises sur les capacités d'un charbon actif particulier. Cet indicateur est généralement utile pour évaluer le niveau d'adsorption de lots de charbon actif. Parmi les deux charbons, avec la même quantité d'adsorption, un qui a un plus grand nombre de mélasse aura généralement une grande taille de pores, et de ce fait, l'adsorbat tombera mieux dans l'espace d'adsorption.

Les tanins sont une combinaison de molécules de taille moyenne et grande. Le charbon associant micropores et mésopores adsorbe les tanins. La capacité du charbon à adsorber les tanins est mesurée en ppm (généralement dans la gamme de 200-2362).

Colorant Bleu De Méthylène

Certains types de charbon ont des mésopores (20A-50A / 2-5nm), qui adsorbent des molécules de taille moyenne, telles que le colorant bleu de méthylène. L’adsorption de méthylène bleu est mesurée en g / 100 g (généralement entre 11 et 28 g / 100 g).

Certains types de charbon actif sont estimés sur la base du temps requis pour la déchloration, qui mesure l'efficacité de leur élimination du chlore. Le temps nécessaire pour réduire la quantité de chlore dans le débit d'eau de 5 à 3,5 est calculé. Moins de temps signifie de meilleures performances.

Une densité supérieure donne une plus grande quantité d'adsorption et signifie généralement un charbon actif de meilleure qualité.

C'est un indicateur de la résistance du charbon actif à l'usure. Il est important de maintenir une condition de travail et la capacité de résister à la force de friction qui se produit lorsqu’il est exposé à la pression de l’eau, etc. En fonction du niveau d'activité et des matériaux à partir desquels le charbon actif est fabriqué, sa résistance varie considérablement.

La poussière réduit l'activité globale du charbon, ainsi que l'efficacité du nettoyage. Oxydes métalliques (Fe₂O₃) peuvent être lessivés du charbon actif, entraînant une décoloration. Les poussières solubles dans l’eau et les acides ont le plus grand effet par rapport aux autres types de poussières. La poussière soluble peut être importante pour les aquariums, l'oxyde de fer favorise la croissance des algues. Le charbon à faible teneur en poussières solubles devrait être utilisé pour purifier l’eau des poissons de mer, des poissons d’eau douce et des coraux afin d’éviter l’empoisonnement par les métaux lourds et la croissance excessive d’algues.

Activité du tétrachlorure de carbone

La mesure de la perméabilité du charbon actif est réalisée par adsorption de vapeur saturée de tétrachlorure de carbone.

Répartition granulométrique

Plus les particules de charbon actif sont petites, meilleur est l’accès à sa surface et plus la cinétique d’adsorption est rapide. Cependant, il faut garder à l'esprit que, lorsqu'elles sont utilisées dans un environnement de vapeur, des particules plus petites réduiront plus fortement la pression dans le système, ce qui entraînera une augmentation des coûts énergétiques. Une approche prudente de la taille des particules utilisées peut être très bénéfique.

Exemples d'adsorption de charbon actif

La forme d'adsorption chimique la plus courante dans l'industrie. Utilisé lorsqu'un catalyseur solide interagit avec un matériau gazeux, les réactifs. L'adsorption du réactif à la surface du catalyseur forme une liaison chimique qui modifie la densité électronique autour de la molécule de réactif et permet des réactions impossibles dans des conditions normales.

Le cycle d'adsorption par refroidissement est réalisé en adsorbant le gaz de refroidissement avec un adsorbant à basse pression et en provoquant une désorption ultérieure lorsqu'il est chauffé. L'adsorbant joue le rôle de "compresseur chimique" contrôlé par la chaleur et constitue, de ce point de vue, la "pompe" du système. Il comprend un capteur solaire, un condenseur ou un échangeur de chaleur et un évaporateur placé dans une chambre frigorifique. L'intérieur du collecteur est recouvert d'un revêtement absorbant de charbon actif imprégné de méthanol. Le compartiment réfrigérateur est scellé et rempli d'eau. Le charbon actif est capable d'adsorber beaucoup de vapeurs de méthanol à la température ordinaire et de les désorber à une température plus élevée (environ 100 ° C). Pendant la journée, les rayons du soleil tombent sur le capteur, le chauffant, et le méthanol contenu dans le charbon actif est désorbé. Au cours du processus de désorption, le méthanol liquide, absorbé par le charbon, est chauffé et transformé en vapeur. La vapeur de méthanol est condensée et accumulée dans l'évaporateur.

La nuit, la température du capteur chute à la température ambiante et le charbon actif réadsorbe le méthanol à travers l'évaporateur. Le méthanol liquide dans l'évaporateur est évaporé et absorbe la chaleur de l'eau recueillie dans la casserole. Comme l'adsorption est le processus d'isolation de la chaleur, le capteur est efficacement refroidi la nuit. Ainsi, le système d'adsorption de refroidissement ne produit pas de froid de manière constante.

L'hélium peut également être utilisé dans ce processus. Dans ce cas, la "pompe à sorption" sera mise à l'eau à une température de 4 K (-269,15 ° C) et fonctionnera à des températures plus élevées. Un exemple de système avec une telle capacité de refroidissement peut être les refroidisseurs Oxford Instruments de la série AST fonctionnant avec un mélange de substances cryogéniques. La vapeur de 3 He est pompée de la surface d'un mélange de liquide 4 He et de l'isotope 3 He. À basse température (habituellement 3 He est adsorbé à la surface du charbon actif. Ensuite, le cycle a lieu à une température de 20 à 40 K et renvoie 3 He dans le milieu concentré du mélange liquide. Le refroidissement a lieu au moment du passage de 3 He de liquide à vapeur. Si dans le système il existe plusieurs «pompes», un flux de gaz continu est assuré et donc un refroidissement constant. Pendant le rétablissement d’une pompe à sorption, l’autre fonctionne. Ce système, constitué de quelques éléments seulement, prend en charge une basse température de 10 mK (0,01 K).

Réactivation et récupération

La réactivation ou la restauration du charbon actif consiste à restaurer la capacité d'adsorption du charbon utilisé par désorption des substances absorbées à sa surface.

Dans l'industrie, la technique de réactivation thermique la plus courante. Ce processus comprend 3 étapes:

• L'adsorbant est séché à une température d'environ 105 ° C;
• Ils sont désorbés et séparés à haute température (500 à 900 ° C), dans des conditions d'atmosphère inerte.
• Les résidus organiques sont aérés avec un gaz oxydant (vapeur ou dioxyde de carbone) à haute température (800 ° C).

La réduction thermique est basée sur la nature exothermique de l'adsorption, grâce à laquelle la désorption, la décomposition partielle et la polymérisation de la matière organique adsorbée sont effectuées. La dernière étape vise à éliminer les résidus organiques carbonisés formés dans les pores après l’étape précédente et à nettoyer la structure poreuse du charbon, en restaurant les propriétés originales de sa surface. Ensuite, la tour d’adsorption peut être réutilisée. Au cours de cette procédure, environ 5-15% du poids du charbon brûle, réduisant ainsi la capacité d'adsorption. La réactivation thermique est un processus énergivore, en raison de la nécessité d'utiliser une température élevée, ce qui entraîne des coûts énergétiques et financiers élevés. Les installations qui dépendent de la récupération thermique du charbon actif devraient être suffisamment grandes pour qu’il soit économiquement possible d’organiser ce processus dans leur installation. En conséquence, faute de suffisamment d'installations de grande taille, il est nécessaire de confier leurs colonnes de charbon actif épuisé à des centres spécialisés de réactivation, augmentant ainsi les émissions déjà importantes de dioxyde de carbone.

Le charbon actif utilisé dans les produits de consommation, tels que les friteuses, les filtres à eau ou à air, peut également être réactivé à l'aide des dispositifs de chauffage disponibles (par exemple, un four, un grille-pain ou un brûleur à gaz). Le charbon est retiré du récipient en papier ou en plastique, qui peut fondre ou brûler, et chauffer jusqu'à ce que les impuretés soient évaporées et / ou brûlées.

Autres moyens de réactiver

Les dommages causés à l'environnement et les coûts énergétiques élevés résultant du processus de réduction thermique du charbon actif incitent à mettre au point des méthodes de réactivation alternatives qui les réduiraient. Bien que certaines méthodes de restauration restent des objets de la recherche universitaire, il existe des alternatives à la réactivation thermique déjà utilisées dans l'industrie. Actuellement, ils incluent les types de réactivation suivants:

• produit chimique;
• microbien;
• électrochimique;
• échographie;
• oxydation humide.