ถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุนสูงและมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับและปฏิกิริยาทางเคมีที่ดีเยี่ยม ก่อนที่จะทำความเข้าใจวิธีการทำงานของถ่านกัมมันต์ จำเป็นต้องเข้าใจแนวคิดเรื่องการดูดซับและคุณสมบัติพื้นผิวก่อน
การดูดซับเป็นกระบวนการที่ก๊าซ ของเหลว หรือสารที่ละลายถูกดูดซับจากตัวกลาง (เช่น น้ำ อากาศ) ลงบนพื้นผิวแข็ง โครงสร้างที่มีรูพรุนของถ่านกัมมันต์ทำให้มีพื้นที่ผิวมากขึ้น ทำให้มีพื้นที่สัมผัสขนาดใหญ่สำหรับการดูดซับสาร
หลักการทำงานของถ่านกัมมันต์สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:
1. การดูดซับทางกายภาพ: ถ่านกัมมันต์ดูดซับโมเลกุลบนพื้นผิวผ่านการดูดซับทางกายภาพ นี่เป็นเพราะพื้นที่ผิวจำเพาะที่สูงมากและมีรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมากและโครงสร้างที่มีรูพรุนของถ่านกัมมันต์ เมื่อโมเลกุลของก๊าซหรือสารที่ละลายละลายสัมผัสกับพื้นผิวของถ่านกัมมันต์ พวกมันจะถูกดูดซับในรูพรุนของถ่านกัมมันต์เนื่องจากแรงดึงดูดและแรงที่มีอยู่บนพื้นผิวของตัวดูดซับ
2. การดูดซับสารเคมี: นอกเหนือจากการดูดซับทางกายภาพแล้ว ถ่านกัมมันต์ยังสามารถจับโมเลกุลโดยการดูดซับทางเคมีอีกด้วย เนื่องจากกลุ่มฟังก์ชันทางเคมีบางกลุ่ม (เช่น ไฮดรอกซิล คาร์บอกซิล ฯลฯ) บนพื้นผิวของถ่านกัมมันต์สามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโมเลกุลบางประเภทได้ การดูดซับสารเคมีนี้สามารถเพิ่มความสามารถในการดูดซับของถ่านกัมมันต์สำหรับสารอินทรีย์บางชนิดได้
3. ลักษณะพื้นผิว: พื้นผิวของถ่านกัมมันต์มีลักษณะประจุที่แน่นอน ประจุที่พื้นผิวเหล่านี้สามารถมีปฏิกิริยาทางไฟฟ้าสถิตกับไอออนหรือโมเลกุลที่มีประจุในสารละลายได้ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีและโครงสร้างทางกายภาพของพื้นผิวถ่านกัมมันต์ สารที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าจำเพาะสามารถเลือกดูดซับหรือแยกออกได้
ถ่านกัมมันต์ประเภทต่างๆ สามารถปรับแต่งให้เหมาะกับมลพิษประเภทต่างๆ ได้ ตัวอย่างเช่น ถ่านกัมมันต์บางชนิดดูดซับสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) หรือสารที่มีกลิ่นได้ดีกว่า ในขณะที่ถ่านกัมมันต์บางชนิดมีความสามารถในการดูดซับแบบเลือกสรรที่สูงกว่าสำหรับสารต่างๆ เช่น ไอออนของโลหะหนักหรือสารกำจัดศัตรูพืชที่ตกค้าง
ประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีและเงื่อนไขการใช้งาน ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการดูดซับของถ่านกัมมันต์ ได้แก่ การกระจายขนาดรูพรุน พื้นที่ผิวจำเพาะ ปริมาตรรูพรุน ฯลฯ นอกจากนี้ ความสามารถในการดูดซับและประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์ยังได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ความเข้มข้นของตัวละลาย และเวลาสัมผัสอีกด้วย .
โดยรวมแล้ว ถ่านกัมมันต์สามารถดูดซับก๊าซ ของเหลว หรือสารที่ละลายบนพื้นผิวของมันผ่านกลไกของการดูดซับทางกายภาพและการดูดซับทางเคมีผ่านโครงสร้างที่มีรูพรุนและพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ กระบวนการนี้อาศัยแรงปฏิกิริยาระหว่างสารและคุณสมบัติของพื้นผิวถ่านกัมมันต์ หลักการทำงานของถ่านกัมมันต์คือโครงสร้างและคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้เป็นตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำ การฟอกอากาศ และการใช้งานด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ
