Compreender o carvão quimicamente ativado e as suas aplicações

Pode encontrar carvão ativado quimicamente em muitas coisas. Ajuda a manter a água limpa. Também ajuda a manter o ar limpo. Este material tem uma estrutura especial. É muito bom a reter coisas que não queremos.

O mercado mundial de carvão ativado foi de $3.934,1 milhões em 2024. Em 2033, poderá aumentar para $5.497,3 milhões. Cresce a um ritmo constante de 3,8% por ano.

Eis a diferença entre o carvão ativado quimicamente e os outros tipos:

As pessoas utilizam este carvão para limpeza e filtragem. É ótimo para apanhar impurezas.

Principais conclusões

• O carvão ativado quimicamente provém de coisas como cascas de coco e carvão. Os produtos químicos ajudam a fabricá-lo. Isto cria um sólido com muitos buracos minúsculos.

• Tem uma grande área de superfície. Isto ajuda-o a apanhar as coisas indesejadas na água e no ar. Funciona bem para a limpeza.

• Os filtros de carvão ativado podem eliminar o cloro, as toxinas orgânicas e alguns metais pesados da água. Este torna a água mais saborosa e mais seguro para beber.

• Na limpeza do ar, o carvão ativado agarra os COV, os maus cheiros e os gases nocivos. Este torna o ar interior mais limpo e mais seguro para respirar.

• O carvão ativado é utilizado no tratamento de águas residuais. Remove a poluição orgânica, as toxinas e os maus cheiros das águas residuais.

• Para o cuidado da pele, o carvão ativado pode ajudar a controlar a oleosidade e a remover a sujidade. Mas não há muitas provas científicas de que funcione bem.

• Ao escolher o carvão ativado, pense no tipo de contaminantes. Pense também no tamanho das partículas e se pretende reutilizá-lo.

• A utilização de carvão ativado ajuda a reduzir os resíduos de plástico. Também poupa dinheiro ao fazer com que os tubos e as máquinas durem mais tempo.

Carvão quimicamente ativado

Definição

Poderá perguntar-se porquê carvão ativado quimicamente é especial. As fábricas produzem-no a partir de materiais como o bambu, a casca de coco ou o carvão. Utilizam produtos químicos para transformar estes materiais em carvão ativado. Isto cria um sólido preto com muitos buracos minúsculos. As pessoas chamam-lhe frequentemente carvão ativado em artigos de saúde e beleza.

• O carvão ativado é um sólido com muitos poros. Provém de materiais cheios de carbono.

• A ativação química utiliza ácidos, bases ou sais para tratar o carbono.

• O processo aquece o carbono a temperaturas elevadas, entre 250 e 600 °C.

• Isto cria uma rede de poros minúsculos no interior do carbono.

O carvão ativado quimicamente tem uma enorme área de superfície e muitos poros. Estes poros ajudam-no a reter as coisas que não queremos na água, no ar ou noutras coisas. Vê-se em filtros de água, purificadores de ar e alguns medicamentos.

Propriedades principais

O carvão ativado quimicamente é diferente devido às suas propriedades especiais. Estas tornam-no ótimo para limpeza e filtragem.

Porosidade

Porosidade significa o número de pequenos orifícios existentes no interior do carbono. Mais poros significa que pode reter mais coisas indesejadas. O carvão ativado quimicamente tem maior volume de poros do que o carvão ativado fisicamente. Assim, pode reter mais impurezas.

O carvão ativado quimicamente tem mais espaço para reter coisas. É por isso que as pessoas o utilizam para limpar a água e o ar.

Área de superfície

A área de superfície mostra a quantidade de espaço existente no exterior do carbono. Uma área de superfície maior significa mais lugares para as coisas más se fixarem. O carvão ativado quimicamente tem uma área de superfície muito elevada. Isto permite-lhe apanhar muitas impurezas, mesmo com uma pequena quantidade.

Sugestão: Escolha carvão ativado com uma área de superfície elevada para os filtros. Isto ajuda-o a reter mais poluição.

Esta propriedade ajuda-o de muitas formas. Os filtros de água com carvão ativado podem eliminar o cloro, os odores e alguns metais pesados. Os purificadores de ar utilizam-no para reter gases e odores. Os produtos de cuidados da pele utilizam-no para retirar a sujidade e o óleo da pele.

O carvão ativado quimicamente é uma ferramenta forte para limpar e manter as coisas seguras. Os seus muitos poros e a sua grande área de superfície tornam-no melhor do que outros tipos de carvão ativado e de carvão vegetal ativado.

Processo de produção

Ativação química

As fábricas utilizam a ativação química para produzir carvão ativado. Este método confere ao carvão muitos poros e uma grande área de superfície. Pode encontrar este tipo de carvão ativado em filtros de água, purificadores de ar e artigos de cuidados da pele. A ativação química utiliza produtos químicos para fazer pequenos orifícios no interior do carvão. As fábricas começam com coisas como cascas de cocomadeira ou carvão. Estes materiais têm uma grande quantidade de carbono. Tratam-nos com produtos químicos antes do aquecimento. Este passo ajuda o carbono a obter a estrutura correta para reter as coisas más.

Agentes comuns

O carvão ativado é fabricado com diferentes produtos químicos. Cada um deles faz algo de especial ao carbono. Aqui estão alguns dos principais agentes:

• O H2SO4 é um ácido. Ele decompõe o carbono e abre os poros.

• O ZnCl2 funciona com algumas matérias-primas. Ajuda a criar mais poros no carbono.

• O H3PO4 também funciona com algumas matérias-primas. Ajuda a formar poros e faz com que o carbono funcione melhor.

• O KOH é uma base. Funciona melhor com determinados materiais e cria poros fortes.

• O NaOH é outra base. É utilizada para alguns carvões e ajuda o carvão a filtrar coisas difíceis.

Sugestão: O produto químico que escolher altera o funcionamento do carvão ativado. Escolha o produto certo para o seu trabalho.

Passos

As fábricas seguem etapas para produzir carvão ativado com produtos químicos. Cada passo ajuda a produzir o produto final:

1. Carbonização: Aquecer a matéria-prima sem oxigénio. Isto remove algumas partes e deixa um carvão rico em carbono.

2. Ativação: Tratar o carvão com um produto químico. Depois aquece-se novamente. Isto faz com que surjam pequenos buracos no carbono.

3. Lavagem e secagem: Lavar o carvão para eliminar os restos de produtos químicos. Secá-lo para remover a água.

4. Dimensionamento e embalagem: Triturar o carvão com o tamanho correto. Em seguida, embala-o para utilização em filtros ou outros produtos.

A ativação química é mais fácil do que a ativação física. Mas produz menos carvão ativado com a mesma quantidade de matéria-prima. Também utiliza mais produtos químicos, o que pode prejudicar o ambiente.

Ambos os métodos produzem carvão ativado e carvão vegetal ativado. A ativação química é popular porque é fácil e cria poros especiais. Pense no método e nos produtos químicos quando escolher o carvão ativado.

Como funciona

Adsorção

Mecanismo

Já alguma vez se perguntou como é que o carvão ativado limpa a água ou o ar? Funciona através de um processo chamado adsorção. O carvão ativado retém coisas indesejadas na sua superfície. Isto acontece porque tem muitos orifícios minúsculos e uma grande área de superfície. Estas caraterísticas ajudam-no a apanhar e a reter diferentes moléculas.

O interior do carvão ativado é importante para o seu bom funcionamento. A superfície tem muitos grupos funcionais. Estes grupos ajudam o carbono a agarrar substâncias polares e não polares. Por exemplo, quando se utiliza carvão ativado para retirar a clorofila da água, o carbono actua tanto como doador como recetor. Utiliza grupos como -OH, C-H e C-O para puxar e segurar estas moléculas.

Aqui está uma tabela que mostra como o interior e a superfície do carvão ativado ajudam na adsorção:

Alguns metais, como o Fe(III) e o Mn(II), são adsorvidos de uma forma especial. O carbono agarra estes iões rapidamente no início, depois abranda à medida que se enche. Isto corresponde ao modelo da isotérmica de Langmuir, o que significa que cada ponto do carbono contém uma molécula. O processo também absorve calor, pelo que funciona melhor quando está mais quente.

Factores de eficiência

Poderá perguntar-se o que faz com que o carvão ativado funcione melhor. Muitos factores afectam a sua capacidade de adsorção. O tamanho e o tipo de poros do carvão são importantes. O carvão ativado tem microporos, mesoporos e macroporos. Estes poros ajudam a reter diferentes moléculas. Os poros não polares e hidrofóbicos são os melhores para apanhar gases não polares como os COV. Mas os produtos químicos polares, como o NH3 e o H2S, não se fixam tão bem.

• O tipo de substância que se pretende remover altera o funcionamento do carvão.

• O pH da solução é importante. Quando o pH aumenta, a superfície do carbono torna-se mais negativa. Isto ajuda-o a agarrar e manter iões metálicos positivos.

• Os grupos carboxilo na superfície ajudam a ligar metais, especialmente quando o pH é superior a 4.

• O tempo que se deixa o carvão atuar também é importante. No início, remove mais impurezas, mas vai abrandando à medida que a superfície se enche.

Quando o pH aumenta, a superfície do carvão ativado torna-se mais negativa. Isto facilita a atração de iões metálicos positivos. Os grupos carboxilo na superfície são importantes para a ligação de metais, especialmente quando o pH é superior a 4.

Então, como funciona o carvão ativado? Tanto a sua estrutura como o ambiente são importantes. O carvão ativado funciona melhor quando se escolhe o tipo certo para o trabalho. Também é necessário ter em conta o pH, a impureza e o tempo que se deixa atuar. O carvão ativado e o carvão ativado utilizam ambos a adsorção para limpar a água, o ar e até a pele. O processo depende da área de superfície, do tamanho dos poros e dos grupos químicos no carvão.

Aplicações

Purificação de água

O carvão ativado é utilizado para limpar a água. Tem muitos buracos minúsculos e uma grande área de superfície. Estas caraterísticas ajudam-no a reter os elementos que não queremos na água. Quando se coloca carvão ativado na água, este agarra-se aos compostos orgânicos, ao cloro e a alguns metais pesados. Pode encontrar estes filtros nos jarros de água em casa, nos sistemas de água da cidade e nas grandes fábricas.

O carvão ativado é o melhor para eliminar os maus cheiros e as toxinas orgânicas. Também pode reduzir alguns metais na água. Por exemplo, remove mais de 95% de cobre e entre 61% e 84% de ferro. Mas não funciona bem com metais como o manganês e o urânio. Remove menos de 1% destes metais. O carvão ativado é o melhor quando se pretende eliminar material orgânico e tornar a água mais saborosa e cheirosa.

• Os filtros de carvão ativado eliminam:

  • Cloro

  • Toxinas orgânicas

  • Maus cheiros

  • Alguns metais pesados como o cobre e o ferro

Novas investigações mostram que o carvão ativado tem uma área de superfície muito grande e muitos poros. Isto ajuda-o a funcionar melhor do que os antigos tipos de filtros. O carvão ativado especial pode remover metais pesados de 75% a 96%. A sua eficácia depende da quantidade utilizada e do pH. As partículas minúsculas, como a magnetite, podem ajudar a agarrar mais e facilitar a separação.

Sugestão: Escolha filtros de carvão ativado com superfícies especiais para obter os melhores resultados. Estes filtros eliminam mais coisas más e cheiros.

O carvão ativado é utilizado para limpar a água em casas, cidades e fábricas. As pessoas confiam nele para manter a água segura e fresca.

Filtragem do ar

O carvão ativado é importante para limpar o ar. Vê-se em purificadores de ar, sistemas HVAC e grandes purificadores de ar de fábrica. É bom para limpar o ar e os gases porque retém os COV, os maus cheiros e os gases nocivos. Os pequenos orifícios no carvão ativado capturam os elementos que sujam o ar.

Os pequenos filtros de ar e de AVAC utilizam carvão ativado para eliminar toxinas e odores. Estes filtros são bons na remoção de pequenas partículas e de COV. Os especialistas dizem que os filtros de carvão ativado são os melhores para os COV. Funcionam bem e são fiáveis. Alguns filtros de carvão ativado podem limpar até 72,10 metros cúbicos de ar por hora. Este é melhor do que muitos outros tipos.

• Os filtros de carvão ativado nos purificadores de ar removem:

  • COVs

  • Maus cheiros

  • Gases nocivos

  • Toxinas

O carvão ativado pode ser encontrado em casas e fábricas. Nas fábricas, apanha o ar tóxico e os COV das plantas e máquinas. Os muitos poros do carvão ativado retêm os COV e tornam o ar mais seguro.

Nota: O carvão ativado é o melhor para a limpeza do ar e dos gases em que é necessário eliminar odores, toxinas e COV.

Os filtros de carvão ativado ajudam-no a respirar um ar mais limpo em casa e no trabalho. As pessoas utilizam-nos para se livrarem dos maus cheiros e limparem o ar.

Tratamento de águas residuais

O carvão ativado é muito útil na limpeza de esgotos. Ajuda a remover a poluição orgânica, as toxinas e os maus cheiros da água suja. Este material pode apanhar coisas que outros métodos de limpeza não apanham. O carvão ativado é o melhor para a limpeza de água em estações de tratamento de águas residuais porque apanha muitos poluentes diferentes.

Existem filtros de carvão ativado nos sistemas de esgotos das cidades e das fábricas. Estes filtros retiram os materiais orgânicos das plantas mortas, os subprodutos do cloro, as toxinas das algas e os metais pesados. Também removem drogas, pesticidas e poluentes minúsculos que são difíceis de apanhar.

• Os filtros de carvão ativado nas estações de tratamento de águas residuais removem:

  • Toxinas orgânicas

  • Medicamentos

  • Toxinas de algas

  • Metais pesados

  • Maus cheiros

O carvão ativado é conhecido por redução da CQO e da CBO nas águas residuais. Estes números mostram o grau de sujidade da água. O seu bom funcionamento depende da temperatura da água e do tempo que a água permanece no filtro. Os estudos mostram que o carvão ativado pode reduzir muito a CQO e a CBO. Isto faz com que a água seja mais segura para voltar a ser utilizada ou para ser lançada nos rios.

Dica: Utilize filtros de carvão ativado nas estações de tratamento de águas residuais para apanhar o que os outros métodos não apanham. Este método é o melhor quando é necessário eliminar toxinas e maus cheiros.

O carvão ativado ajuda a proteger a natureza e as pessoas, eliminando as toxinas e os odores da água suja.

Remoção de fumo

O fumo pode entrar em sua casa quando cozinha ou durante os incêndios florestais. Traz pequenos pedaços e cheiros fortes que dificultam a respiração. O carvão ativado ajuda a limpar o ar, capturando o fumo e os maus cheiros. A sua estrutura especial tem muitos buracos minúsculos. Estes orifícios retêm o fumo e os COV, que se encontram no fumo.

O carvão ativado utiliza a adsorção para funcionar. Agarra e retém o fumo na sua superfície. Os pequenos orifícios são óptimos para apanhar pequenos pedaços de fumo. A química da superfície também é importante. Os grupos de oxigénio no carbono ajudam a remover os COV de coisas como o fumo do cigarro.

Os filtros de carvão ativado melhoram o ar em locais com fumo. Estudos afirmam que funcionam bem mesmo quando os incêndios florestais aumentam o teor de COV.

Eis o que o carvão ativado faz para remover o fumo:

1. É retém os COV do fumo e dos produtos domésticos.

2. Os muitos orifícios proporcionam mais espaço para apanhar a poluição.

3. Estes filtros tornam o ar interior mais limpo e mais seguro.

Se quiser um ar mais limpo, escolha filtros com carvão ativado. Estes filtros ajudam-no a respirar melhor, eliminando o fumo e os odores.

Cuidados com a pele

O carvão ativado encontra-se em muitos produtos para a pele. As empresas afirmam que este retira as toxinas e limpa a pele. O carvão ativado provém de cascas de coco, madeira ou carvão. Pode retirar óleos e sujidade da sua pele.

O carvão ativado ajuda a controlar a oleosidade da pele. Isto é bom para a pele oleosa ou com tendência para o acne. Também apanha a poluição e a sujidade mais pequena da sua pele. A esfoliação é suave, pelo que a sua pele fica mais macia.

• O carvão ativado adere à sujidade e ao óleo.

• Ajuda a controlar a oleosidade nas pessoas com pele oleosa.

• Elimina a poluição e as pequenas sujidades da pele.

• A esfoliação é suave para uma pele mais macia.

A maioria das alegações sobre o carvão ativado nos cuidados da pele não é comprovada pela ciência. Não há muitas provas de que elimine as toxinas da pele. Algumas pessoas utilizam-no em ligaduras, mas há poucas provas de que ajude a pele.

Alguns efeitos secundários são pele seca, vermelhidão e sensibilidade. Raramente, pode ter uma alergia. Se utilizar estes produtos, esteja atento a estes problemas.

Eliminação de odores

Os maus cheiros podem provir dos cozinhados, dos animais de estimação ou do fumo em sua casa. O carvão ativado ajuda a eliminar estes cheiros. Ele retém as moléculas de cheiro e impede-as de se espalharem. Encontram-se filtros de carvão ativado em casas e fábricas. Funcionam bem para cheiros de cozinha, fumo e produtos químicos.

• O carvão ativado é bom para casas com animais de estimação, fumadores ou muitos cozinhados.

• Impede os maus odores ao reter as moléculas que os provocam.

• Estes filtros são utilizados para eliminar os odores do ar e das superfícies.

Se quiser que a sua casa cheire a fresco, utilize filtros de carvão ativado. Estes ajudam a controlar os maus cheiros e a manter a casa agradável.

Benefícios e limitações

Vantagens

O carvão ativado tem muitas utilizações úteis. Ele ajuda a limpar a água e o ar em casa ou no trabalho. Funciona bem porque tem muitos buracos minúsculos. Estes orifícios retêm muitas coisas indesejadas. Pode ser utilizado em filtros de água e purificadores de ar. As grandes fábricas também o utilizam.

Uma grande vantagem é o facto de ajudar o ambiente. A sua utilização em filtros de água significa que se compra menos água engarrafada. Isto reduz o lixo de plástico e diminui a poluição. Também poupa dinheiro ao longo do tempo. O carvão ativado ajuda os seus canos e máquinas a durar mais tempo. Elimina os elementos que os podem danificar.

É possível reutilizar o carvão ativado. Não é necessário comprar sempre um novo. Existem duas formas de o fazer: a regeneração química e a regeneração térmica. Cada uma destas formas tem o seu próprio custo e utilização.

O carvão ativado é uma forma forte e flexível de limpar a água e o ar. Pode ser utilizado em cozinhas, casas e grandes fábricas.

Desvantagens

O carvão ativado também tem alguns limites. Não resolve todos os problemas. Por vezes, retém coisas boas e más. Isto significa que se pode perder material útil nas fábricas.

Eis alguns dos principais inconvenientes:

• O carvão ativado quimicamente pode ter fraca seletividade porque prende muitas coisas.

• A grande área de superfície pode reter tanto as coisas desejadas como as indesejadas, o que pode reduzir a quantidade que entra nas fábricas.

A regeneração do carvão ativado pode ser difícil. A regeneração química requer ferramentas e competências especiais. A regeneração térmica utiliza muita energia e custa mais. Nem todos os tipos funcionam para todos os trabalhos. Tem de escolher o tipo certo para as suas necessidades.

Por vezes, o carvão ativado não elimina todos os poluentes. Pode não funcionar com alguns metais ou moléculas minúsculas. Verifique sempre se o carvão ativado é a melhor opção para o seu problema.

Nota: Escolha sempre o carvão ativado adequado para o seu trabalho para obter os melhores resultados.

Dicas de seleção

Escolher o tipo correto

Quer o melhores resultados quando utiliza carvão ativado. A escolha do tipo certo é importante para o seu projeto. Antes de tomar uma decisão, deve ter em conta vários critérios importantes. Eis uma lista simples para o ajudar a escolher:

1. Perfil do contaminante: Descubra o que precisa de remover. Alguns carvões activados funcionam melhor com determinados produtos químicos ou metais.

2. Requisitos de dimensão das partículas: Verifique o tamanho das partículas de carbono. As partículas mais pequenas podem reter mais, mas podem abrandar o fluxo de água ou de ar.

3. Cinética de adsorção: Pense na rapidez com que precisa que o carvão trabalhe. Alguns trabalhos necessitam de uma remoção rápida de contaminantes.

4. Necessidades de regeneração: Decida se quer reutilizar o carvão. Alguns tipos são mais fáceis de limpar e voltar a utilizar.

5. Restrições do sistema: Analise os limites do seu sistema. Certifique-se de que o carbono se adapta e funciona com o seu equipamento.

Dica: Combine sempre o tipo de carvão ativado com o trabalho. Isto ajuda-o a obter o melhor poder de limpeza e a poupar dinheiro.

Pode utilizar uma tabela para comparar diferentes tipos de carbono para as suas necessidades:

Considerações sobre a aplicação

O carvão ativado funciona em muitos locais, como filtros de água, purificadores de ar e fábricas. É preciso pensar em algumas coisas antes de o utilizar. Aqui estão alguns pontos-chave:

• Escolha o carvão ativado adequado para o seu trabalho específico.

• Analise os tipos e as quantidades de contaminantes que pretende remover.

• Verificar as condições de funcionamento, como a temperatura e o caudal.

• Certifique-se de que o carvão pode lidar com as impurezas da água ou do ar.

• Pense no custo e na facilidade de manter o sistema a funcionar.

• Cumprir as regras de segurança e limpeza da água ou do ar na sua zona.

Deve também prestar atenção à concentração de contaminantes. Níveis elevados podem necessitar de mais carbono ou de tipos especiais. O pH da água ou do fluxo de resíduos pode alterar o funcionamento do carvão. Se o pH for demasiado alto ou baixo, o carvão pode não reter tão bem as impurezas.

Nota: A filtragem por carbono é uma forma rentável para limpar a água e o ar. Necessita de pouca manutenção e ajuda-o a cumprir as regras ambientais.

O carvão ativado proporciona-lhe um forte poder de limpeza. Pode utilizá-lo para muitos trabalhos, mas tem de escolher o tipo certo e pensar nas necessidades do seu sistema. Isto ajuda-o a obter água segura, ar limpo e sempre melhores resultados.

O carvão ativado quimicamente é uma ferramenta forte para limpar a água e o ar. As pessoas fazem-no a partir de coisas como cascas de coco ou carvão com produtos químicos. Tem muitos buracos minúsculos e uma grande área de superfície. Isto ajuda-o a apanhar as coisas que não queremos. Muitos especialistas dizem que é o o melhor absorvente do mundo. O o mercado para este material está a crescer todos os anos:

• É bom para o ambiente e pode ser reutilizado.

• As pessoas utilizam-no nas fábricas, em casa e até para cuidar da pele.

• Mais pessoas querem-no para limpar o ar e a água.

Pensar na utilização de produtos químicos carvão ativado para ajudar nas suas necessidades de filtragem e tornar o mundo mais limpo.