Introdução detalhada de carvão ativado

Carvão ativado é um termo geral para materiais de carbono feitos de matérias-primas contendo carbono, como madeira, carvão e coque de petróleo, por meio de pirólise e ativação. Possui uma estrutura de poros desenvolvida, uma grande área superficial específica e abundantes grupos químicos de superfície, e possui forte capacidade de adsorção específica.
Geralmente é um carbono amorfo poroso com forte capacidade de adsorção em pó ou granulado. É obtido pela carbonização de materiais carbonáceos sólidos (como carvão, madeira, cascas de nozes duras, núcleos de frutas, resinas, etc.) a uma alta temperatura de 600-900 grau sob condições herméticas e, em seguida, oxidando-os e ativando-os com ar, dióxido de carbono, vapor de água ou uma mistura dos três em 400-900 grau.
A carbonização volatiliza outras substâncias além do carbono, e a ativação oxidativa pode remover ainda mais substâncias voláteis residuais, produzir novos e expandir poros originais, melhorar a estrutura microporosa e aumentar a atividade. O carvão ativado em baixa temperatura (400 graus) é chamado de carbono L, e o carvão ativado em alta temperatura (900 graus) é chamado de carbono H. O carbono H deve ser resfriado em uma atmosfera inerte, caso contrário se transformará em carbono L. O desempenho de adsorção do carvão ativado está relacionado às propriedades químicas e concentração do gás durante a ativação da oxidação, à temperatura de ativação, ao grau de ativação, à composição inorgânica e ao conteúdo do carvão ativado e a outros fatores, e depende principalmente das propriedades do gás ativado e da temperatura de ativação.
O teor de carbono, a área superficial específica, o teor de cinzas e o valor de pH da suspensão aquosa do carvão ativado aumentam com o aumento da temperatura de ativação. Quanto maior a temperatura de ativação, mais completa é a volatilização das substâncias voláteis residuais, mais desenvolvida a estrutura microporosa, maior a área superficial específica e a atividade de adsorção.
A composição e o teor de cinzas no carvão ativado têm grande influência na atividade de adsorção do carbono. A cinza é composta principalmente de K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3, P2O5, SO3, Cl-, etc. O teor de cinzas está relacionado às matérias-primas para a preparação do carvão ativado, e o teor de cinzas no carbono aumenta com a remoção de voláteis no carbono.
Em 2007, a produção anual mundial de carvão ativado atingiu 900kt, dos quais o carvão ativado à base de carvão representou mais de 2/3 da produção total; A produção anual da China ultrapassou 400kt, ocupando o primeiro lugar no mundo. Os Estados Unidos, o Japão e outros países também são os principais países produtores de carvão ativado no mundo.