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CHARBON ACTIF

FORMULE MOLÉCULAIRE : C

POIDS MOLÉCULAIRE : 12.011

 


LA DESCRIPTION:

Le charbon actif est une forme de charbon couramment utilisée pour filtrer les contaminants de l'eau et de l'air, parmi de nombreuses autres utilisations.
Le charbon actif est traité (activé) pour avoir de petits pores de faible volume qui augmentent la surface disponible pour l'adsorption (qui n'est pas la même que l'absorption) ou les réactions chimiques.
L'activation est analogue à la fabrication de pop-corn à partir de grains de maïs séchés : le pop-corn est léger, moelleux et sa surface est beaucoup plus grande que les grains.
Activé est parfois remplacé par actif.

En raison du degré élevé de microporosité du charbon actif, un gramme de charbon actif a une surface supérieure à 3 000 m2 (32 000 pieds carrés), déterminée par adsorption de gaz.
Le charbon actif a une surface spécifique comprise entre 2,0 et 5,0 m2/g.
Un niveau d'activation suffisant pour une application utile peut être obtenu uniquement à partir d'une surface élevée.
Un traitement chimique supplémentaire améliore souvent les propriétés d'adsorption.
Le charbon actif est généralement dérivé de déchets tels que les coques de noix de coco ; les déchets des papeteries ont été étudiés comme source.

Ces sources en vrac sont transformées en charbon de bois avant d'être « activées ».
Lorsqu'il est dérivé du charbon, le charbon actif est appelé charbon actif.
Le charbon actif est dérivé du coke.
Le charbon actif retient les pesticides, les graisses, les huiles, les détergents, les sous-produits de désinfection, les toxines, les composés colorants, les composés issus de la décomposition des algues, des végétaux ou du métabolisme animal.
Le charbon actif est considéré comme un "antidote universel" et est appliqué dans les salles d'urgence et les hôpitaux.

Les charbons actifs sont un groupe d'adsorbants très polyvalents, capables d'adsorber sélectivement des milliers de matériaux organiques et certains matériaux inorganiques.
Depuis les utilisations médicinales des charbons en poudre dans l'Égypte ancienne jusqu'aux intérieurs carbonisés des fûts de whisky, le charbon a été activé et utilisé comme adsorbant pendant des siècles.
Le charbon actif a d'abord été largement utilisé dans les masques à gaz militaires de la Première Guerre mondiale et, dans les années entre les deux guerres mondiales, commercialement dans les systèmes de récupération de solvants.
Les charbons actifs ont atteint leurs premières applications importantes après la Première Guerre mondiale, dans la décoloration des sucres et dans la purification des antibiotiques.
Aujourd'hui, il existe des centaines d'applications si l'on compte séparément les diverses utilisations relevant de la rubrique générale du contrôle de l'environnement, les applications en cours se comptent par milliers
Le charbon actif est un adsorbant dérivé d'une matière première carbonée, dans lequel des moyens thermiques ou chimiques ont été utilisés pour éliminer la plupart des constituants volatils non carbonés et une partie de la teneur en carbone d'origine, donnant une structure à grande surface.

La structure carbonée résultante peut être un réseau relativement régulier d'atomes de carbone dérivés de l'arrangement cellulaire de la matière première, ou il peut s'agir d'une masse irrégulière de plaquettes de cristallites, mais dans les deux cas, la structure sera entrelacée d'ouvertures qui apparaîtront, sous l'électron grossissement micrographique, comme une structure semblable à une éponge.
La surface du carbone est typiquement non polaire, c'est-à-dire que le charbon actif est essentiellement électriquement neutre.
Cette non-polarité confère à la surface du charbon actif une grande affinité pour les adsorbats relativement non polaires, y compris la plupart des matières organiques.
En tant qu'adsorbant, le charbon actif s'oppose à cet égard aux adsorbants polaires desséchants tels que le gel de silice et l'alumine activée.
Le charbon actif montrera une affinité limitée pour l'eau via la condensation capillaire, mais pas l'attraction de surface pour l'eau d'un déshydratant.
Le charbon actif peut être produit à partir de diverses matières premières carbonées, dont chacune conférera des qualités typiques au produit fini.

Les qualités commerciales sont normalement préparées à partir de noix de coco et d'autres coquilles de noix, de charbons bitumineux et de lignite, de coke de pétrole et de sciure de bois, d'écorce et d'autres produits du bois.
En général, les coquilles de noix et les cokes de pétrole produiront des carbones très durs avec une structure poreuse caractérisée par. ci-dessus, une structure de type charbons en carbones relativement durs, et une structure bois en carbones manquant de grande résistance à l'écrasement et à l'abrasion.
Le charbon actif doit être souligné que des techniques de production spécifiques peuvent produire des charbons qui s'écartent de la norme d'une matière première donnée.
La densité solide ou squelettique de la plupart des charbons actifs se situera entre 2,0 et 2,1 g/cc, soit environ 125 à 130 livres/pied cube.
Cependant, cela décrirait un matériau avec essentiellement aucune surface et aucune capacité d'adsorption.
Pour le charbon actif, une densité beaucoup plus pratique est la densité apparente ou la masse d'un volume donné de particules d'adsorbant.

Cette densité sera nettement inférieure à la densité du solide, en raison de la présence de pores dans les particules et de l'espace vide entre les particules.
Étant donné que les charbons actifs sont utilisés dans des adsorbeurs à volume fixe, les valeurs de densité apparente peuvent être utilisées pour calculer l'activité volumique, ce qui peut aider à déterminer la capacité de travail d'un adsorbeur avec des charges de carbone alternatives.
Par exemple, supposons que le charbon actif adsorbe l'iode pour produire un indice d'iode standardisé de 1100 mg/g et a un DA de 0,4 g/cc. Le carbone B a un indice d'iode de 950 mg/g et un DA de 0,5 g/cc. .
En multipliant l'AD par la valeur d'activité de base en poids, le carbone A a une capacité volumique en iode de 440 mg/cc tandis que le carbone B a une valeur de 475 mg/cc.
Par conséquent, le carbone B, qui a une activité plus faible, pourrait en fait faire plus de travail et donc avoir une durée de vie plus longue que le carbone A de volume égal.

Si le prix du charbon B permettait de remplir un adsorbeur donné avec le plus grand poids requis, il pourrait alors être le plus économique de ces adsorbants en coût net.
La qualité et l'homogénéité des charbons actifs seront fondamentalement liées à des caractéristiques impliquant : la capacité d'adsorption et une description physique du produit.
L'industrie du charbon actif, souvent en coopération avec l'ASTM et d'autres organismes de normalisation, a développé une série de tests qui mesurent ces caractéristiques.
Comme on pouvait s'y attendre, ces tests peuvent être utilisés à la fois comme contrôles de production et, en tant que spécifications publiées, comme assurance pour les acheteurs potentiels.
Tous les fabricants et distributeurs de charbons actifs granulaires ne publient pas de spécifications d'adsorption.
Parmi ceux qui respectent les spécifications, le même groupe précis de tests peut ne pas être utilisé.

Cependant, une certaine corrélation des valeurs est généralement possible comme, par exemple, entre le test au tétrachlorure de carbone en phase vapeur utilisé aux États-Unis et les tests au benzène et à l'acétone plus courants en Europe et en Extrême-Orient.
Parmi les tests physiques, les méthodes pour déterminer l'humidité, la densité apparente et la taille ou la distribution des particules sont relativement standard parmi les fabricants.
Les valeurs de dureté ou d'abrasion peuvent nécessiter une certaine interprétation ou corrélation, comme ci-dessus.
Le charbon actif est une forme brute de graphite, la substance utilisée pour les mines de crayon.
Le charbon actif diffère du graphite en ayant une structure imparfaite aléatoire qui est très poreuse sur une large gamme de tailles de pores allant des fissures et crevasses visibles aux dimensions moléculaires.
La structure en graphite confère au charbon actif sa très grande surface qui permet au charbon d'adsorber une large gamme de composés.
Le charbon actif a les forces physiques d'adsorption les plus fortes, ou le volume de porosité adsorbante le plus élevé, de tous les matériaux connus de l'humanité.

Le charbon actif (charbon actif) peut avoir une surface supérieure à 1000m²/g.
Cela signifie que 3 g de charbon actif peuvent avoir la surface d'un terrain de football.
Le charbon actif est utilisé pour purifier les liquides et les gaz dans une variété d'applications, y compris l'eau potable municipale, la transformation des aliments et des boissons, l'élimination des odeurs, le contrôle de la pollution industrielle.
Le charbon actif est produit à partir de matières premières carbonées, telles que les noix de coco, les coquilles de noix, le charbon, la tourbe et le bois.
La principale matière première utilisée pour le charbon actif est toute matière organique à haute teneur en carbone.
L'adsorption est un processus dans lequel un solide est utilisé pour éliminer une substance soluble de l'eau.

Dans ce processus, le charbon actif est le solide. Le charbon actif est produit spécifiquement pour obtenir une très grande surface interne (entre 500 et 1500 m2/g).
Cette grande surface interne rend le charbon actif idéal pour l'adsorption.
Le charbon actif est un adsorbant très utile.
En raison de leur grande surface, de leur structure de pores (micro, méso et macro) et de leur haut degré de réactivité de surface, le charbon actif peut être utilisé pour purifier, déchlorer, désodoriser et décolorer les applications liquides et vapeur.
De plus, les charbons actifs sont des adsorbants économiques pour de nombreuses industries telles que la purification de l'eau, les produits de qualité alimentaire, la cosmétologie, les applications automobiles, la purification des gaz industriels, la récupération du pétrole et des métaux précieux principalement pour l'or.

Les matériaux de base des charbons actifs sont la noix de coco, le charbon ou le bois.
Le charbon actif est créé en modifiant la structure de surface du charbon actif.
Le charbon actif est modifié par traitement au gaz à haute température pour changer la structure électronique et créer le plus haut niveau d'activité catalytique sur le charbon pour réduire la chloramine et le H2S dans l'eau.
Cette fonctionnalité catalytique supplémentaire est bien supérieure à celle trouvée dans les charbons actifs traditionnels.

Le charbon actif est une solution économique pour traiter des niveaux de H2S aussi élevés que 20 à 30 ppm.
Le charbon actif convertit le H2S adsorbé en acide sulfurique et en acide sulfureux qui sont solubles dans l'eau, de sorte que les systèmes au charbon peuvent être régénérés avec un lavage à l'eau pour restaurer la capacité du H2S pour des remplacements physiques moins fréquents.
Le charbon actif est un solide poreux capable de coordonner sur lui-même différents types de molécules.
Cette interaction peut être de nature purement physique (attraction entre atomes non liés ou forces de Van der Waals) ou d'origine physico-chimique et sa force peut varier selon le type de molécule et le type de charbon actif.
Les charbons actifs sont généralement produits par un processus d'activation à la vapeur, au cours duquel le carbone ou les matières premières contenant des atomes de carbone sont partiellement gazéifiés par réaction avec de la vapeur ou d'autres gaz oxydants.

Des matières premières telles que le charbon de bois, le charbon bitumineux, le lignite, le charbon de coco, le coke de tourbe ou le bois dur sont utilisées.
De plus, l'activation chimique peut également être utilisée pour activer les matières premières contenant de la cellulose.
La sciure de bois, par exemple, est traitée avec des produits chimiques qui ont un effet déshydratant à haute température.
Les deux processus donnent du carbone poreux qui consiste en une structure extrêmement poreuse avec une surface interne très développée pouvant aller de 500 à 1500 mètres carrés par gramme de carbone.
Pour couvrir une grande variété d'applications, GALE, à partir de charbons actifs bruts, fabrique plus de 40 produits finis de charbon actif différents qui diffèrent par l'origine du matériau, la forme physique (granulé, extrudé ou en poudre), la surface, la distribution du volume des pores, la maille taille et autres propriétés physiques, en plus des charbons imprégnés pour des applications spéciales.

Le charbon actif est un matériau adsorbant très utile avec une porosité élevée et une teneur élevée en carbone.
Il a une large gamme d'applications en raison de sa structure poreuse, de sa grande surface et de sa réactivité élevée.
Les charbons actifs, qui sont des absorbants économiques pour de nombreuses industries, sont utilisés pour éliminer les odeurs et les couleurs, pour purifier et déchlorer les applications liquides et vapeur.
Les utilisations courantes sont le traitement de l'eau, les produits de qualité alimentaire, les applications automobiles, les cosmétiques, la purification des gaz et les procédés industriels.
Les matériaux de production principaux et courants des charbons actifs sont la coque de noix de coco, le charbon de bois et le bois.

Le charbon actif est une substance hautement poreuse qui attire et retient les produits chimiques organiques à l'intérieur.
La grande surface de ce réseau de pores internes se traduit par une surface extrêmement grande qui peut attirer et retenir les produits chimiques organiques.
Le charbon actif est un adsorbant efficace pour attirer les polluants et les piéger en lui-même.
Le charbon actif est capable d'atteindre cet objectif grâce à sa structure poreuse, sa grande surface et sa grande réactivité de surface.
Le charbon actif est une solution très économique pour différentes industries car il est facile à trouver et peut être formé à partir d'un matériau de base qui est soit du bois, du charbon ou des coques de noix de coco. Chaque matériau de base peut offrir un produit légèrement différent, mais il fonctionnera généralement de manière identique dans différentes applications.

Le charbon actif a un grand nombre d'applications.
Selon l'application, il existe un type distinct de charbon actif qui est utilisé.
Par conséquent, il est crucial de choisir le grade et la taille appropriés en tenant compte du polluant que vous avez l'intention d'éliminer ou du degré de pureté que vous souhaitez atteindre.
Le charbon actif est utilisé par les industries pour le traitement des eaux usées, le traitement des eaux usées, le traitement de l'eau potable, etc.
Outre le traitement de l'eau et des eaux usées, il est également utilisé dans le traitement des gaz de combustion.
La molécule de charbon actif est capable de capter les dioxines et les furanes par adsorption.

Les charbons actifs sont des produits carbonés non dangereux manufacturés qui ont une structure poreuse et une grande surface interne.
La structure chimique du charbon actif peut être définie comme une forme brute de graphite avec une structure aléatoire ou amorphe.
Cette structure amorphe est hautement poreuse sur une large gamme de tailles de pores, allant des fissures et crevasses visibles aux tailles moléculaires.
Le charbon actif est un matériau adsorbant hautement poreux et à grande surface avec une structure largement amorphe.
Le charbon actif est composé principalement de configurations aromatiques d'atomes de carbone reliés par des réticulations aléatoires.

Le charbon actif diffère d'une autre forme de graphite de carbone en ce que le charbon actif a des feuilles ou des groupes d'atomes qui sont empilés de manière inégale de manière désorganisée.
Le degré d'ordre varie en fonction de la matière première de départ et de l'historique thermique.
Les plaquettes graphitiques du charbon activé à la vapeur sont quelque peu ordonnées, tandis que des structures aromatiques plus amorphes se trouvent dans le bois activé chimiquement.
La liaison aléatoire crée une structure hautement poreuse avec de nombreuses fissures, crevasses et vides entre les couches de carbone.

La taille moléculaire, la porosité et l'énorme surface interne de charbon actif qui en résulte rendent ce matériau extrêmement efficace pour adsorber une large gamme d'impuretés provenant à la fois des liquides et des gaz.
Les sorbants au charbon actif sont conçus pour des applications spécifiques principalement basées sur la taille des pores et les exigences de volume des pores.
La porosité et d'autres paramètres sont contrôlés par la sélection des matières premières, les conditions du processus d'activation et les étapes de post-traitement.
Le charbon actif est un matériau granulaire produit principalement en torréfiant du charbon de bois de noix de coco ou du charbon à 800 à 1000°C pour l'"activer".
Les impuretés sont éliminées par lavage à l'acide.

En règle générale, le charbon actif a des tailles de pores allant de 500 à 1000 nm et une surface d'environ 1000 m2/gramme.
Une forme beaucoup plus pure de charbon actif est produite par pyrolyse de billes de polymère.
Le charbon actif, également connu sous le nom de charbon actif, est une forme de charbon traité pour avoir de petits pores de faible volume qui augmentent la surface disponible pour l'adsorption ou les réactions chimiques.
Le charbon actif a un haut degré de microporosité.
Le charbon actif est généralement dérivé du charbon de bois.

Lorsqu'il est dérivé du charbon, le charbon actif est appelé charbon actif.
Le coke activé est dérivé du coke.
Par conséquent, le charbon actif, le charbon actif, le coke activé, le charbon actif peuvent être considérés comme remplissant la même fonction.
Les charbons actifs sont utilisés comme adsorbant par les industries de séparation et de purification.
Les charbons actifs sont composés d'une structure microporeuse homogène avec une grande surface et présentent une stabilité au rayonnement.
Le charbon actif est un matériau carboné avec une grande surface spécifique et une grande capacité de décoloration. Au 19ème siècle, les gens appliquent du sucre, du vin et de l'eau pour la décoloration, le désarôme et la purification.

Il y a une histoire de 100 ans pour que le charbon de bois d'os soit utilisé pour la filtration de l'eau.
Pendant la Première Guerre mondiale, elle a commencé à produire du charbon actif comme masque à gaz.
Au 20ème siècle, 90 ans, le charbon actif a également obtenu une large application dans le traitement des eaux usées, la récupération de la concentration de solvants organiques, la purification de l'air et d'autres domaines tels que la protection de l'environnement et l'extraction de l'or.
Le matériau carboné restant après la carbonisation de la matière organique à 600 à 700 °C a la capacité d'être actif ou activé.
Cependant, ces matériaux carbonés peuvent fermement adsorber certains hydrocarbures gazeux et d'autres substances, ce qui réduit leur capacité d'activation et nécessite d'augmenter la température de carbonisation au-dessus de la température critique pour la formation de charbon actif.

Si bien que ces substances gazeuses adsorbées sont décomposées et séparées. Ensuite, appliquez de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone pour l'activation afin d'améliorer la capacité d'activation des applications industrielles.
Les charbons actifs sont des formes de carbone microcristallines et non graphitiques à porosité interne.
Les charbons actifs possèdent une grande surface ( ~ 1000 m2/g) et des volumes de pores qui les rendent utiles pour les applications dans les dispositifs de stockage d'énergie, la catalyse et pour l'élimination des impuretés des gaz et des liquides.
Le charbon actif a été modifié avec du phosphate de bis (2-éthylhexyle) et convient bien à l'élimination des ions métalliques de l'eau.

 

LES USAGES:

Le charbon actif est utilisé dans le stockage du méthane et de l'hydrogène, la purification de l'air, la désionisation capacitive, l'adsorption oscillante supercapacitive, la récupération des solvants, la décaféination, la purification de l'or, l'extraction des métaux, la purification de l'eau, la médecine, le traitement des eaux usées, les filtres à air dans les respirateurs, les filtres à air comprimé, les dents blanchiment, production de chlorure d'hydrogène, électronique comestible et de nombreuses autres applications.


-Industriel:

Une application industrielle majeure implique l'utilisation de charbon actif dans la finition des métaux pour la purification des solutions de galvanoplastie.
Par exemple, le charbon actif est la principale technique de purification pour éliminer les impuretés organiques des solutions de nickelage brillant.
Une variété de produits chimiques organiques sont ajoutés aux solutions de placage pour améliorer leurs qualités de dépôt et pour améliorer les propriétés telles que la brillance, la douceur, la ductilité, etc.
En raison du passage du courant continu et des réactions électrolytiques d'oxydation anodique et de réduction cathodique, les additifs organiques génèrent des produits de décomposition indésirables en solution.
Leur accumulation excessive peut nuire à la qualité du placage et aux propriétés physiques du métal déposé.
Le traitement au charbon actif élimine ces impuretés et restaure les performances de placage au niveau souhaité.


-Médical:

Article principal: Charbon activé (médicament)


- Charbon actif à usage médical :

Le charbon actif est utilisé pour traiter les intoxications et les surdoses suite à une ingestion orale.
Les comprimés ou capsules de charbon actif sont utilisés dans de nombreux pays comme médicament en vente libre pour traiter la diarrhée, l'indigestion et les flatulences.
Cependant, le charbon actif ne montre aucun effet sur les gaz intestinaux et la diarrhée, et est, d'ordinaire, médicalement inefficace si l'empoisonnement résulte de l'ingestion d'agents corrosifs, d'acide borique, de produits pétroliers, et est particulièrement inefficace contre les empoisonnements d'acides ou de bases fortes, de cyanure, de fer , lithium, arsenic, méthanol, éthanol ou éthylène glycol.[10] Le charbon actif n'empêchera pas ces produits chimiques d'être absorbés par le corps humain.
Une application incorrecte entraîne une aspiration pulmonaire, qui peut parfois être mortelle si un traitement médical immédiat n'est pas initié.


-Chimie analytique:

Le charbon actif, en combinaison à 50 % p/p avec de la célite, est utilisé comme phase stationnaire dans la séparation chromatographique à basse pression des glucides (mono-, di-, tri-saccharides) en utilisant des solutions d'éthanol (5 à 50 %) comme phase mobile dans protocoles analytiques ou préparatifs.
Le charbon actif est utile pour extraire les anticoagulants oraux directs (AOD) tels que le dabigatran, l'apixaban, le rivaroxaban et l'edoxaban à partir d'échantillons de plasma sanguin.
À cette fin, il a été transformé en "minicomprimés", chacun contenant 5 mg de charbon actif pour traiter des échantillons de 1 ml de DOAC.
Étant donné que ce charbon actif n'a aucun effet sur les facteurs de coagulation sanguine, l'héparine ou la plupart des autres anticoagulants, cela permet d'analyser un échantillon de plasma pour détecter des anomalies autrement affectées par les AOD.


-Environnement :

Le charbon actif est généralement utilisé dans les systèmes de filtration d'eau.
Dans cette illustration, le charbon actif est au quatrième niveau (compté à partir du bas).
L'adsorption de carbone a de nombreuses applications pour éliminer les polluants des flux d'air ou d'eau à la fois sur le terrain et dans les processus industriels tels que :


-Nettoyage des déversements
-Assainissement des eaux souterraines
-Filtration d'eau potable
-Epuration de l'air
- Capture des composés organiques volatils provenant de la peinture, du nettoyage à sec, des opérations de distribution d'essence et d'autres processus
-Récupération des composés organiques volatils (systèmes de récupération de solvants, SRU) à partir d'emballages souples, de conversion, de revêtement et d'autres processus.

Au début de la mise en œuvre de la loi de 1974 sur la sécurité de l'eau potable aux États-Unis, les responsables de l'EPA ont élaboré une règle qui proposait d'exiger que les systèmes de traitement de l'eau potable utilisent du charbon actif granulaire.
En raison de son coût élevé, la soi-disant règle GAC a rencontré une forte opposition dans tout le pays de la part de l'industrie de l'approvisionnement en eau, y compris les plus grands services publics d'eau de Californie. Par conséquent, l'agence a écarté la règle.
La filtration au charbon actif est une méthode efficace de traitement de l'eau en raison de sa nature multifonctionnelle.
Il existe des types spécifiques de méthodes et d'équipements de filtration au charbon actif qui sont indiqués - en fonction des contaminants impliqués.
Le charbon actif est également utilisé pour mesurer la concentration de radon dans l'air.


-Agricole:

Le charbon actif (charbon de bois) est une substance autorisée utilisée par les agriculteurs biologiques dans l'élevage et la vinification.
Dans la production animale, le charbon actif est utilisé comme pesticide, additif alimentaire pour animaux, auxiliaire technologique, ingrédient non agricole et désinfectant.
Dans la vinification biologique, le charbon actif est autorisé comme agent de traitement pour adsorber les pigments de couleur brune des concentrés de raisin blanc.
Le charbon actif est parfois utilisé comme biochar.


-Purification des boissons alcoolisées distillées :

Les filtres à charbon actif (filtres AC) peuvent être utilisés pour filtrer la vodka et le whisky des impuretés organiques qui peuvent affecter la couleur, le goût et l'odeur.
Le passage d'une vodka organiquement impure à travers un filtre à charbon actif au débit approprié se traduira par une vodka avec une teneur en alcool identique et une pureté organique considérablement accrue, à en juger par l'odeur et le goût.


- Stockage de carburant :

Des recherches sont en cours pour tester la capacité de divers charbons actifs à stocker du gaz naturel et de l'hydrogène gazeux.
Le matériau poreux agit comme une éponge pour différents types de gaz.
Le gaz est attiré vers le matériau carboné via les forces de Van der Waals.
Certains carbones ont pu atteindre des énergies de liaison de 5 à 10 kJ par mol.
Le gaz peut ensuite être désorbé lorsqu'il est soumis à des températures plus élevées et soit brûlé pour effectuer un travail, soit dans le cas d'hydrogène gazeux extrait pour être utilisé dans une pile à combustible à hydrogène.
Le stockage de gaz dans des charbons actifs est une méthode de stockage de gaz attrayante car le gaz peut être stocké dans un environnement à basse pression, à faible masse et à faible volume, ce qui serait beaucoup plus faisable que les réservoirs sous pression embarqués volumineux dans les véhicules.


-Épuration des gaz :

Les filtres à charbon actif sont généralement utilisés dans la purification de l'air comprimé et des gaz pour éliminer les vapeurs d'huile, les odeurs et autres hydrocarbures de l'air.
Les conceptions les plus courantes utilisent un principe de filtration en 1 ou 2 étapes dans lequel du charbon actif est intégré à l'intérieur du média filtrant.
Les filtres à charbon actif sont utilisés pour retenir les gaz radioactifs dans l'air aspiré d'un condenseur de turbine de réacteur nucléaire à eau bouillante.
Les grands lits de charbon de bois adsorbent ces gaz et les retiennent pendant qu'ils se désintègrent rapidement en espèces solides non radioactives.
Les solides sont piégés dans les particules de charbon de bois, tandis que l'air filtré passe à travers.


-Épuration chimique :

Le charbon actif est couramment utilisé à l'échelle du laboratoire pour purifier des solutions de molécules organiques contenant des impuretés organiques colorées indésirables.
La filtration sur charbon actif est utilisée dans les procédés de chimie fine et pharmaceutique à grande échelle dans le même but.
Le charbon est soit mélangé à la solution puis filtré, soit immobilisé dans un filtre.


-Lavage au mercure :

Le charbon actif, souvent infusé de soufre ou d'iode, est largement utilisé pour piéger les émissions de mercure des centrales électriques au charbon, des incinérateurs médicaux et du gaz naturel à la tête de puits.
Cependant, malgré son efficacité, le charbon actif est coûteux à utiliser.
Étant donné que le charbon actif n'est souvent pas recyclé, le charbon actif chargé de mercure présente un dilemme d'élimination.
Le problème de l'élimination du charbon actif chargé de mercure n'est pas propre aux États-Unis.
Aux Pays-Bas, ce mercure est en grande partie récupéré et le charbon actif est éliminé par combustion complète, formant du dioxyde de carbone (CO2).


-Additif alimentaire:

Le charbon de bois activé de qualité alimentaire est devenu une tendance alimentaire en 2016, étant utilisé comme additif pour conférer un goût "légèrement fumé" et une coloration foncée à des produits tels que les hot-dogs, les glaces, les fonds de pizza et les bagels.
Il est conseillé aux personnes qui prennent des médicaments, y compris les pilules contraceptives et les antidépresseurs, d'éviter les aliments ou les boissons de fantaisie qui utilisent un colorant au charbon actif, car cela peut rendre le médicament inefficace.


-Soin de la peau:

Les aspects adsorbants du charbon actif en ont fait un additif populaire dans de nombreux produits de soins de la peau.
Des produits tels que les savons au charbon actif et les masques et gommages au charbon actif combinent l'utilisation de la capacité d'adsorption du charbon de bois avec la capacité nettoyante du savon.

 

TYPES DE CHARBON ACTIF :

-Charbon actif granulé
-Charbon actif granulé
-Charbon actif en poudre
-Charbon actif imprégné
-Charbon actif catalytique

 

LES USAGES:

-Le charbon actif est largement utilisé dans le sucre, le glucose, le caramel, l'huile, les jus de fruits et les boissons au vin pour la purification de la décoloration, l'élimination des substances colloïdales et le traitement de l'eau.
-Le charbon actif est utilisé pour la séparation PSA de l'air et la préparation de l'azote ;
-Le charbon actif est principalement utilisé dans le médicament original chinois ou occidental dans l'industrie pharmaceutique;
-Le charbon actif convient à la décoloration et à la désodorisation de l'industrie brassicole, à la production d'huile comestible et d'additif alimentaire avec une capacité de décoloration spéciale sur le caramel et la mélasse.
-Le charbon actif peut être utilisé pour la désulfuration, la purification de l'eau, la purification de l'air, la récupération des solvants, l'absorption et comme support de catalyseur ;
-Le charbon actif peut être utilisé dans le gaz, le gaz de four à coke, le gaz naturel, le dioxyde de carbone et le gaz de conversion pour éliminer le sulfure d'hydrogène.
-Le charbon actif est principalement utilisé pour la désodorisation, la déchloration et la décoloration des liquides dans les aliments, les boissons, les produits pharmaceutiques et l'eau potable de haute pureté ; ainsi que largement utilisé dans l'industrie chimique pour la récupération des solvants et la séparation des gaz.
-Le charbon actif est largement utilisé dans le prétraitement de l'eau industrielle et domestique et le traitement de purification en profondeur sur les produits chimiques, l'impression et la teinture, l'électronique, la cokéfaction, la protection de l'environnement et d'autres eaux usées industrielles.
-Le charbon actif est largement utilisé dans le recyclage des solvants organiques, notamment le toluène, le xylène, l'éther, l'éthanol, l'acétone, l'essence, le trichloropropane et le tétrachlorure de carbone.
-Pour l'absorption de gaz, de substances dangereuses liquides, l'élimination de diverses vapeurs organiques et le filtrage des gaz nocifs et des odeurs d'air.

 


APPLICATION:

-Élimination des composés organiques volatils tels que le benzène, le TCE et le PCE.
- Sulfure d'hydrogène (HS) et élimination des gaz résiduaires
-Charbon actif imprégné utilisé comme inhibiteur de bactéries dans les filtres à eau potable
-Élimination des composés causant le goût et l'odeur tels que le MIB et la géosmine
-Récupération d'or
-Élimination du chlore et de la chloramine

 

À QUOI FAIT LE CHARBON ACTIF ?

Le charbon actif attire et retient les produits chimiques organiques des flux de vapeur et de liquide en les nettoyant des produits chimiques indésirables.
Le charbon actif n'a pas une grande capacité pour ces produits chimiques, mais il est très rentable pour traiter de grands volumes d'air ou d'eau afin d'éliminer les concentrations diluées de contamination.
Pour une meilleure perspective, lorsque des personnes ingèrent des produits chimiques ou subissent une intoxication alimentaire, on leur demande de boire une petite quantité de charbon actif pour absorber et éliminer les poisons.

 

COMMENT EST FABRIQUÉ LE CHARBON ACTIF ?

Il existe deux façons différentes de fabriquer du charbon actif, mais pour cet article, nous vous fournirons le moyen le plus efficace qui créera du charbon actif de meilleure qualité et plus pur.
Le charbon actif est fabriqué en étant placé dans un réservoir sans oxygène et en le soumettant à des températures extrêmement élevées, de 600 à 900 degrés Celsius.
Ensuite, le carbone est exposé à différents produits chimiques, généralement de l'argon et de l'azote, puis placé à nouveau dans un réservoir et surchauffé de 600 à 1200 degrés Celsius.
La deuxième fois que le charbon est placé dans le réservoir de chaleur, il est exposé à la vapeur et à l'oxygène.
Grâce à ce processus, une structure poreuse est créée et la surface utilisable du carbone augmente considérablement.

 

CARACTÉRISTIQUES:

-Très grande surface caractérisée par une grande proportion de micropores
-Dureté élevée avec faible génération de poussière
-Excellente pureté, la plupart des produits ne présentant pas plus de 3 à 5 % de teneur en cendres.
-Matière première renouvelable et verte.
-Densité constante
-Matériaux durs avec un minimum de génération de poussière.
- Densité relativement faible
-Source renouvelable de matière première

 

PROPRIÉTÉS:

-Superficie :

La surface du charbon actif varie entre 500 et 2000 m2/g.
Autrement dit, seuls 3 grammes de charbon actif peuvent avoir une surface de la taille d'un terrain de football.
La surface des matériaux carbonés peut être élargie par le processus d'activation.


-Volume total des pores (TPV) :

TPV fait référence au volume total de l'espace créé par les pores dans un charbon actif.
L'efficacité du charbon actif augmente avec le volume poreux total et s'exprime en ml/g.


-Répartition du volume des pores :

La propriété du charbon actif est mesurée par la distribution de la taille des pores.
Le charbon actif avec un taux de dispersion élevé est requis dans les applications de décoloration.

 

STRUCTURE DU CHARBON ACTIF :

La structure du charbon actif a longtemps fait l'objet de débats.

 

DE QUOI EST FABRIQUÉ LE CHARBON ACTIF ?

Le charbon actif (charbon actif) peut être fabriqué à partir de nombreuses substances à haute teneur en carbone telles que le charbon, les coques de noix de coco et le bois.
La matière première a une très grande influence sur les caractéristiques et les performances du charbon actif.


PRODUCTION:

Le charbon actif est du carbone produit à partir de matières premières carbonées telles que le bambou, la coque de noix de coco, la tourbe de saule, le bois, la fibre de coco, le lignite, le charbon et le brai de pétrole.
Le charbon actif peut être produit (activé) par l'un des procédés suivants :


-Activation physique :

Le matériau source est transformé en charbon actif à l'aide de gaz chauds.
De l'air est ensuite introduit pour brûler les gaz, créant une forme graduée, tamisée et dépoussiérée de charbon actif.
Cela se fait généralement en utilisant un ou plusieurs des processus suivants :


-Carbonisation:

Le matériau contenant du carbone est pyrolysé à des températures comprises entre 600 et 900 ° C, généralement dans une atmosphère inerte avec des gaz tels que l'argon ou l'azote


-Activation/oxydation :

La matière première ou la matière carbonisée est exposée à des atmosphères oxydantes (oxygène ou vapeur) à des températures supérieures à 250 °C, généralement dans la plage de température de 600 à 1 200 °C.
L'activation est réalisée en chauffant l'échantillon pendant 1 h dans un four à moufle à 450 °C en présence d'air.


-Activation chimique :

Le matériau en carbone est imprégné de certains produits chimiques.
Le produit chimique est généralement un acide, une base forte ou un sel (acide phosphorique 25 %, hydroxyde de potassium 5 %, hydroxyde de sodium 5 %, chlorure de calcium 25 % et chlorure de zinc 25 %).
Le charbon actif est ensuite soumis à des températures élevées (250–600 °C).
On pense que le charbon actif active le charbon à ce stade en forçant le matériau à s'ouvrir et à avoir plus de pores microscopiques.
L'activation chimique est préférée à l'activation physique en raison des températures plus basses, de la meilleure consistance de la qualité et du temps plus court nécessaire pour activer le matériau.

 

CLASSIFICATION:

Les charbons actifs sont des produits complexes difficiles à classer sur la base de leur comportement, des caractéristiques de surface et d'autres critères fondamentaux.
Cependant, une classification générale est faite à des fins générales en fonction de leur taille, de leurs méthodes de préparation et de leurs applications industrielles.


- Charbon actif en poudre :

Normalement, les charbons actifs (R 1) sont fabriqués sous forme de particules sous forme de poudres ou de granulés fins de taille inférieure à 1,0 mm avec un diamètre moyen compris entre 0,15 et 0,25 mm.
Ils présentent ainsi un grand rapport surface sur volume avec une faible distance de diffusion.
Le charbon actif (R 1) est défini comme les particules de charbon actif retenues sur un tamis de 50 mesh (0,297 mm).
Le charbon actif en poudre (PAC) est un matériau plus fin. Le CAP est composé de particules de carbone broyées ou broyées, dont 95 à 100 % passeront à travers un tamis à mailles désigné.


-Charbon actif granulaire :

Le charbon actif a une taille de particules relativement plus grande par rapport au charbon actif en poudre et, par conséquent, présente une surface externe plus petite.
La diffusion de l'adsorbat est donc un facteur important.
Les charbons actifs conviennent à l'adsorption des gaz et des vapeurs, car les substances gazeuses se diffusent rapidement.
Les charbons actifs sont utilisés pour la filtration de l'air et le traitement de l'eau, ainsi que pour la désodorisation générale et la séparation des composants dans les systèmes d'écoulement et dans les bassins à mélange rapide.
Le charbon actif peut être obtenu sous forme granulée ou extrudée.
Le charbon actif est désigné par des tailles telles que 8 × 20, 20 × 40 ou 8 × 30 pour les applications en phase liquide et 4 × 6, 4 × 8 ou 4 × 10 pour les applications en phase vapeur.


-Charbon actif extrudé (EAC):

Le charbon actif extrudé (EAC) combine du charbon actif en poudre avec un liant, qui sont fusionnés et extrudés en un bloc de charbon actif de forme cylindrique avec des diamètres de 0,8 à 130 mm.
Ceux-ci sont principalement utilisés pour les applications en phase gazeuse en raison de leur faible perte de charge, de leur résistance mécanique élevée et de leur faible teneur en poussière.


-Charbon actif en billes (BAC):

Le charbon actif en billes (BAC) est fabriqué à partir de brai de pétrole et fourni dans des diamètres d'environ 0,35 à 0,80 mm.
Semblable à l'EAC, le charbon actif est également connu pour sa faible perte de charge, sa résistance mécanique élevée et sa faible teneur en poussière, mais avec une granulométrie plus petite.
Sa forme sphérique le rend préféré pour les applications à lit fluidisé telles que la filtration de l'eau.


-Carbone enduit de polymère :

Il s'agit d'un processus par lequel un carbone poreux peut être recouvert d'un polymère biocompatible pour donner un revêtement lisse et perméable sans bloquer les pores.
Le charbon résultant est utile pour l'hémoperfusion.
L'hémoperfusion est une technique de traitement dans laquelle de grands volumes de sang du patient sont passés sur une substance adsorbante afin d'éliminer les substances toxiques du sang.

 

PROPRIÉTÉS CHIMIQUES:

Le charbon actif se présente sous la forme d'un matériau inodore poreux noir avec une forme de grain variant des particules grossières cylindriques aux fines particules de poudre.
Le diamètre des particules est généralement de 1 à 6 mm, la longueur d'environ 0,7 à 4 fois le diamètre, ou présentant des particules irrégulières avec une taille de particule de 6 à 120 mesh.
Le charbon actif est inodore, insipide et insoluble dans l'eau et les solvants organiques.
La densité de tassement est d'environ 0,3 à 0,6 g/ml, le volume des micropores est d'environ 0,6 à 0,8 ml/g et la surface spécifique est d'environ 500 à 1 500 m2/g.
Le charbon actif a une forte force d'absorption sur le matériau polymère organique, ayant ainsi une capacité d'élimination élevée sur les oligo-éléments, les pigments, les substances odorantes en phase liquide.
La valeur de pH la plus appropriée est de 4,0 ~ 4,8, la température optimale est de 60 ~ 70 ℃ .

 

PROPRIÉTÉS:

Un gramme de charbon actif peut avoir une surface supérieure à 500 m2 (5 400 pieds carrés), 3 000 m2 (32 000 pieds carrés) étant facilement réalisables.
Les aérogels de carbone, bien que plus chers, ont des surfaces encore plus élevées et sont utilisés dans des applications spéciales.
Au microscope électronique, les structures de grande surface du charbon actif sont révélées.
Les particules individuelles sont intensément alambiquées et présentent divers types de porosité ; il peut y avoir de nombreuses zones où des surfaces planes de matériau de type graphite sont parallèles les unes aux autres, séparées de seulement quelques nanomètres environ.
Ces micropores fournissent de superbes conditions pour que l'adsorption se produise, puisque le matériau adsorbant peut interagir avec de nombreuses surfaces simultanément.
Les tests de comportement d'adsorption sont généralement effectués avec de l'azote gazeux à 77 K sous vide poussé, mais au quotidien le charbon actif est parfaitement capable de produire l'équivalent, par adsorption de son environnement, d'eau liquide à partir de vapeur à 100 °C (212 °F) et une pression de 1/10 000 d'atmosphère.

Physiquement, le charbon actif lie les matériaux par la force de van der Waals ou la force de dispersion de Londres.
Le charbon actif ne se lie pas bien à certains produits chimiques, notamment les alcools, les diols, les acides et bases forts, les métaux et la plupart des inorganiques, tels que le lithium, le sodium, le fer, le plomb, l'arsenic, le fluor et l'acide borique.
Le charbon actif adsorbe très bien l'iode.
La capacité en iode, mg/g, peut être utilisée comme indication de la surface totale.

Le monoxyde de carbone n'est pas bien adsorbé par le charbon actif.
Cela devrait être particulièrement préoccupant pour ceux qui utilisent le matériau dans les filtres pour respirateurs, hottes ou autres systèmes de contrôle des gaz, car le gaz est indétectable pour les sens humains, toxique pour le métabolisme et neurotoxique.
Des listes substantielles des gaz industriels et agricoles courants adsorbés par le charbon actif sont disponibles en ligne.
Le charbon actif peut être utilisé comme substrat pour l'application de divers produits chimiques afin d'améliorer la capacité d'adsorption de certains composés inorganiques (et organiques problématiques) tels que le sulfure d'hydrogène (H2S), l'ammoniac (NH3), le formaldéhyde (HCOH), le mercure (Hg) et l'iode radioactif 131(131I).
Cette propriété est connue sous le nom de chimisorption.


-Indice d'iode :

De nombreux carbones adsorbent préférentiellement les petites molécules.
L'indice d'iode est le paramètre le plus fondamental utilisé pour caractériser les performances du charbon actif.
Le charbon actif est une mesure du niveau d'activité (un nombre plus élevé indique un degré d'activation plus élevé) souvent rapporté en mg/g (plage typique de 500 à 1200 mg/g).
Le charbon actif est une mesure de la teneur en micropores du charbon actif (0 à 20 Å, ou jusqu'à 2 nm) par adsorption d'iode à partir d'une solution.
Le charbon actif équivaut à une surface de charbon comprise entre 900 et 1100 m2/g.
Le charbon actif est la mesure standard pour les applications en phase liquide.
L'indice d'iode est défini comme les milligrammes d'iode adsorbés par un gramme de carbone lorsque la concentration en iode dans le filtrat résiduel est à une concentration de 0,02 normale (c'est-à-dire 0,02N).
Fondamentalement, l'indice d'iode est une mesure de l'iode adsorbé dans les pores et, en tant que tel, est une indication du volume de pores disponible dans le charbon actif d'intérêt.
Typiquement, les charbons de traitement de l'eau ont des indices d'iode allant de 600 à 1100. Fréquemment, ce paramètre est utilisé pour déterminer le degré d'épuisement d'un charbon en cours d'utilisation.
Cependant, cette pratique doit être considérée avec prudence, car les interactions chimiques avec l'adsorbat peuvent affecter l'absorption d'iode, donnant de faux résultats.
Ainsi, l'utilisation de l'indice d'iode comme mesure du degré d'épuisement d'un lit de carbone ne peut être recommandée que s'il a été démontré qu'il est exempt d'interactions chimiques avec les adsorbats et si une corrélation expérimentale entre l'indice d'iode et le degré d'épuisement a été établie. déterminée pour l'application particulière.


-Numéro de dureté/abrasion :

Le charbon actif est une mesure de la résistance du charbon actif à l'attrition.
Le charbon actif est un indicateur important du charbon actif pour maintenir son intégrité physique et résister aux forces de frottement.
Il existe de grandes différences dans la dureté des charbons actifs, en fonction de la matière première et des niveaux d'activité.

 

MODIFICATION DES PROPRIETES ET REACTIVITE :

Les caractéristiques acido-basiques, d'oxydo-réduction et d'adsorption spécifique sont fortement dépendantes de la composition des groupements fonctionnels de surface.
La surface du charbon actif conventionnel est réactive, capable d'oxydation par l'oxygène atmosphérique et la vapeur de plasma d'oxygène, ainsi que par le dioxyde de carbone et l'ozone.
L'oxydation en phase liquide est causée par une large gamme de réactifs (HNO3, H2O2, KMnO4).
Grâce à la formation d'un grand nombre de groupes basiques et acides à la surface du carbone oxydé, la sorption et d'autres propriétés peuvent différer considérablement des formes non modifiées.
Le charbon actif peut être azoté par des produits naturels ou des polymères ou le traitement du charbon avec des réactifs azotants.
Le charbon actif peut interagir avec le chlore, le brome et le fluor.
La surface du charbon actif, comme d'autres matériaux carbonés, peut être fluoralkylée par traitement avec du peroxyde de (per)fluoropolyéther en phase liquide, ou avec une large gamme de substances fluoroorganiques par la méthode CVD.

De tels matériaux combinent une hydrophobicité et une stabilité chimique élevées avec une conductivité électrique et thermique et peuvent être utilisés comme matériau d'électrode pour les supercondensateurs.
Des groupes fonctionnels d'acide sulfonique peuvent être attachés au charbon actif pour donner des "starbons" qui peuvent être utilisés pour catalyser sélectivement l'estérification des acides gras.
La formation de tels charbons activés à partir de précurseurs halogénés donne un catalyseur plus efficace qui est considéré comme étant le résultat des halogènes restants améliorant la stabilité.
Le charbon actif est rapporté sur la synthèse du charbon actif avec des sites superacides greffés chimiquement -CF2SO3H.
Certaines des propriétés chimiques du charbon actif ont été attribuées à la présence de la double liaison du charbon actif en surface.
La théorie de l'adsorption de Polyani est une méthode populaire pour analyser l'adsorption de diverses substances organiques à leur surface.

 

SYNONYME:

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