Chapitre I
Synthèse bibliographique
18
III.2.2.Propriétés chimiques
III.2.2.1.Composition globale du charbon actif
Bien que le carbone soit l’élément majoritaire du charbon actif, d’autres composés
(oxygène, hydrogène, soufre, azote, minéraux, …) sont aussi présents et influent fortement
sur les propriétés d’adsorption et de catalyse du CA.
D’abord, le taux de cendres, qui représente la partie inorganique du charbon, est un
paramètre important qui affecte ses performances, et qui varie énormément en fonction de
la matière première employée. La proportion de cendres peut aller de 1% massique pour un
CA préparé a partir d’une matière première pure, a plus de 10% massique dans le cas d’un
CA a base de bois ou de houille. Les composés susceptibles d’être présents dans les
cendres (silicates, aluminosilicates, oxydes de calcium, magnésium, fer, potassium et
sodium) sont importants dans les procédés d’adsorption puisqu’ils modifient les
interactions entre la surface du CA et l’adsorbat. Par ailleurs cette matière minérale peut
avoir un effet catalytique sur la réaction de gazéification intervenant au cours de
l’activation.
L’hydrogène et les hétéroatomes présents (O, N, S…) sont à l’origine de groupes
fonctionnels (acides carboxyliques, cétones, amines…) situes aux extrémités des unités
polyaromatiques constituant le charbon. Ces groupes fonctionnels déterminent les
propriétés chimiques de surface du CA et donc son affinité avec le solvant et les molécules
en solution. La teneur en éléments C, H, N, S, O est le plus souvent mesurée par analyse
des gaz émis lors de la combustion ou pyrolyse du charbon (in Ayral, 2009).
III.2.2.2.Fonctions de surface du charbon actif
Les fonctions de surface sont introduites lors de l’étape d’activation, mais ils dépendent de
la composition du précurseur et du mode d’activation. Lors de l’activation, des fonctions
oxydées, appelées également sites actifs, se forment à la surface de charbon. Ces fonctions
peuvent être de trois types : acides, basiques, ou neutres.
Néanmoins, il y a une majorité de groupements acides qui prédominent à la surface des
pores : ce sont surtout des fonctions acides carboxyliques, lactone, phénol, et carbonyle.
Pendant leur fabrication, puis leur stockage, les charbons actifs sont en contact avec l’air
ambiant. Les éléments hydrogène et oxygène sont alors fixés en surface, ce qui conduit à la
Synthèse bibliographique
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III.2.2.Propriétés chimiques
III.2.2.1.Composition globale du charbon actif
Bien que le carbone soit l’élément majoritaire du charbon actif, d’autres composés
(oxygène, hydrogène, soufre, azote, minéraux, …) sont aussi présents et influent fortement
sur les propriétés d’adsorption et de catalyse du CA.
D’abord, le taux de cendres, qui représente la partie inorganique du charbon, est un
paramètre important qui affecte ses performances, et qui varie énormément en fonction de
la matière première employée. La proportion de cendres peut aller de 1% massique pour un
CA préparé a partir d’une matière première pure, a plus de 10% massique dans le cas d’un
CA a base de bois ou de houille. Les composés susceptibles d’être présents dans les
cendres (silicates, aluminosilicates, oxydes de calcium, magnésium, fer, potassium et
sodium) sont importants dans les procédés d’adsorption puisqu’ils modifient les
interactions entre la surface du CA et l’adsorbat. Par ailleurs cette matière minérale peut
avoir un effet catalytique sur la réaction de gazéification intervenant au cours de
l’activation.
L’hydrogène et les hétéroatomes présents (O, N, S…) sont à l’origine de groupes
fonctionnels (acides carboxyliques, cétones, amines…) situes aux extrémités des unités
polyaromatiques constituant le charbon. Ces groupes fonctionnels déterminent les
propriétés chimiques de surface du CA et donc son affinité avec le solvant et les molécules
en solution. La teneur en éléments C, H, N, S, O est le plus souvent mesurée par analyse
des gaz émis lors de la combustion ou pyrolyse du charbon (in Ayral, 2009).
III.2.2.2.Fonctions de surface du charbon actif
Les fonctions de surface sont introduites lors de l’étape d’activation, mais ils dépendent de
la composition du précurseur et du mode d’activation. Lors de l’activation, des fonctions
oxydées, appelées également sites actifs, se forment à la surface de charbon. Ces fonctions
peuvent être de trois types : acides, basiques, ou neutres.
Néanmoins, il y a une majorité de groupements acides qui prédominent à la surface des
pores : ce sont surtout des fonctions acides carboxyliques, lactone, phénol, et carbonyle.
Pendant leur fabrication, puis leur stockage, les charbons actifs sont en contact avec l’air
ambiant. Les éléments hydrogène et oxygène sont alors fixés en surface, ce qui conduit à la