El carbón activado se forma con carbono como componente principal. Tras la activación, el carbón activado tiene una estructura aleatoria o amorfa formada por microcristales similares al grafito e hidrocarburos. La estructura puede tener las siguientes características.
Estructura porosa: #
El carbón activado está formado por una compleja red de poros que varían en tamaño, forma y distribución. La estructura porosa permite una gran superficie, que oscila entre 500 y 1500 m2 /g o más, según el proceso de activación y la materia prima utilizada. Esta elevada superficie es esencial para la adsorción de contaminantes.
Distribución del tamaño de los poros #
Los poros del carbón activado pueden dividirse en tres categorías en función de su tamaño.
- Microporos: poros de menos de 2nm de diámetro. Los microporos contribuyen significativamente a la superficie total y son responsables de la adsorción de moléculas pequeñas. El carbón activado de cáscara de coco h tiene microporos bien desarrollados.
- Mesoporos: Poros de entre 2 nm y 50 nm de diámetro. Los mesoporos contribuyen al transporte de adsorbatos dentro y fuera de los microporos y permiten la adsorción de moléculas más grandes. El carbón activado procedente del carbón tiene mesoporos y microporos bien desarrollados.
- Macroporos: Poros con un diámetro superior a 50 nm. Los macroporos actúan como vía principal para la difusión de macromoléculas y facilitan la entrada de adsorbatos en la estructura interna de los poros. El carbón activado de madera es predominantemente macroporoso.
Red de carbono #
Los átomos de carbono del carbón activado están dispuestos en una estructura reticular, formada principalmente por anillos hexagonales, similar a la del grafito. Sin embargo, la red de carbono del carbón activado no está tan bien ordenada como la del grafito y presenta muchos defectos, como vacantes, dislocaciones y regiones de carbono amorfo. Estos defectos estructurales proporcionan sitios adicionales para la adsorción y contribuyen a la capacidad global de adsorción del material.
Química de superficies #
La superficie del carbón activado puede contener diversos grupos funcionales, como grupos hidroxilo, carbonilo y carboxilo, que surgen como resultado de procesos de activación o de la presencia de materiales orgánicos o inorgánicos residuales. Estos grupos funcionales pueden interactuar con el adsorbato a través de diversos mecanismos, como el enlace de hidrógeno, el intercambio iónico y la complejación, aumentando la capacidad de adsorción del carbón activado.
Las características estructurales del carbón activado lo convierten en un adsorbente muy eficaz para una amplia gama de contaminantes y aplicaciones. Podemos seleccionar el carbón activado adecuado para la aplicación específica.