Partie I
Généralités
19
Chapitre III : le charbon actif
III.1. Le charbon actif comme adsorbant
Les charbons actifs sont de loin les adsorbants les plus fabriqués et utilisés dans de nombreuses
applications domestiques et industrielles notamment dans les domaines de la purification de l’eau
et de l’air (LANGERGREN, 1898). Les caractéristiques des charbons actifs varient en fonction du
précurseur (matériau de départ), de méthode de préparation et les conditions de traitement
(température de pyrolyse et le temps d'activation…etc.). Ils peuvent être présentés sous trois
formes différentes : grain, poudre, ou fibres. Ils sont pratiquement inertes, thermiquement stables
et leurs conditions d'utilisation sont très simples et faciles (il peut être employé sous diverses
conditions de pH). De même, il a été démontré que le charbon actif est un matériau non sélectif, il
adsorbe physiquement les contaminants, principalement, par des forces de van der Waals
(MASSCHELEIN, 1992 et CARROTT et al, 2003)
De nombreux matériaux carbonés, tels que le bois, les coquilles de noix de coco, les noyaux de
(datte, olive et autres), le charbon naturel, les résidus d’agricultures… sont utilisés comme
précurseurs pour la préparation de charbons actifs (BABEL et KUMIAWAN., 2003)
III.2. Préparation des Charbons Actifs (CA)
La fabrication des CA peut se faire selon deux procédés d’activation :
- (1) deux attaques thermiques successives : une carbonisation suivie d’une activation thermique,
-(2) une seule attaque thermique où la carbonisation et l’activation se font simultanément,
(JAGTOYEN et DERBYSHIRE, 1998 et KHELIFA et al, 2017), l’activation permet d’obtenir un
meilleur rendement, une plus grande surface spécifique et un meilleur développement de la
structure poreuse du charbon.
III.2.1. La carbonisation
La carbonisation est la décomposition thermique des matières carbonées : les espèces autres que
le carbone sont éliminées. Cette étape s’effectue sous un courant continu d’un gaz inerte (absence
d’oxygène) (KHELIFA et al, 2017), Les hétéroatomes (oxygène et hydrogène) sont éliminés sous
l’effet de la chaleur et le matériau devient plus riche en carbone. La carbonisation entraîne
également une évolution de la structure du précurseur vers l’état cristallin du graphite, selon les
conditions de traitement du matériau : plus la structure de celui-ci se rapproche de celle du graphite,
Généralités
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Chapitre III : le charbon actif
III.1. Le charbon actif comme adsorbant
Les charbons actifs sont de loin les adsorbants les plus fabriqués et utilisés dans de nombreuses
applications domestiques et industrielles notamment dans les domaines de la purification de l’eau
et de l’air (LANGERGREN, 1898). Les caractéristiques des charbons actifs varient en fonction du
précurseur (matériau de départ), de méthode de préparation et les conditions de traitement
(température de pyrolyse et le temps d'activation…etc.). Ils peuvent être présentés sous trois
formes différentes : grain, poudre, ou fibres. Ils sont pratiquement inertes, thermiquement stables
et leurs conditions d'utilisation sont très simples et faciles (il peut être employé sous diverses
conditions de pH). De même, il a été démontré que le charbon actif est un matériau non sélectif, il
adsorbe physiquement les contaminants, principalement, par des forces de van der Waals
(MASSCHELEIN, 1992 et CARROTT et al, 2003)
De nombreux matériaux carbonés, tels que le bois, les coquilles de noix de coco, les noyaux de
(datte, olive et autres), le charbon naturel, les résidus d’agricultures… sont utilisés comme
précurseurs pour la préparation de charbons actifs (BABEL et KUMIAWAN., 2003)
III.2. Préparation des Charbons Actifs (CA)
La fabrication des CA peut se faire selon deux procédés d’activation :
- (1) deux attaques thermiques successives : une carbonisation suivie d’une activation thermique,
-(2) une seule attaque thermique où la carbonisation et l’activation se font simultanément,
(JAGTOYEN et DERBYSHIRE, 1998 et KHELIFA et al, 2017), l’activation permet d’obtenir un
meilleur rendement, une plus grande surface spécifique et un meilleur développement de la
structure poreuse du charbon.
III.2.1. La carbonisation
La carbonisation est la décomposition thermique des matières carbonées : les espèces autres que
le carbone sont éliminées. Cette étape s’effectue sous un courant continu d’un gaz inerte (absence
d’oxygène) (KHELIFA et al, 2017), Les hétéroatomes (oxygène et hydrogène) sont éliminés sous
l’effet de la chaleur et le matériau devient plus riche en carbone. La carbonisation entraîne
également une évolution de la structure du précurseur vers l’état cristallin du graphite, selon les
conditions de traitement du matériau : plus la structure de celui-ci se rapproche de celle du graphite,