CHARBON ACTIF

Le charbon actif est utilisé pour éclaircir la couleur, éliminer les substances colorantes et purifier les sirops de sucre obtenus à partir de saccharose issu de la canne à sucre ou de la betterave, c'est-à-dire le sucre et d'autres dérivés d'amidon tels que le glucose et le maltose.
Le charbon actif est utilisé pour éliminer les composés responsables du goût et des odeurs, tels que le MIB et la géosmine.
Le charbon actif est utilisé pour la récupération de l'or.

Numéro CAS : 7440-44-0
Numéro CE (EINECS) : 231-153-3
Formule moléculaire : C
Masse moléculaire (masse atomique) : 12,01 g/mol

SYNONYMES :
Charbon actif, tamis moléculaire de carbone, noir d'os, charbon actif de coque de noix de coco, charbon actif de coque de noix végétale, charbon actif médical, charbon d'os, charbon d'os, huoxingt

Le charbon actif, parfois appelé charbon activé, est un adsorbant unique, prisé pour sa structure extrêmement poreuse qui lui permet de capturer et de retenir efficacement les matériaux.
Le charbon actif, également appelé charbon de bois activé, est une forme de carbone hautement transformée qui a été traitée pour développer une structure poreuse interne très large avec une surface spécifique extrêmement élevée.

Contrairement au charbon ordinaire, le charbon actif subit un processus d'activation spécifique — physique ou chimique — qui ouvre des pores microscopiques, transformant un matériau carboné en un puissant adsorbant.
Il en résulte un matériau dont la surface spécifique se mesure en milliers de mètres carrés par gramme, ce qui rend le charbon actif exceptionnellement efficace pour capturer et retenir les molécules à sa surface par adsorption.

Bien que le charbon actif puisse être fabriqué de différentes manières et à partir de matières premières diverses (telles que des coquilles de noix de coco, du bois, du charbon, de la tourbe ou des coquilles de noix), sa caractéristique distinctive est sa structure microcristalline poreuse qui permet aux molécules de gaz ou de liquides d'adhérer à sa vaste surface interne.

C’est pourquoi le charbon actif est largement utilisé dans les applications de purification, de filtration et de traitement chimique dans de nombreux secteurs industriels.
Le charbon actif, également appelé charbon activé, est une forme de carbone couramment utilisée pour filtrer les contaminants présents dans l'eau et l'air, parmi de nombreuses autres utilisations.

Le charbon actif est traité (activé) pour présenter des pores petits et de faible volume qui augmentent considérablement la surface disponible pour l'adsorption ou les réactions chimiques.
L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un processus par lequel des atomes ou des molécules adhèrent à une surface.

On peut considérer ces pores comme une structure « éponge » microscopique.
L'activation est analogue à la fabrication de pop-corn à partir de grains de maïs séchés : le pop-corn est léger, moelleux et ses grains ont un rapport surface/volume élevé.

Le terme « activé » est parfois remplacé par « actif ».
Du fait de sa porosité à l'échelle microscopique, un gramme de charbon actif possède une surface de plus de 3 000 mètres carrés par gramme (920 000 pieds carrés par once), déterminée par l'absorption de gaz, et sa porosité peut atteindre 10 ML/jour en termes d'eau traitée par gramme.

Des chercheurs de l'Université Cornell ont synthétisé un charbon actif à surface ultra-élevée avec une surface BET de 4 800 m2/g (1 500 000 pi²/oz).
Cette valeur de surface BET est la plus élevée jamais rapportée dans la littérature pour le charbon actif.
Pour le charbon de bois, le chiffre équivalent avant activation est d'environ 2 à 5 mètres carrés par gramme (610 à 1 530 pieds carrés/oz).
Un niveau d'activation utile peut être obtenu uniquement grâce à une surface spécifique élevée.

Un traitement chimique supplémentaire améliore souvent les propriétés d'adsorption.
Le charbon actif est généralement issu de déchets tels que les coques de noix de coco, ainsi que d'autres déchets agricoles comme les noyaux d'olive, les balles de riz et les coquilles de noix, qui sont également recyclés en charbon actif, diversifiant ainsi l'approvisionnement en matières premières.

De plus, les déchets des papeteries ont été étudiés comme source possible de charbon actif.
Ces matières premières en vrac sont transformées en charbon de bois avant d'être activées.
L'utilisation des flux de déchets permet non seulement de réduire la charge des décharges, mais aussi de diminuer l'empreinte carbone globale de la production de charbon actif, car les déchets auparavant jetés sont désormais réutilisés.

Lorsqu'il est dérivé du charbon, on parle de charbon activé.
Le coke activé est dérivé du coke.
Dans la production de coke activé, le coke brut (le plus souvent du coke de pétrole) est broyé ou granulé, puis « activé » par des méthodes physiques (vapeur ou CO2 à haute température) ou chimiques (par exemple, KOH ou H3PO4) pour introduire un réseau poreux, donnant un adsorbant à grande surface spécifique appelé charbon activé.

Le charbon actif, parfois appelé charbon activé, est utilisé commercialement comme milieu de purification depuis le début du XIXe siècle.
Aujourd'hui, le charbon actif se présente sous diverses formes et est utilisé dans de nombreux domaines : traitement de l'eau potable, de l'air et de l'eau dans l'industrie, entreprises et habitations, pour éliminer les contaminants.

Le charbon actif est un matériau très poreux qui élimine les composés organiques des liquides et des gaz par un processus appelé « adsorption ».
L'adsorption est le processus par lequel les molécules organiques présentes dans un liquide ou un gaz sont attirées et adhèrent à la surface du charbon actif, lorsque le liquide ou le gaz le traverse.

L'adsorption sur des carbones poreux a été décrite dès 1550 avant J.-C. dans un ancien papyrus égyptien, puis plus tard par Hippocrate et Pline l'Ancien, principalement à des fins médicinales.
En effet, les archéologues ont découvert que les premières utilisations de charbon de bois pour le traitement de l'eau remontent à environ 400 avant J.-C., principalement au sein des communautés maritimes.

Les marins carbonisaient l'intérieur des barils d'eau pour purifier et conserver l'eau lors des longs voyages en mer.
Au XVIIIe siècle, on utilisait des charbons artisanaux issus du sang, du bois et des animaux pour purifier les liquides.

Tous ces matériaux, qui peuvent être considérés comme des précurseurs de charbons actifs, n'étaient alors disponibles que sous forme de poudre.
Le charbon actif est un matériau à base de carbone qui a été traité pour maximiser ses propriétés d'adsorption, ce qui donne un matériau adsorbant de qualité supérieure.

Le charbon actif possède une structure poreuse impressionnante qui lui confère une très grande surface spécifique pour capturer et retenir les matières, et peut être produit à partir de nombreux matériaux organiques riches en carbone, notamment :
*Coquilles de noix de coco
*Bois
*Charbon
*Tourbe
Et plus encore…

En fonction de la matière première et des méthodes de traitement utilisées pour produire le charbon actif, les propriétés physiques et chimiques du produit final peuvent varier considérablement.
Cela crée une matrice de possibilités de variation pour les carbones produits commercialement, avec des centaines de variétés disponibles.
C’est pourquoi les charbons actifs produits industriellement sont hautement spécialisés afin d’obtenir les meilleurs résultats pour une application donnée.

Malgré cette variation, on distingue trois principaux types de charbon actif produits :
*Charbon actif en poudre (PAC)
Les charbons actifs en poudre ont généralement une granulométrie comprise entre 5 et 150 Å, avec quelques tailles plus extrêmes disponibles.
Les PAC sont généralement utilisés dans les applications d'adsorption en phase liquide et offrent des coûts de traitement réduits ainsi qu'une plus grande flexibilité d'utilisation.

*Charbon actif granulaire (GAC)
Les charbons actifs granulaires ont généralement une taille de particules comprise entre 0,2 mm et 5 mm et peuvent être utilisés dans des applications en phase gazeuse et liquide.
Les charbons actifs granulaires (CAG) sont populaires car ils offrent une manipulation propre et ont tendance à durer plus longtemps que les charbons actifs en poudre (CAP).
De plus, elles offrent une résistance (dureté) améliorée et peuvent être régénérées et réutilisées.

*Charbon actif extrudé (CAE)
Les charbons actifs extrudés sont un produit cylindrique en granulés dont la taille varie de 1 mm à 5 mm.
Utilisés généralement dans les réactions en phase gazeuse, les EAC sont des charbons actifs haute performance obtenus par extrusion.

*Types supplémentaires
D'autres variétés de charbon actif comprennent :
*Charbon actif en billes
*Carbone imprégné
*Carbone revêtu de polymère
*Tissus à charbon actif
*Fibres de carbone activées

*Charbon actif
Le milieu moléculaire est au cœur de toutes les solutions de filtration moléculaire performantes.
Le charbon actif est un adsorbant extrêmement polyvalent et puissant.
Le charbon actif peut être utilisé pour contrôler la grande majorité des différentes molécules qui polluent l'air, et il existe plus de cent trente millions de produits chimiques répertoriés !

La caractéristique la plus importante de certains charbons actifs est leur capacité d'adsorption à « large spectre ».
Ces carbones sont capables d'adsorber une très large gamme de molécules différentes.
Il s'agit d'une caractéristique très importante lorsque la composition chimique du mélange est inconnue, variable, ou encore trop complexe et coûteuse à analyser.

Le charbon actif peut être fabriqué à partir de différentes matières premières, de qualités différentes et de formes et de tailles différentes.
Le réglage de ces facteurs permet à Camfil d'optimiser l'efficacité, la durée de vie et la perte de pression pour différentes applications clients.

Le charbon actif fonctionne selon un mécanisme d'adsorption physique ou catalytique.
Dans certains cas, les deux mécanismes peuvent être importants.
Le charbon actif est un solide poreux capable de se coordonner à 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 son intensité peut varier en fonction du type de molécule et du type de charbon actif.
Le charbon actif est généralement produit par un procédé 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 d'eau ou d'autres gaz oxydants.

On utilise des matières premières telles que le charbon de bois, le charbon bitumineux, le lignite, le charbon de noix de coco, le coke de tourbe ou le bois dur.
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 procédés aboutissent à un carbone poreux constitué d'une structure extrêmement poreuse avec une surface interne très développée pouvant aller de 500 à 1500 mètres carrés par gramme de carbone.
Le charbon actif est un élément poreux qui piège les composés, principalement organiques, présents dans un gaz ou un liquide.

Le charbon actif est si efficace à cet égard qu'il est l'agent purificateur le plus utilisé par l'homme.
En revanche, les composés organiques proviennent du métabolisme des êtres vivants, et leur structure de base est constituée de chaînes d'atomes de carbone et d'hydrogène.

Cela inclut tous les dérivés du monde végétal et animal, y compris le pétrole et les composés qui en sont issus.
La propriété d'un solide à adhérer à ses parois par une molécule en mouvement est appelée « adsorption ».
Le solide est appelé « adsorbant » et la molécule, « adsorbat ».

Après la filtration, qui vise à retenir les solides dans un fluide, aucun autre procédé de purification n'a autant d'applications que le charbon actif.
L'utilisation du charbon actif est la deuxième méthode de séparation la plus répandue, juste après la filtration mécanique, ce qui la place au-dessus de technologies plus modernes telles que les membranes.

Poursuivez votre lecture pour découvrir le fonctionnement du charbon actif, ses principales applications, et si vous lisez jusqu'au bout, vous trouverez un tableau complet avec des références à des articles spécifiques à chaque caractéristique du charbon actif.
Le charbon actif est une substance dotée d'une structure poreuse développée, d'une grande pureté et d'une grande surface spécifique, obtenue par des méthodes d'activation chimique ou physique de matériaux d'origine végétale tels que le bois et la coque de noix de coco.

Le charbon actif (également appelé charbon activé, charbon de bois ou charbon actif) est un adsorbant très utile.
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 cosmétique, les applications automobiles, la purification des gaz industriels, le pétrole et la récupération des métaux précieux, principalement l'or.

Les matières premières de base pour les charbons actifs sont la coquille de noix de coco, le charbon ou le bois.
Le charbon actif est un type particulier de carbone présentant une surface spécifique élevée et une structure microporeuse.
Grâce à sa forte capacité d'adsorption, le charbon actif capture efficacement les substances organiques, les composés volatils, les polluants et les toxines, jouant un rôle crucial dans les processus de purification et de filtration.

Le charbon actif est produit en activant des matières premières à base de carbone (telles que le bois, le charbon, les coquilles de noix ou les coquilles de noix de coco) issues de sources naturelles et industrielles grâce à un procédé spécialisé.
Ce procédé, réalisé à haute température dans une atmosphère contrôlée, améliore la structure poreuse du carbone, permettant ainsi au charbon actif d'atteindre une capacité d'adsorption maximale.

UTILISATIONS ET APPLICATIONS DU CHARBON ACTIF :
Le charbon actif a un large éventail d'applications industrielles.
Le charbon actif est couramment utilisé dans la récupération des minerais, la purification de l'eau, la filtration de l'air, les procédés chimiques, ainsi que dans les industries pharmaceutiques et alimentaires.

De plus, le charbon actif est utilisé dans les équipements de sécurité tels que les masques à gaz et les appareils respiratoires pour filtrer les substances nocives.
Grâce à sa capacité d'adsorption élevée, le charbon actif offre une solution efficace pour éliminer les contaminants de l'eau et de l'air.
Par conséquent, le charbon actif est un composant indispensable des systèmes de traitement industriels et domestiques.

Largement utilisé dans de nombreux secteurs industriels pour éliminer les composants indésirables des liquides ou des gaz, le charbon actif peut être appliqué à une infinité d'applications nécessitant l'élimination de contaminants ou de matières indésirables, allant de la purification de l'eau et de l'air à la dépollution des sols, et même à la récupération de l'or.

Les charbons actifs physiquement et chimiquement, qui sont préférés dans l'industrie alimentaire et des boissons, sont utilisés pour l'élimination de la patuline et des odeurs, l'élimination des colorants et des protéines de poids moléculaire élevé dans les liquides, ainsi que l'élimination du HMF (hydroxyméthylfurfural) qui provoque la formation de couleurs foncées et de diverses grosses molécules.

Le charbon actif est utilisé pour éclaircir la couleur, éliminer les substances colorantes et purifier les sirops de sucre obtenus à partir de saccharose issu de la canne à sucre ou de la betterave, c'est-à-dire le sucre et d'autres dérivés d'amidon tels que le glucose et le maltose.

Pour l'adsorption des composés responsables du goût et de l'odeur indésirables dans les procédés de transformation des huiles comestibles et pour l'élimination des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), le charbon actif peut être utilisé à des fins de décoloration et de purification, notamment en ce qui concerne la teneur en principes actifs de médicaments tels que les antibiotiques, les antiviraux et les analgésiques.

Grâce à leur grande surface spécifique, leur structure poreuse (micro, méso et macro) et leur haut degré de réactivité de surface, les charbons actifs peuvent être utilisés pour purifier, déchlorer, désodoriser et décolorer les applications liquides et gazeuses.

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

Ces applications multiples font du charbon actif une forme de carbone polyvalente utilisée quotidiennement dans de nombreuses industries.
Grâce à sa grande surface spécifique et à sa forte capacité d'adsorption, le charbon actif possède un très large éventail d'utilisations.
Le charbon actif est largement utilisé dans la purification de l'eau, où il élimine les contaminants organiques, le chlore, les odeurs et les couleurs de l'eau potable, des eaux usées industrielles et des systèmes d'aquaculture.

Le charbon actif est également utilisé dans la purification de l'air et des gaz pour capturer les composés organiques volatils (COV), les odeurs et les émissions nocives dans les flux d'échappement industriels et les systèmes de filtration.
Dans les industries agroalimentaires, le charbon actif contribue à décolorer les sirops de sucre, à raffiner les huiles comestibles et à clarifier les boissons en adsorbant les composés indésirables qui affectent le goût, la couleur ou la qualité.

En chimie, le charbon actif sert de support ou de vecteur pour la récupération des solvants et la catalyse, grâce à sa structure carbonée stable et à sa grande surface spécifique.
Le charbon actif trouve également des applications dans les domaines pharmaceutique et médical, notamment en chimie analytique pour la séparation des composés et comme adsorbant oral pour fixer les toxines en cas d'empoisonnement.

En outre, le charbon actif est utilisé dans les technologies de stockage d'énergie (telles que les supercondensateurs), la séparation des gaz, la récupération des métaux (par exemple, l'adsorption de l'or dans l'exploitation minière) et de nombreuses autres applications industrielles avancées où l'adsorption des gaz ou des substances dissoutes est essentielle.
Récupération des métaux : Le charbon actif est un outil précieux pour la récupération des métaux précieux tels que l'or et l'argent.

Applications du charbon actif : Sa capacité à adsorber des composants d’un liquide ou d’un gaz se prête à des milliers d’applications dans une multitude de secteurs industriels, à tel point qu’il serait probablement plus facile d’énumérer les applications dans lesquelles le charbon actif n’est pas utilisé.
Utilisations du charbon actif avec le tétrachlorure de carbone : Mesure de la porosité d’un charbon actif par adsorption de vapeur saturée de tétrachlorure de carbone.

Le charbon actif est utilisé pour l'élimination des composés organiques volatils tels que le benzène, le TCE et le PCE.
Le charbon actif est utilisé pour l'élimination du sulfure d'hydrogène (HS) et des gaz résiduaires.
Le charbon actif imprégné est utilisé comme inhibiteur de bactéries dans les filtres à eau potable

Le charbon actif est utilisé pour éliminer les composés responsables du goût et des odeurs, tels que le MIB et la géosmine.
Le charbon actif est utilisé pour la récupération de l'or
Le charbon actif est utilisé pour l'élimination du chlore et des chloramines.

Il est important de concevoir un système de filtration au charbon actif adapté, avec un temps de contact suffisant, une perte de charge adéquate et une taille de cuve appropriée.
De plus, les caractéristiques physiques et chimiques du charbon actif jouent un rôle important dans l'élimination efficace des contaminants.
Par conséquent, les essais de matériaux sont essentiels et les méthodes d'essai ASTM telles que l'activité du butane, la surface spécifique, la densité et la teneur en eau (humidité) peuvent être mises en œuvre pour trouver le matériau le mieux adapté à votre application.

-Utilisations du charbon actif en fonction de la distribution granulométrique :
Plus la taille des particules d'un charbon actif est fine, meilleur est l'accès à la surface et plus la cinétique d'adsorption est rapide.
Dans les systèmes en phase vapeur, il faut tenir compte de la chute de pression, qui aura une incidence sur le coût énergétique.
Une analyse approfondie de la distribution granulométrique peut apporter des avantages opérationnels significatifs.

Toutefois, dans le cas de l'utilisation de charbon actif pour l'adsorption de minéraux tels que l'or, la taille des particules doit être comprise entre 3,35 et 1,4 millimètres (0,132 à 0,055 pouces).
Le charbon actif dont la taille des particules est inférieure à 1 mm ne conviendrait pas à l'élution (l'extraction des minéraux d'un charbon actif).

Des chercheurs de l'université Cornell ont synthétisé un charbon actif à surface ultra-élevée avec une surface BET de 4800 m2 g–1 et un volume poreux total de 2,7 cm3 g–1.
Cette valeur de surface BET est la plus élevée jamais rapportée dans la littérature pour le charbon actif.

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

-Utilisation du charbon actif pour l'élimination du mercure :
Le charbon actif, souvent imprégné de soufre ou d'iode, est largement utilisé pour piéger les émissions de mercure provenant 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.
Comme il n'est souvent pas recyclé, le charbon actif chargé de mercure pose un problème d'élimination.

Si le charbon actif contient moins de 260 ppm de mercure, la réglementation fédérale américaine autorise sa stabilisation (par exemple, emprisonné dans du béton) en vue de sa mise en décharge.
Cependant, les déchets contenant plus de 260 ppm sont considérés comme appartenant à la sous-catégorie à haute teneur en mercure et leur mise en décharge est interdite (règle d'interdiction de mise en décharge).

Ces matériaux s'accumulent désormais dans des entrepôts et dans des mines abandonnées profondes à un rythme estimé à 100 tonnes par an.
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).

-Utilisations du charbon actif comme additif alimentaire :
Le charbon actif de qualité alimentaire est devenu une tendance alimentaire en 2016, étant utilisé comme additif pour donner un goût « légèrement fumé » et une coloration foncée à des produits tels que les hot-dogs, les crèmes glacées, les bases de pizza et les bagels.
Il est conseillé aux personnes prenant des médicaments, notamment des pilules contraceptives et des antidépresseurs, d'éviter les aliments ou boissons originaux contenant du charbon actif comme colorant, car ce dernier peut rendre le médicament inefficace.

-Utilisation du charbon actif pour la filtration du tabac :
Le charbon actif est utilisé dans les filtres à cigarettes pour réduire la teneur en goudron et autres produits chimiques présents dans la fumée, résultant de la combustion. Il a été démontré qu'il réduit les substances toxiques de la fumée de tabac, notamment les radicaux libres.

-Utilisation du charbon actif pour la purification de l'eau :
Le charbon actif peut être utilisé pour extraire les contaminants de l'eau, des effluents ou de l'eau potable, un outil précieux pour contribuer à la protection de la ressource la plus précieuse de la Terre.
La purification de l'eau comporte de nombreuses sous-applications, notamment le traitement des eaux usées municipales, les filtres à eau domestiques, le traitement des eaux provenant des sites de traitement industriels, la dépollution des eaux souterraines, et bien plus encore.

-Utilisation du charbon actif pour la purification de l'air :
De même, le charbon actif peut être utilisé dans le traitement de l'air.
Cela inclut des applications dans les masques faciaux, les systèmes de purification domestiques, la réduction/l'élimination des odeurs et l'élimination des polluants nocifs des gaz de combustion sur les sites de traitement industriel.

-Utilisations industrielles du charbon actif :
Le charbon actif et ses autres formes ont de nombreuses applications industrielles, notamment dans des domaines tels que l'extraction des métaux, la purification de l'eau, le traitement des eaux usées, la finition des métaux, etc.

Par exemple, le charbon actif est la principale technique de purification pour éliminer les impuretés organiques des solutions de nickelage brillant utilisées dans les usines de finition des métaux.

En complément du procédé de galvanoplastie, divers produits chimiques organiques peuvent être ajoutés aux solutions de placage pour améliorer la qualité des dépôts et des propriétés telles que la brillance, la douceur, la ductilité, etc.
Cela est dû au passage du courant continu et aux réactions électrolytiques d'oxydation anodique et de réduction cathodique ; les additifs organiques génèrent des produits de dégradation indésirables en solution.

Leur accumulation excessive dans les solutions peut nuire à la qualité du placage et aux propriétés physiques du métal déposé si elles ne sont pas traitées par les filtres.
Le traitement au charbon actif élimine ces impuretés et rétablit les performances de placage au niveau souhaité.

Ses coûts d'installation peuvent varier en fonction du volume d'eau à traiter, mais le coût moyen se situe autour de 1 à 2 millions de dollars américains.
De plus, ces filtres doivent être remplacés au fil du temps (généralement tous les 6 à 12 mois selon l'utilisation).
Le coût du remplacement du charbon actif dans le filtre GAC est d'environ 0,05 à 0,1 USD par mètre cube d'eau traitée dans l'usine.

-Exemples d'adsorption,
Catalyse hétérogène
La forme de chimisorption la plus courante dans l'industrie se produit lorsqu'un catalyseur solide interagit avec une charge d'alimentation gazeuse, le(s) réactif(s).
L'adsorption du ou des réactifs à la surface du catalyseur crée une liaison chimique, modifiant la densité électronique autour de la molécule de réactif et lui permettant de subir des réactions qui lui seraient normalement inaccessibles.

-Réactivation et régénération :
La réactivation ou la régénération des charbons actifs consiste à restaurer la capacité d'adsorption du charbon actif saturé en désorbant les contaminants adsorbés à la surface du charbon actif.

-Utilisations du charbon actif pour la réactivation thermique :
La technique de régénération la plus couramment utilisée dans les procédés industriels est la réactivation thermique.
Le processus de régénération thermique se déroule généralement en trois étapes :

Séchage de l'adsorbant à environ 105 °C (221 °F)
Désorption et décomposition à haute température (500–900 °C (932–1 652 °F)) sous atmosphère inerte

Gazéification organique résiduelle par un gaz non oxydant (vapeur d'eau ou dioxyde de carbone) à des températures élevées (800 °C (1 470 °F))
L'étape de traitement thermique exploite la nature exothermique de l'adsorption et entraîne la désorption, le craquage partiel et la polymérisation des composés organiques adsorbés.

L'étape finale vise à éliminer les résidus organiques carbonisés formés dans la structure poreuse lors de l'étape précédente et à réexposer la structure de carbone poreuse en régénérant ses caractéristiques de surface d'origine.
Après traitement, la colonne d'adsorption peut être réutilisée.

À chaque cycle d'adsorption-régénération thermique, entre 5 et 15 % en poids du lit de carbone sont brûlés, ce qui entraîne une perte de capacité d'adsorption.
La régénération thermique est un processus à forte consommation d'énergie en raison des températures élevées requises, ce qui en fait un processus coûteux sur le plan énergétique et commercial.

Les usines qui dépendent de la régénération thermique du charbon actif doivent atteindre une certaine taille pour qu'il soit économiquement viable de disposer d'installations de régénération sur site.
De ce fait, il est courant que les petits sites de traitement des déchets expédient leurs noyaux de charbon actif vers des installations spécialisées pour leur régénération.

-Autres techniques de régénération utilisant du charbon actif :
Les préoccupations actuelles concernant le coût et la consommation énergétique élevés de la régénération thermique du charbon actif ont encouragé la recherche de méthodes de régénération alternatives afin de réduire l'impact environnemental de tels procédés.
Bien que plusieurs des techniques de régénération citées soient restées des domaines de recherche purement académiques, certaines alternatives aux systèmes de régénération thermique ont été utilisées dans l'industrie.

Les méthodes de régénération alternatives actuelles sont :
Procédés TSA (adsorption par variation thermique) et/ou PSA (adsorption par variation de pression) :
par convection (transfert de chaleur) à l'aide de vapeur,
gaz inerte « chaud » (généralement de l'azote chauffé (150–250 °C (302–482 °F))),
ou régénération in situ sous vide (T+VSA ou TVSA, combinant les procédés TSA et VSA)
MWR (régénération par micro-ondes)
Régénération chimique et par solvant
Régénération microbienne
régénération électrochimique
régénération ultrasonique
Oxydation par voie humide

-Application du charbon actif :
Différents types de charbon actif conviennent à diverses applications spécialisées.
*Charbon actif granulé
*Charbon actif granulé
*Charbon actif en poudre
*Charbon actif imprégné
*Charbon actif catalytique

Chaque qualité et taille de charbon actif est spécifique à une application.
Le choix du produit de charbon actif et de la taille des mailles appropriés dépend de l'application et des contaminants que vous prévoyez d'éliminer.

-Utilisations environnementales du charbon actif :
L'adsorption sur charbon actif a de nombreuses applications pour l'élimination des polluants des flux d'air ou d'eau, aussi bien sur le terrain que dans les procédés industriels, tels que :
Nettoyage des déversements
*Assainissement des eaux souterraines
Filtration de l'eau potable
*Traitement des eaux usées
*Purification de l'air

Capture des composés organiques volatils issus des opérations de peinture, de nettoyage à sec, de distribution d'essence et d'autres procédés
Récupération des composés organiques volatils (SRU, unité de récupération de solvants ; SRP, usine de récupération de solvants ; SRS, système de récupération de solvants) issus des procédés d'emballage souple, de transformation, de revêtement et autres.

Lors des premières phases de mise en œuvre de la loi de 1974 sur l'eau potable (Safe Drinking Water Act) aux États-Unis, les responsables de l'EPA ont élaboré une règle proposant d'obliger les systèmes de traitement de l'eau potable à utiliser du charbon actif granulaire.
En raison de son coût élevé, la réglementation dite GAC a rencontré une forte opposition dans tout le pays de la part du secteur de l'approvisionnement en eau, y compris des plus grandes compagnies des eaux de Californie.

Par conséquent, l'agence a écarté cette règle.
La filtration au charbon actif est une méthode de traitement de l'eau efficace grâce à 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.
Dans le traitement des eaux usées, les filtres à charbon actif granulaire sont utilisés comme étape de traitement supplémentaire pour l'élimination des micropolluants organiques tels que les produits pharmaceutiques, dont beaucoup ne sont pas entièrement éliminés par les procédés traditionnels de traitement des eaux usées.

Les polluants s'adsorbent sur les granules de charbon actif et sont ensuite dégradés par les micro-organismes présents sur les filtres.
Le charbon actif est également utilisé pour mesurer la concentration de radon dans l'air.
Des charbons actifs dérivés de déchets de biomasse ont également été utilisés avec succès pour l'élimination de la caféine et du paracétamol de l'eau.

-Utilisations agricoles du charbon actif :
Le charbon actif (charbon de bois) est une substance autorisée utilisée par les agriculteurs biologiques aussi bien dans l'élevage que dans la vinification.
En production animale, le charbon actif est utilisé comme pesticide, additif alimentaire pour animaux, auxiliaire technologique, ingrédient non agricole et désinfectant.
En vinification biologique, le charbon actif est autorisé comme agent de traitement pour adsorber les pigments bruns des concentrés de raisins blancs.
Le charbon actif est parfois utilisé comme biochar.

-Utilisation du charbon actif pour la 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 leur couleur, leur goût et leur odeur.
Le passage d'une vodka organiquement impure à travers un filtre à charbon actif au débit approprié permettra d'obtenir une vodka ayant une teneur en alcool identique et une pureté organique nettement accrue, comme en témoignent l'odeur et le goût.

-Utilisation du charbon actif pour le stockage de carburant :
Des recherches sont en cours pour tester la capacité de différents charbons actifs à stocker le gaz naturel et l'hydrogène.
Le matériau poreux agit comme une éponge pour différents types de gaz.

Le gaz est attiré par 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 produire un travail, soit, dans le cas de l'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 intéressante car le gaz peut être stocké dans un environnement à basse pression, à faible masse et à faible volume, ce qui serait beaucoup plus pratique que les réservoirs sous pression embarqués encombrants dans les véhicules.

Le département de l'Énergie des États-Unis a défini certains objectifs à atteindre dans le domaine de la recherche et du développement des matériaux de carbone nanoporeux.
Tous les objectifs restent à atteindre, mais de nombreuses institutions continuent de travailler dans ce domaine.

-Utilisation du charbon actif pour la purification du 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 présents dans l'air.
Les modèles les plus courants utilisent un principe de filtration à 1 ou 2 étages dans lequel du charbon actif est intégré au média filtrant.

Des filtres à charbon actif sont utilisés pour retenir les gaz radioactifs présents 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 particules solides sont piégées dans les particules de charbon, tandis que l'air filtré les traverse.

-Utilisations médicales du charbon actif :
Le charbon actif est utilisé pour traiter les intoxications et les surdoses suite à une ingestion orale.
Dans de nombreux pays, les comprimés ou les gélules de charbon actif sont utilisés comme médicament en vente libre pour traiter la diarrhée, l'indigestion et les flatulences.

Cependant, le charbon actif n'a aucun effet sur les gaz intestinaux et la diarrhée, est généralement inefficace sur le plan médical si l'intoxication résulte de l'ingestion d'agents corrosifs, d'acide borique ou de produits pétroliers, et est particulièrement inefficace contre les intoxications aux acides ou bases forts, au cyanure, au fer, au lithium, à l'arsenic, au méthanol, à l'éthanol ou à l'éthylène glycol.
Le charbon actif n'empêchera pas l'absorption de ces substances chimiques par le corps humain.

Le charbon actif figure sur la liste des médicaments essentiels de l'Organisation mondiale de la santé.
Une application incorrecte (par exemple dans les poumons) entraîne une aspiration pulmonaire, qui peut parfois être fatale si un traitement médical immédiat n'est pas mis en place.

-Utilisations du charbon actif en 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 (5–50 %) comme phase mobile dans les 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'édoxaban à partir d'échantillons de plasma sanguin.

À cette fin, il a été transformé en « mini-comprimés », chacun contenant 5 mg de charbon actif pour traiter des échantillons de 1 ml de DOAC.
Comme 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 qui seraient autrement affectées par les AOD.

-Utilisations du charbon actif dans l'alimentation et les boissons :
Le charbon actif est largement utilisé dans l'industrie agroalimentaire pour atteindre un certain nombre d'objectifs.
Cela inclut la décaféination, l'élimination des composants indésirables tels que l'odeur, le goût ou la couleur, et bien plus encore.

-Utilisations médicinales du charbon actif :
Le charbon actif peut être utilisé pour traiter diverses affections et intoxications.
Le charbon actif est un matériau incroyablement polyvalent qui se prête à des milliers d'applications grâce à ses capacités d'adsorption supérieures.

MODIFICATION DES PROPRIÉTÉS ET DE LA RÉACTIVITÉ DU CHARBON ACTIF :
Les caractéristiques acido-basiques, d'oxydoréduction et d'adsorption spécifique dépendent fortement de la composition des groupes fonctionnels de surface.
La surface du charbon actif conventionnel est réactive, susceptible d'être oxydée par l'oxygène atmosphérique et le plasma d'oxygène, la vapeur d'eau, ainsi que par le dioxyde de carbone et l'ozone.

L'oxydation en phase liquide est provoquée par une large gamme de réactifs (HNO3, H2O2, KMnO4).
La formation d'un grand nombre de groupes basiques et acides à la surface du carbone oxydé peut modifier significativement les propriétés de sorption et autres par rapport aux formes non modifiées.

Le charbon actif peut être azoté par des produits naturels ou des polymères, ou par traitement du carbone avec des réactifs azotés.
Le charbon actif peut interagir avec le chlore, le brome et le fluor.
La surface du charbon actif, comme celle 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.

Ces matériaux associent une hydrophobie et une stabilité chimique élevées à une conductivité électrique et thermique et peuvent être utilisés comme matériau d'électrode pour les supercondensateurs.
Les groupes fonctionnels de l'acide sulfonique peuvent être fixés au charbon actif pour donner des « starbons » qui peuvent être utilisés pour catalyser sélectivement l'estérification des acides gras.

La formation de tels charbons actifs à partir de précurseurs halogénés donne un catalyseur plus efficace, ce qui serait dû à la présence d'halogènes résiduels améliorant la stabilité.
Il est fait état de la synthèse de charbon actif avec des sites superacides greffés chimiquement –CF2SO3H.
Certaines propriétés chimiques du charbon actif ont été attribuées à la présence de la double liaison du carbone actif en surface.
La théorie de l'adsorption de Polyani est une méthode courante pour analyser l'adsorption de diverses substances organiques sur leur surface.

LE CHARBON ACTIF EST ESSENTIEL POUR UN TRAITEMENT EFFICACE DE L'EAU DANS TOUS LES SECTEURS INDUSTRIELS :
Le charbon actif est une solution très efficace et indispensable pour diverses applications de traitement de l'eau, notamment :

*Traitement de l'eau potable :
Garantir une eau potable saine et propre en éliminant les contaminants et les impuretés.

*Production de produits alimentaires et de boissons :
Purifier l'eau à un degré conforme aux exigences strictes de l'industrie pour la production sûre de divers aliments et boissons.

*Traitement de l'eau de service :
Amélioration de la qualité de l'eau utilisée dans divers procédés industriels, tels que la production de produits chimiques, de produits pharmaceutiques, le contrôle des odeurs, le biogaz et la production de vapeur.

*Élimination des substances nocives :
Technologie éprouvée pour l'élimination des PFAS et autres micropolluants de l'eau potable, des eaux usées et des lixiviats de décharge.

STRUCTURE DU CHARBON ACTIF :
La structure du charbon actif fait l'objet de débats depuis longtemps.
Dans un ouvrage publié en 2006, Harry Marsh et Francisco Rodríguez-Reinoso ont examiné plus de 15 modèles de la structure, sans parvenir à une conclusion définitive quant à celui qui était correct.

Des travaux récents utilisant la microscopie électronique à transmission corrigée des aberrations ont suggéré que les charbons actifs pourraient avoir une structure apparentée à celle des fullerènes, avec des anneaux de carbone pentagonaux et heptagonaux.

Le charbon actif est fabriqué en faisant réagir une substance à base de carbone, comme des coquilles de noix de coco ou du charbon, avec un gaz ou un produit chimique à haute température.
dont le diamètre varie de 10 à 200 Å (10 Å = 1 nm).

Kuraray a commencé à produire du charbon actif sous la marque KURARAY COAL en 1965.
Les micropores du charbon actif forment une structure en réseau à l'intérieur du charbon, de sorte que les parois des micropores ont une grande surface (500–2500m2/g), et divers substrats peuvent être adsorbés sur la surface.

QUELLES SONT LES PRINCIPALES FORMES DE CHARBON ACTIF ?
Tous les charbons actifs ne sont pas identiques ; le choix de la matière première, de la forme du produit et des propriétés appropriées est donc crucial pour chaque application.
Le charbon actif se présente sous de nombreuses formes différentes, principalement sous forme de produit granulaire, de produit extrudé ou de poudre.

***CHARBON ACTIF GRANULAIRE (GAC)
Le charbon actif granulaire est une particule de forme irrégulière obtenue par broyage de la matière première, puis calibrée selon des tailles de maille spécifiques.
Ces dimensions varient généralement de 0,2 mm à 5 mm.
Les principales tailles vont des tailles de mailles américaines les plus grossières de 4×8, 6×12 et 8×16 aux tailles plus fines de 8×30, 12×20, 12×40 et 20×50.

Ils peuvent être produits à partir de n'importe quelle matière première à base de carbone.
La capacité d'adsorption du charbon actif granulaire (CAG) le rend idéal pour éliminer les contaminants de l'eau, de l'air, des liquides et des gaz.
Généralement, les charbons actifs granulaires sont placés dans un lit filtrant à l'intérieur d'une cuve en acier ou en béton.

Dans les applications avec de l'eau ou des liquides, le liquide s'écoule généralement vers le bas à travers le lit filtrant en carbone par gravité.
Pour les procédés utilisant de l'air, de la vapeur ou du gaz, l'air ou le gaz circule généralement de bas en haut à travers le lit de carbone.

Lorsque le charbon granulaire ne peut plus adsorber de matière, il est considéré comme épuisé ou usé.
Ce carbone granulaire usagé présente l'avantage de pouvoir être recyclé par réactivation thermique pour être réutilisé plusieurs fois et retourné aux clients pour être réutilisé, au lieu d'être éliminé.

***GRANULÉS OU CHARBON ACTIF EXTRUDÉ
Les granulés sont produits par compression ou extrusion du charbon actif en cylindres formés.
Leur diamètre varie généralement de 0,8 mm à 5 mm, les tailles typiques étant de 3 mm et 4 mm.

Ils sont principalement produits à partir de charbon, mais aussi à partir de matières premières dérivées de la noix de coco.
Le procédé de fabrication leur confère une résistance mécanique élevée, une forme uniforme et une faible teneur en poussière, ce qui les rend plus appropriées pour éliminer les contaminants des flux d'air et de gaz.

Les granulés sont généralement utilisés pour les applications de purification de l'air et des gaz, car les faibles pertes de pression sont généralement plus importantes pour ces applications.
Les charbons en granulés fonctionnent de manière similaire aux charbons actifs granulaires dans un lit filtrant à charbon où l'air ou le gaz le traverse.
Les granulés peuvent également être recyclés par réactivation thermique pour être réutilisés plusieurs fois pour la même application.

***CHARBON ACTIVÉ EN POUDRE (PAC)
Les charbons actifs en poudre sont produits en pulvérisant une matière première de charbon actif granulaire ou à partir de fines générées lors de la production de charbon actif.

Les carbones en poudre ont une taille principalement inférieure à 0,045 mm ou 45 microns (<325 US Mesh) et ils peuvent être produits à partir de n'importe quelle matière première à base de carbone.

L'utilisation de charbons actifs en poudre diffère généralement de celle des charbons actifs granulaires ou en pastilles.
Ils sont généralement appliqués par lots, par dosage, ou ajoutés à un flux d'eau ou de gaz, puis filtrés après utilisation.
En phase liquide, cela se produit principalement dans le cadre d'opérations par lots, où le dosage de poudre peut être ajusté en fonction des besoins spécifiques.

***TISSU DE CARBONE ACTIF
Le charbon actif peut également être produit sous forme de tissu ou de textile, tissé ou tricoté.
Cette forme de charbon actif possède une structure microporeuse et est composée à 100 % de charbon actif.
Le tissu de carbone est généralement utilisé dans des applications plus spécialisées, comme dans le domaine médical ou pour les vêtements techniques.

***CARBURES ACTIVÉS IMPRÉGNÉS
Certains composés ont une faible capacité d'adsorption sur le charbon actif de base.
Par conséquent, pour améliorer les performances des carbones, des solutions chimiques finement distribuées peuvent être ajoutées sélectivement à la surface du carbone pour générer des charbons actifs imprégnés.

Ils se présentent généralement sous forme de granulés ou de pastilles et sont principalement produits à partir de matières premières à base de charbon et de noix de coco.
Les charbons imprégnés sont principalement utilisés dans des applications en phase gazeuse ou aérienne et généralement pour l'élimination des contaminants dangereux.
Les agents d'imprégnation chimiques incorporés au carbone peuvent neutraliser les contaminants adsorbés par une réaction chimique à sa surface.

COMMENT EST FABRIQUÉ LE CHARBON ACTIF ?
Il existe plusieurs façons différentes de produire du charbon actif, selon la matière première.
Activation chimique – généralement appliquée aux matières premières à base de bois.
Activation physique.
Méthode d'activation directe.
L'agglomération ou, plus exactement, la méthode de réagglomération.

Pour l'activation chimique, la matière première à base de bois séché est d'abord traitée avec un acide, généralement de l'acide phosphorique, puis activée thermiquement dans un four.
Le produit obtenu est ensuite lavé pour éliminer toute trace d'acide restante sur le charbon.

Dans la méthode d'activation directe, toute teneur en composés organiques volatils de la matière première est éliminée lors d'une étape de cuisson ou de carbonisation pour produire du charbon de bois.
Ce charbon est ensuite activé thermiquement dans un four et tamisé pour générer le charbon actif final.

CARBONE ACTIF RÉAGGLOMÉRÉ
Les charbons actifs réagglomérés sont également produits par un procédé en plusieurs étapes.
Cela implique la pulvérisation initiale de la matière première, puis l'ajout de brai comme liant, pour produire des briquettes.
Il s'agit de l'étape d'agglomération.

Ces briquettes sont ensuite broyées et tamisées pour obtenir des granulés adaptés aux étapes suivantes.
Ces granules sont ensuite cuits au four, ce qui implique une oxydation et une carbonisation.

Ils sont ensuite acheminés vers un four d'activation à haute température, qui brûle sélectivement une partie de la structure pour générer ces charbons actifs agglomérés.
Enfin, le carbone est tamisé pour obtenir le produit fini.

Ce procédé de réagglomération permet de produire des charbons actifs granulaires de première qualité à partir de charbons bitumineux sélectionnés.
Ce procédé permet d'obtenir un charbon actif uniformément et hautement activé dans l'ensemble du granule.
Ce procédé d'agglomération permet d'obtenir des charbons actifs présentant d'excellentes propriétés d'adsorption et une cinétique d'adsorption constante.

L'étape de réagglomération génère des carbones granulaires très résistants.
Cela signifie qu'ils sont capables de résister à l'abrasion associée aux lavages à contre-courant répétés et aux transferts hydrauliques, notamment dans les applications de traitement de l'eau.
La structure ré-agglomérée assure également un mouillage rapide et efficace du charbon actif lorsqu'il est mis dans l'eau ou en solution, tout en éliminant les matières flottantes.

Ce procédé de réagglomération garantit que ces carbones sont conçus pour de multiples réactivations, permettant leur recyclage et leur réutilisation tout en conservant leurs propriétés opérationnelles.

TYPES DE CHARBON ACTIF
*CARBURES ACTIVÉS À BASE DE NOIX DE COCO
charbon actif granulaire
charbon actif en poudre
charbon actif en granulés

*CARBURES ACTIVÉS À BASE DE CHARBON
charbon actif granulaire
charbon actif en poudre
charbon actif en granulés

*CARBURES ACTIVÉS À BASE DE BOIS
charbon actif granulaire
charbon actif en poudre
charbon actif en granulés

*CARBURES IMPRÉGNÉS
charbon actif granulaire
charbon actif en granulés

*CARBURES EN NID D'ABEILLE
Carbone alvéolaire de type normal
carbone alvéolaire étanche

PRODUCTION DE CHARBON ACTIF :
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 :
La matière première est transformée en charbon actif à l'aide de gaz chauds.
De l'air est ensuite introduit pour brûler les gaz, créant ainsi une forme de charbon actif calibrée, tamisée et dépoussiérée.
Cela se fait généralement en utilisant un ou plusieurs des procédés suivants :

*Carbonisation:
Les matériaux contenant du carbone sont pyrolysés à des températures comprises entre 600 et 900 °C, généralement sous 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 températures de 600 à 1200 °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 charbon actif 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 %, carbonate de potassium 5 %, chlorure de calcium 25 % et chlorure de zinc 25 %).

Le carbone est ensuite soumis à des températures élevées (250–600 °C).
On pense que la température active le charbon actif à ce stade en forçant le matériau à s'ouvrir et à présenter davantage de pores microscopiques.
L'activation chimique est préférée à l'activation physique en raison des températures plus basses, d'une meilleure homogénéité de qualité et d'un temps d'activation du matériau plus court.

RÉGÉNÉRATION ET DURABILITÉ DU CHARBON ACTIF :
Après adsorption, le charbon actif granulaire usé peut souvent être régénéré plutôt que jeté.
La réactivation thermique (chauffage dans une atmosphère inerte ou de vapeur à 800–900 °C) restaure une grande partie de la structure des pores mais consomme une énergie importante, tandis que la régénération chimique (par exemple avec des acides ou des bases dilués) peut éliminer sélectivement les composés d'encrassement dans des conditions plus douces.

Des méthodes émergentes comme la réactivation assistée par micro-ondes et la bio-régénération utilisant des champignons ou des bactéries sont prometteuses pour réduire l'empreinte carbone.
Choisir la voie de régénération optimale permet d'équilibrer la durée de vie du carbone, la consommation d'énergie et les coûts de traitement, et contribue à minimiser le volume de déchets dangereux envoyés en décharge.

CLASSIFICATION DU CHARBON ACTIF :
Les charbons actifs sont des produits complexes, difficiles à classer en fonction de leur comportement, de leurs caractéristiques de surface et d'autres critères fondamentaux.
Toutefois, une classification générale est établie à des fins pratiques en fonction de leur taille, de leurs méthodes de préparation et de leurs applications industrielles.

Charbon actif en poudre (PAC)
Normalement, les charbons actifs sont fabriqués sous forme particulaire, sous forme de poudres ou de granulés fins de moins de 1,0 mm de taille, avec un diamètre moyen compris entre 0,15 et 0,25 mm.
Ils présentent donc un rapport surface/volume élevé avec une faible distance de diffusion.
Le charbon actif 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 PAC est composé de particules de carbone broyées ou moulues, dont 95 à 100 % passent à travers un tamis à mailles spécifiques.
L'ASTM classe les particules passant à travers un tamis de 80 mesh (0,177 mm) et plus petites comme PAC.
L'utilisation d'un PAC dans un navire dédié est rare en raison des pertes de charge importantes qui en résulteraient.
En revanche, le PAC est généralement ajouté directement à d'autres unités de traitement, telles que les prises d'eau brute, les bassins de mélange rapide, les clarificateurs et les filtres à gravité.

LES PRINCIPAUX AVANTAGES COMPRENNENT LE CHARBON ACTIF :
*Traitement des eaux usées
Traitement systématique des différents flux d'effluents, notamment dans l'industrie chimique.

*Traitement biologique des eaux usées
Éliminer les substances toxiques pour les bactéries, améliorant ainsi l'efficacité des procédés de traitement biologique.

*Traitement tertiaire des eaux usées
Respecter les normes strictes en matière de rejets en ajoutant une couche de purification supplémentaire.

Traitement des infiltrations des décharges
Relever les défis complexes liés au traitement des lixiviats de décharge.

AVANTAGES ET CARACTÉRISTIQUES CLÉS DU CHARBON ACTIF :
Le principal avantage du charbon actif réside dans son exceptionnelle capacité d'adsorption, qui lui permet d'éliminer un large éventail de contaminants présents dans les gaz et les liquides.
Sa grande surface spécifique et sa porosité permettent d'adapter le charbon actif à des applications spécifiques en contrôlant le processus d'activation et la distribution de la taille des pores.

Cela signifie que le charbon actif peut être optimisé pour capturer de très petites molécules, de gros composés organiques ou des contaminants spécifiques dans des mélanges complexes.

La polyvalence du charbon actif est inégalée par de nombreux autres supports de filtration, et ses performances peuvent être encore améliorées par modification chimique ou imprégnation avec des agents spécifiques ciblant certains polluants.
Sa stabilité, son coût relativement bas et son adaptabilité font du charbon actif un élément fondamental aussi bien dans les processus industriels à grande échelle que dans les applications grand public plus modestes, comme les filtres à eau domestiques et les cartouches pour respirateurs.

PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES FONCTIONNELLES DU CHARBON ACTIF :
*Capacité d'adsorption extrêmement élevée
*Grand volume de pores internes
*Adsorption sélective en fonction de la distribution de la taille des pores
Chimiquement inerte vis-à-vis de la plupart des acides, bases et sels à température ambiante
*Peut être régénéré par des méthodes thermiques ou chimiques
*Persistant dans l'environnement mais non volatil

CHARBON ACTIF GRANULAIRE (GAC) :
Le charbon actif granulaire (GAC) a une taille de particules relativement plus grande que le charbon actif en poudre et, par conséquent, présente une surface externe plus petite.
La diffusion de l'adsorbat est donc un facteur important.

Ces charbons sont adaptés à l'adsorption des gaz, des vapeurs et des liquides, car ces substances diffusent rapidement à travers les filtres.
Les charbons granulés 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 à flux continu et dans les bassins de mélange rapide.

Le charbon actif granulaire (CAG) peut être obtenu sous forme granulaire ou extrudée.
Le GAC 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.
Un carbone 20×40 est composé de particules qui passeront à travers un tamis US Standard Mesh Size No. 20 (0,84 mm) (généralement spécifié comme passant à 85 %) mais seront retenues sur un tamis US Standard Mesh Size No. 40 (0,42 mm) (généralement spécifié comme retenu à 95 %).

AWWA (1992) B604 utilise le tamis de 50 mailles (0,297 mm) comme taille minimale de GAC.
Les charbons en phase aqueuse les plus populaires sont les tailles 12×40 et 8×30 car ils présentent un bon équilibre entre taille, surface et caractéristiques de perte de charge.

CARBONE ACTIF EXTRUDÉ (CAE) :
Le charbon actif extrudé (EAC) combine du charbon actif en poudre avec un liant, qui sont fusionnés ensemble et extrudés en un bloc de charbon actif de forme cylindrique avec des diamètres de 0,8 à 130 mm.
Ces matériaux 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.
Également vendu sous le nom de filtre CTO (Chlorure, Goût, Odeur).

CARBONE ACTIVÉ EN PERLES (BAC) :
Le charbon actif en billes (BAC) est fabriqué en carbonisant du brai de pétrole puis en l'activant en sphères uniformes d'un diamètre d'environ 0,35 à 0,80 mm.
Le BAC présente généralement une surface spécifique de l'ordre de 800 à 1 200 m2/g, comparable ou supérieure à celle de nombreux charbons granulaires, ce qui améliore sa capacité à retenir les matières organiques dissoutes.
Tout comme l'EAC, il est également reconnu pour sa faible perte de charge, sa haute résistance mécanique et sa faible teneur en poussière, mais avec une granulométrie plus fine.
Sa forme sphérique la rend privilégiée pour les applications en lit fluidisé telles que la filtration de l'eau.

CARBONE IMPRÉGNÉ :
Carbones poreux contenant plusieurs types d'imprégnés inorganiques tels que l'iode et l'argent.
Des cations tels que l'aluminium, le manganèse, le zinc, le fer, le lithium et le calcium ont également été préparés pour des applications spécifiques dans le contrôle de la pollution de l'air, notamment dans les musées et les galeries.
Grâce à ses propriétés antimicrobiennes et antiseptiques, le charbon actif chargé d'argent est utilisé comme adsorbant pour la purification de l'eau domestique.

L'eau potable peut être obtenue à partir d'eau naturelle en traitant l'eau naturelle avec un mélange de charbon actif et d'hydroxyde d'aluminium (Al(OH)3), un agent floculant.
Les carbones imprégnés sont également utilisés pour l'adsorption du sulfure d'hydrogène (H2S) et des thiols.
Des taux d'adsorption de H2S atteignant 50 % en poids ont été rapportés.

CARBONE REVÊTU DE POLYMÈRE :
Il s'agit d'un procédé permettant de recouvrir un carbone poreux d'un polymère biocompatible afin d'obtenir un revêtement lisse et perméable sans obstruer les pores.
L'épaisseur typique du film varie de 50 à 200 nm, ce qui permet de trouver un équilibre entre la préservation de l'accès aux pores et la garantie de la stabilité mécanique du matériau.
Le carbone ainsi obtenu est utile pour l'hémoperfusion.

L'hémoperfusion est une technique de traitement consistant à faire passer de grands volumes de sang du patient sur une substance adsorbante afin d'éliminer les substances toxiques présentes dans le sang.
Lors d'essais cliniques, les charbons recouverts de polymères ont permis d'éliminer plus de 80 % des toxines telles que la bilirubine et certains métabolites de médicaments en un seul passage.

CARBONE TISSÉ :
Il existe une technologie de transformation des fibres de rayonne technique en tissu de charbon actif pour la filtration au charbon.
La capacité d'adsorption du tissu activé est supérieure à celle du charbon actif (théorie BET) surface : 500–1500 m2/g, volume des pores : 0,3–0,8 cm3/g).
Grâce aux différentes formes de matériau activé, il peut être utilisé dans un large éventail d'applications (supercondensateurs, absorbeurs d'odeurs, industrie de la défense CBRN, etc.).

QUELLE EST LA STRUCTURE DU CHARBON ACTIF ?
Le charbon actif est composé d'une structure aléatoire et imparfaite de plaquettes de graphite et constitue essentiellement une forme brute de graphite, le matériau utilisé pour les mines de crayon.

Cette structure ressemble à un jeu de cartes bien usé.
Cet agencement imparfait de plaquettes, reliées par des liaisons carbone-carbone, crée une structure très poreuse.

Cette structure présente une large gamme de tailles de pores, allant des fissures et crevasses visibles jusqu'aux pores à l'échelle moléculaire.
L'image ci-dessus illustre la structure en plaques graphitiques du charbon actif à un très fort grossissement.

Cette structure en plaquettes graphitiques confère au charbon actif sa très grande surface interne.
Le charbon actif peut avoir une surface spécifique supérieure à 1000 m²/g.

Cela signifie que seulement 5 g de charbon actif ont une surface interne équivalente à celle d'un terrain de football.
Cette surface permet au charbon actif d'adsorber divers composés organiques présents dans l'air, les gaz et les liquides.

DE QUOI EST FAIT LE CHARBON ACTIF ?
On peut fabriquer du charbon actif à partir de n'importe quel matériau de départ contenant du carbone.
Cependant, la principale condition pour un produit rentable est que la matière première ait une teneur élevée en carbone et soit facile à se procurer.

Les matières premières les plus couramment utilisées sont le charbon bitumineux, le bois, les coquilles de noix de coco, le lignite et la tourbe.
Le choix des matières premières est un paramètre important car il déterminera le caractère unique du charbon actif final.

Le charbon actif hérite des propriétés de la matière première d'origine et détermine le caractère unique du produit ainsi que ses capacités d'adsorption.
Il s'agit des impuretés des cendres, de la densité, de la dureté ou de la résistance à l'abrasion et de la structure des pores de transport qui affectent sa cinétique de performance.

Le choix et la qualité des matières premières, ainsi que le procédé de conversion de la matière première carbonée en charbon actif, ont tous une influence significative sur les propriétés du produit final.
Par exemple, les charbons actifs à base de charbon bitumineux et de noix de coco possèdent des propriétés physiques et des caractéristiques différentes qui offrent des avantages en termes de performance dans différentes applications.

PROPRIÉTÉS DU CHARBON ACTIF :
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 coûteux, possèdent des surfaces spécifiques encore plus élevées et sont utilisés dans des applications particulières.
L’observation au microscope électronique révèle les structures à grande surface spécifique du charbon actif.

Les particules individuelles sont extrêmement complexes et présentent différents types de porosité ; il peut exister de nombreuses zones où des surfaces planes de matériau semblable à du graphite sont parallèles les unes aux autres, séparées par seulement quelques nanomètres environ.
Ces micropores offrent des conditions optimales pour l'adsorption, car le matériau adsorbant peut interagir simultanément avec de nombreuses surfaces.

Les tests de comportement d'adsorption sont généralement effectués avec de l'azote gazeux à 77 K sous vide poussé, mais en termes courants, le charbon actif est parfaitement capable de produire l'équivalent, par adsorption à partir de son environnement, de l'eau liquide à partir de vapeur à 100 °C (212 °F) et à une pression de 1/10 000 d'atmosphère.

James Dewar, le scientifique qui a donné son nom au vase Dewar (bouteille sous vide), a passé beaucoup de temps à étudier le charbon actif et a publié un article concernant sa capacité d'adsorption des gaz.
Dans cet article, il a découvert que le refroidissement du carbone à des températures proches de celles de l'azote liquide lui permettait d'adsorber des quantités importantes de nombreux gaz atmosphériques, entre autres, qui pouvaient ensuite être récupérés en laissant simplement le carbone se réchauffer à nouveau, et que le carbone à base de noix de coco était supérieur pour cet effet.

Il utilise l'oxygène comme exemple, dans lequel le charbon actif adsorberait généralement la concentration atmosphérique (21 %) dans des conditions standard, mais libérerait plus de 80 % d'oxygène si le charbon était d'abord refroidi à basse température.
Physiquement, le charbon actif lie les matériaux par la force de van der Waals ou la force de dispersion de London.

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 composés inorganiques, tels que le lithium, le sodium, le fer, le plomb, l'arsenic, le fluor et l'acide borique.
Le charbon actif peut également très bien adsorber l'iode.

La capacité d'iode, mg/g (test selon la méthode normalisée ASTM D28), peut être utilisée comme indication de l'adsorption totale sur la surface du matériau testé.
Le monoxyde de carbone, en revanche, n'est pas très bien adsorbé par le charbon actif.

Cela devrait particulièrement préoccuper ceux qui utilisent ce matériau dans les filtres des respirateurs, des hottes aspirantes ou d'autres systèmes de contrôle des gaz, car le gaz est indétectable par les sens humains, toxique pour le métabolisme et neurotoxique, ce qui est source d'inquiétude.
Des listes exhaustives 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-131 radioactif (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 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 exprimé en mg/g (plage typique 500–1200 mg/g).

Il s'agit d'une mesure de la teneur en micropores du charbon actif (0 à 20 Å, ou jusqu'à 2 nm) par adsorption d'iode en solution.
Le charbon actif est équivalent à une surface spécifique de carbone comprise entre 900 et 1100 m2/g.

Le charbon actif est la solution standard pour les applications en phase liquide.
Le nombre d'iode est défini comme le nombre de milligrammes d'iode adsorbés par un gramme de carbone lorsque la concentration d'iode dans le filtrat résiduel est à une concentration de 0,02 normale (soit 0,02N).

En résumé, l'indice d'iode mesure la quantité d'iode adsorbée dans les pores et, à ce titre, indique le volume poreux disponible dans le charbon actif étudié.
En règle générale, les charbons utilisés pour le traitement de l'eau ont des indices d'iode allant de 600 à 1100.

Ce paramètre est fréquemment 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 et donner des résultats erronés.

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 adsorbants et si une corrélation expérimentale entre l'indice d'iode et le degré d'épuisement a été déterminée pour l'application particulière.

***Mélasse
Certains carbones sont plus aptes à adsorber les grosses molécules.
Le nombre de mélasse ou l'efficacité de la mélasse est une mesure de la teneur en mésopores du charbon actif (supérieure à 20 Å, ou supérieure à 2 nm) par adsorption de mélasse à partir d'une solution.

Un nombre de mélasse élevé indique une forte adsorption de grosses molécules (plage 95–600).
Le degré de décoloration du caramel est similaire à l'indice de mélasse.
L'efficacité de la mélasse est exprimée en pourcentage (plage 40 %–185 %) et est parallèle au nombre de mélasse (600 = 185 %, 425 = 85 %).

L'indice de mélasse européen (de 525 à 110) est inversement proportionnel à l'indice de mélasse nord-américain.
L'indice de mélasse est une mesure du degré de décoloration d'une solution de mélasse standard qui a été diluée et normalisée par rapport à du charbon actif normalisé.

En raison de la taille des corps colorés, l'indice de mélasse représente le volume poreux potentiel disponible pour les espèces adsorbantes plus grandes.
Étant donné que la totalité du volume poreux peut ne pas être disponible pour l'adsorption dans une application particulière de traitement des eaux usées, et qu'une partie de l'adsorbat peut pénétrer dans des pores plus petits, il ne s'agit pas d'une bonne mesure de la valeur d'un charbon actif particulier pour une application spécifique.

Ce paramètre est souvent utile pour évaluer les taux d'adsorption d'une série de charbons actifs.
Étant donné deux charbons actifs présentant des volumes de pores similaires pour l'adsorption, celui ayant le nombre de mélasse le plus élevé aura généralement des pores d'alimentation plus grands, ce qui entraînera un transfert plus efficace de l'adsorbat dans l'espace d'adsorption.

***Tanin
Les tanins sont un mélange de molécules de grande et moyenne taille.
Les carbones présentant une combinaison de macropores et de mésopores adsorbent les tanins.
La capacité d'un carbone à adsorber les tanins est exprimée en parties par million de concentration (plage 200 ppm–362 ppm).

Bleu de méthylène
Certains carbones ont une structure mésoporeuse (20 Å à 50 Å, ou 2 à 5 nm) qui adsorbe des molécules de taille moyenne, comme le colorant bleu de méthylène.
L'adsorption du bleu de méthylène est rapportée en g/100g (plage 11–28 g/100g).

***Déchloration
Certains charbons sont évalués en fonction de leur demi-vie de déchloration, qui mesure l'efficacité d'élimination du chlore du charbon actif.
La longueur de demi-valeur de déchloration est la profondeur de carbone nécessaire pour réduire la concentration de chlore de 50 %.
Une longueur de demi-valeur inférieure indique une performance supérieure.

Densité apparente
La densité solide ou squelettique des charbons actifs se situe généralement entre 2000 et 2100 kg/m3 (125 à 130 lbs/pied cube).
Cependant, une grande partie d'un échantillon de charbon actif sera constituée d'espace d'air entre les particules, et la densité réelle ou apparente sera donc plus faible, généralement de 400 à 500 kg/m3 (25 à 31 lbs/pied cube).
Une densité plus élevée permet une activité volumique plus importante et indique généralement un charbon actif de meilleure qualité.
La norme ASTM D 2854 -09 (2014) est utilisée pour déterminer la densité apparente du charbon actif.

***Indice de dureté/d'abrasion
Il s'agit d'une mesure de la résistance à l'attrition du charbon actif.
Il s'agit d'un indicateur important du charbon actif pour maintenir son intégrité physique et résister aux forces de frottement qui pourraient endommager le matériau.
La dureté des charbons actifs varie considérablement en fonction de la matière première et du niveau d'activité (porosité) pour lequel ils sont conçus.

***Teneur en cendres
Les cendres réduisent l'activité globale du charbon actif et diminuent l'efficacité de sa réactivation.
La quantité dépend exclusivement de la matière première de base utilisée pour produire le charbon actif (par exemple, noix de coco, bois, charbon, etc.).
Les oxydes métalliques (Fe2O3) peuvent s'échapper du charbon actif, entraînant une décoloration.
La teneur en cendres solubles dans l'acide/l'eau est plus significative que la teneur totale en cendres.

La teneur en cendres solubles peut être très importante pour les aquariophiles, car l'oxyde ferrique peut favoriser la prolifération des algues.
Il convient d'utiliser un charbon actif à faible teneur en cendres solubles pour les aquariums marins, d'eau douce et récifaux afin d'éviter l'intoxication aux métaux lourds et la prolifération excessive de plantes/algues.
La méthode d'essai standard ASTM (D2866) est utilisée pour déterminer la teneur en cendres du charbon actif.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET CHIMIQUES DU CHARBON ACTIF :
Le charbon actif se présente généralement sous forme de poudre noire et légère, ou sous forme de granulés ou de pastilles, selon son application prévue.
Le charbon actif est pratiquement insoluble dans tous les solvants courants et se compose presque entièrement de carbone, avec des traces d'autres éléments en fonction de sa source et du procédé d'activation.

La caractéristique la plus déterminante du charbon actif est son extrême surface interne, résultant d'un réseau complexe de micropores, de mésopores et de macropores.

Un produit typique à base de charbon actif peut présenter des surfaces spécifiques dépassant plusieurs milliers de mètres carrés par gramme, mesurées à l'aide de techniques d'adsorption de gaz.
Cette porosité importante rend le charbon actif extraordinairement efficace pour piéger une grande variété de molécules provenant de gaz ou de liquides.

Physiquement, le charbon actif se présente sous la forme d'une poudre très fine ou d'un solide granulaire avec une faible densité apparente comparée à celle du charbon non actif.
Dans de nombreuses formes commerciales, le charbon actif est non graphitique, ce qui signifie que sa structure interne ne présente pas les plans cristallins de graphite hautement ordonnés que l'on trouve dans le graphite pur, mais comprend plutôt un réseau de carbone plus amorphe et irrégulier.

ACTIVATION ET FABRICATION DU CHARBON ACTIF :
Le charbon actif est produit en soumettant un précurseur carboné (par exemple, du bois, des coquilles de noix de coco, de la tourbe ou du charbon) à des températures élevées en l'absence d'air (carbonisation), suivie d'une étape d'activation.
L'activation peut être réalisée physiquement, en introduisant des gaz oxydants tels que de la vapeur d'eau ou du dioxyde de carbone à haute température, ou chimiquement, en imprégnant le matériau carbonisé d'agents activateurs (par exemple, de l'acide phosphorique ou de l'hydroxyde de potassium) avant chauffage.
Ces étapes augmentent considérablement le volume des pores et la surface spécifique par rapport au charbon de bois brut.

TYPES DE CHARBON ACTIF :
***Charbon actif à base de coque de noix de coco
La très grande surface interne caractérisée par une microporosité, associée à une dureté élevée et une faible teneur en poussière, rend ces charbons de coque de noix de coco particulièrement intéressants pour les applications liées à l'eau et à l'air comprimé, ainsi que pour les filtres à eau et les respirateurs utilisés sur le lieu d'utilisation.

*Surface spécifique très élevée caractérisée par une forte proportion de micropores
*Haute dureté et faible génération de poussière
*Excellente pureté, la plupart des produits ne présentant pas plus de 3 à 5 % de cendres.
*Matière première renouvelable et écologique.
*Plus d'informations sur le charbon actif de coque de noix de coco

***Charbon actif à base de charbon
La demande est généralement élevée pour ce média filtrant relativement peu coûteux, aussi bien pour les applications gazeuses que liquides.
Le charbon actif à base de charbon possède une surface spécifique élevée, caractérisée à la fois par des mésopores et des micropores.

*Densité constante
*Matériaux durs générant un minimum de poussière.
*Économique
*Plus d'informations sur le charbon actif à base de charbon

***Charbon actif à base de bois
Il produit des caractéristiques de performance différentes dans les applications industrielles généralement destinées aux produits à base de charbon ou de noix de coco.
Le charbon actif à base de bois possède une surface spécifique élevée caractérisée par la présence de mésopores et de micropores, et présente d'excellentes propriétés de décoloration grâce à sa porosité caractéristique.

*Densité relativement faible
*Source renouvelable de matières premières
*Plus d'informations sur le charbon actif à base de bois

***Charbon actif catalytique
Le charbon catalytique est une classe de charbon actif utilisée pour éliminer les chloramines et le sulfure d'hydrogène de l'eau potable.
Il possède toutes les caractéristiques d'adsorption des charbons actifs conventionnels, ainsi que la capacité de favoriser les réactions chimiques.

Le charbon catalytique n'est pas imprégné de produits chimiques caustiques.
Comme les charbons catalytiques ne contiennent pas d'imprégnation, vous n'aurez pas à vous soucier d'une capacité réduite à absorber les odeurs organiques ni du risque accru d'incendie de lit de combustion lié aux charbons imprégnés.

Le carbone catalytique est créé en modifiant la structure de surface du charbon actif.
Il est modifié par traitement gazeux à haute température pour modifier sa structure électronique et créer le plus haut niveau d'activité catalytique sur le carbone pour la réduction de la chloramine et du H2S dans l'eau.
Cette fonctionnalité catalytique supplémentaire est bien supérieure à celle des charbons actifs traditionnels.

Le charbon catalytique est une solution économique pour traiter des niveaux de H2S allant jusqu'à 20 à 30 ppm.
Le charbon catalytique convertit le H2S adsorbé en acide sulfurique et en acide sulfureux, qui sont solubles dans l'eau. Les systèmes de charbon peuvent donc être régénérés par lavage à l'eau pour restaurer la capacité d'adsorption du H2S et ainsi réduire la fréquence des remplacements physiques.

Charbon actif imprégné
L'imprégnation de surface modifie chimiquement le charbon actif grâce à une fine distribution de produits chimiques et de particules métalliques sur les surfaces internes de ses pores.
Cela améliore considérablement la capacité d'adsorption du carbone grâce à une synergie entre les produits chimiques et le carbone.
Et elle offre une solution économique pour éliminer les impuretés des flux gazeux, ce qui serait autrement impossible.

Traitement de l'eau
Grâce à ses propriétés antimicrobiennes/antiseptiques, le charbon imprégné d'argent est un adsorbant efficace pour la purification des eaux domestiques et autres systèmes d'eau souterrains.

Purification des gaz
Le charbon actif imprégné est utilisé pour traiter les gaz de combustion dans les centrales thermiques au charbon et dans d'autres applications de contrôle de la pollution atmosphérique.
Le carbone peut être imprégné spécifiquement pour l'élimination des gaz acides, de l'ammoniac et des amines, des aldéhydes, de l'iode radioactif, du mercure et des gaz inorganiques tels que l'arsine et la phosphine.
Le carbone imprégné d'oxyde métallique cible les gaz inorganiques, notamment le HCN, le H2S, la phosphine et l'arsine.

COMMENT FONCTIONNE LE CHARBON ACTIF ET QUELS SONT SES AVANTAGES ?
Le charbon actif est un support d'adsorption dont la fonction est d'adsorber les molécules organiques dans ses micropores pour la purification des liquides et des gaz. Il est activé par des procédés thermiques ou chimiques pour améliorer sa capacité d'adsorption (pour former des pores).
Le charbon actif a la capacité d'adsorber.

Certaines personnes mettent donc du charbon actif dans le réfrigérateur pour éliminer les mauvaises odeurs.
Il se passe la même chose lorsqu'on met du charbon de bois dans un seau d'eau.
Élimine la couleur, le goût et l'odeur.
Ou encore, à la campagne, les gens font brûler et mangent des tortillas pour soulager les problèmes digestifs (infections légères, indigestion, ballonnements, etc.).

Le charbon actif est rendu poreux afin d'augmenter son pouvoir absorbant.
Un gramme de charbon de bois a une surface d'environ 50 mètres carrés.
Avec activation, le charbon actif atteint 600 à 800 m2, soit une augmentation de 12 à 16 fois.

À QUOI SERT LE CHARBON ACTIF ?
Purification de l'eau.
(Le carbone retient les pesticides, les graisses, les huiles, les détergents, les sous-produits de désinfection, les toxines, les composés colorants, les composés provenant de la décomposition des algues et des plantes ou du métabolisme animal…).

Désodorisation et purification de l'air.
Par exemple : dans les respirateurs à cartouche, les systèmes de recirculation d'air dans les espaces publics, les évents de drainage et les stations d'épuration, les cabines d'application de peinture, les espaces qui stockent ou appliquent des solvants organiques.

Traitement des personnes présentant une intoxication aiguë.
Le charbon actif est considéré comme « l’antidote le plus universel » et est utilisé dans les services d’urgence et les hôpitaux.

Raffinage du sucre.
Le charbon de bois retient les protéines qui donnent leur couleur au jus de canne ; l'objectif fondamental de ce procédé est d'empêcher le sucre de fermenter et de se détériorer.

Décoloration des huiles végétales.
(comme la noix de coco).
Glucose de maïs et autres liquides destinés à l'alimentation.
Décoloration et désodorisation des boissons alcoolisées.
(comme les vins de raisin et les spiritueux de toute origine)

Récupération de l'or.
L'or qui ne peut être séparé des minéraux par des procédés de flottation est dissous dans du cyanure de sodium et adsorbé sur du charbon actif.

PROPRIÉTÉS DU CHARBON ACTIF :
Lors du choix d'un charbon actif pour une application particulière, diverses caractéristiques doivent être prises en compte :

*Structure des pores
La structure poreuse du charbon actif est variable et dépend en grande partie de la matière première et du procédé de production.
C’est la structure poreuse, combinée aux forces d’attraction, qui permet l’adsorption.

Dureté/Abrasion
La dureté/l'abrasion est également un facteur clé dans la sélection.
De nombreuses applications nécessiteront que le charbon actif possède une résistance particulaire élevée et une résistance à l'attrition (la décomposition du matériau en particules fines).
Le charbon actif produit à partir de coques de noix de coco possède la plus grande dureté parmi les charbons actifs.

Propriétés adsorbantes
Les propriétés absorbantes du charbon actif englobent plusieurs caractéristiques, notamment la capacité d'adsorption, la vitesse d'adsorption et l'efficacité globale du charbon actif.
Selon l'application (liquide ou gaz), ces propriétés peuvent être indiquées par un certain nombre de facteurs, notamment l'indice d'iode, la surface et l'activité du tétrachlorure de carbone (CTC).

*Densité apparente
Bien que la densité apparente n'affecte pas l'adsorption par unité de poids, elle affectera l'adsorption par unité de volume.

*Humidité
Idéalement, la quantité d'humidité physique contenue dans le charbon actif devrait se situer entre 3 et 6 %.

*Teneur en cendres
La teneur en cendres du charbon actif est une mesure de la partie inerte, amorphe, inorganique et inutilisable du matériau.
Idéalement, la teneur en cendres sera aussi faible que possible, car la qualité du charbon actif augmente à mesure que la teneur en cendres diminue.

*Valeur du pH
On mesure souvent la valeur du pH pour prédire les changements potentiels lors de l'ajout de charbon actif à un liquide.

*Taille des particules
La taille des particules a un effet direct sur la cinétique d'adsorption, les caractéristiques d'écoulement et la filtrabilité du charbon actif.
Production de charbon actif
Le charbon actif est produit par deux procédés principaux : la carbonisation et l’activation.

*Carbonisation
Lors de la carbonisation, la matière première est décomposée thermiquement dans un environnement inerte, à des températures inférieures à 800 °C.
La gazéification permet d'éliminer des éléments tels que l'oxygène, l'hydrogène, l'azote et le soufre de la matière première.

*Activation
Le matériau carbonisé, ou charbon de bois, doit maintenant être activé pour développer pleinement sa structure poreuse.
Cela se fait en oxydant le charbon à des températures comprises entre 800 et 900 °C en présence d'air, de dioxyde de carbone ou de vapeur d'eau.

Selon la matière première, le processus de production de charbon actif peut être réalisé par activation thermique (physique/à la vapeur) ou par activation chimique.
Dans les deux cas, un four rotatif peut être utilisé pour transformer le matériau en charbon actif.

*Réactivation du charbon actif
L'un des nombreux avantages du charbon actif est sa capacité à être réactivé.
Bien que tous les charbons actifs ne soient pas réactivés, ceux qui le sont permettent de réaliser des économies car ils ne nécessitent pas l'achat de charbon neuf à chaque utilisation.

La régénération est généralement effectuée dans un four rotatif et implique la désorption des composants qui avaient été préalablement adsorbés par le charbon actif.
Une fois désorbé, le carbone, initialement saturé, est de nouveau considéré comme actif et prêt à agir comme adsorbant.

Le charbon actif est une solution puissante et polyvalente pour une large gamme d'applications de traitement de l'eau, reconnue pour sa capacité à éliminer les contaminants tels que les PFAS et à purifier l'eau dans divers secteurs industriels.
De la garantie d'une eau potable saine au soutien de processus industriels tels que la production alimentaire et la gestion des eaux usées, ses propriétés uniques en font un élément essentiel.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET CHIMIQUES DU CHARBON ACTIF :
Aspect : Noir uni
Forme physique : poudre, granulés, pastilles ou formes extrudées
Odeur : Inodore
Goût : Sans goût
Densité apparente : Faible densité apparente par rapport au charbon non activé (variable selon la qualité)
Densité réelle : environ 1,8 à 2,1 g/cm³
Surface spécifique : Très élevée, typiquement de 500 à 2000 m²/g (méthode BET), selon la méthode d'activation
Porosité : Structure très poreuse avec des micro-, méso- et macropores

Taille des particules : Variable (poudres de l'ordre du micron aux granules de l'ordre du millimètre)
Couleur : Noir profond
Hygroscopicité : Légèrement hygroscopique
Conductivité électrique : Faible à modérée (dépend du niveau de graphitisation)
Numéro CAS : 7440-44-0
Numéro CE (EINECS) : 231-153-3
Formule moléculaire : C

Masse moléculaire (masse atomique) : 12,01 g/mol
Nature chimique : Carbone élémentaire (amorphe à partiellement graphitique)
Solubilité dans l'eau : Insoluble
Solubilité dans les solvants organiques : Insoluble
pH (suspension aqueuse) : Généralement neutre à légèrement alcalin (pH ~6–9, dépendant de la qualité)
Réactivité : Chimiquement stable dans des conditions normales
Résistance à l'oxydation : stable à température ambiante ; s'oxyde à haute température à l'air libre

Combustibilité : Solide combustible
Inflammabilité : Non inflammable à l'état solide, mais la poussière de carbone peut former des mélanges explosifs avec l'air.
Stabilité thermique : Élevée ; résiste aux hautes températures sous atmosphère inerte
Comportement d'adsorption : forte adsorption physique via les forces de van der Waals
Adsorption chimique : possible lorsque la surface est modifiée ou imprégnée.
Comportement catalytique : Peut servir de support de catalyseur
Propriétés réductrices : Léger pouvoir réducteur à températures élevées

MESURES DE PREMIERS SECOURS AU CHARBON ACTIF :
-Description des mesures de premiers secours
*Conseils généraux :
Présentez cette fiche de données de sécurité au médecin présent.
*En cas d'inhalation :
Après inhalation :
De l'air frais.
*En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement tous les vêtements contaminés.
Rincer la peau avec
eau/douche.
*En cas de contact visuel :
Après le contact visuel :
Rincez abondamment à l'eau.
Appelez un ophtalmologiste.
Retirez vos lentilles de contact.
*En cas d'ingestion :
Après avoir avalé :
Faites immédiatement boire de l'eau à la victime (deux verres au maximum).
Consultez un médecin.
-Indication de toute attention médicale immédiate et de tout traitement spécial nécessaire.
Aucune donnée disponible

MESURES À PRENDRE EN CAS DE DISPERSION ACCIDENTELLE DE CHARBON ACTIF :
-Précautions environnementales :
Ne laissez pas le produit pénétrer dans les canalisations.
- Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Couvrir les drains.
Collecter, retenir et pomper les déversements.
Respectez les éventuelles restrictions relatives aux matériaux.
Prendre à sec.
Éliminer correctement.
Nettoyer la zone touchée.

MESURES DE LUTTE CONTRE L'INCENDIE AU CHARBON ACTIF :
- Moyens d'extinction :
*Moyens d'extinction appropriés :
Dioxyde de carbone (CO2)
Mousse
Poudre sèche
*Moyens d'extinction inadaptés :
Aucune limitation d'agents extincteurs n'est donnée pour cette substance/ce mélange.
-Informations complémentaires :
Empêcher l'eau utilisée pour éteindre les incendies de contaminer les eaux de surface ou les nappes phréatiques.

CONTRÔLE DE L'EXPOSITION/PROTECTION INDIVIDUELLE au CHARBON ACTIF :
-Paramètres de contrôle :
--Ingrédients soumis à des paramètres de contrôle en milieu de travail :
-Contrôles d'exposition :
--Équipements de protection individuelle :
*Protection des yeux/du visage :
Utilisez un équipement de protection oculaire.
lunettes de sécurité
*Protection du corps :
vêtements de protection
*Protection respiratoire :
Type de filtre recommandé : Filtre A
-Contrôle de l'exposition environnementale :
Ne laissez pas le produit pénétrer dans les canalisations.

MANIPULATION ET STOCKAGE DU CHARBON ACTIF :
-Conditions de stockage sûr, y compris les éventuelles incompatibilités :
*Conditions de stockage :
Fermé hermétiquement.
Sec.

STABILITÉ ET RÉACTIVITÉ DU CHARBON ACTIF :
-Stabilité chimique :
Le produit est chimiquement stable dans les conditions ambiantes standard (température ambiante).
-Possibilité de réactions dangereuses :
Aucune donnée disponible