O carvão ativado, também chamado de carvão ativado, é uma forma de carvão processado para ter poros pequenos e de baixo volume que aumentam a área de superfície disponível para adsorção ou reações químicas. Devido ao seu alto grau de microporosidade, um grama de carvão ativado tem uma superfície área superior a 3.000 m2 (32.000 pés quadrados) conforme determinado pela adsorção de gás. Um nível de ativação suficiente para uma aplicação útil pode ser obtido apenas a partir de uma área de superfície elevada. O tratamento químico adicional freqüentemente aumenta as propriedades de adsorção.
O carvão ativado geralmente é derivado do carvão vegetal. Quando derivado do carvão, é denominado carvão ativado. O coque ativado é derivado do coque.
O carvão ativado é usado no armazenamento de metano e hidrogênio, purificação de ar, recuperação de solvente, descafeinação, purificação de ouro, extração de metal, purificação de água, medicamento, tratamento de esgoto, filtros de ar em máscaras de gás e respiradores, filtros de ar comprimido, clareamento dentário, produção de cloreto de hidrogênio no escuro e muitas outras aplicações.
Aplicação industrial
Uma das principais aplicações industriais envolve o uso de carvão ativado em acabamento de metal para purificação de soluções de galvanoplastia. Por exemplo, é a principal técnica de purificação para remover impurezas orgânicas de soluções de niquelagem brilhante. Uma variedade de produtos químicos orgânicos são adicionados às soluções de revestimento para melhorar suas qualidades de depósito e para aumentar as propriedades como brilho, suavidade, ductilidade, etc. Devido à passagem de corrente contínua e reações eletrolíticas de oxidação anódica e redução catódica, aditivos orgânicos geram produtos de degradação indesejados em solução. Seu acúmulo excessivo pode afetar adversamente a qualidade do revestimento e as propriedades físicas do metal depositado. O tratamento com carvão ativado remove essas impurezas e restaura o desempenho do revestimento ao nível desejado.
Aplicação médica
O carvão ativado é usado para tratar intoxicações e overdoses após ingestão oral. Comprimidos ou cápsulas de carvão ativado são usados em muitos países como um medicamento de venda livre para tratar diarréia, indigestão e flatulência. No entanto, o carvão ativado é geralmente ineficaz do ponto de vista médico se o envenenamento resultar da ingestão de agentes corrosivos, como álcalis e ácidos fortes, ferro, ácido bórico, lítio, produtos de petróleo ou álcool. O carvão ativado não impede que esses produtos químicos sejam absorvidos pelo corpo humano. [6] Ele está na Lista de Medicamentos Essenciais da Organização Mundial de Saúde, os medicamentos mais seguros e eficazes necessários em um sistema de saúde.
A aplicação incorreta (por exemplo, nos pulmões) resulta em aspiração pulmonar, que às vezes pode ser fatal se o tratamento médico imediato não for iniciado.
Aplicações ambientais
A adsorção de carbono tem inúmeras aplicações na remoção de poluentes do ar ou dos fluxos de água, tanto no campo quanto em processos industriais, tais como:
Limpeza de derramamento
Remediação de água subterrânea
Filtragem de água potável
Purificação de ar
Captura de compostos orgânicos voláteis em operações de pintura, lavagem a seco, distribuição de gasolina e outros processos
Recuperação de compostos orgânicos voláteis (sistemas de recuperação de solvente, SRU) de embalagens flexíveis, conversão, revestimento e outros processos.
Esfregando mercúrio
O carvão ativado, frequentemente infundido com enxofre ou iodo, é amplamente usado para reter as emissões de mercúrio de usinas elétricas a carvão, incineradores médicos e de gás natural na cabeça do poço. Esse carbono é um produto especial que custa mais de US $ 4,00 por kg.
Como geralmente não é reciclado, o carvão ativado com mercúrio apresenta um dilema de descarte. Se o carvão ativado contiver menos de 260 ppm de mercúrio, os regulamentos federais dos Estados Unidos permitem que seja estabilizado (por exemplo, preso em concreto) para aterro. No entanto, resíduos contendo mais de 260 ppm são considerados na subcategoria de alto teor de mercúrio e são proibidos de serem depositados em aterros (Regra de proibição de uso de terras). Este material agora está se acumulando em armazéns e em minas abandonadas profundas a uma taxa estimada de 100 toneladas por ano.
Reativação ou regeneração de carbonos ativados
A reativação ou regeneração de carvões ativados envolve a restauração da capacidade adsortiva do carvão ativado saturado por meio da dessorção de contaminantes adsorvidos na superfície do carvão ativado.
A técnica de regeneração mais comum empregada em processos industriais é a reativação térmica. O processo de regeneração térmica geralmente segue três etapas:
Secagem do adsorvente a aproximadamente 105 ° C (221 ° F)
Dessorção e decomposição em alta temperatura (500 - 900 ° C (932 - 1.652 ° F)) sob uma atmosfera inerte
O estágio de tratamento térmico utiliza a natureza exotérmica da adsorção e resulta em dessorção, craqueamento parcial e polimerização dos orgânicos adsorvidos. A etapa final visa remover os resíduos orgânicos carbonizados formados na estrutura porosa na etapa anterior e expor novamente a estrutura porosa de carbono regenerando suas características de superfície originais. Após o tratamento, a coluna de adsorção pode ser reutilizada.
As preocupações atuais com a natureza de alta energia / custo da regeneração térmica do carvão ativado encorajaram a pesquisa de métodos de regeneração alternativos para reduzir o impacto ambiental de tais processos. Embora várias das técnicas de regeneração citadas tenham permanecido como áreas de pesquisa puramente acadêmica, algumas alternativas aos sistemas de regeneração térmica têm sido empregadas na indústria. Os métodos de regeneração alternativos atuais são:
Regeneração química e solvente
Regeneração microbiana
Regeneração eletroquímica
Regeneração ultrassônica
Oxidação de ar úmido