Aktivkohle ist ein Material mit einer hochporösen Struktur und einer großen spezifischen Oberfläche, das über eine hervorragende Adsorptionskapazität und chemische Reaktivität verfügt. Bevor man versteht, wie Aktivkohle funktioniert, muss man zunächst die Konzepte der Adsorption und der Oberflächeneigenschaften verstehen.
Adsorption ist der Prozess, bei dem ein Gas, eine Flüssigkeit oder eine gelöste Substanz aus einem Medium (z. B. Wasser, Luft) auf einer festen Oberfläche adsorbiert wird. Die poröse Struktur der Aktivkohle verleiht ihr eine größere Oberfläche und bietet so eine große Kontaktfläche für die Adsorption von Substanzen.
Das Funktionsprinzip von Aktivkohle lässt sich auf die folgenden Aspekte reduzieren:
1. Physikalische Adsorption: Aktivkohle adsorbiert Moleküle auf ihrer Oberfläche durch physikalische Adsorption. Dies ist auf die extrem hohe spezifische Oberfläche und die große Anzahl an Mikroporen und mesoporösen Strukturen der Aktivkohle zurückzuführen. Wenn Gasmoleküle oder gelöste Substanzen die Oberfläche von Aktivkohle berühren, werden sie aufgrund der Anziehungskraft und der Kraft, die auf der Oberfläche des Adsorptionsmittels herrscht, in den Poren der Aktivkohle adsorbiert.
2. Chemische Adsorption: Zusätzlich zur physikalischen Adsorption kann Aktivkohle Moleküle auch durch chemische Adsorption einfangen. Dies liegt daran, dass einige chemische funktionelle Gruppen (wie Hydroxyl, Carboxyl usw.) auf der Oberfläche von Aktivkohle mit bestimmten Molekültypen chemisch reagieren können. Diese chemische Adsorption kann die Adsorptionskapazität von Aktivkohle für bestimmte organische Substanzen erhöhen.
3. Oberflächeneigenschaften: Die Oberfläche von Aktivkohle weist bestimmte Ladungseigenschaften auf. Diese Oberflächenladungen können elektrostatisch mit Ionen oder geladenen Molekülen in Lösung interagieren. Abhängig von den chemischen Eigenschaften und der physikalischen Struktur der Aktivkohleoberfläche können Stoffe mit spezifischen elektrischen Eigenschaften selektiv adsorbiert oder ausgeschlossen werden.
Verschiedene Arten von Aktivkohle können für verschiedene Arten von Schadstoffen maßgeschneidert werden. Einige Aktivkohlen können beispielsweise flüchtige organische Verbindungen (VOCs) oder Geruchsstoffe besser adsorbieren, während andere eine höhere selektive Adsorptionskapazität für Stoffe wie Schwermetallionen oder Pestizidrückstände aufweisen.
Die Leistung von Aktivkohle hängt eng mit ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften und Anwendungsbedingungen zusammen. Zu den Faktoren, die die Adsorptionsleistung von Aktivkohle beeinflussen, gehören die Porengrößenverteilung, die spezifische Oberfläche, das Porenvolumen usw. Darüber hinaus werden die Adsorptionskapazität und Effizienz von Aktivkohle auch durch Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Konzentration gelöster Stoffe und Kontaktzeit beeinflusst .
Alles in allem kann Aktivkohle aufgrund ihrer porösen Struktur und der großen spezifischen Oberfläche Gase, Flüssigkeiten oder gelöste Substanzen durch die Mechanismen der physikalischen Adsorption und der chemischen Adsorption an ihrer Oberfläche adsorbieren. Der Prozess beruht auf den Wechselwirkungskräften zwischen Stoffen und den Eigenschaften von Aktivkohleoberflächen. Das Funktionsprinzip von Aktivkohle besteht darin, dass sie aufgrund ihrer einzigartigen Struktur und Eigenschaften ein wirksames Adsorptionsmittel ist, das häufig in der Wasseraufbereitung, Luftreinigung und anderen Umweltanwendungen eingesetzt wird.
