Активният въглен е материал със силно пореста структура и голяма специфична повърхност, който има отличен адсорбционен капацитет и химическа реактивност. Преди да разберете как работи активният въглен, първо е необходимо да разберете понятията за адсорбция и повърхностни свойства.
Адсорбцията е процесът, при който газ, течност или разтворено вещество се адсорбира от среда (напр. вода, въздух) върху твърда повърхност. Порестата структура на активния въглен му придава по-голяма повърхност, осигурявайки огромна контактна площ за адсорбиращи вещества.
Принципът на работа на активния въглен може да се сведе до следните аспекти:
1. Физическа адсорбция: Активният въглен адсорбира молекули на повърхността си чрез физическа адсорбция. Това се дължи на изключително високата специфична повърхност и големия брой микропори и мезопорести структури на активния въглен. Когато газовите молекули или разтворените вещества докоснат повърхността на активния въглен, те ще бъдат адсорбирани в порите на активния въглен поради силата на привличане и силата, съществуваща на повърхността на адсорбента.
2. Химична адсорбция: В допълнение към физическата адсорбция, активният въглен може също да улавя молекули чрез химическа адсорбция. Това се дължи на факта, че някои химически функционални групи (като хидроксилни, карбоксилни и т.н.) на повърхността на активния въглен могат химически да реагират със специфични типове молекули. Тази химическа адсорбция може да подобри адсорбционния капацитет на активния въглен за определени органични вещества.
3. Характеристики на повърхността: Повърхността на активния въглен има определени характеристики на заряда. Тези повърхностни заряди могат електростатично да взаимодействат с йони или заредени молекули в разтвора. В зависимост от химичните свойства и физическата структура на повърхността на активния въглен, веществата със специфични електрически свойства могат да бъдат селективно адсорбирани или изключени.
Различни видове активен въглен могат да бъдат пригодени за различни видове замърсители. Например, някои активни въглени са по-добри в адсорбирането на летливи органични съединения (ЛОС) или миризливи вещества, докато други имат по-висок селективен адсорбционен капацитет за вещества като йони на тежки метали или остатъци от пестициди.
Ефективността на активния въглен е тясно свързана с неговите физични и химични свойства и условия на приложение. Факторите, влияещи върху ефективността на адсорбция на активния въглен, включват разпределение на размера на порите, специфична повърхностна площ, обем на порите и др. В допълнение, адсорбционният капацитет и ефективността на активния въглен също се влияят от фактори като температура, влажност, концентрация на разтворено вещество и време на контакт .
Като цяло, активният въглен може да адсорбира газове, течности или разтворени вещества върху своята повърхност чрез механизмите на физическа адсорбция и химична адсорбция чрез своята пореста структура и огромна специфична повърхност. Процесът разчита на силите на взаимодействие между веществата и свойствата на повърхностите с активен въглен. Принципът на работа на активния въглен е, че неговата уникална структура и свойства го правят ефективен адсорбент, широко използван при обработка на вода, пречистване на въздуха и други екологични приложения.
