{"id":14902,"date":"2024-12-03T08:59:59","date_gmt":"2024-12-03T08:59:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.chemviron.eu\/comment-fonctionne-le-charbon-actif\/"},"modified":"2026-04-20T14:27:45","modified_gmt":"2026-04-20T14:27:45","slug":"comment-fonctionne-le-charbon-actif","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.chemviron.eu\/fr\/comment-fonctionne-le-charbon-actif\/","title":{"rendered":"Comment fonctionne le charbon actif ?"},"content":{"rendered":"\t\t
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Dans l’un de nos autres articles, nous avons pr\u00e9sent\u00e9 le charbon actif<\/a> ; sa structure, sa composition, ses principales formes et son mode de production. Dans cet article, nous expliquons comment fonctionne le charbon actif.<\/p>

Adsorption du carbone ?<\/span><\/h2>

Notez qu\u2019il existe une diff\u00e9rence importante et distincte entre l\u2019ADsorption et l\u2019ABsorption :<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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L\u2019adsorption<\/strong> est caus\u00e9e par les forces de dispersion de London, qui sont un type de force de Van der Waals ou de force \u00e9lectrostatique existant entre toutes les mol\u00e9cules. Les forces de Van der Waals sont des forces \u00e9lectriques non sp\u00e9cifiques et relativement faibles qui attirent les mol\u00e9cules neutres les unes vers les autres dans les liquides, l\u2019air et les gaz.<\/p>

Les forces de dispersion de London sont des forces d\u2019attraction \u00e0 courte port\u00e9e et sont donc assez sensibles \u00e0 la distance entre la surface du charbon actif et la mol\u00e9cule adsorb\u00e9e. Cependant, ces forces sont additives.<\/p>

Cela signifie que la force d\u2019adsorption au niveau du site d\u2019adsorption est la somme de toutes les interactions entre les atomes de carbone et la mol\u00e9cule \u00e0 adsorber. La courte port\u00e9e et la nature additive de ces forces signifient que le charbon actif est consid\u00e9r\u00e9 comme poss\u00e9dant les forces d\u2019adsorption physiques les plus puissantes et le volume d\u2019adsorption le plus \u00e9lev\u00e9 de tous les mat\u00e9riaux connus.<\/p>

Par cons\u00e9quent, les forces d\u2019adsorption les plus puissantes se produisent lorsque la distance entre les plaquettes de carbone et la mol\u00e9cule \u00e0 adsorber est tr\u00e8s r\u00e9duite, ce qui donne l\u2019\u00e9nergie d\u2019adsorption la plus forte.<\/p>

L\u2019adsorption est le d\u00e9p\u00f4t de compos\u00e9s (adsorbats) \u00e0 partir de l\u2019eau ou d\u2019une solution, ou la condensation de gaz sur la surface du charbon actif (ou adsorbant). Ces adsorbats subissent un changement de phase lors de l\u2019adsorption car leur niveau d\u2019\u00e9nergie est beaucoup plus bas une fois adsorb\u00e9s. L\u2019adsorption a donc r\u00e9ellement lieu par des interactions \u00e9nerg\u00e9tiques et non par un processus de tamisage mol\u00e9culaire.<\/p>

Cependant, le charbon actif ne gonfle pas comme une r\u00e9sine \u00e9changeuse d\u2019ions ou une \u00e9ponge. En effet, tout le travail se fait en profondeur \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la structure du carbone, o\u00f9 la mol\u00e9cule adsorb\u00e9e d\u00e9place toutes les mol\u00e9cules d\u2019eau retenues sur la surface interne.
Les mol\u00e9cules de contaminants sont efficacement maintenues en place sur la surface int\u00e9rieure du carbone et \u00e9limin\u00e9es gr\u00e2ce aux nombreuses interactions cr\u00e9\u00e9es dans le \u00ab pore \u00bb du carbone.<\/p>

Structure du charbon actif<\/span><\/h2>

Un lit de charbon actif se compose d\u2019environ :<\/p>

  • 40 % de vides entre les particules de carbone, ce qui correspond au volume drainable si le lit de carbone est en solution.<\/li>
  • 20 % sont consid\u00e9r\u00e9s comme le volume de la particule de carbone elle-m\u00eame, qui comprend le squelette carbon\u00e9.<\/li>
  • 40 % sont consid\u00e9r\u00e9s comme le \u00ab volume poreux \u00bb global \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la particule de carbone, qui est le volume non drainable.<\/li><\/ul>

    En ne prenant que le granule ou la particule de carbone individuel, celui-ci se compose ensuite d\u2019environ :<\/p>

    • 35 % de volume de squelette carbon\u00e9,<\/li>
    • 25 % de volume de \u00ab pores de transport \u00bb,<\/li>
    • 40 % de volume de \u00ab pores d\u2019adsorption \u00bb.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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      Le volume des \u00ab pores de transport \u00bb comprend de larges pores dont la taille varie de 0,1 micron pour les plus grands \u00e0 des fissures et crevasses visibles de 0,1 mm dans la particule.<\/p>

      Ces \u00ab pores de transport \u00bb agissent comme une voie de diffusion pour transporter le contaminant de l\u2019ext\u00e9rieur de la structure carbon\u00e9e vers l\u2019int\u00e9rieur de la particule et jusqu\u2019au site d\u2019adsorption. Ils contiennent des gradients de concentration ou de pression qui pilotent le processus de diffusion poreuse et donc le passage du contaminant vers les sites d\u2019adsorption. <\/p>

      Ces pores sont beaucoup plus grands que les plus grands pores d\u2019adsorption et ne sont pas capables d\u2019adsorber les contaminants, m\u00eame dans des conditions proches de la saturation. Par cons\u00e9quent, toute solution pr\u00e9sente dans ces pores est consid\u00e9r\u00e9e comme potentiellement r\u00e9cup\u00e9rable. <\/p>

      L\u2019illustration ci-dessous montre un compos\u00e9 adsorbant (adsorbat) dans un liquide qui diffuse \u00e0 travers le lit de charbon actif, \u00e0 travers la particule elle-m\u00eame, puis dans le site d\u2019adsorption.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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      Les \u00ab pores d\u2019adsorption<\/strong> \u00bb sont les pores les plus fins de la structure carbon\u00e9e et les parties de la structure qui poss\u00e8dent la capacit\u00e9 d\u2019adsorption. Ces pores d\u2019adsorption sont les espaces, fissures et crevasses entre les plaques de graphite o\u00f9 les forces intermol\u00e9culaires sont suffisantes pour que l\u2019adsorption se produise. Les largeurs de cette structure sont de dimensions mol\u00e9culaires et ne d\u00e9passent pas 10 \u00e0 50 nm.<\/p>

      L\u2019adsorption ne se produit que dans les r\u00e9gions des pores d\u2019adsorption et, \u00e0 saturation, toutes les r\u00e9gions des pores d\u2019adsorption sont alors remplies. Par cons\u00e9quent, toute solution pr\u00e9sente dans ces pores est consid\u00e9r\u00e9e comme non r\u00e9cup\u00e9rable.<\/p>

      La mol\u00e9cule \u00e0 adsorber doit \u00eatre proche d\u2019une plaque de carbone pour \u00eatre adsorb\u00e9e. D\u00e8s que l\u2019adsorbat se trouve \u00e0 plus de quelques diam\u00e8tres mol\u00e9culaires de la surface du carbone, l\u2019adsorption ne se produit plus.<\/p>

      Comment fonctionne le charbon actif ?<\/span><\/h2>

      Le charbon actif fonctionne par un processus d\u2019adsorption d\u00fb \u00e0 sa structure poreuse, sa surface sp\u00e9cifique \u00e9lev\u00e9e et sa forte r\u00e9activit\u00e9 de surface.<\/p>

      Les facteurs cl\u00e9s qui affectent l\u2019adsorption sur le charbon actif sont :<\/p>

      • La concentration<\/strong> \u2013 le taux de charge en % massique sur le carbone augmente \u00e0 mesure que la concentration du contaminant \u00e0 l\u2019entr\u00e9e augmente.<\/li>
      • La complexit\u00e9 structurelle<\/strong> \u2013 les structures les plus complexes s\u2019adsorbent plus facilement.<\/li>
      • Le poids mol\u00e9culaire<\/strong> \u2013 plus le poids mol\u00e9culaire du contaminant est \u00e9lev\u00e9, mieux il est adsorb\u00e9.<\/li>
      • La temp\u00e9rature<\/strong> \u2013 plus la temp\u00e9rature de l\u2019affluent est \u00e9lev\u00e9e, moins le contaminant est bien adsorb\u00e9.<\/li><\/ul>

        En phase liquide, les mol\u00e9cules du compos\u00e9 \u00e0 \u00e9liminer passent du liquide en vrac \u00e0 l\u2019\u00e9tat adsorb\u00e9 dans les pores du charbon actif, dans un \u00e9tat semi-liquide. Le facteur suppl\u00e9mentaire qui affecte l\u2019adsorption en phase liquide est :<\/p>

        • La solubilit\u00e9<\/strong> \u2013 plus la solubilit\u00e9 est \u00e9lev\u00e9e, plus l\u2019adsorption est difficile.<\/li><\/ul>

          Par cons\u00e9quent, l\u2019adsorbabilit\u00e9 d\u2019une mol\u00e9cule organique augmente avec l\u2019augmentation du poids mol\u00e9culaire et la diminution de la solubilit\u00e9.<\/p>

          La phase vapeur ou gazeuse est un processus de condensation o\u00f9 les forces d\u2019adsorption condensent les mol\u00e9cules du compos\u00e9 en un liquide. Celui-ci peut ensuite \u00eatre \u00e9limin\u00e9 de la phase vapeur ou gaz \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des pores du charbon actif. Les facteurs suppl\u00e9mentaires qui affectent l\u2019adsorption en phase vapeur sont :<\/p>

          • La pression de vapeur<\/strong> \u2013 les compos\u00e9s \u00e0 faible pression de vapeur sont plus adsorbables que les compos\u00e9s \u00e0 haute pression de vapeur.<\/li>
          • L\u2019humidit\u00e9 relative<\/strong> \u2013 une humidit\u00e9 relative plus faible permet une meilleure adsorption.<\/li>
          • La polarisabilit\u00e9<\/strong> \u2013 plus la polarit\u00e9 est \u00e9lev\u00e9e, plus l\u2019adsorption est difficile.<\/li><\/ul>

            \u00a0<\/p>

            Cependant, la dur\u00e9e de vie r\u00e9elle d\u2019un lit de charbon d\u00e9pend de nombreux autres facteurs. Ceux-ci incluent le type de charbon s\u00e9lectionn\u00e9, le contaminant sp\u00e9cifique et sa concentration \u00e0 \u00e9liminer, ainsi que le niveau de traitement requis pour le ou les contaminants.<\/p>

            De plus, les conditions globales de l\u2019application sont importantes. Celles-ci incluent les autres compos\u00e9s \u00e9ventuellement pr\u00e9sents et leurs concentrations, ainsi que la conception du syst\u00e8me install\u00e9 ou pr\u00e9vu, y compris le temps de contact en lit vide (EBCT).<\/p>

            Quels compos\u00e9s peuvent \u00eatre adsorb\u00e9s sur le charbon actif ?<\/span><\/h2>

            Tous les compos\u00e9s sont adsorbables dans une certaine mesure sur le charbon actif. Les compos\u00e9s qui s\u2019adsorbent facilement sont les compos\u00e9s aromatiques et chlor\u00e9s, les PFAS, les COV et les corps color\u00e9s.<\/p>

            En pratique, le charbon actif est principalement utilis\u00e9 pour l\u2019adsorption de compos\u00e9s organiques et de certains compos\u00e9s inorganiques lorsqu\u2019un charbon actif impr\u00e9gn\u00e9 est utilis\u00e9.<\/p>

            Selon l\u2019application, diff\u00e9rents types de charbon actif peuvent \u00eatre requis. Il est important de s\u00e9lectionner la qualit\u00e9 et la taille appropri\u00e9es en fonction du polluant \u00e0 \u00e9liminer ou du degr\u00e9 de puret\u00e9 que vous souhaitez atteindre.<\/p>

            Chez Chemviron<\/strong>, nous avons plus de 80 ans d\u2019exp\u00e9rience dans la conception, la fabrication et la mise en \u0153uvre de solutions de charbon actif<\/strong>. Au cours de cette p\u00e9riode, nous avons d\u00e9velopp\u00e9 une biblioth\u00e8que de donn\u00e9es et d\u2019informations sur les performances.<\/p>

            Gr\u00e2ce \u00e0 ces donn\u00e9es et \u00e0 nos mod\u00e8les exclusifs, Chemviron est mieux \u00e0 m\u00eame de pr\u00e9dire les performances probables du charbon actif. Nous pouvons donc personnaliser des solutions de traitement plus efficaces bas\u00e9es sur le concept d\u2019\u00e9nergie d\u2019adsorption, plut\u00f4t que sur les d\u00e9finitions d\u00e9sormais plus anciennes de micro-, m\u00e9so- et macropores.<\/p>

            Consultez les sections suivantes o\u00f9 les compos\u00e9s sp\u00e9cifiques \u00e0 \u00e9liminer sont trait\u00e9s plus en d\u00e9tail.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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            Dans l’un de nos autres articles, nous avons pr\u00e9sent\u00e9 le charbon actif ; sa structure, sa composition, ses principales formes et son mode de production. Dans cet article, nous expliquons comment fonctionne le charbon actif. Adsorption du carbone ? 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