Carbone attivo

Ilcarbone attivoè unmaterialecontenente principalmentecarbonioamorfoe avente una struttura altamenteporosaed elevataareaspecifica (cioè elevata area superficiale per unità divolume).
Grazie all'elevata area specifica il carbone attivo è in grado di trattenere al suo interno molte molecole di altre sostanze, potendo accomodare queste molecole sulla sua estesa area superficiale interna;in altre parole, il carbone attivo è un materiale che presenta elevate capacitàadsorbentigrazie alla suagerarchiainterna.
Il carbone attivo è utilizzato nell'ambito dellafiltrazione sui carboni attivi, purificazione, deodorizzazione e decolorazione difluidi.
Le proprietà depuranti del carbone erano conosciute già dall'antichità. Per esempio inIndiail carbone di legna veniva usato per potabilizzare l'acqua mentre inEgittocome assorbente medico e agente depurante.
In tempi recenti negliStati Unitiil carbone attivo da cenere nera fu utilizzato in campo industriale come decolorante di liquidi (es.industrie tessili).
In campo potabile le prime applicazioni risalgono al 1800 inInghilterradove veniva utilizzato per rimuovere gli odori dall'acqua trattata.
Nel corso dei primi anni del 1900, si è dato inizio sia alla produzione industriale che alla relativa applicazione in ambito di depurazione industriale degli effluenti liquidi e gassosi.
La produzione parte da materie prime ad elevato tenore di carbonio quali ad esempio legno, carbone, torba, gli involucri della noce di cocco.
Esistono due metodi di produzione del carbone attivo:
La resa dipende dal grado di attivazione: un alto grado di attivazione è associato ad una bassa resa, che può essere compresa tra il 20 e il 60%. La produzione di carbone attivo può essere fatta inforni rotativi,fornacimultiple, fornaci ad albero verticale o del tipo aletto fluido. I più usati sono i forni rotativi, adatti alla produzione di particelle di dimensioni che vanno dalla polvere al materiale granulare aipelletcilindrici.
Il carbone attivo si trova in più forme:
La proprietà principale del carbone attivo è l'elevata superficie specifica (da 500 a 2500 m/g), dovuta alla sua elevata porosità.Un grammo di carbone attivo presenta una superficie equivalente a quella di un campo di calcio.
I pori si suddividono in:
Il potere di adsorbimento del carbone attivo viene valutato in base ad alcuni indici specifici come l'indice dibenzene, l'indice dimelassa(indicativo della capacità del carbone di adsorbire sostanze ad elevatopeso molecolare), indice diiodio(indicativa della proprietà del carbone di adsorbire composti inorganici ad alto peso molecolare), indice diblu di metilene(indicativo dell'attività del carbone con particolare riferimento alla sua microporosità).
I principali utilizzi del carbone attivo sono:
L'accumulo di inquinanti sulla superficie del carbone attivo determina la perdita graduale del potere di adsorbimento fino ad annullarlo.A questo punto il carbone attivo esausto deve essere sostituito oppure rigenerato attraverso un processo dirigenerazione(tipicamente in situ) o riattivazione che fa riacquistare al carbone le proprietà adsorbenti.
La rigenerazione e la riattivazione possono avvenire mediante:
Il metodo più efficace è l'ultimo summenzionato, cioè lariattivazionetermica ad alte temperature (850-2500 °C), tuttavia comporta la perdita di una parte del carbonio trattato.