Aktivní uhlí je materiál s vysoce porézní strukturou a velkým specifickým povrchem, který má vynikající adsorpční kapacitu a chemickou reaktivitu. Než pochopíme, jak aktivní uhlí funguje, je nejprve nutné porozumět pojmům adsorpce a povrchových vlastností.
Adsorpce je proces, při kterém se plyn, kapalina nebo rozpuštěná látka adsorbuje z média (např. vody, vzduchu) na pevný povrch. Porézní struktura aktivního uhlí mu dává větší povrch a poskytuje obrovskou kontaktní plochu pro adsorpci látek.
Princip činnosti aktivního uhlí lze zredukovat na následující aspekty:
1. Fyzikální adsorpce: Aktivní uhlí adsorbuje molekuly na svém povrchu prostřednictvím fyzikální adsorpce. To je způsobeno extrémně vysokým specifickým povrchem a velkým počtem mikropórů a mezoporézních struktur aktivního uhlí. Když se molekuly plynu nebo rozpuštěné látky dotknou povrchu aktivního uhlí, budou adsorbovány v pórech aktivního uhlí díky přitažlivé síle a síle existující na povrchu adsorbentu.
2. Chemická adsorpce: Kromě fyzikální adsorpce může aktivní uhlí zachytit molekuly také chemickou adsorpcí. Je to dáno tím, že některé chemické funkční skupiny (např. hydroxylové, karboxylové atd.) na povrchu aktivního uhlí mohou chemicky reagovat se specifickými typy molekul. Tato chemická adsorpce může zvýšit adsorpční kapacitu aktivního uhlí pro určité organické látky.
3. Vlastnosti povrchu: Povrch aktivního uhlí má určité nábojové charakteristiky. Tyto povrchové náboje mohou elektrostaticky interagovat s ionty nebo nabitými molekulami v roztoku. V závislosti na chemických vlastnostech a fyzikální struktuře povrchu aktivního uhlí lze selektivně adsorbovat nebo vyloučit látky se specifickými elektrickými vlastnostmi.
Různé typy aktivního uhlí mohou být přizpůsobeny pro různé typy znečišťujících látek. Například některé aktivní uhlí lépe absorbuje těkavé organické sloučeniny (VOC) nebo zapáchající látky, zatímco jiné mají vyšší selektivní adsorpční kapacitu pro látky, jako jsou ionty těžkých kovů nebo zbytky pesticidů.
Výkon aktivního uhlí úzce souvisí s jeho fyzikálními a chemickými vlastnostmi a podmínkami použití. Faktory ovlivňující adsorpční výkon aktivního uhlí zahrnují distribuci velikosti pórů, specifický povrch, objem pórů atd. Kromě toho je adsorpční kapacita a účinnost aktivního uhlí také ovlivněna faktory, jako je teplota, vlhkost, koncentrace rozpuštěné látky a doba kontaktu. .
Celkově vzato může aktivní uhlí adsorbovat plyny, kapaliny nebo rozpuštěné látky na svůj povrch prostřednictvím mechanismů fyzikální adsorpce a chemické adsorpce prostřednictvím své porézní struktury a obrovského specifického povrchu. Proces se opírá o interakční síly mezi látkami a vlastnosti povrchů aktivního uhlí. Princip činnosti aktivního uhlí spočívá v tom, že jeho jedinečná struktura a vlastnosti z něj činí účinný adsorbent široce používaný při úpravě vody, čištění vzduchu a dalších ekologických aplikacích.
