III. Charbon actif
III.1. Historique
L'exploitation des propriétés filtrantes du
charbon de bois pour la purification et en médecine débute avec
les égyptiens en l'an 1500 avant Jésus Christ. Quant aux anciens
hindous, ils filtraient déjà leur eau avec des charbons pour la
rendre potable.
L'industrialisation du charbon actif proprement dit commence
au début du XXème siècle pour répondre aux besoins
des raffineries de sucre. Le charbon actif est alors utilisé comme
décolorant.
La production des charbons actifs s'intensifie pendant la
première guerre mondiale en raison de la prolifération des gaz
toxiques et du développement des masques à gaz.
Aujourd'hui, la production mondiale annuelle en charbons
actifs atteint 420 000 tonnes. Le faible coût des charbons actifs et leur
caractère non sélectif leur assurent leur place sur le
marché des adsorbants, en dépit de l'apparition récente
des nombreux concurrents décrits précédemment et en
particulier des zéolites, les principales rivales des charbons actifs
qui présentent les mêmes propriétés que les charbons
actifs en termes de conductivité et de résistance à la
chaleur avec une répartition de taille de pores très
étroite [6].
III.2. Définition
Le charbon actif est un carbone microporeux inerte qui a subi un
traitement pour augmenter sa surface. Il possède ainsi une très
grande surface spécifique pouvant aller de 100 à 2000
m2 .g-1 d'où sa grande capacité
d'adsorption.
La structure du charbon actif est proche de celle du graphite,
ordonnée sous la forme d'un empilement de couches successives planes
d'atomes de carbone disposés en hexagones réguliers
[8].
Le charbon actif est un adsorbant non spécifique avec
une structure poreuse bien développée formée
majoritairement par des micropores et des mésopores de différents
diamètres [6], comme représenté sur la
figure III.1.
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III
Figure III.1 : Structure du charbon actif vu sous un
microscope électronique [8].
III.3. Différents types de charbon actif
III.3.1. Charbon actif en grain (CAG)
La forme granulaire du charbon est caractérisée
par une taille des particules supérieure à 1 millimètre (?
1 mm), un faible diamètre des pores, une grande surface interne et une
externe relativement faible. Il en résulte que les
phénomènes de diffusion à l'intérieur des pores
prennent une grande importance dans le processus d'adsorption.
III.3.2. Charbon actif en poudre (CAP)
Le charbon actif en poudre présente une
granulométrie inférieure à 100 micromètres (? 100
um) avec un diamètre moyen situé entre 15 et 25 um. Ils ont une
large surface externe et une faible profondeur de diffusion ce qui engendre une
vitesse d'adsorption très rapide [3].
Le tableau suivant récapitule les différents types
de charbon actif
Tableau III.1 : Différents types de
charbon actif
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Type de charbon actif
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Forme
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Charbon actif en poudre
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Charbon actif en grain
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