Een vorig artikel belichtte hoe actieve kool kan omschreven worden als een ruwe vorm van grafiet met een willekeurige of amorfe structuur, die zeer poreus is over een groot gebied van poriegroottes. De poriën variëren van scheurtjes en spleten op zichtbaar niveau, tot kanalen op moleculair niveau.

Actieve kool poriën kunnen gecategoriseerd worden volgens hun grootte, maar ook volgens hun functie. Hieronder maken we je wegwijs in deze twee classificatiemodellen om actieve kool poriën te onderscheiden.

Actieve kool poriën volgens hun functionaliteit

Actieve kool poriën voor adsorptie

Adsorptieporiën zijn de enige oppervlaktes in een actief koolpartikeltje met voldoende adsorptiecapaciteit om onzuiverheden te adsorberen. Het zijn de kleinste poriën in het koolpartikeltje en bestaan uit minuscule openingen tussen de grafietplaatjes van ongeveer 1 tot 5 keer de diameter van het molecule. Dit kan verklaard worden door het feit dat London dispersiekrachten, verantwoordelijk voor de eigenlijke adsorptie, actief zijn op korte afstand en afstandsgevoelig zijn.

Alle adsorptieporiën zullen gevuld worden met adsorbate moleculen (een molecule dat kan geadsorbeerd worden) tot deze poriën verzadigd zijn (op vlak van druk of concentratie). Het volume van adsorptieporiën kan voor een bepaald actieve koolpartikeltje gemeten worden door de actieve kool bloot te stellen aan een gas of oplossing tot deze verzadigd geraakt. Standaard toegepaste testen in de actieve koolindustrie, zoals het jood-, koolstoftetrachloride- of butaangetal meten hoofdzakelijk het totale volume van de adsorptieporiën van het actieve kooldeeltje.

Transportporiën

Het tweede type actieve kool poriën zijn de transportporiën. Deze soort poriën zijn de grootste in een actieve koolpartikel. Wat betreft hun grootte, kan deze variëren van microscopische openingen groter dan 5 keer de diameter van het molecule, tot zichtbare scheurtjes en holtes. Transportporiën bestaan ​​uit een groot aantal verschillende afmetingen en vormen en dit wel binnen vijf grootorden wat betreft een enkel actieve koolpartikel.

Transportporiën zijn te groot om adsorberende krachten te kunnen uitoefenen en fungeren bijgevolg enkel als diffusiepaden om de adsorbate moleculen naar de adsorptieporiën te transporteren. Logischerwijze zijn ze dus nauw gerelateerd aan de adsorptiekinetica (en de diffusiesnelheid van adsorbate moleculen) die heersen binnen actieve kooldeeltjes. Het volume van transportporiën wordt meestal op directe wijze gemeten aan de hand van kwikporosimetrie, maar kan ook geschat worden door het holte-, skelet- en adsorptievolume af te trekken van het totale volume van het actieve koolpartikel.

Actieve kool poriën volgens hun grootte: de IUPAC categorisering

De IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) onderscheidt volgens haar nomenclatuur drie soorten actieve kool poriën, gebaseerd op poriegrootte:

• Macroporiën: > 50 nm
• Mesoporiën: 2-50 nm
• Microporiën: < 2 nm

Microporiën maken het grootste deel uit van de interne oppervlakte. De meso- en macroporiën anderzijds kunnen beschouwd worden als de ‘transportwegen’ binnenin het actieve kooldeeltje en zijn dus belangrijk voor de kinetische adsorptiekrachten.

Het  onderzoek en ontwikkeling van DESOTEC actieve kool zijn uitgerust met een Belsorp analyseapparaat dat in staat is om zeer nauwkeurig de interne oppervlakte en poriegrootte van actieve kool te analyseren. Op die manier kunnen we hoogkwalitatieve actieve kool (met de beste adsorptiecapaciteit) ontwikkelen en selecteren voor industriële zuiveringsinstallaties!