Carbn activado.

Material carbonizado que se ha

sometido, a reaccin con gases

oxidantes (como CO2 o aire), o

con vapor de agua; o bien a un

tratamiento con adicin de

productos qumicos como el

H3PO4, durante (o despus) de

un proceso de carbonizacin,

con el objeto de aumentar su

porosidad.

La adsorcin sobre carbn

activado es selectiva, ya que

favorece a las sustancias no

polares sobre las polares.

Comparado con otros

adsorbentes comerciales, tiene

un amplio espectro de

actividad adsorbente,

excelente

estabilidad fsica y qumica, y

facilidad de produccin a partir

de sustancias fciles de

adquirir, con frecuencia

materiales de desecho.

La madera, la turba y

el lignito se utilizan para

decolorar. El carbn de hueso

se obtiene al calcinar huesos y

se emplea en grandes

cantidades para la refinacin

de azcar. Se usan como

productos adsorbentes las

cscaras de coco y otros frutos

similares, la hulla, el coque de

petrleo y otros residuos; se

presentan en forma de

granulados, aglomerados o

empastillados.

Tipos de activacin

La activacin es el proceso de

tratamiento del carbn para

abrir un gran nmero de poros

con dimetros de 1.2 a 20

nanmetros (carbn

adsorbente de gas) o por

encima de 100 nanmetros de

dimetro (carbonos

decolorantes). Despus de la

activacin, el carbono tiene

una gran rea superficial (500-

1500 m2/g) responsable de los

fenmenos de adsorcin. Los

carbonos que no han estado

sometidos previamente a

temperaturas altas se activan

con ms facilidad. La

oxidacin selectiva del carbn

base con vapor, dixido de

carbono, gas de caldera o aire

es un mtodo empleado para

desarrollar la estructura

porosa. Otros mtodos

requieren mezclar la materia

carbonosa con sustancias

qumicas como cloruros

metlicos (en

particular cloruro de zinc),

sulfuras o fosfatos; sulfuro de

potasio, tiocianato de potasio

o cido fosfrico, seguidos por

la calcinacin y lavado del

residuo.

Activacin trmica

LLlamada tambin activacin

fsica, a pesar de que la

activacin se produce por la

reaccin (qumica) del agente

activante (un oxidante como el

aire, vapor de agua, CO2, etc.)

con el carbono del material que

est siendo activado. Si el

precursor es un carbn

coquizable ser necesario

entonces una etapa de

oxidacin para eliminar las

propiedades coquizables. En

otras ocasiones el material de

partida es molido hasta formar

un fino polvo, despus

compactado con algn

aglomerante en forma de

briquetas y luego vuelto a

moler hasta obtener el tamao

deseado. Consiste en hacer

reaccionar al agente activante

con los tomos de carbono del

carbonizado que est siendo

activado; de forma que se

produzca un quemado

selectivo que va horadado

progresivamente al

carbonizado, generando poros

y aumentando la porosidad

hasta transformarlo en un

carbn activado.

C + O2 --> CO2 | C + H2O <

== > H2 + CO 2C + O2 -->

2CO | C + CO2 < == > 2CO

Activacin qumica

Este tipo de activacin el

precursor se hace reaccionar

con un agente qumico

activante. En este caso la

activacin suele tener lugar en

una nica etapa a temperaturas

que pueden variar entre 450 y

900 C. No obstante, en este

tipo de activacin, es necesaria

una etapa posterior de lavado

del carbn activado para

eliminar los restos del agente

activante. Existen numerosos

compuestos que podran ser

usados como agentes

activantes, sin embargo los

ms usados industrialmente

son el cloruro de zinc (ZnCl2),

el cido fosfrico (H3PO4) y el

hidrxido de potasio (KOH).

La activacin qumica con

ZnCL2 fue el mtodo mas

usado hasta 1970,

especialmente para la

activacin de residuos de

madera. Su uso, sin embargo,

se ha restringido mucho en la

actualidad debido a los

problemas medioambientales

que conlleva el uso del ZnCl2.

No obstante algunos pases

como China aun siguen usando

este mtodo para producir

carbn activado.

Tipos de carbones activados

Los carbones activos pueden

clasificarse atendiendo al

tamao de las partculas en

carbn activado en polvo

(CAP) y carbn activado

granular (CAG). Los CAP

presentan tamaos menores de

100 mm, siendo los tamaos

tpicos entre 15 y 25 mm. Los

CAG presentan un tamao

medio de partcula entre 1 y 5

mm. Los CAG pueden

dividirse en dos categoras:

I carbn activado troceado (o

sin forma)

II carbn activado conformado

(o con una forma especfica,

cilindros, discos, etc.). Los

carbones activados troceados

se obtienen por molienda,

tamizado y clasificacin de

briquetas de carbn o de trozos

ms grandes.

La superficie de los carbones,

en particular los tomos de

carbono de los bordes de los

planos basales, pueden

encontrarse combinados en

mayor o menor proporcin con

otros tomos distintos al

carbono (heterotomos), dando

lugar a diferentes grupos

superficiales. Por otro lado, los

tomos de carbono de los

planos basales, poseen

orbitales p que contienen

electrones ms o menos

deslocalizados dentro de estos

planos basales. La presencia o

ausencia de los grupos

superficiales, as como el

mayor o menor grado de

deslocalizacin de los

electrones p afecta a las

interacciones del carbn con

otros elementos o compuestos.

Carcter hidrfobo

Que impide o entorpece el

proceso de adsorcin no

obstante podemos disminuir

este carcter hidrfobo

adicionando grupos

superficiales polares. Esto

puede conseguirse por

oxidacin con algn tipo de

agente oxidante. Los grupos

oxigenados dan lugar a centros

primarios de adsorcin de

molculas de agua que a su vez

adsorbern nuevas molculas

por formacin de puentes de

hidrgeno. De esta forma se

aumenta el carcter hidrfilo y

la mojabilidad de los

carbones.

Naturaleza anftera

Significa que en la superficie

del carbn coexisten grupos

superficiales de carcter cido

y grupos superficiales de

carcter bsico. El que un

carbn sea globalmente cido o

bsico depender tanto de la

concentracin de estos grupos

como de la fuerza como cido

o base de los mismos. Los

grupos cidos tienden a liberar

protones, especialmente en los

medios bsicos, mientras que

los grupos bsicos tienden a

captarlos cuando se encuentran

en un medio cido. De esta

forma pueden aparecer cargas

positivas o negativas en la

superficie del carbn. De

forma genrica: si el pH del

medio es mayor que el punto

de carga cero del carbn

(pHPZC, pH en el cual el

nmero de cargas positivas es

igual al de cargas negativas de

forma tal que la carga neta

sobre la superficie del carbn

es cero), tendremos un

predominio de las cargas

negativas en la superficie del

carbn; por el contrario, si pH