Yüzey Alanı Genel olarak, aktif karbonun iç yüzey alanı arttıkça, karbonun etkinliği de artar. 1 gr aktif karbonun yüzey alanı 500 - 1500 m2/g aralığındadır. Bir tatlı kaşığı aktif karbon bir futbol sahasının yüzey alanına eşit alan kaplayabilir.
Aktivasyon işlemi esnasında buhar aktivasyonu ile yaklaşık 1000 °C'de buhar molekülleri karbonize edilmiş hammadde içinde delikler açarak karbonlu matris içinde çok sayıda gözenek meydana getirir.
Toplam Gözenek Hacmi - Aktif karbon partikülü içindeki tüm gözenek hacmini ifade eder. Ağırlığa bağlı olarak gram başına mililitre (ml/g) olarak ifade edilir. Genel olarak, gözenek hacmi ne kadar yüksekse, karbon etkinliği o derece yüksek demektir. Bununla birlikte, adsorbe edilecek moleküllerin boyutları, gözenek boyutuyla uyumlu değilse, gözenek hacminin bir kısmı kullanılmayacaktır. Toplam gözenek hacmi, karbon hammaddesine ve aktivasyon yöntemine göre farklılık gösterir.
Gözenek Yarıçapı - Angström birimi ile ölçülür. Ortalama gözenek yarıçapı, aktif karbon tipine göre değişkenlik.
Gözenek Hacim Dağılımı - Her karbon tipi kendi gözenek büyüklüğü dağılımına sahiptir. Mikropor (küçük), mezopor (orta) ve makropor (büyük) olarak adlandırılırlar. Gaz moleküllerini adsorbe eden aktif karbonlar mikro gözeneklidir. Renk giderimi için uygun olan karbonlar ise daha yüksek mezopor dağılımına sahiptir.
-
Mikroporlar r<1 nm
-
Mesopores r=1-25 nm
-
Makroporlar r> 25 nm
Aktif karbon genel olarak üç formda veya şekilde bulunur: toz, granül ve silindirik karbon formları. Her formdaki karbon birçok boyutta mevcuttur. Kullanım amacına bağlı olarak, belirli bir form ve büyüklük tavsiye edilir.
Granül Aktif Karbon (GAC)
GAC Granül Aktif Karbon, öğütme ve eleme ile oluşturulan düzensiz şekilli parçacıklardır. Karbon taneciklerinin boyutu 0,2 mm ila 5 mm arasında değişmektedir. Toz haline getirilmiş aktif karbonlara göre daha sert ve daha uzun ömürlüdürler. GAC, hem sıvı, hem de gaz fazı uygulamalarında ve hem sabit, hem hareketli sistemlerde kullanılabilmektedir.
Sıvı faz kullanımlarında, granül aktif karbon, sıvının geçiş yaptığı kolonlara doldurulur. Gaz fazı uygulamalarında ise granül aktif karbon, kabul edilebilir bir basınç düşüşü ile yeterli gaz akışına sahip olabilme avantajına sahiptir.
Granül aktif karbonlar sistem tasarımına bağlı olarak yeniden rejenere edilip tekrar kullanılabilir. Granül aktif karbon rejenere edilme süreci ortalama 18 aydır. Karbonun yeniden etkinleştirmesi esnasında malzeme kaybı %5 ile %15 arasında değişmektedir.
Toz Aktif Karbon (PAC)
PAC Toz Aktif Karbon genel olarak 5 ila 150 A arasında değişen bir partikül büyüklüğü dağılımına sahiptir, ancak daha kaba ve daha ince dereceler de mevcuttur. Toz halindeki aktif karbonların avantajları, düşük işlem maliyetleri ve kullanımdaki esneklikleridir. Toz halindeki aktif karbonun dozu, işlem koşulları değiştikçe kolayca arttırılabilir veya azaltılabilir. Toz aktif karbonlar esas olarak sıvı faz adsorpsiyonu için kullanılır. Muamele edilecek sıvıya eklenirler, sıvı ile karıştırılırlar ve adsorpsiyondan sonra çökeltme ve süzme ile uzaklaştırılırlar. Toz haline getirilmiş aktif karbonlar genellikle kesikli işlemlerde kullanılır. Sisteme eklenen miktar kolayca değiştirilebilir ve toz kolayca çıkarılabilir. Islak toz keki yenilenmeden yakılır veya çöp alanlarına konur.
Ekstrüde karbon
Ekstrüde karbonlar çapı 1 mm ila 5 mm arasında değişen silindirik aktif karbonlardır. Ekstrüzyon işlemi, son ürünün ağır hizmet uygulamalarında kullanılabilir sertlikte olmasını sağlar. Ekstrüde edilmiş pellet silindirik formdaki aktif karbonlar, gaz fazı kullanımlarında diğer karbon tiplerine göre daha az basınç düşüşü sağlar. Ekstrüde pellet karbonlar, endüstride solvent geri kazanımı, gaz arındırma ve otomotiv emisyon kontrolü amacıyla kullanılmaktadır.
Aktif karbon üretiminde 2 metod kullanılır.
BUHAR AKTİVASYONU
Buharla etkinleştirme yöntemi, aktif karbon üretiminde en yaygın kullanılan işlemdir. Zira bu yöntem hem Hindistan cevizi kabuğu, hem de kömür bazlı karbonları etkinleştirmek için kullanılır. Buharla aktive olan karbonlar iki aşamalı bir işlemde üretilir. İlk aşamada işlem sıcaklığı genellikle 700 C'yi geçmez. İkinci aşama, gözenek yapısını büyüten ve iç yüzey alanını arttıran aktivasyon aşamasıdır. Kömürleşmiş ürün, 900 C ila 1100 C arasındaki bir sıcaklıkta buharla aktive edilir. Buhar aktivasyonu metodu ile, 1 mm ile 3 mm arası parçalar halinde aktif karbon üretilir.
KİMYASAL AKTİVASYON
Kimyasal Aktivasyon metodu genellikle aktif karbonun talaş, ahşap veya turbadan üretilmesi durumunda kullanılır. Bu yöntemde, hammaddeyi şişirmek ve selüloz yapısını açmak için fosforik asit gibi aktifleştirici bir kimyasal kullanılır. Hammadde ve fosforik asit hamuru kurutulur ve sonrasında genellikle döner bir fırında, 400 °C - 500 °C gibi nispeten düşük sıcaklıkta karbonize edilir.
Kimyasal olarak aktive edilen aktif karbonlar, daha fazla işlemden geçmesine gerek kalmadan adsorban olarak kullanılacak uygun bir gözenek dağılımına sahip duruma gelir. Buharla aktive edilen karbonlar ise saflaştırma basamağı olarak "asit yıkama" işleminden geçirilmektedir. Bununla birlikte, kimyasal olarak aktifleştirilmiş karbonlar, az miktarda artık fosfat içerdiklerinden, asitle yıkanmış ve buharla aktifleştirilmiş karbonlardan daha düşük bir saflığa sahiptir.