La formació del carbó actiu té tres etapes crucials.
En primer lloc, les matèries primeres per al carbó actiu es van originar a partir de substàncies riques que contenen carboni, com ara carbó, fusta, closques de coco, etc. Aquestes matèries primeres s'han de sotmetre a un pretractament per complir les condicions, per exemple neteja, trituració i cribratge, per eliminar impureses i controlar la mida. Com ara, la fusta se sol tallar en blocs, mentre que el carbó es tritura en partícules de mida similar. La selecció de matèries primeres adequades és crucial per al carbó actiu perquè diferents materials afecten profundament la distribució dels porus del carbó actiu. El carbó de coco activat no només té partícules uniformes, sinó que també té un bon rendiment d'adsorció.
La segona etapa és el procés de carbonització, que és l'etapa de formació inicial del carbó actiu. Les matèries primeres s'escalfen en un entorn-deficient d'oxigen a un rang de temperatures de 400 graus a 1000 graus , per eliminar la humitat i altres. Aquest pas fa que la matèria orgànica es descomponga i es transformi gradualment en substàncies carbonitzades compostes principalment per carboni.
En controlar la velocitat d'escalfament i el temps de retenció, els operadors poden prevenir el col·lapse estructural fins a cert punt i garantir l'estabilitat de les substàncies carbonitzades. Després de la carbonització, les matèries primeres perden la major part dels seus teixits orgànics i gradualment formen un esquelet de carboni preliminar. Preneu com a exemple el carbó de coco activat. El marc de carboni del carbó de closca de coco ha eliminat les impureses i la humitat. Com que el carbó actiu encara no s'ha format completament, la superfície específica en aquesta etapa és relativament baixa i la capacitat d'adsorció és limitada. Es requereix una activació addicional per activar el seu rendiment estructural.
La tercera etapa, l'activació és un procés clau en la formació de carbó activat i es divideix principalment en activació física i activació química. Els dos mètodes tenen característiques diferents en el procés. L'activació física utilitza gasos d'alta-temperatura com el vapor com a agent activador i reacciona per expandir l'estructura dels porus. Per tant, aquest mètode es pot utilitzar principalment a la fàbrica. En canvi, l'activació química és més eficient, utilitzant habitualment reactius com l'hidròxid de potassi per tractar les matèries primeres a l'activació química pot generar més microporos a temperatures més baixes, millorant significativament la conductivitat elèctrica i el rendiment d'adsorció. Així doncs, el mètode s'acostuma a utilitzar al laboratori. Tots dos mètodes tenen els seus avantatges: l'activació física és més respectuosa amb el medi ambient però triga més; L'activació química és més ràpida i eficient, però requereix una manipulació acurada dels residus químics.
Finalment, un cop finalitzada l'activació del carbó actiu, també és necessari el post{0}}tractament. Això inclou el rentat amb aigua per eliminar els agents activadors residuals, seguit d'un tractament en un forn d'alta-temperatura a més de 800 graus per millorar la duresa. Posteriorment, el carbó actiu s'asseca i es classifica per tamisat segons la mida de les partícules per garantir la consistència del producte acabat. Un post-tractament estricte pot prevenir la contaminació i optimitzar l'estabilitat del carbó actiu.
En conclusió, la formació de carbó actiu és un procés complex. Mitjançant un control minuciós de les etapes de carbonització, activació i post-tractament, els materials orgànics que contenen carboni-normal es poden transformar en carbó actiu adsorbent altament eficient. Aquesta tecnologia no només promou el desenvolupament del camp de la protecció del medi ambient sinó que també ofereix noves possibilitats d'emmagatzematge d'energia i catàlisi industrial. Amb el progrés tecnològic, la producció de carbó actiu evoluciona cap a una direcció més sostenible.