1. ¿Qué es lo que hace el carbón activado un material tan versátil?
1.1. La adsorción es un proceso por el cual los átomos en la superficie de un sólido, atraen y retienen moléculas de otros compuestos.
1.2. La activación de cualquier carbón consiste en multiplicar el área superficial creando una estructura porosa.
1.3. La adsorción con carbón activado suele ser la técnica más económica y sencilla si se desea remover impureza orgánica que causa color, olor o sabor indeseable.
2. Mecanismos de operación como adsorbente
2.1. Fisisorción
2.1.1. Es la más común para el caso de carbón activado, en este tipo de adsorción no existe intercambio de electrones entre adsorbente y adsorbato, lo que permite que el proceso sea reversible.
2.2. Quimisorción
2.2.1. Es menos frecuente, este tipo de adsorción suele ser irreversible debido a que ocurren modificaciones de las estructuras químicas del adsorbato y del adsorbente.
3. Propiedades y condiciones que afectan la adsorción en carbón activado
3.1. Propiedades relacionadas con el tipo de carbón activado
3.1.1. La adsorción aumenta cuando el diámetro de los poros predominantes está entre una y cinco veces el diámetro del adsorbato.
3.1.2. Diferencias en la química superficial y en los constituyentes de las cenizas pueden afectar la adsorción, especialmente en fase líquida.
3.2. Propiedades relacionadas con el adsorbato
3.2.1. La adsorción de orgánicos es más fuerte al aumentar su peso molecular, mientras el tamaño de la molécula no rebase el del poro.
3.2.2. Las moléculas orgánicas no polares se adsorben con mayor fuerza que las polares.
3.2.3. Las moléculas orgánicas ramificadas se adsorben con mayor fuerza que las lineales.
3.2.4. La mayoría de las moléculas orgánicas que tienen ligados átomos de cloro, bromo o yodo se adsorben con mayor fuerza.
3.2.5. La adsorción en fase líquida aumenta al disminuir la solubilidad del adsorbato.
3.3. Propiedades relacionadas con el líquido que rodea al carbón activado
3.3.1. Generalmente aumenta la adsorción al disminuir el pH.
3.3.2. A mayor temperatura, aumenta la solubilidad del adsorbato y se adsorbe en menor proporción, también disminuye la viscosidad del solvente, facilitando la movilidad del adsorbato y por lo tanto acelerando su velocidad de difusión hacia los poros.
4. Forma física, tamaño del carbón y sus efectos en la velocidad de adsorción.
4.1. El carbón activado granular
4.1.1. Consiste en gránulos de forma irregular que se instalan dentro de un recipiente por el que se hace circular el líquido o gas que va a tratarse.
4.1.2. Se fabrica en diversos rangos de tamaño, pero 8x30 es el tamaño estándar americana.
4.2. El carbón activado en polvo
4.2.1. Es aquel cuyas partículas pasan a través de la malla 80.
4.2.2. Por su tamaño, este tipo de carbón no puede emplearse en lechos fijos y por lo tanto no se utiliza en el tratamiento de gases.
4.2.3. El carbón activado en polvo trabaja a una velocidad superior a la del carbón activado granular.
4.2.4. Desventaja
4.2.4.1. Genera una mayor caída de presión.
4.3. El carbón activado pelletizado
4.3.1. El carbón activado puede pulverizarse y posteriormente pelletizarse bajo presión o con la ayuda de agentes ligantes, como brea, alquitranes y glucosa.
4.3.2. Suelen ser cilíndricos debido a que normalmente se producen por extrusión.
4.3.3. Causan una menor caída de presión que los carbones granulares, cosa que los hace muy útiles en la purificación de aire y otros gases.
4.3.4. Comercialmente se encuentran en diámetros de 0.8 a 5 mm, siendo el de 4mm el más común.
4.3.5. Gracias a su forma regular, no tienen partes puntiagudas que se puedan romper fácilmente durante el manejo o erosionar durante la operación.
4.3.6. Desventaja
4.3.6.1. Mayor costo de fabricación, que resulta en precios más altos con respecto a los granulares.
5. Historia del Carbón Activado
5.1. Antes del uso de lo que en la actualidad denominamos carbones activados, ya se empleaban como adsorbentes el carbón vegetal, o simplemente maderas parcialmente quemadas.
5.2. Los primeros usos de estos primitivos carbones activos, parecen haber tenido aplicaciones médicas, en Tebas (Grecia) año 1550 a.C.
5.3. En el año 400 a.C., Hipócrates recomienda filtrar el agua con carbón vegetal para eliminar malos olores y sabores y para prevenir enfermedades.
5.4. Para el tratamiento de agua con carbón activado 450 años a.C. hasta el siglo XVIII
5.5. Primera aplicación industrial del carbón activado fue en 1794, en Inglaterra, como agente decolorizante en la industria del azúcar.
6. ¿Qué es el Carbón activado?
6.1. Forma grupo de materiales carbonosos en los cuales la estructura y propiedades son más o menos similares a la estructura y propiedades del grafito.
6.2. Es un producto que posee una estructura cristalina reticular similar a la del grafito solo que el orden en la estructura del carbón activado es menos perfecta.
6.3. Son las altas temperaturas, la atmósfera especial y la inyección de vapor del proceso de fabricación del carbón activado lo que activa y crea la porosidad, dejando mayormente una esponja de esqueleto de carbón.
7. Métodos de fabricación y materias primas
7.1. El carbón activado puede fabricarse a partir de cualquier tipo de carbón cuyos átomos tengan un arreglo menos ordenado que el que tendrán cuando se transforme en carbón activado.
7.1.1. Métodos de activación del carbón
7.1.1.1. La activación del carbón es la generación de partículas cristalinas altamente porosas con una enorme superficie de contacto en el interior de los gránulos o polvos de carbón, que le otorgan a éste un alto poder de adsorción.
7.1.1.1.1. Activación térmica
7.1.1.1.2. Activación química
7.1.2. Principales materias primas utilizadas y sus efectos en características del producto.
7.1.2.1. El carbón activado puede ser producido a partir de cualquier material rico en carbono, pero sus propiedades estarán muy influenciadas por la naturaleza de la materia prima con que es producido.
7.1.2.1.1. Carbones minerales.
7.1.2.1.2. Concha de coco
7.1.2.1.3. Maderas
7.1.2.2. La selección de la materia prima, dependerá de un grupo de factores que deben ser considerados.
7.1.2.2.1. Disponibilidad y costo de la materia prima.
7.1.2.2.2. Tecnología disponible.
7.1.2.2.3. Demanda en el mercado de un determinado tipo de carbón activado.