Aktivt kol är ett material med en mycket porös struktur och en stor specifik yta, som har utmärkt adsorptionskapacitet och kemisk reaktivitet. Innan man förstår hur aktivt kol fungerar är det först nödvändigt att förstå begreppen adsorption och ytegenskaper.
Adsorption är den process genom vilken en gas, flytande eller löst ämne adsorberas från ett medium (t.ex. vatten, luft) på en fast yta. Den porösa strukturen av aktivt kol ger det en större yta, vilket ger en enorm kontaktyta för adsorberande ämnen.
Funktionsprincipen för aktivt kol kan kokas ner till följande aspekter:
1. Fysisk adsorption: Aktivt kol adsorberar molekyler på dess yta genom fysisk adsorption. Detta beror på den extremt höga specifika ytan och det stora antalet mikroporer och mesoporösa strukturer av aktivt kol. När gasmolekyler eller lösta ämnen vidrör ytan av aktivt kol, kommer de att adsorberas i porerna av aktivt kol på grund av den attraktionskraft och kraft som finns på ytan av adsorbenten.
2. Kemisk adsorption: Förutom fysisk adsorption kan aktivt kol även fånga molekyler genom kemisk adsorption. Detta beror på det faktum att vissa kemiska funktionella grupper (som hydroxyl, karboxyl, etc.) på ytan av aktivt kol kan reagera kemiskt med specifika typer av molekyler. Denna kemiska adsorption kan förbättra adsorptionsförmågan hos aktivt kol för vissa organiska ämnen.
3. Ytegenskaper: Ytan av aktivt kol har vissa laddningsegenskaper. Dessa ytladdningar kan interagera elektrostatiskt med joner eller laddade molekyler i lösning. Beroende på den aktiva kolytans kemiska egenskaper och fysikaliska struktur kan ämnen med specifika elektriska egenskaper adsorberas eller uteslutas selektivt.
Olika typer av aktivt kol kan skräddarsys för olika typer av föroreningar. Till exempel är vissa aktivt kol bättre på att adsorbera flyktiga organiska föreningar (VOC) eller luktämnen, medan andra har en högre selektiv adsorptionsförmåga för ämnen som tungmetalljoner eller bekämpningsmedelsrester.
Aktivt kols prestanda är nära relaterat till dess fysikaliska och kemiska egenskaper och användningsförhållanden. Faktorer som påverkar adsorptionsprestandan för aktivt kol inkluderar porstorleksfördelning, specifik ytarea, porvolym etc. Dessutom påverkas adsorptionskapaciteten och effektiviteten för aktivt kol av faktorer som temperatur, luftfuktighet, koncentration av lösta ämnen och kontakttid .
Sammantaget kan aktivt kol adsorbera gaser, vätskor eller lösta ämnen på sin yta genom mekanismerna fysisk adsorption och kemisk adsorption genom sin porösa struktur och enorma specifika yta. Processen bygger på samverkanskrafterna mellan ämnen och egenskaperna hos ytor av aktivt kol. Funktionsprincipen för aktivt kol är att dess unika struktur och egenskaper gör det till en effektiv adsorbent som ofta används vid vattenbehandling, luftrening och andra miljötillämpningar.
