O carvão ativado é um material com estrutura altamente porosa e grande área superficial específica, que possui excelente capacidade de adsorção e reatividade química. Antes de entender como funciona o carvão ativado, primeiro é necessário entender os conceitos de adsorção e propriedades de superfície.
Adsorção é o processo pelo qual um gás, líquido ou substância dissolvida é adsorvido de um meio (por exemplo, água, ar) em uma superfície sólida. A estrutura porosa do carvão ativado confere-lhe uma maior área superficial, proporcionando uma enorme área de contato para adsorver substâncias.
O princípio de funcionamento do carvão ativado pode ser resumido nos seguintes aspectos:
1. Adsorção física: O carvão ativado adsorve moléculas em sua superfície por meio de adsorção física. Isto se deve à área superficial específica extremamente alta e ao grande número de microporos e estruturas mesoporosas do carvão ativado. Quando moléculas de gás ou substâncias dissolvidas tocam a superfície do carvão ativado, elas serão adsorvidas nos poros do carvão ativado devido à força atrativa e à força existente na superfície do adsorvente.
2. Adsorção química: Além da adsorção física, o carvão ativado também pode capturar moléculas por adsorção química. Isto se deve ao fato de que alguns grupos químicos funcionais (como hidroxila, carboxila, etc.) na superfície do carvão ativado podem reagir quimicamente com tipos específicos de moléculas. Esta adsorção química pode aumentar a capacidade de adsorção do carvão ativado para certas substâncias orgânicas.
3. Características da superfície: A superfície do carvão ativado possui certas características de carga. Essas cargas superficiais podem interagir eletrostaticamente com íons ou moléculas carregadas em solução. Dependendo das propriedades químicas e da estrutura física da superfície do carvão ativado, substâncias com propriedades elétricas específicas podem ser adsorvidas ou excluídas seletivamente.
Diferentes tipos de carvão ativado podem ser adaptados para diferentes tipos de poluentes. Por exemplo, alguns carvões ativados são melhores na adsorção de compostos orgânicos voláteis (COV) ou substâncias odoríferas, enquanto outros têm uma maior capacidade de adsorção seletiva para substâncias como íons de metais pesados ou resíduos de pesticidas.
O desempenho do carvão ativado está intimamente relacionado às suas propriedades físicas e químicas e às condições de aplicação. Os fatores que afetam o desempenho de adsorção do carvão ativado incluem distribuição do tamanho dos poros, área superficial específica, volume dos poros, etc. Além disso, a capacidade de adsorção e a eficiência do carvão ativado também são afetadas por fatores como temperatura, umidade, concentração de soluto e tempo de contato. .
Em suma, o carvão ativado pode adsorver gases, líquidos ou substâncias dissolvidas em sua superfície através dos mecanismos de adsorção física e adsorção química através de sua estrutura porosa e enorme área de superfície específica. O processo depende das forças de interação entre as substâncias e das propriedades das superfícies de carvão ativado. O princípio de funcionamento do carvão ativado é que sua estrutura e propriedades únicas o tornam um adsorvente eficaz amplamente utilizado no tratamento de água, purificação de ar e outras aplicações ambientais.
