انواع کربن فعال را می‌توان توسط ویژگی‌های فعالیتی و فیزیکی آنها مشخص کرد. ویژگی‌های فعالیتی شامل توزیع اندازه روزنه است که حجم منافذ موجود در یک کربن را در سه ناحیه مشخص می کند. نواحی منافذ میکرو Micropore، منافذ مسو Mesopore و ماکرو Macropore.
- ناحیه منفذ میکرو، کمتر از 100 انگستروم (Angstroms )
- ناحیه منفذ مسو، بین 100 تا 1000 انگستروم (Angstroms )
- ناحیه ماکرو، بزرگتر از 1000 آنگستروم (Angstroms )
ویژگی‌های توزیع اندازه منفذ، شاخص‌های کلیدی عملکرد بالقوه کربن برای حذف آلاینده ها (مواد جذب شده) از آب هستند. مولکول‌های موجود در فاز گاز عموما کوچکتر از فاز مایع هستند، بنابراین، یک کربن فاز گاز اکثریت منافذ آن در ناحیه منافذ میکرو متمرکز هستند. محدوده گسترده‌ای از انداز‌ه‌های منفذ باید در دسترس باشند، هم برای راحتی حرکت مواد جذب شده در منافذ کربن و هم برای جذب سطحی مولکولی با اندازه خاص.
کربن‌های فاز مایع اغلب شامل توزیع گسترده‌تر اندازه منفذ برای حذف رنگ و ارگانیک‌های بزرگتر هستند در حالیکه منافذ میکرو برای حذف طعم و بوی مواد هستند. ویژگی‌های فیزیکی شامل ناحیه سطحی، تراکم محصول، اندازه مش، مقاومت در برابر سایش و مقدار خاکستر است.
ویژگی‌های معمولی کربن اندازه‌گیری شده عبارتند از :
- تعداد ید: آزمایش استاندارد انجام شده برای تخمین ناحیه سطحی کربن فعال با اندازه‌گیری جذب سطحی ید در مجموعه‌ای از شرایط تست استاندارد ، که در هر گرم کربن به I2 میلی گرم جذب شده، گزارش شده است.
- ناحیه سطحی: مقدار سطح قابل جذب برای حجم مشخص کربن، با استفاده از تکنیک‌هایی مثل جذب سطحی نیتروژن BET اندازه‌گیری شده که به واحد m2/g گزارش می‌شود.
- تراکم محصول: چندین ویژگی از جمله تراکم ظاهری که تراکم کربن در بالاترین کارایی بسته‌بندی است، موجود هستند که با g/cc یا lbs/cf نشان داده شده است.
- اندازه مش: اندازه ناحیه ذره محصول گرانولی، معمولا به صورت محدوده‌ای از دهانه‌های الک مثل 40×12 برای کربنی گزارش شده که از الک 12 می‌گذرد، اما روی الک 40 می‌ماند با مشخصه‌ای روی مقداری که می‌تواند روی الک بزرگتر مانده یا از الک کوچکتر بگذرد؛ ملاک اندازه الک امریکایی است.
- تعداد ساییدگی: اندازه توانایی محصول کربن برای مقاومت در برابر ساییدگی، این ویژگی مهم به شخص امکان می‌دهد درک کند کربن فعال در کاربردهایی که به شستشو نیاز هست، کربن منتقل خواهد شد، یا سرعت تصفیه بالاتر از متوسط است، چقدر ماندگاری دارد.
- سطح خاکستر: اندازه محتوای غیرکربنی کربن فعال؛ تمام مواد پایه مقدار مشخصی خاکستر دارند که میزان آن از ماده‌ای به ماده دیگر متفاوت است؛ برای مثال، کربن پوسته نارگیل، فلزات قلیایی زمینی بیشتری دارد درحالیکه کربن پایه زغال، فلزات سنگین بیشتری دارد.
کربن فعال چگونه کار می‌کند؟
جذب سطحی فیزیکی وسیله اولیه است که توسط آن کربن فعال آلاینده ها را از جریان‌های مایع یا بخار حذف می‌کند. ناحیه سطحی بزرگ کربن بر وزن واحد باعث می‌شود آلاینده ها به واسط کربن فعال بچسبند. ناحیه سطحی داخلی بزرگ کربن دارای چندین نیروی جذاب است که برای جذب مولکول‌های دیگر کار می‌کنند. این نیروها همانند نیروی جاذبه آشکار می‌شوند. بنابراین، آلاینده ها آب از یک محلول در نتیجه تفاوت در غلظت ماده جذب شده در محلول و منافذ کربن، جذب سطح کربن می‌شوند (یا به آن می‌چسبند).
جذب فیزیکی بدین دلیل رخ می‌دهد که تمام مولکول‌ها نیروهای جذب کننده را اعمال می‌کنند، بخصوص مولکول‌های سطح یک جامد (دیواره‌های متخلخل کربن) و این مولکول‌های سطحی به دنبال چسبیدن به مولکول‌های دیگر هستند. ماده جذب شونده محلول از طریق کانال‌های منفذ از محلول می‌روند تا به ناحیه‌ای برسند که قویترین نیروهای جاذب وجود دارند. آلاینده ها جذب می‌شوند چون جذب کنندگی سطح کربن برای آنها از نیروهای جذب کننده‌ای که آنها را در محلول نگه می‌دارد قویتر است.
ترکیباتی که این برتری برای جذب را نشان می‌دهند وقتی انرژی کافی روی سطح کربن وجود داشته باشد تا بر انرژی مورد نیاز برای جذب آلوده کننده پیروز شوند، می‌توانند این کار را انجام دهند. آلوده کننده‌های ارگانیک دارای وزن مولکولی بالا و خنثی، غیرقطبی هستند، در طبیعیت شیمیایی خود به آسانی روی کربن فعال جذب می‌شوند.
برای اینکه مواد جذب شده آب بصورت فیزیکی جذب کربن فعال بشوند، باید در آب حل شوند بطوری که کوچکتر از اندازه دهانه منفذ کربن شده و بتوانند از منافذ و کربن عبور کرده انباشته شوند. علاوه بر، جذب فیزیکی، واکنش‌های شیمیایی هم می‌توانند روی سطح کربن رخ دهند. یک چنین واکنشی، حذف کلر از آب است که شامل واکنش شیمیایی کلر با کربن برای شکل دادن یون‌های کلرید است.
**ن