Aktif karbon, ana bileşen olarak karbondan oluşur. Aktivasyondan sonra aktif karbon, grafit benzeri mikrokristaller ve hidrokarbonlardan oluşan rastgele veya amorf bir yapıya sahip olur. Yapı aşağıdaki özelliklere sahip olabilir.
Gözenekli yapı:
Aktif karbon, boyut, şekil ve dağılım bakımından değişen karmaşık bir gözenek ağından oluşur. Gözenekli yapı, aktivasyon işlemine ve kullanılan hammaddeye bağlı olarak 500 ila 1500 m2/g veya daha fazla arasında değişen geniş bir yüzey alanına olanak tanır. Bu yüksek yüzey alanı kirleticilerin adsorpsiyonu için gereklidir.
Gözenek boyutu dağılımı
Aktif karbondaki gözenekler boyutlarına göre üç kategoriye ayrılabilir.
- Mikro gözenekler: çapı 2 nm'den küçük gözenekler. Mikro gözenekler toplam yüzey alanına önemli ölçüde katkıda bulunur ve küçük moleküllerin adsorpsiyonundan sorumludur. Hindistan cevizi kabuğu h aktif karbon iyi gelişmiş mikro gözeneklere sahiptir.
- Mezogözenekler: Çapları 2 nm ila 50 nm arasında olan gözenekler. Mezogözenekler, adsorbatların mikro gözeneklerin içine ve dışına taşınmasına katkıda bulunur ve daha büyük moleküllerin adsorpsiyonuna izin verir. Kömürden elde edilen aktif karbon, iyi gelişmiş mezogözeneklere ve mikro gözeneklere sahiptir.
- Makro gözenekler: Çapı 50 nm'den büyük olan gözenekler. Makro gözenekler, makromoleküllerin difüzyonu için ana yol görevi görür ve adsorbatların iç gözenek yapısına girişini kolaylaştırır. Ahşap aktif karbon ağırlıklı olarak makro gözeneklidir.
Karbon kafes
Aktif karbondaki karbon atomları, grafite benzer şekilde, çoğunlukla altıgen halkalardan oluşan bir kafes yapısında düzenlenmiştir. Ancak aktif karbondaki karbon kafesi grafit kadar iyi düzenlenmemiştir ve boşluklar, dislokasyonlar ve amorf karbon bölgeleri gibi birçok kusura sahiptir. Bu yapısal kusurlar adsorpsiyon için ek alanlar sağlar ve malzemenin genel adsorpsiyon kapasitesine katkıda bulunur.
Yüzey kimyası
Aktif karbonun yüzeyi, aktivasyon işlemlerinin bir sonucu olarak veya artık organik veya inorganik materyallerin varlığı sonucu ortaya çıkan hidroksil, karbonil ve karboksil grupları gibi çeşitli fonksiyonel grupları içerebilir. Bu fonksiyonel gruplar, hidrojen bağı, iyon değişimi ve kompleksleşme gibi çeşitli mekanizmalar yoluyla adsorbat ile etkileşime girebilir ve aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesini arttırabilir.
Aktif karbonun yapısal özellikleri, onu çok çeşitli kirleticiler ve uygulamalar için oldukça etkili bir adsorban haline getirir. Özel uygulama için doğru aktif karbonu seçebiliriz.