Az aktív szén erősen porózus szerkezetű, nagy fajlagos felületű anyag, amely kiváló adszorpciós képességgel és kémiai reakciókészséggel rendelkezik. Az aktív szén működésének megértése előtt először meg kell érteni az adszorpció és a felületi tulajdonságok fogalmát.
Az adszorpció az a folyamat, amelynek során egy gáz, folyékony vagy oldott anyag közegből (pl. víz, levegő) szilárd felületre adszorbeálódik. Az aktív szén porózus szerkezete nagyobb felületet biztosít számára, hatalmas érintkezési felületet biztosítva az anyagok adszorbeálásához.
Az aktív szén működési elve a következő szempontokra bontható le:
1. Fizikai adszorpció: Az aktív szén fizikai adszorpció révén adszorbeálja a molekulákat a felületén. Ennek oka a rendkívül nagy fajlagos felület, valamint az aktív szén nagyszámú mikropórusa és mezopórusos szerkezete. Amikor gázmolekulák vagy oldott anyagok érintik az aktív szén felületét, az aktív szén pórusaiban adszorbeálódnak az adszorbens felületén fellépő vonzó és erő hatására.
2. Kémiai adszorpció: A fizikai adszorpción kívül az aktív szén kémiai adszorpcióval is képes befogni molekulákat. Ennek oka az a tény, hogy az aktív szén felületén egyes kémiai funkciós csoportok (például hidroxil, karboxil stb.) kémiai reakcióba léphetnek bizonyos típusú molekulákkal. Ez a kémiai adszorpció növelheti az aktív szén adszorpciós kapacitását bizonyos szerves anyagok esetében.
3. Felületi jellemzők: Az aktív szén felülete bizonyos töltési jellemzőkkel rendelkezik. Ezek a felületi töltések elektrosztatikusan kölcsönhatásba léphetnek az oldatban lévő ionokkal vagy töltött molekulákkal. Az aktív szén felületének kémiai tulajdonságaitól és fizikai szerkezetétől függően a meghatározott elektromos tulajdonságokkal rendelkező anyagok szelektíven adszorbeálhatók vagy kizárhatók.
Különféle típusú aktív szén szabható a különböző típusú szennyező anyagokhoz. Például egyes aktív szenek jobban adszorbeálják az illékony szerves vegyületeket (VOC) vagy a szagú anyagokat, míg mások szelektív adszorpciós kapacitása nagyobb az olyan anyagokhoz, mint a nehézfém-ionok vagy a peszticid-maradványok.
Az aktív szén teljesítménye szorosan összefügg annak fizikai és kémiai tulajdonságaival, valamint az alkalmazás körülményeivel. Az aktív szén adszorpciós teljesítményét befolyásoló tényezők közé tartozik a pórusméret-eloszlás, a fajlagos felület, a pórustérfogat stb. Ezen túlmenően az aktív szén adszorpciós képességét és hatékonyságát olyan tényezők is befolyásolják, mint a hőmérséklet, a páratartalom, az oldott anyag koncentrációja és az érintkezési idő .
Mindent összevetve, az aktív szén porózus szerkezetének és hatalmas fajlagos felületének köszönhetően a fizikai adszorpció és a kémiai adszorpció mechanizmusa révén gázokat, folyadékokat vagy oldott anyagokat adszorbeálhat a felületére. A folyamat az anyagok közötti kölcsönhatási erőkön és az aktívszén felületek tulajdonságain alapul. Az aktív szén működési elve, hogy egyedülálló szerkezete és tulajdonságai hatékony adszorbenssé teszik, amelyet széles körben használnak vízkezelésben, levegőtisztításban és egyéb környezetvédelmi alkalmazásokban.
