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.