Diferencias entre el carbón activado químicamente y térmicamente
El carbón activado en polvo, pellets y otros formatos es un medio de adsorción que previamente ha sido sometido a un procedimiento de activación. Este proceso se basa en la generación de partículas altamente porosas. Como resultado, se consigue que la materia previamente tratada tenga la capacidad de adsorción que se busca para cada uso en la eliminación de partículas, tanto en entornos líquidos como gaseosos.
Pero el resultado de los procesos de activación depende no solo de la materia prima empleada, sino de la calidad y tipos de procedimientos de activación. Por tanto, sí, la activación del carbón puede ser de diferentes tipos; concretamente, térmico o químico.
Pero ¿cómo se realizan los procesos del carbón activado químicamente y térmicamente?
Carbón activado térmicamente
También denominado activación física, la activación térmica parte de materiales orgánicos como la madera o el bagazo de caña para su carbonización. Este paso debe realizarse eso sí a baja temperatura para no favorecer la grafitización. No obstante, este proceso de carbonización no es necesario para el carbón mineral, salvo que contenga un alto contenido de volátiles.
A continuación, el carbón obtenido se somete a temperaturas cercanas a 1000ºC, en atmósfera inerte (es decir, químicamente inactiva) y, generalmente, saturada con vapor de agua. Estas condiciones permiten que unos átomos de carbón reaccionen y se gasifiquen en forma de CO2, mientras que otros se condensan en forma de placas grafíticas.
Grado de activación y rendimiento
En cuanto al grado de activación y su rendimiento, factores como la temperatura, la composición de los gases o el flujo volumétrico de vapor en el horno de activación inciden directamente. Con todo, a mayor grado de activación, menor rendimiento.
Además, es importante advertir que una vez superado el punto álgido de activación, aumentan las pérdidas de carbón.
Una vez el carbón sale del horno, se enfría en contacto con el aire a temperatura ambiente, si bien para que el producto no pierda sus propiedades, suele recibirse en agua o en un equipo sellado con enfriamiento directo.
Tamaño de partículas
En cuanto al rango de tamaños de partículas, se emplean operaciones de molienda y cribado.
Carbón activado químicamente
A diferencia del procedimiento físico, la activación química solo admite materiales orgánicos blandos. El mejor ejemplo son las moléculas de celulosa cuyo origen es generalmente la madera de pino.
En primer lugar, se deshidrata esta materia con ácido fosfórico o carbonato de potasio, entre otros, que funcionan como agentes reactivos. Posteriormente, se carboniza el producto deshidratado a temperaturas de entre 500 y 600ºC.
El resultado es un elemento poroso que se lava para eliminar posibles restos de químicos empleados en el proceso.
Grado de activación y rendimiento
En cuanto al grado de activación, este dependerá de la concentración del químico deshidratante que se haya empleado en la primera fase. En este punto, la diferencia fundamental con la activación térmica es que en lugar de obtener placas grafíticas, se generan paredes de carbón rugoso con grandes cantidades de átomos de oxígeno.
Tamaño de partículas
Atendiendo al tamaño de las partículas, si por ejemplo una misma materia se activa de forma térmica y química, el carbón activado resultante tendrá poros de un tamaño mayor por el segundo método que por el primero.
Asimismo y como sucede con la activación térmica, para obtener tamaños de partículas de diferentes rangos también se emplean operaciones de molienda y cribado.
En definitiva, el carbón activado se puede producir a partir de cualquier elemento rico en carbono, pero sus propiedades están sujetas tanto al origen de la materia prima como a la calidad de los procesos de activación empleados.
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