Szczegółowe wprowadzenie dotyczące węgla aktywnego

Węgiel aktywowany to ogólne określenie materiałów węglowych wytwarzanych w procesie pirolizy i aktywacji z surowców zawierających węgiel, takich jak drewno, węgiel i koks naftowy. Ma rozwiniętą strukturę porów, dużą powierzchnię właściwą i liczne grupy chemiczne na powierzchni oraz silną zdolność adsorpcji właściwej.
Zwykle jest to porowaty węgiel amorficzny o dużej zdolności adsorpcji w postaci proszku lub granulatu. Otrzymuje się go przez karbonizację stałych materiałów zawierających węgiel (takich jak węgiel, drewno, twarde łupiny orzechów, rdzenie owoców, żywice itp.) w wysokiej temperaturze 600-900 stopnia w szczelnych warunkach, a następnie ich utlenienie i aktywację z powietrzem, dwutlenkiem węgla, parą wodną lub mieszaniną tych trzech w temperaturze 400-900.
Karbonizacja ulatnia substancje inne niż węgiel, a aktywacja oksydacyjna może dodatkowo usunąć resztkowe substancje lotne, wytworzyć nowe i rozszerzyć pierwotne pory, poprawić strukturę mikroporowatą i zwiększyć aktywność. Węgiel aktywowany w niskiej temperaturze (400 stopni) nazywany jest węglem L, a węgiel aktywowany w wysokiej temperaturze (900 stopni) nazywany jest węglem H. Węgiel H musi być chłodzony w atmosferze obojętnej, w przeciwnym razie zamieni się w węgiel L. Wydajność adsorpcji węgla aktywnego jest związana z właściwościami chemicznymi i stężeniem gazu podczas aktywacji utleniania, temperaturą aktywacji, stopniem aktywacji, składem nieorganicznym i zawartością węgla aktywnego oraz innymi czynnikami i zależy głównie od właściwości aktywowanego gazu i temperatury aktywacji.
Zawartość węgla, powierzchnia właściwa, zawartość popiołu i wartość pH wodnej zawiesiny węgla aktywnego zwiększają się wraz ze wzrostem temperatury aktywacji. Im wyższa temperatura aktywacji, tym pełniejsze odparowanie pozostałych substancji lotnych, im bardziej rozwinięta jest struktura mikroporowata, tym większa jest powierzchnia właściwa i aktywność adsorpcyjna.
Skład popiołu i zawartość węgla aktywnego mają duży wpływ na aktywność adsorpcyjną węgla. Popiół składa się głównie z K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3, P2O5, SO3, Cl- itp. Zawartość popiołu jest związana z surowcami do przygotowania węgla aktywnego, a zawartość popiołu w węglu wzrasta z usunięciem substancji lotnych z węgla.
Od 2007 r. światowa roczna produkcja węgla aktywnego osiągnęła 900 tys. ton, z czego węgiel aktywny na bazie węgla stanowił ponad 2/3 całkowitej produkcji; Roczna produkcja Chin przekroczyła 400 ton, zajmując pierwsze miejsce na świecie. Stany Zjednoczone, Japonia i inne kraje są także głównymi producentami węgla aktywnego na świecie.