Waarom de poriëngrootteverdeling van actieve kool belangrijker is dan het specifiek of intern oppervlak.

Een vaak voorkomende misvatting: actieve kool met een groot intern oppervlak (uitgedrukt in m²/g) heeft automatisch ook een hoge adsorptiecapaciteit en is dus de beste keuze is. Hoewel het intern oppervlak zeker een belangrijke parameter is, vertelt het echter niet het volledige verhaal.

De adsorptiecapaciteit van actieve kool wordt in hoofdzaak immers bepaald door drie factoren:

1. Poriëngrootteverdeling
2. Intern oppervlak
3. Oppervlaktechemie

Onderstaand wordt abstractie gemaakt van de oppervlaktechemie en enkel gefocust op de poriëngrootteverdeling en het intern oppervlak.

Het intern oppervlak verwijst naar het totale oppervlak dat beschikbaar is binnen de poriënstructuur van de actieve kool. Dit wordt doorgaans uitgedrukt in m²/g.

De poriëngrootteverdeling daarentegen geeft aan welke types poriën aanwezig zijn (microporiën < 2 nm, mesoporiën 2 – 50 nm, macroporiën > 50 nm) en in welke onderlinge verhouding. Deze verdeling is essentieel, aangezien adsorptie maar kan optreden indien de te adsorberen moleculen fysisch kunnen doordringen tot “geschikte” poriën. Een molecule met afmeting van 3 nm kan eenvoudigweg niet adsorberen in microporiën kleiner dan 2 nm, ongeacht de grootte van het intern oppervlak van de actieve kool.

Ter illustratie – een fictief voorbeeld:

Een klant vraagt om een molecule met afmeting van 3 nm uit een waterige oplossing te  verwijderen. Twee types kool zijn beschikbaar:

• Actieve kool A: intern oppervlak van 1500 m²/g, maar uitsluitend microporeus (< 2 nm)
• Actieve kool B: intern oppervlak van 800 m²/g, maar volledig mesoporeus (> 2 nm)

Hoewel actieve kool A een bijna dubbel zo groot intern oppervlak heeft, zal deze kool de target molecule nauwelijks tot niet kunnen adsorberen. Actieve kool B, met een veel kleiner intern oppervlak, maar met de juiste poriëngrootteverdeling, zal hiervoor veel effectiever zijn.

Bovenstaande voorbeeld toont aan waarom het intern oppervlak alleen onvoldoende is als selectiecriterium voor het vinden van het geschikt type actieve kool.

Voor commerciële doeleinden wordt vaak de nadruk gelegd op het (hoge) intern oppervlak als kwaliteitsindicator. Niet onlogisch, gezien dit een eenvoudig te communiceren en vooral te vergelijken parameter is. Maar in de praktijk kan dit leiden tot  verkeerde productselectie, vooral bij complexe toepassingen zoals lucht- en waterzuivering of industriële emissiecontrole.

Bij Cargen kijken we verder dan het intern oppervlak van actieve kool. We analyseren de poriëngrootteverdeling in functie van de doelmolecule(n), zodat precies die actieve kool aanbevolen wordt die daadwerkelijk werkt in de beoogde toepassing.

Een groot intern oppervlak is niet altijd een garantie voor goede adsorptie door actieve kool. De juiste poriëngrootteverdeling is minstens even belangrijk, zoniet belangrijker, omdat de te adsorberen moleculen op basis van hun afmetingen toegang moeten hebben tot de poriën. Voor een effectieve zuiveringsoplossing moet het type actieve kool worden afgestemd op de afmeting van de doelmolecule(n).