Aktif karbon, oldukça gözenekli bir yapıya ve geniş spesifik yüzey alanına sahip, mükemmel adsorpsiyon kapasitesine ve kimyasal reaktiviteye sahip bir malzemedir. Aktif karbonun nasıl çalıştığını anlamadan önce adsorpsiyon ve yüzey özellikleri kavramlarını anlamak gerekir.
Adsorpsiyon, bir gazın, sıvının veya çözünmüş maddenin bir ortamdan (örneğin su, hava) katı bir yüzeye adsorbe edildiği süreçtir. Aktif karbonun gözenekli yapısı ona daha geniş bir yüzey alanı kazandırır ve maddeleri adsorbe etmek için büyük bir temas alanı sağlar.
Aktif kömürün çalışma prensibi aşağıdaki hususlara özetlenebilir:
1. Fiziksel adsorpsiyon: Aktif karbon, fiziksel adsorpsiyon yoluyla yüzeyindeki molekülleri adsorbe eder. Bunun nedeni, son derece yüksek spesifik yüzey alanı ve aktif karbonun çok sayıda mikro gözenekli ve mezo gözenekli yapılarından kaynaklanmaktadır. Gaz molekülleri veya çözünmüş maddeler aktif karbon yüzeyine temas ettiğinde, adsorban yüzeyinde mevcut olan çekim kuvveti ve kuvvet nedeniyle aktif karbonun gözeneklerinde adsorbe edileceklerdir.
2. Kimyasal adsorpsiyon: Aktif karbon, fiziksel adsorpsiyonun yanı sıra kimyasal adsorpsiyonla da molekülleri yakalayabilir. Bunun nedeni, aktif karbon yüzeyindeki bazı kimyasal fonksiyonel grupların (hidroksil, karboksil vb.) belirli molekül türleriyle kimyasal olarak reaksiyona girebilmesidir. Bu kimyasal adsorpsiyon, aktif karbonun belirli organik maddeler için adsorpsiyon kapasitesini artırabilir.
3. Yüzey özellikleri: Aktif karbonun yüzeyi belirli yük özelliklerine sahiptir. Bu yüzey yükleri çözeltideki iyonlarla veya yüklü moleküllerle elektrostatik olarak etkileşime girebilir. Aktif karbon yüzeyinin kimyasal özelliklerine ve fiziksel yapısına bağlı olarak, belirli elektriksel özelliklere sahip maddeler seçici olarak adsorbe edilebilir veya hariç tutulabilir.
Farklı türde aktif karbon, farklı kirletici türlerine göre uyarlanabilir. Örneğin, bazı aktif karbonlar uçucu organik bileşikleri (VOC'ler) veya kokulu maddeleri adsorbe etmede daha iyiyken, diğerleri ağır metal iyonları veya pestisit kalıntıları gibi maddeler için daha yüksek seçici adsorpsiyon kapasitesine sahiptir.
Aktif karbonun performansı, fiziksel ve kimyasal özellikleri ve uygulama koşullarıyla yakından ilgilidir. Aktif karbonun adsorpsiyon performansını etkileyen faktörler arasında gözenek boyutu dağılımı, spesifik yüzey alanı, gözenek hacmi vb. yer alır. Ayrıca aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesi ve verimliliği sıcaklık, nem, çözünen madde konsantrasyonu ve temas süresi gibi faktörlerden de etkilenir. .
Sonuç olarak aktif karbon, gözenekli yapısı ve devasa spesifik yüzey alanı sayesinde fiziksel adsorpsiyon ve kimyasal adsorpsiyon mekanizmaları yoluyla gazları, sıvıları veya çözünmüş maddeleri yüzeyine adsorbe edebilir. Süreç, maddeler arasındaki etkileşim kuvvetlerine ve aktif karbon yüzeylerinin özelliklerine dayanır. Aktif karbonun çalışma prensibi, benzersiz yapısı ve özelliklerinin onu su arıtma, hava temizleme ve diğer çevresel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan etkili bir adsorban haline getirmesidir.
