Ang activated carbon ay isang materyal na may mataas na buhaghag na istraktura at isang malaking partikular na surface area, na may mahusay na adsorption capacity at chemical reactivity. Bago maunawaan kung paano gumagana ang activated carbon, kailangan munang maunawaan ang mga konsepto ng adsorption at surface properties.
Ang adsorption ay ang proseso kung saan ang isang gas, likido o dissolved substance ay na-adsorbed mula sa isang medium (hal. tubig, hangin) papunta sa isang solid na ibabaw. Ang buhaghag na istraktura ng activated carbon ay nagbibigay dito ng isang mas malaking lugar sa ibabaw, na nagbibigay ng isang malaking contact area para sa adsorbing substance.
Ang prinsipyong gumagana ng activated charcoal ay maaaring pakuluan sa mga sumusunod na aspeto:
1. Pisikal na adsorption: Ang activated carbon ay sumisipsip ng mga molekula sa ibabaw nito sa pamamagitan ng pisikal na adsorption. Ito ay dahil sa napakataas na tiyak na lugar sa ibabaw at ang malaking bilang ng mga micropores at mesoporous na istruktura ng activated carbon. Kapag ang mga molekula ng gas o mga dissolved substance ay humipo sa ibabaw ng activated carbon, sila ay i-adsorbed sa mga pores ng activated carbon dahil sa kaakit-akit na puwersa at puwersa na umiiral sa ibabaw ng adsorbent.
2. Chemical adsorption: Bilang karagdagan sa pisikal na adsorption, ang activated carbon ay maaari ding kumuha ng mga molecule sa pamamagitan ng chemical adsorption. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang ilang mga kemikal na functional na grupo (tulad ng hydroxyl, carboxyl, atbp.) sa ibabaw ng activated carbon ay maaaring chemically react sa mga tiyak na uri ng mga molecule. Ang kemikal na adsorption na ito ay maaaring mapahusay ang kapasidad ng adsorption ng activated carbon para sa ilang mga organikong sangkap.
3. Mga katangian ng ibabaw: Ang ibabaw ng activated carbon ay may ilang partikular na katangian ng pagkarga. Ang mga singil sa ibabaw na ito ay maaaring electrostatically makipag-ugnayan sa mga ion o sisingilin molecule sa solusyon. Depende sa mga kemikal na katangian at pisikal na istruktura ng activated carbon surface, ang mga substance na may partikular na electrical properties ay maaaring piliing i-adsorbed o hindi kasama.
Maaaring iayon ang iba't ibang uri ng activated carbon para sa iba't ibang uri ng mga pollutant. Halimbawa, ang ilang activated carbon ay mas mahusay sa pag-adsorb ng volatile organic compound (VOCs) o mabahong substance, habang ang iba ay may mas mataas na selective adsorption capacity para sa mga substance gaya ng heavy metal ions o pesticide residues.
Ang pagganap ng activated carbon ay malapit na nauugnay sa pisikal at kemikal na mga katangian nito at mga kondisyon ng aplikasyon. Ang mga salik na nakakaapekto sa pagganap ng adsorption ng activated carbon ay kinabibilangan ng pamamahagi ng laki ng butas, tiyak na lugar sa ibabaw, dami ng butas, atbp. Bilang karagdagan, ang kapasidad ng adsorption at kahusayan ng activated carbon ay apektado din ng mga kadahilanan tulad ng temperatura, halumigmig, konsentrasyon ng solute, at oras ng pakikipag-ugnay .
Sa kabuuan, ang activated carbon ay maaaring mag-adsorb ng mga gas, likido o dissolved substance sa ibabaw nito sa pamamagitan ng mga mekanismo ng physical adsorption at chemical adsorption sa pamamagitan ng porous na istraktura nito at malaking partikular na surface area. Ang proseso ay umaasa sa mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sangkap at mga katangian ng mga activated carbon surface. Ang gumaganang prinsipyo ng activated carbon ay ang natatanging istraktura at mga katangian nito ay ginagawa itong isang epektibong adsorbent na malawakang ginagamit sa paggamot ng tubig, paglilinis ng hangin at iba pang mga aplikasyon sa kapaligiran.
