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Carbón activado vegetal: Se produce a partir de madera, cáscaras de coco, huesos de fruta, entre otros materiales orgánicos. Es el más comúnmente utilizado.

Carbón activado mineral: Se produce a partir de carbón mineral, lignito, antracita u otros materiales de origen mineral.

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Es un material carbonizado al que ha sido sometido a un proceso de activación. Este proceso le confiere una estructura altamente porosa, con una extensa superficie interna y una notable presencia de grupos químicos en su superficie, predominantemente oxígeno y nitrógeno.

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Estas características le otorgan una elevada capacidad para adsorber diversas sustancias.

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Se refieren a su capacidad para retener moléculas en su superficie, y se dividen en:

Adsorción física

Adsorción química

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En cuanto a la estructura del carbón activado, se presenta en forma de placas graníticas. Estudios sugieren que su estructura no está completamente definida.

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Según la nomenclatura IUPAC los poros se clasifican según su tamaño, tomando como referencia la boca de poro.

Macroporos

Microporos

Mesoporos

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Se moldea en pequeños cilindros o pellets.

Su mayor densidad y resistencia mecánica lo hacen adecuado para procesos industriales, donde se requiere un material duradero que soporte altas presiones y temperaturas.

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Posee partículas finas y es utilizado principalmente en tratamientos de líquidos para la eliminación de contaminantes orgánicos.

Su mayor área superficial facilita una rápida adsorción, aunque requiere técnicas específicas de manejo debido a su baja densidad y fácil dispersión.

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El carbón activado, con una historia que se extiende por milenios, ha recorrido un largo camino desde sus primeros usos en la antigüedad hasta convertirse en un elemento fundamental en numerosas aplicaciones modernas. Su uso inicial se remonta a civilizaciones antiguas como la egipcia y la mesopotámica, que empleaban carbón de madera y otros materiales carbonizados para purificar agua y tratar heridas.

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No obstante, fue en el siglo XX cuando se descubrió y se desarrolló plenamente su potencial como material con destacadas propiedades adsorbentes. Debido a ello, hoy en día, el carbón activado es una herramienta esencial en diversas industrias.

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Características operacionales

Dosificación

Reducción de problemas difusionales o cinéticos

Separación

No se regenera

Ejemplos

Tratamiento de aguas

Decoloración de azúcar

Industria alimentaria

Emisiones de mercurio

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Características operacionales

Baja pérdida de carga

Se regeneran

Mejores propiedades mecánicas

Ejemplos

Purificación de gases

Recuperación de disolventes

Máscaras de gas

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Características operacionales

Elevada capacidad de adsorción

Sin problemas difusionales o cinéticos

Ejemplos

Purificación de aguas

Recuperación de disolventes

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1. Carbonización

Se calienta en ausencia de oxígeno a temperaturas entre 400 y 700 °C para eliminar compuestos volátiles.

2. Activación

El material carbonizado se expone a gases oxidantes, como vapor de agua o dióxido de carbono, a temperaturas superiores a 800 °C. Este proceso crea una estructura porosa y aumenta la superficie específica del carbón.

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El precursor carbonoso se impregna con un agente químico activante, como ácido fosfórico, hidróxido de potasio, o cloruro de zinc. Luego, se calienta a temperaturas entre 400 y 700 °C en un ambiente controlado. El agente químico descompone la materia orgánica, lo que permite la formación de una red porosa extensa.

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Se utiliza una combinación de activación química y física para optimizar las propiedades del carbón activado. De tal forma, se mejora la eficiencia del proceso y adaptar el carbón activado a aplicaciones específicas.

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Organizaciones como la ASTM, ISO, y AWWA, establecen normas que especifican las características que debe cumplir el carbón activado en cuanto a:

Tamaño de partícula

Área superficial

Capacidad de adsorción

Contenido de cenizas

pH, y otros parámetros de calidad.

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Estándares de fabricación: Establecen normas que deben cumplir los fabricantes de carbón activado para garantizar la consistencia y calidad del producto.

En la industria alimentaria y farmacéutica: El carbón activado utilizado en alimentos y medicamentos debe cumplir con estrictos estándares de pureza y seguridad.

En tratamiento de agua: Las normativas que rigen el tratamiento de agua potable exigen que el carbón activado cumpla con requisitos específicos para eliminar contaminantes sin introducir nuevos riesgos.

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Carbones activados dopado: Se incorpora S, N o metales, para procesos de descontaminación ambiental y generación de energía limpia.

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El carbón activado ha demostrado ser un material extremadamente versátil y eficaz en una amplia gama de aplicaciones. Su capacidad para adsorber contaminantes y compuestos tóxicos se debe a su estructura altamente porosa y su gran superficie específica, que se obtiene a través de métodos avanzados de activación.

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Las innovaciones en la producción de carbón activado están enfocadas en mejorar la eficiencia de los procesos de activación, desarrollar materiales con propiedades específicas y explorar nuevas aplicaciones en campos emergentes. Además, el contexto normativo asegura que el carbón activado cumpla con los estándares de calidad y seguridad necesarios para su uso en diversas industrias.

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La producción industrial de carbón activado abarca los siguientes pasos:

Selección del material precursor: Se seleccionan materiales como madera, cáscaras de coco o carbón mineral, que determinarán las características del producto final.

Carbonización: El material se somete a calor en ausencia de oxígeno para eliminar componentes volátiles, dejando un residuo carbonoso.

Activación: Se realiza mediante activación física o química para desarrollar una estructura porosa.

Enfriamiento y lavado: El carbón activado se enfría y se lava para eliminar residuos y subproductos restantes.

Secado y molienda: El material se seca y, si es necesario, se muele para alcanzar el tamaño de partícula requerido.

Pruebas de calidad: Se evalúan características como el área superficial, el volumen de poro y el contenido de cenizas.

Empaque y distribución: Finalmente, el producto se empaqueta y distribuye a los puntos de venta.

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Carbón activado nanoporoso: Purificación de aire y agua, y en la captura de gases de efecto invernadero.

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Uso de residuos agroindustriales: Desechos de cáscaras de coco, huesos de aceituna y residuos del café.

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Se presenta en partículas más grandes y es ideal para aplicaciones de filtración de agua y aire.

Su tamaño y forma permiten un flujo fácil de los fluidos, manteniendo una alta eficiencia en la adsorción de contaminantes.